JPS63139262A - 回路ボードテスト用フィクスチャ - Google Patents

回路ボードテスト用フィクスチャ

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JPS63139262A
JPS63139262A JP62293876A JP29387687A JPS63139262A JP S63139262 A JPS63139262 A JP S63139262A JP 62293876 A JP62293876 A JP 62293876A JP 29387687 A JP29387687 A JP 29387687A JP S63139262 A JPS63139262 A JP S63139262A
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クリス・ジエローメ・カナック
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    • G01R1/07378—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card with provisions for altering position, number or connection of probe tips; Adapting to differences in pitch using an intermediate adapter, e.g. space transformers

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボードテストシステムのテストフィクスチャ、
および電子部品その他を搭載した回路カードと電気スイ
ッチングシステムとを電気的に相互接続するための機械
インターフェイスに関する。
〔従来技術とその問題点〕
ボードテストシステムは多数の電気信号源と検出器から
成っており、それらは電子スイッチ、あるいはスキャナ
を通ってスキャナピンと呼ばれる多数の接点に接続され
る。テストフィクスチャはこれらのスキャナピンとテス
トする回路カード上に取り付けられた電子部品との間に
機械的、および電気的インターフェイスを供給する。ボ
ードテストシステムは電気信号を用いて回路カード上の
各電子部品が正しく動作しているかどうかを測定する。
これらの信号は電子部品への往路、および帰路の両方で
テストフィクスチャを通らねばならないので電子部品が
正しく動作しているか、あるいは誤った動作をしている
かの正確な判断を保証するためにテストフィクスチャは
これらの信号の質を落としてはならない。
従来技術の真空動作゛テストフィクスチャは典型的には
２枚のプレートから組み立てられる。第１プレート、す
なわちプローブプレートは絶縁物から成る厚いプレート
で、回路カードの電子部品に対応する位置に穴がおいて
いる。ブロービング手段をこの穴に固定する。典型的に
ブロービング手段はばねを装着したプローブ、およびプ
ローブソケットから成る。第２プレート、すなわち、上
部プレートにはブロービング手段の位置に対応した穴が
あり、そしてアライメントビンに取り付けられ、予め装
着したフィクスチャばねによってプローブプレート上に
保持される。次にシールでこれらプレートの周辺を密閉
し、真空室を形成する。
真空室の空気を抜いて上部プレートをプローブプレート
の方へ引き寄せると各ブロービング手段は上部プレート
の対応する穴を通過し、回路カード上の電子部品に接触
する。回路カードは２個以上のツーリングビンにより上
部プレートに対して位置決めされ、真空によって正しい
位置に保持される。いくつかの従来技術のフィクスチャ
ではフレキシブル薄膜で上部プレートを置きかえている
。
テストシステムへの、およびテストシステムからの高品
質の信号経路を保証するために、ブロービング手段は電
気的、および機械的にしっかりと部品に接触しなければ
ならない。電気的、および機械的によい接続をするため
の２つの必須要素はまず、プローブ手段と電子部品間の
適切なアライメントであり、第２にブロービング手段の
部品に対する力を均一にすることである。これらの要素
をテストフィクスチャ内の数個のブロービング手段に対
