DE3710093A1 - Leiterplattenpruefgeraet fuer beidseitig smd-bestueckte leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Leiterplattenprüf­ geräte für beidseitig SMD-(surface mounted devi­ ces) bestückte Leiterplatten, die, zwischen rela­ tiv aufeinander zu bewegbaren Nadelbetten angeord­ net, über ihre Kontaktprüfnadeln die Bauteilfunk­ tion und die Durchgängigkeit der Leiterbahnen prüfen, wobei die Nadelbetten innerhalb eines Gehäuses mit Säulenführungen bewegbar in Verbindung stehen.

Es sind Leiterplattenprüfgeräte für einseitig bestückte Leiterplatten als sogenannte Vakuum­ adapter aus dem Katalog "Ingun-System" VA-1/85 bekannt, bei denen jedoch lediglich eine einseitige Bestückung der Leiterplatten vorgesehen ist. Diese Geräte nach dem Stand der Technik weisen ein Gehäuse auf, dem ein klappbarer Deckel zugeordnet ist, der scharniermäßig mit dem Gehäuse verbunden ist. Auch sind in die Gehäuse einsetz­ bare Rahmen vorgesehen, in die plattenartige Teile eingesetzt sind, die als Nadelträger oder Prüflingsaufnahmeplatten dienen. Diese Geräte sind im Prinzip vorteilhaft. Sie sind aber nicht geeignet, Leiterplatten mit beidseitiger Bestückung zu prüfen. Auch weisen sie einige aufwendige, konstruktive Mängel auf. Eine Ausführungsform, die auf den Anmelder zurückgeht, ist durch die Patentanmeldung P 35 08 111.2 bekanntgeworden (siehe Vakuumadapter VA 200, PTR-Meßtechnik GmbH, Blatt 1).

Entsprechende Geräte mit den Merkmalen, daß die Schablone und der Prüfling auswechselbar in dem gegenüber der Prüfvorrichtung schwenkbaren, deckel­ artigen Aufnahmeteil beiderseits einer Vakuum­ kammer angeordnet und mit dieser bewegbar sind, zeigt das Gebrauchsmuster G 81 38 143.3.

Auch die Offenlegungsschrift DE 30 45 882 der Ingun-Prüfmittelbau GmbH Co. KG zeigt ein Beispiel eines Leiterplattenprüfgerätes mit Ein­ zelmerkmalen, die für die nachfolgend beschriebene Erfindung von Interesse sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Rahmen der bereits mit dem Stand der Technik erarbeiteten, bewährten Technik eine besonders vorteilhafte Anordnung für ein derartiges Leiter­ plattenprüfgerät zu finden, bei dem sich fertigungs­ technisch und in der Handhabung besondere Vor­ teile ergeben, obwohl gleichzeitig die beiden Seiten eines Prüflings geprüft werden müssen. Das Prüfen derartiger Leiterplatten nur einseitig ist mit den vorerwähnten Geräten nach dem Stand der Technik ohne Schwierigkeiten möglich. Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Mit dieser Lösung wird der Prüfling, und zwar die an der Oberseite und Unterseite angeordneten Leiterbahnen, in dem Prüfgerät so gut wie gleich­ zeitig mit allen zu prüfenden Kontakten an die Meßstation angeschlossen, wobei absolut sicherge­ stellt ist, daß die an beiden Seiten unterschied­ lich positionierten Prüfpunkte mit den entspre­ chend angeordneten Prüfnadeln der Nadelbetten präzise zueinander positioniert sind.

Die vorteilhafte Verwendung von Kugelhülsen nach Anspruch 2 ermöglicht es durch in diese Hülsen einfassende Zapfen, die verschiedenen, für die Funktion erforderlichen Teile genau zueinander auszurichten.

In an sich bekannter Weise bestehen die Nadelbetten jeweils aus einem Nadelbettrahmen und einem in diesen einsetzbaren, plattenartigen Nadelträger.

