KR20090005167A - 회로 기판에 대한 전도성 핀들의 위치를 검출하는 장치 및 방법 - Google Patents

회로 기판에 대한 전도성 핀들의 위치를 검출하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

프레스 공구를 사용하는 조립 과정 중에 회로 기판(12)에 대한 전도성 핀들(18)의 위치를 검출하여 상기 회로 기판(12) 및 상기 전도성 핀들(18)을 정합시키는 장치(40)는 대응하는 전도성 핀들(18)에 정렬되는 복수의 스위치를 고정하는 검출기 하우징을 포함하되, 상기 검출기 하우징은 상기 조립 과정 중에 사용되는 상기 프레스 공구에 장착되도록 구성된다. 상기 스위치들(63)은 상기 회로 기판(12)에 대한 상기 전도성 핀들(18)의 위치를 토대로 상태를 변화시킨다. 상기 장치는 상기 복수의 스위치들(63)에 전기적으로 결합되는 센서(56)를 더 포함하되, 상기 센서(56)는 각각의 스위치(63)의 상태의 변화를 모니터링하여 상기 각각의 전도성 핀들(18)이 상기 회로 기판(12)과 적절히 정합하는 것을 표시한다.
전도성 핀, 위치, 검출, 회로 기판

Description

회로 기판에 대한 전도성 핀들의 위치를 검출하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING A LOCATION OF CONDUCTIVE PINS WITH RESPECT TO A CIRCUIT BOARD}
본 발명은 전자 부품을 인쇄회로기판(PCB)에 조립하는 것에 관한 것으로서, 특히, 조립 중에 상기 PCB를 통한 컴플라이언트(compliant) 핀들의 관통을 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
많은 현재의 전자 조립체에 있어서, 커넥터 및 삽입-성형된 하우징과 같은 전자 부품들은 PCB에 부착되거나 그 위에 장착된다. 이들 조립체들은 상기 부품 및 상기 PCB 사이의 적절한 기계적 부착 및 적절한 전기 접점을 필요로 한다. 다양한 기계 및 제조 공정들에 의해 다양한 전자 부품들이 상기 PCB에 자동으로 조립 및 부착된다. 상기 부품들을 상기 PCB에 부착하는 하나의 수단은 압입(press-fit) 핀 또는 컴플라이언트 핀이다. 상기 컴플라이언트 핀은 상기 PCB 내의 개방공 또는 구멍 내로 압입되어 상기 부품 및 PCB 사이에 전기적 및 기계적으로 장착된다. 컴플라이언트 핀 적용의 한 예는 자동차에 사용되는 전기 제어 모듈이다. 제어 모듈은 상기 PCB를 모듈의 하우징의 컴플라이언트 핀 위에 상기 PCB가 완전히 안착될 때까지 누름으로써 조립된다. 커넥터와 같은 다른 형태의 컴플라이언트 핀 조립체 들은 유사한 방식으로 제조된다. 통상의 부품은 그의 끝부분에서 컴플라이언트 섹션을 갖는 전기 접점 핀들의 배열을 포함한다. 상기 핀의 이러한 컴플라이언트 섹션은 상기 PCB 내의 수용 구멍보다 커서, 상기 PCB의 상기 수용 구멍과 끼워 맞춤됨으로써, 견고한 전기적 접촉을 생성한다.
적절한 조립을 검증하기 위해, 제조 공정은 상기 핀의 컴플라이언트 부분이 상기 PCB를 적절하게 관통하여 상기 PCB와 양호한 전기적 접촉을 이루고 있음을 보장하기 위한 피드백을 포함하여야 한다. 현재, 상기 피드백은 조립 중 또는 그 후에 육안 또는 비전 검사 장치로 상기 조립체를 가시적으로 검사함으로써 생성된다. 문제는 수동 방식이 작업자에 의해 종속된다는 것이고, 관통 양이 정량화될 수 없다는 것이며, 상기 PCB의 부품들이 제조 설비 및 공구에 의해 지지가 되어야만 하므로, 조립 공정 중에 가시적 검사를 어렵게 또는 불가능하게 할 수 있다는 것이다. 따라서, 가시적 검사를 위한 추가 단계가 조립 공정 이후에 수행되어야만 한다. 마찬가지로, 비전 검사 설비를 사용하는 것은 제 2의 제조 작업이며 비용이 많이 든다.
해결 방안은 프레스 공구를 사용하는 조립 공정 중에 회로 기판을 접속시키도록 상기 회로 기판에 대한 전도성 핀들의 위치를 검출하는 장치 및 방법에 의해 제공된다. 상기 장치는 대응하는 전도성 핀들과 정렬되는 복수의 스위치를 고정하는 검출기 하우징을 포함하되, 상기 검출기 하우징은 조립 공정 중에 사용되는 프레스 공구에 장착되도록 구성된다. 상기 스위치들은 상기 전도성 핀들이 소정의 양만큼 상기 회로 기판을 관통하는 경우 상태를 변화시킨다. 상기 장치는 복수의 스위치와 전기적으로 결합하는 센서를 더 포함하되, 상기 센서는 각각의 스위치의 상태 변화를 모니터링하여 각각의 전도성 핀들이 상기 회로 기판과 적절하게 접속되는 것을 표시한다.
본 발명은 첨부 도면을 참조로 예로서 설명될 것이다.
