DE3719802A1 - Vorrichtung zum pruefen von pruefpunkten einer elektronischen leiterplatte od. dgl. als pruefling mittels kontaktstiften - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Prüfpunkten einer an einer Druckplatte od. dgl. Auf-­ nahme der Vorrichtung auswechselbar angeordneten elektro­ nischen Leiterplatte - oder einer entsprechenden elek­ tronischen Baugruppe - als Prüfling mittels in einer Kontaktträgerplatte angebrachter Kontaktstifte, die ein­ ends über Verdrahtung mit einer Registrier- oder Meßein­ richtung verbunden sind sowie andernends jeweils mit ei­ nem Prüfkopf die Druckplatte durchsetzend einen Meßpunkt jener Leiterplatte od. dgl. während des Prüfvorgangs be­ rühren, wobei zumindest zwei Gruppen von Kontaktstiften zur gegeneinander zeitverschobenen Kontaktierung von Meß­ punkten vorgesehen sowie Druckplatte und Kontaktträger­ platte unter Volumenveränderung eines Zwischenraumes re­ lativ zueinander bewegbar sind.

Prüfvorrichtungen mit Kontaktstiften sind beispielsweise der US-PS 37 57 219 zu entnehmen; die dort gezeigte Schab­ lone ruht fest auf einem Rahmen unter einem ebenfalls rahmenartigen und von Schraubenfedern in Abstand gehalte­ nen Aufnahmeteil für eine die Prüfköpfe dann in Abstand überspannende Leiterplatte. Durch die Beaufschlagung ei­ nes Druckschlauches mit Druckluft oder Flüssigkeit wird die Leiterplatte auf die Prüfköpfe gedrückt und so geprüft. Eine derartige Prüfvorrichtung ist den heutigen Anforde­ rungen an Prüfgeschwindigkeit und Prüfergebnis nicht mehr gewachsen.

Eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art beschreibt DE-OS 35 24 229 der Anmelderin mit wenigstens zwei Grup­ pen von Kontaktstiften sowie zumindest zwei parallel zu den Kontaktstiften bewegbar gelagerten Platten, von denen zumindest eine mit einer ortsfesten Platte eine dichte Kammer begrenzt. Diese ortsfeste Platte trennt zwei ver­ tikal übereinander angeordnete dichte Kammern voneinan­ der.

Nach der DE-OS 35 24 229 wird eine der Anzahl der beweg­ lichen Platten entsprechende Zahl von Gruppen gefederter Kontaktstifte zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu- oder abgeschaltet; eine erste Gruppe gefederter Kontaktstifte wird an die Leiterplatte herangeführt, woraufhin man ge­ steuert die andere/n Gruppe/n von Kontaktstiften - bzw. deren Prüfköpfe - in eine Kontaktposition bringen und so alle vorhandenen Kontakte schließen kann. Hierdurch er­ gibt sich eine besonders günstige Prüfmöglichkeit mit er­ heblicher Variationsbreite.

Um die stufenweise Einschaltung der Kontakte zu erleich­ tern, weisen die Kontaktstifte der einen Gruppe jeweils einen gegenüber den Kontaktstiften der anderen Gruppe längeren Prüfkopf und/oder Prüfkopfhals auf.

Der Erfinder hat sich das Ziel gesetzt, die Vorrichtung zur Durchführung der zeitverschobenen Kontaktierung zu ver­ bessern und insbesondere die Luftführung zu vereinfachen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß in den Raum zwischen Kontaktträgerplatte und Druckplatte wenigstens ein relativ zu diesen bewegbarer Anschlag einragt, der die Höhe des Zwischenraumes in unterschiedlichen Kontaktierungsstufen bestimmt. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, jenen Zwischenraum evakuierbar auszubilden und die Druckplatte an den Anschlag in eine erste Stufe heranzuführen. Dann kann der Anschlag erfindungsgemäß aus der ersten Stufe in wenigstens eine weitere Stufe zur Kontaktträgerplatte hin führbar angeordnet sein.

Dank dieser Maßgaben entstehen durch einfache Mittel drei unterschiedliche Betriebsstufen, nämlich zum ei­ nen die Ruhelage, in welcher die Druckplatte in Ab­ stand - bevorzugt 5 mm - zur Oberfläche des Anschlages verläuft, eine erste Kontaktierungsstufe, in welche die Druckplatte durch Vakuum auf die Oberfläche des Anschla­ ges aufgesetzt wird und dabei zur Kontaktträgerplatte einen Abstand von etwa 8 mm hält. In einer zweiten An­ schlagstufe wird der Anschlag in den Zylinder eingezogen, so daß der Zylinder dann selbst die Hubbegrenzung ergibt und die Druckplatte zur Kontaktträgerplatte einen Endab­ stand von etwa 1,5 mm beibehält.

