EP4182710A1 - Verfahren und vorrichtung zum testen von leiterplatten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum testen von leiterplatten

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Publication number
EP4182710A1
EP4182710A1 EP21731736.1A EP21731736A EP4182710A1 EP 4182710 A1 EP4182710 A1 EP 4182710A1 EP 21731736 A EP21731736 A EP 21731736A EP 4182710 A1 EP4182710 A1 EP 4182710A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit board
printed circuit
test
points
reference points
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21731736.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karim DEHKORDI
Arthur SCHOTT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Acculogic Inc
Original Assignee
Acculogic Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Acculogic Inc filed Critical Acculogic Inc
Publication of EP4182710A1 publication Critical patent/EP4182710A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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    • G01R31/2801Testing of printed circuits, backplanes, motherboards, hybrid circuits or carriers for multichip packages [MCP]
    • G01R31/2806Apparatus therefor, e.g. test stations, drivers, analysers, conveyors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
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    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/06705Apparatus for holding or moving single probes
    • GPHYSICS
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    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
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    • GPHYSICS
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    • G01R1/073Multiple probes
    • G01R1/07392Multiple probes manipulating each probe element or tip individually
    • GPHYSICS
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    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
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    • G01R31/2806Apparatus therefor, e.g. test stations, drivers, analysers, conveyors
    • G01R31/2808Holding, conveying or contacting devices, e.g. test adapters, edge connectors, extender boards

Definitions

  • the invention relates to a method for testing printed circuit boards.
  • the invention relates to a device for testing printed circuit boards, in particular for carrying out the method.
  • Printed Circuit Boards (PCBs) with printed circuits or other circuits carry a large number of electronic components connected via conductive traces. The components themselves and contact points between the components and/or conductive paths must be tested in the production process. For this purpose, the components and contact points are detected by test modules of a test device. The physical dimensions of the components and contact points are measured. Physical variables include electrical variables such as voltage, current, resistance, capacitance and inductance. In addition, temperature, geometric dimensions, the height of components and contact points above the printed circuit board and other variables can be included, directly or indirectly.
  • Test tips are, in particular, electrical contacts.
  • Test tips can be provided as test modules for testing the electrical contacts.
  • the test tips have the function of measuring probes and make contact with selected contact points.
  • Measuring devices connected to the test prods measure, in particular, electrical quantities, directly or indirectly. Due to the large number of contact points, several test tips can also approach different contact points at the same time.
  • the contact points to be approached can be relatively close together.
  • the test tips must therefore be positioned extremely precisely and hit the contact points to be approached exactly.
  • the X-direction and Y-direction should preferably refer to directions parallel to the width and length of the printed circuit board, while the Z-direction runs parallel to the thickness of the printed circuit board.
  • the Z direction also represents the height. For the sake of simplification and better understanding, the height is sometimes addressed below, although the Z direction is generally meant.
  • the positions of the components and contact points are related to a coordinate system, with a zero point on the circuit board or inside the test fixture.
  • each component and each contact point on the printed circuit board has a defined X position, Y position and Z position within the test device.
  • the positions can also be obtained indirectly if the X-positions and Y-positions of the components and contact points on the circuit board are known, which is the case, and the location of the circuit board within the test fixture is precisely known.
  • the circuit board rests on a fixture within the test fixture, which fixes the Z position of the circuit board relative to the test fixture or fixture.
  • the exact position and alignment of the circuit board on the support device can be determined by detecting markings provided for this purpose on the circuit board, so-called fiducial marks.
  • circuit boards are made of a relatively stiff material and are held or guided in a defined Z position during testing, so that components and contact points on the circuit board should be at a precisely defined test height.
  • every printed circuit board has a twist and/or sag that is caused at least by the manufacturing process and the assembly with the components. This allows the components and contact points have a different actual Z position than expected. The deviations that occur are typically a few micrometers to a few 100 pm.
  • test tips can also approach the contact points at an angle to the Z-direction, see WO 96/24069, for example at an angle of 10° to the vertical when the circuit board is lying horizontally. If the contact point is lower than expected, the test tip will drive over the contact point to an area adjacent to the contact point and may inadvertently hit another contact point. If the contact point is higher than expected, the test tip will reach the circuit board or another contact point before the contact point. Using modern measurement technology, the actual Z position of the contact points could be determined before the test tips approach the contact points. However, the metrological determination of the test height of each contact point would be far too time-consuming.
  • Components arranged on a printed circuit board such as chips, transistors, resistors and capacitors, have a known height, ie a dimension in the Z direction.
  • a known height ie a dimension in the Z direction.
  • the so-called tombstone effect is known in this context.
  • a very small component that is soldered to the printed circuit board can stand up if the soldering process is faulty, so that a significantly higher Z position is measured than would be expected for this component.
  • a test module for measuring the height is, for example, a laser range finder.
  • the measured Z position can be compared with the Z position of the printed circuit board and thus the height of the component can be determined.
  • Every printed circuit board has a twist and/or bow.
  • the actual Z position of the circuit board at the X and Y position of the component can therefore deviate from the Z position of the circuit board defined by the support device. Accordingly, the measurement or calculation of the height of the component relative to the circuit board is falsified. To avoid this, the Z position of the circuit board and can be determined directly next to the detected component and included in the calculation. Such a metrological detection of the Z-position of the circuit board next to all components would be much too expensive and would significantly delay the process for testing the circuit board.
  • the object of the present invention is to create a method and a device with which the actual Z position of the printed circuit board can be determined at as many or any X, Y positions as possible without measuring every contact point or a point next to every component capture.
  • the method according to the invention has the features of claim 1 in order to achieve the object.
  • there are reference points on the circuit board or outside it the X, Y and Z positions of which are known relative to the support device, that the X and Y positions of the components and contact points are known relative to the reference points, that the measurement of the physical quantities depends on an actual Z position of the circuit board at the X and Y position of the component or contact point to be measured, and that the actual Z position of the circuit board at the X and Y position of the component to be measured or contact point is determined by an interpolation method, starting from the X, Y and Z positions of selected reference points.
  • the X and Y position of the component or contact point to be detected is known. Only the actual Z position is interpolated here. Instead of measuring the actual Z-position for the component to be detected or the contact point, a mathematical procedure, namely an interpolation, is carried out.
  • the basis for the interpolation can be some reference points on the circuit board, these reference points being chosen arbitrarily and based on practical considerations.
  • the reference points should be suitable in particular for optical detection, ie should have reflection properties that are as suitable as possible and should be selected in a number sufficient for the interpolation method.
  • a base height as a reference for the actual Z position and for the Z positions of the reference points can be defined by a point or a plane within the test device or in some other way, for example by a point on an edge of the printed circuit board or a defined distance the point or plane.
  • at least one edge of the printed circuit board rests on a support device.
  • the circuit board is preferably aligned horizontally.
  • the thickness of the printed circuit board is also the height of the same.
  • the Z position of a highest surface of the component can be calculated from the actual Z position of the printed circuit board, the thickness of the printed circuit board and the height of a component, abbreviated here as the Z position of the component.
  • the support device is a bearing on which the printed circuit board rests, so that an underside of the printed circuit board is in a plane with an upper side of the bearing or the support device.
  • the support device can also be a conveyor belt with which the printed circuit board is conveyed along a plane.
  • the carrying device can be a carrier which rests on a bearing or is conveyed by a conveyor belt and which carries the printed circuit board.
  • the Z-direction also refers to the direction of the thickness of the PCB. Accordingly, the carrying device is then also oriented vertically or lies in a vertical plane.
  • an NNI method can be used as the interpolation method.
  • NNI is the abbreviation for Natural Neighbor Interpolation.
  • This is an interpolation method which is also known as Voronoi interpolation.
  • this means that in the vicinity of the component or contact point with the unknown Z-position of the PCB there are reference points with known Z-position, with the help of which a value for the Z-position of the PCB at the location of the component or contact point is interpolated.
  • the known Z positions of the reference points are weighted in a special way.
  • triangulation of reference points preferably Delaunay triangulation
  • a triangulation should be carried out across all reference points.
  • the interpolation builds on the triangulation or starts from data specified by the triangulation.
  • the triangulation takes place as part of the NNI procedure or as a preliminary stage to the NNI procedure.
  • Software for carrying out a triangulation is available on the Internet via the link http://www.cs.cmu.edu/ ⁇ qiiake/trianqle.html.
  • the triangulation should preferably be carried out at least for the selected reference points.
  • At least three reference points can be used for the interpolation.
  • the at least three reference points preferably all lie on the circuit board or have X and Y positions corresponding to the circuit board. These reference points are also referred to below as internal reference points.
  • reference points lying outside the X and Y positions of the circuit board are hereinafter referred to as external reference points.
  • Internal reference points are preferably used.
  • External reference points are used in particular when too few internal reference points are available. For example, the point whose elevation (Z position) is to be interpolated should be within a triangle or other polygon of reference points. The reference points can be selected accordingly.
  • at least one internal reference point can be used for the interpolation. Further reference points can be internal or external reference points.
  • At least one of the reference points can be an external reference point.
  • the at least one external reference point can be used with other external reference points or with internal reference points for the interpolation. While the Z positions of the internal reference points are determined in particular by measurement and the X and Y positions relative to the circuit board or to fiducial marks on the circuit board are known, the external reference points should preferably be set arbitrarily by specifying the X, Y and Z positions. For example, the X and Y coordinates of the external reference points can be chosen such that the external reference points each have a defined distance from an outer edge of the printed circuit board.
  • a Z position corresponding to the support device plus a constant can be assumed for the external reference point.
