DE3408704A1

DE3408704A1 - Verfahren und vorrichtung zum pruefen von verbindungsnetzwerk-schaltungen

Info

Publication number: DE3408704A1
Application number: DE19843408704
Authority: DE
Inventors: Robert Page Matinicus Me. Burr; Jonathan C. Brooklyn N.Y. Crowell; Raymond J. Huntington N.Y. Keogh; Ronald Sea Cliff N.Y. Morino
Original assignee: Kollmorgen Technologies Corp Dallas Tex; Kollmorgen Technologies Corp
Current assignee: Integri-Test Corp Commack Ny Us
Priority date: 1983-03-07
Filing date: 1984-03-07
Publication date: 1984-09-13
Also published as: JPS59168375A; EP0123828A1; US4565966A; CH664020A5; GB2136138A; GB2136138B; GB8404416D0; EP0123828B1; JPH0417394B2; DE3408704C2; CA1216630A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von elektrischen Verbindungsnetzwerk-Schaltungen auf starren oder flexiblen Unterlagen.

Elektrische Verbindungsnetzwerk-Schaltungen (nachstehend auch als elektrischen Schaltungsplatten bezeichnet) werden zur Montage und Verbindung von elektronischen Bauteilen verwendet, wie sie in den meisten elektronischen Geräten verwendet werden. Derartige elektrische Schaltungsplatten werden in der Regel nach zwei verschiedenen Verfahren hergestellt.

Nach dem am meisten verbreiteten Verfahren wird zunächst auf mechanischem oder photografischen Weg ein Abbild des gewünschten Schaltungsmusters erzeugt; anschließend werden die Leiterzüge entweder in einem galvanischen Metallisierungsverfahren oder durch Ätzen oder durch eine Kombination beider Verfahren hergestellt.

Neben diesem bekannten Verfahren werden Schaltungsplatten uch nacheinem sogenannten speziellen Verdrahtungsverfahren hergestellt, bei dem ein isolierter Draht auf einer Unter-0 lage von Punkt zu Punkt niedergelegt und befestigt wird. Die Drahtniederlegung ist Computer-gesteuert. Elektrische Schaltungsplatten können einen oder mehrere der folgenden Fehler aufweisen:

(a) Die Leiterzüge eines Verbindungsnetzwerkes sind 5 an einer oder mehreren Stellen unterbrochen ("unterbrochener" Stromkreis);

(b) Zwei unabhängige Leiterzugnetze, die elektrisch nicht verbunden sein sollen, also einen praktisch unendlichen Widerstand aufweisen, sind elektrisch miteinander verbunden. Dieser Fehler wird allgemein als "Kurzschluß" bezeichnet;

(c) Ein Leiterzug weist an einer oder mehreren Stellen einen Widerstand oberhalb des zulässigen Maximalwertes auf. Dieser Fehler wird allgemein als "Leitfähigkeits"-Fehler bezeichnet.

Bei einer geeigneten elektrischen Schaltungsplatte sollte der Widerstand zwischen Eingang und Ausgang eines Leiterzug-

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netzes in der Größenordnung von einigen Milliohm bis zu einigen Ohm liegen, wobei diese Werte von der Länge und dem Durchmesser des jeweiligen Leiterzuges abhängen. Der Widerstand zwischen getrennten Leiterzugnetzen sollte praktisch unendlich sein und liegt beispielsweise bei über 100 Megohm.

Die am häufigsten verwendete Technik zum Prüfen von Schaltungsplatten (Leiterzugnetzwerken) beinhaltet eine Widerstandsmessung zwischen Eingang und Ausgang eines jeden Leiterzugnetzes zum Bestimmen der Leitfähigkeit sowie eine Widerstandsmessung zwischen den Ausgängen unabhängiger Leiterzugnetze zum Peststellen eventuell vorhandener Kurzschlüsse oder zu niedriger Widerstände zwischen voneinander getrennten Leiterzugnetzen.

Ein Nachteil dieses Prüfverfahrens besteht in der großen Anzahl von Einzelmessungen, die erforderlich sind. Es müssen beispielsweise für eine Schaltungsplatte mit 1000 unabhängigen Leiterzugnetzen mit durchschnittlich je drei Kontaktstellen pro Leiterzugnetz 499 500 Messungen auf Kurz-Schlüsse und 2000 Messungen auf unterbrochene Stromkreise, also insgesamt 501 500 Messungen durchgeführt werden. Die Verwendung von beweglichen Meßkontaktfühlern zum kontinuierlichen Messen eignet sich hierfür nicht, da der Zeitaufwand zu groß und die Steuerung der Meßfühlerführung zu schwierig und fehlerträchtig ist.

Zur Widerstandsmessung wird deshalb im allgemeinen ein Multikontakt-Meßverfahren angewendet mit einer Vielzahl von Kontaktpunkten (bekannt als "Nagelbett"- Verfahren), die gleichzeitig mit jeder Kontaktstelle der Schaltung Kontakt haben. Ist der Kontakt mit allen Meßpunkten hergestellt, so kann die Einzelmessung durch schnelle elektronische Schaltung in wesentlich kürzerer Zeit durchgeführt werden, als bei dem zuvor beschriebenen Verfahren. Im allgemeinen muß aber eine solche Multikontakt-Vorrichtung für jedes Schaltungsmuster einer Schaltungsplatte besonders angefertigt werden, um die entsprechende Anordnung von Kontaktstellen zu gewährleisten. (Beispielsweise müssen diese dem Lochmuster

einer Platte mit durchplattierten Lochungen entsprechen). Derartige Einzelanfertigungen sind zeitaufwendig und teuer. Neben den speziellen Multikontakt-Vorrichtungen (Nagelbetten) gibt es auch sogenannte Universal-Nagelbetten, die aber nicht nur relativ teuer sind, sondern auch eine Anpassung von Fall zu Fall an die zu prüfende Schaltungsplatte erfordern. Da in jüngster Zeit Schaltungsplatten mit immer größerer Kontaktstellendichte verwendet werden, stellt der ungeheure Druck, der erforderlich ist, um den Kontakt zwischen den Kontaktstellen der zu prüfenden Schaltung und den Nagelbettkontakten herzustellen, einen weiteren Nachteil dieses Verfahrens dar. So ist z.B. bei einem Druck von nur 56 g/Kontaktstelle bei einer Schaltungsplatte mit 10 000 solcher Kontaktstellen ein Gesamtdruck von 560 kg erforderlich.

Bei einem weiteren Prüfungsverfahren für elektrische Schaltungsplatten wird eine Kapazitätsmessung zwischen jeder Kontaktstelle und einer gemeinsamen Grundplatte mit Hilfe eines beweglichen Meßfühlers durchgeführt. Diese Technik wird von Robert W. Wedwick unter dem Titel "Continuity Testing by Capacitance" in Circuits Manufacturing, November 1974, Seiten 60 - 61 sowie im US Patent 3 975 680 beschrieben. Bei dieser Art der Prüfung werden allerdings keine Leitfähigkeits-Fehler in den Leiterzügen festgestellt; es 5 kann somit kein vollständiges Prüfergebnis, das die einwandfreie Funktionsfähigkeit der Schaltungsplatte garantieren würde, erzielt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum vollständigen Prüfen von elektrischen Schaltungsplatten ohne Verwendung eines "Nagelbettes" oder ähnlicher Multikontakt-Vorrichtungen zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von Schaltungsplatten zu schaffen, die mit beweglichen Meßfühlern und aufeinander-5 folgenden Messungen arbeitet, bei der aber nur eine begrenzte Anzahl von Messungen erforderlich sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß das Verfahren und die Vorrichtung in einem "Selbstlern"-Vorgang arbeiten können, in welchem Kriterien für die Annahme oder Zurückweisung von Schaltungsplatten entwickelt werden. Noch weitere Aufgabe der Erfindung bestehen darin, die Signalübertragungseigenschaften des Schaltungsnetzwerkes zu bestimmen und schließlich, daß mit der Vorrichtung und nach dem Verfahren nicht nur Fehler festgestellt, sondern diese auch genau lokalisiert werden können.