して実現するのは簡単だが、テストフィクスチャ全体に
わたる各ブロービング手段に対して電気的、および機械
的によい接触を達成するのは非常にむずかしい、従来技
術におけるこれらの困難には２つの主たる理由がある。
まず、第１にばねを装着したブロービング手段の力は上
部プレートとプローブプレート間に装着されたフィクス
チャばねからの力に対して注意深く釣り合わさなければ
ならない。もし、フィクスチャばねがあまりに弱すぎる
と回路カードはテスト中にずれてしまい、強すぎれば回
路カードが適正な位置まで引き下がらず、接触が悪くな
る。もし、ブロービング手段に装着されたばねがあまり
強すぎると回路カードはテスト中ずれてしまい、もし、
弱すぎれば回路カードはきちんとプローブされず、接触
は再び悪となる。ブロービング手段とテストフィクスチ
ャの電子部品との間の接続が悪くなるのは通常、トレー
ドオフに起因する。第２に、回路カードとのアライメン
トは上部プレートのツーリングビンが供給するので、上
部プレートとプローブプレートとの間の位置決めを正確
に維持しなければならず、フィクスチャ製造費が高価か
つフィクスチャも不正確になる。
従来技術の真空作動フィクスチャのもう１つの問題は、
メインテナンス（保守）が困難なことである。従来技術
の真空テストフィクスチャではフィクスチャがしばしば
汚れやはんだ粒子を巻き込みフィクスチャを開かねばな
らなくなる。プレートの周囲のシールもすり減るので取
り替える必要がある。しかしながら、フィクスチャを開
くのはむずかしい。というのは分解、あるいは組み立て
の間、何らかのミスアライメントによってブロービング
手段が傷つく可能性があり、分解の間、ばねを注意深く
取り除き、組み立ての間、注意深くばねを元の場所に戻
さなければならないためである。したがって、フィクス
チャの修理は非常に時間のかかるプロセスである。
さらに、従来技術テストフィクスチャのフィクスチャば
ねのもう１つの問題はフィクスチャを作動するのに多量
の空気（排気）を必要とし、その間ノイズを出すことで
ある。フィクスチャばねもフィクスチャが作動するとき
回路カードをゆがませる。このことはブロービング手段
の位置決めを正しく維持し、およびブロービング手段に
対してばねの力を正しく選択するのを複雑にしている。
さらに、回路カードは力によって永久に傷つくかも知れ
ない。上部プレートおよびプローブプレートをゆがみか
ら守るために、より厚いプレートを用いればテストフィ
クスチャに余分な重さが加わる。より厚いプレートをも
ってしても上部プレートとプローブプレート間に停止支
持物を必要とするフィクスチャもある。回路カードをゆ
がみから守るため支持物を回路カードおよび上部プレー
ト間に置く。
いくつかの単一プレートフィクスチャが開発された。こ
れらのフィクスチャのプローブプレートはプレートが２
枚のフィクスチャのプローブプレートとほとんど同じで
ある。フオーム（ｆｏａｍ）の厚い層を直接プローブプ
レートの上に置く。真空シールとしての役割を果たす回
路カードの周囲約２分の１インチを残して回路カードの
真下のプローブプレートからフオームを取り除く。その
ようなフィクスチャの主要な欠点はフィクスチャが作動
していない場合にブロービング手段が常時露出している
ことである。露出したブロービング手段は簡単に傷つき
、あるいはオペレータに害を与える。フオームシールに
対する回路カードの移動には制限があるので、これらの
フィクスチャは一般にプレートが２枚のフィクスチャよ
り接触が悪い。
このフィクスチャのもう一つの欠点はフィクスチャが作
動している間、回路カードは支えられておらず、ゆがみ
により傷つけられやすくなることである。そのような損
傷には電子部品、あるいははんだ接続の破壊、あるいは
その両方が含まれる。
必要とされるのは回路カード上の電子部品とボードテス
トシステム間で反復性の確かな高品質の接続をすること
ができるテストフィクスチャである。
〔発明の目的〕
本発明は自動ボードテストシステムを電子回路カードに
インターフェイスするための装置に関し、その目的はボ
ードテストシステムと回路カード上に置かれた電子部品
との間の確かな電気的接続を可能にすることである。
本発明の第１の目的は、真空により作られた力を回路カ
ード上に公平に分配し、機械的に安全で、かつ、テスト
下の電子部品と電気的に確実に接続するための方法を提