  • the constant can also be zero.
  • the thickness of the printed circuit board can also be taken into account.
  • the constant corresponds to the thickness of the circuit board, particularly for all external reference points. This can simplify the calculation and speed up the process.
  • at least one external reference point and at least two internal reference points can be selected for the interpolation. If several external reference points are present, the external reference point that is closest to the component or contact point and/or is opposite the selected internal reference points, based on the component or on the contact point, is preferably selected.
  • At least one internal reference point and at least two external reference points can be selected for the interpolation. If several internal reference points are present, the internal reference point that is closest to the component or contact point and/or is opposite the selected external reference points, based on the component or on the contact point, is preferably selected. Otherwise, the internal and external reference points can be selected according to very different criteria if more are available than can be selected. A criterion could be, for example, to form a triangle over all reference points, the angles of which do not fall below a minimum, in particular are at least 30°. Other minimum angles can be specified for other polygons.
  • the Z positions of the internal reference points can be determined by reference measurements.
  • the reference measurements are carried out before the measurement of the physical variables.
  • the Z positions of the internal reference points can be determined by laser distance measurement.
  • a measuring device provided for this purpose is calibrated in particular relative to the carrying device, so that the Z position of the measuring device is fixed.
  • the printed circuit board can be held in a horizontal alignment during measurement in the test device.
  • the Z-direction then runs vertically.
  • a Z position represents a height.
  • a test tip can be used as a test module, which touches the components or contact points and instead the actual one interpolated Z-position of the circuit board is taken into account at this point. For example, electrical values can be detected with the test tip.
  • the test tip can approach the components or contact points at an angle to the Z-direction.
  • the angle is preferably 0-30°, in particular 5-15°.
  • an optical distance measuring device can be used as the test module, which determines a distance from the test module to the component or contact point in the Z direction, with an actual height of the component or contact point being determined from the distance and the actual Z position of the printed circuit board. point in the Z-direction relative to the circuit board.
  • the difference between the actual Z position of the printed circuit board and a theoretical Z position of the printed circuit board is also taken into account.
  • the theoretical Z position of the printed circuit board can result, for example, from a plane of the support device plus the thickness of the printed circuit board. From the actual height of a component above the printed circuit board determined in this way and a comparison with a target height of the component provided at this point, it is concluded whether the provided component is present, not present or incorrectly arranged, for example in accordance with the tombstone effect.
  • fiducial marks present on the circuit board are detected and thus at least the X and Y positions of the fiducial marks are recorded.
  • the X and Y positions of all components and contact points relative to the fiducials are defined and known from the circuit board design.
  • the positions of the components and contact points (in the X and Y direction) with respect to the carrying device are then also known or at least can be calculated.
  • the fiducial marks are preferably detected before the physical quantities of components and contact points are measured.
  • fiducial marks are reference points or to use reference points as fiducial marks.
  • the registration marks can supplement the two reference points as additional internal reference points.
  • the invention is according to claim 17 also a device for testing printed circuit boards, with a test tip as a test module for contacting contact points or the components on the printed circuit board, a drive for moving the test tip up to the Contact points or components and a controller for the drive.
  • the controller can in particular have software for calculating a Z position of the contact point/component by interpolation so that the test tip can approach the contact point/component in its Z position.
  • a measuring device can be provided for determining the Z position of reference points.
  • the reference points are located on the circuit board.
  • the measuring device is preferably a laser distance measuring device. With this, the distance of a laser head to the contact point or component can be measured without contact and in a very short time at a defined angle.
  • the Z position of the reference point can be calculated from the distance. For this purpose, the position of the measuring device is calibrated relative to the test device.
  • the invention also relates to a device for testing printed circuit boards, with a measuring device as a test module for determining an actual Z position of components or contact points on the printed circuit board, with the X and Y positions of the components and contact points on the printed circuit board being known a drive for moving the measuring device up to the components or contact points and with a controller for the drive.
  • the measuring device is preferably a laser distance measuring device.
  • the same measuring device can also be used as for determining the Z position of the reference points on the printed circuit board.
  • the controller can have software for calculating the Z positions of the components or contact points by interpolation.
  • the measuring device does not have to be exactly at the same X and Y position of the respective component or contact point. In particular in the case of a laser distance measuring device with a directed measuring beam, this can also be at an angle to the Z-direction. If the angle is known, the distance and from it the actual Z position can be calculated.
  • a measuring module for detecting fiducials can be provided.
  • the measurement module is preferably a camera that can be moved in the X, Y direction.
  • the controller can use the camera to distinguish the fiducial marks from the reference points, components and contact points and other patterns on the printed circuit board and to determine the exact position in the X and Y directions.
  • FIG. 1 shows a side view of a printed circuit board within a test device with a plurality of test tips
  • FIG. 2 shows a greatly enlarged section of the printed circuit board in FIG. 1 showing a downward deflection in some areas of the printed circuit board
  • FIG. 3 shows a representation analogous to FIG. 2, with an electronic component on an underside of the printed circuit board, FIG.
  • Fig. 5-9 is a graphical representation of the sequence of steps to interpolate the height of the contact point to be tested.
  • FIG. 10 shows a representation analogous to FIG. 4, but with four external reference points (outside the printed circuit board) and two internal reference points (on the printed circuit board).
  • a circuit board 20 is clearly positioned in the area of edges 21, 22 on holders or bearings 23, 24 relative to the test device.
  • the bearings 23, 24 are stationary, but can also be mobile components of a conveyor, not shown.
  • Directions in space are defined by coordinates X, Y, Z.
  • the Y coordinate is not visible because it is directed perpendicular to the plane of the image.
  • the Z coordinate runs in the direction of a height of the printed circuit board 20, while the X coordinate runs parallel to a width of the printed circuit board 20 here.
  • Positions in space are also defined with the coordinates X, Y, Z.
  • an X, Y, Z position designates a precisely defined point in space.
  • Known X-position and Y-position taken together result in a defined straight line parallel to the Z-direction.
  • a known Z position defines a plane parallel to a plane spanned by the X and Y coordinates. The Z position can also be interpreted as the height above the spanned plane.
  • the test device has four test tips 25, 26, 27, 28, which can also be moved in the direction of the circuit board 20. Depending on the application, more or fewer test tips can be provided. At least two test tips are preferably present.
  • a multiplicity of contact points 29 are arranged on the printed circuit board 20 .
  • Electronic components EB and/or in particular printed circuits or conductor tracks are connected to these. For the sake of simplicity, only two electronic components EB are shown in FIG. The size of the components EB can vary greatly.
  • test tips 25-28 should briefly touch selected contact points 29 as test points. Electrical quantities can be measured and evaluated to assess errors. For example, it can be determined in this way whether electrical connections between electronic components EB and circuit board 20 are in order or have excessively high resistances.
  • test tips 25-28 can be aligned perpendicularly to the printed circuit board 20 and can be moved by drives DS1, DS2, DS3, DS4, which are not shown in detail, see test tip 25, and/or can be aligned and moved at an angle to the vertical, see test tips 26, 27 , 28, particularly as disclosed in WO 96/24069.
  • the test tips 25-28 must be guided extremely precisely, since the contact points 29 are present in large numbers and at very small distances on the printed circuit board 20, as are the components EB. In this case, the contact points 29 are present and drawn in both on a top side 30 and on a bottom side 31 of the printed circuit board 20 .
  • test tips 25, 26 on the upper side and test tips 27, 28 on the lower side are provided here.
  • Said drives DS1, DS2, DS3, DS4 are controlled by a computer control S, which has software suitable for the control.
  • No electronic components EB are drawn on the underside 31, but are nonetheless present.
  • the circuit board 20 is relatively rigid in itself. Nevertheless, the printed circuit board 20 can have twists, in particular due to the assembly with the electronic components EB and contact points 29 and due to the mass of the same. The twists are often in the range of a few micrometers to several 100 pm.
  • the test device has a laser distance measuring device coupled to the computer control S with a laser measuring head 32 which can be moved in a plane 33 parallel to the printed circuit board 20 .
  • the plane 33 is in particular adjusted relative to the bearings 23, 24 or to a base height 34.
  • the latter has a defined Distance to the bearings 23, 24, see double arrow 35.
  • the base height 34 can extend along a plane formed by the bearings 23, 24, in which the underside 31 of the circuit board is ideally located with a torsion-free circuit board 20.
  • the base level 34 may be provided above or below the bearings 23,24. It is important to know the position of the plane 33 with the measuring head 32 relative to the base height 34.
  • the base height 34 is assumed to be above the bearings 23, 24 and thus also above the top 30 of the printed circuit board 20, in particular with the smallest possible distance from the top 30
  • a camera K that can be moved parallel to the plane 33.
  • the camera K can be used to capture registration marks PM1, PM2 and PM3 on the circuit board 20, see FIG. 4.
  • the position of the registration marks PM1, PM2 , PM3 detected in X-direction and Y-direction.
  • the position of all contact points 29 and components EB on the circuit board 20 relative to the fiducials PM1, PM2, PM3 is known, so that from knowing the position of the fiducials, the position of the contact points and components in the X-direction and Y-direction can be closed. Only the Z position is then unknown. so the height.
  • the distance between the fiducial marks PM1, PM2, PM3, contact points 29 and components EB from the measuring head 32 can be measured with the measuring head 32.
  • the height (Z position) of the fiducial marks, contact points and components can be indirectly determined from the distance.
  • the torsion or deflection of the printed circuit board 20 must be taken into account.
  • Fig. 2 a sectional lowering or deflection of the printed circuit board 20 is shown downwards.