Diese Aufgaben werden durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale sowie durch die Unteransprüche gelöst, in denen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschrieben werden.
Es wurde festgestellt, daß bei der Verwendung von zwei oder einer geringen Anzahl beweglicher Kontaktfühler durch die Kombination von Widerstands- und Radiofrequenz-Impedanzmessungen, beispielsweise Kapazitätsmessungen, entsprechend der Erfindung eine unerwartete und erhebliche Verringerung der Anzahl der erforderlichen Meßvorgänge möglich wird, wobei trotzdem das Feststellen der elektrischen Funktionsfähigkeit der Schaltungsplatte garantiert ist. Nach der Erfindung kann die Schaltungsplatte vollständig und auf alle oben erwähnten Fehler geprüft werden; eine besondere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist für die einzelnen Schaltungsmuster nicht erforderlich. Nach der Erfindung sind nur zwei Meßfühler erforderlich, die den Kontakt mit den Kontaktstellen der zu prüfenden Schaltungsplatte gleichzeitig herstellen. Der Kontaktdruck ist ausreichend, ohne die Schaltungsplatte besonders hohen Drücken aussetzen zu müssen, wie beispielsweise beim "Nagelbett " -Verfahr en .

Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung wird jeder Abschnitt des Schaltungsnetzes mit Hilfe einer Widerstandsmessung auf Durchgang geprüft. Mit einer einzi-5 gen Impedanz-, beispielsweise einer Kapazitätsmessung an einem beliebigen Punkt des Schaltungsnetzes bezogen auf eine Referenz-Anordnung, wird festgestellt, ob zwischen diesem

und irgendeinem anderen Schaltungsnetz ein Kurzschluß besteht. Es ist also nur eine geringe Anzahl von Messungen erforderlich.

Bei den bisher bekannten Prüfungsverfahren wie Widerstandsmessung, Verwendung von "Nagelbetten" oder beweglichen Meß-, fühlern wird die Anzahl der erforderlichen Messungen wie folgt bestimmt:

N = Anzahl der Schaltungsnetze einer Schaltungsplatte;

P/N = mittlere Anzahl der Kontaktstellen pro Schaltungsnetz .

Um festzustellen, ob zwei der Netzwerke durch einen Kurzschluß miteinander verbunden sind, ist die erforderliche Anzahl der Messungen N² - N und (P/N - 1)N ist die An-2

zahl von Messungen, die zum Festellen der Durchgängigkeit jedes einzelnen Netzwerkes erforderlich ist. Nach dem Verfahren nach der Erfindung in seiner vorzugsweisen Ausgestaltungsform beträgt die Anzahl der Messungen zum Feststellen möglicher Kurzschlüsse lediglich N, nämlich nur eine Impedanz-, beispielsweise Kapazitätsmessung, pro Leiterzugnetzwerk; und die Anzahl der Messungen zum Feststellen der Durchgängigkeit innerhalb eines Leiterzugnetzwerkes, wie oben, (P/N - 1)N. Bei einer Schaltungsplatte mit 1 000 Netzwerken mit je 3 Kontaktstellen sind nach der beschriebenen Nagelbett-Methode

+ (3 - 1) 1000 = 499 500 + 1000 = 501 500 2

Messungen zum Feststellen von Kurzschlüssen, Unterbrechungen und Leitfähigkeitsfehlern erforderlich.

Für die gleiche Schaltungsplatte sind nach der vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung nur 1 000 Messungen zum Prüfen auf Kurzschlüsse und (3 - 1)1000 = 2000 Messungen zum Feststellen von Unterbrechungen und Leitfähigkeitsfehlern erforderlich, also insgesamt 3 000 Messungen, um eine Schaltungsplatte auf einwandfreie Funktionsfähigkeit zu prüfen. Die Anzahl der erforderlichen Messungen wird also

im Verhältnis 160 : 1 reduziert.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann auch im "Lernverfahren arbeiten. Hierzu wird eine den zu prüfenden Schaltungsplatten entsprechende Musterschaltung oder eine Mehrzahl solcher Schaltungen geprüft, um so die Parameter für die folgenden Prüfungen der gleichen Schaltungsart zu erhalten. Darüber hinaus wird nach der Erfindung in einer Ausgestaltungsform auch der Fehler lokalisiert. Entsprechend einer vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Vorrichtung nach der Erfindung werden mindestens zwei unabhängig voneinander bewegliche Meßfühler benutzt, die, einem bestimmten Schema folgend, in Kontakt mit den einzelnen Kontaktstellen gebracht werden. Zwischen diesen und einer leitenden Referenz-Ebene, die entweder außerhalb der zu prüfenden Schaltungsplatte angeordnet ist oder einen Teil derselben darstellt, wird die Kapazität gemessen. Sie ist eine Funktion der Länge und der Breite des bzw. der mit der entsprechenden Kontaktstelle verbundenen Leiterzuges bzw. Leiterzüge und dient zur Erkennung von Unterbrechungen und Kurzschlüssen, wie oben beschrieben. Anschließend wird der Widerstand zwischen den Endkontaktstellen eines Leiterzugnetzwerkes gemessen, um eventuelle Leitfähigkeitsfehler zu erkennen.
In der Regel sind die Kapazitätsmeßwerte für eine fehlerfreie Schaltungsplatte schwer zu bestimmen, da sie nicht nur von der Länge der Leiterzüge, sondern zusätzlich noch von Saumeffekten, Schwankungen in der Leiterzugbreite und im Abstand der Leiterzüge von der Referenz-Ebene beeinflußt werden. Um derart schwierige Berechnungen zu vermeiden, arbeitet die Vorrichtung nach der Erfindung im "Selbstlern"-Verfahren. Zunächst werden an einer Anzahl von Schaltungsplatten Kapazitätsmessungen durchgeführt. Werte, die außerhalb einer mittleren Abweichung von einem Normwert einer bestimmten Kontaktstelle liegen, werden ausgesondert und 5 der Normwert anschließend neu bestimmt. Auf diese Weise wird eine Reihe von gemessenen Werten erhalten, die dann als Grundlage für weitere Messungen an gleichartigen Schaltungen

zum Feststellen von Kurzschlüssen und Unterbrechungen dienen.

In einer vorzugsweisen Ausgestaltungsform kann auch die Fehlerstelle genau angegeben werden. Die Widerstandsmessung eines jeden Abschnittes eines Leiterzujnetzes ist ein Indikator für die Stelle, an der das Leiterzugnetz unterbrochen ist oder eine mangelnde Leitfähigkeit aufweist. Zur Lokalisierung einer Unterbrechung können in bestimmten Fällen Kapazitätsmessungen dienen, mit denen die Länge des Leiterzuges zu einer bestimmten Kontaktstelle angegeben wird. Durch einen Vergleich der Meßergebnisse einer fehlerhaften und einer einwandfreien Schaltungsplatte kann die Länge des Leiterzugabschnittes von der Kontaktstelle bis zur Unterbrechung bestimmt und so die Fehlerstelle lokalisiert werden.

