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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Testen von elektrischen Schaltkreisen
und insbesondere das Testen von zueinander in Beziehung stehenden Impedanztestpunkten
auf einer Leiterplatte mit einem Zeitbereichsreflektometer (TDR
für "time domain reflectometer") mittels einer X-Y-Sondenanordnung.
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Das
Testen von zueinander in Beziehung stehenden Impedanztestpunkten
erfordert das Kontaktieren der Testbereiche durch Testsonden und
das Analysieren der Testsignale mit einem Zeitbereichsreflektometer.
Herkömmliche
TDR-Technologie bestand aus separaten handgeführten Sonden mit einer Signalsonde
und einer Erdungssonde, die von Hand geführt wurden, um die gewünschten
Testbereiche zu kontaktieren. Wenn es mehrere Testbereiche zum Testen
gibt, ist ein manuelles Testen jedes Bereiches eine ineffiziente
und Zeit raubende Aufgabe. Daher wurden stärker automatisierte TDR-Anordnungen entwickelt,
die aus einer X-Y-Sondenanordnung bestehen, bei der lediglich einer
der Sondenköpfe
verwendet und so modifiziert wird, dass sich der Signaldraht und
die Erdungsabschirmung des TDR-Kabels in die Spitze eines der Köpfe der
X-Y-Sondenanordnung erstrecken. Dieser eine Kopf wurde dazu ausgelegt,
für verschiedene
Teststellenabstände
einstellbar und drehbar zu sein. Das Aufnehmen einer drehbaren und
einstellbaren Spitze an einem einzigen Sondenkopf führt zu einer
sehr kostspieligen und komplizierten Vorrichtung zum Testen von
zueinander in Beziehung stehenden Impedanztestpunkten. Daher gibt
es einen Bedarf für
einen automatisierten TDR-Tester, der in der Lage ist, zueinander
in Beziehung bestehende Impedanztestpunkte zu testen, so dass den
Problemen des Standes der Technik begegnet wird und der einfach
sowie wenig kostspielig herzustellen ist.
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EP-A-0578375
offenbart einen Tester mit einer einstellbaren Bandrückzugsverbindung.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Leiterplattentester zum Testen von zueinander
in Beziehung stehenden Impedanztestbereichen auf einer Leiterplatte
geschaffen mit einem Leiterplattentisch zum Aufnehmen der Leiterplatte,
einem in X-, Y- und Z-Richtung beweglichen ersten Testkopf, der
oberhalb des Tisches angeordnet ist, einem in X-, Y- und Z-Richtung
beweglichen zweiten Testkopf, der oberhalb des Tisches angeordnet
ist, einer an dem ersten oder dem zweiten Testkopf angebrachten
Signalsonde, einem einen Signaldraht aufweisenden Testkabel, das
elektrisch mit der Signalsonde und einer Erdungsabschirmung verbunden
ist und zum Übermitteln
von Testsignalen zu einem Zeitbereichsreflektometer dient, und einer
mit dem anderen Testkopf aus der Gruppe des ersten und zweiten Testkopfes
verbundenen Erdungssonde, der gekennzeichnet ist durch eine Erdungsabschirmungsvergrößerung,
die elektrisch mit der Erdungsabschirmung des um die Signalsonde
herum angeordneten Testkabels verbunden ist, und durch bewegliche
Mittel zum Bewerkstelligen eines elektrischen Kontaktes zwischen
der Erdungssonde und der Erdungsabschirmungsvergrößerung zum Übermitteln
von Erdungssignalen an die Erdungsabschirmungsvergrößerung.
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Im
Betrieb bewegen die Köpfe
der Sondenanordnung die Signalsonde und die Erdungssonde in einen
Kontakt mit den gewünschten
Teststellen, so dass die Erdungsabschirmungsvergrößerung der
Signalsondenanordnung in Kontakt mit der Erdungsfeder der Erdungssonde
kommt, so dass die Testsignale aus den Testbereichen über das
Koaxialkabel elektrisch zu der Testauswerteeinheit übertragen
werden. Die Köpfe
der X-Y-Sondenanordnung
sind so programmiert, dass sie sich automatisch zu den verschiedenen
Stellen bewegen, die erforderlich sind, um die gewünschten
Teststellen zu testen.
