DE4319230A1 - Testfixiervorrichtung - Google Patents
TestfixiervorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf In-Circuit-
Testvorrichtungen für Leiterplatten, und im Speziellen auf
eine In-Circuit-Testfixiervorrichtung mit einer verbesserten
Ausrichtbarkeit und einem Vakuumdichtungssystem zum zuver
lässigen Herstellen von Kontakt mit einer Leiterplatte wäh
rend eines Tests.
Automatische Testausrüstungen zum Überprüfen von Leiterplat
ten haben lange den Gebrauch von "Nagelbett"-Testfixier
vorrichtungen eingeschlossen, an welche die Leiterplatte
während des Testes befestigt wurde. Diese Testfixiervorrich
tung umfaßt eine große Anzahl von nagelförmigen, federgela
gerten Testmeßfühlern, die angeordnet sind, um elektrischen
Kontakt unter Federdruck mit bestimmten Testpunkten auf der
Leiterplatte während eines Tests herzustellen. Jeder einzel
ne Schaltkreis, der auf einer Leiterplatte festgelegt ist,
ist wahrscheinlich unterschiedlich von anderen Schaltkrei
sen, und konsequenterweise, muß die Nagelbettanordnung zum
Kontaktieren der Testpunkte in einer bestimmten Leiterplatte
entsprechend für diese Leiterplatte angefertigt werden. Wenn
der zu testende Schaltkreis entworfen wird, wird eine Test
punktschablone zum Überprüfen derselben ausgewählt, und eine
zugeordnete Testmeßfühlergruppe wird in der Testfixiervor
richtung aufgestellt. Dieses schließt üblicherweise eine
Präzisionsbohrung einer Lochschablone in einer Meßfühler
platte mit ein, um die entsprechend angefertigten Testmeß
fühlergruppe anzupassen, und dann die Testmeßfühler in den
gebohrten Löchern in der Meßfühlerplatte zu befestigen. Die
Leiterplatte wird dann auf der Fixiervorrichtung durch Über
legen auf die Testmeßfühlergruppe befestigt. Während des
Testens werden federgelagerte Testmeßfühler in Federdruck
kontakt mit den Meßpunkten auf der Leiterplatte gebracht.
Elektrische Testsignale werden von der Leiterplatte zu den
Testmeßfühlern und dann zur Umgebung der Fixiervorrichtung
zur Kommunikation mit einem Hochgeschwindigkeits-Elektronik
testanalysator geleitet, welcher Stromfluß oder Abwesenheit
von Stromfluß zwischen verschiedenen Testpunkten in den
Schaltkreisen auf der Leiterplatte ermittelt.
Verschiedene Ausführungsweisen wurden in der Vergangenheit
zum Bringen der Testmeßfühler und der Leiterplatten in
Druckkontakt für In-Circuit-Tests verwendet. Eine Klasse
dieser Fixiervorrichtung ist eine verdrahtete Testfixiervor
richtung, in welcher die Testmeßfühler einzeln verdrahtet
mit getrennten Interfacekontakten zum Verwenden beim Über
senden von Testsignalen von den Meßfühlern zu einem externen
Testanalysator sind. Diese verdrahteten Testfixiervorrich
tungen werden oftmals benannt als "Vakuum-Test-Fixiervor
richtung", weil ein Unterdruck im Inneren der Testfixiervor
richtung während des Testens aufgebracht wird, um die Lei
terplatte in Kontakt mit den Testmeßfühlern zu bringen. Eine
bewegbare Kopfplatte ist über der stationären Meßfühlerplat
te und einer Vakuumdichtung befestigt, die zwischen der
Kopfplatte und der Meßfühlerplatte geformt ist. Eine zweite
Vakuumdichtung ist über der Kopfplatte angebracht und weist
eine ausreichende Höhe zum Halten der Leiterplatte oberhalb
der gefederten Meßfühler auf, welche durch Zugriffsöffnungen
hervorstehen, die in die Kopfplatte zum Ausrichten mit der
Unterseite der Leiterplatte gebohrt sind. Während der Ver
wendung ist ein Unterdruck, der in dem Bereich zwischen der
Meßfühlerplatte und der Kopfplatte aufgebracht ist, eben
falls auf die Unterseite der Leiterplatte aufgebracht. Die
ses drückt beide Vakuumdichtungen zusammen und zieht die
Leiterplatte nach unten gegen die und in elektrischen Kon
takt mit den Testmeßfühlern. Durch Warten der Vakuumdichtun
gen werden die Meßfühler in Federdruckkontakt mit den Test
punkten auf der Leiterplatte, während die Leiterplatte gete
stet wird, gehalten.
Um die Meßfühler mit den entsprechenden Testpunkten der Lei
terplatte in Verbindung zu bringen, muß der Boden der sta
tionären Meßfühlerplatte und die bewegbare Kopfplatte, wel
che die Leiterplatte dreht, in einer parallelen Beziehung
zueinander bleiben, um die Leiterplatte flach zu halten,
während ihre Position rechtwinkelig zum Meßfühler beibehal
ten wird. Eine zuverlässige Vakuumdichtung ist ebenfalls
notwendig.
Verschiedene Probleme haben in bekannten In-Circuit-Testfi
xiervorrichtungen bestanden. US-Patent 4,538,104 von Douglas
et al. offenbart eine In-Circuit-Testfixiervorrichtung der
oben beschriebenen Art. Dieses Patent beschreibt in seiner
Allgemeinheit verschiedene technische Probleme beim Herstel
len und Verwenden solcher In-Circuit-Testfixiervorrichtun
gen. Ein Problem hat zu tun mit der Zuverlässigkeit des
Bereitstellens des parallelen Ausrichtens zueinander und
zwischen der Kopfplatte und der stationären Meßfühlerplatte,
während die Testmeßfühler in einer parallelen Ausrichtung,
senkrecht zur Leiterplatte bereitgestellt werden. Die Kopf
platte bewegt sich in Richtung zur oder weg von der statio
nären Meßfühlerplatte auf Linearlagern und/oder Führungs
stiften, welche das Fluchten der Kopfplatte mit dem Meßfüh
lerfeld ermöglicht, wenn die Leiterplatte sich hoch oder
herunter bewegt. Die Testmeßfühler sind in passenden Loch
schablonen, die in die Meßfühlerplatte und in die Kopfplatte
eingebohrt sind, angeordnet. Die Meßfühler müssen in paral
leler Ausrichtung verbleiben, und die Kopfplatte muß sich
konstant in paralleler Fluchtung mit der Meßfühlerplatte auf
den Lagern bewegen, ohne ein Verklemmen zwischen diesen Ele
menten der Testfixiervorrichtung zu verursachen.
Das Vakuumdichtungssystem muß Vakuumleckage und schlechten
elektrischen Kontakt zwischen den Federmeßfühlern und der
Leiterplatte während eines Tests verhindern.
Zusätzlich zur Notwendigkeit des präzisen Ausrichtens der
Kopfplatte und der Leiterplatte mit den Testmeßfühlern ohne
mechanische Probleme und der Notwendigkeit eines effizienten
Vakuumdichtungssystems soll die Testfixiervorrichtung eben
falls zum einfachen Verwenden unter wiederkehrenden Testbe
dingungen für den Endverbraucher angepaßt sein. Die Fixier
vorrichtung sollte ebenfalls so ausgeführt sein, daß ihre
Einzelteile zu annehmbaren Kosten hergestellt und zusammen
gebaut werden können.
Die vorliegende Erfindung stellt Verbesserungen gegenüber
derart von In-Circuit-Testfixiervorrichtungen, wie in dem
Douglas et al. ′104 Patent gezeigt, bereit. Zum Beispiel
weist die Fixiervorrichtung in diesem Patent Flügelschrauben
innerhalb der vier Ecken dieser Fixiervorrichtung auf, die
in lange, enge, starre Führungsstifte geschraubt sind, die
an der Unterseite dem beweglichen Kopfplatte befestigt sind.
Diese langen Führungsstifte passen durch die Mitte von Line
arlagern, die an den vier Ecken der Meßfühlerplatte angeord
net sind. Es kann schwierig sein, die Kopfplatte zu entfer
nen, weil auf die Flügelschrauben durch Eingreifen in den
Bodenbereich der Fixiervorrichtung zugegriffen werden muß,
um die Flügelschrauben auf zuschrauben, bevor die Kopfplatte
abgehoben werden kann. Zusätzlich können sich die vier Füh
rungsstifte an den Ecken der Kopfplatte verklemmen, wenn der
Benutzer die Kopfplatte manuell entfernt. Es besteht eine
Notwendigkeit für ein verbessertes System zum Befestigen der
bewegbaren Kopfplatte an die Meßfühlerplatte, weil es nicht
wünschenswert ist für einen Benutzer, die Fixiervorrichtung
durch Zugriff in den unteren Bereich der Fixiervorrichtung
zu öffnen, wo ein Großteil der komplizierten Verdrahtung
vorhanden ist. Jedoch, ist es, wenn die Kopfplatte benötig
terweise zum Warten oder aus diagnostischen Notwendigkeiten
entfernt werden muß, wie zum Beispiel wenn ein Testmeßfühler
ausgetauscht werden muß, wünschenswert, die Kopfplatte so
einfach wie möglich zu entfernen.
Die abgedichtete Linearlagervorrichtungen an den Ecken der
Douglas et al. ′104-Fixiervorrichtung sind komplex und kost
spielig in bezug auf die Anzahl der Einzelteile und dem
Arbeitsaufwand zum Montieren der Lager. Die vorliegende
Erfindung stellt ein enorm verbessertes Lagerungssystem
bereit.
Das Douglas et al. ′104 Patent offenbart ebenfalls eine
innen eingefangene Dichtung, welche den Umfang der bewegli
chen Kopfplatte umgibt. Die Kopfplattendichtung ist eine
durchgehende doppelt hohle Dichtung. Die Unterseite der
Kopfplatte weist einen Umfangsflansch auf, welcher nach
unten in eine tiefe Aussparung einpaßt, die die Umfangsdich
tung trägt. Die vorliegende Erfindung stellt eine wesentlich
stabilere Vakuumdichtung bereit, die bei wesentlich geringe
ren Kosten hergestellt ist. Die Dichtungsanordnung ermög
lichst ebenfalls ein "Ausgleichen" der Kopfplatte, was eine
vielachsige Bewegungsfreiheit der Kopfplatte ermöglicht, die
zum genauen Ausrichten der Testmeßfühlergruppe zu den Test
punkten auf der Leiterplatte während eines Tests verwendbar
ist. Die Dichtungsanordnung dieser Erfindung vermeidet eben
falls kostenintensiv abgedichtete Lager, wodurch im wesent
lichen die Herstellungs- und Montagekosten gesenkt werden.
Es besteht ebenfalls Notwendigkeit, eine Linearlageranord
nung bereitzustellen, die zuverlässig die Kopfplatte an die
Meßfühlerplatte sichert, ohne Verlagerung der Kopfplatte
relativ zu der Meßfühlerplatte, während der Kopfplatte eben
falls ermöglicht wird, wenn notwendig, gelöst zu werden zum
Verlagern in verschiedene Richtungen zu Ausrichtungszwecken.
Solch ein Lagertragsystem sollte einfach verwendbar durch
den Endverbraucher sein und ebenfalls zu angemessenen Kosten
hergestellt werden können.
Zusammenfassend stellt eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung eine In-Circuit-Testfixiervorrichtung zum Testen
von Leiterplatten bereit. Die Fixiervorrichtung weist eine
Vakuumkammer zwischen einer stationären Meßfühlerplatte und
einer bewegbaren Kopfplatte auf. Separat einstellbare Line
arlager, die in jedem Quadrant der Fixiervorrichtung ange
ordnet sind, stellen ein paralleles Ausrichten zwischen der
beweglichen Kopfplatte und der Meßfühlerplatte bereit. Eine
durchgehend geschlossene Vakuumdichtung, die zwischen der
Meßfühlerplatte und der Kopfplatte angeordnet ist, ist an
den Lagern vorbeigeführt, so daß die Lager außerhalb des
Vakuumbereiches angeordnet sind. Federgelagerte Testmeßfüh
ler in der Meßfühlerplatte erstrecken sich durch Löcher in
der Kopfplatte, um an eine Leiterplatte, die auf einer zwei
ten Vakuumdichtung über der Kopfplatte getragen ist, ange
schlossen zu werden. Die Meßfühler stellen federvorgespann
ten elektrischen Kontakt mit der Leiterplatte bereit, wenn
die Kopfplatte nach unten auf die Meßfühler zubewegt wird,
während ein Unterdruck an den Boden der Kopfplatte aufge
bracht wird. Die Kopfplatte ist an die Meßfühlerplatte durch
separate schnellösende Arretiervorrichtungen gesichert, die
sich durch die Linearlager erstrecken. Lösen der Arretier
vorrichtungsverbindungen an den Lagern ermöglicht der Kopf
platte, sich in einer Ebene, ausgerichtet zur Ebene der
Kopfplatte während der Verwendung in präzisem Ausrichten der
Leiterplatte während eines Tests mit dem Meßfühlerfeld zu
bewegen. In einer Ausführungsform sind die Lager, die die
Kopfplatte tragen, mit der Kopfplatte während des Ausrich
tungsvorganges bewegbar. Nachfolgende Verbindung der lösba
ren Arretiervorrichtungsverbinder an jedem Lager sichert die
Kopfplatte in paralleler Ausrichtung mit der Meßfühlerplat
te, wodurch das Meßfühlerfeld genau rechtwinkelig zu der
Leiterplatte ausgerichtet ist.
Die einstellbaren Linearlager stellen einen gleichmäßig prä
zisen rechtwinkeligen Verstellweg der Leiterplatte zu dem
Meßfühlerfeld bereit, wodurch genauer Meßfühlerkontakt zu
allen Testpunkten gleichzeitig hergestellt ist. Das Lagersy
stem ermöglicht ebenfalls, die Verwendung von Kopfplatten
werkzeugstiften zum Halten der Leiterplatte in ihrer Stel
lung, währen die Kopfplatte zum präzisen Ausrichten der Lei
terplatte mit dem Meßfühlerfeld bewegt wird. Dieses kompen
siert bei Leiterplatten gedruckter Art "Verlagerungen", wel
che oft zwischen Produktionsserien festgestellt wurden. Es
kompensiert ebenfalls Toleranzaufstapelungen, die durch
anhaftende Produktabmessungen der Leiterplatte und der
Fabrikationsausrüstung für die Testfixiervorrichtungen ver
ursacht werden. In einem Ausführungsbeispiel ermöglichen die
beweglichen Werkzeugstifte, die von der verstellbaren Kopf
platte getragen werden, präzise Lagegenauigkeiteinstellungen
bis zu ca. plus/minus 1, 524 mm (0,060) inch in jeder Rich
tung des Verstellweges der Leiterplatte relativ zu dem Meß
fühlerfeld.
Die Linearlager sind von einer Einzelteilvorrichtung aufge
baut, die Herstellungszeit und Kosten der Lager reduziert,
wobei die Notwendigkeit des Abdichtens der Lager vermieden
ist, insoweit die Kopfplatte durch Lager gestützt wird, die
außerhalb des Vakuumbereichs angeordnet sein können. Die
schnell lösende Arretiervorrichtung sichert die Kopfplatte
an die Fixiervorrichtung und ist einfach zu entriegeln, um
schnelles Entfernen der Kopfplatte für Service/diagnostische
Erfordernisse bereitzustellen. Die schnell lösende Arretier
vorrichtung sichert die Kopfplatte an die Meßfühlerplatte,
wobei Kopfplattenverlagerung und Probleme von Meßfühlerspit
ze zu Testziellagegenauigkeit vermieden sind.