Im Fall eines Kurzschlusses kann das Ergebnis der Kapazitätsmessung zum Bestimmen der untereinander kurzgeschlossenen Leiterzugnetzwerke dienen. Die Kapazitätsmeßwerte dieser beiden Netzwerke sind dann abnorm hoch verglichen mit den Normwerten.

Nach einer anderen Ausgestaltungsform können Widerstandsmessungen zwischen den Endkontaktstellen der beiden kurzgeschlossenen Leiterzugnetzwerke ausreichen, um die Leiterzuglänge zwischen jeder Kontaktstelle und der Kurzschlußstelle und damit deren genaue Position zu bestimmen.

Die oben beschriebenen sowie weitere Vorzüge der Erfindung werden anhand der Zeichnungen noch deutlicher. Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2A bis 2D sind Flußdiagramme des Ablaufes des Verfahrens nach der Erfindung.

Fig. 3 stellt ein Diagramm zur Lokalisierung eines Fehlers unter Verwendung von Widerstandsmessungen dar. Fig. 4 ist eine in Einzelteile aufgelöste Darstellung einer mit einer innen liegenden Referenz-Anordnung zur Kapazitätsmessung versehenen Vielebenen-Schaltung.

In Fig. 1 ist die zu prüfende Schaltungsplatte 10 auf einer dielektrischen Unterlage 11 angeordnet, die ihrerseits
über einer leitfähigen Platte 12 liegt. Die Schaltungsplatte 10 weist mehrere Kontaktstellen 14 und diese verbindende
Leiterzüge 16 auf. Die Kontaktstellen können Löcher mit
metallisierten Wandungen und Anschlußflächen auf der Plattenoberseite sein, Anschlußplättchen oder andere, bekannte Arten von Kontakten. Die Kontaktstellen sind untereinander durch Leiterzüge verbunden und bilden so in sich ge-

schlossene Leiterzugnetzwerke.

Die Vorrichtung nach der Erfindung weist mindestens zwei
unabhängig von einander bwegliche Kontaktfühler oder Kontaktiereinrichtungen 20 und 22 auf (Fig. 1). Jede Kontaktiereinrichtung besteht aus einem geformten Kontaktteil,

das mittels konventioneller Vorrichtungen entweder pneumatisch oder durch Magnet-Antrieb auf- und abwärts bewegt
werden kann. In der abgesenkten Position wirkt eine abwärts gerichtete Kraft, beispielsweise über eine Kompressionsfeder, auf die Kontaktstelle und stellt einen innigen Kon- takt zwischen dem Kontaktfühler (20, 22) und der entsprechenden Kontaktstelle (14) her.

Die Steuerung der Kontaktiereinrichtungen 20 und 22 im Bezug auf die zu prüfenden Schaltungsplatten erfolgt beispielsweise durch X-y-Positioniervorrichtungen 24 und 26. Mit

Hilfe dieser Positioniervorrichtungen können die Kontaktiereinrichtungen 20 und 22 in jede beliebige Position auf der X- und/oder Y-Koordinate gebracht werden, wo sie abgesenkt werden und den Kontakt mit den entsprechenden Kontaktstellen der zu prüfenden Schaltungsplatte herstellen.

Die Kontaktiereinrichtungen 20 und 22 werden nacheinander
mit der Widerstands-Meßvorrichtung 30 und der Kapazitäts-Meßvorrichtung 32 elektrisch verbunden. Werden die Kontaktiereinrichtungen mit Strom versorgt, mißt die Vorrichtung 30 den Widerstand zwischen den Kontakten der Einrichtungen 5 20 und 22 und die Vorrichtung 32 anschließend die Kapazität zwischen den Kontakten der Einrichtungen 20 und 22 und der Referenz-Platte 12.

Die gemessenen Widerstandswerte schwanken entsprechend der Länge der Leiterzüge 16. In üblichen Schaltungen schwanken die Werte zwischen einigen Milliohm und einigen Ohm. Mit der Kapazitätsmessung wird die Kapazität zwischen dem Leiterzug bzw. den Leiterzügen und der leitfähigen Referenz-Platte 12 gemessen. Der gemessene Wert ist eine Funktion der gesamten Länge und Breite des mit der zur Messung verwendeten Kontaktstelle verbundenen Leiterzuges. Alle mit dem gleichen Leiterzugnetzwerk verbundenen Kontaktstellen weisen annähernd die gleichen Kapazitätswerte auf. Bei einer Stromkreisunterbrechung wird für eine oder mehrere Kontaktstellein) ein unterhalb der Norm liegender Kapazitätswert angezeigt, d.h., der Leiterzugabschnitt ist kürzer als er sein sollte. Kurzschlüsse zwischen zwei getrennten Leiterzugnetzwerke werden durch weit über der Norm liegende Kapazitätsmeßwerte angezeigt, und zwar für alle Kontaktstellen im Bereich der kurzgeschlossenen Leiterzugnetzwerke. Geeignete Widerstands- und Kapazitäts-Meßvorrichtungen können von Fachleuten speziell für den vorliegenden Zweck entworfen werden oder sind im Handel erhältlich.

Die Vorrichtung wird vorzugsweise mit einem Computer 40 gesteuert, der den Positioniervorrichtungen 24 und 26 die Positionen im X-Y-Koordinatensystem angibt, um so die Kontaktierungseinrichtungen 20 und 22 in die gewünschten Positionen und in Kontakt mit den entsprechenden Kontaktstellen zu bringen. Der Computer 40 steuert ebenfalls die Stromversorgung der Meßvorrichtungen 30 und 32 und speichert die Meßergebnisse.

In den Computer 40 werden die Daten eingegeben, die die Koordinaten aller Kontaktstellen der Schaltungsplatte angeben sowie die Daten aller zu einem Leiterzugnetzwerk gehörenden Kontaktstellen.

Der Computer kann ebenfalls mit Daten versorgt werden, die die spezifische Reihenfolge der vorzunehmenden Messungen festlegen; vorzugsweise entwickelt er diese Folge aufgrund der erhaltenen Informationen auch selbständig.

Die zu prüfende Schaltungsplatte 10 wird auf der Prüfvorrichtung mit der isolierenden Platte 11 und der leitenden Referenz-Platte 12 so ausgerichtet, daß die Kontaktstellen-Reihen möglichst parallel zur X- und Y-Achse liegen. Die Datengesteuerte Positioniervorrichtung 24 ist so programmiert, daß der Meßfühler 20 zunächst zur ersten Kontaktstelle in der ersten Zeile der Leiterzugnetzwerkes bewegt wird und anschließend zu jeder benachbarten Kontaktstelle.

