KR20200110667A - 인쇄 회로 기판 홀들 내에서 전기 전도성 층들을 측정하기 위한 용량성 테스트 니들 - Google Patents

인쇄 회로 기판 홀들 내에서 전기 전도성 층들을 측정하기 위한 용량성 테스트 니들 Download PDF

Info

Publication number
KR20200110667A
KR20200110667A KR1020207023032A KR20207023032A KR20200110667A KR 20200110667 A KR20200110667 A KR 20200110667A KR 1020207023032 A KR1020207023032 A KR 1020207023032A KR 20207023032 A KR20207023032 A KR 20207023032A KR 20200110667 A KR20200110667 A KR 20200110667A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
test
measuring
printed circuit
electrically conductive
capacitive
Prior art date
Application number
KR1020207023032A
Other languages
English (en)
Inventor
슈테판 바이쓰
오레 유슉
크리스티안 바인델
Original Assignee
엑세라 코포레이션
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
Priority claimed from DE102018101031.1A external-priority patent/DE102018101031A1/de
Application filed by 엑세라 코포레이션 filed Critical 엑세라 코포레이션
Publication of KR20200110667A publication Critical patent/KR20200110667A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/302—Contactless testing
    • G01R31/312—Contactless testing by capacitive methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06711—Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06733—Geometry aspects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0057—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes measuring forces due to spring-shaped elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06711—Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06716—Elastic
    • G01R1/06722—Spring-loaded
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06711—Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06733—Geometry aspects
    • G01R1/06738—Geometry aspects related to tip portion
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06711—Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06755—Material aspects
    • G01R1/06761—Material aspects related to layers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/07—Non contact-making probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G01R1/07392—Multiple probes manipulating each probe element or tip individually
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2801—Testing of printed circuits, backplanes, motherboards, hybrid circuits or carriers for multichip packages [MCP]
    • G01R31/2806—Apparatus therefor, e.g. test stations, drivers, analysers, conveyors
    • G01R31/2808—Holding, conveying or contacting devices, e.g. test adapters, edge connectors, extender boards
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2801—Testing of printed circuits, backplanes, motherboards, hybrid circuits or carriers for multichip packages [MCP]
    • G01R31/281—Specific types of tests or tests for a specific type of fault, e.g. thermal mapping, shorts testing
    • G01R31/2813—Checking the presence, location, orientation or value, e.g. resistance, of components or conductors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2886—Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Measuring Leads Or Probes (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

본 발명은, 인쇄 회로 기판들의 홀들 내에서 전기 전도성 층들을 측정하기 위한 테스트 니들과, 이러한 유형의 테스트 니들을 가지는 테스트 프로브, 이러한 유형의 테스트 니들과 테스트 프로브를 가지는 인쇄 회로 기판들을 테스트하기 위한 플라잉 프로브 테스터에 관한 것이다.
상기 테스트 니들은 케이블을 통하여 용량성 측정 장치에 연결되는 용량성 측정 본체를 가진다. 상기 케이블은 실드되어, 상기 용량성 측정 본체 만이 다른 전기 전도성 본체와 용량성 결합을 형성할 수 있다. 이에 의하여 상기 용량성 결합은 높은 국부 분해능으로 검출될 수 있다.

Description

인쇄 회로 기판 홀들 내에서 전기 전도성 층들을 측정하기 위한 용량성 테스트 니들
본 발명은 인쇄 회로 기판들의 홀들 내에서 전기 전도성 층들을 측정하기 위한 테스트 니들, 뿐만 아니라 이러한 테스트 니들을 갖는 테스트 프로브, 및 그러한 테스트 니들로 또는 그러한 테스트 프로브로 인쇄 회로 기판들을 테스트하기 위한 플라잉 프로브 테스터에 관한 것이다.
인쇄 회로 기판들이 제조될 때, 인쇄 회로 기판들은 종종 초기에 소위 쿠폰들로 제조된다. 쿠폰들은 측정들이 그들 상에서 수행될 수 있도록 사전결정된 전도체 트랙들을 갖는 인쇄 회로 기판의 영역들이다. 인쇄 회로 기판이 제대로 제조되었는지 테스트하기 위해 측정들이 수행된 후, 쿠폰들은 인쇄 회로 기판의 나머지 부분과 분리된다. 인쇄 회로 기판의 나머지는 하나 이상의 소위 사용 영역들 또는 패널들을 포함하며, 이들은 전기 부품들이 장착되고 전기 제품들에 사용된다.
쿠폰들 상에서 상이한 전기적 특성들이 측정될 수 있다. 쿠폰들은 특수한 전도체 트랙들이 있으며, 예를 들어 생산 공정이 고주파에 적합한 전도체 트랙들의 제조 요건들을 충족하는지 여부가 쉽게 결정될 수 있다. 쿠폰의 전도체 트랙들을 사용하여 부하 테스트들을 수행할 수도 있으며, 이로 인해 쿠폰들 상의 개별 전도체 트랙들이 손상될 수도 있다. 쿠폰들의 전도체 트랙들은 후속 제품들에 사용되지 않으므로, 이들은 특정 테스트 절차들에 특히 최적화될 수 있다.
그러나 쿠폰들 상의 모든 측정치들이 사용 영역의 전도체 트랙들로 전송될 수 있는 것은 아니다. 우선, 사용 영역 내 전도체 트랙들은 종종 쿠폰 상의 것들과 상이한 기하학적 구조를 가지므로 쿠폰 내 측정 결과들의 전송이 항상 사용 영역의 전도체 트랙들에 적용가능한 것은 아니다.
오랫동안 고주파 특성들을 테스트하기 위해 사용 영역의 전도체 트랙들로 고주파 신호들을 인가하기 위한 측정 프로브들이 있었다. 이러한 고주파 측정은 전도체 트랙의 접촉이 전기적으로 적응된 방식으로 발생하는 경우에만 신뢰성있게 수행될 수 있다. 반사들이 발생되면 결함의 실제 위치를 식별하기가 어렵다. 또한 고주파 측정에는 항상 접촉 지점에 가까운 접지 기준점이 필요하다. 따라서 대응하는 측정 헤드의 설계는 비용이 많이 든다.
백-드릴링된 홀들 내에서 전기 전도성 층을 측정하기 위해, 전도성 탄성중합체를 갖는 대응하는 테스팅 헤드는 US 9,459,285 B2에 공지되어 있으며, 이는 전도성 층들을 기계적으로 감지하고 전기적으로 측정할 수 있다.
또한 추가적인 전도체 트랙을 갖는 인쇄 회로 기판을 제공하는 것이 US 8,431,834 B2로부터 공지되어 있으며, 이로써 이러한 추가적인 전도체 트랙과 작동 전도체 트랙 사이의 임피던스 측정치가 백-보링이 충분히 깊게 되었는지 또는 너무 깊게 되었는지 확인하는 데 사용될 수 있다. 이러한 종류의 추가적인 전도체 트랙을 제공하는 것은 매우 비싸고 다층 인쇄 회로 기판의 비용을 상당히 증가시킨다.
