ITTO991077A1 - Apparecchiatura di prova per il collaudo di backplane o schede circuitali popolate. - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: "Apparecchiatura di prova per il collaudo di backplane o schede circuitali popolate".

RIFERIMENTO INCROCIATO ALLE DOMANDE RELATIVE

SFONDO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione riguarda il collaudo di schede a circuiti stampati. L'invenzione ha particolare utilità in connessione con determinate apparecchiature di prova del tipo avente sonde di prova su una configurazione a griglia, in cui un'apparecchiatura di traslazione a piedini viene utilizzata per traslare corrente elettrica da una configurazione fuori griglia su una scheda sotto esame ai canali di un tester in cui i contatti dei canali sono disposti in una configurazione a griglia. Un'utilità specialmente particolare per la presente invenzione si trova nell'area della facilitazione del collaudo elettrico di connettori elettrici montati su una scheda circuitale (comunemente denominata "baclcplane" o "mid-plane"). Questi connettori sono tipicamente circondati da una parete laterale este\ndentesi oltre le estremità dei morsetti di contatto elettrico. L'invenzione include una piastra a sonde di grande area avente una pluralità di sonde a molla fissate alla piastra sommitale dell'apparecchiatura di traslazione per ottenere una traslazione .conforme in parallelo dei segnali di prova tra i connettori sul backplane ed i piedini di traslazione dell'apparecchiatura di traslazione.

BREVE DESCRIZIONE DELLA TECNICA NOTA RELATIVA

L'equipaggiamento di collaudo automatico per controllare schede a circuiti stampati ha a lungo implicato l'uso di apparecchiature di prova a "letti di chiodi" su cui è montata la scheda circuitale durante il collaudo. Una tìpica apparecchiatura dì prova include un gran numero di sonde di prova a chiodo disposte per creare un contatto elettrico tra contatti caricati a molla nell'apparecchiatura di prova e punti di prova designati sulla scheda circuitale sotto esame denominata anche unità sotto esame o "UUT". Qualsiasi particolare circuito tracciato su una scheda a circuiti stampati è verosimilmente differente da altri circuiti, e conseguentemente, la disposizione delle sonde di prova per contattare i punti di prova sulla scheda deve venire modificata secondo le esigenze in un'apparecchiatura di prova per quella particolare scheda circuitale. 1 dati di progettazione e fabbricazione della scheda vengono utilizzati per determinare quali caratteristiche specifiche della scheda devono venire collaudate mediante l'apparecchiatura. Dn'apparecchiatura di prova a griglia "determinata" viene tipicamente fabbricata trapanando configurazioni di fori in diverse piastre rigide e non conduttive, ad esempio, di Lexan®, assemblando quelle piastre con adatti dispositivi di fissaggio e distanziatori per mantenere dette piastre in una posizione parallela, allineata e poi montando piedini o sonde di prova nei fori trapanati. Ciascuna piastra ha una configurazione di fori che è unica tale che il piedino di prova può venire inserito soltanto per ottenere una traslazione xy e z tra una caratteristica unica sull'UUT ed un canale di griglia del tester unico. La scheda circuitale viene poi posizionata nell'apparecchiatura precisamente allineata con l'array di sonde di prova. Durante il collaudo, i piedini nell'apparecchiatura vengono portati in un contatto a pressione a molla con i punti di prova sulla scheda circuitale sotto esame. I segnali elettrici di prova vengono poi trasferiti tra la scheda ed il tester attraverso l'apparecchiatura così che un analizzatore di prova elettronico ad alta velocità che rivela la continuità o l'assenza dì continuità tra i vari punti di prova nei circuiti sulla scheda può eseguire il collaudo effettivo.

Sono stati utilizzati in passato vari approcci per portare le sonde di prova e la scheda circuitale sotto esame in un contatto a pressione per il collaudo. Una classe dì queste apparecchiatura comprende un'apparecchiatura di prova "cablata" o un'apparecchiatura di prova "dedicata" in cui le sonde di prova sono singolarmente cablate per separare i contatti d'interfaccia per l'impiego nella trasmissione di segnali dì prova dalle sonde all'analizzatore di prova esterno elettronicamente controllato. Queste apparecchiature di prova cablate sono sovente denominate "apparecchiature di prova a depressione" poiché viene applicata una certa depressione all'interno dell'alloggiamento dell'apparecchiatura di prova durante il collaudo per comprimere la scheda circuitale in contatto con le sonde di prova. Le apparecchiature di prova cablate realizzate su misura od una simile struttura possono venire inoltre realizzate utilizzando mezzi meccanici diversi dalla depressione per applicare la forza elastica necessaria a comprimere la scheda in contatto con le sonde durante il collaudo.