Der Meßfühler 20 wird abgesenkt und mit dem als Kontaktstelle dienenden Anschlußloch 14 in Kontakt gebracht und die Kapazität gegen die Referenz-Platte 12 gemessen; das Ergebnis wird im Computer 4 0 gespeichert. Anschließend wird der Meßfühler 22 in Position über die Kontaktstelle, die den Endpunkt des Leiterzugnetzwerks darstellt, gebracht, abgesenkt und der Kontakt mit der Endstelle hergestellt. Die Kontaktiereinrchtung 20 wird elektrisch von der Kapazitäts- auf die Widerstands- (oder Leitfähigkeits-) messung geschaltet und die beiden Kontaktiereinrichtungen 20 und werden nun benutzt, um den Widerstand zwischen Anfangsund Endkontaktstelle des genannten Leiterzugnetzwerkes zu messen. Ist der Meßfühler 20 in Kontkat mit einer anderen, nicht den Anfang des Leiterzugnetzwerkes bildenden Kontaktstelle, so wird der Widerstand zwischen dieser und der Endkontaktstelle gemessen und ebenfalls im Computer 40 gespeichert.

Die Kontaktiereinrichtung 20 wird dann zurück auf die Kapaztitätsmessung geschaltet, zur nächsten Kontaktstelle in der ersten Zeile des Leiterzugnetzwerkes geführt und der Vorgang wiederholt. Der gesamte Vorgang wird Punkt für Punkt und Zeile für Zeile wiederholt, während der Meßfühler 22 über den jeweiligen Endkontaktstellen der Netzwerke positioniert ist. Die Kontaktiereinrichtungen sind so ausgelegt, daß zwei in einer Reihe nebeneinander liegende Kontaktstellen (Löcher) gleichzeitig gemessen werden können.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung können die Kontaktiereinrichtungen unterschiedlich programmiert werden, um statische und dynamische Messungen an Schaltungsplatten durchzuführen. Eine der Kontaktiereinrichtungen kann so programmiert sein, daß sie die Kapazität gegen die Referenzplatte mißt; es können auch beide Kontaktiereinrichtungen auf Kapazitätsmessung eingestellt werden, um den Meßvorgang zu beschleunigen. Im allgemeinen kann mit der gleichen Kontaktiereinrichtung sowohl die Kapazität als auch anschließend der Widerstand zusammen mit einer zweiten Kontaktiereinrichtung gemessen werden, oder es werden zwei getrennte Vorrichtungen verwendet.

Andere Meßtechniken können ebenfalls angewendet werden. Beispielsweise kann mit einer Kontaktiereinrichtung ein hoher Stromstoß von Radiofrequenz auf das Leiterzugnetz gegeben werden, während mit der zweiten der dabei fließende Strom gemessen wird, um so die Widerstandsfähigkeit der Leiterzüge zu prüfen.

Des weiteren kann man über eine Kontaktiereinrichtung einen pulsierenden Strom mit steil ansteigender Wellenform auf die Endkontaktstelle eines Leiterzugnetzwerkes geben, und die gleiche Kontaktiereinrichtung mit einer Vorrichtung verbinden, die die Größe der reflektierten Wellen mißt und so die charakteristische Impedanz des Leiterzugnetzes anzeigt. Die kapazitiven Werte einer Schaltungsplatte können im allgemeinen errechnet werden. Im Prinzip ist die Kapazität eine Funktion der Oberfläche des gesamten Leiterzugnetzes. Sie wird aber von weiteren Faktoren beeinflußt, wie beispielsweise vom Abstand zwischen dem Leiterzug und der als Referenzanordnung dienenden leitenden Platte, der Wirkung anderer Leiterzüge im gleichen elektrostatischen Meßfeld, sowie einer Reihe von Streueffekten, hervorgerufen durch die Anordnung der Leiterzüge. Diese Einflüsse machen die Berechnung der Kapazitätswerte schwierig. Anstatt Kapazitätsmessungen an einer fehlerfreien Schaltungsplatte vorzunehmen, bedient man sich vorzugsweise eines "Selbstlern"-Vorganges, bei dem der richtige Wert von aktuellen Messun-

gen abgeleitet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann manuell oder automatisch mit Hilfe einer Steuervorrichtung durchgeführt werden, die entweder eine angepaßte Digitalsteuerung oder ein allgemeiner Digitalcomputer sein kann.

Nachstehend wird der "Lern"-Vorgang für eine Schaltungsplatte mit durchmetallisierten Lochungen als Kontaktstellen im einzelnen beschrieben.
Fig. 2A stellt ein Flußdiagramm, genannt "LEARN#1", dar, mit dem Informationen gesammelt und später benutzt werden, um die Norm-Kapazitätswerte für die Schaltungsplatte zu bestimmen.

Im Schritt 101 werden die X- und Y-Koordinaten aller Kontaktstellen der Schaltungsplatte sowie die Daten aller zu einem Leiterzugnetzwerk gehörenden Kontaktstellen in den Computer eingegeben. Im Schritt 102 wird die zu prüfende Schaltungsplatte dann über der die Referenz-Anordnung bildende leitende Platte 12 und der dielektrischen Platte 11 angeordnet (Fig. 1). Im Schritt 103 gibt der Computer die Information über die X- und Y-Koordinaten an die Positioniervorrichtung. Beim "Lern"-Vorgang führt die Vorrichtung nur Kapazitätsmessungen durch, weshalb nur eine Kontaktiereinrichtung erforderlich ist. Zur schnelleren Durchführung der Messungen können natürlich auch beide Kontaktiereinrichtungen gleichzeitig benutzt werden. Sobald die Kontaktiereinrichtungen in Position gebracht sind, werden sie abgesenkt und mit den Kontaktstellen in Kontakt gebracht, um die "C"-(Kapazitäts)Werte zu messen (Schritt 104). Im Schritt 105 werden die gemessenen Werte im Computer gespeichert. Im Schritt 106 entscheidet der Computer, ob der Wert für das letzte Loch der Schaltung gemessen wurde; ist dies nicht der Fall, kehrt die Vorrichtung zum Schritt 103 zurück und wird über der nächsten zu messenden Kontaktstelle positioniert, um deren Kapazität zu messen. Dieser Vorgang wiederholt sich so oft, bis die Werte aller Kontaktstellen vorliegen. Anschließend geht der Computer zu Schritt 107 über.

Als nächstes entscheidet der Computer, ob er eine ausreichende Zahl von Meßwerten gespeichert hat, um den Normwert zu ermitteln. Erscheint der gleiche kapazitive Meßwert einer bestimmten Kontaktstelle bei einer Mehrzahl von Schaltungsplatten, so kann angenommen werden, daß dies der korrekte Wert für die Kapazität einer fehlerfreien Schaltungsplatte ist. üblicherweise reichen die Werte von 3 bis 10 Platten zum Ermitteln des Normwertes aus. Ist eine ausreichende Anzahl von Daten im Computer gespeichert, schließt sich der Speicher (Schritt 108). Der "Lern"-Vorgang "LEARN#1" ist beendet und die Vorrichtung geht zum nächsten, in der Fig. 2B dargestellten "Lern"-Vorgang, genannt "LEARN#2", über.