  • Solid lines depict a part of the circuit board 20 in the ideal case, ie without twisting, while dashed lines represent the real case with part of the circuit board 20 offset downwards here.
  • the top side 30 of the printed circuit board 20 ideally has a significantly smaller distance according to the double arrow 36 from the base height 34 than in the real case shown, see distance according to the double arrow 37.
  • the test tip 26 which is intended to touch the contact point 29 is shown in FIG. 2 as an example. Without taking into account the lowering of the printed circuit board 20, the test tip 26 in FIG. 2 would have the ideal position of the test tip 26 and would have to approach the ideal position of the contact point 29i. Due to the lowering of the circuit board 20, however, is the Contact point 29 below the ideal position of the contact point 29, so that the position of the test tip 26 must be tracked. Otherwise there would be no contact between the test tip 26 and the contact point 29 .
  • test tip 26 In the case of a torsion-free or not lowered printed circuit board, the test tip 26 would, in the ideal position, have an angle a to the vertical (Z-coordinate), which here is greater than the angle a.
  • Z-coordinate the vertical
  • the test tips 25-28 In connection with the representation of the test tips 25-28, it is assumed that they are moved onto the contact point 29 to be touched, at least in the last part of their movement in their longitudinal direction. In addition, the test tips 25-28 can be moved in different directions.
  • a larger component 38 (or component EB) can be arranged on the printed circuit board 20, which, in the case of an ideal, torsion-resistant printed circuit board 20, does not get in the way of the test probe 27 in an ideal position. Due to the real position of the section of printed circuit board 20 also shown in dashed lines in Fig. 3, component 38 is within the movement space of test tip 27, so that at least one touch is possible, see contact point 39. This can be avoided by moving the test tip out of the based on the number 27, shown ideal position in the number 27 shown in dashed real position of the test tip.
  • the test device takes into account the torsion of the printed circuit board 20 when positioning the test tips 25-28.
  • the real Z positions of the contact points 29, namely the test heights, are determined by interpolation.
  • the fiducial marks PM1, PM2, PM3 are first captured by the camera K.
  • the associated positions in the X-direction and Y-direction are registered in the S control.
  • Selected reference points a, b, c, d, e, f, g, h, i are present on the circuit board 20, the position of which on the circuit board relative to the registration marks is known.
  • the heights of the reference points ai are determined by measurement.
  • the laser measuring head 32 moves over each of the reference points ai and measures their height. Due to the given relative arrangement, the measurements result in a height of the reference points ai relative to the base height 34 can be determined. Because of the arrangement specified here, the heights determined in this way are negative values in each case.
  • the reference points a-i and contact points 29 on the circuit board 20 do not rise above the surface (top 30). If the heights of reference points and contact points relative to the printed circuit board 20 deviate in a known manner, the deviations can also be taken into account in the interpolation.
  • a contact point can be on a component with known dimensions.
  • the height of the component above the printed circuit board 20 can be included in the interpolation as a constant.
  • the heights relative to the base height 34 are given in microns by way of example.
  • the letters a-i refer both to the reference points themselves and to the elevations of the reference points relative to the base elevation 34.
  • reference point a has elevation -89 pm, reference point b -96 gm, and so on. All reference points a-i should be provided on the upper side 30 here.
  • Corresponding positions on the underside 31 can be calculated from the known thickness of the circuit board 20 .
  • a laser distance measuring device (not shown) can scan the underside 31 .
  • test point p with test height p The interpolation of the height of a contact point, which is referred to here as test point p with test height p, is explained below by way of example.
  • the reference points a-i are connected to each other by a triangulation, see Fig. 5. Connecting lines formed in this way are denoted by two letters denoting the start and end points. Thus, the reference points a and e are connected by a connecting line ae. For the sake of simplicity, only the connecting lines ad, ae and de are labeled individually.
  • the test point p with the unknown height p is located between the connecting lines ad, ae, de.
  • a so-called Delaunay triangulation is preferably carried out, for example using software such as is available on the Internet under the link http://www.cs.cmu.edu/ ⁇ quake/trianqle.html, or in some other way.
  • a cell containing the test point p is deliberately formed here by the connecting lines ad, ae and de.
  • a cell could have been formed with lines between the reference points b, d, e. This was discarded because of a diagonal line between the reference points b, d in the quadrilateral of the reference points a, b, d, e would have had a smaller distance to the test point p than the diagonal connecting line ae.
  • NNI Natural Neighbor Interpolation
  • the interpolation method is known in principle and is also referred to as Voronoi interpolation or Sibson interpolation.
  • connecting lines ap, dp and ep are determined from the reference points a, d, e to the test point p, see Fig. 7.
  • perpendicular bisectors V a , Vd P and V e to the connecting lines ap, dp, ep are determined, each equidistant from the respective end points, see Fig. 8.
  • a large triangular cell P is through the perpendicular bisector V ap , Vd and V e are formed, in which the test point p lies with its unknown height p.
  • the large cell P is divided into three small cells A, D, E by the perpendicular bisectors Vad, V ae and Vde, see Figs. 8 and 9.
  • the small cell A faces the reference point a, the small cell D the reference point d and the small cell E to the reference point e.
  • the letters A, D and E here represent not only the small cells so designated, but also their area. The same applies to the large cell P.
  • the unknown height p of the test point p is calculated by the NNI algorithm from area ratios and from the known heights of the reference points a, d and e as follows:
  • A/P x -89 + D/P x -193 + E/P x -238 p
  • p -136.
  • the described interpolation method with triangulation is carried out by the computer control S or another control device and can run significantly faster for each contact point than an exact height measurement.
  • the reference points ai in FIGS. 4-9 lie on the printed circuit board 20 and are therefore referred to here as internal reference points ai. Also possible are reference points located outside the printed circuit board 20, so-called external reference points q, r, s, t, as shown in FIG. The external reference points are used as an aid in particular when internal reference points cannot be measured in sufficient numbers and/or at a suitable position.
  • the height of the external reference points is specified arbitrarily but meaningfully, in Fig. 10 with the value 0 in each case.
  • a value that corresponds to the height of the printed circuit board 20 at the edges 21, 22, in particular on the upper side 30, is preferably considered to be sensible in particular forms a triangular cell in which the test point p lies with the unknown test height p.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen von Leiterplatten (20) in einer Testvorrichtung mit einer Tragvorrichtung für die Leiterplatte (20) und mit Testmodulen zum Messen physikalischer Größen von Bauteilen (EB) und Kontaktpunkten (29) auf der Leiterplatte (20), wobei - die Leiterplatte (20) durch ihre Breite eine X-Richtung, ihre Länge eine Y-Richtung und ihre Dicke eine Z-Richtung innerhalb der Testvorrichtung definiert, - auf der Leiterplatte (20) oder außerhalb derselben Referenzpunkte vorhanden sind, deren X-, Y- und Z-Positionen relativ zur Tragvorrichtung bekannt sind, - die X- und Y-Positionen der Bauteile (EB) und Kontaktpunkte (29) relativ zu den Referenzpunkten bekannt sind, - die Messung der physikalischen Größen von einer tatsächlichen Z-Position der Leiterplatte an der X- und Y-Position des zu messenden Bauteils (EB) oder Kontaktpunkts (29) abhängt, - die tatsächliche Z-Position der Leiterplatte an der X- und Y-Position des zu messenden Bauteils (EB) oder Kontaktpunkts (29) durch ein Interpolationsverfahren bestimmt wird, ausgehend von den X-, Y- und Z-Positionen ausgewählter Referenzpunkte.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Testen von Leiterplatten
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen von Leiterplatten. Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Testen von Leiterplatten, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens. Leiterplatten (PCBs) mit gedruckten oder anderen Schaltungen tragen eine Vielzahl von über Leiterbahnen verbundenen elektronischen Bauteilen. Die Bauteile selbst und Kontaktpunkte zwischen den Bauteilen und/oder Leiterbahnen müssen im Produktionsprozess getestetwerden. Hierzu werden die Bauteile und Kontaktpunkte durch Testmodule einerTest- vorrichtung detektiert. Gemessen werden dabei physikalische Größen der Bauteile und Kontaktpunkte. Als physikalische Größen werden unter anderem elektrische Größen wie Spannung, Strom, Widerstand, Kapazität, Induktivität verstanden. Daneben können Temperatur, geometrische Abmessungen, die Höhe von Bauteilen und Kontaktpunkten über der Leiterplatte sowie weitere Größen umfasst sein, mittelbar oder unmittelbar.
Kontaktpunkte sind insbesondere elektrische Kontakte. Zum Testen der elektrischen Kontakte können Testspitzen als Testmodule vorgesehen sein. Die Testspitzen haben die Funktion von Messsonden und kontaktieren ausgewählte Kontaktpunkte. Mit den Testspitzen verbundene Messgeräte messen insbesondere elektrische Größen, mittelbar oder un- mittelbar. Aufgrund der Vielzahl der Kontaktpunkte können auch mehrere Testspitzen zugleich verschiedene Kontaktpunkte anfahren.
Bedingt durch die hohe Integration und Vielzahl der Bauteile auf einer Leiterplatte, können die anzufahrenden Kontaktpunkte relativ dicht nebeneinander liegen. Die Testspitzen müssen deshalb äußerst genau positioniert sein und die anzufahrenden Kontaktpunkte genau treffen. Erforderlich hierfür ist die genaue Kenntnis der Position der Kontaktpunkte im Raum, also in allen drei Raumrichtungen, repräsentiert durch X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung. X-Richtung und Y-Richtung sollen sich hier vorzugsweise auf Richtungen parallel zur Breite und Länge der Leiterplatte beziehen, während die Z-Richtung parallel zur Dicke der Leiterplatte verläuft. Bei in horizontaler Ebene liegender Leiterplatte repräsentiert die Z-Richtung zugleich die Höhe. Zur Vereinfachung und zum besseren Verständnis wird nachfolgend teilweise die Höhe angesprochen, obwohl generell die Z-Richtung gemeint ist.