도 1은 조립될 통상의 부품 및 PCB의 사시도이다.
도 2는 검출 장치의 바람직한 실시예의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 부품 및 PCB에 대해 작동 가능하게 위치되는 도 2에 도시된 검출 장치의 단면도이다.
도 1은 제어 모듈 또는 다른 형태의 전기 커넥터와 같은 통상의 부품(10), 및 상기 부품(10)에 장착될 인쇄 회로 기판(PCB)의 사시도이다. 상기 부품(10)은 포켓(16)을 규정하는 성형 플라스틱 하우징(14)을 포함한다. 복수의 전도성 핀(18)은 상기 포켓(16) 내에 소정의 배향으로 위치된다. 도시된 실시예에 있어서, 상기 전도성 핀들(18)은 컴플라이언트 핀들이며, 본 명세서에서는 컴플라이언트 핀들(18)로 불릴 수 있다. 다양한 실시예들이 컴플라이언트 핀들(18)에 제한되는 것은 아니며, 상기 검출 장치(40, 도 2에 도시됨)는 상기 PCB(12)에 대한 어떤 형태의 핀의 상대적 위치든 검출하도록 사용될 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 각각의 컴플라이언트 핀(18)의 컴플라이언트 부분은 상기 컴플라이언트 핀들(18)의 끝부분에 제공된다. 상기 컴플라이언트 핀들(18)은 컴플라이언트 핀들(18)의 조합들로서 배열되는바, 각각의 조합은 두 줄의 컴플라이언트 핀들(18)을 포함한다. 다른 배열이 특정 적용예에 따라 사용될 수 있다. 상기 컴플라이언트 핀들(18)은 상기 컴플라이언트 핀들(18) 사이의 2밀리미터 피치와 같은 소정의 피치를 갖는다. 상기 피치는 선택적 실시예에 있어서 2밀리미터보다 크거나 작을 수 있다.
상기 하우징(14)은 상기 포켓(16) 및 상기 컴플라이언트 핀들(18)에 접근할 수 있도록 하는 개방 정상부(20)를 포함한다. 립(lip)(22)은 상기 정상부(20)에 인접한 상기 하우징(14)의 내주를 따라 연장한다. 상기 PCB(12)는 상기 정상부(20)를 통해 상기 포켓(16) 내에 화살표(A) 방향으로 로딩 되며, 상기 립(22) 상에 안착된다. 선택적으로, 정렬 특징부들(24)은 상기 립(22)으로부터 연장하여 상기 PCB(12)를 상기 포켓(16) 내에 정렬한다. 체결구들(도시하지 않음)은 상기 PCB를 상기 포켓(16) 내에 고정하도록 사용될 수 있다.
상기 PCB(12)는 내향 대면 표면(26) 및 외향 대면 표면(28)을 포함한다. 상기 내향 대면 표면(26)은 상기 PCB(12)가 상기 부품(10)에 장착되는 경우 상기 포켓(16)의 내부와 대면한다. 상기 외향 대면 표면(28)은 상기 PCB(12)가 상기 부품(10)에 장착되는 경우 상기 하우징(14)의 상기 정상부(20)를 통해 노출된다. 선택적으로, 상기 외향 대면 표면(28)은 상기 PCB(12)가 상기 부품(10)에 장착되는 경우 상기 정상부(20)와 거의 나란하게 될 수 있다. 상기 PCB(12)는 상기 PCB(12)를 통해 연장하는 복수의 관통 구멍(30)을 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 관통 구멍들(30)은 도금되며, 상기 PCB(12)가 상기 포켓(16) 내로 로딩 되는 경우 상기 컴플라이언트 핀들(18)과 정합 및 전기적으로 접속되도록 배향된다. 조립 중에, 상기 PCB(12)가 상기 하우징(14) 내의 위치로 눌려 들어감에 따라, 각각의 컴플라이언트 핀(18)은 대응 관통 구멍(18)을 관통하며 상기 컴플라이언트 핀(18)의 끝부분(32)은 소정 양만큼 상기 PCB(12) 위로 연장한다. 선택적으로, 상기 컴플라이언트 핀(18)의 컴플라이언트 섹션은 상기 PCB(12)의 관통 구멍(30)보다 약간 커서, 압입 또는 억지 끼워 맞춤(interference fit)이 상기 컴플라이언트 핀(18) 및 상기 PCB(12) 사이에서 생성되도록 한다. 견고한 전기적 접촉이 그 사이에서 생성될 수 있으며, 상기 PCB(12)는 이러한 맞춤에 의해 상기 하우징(14) 내에 고정될 수 있다.