Zunächst wird der Computer, wie im Schritt 110 von Fig. 2B gezeigt, mit zusätzlichen Informationen über die prozentuale Abweichung vom Normwert versorgt, die als Fehler gekennzeichnet werden. Bei den meisten Schaltungen liegt die Abweichung vom Normwert bei 10%, was ausreicht, um alle einwandfreien Schaltungen durchzulassen, während alle defekten Schaltungen erkannt und ausgesondert werden. Bei weniger hohen Anforderungen kann die Abweichung bis zu 20% betragen und in einigen Fällen sogar bis zu 30%. Zur Verarbeitung der Daten für den "Lern"-Vorgang ruft der Computer im Schritt 111 alle für eine bestimmte Kontaktstelle gespeicherten "C"-Daten ab und errechnet dann die mittlere und die Standard-Abweichung im Schritt 112. Im Schritt 113 werde alle Werte, die um mehr als eine Standard-Abweichung vom Mittelwert nach der einen oder der anderen Seite abweichen, ausgesondert, worauf ein neuer Mittelwert errechnet und als Normwert gespeichert wird. Im Schritt 116 entscheidet der Computer, ob die Daten aller Kontaktstellen ausgewertet wurden; falls nicht, kehrt die Vorrichtung zurück zu Schritt 111, um die Daten der folgenden Kontaktstellen auszuwerten.

Daten, die außerhalb einer erlaubten Fehlergrenze liegen, werden vom Computer als Fehler gekennzeichnet, Wie bereits erwähnt, wird die prozentuale Abweichung für jede Schaltungs-

plattenart gesondert bestimmt. Beispielsweise können bei Drahtschaltungen, bei denen der Drahtdurchmesser konstant ist, engere Toleranzgrenzen gesetzt werden als bei Vielebenen-Schaltungen mit sehr schmalen Leiterzügen (z.B. 0,125 \im) und hoher Leiterzugdichte, die viel größere Abweichungen, verursacht durch den Ätz- und Metallisierungsvorgang, aufweisen.

In den Tabellen 1 und 2 sind die Daten zusammengestellt, die während des "Lern"-Vorganges gesammelt und zum Bestimmen des Normwertes verwendet werden. Ein einfaches Beispiel für das Entstehen der Daten für den "Lern"-Vorgang ist in der Tabelle 1 für eine Schaltungsplatte mit vier Kontaktstellen und je 5 Test-Schaltungsplatten, von denen eine eine Stromkreisunterbrechung aufweist, dargestellt. Tabelle 2 zeigt die Daten für eine einfache Schaltung mit 3 Kontaktlöchern, von denen eine Schaltung einen Kurzschluß aufweist:

Tabelle 1

Netzwerk Loch Platte
20

Netzwerk	Loch	Platte	Platte	Platte	Platte	Platte
Nr.	Nr.	Nr. 1	Nr. 2	Nr. 3	Nr. 4	Nr. 5
3	1	40,1*	39,5	39,9	40,2	40,0
3	2	40,1	39,5	39,9	40,2	40,0
3	3	40,1	39,5	39,9	40,2	40,0
3	4	40,1	0,5	39,9	40,2	40,0

Mittelwert = 37,99 S.D. = 8,82

Mittelwert - S.D. = 29,17 Mittelwert + S.D. = 46,81 Für die zweite Mittelwertbestimmung verworfene Werte: 0,5 Neuer Mittelwert: 39,96
Zulässige prozentuale Abweichung nach oben: 10% = 43,95 Zulässige prozentuale Abweichung nach unten:10% = 35,95 Schaltungsplatte Nr. 2 wurde ausgesondert, da der für das Loch Nr. 4 ermittelte Wert von 0,5 pf auf eine Stromkreisunterbrechung schließen läßt.

5 * Werte in Picofarad

	Tabelle 2 -	Platte	Prüfen	des Netzwerks Nr.	Platte	1	Platte
Netzwerk	Loch	Nr. 1	Platte	.Platte	Nr. 4	Nr. 5
Nr.	Nr.	10,1*	Nr .2	Nr. 3	20,1	10,3
1	1	10,1	10,0	9,9	20,1	10,3
1	2	10,1	10,0	9,9	20,1	10,3
1	3	10,0	9/9

Mittelwert =12,08 S.D. = 4,15 Mittelwert - S.D. = 7,93 Mittelwert + S.D. = 16,23 Für die zweite Mittelwertbestimmung verworfene Werte: 3 χ 20,1

Neuer Mittelwert: 10,075

Zulässige prozentuale Abweichung nach oben : 10% = 11,08 Zulässige prozentuale Abweichung nach unten: 10% = 9,08 Schaltungsplatte Nr. 4 wurde ausgesondert, da die für die Löcher 1, 2 und 3 ermittelten Werte von 20,1 pf auf einen Kurzschluß schließen lassen.
*Werte in Picofarad

Werte, die auf eine offenbar fehlerhafte Schaltungsplatte schließen lassen, werden verworfen und der Normwert wird aufgrund übereinstimmender Meßwerte errechnet. Ist der Normwert bestimmt, wird die Vorrichtung zum Prüfen von Schaltungsplatten der gleichen Art eingerichtet. Der Prüfvorgang ist im Flußdiagramm entsprechend Fig. 2C dargestellt. Zum Prüfen einer Schaltungsplatte enstprechend der "TEST" genannten Schrittfolge (Fig. 2C) wird im ersten Schritt die Schaltungsplatte in der Vorrichtung angeordnet, und zwar über der dielektrischen Schicht 11, die sich ihrerseits über der als Referenz-Anordnung dienenden leitenden Platte 12 befindet. Der Steuercomputer bewegt dann die Kontaktiereinrichtungen in Position über dem ersten Kontaktstellen-Paar (Schritt 121). Sind die Kontaktiereinrichtungen in der richtigen Position über den Kontaktlöchern oder -plättchen, werden sie nacheinander abgesenkt und der Kontakt mit den entsprechenden Kontaktstellen hergestellt.

Dann wird die Kapazitäts-Meßvorrichtung 32 eingeschaltet und die Kapazität zwischen dem Meßfühler und der Referenz-Platte gemessen. Anschließend wird die Vorrichtung auf

Widerstandsmessung umgeschaltet, die zweite Kontaktiereinrichtung wird abgesenkt, die Widerstands-Meßvorrichtung eingeschaltet und der Widerstand zwischen den beiden Meßfühlern gemessen (Schritt 122). Die Kapazitätsmeßwerte werden dann mit den Normwerten für die entsprechenden Kontakistellen verglichen (Schritt 123). Entscheidet der Computer im Schritt 124, daß die Werte innerhalb der Toleranzen, liegen, geht er zum nächsten Schritt 126 über. Ist dies nicht der Fall, wird im Schritt 125 ein außerhalb der Toleranz liegender "C"-Fehler registriert, der eine mögliche Fehlerstelle anzeigt.

Im Schritt 126 prüft der Computer den Widerstandswert zwischen den beiden Meßfühlern und entscheidet, ob dieser Wert unter einem vorgegebenen Wert liegt, beispielsweise weniger als 1 Ohm beträgt. Ist der gemessene Widerstand größer als der vorgegebene Wert, was auf die Wahrscheinlichkeit eines Leitfähigkeitsdefektes schließen läßt, wird für das geprüfte Kontaktstellenpaar im Schritt 127 ein Fehler gemeldet und der tatsächliche Widerstandswert "R" im Computer gespeichert.

Der Computer geht dann zum Schritt 128 über und entscheidet, ob alle Kontaktstellenpaare geprüft wurden. Ist dies nicht der Fall, so geht der Computer zurück und beginnt erneut bei Schritt 121 und der gesamte Vorgang wiederholt sich für das nächste zu prüfende Kontaktstellenpaar.

Sind alle Messungen durchgeführt und die Daten gespeichert, geht die Vorrichtung weiter über den Schritt 129 zum nächsten Schritt entsprechend 'Flußdiagramm in Fig. 2D, "DIAGNOSE" genannt. Hier werden die gesammelten Daten analysiert und eine eventuelle Fehlerliste ausgedruckt. In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung werden die Fehler gleichzeitig lokalisiert.