Un metodo tradizionalmente utilizzato per connettere i canali elettronici di un tester, al backplane di un'unità sotto esame, è un'apparecchiatura dedicata che consiste di una raccolta di contatti caricati a molla disposti in una piastra trapanata a sonde in modo da corrispondere alla configurazione dei punti di prova dell'unità sotto esame. Le sonde a molla sono collegate a punti di trasferimento o connettori che s'innestano nei, o creano altrimenti un contatto con, i canali del tester. Un vantaggio di un'apparecchiatura di prova dedicata consiste nel fatto che consente .il collaudo di configurazioni non uniformi di contatti, comprendenti contatti di altezza differente utilizzando sonde a molla di lunghezza variabile. I tester dedicati possono essere configurati in modo da avere un appropriato numero di canali per il tipo di prodotto che deve venire collaudato in modo tale che i canali siano generalmente utilizzati piuttosto efficacemente. Tuttavia, esiste un certo numero di svantaggi dei tester dedicati, il piu rimarchevole dei quali e il costo. La complessità del cablaggio delle apparecchiature dedicate, unita al costo del materiale relativamente alto dei contatti caricati a molla rende la disposizione dedicata estremamente costosa per grandi backplane con alto numero di punti. Collaudare un backplane per i circuiti aperti ed i cortocircuiti richiede che tutti i nodi di ogni rete siano contattati. Questo è in contrasto con le apparecchiature dedicate (collaudo di schede caricate), e noto inoltre come collaudo nel circuito o funzionale, che richiede soltanto un punto di prova per rete. Un backplane può avere diecimila punti di prova per il collaudo di circuiti aperti e cortocircuiti, e soltanto mille reti. Inoltre, le variazioni di revisione nell'unità sotto esame non possono venire facilmente conciliate e la capacità di servizio e l'affidabilità delle apparecchiature dedicate è in certa misura inferiore rispetto alle apparecchiature di traslazione a griglia determinate.

Un'ulteriore classe di apparecchiature di prova comprende la cosiddetta apparecchiatura di prova "del tipo a griglia", nota anche come apparecchiatura “determinata", in cui la configurazione casuale di punti di prova sulla scheda viene contattata da piedini traslatori che trasferiscono i segnali di prova a piedini d'interfaccia caricati a molla disposti in una configurazione a griglia nel tester, in questi tester del tipo a griglia, le apparecchiature sono generalmente meno complesse e possono venire prodotte ad un costo inferiore rispetto alle apparecchiature di prova cablate realizzate su misura; ma con un sistema a griglia, le interfacce di griglia e l'elettronica di prova sono sostanzialmente più complesse e costose.

Un tipico tester a griglia può avere migliaia di commutatori e canali. Ciascun canale può avere diversi commutatori, ed è indirizzatile e serve come una coordinata nella "griglia". il tester ha usualmente contatti caricati a molla che comprendono la griglia. L'apparecchiatura contiene usualmente piedini traslatori rigidi che conducono la corrente dai canali della griglia all'UUT. In questo modo, si può far lavorare il computer del tester per collaudare la continuità e l'isolamento nell'UUT attraverso l'apparecchiatura. Quando viene collaudata una scheda nuda su un tale tester, un'apparecchiatura di traslazione sostiene e guida i piedini rigidi che conducono tra una configurazione a griglia di sonde caricate a molla in una base a griglia ed una configurazione fuori griglia di punti di prova sulla scheda sotto esame. In un'apparecchiatura a griglia della tecnica nota vengono utilizzati i cosiddetti "piedini inclinabili" come piedini traslatori. I piedini inclinabili sono piedini pieni rettilinei montati in corrispondenti fori preventivamente trapanati in piastre di traslazione che costituiscono parte della apparecchiatura di traslazione. I piedini inclinabili possono inclinarsi in vari orientamenti per traslare segnali di prova separati dalla configurazione casuale fuori griglia dei punti di prova sulla scheda alla configurazione a griglia delle sonde di prova nella base a griglia.

Le apparecchiature determinate, note anche come apparecchiature di traslazione per un tester a griglia universale, offrono un'alternativa a basso costo che è adatta per molte richieste di collaudo di backplane. Tuttavia, le apparecchiature di traslazione vengono meno comunemente utilizzate per collaudare backplane rispetto alle apparecchiature dedicate principalmente perché le richieste di software sono uniche e al di là delle capacità del software delle apparecchiature di prova per scopi generali. Le apparecchiature di traslazione utilizzano usualmente piedini rigidi, sovente con apice a forma di coppa, per collaudare backplane. Le apparecchiature di traslazione si basano usualmente sul contatto caricato a molla della griglia per ottenere la forza di contatto richiesta per una connessione elettrica affidabile. Di conseguenza, qualsiasi differenza nell'altezza dei contatti sull'unità sotto esame, deve venire compensata da un corrispondente allungamento od accorciamento del contatto a piedino rigido tra la griglia e l'unità sotto esame.