도 2는 상기 PCB(12, 도 1에 도시됨)에 대한 상기 컴플라이언트 핀들(18, 도 1에 도시됨)의 위치를 검출하기 위한 검출 장치(40)의 바람직한 실시예의 분해 사시도이다. 선택적으로, 상기 검출 장치(40)는 상기 조립 공정 중에 상기 컴플라이언트 핀들(18) 상에 상기 PCB(12)의 유연한 로딩을 검출하도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 검출 장치(40)는 상기 PCB(12) 내로 및 뒤로의 각각의 컴플라이언트 핀(18)의 관통 양을 검출하도록 사용될 수 있다. 상기 검출 장치(40)는 상기 PCB(12)를 상기 컴플라이언트 핀들(18) 상에 누르기 위한 프레스 공구와 같은 조립체와 관련되어 사용될 수도 있고, 선택적으로, 상기 조립체로서 사용될 수도 있다. 예를 들면, 상기 검출 장치(40)는 이하에서 상세히 설명되는 바와 같은 위치로 상기 PCB(12)를 누르는 프레스와 같은 기계(도시하지 않음)로부터 화살표(B) 방향과 같은 단일 축선을 따라 가압력을 받을 수 있다. 선택적으로, 상기 검출 장치(40) 는 기존의 프레스 공구를 개량하여 상기 조립 공정 중에 상기 컴플라이언트 핀들(18)의 위치 및/또는 관통 양을 용이하게 모니터링할 수 있다. 선택적으로, 상기 검출 장치(40)는 상기 PCB(12)를 지지하기 위한 것과 같은 지지체로서 사용될 수 있으며, 프레스 공구는 상기 부품(10)을 상기 PCB(12) 위로 내리도록 사용될 수 있다.
상기 검출 장치(40)는 그의 베이스에 위치되는 프레스 블록(42)을 포함한다. 상기 프레스 블록(42)은 상기 조립 공정 중에 상기 PCB(12) 및 상기 컴플라이언트 핀들(18)을 정합시키기 위한 조립체로서 작동한다. 접지 플레이트(44)는 체결구들(46)을 사용하여 상기 프레스 블록(42)에 의해 지지되어 그에 결합된다. 케이싱(48)은 체결구들(50)을 사용하여 상기 접지 플레이트(44) 및/또는 상기 프레스 블록(42)에 결합된다. 상기 케이싱(48)은 그 안에 내부 공동(52, cavity)을 포함한다. 검출기 하우징(54) 및 센서(56)는 상기 내부 공동(52) 내에 위치된다. 상기 검출기 하우징(54)은 체결구들(58)을 사용하여 상기 접지 플레이트(44)에 의해 지지되어 그에 결합된다. 상기 센서(56)는 체결구들(60)을 사용하여 상기 검출기 하우징(54)에 의해 지지되어 그에 결합된다. 상부 플레이트(62)는 상기 케이싱(48)에 결합되고 상기 내부 공동(52)을 덮는다. 선택적으로, 맞춤못 핀들은 상기 체결구들에 추가하여 다양한 부품들을 서로에 대해 정렬 및/또는 안정시키도록 사용될 수 있다.
작동시, 힘은 프레스와 같은 기계에 의해 상기 상부 플레이트(62)에 가해지고, 상기 힘은 상기 케이싱(48) 및 상기 접지 플레이트(44)에 의해 상기 프레스 블 록(42)까지 전달된다. 그 후, 상기 힘은 상기 프레스 블록(42)에 의해 상기 PCB(12) 상에 가해지며, 상기 PCB(12)는 상기 컴플라이언트 핀들(18) 위로 내려진다. 상기 PCB(12)의 상기 컴플라이언트 핀들(18) 위로의 유연한 정합 또는 로딩을 검출하기 위해, 상기 검출기 장치(40)가 사용될 수 있다. 예를 들면, 바람직한 실시예에 있어서, 상기 검출기 하우징(54)은 상기 센서(56)에 전기적으로 연결되는 복수의 스위치(63)를 포함하며, 상기 센서(56)는 상기 스위치들 각각의 상태를 모니터링하도록 구성된다. 상기 스위치들(63)은 상기 PCB(12)를 통한 상기 컴플라이언트 핀들(18)의 관통 양을 검출함으로써 상기 PCB(12)에 대한 상기 컴플라이언트 핀들(18)의 위치를 검출한다. 예를 들면, 상기 컴플라이언트 핀들(18)이 소정 양만큼 관통하는 경우, 상기 스위치들(63)은 상태를 변화시킬 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 PCB(12) 뒤에 노출되는 핀(18)의 양은 상기 스위치들(63)을 사용하여 측정된다. 선택적으로, 상기 스위치들(63)은 통상적으로 폐쇄되며, 상기 스위치들(63)이 접지되는 폐쇄 상태, 및 상기 스위치들(63)이 더 이상 접지되지 않고 개방 회로가 생성되는 개방 상태를 가질 수 있다. 선택적으로, 상기 스위치들(63)은 통상적으로 개방될 수 있으며, 상기 센서(56)는 폐쇄 회로가 생성되는 경우를 검출할 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 스위치들(63)은 상기 접지 플레이트(44)와 협동하며 그와 스위치를 생성하는 전기 프로브들(94)을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 검출기 하우징(54)은 상기 복수의 프로브들(94)을 그 안에 고정하도록 구성되는 프로브 홀더로서의 기능을 수행하며, 상기 검출기 하우징(54)은 때때로 프로브 홀더(54)로서 불리어진다.
상기 프레스 블록(42)은 서로 반대쪽에 있는 상부 및 바닥 표면(64, 66)을 포함한다. 상기 바닥 표면(66)은 회로 기판 결합 표면을 규정하며, 상기 PCB(12)의 상부 표면과 결합하도록 배열된다. 선택적으로, 상기 프레스 블록(42)은 상기 PCB(12)와 거의 유사한 형태를 갖는 외주를 가질 수 있다. 선택적으로, 상기 프레스 블록(42)은 상기 PCB(12)의 일부와만 결합할 수 있다. 선택적으로, 상기 프레스 블록(42)의 일부는 상기 PCB(12)와 상기 부품(10)의 정합 중에 상기 부품(10, 도 1에 도시됨)의 상기 포켓(16, 도 1에 도시됨) 내에 맞추어질 수 있다.