US 2015/047892 A1은 백-보링 동안 전도체 트랙과의 전기적 접촉을 측정하고 그에 따라 드릴을 제어하기 위해 드릴이 동시에 프로브로서 사용되는 방법을 개시하고 있다.
특허 US 9,341,670 B2, US 9,488,690 B2, 및 US 9,739,825 B2는 인쇄 회로 기판의 홀들 내에서 소위 "스터브들(stubs)"을 측정하는 데 사용될 수 있는 방법들 및 장치들을 개시하고 있다. 이러한 스터브들은 전도체 트랙에 전기적으로 접속된 인쇄 회로 기판의 홀들 내에 있는 전기 전도성 층의 나머지들 또는 스텀프들이다. 이러한 스터브들을 제거하기 위해, 인쇄 회로 기판의 홀들이 두 번째로 드릴링되는 경우가 종종 있는데 이를 백 드릴링이라고 한다. 이러한 백 드릴링은 일반적으로 구리 층인 전기 전도성 층을 갖는 개별 층들을 코팅하는 동안 우연히 생성된 이러한 스터브들을 제거할 수 있다. 그러나 이러한 백 드릴링은 전도체 트랙의 원하는 전기 접속들을 끊을 수도 있다. 이러한 장치는 용량성 프로브를 가지며, 이러한 프로브는 인쇄 회로 기판의 백-드릴링된 홀 내로 삽입된다. 용량성 프로브의 정전 용량가 측정된다. 백-드릴링된 홀 내에 존재하는 다른 전기 전도성 재료는 정전 용량에 의해 검출된다. 따라서 백 드릴링의 결함들을 검출할 수 있다.
본 발명의 목적은 인쇄 회로 기판들의 홀들 내에서 전기 전도성 층들을 측정하기 위한 테스트 니들, 및 대응하는 테스트 프로브 및 플라잉 프로브 테스터를 생성하는 것이며, 이들은 US 9,341,670 B2에 기재된 방법에 따른 인쇄 회로 기판의 백-드릴링된 홀 이들은 용이하고, 신뢰성있고, 매우 정확하게 측정할 수 있다.
상기 목적은 독립항들의 대상들에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들은 각각의 종속 항들에 개시되어 있다.
인쇄 회로 기판들의 홀들 내에서 전기 전도성 층들을 측정하기 위한 본 발명에 따른 테스트 니들은 실드로 둘러싸인 전기 전도체를 포함하며, 상기 테스트 니들은 용량성 측정 장치에 전기적으로 접속될 수 있는 접속 단부 및 측정 동안 홀 내로 삽입될 수 있는 측정 단부를 갖는다.
이러한 테스트 니들은, 상기 측정 단부에서, 상기 전기 전도체에 접속되는 용량성 측정 본체는 상기 실드의 외부에 위치되고 상기 홀 내에서 전기 전도성 층과 용량성 결합을 형성할 수 있다는 것을 특징으로 한다.
상기 테스트 니들의 상기 전기 전도체가 차폐되고 상기 용량성 측정 본체만 또 다른 전기 전도성 본체와 용량성 결합을 형성할 수 있기 때문에, 상기 테스트 니들은 전기 전도성 층과 관련하여 상기 측정된 정전 용량에 기초하여 상기 용량성 측정 본체의 위치를 매우 정확하게 검출할 수 있다.
상기 측정 본체는 바람직하게는 전기 절연 층에 의해 둘러싸여서, 상기 측정 본체와 또 다른 전기 전도성 본체 간에 전기 접촉이 발생할 수 없다.
상기 측정 본체는 중공 실린더 형태로 구현될 수 있다.
또한, 상기 측정 본체는 상기 전기 전도체의 하나 이상의 권선들에 의해 구현될 수 있으며, 이러한 권선들은 상기 실드 외부에 위치된다.
상기 측정 본체는 바람직하게는 1.5mm의 최대 직경, 특히 1mm의 최대 직경을 가지며, 바람직하게는 0.75mm의 최대 직경을 갖는다.
상기 테스트 니들의 축 방향으로, 상기 측정 본체는 바람직하게는 0.5mm의 최대 길이, 바람직하게는 0.25mm의 최대 길이, 특히 0.15mm의 최대 길이를 갖는다.
상기 측정 본체가 작을수록 상기 테스트 니들로 검출될 수 있는 국부 분해능(local resolution)이 더 정확하다.
한편, 상기 측정 본체가 연장되는 면적이 클수록, 상기 홀 내의 전기 전도성 층에 대한 용량성 결합이 커지고 상기 측정된 신호가 더 강력해진다. 전기 전도성 층을 검출하기 위해서는 상기 국부 분해능과 상기 용량성 결합 간에 절충이 필요하다.
상기 테스트 니들은 상기 전기 전도체 및 전기 절연 층을 포함하는 케이블이 그 내부에서 안내되는 상기 실드를 형성하는 전기 전도성 튜브를 가질 수 있다. 상기 용량성 측정 장치에 접속되기 위해 상기 케이블은 상기 접속 단부에서 상기 튜브로부터 짧은 거리로 돌출될 수 있다. 상기 측정 단부에서, 상기 케이블은 상기 튜브 주위에 배치되어 하나 이상의 권선들로 상기 측정 본체를 형성하도록 짧은 거리로 돌출될 수 있다. 이는 상기 테스트 니들의 매우 간단한 설계이나, 그럼에도 불구하고 매우 정밀한 측정들을 가능하게 한다. 바람직하게는, 상기 케이블은 상기 전기 전도성 튜브 둘레에 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 권선들로 권취되어 상기 측정 본체를 생성한다.
인쇄 회로 기판들의 홀들 내에서 전기 전도성 층을 측정하기 위한 테스트 프로브에는 전술한 테스트 니들이 제공될 수 있고, 상기 테스트 니들이 또 다른 본체를 터치하는지 여부를 결정할 수 있는 터치 센서가 있다.
상기 터치 센서는, 상기 테스트 프로브가 테스트될 상기 인쇄 회로 기판의 표면을 먼저 터치한 후 블라인드 홀의 하단을 터치한다는 점에서 블라인드 홀의 깊이를 측정하는 데 사용될 수 있고; 상기 터치들이 각각 검출되어 상기 테스트 프로브의 위치를 검출한다. 두 위치들 간의 차는 상기 블라인드 홀의 깊이를 산출한다.
실제 정전 용량 측정은 가능한 한 비접촉식이어야 하며, 그렇기 때문에 상기 터치 센서를 사용하여 또 다른 본체가 터치되는지 여부를 검출하고 필요할 경우 상기 테스트 바늘이 더 이상 상기 본체를 터치하지 않도록 이동시킬 수 있다.
