DE2500161C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Messung der Dicke von metallischen Niederschlägen oder Überzügen aus verschiedenen Materialien ist es bekannt, Geräte zur Messung einer Betastrahlen-Rück­ streuung zu verwenden. Diese Geräte besitzen im allge­ meinen eine Betastrahlungsquelle, einen Detektor wie z. B. ein Geiger-Müller-Zählrohr zur Messung der von dem Überzug rückwärts gestreuten Strahlung und eine zugehörige elektronische Zähl- oder Anzeigeeinrichtung, die den Ausgang des Detektors in eine nutzbare Anzeige­ größe umwandelt. Solche Betastrahlen-Rückstreuungs-Meß­ geräte lassen sich nicht wirksam verwenden zur Messung der Dicke der Plattierung in Durchgangs-Löchern bei Leiterplatten, bei welchen eine Grundplattierung eine Oberplattierung aus Gold oder Lötmittel aufweist, und es können im allgemeinen Risse, Poren bzw. Hohlräume oder andere Fehler im plattierten Überzug nicht nachgewie­ sen werden. Deshalb ist man dazu übergegangen, die Fehlerfreiheit und Dicke der Plattierung von Löchern durch die Verwendung von zwei Paaren von wahlweise angeordneten Einpunktkontakten und die Messung des Spannungsabfalls über die Plattierung, der durch den Durchgang eines konstanten Stroms durch diese induziert wird, zu ermitteln. Systeme dieser Art sind in der US 37 66 470 beschrieben. Die bisher gemachten Er­ fahrungen haben jedoch gezeigt, daß bei solchen Systemen kritische Probleme der Sondengeometrie und zusätzliche Schwierigkeiten beim Interpretieren von Ergebnissen bestehen, die durch örtliche Veränderungen der elektri­ schen Ströme innerhalb der gemessenen Überzüge verursacht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren bzw. das Gerät der eingangs bezeichneten Art so weiterzubilden, daß die Meßergebnisse eindeutig und reproduzierbar sind, d. h., daß keine Stromflußschwan­ kungen auftreten, die von der jeweiligen Lage der die Stromzufuhr gewährleistenden Elektrodenelemente abhängt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 2 gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird gewährleistet, daß sicher ein im wesentlichen linienförmiger Kontakt mit den Umfangsrändern oder Umfangskanten des Lochs bzw. der Metallisierung in dem Loch erreicht ist, wobei dies sowohl für die Stromzu- bzw. -abfuhr als auch für die Abnahme des Spannungsabfalls erreicht ist. Dadurch werden örtliche Stromgradienten zumindest stark herabge­ setzt, so daß eine effektive und reproduzierbare Messung möglich ist, was wiederum eine zuverlässige Beurteilung z. B. der Güte der Metallisierung erlaubt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwei Elektroden­ anordnungen vorgesehen, die so ausgebildet sind, daß ein im wesentlichen linienförmiger Kontakt mit den Umfangsrändern oder Umfangskanten des Loches bzw. der Metallisierung in dem Loch sicher gewährleistet ist, wobei die beiden Elektrodenanordnungen zueinander fluch­ tend ausgerichtet sind. Dabei ist das eine Elektroden­ element in das andere Elektrodenelement, von diesem elektrisch isoliert, integriert, und die Elektrodenelemen­ te weisen eine insgesamt konusförmige Mantelfläche auf. Eines der Elektrodenelemente ist in Linienberührung mit dem größten Teil des Umfangsrandes, während das andere Elektrodenelement (bis auf den für die elektrische Isolierung vorzusehenden Abschnitt) in Kontakt mit dem übrigen Teil des Umfangsrandes ist. Das erstere Elektrodenelement läßt sich vorteilhaft zur Messung der Stromzufuhr bzw. -abfuhr verwenden, während das letztere Elektrodenelement zur Abnahme des Spannungsab­ falls dienen kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in einer Zeich­ nung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Gerät zur Messung der Leitfähigkeit der Metallisierung in einem metal­ lisierten Loch bei einer Leiterplatte in perspektivi­ scher Darstellung;

Fig. 2 in vergrößerter Schnittdarstellung eine Elektrodenan­ ordnung des Gerätes in Anlage an einem plattierten Durchgangsloch der Leiterplatte;

Fig. 3 eine Elektrode in perspektivischer Darstellung.