供することである。本発明のもう１つの目的は主に、フ
ィクスチャばねの必要性を劇的になくす手段を提供する
ことである。フィクスチャを作動するのに必要なばね力
を減少することにより電子回路カードはゆがみにくくな
る。
本発明のもう１つの目的は自動的に穴あけもできる単純
で安価な構造を提供することである。本発明は従来技術
のフィクスチャよりずっと安価な穴あけ、フライスおよ
び機械加工しか必要としない。
〔発明の概要〕
フィクスチャはプレートアセンブリ、支持部材、真空マ
ンホルド、スキャナプレート、支持プレート、第１シー
ル、第２シール、および第３シールから成る。プレート
アセンブリは従来技術のかさばる２枚のプレートシステ
ムに取って替わり、より軽量で、より強いフィクスチャ
となる。第１シールは従来技術の上部プレートとプロー
ブプレート間のフィクスチャばね、およびシールに取っ
て替わり、それによって従来技術のポツプオフ、および
ゆがみの問題をなくす。本発明は清掃、およびプローブ
交換のために簡単に支持プレートを除去できるので従来
技術よりも簡単にメインテナンスできる。真空室体積を
減らし、フィクスチャばねを除去したため、テストフィ
クスチャを作動するのにそれほどの真空は必要ではない
。本発明はテスト下の回路および支持プレートの両方を
プレートアセンブリ上のツーリングビンに関連付けるこ
とにより余分な出費をすることな〈従来技術のフィクス
チャの精密度を改良している。
〔発明の実施例〕
第１図は本発明の一実施例の分解図である。テストフィ
クスチャは２個の主アセンブリから成る。
第１アセンブリはフィクスチャベース５００であり、ブ
ロービング手段１１０とテストシステム間の電気信号路
、およびテストシステムに機械インターフェイスを供給
する。第２アセンブリは支持アセンブリ５０１であり、
ブロービング手段１１０を保護し、メインテナンス用の
フィクスチャベースから簡単に分離することができる。
ブロービング手段１１０は支持アセンブリ　５０１を通
り、回路カード１０５と接続する。フィクスチャベース
５００、支持アセンブリ　５０１および回路カード１０
５の間のアライメントをツーリングビン１０６が維持す
る。
第２図は本発明の好適実施例の立断面図である。
ボードテストシステムをバドルビン１１３を通して回路
カード１０５に置かれた電子部品１１５に接続するため
にテストフィクスチャ１００を用いる。フィクスチャベ
ース５００はプレートアセンブリ　１０１、支持部材１
０７、真空マニホルド１０８、およびスキャナプレート
１１２を含む。支持アセンブリ５０１は支持プレート１
０３、第１シール１０２、第２シール１０９および第３
シール１０４から成る。
プレートアセンブリ　１０１に取り付けられた２個のツ
ーリングビン１０６はプレートアセンブリ１０１、支持
プレートｌＯ３、および回路カード１０５間で空間的な
アライメントを維持する。
回路カード１０５はブロービング手段１１０２接続ワイ
ヤ１１４およびスキャナビン１１１を通ってボードテス
トシステムに電気的に接続される。ブロービング手段１
１０は典型的にはプローブソケットに取り付けられたば
ねを装着したプローブから成る。
プローブソケットをプレートアセンブリ１０１の穴１５
０に挿入する。穴は回路カード１０５上の部品の位置に
応じて開けられている。ブロービング手段１１０をスキ
ャナビン１１１に接続するのに接続ワイヤ１１４を用い
る。スキャナビン１１１はスキャナプレート１１２に取
り付けられている。プレート１１２はレギュラグリッド
上に、ボードテストシステム内のバドルビン１１３の位
置に対応する穴を有する。
スキャナビン１１１は信号路を完成するためのバドルビ
ン１１３と一列に並ぶ。フィクスチャ１００はボードテ
ストシステムにしっかりと正確に取り付けなければなら
ない。様々な従来技術の方法を用いてフィクスチャを正
しく取り付けるのを保証する。
プレートアセンブリ１０１はプローブプレート１３０お
よび真空プレート１３２から成る。プローブブレー）１
３０は固くて平たんな絶縁体で構成する。好適実施例に
おいて、プローブプレート１３０はだいたい１６分のツ
イフチの厚さのエポキシ繊維ガラス積層材の平板である
。真空プレート１３２は約８分の１インチの厚さのポリ
エステル繊維ガラス材からできている。真空プレート１