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Diese
und weitere Aspekte der Erfindung werden mit Bezug auf die nachfolgende
detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen besser verständlich.
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1 ist
eine schematische Draufsicht auf eine X-Y-Sondenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2A ist
eine Vorderansicht einer Anordnung mit einer Signalsonde und einer
Erdungssonde, wie sie an den Sondenköpfen der Sondenanordnung gemäß 1 angebracht
sind,
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2B ist
eine Draufsicht auf die Anordnung der Signalsonde und der Erdungssonde
gemäß 2A,
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2C ist
eine Seitenansicht der Anordnung der Signalsonde und der Erdungssonde
gemäß 2A,
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2D ist
eine Vorderansicht eines ersten alternativen Ausführungsbeispieles
einer Signalsonde und einer Erdungssonde gemäß 2A, wobei die
Erdungssonde einstückig
mit der Erdungsfeder ausgebildet ist,
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3A ist
eine Vorderansicht eines zweiten alternativen Ausführungsbeispieles
einer Anordnung mit einer Signalsonde und einer Erdungssonde gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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3B ist
eine Draufsicht auf die Signalsonde und die Erdungssonde gemäß 3A,
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4A ist
ein drittes alternatives Ausführungsbeispiel
einer Anordnung mit einer Signalsonde und einer Erdungssonde gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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4B ist
eine Draufsicht auf die Signalsonde und die Erdungssonde gemäß 4A,
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5 ist
ein viertes alternatives Ausführungsbeispiel
der Anordnung mit einer Signalsonde und einer Erdungssonde gemäß der vorliegenden
Erfindung und
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6 ist
eine Vorderansicht eines fünften
alternativen Ausführungsbeispieles
einer Anordnung mit einer Federsonde und einer Probensonde gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Wie
in 1 dargestellt betrifft die vorliegende Erfindung
einen TDR-("time
domain reflectometer" für Zeitbereichsreflektometer-Tester 10 zum
Testen von zueinander in Beziehung stehenden Impedanztestbereichen 12 auf
einer Leiterplatte 14 über den
Einsatz einer X-Y-Sondenanordnung 16. Die Sondenanordnung 16 umfasst
eine Befestigungsarbeitsfläche 18,
auf die die Leiterplatte zum Testen befestigt wird. Die Sondenanordnung
umfasst weiterhin einen oberen X-Arm 20 und einen unteren
X-Arm 22, die in einer feststehenden Stellung und geringfügig oberhalb
der Arbeitsfläche 18 der
Sondenanordnung angebracht sind. Die Sondenanordnung verfügt weiterhin über einen
ersten Y-Arm 24 und einen zweiten Y-Arm 26, die über Schlitten 28 mit
dem oberen X-Arm und dem unteren X-Arm verbunden sind. Die Y-Arme sind entlang
der X-Arme in X-Richtung, wie es bei einer X-Y-Sondenanordnung üblich ist. Ein erster Sondenkopf 30 ist
bewegbar an dem ersten Y-Arm 24 angebracht, und ein zweiter
Sondenkopf 32 ist bewegbar an dem zweiten Y-Arm 26 befestigt.
Die Sondenköpfe 30, 32 sind
entlang der Y-Sondenarme im Y-Richtung
bewegbar. Die Kombination der Bewegung der Y-Sondenarme in die X-Richtung und der Sondenköpfe entlang
des Y-Armes in die Y-Richtung gestattet es den Sondenköpfen, im
Bereich von zwei beliebigen zu testenden Testbereichen 12 angeordnet
zu werden. Die Sondenköpfe 30, 32 sind
auch in Z- Richtung
durch eine Spule oder einen Linearmotor bewegbar, wie es bei einer
X-Y-Sondenanordnung üblich
ist.
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Die
vorliegende Erfindung beseitigt das Erfordernis eines drehbaren
und in seiner Wirkbreite einstellbaren Kopfes an der Sondenanordnung
durch Benutzen der beiden Sondenköpfe 30, 32 zum
Testen der gewünschten
Testbereiche 12. Wie in 2A bis 2C dargestellt
werden die Testbereiche 12 durch eine Signalsonde 34 und
eine Erdungssonde 36 kontaktiert. Die Signalsonde 34 ist
an dem Kopf 30 der Sondenanordnung durch eine Signalsondeneinheit 38 angebracht.