Eine Ausführungsform der Erfindung stellt ein optisches Aus
richtungssystem bereit, das mit dem einstellbaren Lagersy
stem zusammenarbeitet, um schnelles und genaues Ausrichten
der Leiterplatte während eines Tests mit den Testmeßfühlern
bereitzustellen. Diese Ausführungsform ist brauchbar für
Ausrichtungen einer Testfixiervorrichtung mit einer bewegli
chen Kopfplatte, die Werkzeugstifte trägt, die die Leiter
platte während eines Tests in einer fixierten Stellung auf
der bewegbaren Kopfplatte tragen. Die bewegbare Kopfplatte
ist auf einer Fixiervorrichtungsgrundplatte durch ein Lager
system abgestützt, das vertikales Auf- und Abwärtsverstellen
der Kopfplatte auf die Testmeßfühler zu, welche in einer fi
xierten Meßfühlerplatte unterhalb der Kopfplatte befestigt
sind, senkrecht führt. Jedes Lager umfaßt in einer Ausfüh
rungsform einen fixierten Führungsbolzen, der auf der Kopf
platte getragen und für vertikale Gleitbewegung im Innern
einer zugeordneten Linearlagerhülse angeordnet ist. Die
Lagerhülsen sind auf zugeordneten Lagerblöcken getragen, die
einstellbar zu einer ersten Stellung sind, in der dem Bolzen
ermöglicht wird, sich frei zu bewegen mit der Kopfplatte
relativ zu der Lagerhülse und ihrem Lagerblock. Jeder Lager
block ist ebenfalls einstellbar in eine zweite Stellung, in
welcher seine zugeordnete Lagerhülse in einer fixierten
Stellung relativ zu der Fixiervorrichtungsplatte zum Führen
der vertikalen Gleitverstellbewegung eines jeden Bolzens in
seiner zugeordneten fixierten Lagerhülse gehalten ist. In
dem Ausrichtungsvorgang sind die Lagerblöcke zu ihrer ersten
Stellung eingestellt, zum Ermöglichen von Bewegungsfreiheit
der Kopfplatte relativ zu dem Meßfühlerfeld auf der Meßfüh
lerplatte. Ein optisches Ausrichtungssystem wird zum Aus
richten der Leiterplatte während eines Tests relativ zu dem
Meßfühlerfeld verwendet, wenn sich die Lager in der ersten
Stellung befinden, in welcher solch eine Bewegungsfreiheit
ermöglicht wird. Das optische Ausrichtungssystem umfaßt eine
Einrichtung zum Abtasten der Position einer Bezugsmarke auf
der Leiterplatte und stellt ein optisches Lesen bereit, das
jeden Fluchtfehler der Schaltkreise auf der Leiterplatte
relativ zu dem Meßfühlerfeld anzeigt. Die Kopfplatte wird
bewegt zum Ausrichten der Leiterplatte und die Bezugsmarke
auf ihr relativ zu einem optischen Meßfühler, welcher mit
einem Videokamerasystem verbunden ist, zum Anzeigen einer
optischen Abbildung der Bezugsmarke relativ zu einem kali
brierten feststehenden Referenzpunkt auf dem Videobild
schirm. Durch Bewegen der Kopfplatte und Beobachten der
optischen Abbildung auf dem Bildschirm kann die Abbildung
der Bezugsmarke in Fluchtung mit dem fixierten Referenzpunkt
zum Anzeigen von korrekter Ausrichtung der Schaltungen auf
der Leiterplatte relativ zu dem Meßfühlerfeld bewegt werden.
Die eingestellte erste Position der Lagersysteme ermöglicht
solch eine Bewegungsfreiheit der Kopfplatte während des
optischen Ausrichtungsvorgangs. Nachfolgend der korrekten
Ausrichtung der Leiterplatte relativ zum Meßfühlerfeld, kön
nen die Lagerblöcke zu ihrer fixierten zweiten Position ein
gestellt werden, um die fixierte Einrichtung mit vertikaler
Führungsverstellbewegung der Leiterplatte relativ zu den
Meßfühlern während des Testens bereitzustellen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der folgenden
Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Draufsicht, die das Äußere
einer In-Circuit-Vakuum-Testfixiervorrichtung ge
mäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine perspektivische Draufsicht der Fixiervorrich
tung aus Fig. 1, wobei die Kopfplatte entfernt
ist,
Fig. 3 eine teilweise, halbschematische Draufsicht eines
Linearlagers und einer Vakuumdichtung an einer
Ecke des Meßfühlerplattenbereichs der Fixiervor
richtung,
Fig. 4 eine teilweise, halbgeschnittene Ansicht des Line
arlagers und der Vakuumdichtung aus Fig. 3,
Fig. 4A eine teilweise Draufsicht entlang der Linie 4A-4A
aus Fig. 4 geschnitten,
Fig. 5 eine halbschematische Schnittdarstellung eines
alternativen Linearlagersystems und einer ver
stellbaren Kopfplatte,
Fig. 5A eine teilweise, schematische Seitenansicht einer
Befestigungsart eines Lagerblocks an die Fixier
vorrichtungsgrundplatte,
Fig. 6 eine teilweise, halbschematische Schnittansicht,
die eine weitere Ausführungsform des linearen
Lagesystems zeigt,
Fig. 7 und 8 teilweise perspektivische Draufsichten einer Aus
führungsform der schnell lösenden Arretiervorrich
tung,
Fig. 9 und 10 teilweise perspektivische Draufsichten einer wei
teren Ausführungsform der schnell lösenden Arre
tiervorrichtung,
Fig. 11 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform
einer schnell lösenden Arretiervorrichtung,
Fig. 12 eine teilweise, halbschematische Schnittansicht
der Arretiervorrichtung aus Fig. 11,
Fig. 13 eine Draufsicht, ähnlich Fig. 11, die die Arre
tiervorrichtungen in ihrer arretierten Stellung
zeigt,
Fig. 14 und 15 teilweise, perspektivische Draufsichten einer wei
teren Ausführungsform der schnell lösenden Arre
tiervorrichtung,
Fig. 16 eine schematische Seitenansicht eines nockenge
steuerten Arretierstiftes in seiner nicht arre
tierten Stellung,
Fig. 17 eine schematische Seitenansicht des nockengesteu
erten Arretierstiftes aus Fig. 16 in seiner arre
tierten Stellung,
Fig. 17A eine Seitenansicht eines weiteren Arretierstiftes
in seiner arretierten Stellung,
Fig. 17B eine Draufsicht entlang der Linie 17B-17B aus
Fig. 17A,
Fig. 17C eine Seitenansicht des weiteren Arretierstiftes in
seiner nicht arretierten Stellung,
Fig. 17D eine Draufsicht entlang der Linie 17D-17D aus
Fig. 17C geschnitten,
Fig. 18 eine halbschematische Draufsicht einer doppelten
Vakuumdichtungsanordnung zum Isolieren eines
Bereiches des Meßfühlerfeldes,
Fig. 19 eine teilweise, geschnittene Ansicht der doppelten
Vakuumdichtungsanordnung aus Fig. 18,
Fig. 20 eine teilweise, halbschematische Vorderansicht
eines Sicherheitsbügels für das Äußere des Fixier
vorrichtungsgehäuses,
Fig. 21 eine schematische Draufsicht eines X-Y Achsenmo
torantriebs zum Verwenden bei der Ausrichtung der
Kopfplatte von der Testfixiervorrichtung bzgl.
Positionseinstellinformationen von einem optischen
Einstellsystem,
Fig. 22 eine schematische, geschnittene Seitenansicht ent
lang der Linie 22-22 aus Fig. 21 geschnitten,
Fig. 23 ein schematisches Funktionsblockdiagramm, das die
elektronischen Bauteile des Ausrichtungsdarstel
lungssystems der Testfixiervorrichtung und den
Motorantrieb zum automatischen Bereitstellen der
Ausrichtung darstellt.
Fig. 24 eine halbschematische Schnittdarstellung eines X-Y
Achsenmotorantriebes,
Fig. 25 eine halbschematische, geschnittene Ansicht des X-Y
Achsenmotorantriebs entlang der Linie 25-25 aus
Fig. 24 geschnitten,
Fig. 26 eine halbschematische, geschnittene Ansicht, die
einen Y-Achsenmotorantrieb zeigt,
Fig. 27 eine halbschematische teilweise gebrochene
Schnittdarstellung, die einen Y-Achsenmotorantrieb
entlang der Linie 27-27 aus Fig. 26 darstellt,
Fig. 28 eine geschnittene Ansicht einer Einrichtung zum
Befestigen einer Motorantriebseinheit an eine
bewegbare Kopfplatte der Fixiervorrichtung zum
Verwenden bei Verlagerung der Kopfplatte während
eines optischen Ausrichtungsvorgangs, und
Fig. 29 eine Darstellung entlang der Linie 29-29 aus Fig. 28
geschnitten.
Die Fig. 1 und 2 sind perspektivische Ansichten, die eine
Ausführungsform einer In-Circuit-Festfixiervorrichtung 20,
gemäß der vorliegenden Erfindung, zeigt.
Die Fixiervorrichtung umfaßt ein rechtwinkeliges Vakuumge
häuse, mit einer unteren Grundplatte 22 und einen Vakuumun
terbau 24, der über der Grundplatte befestigt ist. Der Vaku
umunterbau umfaßt einen rechtwinkeligen Vakuumraum, der
durch eine aufrechte rechtwinkelige Wand 25 geformt wird,
die sich um den Umfang der Fixiervorrichtung erstreckt. Der
Boden des Vakuumraums ist durch eine stationäre, rechtwinke
lige, steife Meßfühlerplatte 26, innerhalb der Begrenzung
der äußeren Wand 25, geformt. Der Unterbau umfaßt ebenfalls
eine flache, rechtwinkelige, bewegbare Kopfplatte 28, die
auf einer Dichtung innerhalb der Wand 25 des Vakuumraums
aufliegt. Die Kopfplatte erstreckt sich oberhalb und paral
lel zu der Ebene der Meßfühlerplatte 26. Mehrere federgela
gerte Testmeßfühler 30 sind an fixierten Stellen in der Meß
fühlerplatte 26 befestigt. Die Testmeßfühler, schematisch in
Fig. 1 und 2 gezeigt, sind kommerzielle federgelagerte Test
meßfühler, wie im Stand der Technik bekannt. Die Testmeßfüh
ler sind in Öffnungen 31 verankert, die durch Präzisionsboh
ren in die Meßfühlerplatte eingebracht sind. Die Testmeßfüh
ler erstrecken sich nach oben von den Löchern in der Meßfüh
lerplatte und stehen durch zugeordnete Anordnungen von
Zugriffslöchern 32, die durch Präzisionsbohren in die Kopf
platte eingebracht sind, hervor. Die Löcher 31 und 32 sind
in ihrer Größe zur Vereinfachung übertrieben dargestellt.
Die Lochvorlagen für die Meßfühler sind identisch, wodurch
zugeordnete Löcher für jeden Meßfühler ausgerichtet sind, so
daß die Meßfühler als Gruppe sich parallel zueinander und
rechtwinkelig zur Ebene der beweglichen Kopfplatte 28
erstrecken.
Einige Merkmale der In-Circuit-Testvorrichtung, die wohl be
kannt und üblich im Stand der Technik sind, sind nicht dar
gestellt. Diese umfassen z. B. eine Vakuumverbindung zum
Innern der Fixiervorrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks
in der Vakuumkammer zwischen der beweglichen Kopfplatte 28
und der stationären Meßfühlerplatte 26. Die Leiterplatte
während des Tests ist ebenfalls nicht in den Fig. 1 und 2
dargestellt. Die Leiterplatte liegt auf einer Vakuumdichtung
(nicht gezeigt) auf, die auf der Oberseite der beweglichen
Kopfplatte befestigt ist, so daß das Meßfühlerfeld umgeben
ist und die Leiterplatte senkrecht über und mit Abstand zu
den Spitzen der Testmeßfühler getragen ist. Diese Anordnung
der Leiterplatte und Kopfplatte ist in Fig. 5 gezeigt und
wird im größeren Detail weiter unten beschrieben. Der Boden
der beweglichen Kopfplatte kann Stopper (nicht gezeigt) zum
Berühren der Meßfühlerplatte aufweisen, um den Abstand zwi
schen den beiden Platten bei maximalem Verstellweg zu kon
trollieren. In einer Ausführungsform werden 0,762 mm (0,030 inch)
dicke Stopper benutzt. Die Meßfühler sind zum Kontakt
mit den Testpunkten in den Schaltkreisen der Leiterplatte
ausgerichtet, und wenn ein Unterdruck in der Vakuumkammer
erzeugt wird, wird der Unterdruck ebenfalls in dem Raum un
terhalb der Leiterplatte und oberhalb der Kopfplatte aufge
bracht. Dieses drückt die Leiterplatte nach unten in Rich
tung der und in elektrischen Kontakt mit den Testmeßfühlern
zum Verwenden beim Durchführen eines Schaltkreisstromfluß
tests. Die Meßfühler in der Meßfühlerplatte sind mit separaten
Interfaceverbindungen (nicht gezeigt) innerhalb des
Fixiervorrichtungsgehäuses unterhalb der Meßfühlerplatte
verdrahtet. Diese Interfaceverbindungen sind mit einem
externen elektronischen Testanalysator (nicht gezeigt)
gekoppelt zum Durchführen eines In-Circuit-Tests an einer
Leiterplatte in einer bestens bekannten Weise.
Der Vakuumunterbau umfaßt die bewegliche Kopfplatte 28 und
die stationäre Meßfühlerplatte 26, diese sind in Fig. 1 und
2 in einem ergonomischen Design, durch Anordnen in einem
ansteigendem Winkel, um verbesserten Zugriff bereitzustel
len, welcher Bedienungsermüdung reduziert, dargestellt.
Obwohl sich diese Einzelteile der Testfixiervorrichtung in
einer Winkelposition bezüglich der normalen horizontalen
Ebene erstrecken, ist die Testfixiervorrichtung so angeord
net, daß die Testmeßfühler 30 sich rechtwinkelig zu den Ebe
nen der Kopfplatte und der Meßfühlerplatte erstrecken, wel
che ihrerseits parallel zueinander angeordnet sind. Andere
Darstellungen dieser Einzelteile gemäß der Erfindung sind in
der Zeichnung in normaler horizontaler oder vertikaler Aus
richtung aus Gründen der Vereinfachung dargestellt. Alterna
tiv kann die Oberseite der Testfixiervorrichtung parallel
zum Boden der Fixiervorrichtung ausgerichtet sein, wenn das
Testsystem in einem Winkel angeordnet ist.