３２には端からだいたい４分の１インチの所から始まる
約６分の１のくぼみを機械、またはモールドで造る。こ
のくぼみがプローブプレート１３０の隣に組み込まれる
とフィクスチャの全長および全幅にわたって小さい真空
室を形成する。プレートアセンブリ１０１からマニホル
ド１０８を通って空気を除去する。
プレートアセンブリ　１０１は真空に引かれたとき、回
路カードを支え、かつ曲げの力に耐えるだけ構造上型（
なければならないので、真空プレート１３２は支持物を
含む。好適実施例においては支持物を真空プレート中に
モールドで造る。第３Ａ図はエツジ３０４　、＜ぼみ領
域３０３、および支持物３０１を含む真空プレートの下
面図である。第３Ｂ図は真空プレートの断面図である。
エツジ３０４および支持物３０１をプローブプレート１
３０にしっかりとをり付け、真空室を形成する。支持物
３０１はプローブアセンブリを堅固にし、真空力により
いかなる屈曲をもなくす。
第４Ａ図および第４Ｂ図はプローブアセンブリの断面図
であり、様々な支持物がドリルに及ぼす影響を示す。第
４Ａ図は従来技術の支持物２１３と一致した点にドリル
の刃２０１で穴をあける効果を示す。
支持物２１３の側面に沿い下に向って穴を開けようとす
るとドリルの刃２０１はまっすぐな穴からそれてしまう
。
効果としてできた穴は曲がり、その結果、−直線のプロ
ーブソケットにはならない。したがって、プローブソケ
ットが一直線からずれるのを防止するため、本発明の好
適実施例で教えているように支持物を真空プレート中に
モールドするのではなく、従来技術の支持物２１３はブ
ロービング手段の穴をあけた後に取り付けられなければ
ならない。
本発明では、プローブソケットが一直線からずれるのを
防止し、しかもどの点にでもフィクスチャに穴をあける
ことができるように支持物３０１にはテーバが付いてい
る。したがって、テーバ付きの支持物３０１はどこにで
も付けることができ、真空プレート１３２をモールドし
、製造コストを下げることができる。支持物を手で付け
るよりむしろ正しい場所に支持物３０１をモールドする
ことによりフィクスチャの生産性は非常に高まる。支持
物に必要なテーバはだいたいプレートアセンブリに穴を
あけるのに用いるドリルの刃の角、−通常、２０度から
３０度の間−に等しい。
本発明の好適実施例において、第２図に示したように２
枚のプレート１３０および１３２を積層物質１３１と一
緒に積層する。一つになった積層プローブアセンブリ１
０１は２つの機能を合わせ持っている。プレートアセン
ブリ　１０１はブロービング手段１１０を支持するため
の、またフィクスチャを通って真空マニホルド１０８に
真空を送るための堅固なベースを提供する。真空プレー
ト１３２をプローブプレート１３０に積層することで真
空室の周囲を永久にシールし、単一のより軽量な構造部
材を形成している。また２枚のプレートを一緒に積層す
ることによって、弾性を犠牲にすることなく各プレート
の厚みを減少することが可能である。
第２図に示したようにプレートアセンブリ１０１、シー
ル１０２、および支持プレート１０３が真空プレートの
すぐ上の領域に第２真空室を形成する。支持プレート１
０３には回路カード１０５上の電子部品の位置に従って
あけられた穴がある。フィクスチャを作動すると、空気
はこれらの穴、プローブソケットのまわりとして第１真
空室を通過する。空気はプレートアセンブリ１０１の底
から第１真空室へ通ることはできない、というのはプロ
ーブソケットのベースは拡げられてプレートアセンブリ
１０１とプレスフィツトするようになっているからであ
る。フィクスチャを作動するとブロービング手段１１０
はこれらの穴を通って伸び、回路カード１０５に接続す
る。支持物プレート１０３は回路カード１０５よりも両
端でだいたい８分の５インチ大きい。好適実施例のシー
ル１０２は形態はほぼ正方形であり、８分の３から２分
の１インチの幅である。シールは内芯、および外殻から
成る。シールの内芯はフオームストリップから成り、空
気流を通さない。
フオーム物質は低圧縮セットであり、信鯨性よく動作さ
せるには圧縮力を低くする必要がある。シールの外殻は
フオームを囲む薄膜フィルムから成り、空気を密閉する
。外殻はシールおよびボード間の空気漏れを防ぎ、ブイ
クスチャを作動するのに必要な力を減らすため、フレキ