Le apparecchiature di traslazione offrono un certo numero di vantaggi quando possono venire impiegate per collaudare backplane. Dato il contenuto di lavoro di assemblaggio molto inferiore ed il costo inferiore delle partì componenti, le apparecchiature di traslazione possono venire fabbricate al 20 fino al 40 % del costo di una comparabile apparecchiatura di prova dedicata. Esse tendono inoltre ad essere di peso più leggero e richiedono meno manutenzione. Tuttavia, le apparecchiature di traslazione sono negativamente influenzate da qualche svantaggio in confronto alle apparecchiature dedicate. Per natura propria, le apparecchiature basate su griglie sono usualmente negativamente influenzate da una bassa utilizzazione dei canali del tester. Normalmente, esiste un significativo numero di canali inutilizzati in una base a griglia. Esse sono inoltre negativamente influenzate da due problemi aggiuntivi in cui i piedini traslatori inclinabili non possono sempre raggiungere connettori protetti, ed apparecchiature di traslazione con più altezze dei piedini sono difficili da progettare ed assemblare richiedendo molte parti su misura ed una significativa attenzione tecnica. In aggiunta, il software utilizzato per generare i file di trapanatura per l'apparecchiatura deve venire rìconfìgurato per ciascun progetto di scheda.

Ulteriori dettagli delle apparecchiature della tecnica nota si trovano, ad esempio, nel brevetto statunitense No. 5.493.230 e nel brevetto statunitense No. 4.721.908.

E' stato trovato che le .apparecchiature di prova della tecnica nota dei tipi discussi in precedenza non sono particolarmente adatte per il collaudo dei morsetti di contatto montati in connettori aventi pareti laterali che si estendono oltre le estremità dei morsetti di contatto. Di conseguenza, si è sovente dimostrato difficile ottenere una buona connessione elettrica stabile tra i morsetti di contatto ed i piedini traslatori utilizzando le apparecchiature della tecnica nota. In aggiunta, per via dell'inclinazione richiesta per creare il contatto con la griglia uniforme del tester, i piedini traslatori sono raramente coassiali coi morsetti di contatto quando contattano i morsetti. Poiché i morsetti di contatto sono usualmente molto strettamente distanziati tra loro nel connettore, questo può far si che i piedini traslatori diventino involontariamente elettricamente connessi ai morsetti di contatto sbagliati, e/o reciprocamente. Ciò può conseguire risultati di prova errati, danni alla scheda circuitale, e/o danni all'apparecchiatura di prova... Inoltre, con le apparecchiature della tecnica nota, era necessario trapanare numerosi strati di Lexan® per sostenere e guidare le sonde di prova rigide al livello degli apici di contatto. In aggiunta, era necessario creare scanalature di clearance sull'uno e sull'altro lato dei fori trapanati per le pareti laterali del connettore. Mentre tali tecniche sono in certa misura capaci di ridurre il rischio che si verifichi una connessione involontaria dei piedini traslatori coi morsetti di contatto sbagliati, reciprocamente, e con le pareti laterali dei connettori, tale trapanatura comprometteva la rigidità della struttura lateralmente, e conseguiva sovente falsi circuiti aperti e cortocircuiti durante il processo di verifica. In aggiunta, tali tecniche si aggiungevano al costo.

Pertanto, uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema per l'impiego nel collaudo di schede a circuiti stampati che supera i suddetti ed altri scopi della presente invenzione.

Uno scopo maggiormente specifico dell'invenzione è quello di realizzare un gruppo di apparecchiatura di prova perfezionata particolarmente per il collaudo di backplane aventi morsetti di contatto montati in connettori aventi pareti laterali che si estendono oltre gli apici dei morsetti di contatto od altre configurazioni di schede circuitali popolate.

Un altro scopo dell'Invenzione è quello di realizzare un.'apparecchiatura di collaudi per collaudare substrati d'interconnessione, substrati per il montaggio di circuiti integrati o strutture interposte di circuiti integrati.

COMPENDIO DELL'INVENZIONE

In accordo con la presente invenzione, viene realizzato un sistema per collaudare elettricamente un connettore avente morsetti di contatto (cioè, piedini connettori) parzialmente circondati da una parete laterale che definisce un'apertura adiacente agli apici od alle estremità dei morsetti. In una forma di realizzazione, la presente invenzione comprende un'apparecchiatura di prova avente una pluralità di piastre di traslazione distanziate ed aventi fori allineati nelle piastre per contenere e sostenere piedini traslatori in una configurazione a griglia. Un gruppo di blocchi di guida comprendente una pluralità di piedini conduttivi scorrevolmente montati è situato sulla piastra sommitale dell'apparecchiatura di prova, con gli apici o le estremità dei suoi piedini conduttivi allineati con gli apici o le estremità dei piedini traslatori dell'apparecchiatura. Il blocco di guida è fissamente posizionato sull'apparecchiatura di prova mediante mezzi meccanici come morsetti che sono inseriti a pressione nei fori di accoppiamento nella piastra sommitale dell'apparecchiatura. I piedini conduttivi del blocco di guida sono di un pezzo, le cui estremità opposte terminano in forme concave per l'accoppiamento, rispettivamente, con gli apici dei piedini traslatori dell'apparecchiatura e con gli apici dei piedini di contatto.