터치 센서는 상기 테스트 니들을 유지하기 위한 스프링-탄성 마운트 및 상기 스프링-탄성 마운트의 편향을 검출하기 위한 센서를 가질 수 있다.
상기 스프링 탄성 마운트의 편향을 감지하기 위한 상기 센서는 광학 센서일 수 있다. 이러한 광학 센서는 상이한 방식들로 구현될 수 있다. 광원은 예를 들어 광섬유에 의해 직접 또는 개별적으로 상기 스프링-탄성 마운트 상에 배치될 수 있으며, 광 출력은 광학 센서에 의해 검출된다. 상기 스프링-탄성 마운트가 편향되면 빛의 원뿔이 상기 광학 센서로부터 멀어지며, 이는 밝기 변화로 인해 검출가능하다. 마찬가지로 광전 빔을 제공하는 것이 가능하다.
상기 테스트 프로브 상에서, 상기 테스트 니들 및/또는 상기 스프링-탄성 마운트가 편향되지 않은 상태로 놓이도록 정지부가 제공될 수 있다. 따라서, 상기 편향되지 않은 상태에서 상기 테스트 니들의 위치는 상기 테스트 프로브와 관련하여 명확하게 정의된다. 상기 테스트 프로브의 위치가 알려진 경우, 이를 바탕으로, 상기 테스트 니들의 위치 및 따라서 상기 측정 본체의 위치를 추정할 수도 있다.
인쇄 회로 기판들을 테스트하기 위한, 특히 노출된 인쇄 회로 기판들을 테스트하기 위한 플라잉 프로브 테스터는 바람직하게는 테스트 핑거를 가지며, 상기 테스트 핑거는 인쇄 회로 기판의 사전결정된 접촉 지점 부근으로 이동될 수 있도록 사전결정된 테스팅 영역에서 자유롭게 이동할 수 있다. 상기 테스트 핑거에는 상기 테스트 니들 또는 상기 테스트 프로브가 제공될 수 있다.
상기 플라잉 프로브 테스터는 다수의 테스트 핑거들을 가질 수 있으며, 하나 이상의 추가 테스트 핑거들은 인쇄 회로 기판의 특정 접촉 지점들에 전기적으로 접촉하기 위한 테스트 니들을 갖는다.
또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 인쇄 회로 기판들의 홀들 내에서 전기 전도성 층들을 측정하는 방법에 관한 것이다. 이를 위해 상기 테스트 니들 또는 상기 테스트 프로브 또는 상기 플라잉 프로브 테스터가 사용된다. 상기 용량성 측정 본체를 갖는 상기 테스트 니들이 홀 내에 삽입된다. 이 경우의 상기 용량성 측정 본체의 위치가 검출되는 동시에, 그의 주변에 대한 상기 용량성 측정 본체의 상기 전기 정전 용량이 측정된다. 상기 측정된 정전 용량에 기초하여, 전기 전도체가 상기 검출된 위치 근처에 존재하는지에 대한 결정이 이루어진다. 상기 용량성 측정 본체의 위치 및 이와 함께 측정된 상기 정전 용량의 동시 검출을 통해, 전기 전도체의 위치를 결정할 수 있다. 이러한 용량성 측정 본체는 작은 홀들 내에 삽입될 수 있으며, 이로써 내측 면 상에 구현된 전기 전도성 층들이 확실하게 검출될 수 있다.
상기 정전 용량의 실제 측정에 더하여, 측정될 블라인드 홀의 깊이를 결정하기 위해 상술된 터치 센서를 사용하는 것도 가능하다. 이러한 깊이의 결정은 용량성 측정 전, 동안, 또는 후에 수행될 수 있다.
상기 정전 용량을 측정하기 위해, 적어도 1kHz의 주파수를 갖는 전기 신호가 인가된다. 예를 들어 적어도 2kHz 또는 적어도 4kHz의 더 높은 주파수들이 사용될 수도 있다. 상기 측정 신호는 상기 테스트 니들의 전도체 및 따라서 상기 용량성 측정 본체에 인가될 수 있다. 측정될 전기 전도체의 세그먼트에 접속될 전도체 트랙에서, 그 안에 유도된 측정 신호가 감지된다. 그럼에도 불구하고, 바람직하게는, 상기 측정 신호는 상기 용량성 측정 본체로 감지되는 상기 전기 전도체에 접속되는 전도체 트랙에 인가된다. 그 다음, 이러한 전기 전도체의 상기 측정 신호는 상기 용량성 측정 본체 내로 유도되고, 이에 따라 상기 측정 장치에 의해 검출되어 평가될 수 있다. 이는 상기 전기 전도체가 상이한 홀들 내에 위치된 많은 전기 전도성 세그먼트들에 접속된 경우에 특히 유리하다. 그런 다음, 이러한 전기 전도체 상에 테스트 핑거가 놓여야 하며 상기 테스트 프로브는 다수의 홀들 내에서 하나씩 상기 전기 전도체들을 감지할 수 있다.
전기 전도체가 상기 측정 본체 근처에 위치되는지를 결정할 때, 적절히 구현된 홀의 정전 용량 프로파일과의 비교가 수행될 수 있다. "적절히 구현된 홀"은, 그 내부에서 내측 표면의 원하는 영역들에 전기 전도성 층이 제공되고 이러한 영역들은 상기 측정 신호가 인가되는 상기 전기 전도체에 접속되고 상기 홀의 상기 내측 표면의 다른 영역들은 전기 전도성 층을 갖지 않는 홀이다. 따라서, 상기 홀의 상기 내측 표면 상의 상기 전기 전도성 층의 위치는 상기 비교에 기초하여 결정될 수 있다. 상기 측정된 정전 용량 프로파일이 상기 사전결정된 정전 용량 프로파일과 일치하면, 상기 홀은 적절하게 구현되며, 즉, 전기 전도성 층은 원하는 위치들에만 제공된다. 그러나, 편차들이 있는 경우, 이는 전기 전도성 층이 특정 장소에서 누락되거나 전기 전도성 층이 존재하지 않아야 하는 특정 장소에 전기 전도성 층이 제공됨을 의미한다.
이러한 방법을 사용하면, 상기 테스트 니들은 테스트되는 상기 인쇄 회로 기판의 상기 표면에 대해 가능한 한 수직으로 유지되며, 이는 일반적으로 상기 홀들이 상기 인쇄 회로 기판의 상기 표면에 수직으로 생성되기 때문이다. 따라서 상기 테스트 니들은 각각의 홀과 축방향으로 정렬되고 홀의 상기 내측 표면과 충돌할 위험이 적다.