Bezugnehmend auf Fig. 2, ist die Kopfplatte 28 zum Bewegen
auf die Meßfühlerplatte 26 zu oder weg davon auf einem
System von aufrechten Linearlagern 34 abgestützt. Die Lager
sind bevorzugt in Quadranten angeordnet, die im Abstand
zueinander am Umfang der Testfixiervorrichtung angeordnet
sind. In einer bevorzugten Anordnung, sind die Lager in den
vier Ecken der Meßfühlerplatte 26 angeordnet. Die vorlie
gende Erfindung umfaßt einige Ausführungsformen der Linear
lagervorrichtungen, die im größeren Detail weiter unter
beschrieben werden. Die Linearlager 34 sichern die Kopf
platte 28 in einer fixierten Stellung relativ zu der Meßfüh
lerplatte 26, so daß Leiterplatten, die auf der Kopfplatte
getragen sind, präzise ausgerichtet mit dem Meßfühlerfeld
sind. Jede Linearlagervorrichtung umfaßt eine schnell
lösende Arretiervorrichtung 34 (der obere außerhalb angeord
nete Bereich dieser Vorrichtung ist in Fig. 1 gezeigt) zum
Verwenden beim Entfernen der Kopfplatte von der Fixiervor
richtung. Dieses ermöglicht den Zugriff zu der Innenseite
des Vakuumraums.
Die Innenseite der Vakuumraumvorrichtung umfaßt ebenfalls
eine umlaufende, einstückige zusammendrückbare Vakuumdich
tung 36, die sich im wesentlichen entlang des Umfangs der
Meßfühlerplatte 26 erstreckt. Die Vakuumdichtung 36 weist
angewinkelte Ecken 38 auf, welche innerhalb der Linearlager
34 in den Ecken der Meßfühlerplatte 36 eingesetzt ist. Diese
stellt sicher, daß die Lagervorrichtungen 34 außerhalb des
Vakuumraums, der in der Fixiervorrichtung innerhalb des von
der Vakuumdichtung 36 umgrenzten Raums angeordnet ist. Die
ses verhindert die Notwendigkeit, zusätzliche Vakuumdichtun
gen für jedes lineare Lager zum Abdichten der Lager gegen
Leckage von dem Unterdruck der innerhalb der Vakuumkammer
(innerhalb der geschlossenen Form der Dichtung 36) während
des Testens bereitzustellen. Die Vakuumdichtung und die
lineare Lagervorrichtung werden mit größeren Detail weiter
unten beschrieben.
Fig. 2 stellt ebenfalls weitere Einzelteile gemäß der Erfin
dung dar, die kreisförmig ausgesparte Bereiche 40 in der
oberen Oberfläche der Meßfühlerplatte 26 zum Aufnehmen von
Druckfedern 42 (siehe Fig. 5) zum federnden Tragen der
Unterseite der beweglichen Kopfplatte 28 umfassen. Eine oder
mehrere Vakuumbohrungen 44 in der Meßfühlerplatte sind
innerhalb von dem von der Vakuumdichtung 36 abgedichteten
Vakuumbereich angeordnet. Die Vakuumöffnung 44 erstreckt
sich durch die gesamte Tiefe der Meßfühlerplatte, um eine
Einrichtung zum Verbinden von Unterdruck, der von der Unter
seite der Meßfühlerplatte 26 durch die Vakuumbohrung 44 auf
gebracht wird, zu dem Innern des Raums innerhalb der Dich
tung 36. Der Unterdruck wird ebenfalls durch die Zugriffs
löcher 32 der Kopfplatte geleitet, um die Unterseite der
Leiterplatte, die während eines Tests oberhalb der Meßfühler
30 auf der beweglichen Kopfplatte 28 getragen werden sind,
anzuziehen. Dadurch bewegt ein Unterdruck, welcher im Innern
der Vakuumraumvorrichtung durch die Vakuumbohrungen 44 abge
leitet wird, die Kopfplatte 28 nach unten, um die Leiter
platte in Kontakt mit den Spitzen der Testmeßfühler 30 zu
bringen, welche sich durch die Kopfplatte zum Zugriff zur
Unterseite der Leiterplatte erstrecken.
Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform der Linearlagervor
richtung 34 in Kombination mit der Vakuumdichtung 36, die
die Unterseite der beweglichen Kopfplatte 28 trägt. In die
ser Ausführungsform umfaßt jede Linearlagervorrichtung eine
längliche, aufrechtstehende, zylindrische offenendige rohr
förmige Lagerhülse 46, welche aus Hartkunststoff hergestellt
ist. Das Material aus welchem die Lagerhülse hergestellt
ist, formt natürlicherweise eine geschmierte kreisförmige
Öffnung 48 von gleichbleibendem Durchmesser über die gesamte
Lagerhülse. Die Linearlagerhülse 46 ist durch einen Lager
block 50 getragen, welcher einstellbar an der Unterseite der
Meßfühlerplatte 26 unterhalb eines kreisförmigen offenendi
gen Durchgangs 52 befestigt ist, der sich durch die Meßfüh
lerplatte von der Vakuumkammer 54 zu der Unterseite der Meß
fühlerplatte erstreckt. Der Lagerblock 50 weist eine flache
obere Oberfläche 56 auf, welche flach gegen die flache
Bodenoberfläche 57 der Meßfühlerplatte anliegt. Der Bodenbe
reich der Linearlagerhülse ist starr in dem Lagerblock 50
befestigt. Die Lagerhülse 46 steht nach oben von der oberen
Oberfläche 56 des Lagerblocks und in den Durchgang 52 durch
die Meßfühlerplatte hinein. Der Durchmesser des Durchgangs
52 ist bezüglich des Außendurchmessers der Lagerhülse 46
größer ausgebildet, so daß die Lagerhülse eine komplette
Bewegungsfreiheit für eine Verlagerung von vollen 360°
innerhalb der Grenzen des umgebenden Durchgangs 52 aufweisen
kann.
Eine schnell lösende Arretiervorrichtung 34′ in jeder Ecke
der beweglichen Kopfplatte umfaßt einen starren Vierteldreh
bolzen 58, welcher sich nach unten durch eine stationäre
Hülse 60 erstreckt, die starr an der Kopfplatte befestigt
ist. Die Hülse 60 erstreckt sich von der oberen Oberfläche
der Kopfplatte durch das Innere der Linearlagerhülse 56. Die
Hülse 60 ist starr in der Kopfplatte durch eine Rändelung in
der Kopfplatte und einem Sicherungsring 61 gehalten. Die
Hülse 60 stellt einen engen vertikalen Gleitsitz innerhalb
der Linearlagerhülse 46 bereit. Der geschmierte Innendurch
messer der Lagerhülse unterstützt den vertikalen Verstellweg
der Hülse 60 in dem Linearlager 46 aus Hartkunststoff. Der
Vierteldrehbolzen 58 weist einen unteren Bereich 62 mit
einer Spiralnocke darin eingebracht auf. Einer umlaufender
unterer Bereich 64 des Lagerblocks 50 erstreckt sich unter
halb des linearen Lagers 46. Dieser Bereich 64 des Lager
blocks trägt einen quer gerichteten Arretierstift 65, wel
cher in die Spiralnocke 63 an dem Bolzen 58 eingreift und
sich darin bewegt. Ein länger Schlitz 66 erstreckt sich ent
lang des Bolzens oberhalb der Nocke 63. Der Bolzen weist
einen schnell lösenden Kopf 70 auf, welcher eine Viertel
drehbewegung ausführen kann, um dem Boden des Bolzens in den
Aufnahmebereich des Lagerblocks anzuziehen, oder um den Bol
zen vom Eingriff mit der Aufnahme in dem Lagerblock zu
lösen. Wenn der Bolzen eine Vierteldrehung ausführt, um in
seine verriegelte Position bewegt zu werden, werden die
Federn unterhalb der Kopfplatte und der Dichtung 36 zusam
mengedrückt, während der Stift 65 nach unten entlang der
Spiralnocke gleitet und in einer Verriegelung am Ende der
Spiralnocke verrastet. Der Stift 65 in dem Lagerblock kann
sich frei nach oben und unten in dem Schlitz 66 bewegen. Der
Stift bewegt sich nach oben und unten mit der Kopfplatte,
wenn ein Unterdruck im Innern der Fixiervorrichtung aufge
bracht oder abgeschaltet wird. Fig. 4A ist eine Draufsicht,
die Vorsprünge 71 von gegenüberliegenden Seiten des schnell
lösenden Kopfes 70 zeigt, die anzeigen, ob der Arretierbol
zen sich in seiner arretierten oder geöffneten Position
befindet. Wenn die Bolzen in den vier Ecken gelöst werden,
ist die Leiterplatte in einer fixierten Position im Abstand
über den Spitzen der Testmeßfühler angeordnet. Wenn die Bol
zen festgezogen werden, ist die Kopfplatte fest gegen den
Kopf der Dichtung gehalten, während die Meßfühler im Abstand
von der Unterseite der Leiterplatte verbleiben. Wenn die
Bolzen angezogen werden und ein Vakuum erzeugt wird, drückt
dieses die Umfangsbodenbereiche der beweglichen Kopfplatte
gegen die zusammendrückbare, umlaufende Dichtung 36. Dieses
formt eine luftdichte Vakuumdichtung um den Bodenumfang der
beweglichen Kopfplatte. Dieses drückt ebenfalls die Leiter
platte in Kontakt mit den Testmeßfühlern. Jeder Bolzen kann
gelöst werden zum Entfernen des Bolzens von dem Linearlager.
Die Kopfplatte kann entfernt werden durch Entfernen der vier
Bolzen in den vier Ecken der Kopfplatte.
Fig. 3 zeigt enge x und y Dimensionen, welche enge Distanzen
entlang der vier Ecken des Vakuumraums darstellen, über wel
chen die Kopfplattenbewegung in beiden x und y Richtungen
erreichbar ist. Die Kopfplatte kann ebenfalls in einer z
Richtung durch Kombinieren der x und y Bewegungen rotiert
werden. Diese Bewegungen ermöglichen der Leiterplatte, mit
dem Meßfühlerfeld ausgerichtet zu werden, bevor der Unter
druck während des Testens aufgebracht wird, wie oben
beschrieben. Die Kopfplatte kann in die x, y und z Richtun
gen bewegt werden (die Bewegung erfolgt in einer Ebene von
der Kopfplatte), während die Bolzen in den Ecken der Kopf
platte in ihrem Platz in den Linearlagern arretiert sind.
Der Lagerblock 50 und das Linearlager 46 sind als eine Ein
heit relativ zu der Bodenfläche 57 der Meßfühlerplatte 26
bewegbar. Der Lagerblock ist an dem Boden der Meßfühlerplat
te durch Befestigungselemente 72 gesichert, welche in zuge
ordnete innere Gewindeaufnahmen 74 in der Bodenfläche der
Meßfühlerplatte einschraubbar sind. Die Befestigungselemente
sind zugänglich durch Öffnungen 76, die nach unten auf die
Bodenseite des Lagerblocks weisen. (Die Löcher sind in einem
angesenkten Zustand dargestellt). Alternativ können die
Befestigungselemente an der Bodenfläche des Lagerblocks her
vorstehen. Die Befestigungselemente wurden anfänglich in
die Aufnahmen 74 in einem losen Zustand eingeschraubt, der
den Lagerblock am Boden der Meßfühlerplatte hält, während
dem Lagerblock ermöglicht wird, bewegt zu werden, oder
"auszugleichen" in allen Richtungen relativ zur Meßfühler
platte. Dieses ermöglicht dem linearen Lager, welches durch
den Lagerblock getragen ist, eine umfassende Bewegungsfrei
heit innerhalb des übergroßen Durchgangs 52 durch die Meß
fühlerplatte. Wenn die Leiterplatte während eines Tests
anfänglich auf Werkzeugstiften (nicht gezeigt) an der beweg
lichen Kopfplatte befestigt wird, ist die Leiterplatte in
einer fixierten Position relativ zur Kopfplatte gehalten.
Die Leiterplattenposition kann dann eingestellt werden, um
die Leiterplatte mit dem Meßfühlerfeld auszurichten. Die
schnell lösenden Arretierbolzen sind in den Lagern aufgenom
men, welche in einer gelösten Position gehalten sind. Das
schnell lösende Arretierelement in jedem Lager wird angezo
gen. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die Kopfplatte frei
bewegbar relativ zu der Meßfühlerplatte (in x oder y Rich
tungen oder z-Achsenkombinationen davon), wegen der bewegli
chen Lager. Die Leiterplatte ist zu der Gruppe von Testmeß
fühlern durch Bewegen der Kopfplatte und Lagerblöcke als
Einheit zusammen mit der Lagerhülse, welche in der Lage ist,
sich im Innern des übergroßen Durchgangs 52 zu bewegen, aus
gerichtet. Wenn die Leiterplatte sauber zu den Testmeßfüh
lern ausgerichtet ist, kann der Lagerblock dann sicher an
die Grundplatte der Fixiervorrichtung befestigt werden durch
Anziehen der Schrauben mittels Zugriff von der Unterseite
des Lagerblocks.
Diese Anordnung schafft eine schnelle Vorrichtung zum präzi
sen Einstellen der Leiterplatte in ihrer positionellen Aus
richtung bezüglich des Meßfühlerfeldes und anschließendem
Festziehen der linearen Lager am Platz, um ein sauberes Aus
richten sicherzustellen. Die schnell lösenden Arretierele
mente, einmal im Eingriff, ermöglichen eine gleichförmige
vertikal geführte Verstellung der Arretierelementhülse im
Innern der Linearlagerhülse während der Vakuumbetätigung.
Weiterhin, sind die vier Linearlager in den Ecken der Meß
fühlerplatte außerhalb des Vakuumbereiches angeordnet. Die
ses vereinfacht die Lagervorrichtung insofern, weil O-Ring
dichtungen oder ähnliches nicht als Teil der Lagervorrich
tung benötigt werden, um irgendeine Vakuumdichtung im Lager
bereich bereitzustellen. Dieses vereinfacht den Lagervor
richtungsaufbau und die Vorrichtung zum Bereitstellen der
Positionseinstellung der beweglichen Kopfplatte.
Die Dichtung 36, wie in Fig. 2 bis 4 gezeigt, ist eine kom
pressible Dichtung, bevorzugt von ungeteiltem rechteckigen,
zellularem Querschnitt. Die Dichtung ist ein durchgängiges
Teil, anders als aneinandergeklebte Segmente oder ähnliches.
Das bevorzugte Dichtungsmaterial ist ein offenzelliges,
feinporiges Urethanelastomer; ein zur Zeit bevorzugtes Dich
tungsmaterial ist ein zelliger Urethan, das unter dem Namen
Poron durch Rogers Corporation verkauft wird. Das Dichtungs
material weist eine hohe Energieabsorption und eine gute
Widerstandsfähigkeit gegenüber Druckverformungsresten. Es
ist ebenfalls einfach durch Wasserstrahlschneiden in
gewünschte Formen zu schneiden, zum Beispiel. Dieses redu
ziert Arbeitskosten beim Herstellen der Dichtung. Wegen
ihrer Formstabilität, braucht die Dichtung nicht in einer
tiefen eingeformten oder ausgefrästen Nut entlang des
Umfangs des Vakuumraums eingesetzt zu werden. Eine flache
Aussparung 78, wie in Fig. 4 gezeigt, kann die Dichtung auf
nehmen. Bevorzugt ist die Dichtung in der Vakuumraumausspa
rung so angeordnet, daß der größte Teil ihrer Querschnitts
höhe über die Grundplatte 26 der Meßfühlerplatte hervor
steht. Die Formstabilität der Dichtung stützt den Bodenum
fangsbereich der beweglichen Kopfplatte, so daß sich die
Kopfplatte in einer Bewegung relativ zu der Dichtung aus
gleichen kann. Dieses ermöglicht der flachen Bodenfläche der
beweglichen Kopfplatte, auf der Dichtung zu sitzen und
gleichförmig vorwärts und rückwärts entlang der flachen obe
ren Oberfläche der Dichtung und gleichmäßig entlang des
gesamten Umfangs der Dichtung zu gleiten, wenn die Positi
onseinstellungen für die zu verstellende Kopfplatte relativ
zu der Dichtung und des darunterliegenden Vakuumraums ausge
führt werden. Die Zeichnung zeigt eine durchgehende flache
Bodenfläche einer beweglichen Kopfplatte; in einer weiteren
Ausführungsform, erstreckt sich eine durchgehende 0,762 mm
(0,030 inch) Umfangsstufe von dem Außenumfang der Kopfplatte
nach unten.