Die Positionen der Bauteile und Kontaktpunkte sind bezogen auf ein Koordinatensystem, mit einem Nullpunkt auf der Leiterplatte oder innerhalb der Testvorrichtung. Im letztgenannten Fall weist jedes Bauteil und jeder Kontaktpunkt auf der Leiterplatte eine definierte X- Position, Y-Position und Z-Position innerhalb der Testvorrichtung auf. Die Positionen können sich auch mittelbar ergeben, wenn die X-Positionen und Y-Positionen der Bauteile und Kontaktpunkte auf der Leiterplatte bekannt sind, was der Fall ist, und die Lage der Leiterplatte innerhalb derTestvorrichtung genau bekannt ist. Beispielsweise liegt die Leiterplatte innerhalb der Testvorrichtung auf einer Tragvorrichtung auf, wodurch die Z-Position der Leiterplatte relativ zur Testvorrichtung oderTragvorrichtung festgelegt ist. Die genaue Lage und Ausrichtung der Leiterplatte auf der Tragvorrichtung kann durch Detektion hierfür vorgesehener Markierungen auf der Leiterplatte, sogenannter Passermarken, ermittelt werden. Die Position der Tragvorrichtung zur Testvorrichtung im Übrigen ist bekannt oder sogar fest. Leiterplatten bestehen aus einem relativ steifen Werkstoff und werden beim Testen in definierter Z-Position gehalten oder geführt, sodass Bauteile und Kontaktpunkte auf der Leiterplatte in einer genau definierten Testhöhe liegen sollten. Tatsächlich weist jede Leiterplatte jedoch eine zumindest durch den Herstellungsprozess und die Bestückung mit den Bauteilen bedingte Verwindung und/oder Durchbiegung auf. Dadurch können die Bauteile und Kontaktpunkte eine andere tatsächliche Z-Position als erwartet aufweisen. Die auftretenden Abweichungen betragen typischerweise wenige Mikrometer bis einige 100 pm.
Bei abweichender tatsächlicher Z-Position der Kontaktpunkte kann es passieren, dass die Testspitzen die Kontaktpunkte nicht erreichen. Außerdem können die Testspitzen die Kon- taktpunkte auch unter einem Winkel zur Z-Richtung anfahren, siehe WO 96/24069, beispielsweise bei horizontal liegender Leiterplatte unter einem Winkel von 10° zur Vertikalen. Liegt der Kontaktpunkt niedriger als erwartet, fährt die Testspitze über den Kontaktpunkt hinweg auf einen Bereich neben dem Kontaktpunkt und trifft möglicherweise unbeabsichtigt einen anderen Kontaktpunkt. Ist der Kontaktpunkt höher als erwartet, gelangt die Test- spitze noch vor dem Kontaktpunkt auf die Leiterplatte oder auf einen anderen Kontaktpunkt. Mittels moderner Messtechnik könnte die tatsächliche Z-Position der Kontaktpunkte bestimmt werden, bevor die Testspitzen die Kontaktpunkte anfahren. Die messtechnische Bestimmung der Testhöhe eines jeden Kontaktpunkts wäre jedoch zeitlich viel zu aufwendig. Auf einer Leiterplatte angeordnete Bauteile, wie beispielsweise Chips, Transistoren, Widerstände und Kondensatoren, weisen eine bekannte Höhe, also eine Abmessung in Z- Richtung auf. Durch messtechnische Überprüfung der tatsächlichen Höhe an der vermuteten oder bekannten X- und Y-Position eines Bauteils und dem Vergleich der ermittelten Höhe mit einer Sollhöhe lässt sich abschätzen, ob das Bauteil tatsächlich vorhanden ist, möglicherweise ein anderes Bauteil vorhanden ist und/oder das Bauteil falsch eingebaut wurde. Bekannt ist in diesem Zusammenhang der sogenannte Grabstein-Effekt. Ein sehr kleines Bauteil, welches auf der Leiterplatte verlötet wird, kann sich bei fehlerhaftem Lötprozess aufrichten, sodass eine deutlich höhere Z-Position gemessen wird als es fürdieses Bauteil zu vermuten wäre. Ein Testmodul zum Messen der Höhe ist beispielsweise ein Laserentfernungsmesser. Wenn dieser relativ zur Testvorrichtung in einer fixierten Z-Posi- tion gehalten ist und die Z-Position der Leiterplatte bekannt ist, ebenso die Geometrie des detektierten Bauteils, kann die gemessene Z-Position mit der Z-Position der Leiterplatte abgeglichen und so die Höhe des Bauteils festgestellt werden.
We oben bereits erwähnt, weist jede Leiterplatte eine Verwindung und/oder Durchbiegung auf. Die tatsächliche Z-Position der Leiterplatte an derX- und Y-Position des Bauteils kann deshalb von der durch die Tragvorrichtung definierten Z-Position der Leiterplatte abweichen. Entsprechend wird die Messung oder Berechnung der Höhe des Bauteils relativ zur Leiterplatte verfälscht. Um dies zu vermeiden, müsste die Z-Position der Leiterplatte un- mittelbar neben dem detektierten Bauteil ermittelt werden und in die Berechnung einfließen. Eine derartige messtechnische Erfassung derZ-Position der Leiterplatte neben allen Bauteilen wäre viel zu aufwendig und würde das Verfahren zum Testen der Leiterplatte deutlich verzögern. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, mit der eine Bestimmung der tatsächlichen Z-Position der Leiterplatte an möglichst vielen oder beliebigen X-,Y-Positionen möglich ist, ohne hierzu jeden Kontaktpunkt oder einen Punkt neben jedem Bauteil messtechnisch zu erfassen.
Zur Lösung der Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren die Merkmale des An- spruchs 1 auf. Insbesondere ist vorgesehen, dass auf der Leiterplatte oder außerhalb derselben Referenzpunkte vorhanden sind, deren X-, Y- und Z-Positionen relativ zur Tragvorrichtung bekannt sind, dass die X- und Y-Positionen der Bauteile und Kontaktpunkte relativ zu den Referenzpunkten bekannt sind, dass die Messung der physikalischen Größen von einer tatsächlichen Z-Position der Leiterplatte an derX- und Y-Position des zu messenden Bauteils oder Kontaktpunkts abhängt, und dass die tatsächliche Z-Position der Leiterplatte an der X- und Y-Position des zu messenden Bauteils oder Kontaktpunkts durch ein Interpolationsverfahren bestimmt wird, ausgehend von den X-, Y- und Z-Positionen ausgewählter Referenzpunkte.
Es wird davon ausgegangen, dass die X- und Y-Position des zu detektierenden Bauteils oder Kontaktpunkts bekannt ist. Interpoliert wird hier nurdie tatsächliche Z-Position. Anstatt die tatsächliche Z-Position für das zu detektierende Bauteil oder den Kontaktpunkt messtechnisch zu bestimmen, wird ein mathematisches Verfahren, nämlich eine Interpolation durchgeführt. Grundlage für die Interpolation können einige Referenzpunkte auf der Leiterplatte sein, wobei diese Referenzpunkte willkürlich und nach praktischen Gesichtspunkten ausgewählt werden. Die Referenzpunkte sollen insbesondere für eine optische Detektie- rung geeignet sein, also möglichst passende Reflexionseigenschaften aufweisen und in für das Interpolationsverfahren ausreichender Anzahl ausgewählt werden. Eine Basishöhe als Bezugsgröße für die tatsächliche Z-Position und für die Z-Positionen der Referenzpunkte kann durch einen Punkt oder eine Ebene innerhalb der Testvorrichtung oder auf andere Weise definiert sein, beispielsweise auch durch einen Punkt an einem Rand der Leiterplatte oder einen definierten Abstand zu dem Punkt oder der Ebene. Vorteilhafterweise liegt wenigstens ein Rand der Leiterplatte auf einer Tragvorrichtung auf. Ausgehend von den messtechnisch bestimmten Z-Positionen einiger oder aller Referenzpunkte können je nach verwendetem Interpolationsverfahren die tatsächlichen Z-Positionen der Leiterplatte an den Orten der Bauteile und Kontaktpunkte mehr oder weniger genau abgeschätzt werden. Die hierfür erforderlichen mathematischen Berechnungen sind deutlich schneller durchführbar als die messtechnische Erfassung derZ-Positionen.
Die Leiterplatte ist vorzugsweise horizontal ausgerichtet. In diesem Fall ist die Dicke der Leiterplatte zugleich die Höhe derselben. Aus der tatsächlichen Z-Position der Leiterplatte, der Dicke der Leiterplatte und der Höhe eines Bauteils ist die Z-Position einer höchsten Oberfläche des Bauteils berechenbar, hier abgekürzt als Z-Position des Bauteils. Bei der Tragvorrichtung handelt es sich um ein Lager, auf dem die Leiterplatte aufliegt, sodass eine Unterseite der Leiterplatte in einer Ebene mit einer Oberseite der Lager bzw. derTragvor- richtung liegt. Die Trag Vorrichtung kann auch ein Transportband sein, mit dem die Leiterplatte entlang einer Ebene gefördert wird. Ebenso kann die Tragvorrichtung ein Träger sein, der auf einem Lager aufliegt oder von einem Transportband gefördert wird, und der die Leiterplatte trägt.