본 발명은 도면들에 도시된 예시적인 실시예에 기초하여 이하에서 더 상세히 설명될 것이다. 개략도들에서:
도 1은 플라잉 프로브 테스터의 사시도이다,
도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 테스트 니들을 갖는 테스트 프로브의 사시도들 및 측면도를 도시한다,
도 3은 테스팅 팁을 갖는 테스트 니들의 세부사항을 도시하는 단면도이다,
도 4는 인쇄 회로 기판은 단면으로 도시되고 접지 전도체 트랙은 전기 접지에 접속된, 인쇄 회로 기판의 도금된 관통-홀 내에서 전기 전도성 층을 측정하기 위한 측정 장치를 개략적으로 도시하며,
도 5는 인쇄 회로 기판은 단면으로 도시되고 접지 전도체 트랙은 전기 접지에 접속되지 않은, 인쇄 회로 기판의 도금된 관통-홀 내에서 전기 전도성 층을 측정하기 위한 측정 장치를 개략적으로 도시하며,
도 6은 도 4 및 도 5에 따른 도금된 관통-홀 내에서의 전도성 층의 비접촉 측정을 위한 측정 장치들의 등가 회로도를 도시한다.
본 발명은 다수의 테스트 핑거들(2)을 갖는 플라잉 프로브 테스터(1)에 의해 구현될 수 있으며, 다수의 테스트 핑거들(2) 각각은 전도체 트랙들 내 대응하는 측정 신호를 공급 또는 감지하기 위해 테스트될 인쇄 회로 기판(4)이 전기적으로 접촉될 수 있는 테스트 프로브(3)을 갖는다(도 1).
이러한 종류의 테스트 프로브들(3)은 예를 들어 WO 03/048787 A1에 기술되어 있으며, 이와 관련하여 참조가 이루어진다.
본 예시적인 실시예에서, 플라잉 프로브 테스터는 복수의 가이드 레일들(6)이 그 상에 위치되는 2개의 횡방향 유닛들(5)을 가지며, 이는 테스트될 인쇄 회로 기판(4)을 수용할 수 있는 테스팅 영역을 가로질러 연장된다. 각 횡방향 유닛(5)은 장방형 관통 개구를 갖는 프레임을 형성한다. 2개의 횡방향 유닛들(5)은 그들의 관통 개구들이 서로 동일 평면 상에 위치되도록 지지체(7) 상에 수직으로 세워진다. 인쇄 회로 기판(4)을 수용하기 위한 테스팅 영역은 횡방향 유닛들(5)의 관통 개구들을 통해 연장된다. 본 예시적인 실시예에서, 각 횡방향 유닛은 횡방향 유닛(5)의 각 측면 상에 2개씩 4개의 가이드 레일들(6)을 갖는다. 횡방향 유닛의 각 측면 상에서, 가이드 레일들(6) 중 하나는 관통 개구(8) 위에 위치하고 가이드 레일들 중 다른 하나는 관통 개구(8) 아래에 위치된다.
각 가이드 레일(6)은 슬라이딩 방식으로 그 상에 위치된 적어도 하나의 슬라이더(9)를 가지며, 이들 각각은 테스트 핑거들(2) 중 하나를 지지한다. 본 예시적인 실시예에서, 2개의 슬라이더들(9)이 각 가이드 레일(6) 상에 제공된다. 그러나, 기본적으로 가이드 레일(6) 상에는 3개 이상의 슬라이더들(9)이 제공될 수 있다.
테스트 핑거들(2)은 일 단에서 슬라이더들(9)에 선회식으로 고정된다. 이러한 플라잉 프로브 테스터의 설계는 예를 들어 WO 2014/140029 A1로부터 추론될 수 있다. 이와 관련하여, 이러한 문헌 전체가 참조된다.
테스트 프로브들(3)은 테스트 핑거들(2)의 슬라이더들(9)로부터 멀게 배향된 단부들, 즉 자유 단부들에 위치되고, 각각은 테스트 니들(10)을 가지며, 이는 접촉될 인쇄 회로 기판(4)의 방향으로 접촉 팁(11)과 배향된다. 접촉 팁(11)을 인쇄 회로 기판의 표면 상에 포지셔닝하거나 인쇄 회로 기판(4) 내의 홀 내로 이를 삽입하기 위해 테스트 핑거들(2)은 인쇄 회로 기판(4)을 향한 방향 또는 인쇄 회로 기판(4)으로부터 멀어지는 방향으로 테스트 프로브들(3)과 함께 이동될 수 있다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나 또는 여러 테스트 핑거들(2)은 인쇄 회로 기판(4)의 홀들 및 특히 블라인드 홀들의 비접촉 용량성 감지를 위해 구현되는 각각의 테스트 프로브(12)(도 2a 내지 도 2c)를 갖는다. 이러한 테스트 프로브(12)는 인쇄 회로 기판으로서 구현되는 베이스 플레이트(13)를 갖는다. 베이스 플레이트(13)에는 테스트 프로브(12)가 테스트 핑거들(2) 중 하나에 멈춤쇠 방식으로 부착될 수 있는 2개의 멈춤쇠 암들(15)을 갖는 멈춤쇠 본체(14)가 제공된다. 2개의 스프링 암들(16 및 17)이 멈춤쇠 본체(14)에 체결된다. 2개의 스프링 암들 중 하나는 베이스 플레이트(13)에 대해 직접 놓이고 베이스 플레이트(13)와 멈춤쇠 본체(14) 사이에 클램핑된다. 다른 스프링 암(17)은 2개의 나사들에 의해 멈춤쇠 본체(14)의 표면에 베이스 플레이트(13)과 떨어져서 마주하도록 고정된다. 스프링 암들(16 및 17)은 서로 평행하게 배향된다. 위에서 볼 때, 멈춤쇠 본체(14)로부터 시작하여, 베이스 플레이트(13) 및 스프링 암들(16 및 17)은 2개의 스프링 암들(16 및 17)이 각각 단거리로 돌출되는 자유 단부(18)로 테이퍼된다. 스프링 암들(16 및 17)의 이러한 단부들에서, 각각의 테스트 니들(19)이 체결되며, 이로써 탄성 스프링 암들(16 및 17), 멈춤쇠 본체(14), 및 2개의 스프링 암들(16 및 17)을 연결하는 테스트 니들(19)의 세그먼트는 평행사변형을 형성한다. 2개의 스프링 암들(16 및 17)의 자유 단부들은 베이스 플레이트(13)로부터 피봇될 수 있으며, 이로써 테스트 니들이 탄성 방식으로 테스트 프로브(12) 상에 지지된다. 베이스 플레이트 상에 직접 놓인 스프링 암(16)은 이하에서 베이스 스프링 암(16)으로 지칭되고, 베이스 플레이트(13)로부터 떨어진 스프링 암(17)은 자유 스프링 암(17)으로 지칭된다. 따라서, 베이스 플레이트(13)는 베이스 스프링 암(16) 및 테스트 니들(12)의 본체의 나머지에 대한 테스트 니들(19)의 이동에 대한 정지부를 구성한다.