Die Signalsondeneinheit 38 weist einen Bügel 40 auf,
der mechanisch an dem Kopf 30 der Sondenanordnung angebracht
ist und sich nach unten in Richtung der Sondenanordnungsfläche 18 erstreckt.
An der unteren Seite des Bügels 40 ist
ein Signalsondengehäuse 42 mit
einer winklig ausgerichteten Bohrung 44 zum Einfügen der
Signalsonde 34 und des Testkabels 46 angeordnet.
Das Testkabel ist ein Koaxialkabel 46, das einen Signaldraht 48,
ein Dielektrikum 50 um den Signaldraht, eine Erdungsabschirmung 52 um
das Dielektrikum und eine Isolierlage 54 um die Erdungsabschirmung
aufweist. Die Signalsonde 34 ist mit dem Signaldraht 48 elektrisch durch
einen Anschluss 56 verbunden, der an dem der Signalsonde
benachbarten Ende des Testkabels angeordnet ist. Die Signalsonde
und das Testkabel sind mit dem Signalsondengehäuse durch Verklemmen des Anschlusses
mittels Bolzen 58 innerhalb der Bohrung 44 verbunden.
Das Testkabel erstreckt sich von der X-Y-Sondenanordnung nach außen weg
und ist, wie in 1 dargestellt, mit dem TDR durch
einen Anschluss 60 elektrisch verbunden. Eine Erdungsabschirmungsvergrößerung 62 oder
Schutzbügel
ist um die Signalsonde 34 herum angeordnet und durch Bolzen 58 mit
der äußeren Oberfläche des
Signalsondengehäuses 42 verbunden.
Die Funktion der Erdungsabschirmungsvergrößerung 62 wird nachfolgend
genauer erläutert.
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Die
Erdungssonde 36 ist mit dem zweiten Kopf 32 der
Sondenanordnung durch einen Bügel 64 verbunden,
der sich von dem Kopf der Sondenanordnung nach unten in Richtung
der Arbeitsfläche 18 der Sondenanordnung
erstreckt. Die Erdungssonde 36 ist durch ein Erdungssondengehäuse 66 mit
dem Bügel 64 verbunden,
das an dem Ende des Bügels 64 angebracht
ist. Eine Erdungsfeder 68 ist mit der Erdungssonde 36 elektrisch
verbunden und starr mit dem Erdungssondengehäuse 66 verbunden,
so dass sie sich nach außen
in Richtung der Signalsondenanordnung erstrecken kann. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Erdungsfeder ein flexibler Draht, und die Erdungsabschirmungsvergrößerung ist
ein flexibles Metallband, so dass, wenn die Signalsonde und die
Erdungssonde in Kontakt mit dem gewünschten Testbereich gebracht
werden, die Erdungsfeder und die Erdungsabschirmungsvergrößerung flexibel
sind, um die verschiedentlich auftretenden unterschiedlichen Abstände zwischen
vorgesehenen Testbereichen zu kompensieren. Wenn daher im Einsatz
die Signalsonde in Kontakt mit einem Testbereich und die Erdungssonde
in Kontakt mit einem Testbereich gebracht werden, kommen die Erdungsfeder
und die Erdungsabschirmungsvergrößerung miteinander
in Kontakt. Das Testsignal aus der Signalsonde wird durch den Signaldraht
zu dem TDR gesendet, und das Erdungssignal von der Erdungssonde
wird über die
Erdungsfeder in die Erdungsabschirmungsvergrößerung sowie in die Erdungsabschirmung
des Testkabels zur Auswertung zu dem TDR-Tester geschickt.
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2D stellt
die Erdungssonde 68 in Kontakt mit der Erdungsabschirmungsvergrößerung 62 dar,
wenn die Signalsonde 34 und die Erdungssonde 36 in
Kontakt mit den Testbereichen 12 sind. Es sei weiterhin
angemerkt, dass gemäß 2D die
Erdungssonde 68 einstückig
mit der Erdungssonde 36 hergestellt und eine Verlängerung
der Erdungssonde sein kann, anstatt ein separater Draht zu sein,
der an dem Erdungssondengehäuse 66 angebracht
ist.