Bei vertikal gehaltener Leiterplatte bezieht sich die Z-Richtung ebenfalls auf die Richtung der Dicke der Leiterplatte. Entsprechend ist dann auch die Tragvorrichtung vertikal orientiert bzw. liegt in einer vertikalen Ebene.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann als Interpolationsverfahren ein NNI- Verfahren verwendet werden. NNI ist die Abkürzung für Natural Neighbor Interpolation. Es handelt sich um ein Interpolationsverfahren, welches auch als Voronoi-Interpolation be- kannt ist. Bezogen auf die vorliegende Anwendung bedeutet dies, dass in der Nachbarschaft des Bauteils oder Kontaktpunkts mit der unbekannten Z-Position der Leiterplatte Referenzpunkte mit bekannter Z-Position vorhanden sind, mit deren Hilfe ein Wert für die Z-Position der Leiterplatte an der Stelle des Bauteils oder Kontaktpunkts interpoliert wird. Dabei werden die bekannten Z-Positionen der Referenzpunkte in besonderer Weise ge- wichtet.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Rahmen der Interpolation eine Triangulierung von Referenzpunkten durchgeführt wird, vorzugsweise eine Delaunay-Triangulierung. Insbesondere soll eine Triangulierung über alle Referenzpunkte durchgeführt werden. Die Interpolation baut auf der Triangulierung auf oder geht von durch die Triangulierung festgelegten Daten aus. Insbesondere erfolgt die Triangulierung als Teil des NNI-Verfahrens oder als Vorstufe zum NNI-Verfahren. Eine Software zur Durchführung einer Triangulierung ist im Internet über den Link http://www.cs.cmu.edu/~qiiake/trianqle.html verfügbar. Vorzugsweise soll die Triangulierung zumindest für die ausgewählten Referenzpunkte durchgeführt werden.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann vorgesehen sein, dass für die Interpolation wenigstens drei Referenzpunkte verwendet werden. Grundsätzlich sind die X-, Y- und Z-Positionen der Referenzpunkte bekannt. Vorzugsweise liegen die wenigstens drei Referenzpunkte alle auf der Leiterplatte oder weisen X- und Y-Positionen entsprechend der Leiterplatte auf. Diese Referenzpunkte werden nachfolgend auch als interne Referenzpunkte bezeichnet. Demgegenübersind außerhalb derX- und Y-Positionen der Leiterplatte liegende Referenzpunkte nachfolgend sogenannte externe Referenzpunkte. Bevorzugt werden interne Referenzpunkte verwendet. Externe Referenzpunkte werden insbesondere dann verwendet, wenn zu wenige interne Referenzpunkte zur Verfügung stehen. Beispielsweise sollte sich der Punkt, dessen Höhe (Z-Position) interpoliert werden soll, innerhalb eines Dreiecks oder anderen Vielecks aus Referenzpunkten befinden. Die Referenzpunkte können entsprechend ausgewählt werden. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann für die Interpolation wenigstens ein interner Referenzpunkt verwendet werden. Weitere Referenzpunkte können interne oder externe Referenzpunkte sein.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann wenigstens einer der Referenzpunkte ein externer Referenzpunktsein. Der wenigstens eine externe Referenzpunkt kann mitwei- teren externen Referenzpunkten oder mit internen Referenzpunkten für die Interpolation verwendet werden. Während die Z-Positionen der internen Referenzpunkte insbesondere durch Messung bestimmt werden und die X- und Y-Positionen relativ zur Leiterplatte oder zu Passermarken auf der Leiterplatte bekannt sind, sollen die externen Referenzpunkte vorzugsweise willkürlich festgelegt werden durch Vorgabe der X-, Y- und Z-Positionen. Beispielsweise können die X- und Y-Koordinaten der externen Referenzpunkte so gewählt werden, dass die externen Referenzpunkte jeweils einen definierten Abstand zu einem äußeren Rand der Leiterplatte aufweisen.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann für den externen Referenzpunkt eine Z-Position entsprechend der Tragvorrichtung zuzüglich einer Konstanten angenommen werden. Dabei kann die Konstante auch Null sein. Ebenso kann die Dicke der Leiterplatte berücksichtigt werden. Vorzugsweise entspricht die Konstante der Dicke der Leiterplatte, insbesondere für alle externen Referenzpunkte. Dies kann die Berechnung vereinfachen und den Ablauf des Verfahrens beschleunigen. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können für die Interpolation wenigstens ein externer Referenzpunkt und wenigstens zwei interne Referenzpunkte ausgewählt werden. Sofern mehrere externe Referenzpunkte vorhanden sind, wird vorzugsweise der externe Referenzpunkt ausgewählt, der dem Bauteil oder Kontaktpunkt am nächsten ist und/oder den ausgewählten internen Referenzpunkten, bezogen auf das Bauteil oder auf den Kontaktpunkt, gegenüberliegt.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können für die Interpolation wenigstens ein interner Referenzpunkt und wenigstens zwei externe Referenzpunkte ausgewählt werden. Sofern mehrere interne Referenzpunkte vorhanden sind, wird vorzugsweise der interne Referenzpunkt ausgewählt, der dem Bauteil oder Kontaktpunkt am nächsten ist und/oder den ausgewählten externen Referenzpunkten, bezogen auf das Bauteil oder auf den Kontaktpunkt, gegenüberliegt. Im Übrigen können die internen und externen Referenzpunkte, sofern mehr zur Verfügung stehen als auszuwählen sind, nach ganz unterschiedlichen Kriterien ausgewählt werden. Ein Kriterium könnte beispielsweise sein, über alle Referenz- punkte ein Dreieck auszubilden, dessen Winkel ein Minimum nicht unterschreiten, insbesondere mindestens 30° betragen. Für andere Vielecke können andere Mindestwinkel vorgegeben werden.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können die Z-Positionen der internen Referenzpunkte durch Referenzmessungen ermittelt werden. Insbesondere werden die Refe- renzmessungen vor der Messung der physikalischen Größen durchgeführt. Möglich ist aber auch eine nachträgliche Durchführung der Referenzmessungen mit anschließender Bestimmung der gesuchten tatsächlichen Z-Positionen.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können die Z-Positionen der internen Referenzpunkte durch Laserentfernungsmessung bestimmt werden. Eine hierzu vorgesehene Messvorrichtung ist insbesondere relativ zur Tragvorrichtung kalibriert, sodass die Z-Posi- tion der Messvorrichtung festliegt.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die Leiterplatte beim Messen in der Testvorrichtung in horizontalter Ausrichtung gehalten sein. Die Z-Richtung verläuft dann vertikal. Eine Z-Position repräsentiert eine Höhe. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann als Testmodul eine Testspitze verwendet werden, welche die Bauteile oder Kontaktpunkte berührt und dafür die tatsächliche interpolierte Z-Position der Leiterplatte an dieser Stelle berücksichtigt. Mit der Testspitze können beispielsweise elektrische Größen detektiert werden.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die Testspitze die Bauteile oder Kontaktpunkte unter einem Winkel zur Z-Richtung anfahren. Der Winkel beträgt vorzugsweise 0-30°, insbesondere 5-15°.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann als Testmodul eine optische Entfernungsmessvorrichtung verwendet werden, welche einen Abstand vom Testmodul zum Bauteil oder Kontaktpunkt in Z-Richtung bestimmt, wobei aus dem Abstand und der tatsächlichen Z-Position der Leiterplatte eine tatsächliche Höhe des Bauteils oder Kontakt- punkts in Z-Richtung relativ zur Leiterplatte bestimmt wird. Dabei wird auch die Differenz der tatsächlichen Z-Position der Leiterplatte zu einer theoretischen Z-Position der Leiterplatte berücksichtigt. Die theoretische Z-Position der Leiterplatte kann sich beispielsweise aus einer Ebene der Tragvorrichtung zuzüglich der Dicke der Leiterplatte ergeben. Aus der derart bestimmten tatsächlichen Höhe eines Bauteils über der Leiterplatte und einen Ver- gleich mit einer Sollhöhe des an dieser Stelle vorgesehenen Bauteils wird geschlossen, ob das vorgesehene Bauteil vorhanden ist, nicht vorhanden ist oder fehlerhaft angeordnet ist, etwa entsprechend dem Grabstein-Effekt.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann vorgesehen sein, dass auf der Leiterplatte vorhandene Passermarken detektiert und so zumindest die X- und Y-Positionen der Passermarken erfasst werden. Aus dem Leiterplattendesign sind die X- und Y-Positionen aller Bauteile und Kontaktpunkte relativ zu den Passermarken festgelegt und bekannt. Durch Kenntnis der Positionen der Passermarken relativ zur Tragvorrichtung sind dann auch die Positionen der Bauteile und Kontaktpunkte (in X- und Y-Richtung) zur Tragvor- richtung bekannt oder zumindest berechenbar. Vorzugsweise werden die Passermarken vor der Messung der physikalischen Größen von Bauteilen und Kontaktpunkten erfasst.