Fig. 5 zeigt eine alternative Form gemäß der Erfindung.
Diese Ansicht zeigt eine Kopfplatte 28 einer Testfixiervor
richtung, die auf der Umfangsdichtung 36 aufsitzt, welche
sich um den Umfang des Vakuumraums und der Meßfühlerplatte
26 erstreckt. Eine Leiterplatte 80 ist auf einer durchgehen
den, zusammendrückbaren Umfangsdichtung 32 auf der bewegli
chen Kopfplatte befestigt. Die Dichtung kann aus dem glei
chen zusammendrückbaren, zellularen Elastomer hergestellt
sein, wie die Vakuumdichtung 36. Werkzeugstifte, schematisch
als 84 gezeigt, greifen in Werkzeugstiftlöcher, die präzisi
onsgebohrt in der Leiterplatte zum Halten der Leiterplatte
in einer fixierten Position auf der Kopfplatte eingebracht
sind. Eine Gruppe von federgelagerten Testmeßfühlern (nicht
gezeigt), die an der Meßfühlerplatte befestigt sind,
erstrecken sich durch Zugriffsöffnungen in der Kopfplatte
zum Kontaktieren mit der Unterseite der Leiterplatte während
eines Tests. Linear-Lagervorrichtungen 86 sind in den vier
Ecken der Fixiervorrichtung angeordnet, um die Bewegung der
beweglichen Kopfplatte auf die Meßfühlerplatte zu und weg
davon zu führen, während Vakuumbetätigung in einer Weise
ähnlich der Lagervorrichtung 34, wie oben beschrieben. Nur
eine der Lagervorrichtungen 36 ist in Fig. 5 aus Vereinfa
chungsgründen gezeigt. In dieser Ausführungsform der Lager
vorrichtung, ist eine lineare Lagerhülse 88 an einem Lager
block 90 befestigt. Die Lagerhülse 88 ist aus dem gleichen
Hartkunststoffverbundwerkstoff mit einem natürlich schmie
renden Innendurchmesser, wie vorstehend beschrieben, herge
stellt. Die Lagerblöcke umfassen Zugriffsöffnungen 92 in
ihrer Grundplatte zum Aufnehmen von Befestigungselementen
94, die in zugeordnete innere Gewindelöcher 96 in der Grund
platte der Meßfühlerplatte eingeschraubt werden. Teflonab
standshalter 98 sind an der Zwischenfläche zwischen dem
Lagerblock 90 und der Bodenfläche 57 der Meßfühlerplatte 24
angeordnet. Die Linearlagerhülse 88 erstreckt sich nach oben
von dem Lagerblock in eine übergroße Öffnung 100 in der Meß
fühlerplatte, so daß das lineare Lager sich als Einheit mit
den Lagerblock mit 360° Rotationsfreiheit innerhalb der
übergroßen Öffnung 100 bewegen kann. Wenn die mit einem
Gewinde versehenen Befestigungselemente 94 in die Öffnungen
96 in der Meßfühlerplatte eingeschraubt werden, greifen sie
in flache Unterlegscheiben 102 ein, die sich gegen die
Schulter 104 im Innern des Lagerblocks abstützen. Wenn die
Befestigungselemente 94 gegen die Schulter 104 angezogen
werden, können die Lagerblöcke und Linearlagerhülsen 88 in
einer starren, befestigten Position relativ zu der Meßfüh
lerplatte gehalten werden. Wenn die Befestigungselemente 94
etwas gelöst werden, kann der Lagerblock auf der Grundplatte
der Fixiervorrichtung bleiben und die Lagerhülse 88 in einer
festen Position innerhalb der übergroßen Öffnung 100 halten,
jedoch wird eine kleine Bewegungsfreiheit oder "Verlagerung"
von dem Lagerblock und der Hülse relativ zu der Öffnung 100
ermöglicht. Ein Arretierstift 106 ist schematisch in dem
kreisförmigen vertikalen Durchgang durch das Innere des
Lagers 88 dargestellt. Dieser Arretierstift 106 stellt sche
matisch jegliche verschiedene Formen von Arretierstiften
(weiter unter beschrieben) zum Sichern der beweglichen Kopf
platte 28 an den Linearlagervorrichtungen dar. Wenn die
Lagerblöcke gelöst werden, sind die Kopfplatte, Arretier
stifte, Lager, und Lagerblöcke als Einheit relativ zur Meß
fühlerplatte bewegbar. Dieses ermöglicht der Leiterplatte,
während eines Tests verlagert zu werden, um die Testpunkte
auf der Leiterplatte mit den Testmeßfühlern präzise auszu
richten. Wenn die Leiterplatte ausgerichtet ist (in einigen
Umständen ist es nicht nötig, daß die Lagerblöcke an ihrem
Platz während des Testens befestigt werden. Sie können
gelöst bleiben). Die Lagerblöcke können am Platz befestigt
werden. Wenn Vakuum während des Testens aufgebracht wird,
führen die Lager die vertikale Verstellbewegung der Kopf
platte und die Dichtung wird zusammengedrückt, um das Vakuum
unterhalb der Kopfplatte aufrecht zu erhalten. Die Lager
sind von dem Vakuum innerhalb der Vakuumkammer isoliert.
Die Ausführungsform von Fig. 5 zeigt eine Technik zum präzi
sen Ausrichten der Testmeßfühler mit der Leiterplatte wäh
rend eines Tests, in welchem die Kopfplatte relativ zur Meß
fühlerplatte und der Vakuumdichtung durch einen externen Mo
torantrieb, schematisch durch 108 vertreten, bewegt wird. In
dieser Anordnung kann ein externes Ausrichtungssystem ver
wendet werden, um Referenzpunkte zu setzen, mit welchen
zugeordnete Indexmarken auf der Leiterplatte ausgerichtet
werden können, um die Testpunkte in den Schaltkreisen auf
der Leiterplatte mit zugeordneten Federmeßfühlern in der
Fixiervorrichtung auszurichten. Die Kopfplatte wird dann
bewegt, um die Leiterplatte zu bewegen, so daß die Indexmar
ken auf der Leiterplatte mit den fixierten Referenzpunkten
in dem externen Ausrichtungssystem ausgerichtet werden. Die
Indexmarken auf der Leiterplatte können konventionelle prä
zisionsgedruckte Bezugsmarken an bekannten feststehenden
Positionen auf der Leiterplatte relativ zu den Schaltkreis
gruppen, die auf die Leiterplatte gedruckt sind, sein. Ein
solches Ausrichtungssystem, das mit der Ausführungsform ver
wendet wird, kann ein optisches Ausrichtungssystem gemäß der
PCT-Anmeldung US 91/03688, veröffentlicht am 12. Dezember
1991 mit der Veröffentlichungsnummer WO91/19392, mit dem
Titel "Test Fixture Alignment System", durch denselben
Anmelder wie diese Anmeldung angemeldet, und ist hiermit
durch die Bezugnahme hierin aufgenommen. Die Kopfplatte ist
in orthogonalen x oder y Achsenrichtung oder in die z Ach
sendrehrichtungen (Kombination von x und y Achsenbewegungen)
frei beweglich. Die Arretierstifte 106 sind anfänglich in
den linearen Lagern 88 arretiert, um die bewegliche Kopf
platte an die Linearlager zu sichern, die durch die Lager
blöcke getragen werden. Dadurch bewegen sich die Lager
blöcke, Linearlager und die Arretierelemente 106 zusammen
mit der Kopfplatte als eine Einheit während der Ausrichtung.
Die Spielöffnung 100 in jeder Linearlagervorrichtung stellt
eine 360° Bewegungsfreiheit um den Außenumfang eines jeden
Lagers 88 bereit, um Bewegungen des Lagers zu jeder notwen
digen Position darin zu ermöglichen, um die notwendige Aus
richtung zwischen den Indexmarken und den Referenzpunkten
auszuführen, um automatisch die Meßfühler mit den Schalt
kreisen auf der Leiterplatte auszurichten. Die Bewegung der
Kopfplatte wird durch einen externen computergesteuerten
Motorantrieb 108 ausgeführt, welcher mit einem starren Arm
109 an der beweglichen Kopfplatte ist zum automatischen Auf
bringen der Kräfte in den geeigneten Richtungen befestigt
ist, um die Kopfplatte zu bewegen. Während dieser Bewegung
der Kopfplatte relativ zu der Meßfühlerplatte sind die
Lagerblöcke 90 in jeder Lagervorrichtung bezüglich der Meß
fühlerplatte durch Lösen der Verbindungen zwischen den Befe
stigungselementen 94 und den Gewindeaufnahmen 96 in der
Grundplatte der Meßfühlerplatte gelöst. Diese Verbindungen
bleiben gelöst zu der gesamten Zeit, während der Ausrichtung
und während der Vakuumbetätigung der Testfixiervorrichtung
insoweit, als das jede Leiterplatte unabhängig durch ein
optisches Ausrichtungssystem entsprechend jeder Leiterplat
tenfreiheit ausgerichtet werden kann, um relativ zu den Meß
fühlerfeldern bewegt zu werden. Der starre Arm 109 und seine
Verbindungen zu dem Antriebssystem ermöglicht es, die Kopf
platte nach deren Ausrichten durch seine Steifigkeit in
Position zu halten. Die linearen Lager stellen eine Einrich
tung zum Führen der Arretierstifte 106 während vertikaler
Verstellbewegung in den Lagerhülsen (während Vakuumbetäti
gung) ohne Verkanten bereit.
Die Anordnung zum Bewegen der Kopfplatte während des opti
schen Ausrichtsvorgangs ist schematisch in Fig. 5 und Fig. 21
bis 29, wie weiter unten beschrieben, gezeigt. Wobei
Details des bevorzugten Motorantriebssystems zum automati
schen Ausrichten der Kopfplatte mit dem Meßfühlerfeld bezüg
lich der erfaßten Ausrichtinformation, die durch ein opti
sches Ausrichtsystem erzeugt wird, gezeigt werden.
Fig. 5A zeigt ein alternatives Linearlagersystem und eine
Einrichtung zum Befestigen der Lagerblöcke 90a an der
Fixiervorrichtung. In dem in Fig. 5A gezeigten System nimmt
der Lagerblock 90a das Linearlager 88a auf. Der Bolzen,
schematisch als 106a gezeigt, gleitet vertikal in das Lager
88a ein, wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungs
formen. Befestigungselemente 94a halten den Lagerblock,
aber verbleiben gelöst in Verbindungselementen 96a, um
Bewegungsfreiheit zur einzustellenden Position zu gewähren.
Teflongleitplatten 88a unterstützen die Bewegungsfreiheit
der Lagerblöcke relativ zu der beweglichen Kopfplatte. Das
Linearlager ist in einer übergroßen Öffnung 10a und die
Befestigungselemente 94a sind in einer übergroßen Öffnung
94b angeordnet. Der Lagerblock ist durch eine separate
Grundplatte 90b und selbstarretierenden Muttern 94c gehal
ten. In dieser Ausführungsform ist ein separater Gewinde
stift 110 in jedem Lagerblock angrenzend jedem schnell
lösenden Arretiervorrichtungsmechanismus (schematisch als 34a
dargestellt) angeordnet. Wenn ein optisches Ausrichtungs
system nicht verwendet wird, können die Lagerblöcke an die
Fixiervorrichtung durchs die Stifte 110 befestigt sein.
Alternativ kann, nachdem ein optisches Ausrichtungssystem
verwendet wurde und der optische Ausrichtungsantrieb von der
beweglichen Kopfplatte gelöst wurde, jeder Lagerblock an die
Fixiervorrichtungsgrundplatte durch die Stifte 110 befestigt
werden, um die Ausrichtung beizubehalten. In einer bevorzug
ten Ausführungsform ist jeder Stift 110 durch separate
Zugriffsöffnungen 111 zugänglich, die in der Kopfplatte
angrenzend jedem Arretierungsmechanismus 34a angeordnet
sind. Die Zugriffsöffnungen sind ebenfalls in Fig. 1
gezeigt. Diese Zugriffsöffnung ermöglicht den Durchgang
eines Werkzeugs zum Drehen des Schraubenkopfes 110a von dem
Stift 110. Die Stifte können gelöst bleiben, während die
Kopfplatte 28 zu ihrer korrekten Position verlagert wird
(durch das optische Ausrichtungssystem). Die Stifte werden
dann durch Zugriff durch die Öffnung 111 angezogen, um unbe
weglich die Leiterblöcke in einer fixierten Position zu hal
ten. Die Stifte umfassen selbstarretierende Muttern 110b,
die die Stifte 110 verriegeln, wenn sie von oben angezogen
werden. Dadurch ist der Zugriff zum Befestigen der Lager
blöcke im Gesamten von der Oberseite der Fixiervorrichtung
möglich. Dieses vermeidet das Öffnen der Fixiervorrichtun
gen, um die Positionen der Lager festzusetzen, nachdem die
Kopfplatte durch das optische Ausrichtungssystem ausgerich
tet wurde.
In einer alternativen Form gemäß der Erfindung können die
Lagerblöcke selbst an die Meßfühlerplatte befestigt werden,
selbst dort, wo das optische Ausrichtungssystem nicht
benutzt wird oder nachdem das optische Ausrichtungssystem
verwendet wurde, um die Kopfplatte zu dem Meßfühlerfeld aus
zurichten. (Wenn das optische Ausrichtungssystem verwendet
wird, sind die Lagerblöcke nicht dauerhaft befestigt; sie
sind während des Ausrichtvorganges gelöst). Das Befesti
gungssystem, wie in Fig. 5A gezeigt, wird bevorzugt für
optische Ausrichtungsvorgänge, verwendet wenn der Zugriff zu
den Arretierstiften 111 von der Oberseite der Fixiervorrich
tung unbehindert ist.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform eines schnell lösenden
Arretiersystems, welches mit jeder Linearlagervorrichtung
verwendet werden kann. Diese Ausführungsform zeigt schema
tisch die bewegbare Kopfplatte 28, die zusammendrückbare
Dichtung 36, die Meßfühlerplatte 26 und einen Lagerblock
112, welcher ein Linearlager 114 trägt. Ein aufrecht stehen
der Führungsbolzen 116 ist starr im Innendurchmesser des
Lagers befestigt. Eine Flügelschraube 118 ist in die Grund
platte des Führungsbolzens eingeschraubt und eine Flügel
schraubenmutter 119 ist fest gegen den Boden des linearen
Lagerblocks angezogen, um die Führungsbolzeneinfangung zwi
schen dem Lager und Schulter auf dem Führungsbolzen festzu
halten. Der Kopfbereich des Führungsbolzens ist fest an der
Kopfplatte befestigt. Die Buchse ist fest an der Kopfplatte
befestigt und verhindert seitliche Bewegung der Kopfplatte
relativ zum Führungsbolzen. Die Stahlhülse weist eine durch
gehende Bohrung auf, welche abnehmbar um die Außenseite des
Führungsbolzens angeordnet ist. Eine ringförmige Metall
buchse 120 umgibt einen oberen Bereich des Führungsbolzens
auf der Höhe der beweglichen Kopfplatte. Eine ringförmige
Scheibe 122 und eine ringförmige Gummihülse 124 sind an dem
oberen Bereich des Führungsbolzens oberhalb der Stahlhülse
befestigt. Die Scheibe sitzt auf der Gummihülse auf. Die
Gummihülse erlaubt einen kleinen Betrag an Spiel mit etwas
Auf- und Abbewegung der Kopfplatte relativ zum Führungsbol
zen. Eine Rückstellfeder 126 umgibt den oberen Bereich des
Führungsbolzens zwischen dem Kopf des Lagers und der Unter
seite der Metallhülse 120. Der Kopfbereich des Führungsbol
zens oberhalb der Kopfplatte umfaßt einen vergrößerten Kopf
128 oberhalb eines ringförmigen Einschnitts 130, um eine
ringförmige Schulter 132 zu formen, die fest in einer Posi
tion mit Abstand oberhalb der oberen Oberfläche der Kopf
platte befestigt ist. Die Rückstellfedern halten die Kopf
platte oberhalb der Dichtung.