Poiché nella presente invenzione i piedini conduttivi del blocco di guida s'impegnano coi piedini traslatori ed i morsetti di contatto e sono generalmente coassialmente allineati con i morsetti di contatto, un contatto elettrico migliore e più stabile può venire mantenuto tra i piedini traslatori ed i morsetti di contatto rispetto a quanto possibile nella tecnica nota. In aggiunta, la presente invenzione elimina sostanzialmente il rischio di un'involontaria connessione reciproca dei piedini traslatori con morsetti di contatto sbagliati e le pareti laterali dei connettori. Inoltre, vantaggiosamente, la presente invenzione elimina la necessità di utilizzare le strutture di instradamento e guida dei piedini della tecnica nota, eliminando in tal modo il costo ed il tempo associati alla costruzione e all'utilizzazione di tali strutture.

In una seconda e maggiormente preferita forma di realizzazione della presente invenzione, una piastra a sonde di grande area è fisicamente fissata a un'apparecchiatura di traslazione. In questa forma di realizzazione, la piastra a sonde di grande area è sostituita al posto del gruppo di blocchi di guida della prima forma di realizzazione. La piastra a sonde di grande area può utilizzare una varietà di lunghezze e forza le sonde a molla ad.estendersi nei connettori sul backplane e può avere piastre aggiuntive di clearance instradate per le ostruzioni sul backplane. La piastra a sonde di grande area è realizzata su misura per corrispondere al backplane dell'unità sotto esame che consente all'apparecchiatura di traslazione di essere interamente ad un livello ed esente da complessità strutturale. Il contatto delle sonde a molla contenute all'interno della piastra a sonde di grande area contro l'unità sotto esame è parallelo e perpendicolare alla piastra della sonda.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione saranno evidenti al procedere della seguente descrizione dettagliata e facendo riferimento ai disegni, in cui numero simili illustrano parti simili, ed in cui:

la FIGURA 1 è una vista schematica in sezione trasversale di una prima forma di realizzazione di un sistema blocco di guida/apparecchiatura di prova in accordo con la presente Invenzione;

la FIGURA 2 è una vista sommitale in elevazione dell'elemento del blocco di guida della FIGURA 1, ed in cui i piedini conduttivi del blocco di guida sono stati rimossi per chiarezza;

la FIGURA 3 è una vista sommitale in elevazione simile alla FIGURA 2, e mostrante l'inclusione di piedini conduttivi nell'elemento del blocco di guida;

la FIGURA 4 è una vista laterale in elevazione di un piedino conduttivo dell'elemento del blocco di guida della FIGURA 1;

la FIGURA 5 è una vista basale in pianta dell'elemento del blocco di guida della.FIGURA 3;

la FIGURA 6 è un ingrandimento di una porzione dello schema semplificato della FIGURA 1;

la FIGURA 7 è una vista schematica in sezione trasversale esplosa di un'apparecchiatura di .prova di realizzazione alternativa e preferita; e

la FIGURA 8 è una vista schematica in sezione trasversale esplosa di tuia seconda apparecchiatura di prova di realizzazione alternativa della presente invenzione .

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA FORMA DI REALIZZAZIONE PREFERITA

Riferendosi alle FIGURE 1-6, una prima forma di realizzazione 14 del sistema della presente invenzione include una base a griglia 10 avente un array di sonde di prova caricate a molla 12 disposte su una configurazione a griglia bidimensionale. Le sonde di prova schematicamente illustrate nella FIGURA 1 comprendono preferibilmente un array ortogonale di file e colonne uniformemente distanziate di sonde di prova che possono essere allineate su centri di 100 millesimi di pollice a titolo di esempio. I pistoncini caricati a molla delle sonde di prova 12 possono sporgere sopra o giacere appena sotto la superficie sommitale della base a griglia uniformemente attraverso 1'array di sonde. Un'apparecchiatura di traslazione 15 sostiene una tradizionale scheda a circuiti stampati 16 sotto esame (denominata anche "unità sotto esame" o "UUT") avente un connettore di backplane 52 montato su di essa. L'UUT qui considerata, è piu comunemente un backplane o un midplane, od una scheda a circuiti stampati con connettori che servono come substrato di interconnessione per componenti elettrici oppure substrati, usualmente circuiti stampati più piccoli. Sebbene il collaudo di backplane sia l'applicazione di principio per l'invenzione, l'invenzione pud venire utilizzata per qualsiasi applicazione di prova che richiede la traslazione di una configurazione non uniforme di contatti protetti su un array a griglia di canali di prova. Essa può venire applicata per collaudare componenti ed interconnettere substrati con contatti collaudabili all'interno di una cavità od un recesso all'interno del substrato. Come verrà più completamente descritto nel seguito, l'apparecchiatura di traslazione serve come interfaccia tra i morsetti 56 del connettore 52 della scheda 16 sotto esame e le sonde di prova 12 nella base a griglia 10. 1 backplane utilizzano una varietà di connettori in cui innestare i dispositivi elettronici che comprendono un sistema. I connettori più comunemente usati hanno protezioni non conduttive, usualmente plastica, per allineare il connettore di accoppiamento ed impedire il danneggiamento dei piedini di contatto elettrico relativamente fragili che vengono premuti o saldati nel substrato. Un analizzatore di prova elettronico esterno 20 è elettricamente connesso ai morsetti 56 della scheda sotto esame attraverso sonde di prova 22 (di cui possono esisterne numerosi tipi) nell'apparecchiatura di traslazione 15 che è a sua volta connessa alla base a griglia 10, all'apparecchiatura di traslazione, ed al gruppo di blocchi di guida 50, in un modo che verrà più completamente descritto nel seguito.