Das in Fig. 1 dargestellte und allgemein mit 10 bezeichnete Gerät zur Messung der effektiven Dicke und zur Feststellung von Fehlern in Überzügen von plattierten Durchgangs-Löchern in Leiterplatten weist einen mechanischen Aufbau gemäß US 37 66 470 auf. Wegen der geeigneten baulichen Einzelheiten der Elektroden-Bewegungseinrichtung u. dgl. wird auf diese Patentschrift verwiesen.

Wie gezeigt, besitzt das Gerät 10 eine längliche, rechteckige Basisplatte 12, die an ihren Ecken mit Füßen 14 versehen ist und eine waagerechte Werkstück-Auflagefläche 16 bildet. In der Basisplatte 12 befindet sich eine Betriebsstelle in Form eines Loches 18 in der Bahn der vertikalen Bewegung der nach­ folgend beschriebenen Elektrodenanordnungen. Auf der Auflage­ fläche 16 kann eine Leiterplatte (in Fig. 1 nicht darge­ stellt) so angeordnet werden, daß sich die Achse des zu mes­ senden Loches in vertikaler Flucht mit der Achse der Öffnung 18 befindet. Eine allgemein mit 20 bezeichnete obere Elektro­ denanordnung ist im länglichen Gehäuse 26 in Richtung der Längsachse der Öffnung 18 vertikal beweglich, und eine untere Elektrodenanordnung 22 von komplementärer Ausbildung ist in Flucht mit der oberen innerhalb der Öffnung 18 in der Basis­ platte 12 vertikal beweglich. Wenn Elektrodenverstellknöpfe 24 gedreht werden, werden die Elektrodenanordnungen vertikal bewegt, vorzugsweise in Aufeinanderfolge, und in Anlage an der oberen und an der unteren Fläche der in Fig. 2 mit 48 be­ zeichneten Leiterplatte in der nachstehend beschriebenen Weise gebracht. Die Leiterplatte 48 wird daher unter gleich­ mäßigen und reproduzierbaren Drücken zwischen den zwei gegen­ überliegenden Elektrodenanordnungen 20, 22 eingespannt, wo­ durch ein einwandfreier Kontakt zwischen den Elektrodenanord­ nungen 20, 22 und der oberen sowie der unteren Randkante der zu prüfenden Lochplattierung sichergestellt ist.

Das längliche Gehäuse 26 ist am hinteren Teil der Basisplatte 12 bei 32 angebracht und erstreckt sich längs der Basisplatte freitragend und gegenüber dieser erhöht, um einen Arbeitsraum zu bilden, der an den Seiten und nach vorne offen ist. Das Gehäuse 26 besitzt zwei seitlich voneinander in Abstand be­ findliche Seitenwände 30 und abnehmbare Abdeckplatten 36, 38, welche den oberen Teil bzw. den vorderen Endteil des Gehäu­ ses 26 verschließen.

Das dargestellte Gehäuse 26 ist elektrisch mit einem Anzeige­ gerät 34 verbunden, das im Betrieb den Strom für die Elektro­ denanordnung liefert, wie es in der vorerwähnten US-Patent­ schrift beschrieben ist. Der Spannungsabfall an der Lochplat­ tierung, der als Folge des Durchgangs des Stroms durch diese entsteht, wird gemessen und durch die Anzeigeeinrichtung in eine nutzbare Anzeigegröße umgewandelt.

Die erste und die zweite Elektrodenanordnung 20, 22 weisen ein konisch geformtes Elektrodenelement 42 bzw. 62 auf, das am Ende eines zylindrischen Halteteils 44 bzw. 64 angeordnet ist. Der Halteteil 44 bzw. 64 hat einen größeren Durchmesser als das oder die Löcher der zu messenden Leiterplatte 48 um die angestrebte Anlage am Lochrand sicherzustellen. Die Elek­ trodenanordnungen 20, 22 sind wie schematisch durch die Pfei­ le 50, 70 dargestellt, vertikal in und außer Anlage an der Leiterplatte 48 beweglich. In der Betriebsstellung, die in Fig. 2 dargestellt ist, sind die Elektroden-Spitzen 40, 60 und jeweils ein bestimmter Teil des Elektrodenelements 42, 62 je nach den jeweiligen Durchmessern in das Loch 46 eingetre­ ten, wodurch außer einer automatischen Ausrichtung im wesent­ lichen ein Umfangslinienkontakt mit dem Loch 46 am oberen und unteren Umfangsrand 52 und 56 des plattierten Überzugs im Loch 46 erhalten wird.