Fig. 7 und 8 zeigen Arretierelementmechanismen zum festen
Verbinden der beweglichen Kopfplatte 28 an dem oberen
Bereich des Führungsbolzens 116. In dieser Ausführungsform
des Arretierelementmechanismus, umgibt ein U-förmiger Füh
rungsrahmen 134 den Kopf 128 des Führungsbolzens oberhalb
der Kopfplatte. Ein federgelagertes Arretierelement 136
gleitet in der U-förmigen Führung 134. Das Arretierelement
136 kann manuell nach außen gegen die Vorspannung der Druck
feder gezogen werden, wie in Fig. 8 gezeigt, zum Verwenden
beim Lösen der Kopfplatte 28 von dem oberen Bereich des Füh
rungsbolzens. Die Vorspannung der Feder bewegt das Arretier
element in Eingriff mit dem ringförmigen Schlitz 130, der
unterhalb der Schulter 132 des Kopfes 128 an dem Führungs
bolzen geformt ist. Dieser Eingriff zwischen dem federvorge
spannten Arretierelement und dem hinterschnittenen Bereich
130 des Führungsbolzens arretiert lösbar die Kopfplatte an
dem Führungsbolzen. Dieses Arretieren an dem Bolzen bringt
ebenfalls nach unten gerichteten Druck auf die Gummihülse
auf, um sie zusammenzudrücken und jegliches Spiel zwischen
der Kopfplatte und dem Führungsbolzen aufzunehmen. Dieses
hält die Kopfplatte in einer fixierten Position an dem Füh
rungsbolzen. Wenn ein Unterdruck von unterhalb der bewegli
chen Kopfplatte erzeugt wird, wird die Kopfplatte nach unten
gezogen, um die Feder 126 zusammenzudrücken und den Boden
der Kopfplatte gegen die Dichtung 36 zu drücken. Der Füh
rungsbolzen stellt einen gleichförmigen, vertikal geführten
Verstellweg in jeder Ecke der Meßfühlerplatte und der beweg
lichen Kopfplatte bereit. In dieser Ausführungsform ist der
Zugriff zu den Linearlagerführungsbolzen und den Arretiere
lementen ausschließlich von oberhalb der beweglichen Kopf
platte gegeben. Die Kopfplatte kann durch lösende Arretier
elemente entfernt werden, um die Kopfplatte zum Herausglei
ten aus den Führungsbolzen freizugeben. Dadurch ist es nicht
notwendig, auf die Unterseite des Lagerblocks zuzugreifen,
um die Kopfplatte von der Meßfühlerplatte zu lösen.
Fig. 9 und 10 zeigen eine alternative Form des federvorge
spannten Arretierelements aus Fig. 8 und 9. In der Ausfüh
rungsform von Fig. 9 und 10 ist der Kopf 128 des Führungs
bolzens 116 an die Kopfplatte 28 durch eine federvorge
spannte Arretierelementplatte 140 mit einer U-förmigen Nut
142 befestigt, die auf den Führungsbolzenkopf weist. Eine
nach innen vorstehende U-förmige Schulter 144 innerhalb der
U-förmigen Nut 142 wird mit der ringförmigen Nut 130 in dem
Bolzen unter Druck der Arretierrückstellfeder in Eingriff
gebracht. Fig. 9 zeigt die arretierte Stellung. Fig. 10
zeigt die geöffnete Position, in welche das Arretierelement
manuell von dem Führungsbolzen gegen die Vorspannung der
innenliegenden Rückstellfeder wegegezogen ist. Ein Paar von
Schraubbolzen 146 steht nach oben von der Kopfplatte ab, und
dienen als Führungen in länglichen, parallelen Führungs
schlitzen 148 in dem Arretierelement zum Führen der Ver
stellbewegung des Arretierelements zwischen der arretierten
und gelösten Position.
Fig. 11 bis 13 zeigt eine Ausführungsform eines schnell
lösenden Arretierelements mit einer zylindrischen, gegosse
nen Plastikkappe 150, die um eine Achse durch eine aufrecht
stehenden Stift 152 dreht. Der Stift ist fest an der
Kopfplatte 28 angebracht und steht über diese
hervor. Dieser Führungsbolzen 116, wie vorab beschrieben,
weist einen Arretierkopf 125 abstehend oberhalb der Kopfflä
che der Kopfplatte auf und ragt in einen bogenförmigen,
offenen Schlitz 154 im Seitenbereich der Kappe mit Abstand
von der Achse des Stiftes 152 hinein. Der Schlitz weist eine
nach innen vorstehende gekrümmte Schulter 156 auf beiden
Seiten auf, welche in den ringförmigen Einschnitt 130 unter
halb des Kopfes 128 eingreifen. Die nach innen vorstehende
Schulter 156 erstreckt sich über den Großteil der Länge und
auf beiden Seiten des Schlitzes, aber ist in einem Öffnungs
bereich 158 an einem Ende des Schlitzes ausgespart. Fig. 11
zeigt den Führungsbolzenkopf 128, wie er durch den Sicher
heitsbereich 158 des Schlitzes gesteckt ist, und in dieser
Position, kann die Kappe von dem Führungsbolzen zum Verwen
den beim Entfernen der Kopfplatte gelöst werden. Um die
Kopfplatte an der Meßfühlerplatte zu arretieren, wird die
Kappe über den Arretierkopf 128 des Führungsbolzens gesetzt
und greift in den Schlitz 154 ein. Die Kappe kann dann um
die Achse durch den Stift 152 in die Richtung, wie in Fig. 11
gezeigt, gedreht werden. Dieses bringt die Arretierschul
ter 156 an dem bogenförmigen Schlitz in Eingriff mit der
Unterseite des Arretierkopfes 128. Vollständiges Drehen des
Arretierelements in die Arretierposition, wie in Fig. 13
gezeigt, befestigt sicher das schnell lösende Arretierele
ment in seiner arretierten Stellung, wobei die Arretier
schulter 156 in dem ausgenommenen Bereich 130 unterhalb des
Kopfes 128 des Führungsbolzens 116 aufgenommen ist. In die
ser Position übt das Arretierelement Druck auf die Kopf
platte durch Zusammendrücken der Gummihülse aus. Der Füh
rungsbolzen greift in das rohrförmige Lager ein, um einen
gleichmäßig, vertikal geführten Verstellweg der Kopfplatte
während Vakuumbetätigung bereitzustellen. Beseitigen der
Kappen löst die Kopfplatte zum Entfernen von dem Führungs
bolzen.
Fig. 14 und 15 zeigen eine alternative Form des schnell
lösenden Arretierelements, in welcher eine abnehmbare zylin
drische, gegossene Kunststoffkappe 160 mit dem Arretierbol
zen 128 auf dem Führungsbolzen 116 arretiert. Fig. 14 zeigt
die Kappe mit einer vergrößerten, schlitzförmigen Öffnung
162, die um den Arretierkopf 128 des Arretierelements paßt.
Nach innen vorstehende Schultern 164 sind auf beiden Seiten
eines verengten Kanals unterhalb des Schlitzes 162 angeord
net. Die Kappe 160 ist im Ganzen abnehmbar von dem Arretier
kopf 128 wie in Fig. 14 gezeigt und kann über den Arretier
kopf gleiten, um den Führungsbolzen in seiner arretierten
Stellung auf der Meßfühlerplatte zu halten. In dieser Aus
führungsform sind die Führungskanäle 164 in den verringerten
Durchmesserabschnitt 130 unterhalb des Arretierkopfs 128 im
Eingriff, um den Führungsbolzen an der Meßfühlerplatte zu
halten .
Fig. 16 und 17 zeigen eine alternative Anordnung zum Arre
tieren und Lösen der beweglichen Kopfplatte. Bei dieser Aus
führungsform erstreckt sich ein Arretierstift 165 durch die
Hülse 60, welche an der Kopfplatte 28 fixiert ist. Die Hülse
ist fest mit dem Lagerblock 50 verbunden, welcher das Line
arlager 46, wie oben beschrieben, trägt. Der Kopf des Arre
tierstiftes 165 weist einen Hebel 166 mit einer Nocke 167
auf, die in eine Stufe im Kopf der Hülse eingreift. Der
Nockenhebel dreht um eine Achse 166a. Der Boden des Stiftes
trägt eine zusammendrückbare ringförmige Dichtung 168, die
zwischen dem Boden der Hülse und einem Verbindungselement
169 angeordnet ist, das an dem Boden des Stiftes befestigt
ist. Wenn der Hebel sich in der aufrechten gelösten Stel
lung, wie in Fig. 16 gezeigt, befindet, ist die Dichtung 168
nicht zusammengepreßt und der Stift kann sich frei durch das
Lager 46 bewegen. Wenn der Hebel in die in Fig. 17 gezeigte
arretierte Position gedreht wird, wird die Nocke in Eingriff
mit der Stufe gebracht, welches die effektive Länge des
Stiftes verringert und die Dichtung zwischen dem Boden und
der Hülse und dem Verbindungselement zusammendrückt. Diese
hält die Kopfplatte in einer lösbaren arretierten Stellung
auf der Fixiervorrichtung.
Fig. 17A bis 17D zeigen ein alternatives nockengesteuertes
Arretierelement, welches als Sicherungsstift bezeichnet
wird. In dieser Ausführungsform, trägt ein Schaft 360 eine
Kopfnocke 361, welche um eine Achse 362 eines vertikalen
Stifts 363 dreht. An dem Boden des drehbaren Stiftes steht
ein versetzter Lappen 364 zu einer Position versetzt zu der
Seite des Schafts hervor. Eine Dichtung oder Feder 365 ist
zwischen dem Lappen und dem Boden des Schaftes angeordnet.
Ein Arretierstift 366 in einem oberen Bereich des Schaftes
ist versetzt von der Achse des Stiftes 363 angeordnet. Der
Arretierstift 366 greift in eine Verrastung auf der Unter
seite des Kopfnockens 361 ein, um die Nocke gegen Drehung zu
arretieren. Fig. 17A und 17B zeigen die arretierte Stel
lung des Arretierelements, wodurch die Kopfplatte und die
Meßfühlerplatte miteinander arretiert sind. Das Arretierele
ment wird durch Hochziehen des Kopfnockens gelöst, um es
über den Arretierstift zu drehen, wie in den Fig. 17C und
17D gezeigt. Dieses bewegt den Lappen in Ausrichtung mit
dem Schaft, so daß der Schaft frei durch die Linearlager
bewegt werden kann. Die Dichtung oder Feder 365 wird zusam
mengepreßt, wenn das Arretierelement in seine gelöste Stel
lung gedreht wird.
Fig. 18 und 19 zeigen eine umlaufende zweite Dichtung 170,
welche verwendet werden kann, um einen Bereich des Vakuum
raums innerhalb der Testfixiervorrichtung zu isolieren. Zum
Beispiel, zeigt Fig. 18 mehrere Testmeßfühlerzugrifföffnun
gen 31′ in der Meßfühlerplatte 24. Die Zugrifföffnungen kön
nen für Testmeßfühler 174 verwendet werden, die einem
bestimmten Bereich der Leiterplatte während eines Test kon
taktieren. In Situationen, in welchen die Testmeßfühler in
den Öffnungen 31′ mit einer integrierten Schnittstellenvor
richtung in Kontakt stehen, wie zum Beispiel einem SMD-Bau
teil, oder anderen Schnittstellenvorrichtungen auf der Lei
terplatte, welche nicht einem beträchtlichem Unterdruck wäh
rend eines Tests ausgesetzt werden dürfen, kann die zweite
Vakuumdichtung einen Raum 171 innerhalb der Dichtung 170 vom
Unterdruck isolieren, der in dem umlaufenden Raum 172 inner
halb des Vakuumraums, der die zweite Dichtung umgibt, aufge
bracht wird. Dieser Vakuumbereich 172 kann verwendet werden,
um mechanisch die Kopfplatte in Kontakt mit den Meßfühlern
zu ziehen, während eines Tests, wobei die Testmeßfühler in
dem Raum 173 von dem Unterdruck isoliert sind. Die Dichtung
171 kann aus dem selben zelligen Material wie die Dichtung
34 hergestellt sein, bevorzugterweise aus Poronwerkstoff.
Die zweite Dichtung kann in einer niedrig ausgenommenen Aus
sparung 176 eingebracht werden. (Eine weitere
"Zwillingsdichtung"-Anordnung ist in Fig. 21 gezeigt und
wird weiter unten im Detail beschrieben.)
Fig. 20 zeigt einen federgelagerten Sicherheitsbügel, der
verhindert, daß die aufgeschwenkte Vakuumraumvorrichtung
unbeabsichtigte Verletzung des Benutzers verursacht. Die
Vakuumraumvorrichtung, welche die Meßfühlerplatte 24 und die
bewegliche Kopfplatte 28 umfaßt, ist geschwenkt, um in eine
geöffnete Position oberhalb der Grundplatte 22 gedreht zu
werden. Dieses stellt Zugriff auf die Testmeßfühler auf der
Unterseite der Meßfühlerplatte bereit. Der Sicherheitsbügel
umfaßt eine starre Metallstange 180 mit einem Schwenkstift
182 an ihrem unteren Ende zum drehbaren Sichern der Stange
an dem unteren vorderen Bereich der Grundplatte. Der
Schwenkstift ist starr, um axiale Drücke auf das gegenüber
liegende Ende der Stange auszuhalten. Ein Zugriffsstift 184,
der auf der Vorderseite der Stange getragen ist, steht durch
einen gekrümmten Schlitz 186 auf der Vorderseite der Grund
platte hervor. Der Zugriffsstift wird zum manuellen Drehen
der Stange 180 zwischen einer Ruhestellung, wie in gestri
chelten Linien dargestellt, und einer aufrechten Betäti
gungsstellung, wie in durchgezogenen Linien gezeigt,
gedreht. Der Sicherheitsbügel weist eine Rückstelldrehfeder
auf, die schematisch als 187 zum Verwenden beim senkrechten
Drücken der Sicherheitsstange in ihre aufrechte Stellung
gezeigt ist. Wenn die aufgeschwenkte Vakuumraumvorrichtung
in ihre offene Stellung gedreht ist, dreht die Sicherheits
bügelstange in ihre aufrechte Betätigungsstellung durch den
Druck der Feder 187, wobei die Kopfecke von der Stange weit
oberhalb der unteren Ecke 188 der Vakuumraumvorrichtung
beabstandet ist. Der Vakuumraum ist normalerweise in seiner
voll geöffneten Stellung durch Federdruck gehalten, aber
eine unvorhergesehene nach unten gerichtete Kraft kann ver
ursachen, daß die Vorrichtung sich schnell nach unten dreht
und möglicherweise auf die Finger des Benutzers aufschlägt.