Il connettore 52 comprende lina pluralità di morsetti di contatto elettroconduttivi allungati (collettivamente indicati come numero 56) montati su un lato 68 della scheda 16 e può essere collegato a vari componenti (non mostrati) della scheda 16, ad esempio, per mezzo di tracce conduttive (non mostrate) . I morsetti 56 sporgono normalmente dalla superficie 68 verso la piastra di traslazione più esterna 26 dell'apparecchiatura di traslazione 15, e sono parzialmente circondati da una parete laterale di schermatura 54 che è montata sul lato 68 della scheda 16 sulla quale sono montati i morsetti 56. La parete laterale 54 consiste tipicamente di una schermatura isolante collegata a terra di plastica stampata che definisce un'apertura 120 adiacente alle file esterne di morsetti 56, e sporge dalla superficie 68 della scheda 16 fino ad un plinto oltre le estremità distali del morsetti 56.

L'analizzatore di prova 20 contiene circuiti elettronici di interrogazione per interrogare elettronicamente (stimolare) i morsetti 56 del connettore 52 della scheda 16 sotto esame allo scopo di determinare se la scheda 16 e/o il connettore 52 etanno lavorando correttamente. I segnali elettrici di risposta prodotti in conseguenza di tale interrogazione vengono confrontati con risultati di riferimento memorizzati ottenuti dalla simulazione di una risposta della scheda,e/o dal collaudo di una scheda master esente da guasti o da una base dati elettronica nota come “netlist". Se i segnali di risposta ed i risultati di riferimento corrispondono, si assume che l'UUT e/o il connettore 52 sono buoni.

I circuiti elettronici di interrogazione in questa forma di realizzazione possono comprendere una pluralità di schede a circuiti stampati (talvolta denominate "schede di commutazione") aventi componenti elettronici e circuiti stampati per eseguire il collaudo elettronico. Ciascuna sonda di prova utilizzata nella procedura di prova è rappresentata come accoppiata all'elettronica di prova attraverso un corrispondente commutatore 24 che porta ad un analizzatore 20. Va da sé che, sebbene soltanto sei tali commutatori 24 siano mostrati nella figura 1, può venire utilizzato qualsiasi numero di commutatori senza allontanarsi da questa forma di realizzazione della presente invenzione, a seconda del numero di morsetti 56 e degli altri punti di collaudo della scheda 16 sotto esame.

L'apparecchiatura di traslazione 15 include una serie di piastre di traslazione verticalmente distanziale e parallele 26, 28, 30, 32, che possono includere una piastra sommitale (più esterna) 26, una piastra superiore 28 distanziata di una breve distanza Botto la piastra sommitale 26, una o più piastre intermedie 30, ed una piastra fronteggiante la griglia 32 in corrispondenza della base dell'apparecchiatura di traslazione . Le piastre di traslazione sono sostenute in posizioni parallele, verticalmente distanziate per mezzo di montanti rigidi 70 che trattengono l'apparecchiatura 15 assieme come un'unità rigida. L'apparecchiatura 15 include inoltre un array di piedini traslatori standard come i piedini inclinabili schematicamente rappresentati in corrispondenza del numero 22 estendentisi attraverso fori (non mostrati) nelle piastre dì traslazione. La figura 1 rappresenta soltanto sei piedini traslatori per semplicità, ma va da sé che può venire utilizzato qualsiasi numero di tali piedini traslatori 22 a seconda del numero di morsetti 56 e degli altri punti di contatto (non mostrati) che devono venire testati sulla scheda 16. I piedini inclinabili estendentisi attraverso la piastra di base 32 dell'apparecchiatura 15 sono in allineamento con la configurazione a griglia delle sonde di prova 12 nella base a griglia 10. Le porzioni sommitali dei piedini inclinabili, che si estendono attraverso la piastra più esterna 26 per contattare ed impegnarsi con quelli desiderati dei piedini conduttivi (collettivamente indicati dal numero 60) del gruppo di blocchi di guida 50. Preferibilmente, i piedini inclinabili 22 sono piedini conduttivi pieni, rettilinei, e sì estendono attraverso mezzi di ritenzione dei piedini 34.