복수의 수용 구멍(68)은 상기 상부 및 바닥 표면(64, 66) 사이에서 상기 프레스 블록(42)을 통해 연장한다. 인터페이스 핀들(70)은 상기 수용 구멍들(68) 내로 로딩 된다. 도시된 실시예에 있어서, 네 개의 인터페이스 핀들(70)이 도시되어 있지만, 어떤 숫자의 인터페이스 핀들(70)도 특정 적용예에 따라 사용될 수 있다. 상기 인터페이스 핀들(70)은 축 방향 또는 화살표(C)로 도시된 상기 핀들의 축선에 평행한 방향으로 상기 프레스 블록(42)에 대해 이동 가능하다. 상기 인터페이스 핀들(70)은 반대쪽 단부들 사이에서 연장한다. 도 2에 배향된 바와 같은 바닥 단부는 컴플라이언트 핀 단부(72)를 규정하고 상기 수용 구멍(68) 내에 배향되어 상기 컴플라이언트 핀이 상기 PCB(12)를 관통함에 따라 상기 컴플라이언트 핀(18, 도 1에 도시됨)과 결합한다. 상기 컴플라이언트 핀(18)과의 결합은 도 3에 도시된 바와 같으며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 도 2에 배향된 바와 같은 상단부는 상기 인터페이스 핀(70)의 바디보다 큰 직경을 갖는 머리달린 단부(74)를 규정한다. 상기 머리달린 단부(74)는 상기 수용 구멍(68)보다 큰 직경을 가짐으로써 상 기 머리달린 단부(74)가 상기 프레스 블록(42)의 상부 표면(64) 위에 놓이며 상기 인터페이스 핀(70)의 추가 하향 이동을 제한한다. 상기 인터페이스 핀(70)은 이하에서 상세히 설명될 바와 같이 상기 상부 플레이트(62)를 향한 상향 이동이 자유롭다.
상기 접지 플레이트(44)는 서로 반대쪽인 상부 및 바닥 표면(76, 78)을 포함한다. 상기 접지 플레이트(44)의 상기 바닥 표면(78)은 상기 프레스 블록(42)의 상부 표면(64) 상에 놓여진다. 선택적으로, 상기 접지 플레이트(44)의 바닥 표면(78)이 상기 프레스 블록(42)의 상부 표면(64)으로부터 이격될 수도 있고, 스페이서가 그들 사이에 위치될 수도 있다. 상기 접지 플레이트(44)는 전도성 물질로 제조되며, 그에 부착되는 전도성 요소용 접지 표면으로서 작동한다. 선택적 실시예에 있어서, 상기 접지 플레이트(44)는 비-전도성 지지체, 및 접지 구역을 규정하는 전도성 삽입물을 포함할 수 있되, 상기 전도성 요소들은 상기 접지 구역에 부착된다. 선택적으로, 상기 접지 플레이트(44)는 상기 프레스 블록(42)과 거의 유사한 크기 및 형상의 외주를 가질 수 있다.
복수의 수용 구멍(80)은 상기 상부 및 바닥 표면(76, 78) 사이의 상기 접지 플레이트(44)를 통해 연장한다. 절연체 핀들(82)은 상기 수용 구멍들(80) 내로 로딩 된다. 도시된 실시예에 있어서, 네 개의 절연체 핀들(82)이 도시되지만, 어떤 숫자의 절연체 핀들(82)이 특정 적용예에 따라 사용될 수 있다. 상기 절연체 핀들(82)은 축 방향, 또는 화살표(C)로 도시된, 상기 핀들의 축선에 평행한 방향으로 상기 접지 플레이트(44)에 대해 이동 가능하다. 상기 절연체 핀들(82)은 서로 반 대인 단부들 사이에서 연장한다. 도 2에 배향된 바와 같은 바닥 단부(84)는 상기 인터페이스 핀들(70)의 대응하는 하나의 상기 머리달린 단부(74) 상에 놓여 그에 의해 지지된다. 도 2에 배향된 바와 같이, 정상 단부(86)는 스위치 단부 또는 프로브 단부를 규정한다. 상기 절연체 핀들(82)은 플라스틱 물질과 같은 비-전도성 물질로 제조되며, 상기 인터페이스 핀들(70)을 상기 접지 플레이트(44)로부터 전기적으로 절연시킨다. 상기 인터페이스 핀들(70) 및 상기 절연체 핀들(82)은 협동하여 전달 요소들(88)을 규정한다. 선택적으로, 두 개의 핀, 즉, 상기 인터페이스 핀(70) 및 상기 절연체 핀(72)을 갖는 것 보다는, 각각의 전달 요소(88)와 결합되어, 상기 전달 요소들이 상기 컴플라이언트 핀들(18) 및 상기 스위치들(63) 사이에서 연장하는 단일 핀인 것이 바람직하다.