Die Sicherheitsbügelstange 180 verhindert dieses Problem. In
ihrer Betätigungsstellung verhindert sie Abwärtsbewegung der
Vakuumraumvorrichtung, um den Vakuumraum in einer teilweise
offen geschwenkten Stellung zu halten. Die Sicherheitsbügel
stange 180 wird nach unten in ihre Ruhestellung gedreht,
wenn die geschwenkte Vakuumraumvorrichtung in ihre geschlos
sene Position gedreht wird.
In einer Ausführungsform kann der Kopfdeckel der Fixiervor
richtung durch eine oder mehrere Gasfedern (nicht gezeigt)
in einer fixierten, winkligen offenen Position verbleiben.
Wenn die Fixiervorrichtung geöffnet wird, können die Gasfe
dern die Verstellbewegung des Kopfdeckels z. B. auf weniger
als ca. 60° begrenzen. Wenn Zusatzbauteile, sowie z. B. Nie
derhaltgatter, zu dem Kopfdeckel hinzugefügt werden, können
diese den Schwerpunkt verändern, wenn der Deckel zu einem
90° geöffneten Winkel gedreht wird. Die Gasfeder verhindert
solch eine Schwerpunktsverlagerung.
Fig. 21 bis 29 zeigen eine Ausführungsform eines X-Y-Achsen
Motorantriebssystems zum automatischen Verstellen der Kopf
platte 28 in eine korrekte Ausrichtung mit dem Meßfühlerfeld
auf der Fixiervorrichtung, so daß Schaltkreise auf der Lei
terplatte während eines Tests korrekt mit den Meßfühlern 30
ausgerichtet werden. Jeder Fluchtfehler der Leiterplatte
relativ zu den Meßfühlerfeld wird durch ein optisches Aus
richtsystem ermittelt, sowie in der PCT Veröffentlichung WO
91/19392 offenbart, wie oben Bezug genommen. Fig. 21 bis 23
zeigen schematisch eine Ausführungsform der Testfixiervor
richtung und des Linearlagersystems, das in Zusammenarbeit
mit einer Ausführungsform des optischen Ausrichtsystems ver
wendet wird. Das Lagersystem, das zum Zwecke der Veranschau
lichung gezeigt ist, ist ähnlich zu dem in Fig. 5A und
vorab beschriebenen. Das Lagersystem umfaßt den beweglichen
Lagerblock an den vier Ecken der Fixiervorrichtung. Jeder
Lagerblock umfaßt eine Linearlagerhülse 88a und die Befe
stigungselemente 94a zu lösen, um Bewegungsfreiheit der
Lagerblöcke zu ermöglichen, wenn die Kopfplatte 28, während
der Verwendung des optischen Ausrichtsystems verstellt wird.
Jeder Lagerblock ist ebenfalls mit einem Arretierstift 110
gezeigt, zum Verwenden beim Befestigen der Lagerblöcke, um
die Ausrichtung zu halten, nachdem die Kopfplatte bewegt
wurde und die Leiterplatte während eines Tests korrekt zu
dem Meßfühlerfeld durch das optische Ausrichtsystem ausge
richtet wurde.
Kurz beschrieben umfaßt die Fixiervorrichtung Lagerblöcke 90A
an den hinteren Ecken der Fixiervorrichtung. Diese Lager
blöcke sind ähnlich zu den in Fig. 5A gezeigten. Ein sepa
rates Lagerblockpaar 190 an den vorderen Ecken der Fixier
vorrichtung sind abgewandelt, um einen Auslegerarm 192 zu
umfassen, der an den separaten Antriebsmotoren zum Verwenden
im automatischen Bewegen der Kopfplatte in Ausrichtung, wie
oben beschrieben angebracht ist. Die Lagerblöcke 190 sind
ansonsten ähnlich den hinteren Lagerblöcken 90A indem sie
die Befestigungselemente 94A zum Ermöglichen der Bewegungs
freiheit der Lagerblöcke relativ zu der Kopfplatte umfassen;
und sie umfassen ebenfalls das Linearlager 88A und den
Schaft 106A, wie oben beschrieben, sowie die Stifte 110 zum
Verwenden beim Befestigen der vorderen Lagerblöcke, wenn die
optische Ausrichtung beendet wurde.
Das in Fig. 21 gezeigte System umfaßt ebenfalls eine umlau
fende äußere Dichtung 36, welche eine äußere Dichtung zwi
schen der Unterseite der beweglichen Kopfplatte 28 und der
Oberseite der Meßfühlerplatte 26 bereitstellt. Wie vorher
beschrieben, isoliert die Vakuumdichtung den Vakuumbereich
von den beweglichen Lagerblöcken, welche sich außerhalb des
Vakuumbereichs befinden. In der in Fig. 21 gezeigten Ausfüh
rungsform ist die gedruckte Leiterplatte 80, welche auf der
Oberseite der Kopfplatte 28 befestigt ist, ebenfalls in
ihrer Gesamtheit von dem Vakuumbereich isoliert. In dieser
Ausführungsform, ist eine Vakuumdichtung 194, die aus ähnli
chem Werkstoff hergestellt ist wie Dichtung 36, an der
Unterseite der beweglichen Kopfplatte befestigt. Der Boden
der Dichtung 194 paßt in die niedrige Aussparung von ange
paßter Form in der oberen Oberfläche der Meßfühlerplatte.
Wenn ein Unterdruck aufgebracht wird, wird ein umlaufender
Vakuumbereich 196 zwischen der Dichtung 194 und der Dichtung
38 geformt, so daß die Leiterplatte während eines Tests
vollständig von dem Vakuumbereich isoliert ist.
Bezugnehmend nun auf das optische Ausrichtsystem und insbe
sondere in Bezugnahme auf Fig. 21 und 22, ist ein Paar von
tragbaren Antriebsmotoren an den Auslegerarmen 192 der
Lagerplatte 91 an den vorderen Ecken der Fixiervorrichtung
angebracht zum Verwenden beim automatischen Verlagern der
Ausrichtung der Kopfplatte relativ zu den Testmeßfühlern auf
der Fixiervorrichtungsgrundplatte. Die vorderen Lagerblöcke
190 sind fest an den starren Querstangen 197 befestigt, wel
che sich seitlich über die Vorderseite der Fixiervorrichtung
unterhalb der Meßfühlerplatte 25 erstrecken. Die Lagerblöcke
190 sind zwischen Teflongleitfolien angebracht, so daß die
vorderen Lagerblöcke 190 und die Querstangen 197 als eine
starre Einheit aneinander gebunden sind und sich im Gleich
klang relativ zu der Kopfplatte bewegen. Die Befestigung der
Lagerblöcke an der Fixiervorrichtungsgrundplatte ermöglicht
vertikale, gleitende Verstellwege der Kopfplatte in einer
Ebene der Kopfplatte alleinigen, während Bewegung in der
vertikalen Richtung oder Hin- und Herbewegung der Kopfplatte
verhindert ist. Wie vorher erwähnt, sind die Schäfte 106a
an dem Boden der beweglichen Kopfplatte in den Linearlagern
88a ausgerichtet, so daß jede Bewegung der vorderen Lager
blöcke automatisch die Kopfplatte bewegt. Die Lagerblöcke 90a
an den hinteren Ecken der Fixiervorrichtung verbleiben in
einem gelösten Zustand während der optischen Ausrichtung und
die Schäfte 106a an der beweglichen Kopfplatte, welche mit
den Linear lagern in den hinteren Lagerblöcken in Eingriff
stehen, sind gelöst und folgen dem Verstellweg, der durch
das optische Ausrichtungsantriebssystem an den vorderen
Lagerblöcken erzeugt wird. Die Auslegerarme 162 an den vor
deren Lagerblöcken werden während des Ausrichtsvorganges
durch einen X-Achsen, Y-Achsen Antriebsmotor 198 in Zusam
menarbeit mit einem Y-Achsen Antriebsmotor 200 bewegt. Jeder
dieser Antriebsmotoren ist von einem separaten tragbaren
Gehäuse aufgenommen, das angepaßt ist, um lösbar mit den
Vorderecken der Fixiervorrichtung vor dem optischen Aus
richtsvorgang verbunden zu werden. Der schmale Auslegerarm
192 von jedem vorderen Lagerblock erstreckt sich zwischen
einem Paar von außen angeordneten Auslegerarmen 202, die
fest an der Meßfühlerplatte angeordnet sind. Die außen ange
ordneten Arme 202 erstrecken sich parallel zu den bewegli
chen Armen 192 an den vorderen Lagerblöcken, welche sich in
den Raum zwischen den äußeren Auslegerarmen 202 erstrecken.
Die außen befestigten Auslegerarme weisen sich vertikal
erstreckende an dem Antriebsmotor befestigte Stifte 204 (wie
oben beschrieben) zum Verbinden an zugeordneten Aufnahmen an
der Fixiervorrichtung auf, die die Antriebsmotoren in einer
fixierten Stellung an den vorderen Ecken der Fixiervorrich
tung während des Ausrichtsvorganges halten. Die befestigten
Stifte 204 an den Antriebsmotoren können aus diesen Aufnah
men herausgenommen werden, wenn die Motoren von den vorderen
Ecken der Fixiervorrichtung entfernt werden. Die Auslegerar
me 192 der beweglichen vorderen Lagerblöcke sind an einem
Paar von vertikal sich erstreckenden beweglichen Stiften 206
befestigt, die an einem beweglichen Schlitten (wie unten
beschrieben) befestigt sind, die durch die X-Y-Achsen
Antriebswellen der Antriebsmotoren 198 und 200 getragen
sind. Der Ausrichtvorgang, der die Antriebsmotoren verwen
det, ist in größerem Detail weiter unten beschrieben.
Bezugnehmend nun auf die schematische Darstellung der
Antriebsmotoren 198 und 200 wie in Fig. 21 gezeigt, umfaßt
der X-Achsen, Y-Achsen Antriebsmotor 198 einen Y-Achsen-
Motor 208 mit einer inneren Antriebsmutter 210, welche sich
um ihre Achse dreht, wenn der Y-Achsen-Motor 208 antreibt.
Die Antriebsmutter 210 ist mit einer äußeren, mit einem
Gewinde versehen, befestigten Y-Achsen Welle 212 starr mit
dem Auslegerarm 192 der Lagerblöcke, die an der vorderen
linken Ecke der Fixiervorrichtung gezeigt sind, befestigt.
Wenn der Y-Achsen-Motor antreibt, bringt die Antriebsmutter
210 die Y-Achsenwelle 212 zur axialen Bewegung in die Y-Ach
sen Richtung, wie als 214 in Fig. 21 gezeigt. Die Antriebs
einheit 198 umfaßt ebenfalls einen X-Achsen-Motor 216 mit
einer Abtriebswelle, die auf der X-Achse im rechten Winkel
zur Y-Achsen-Welle ausgerichtet ist, wie als 218 gezeigt.
Der X-Achsen Motor umfaßt eine Antriebsmutter 220, die innen
mit einem Gewinde versehen ist und mit einer X-Achse,
fixierten Welle 222 durch innenliegende Lager (weiter unten
beschrieben), die die Kopfplatte dazu bringen, sich in eine
entsprechende Richtung entlang der X-Achse zu verlagern,
wenn der X-Achsen Motor die Antriebsmutter 220 antreibt.
Die Y-Achsen Antriebseinheit 200 umfaßt einen Y-Achsen-Motor
224 zum Antreiben einer Y-Achsen-Antriebsmutter 226, die an
einer fixierten Y-Achsen-Welle 228 befestigt ist, die an dem
Lagerblock fixiert ist, der an der rechten vorderen Ecke der
Fixiervorrichtung gezeigt ist.
Während der Betätigung des optischen Ausrichtungssystems, wie
weiter unten im Detail beschrieben, kann die Kopfplatte in
der X-Achse, Y-Achse bewegt oder in der Z-Achse wie folgend
beschrieben gedreht werden. Jede Ausrichtung in der X-Achse
wird durch Betätigung des X-Achsen-Motors 216 erzeugt, wel
cher den vorderen Auslegerarm 192 von den Lagerblöcken
bewegt, die an der vorderen linken Ecke der Fixiervorrich
tung gezeigt sind. Die gesamte Kopfplatte ist als starre
Einheit an dem X-Achsen-Antrieb befestigt, so daß Eingangs
signale zum Controller für den X-Achsen Motor die Kopfplatte
zur Linken oder zur Rechten entlang der X-Achsen bewegen
können. Y-Achsen Bewegung ist durch Betätigung der Y-Achsen-
Motoren 208 und 224 in Gleichklang erzeugt, um die Kopf
platte entlang der Y-Achse 214 nach vorne oder nach hinten
zu 13449 00070 552 001000280000000200012000285911333800040 0002004319230 00004 13330 bewegen. Die Y-Achsen Antriebsmotoren 208 und 224 können
ebenfalls betätigt werden, um eine Z-Achsen (Rotation) Bewe
gung der Kopfplatte durch Drehen eines Y-Achsen-Motors in
eine Rotationsrichtung durch Drehen des anderen Y-Achsen-
Motors in die entgegengesetzte Rotationsrichtung erzeugt
werden. Korrespondierende Eingangssignale der Y-Achsen-Moto
ren können links- oder rechtsläufige Drehungen der Kopf
platte zuzüglich einer Vorwärts- und Rückwärtsbewegung aus
schließlich entlang der Y-Achse erzeugten.
Bezugnehmend auf Fig. 23, umfaßt das optische Ausrichtsystem
in einer bevorzugten Form eines Bohrungsbereichs 230 mit
kleinem Durchmesser (schematisch in Fig. 23 gezeigt und in
ihrer Stellung in der Fixiervorrichtung in Fig. 22 darge
stellt). Der Bohrungsbereich umfaßt eine Lichtfaserbildfüh
rung zum Übermitteln des Bilds einer Bezugsmarke 232 auf der
Leiterplatte zu einer entfernten Prozessoreinheit. Der Boh
rungsbereich umfaßt ebenfalls Lichtfasern zum Übermitteln
von Licht von einer entfernten Lichtquelle in die Nähe der
Bezugsmarke, so daß die Bezugsmarke beleuchtet werden kann.
Dieses verstärkt das Bild der Bezugsmarke, das durch die
optische Faserbildführung übermittelt wird. Das Meßfühleren
de des Bohrungsbereichs ist in einer fixierten Position auf
der Meßfühlerplatte 24 unterhalb der beweglichen Kopfplatte
21 befestigt. Der Meßfühler hat Zugang zu der Bezugsmarke
durch eine Öffnung 231 in der Kopfplatte 28. Tatsächlich
sind zwei Bohrungsbereiche in Verwendung, die jeweils sepa
rat zum Darstellen jeder Bezugsmarke 232, in den diagonal
gegenüberliegenden Ecken der Fixiervorrichtung angeordnet
sind.