위에서 볼 때, 2개의 스프링 암들(16 및 17)은 대략 삼각형인 프레임을 형성한다. 자유 스프링 암(17) 상에는 베이스 플레이트(13)를 향한 측정 태그(20)가 위치된다.
베이스 플레이트(13) 상에는, 광전 빔 장치(21)가 제공되며, 이는 광원 및 광 센서와 스프링 암들(16 및 17)이 편향되지 않을 때 측정 태그(20)가 차단하는 광전 빔을 형성한다. 스프링 암들이 편향될 때, 측정 태그(20)는 광전 빔 밖으로 이동하며, 이로써 광 센서가 증가된 밝기를 검출한다. 따라서, 이러한 광전 빔 장치(21)는 측정 태그(20)와 함께 터치 센서를 형성하며, 터치 센서는 테스트 니들(19)이 또 다른 본체와 접촉하기 때문에 스프링 암들(16 및 17)이 편향될 때를 검출한다.
테스트 니들은 접속 단부(22) 및 측정 단부(23)를 갖는다. 접속 단부(22)의 영역에서, 자유 스프링 암(17)은 테스트 니들(19)에 접속된다. 테스트 니들(19)은 베이스 스프링 암(16)에 접속되며, 이로써 스프링 암들(16 및 17)의 편향되지 않은 상태에서, 즉 베이스 스프링 암(16)이 베이스 플레이트(13)에 대해 놓일 때, 테스트 니들(19)은 베이스 플레이트(13)의 평면에 수직으로 위치된다.
이러한 테스트 프로브(12) 및 대응하는 테스트 핑거(2)는, 테스트 니들이 비편향 상태에서 테스트 핑거(2) 상에 장착될 때 테스팅 영역 및 테스팅 영역 내에 위치된 인쇄 회로 기판(4)에 수직으로 위치되도록 구현된다.
테스트 프로브(12) 상의 테스트 니들(19)은 베이스 플레이트(13)에 대해 짧은 거리로 돌출된다. 테스트 니들(19)은 전기 전도성이고 바람직하게는 최대 0.2mm, 특히 최대 0.18mm의 외경을 갖는 금속 튜브를 갖는다. 케이블(25)은 금속 튜브(24) 내에서 안내되고 전기 전도체를 가지며, 이는 절연 층에 의해 둘러싸인다. 본 예시적인 실시예에서, 케이블(25)은 베이스 플레이트(13) 상에 구현되고 용량성 측정 장치(도시되지 않음)에 전기적으로 접속된 전도체 트랙에 접속된다. 측정 단부(23)에서, 케이블(25)의 전도체는 용량성 측정 본체(26)에 접속된다. 용량성 측정 본체는 튜브 주위에 위치되고 그로부터 전기적으로 절연되는 금속성 환형 본체이다. 용량성 측정 본체(26)는 케이블(25)의 전도체에 전기적으로 접속된 절연 층을 갖는 금속 링일 수 있다. 그러나, 용량성 측정 본체(26)는 케이블(25)의 하나 이상의 권선들로 구성될 수도 있다.
금속 튜브(24)는 케이블(25)을 차폐하는 역할을 하며, 이로써 용량성 측정 본체(26)만이 근처에 위치된 전기 전도체와 용량성 결합을 형성할 수 있고 이러한 다른 전기 전도체에 대한 그의 용량성 결합만이 케이블(25)에 의해 감지될 수 있다.
테스트 니들(19)의 측정 단부(23)에는 측정 팁(27)이 제공된다. 이러한 측정 팁은 또 다른 본체를 기계적으로 터치할 때만 사용된다. 측정 팁은 전기 비전도성 재료로 구성되거나 절연 층을 가질 수 있다. 본 예시적인 실시예에서, 이는 인쇄 회로 기판의 접촉 지점을 전기적으로 접촉시키는 데 사용되지 않는다.
그러나, 본 발명의 맥락에서, 측정 팁은 또한 전기 전도성으로 구현될 수 있으며, 이로써 인쇄 회로 기판의 접촉 지점에 대한 전기적 접속을 생성하는데 사용될 수 있다. 이러한 전기 전도성 접촉 팁이 용량성 측정 본체(26)에 전기적으로 접속되면, 용량성 측정 본체(26)가 측정될 전기 전도성 물체와 형성하는 용량성 결합에 접촉 지점 팁이 또한 고려될 수 있다.
측정 팁(27)의 예시적인 실시예는 캐뉼라 튜브(28)로 구성되고, 그의 일 단부는 납땜된 접속부(29)에 의해 튜브 또는 실드(24)에 전기적으로 전도성 방식으로 접속된다. 납땜된 접속부(29)의 영역에서, 캐뉼라 튜브는 예를 들어 0.3mm의 직경을 갖는다. 캐뉼라 튜브는 측정 팁(27)의 방향으로 그리고 측정 팁(27)의 영역에서 축방향으로 배향되며, 0.2mm 이하의 직경을 갖는다. 측정 팁의 영역에서, 캐뉼라 튜브(28)는 경사진 방식으로 절단되어 경사진 방식으로 연장되는 출구 개구(30)를 생성한다.
케이블(25)은 튜브(24) 및 캐뉼라 튜브(28)를 통해 안내되고 출구 개구(30)에서 캐뉼라 튜브(28)를 빠져나간다. 측정 팁(27)의 영역에서, 케이블은 캐뉼라 튜브(28) 둘레에 3개의 권선들로 권취되어 용량성 측정 본체(26)를 형성한다.
측정 팁(27) 자체는 전기 전도성이며 전기 전도성 방식으로 튜브(24)에 접속된다.
전기 전도성 방식으로 구현된 이러한 측정 팁은, 테스트 니들(19)이, 예를 들어, 전기 전도성 및 전기 비전도성 표면 섹션들을 갖는 교정 표면과 접촉할 수 있어, 테스트 니들(19)의 위치 및 따라서 테스트 니들(19)이 체결되는 테스트 핑거(2)의 위치를 교정하는 것이 가능하다는 이점을 갖는다.
도 3에 도시된 테스트 니들(19)은 제조가 용이하고 매우 작은 측정 본체(26)를 가지므로, 국부 분해능이 상응하여 정밀하다.
플라잉 프로브 테스터(1)에 의해 인쇄 회로 기판의 블라인드 홀 내에서 전기 전도성 코팅을 측정하기 위한 일반적인 측정 절차는 다음과 같이 수행된다:
- 본 발명에 따른 테스트 프로브(12)가 갖는 테스트 핑거(2)는 그의 높이를 결정하기 위해 테스트될 인쇄 회로 기판(4)의 표면과 기계적으로 접촉한다.