シブルでなければならない。外殻はフオームに取り付け
てあってもなくてもよい。好適実施例において、内芯の
フオームはオーブンセル（ｏｐｅｎ　ｃｅｔｌ）ウレタ
ンであり、外殻の薄膜フィルムはウレタン膜であり、芯
には付いていない。
シール１０２、プレートアセンブリ　１０１、および支
持プレート１０３によって形成された第２真空室は回路
カード１０５よりほんの少しだけ大きい。シール１０２
は従来技術のプレート間のばねの代わりをする。これら
のばねをなくすことにより、テストフィクスチャはばね
定数の異なるばねを組み合わせて出荷する必要がもはや
なくなった。また、ばねをなくすことにより本発明はブ
ロービング手段１１０を接続するときに回路カード１０
５がポツプオフ（＋）ＯＧＩ　ｏｆｆ）するのを防いで
いる。従来技術のフィクスチャばねを単にシールと置き
換えても、もし、（１）支持プレー）　１０３をより薄
くし、かつ、（２）回路カード１０５をわずかに上まわ
る大きさまで支持プレート１０３の手法を小さくして、
支持プレート１０３の重さを減少するのでなければ、効
果がない。シール１０２の上部に接着剤を用いて支持プ
レー１−１０３に確実にはり付ける。シール１０２の底
を弱い接着剤（低粘着性をもつ）で被う。この接着剤は
プレートアセンブリ１０１に支持アセンブリ５０１をシ
ールと共に保持する。しかしながら、持ち上げることに
より簡単に分離でき、テストフィクスチャの修理を簡単
にしいてる。
支持プレート１０３、シール１０９、および回路カード
１０５が第３真空室を形成する。必要ならば回路カード
１０５および支持プレート１０３の間に支持物を置く。
シール１０９はほんのわずかしか圧縮できないセルラフ
オーム（ｃｅｌｌｕｌａｒ　ｆｏａｍ）からできている
。
第３シール１０４を適宜用いてフィクスチャの信顛性、
および消音動作をさらに高めてもよい。第２シール１０
９上の回路カード１０５の端に沿ったシール１０４を付
加することでテストフィクスチャを作動するときのシー
ルが確実になる。第３シール１０４はテストする回路ガ
ードがゆがんでいるとき、特に重要である。第３シール
は、また真空源を除去し、そして大気圧の空気が中に入
るとき、回路カード端のまわりのシールを維持する。ま
たシール１０４は回路カードのテストフイクスチャから
の飛び出し防止を助ける。
回路カード１０５の底から突き出たリード線による第２
シールおよび第３シールの摩耗は第３シール１０４の上
部に滑らかな耐摩耗物質を置くことにより著しく減少す
る。好適実施例において、第３シールはセルラウレタン
フオーム付きの０．０１インチのエポキシ繊維ガラス積
ｉ＠ＩＪ質から成る。２つの物質を支えのないアクリル
トランスファ接着剤で積層化する。第３シール１０４を
第２シール１０９の上部に取り付けるのに同じ接着剤を
用いる。
フィクスチャは次のように組み立てる。フイクスチャ組
み立ての第１ステツプはプレートアセンブリ　１０１に
穴をあけることである。テストエンジニアはまずプロー
ブすべき回路カード１０５上の点を選択する。これは、
通常部品を取り付けたすべての点の情報を含むＣＡＤ／
ＣＡＭで実行する。
ひとたび点を選択すると典型的には数値制御されたドリ
ルでプレートアセンブリに穴を開ける。ドリルは真空プ
レートを通ってプローブプレートにまで穴を開ける。プ
レートアセンブリを通してプローブすべき点に完全に穴
をあける。部品は取り付けるがプローブしない点はプロ
ーブプレート１３０の反対側に到達する前約１６分の１
の所で止まるように穴をあける。これで後でフィクスチ
ャの修正が必要になったときには都合よ（プレートアセ
ンブリに手で穴を開けることが可能になる。部分的に開
けられた穴はまた、矢印１５１で示したように第２真空
室からプレートアセンブリ１０１の第１真空室まで空気
を送る役割もする。次に支持プレート１０３に穴をあけ
る。
支持プレート１０３は回路カード１０５上に電子部品が
置かれる全ての点に穴を開ける。２個あるいはそれ以上
のツーリングホールをプレートアセンブリ　１０１およ
び支持プレート１０３に開ける。次にツーリングビン１
０６およびプローブをプレートアセンブリ　Ｌｏｔに装
着する。次に支持部材１０７および真空マニホルド１０
８を取り付け、フィクスチャを配線する。
次に第１シール１０２を切り、支持プレート１０３の底