Eine Aufnahme von kleinem Durchmesser, bevorzugt ein Stan
dard 2,032 mm (0,080 inch) Verbinder befestigt jeden Boh
rungsbereich an der Meßfühlerplatte. Die bewegliche Kopf
platte umfaßt fixierte Werkzeugstifte 84, die in die Werk
zeugstiftöffnungen in den diagonal gegenüberliegenden Ecken
der Leiterplatte während des Tests eingeführt sind. Die
Werkzeugstifte sind fest an der Kopfplatte angeordnet und
halten die Leiterplatte in einer fixierten Position oberhalb
der Kopfplatte.
In Verwendung ermittelt der Bohrungsbereich die Position von
jeder Bezugsmarke und erzeugt eine optische Abbildung, die
jede Fehlausrichtung von jeder Bezugsmarke relativ zu einem
bekannten Nullreferenzpunkt; als 234 auf den Bildschirm oder
Monitor 236 gezeigt. Bevorzugterweise, sind die Bilder, die
von jedem Bohrungsbereich übermittelt werden, in separate
Miniaturvideokameras 238 eingebracht, die entfernt von der
Testfixiervorrichtung angeordnet sind. Die Videokameralin
sensysteme fokussieren die übermittelten Bilder der Bezugs
marken zu einem Ladungstransportspeicher (CCD-Chip), der als
240 in jeder entfernten Videokameraeinheit angeordnet ist.
Der (CCD) wandelt die Bilder von dem Videolinsensystem die
in digitale Signale 241 um, die durch ein Videoanzeigesystem
verarbeitet werden, welches eine Kamerakontrolleinheit (CCU)
in einem Controller 242 umfaßt. Ein Koaxialvideokabel 243
übermittelt Videosignale zu dem TV-Monitor 236. Vergrößerte
Abbildungen der Bezugsmarken werden auf dem Bildschirm des
Videomonitors erzeugt. Der Bildschirm ist geteilt, so daß
zwei Bildschirmbereiche V1 und V2 jede Bezugsmarke 232 im
Vergleich zu einem zugeordneten festen Referenzpunkt 234
zeigen, der durch einen Fadenkreuzgenerator 244 erzeugt
wird. Die optische Ausrichtungssystemsveröffentlichung WO
91/19393 beschreibt Kalibriervorgänge zum Setzen der festen
Referenzpunkte. Der Ausgang des Fadenkreuzgenerators 244 ist
elektronisch mit dem Videokabel verbunden und ist ebenfalls
als fester Referenzpunkt auf dem Bildschirm dargestellt.
Bewegung der Leiterplatte verändert die Abbildung der
Bezugsmarke auf dem Bildschirm relativ zu ihren zugeordneten
festen Referenzpunkten. Jede Bewegung der Leiterplatte rela
tiv zu dem Meßfühlerfeld ist als Fehlausrichtung der Bezugs
marken bezüglich der festen Referenzpunkte angezeigt. Durch
Bewegen der Leiterplatte relativ zu der Meßfühlerplatte (und
darum relativ zu den Bohrungsbereichen) können die Abbildun
gen der Bezugsmarken mit den festen Referenzpunkten in
Fluchtung gebracht werden. Dies richtet automatisch die Lei
terplatte mit dem Meßfühlerfeld aus. In dieser Ausführungs
form bleiben die Werkzeugstifte 84 an der Kopfplatte befe
stigt und sie bewegen sich, zusammen mit der Leiterplatte
und der Kopfplatte, im Gleichklang relativ zu der Meßfühler
platte und den Bohrungsbereichen.
Wie oben erwähnt stellen die linearen Lager dieser Erfindung
eine Einrichtung für Verlagerungsbewegungen der Kopfplatte
28 mit 360° Bewegungsfreiheit während des optischen Aus
richtvorganges bereit. Die Linearlager verbleiben in ihrer
gelösten Position während des optischen Ausrichtsvorganges.
In bevorzugten Form der Erfindung, ist die bewegliche Kopf
platte durch die X-Y-Achsen-Motor Antriebseinheit 198 und
die Y-Achsen-Motor-Antriebseinheit 200 verschiebbar. Jede
Antriebseinheit wird computergesteuert, um automatisch die
Kopfplatte in Korrektausrichtung mit dem Meßfühlerfeld zu
bewegen. Während der Verwendung ermittelt der Bediener des
Ausrichtsystems die relative Ausrichtung der Bezugsmarken
232 bezüglich der festen Referenzpunkte 234 und bedient die
Motorantriebseinheiten 198 und 200, um die Kopfplatte zu
bewegen, bis die Bezugsmarken und ihre zugeordneten fixier
ten Referenzpunkte zueinander ausgerichtet sind. Die Motor
antriebseinheiten 198 und 200 sind durch Kontrollsignale 245
und 246, die entsprechend von den Controller 242 ausgebracht
werden, angetrieben. Jeweils einer oder beide von den Motor
antriebseinheiten werden bezüglich der Motorantriebskomman
dos 246 und 248, die von der Kontrolleinheit 250 eingegeben
werden, angetrieben. Die Motorantriebssysteme werden nun be
schrieben.
Fig. 24 und 25 zeigen die X-Y-Achsen-Antriebseinheit 198,
welche einen X-Achsen-Zahnradmotor 250 und einen Y-Achsen
Zahnradmotor 252 umfaßt. Der X-Achsen-Zahnradmotor dreht die
X-Achsen Antriebsmutter 220. Axiallager 254, die auf Null
spiel eingestellt sind, halten die Antriebsmutter 220 in
einer festen Position, während sie um ihre Achse dreht. Die
mit einem Gewinde versehene X-Achsen-Welle 222 ist in einer
festen Position ohne Drehbewegung gehalten. Eine flexible
Antriebskupplung 256 absorbiert Anfahr- und Bremsstöße. Die
Umdrehung der X-Achsen-Antriebsmutter bewegt die X-Achsen
Welle 222 axial vorwärts und rückwärts entlang der X-Achse.
Der Y-Achsen Zahnradmotor 252 ist zu der Y-Achsen Antriebs
mutter 210 durch 90°-Kegelräder 258 und 260 gekoppelt. Eine
in Y-Achse flexible Antriebskupplung ist als 262 gezeigt.
Das Zahnrad 260 weist eine Abtriebswelle auf, die mit der Y-
Achsen Antriebsmutter gekoppelt ist, die durch ein Null
spielradiallager 264 getragen ist. Drehung der Y-Achsen-
Antriebsmutter bewegt die Y-Achsen-Welle 212 axial zu oder
weg von der Antriebsmutter in entgegengesetzter Richtung
entlang der Y-Achse. Spielfreie Segmente 266 sind auf beiden
Gewindewellen der X- und Y-Antriebseinheiten getragen.
Fest angeordnete Befestigungsaufnahmen 268 sind voneinander
beabstandet auf entgegengesetzten Seiten der Y-Achsen-Welle
212 angeordnet. Die fest angeordneten Aufnahmen sind starr
an dem Antriebseinheitsgehäuse 270 befestigt, wobei diese
Befestigungsaufnahmen die befestigten Stifte 204, die vorab
beschrieben wurden, tragen. Diese Stifte 204 werden verwen
det, um die Antriebseinheit 198 mit der vorderen Ecke der
Fixiervorrichtung zu verbinden. Eine bewegliche Stiftbefe
stigungsaufnahme 272 ist an dem Ende der Y-Achsen-Welle 212
zwischen den zwei festen Befestigungsaufnahmen 268 getragen.
Wenn die Y-Achsen-Welle in oder entgegen längs der Y-Achse
bewegt wird, bewegt sich die bewegliche Aufnahme 272 linear
mit der Bewegung der Welle 212. Die bewegliche Aufnahme 272
trägt die beweglichen Stifte 206, wie oben beschrieben, wel
che an den Lagerblöcken an den vorderen Ecken der Fixiervor
richtung befestigt sind.
Die X-Achsen-Welle 222 ist starr mit einem Schlitten 274
verbunden zum Übersetzen der Y-Achsen-Welle seitwärts in die
X-Achsen Richtung während der Übersetzung der X-Achsen Welle
222. Der Schlitten 274 umfaßt eine Schwalbenschwanzführung
275, welche den beweglichen Stiftblock 272 zu einer Bewegung
nur in die X-Achse zwingt. Spiel an 276 ermöglicht die Ver
schiebung der Y-Achsen Welle 212 und ihrer beweglichen
Stiftaufnahme 272 während Ausrichtseinstellungen entlang der
X-Achse. Spiel an 278 zwischen den beweglichen Stiftaufnah
men 272 und der fixierten Stiftaufnahmen 268 ermöglicht
ebenfalls eine Bewegung entlang der X-Achse.
Bezugnehmend nun auf Fig. 26 und 27, umfaßt der Y-Achsen-
Antriebsmotor 274 einen Y-Achsen-Zahnradmotor 280 mit seiner
Abtriebswelle an der Y-Achsen-Antriebsmutter 226 durch zwi
schengeschaltete 90°-Kegelzahnräder 282 und 284 gekuppelt.
Die Antriebseinheit umfaßt ebenfalls die Nullspielradialla
ger 286, die flexible Antriebskupplung 288 und das spiel
freie Segment 290, wie oben beschrieben. Die Y-Achsen
Antriebswelle 228 ist auf der Schwalbenschwanzführung 292
getragen, die freie Bewegungen in der X-Achse ermöglicht,
während eine Verschiebung in der Y-Achse eingeschränkt ist,
wenn der bewegliche Block 294 in der X-Achsenrichtung bewegt
wird. Fixierte Stiftblöcke 296, die an dem Gehäuse 298 für
den Y-Achsen-Antrieb befestigt sind, tragen die fixierten
Befestigungsstifte 204. Der bewegliche Stiftblock 294 trägt
die Stifte 206 zum Verbinden an den Lagerblock an der rech
ten vorderen Ecke der Fixiervorrichtung.
Beim Verwenden der Motorantriebe ist jede Antriebseinheit an
einen zugeordneten Auslegerarm an den Lagerblöcken der vor
deren Ecken der Fixiervorrichtung befestigt. Fig. 28 und 29
zeigen die Einrichtung zum lösbaren Befestigen jeder
Antriebseinheit an einem Lagerblock. Wie zuvor erwähnt, sind
die fixierten Stifte 204 der fixierten Stiftbefestigungsauf
nahmen 268 in zugeordnete Aufnahmen 290 in einem fixierten
Befestigungsblock 202 eingeführt, der fest an der Vorder
seite der Fixiervorrichtungsgrundplatte angebracht ist. Die
ses hält jede Antriebseinheit in einer festen Position rela
tiv zu der Fixiervorrichtung. Die Antriebseinheit umfaßt
ebenfalls die beweglichen Stifte 206, die auf den bewegli
chen Stifthaltern 272 getragen sind, welche in der X- oder Y-
Achse durch die Antriebseinheit bewegt werden. Die Stifte
206 sind in lange, schmale Aufnahmen 224 in den Auslegerar
men 272 auf den Lagerblöcken an den Ecken der Fixiervorrich
tung eingeführt. Alle vier Stifte 204, 206 sind in ihre
zugeordneten Aufnahme 290, 294 entsprechend gleichzeitig
eingeführt. Dadurch, ist, wenn die Betriebseinheit an der
vorderen Ecke der Fixiervorrichtung befestigt ist, die
Antriebseinheit in einer fixierten Position relativ zu der
Fixiervorrichtung durch die äußeren Stifte 204 gehalten,
während die Antriebseinheiten in der Lage sind, die Kopf
platte in der X-,Y- oder Z-Richtung durch Anbringen der
Stifte 206 an die Lagerblöcke an den vorderen Ecken der
Fixiervorrichtung zu bewegen.
Während des Ausrichtungsvorganges sind die Antriebsmotoren
an den vorderen Ecken der Fixiervorrichtung angebracht, und
das optische Ausrichtungssystem wird verwendet, um jede Fehl
ausrichtung der Leiterplatte relativ zu dem Meßfühlerfeld zu
beobachten, gefolgt durch Bedienen der Antriebsmotoren, um
die Kopfplatte zu bewegen, bis das optische Ausrichtungs
system saubere Ausrichtung anzeigt. Die Antriebseinheiten
können dann von der Fixiervorrichtung abgenommen werden,
nachdem die Arretierstifte 110 zum Halten der Linearlager an
den vier Ecken der Fixiervorrichtung in eine fixierte Posi
tion relativ zu der beweglichen Kopfplatte eingestellt sind.
Die Fixiervorrichtung ist dann fertig für die Vakuumerzeu
gung zum Testen der Leiterplatte.
Claims (12)
1. Vakuum-Testfixiervorrichtung zum Testen von Leiterplatten,
gekennzeichnet durch eine stationäre Meßfühlerplatte (26), eine
bewegbare Kopfplatte (28), die im Abstand über der Meßfühler
platte (26) zum Tragen einer Leiterplatte während eines Tests
angeordnet ist, wobei die Meßfühlerplatte (26) eine Gruppe von
Testmeßfühlern (30) trägt, die sich durch die Kopfplatte (28)
zum Anschluß an die Leiterplatte während eines Tests er
strecken, eine umlaufende Dichtung (36), die sich um einen Um
fang von der Meßfühlerplatte (26) zur Berührung mit der Unter
seite der Kopfplatte (28) erstreckt, wobei die Kopfplatte (28)
auf die Meßfühlerplatte zu bewegbar ist, während ein Unterdruck
in einem Vakuumbereich (54) aufgebracht ist, der zwischen der
Meßfühlerplatte (26) und der Kopfplatte (28) geformt ist, um
die Kopfplatte (28) auf die Meßfühlerplatte (26) zu zu bewegen
und um dabei die Dichtung (36) zusammenzudrücken, um den Unter
druck aufrechtzuerhalten, so lange die Meßfühler (30) in Kon
takt mit der Leiterplatte während eines Tests gehalten sind,
und die Dichtung (36) eine durchgehend geschlossene luftdichte
Dichtung um einen äußeren Umfangsrand von dem Vakuumbereich
bildet, so daß der Unterdruck in dem Vakuumbereich (54), der
innerhalb der Dichtung (36) gebildet ist, aufgebracht ist, um
die Kopfplatte (28) auf die Meßfühlerplatte (26) zu zu bewegen,
und wobei die durchgehende Dichtung einen Innenrand aufweist,
der auf den Vakuumbereich zu weist, und einen äußeren Rand auf
weist, der von dem Vakuumbereich (54) weg weist, wobei mehrere
Linearlagervorrichtungen (86) im Abstand um den Umfang der Meß
fühlerplatte (26) angeordnet sind und in die Kopfplatte (28)
zum Führen des vertikalen Verstellwegs der Kopfplatte (28) auf
die Meßfühlerplatte (26) und die Dichtung (36) zu oder weg von
ihnen während des Vakuumbetriebs der Testfixiervorrichtung ein
greifen, in welcher die Linearlagervorrichtungen (86), welche
die bewegbare Kopfplatte (28) zum geführten vertikalen Bewegen
auf die Meßfühlerplatte (26) zu und von ihr weg tragen und an
der Meßfühlerplatte (26) auf einer Seite des Dichtungsaußen
randes gegenüber von dem Vakuumbereich (54), der innerhalb des
Randes von der Dichtung gebildet ist, angebracht sind, so daß
die Lagervorrichtungen (86) außerhalb des Vakuumbereichs (54)
angeordnet und nicht dem Unterdruck ausgesetzt sind, der in dem
Vakuumbereich erzeugbar ist, um die Kopfplatte (28) auf die
Meßfühlerplatte (26) zu zu bewegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
jede Linearlagervorrichtung (34) eine rohrförmige Lagerhülse
(46) aus Kunststoff aufweist, die an der Meßfühlerplatte (26)
angebracht ist, und einen fixierten Führungsbolzen (58) auf
weist, der durch die Kopfplatte (28) getragen ist und zum ge
führten, vertikalen Gleitbewegen im Inneren der Lagerhülse (46)
positioniert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Führungsbolzen (58) eine Arretiereinrichtung zum Ein
greifen an der Kopfplatte (28) umfaßt, um die Kopfplatte (28)
in einer fixierten Stellung auf dem Führungsbolzen (58) zu hal
ten, wobei die Arretiervorrichtung von dem Führungsbolzen (58)
nur von oberhalb der bewegbaren Kopfplatte (28) lösbar ist zum
Verwenden beim Entfernen der Kopfplatte von dem Führungsbolzen
(58) und von ihrer Abstützung, die durch das Linearlager
bereitgestellt ist.