- 측정 니들(27)이 인쇄 회로 기판(4)의 블라인드 홀의 하단을 터치할 때까지, 테스트 니들을 갖는 테스트 프로브는 인쇄 회로 기판(4)에 속하고 측정될 블라인드 홀 내로 삽입된다. 블라인드 홀의 하단이 터치될 때의 테스트 프로브(12)의 위치는 터치 센서에 의해 검출되며, 이로써 블라인드 홀의 깊이는 이러한 위치와 테스트 프로브 또는 더 정확하게는 그의 측정 팁(27)이 인쇄 회로 기판의 표면을 터치한 위치 간의 높이 차에 기초하여 결정된다.
- 용량성 측정 본체(26)가 블라인드 홀 내에 위치된 상태에서, 용량성 측정 본체(26)와 블라인드 홀 내에 위치된 전기 전도체 간의 정전 용량의 용량성 측정은 또 다른 테스트 핑거(2)에 의해 수행되며, 또 다른 테스트 핑거(2)는 이러한 전기 전도체에 접속된 인쇄 회로 기판의 접촉 지점과 접촉하며, 사전결정된 측정 신호가 이러한 전기 전도체에 인가된다. 측정 신호는 바람직하게는 적어도 1kHz의 주파수, 특히 적어도 4kHz 또는 적어도 10 kHz의 주파수를 갖는다.
용량성 측정 본체(26) 내에서 이에 의해 유도된 신호는 케이블(25)을 통해 용량성 측정 본체(26)에 의해 감지되고 측정 장치로 중계된다. 이러한 방식으로 측정된 신호의 진폭은 용량성 측정 본체(26)와 이에 인접한 전기 전도체 사이에서 생성되는 정전 용량을 결정하는 데 사용된다. 동시에, 용량성 측정 본체(26)의 위치가 검출되는데, 이는 대응하는 테스트 핑거(2)의 이동에 의해 설정되고 플라잉 프로브 테스터(1) 상에서 알려진 테스트 프로브(12)의 위치에 의해 사전결정된다. 블라인드 홀 내의 용량성 측정 본체(26)의 이동 동안의 위치 및 정전 용량의 동시 검출을 통해, 용량성 측정 본체(26)가 그의 주변에 대해 가정하는 정전 용량의 위치-의존적 결정이 가능하다. 이는 블라인드 홀의 내측 표면이 전기 전도체로 코팅되는지 여부를 추정할 수 있는 정전 용량의 프로파일을 생성한다.
바람직하게는, 플라잉 프로브 테스터(1)는 다수의 테스트 핑거들(2)을 가지며, 이들은 각각 본 발명에 따른 테스트 프로브(12)를 구비한다. 이를 통해 여러 개의 블라인드 홀들 또는 관통 홀들이 동시에 측정될 수 있다. 바람직하게는, 동시 측정 동안, 그들의 주파수가 상이한 측정 신호들이 사용된다. 따라서 대응하는 대역-통과 필터들을 사용하면 한 측정에서 또 다른 측정으로의 누화를 방지할 수 있다.
바람직하게는, 각각의 가이드 레일(6)은 인쇄 회로 기판의 접촉 지점을 전기적으로 접촉시키기 위한 종래의 테스트 니들(10)이 장착된 테스트 프로브(3)를 갖는 적어도 하나의 테스트 핑거(2)를 가지며 본 발명에 따른 테스트 프로브(12)를 갖는 또 다른 테스트 핑거(2)를 갖는다. 종래의 테스트 프로브들(3)을 갖는 2개의 테스트 핑거들(2) 및 본 발명에 따른 테스트 프로브(12)를 갖춘 또 다른 테스트 핑거(2)를 갖는 가이드 레일(6)을 제공하는 것이 또한 유리할 수 있다.
그러나, 본 발명은 또한 결합된 횡방향 유닛(5) 상에 위치되지 않은 복수의 분리된 횡방향 빔들을 갖는 종래의 플라잉 프로브 테스터에서 사용될 수 있다. 이러한 종류의 플라잉 프로브 테스터에서, 본 발명에 따른 테스트 프로브(12)를 갖는 적어도 하나의 테스트 핑거(2)와 종래의 테스트 프로브들(3)을 갖는 하나 이상의 테스트 핑거들을 각 횡방향 빔에 제공하는 것이 유리하다.
따라서, 본 발명에 따른 테스트 프로브에 의해, 블라인드 홀 또는 관통 홀의 기하학적 구조를 정확하게 결정하고, 한편으로는 블라인드 홀 또는 관통 홀의 내측 표면이 전기 전도체로 코팅되었는지 결정하는 것이 매우 용이하게 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 테스트 프로브(12)는 종래의 플라잉 프로브 테스터들에 사용될 수 있다. 다른 기계적 수정들은 필요하지 않다. 플라잉 프로브 테스터에는 본 발명에 따른 테스트 프로브(12)에 의해 생성된 측정 신호들을 처리하고, 적합한 측정 신호들을 인가하고, 본 발명에 따른 테스트 프로브(12)를 갖는 테스트 핑거(2)의 움직임을 제어할 수 있는 적절한 제어 프로그램이 제공되어야 한다.
인쇄 회로 기판(38)의 홀(37) 내에서 도금된 관통-홀(31)을 측정하는 방법이 후술될 것이다. 도금된 관통-홀(31)은 홀의 내측 표면 상의 전기 전도성 코팅이다. 인쇄 회로 기판(38)이 제조될 때, 전체 홀이 초기에 코팅된다. 그 후, 홀은 사전결정된 세그먼트에서 홀(37)의 코팅이 다시 제거되는 깊이까지 두 번째로 백 드릴링된다. 이와 관련하여, 백 드릴링이 충분히 깊지 않거나 너무 깊어서 홀 내 코팅의 림이 그의 원하는 위치에 대해 약간 오프셋되는 방식으로 수행될 때 에러들이 발생할 수 있다. 또한, 제 2 홀은 제 1 홀에 대해 약간 오프셋될 수 있어 두 홀들이 동심이 되지 않을 수 있다. 결과적으로, 코팅에서 얇고 원치 않는 스트라이프가 홀의 영역 내에 남을 수 있다. 스트라이프는 홀의 중심 축에 대략 평행한 방향으로 연장된다. 또한, 이러한 스트라이프는 제 2 홀이 제 1 홀에 대해 다소 경사져서 구현되는 경우 생성될 수 있다.