Vorteilhaft ist auch die Verwendung von Passermarken als Referenzpunkte oder die Verwendung von Referenzpunkten als Passermarken. Beispielsweise sind drei Passermarken und nur zwei interne Referenzpunkte vorhanden. Die Passermarken können die beiden Referenzpunkte als zusätzliche interne Referenzpunkte ergänzen. Gegenstand der Erfindung ist gemäß Anspruch 17 auch eine Vorrichtung zum Testen von Leiterplatten, mit einer Testspitze als Testmodul zum Kontaktieren von Kontaktpunkten o- der Bauteilen auf der Leiterplatte, einem Antrieb zur Bewegung der Testspitze bis an die Kontaktpunkte oder Bauteile und einer Steuerung für den Antrieb. Erfindungsgemäß kann die Steuerung insbesondere eine Software zur Berechnung einer Z-Position des Kontaktpunkts/Bauteils durch Interpolation aufweisen, damit die Testspitze den Kontaktpunkt/das Bauteil in dessen Z-Position anfahren kann. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Z-Position von Referenzpunkten vorgesehen sein. Die Referenzpunkte sind auf der Leiterplatte angeordnet. Bei der Messvorrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Laserentfernungsmessvorrichtung. Mit dieser kann unter einem definierten Winkel der Abstand eines Laserkopfes zum Kontaktpunkt oder Bauteil berührungsfrei und in sehr kurzer Zeit gemessen werden. Aus dem Abstand ist die Z-Position des Referenzpunkts berechenbar. Hierzu ist die Position der Messvorrichtung relativ zur Testvorrichtung kalibriert.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Testen von Leiterplatten, mit einer Messvorrichtung als Testmodul zur Bestimmung einer tatsächlichen Z-Position von Bauteilen oder Kontaktpunkten auf der Leiterplatte, wobei X- und Y-Positionen der Bauteile und Kontaktpunkte auf der Leiterplatte bekannt sind, mit einem Antrieb zur Bewegung der Messvorrichtung bis über die Bauteile oder Kontaktpunkte und mit einer Steuerung für den Antrieb. Bei der Messvorrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Laserentfernungsmessvorrichtung. Auch kann dieselbe Messvorrichtung verwendet werden, wie zur Bestimmung der Z-Position der Referenzpunkte auf der Leiterplatte. Die Steuerung kann eine Software zur Berechnung der Z-Positionen der Bauteile oder Kontaktpunkte durch Interpolation aufweisen. Die Messvorrichtung muss nicht genau an derselben X- und Y-Position des jeweiligen Bauteils oder Kontaktpunkts stehen. Insbesondere bei einer Laserentfernungsmessvorrichtung mit einem gerichteten Messstrahl kann dieser auch unter einem Wnkel zurZ-Richtung stehen. Wenn der Wnkel bekannt ist, können der Abstand und da- raus die tatsächliche Z-Position berechnet werden.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann ein Messmodul zum Detektieren von Passermarken vorgesehen sein. Vorzugsweise ist das Messmodul eine in X-,Y-Richtung bewegbare Kamera. In Verbindung mit einer Bildverarbeitungssoftware kann die Steuerung mittels der Kamera die Passermarken von den Referenzpunkten, Bauteilen und Kon- taktpunkten und anderen Mustern auf der Leiterplatte unterscheiden und die Position in X- , Y-Richtung exakt bestimmen. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Leiterplatte innerhalb einer Testvorrichtung mit mehreren Testspitzen,
Fig. 2 einen stark vergrößerten Ausschnitt der Leiterplatte in Fig. 1 mit Darstellung einer bereichsweisen Durchbiegung der Leiterplatte nach unten,
Fig. 3 eine Darstellung analog Fig. 2, mit einem elektronischen Bauteil an einer Unterseite der Leiterplatte, Fig. 4 eine Draufsicht auf die zu testende Leiterplatte mit Angabe von drei Passermarken, neun Referenzpunkten und einem zu testenden Kontaktpunkt,
Fig. 5-9 eine grafische Darstellung der Abfolge von Schritten zur Interpolation der Höhe des zu testenden Kontaktpunkts,
Fig. 10 eine Darstellung analog Fig. 4, jedoch mit vier externen Referenzpunkten (au- ßerhalb der Leiterplatte) und zwei internen Referenzpunkten (auf der Leiterplatte).
In einer nicht näher dargestellten Testvorrichtung ist eine Leiterplatte 20 im Bereich von Rändern 21 , 22 auf Haltern oder Lagern 23, 24 relativ zur Testvorrichtung eindeutig positioniert. Die Lager 23, 24 sind ortsfest, können aber auch mobile Bestandteile eines nicht gezeigten Förderers sein. Richtungen im Raum sind durch Koordinaten X, Y, Z definiert. In Fig. 1 ist die Y-Koordinate nicht sichtbar, da sie senkrecht zur Bildebene gerichtet ist. Die Z-Koordinate verläuft in Richtung einer Höhe der Leiterplatte 20, während die X-Koordinate hier parallel zu einer Breite der Leiterplatte 20 verläuft. Mit den Koordinaten X, Y, Z werden zugleich Positionen im Raum definiert. Ausgehend von einem willkürlich zu definierenden Nullpunkt und einer ebensolchen Skalierung bezeichnet eine X-, Y-, Z-Position einen genau definierten Punkt im Raum. Bekannte X-Position und Y-Position zusammengenommen ergeben eine definierte Gerade parallel zur Z-Richtung. Eine bekannte Z-Position definiert eine Ebene parallel zu einer durch die X- und Y-Koordinaten aufgespannten Ebene. Die Z-Position lässt sich auch als Höhe über der aufgespannten Ebene deuten. Die Testvorrichtung weist hier vier, auch in Richtung auf die Leiterplatte 20 bewegbare Testspitzen 25, 26, 27, 28 auf. Je nach Anwendung können mehr oder weniger Testspitzen vorgesehen sein. Bevorzugt sind wenigstens zwei Testspitzen vorhanden.
Auf der Leiterplatte 20 ist eine Vielzahl von Kontaktpunkten 29 angeordnet. Mit diesen ver- bunden sind elektronische Bauteile EB und/oder insbesondere gedruckte Schaltungen o- der Leiterbahnen. Zur Vereinfachung sind nur zwei elektronische Bauteile EB in Fig. 1 dargestellt. Die Größe der Bauteile EB kann sehr unterschiedlich ausfallen.
Die Testspitzen 25-28 sollen ausgewählte Kontaktpunkte 29 als Testpunkte kurzzeitig berühren. Dabei können elektrische Größen gemessen und zur Beurteilung von Fehlern aus- gewertet werden. Beispielsweise kann so festgestellt werden, ob elektrische Verbindungen zwischen elektronischen Bauteilen EB und der Leiterplatte 20 in Ordnung sind oder zu hohe Widerstände aufweisen.
Die Testspitzen 25-28 können senkrecht zur Leiterplatte 20 ausgerichtet und durch nicht im Detail dargestellte Antriebe DS1 , DS2, DS3, DS4 bewegbar sein, siehe Testspitze 25, und/oder unter einem Winkel zur Senkrechten ausgerichtet und bewegbar sein, siehe Testspitzen 26, 27, 28, insbesondere wie in der WO 96/24069 offenbart. In beiden Fällen müssen die Testspitzen 25-28 äußerst präzise geführt werden, da die Kontaktpunkte 29 in großer Anzahl und mit sehr kleinen Abständen auf der Leiterplatte 20 vorhanden sind, ebenso die Bauteile EB. In diesem Fall sind die Kontaktpunkte 29 sowohl an einer Oberseite 30 als auch an einer Unterseite 31 der Leiterplatte 20 vorhanden und eingezeichnet. Entsprechend sind hier oberseitige Testspitzen 25, 26 und unterseitige Testspitzen 27, 28 vorgesehen. Die genannten Antriebe DS1 , DS2, DS3, DS4 werden von einer Computersteuerung S angesteuert, die eine zur Ansteuerung geeignete Software aufweist. An der Unterseite 31 sind keine elektronischen Bauteile EB gezeichnet, aber gleichwohl vorhanden. Die Leiterplatte 20 ist in sich relativ steif. Trotzdem kann die Leiterplatte 20 Verwindungen aufweisen, insbesondere aufgrund der Bestückung mit den elektronischen Bauteilen EB und Kontaktpunkten 29 sowie aufgrund der Masse derselben. Die Verwindungen liegen häufig im Bereich von wenigen Mikrometern bis mehreren 100 pm. Zur Messung der Verwindungen weist die Testvorrichtung eine mit der Computersteuerung S gekoppelte Laser- entfernungsmesseinrichtung mit einem Lasermesskopf 32 auf, welcher in einer Ebene 33 parallel zur Leiterplatte 20 verfahrbar ist. Dabei ist die Ebene 33 insbesondere relativ zu den Lagern 23, 24 justiert oder zu einer Basishöhe 34. Letztere weist einen definierten Abstand zu den Lagern 23, 24 auf, siehe Doppelpfeil 35. Die Basishöhe 34 kann sich entlang einer durch die Lager 23, 24 gebildeten Ebene erstrecken, in der sich idealerweise bei einer verwindungsfreien Leiterplatte 20 die Unterseite 31 der Leiterplatte liegt. Alternativ kann die Basishöhe 34 oberhalb oder unterhalb der Lager 23, 24 vorgesehen sein. Wichtig ist die Kenntnis der Position der Ebene 33 mit dem Messkopf 32 relativ zur Basishöhe 34. Im vorliegenden Beispiel wird die Basishöhe 34 oberhalb der Lager 23, 24 und damit auch oberhalb der Oberseite 30 der Leiterplatte 20 angenommen, insbesondere mit möglichst geringem Abstand zur Oberseite 30.