Die erste Elektrodenanordnung 20 weist das Elektrodenelement 42 und ein Elektrodenelement 72 in Form eines verhältnismäßig schmalen keilförmigen Sektors auf, dessen freie Fläche ein­ schließlich einer verlängerten Fläche 74 am Halteteil 44 in der Mantelfläche der Elektrodenanordnung 20 liegt. Das seg­ ment- bzw. sektorförmige Elektrodenelement 72 erstreckt sich vorzugsweise von der Elektrodenspitze 40 des konischen Elek­ trodenelements 42 zumindest über die volle Länge des koni­ schen Abschnitts des Elektrodenelements 42 und ist von letz­ terem elektrisch isoliert, beispielsweise durch die Zwischen­ schaltung von Isoliermedien, wie Luftspalte oder Isolierfo­ lien, an den Grenzflächen zwischen den Elektrodenelementen 42 und 72.

In ähnlicher Weise ist die beschriebene zweite Elektrodenan­ ordnung 22 ebenfalls in zwei gesonderte Elektrodenelemente unterteilt durch die Integration eines getrennten und geson­ derten Elektrodenelements 82, das entsprechend dem Elektro­ denelement 42 angeordnet bzw. geformt sowie auch isoliert ist. Der im Bereich des Halteteils 64 verlängerte Abschnitt des Elektrodenelements 80 bzw. dessen freiliegende Fläche ist mit 80 bezeichnet.

Wie sich aus dem Vorangehenden ergibt, weist jede der Elek­ trodenanordnungen 20 und 22 zwei gesonderte Elektrodenelemen­ te 42, 72 bzw. 62, 82 auf, von denen das erste im wesentli­ chen die Form eines Kegels hat, der in Umfangslinienkontakt mit dem Hauptteil der Länge des Umfangsrandes 52 bzw. 56 des plattierten Loches 46 kommt, während das zweite Elektroden­ element 72, 82 von wesentlich geringerer Umfangslänge ist und ebenfalls im wesentlichen mit Linienkontakt mit dem übrigen Teil des Umfangsrandes 52, 56 des plattierten Loches 46 in Kontakt kommt. Eine solche Elektrodengestaltung führt in wirksamer Weise zu einer gleichmäßigen Stromzufuhr um den Hauptteil des Umfangs des Loches herum und setzt örtliche Stromgradienten innerhalb der Plattierung auf ein Mindest­ maß herab oder schaltet sie völlig aus. Dies ermöglicht nicht nur eine effektive Messung des Widerstandes der Plat­ tierung, sondern macht auch die Notwendigkeit und Verwendung empirischer Eichkurven u. dgl. überflüssig.

Fig. 3 ist eine weitere Darstellung verschiedener Einzelhei­ ten des bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Elektrode 20, 22. Bei der ersten Elektrodenanordnung 20 bildet beispiels­ weise der zylindrische Halteteil 44 derselben eine Verlänge­ rung eines zwischenliegenden kegelstumpfförmigen Abschnitts 90, der einen geneigten Schulter- oder abgesetzten Teil eines zylindrischen Halteteils 92 von noch größerem Durchmesser darstellt. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht bei Wahrung der erforderlichen Festigkeit eine gute Sicht des am Werk­ stück anliegenden Teils der Elektrodenanordnung während des Betriebs.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt der Winkel 94 des konisch geformten Elektrodenelements 42 zweckmäßig etwa 90°, obwohl auch Winkel zwischen 60° und etwa 120°, je nach dem Durchmesser des Loches 46 und der Dicke der zu prüfenden Leiterplatte 48 verwendet werden können. Ferner kann die Elektrodenspitze 40 abgestumpft, abgeschrägt oder abgeflacht sein, wie in Fig. 3 gezeigt. Es wird ferner gegen­ wärtig bevorzugt, daß das Elektrodenelement 72 innerhalb praktischer Grenzen so klein wie möglich gehalten wird. Bei­ spielsweise würde ein Elektrodenelement 72 mit einem Begren­ zungs-Winkel 96 von 1° oder weniger ideal sein, jedoch bedin­ gen die notwendige Isolierung an seinen Grenzflächen die Ver­ wendung von Winkel 96 von etwa 30° als brauchbare Größe. Die bisherige Erfahrung hat gezeigt, daß, wenn der Winkel 96 des sektorförmigen Elektrodenelements größer ist, die Größe der Meßwert-Schwankung als Ergebnis von Veränderungen im örtli­ chen Stromfluß zunimmt. Deshalb sind Winkel 96 über etwa 60 bis 75° nachteilig.

Es wird außerdem bevorzugt, die Elektrodenelemente 72 und 82 wahlweise voneinander entfernt und zweckmäßig so anzuordnen, daß sie im Betriebszustand um 180° zueinander verdreht sind.