In der ersten Stufe kontaktieren die längeren Kontakt­ stifte ihre Meßpunkte, in der zweiten Stufe folgen die kürzeren Kontaktstife nach.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der An­ schlag von einem Anschlagkopf einer Kolben/Zylinder-Ein­ heit gebildet und durch ein pneumatisches Strömungsmittel zu betätigen, mit dem der Innenraum des Zylinders bzw. der Hülse beaufschlagt wird.

In der ersten Kontaktierstufe wird der den Anschlagkopf tragende Kolben mechanisch positioniert und zwar vor­ teilhafterweise durch zwei Klemmbacken, welche von einem Kraftspeicher zusammengehalten sind und jenen Kolben tra­ gen.

Um den Kolben in den Zylinder hinein absenken zu können wird ein mit dem Kolben koaxialer Schubbolzen erfindungs­ gemäß durch Beaufschlagung mit Luft zwischen die Klemm­ backen eingetrieben, bevorzugt in einen sich zum Schubbolzen hin öffnenden konischen Zwischenraum. Die Klemmbacken geben in ihrer gespreizten Stellung einen Weg für den Kolben frei, der somit in den Zylinder bzw. die Hülse hineingedrückt werden kann, dies bevorzugt durch die auflastende Druckplatte.

Erfindungsgemäß führt jener Schubbolzen den Kolben dann in die erste Stufe zurück und zwar durch einen schnellen Aufwärtstakt, an dessen Ende sich die Klemmbacken dank ihres Kraftspeichers einander annähern und den Kolben in seiner ausgefahrenen Stellung halten, bis der Vorgang erneut be­ gonnen wird.

Der Vorzug der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt vor­ allem darin, daß lediglich ein Vakuumraum benötigt wird, um die beiden - oder mehr - unterschiedlichen Kontak­ tierungsstufen einzustellen. Auch genügen einfache Stifte einer Kontaktträgerplatte zur Durchführung der zeitver­ schobenen Kontaktierung.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in der Zeichnung dargestellter Vorrichtungen. Es zeigt

Fig. 1: einen Längsschnitt durch einen Teil einer Prüf­ vorrichtung für bestückte Leiterplatten, elektri­ sche Baugruppen od. dgl.;

Fig. 2: eine der Fig.1 entsprechende Darstellung ei­ nes erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;

Fig. 3: ein vergrößertes Detail der Fig. 2;

Fig. 4: den Längsschnitt durch Fig. 3;

Fig. 5: Teile der Fig. 4 in anderer Lage;

Fig. 6 bis Fig. 8: Teile der Fig. 2, 3 in Seitenansichten;

Fig. 9: die Draufsicht zu Fig. 8;

Fig. 10: eine Seitenansicht zu Fig. 8;

Fig. 11: eine Hülse des Details der Fig. 3, 4 in gegen­ über Fig. 6 bis 10 verkleinerter Seitenansicht.

Eine Prüfvorrichtung 10 _t für Leiterplatten 11 weist in Fig. 1 auf einem Sockelrahmen 12 Seitenwände 13 und Stirnwände 14 einer Höhe h auf, die ihrerseits einen Einsatzrahmen 15 mit schulterartigem Absatz 16 tragen.

Im schulterartigen Absatz 16 des Einsatzrahmens 15 sitzt ein Rahmenabsatz 19 einer Kontaktträgerplatte 20, unter der in Fig. 1 eine weitere Kontaktträgerplatte 22 zu er­ kennen ist. Letztere sitzt in einem Schulterabsatz 23 eines bewegbaren Dichtrahmens 24. Sowohl an der Verbin­ dungsstelle 22/23 als auch im Bereich von Absatz 16 und Rahmenabsatz 19 sind - die aneinanderliegenden Teile verbindende - Schrauben od. dgl. vorgesehen, aber aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Zeichnung vernach­ lässigt.

Die mit Gummiprofilen 25 od. dgl. versehene Kante des Dichtrahmens 24 gleitet an den Innenflächen von Stirn­ wand 14 und Seitenwand 13 entlang, nahe deren Schrauben­ federn 27 verlaufen, welche - den Hub der unteren Kon­ taktträgerplatte 22 begrenzende - Anschlagzapfen 26 um­ geben.