인쇄 회로 기판(38)은 전도체 트랙들(33)이 그 사이에 구현되는 복수의 층들(32)을 갖는다. 더 크고 더 작은 전도체 트랙들이 있다. 일반적으로, 소위 접지 전도체 트랙은 인쇄 회로 기판의 가장 큰 전도체 트랙이며 종종 여러 층들(32)에 걸쳐 연장될 수 있다. 이하에서 설명되는 측정 방법에서, 접지 전도체 트랙은 전기 접지(34)에 연결된다(도 4). 개별 접지 전도체 트랙들 대신에, 다수의 개별적인 더 작은 전도체 트랙들이 사용될 수 있으며, 이들은 동시에 전기 접지(34)에 접속된다. 이하의 설명에서, 용어 "접지 전도체 트랙"은 하나 이상의 전도체 트랙들을 설명하는 데 사용되며, 이들은 동시에 전기 접지에 접속되고 인쇄 회로 기판(38)의 넓은 영역, 특히 여러 층들을 가로질러 분기될 수 있다. 전기 접지(34)로의 이러한 접속은 바람직하게는 플라잉 프로브 테스터의 이동 접촉 핑거를 전도체 트랙에 대해 위치시킴으로써 생성되며, 이러한 접촉 핑거는 전기 접지에 접속된 전기 전도성 접촉 팁을 갖는다.
테스트 프로브(3)가 홀 내로 삽입될 때, 용량성 측정 본체(26)는 주변 전기 전도체들과 전기 용량을 형성한다. 이러한 방법의 목표는 정전 용량 측정 본체가 홀 내에 삽입될 때 이러한 정전 용량를 보다 정확하게 측정하는 것이다.
이를 위해, 신호 발생기(35)는 전기 접지에 대한 발진 신호를 도금된 관통-홀(31)에 인가하는 데 사용된다. 이러한 측정 신호는 도금된 관통-홀(31)을 따라 도금된 관통-홀(31)과 용량성 측정 본체(26) 사이의 정전 용량 C1을 통해 용량성 측정 본체(26) 내로 그리고 그로부터, 케이블(25)을 통해, 용량성 측정 본체(26)가 도금된 관통-홀(31)의 근처로 이동할 때 전압 및 따라서 정전 용량 C1 또는 보다 더 정확하게는 그의 정전 용량 변화가 측정되는 전류 측정 장치(36)로 유동한다.
도금된 관통-홀(31)과 인접한 전도체 트랙들 사이에, 기생 용량 C2가 생성된다. 이는 도금된 관통-홀과 접지 전도체 트랙 사이에서 생성될 때 주로 유의미하다. 접지 전도체 트랙이 접지되지 않은 경우, 기생 용량은 다른 전도체 트랙들 상의 측정 신호가 용량성 결합(정전 용량 C3)을 통해 접지 전도체 트랙으로 전송되게 한다. 결과적으로, 용량성 측정 본체를 사용하면, 용량성 측정 본체(26)와 도금된 관통-홀 외부에 위치된 전도체 트랙들 간의 다른 용량성 결합들(용량 C4)을 통해 측정 신호가 관찰될 수 있다(도 5). 결과적으로, 용량성 측정 본체가 측정 본체(26)와 도금된 관통-홀(31) 사이의 전기 정전 용량 C1 또는 측정 본체(26)와 다른 전도체 트랙들 중 하나 사이의 정전 용량 C4를 측정하고 있는지 더 이상 정확하게 판단할 수 없게 된다.
도 4 및 도 5의 측정 장치 기능은 등가 회로도를 기초로 이하에서 설명될 것이다(도 6). 이러한 등가 회로도는 다음 요소들을 포함한다:
26 측정 본체
31 도금된 관통-홀
34 전기 접지(= 접지 핑거, 전환가능)
35 신호 발생기
36 전류-측정 장치.
커패시터(C1)는 도금된 관통-홀(31)과 측정 본체(26) 간의 결합이다.
커패시터(C2)는 상기 설명에 의해 정의된 바와 같이 도금된 관통-홀(31)과 접지 전도체 트랙 사이에 위치된다. 커패시터(C3)은 접지 전도체 트랙과 다른 전도체 트랙들 간의 결합이다. 커패시터(C4)는 전도체 트랙들과 측정 본체(26)의 결합이다. 전도체 트랙들의 측정 본체(26)로의 결합은 접지 전도체 트랙에 의해 또는 접지 전도체 트랙에 결합된 다른 전도체 트랙들의 정전 용량(C3)에 의해 직접적으로 발생할 수 있다. 접지 전도체 트랙과 측정 본체(26) 간에 직접적으로 결합이 이루어지면, 커패시터(C3)가 제거되므로, 등가 회로도에서 점선으로 단락되어 이하의 고려사항들에서 고려될 필요가 없다.
접지 전도체 트랙의 전기 접지로의 접속부(34)는 등가 회로도에서 스위치로 표시된다(도 6); 도 4에 따른 측정 장치에서는 스위치가 폐쇄되며 도 5에 따른 측정 장치에서는 스위치가 개방된다.
접지 전도체 트랙이 전기 접지에 접속되지 않은 경우(도 6의 34에서의 스위치가 개방된 경우), 다음 사항들이 적용된다:
커패시터들(C2(C3) 및 C4)은 커패시터(C1)에 병렬로 접속된다.
C2(C3) 및 C4로 구성된 직렬 회로가 C1보다 큰 경우, 도금된 관통-홀(31)과 측정 본체(26) 사이의 총 정전 용량은 주로 커패시터들(C2(C3) 및 C4)의 직렬 회로에 의해 결정되고, 전류-측정 장치(36)에 의해 측정된 전류는 주로 C2(C3) 및 C4로 구성된 직렬 회로에 의해 결정된다.
접지 전도체 트랙이 전기 접지에 접속된 경우(도 6의 34에서의 스위치가 폐쇄된 경우), C2와 C3 사이의 접속부가 전기 접지에 접속된다.
전류-측정 장치(36)는 연산 증폭기(39) 및 측정 저항기(40)를 갖는 전류-대-전압 변환기이다. 예를 들어, 연산 증폭기는 AD549 유형이다. 전류 측정 장치(36)의 출력부에서 전압 신호 Um이 존재하며, 이는 전류-측정 장치의 입력부에서 유동하는 전류에 비례한다.
연산 증폭기의 입력부는 측정 본체(26)에 접속되고 다른 입력부는 전기 접지에 접속된다. 측정 저항기(40)를 통한 연산 증폭기의 입력부 측 및 출력부 측의 피드백은 연산 증폭기(39)의 2개의 입력부들을 전기 접지의 전위에서 유지한다.
따라서 커패시터들(C3 및 C4)은 각각 접지의 전위에 있는 두 지점들 사이에 위치되며, 이로써 전류가 그들을 통해 유동하지 않는다. 따라서, 그들은 측정시 보이지 않는다.
신호 발생기(35)의 전압 신호는 커패시터(C2)의 일 측 상에 존재하고 커패시터(C2)의 타 측은 전기 접지에 접속되어 전류가 이러한 커패시터를 통해 유동한다. 이러한 전류는 전기 접지로 직접 유동하기 때문에 측정 장치에 의해 측정되지 않는다. 이러한 전류는 신호 발생기(35)에 의해 출력되는 전력에는 영향을 미치지만 신호 발생기(35)에 의해 출력되는 전압에는 영향을 미치지 않는다. 커패시터(C1)에 존재하는 전압 신호 U와 커패시터를 통해 유동하는 전류 I가 알려져 있기 때문에, 이들은 접지 전도체 트랙이 전기 접지에 접속된 경우에 다른 정전 용량들 C2, C3, 및 C4에 의해 측정이 영향을 받지 않으면서 커패시터(C1)의 정전 용량을 결정하는 데 사용될 수 있다.