Im ersten Schritt 130 des "DIAGNOSE"-Programms ruft der Computer die Fehlerliste und die darin registrierten Werte ab.

Im nächsten Schritt 131 werden diese Daten überprüft, um jeden Fehler nur einmal zu registrieren. Beispielsweise führt ein einziger "Kurzschluß" zu außergewöhnlich hohen

Kapazitäts-Meßwerten an allen Kontaktstellen des betreffenden Leiterzugnetzes. Stellt also der Computer für alle Kapazitätsmessungen eines einzigen Leiterzugnetzes abnorm hohe Werte fest, so werden diese nur als ein Fehler registriert. Ähnlich verhält es sich bei "Stromkreisunterbrechungen"; treten diese nicht am Anfang oder Ende des Leiterzugnetzes auf, so ergeben sich einige abnorm niedrige Kapazitäts-Meßwerte für ein Leiterzugnetz. Diese Vielfachanzeige kann ebenfalls auf einen einzigen zu registrierenden Fehler reduziert werden. Das gleiche gilt auch für Leitfähigkeitsdefekte, falls diese nicht an den Enden eines Leiterzugnetzes auftreten.

Ist die Fehlerliste auf Einzelfehler reduziert, so analysiert der Computer jeden einzelnen dieser verbliebenen Fehler. Im Schritt 132 werden zunächstdie Sollwerte für einen bestimmten Fehler abgerufen. In den Schritten 133 und 134 entscheidet der Computer über die Art des Fehlers. Weisen die Daten abnorm hohe Kapazitäts-Meßwerte auf, so wird der Fehler als "Kurzschluß" analysiert (Schritt 133). Weisen die Daten extrem niedrige Kapazitäts-Meßwerte auf, so wird der Fehler als "Stromkreisunterbrechung" analysiert (134); weisen die Meßwerte nur geringe Abweichungen auf, so wird ein Leitfähigkeitsfehler analysiert.

Kurzschlüsse treten im allgemeinen zwischen zwei Leiterzugnetzen auf. Analysiert der Computer einen Kurzschluß, so wird zunächst die Datenliste überprüft, um festzustellen, welche anderen Leiterzugnetze beteiligt sind (Schritt 140). Sind im Computer die Daten der Leiterzug-Kreuzungspunkte gespeichert, kann diese Information zum Auffinden von mögliehen Kurzschlüssen dienen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Leiterzug-Kreuzungspunkte aufgrund der Anordnung der Kontaktstellen der verschiedenen Leiterzugnetze zu bestimmen.

Eine dritte Möglichkeit besteht darin, einfach alle anderen Leiterzugnetze mit Kurzschluß-Fehleranzeige zu überprüfen, da im allgemeinen zwei Netzwerke an einem Kurzschluß beteiligt sind.

Sind alle möglichen KurζSchlußkandidaten erfaßt und aufgelistet, so wird im Schritt 141 festgestellt, ob zwei verschiedene Netzwerke die gleichen, abnorm hohen Kapazitäts-Meßwerte aufweisen. Besteht zwischen zwei Leiterzugnetzen ein Kurzschluß, so weisen normalerweise sämtliche Kontaktstellen abnorm hohe KapazitätsrMeßwerte auf, da diese der Summe der Leiterzuglängen beider Netze entsprechen.
In vielen Anwendungsbereichen reicht die Identifizierung von durch Kurzschluß verbundenen Netzwerken zur Lokalisierung der Fehlerstelle aus, da es dem Fachmann möglich ist, dies durch visuelle überprüfung der einzelnen Netzwerke der Schaltungsplatte festzustellen. In diesem Fall fährt das "DIAGNOSE"-Programm mit dem Schritt 144 fort und druckt die Information darüber aus, welche Leiterzugnetze durch Kurzschluß verbunden sind.

Ist eine genauere Lokalisierung der Fehlerstelle erforderlich, durchläuft das "DIAGNOSE"-Programm die Schritte 142 und 143. Im Schritt 142 positioniert der Computer die Meßfühler und es werden zusätzliche Widerstandsmessungen an allen Kontaktstellen der am Kurzschluß beteiligten Netzwerke vorgenommen. Diese Meßwerte reichen aus, um die ungefähre Entfernung einer jeden Kontaktstelle von der Stelle des Kurzschlusses sowie den Widerstand der Kurzschlußverbindung zwischen den beiden Netzwerken zu bestimmen.

Fig. 3 ist eine vereinfachte Darstellung, wie die Widerstandsmeßwerte benutzt werden, um die Entfernung jeder Kontaktstelle von der Kurzschlußstelle und den Widerstand der Kurzschlußverbindung zu bestimmen.

In Fig. 3 sind die sich kreuzenden Leiterzugnetze AB und CD durch eine leitfähige Verbindung R in ihrem Kreuzungspunkt kurzgeschlossen. Der Widerstand R_a ist der Leiterzugwiderstand zwischen Kontaktstelle A und dem Kurzschluß, während Rj₃ der Leiterzugwiderstand zwischen der Kontaktstelle B und dem Kurzschluß ist. Entsprechend ist R_c der Leiterzugwiderstand zwischen Kontaktstelle C und dem Kurzschluß und R^ der Leiterzugwiderstand zwischen Kontaktstelle D und dem Kurzschluß.

Wird der Widerstand zwischen je einem Kontaktstellenpaar der beiden durch einen Kurzschluß miteinander verbundenen Leiterzugnetze gemessen, so erhält man 6 Widerstands-Meßwerte RA-C, RE-B, RA-D, RB-C, RB-D und RC-D, wie in den Zeilen (a) bis (f) in Fig. 3 angegeben. Diese Widerstands-Meßwerte entsprechen der Summe der einzelnen Abschnitte, wie ebenfalls in Fig. 3 dargestellt. Da hier 6 Gleichungen mit 5 Unbekannten vorliegen, kann der Widerstands-Meßwert für jeden Abschnitt errechnet werden. Da der Widerstand annähernd proportional der Leiterzuglänge ist, kann hieraus die Entfernung der Kurzschlußstelle von jeder Kontaktstelle bestimmt werden. Werden die Widerstände im Schritt 132 gemessen und im Schritt 143 analysiert, so wird im Schritt 144 die Stelle, an der der Kurzschluß aufgetreten ist, als Entfernung von den entsprechenden Kontaktstellen ausgedruckt.