Mit der Computersteuerung S verbunden ist auch eine parallel zur Ebene 33 verfahrbare Kamera K. Mit der Kamera K können auf der Leiterplatte 20 vorhandene Passermarken PM1 , PM2 und PM3 erfasst werden, siehe Fig. 4. Zugleich wird so die Position der Passermarken PM1 , PM2, PM3 in X-Richtung und Y-Richtung festgestellt. Üblicherweise ist die Position aller Kontaktpunkte 29 und Bauteile EB auf der Leiterplatte 20 relativ zu den Passermarken PM1 , PM2, PM3 bekannt, sodass aus der Kenntnis der Position der Pas- sermarken auf die Position der Kontaktpunkte und Bauteile in X-Richtung und Y-Richtung geschlossen werden kann. Unbekannt ist dann nur noch die Z-Position. also die Höhe.
Mit dem Messkopf 32 kann der Abstand der Passermarken PM1 , PM2, PM3, Kontaktpunkte 29 und Bauteile EB zum Messkopf 32 gemessen werden. Aus dem Abstand ist mittelbar die Höhe (Z-Position) der Passermarken, Kontaktpunkte und Bauteile bestimm- bar. Berücksichtigt werden muss aber die Verwindung oder Durchbiegung der Leiterplatte 20.
In Fig. 2 ist eine abschnittweise Absenkung oder Durchbiegung der Leiterplatte 20 nach unten dargestellt. Durchgezogene Linien bilden einen Teil der Leiterplatte 20 im Idealfall, also ohne Verwindung ab, während gestrichelte Linien den Realfall mit hier nach unten versetztem Teil der Leiterplatte 20 darstellen. Dadurch weist die Oberseite 30 der Leiterplatte 20 im Idealfall einen deutlich geringeren Abstand gemäß Doppelpfeil 36 von der Basishöhe 34 auf als im dargestellten Realfall, siehe Abstand gemäß Doppelpfeil 37. Infolgedessen ist ein Referenzpunkt H auf der Oberseite 30 durch die Verwindung oder Biegung der Leiterplatte 20 nach unten abgesenkt. In Fig. 2 sind deshalb ein Referenzpunkt hi für den Idealfall und der gleiche aber abgesenkte Referenzpunkt h als Realfall dargestellt. Beispielhaft ist in Fig. 2 die Testspitze 26 dargestellt, die den Kontaktpunkt 29 berühren soll. Ohne Berücksichtigung der Absenkung der Leiterplatte 20 hätte die Testspitze 26 in Fig. 2 die ideale Position der Testspitze 26, und müsste die ideale Position des Kontaktpunkts 29i anfahren. Aufgrund der Absenkung der Leiterplatte 20 befindet sich jedoch der Kontaktpunkt 29 unterhalb der idealen Position des Kontaktpunkts 29,, sodass die Position der Testspitze 26 nachgeführt werden muss. Anderenfalls käme ein Kontakt zwischen der Testspitze 26 und dem Kontaktpunkt 29 nicht zustande.
Aufgrund der erforderlichen Nachführung bzw. Anpassung der Z-Position der Testspitze 26 kann sich auch ein abweichender Winkel a zur Senkrechten (zur Z-Richtung) ergeben.
Bei verwindungsfreier bzw. nicht abgesenkter Leiterplatte hätte die Testspitze 26, in der idealen Position einen Winkel a, zur Senkrechten (Z-Koordinate), der hier größer als der Winkel a ist. Im Zusammenhang mit der Darstellung der Testspitzen 25-28 wird davon ausgegangen, dass diese zumindest im letzten Teil ihrer Bewegung in Ihrer Längsrichtung auf den zu berührenden Kontaktpunkt 29 bewegt werden. Zusätzlich können die Testspitzen 25-28 in unterschiedliche Richtungen bewegbar sein.
Neben dem anhand der Fig. 2 beschriebenen Verfehlen des Kontaktpunkts 29 aufgrund der Verwindung/Absenkung der Leiterplatte 20 können weitere Fehler auftreten. Beispielsweise kann auf der Leiterplatte 20 ein größeres Bauteil 38 (oder Bauteil EB) angeordnet sein, welches bei idealer, verwindungssteifer Leiterplatte 20 der Testspitze 27, in idealer Position nicht im Weg ist. Aufgrund der auch in Fig. 3 gestrichelt dargestellten realen Position des Abschnitts der Leiterplatte 20 befindet sich das Bauteil 38 jedoch im Bewegungsraum der Testspitze 27,, sodass zumindest eine Berührung möglich ist, siehe Berührungspunkt 39. Vermeiden lässt sich dies durch Verschiebung der Testspitze aus der anhand der Ziffer 27, dargestellten idealen Position in die anhand der Ziffer 27 gestrichelt dargestellte reale Position der Testspitze.
Die hier vorgesehene Testvorrichtung berücksichtigt die Verwindung der Leiterplatte 20 bei der Positionierung der Testspitzen 25-28. Dabei werden die realen Z-Positionen der Kontaktpunkte 29, nämlich die Testhöhen durch Interpolation ermittelt. Wie oben dargestellt, werden zunächst die Passermarken PM1 , PM2, PM3 von der Kamera K erfasst. Die zugehörigen Positionen in X-Richtung und Y-Richtung werden in der Steuerung S registriert.
Auf der Leiterplatte 20 sind ausgewählte Referenzpunkte a, b, c, d, e, f, g, h, i vorhanden, deren Position auf der Leiterplatte relativ zu den Passermarken bekannt ist. Es werden zunächst die Höhen der Referenzpunkte a-i durch Messung bestimmt. Hierzu fährt der Lasermesskopf 32 über jeden der Referenzpunkte a-i und misst deren Höhe. Aufgrund der vorgegebenen Relativanordnung ist aus den Messungen eine Höhe der Referenzpunkte a-i relativ zur Basishöhe 34 bestimmbar. Wegen der hier vorgegebenen Anordnung sind die derart bestimmten Höhen jeweils negative Werte.
Zur Vereinfachung kann angenommen werden, dass sich die Referenzpunkte a-i und Kontaktpunkte 29 auf der Leiterplatte 20 nicht über die Oberfläche (Oberseite 30) erheben. Sofern Höhen von Referenzpunkten und Kontaktpunkten relativ zur Leiterplatte 20 in bekannter Weise abweichen, können die Abweichungen bei der Interpolation mit berücksichtigtwerden. So kann ein Kontaktpunkt auf einem Bauteil bekannter Abmessung liegen. Die Höhe des Bauteils über der Leiterplatte 20 kann als Konstante in die Interpolation mit einfließen. In den Fig. 4-10 sind die Höhen relativ zur Basishöhe 34 in Mikrometern beispielhaft angegeben. Der Einfachheit halber beziehen sich die Buchstaben a-i sowohl auf die Referenzpunkte selbst als auch auf die Höhen der Referenzpunkt relativ zur Basishöhe 34. So hat der Referenzpunkt a die Höhe -89 pm, der Referenzpunkt b -96 gm und so weiter. Sämtliche Referenzpunkte a-i sollen hier auf der Oberseite 30 vorgesehen sein. Korrespondie- rende Positionen auf der Unterseite 31 können aus der bekannten Dicke der Leiterplatte 20 berechnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine nicht gezeigte Laserentfernungsmesseinrichtung die Unterseite 31 abtasten.
Nachfolgend wird beispielhaft die Interpolation der Höhe eines Kontaktpunts erläutert, der hier als Testpunkt p mit der Testhöhe p bezeichnet wird. Zunächst werden die Referenzpunkte a-i durch eine Triangulierung miteinander verbunden, siehe Fig. 5. Derart gebildete Verbindungslinien werden durch zwei Buchstaben bezeichnet, die Anfangs- und Endpunkt bezeichnen. So sind die Referenzpunkte a und e durch eine Verbindungslinie ae verbunden. Der Einfachheit halber sind nur die Verbindungslinien ad, ae und de individuell bezeichnet. Der Testpunkt p mit der unbekannten Höhe p befindet sich zwischen den Verbindungslinien ad, ae, de. Vorzugsweise wird eine sogenannte Delaunay-Triangulierung durchgeführt, etwa mit einer Software, wie sie im Internet unter dem Link http://www.cs.cmu.edu/~quake/trianqle.html verfügbar ist, oder auf andere Weise.
Durch die Verbindungslinien ad, ae und de ist hier bewusst eine den Testpunkt p enthal- tende Zelle gebildet. Alternativ hätte eine Zelle mit Linien zwischen den Referenzpunkten b, d, e gebildet werden können. Dies wurde verworfen, da eine diagonale Linie zwischen den Referenzpunkten b, d im Viereck der Referenzpunkte a, b, d, e einen geringeren Abstand zum Testpunkt p gehabt hätte als die diagonale Verbindungslinie ae. Die unbekannte Testhöhe des Testpunkts p wird nun durch einen NNI-Algorithmus berechnet (NNI = Natural Neighbor Interpolation). Das Interpolations-Verfahren ist grundsätzlich bekannt und wird auch als Voronoi-Interpolation oder Sibson-Interpolation bezeichnet.
Ausgehend von den Verbindungslinien ad, ae und de um den Testpunkt p herum, werden im nächsten Schritt senkrechte Linien Vad, Vae und Vde jeweils auf halber Länge der Verbindungslinien bestimmt, sogenannte Mittelsenkrechten, siehe Fig. 6.
In einem nächsten Schritt werden Verbindungslinien ap, dp und ep von den Referenzpunk- ten a, d, e zum Testpunkt p ermittelt, siehe Fig. 7.