Da sich bei zwei zu prüfenden Seiten des Prüflings naturgemäß eine große Zahl von Toleranzen addie­ ren, ist es erforderlich, diese, soweit mög­ lich, zu reduzieren. Ist das Nadelbett eine ein­ stückige Platte, so ist dies zwar vorteilhaft, jedoch nur dann, wenn die Zahl der von einem Verwender benötigten Nadelbetten gering ist. Der Anspruch 3 gibt eine vorteilhafte Lehre, wie mit der Zusammensetzung aus einem Rahmen und einem Nadelträger eine Nadelbetteinheit zusam­ mengestellt werden kann, bei der auch eine zusätzliche Ausrichtung des Nadelträgers zum Nadelbettrahmen durch eine Bewegung in dessen Ebene möglich ist. Vorteilhaft ist es nach Anspruch 4 und 5, wenn nur eines der beiden Nadelbetten gegenüber dem anderen zu bewegen ist.

Nach Anspruch 6 können auch die Nadelbetten bzw. die Nadelbettrahmen aus zwei miteinander verbun­ denen Rahmen bestehen, die den Nadelträger in sich aufnehmen.

Nach Anspruch 7 ist es ein besonderer Vorteil der Erfindung, daß offene Kugelführungen verwen­ det werden, in die Zapfen oder Säulen oder derglei­ chen eintauchen und damit die Teile gegeneinander ausrichten.

Der Anspruch 8 ergänzt die Ansprüche 3 und 7. Die Ansprüche 9 und 10 sind Ausgestaltungen, die sich auf die Anordnung der Schnittstellen und die Verwendung einer an sich bekannten Hubvorrich­ tung beziehen.

Obwohl sich für ein Leiterplattenprüfgerät mit der vorstehend erwähnten Verwendung die Forderung nach höchster Präzision ergibt und mit dieser Aufgaben­ stellung ein recht komplizierter Aufbau verbunden scheint, hat die Erfindung ihre Aufgabe mit einer verblüffend einfachen Lösung bewältigt, die gegen­ über Prüfgeräten mit einseitiger Prüfung des Prüf­ lings vom Aufwand her durchaus vergleichbar ist. Alle Teile sind ohne Schwierigkeiten aus dem Gerät entnehmbar. Die Teile, die ausgewechselt werden müssen wie Prüflingsaufnahmeplatten und Nadel­ betten, sind mit einem Griff bei Öffnung des Gerä­ tes zugänglich, ohne daß ein umständliches Hand­ haben von unten her oder hinter den Nadelbetten erforderlich ist.

Die Zeichnung zeigt mit

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Leiterplattenprüfgerätes nach der Erfindung,

Fig. 2 eine konstruktive Variante der Ausfüh­ rung nach Fig. 1 mit einstückigen Nadelträgern und deren Führung auf freien Säulenenden.

An einem Gehäuse 4 ist über Scharniere 24 ein Deckel 3 angeschlagen und über Federteleskope oder dergleichen 25 im Öffnungszustand abgestützt. Zur besseren Handhabung sind Griffe 23 vorgesehen. An der Vorderseite sind Stell- und/oder Schalt­ glieder 26 sichtbar. Das Gehäuse 4 kann aus einem einfachen, unten offenen Rahmen 29 bestehen. Die rückseitige Wand 27 ist zwischen den Scharnie­ ren 24 zum Durchtritt von Kabelbändern 22 oder dergleichen ausgeschnitten.

Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen die beiden Nadelbetten, und zwar sowohl das Deckel­ nadelbett 1 und das Gehäusenadelbett 2 aus in Nadelbettrahmen 6 eingesetzten Nadelträgern 12.

Bei dem Gehäusenadelbett 2 bildet dieses mit der sichtbaren Fläche des Nadelbettrahmens 6 eine ebene Platte, die mit Hilfe von Führungshülsen 5, die ihrerseits als Kugelführungen 11 ausgebildet sein sollen, auf Führungssäulen 7, die zwischen Kloben 14 eingespannt sind, auf und ab bewegbar gehaltert sind. Nicht sichtbare Hubvorrichtungen sorgen für ein Heben und Senken von Nadelbett und Rahmen um ein vorbestimmtes Hubmaß.