Bei kurzgeschlossenen Leiterzugnetzwerken kann eine weitere Prüfung wünschenswert sein, um festzustellen, ob zusätzlich eine Stromkreisunterbrechung vorliegt. Weisen alle Kontaktstellen der kurzgeschlossenen Leiterzugnetze abnorm hohe "C"-Werte (Kapazitäts-Meßwerte) auf, so kann angenommen werden, daß keine Stromkreisunterbrechungen vorliegen. Sind jedoch ein oder mehrere Werte niedriger als die übrigen, so liegt wahrscheinlich zusätzlich zum Kurzschluß auch eine Stromkreisunterbrechung vor. Die Unterbrechungsstelle kann in einer Programmfolge entsprechend den Schritten 150 bis 153, wie nachstehend beschrieben, lokalisiert werden. Liegt eine Stromkreisunterbrechung vor, so wird folgendermaßen vorgegangen: im Schritt 150 werden die Kapazitäts-Meßwerte aller Kontaktstellen des fehlerhaften Netzwerks abgerufen. Alle Kontaktstellen mit ähnlichen Werten werden in Gruppen zusammengefaßt und bilden zwei oder mehrere, voneinander getrennte "Inseln" des unterbrochenen Stromkreises (Schritt 151). Falls nicht bereits die Widerstandswerte alle Leiterzugabschnitte bestimmt wurden, werden diese Werte nunmehr im fehlerhaften Leiterzugnetz ermittelt (Schritt 152) und festgestellt, welcher bzw. welche Leiterzugab-

schnitt(e) fehlerhaft ist (sind). Im Schritt 153 werden die Kontaktstellen, die mit einem fehlerhaften Leiterzug verbunden sind, registriert. Im Anschluß an Schritt 144 bzw. 153 entscheidet der Computer im Schritt 170, ob alle in der Fehlerliste registrierten Fehler analysiert wurden. Ist dies nicht der Fall, beginnt das Programm erneut bei Schritt 132 und setzt die Fehleranalyse fort. Sind alle Fehler analysiert, wird im Schritt 171 angefragt, ob eine weitere zu prüfende Schaltungsplatte vorhanden ist. Ist dies der Fall, beginnt das Programm erneut mit Schritt 120 "TEST" (Fig. 2C). Andernfalls erfolgt ein Hinweis über das Ende der Prüfung.

Das Verfahren nach der Erfindung, bei dem die Kontaktiereinrichtungen so programmiert werden, daß an jeder Kontaktstelle eine Kapazitätsmessung und eine Widerstandsmessung zwischen jeder Kontaktstelle und der Endkontaktstelle des betreffenden Leiterzugnetzes durchgeführt wird, bedeutet eine vollständige Prüfung der Schaltungsplatte und liefert ausreichend Daten, um vorhandene Fehler zu erkennen und zu lokalisieren.

Nach einem anderen Verfahren im Rahmen der Erfindung werden die Kontaktiereinrichtungen so programmiert, daß Widerstandsmessungen zwischen jeder Kontaktstelle und einer der Endkontaktstellen des entsprechenden Leiterzugnetzes sowie mindestens eine Kapazitätsmessung in jedem Leiterzugnetz vorgenommen wird. Nach diesem Verfahren können die Kapazitäts-Meßwerte benutzt werden, um Kurzschlüsse zu erkennen, während die Widerstands-Meßwerte zum Erkennen von Stromkreisunterbrechungen und Leitfähigkeitsdefekten dienen.

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht in der Reduzierung der erforderlichen Meßvorgänge, garantiert aber gleichzeitig eine vollständige Prüfung der Schaltungsplatte auf alle möglichen Fehler; allerdings werden weniger Daten zum Lokalisieren der erkannten Fehlerstellen zur Verfügung gestellt.

5 Nach einem anderen Verfahren im Rahmen der Erfindung wird an jeder Kontaktstelle die Kapazität und zwischen jeder Anfangs- und Endkontaktstelle eines jeden Leiterzugnetzes

der Widerstand gemessen. Aufgrund der kapazitiven Meßwerte können eventuell vorhandene Kurzschlüsse sowie Stromkreisunterbrechungen festgestellt werden, während die Widerstands-Meßwerte Leitfähigkeitsfehler im Leiterzugverlauf anzeigen. Bei diesem Verfahren werden Leitfähigkeitsfehler zwischen den Kontaktstellen und den Leiterzugabschnitten nicht ohne weiteres entdeckt (außer an den Anfangs- und Endkontaktstellen); derartige Fehler sind allerdings, insbesondere bei grafischen Verfahren zur Herstellung von Schaltbildern, äußerst selten.

Allen Verfahren nach der Erfindung sind die folgenden Bedingungen gemeinsam: (1) es muß mindestens eine der Messungen an jeder Kontaktstelle durchgeführt werden; (2) es muß wenigstens eine Kapazitätsmessung an jedem Leiterzugnetz durchgeführt werden; (3) es muß der Widerstand zwischen den Anfangs- und Endkontaktstellen für jedes einzelne Leiterzugnetzwerk bestimmt werden.

Die Erfindung wurde am Beispiel einer Einebenen-Schaltung beschrieben; selbstverständlich können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Vielebenen-Schaltungen geprüft werden, die keine geerdete, innen liegende Ebene oder eine Referenz-Ebene aufweisen. Das Verfahren nach der Erfindung kann auch zum Prüfen der einzelnen Lagen einer Mehrebenen-Schaltung vor dem Laminieren dienen.

Nach der Erfindung können auch Schaltungen geprüft werden, die eine geerdete Lage und eine Referenz-Ebene aufweisen. Ein Beispiel für eine solche Vielebenen-Schaltung ist in Fig. 4 dargestellt. Die obere Lage 200 bildet die Ebene für die äußeren Anschlußflächen für Bauteile; sie weist an den Rändern leitfähige Anschlußflächen für Verbindungen innerhalb der Anordnung sowie über die Oberfläche verteilte Anschlußflächen für die Verbindungen zu den elektronischen Bauteilen auf.

Die nächste Lage 210 weist Leiterzüge in hoher Dichte auf. Diese innere Leiterzugebene 210 kann entweder nach einem chemischen Verfahren oder nach einem besonderen Verdrahtungsverfahren hergestellt werden und weist Leiterzüge auf,

die die Verbindung zwischen den Bauteilen und den am Rand befindlichen Anschlußflächen herstellen. Die Vielebenen-Schaltung kann eine oder mehrere solcher Lagen 210 aufweisen.

Die dritte Lage 220 weist einen großen Teil der Oberfläche bedeckende Leiterzüge für die Stromzuführung 222 sowie Erdleitungen 224 auf. Die nicht-leitenden Bezirke der Lage 220 dienen zum Trennen der stromführenden von den geerdeten Bezirken und bilden nicht-leitende Flächen, die verhindern, daß metallisierte Lochverbindungen zwischen den Lagen 200 und 210 mit den Stromzuführungen und den Erdleitungen in Kontakt kommen.

Die untere Lage 230 dient als Trägerplatte und kann aus unterschiedlichem, geeignetem Material bestehen; vorzugsweise wird dielektrisches Material oder Metall verwendet.

Bei Schaltungsplatten, die hohen Qualitätsanforderungen entsprechen müssen, kann die Trägerplatte beispielsweise aus einer Legierung von 42% Nickel und 58% Eisen bestehen. Bei der in Fig. 4 dargestellten Vielebenen-Schaltung ist es wegen der leitfähigen Lagen 220 und/oder 230 nicht möglich, Kapazitätsmessungen zwischen den signalführenden Leiterzügen und einer außerhalb liegenden Referenzplatte durchzuführen. Um derartige Platten prüfen zu können, wird die für Kapazitätsmessungen erforderliche Referenzplatte aus der metallischen Trägerplatte (falls vorhanden) zusammen mit der Ebene 220 gebildet. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der eine Ausgang der Kapazitäts-Meßvorrichtung 32 mit der Kontaktiereinrichtung 20 verbunden, während der andere Ausgang von 32 mit den Leiterzügen 222 und Erdleitern 224 der Ebene 220 verbunden ist, sowie mit der Trägerplatte 230, falls diese aus Metall besteht.