Preferibilmente, i mezzi di ritenzione comprendono un crivello di plastica del tipo descritto nella domanda in corso No. di serie 08/662.671 intitolata "Retention Of Test Probes In Transistor Fixture", depositata il 14 Giugno, 1996, ed assegnata all'assegnatario della presente domanda (domanda in corso qui incorporata a titolo di riferimento} , sebbene, se la forma di realizzazione 14 venga appropriatamente modificata, possano venire utilizzati altri tipi di mezzi di ritenzione dei piedini traslatori senza allontanarsi dalla presente invenzione. Com'è descritto in detta domanda in corso, i mezzi di ritenzione a crivello di plastica 34 sono preferibilmente posizionati tra le piastre più. basse 30, 32 dell'apparecchiatura di traslazione 15, e includono una molteplicità di aperture interstiziali che provvedono alla penetrazione per i piedini traslatori 22. Le proprietà plastiche di detti mezzi di ritenzione a crivello di plastica 34 applicano una forza di compressione parziale attorno alla circonferenza dei piedini traslatori 22 sufficiente a ritenere i piedini traslatori all'interno dell'apparecchiatura di prova 15. Possono anche venire utilizzati altri metodi per la ritenzione dei piedini traslatori, come fogli di lattice. L'apparecchiatura di traslazione comporta il contatto elettrico tra l'array di canali del tester disposti nella configurazione a griglia uniforme e regolare con una disposizione non uniforme di punti collaudabili sull'unità sotto esame. Più specifiche riguardanti l'apparecchiatura di traslazione si possono trovare nel brevetto statunitense No. 5.729.146, la cui descrizione è qui incorporata a titolo di riferimento.

A completare il sistema della prima forma di realizzazione si trova un blocco di guida 50 che è posizionato direttamente sotto le estremità 'distali dei morsetti 56 e che, nella forma preferita, comprende un blocco di plastica rettangolare, stampato o lavorato a macchina 76 avente un piano superficiale sommitale 80 che è , sottodimensionato in confronto all'apertura 120 del connettore 52. Pertanto, il blocco di guida è dimensionato per essere inserito all'interno dell'apertura 120 in modo da permettere alla superficie 80 di essere distanziata sufficientemente vicino ai morsetti 56 per consentire ai piedini 60 di contattare ed impegnare le estremità distali dei morsetti 56 quando i piedini 60 sono estesi, almeno in parte verso la posizione "superiore", cioè, cosi'è mostrato nella FIGURA 6. Il blocco 76 include inoltre gambe rettangolari integralmente formate 72, 74, 82, 104, gambe 72, 74, 82, 104 che includono rispettive porzioni cilindriche 90, 92, 94, 106 per il montaggio in fori di accoppiamento (mostrati in trasparenza in corrispondenza del numero 107) formati nella piastra più esterna 26 dell'apparecchiatura per fissare amovibilmente il blocco di guida 76 alla piastra più esterna 26. Come si osserva nelle FIGURE 2 e 5, le gambe 72, 74, 82, 104 sono sfalsate in modo da permettere ai blocchi di guida di venire montati reciprocamente vicini.

Una pluralità di piedini elettroconduttivi cilindrici 60 (comprendenti un metallo elettroconduttivo lavorabile a macchina, ad esempio, berillio-rame placcato oro oppure ottone semiduro) sono scorrevolmente montati in rispettivi fori cilindrici (collettivamente indicati dal numero 96). Preferibilmente, i piedini 60 sono più lunghi dei fori 96 di circa 150-170 millesimi di pollice, e ciascuno dei piedini 60 comprende estremità sommitale 62 e basale 64 opposte che sono leggermente sovradimensionate in confronto ai fori 96 ed una porzione centrale 102 tra le estremità 62 e 64, in modo da permettere ai piedini 60 di scorrere nei fori 96 contemporaneamente impedendo loro di fuoriuscire dai fori 96. Preferibilmente, in questa forma di realizzazione, i piedini 60 comprendono piedini in un pezzo, le estremità 62, 64 hanno diametri massimi di 1,524 mm, mentre le porzioni centrali 102 hanno diametri di 1,372 mm. Preferibilmente, ma non necessariamente, le estremità 62 sono rastremate a 1,372 xnxn. I piedini 60 sono caricati nel blocco 76 per accoppiamento bloccato alla pressa. In alternativa, i piedini 60 possono comprendere piedini in due pezzi nel qual caso, i piedini possono venire caricati nel blocco 76 da lati opposti, e poi accoppiati assieme. Ciascuno dei piedini 60 comprende inoltre concavità (cioè, superfici concave) sommitale 98 e basale 109. Le concavità 98, 109 sono predisposte (cioè, hanno le appropriate dimensioni e forme) per impegnarsi ed accoppiarsi, rispettivamente, con le estremità distali del morsetti di contatto 56 e le porzioni sommitali dei piedini traslatori 22. Inoltre, preferibilmente, il numero e la configurazione dei piedini 60 corrisponde al numero ed alla configurazione dei morsetti 56 che si desidera collaudare con l'apparecchiatura. Le dimensioni, le forme, gli orientamenti, la configurazione e il numero di piedini del gruppo dei blocchi di guida può essere variato, cioè, alloggiare differenti connettori che devono venire collaudati.