In einem gewissen Abstand zwischen der sichtbaren Oberfläche von Gehäuse 4, Gehäusenadelbett 2 und Nadelbettrahmen 6 scheint in der Darstellung eine Platte zu schweben. Diese Platte ist die Prüflingsaufnahmeplatte 20, auf der der Prüfling 21 mit seinen Leiterplatten 10 befestigt ist. Nicht dargestellt ist die zum Stande der Technik gehö­ rende Verbindung zwischen der Prüflingsaufnahme­ platte 20 und dem darunter befindlichen Gehäuse­ nadelbett 2, zwischen denen sich Spreizfedern und zur genauen Positionierung Zapfen- und Hül­ senführungen befinden, ähnlich wie bei den Posi­ tionen 8, 9 und 11.

Die Führungssäulen 7 und die Kugelführungen 11 erlauben dem Gehäusenadelbett 2 und dem Nadelbett­ rahmen 6 keinerlei Bewegungen in seiner Ebene. Wird der Deckel 3 zugeklappt, befinden sich die Zapfen 8 in der richtigen, linearen Position über den oberen Öffnungen der Hülsenführungen 9, die tunlichst ebenfalls Kugelführungen 11 sind.

Wird nun die Hubvorrichtung betätigt, so hebt sich der Nadelbettrahmen 6 mitsamt seinem Gehäuse­ nadelbett 2 und der Prüflingsaufnahmeplatte 20, auf der wiederum der Prüfling 21 befestigt ist. Die Zapfen 8 dringen in die Kugelführungen 11 ein, wobei gewisse Positionsfehler zwischen dem Nadelbettrahmen 6 des Deckels 3 und dem des Gehäu­ ses ausgeglichen werden, weil der Nadelbettrah­ men 6 im Deckel, in seiner Ebene schwimmend, befestigt ist (siehe Fig. 2). Er kann also in seiner Ebene gewisse Bewegungen ausführen und wird durch das Zusammenwirken der Zapfen 8 und der Kugelführungen 11 bzw. Hülsenführungen 9 in die richtige Position gezwungen,

Der Prüfling 21 weist auf beiden Seiten zu über­ prüfende Kontaktstellen auf, die im Prinzip mitein­ ander nichts zu tun haben und getrennt geprüft werden müssen. Die Schaltungen sind nämlich in zwei Ebenen, einmal auf der Unterseite und einmal auf der Oberseite 28 des Prüflings 21, angeordnet. Die von dem Gehäusenadelbett 2 ausgehenden Prüf­ nadeln durchdringen Löcher oder Ausnehmungen (nicht sichtbar) der Prüflingsaufnahmeplatte 20 und berühren die ihnen zugeordneten Kontakt­ stellen auf der Unterseite des Prüflings 21 erst bei geschlossenem Deckel 3 und entsprechend angeho­ benem Nadelbettrahmen 6 des Gehäuses 4. Ist der Deckel 3 geschlossen und wird der Prüfling hochgefahren, so treffen diese Nadeln auf die Kontakte der Oberseite 28 des Prüflings 21, so daß sich dieser aufgrund der federnden Abstützung der Prüflings­ aufnahmeplatte 20 nach dem Deckelnadelbett 1 ausrichtet. Dabei wird der Prüfling 21 natürlich mitsamt der Prüflingsaufnahmeplatte 20 nach unten gedrückt und die auf der Unterseite befindlichen Kontaktstellen kommen mit den die Prüflingsauf­ nahmeplatte 20 durchdringenden Prüfnadeln des Gehäusenadelbettes 2 in Kontaktberührung.

Die Prüfströme werden über ein Kabelband 22 einer oder mehreren Schnittstellenplatten 19 zugeführt.