に取り付け、第２シール１０９を切り、支持プレート１
０３の上部に取り付ける。シールを長さだけトリムし、
１個のストリップの端をもう一方の側にぶつけることに
よりかどを組み立てる。シールの一部であるアクリル感
圧接着剤でシールを支持プレートにはり付ける。シール
はストリンブ状になっており、フィクスチャを組み立て
るとき簡単に適当な長さに切ることができる。次に支持
プレートをツーリングビン上に置く。次に回路カード１
０５を支持プレート１０３に置き、第３シールを切り、
回路カードの周囲の第２シール１０９の上部に取り付け
る。フィクスチャはこれで使用可能になる。
フィクスチャは次のように動作する。回路カード１０５
のツーリング穴とツーリングビン１０６とを整列させて
回路カード１０５をフィクスチャ１００の上部に置（。
第５図はフィクスチャが非作動状態にある本発明の好適
実施例の立話面図である。第６図は作動状態を示す。真
空マニホルド１０８に真空を印加することでフィクスチ
ャが作動する。次に第３真空室から第２真空室を通り、
プレートアセンブリ１０１内の第１真空室を通ってマニ
ホルド１０８から空気を出す。シール１０９をわずかに
圧縮し、またカードに対してシール１０４を押しつける
ようにして、回路カード１０５を支持プレート１０３の
方に引き下げる。シール１０２を圧縮して、支持プレー
ト１０３をプレートアセンブリ　１０１の方に引き下げ
る。これでプローブアセンブリはしっかりと回路カード
に接触する。シール１０２をそのもとの高さの２０〜３
０パーセントまで圧縮する。この移動はストッパにより
制限される。
本発明は低粘着性テープの粘着力に打勝つことにより、
テストフィクスチャの上部から支持プレートを持ち上げ
、プローブを取りかえ、必要なときに清掃し、次に支持
プレートの穴をツーリングビンに通すことにより簡単に
サービスできる。なお、プレートアセンブリ　１０１を
小型フィクスチャ上の伝統的なプローブプレートに取り
かえることで代替実施例とすることができる。この場合
マニホルドを第２真空室に直接接続する。これは小型フ
ィクスチャのコストを下げる。
〔発明の効果〕
以上の説明より明らかなように、本発明ではバネを使用
していないので、回路カードとプローブ手段とが機械的
、電気的に均一に接触する。また支持プレートをプロー
ブプレートから簡単に離脱することができるので修理、
清掃が簡単になる等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の回路ボードテスト用フィクスチャの分
解斜視図、第２図は第１図のフィクスチャの断面図、第
３Ａ図は第１図のフィラスチャ中の真空プレートの平面
図、第３Ｂ図は真空プレートの断面図、第４八図は従来
のプレートアセンブリの断面図、第４Ｂ図は本発明のフ
ィラスチャ中のプレートアセンブリの断面図、第５図は
本発明のフィクスチャの非作動状態を示した図、第６図
は本発明のフィクスチャの作動状態を示した図である。 ５００：フィクスチャベース、５０１：支持アセンブリ
、１０５：回路ボード、１０１ニブレートアセンブリ、
１０２：第１シール、１０３：支持プレート、１０４：
第３シール、１０６：ツーリングピン、１０７：支持部
材、１０９　：第２シール、１１０ニブロ一ブ手段、１
１１：スキャナビン、１３０ニブローブプレート、１３
１：積層物材、１０８：真空マニホルド。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 真空ポートおよび複数個の穴を有するプローブプレート
    と、前記穴の中に装着されたプローブ手段と、前記穴の
    位置に対応する位置に穴を有する支持プレートと、前記
    プローブプレートと前記支持プレート間に装着され、前
    記プローブプレートには弱い力で前記支持プレートには
    固着される第１シールと、前記プローブプレートに装着
    されて前記プローブプレート、前記支持プレート、被試
    験回路ボードを整列させるアライメント手段と、前記支
    持プレートに一方の面が固着され他方の面で前記被試験
    回路ボードを支持する第２シールとを含む回路ボードテ
    スト用フィクスチャ。
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