In Fig. 4 wird die Verbindung zwischen der Meßvorrichtung und den stromführenden Leiterzügen 222 sowie den Erdleitern 224 als direkte Verbindung gezeigt; in der Praxis ist es vorteilhaft, hierfür eine der metallisierten Lochverbindungen zu benutzen und die Zuführung auf der Oberfläche anzuschließen.

Claims

PATENTANWÄLTE HENKEL, PFENNING, FEILER

HÄNZEL& MEINiG

KURFÜRSTENDAMM 170

1000 EERiJN 15

222-104

Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von Verbindungsnetzwerk-Schaltungen

Patentansprüche:

, 1. - Verfahren zum Prüfen von starren oder flexiblen elektrischen Verbindungsnetzwerk-Schaltungen, beispielsweise nach Art gedruckter Schaltungen, mit mindestens zwei voneinander getrennten Leiterzugnetzen, bestehend aus End- bzw- Anschlußstellen, im folgenden als Kontaktstellen bezeichnet, und diese verbindenden Leiterzügen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in Bezug auf die mit Leiterzügen versehene(n) Ebene(n) der Schaltung eine elektrisch und geometrisch definiert angeordnete und von diesen durch ein Dielektrikum getrennte Referenz-Anordnung festgelegt wird; und daß mindestens eine Impedanz-Messung von einer Kontaktstelle eines jeden Lei-

T5 terzugnetzes in Bezug auf die genannte Referenz-Anordnung sowie mindestens eine Messung des Widerstandes zwischen den Endstellen vorgenommen wird, wobei entweder die Impe-

danz- oder die Widerstandsmessung zuerst erfolgt; und daß die gemessenen Impedanz- sowie Widerstandswerte mit vorbestimmten Werten für eine fehlerfreie Schaltung verglichen werden; und daß Fehler angezeigt werden, wenn (a) der betreffende, gemessene Impedanzwert für ein Leiterzugnetz den für dieses vorbestimmten Wert um mehr als einen festgelegten Betrag übersteigt; und/oder (b) der Impedanzwert um einen festgelegten Betrag geringer ist; und/oder (c) der gemessene Widerstandswert vom entsprechenden, vorbestimmten Wert um einen festgelegten Betrag abweicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz-Anordnung eine elektrisch leitende Fläche ist, die im wesentlichen parallel zu der bzw. den Leiterzugebene (n) angeordnet ist.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitfähige Zwischenlage der Schaltung als Referenz-Anordnung dient.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenz-Anordnung eine außerhalb der Schaltung angeordnete elektrisch leitende Fläche dient.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Abschnitt eines Leiterzugnetzes zwischen benachbarten Kontaktstellen der Widerstandswert und für jedes Leiterzugnetz dessen Impedanzwert bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwert für jede Kontaktstelle eines Leiterzugnetzes und der Widerstandswert zwischen den Endpunkten jedes Leiterzugnetzes gemessen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Leiterzugnetz der Impedanzwert für jede Kon-

taktstelle und der Widerstandswert zwischen dem Endpunkt des Leiterzugnetzes und seinen Kontaktstellen gemessen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Leiterzugnetz der Impedanzwert von einer seiner Kontaktstellen und die Widerstandswerte vom Endpunkt des Leiterzugnetzes zu seinen einzelnen Kontaktstellen bestimmt wird.
10
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Impedanz- sowie Widerstandswerte für eine fehlerfreie Schaltung in einem Lernvorgang als Mittelwert aus den an einer Mehrzahl von Schaltungen ermittelten Werten unter Ausschluß von Werten, die außerhalb des Bereiches einer Standard-Abweichung liegen, abgeleitet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst Meßwerte für eine Kontaktstelle an einer Mehrzahl von Schaltungen bestimmt werden, sodann der Mittelwert aus diesen Messungen und die Standard-Abweichung errechnet werden, und daß anschließend unter Ausschluß der außerhalb der Standard-Abweichung liegenden Meßwerte der Mittelwert neu errechnet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltungen mit Meßwerten, die sich um mehr als eine Standard-Abweichung vom errechneten Mittelwert unterseheiden, als fehlerhaft ausgewiesen werden.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzmessung eine Kapazitätsmessung ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapazitätsmeßwert zwischen einer Kontaktstelle

eines Leiterzugnetzes und der Referenz-Anordnung mit dem für die genannte Kontaktstelle vorgegebenen Sollwert verglichen wird, wobei ein geringerer gemessener Wert eine Unterbrechung im betreffenden Leiterzugnetz anzeigt und sich der Ort der Unterbrechung aus der Größe der Abweichung ergibt.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens für eine Kontaktstelle eines jeden Leiterzugnetzes der Kapazitätswert- in Bezug auf die Referenz-Anordnung gemessen wird und die so erhaltenen Meßwerte mit den entsprechenden Sollwerten verglichen werden, wobei eine Abweichung eines Meßwertes nach oben einen elektrischen Kurzschluß zu einem anderen Leiterzunetz anzeigt, und identische, erhöhte Meßwerte für verschiedene Leiterzugnetze einen Kurzschluß zwischen diesen ausweist.
15. Vorrichtung zum elektrischen Prüfen von starren oder flexiblen elektrischen Verbindungsnetzwerk-Schaltungen mit mindestens zwei voneinander getrennten Leiterzugnetzen, bestehend aus End- und Anschlußstellen, im folgenden Kontaktstellen genannt, und diese verbindenden, vorbestimmte Leiterzugmuster bildenden Leiterzügen, dadurch gekennzeichnet, daß diese mindestens zwei voneinander unabhängig bewegliche Kontaktierungseinrichtungen zum selektiven Kontaktieren mit End- bzw. Anschlußstellen aufweist; und mindestens für eine der Kontaktierungseinrichtungen eine Positioniervorrichtung ,mit der die genannte(n) Kontaktierungseinrichtung(en) in vorbestimmter Weise mit den End- bzw. Anschlußstellen in elektrischen Kontakt gebracht wird bzw. werden; und eine dielektrisch von der zu messenden Schaltung getrennte elektrische Referenz-Anordnung sowie eine Impedanz-Meßvorrichtung zum Messen der Impedanz, die mit mindestens einer der Kontaktierungseinrichtungen ver-5 bunden ist; und eine Widerstands-Meßvorrichtung, die zum Messen paarweise mit den genannten Kontaktierungseinrichtungen verbunden ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz-Anordnung eine elektrisch leitende Fläche ist, die im wesentlichen parallel zu der bzw. den mit Verbindungsnetzwerken versehenen Ebene(n) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz-Anordnung sich außerhalb der Verbindung snetzwerk-Schaltung befindet.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich innerhalb der Verbindungsnetzwerk-Schaltung befindliche leitfähige Ebene als Referenz-Anordnung dient.
19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine außerhalb der Verbindungsnetzwerk-Schaltung angeordnete Referenz-Anordnung mit einer als solche wirkenden, sich innerhalb der genannten Schaltung befindlichen leitfähigen Ebene elektrisch leitend verbunden ist.
20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung für die Kontaktierungseinrichtungen mindestens eine Impedanzmessung für jeden Kontaktpunkt liefert.
21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung für die Kontaktierungseinrichtungen mindestens eine Widerstandsmessung zwischen den Endstellen eines Leiterzugnetzes vornehmen kann.
22. Vorrichtung nach den Ansprüchen 17 bis 20, dadurch 3d gekennzeichnet, daß die Impedanz-Meßvorrichtung eine Kapazitäts-Meßeinrichtung ist.