Wie bei allen Geräten der beschriebenen Art sind Schnittstellen erforderlich, über die die Prüfströme zu den Nadelträgern 12 und von diesen zur Meßzentrale geleitet werden. Bei bekannten Geräten dieser Art sind diese Schnittstellen meist verdeckt unterhalb der Nadelbetten ange­ ordnet und schwer zugänglich. In besonders vor­ teilhafter Weise werden bei der Erfindung die Kontaktfelder 17 für die Schnittstellen leicht zugänglich auf den einander gegenüberstehenden Seiten 16 des Deckelnadelbettes 1 und des Gehäuse­ nadelbettes 2 angeordnet. Entsprechende Gegenkon­ taktfelder 18 sind an den Ober- und Unterseiten der Schnittstellenplatten angeordnet. Die Kontakt­ felder 17 sind auf der Fläche des Deckelnadelbet­ tes 1 dargestellt. Die entsprechenden Gegenkontakt­ felder 18 befinden sich auf der sichtbaren Obersei­ te einer Schnittstellenplatte 19, die auf die Prüflingsaufnahmeplatte 20 aufgesetzt ist, aber durch diese hindurch mit dem Nadelträger 12 des Gehäusenadelbettes 2 in Verbindung steht. Dabei besteht die dargestellte Einheit aus zwei Schnitt­ stellenplatten 19, die miteinander verbunden, eine Montageeinheit bilden, wobei die obere Schnitt­ stellenplatte 30 mit nach oben gerichteten Kontak­ ten und die untere 31 mit nach unten gerichteten Kontakten versehen ist. Praktisch ist daher jeder Seite des Prüflings 21 mit seinen beiden unter­ schiedlichen Leiterplatten, also auch unterschied­ lichen Schaltungen, eine eigene obere oder untere Schnittstellenplatte 30, 31 zugeordnet.

Die Übertragung des Prüfstromes von den Kontakt­ feldern 17 zu den Gegenkontaktfeldern 18 erfolgt über Nadeln und Näpfchenkontakte, die sich be­ währt haben (nicht dargestellt).

Eine Konstruktionsvariante, durch die sich der Fertigungsaufwand, die Montage und die Handhabung vereinfachen läßt, zeigt die Fig. 2 mit einem Teilschnitt. In dem Deckel 3 ist die einstückige Platte 15 eingesetzt, die das Deckelnadelbett 1 bildet. An den Stirnkanten 32 sind Ausnehmungen 33 vorgesehen, in die Bolzen 34 einfassen. Es ist genügend Spiel vorgesehen, um die auftretenden Toleranzen ausgleichen zu können. Das Gehäusena­ delbett 2 ist mit Kugelführungen 11 bzw. Führungs­ hülsen 5 auf den freien Enden 13 der Führungs­ säulen 7 geführt. Die Führungssäulen 7 werden von den Kloben 14 gehalten. Durch diese Führungen ist das Gehäusenadelbett 2 gegenüber dem Gehäuse 4 eindeutig in seiner Ebene festgelegt und kann sich nur innerhalb der eingenommenen Position auf und ab bewegen. Als Hubvorrichtung können Pneumatikelemente oder dergleichen dienen. Diese Vorrichtungen sind lediglich durch einen Pfeil dargestellt.

Um nun einerseits die Prüflingsaufnahmeplatte 20 einwandfrei sowohl zum Gehäusenadelbett 2 als auch zum Deckelnadelbett 1 auszurichten, durchstreifen die freien Enden 13 der Zapfen 8 bei geschlossenem Deckel 3 die Prüflingsaufnahme­ platte 20 und entsprechende Hülsenführungen 9, die, wie schon gesagt, als Kugelführungen 11 ausgebildet sein sollten. Spiralfedern 35 können der Spreizung von Gehäusenadelbett 2 und der Prüflingsaufnahmeplatte 20 dienen.

Die Frage, ob das Nadelbett nun einstückig, wie bei Position 15, oder zweistückig, wie in Fig. 1 dargestellt, ausgeführt ist, hängt von den gesamten Prüfumständen ab. Jeder Benutzer des erfindungs­ gemäßen Gerätes stellt unterschiedliche Aufgaben, wobei der eine viele, in Serie hergestellte, gleichartige Prüflinge zu prüfen hat, deren Auf­ bau und Schaltung sich nur selten ändert. während der andere nur geringe Stückzahlen zu prüfen hat und somit einen häufigen Wechsel der Prüfnadelanordnung benötigt. Durch die vorteil­ hafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leiter­ plattenprüfgerätes ergibt sich eine optimale Bedienung bei gleichzeitig einfachem, konstrukti­ vem Aufbau und erheblicher Fertigungsvereinfachung.