Beide Kontaktträgerplatten 20, 22 sind mit rasterartig angeordneten Bohrungen 28 für Kontaktstifte 30, 32 so­ wie mit Führungsbuchsen 34 für darin gleitbare gelagerte Führungszapfen 35 versehen. Außerdem sind an den Kon­ taktträgerplatten 20, 22 Griffe 36 vorhanden, welche de­ ren Auswechseln erleichtern.

Der Endbolzen 38 des in Fig. 1 rechten Kontaktstiftzu­ ges A sitzt dem Kontaktkopf 39 des darunterliegenden Kontaktstiftes 32 nach einem ersten Hub - wie gezeigt - auf, wohingegen der Endbolzen 53 des linken Kontakt­ stift-Zuges B in einem Abstand a zum Kontaktkopf 39 des darunterliegenden Kontaktstiftes 32 steht, so daß die­ ser Kontaktstift-Zug B erst dann geschlossen ist, wenn ein weiterer Hub erfolgt.

Das beschriebene zweistufige Kontaktieren wird bei der Vorrichtung 10 _t der Fig. 1 durch Vakuum gesteuert, wozu zwei Lüftungsleitungen in Verbindungsdosen der Prüf­ vorrichtung 10 _t eingeführt und über ein gemeinsames T-Stück mit einer Evakuierpumpe od. dgl. verbunden sind. Durch ein Magnetventil in der einen Leitung kann diese - und damit eine untere Vakuumkammer 40 - gesperrt wer­ den, während eine obere Vakuumkammer 41 an die Evakuier­ pumpe angeschlossen bleibt.

Nach dem Auflegen der Leiterplatte 11 wird in einer ersten Stufe die obere Kammer 41 entlüftet, um eine erste Kon­ taktierung durch eine ausgewählte Gruppe A von Prüfköpfen 42 zu ermöglichen; in einer nachfolgenden zweiten Stufe wird dann die untere Vakuumkammer 40 entlüftet, bis alle Kontakte geschlossen sind.

Die Kontaktstift-Züge A für die erste der beschriebenen Stufen haben verhältnismäßig lange Prüfkopfhälse (Fig. 1, rechts); ihre Prüfköpfe 42 gelangen zuerst - gegebenen­ falls sogar bereits beim Zusammenbau der Vorrichtung - in Kontakt. Die anderen Züge B mit kürzeren Prüfkopfhälsen 43 bzw. Endbolzen 38 (Fig. 1, links) werden in der zweiten Stufe nach Anheben der unteren Kontaktplatte 22 in Hub­ richtung z in ihre Prüfstellung überführt.

Auf dem Einsatzrahmen 15 ruhen Federn 45, welche einen Tragrahmen 46 mit Schulterabsatz 47 zur Aufnahme einer Druckplatte 48 stützen. Auf dieser liegt - unter Zwi­ schenschaltung von Lagerprofilen 49 - die zu prüfende Leiter­ platte 11, an der bei 50 Prüfpunkte überhöht angedeutet sind.

Der Tragrahmen 46 ist dank jener Federn 45 bewegbar und wird von den Innenflächen eines Aufsatzrahmens 51 geführt. Gummiprofile 25 gewährleisten auch hier einen dichten Abschluß zwischen Aufsatzrahmen 51 und Trag­ rahmen 46. In der in Fig. 1 gezeigten, durch aufge­ schraube Anschlagwinkel 52 fixierten Endlage der Druck­ platte 48 entspricht der Abstand i zwischen letzterer und der oberen Kontaktträgerplatte 20 etwa der Dicke s der Kontaktträgerplatte 20.

In Fig. 1 sind unterhalb der Prüfpunkte 50 Durchlaßboh­ rungen 53 für Prüfköpfe 42 der Kontaktstifte 30 vorge­ sehen; die Prüfköpfe 42 sind in den Kontaktstiften 30 federnd gelagert und berühren beim Absenken der Druck­ platte 48 jene Prüfpunkte 50.

Eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung 10 weist gemäß Fig. 2 in der Kontaktträgerplatte 20 mechanisch-pneumati­ sche Festanschläge in Form von Führungszylindern 60 mit jeweils einem axial verschiebbaren Kolben 61 auf, der zur Druckplatte 48 hin in einem Anschlagkopf 62 endet. Letzte­ rer ist in Fig. 2 links seiner Längsachse M in einer obe­ ren Anschlagstellung wiedergegeben, in welcher seine Stirn­ fläche 63 um ein Maß e von hier 8 mm oberhalb der Kontakt­ trägerplatte 20 steht; durch Absenken des Kolbens 61 gegen Hubrichtung z gelangt jene Stirnfläche 63 in eine untere Hubstellung, in der ihre Stirnfläche 63 mit der Oberfläche 59 eines Kragens 58 des Führungszylinders 60 fluchtet (rechts der Längsachse M in Fig. 2); der Kragen 58 umgibt eine den Anschlagkopf 62 aufnehmende Sitzausnehmung 65.

In der in Fig. 2 dargestellten Ruhelage der Vorrichtung 10 befindet sich die Druckplatte 48 in einem Abstand von der Kontaktplatte 20, wobei sowohl die langen Kon­ taktstift-Züge A als auch die kurzen Kontaktstift-Züge B in Abstand zur aufliegenden Leiterplatte 11 bzw. deren Prüfpunkten 50 stehen.

Wird nun an die Vakuum-Kammer 41 zwischen Druckplatte 48 und Kontaktträgerplatte 20 Vakuum angelegt, verkürzt sich der Abstand i zwischen beiden, d.h. die Prüfköpfe 42 der langen Kontaktstift-Züge A legen sich in einer ersten Prüfstufe an die ihnen zugeordneten Prüfpunkte 50 an.

Wird durch eine nachfolgend beschriebene Einrichtung in den Führungszylindern 60 der jeweilige Anschlagkopf 62 in jene Sitzausnehmung 65 hineingeführt, verringert sich der Abstand zwischen Druckplatte 48 und Kontaktträgerplatte 20 so, daß in einer zweiten Prüfstufe auch die kürzeren Kon­ taktstift-Züge B zu ihren Prüfpunkten 50 gelangen, ohne daß es einer zweiten Vakuumkammer (bei 40 in Fig. 1) bedürfte.

Der Kolben 61 ruht in der oberen Anschlagstellung seines Anschlagkopfes 62 mit seinem anderen Ende in einer Zentrier­ ausnehmung 66 von Klemmbacken 67, die gemäß Fig. 4, 8 einen sich nach unten öffnenden Konusraum 68 begrenzen und ge­ meinsam einen Stab etwa ovalen Querschnittes bilden. Wie vor allem Fig. 10 erkennen läßt, sind in den Stirnflächen 69 der Klemmbacken 67 Quernuten 70 für einen elastischen Ring 71 vorgesehen, der zudem in einer Umfangsnut 72 einer einstückigen Hülse 73 verläuft; letztere ist mit seit­ lichen Öffnungen 74 für die Klemmbacken 67 versehen, die in einer in Fig. 5 verdeutlichten Spreizstellung seitlich aus der Hülse 73 kragen.

Der Spreizvorgang wird durch einen Schubbolzen 76 ausge­ löst, der in einem Hülsenraum 75 gegen eine Schrauben­ feder 77 axial verschieblich lagert.

Diese Schraubenfeder 77 stützt sich einends gegen einen Führungsteller 78 jenes Schubbolzens 76, andernends gegen eine Schulter 79 des Hülsenraumes 75 ab. In jenen Führungsteller 78 ist eine Außennut 80 für einen Dicht­ ring 81 eingefügt.

In Fig. 4 ruht der Führungsteller 78 auf einem Einsatz­ ring 83 des Hülsenraumes 75, der gemäß Fig. 7 mit einem Schlauchanschluß 84 ausgerüstet ist; bei Beaufschlagen des Hülseninnenraumes 75 mit durch den Schlauchanschluß eingebrachter Druckluft wird der Führungsteller 78 auf­ wärts geschoben, und der Schaft 86 des Schubbolzens 76 gelangt in den Konusraum 68 zwischen den Klemmbacken 67. Diese werden gegen die Rückstellkraft ihres Ringes 71 in die in Fig. 5 gezeigte Spreizstellung überführt, in welche der Kolben 61 dann so weit abwärts fallen kann, bis sein Anschlagkopf 62 in der Sitzausnehmung 65 ruht. Das Rück­ führen des Kolbens 61 in die in Fig. 4 wiedergegebene erste Stufe geschieht mittels des Schaftes 86.