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3A und 3B zeigen
ein zweites alternatives Ausführungsbeispiel
für die
Erdungsabschirmungsvergrößerung 70 an
der Signalsondeneinheit 72 und der an die Erdungssondeneinheit 76 angeschlossenen
Erdungsfeder 74. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Erdungsabschirmungsvergrößerung ein
um den Signalsondenanschluss herum angeordnetes, um den Signalsondenanschluss 56 herum
angeordnetes Metallband, das eine fingerartige Verlängerung
beziehungsweise Flansch aufweist, die beziehungsweise der sich nach
oben und von der Signalsonde 34 weg in Richtung der Erdungssondeneinheit 76 erstreckt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird
die Erdungssonde zuerst in Position gebracht, um den gewünschten
Testpunkt zu kontaktieren, und dann wird die Signalsonde in Position
bewegt, um den gewünschten
Testbereich zu kontaktieren, so dass der fingerartige Vorsprung
der Erdungsabschirmungsvergrößerung 70 einen
Kontakt mit der Erdungsfeder 74 herstellt. Die Erdungsfeder
ist flexibel, um sich Biegungen anzupassen, wenn die Erdungsabschirmungsvergrößerung den
Kontakt herstellt. In dieser Anordnung ist die Erdungsabschirmungsvergrößerung steif
ausgebildet.
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4A und 4B zeigen
ein drittes alternatives Ausführungsbeispiel
für die
Erdungsabschirmungsvergrößerung 78 und
die Erdungsfeder 80. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Erdungsabschirmungsvergrößerung 78 eine
flexible Drahtfeder, die um den Signalsondenanschluss 56 herum
angeordnet ist, der sich nach oben und nach außen weg von der Signalsonde 34 in
Richtung der Erdungssondeneinheit 82 erstreckt. Die Erdungsfeder
ist ein gebogener starrer Balken, der an dem Erdungssondengehäuse 66 angebracht
und elektrisch mit der Erdungssonde 36 verbunden ist. Im
Betrieb wird die Erdungssonde in Kontakt mit dem Testbereich bewegt,
und dann wird die Erdungssonde derart in Position in Bezug auf den
Testbereich bewegt, dass die flexible Erdungsabschirmungsvergrößerung in
Kontakt mit der Erdungsfeder kommt. Bei diesem Ausführungs beispiel
ist die Erdungsfeder ein steifer Balken, und die Erdungsabschirmungsvergrößerung ist
flexibel.
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5 zeigt
eine alternative fünfte
Ausführungsanordnung
für die
Erdungsabschirmungsvergrößerung 84 und
die Erdungsfeder 86. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Erdungsabschirmungsvergrößerung ein
röhrenartiges
Metallband, das sich um den Signalsondenanschluss erstreckt. Die
Erdungsfeder ist eine einseitig eingespannte Federschleife, die
mit dem Signalsondengehäuse
verbunden ist. 6 zeigt ein fünftes alternatives
Ausführungsbeispiel
für die
Erdungsabschirmungsvergrößerung 88 und
die Erdungsfeder 90. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Erdungsabschirmungsvergrößerung eine
Klammer 92, die um den Signalsondenanschluss 56 herum
angeordnet ist und sich nach oben und von der Signalsonde weg erstreckt
sowie in einem Befestigungsbereich 94 für eine herkömmliche Federsonde 96 endet.
Die Erdungsfeder 90 ist eine vertikale Wand, die sich von
der Erdungssonde 36 und von dem Erdungssondengehäuse 66 weg
erstreckt. Die Erdungsfeder 90 ist steif, um einen ausreichenden
Widerstand zum Zusammendrücken
der Federsonde 96 bereitzustellen, wenn die Federsonde 36 und
die Signalsonde 34 in ihre Testbereichsstellungen bewegt
werden.
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Bei
all diesen Ausführungsbeispielen
wird das Erdungssignal über
die Erdungssonde in die Erdungsfeder überführt, dann in die Erdungsabschirmungsvergrößerung zu
der Erdungsabschirmung in das Testkabel zu dem TDR selbst geleitet.
Das Testsignal bewegt sich von dem Testbereich durch die Signalsonde
in den Signaldraht hinein über
das Testkabel zu dem TDR. Die Signalsonde und die Erdungssonde werden
durch die Sondenanordnungsköpfe der
X-Y-Sondenanordnung in die gewünschten
X-, Y- und Z-Richtungen bewegt.