Bei einer bevorzugten Arbeitsweise des Gerätes 10 wird die zweite Elektrodenanordnung 22 zweckmäßig in einer zurückgezo­ genen Stellung unterhalb der Öffnung 18 in der Basisplatte 12 gehalten, während die Leiterplatte 48 so aufgelegt wird, daß sich das zu messende Loch an der Betriebsstelle befindet. Eine anfängliche Drehung der Elektrodenverstellknöpfe 24 be­ wirkt zweckmäßig eine anfängliche und selektive Abwärtsbe­ wegung der oberen Elektrodenanordnung 20 derart, daß deren Elektrodenspitze 40 in das Loch eintritt und automatisch die Ausfluchtung der Leiterplatte 48 zum konisch geformten Elek­ trodenelement 42 herbeiführt. Nach dem Aufsetzen der ersten Elektrodenanordnung 20 in Umfangslinienkontakt mit dem oberen Umfangsrand 52 der Plattierung 54 wird die untere oder zweite Elektrodenanordnung 22 in eine vergleichbare Betriebsstellung angehoben, so daß sie am unteren Umfangsrand 56 der Plattie­ rung 54 anliegt. Durch dieses aufeinanderfolgende Bewegen der Elektrodenanordnungen 42, 62 wird ein Verkratzen der Unter­ seite der Leiterplatte 48 durch die Elektrodenspitze 60 der unteren Elektrodenanordnung 22 und eine mögliche Beschädigung der letzteren durch einen solchen unerwünschten Kontakt ver­ mieden.

Um das Einrichten der Leiterplatte zur Elektrodenanordnung 42, 62 zu erleichtern, sind eine Lampe 98 und eine Vergröße­ rungslinse 100 schwenkbar am Gerät 10 angebracht, so daß die Bedienungsperson ein vergrößertes und beleuchtetes Bild von dem zu messenden Loch 46 erhält.

Zur zugehörigen elektrischen Schaltungsanordnung für die Elektrodenelemente wird auf die US 37 66 470 Bezug genommen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Messung der Leitfähigkeit der Metalli­ sierung in einem metallisierten Loch bei einer Leiter­ platte, dadurch gekennzeichnet, daß Strom gleichmäßig durch die Metallisierung über Elektrodenelemente geführt wird, die den größten Teil des Umfangsrandes des Lochs berühren, und daß der Spannungsabfall über die Metallisierung mit Hilfe anderer Elektrodenelemente abgenommen wird.

2. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer ersten Elektrodenanordnung aus zwei vonein­ ander elektrisch isolierten Elektrodenelementen und mit einer zweiten Elektrodenanordnung aus zwei voneinander elektrisch isolierten Elektrodenelementen, die mit der einen oder der anderen Seite des durch­ gehenden Lochs in elektrischen Kontakt bringbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Elektrodenanordnung (20) aus einem Verbundaufbau besteht, bei dem das erste Elektroden­ element (42) konusförmig ist, mit einem Mantelflächen­ verlauf zwischen Scheitel und Basis, der für eine linienförmige Anlage längs eines das Loch (46) begren­ zenden Umfangsrandes (52) ausgebildet ist, und bei dem das zweite Elektrodenelement (72) von dem ersten Elektrodenelement (42) elektrisch isoliert sich zwischen Scheitel und Basis des ersten Elektroden­ elements (42) in Längsrichtung erstreckt, wobei der Verlauf der außenliegenden Fläche zur Anlage an den gesamten verbleibenden Abschnitt des Umfangs­ randes (52) des Lochs (46) ausgebildet ist,
daß die zweite Elektrodenanordnung (22) in Längs­ richtung zur ersten Elektrodenanordnung (20) ausgerich­ tet und dieser entsprechend aufgebaut ist und zur Anlage an den anderen Umfangsrand (56) des Lochs (46) ausgebildet ist, und
daß je eine Elektrodenanordnung (20, 22) in elektri­ schen Kontakt mit einem Umfangsrand (52, 56) des Lochs (46) einer zwischen ihnen angeordneten Leiter­ platte (48) bringbar ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Elektrodenanordnung (20, 22) wahlweise in ihrer Längsachse bewegbar sind.

4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Elektrodenelemente (72, 82) der ersten und der zweiten Elektrodenanordnung (20, 22) gegeneinander um 180° versetzt sind.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Elektrodenelement (42, 62) einen Scheitel­ winkel zwischen 60° und 120° aufweist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwinkel 90° beträgt.