상기 프로브 홀더(54)는 바닥(90) 및 정상부(92) 사이에서 연장한다. 상기 센서(56)는 상기 정상부(92)에 결합된다. 상기 프로브 홀더(54)는 복수의 전기 프로브(94)를 그 안에 유지시킨다. 상기 프로브들(94)은 이하에서 상세히 설명될 바와 같이 상기 PCB(12)를 통한 상기 컴플라이언트 핀들(18)의 관통을 검출하도록 사용된다. 도시된 실시예에 있어서, 다섯 개의 프로브(94)가 도시되어 있지만, 어떤 숫자의 프로브(94)든 특정 적용예에 따라 사용될 수 있다. 선택적으로, 동일한 숫자의 프로브(94)가 상기 복수의 컴플라이언트 핀(18)과 비교하여 사용될 수 있으며, 프로브들(94)의 레이아웃은 상기 컴플라이언트 핀들(18)의 레이아웃과 동일함으로써, 각각의 컴플라이언트 핀(18)의 관통은 대응하는 프로브(94)를 사용하여 검출될 수 있다. 선택적으로, 상기 복수의 컴플라이언트 핀들(18)보다 적은 수의 프 로브(94)가 사용될 수 있는바, 상기 프로브들(94)은 상기 컴플라이언트 핀들(18) 중 특정의 것들의 관통을 검출하도록 선택적으로 위치된다. 상기 프로브들(94)은 서로 이격되어 상기 컴플라이언트 핀들(18)의 다중 서브 조합들을 검출할 수도 있고, 상기 프로브들은 함께 이격되어 상기 컴플라이언트 핀들(18)의 내부 서브 조합에서의 관통을 검출할 수도 있다. 선택적으로, 상기 프로브 홀더(54)는 그를 통해 적어도 부분적으로 연장하여 상기 프로브들(94) 각각을 수용하고 서로로부터 전기적으로 절연시키는 개별 구멍들을 포함할 수 있다. 선택적으로, 단일 개방공은 상기 프로브들(94) 각각을 또는 여러 개를 수용하도록 제공될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로브들(94)은 스프링 부하식 포고(pogo) 핀들이다.
상기 프로브들(94)은 상기 검출 장치와 함께 사용될 수 있는 하나의 형태의 스위치(63)를 규정 및 제공한다. 그러나, 다른 형태의 스위치들(63)은 상기 컴플라이언트 핀들(18) 및 상기 PCB(12)의 유연한 정합을 결정하도록 상기 PCB(12)에 대한 상기 컴플라이언트 핀들(18)의 위치를 검출하는 핀, 트레이스(trace), 회로, 장치, 메커니즘 등과 같은 선택적 실시예 내에서 사용될 수 있다. 상기 프로브들(94)은 상기 센서(56)에 전기적으로 연결된다. 각각의 프로브(94)의 끝부분(96)은 상기 접지 플레이트(44) 위에 놓여지며 그에 전기적으로 접지된다. 상기 끝부분(96)은 개방 회로를 생성하도록 상기 접지 플레이트(44)로부터 이동 가능하다. 상기 센서(56)는 상기 프로브(94)가 접지되는 시기 및 상기 프로브가 상기 접지 플레이트(44)로부터 들려지는 시기를 감지한다. 상기 프로브 홀더(54)는 상기 케이싱(48)의 내부 공동(52) 내에 위치되어 상기 기계에 의해 상기 검출기 장치(40)에 가해지는 힘으로부터 상기 프로브 홀더(54) 및 상기 센서(56)를 격리시킨다. 상기 상부 플레이트(62)는 또한 상기 기계에 의해 가해지는 힘으로부터 상기 프로브 홀더(54) 및 상기 센서(56)를 격리시킨다. 상기 상부 플레이트(62)의 바닥 표면(98)은 상기 케이싱(48) 위에 놓여진다. 상기 상부 플레이트(62)의 상부 표면(100)은 노출된다.
도 3은 상기 부품(10) 및 상기 PCB(12)에 대해 작동 가능하게 위치되는 검출 장치(40)의 단면도이다. 상기 검출 장치(40)는 컴플라이언트 핀들(18)과 같은 동일 숫자의 프로브(94)를 갖는 것으로 도시되어, 각각의 컴플라이언트 핀(18)의 관통이 대응 프로브(94)에 의해 검출될 수 있도록 한다. 상기 부품(10)은 지지 표면(110) 상에 위치된다. 상기 컴플라이언트 핀들(18)은 상기 하우징(14)의 베이스(112)로부터 상향 연장한다. 도시된 실시예에 있어서, 상기 컴플라이언트 핀들(18)은 높이(114)에 대해 상기 부품(10)의 정상부(20) 위로 연장한다. 상기 PCB(12)는 상기 포켓(16) 내에 수용되며 상기 립(22) 상에 놓여져서 상기 PCB(12)의 상부 표면(28)이 상기 부품(10)의 정상부(20)와 나란하게 되도록 한다. 선택적 실시예에 있어서, 상기 PCB(12)는 상기 정상부(20) 아래로 내려갈 수도 있고, 상기 정상부(20) 위로 상승될 수도 있다. 이와 같이, 상기 PCB가 상기 포켓(16) 내로 로딩 되는 경우, 상기 컴플라이언트 핀들(18)은 상기 상부 표면(28) 위로 동일한 높이(114) 만큼 연장한다.