• Bezugszeichenliste  1 Deckelnadelbett
   2 Gehäusenadelbett
   3 Deckel
   4 Gehäuse
   5 Führungshülsen
   6 Nadelbettrahmen
   7 Führungssäulen
   8 Zapfen
   9 Hülsenführung
  10 Leiterplatte
  11 Kugelführungen
  12 Nadelträger
  13 freie Enden
  14 Kloben
  15 einstückige Platte als Nadelbett (1, 2)
  16 einander gegenüberliegende Seiten der Nadelbetten (1, 2)
  17 Kontaktfelder
  18 Gegenkontaktfelder
  19 Schnittstellenplatten
  20 Prüflingsaufnahmeplatte
  21 Prüfling
  22 Kabelband
  23 Griffe
  24 Scharniere
  25 Federteleskop
  26 Schaltglieder
  27 Rückseitige Wand
  28 Oberseite Prüfling
  29 unten offener Rahmen
  30 obere Schnittstellenplatte
  31 untere Schnittstellenplatte
  32 Stirnkanten
  33 Ausnehmungen
  34 Bolzen
  35 Spiralfedern

Claims (10)

1. Leiterplattenprüfgerät für beidseitig SMD- (surface mounted devices) bestückte Leiter­ platten, das, zwischen relativ aufeinander zu bewegbaren Nadelbetten angeordnete Prüf­ linge, über Kontaktprüfnadeln die Bauteilfunk­ tion und die Durchgängigkeit von Leiterbah­ nen prüft, wobei die Nadelbetten innerhalb eines Gehäuses mit Säulenführungen beweg­ bar in Verbindung stehen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Nadelbett (1, 2) einem von zwei scharnierartig miteinander verbun­ denen Gehäuseteilen (Deckel 3, Gehäuse 4) zugeordnet ist, wobei eines der beiden Nadelbetten (1, 2) mit Führungshülsen (5) auf fest mit dem jeweiligen Gehäuseteil (3, 4) verbundenen, senkrecht zu einer Nadel­ bettebene (bzw. des zugehörigen Nadelbett­ rahmens 6) angeordneten Führungssäulen (7) geführt und pneumatisch bewegbar ist, wäh­ rend das jeweils andere Nadelbett (1, 2) schwimmend gegenüber seinem Gehäuseteil (3, 4) gehaltert und über an ihm und dem jeweils gegenüberliegenden Nadelbett (1, 2) angeord­ neten Zapfen (8) und/oder Hülsenführungen (9) in der vorbestimmten Position zur Leiter­ platte (10) selbsttätig festlegbar ist.

2. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Führungshül­ sen (5) und/oder Hülsenführungen (9) offene Kugelführungen (11) Verwendung finden.

3. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelbetten (1, 2) jeweils aus einem Nadelbettrahmen (6) und einem in diesen einsetzbaren, platten­ artigen Nadelträger (12) bestehen.

4. Prüfvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens einer der Nadelträger (12) gegenüber seinem Nadelbettrahmen (6) in dessen Ebene beweglich festlegbar ist.

5. Prüfvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß nur eins der beiden Nadelbetten (1, 2) auf das jeweils andere zu pneumatisch bewegbar ist.

6. Prüfvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nadelträger (12) durch Tei­ lung der Rahmen (6) in zwei in horizontaler oder vertikaler Ebene getrennten Rahmentei­ len durch deren Verbindung eingespannt sind und mit diesen das Nadelbett (1, 2) bilden.

7. Prüfvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das eine Nadelbett (1, 2) auf den freien Enden (13) von in Kloben (14) veran­ kerten Führungssäulen (7) über offene Ku­ gelführungen (11) herausnehmbar gelagert und geführt ist und das jeweils andere Nadelbett (1, 2) in dem zugehörigen Gehäuse­ teil (3, 4) in seiner Ebene schwimmend ge­ haltert ist.

8. Prüfvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens eines der beiden Nadel­ betten (1, 2) als einstückige Platte (15) ausgebildet ist.

9. Prüfvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Bildung von Schnittstellen auf den einander gegenüberliegenden Sei­ ten (16) der Nadelbetten (1, 2) Kontaktfel­ der (17) angeordnet sind, die als Nadel- oder Napfkontaktfelder ausgebildet sein können und mit entsprechenden Gegenkontakt­ feldern (18) von abnehmbaren, beidseitig bestückten Schnittstellenplatten (19) korres­ pondieren.

10. Prüfvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß als pneumatische Hubvorrichtung eine an sich bekannte Vakuumkassette dient.