Um das pneumatische System im Führungszylinder 60 dicht­ zuhalten, weist der Kolben 61 eine Umfangsnut 88 für ei­ nen O-Ring 89 auf; letzterer liegt der zylindrischen Wan­ dung einer oberen Hülsenbohrung 90 an. Im übrigen ist die Hülse 73 bevorzugt aus einem transluzenten Kunststoff her­ gestellt, wohingegen die Innenteile 61, 76, 77 aus einem metallischen Werkstoff bestehen.

Der besseren Übersicht halber sei nochmals klargestellt, daß die Stellung des Anschlagkopfes 62 in Fig. 4 die erste Stufe der Kontaktnahme bestimmt, wohingegen die zweite Stufe bei abgesenktem Anschlagkopf 62 erreicht ist (Fig. 2, rechts von M). Die Oberfläche 59 des Kragens 58 bestimmt diese Endstellung bzw. zweite Stufe der Druckplatte 48. Deren Kantenbereiche sind in dieser Endstellung zusätz­ lich durch Anschläge 57 gesichert.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Prüfen von Prüfpunkten einer an einer Druckplatte od. dgl. Aufnahme der Vorrich­ tung auswechselbar angeordneten elektronischen Leiterplatte oder einer entsprechenden elektro­ nischen Baugruppe als Prüfling mittels in einer Kontaktträgerplatte angebrachter Kontaktstifte, die einends mit einer Registrier- oder Meßein­ richtung verbunden sind sowie andernends jeweils mit einem Prüfkopf die Druckplatte durchsetzend einen Meßpunkt jener Leiterplatte od. dgl. während des Prüfvorgangs berühren, wobei zumindest zwei Gruppen von Kontaktstiften zur gegeneinander zeit­ verschobenen Kontaktierung von Meßpunkten vorge­ sehen sowie Druckplatte und Kontaktträgerplatte unter Volumenveränderung eines Zwischenraumes re­ lativ zueinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Raum (41) zwischen Kontaktträgerplatte (20) und Druckplatte (48) wenigstens ein relativ zu die­ sen bewegbarer Anschlag (62) einragt, der die Höhe (i) des Zwischenraumes in den unterschiedlichen Kontaktierungsstufen bestimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zwischenraum (41) evakuierbar ausge­ bildet und die Druckplatte (48) an den Anschlag (62) in eine erste Stufe heranführbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anschlag (62) aus der ersten Stu­ fe in wenigstens eine weitere Stufe zur Kontakt­ trägerplatte (20) hin führbar angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag von einem Anschlag­ kopf (62) einer Kolben/Zylinder-Einheit (60) gebildet und durch ein pneumatisches Strömungsmittel zu betätigen ist.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagkopf (62) in der ersten Stufe in Abstand zum Zylinder (73) steht und in einer weiteren Stufe innerhalb des einen An­ schlag anbietenden Zylinders ruht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zylinder (75) einen Sitzraum (65) für den Anschlagkopf (62) aufweist und einen diesen umgebenden Kragen (58).

7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im dichten Innenraum (75, 90) des Zylinders (73) ein pneumatisch beaufschlag­ ter Schubbolzen (76) axial sowie relativ zu dem ko­ axialen Kolben (61) geführt ist, welcher den Anschlag­ kopf (62) trägt.

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinder (73) quer zu dessen Achse (M) bewegbare Klemmbacken (67) od. dgl. angeordnet sind, die einen in die Achse fallenden Zwischenraum (68) begrenzen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zwischenraum (68) sich zum Schubbolzen (76) hin konisch erweitert.

10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (67) in einander benachbarter Stellung einen Sitz (66) für den Kolben (71) bilden.

11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (67) in einer Spreizstellung in einem Abstand zueinan­ der stehen, welcher zumindest dem Durchmesser des Kolbens (61) entspricht.

12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben (61) und Schubbolzen (76) mit Dichtringen (89, 81) versehen sind, welche mit dem Zylinder (73) einen dichten In­ nenraum (75, 90) begrenzen.

13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubbolzen (76) gegen einen Kraftspeicher (77) zum Kolben (61) hin verschiebbar ist.

14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der Klemmbacken (67) in deren Schließstellung in die Bewegungsbahn des Schubbolzens (76) einragen.

15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (67) einen quer zur Achse (M) des Zylinders (73) verlaufenden Stab bilden, dessen Stirnflächen (69) gegen den sie umfangenden Kraftspeicher (71) aus der Seitenwand des Zylinders (73) herausführbar sind.

16. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (73) außerhalb eines seinen Innenflächen anliegenden Tellerfußes (78) des Schubbolzens (76) mit einem An­ schluß (84) für einen Luftschlauch versehen ist.