도 3은 조립된 상태의 검출기 장치(40)를 도시하는바, 상기 케이싱(48, 도 2에 도시됨) 및 상기 상부 플레이트(62, 도 2에 도시됨)는 명료성을 위해 생략되어 있다. 선택적 실시예에 있어서, 상기 검출기 장치(40)는 상기 케이싱(48) 또는 상기 상부 플레이트(62) 없이 사용될 수도 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 프레스 블록(42)은 상기 PCB(12)와 정렬되며 상기 접지 플레이트(44)는 상기 프레스 블록(42) 상에 제공된다.
도 3의 실시예에 있어서의 상기 접지 플레이트(44)는 상기 접지 플레이트(44)가 스페이서(118)에 부착되는 얇은 전도성 바디(116)에 의해 제공된다는 점에서 도 2의 실시예에 있어서의 상기 접지 플레이트(44)와 다르다. 상기 스페이서(118)는 적용예에 따라 전도성 또는 비-전도성일 수 있다. 상기 스페이서(118)는 정상부(120) 및 바닥부(122)를 갖되, 상기 전도성 바디(116)는 상기 정상부(120)에 결합되며 상기 바닥부(122)는 상기 프레스 블록(42) 위에 놓여진다. 상기 스페이서(118)는 상기 프레스 블록(42) 내의 상기 수용 구멍들(68) 각각의 위에 있는 상기 바닥부(122)에 형성되는 오목부(124)를 포함한다. 상기 오목부(124)는 상기 인터페이스 핀들(70)이 상승되는 경우 연장하도록 상기 인터페이스 핀들(70)의 머리달린 단부들(74)용 스페이스를 제공한다. 도시된 실시예에 있어서, 상기 프로브 홀더(54)는 상기 전도성 바디(116) 위에 위치되며 상기 센서(56)는 상기 프로브 홀더(54) 위에 위치된다. 상기 프로브들(94)은 상기 전도성 바디(116) 상에 놓여진다. 선택적으로, 상기 프로브들(94)의 일단부는 수용체를 규정하며, 상기 프로브 홀더(54) 내에 고정 및/또는 상기 센서(56)에 솔더링될 수 있다. 상기 프로브들(94)의 타단부는 상기 수용체 내에 이동가능하게 수용되며, 똑따기와 같은 방식으로 그 안에 고정될 수 있다.
상기 컴플라이언트 핀들(18)은 그들 사이의 피치 또는 이격을 갖는 소정의 배열로 정렬된다. 선택적으로, 상기 컴플라이언트 핀들(18)은 하나의 그룹 또는 서브-조합 이상으로 배열될 수 있다. 각각 하나의 인터페이스 핀(70) 및 하나의 절연체 핀(82)을 포함하는 상기 전달 요소들(88)은 상기 컴플라이언트 핀들(18)의 축선들을 따라 정렬된다. 선택적 실시예에 있어서, 상기 전달 요소들(88)은 상기 컴플라이언트 핀들(18) 및 상기 프로브들(94) 사이에서 연장하는 단일 핀일 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 전달 요소들(88)은 절연용일 수도 있고, 별도의 절연성 요소는 상기 전달 요소들(88) 및 상기 대응 핀들(18) 또는 프로브들(94) 사이에 위치되어 상기 컴플라이언트 핀들(18)을 상기 프로브들(94)로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다. 상기 프로브들(94)은 상기 전달 요소들(88) 및 상기 컴플라이언트 핀들(18)의 대응하는 것들과 정렬된다.
작동시, 상기 PCB(12)는 상기 부품(10)과 정렬되며 상기 검출기 장치(40)는 상기 PCB(12)를 상기 컴플라이언트 핀들(18) 위로 내리누른다. 누르는 과정은 상기 컴플라이언트 핀들(18)이 상기 PCB(12)를 관통하여 상기 PCB(12)의 외향 대면 표면(28) 위에 노출될 때까지 계속된다. 상기 프레스 블록(42)의 상기 수용 구멍들(68)은 상기 컴플라이언트 핀들(18)이 상기 PCB(12)를 통해 나와서 상기 프레스 블록(42) 내로 들어가도록 한다. 조립되어 있는 제품을 토대로, 상기 PCB(12) 및 상기 프레스 블록(42) 내로의 관통 양은 변화할 수 있다. 그러나, 최소 관통 양은 “양호한” 조립을 보장하도록 각각의 제품에 대해 특정된다.
상기 컴플라이언트 핀들(18)이 상기 프레스 블록(42)으로 들어가는 경우, 상 기 컴플라이언트 핀들(18)의 끝부분들(32)은 상기 프레스 블록(42) 안쪽의 상기 인터페이스 핀들(70)과 접촉하여 상기 인터페이스 핀들(70)을 위로 화살표(D)로 도시된 바와 같이 밀어 올린다. 다음에, 상기 인터페이스 핀들(70)은 상기 절연체 핀들(82)을 위로 밀어 올린다. 마찬가지로, 상기 절연체 핀들(82)은 상기 프로브들(94)을 위로 밀어 올려, 상기 프로브들(94)의 끝부분들(96)을 상기 접지 플레이트(44)로부터 떼어 올린다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 인터페이스 핀들(70)은 상기 프레스 블록(42)의 바닥 표면(66)으로부터 일정 거리(130) 만큼 상승된다. 상기 거리(130)는 상기 컴플라이언트 핀들(18)의 높이보다 작아서 상기 컴플라이언트 핀들(18)이 상기 인터페이스 핀들(70)과 결합하여 상기 인터페이스 핀들(70)을 상기 높이(114) 및 상기 거리(130) 사이의 차이와 동일한 양 만큼 올려준다. 상기 거리(130)는 상기 접지 플레이트(44)로부터 상기 프로브들(94)을 떼어 올리기 위해 얼마나 많은 최소 관통 양이 발생해야만 하는가를 결정한다. 선택적으로, 상기 거리(130)는 특정 적용예에 따라 조절될 수 있다.