Durante l'uso, il gruppo di guida 50 viene inserito a pressione, in posizione, sulla piastra sommitale 26 dell'apparecchiatura di prova. La scheda che deve venire collaudata viene poi posizionata nel tester, adiacente all'apparecchiatura di collaudo. Le pqrzioni sommitali dei piedini traslatori 22 contattano ed ingegnano le concavità basali 109 dei piedini conduttivi 60. Viene applicata una forza compressiva ai piedini 60 dalle sonde caricate a molla 12 attraverso i piedini traslatori 22 che determina lo scorrimento dei piedini 60 superiormente nei fori 96 in modo tale che le porzioni sommitali 62 dei piedini 60 sporgano di circa 150-170 millesimi di pollice sopra la porzione superficiale sommitale 80 del gruppo di guida 76 posizionato all'interno dell'apertura 120 del connettore 52, e le concavità 98 dei piedini 60 contattano e impegnano le estremità distali dei morsetti di contatto 56. Quando si trova in contatto coi morsetti 56, ciascuno dei piedini 60 è sostanzialmente coassiale con e combacia con uno rispettivo dei morsetti di contatto 56. I segnali elettrici di prova e le risposte possono venire poi trasmessi tra i morsetti di contatto 56 e l'analizzatore 20 attraverso i commutatori 24, le sonde di prova 12, i piedini traslatori 22, e i piedini del blocco di guida 60 dell'apparecchiatura. Sebbene la forma di realizzazione 14 sia stata descritta come comprendente tipi specifici di apparecchiature di prova (cioè, l'analizzatore di prova 20, i commutatori 24, la base a griglia 10, e l'apparecchiatura di traslazione 15 comprendente una pluralità di piastre di traslazione), se viene appropriatamente modificata, la forma di realizzazione 14 può utilizzare altri tipi e configurazioni di apparecchiature di prova senza allontanarsi dalla presente invenzione. Sono inoltre possibili altre varianti. Ad esempio, sebbene i piedini del blocco di guida 60 siano stati descritti come aventi tutti le stesse lunghezze e gli stessi diametri, se i morsetti 56 hanno lunghezze reciprocamente differenti, l'apparecchiatura può venire modificata in modo tale che i piedini 60 abbiano lunghezze reciprocamente differenti in modo da permettere ai piedini 60 di contattare ed impegnare le estremità distali dei morsetti 56 quando viene applicata una certa forza ai piedini 60 dai piedini traslatori 22 nel modo precedentemente descritto. L'invenzione può venire inoltre vantaggiosamente utilizzata in connessione con il collaudo di altri componenti prestampati e/o per il collaudo nel circuito.

Una forma di realizzazione preferita dell'apparecchiatura di prova 120 si può osservare nella FIGURA 7. L'apparecchiatura di prova include una piastra a sonde di grande area 122 che è fisicamente fissata per mezzo di viti 124 od altri adatti mezzi di fissaggio a un'apparecchiatura di traslazione 126. Tipicamente, le viti passano attraverso la piastra a sonde 122 ed in distanziatori 128 dell'apparecchiatura di traslazione 126. La piastra a sonde 122 consiste di.una pluralità di piastre più sottili 130 che sono impilate ed allineate l'una sopra l'altra In modo da formare la piastra a sonde 122. Può venire utilizzato qualsiasi numero di piastre 130 a seconda delle richieste di altezza per il backplane o l'unità sotto esame 132 che deve venire collaudata. Sebbene le FIGURE 7 e 8 illustrino una scheda a circuiti stampati o backplane con connettori protetti, va da sé che l'apparecchiatura di prova della presente invenzione è ugualmente adatta per collaudare altri tipi di substrati d'interconnessione o substrati per il montaggio di circuiti integrati o strutture d'interposizione a circuiti integrati comunemente note nella tecnica.

La piastra a sonde 122 ha una pluralità di file e . colonne di fori trapanati nelle piastre 130 per alloggiare sonde a molla 134 e 136. La piastra a sonde 122 può alloggiare sonde a molla di una certa varietà di lunghezze e forze per l'introduzione nei connettori 138 e 140 allo scopo di creare il contatto con piedini dei connettori 142 e 144 dei connettori. Sebbene sonde a molla siano mostrate nella piastra a sonde 122, va da sé che possono venire utilizzati altri tipi di sonde di prova come sonde piene rettilinee. Com'è mostrato nella FIGURA 8, la piastra a sonde può avere piastre aggiuntive più piccole realizzate secondo le esigenze 146 posizionate sulla piastra a sonde 122 per le clearance instradate per le ostruzioni sul backplane 132. La dimensione e la configurazione esatte delle piastre 146 dipendono dalla particolare configurazione e dai connettori sul backplane. Le piastre 146 sono fissate alla piastra a sonde 122 per mezzo dei ricettacoli delle sonde a molla 134 che servono per allineare e connettere le piastre 146 alla piastra a sonde 122.