4. Vakuum-Testvorrichtung zum Testen von Leiterplatten, gekenn
zeichnet durch eine stationäre Meßfühlerplatte (26), eine be
wegbare Kopfplatte (28), die im Abstand über der Meßfühler
platte (26) zum Tragen einer Leiterplatte während eines Tests
angeordnet ist, wobei die Meßfühlerplatte (26) eine Gruppe von
Testmeßfühlern (30) trägt, die sich durch die Kopfplatte (28)
zum Anschluß an die Leiterplatte während eines Tests
erstrecken, eine umlaufende Dichtung (36), die sich um einen
Umfang von der Meßfühlerplatte (26) zur Berührung mit der
Unterseite der Kopfplatte (28) erstreckt, wobei die Kopfplatte
(28) auf die Meßfühlerplatte (26) zu bewegbar ist, während ein
Unterdruck in einem Vakuumbereich (54) aufgebracht ist, der
zwischen der Meßfühlerplatte (26) und der Kopfplatte (28)
gebildet ist, um die Kopfplatte (28) auf die Meßfühlerplatte zu
zu ziehen, und um dabei die Vakuumdichtung zusammenzudrücken,
um den Unterdruck aufrechtzuerhalten, so lange die Meßfühler
(30) in Kontakt mit der Leiterplatte während des Testens ge
halten sind, wobei mehrere Linearlagervorrichtungen (34) im
Abstand um den Umfang der Meßfühlerplatte (26) angeordnet sind
und in die Kopfplatte (28) zum Führen des vertikalen Verstell
wegs der Kopfplatte (28) auf die Meßfühlerplatte (26) und die
Dichtung (36) zu oder weg von ihnen während des Vakuumbetriebs
der Testfixiervorrichtung eingreifen, und wobei jede Linear
lagervorrichtung (34) eine rohrförmige Lagerhülse (46) aus
Kunststoff aufweist, die an der Meßfühlerplatte (26) angebracht
ist, und einen fixierten Führungsbolzen (58) aufweist, der
durch die Kopfplatte (28) getragen ist und zum geführten,
vertikalen Gleitbewegen im Inneren der Lagerhülse (46) positio
niert ist, wobei die Lagerhülse (26) starr an einem Lagerblock
befestigt ist, der unterhalb der Meßfühlerplatte (26) auf einer
Seite gegenüber der Kopfplatte (28) getragen ist, und einen
Durchgang (52) in der Meßfühlerplatte (26) zum Aufnehmen eines
oberen Bereichs von der Lagerhülse (46), die von dem Lagerblock
(50) absteht, umfaßt, wobei eine Einrichtung auf dem Lagerblock
(50) zum lösbaren Sichern des Lagerblocks (50) an der Unter
seite der Meßfühlerplatte (26) mit dem oberen Bereich der
Lagerhülse (46) in dem Durchgang (52) angeordnet, in welcher
der Durchgang (52) relativ zu dem Außendurchmesser der Lager
hülse (46) größer ausgebildet ist zum Ermöglichen von radialer
Bewegungsfreiheit im Inneren des Durchgangs vorgesehen ist, und
der Führungsbolzen starr an der Unterseite der Kopfplatte (28)
befestigt ist, und bewegbar durch seitliche Gleitbewegung der
Kopfplatte (28) relativ zu der Meßfühlerplatte (26) ist, wobei
der Führungsbolzen (58) zum vertikalen Gleitbewegen im Inneren
der Lagerhülse (46) angeordnet ist, um den vertikalen Verstell
weg der Kopfplatte (28) relativ zu der Meßfühlerplatte (26) zu
führen, und eine Arretiereinrichtung, die lösbar an dem Füh
rungsbolzen gesichert ist zum Halten des Führungsbolzens im
Inneren der Lagerhülse zum geführten vertikalen Verstellen der
Kopfplatte (28) in eine fixierte Stellung relativ zu der Meß
fühlerplatte (26), wobei die Arretiervorrichtung lösbar ist, um
Gleitbewegungsfreiheit der Kopfplatte relativ zu der Meßfühler
platte zu ermöglichen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
lösbare Arretiervorrichtung in die Kopfplatte (28) eingreift,
um den Führungsbolzen in einer fixierten Stellung auf der Kopf
platte zu halten, und die Arretiervorrichtung von den Führungs
bolzen von oberhalb der bewegbaren Kopfplatte (28) zum Ver
wenden beim Abnehmen der Kopfplatte (28) von dem Führungsbolzen
und von ihrer Abstützung, die durch das Linearlager bereitge
stellt ist, abnehmbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagervorrichtung weiterhin eine Einstelleinrichtung
umfaßt, die eine erste Stellung aufweist, in welcher der Bolzen
(58) und die Hülse (46) seitlich relativ zu der Meßfühlerplatte
(26) zum Ermöglichen der Kopfplatte frei seitlich in der Ebene
von der Leiterplatte zu gleiten, um die Schaltkreise auf der
Leiterplatte relativ zu den Testmeßfühlern (30) auszurichten,
wobei die Einstelleinrichtung eine zweite Position aufweist, in
welcher der Bolzen (58) und die Hülse (46) in fixierter
Stellung relativ zueinander und relativ zu der Meßfühlerplatte
(26) zum Verhindern der seitlichen Verlagerungsbewegung der
Kopfplatte (28) zum Führen der Verstellbewegung von der Kopf
platte (28) relativ zu der Meßfühlerplatte (26) gehalten sind,
wenn die Schaltkreise auf der Leiterplatte mit den Testmeß
fühlern (30) ausgerichtet sind, und wobei eine optische Aus
richteinrichtung eine faseroptische Bildführung, die an der
Meßfühlerplatte (26) zum Ermitteln einer Abbildung einer
fixierten Indexmarke auf der Leiterplatte befestigt ist, einer
Einrichtung zum Umwandeln der Abbildung in eine Anzeige von der
Indexmarke, eine Einrichtung zum Erzeugen einer Abbildung von
einem fixierten Referenzpunkt, der eine korrekte Ausrichtung
der Schaltkreise auf der Leiterplatte relativ zu den Testmeß
fühlern (30) darstellt, und eine Einrichtung zum Bewegen der
Abbildungen von der ermittelten Indexmarke und dem fixierten
Referenzpunkt in einer Ausrichtung zueinander umfaßt, um auto
matisch eine korrekte Ausrichtung der Schaltkreise auf der
Leiterplatte relativ zu den Testmeßfühlern (30) anzuzeigen,
wobei die Lagervorrichtung in der ersten Stellung verbleibt, um
die Ausrichtung zu ermöglichen und um danach in die zweite
Stellung eingestellt zu werden, um den geführten Stellweg der
korrekt ausgerichteten Leiterplatte relativ zu der Gruppe von
Testmeßfühlern (30) bereitzustellen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Lagerhülse (46) aus Kunststoff herge
stellt ist.
8. Vakuum-Testfixiervorrichtung zum Testen von Leiterplatten,
gekennzeichnet durch eine stationäre Meßfühlerplatte (26), eine
bewegbare Kopfplatte (28), die im Abstand über der Meßfühler
platte (26) zum Tragen einer Leiterplatte während eines Tests
angeordnet ist, wobei die Meßfühlerplatte (26) eine Gruppe von
Testmeßfühlern (30) trägt, die sich durch die Kopfplatte (28)
zum Anschluß an die Leiterplatte während eines Tests erstreckt,
eine umlaufende Dichtung (36), die sich um einen Umfang von der
Meßfühlerplatte (26) zum Berühren mit der Unterseite der Kopf
platte (28) erstreckt, wobei die Kopfplatte (28) auf die Meß
fühlerplatte zu bewegbar ist, während ein Unterdruck in einem
Vakuumbereich (54) aufgebracht ist, der zwischen der Meßfühler
platte (26) und der Kopfplatte (28) geformt ist, um die Kopfp
latte (28) auf die Meßfühlerplatte (26) zu zu bewegen, und um
dabei die Dichtung zusammenzudrücken, um denn Unterdruck auf
rechtzuerhalten, solange die Meßfühler (30) in Kontakt mit der
Leiterplatte während eines Tests gehalten sind, wobei mehrere
Linearlagervorrichtungen (34) im Abstand um den Umfang der Meß
fühlerplatte (26) angeordnet sind und in die Kopfplatte (28)
zum Führen des vertikalen Verstellwegs der Kopfplatte (28) auf
die Meßfühlerplatte (26) und der Dichtung (36) während des
Vakuumbetriebs der Testfixiervorrichtung eingreifen, in welche
jede Linearlagervorrichtung eine rohrförmige Lagerhülse (46)
umfaßt, die an der Meßfühlerplatte (26) angebracht ist, und
einen fixierten Führungsbolzen (58) aufweist, der durch die
Kopfplatte (28) getragen ist und zum geführten vertikalen
Bewegen im Inneren der Lagerhülse (46) positioniert ist, in
welcher die Lagerhülse (46) an einem Lagerblock starr befestigt
ist, der unterhalb der Meßfühlerplatte (26) auf einer Seite
gegenüber der Kopfplatte (28) getragen ist und einen Durchgang
(52) in der Meßfühlerplatte (26) zum Aufnehmen eines Bereichs
von der Lagerhülse (46), die von dem Lagerblock (50) absteht,
umfaßt, wobei eine Einrichtung auf dem Lagerblock (50) zum lös
baren Sichern des Lagerblocks (50) an der Unterseite der Meß
fühlerplatte (26) mit dem oberen Bereich der Lagerhülse (46) in
dem Durchgang (52) angeordnet ist, in welcher der Durchgang
(52) relativ zu dem Außendurchmesser der Lagerhülse (46) größer
ist zum Ermöglichen von radialer Bewegungsfreiheit im Inneren
des Durchgangs, und wobei der Führungsbolzen starr an der
Unterseite der Kopfplatte (28) befestigt und bewegbar durch
seitliche Gleitbewegung der Kopfplatte (28) relativ zu der Meß
fühlerplatte (26) ist, und der Führungsbolzen (58) zum verti
kalen Gleitbewegen im Inneren der Lagerhülse (46) angeordnet
ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lagervorrichtung weiterhin eine Einstelleinrichtung umfaßt, die
eine erste Stellung aufweist, in welcher der Bolzen (58) und
die Hülse (46) seitlich relativ zu der Meßfühlerplatte (26) zum
Ermöglichen freier seitlicher Gleitbewegungen der Kopfplatte
(28) in der Ebene der Leiterplatte, um die Schaltkreise auf der
Leiterplatte relativ zu den Testmeßfühlern auszurichten, wobei
die Einstelleinrichtung eine zweite Position aufweist, in wel
cher der Bolzen (58) und die Hülse (46) in fixierter Stellung
relativ zueinander und relativ zu der Meßfühlerplatte (26) zum
Verhindern der seitlichen Verlagerungsbewegung der Kopfplatte
(28) zum Führen der Verstellbewegung von der Kopfplatte (28)
relativ zu der Meßfühlerplatte (26) gehalten ist, wenn die
Schaltkreise auf der Leiterplatte mit den Testmeßfühlern (30)
ausgerichtet sind, und wobei optische Ausrichteinrichtungen
eine faseroptische Bildführung, die an der Meßfühlerplatte (26)
zum Ermitteln einer Abbildung einer fixierten Indexmarke auf
der Leiterplatte befestigt ist, eine Einrichtung zum Umwandeln
der Abbildung in eine Anzeige von der Indexmarke, eine Einrich
tung zum Erzeugen einer Abbildung von einem fixierten Referenz
punkt, der eine korrekte Ausrichtung der Schaltkreise auf der
Leiterplatte relativ zu den Testmeßfühlern (30) darstellt, und
eine Einrichtung zum Bewegen der Abbildungen von der ermittel
ten Indexmarke und dem fixierten Referenzpunkt in eine Ausrich
tung zueinander umfaßt, um automatisch eine korrekte Ausrich
tung der Schaltkreise auf der Leiterplatte relativ zu den Test
meßfühlern (30) anzuzeigen, wobei die Lagervorrichtung in der
ersten Stellung verbleibt, um die Ausrichtung zu ermöglichen
und um danach in die zweite Stellung eingestellt zu werden, um
den geführten Stellweg der korrekt ausgerichteten Leiterplatte
relativ zu der Gruppe von Testmeßfühlern (30) bereitzustellen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine
optische Ausrichteinrichtung mit einer faseroptischen Bild
führung, die an der Meßfühlerplatte (26) zum Ermitteln einer
Abbildung einer fixierten Indexmarke auf der Leiterplatte
befestigt ist, eine Einrichtung zum Umwandeln der Abbildung in
eine Anzeige von der Indexmarke, eine Einrichtung zum Erzeugen
einer Abbildung von einem fixierten Referenzpunkt, der eine
korrekte Ausrichtung der Schaltkreise auf der Leiterplatte
relativ zu den Testmeßfühlern (30) darstellt, und eine Einrich
tung zum Bewegen der Abbildungen von der ermittelten Indexmarke
und dem fixierten Referenzpunkt in eine Ausrichtung zueinander
umfaßt, um automatisch eine korrekte Ausrichtung der Schalt
kreise auf der Leiterplatte relativ zu den Testmeßfühlern (30)
anzuzeigen, wobei die Lagervorrichtung in der ersten Stellung
verbleibt, um die Ausrichtung zu ermöglichen und um danach in
die zweite Stellung eingestellt zu werden, um den geführten
Stellweg der korrekt ausgerichteten Leiterplatte relativ zu der
Gruppe von Testmeßfühlern (30) bereitzustellen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kopfplatte (28) einen starren Arm um
faßt, der durch einen externen Motorantrieb bewegt wird zum
Verschieben der Kopfplatte (28) relativ zu der Meßfühlerplatte
(26) in eine Kombination von Seiten- und Längsachsenbewegungen,
wenn die Lagervorrichtung sich in ihrer ersten Position
befindet.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die rohrförmige Lagerhülse (46) aus Kunst
stoff hergestellt ist.
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