상기 프로브들(94)은 또한 상기 센서(56)에 전기적으로 연결되는바, 상기 센서는 마이크로프로세서를 갖는 인쇄 회로 기판을 포함할 수 있다. 상기 센서(56)는 항상 신호를 상기 프로브들(94)을 통해 상기 접지 플레이트(44)까지 보낸다. 상기 프로브들(94)이 상기 접지 플레이트(44)들로부터 떼어 올려지는 경우, 상기 전기 접지는 소실되고, 개방 회로는 상기 센서(56)에 의해 감지된다. 선택적으로, 상기 개방 회로가 조립 중에 상기 프로브들(94)을 올림으로써 생성되는 경우, 상기 센서(56)는 이러한 경우를 감지하고 이를 중앙 제어기(도시하지 않음)와 통신하는 바, 상기 제어기는 작업자에게 상기 PCB(12)가 적절하게 로딩 되어 상기 부품(10)의 컴플라이언트 핀들(18)에 부착되었음을 알려 준다. 각각의 프로브(94)는 동시에 모니터링될 수 있으며, 본 실시예에 있어서, 각각의 컴플라이언트 핀은 대응 프로브(94)에 의해 모니터링되며, 각각의 컴플라이언트 핀(18)의 관통 양은 상기 시스템에 의해 모니터링될 수 있다.
그에 따라, 조립 과정 중에 복수의 컴플라이언트 핀(18)의 적절한 관통을 검증하는 검출 장치가 제공된다. 상기 검출 장치(40)는 스위치들(63)을 사용하는바, 상기 스위치들은 상기 프로브들(94)의 관통 양을 물리적으로 전달함으로써 상기 컴플라이언트 핀들(18)의 관통 양을 모니터링하도록 사용되는 프로브들(94)로서 상기 도시된 실시예들에서 설명되었다. 전달 요소들(88)은 상기 PCB(12)가 상기 컴플라이언트 핀들(18) 상에 로딩 됨에 따라 상기 검출기 장치 내에서 상승되고, 상기 전달 요소들(88)이 상승됨에 따라, 상기 프로브들(94)은 접지 플레이트(44)로부터 올려진다. 상기 접지 플레이트(44)로부터의 상기 프로브들(94)의 분리는 센서(56)에 의해 감지되고, 신호들은 중앙 제어기로 전달되어 각각의 컴플라이언트 핀(18)이 상기 PCB(12)를 적절히 관통하였음을 작업자에게 알려준다. 따라서, 상기 검출기 장치(40)는 조립 중에 상기 컴플라이언트 핀들(18)의 적절한 관통을 신뢰성 있게 검출하며, 조립 과정 중에 상기 부품(10)을 검사할 필요성을 제거한다. 추가로, 상기 프로브들(94)은 그들 사이에 꼭 끼는 간격을 허용하며, 그에 따라, 상기 검출 장치(40)가 상기 컴플라이언트 핀들(18) 중 여럿의 관통을 직접 검출 및/또는 어떤 배열의 컴플라이언트 핀들(18)의 관통을 검출하도록 한다.
전술한 설명이 예시적인 것으로서, 제한적 의미를 갖지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 전술한 실시예들(및/또는 그의 관점들)은 서로 조합되어 사용될 수 있다. 또한, 많은 수정예들은 본 발명의 범주를 이탈하지 않고 본 발명의 내용에 특정 상황 및 물질을 적용하도록 이루어진다. 본 명세서에 설명된 물질들의 치수 및 형태, 다양한 부품의 배향, 및 다양한 부품의 숫자 및 위치는 특정 실시예들의 변수를 규정하고자 하는 것이며, 발명을 제한하는 의미가 아니라 단순히 바람직한 실시예를 예시하는 것일 뿐이다. 청구범위의 사상 및 범주 내의 많은 다른 실시예 및 수정예들은 이상의 설명을 참조함으로써 본 발명의 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 명료하게 될 것이다. 본 발명의 범주는, 따라서, 이러한 청구범위가 갖게 되는 권리와 균등한 전체 범위에 걸쳐, 첨부한 청구범위를 참조로 결정되어야 한다. 첨부된 청구범위에 있어서, “포함하는(including)” 및 "하되(in which)"는 각각의 용어 “포함하는(comprising)” 및 “하되(wherein)”의 평이한 영어의 균등 표현으로서 사용된다. 게다가, 이하의 청구범위에 있어서, “제 1”, “제 2” 및 “제 3” 등의 용어는 단순히 호칭으로서 사용되는 것일 뿐이다. 또한, 이하의 청구범위의 제한 사항은 수단+기능 표현을 쓰지 않는 것이며, 35 U.S.C. 112조 6항을 토대로 해석되고자 하지 않는바, 이는 이러한 청구범위 제한 사항이 추가의 구조 없이 기능만을 언급하는 “~하기 위한 수단”의 구절을 명백히 사용하는 경우에 해당한다.