Sono la piastra a sonde 122 e le piastre di clearance instradate 146 delle apparecchiature 120 mostrate nelle FIGURE 7 e 8 che vengono modificate secondo le esigenze per adattare l'unità sotto esame che consentono all'apparecchiatura di traslazione 126 di trovarsi interamente su un livello e priva di complessità strutturale. I contatti delle sonde a molla 134 e 136 contro il backplane sono paralleli e perpendicolari alla piastra a sonde. I vantaggi comportati dalle apparecchiature di prova delle FIGURE 7 e 8 consistono nel fatto che esse possono incorporare qualsiasi apparecchiatura di traslazione standard che minimizza i costi di assemblaggio, materiale e tecnici e conseguono la semplice traslazione delle posizioni dei punti di prova UUT nello spazio x-y sulle coordinate x-y dei canali della griglia 148. L'apparecchiatura di prova 120 elimina la necessità di cablaggio delle sonde di prova e la capacità di mantenimento e la manutenzione dell'apparecchiatura sono molto più semplici rispetto ad un'apparecchiatura dedicata tradizionale poiché la piastra a sonde può venire facilmente separata dall'apparecchiatura di traslazione che fornisce l'accesso a tutti i componenti dell'apparecchiatura. La rilavorazione dell'apparecchiatura dì prova 120 è inoltre molto più semplice senza un gruppo di fili sul lato posteriore dell'apparecchiatura. Le apparecchiature di prova 120 consentono inoltre ai tester a griglia di venire utilizzati nel collaudo di backplane, dove erano richieste in passato apparecchiature dedicate. Un altro vantaggio consiste nel fatto che le sonde a molla nella piastra a sonde 120 non applicano un carico laterale sui piedini dei connettori 142 e 144 il che diventa crescentemente importante poiché i connettori ed i loro piedini rimpiccioliscono per l'inserimento in gruppi elettronici anche più pìccoli. La piastra a sonde 120 costituisce inoltre una piattaforma stabile per sopportare e trasferire le forze di compressione durante il collaudo.

Sono anche possìbili ulteriori varianti. Pertanto, la presente invenzione non deve venire considerata come limitata soltanto alle forme di realizzazione ed ai procedimenti specifici di impiego qui illustrati, ma va considerata di ampio scopo com'è definito esclusivamente dalla specificazione nelle rivendicazioni allegate.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura di prova per il collaudo di un substrato d'interconnessione comprendente: un'apparecchiatura di traslazione avente una pluralità di piastre di traslazione distanziate predisposte per contenere e sostenere una pluralità di piedini traslatori; e una piastra a sonde rigidamente connessa ad una piastra sommitale dell'apparecchiatura di traslazione, la piastra a sonde avendo una pluralità di sonde di prova situate in fori estendentisi attraverso la piastra a sonde, le sonde di prova essendo in contatto elettrico coi piedini traslatori per traslare segnali di prova dal substrato d'interconnessione ad una base a griglia situata sotto l'apparecchiatura di traslazione.
2. 2. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 1, in cui le sonde di prova sono sonde a molla di altezze variabili.
3. 3. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 1, in cui la piastra a sonde include almeno ima piastra a sonde di clearance instradata posizionata su una superficie superiore della piastra a sonde.
4. 4. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 1, in cui la piastra a sonde comprende una pluralità di singole piastre sottili a sonde impilate l'una sopra l'altra
5. 5. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 1, in cui i piedini traslatori e le sonde di prova sono piedini pieni rettilinei.
6. 6. Apparecchiatura di traslazione secondo la rivendicazione 5, in cui una porzione dei piedini traslatori sono inclinati sotto un certo angolo attraverso le piaetre di traslazione.
7. 7. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 1, in cui le sonde di prova sono reciprocamente parallele e perpendicolari rispetto alla piastra a sonde. B.
8. Apparecchiatura di prova per il collaudo di una scheda a circuiti stampati avente una pluralità di connettori protetti, comprendente: un'apparecchiatura di traslazione avente una pluralità di piastre di traslazione distanziate predisposte per contenere e sostenere una pluralità di piedini traslatori; una piastra a sonde rigidamente connessa ad una piastra sommitale dell'apparecchiatura di traslazione, una pluralità di sonde a molla posizionate in fori estendentisi attraverso la piastra a sonde ed in contatto elettrico coi piedini traslatori; e una base a griglia posizionata sotto l'apparecchiatura di traslazione avente una pluralità di sonde a molla in contatto elettrico con i piedini traslatori.
9. 9. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 8, in cui le sonde a molla sono sonde a molla di altezze variabili.
10. 10. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 8, in cui la piastra a sonde include almeno una piastra a sonde di clearance instradata posizionata su una superficie superiore della piastra a sonde.
11. 11. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 8, in cui la piastra a sonde comprende una .pluralità di sottili piastre a sonde impilate l'una sopra l'altra.
12. 12. Apparecchiatura di traslazione secondo la rivendicazione 11, in cui una porzione dei piedini traslatori sono inclinati sotto un certo angolo attraverso le piastre di traslazione.
13. 13. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 8, in cui le sonde a molla sono reciprocamente parallele e perpendicolari rispetto alla piastra a sonde.