In einem nächsten Schritt werden Mittelsenkrechte Va , VdP und Ve zu den Verbindungslinien ap, dp, ep ermittelt, jeweils mit gleichem Abstand zu den jeweiligen Endpunkten, siehe Fig. 8. Auf diese Weise ist eine große dreieckige Zelle P durch die Mittelsenkrechten Vap, Vd und Ve gebildet, in der der Testpunkt p mit seiner unbekannten Höhe p liegt. Zugleich ist die große Zelle P durch die Mittelsenkrechten Vad, Vae und Vde unterteilt in drei kleine Zellen A, D, E, siehe Fig. 8 und 9. Dabei ist die kleine Zelle A dem Referenzpunkt a zugewandt, die kleine Zelle D dem Referenzpunkt d und die kleine Zelle E dem Referenzpunkt e. Die Buchstaben A, D und E repräsentieren hier nicht nur die so bezeichneten kleinen Zellen, sondern auch deren Fläche. Analog gilt dies für die große Zelle P. Die unbekannte Höhe p des Testpunkts p wird durch den NNI-Algorithmus aus Flächenverhältnissen und aus den bekannten Höhen der Referenzpunkte a, d und e wie folgt berechnet:
A/P x a + D/P x d + E/P x e = p
A/P x -89 + D/P x -193 + E/P x -238 = p Im vorliegenden Beispiel ergibt sich p = -136.
Das beschriebene Interpolations-Verfahren mit Triangulierung wird von der Computersteuerung S oder einem weiteren Steuergerät ausgeführt und kann für jeden Kontaktpunkt deutlich schneller ablaufen als eine exakte Höhenmessung. Die Referenzpunkte a-i in den Fig. 4-9 liegen auf der Leiterplatte 20 und werden deshalb hier als interne Referenzpunkte a-i bezeichnet. Möglich sind auch außerhalb der Leiterplatte 20 liegende Referenzpunkte, sogenannte externe Referenzpunkte q, r, s, t, wie sie in Fig. 10 eingezeichnet sind. Die externen Referenzpunkte werden insbesondere hilfs- weise dann verwendet, wenn interne Referenzpunkte nicht in ausreichender Anzahl und/oder nicht an geeigneter Position messbar sind. Dabei wird die Höhe der externen Referenzpunkte willkürlich aber sinnvoll vorgegeben, in Fig. 10 jeweils mit dem Wert 0.
Als sinnvoll wird vorzugsweise ein Wert angesehen, der der Höhe der Leiterplatte 20 an den Rändern 21 , 22 entspricht, insbesondere auf der Oberseite 30. Vorzugsweise wird ein externer Referenzpunkt r oder t ausgewählt, der mit den hier noch vorhandenen internen Referenzpunkten a, d eine insbesondere dreieckige Zelle bildet, in der der Testpunkt p mit der unbekannten Testhöhe p liegt.
Bezuqszeichenliste 0 Leiterplatte i Referenzpunkt und Höhe 1 Rand p Testpunkt und Höhe 2 Rand q Referenzpunkt und Höhe 3 Lager r Referenzpunkt und Höhe 4 Lager s Referenzpunkt und Höhe 5 Testspitze t Referenzpunkt und Höhe 6 Testspitze ad Verbindungslinie 6i Testspitze (ideal) ae Verbindungslinie 7 Testspitze de Verbindungslinie 7i Testspitze (ideal) ap Verbindungslinie 8 Testspitze dp Verbindungslinie 9 Kontaktpunkt ep Verbindungslinie 9i Kontaktpunkt (ideal) A kleine Zelle 0 Oberseite D kleine Zelle 1 Unterseite E kleine Zelle 2 Lasermesskopf K Kamera 3 Ebene P große Zelle 4 Basishöhe S Computersteuerung 5 Doppelpfeil DS1 Antrieb 6 Doppelpfeil DS2 Antrieb 7 Doppelpfeil DS3 Antrieb 8 Bauteil DS4 Antrieb 9 Berührungspunkt EB elektronische Bauteile a Winkel PM1 Passermarke
Oi Wnkel (ideal) PM2 Passermarke a Referenzpunkt und Höhe PM3 Passermarke b Referenzpunkt und Höhe Vad Mittelsenkrechte c Referenzpunkt und Höhe Vae Mittelsenkrechte d Referenzpunkt und Höhe Vde Mittelsenkrechte e Referenzpunkt und Höhe Vap Mittelsenkrechte f Referenzpunkt und Höhe Vdp Mittelsenkrechte g Referenzpunkt und Höhe Vep Mittelsenkrechte h Referenzpunkt und Höhe hi Referenzpunkt und Höhe (ideal)

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Testen von Leiterplatten (20) in einer Testvorrichtung mit einerTrag- vorrichtung für die Leiterplatte (20) und mit Testmodulen zum Messen physikalischer Größen von Bauteilen (EB) und Kontaktpunkten (29) auf der Leiterplatte (20), wobei - die Leiterplatte (20) durch ihre Breite eine X-Richtung, ihre Länge eine Y-Richtung und ihre Dicke eine Z-Richtung innerhalb der Testvorrichtung definiert, auf der Leiterplatte (20) oder außerhalb derselben Referenzpunkte (a bis i, q bis t) vorhanden sind, deren X-, Y- und Z-Positionen relativ zur Tragvorrichtung bekannt sind, die X- und Y-Positionen der Bauteile (EB) und Kontaktpunkte (29) relativ zu den Referenzpunkten bekannt sind, die Messung der physikalischen Größen von einer tatsächlichen Z-Position der Leiterplatte an der X- und Y-Position des zu messenden Bauteils (EB) oder Kontaktpunkts (29) abhängt, die tatsächliche Z-Position der Leiterplatte an der X- und Y-Position des zu messen- den Bauteils (EB) oder Kontaktpunkts (29) durch ein Interpolationsverfahren bestimmt wird, ausgehend von den X-, Y- und Z-Positionen ausgewählter Referenzpunkte.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Interpolationsverfahren ein NNI-Verfahren verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Interpolation eine Triangulierung von Referenzpunkten (a bis i, q bis t) durchgeführt wird, vorzugsweise eine Delaunay -Triangulierung.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Interpolation wenigstens drei Referenzpunkte (a bis i, q bis t) verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Interpolation wenigstens ein interner Referenzpunkt (a bis i) verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Referenzpunkte ein externer Referenzpunkt (q bis t) ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den externen Referenzpunkt eine Z-Position entsprechend der Tragvorrichtung zuzüglich einer Konstanten angenommen wird, wobei die Konstante auch Null sein kann.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Interpolation wenigstens ein externer Referenzpunkt (q bis t) und wenigstens zwei interne Referenzpunkte (a bis i) ausgewählt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Interpolation wenigstens ein interner Referenzpunkt (a bis i) und wenigstens zwei externe Referenzpunkte (q bis t) ausgewählt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Z-Positionen der internen Referenzpunkte durch Referenzmessungen ermittelt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Z-Positionen der internen Referenzpunkte durch Laserentfernungsmessungen bestimmt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (20) beim Messen in der Testvorrichtung in horizontaler Ausrichtung gehalten wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Testmodul eine Testspitze (25 bis 28) verwendet wird, welche die Bauteile (EB) oder Kontaktpunkte (29) berührt und dafür die interpolierte tatsächliche Z-Position der Leiterplatte an dieser Stelle berücksichtigt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Testspitze (25 bis 28) die Bauteile (EB) oder Kontaktpunkte (29) unter einem Winkel zurZ-Richtung anfahren.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als
Testmodul eine optische Entfernungsmessvorrichtung (32) verwendet wird, welche einen Abstand vom Testmodul zum Bauteil (EB) oder Kontaktpunkt (29) in Z-Richtung bestimmt, und dass aus dem derart bestimmten Abstand und der interpolierten tatsächlichen Z-Posi- tion der Leiterplatte (20) eine tatsächliche Höhe des Bauteils (EB) oder Kontaktpunkts (29) in Z-Richtung relativ zur Leiterplatte (20) bestimmt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Messung der physikalischen Größen von Bauteilen (EB) und Kontaktpunkten (29) zunächst auf der Leiterplatte (20) vorhandene Passermarken (PM1 bis PM3) detektiert und so zumindest die X- und Y-Positionen der Passermarken erfasst werden.
17. Vorrichtung zum Testen von Leiterplatten (20), mit einer Testspitze (25 bis 28) als Testmodul zum Kontaktieren von Kontaktpunkten (29) oder Bauteilen (EB) auf der Leiter- platte (20), einem Antrieb zur Bewegung der Testspitze (25 bis 28) bis an die Kontaktpunkte (29) oder Bauteile (EB) und einer Steuerung (S) für den Antrieb, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (S) eine Software zur Berechnung einer Z-Position des Kontaktpunkts/Bauteils durch Interpolation aufweist, damit die Testspitze den Kontaktpunkt/das Bauteil in dessen Z-Position anfahren kann.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Messvorrichtung zur
Bestimmung der Z-Position von Referenzpunkten (a bis i).
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung eine Laserentfernungsmessvorrichtung (32) ist.
20. Vorrichtung zum Testen von Leiterplatten (20), mit einer Messvorrichtung als Test- modul zur Bestimmung einer tatsächlichen Z-Position von Bauteilen (EB) oder Kontaktpunkten (29) auf der Leiterplatte (20), wobei X- und Y-Positionen der Bauteile und Kontaktpunkte auf der Leiterplatte bekannt sind, mit einem Antrieb zur Bewegung der Messvorrichtung bis über die Bauteile (EB) oder Kontaktpunkte (29), mit einer Steuerung (S) für den Antrieb und mit einer Software zum Berechnen von tatsächlichen Höhen der Bauteile (EB) oder Kontaktpunkte (29) in Z-Richtung relativ zur Leiterplatte.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messmodul zum Detektieren von Passermarken vorgesehen ist.
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