Claims (11)

  1. 프레스 공구를 사용하는 조립 과정 중에 회로 기판(12)에 대한 전도성 핀들(18)의 위치를 검출하여 상기 회로 기판(12) 및 상기 전도성 핀들(18)을 정합시키는 장치(40)에 있어서, 상기 장치는:
    대응하는 전도성 핀들(18)에 정렬되는 복수의 스위치들(63)을 고정하는 검출기 하우징(54)으로서, 상기 검출기 하우징(54)은 상기 조립 과정 중에 사용되는 상기 프레스 공구에 장착되도록 구성되되, 상기 스위치들(63)은 상기 전도성 핀들(18)이 소정 양만큼 상기 회로 기판(12)을 관통하는 경우 상태를 변화시키는 상기 검출기 하우징(54); 및
    상기 복수의 스위치(63)와 전기적으로 결합하는 센서(56)로서, 각각의 전도성 핀들(18)이 상기 회로 기판(12)과 적절히 정합하는 것을 표시하도록 각각의 스위치(63)의 상태의 변화를 모니터링하는 상기 센서(56)
    를 포함하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치들(63)은 접지 플레이트(44) 위에 놓여지며 그에 접지되는 전기 프로브들(94)을 포함하며, 상기 프로브들(94) 각각은 상기 센서(56)에 전기적으로 연결되는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치들(63)은 통상적으로는 폐쇄되며, 상기 스위치들(63)은 상기 각각의 전도성 핀(18)이 상기 회로 기판(12)을 관통하는 경우 개방 상태로 변화되는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    접지 플레이트(44)를 더 포함하며, 상기 스위치들(63) 각각은 통상적으로 상기 접지 플레이트(44) 위에 놓여지되, 상기 스위치들(63)은 상기 접지 플레이트(44)로부터 들어올려져서 상기 스위치들(63)의 상태를 변화시키는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 내에 이동가능하게 결합되는 전달 요소들(88)을 더 포함하며, 상기 전달 요소들(88)은 상기 전도성 핀들(18)이 상기 회로 기판(12)을 관통하는 경우 상기 전도성 핀들(18)과 결합하도록 구성되는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    핀 단부(72) 및 스위치 단부(86) 사이에서 연장하는 전달 요소들(88)을 더 포함하며, 각각의 핀 단부(72)는 상기 전도성 핀들(18)이 상기 조립 과정 중에 상기 회로 기판(12)을 관통하는 경우 상기 전도성 핀들(18)의 각각의 끝부분과 결합하도록 구성되며, 각각의 스위치 단부는 상기 스위치들(63)의 각각과 결합하도록 구성되되, 상기 전도성 핀들(18)의 관통은 상기 전달 수단들(88)을 관통 방향으로 이동시키며, 상기 전달 요소들(88)의 이동은 상기 스위치들(63)까지 전달되어 상기 스위치들(63)의 상태를 변화시키는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스위치들(63)은 상기 접지 플레이트(44) 위에 놓여져서 그에 접지되는 전기 프로브들(94)을 포함하되, 상기 핀들(18)이 상기 회로 기판(12)을 관통하는 경우, 상기 전달 요소들(88)은 상기 프로브들(94)을 상기 접지 플레이트(14)로부터 들어 올려 개방 회로들을 생성하되, 상기 센서(56)는 상기 대응 프로브들(94) 각각의 상기 개방 회로를 검출하는 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    각각의 전달 요소(88)는 상기 핀 단부(72)에 위치하는 인터페이스 핀(70)과, 상기 인터페이스 핀(70) 및 상기 스위치 단부(86) 사이의 절연체 핀(82)을 포함하며, 상기 절연체 핀(82)은 상기 전도성 핀(18)을 상기 스위치(63)로부터 전기적으로 절연하는 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치들(63)은 상기 조립 과정 중에 상기 전도성 핀들(18)과 결합하도록 구성되는 대응 전달 요소들(88)에 의해 물리적으로 이동되며, 상기 스위치 들(63)은 접지 상태로부터 이동되되, 상기 스위치들(63)은 유연 상태로 전기적으로 접지되되, 상기 센서(56)가 각각의 스위치의 상태를 검출하는 동안 상기 스위치들은 더 이상 전기적으로 접지되지 않는 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레스 공구는 상기 회로 기판(12)을 상기 전도성 핀들(18)과 결합하여 그 위로 누르도록 구성되는 회로 기판 결합 표면(66)을 갖는 프레스 블록(42)을 포함하며, 상기 검출기 하우징은 상기 회로 기판 결합 표면(66)과 반대인 상기 프레스 블록(42)에 장착되는 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 프레스 공구는 상기 회로 기판(12)을 상기 전도성 핀들(18)과 결합하여 그 위로 누르도록 구성되는 회로 기판 결합 표면(66)을 갖는 프레스 블록(42)을 포함하며, 상기 프레스 블록(42)은 그를 관통하는 구멍들(68)을 갖되, 상기 전달 요소들(88)은 상기 구멍들(68)의 각각의 것들 내에 수용되는 장치.
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