그 결과, 접지 전도체 트랙을 전기 접지에 접속함으로써, 측정 본체(26)와 도금된 관통-홀(31) 사이의 용량성 결합 C1이 정확하게 측정될 수 있다; 용량성 결합 C1의 양이 결정될 수 있고 도금된 관통-홀 내에서의 결함의 기하학적 크기에 관한 정보가 수집될 수 있게 한다.
이러한 방법은 매우 정확하여 수정될 수도 있으며, 이로써 신호 발생기의 신호가 단일 전도체 트랙에 적용될 수 있고, 이는 관통 홀까지 연장되며, 이로써 이러한 신호를 기반으로 이러한 전도체 트랙으로의 측정 본체의 용량성 결합이 검출될 수 있다. 이에 의해, 관통 홀 내에서의 측정 본체의 위치가 결정될 수 있고, 이러한 전도체 트랙이 도금된 관통-홀의 영역으로 측정 신호를 정확하게 전도하고 있는 것으로 결정될 수 있다.
일반적으로, 테스트될 인쇄 회로 기판의 위치에 대한 테스트 프로브의 위치는 테스트 프로브(12)의 접촉 팁이 인쇄 회로 기판의 표면과 접촉하게 함으로써 교정된다. 이러한 기계식 교정은 전기적 교정으로 대체될 수 있다; 전기적 교정이 수행될 때, 진동 신호는 관통 홀에 인접한 전도체 트랙에 적용되며, 이러한 신호는 테스트 프로브 또는 보다 정확하게는 그의 측정 본체에 의해 검출된다.
또한, 이러한 방법은 상이한 주파수들을 갖는 다수의 측정 신호들이 상이한 전도체 트랙들 및/또는 도금된 관통-홀로 인가되도록 수정될 수 있다. 측정 중에 상이한 주파수들이 구별된다. 이는, 예를 들어, 전류-측정 장치(36)에 조정가능한 대역-통과 필터가 선행되고, 이는 신호들 중 하나의 주파수를 각각 포함하는 주파수 대역에 각각 접속될 수 있다는 점에서 일어날 수 있다. 이에 의해, 그들이 도금된 관통-홀에 의해 차폐되지 않는 한, 관통 홀 부근에서 다수의 전도체 트랙들을 검출할 수 있다.
1 플라잉 프로브 테스터 21 광전 빔 장치
2 테스트 핑거 22 접속 단부
3 테스트 프로브 23 측정 단부
4 인쇄 회로 기판 24 튜브
5 횡방향 유닛 25 케이블
6 가이드 레일 26 용량성 측정 본체
7 지지체 27 측정 팁
8 관통 개구 28 캐뉼라 튜브
9 슬라이더 29 납땜된 접속부
10 테스트 니들 30 출구 개구
11 접촉 팁 31 도금된 관통-홀
12 테스트 브로브 32 층
13 베이스 플레이트 33 전도체 트랙
14 멈춤쇠 본체 34 전기 접지
15 멈춤쇠 암 35 신호 발생기
16 스프링 암 (베이스 스프링 암) 36 전류-측정 장치
17 스프링 암 (자유 스프링 암) 37 홀
18 자유 단부 38 인쇄 회로 기판
19 테스트 니들 39 연산 증폭기
20 측정 태그 40 측정 저항기

Claims (19)

  1. 인쇄 회로 기판들의 홀들 내에서 전기 전도성 층들을 측정하기 위한 테스트 니들로서,
    실드(24)로 둘러싸인 전기 전도체를 포함하며,
    상기 테스트 니들(19)은, 용량성 측정 장치에 전기적으로 접속될 수 있는 접속 단부(22) 및 측정 동안 홀 내로 삽입될 수 있는 측정 단부(23)를 가지며,
    상기 측정 단부(23)에서, 상기 전기 전도체에 접속되는 용량성 측정 본체(26)는 상기 실드(24)의 외부에 위치되고 상기 홀 내에서 전기 전도성 층과 용량성 결합을 형성할 수 있는, 테스트 니들.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 본체(26)는 전기 절연 층으로 둘러싸여 있는, 테스트 니들.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정 본체(26)는 중공 실린더 형태로 구현되는, 테스트 니들.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정 본체(26)는 상기 전기 전도체의 하나 이상의 권선들에 의해 구현되고, 상기 권선들은 상기 실드(24) 외부에 위치되는, 테스트 니들.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 테스트 니들(19)은 상기 실드를 형성하는 전기 전도성 튜브(24)를 가지고, 상기 전기 전도성 튜브(24) 내에서, 상기 전기 전도체 및 전기 절연 층을 포함하는 케이블(25)이 안내되며,
    상기 케이블(25)은 상기 용량성 측정 장치에 접속되도록 상기 접속 단부(22)에서 상기 튜브(24)로부터 짧은 거리로 돌출되고, 상기 튜브(24) 주위에서 하나 이상의 권선들로 상기 측정 본체(26)를 형성하도록 상기 측정 단부(23)에서 짧은 거리로 돌출되는, 테스트 니들.
  6. 제 5 항에 있어서,
    측정 팁(27)의 영역에서, 상기 전기 전도성 튜브(24, 28)는 경사지게 절단되어, 상기 케이블(25)이 출구 개구(30)를 통해 배선된 상태로, 경사지게 연장되는 출구 개구(30)가 상기 튜브(24, 28)의 축 방향으로 형성되는, 테스트 니들.
  7. 인쇄 회로 기판들의 홀들 내에서 전기 전도성 층을 측정하기 위한 테스트 프로브로서,
    제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 테스트 니들(12), 및
    상기 테스트 니들(12)이 또 다른 본체를 터치하는지 여부를 판단할 수 있는 터치 센서(20, 21)를 포함하는, 테스트 프로브.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 터치 센서(20, 21)는, 상기 테스트 니들(12)을 유지하기 위한 스프링-탄성 마운트(16, 17) 및 상기 스프링-탄성 마운트(16, 17)의 편향을 검출하기 위한 센서를 갖는, 테스트 프로브.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스프링-탄성 마운트(16, 17)의 편향을 검출하기 위한 센서는 광학 센서, 특히 광전 빔 장치(21)인, 테스트 프로브.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 테스트 프로브(12) 상에, 상기 테스트 니들(19) 및/또는 상기 스프링-탄성 마운트(16, 17)가 편향되지 않은 상태로 놓이는 정지부(13)가 제공되는, 테스트 프로브.
  11. 인쇄 회로 기판들, 특히 노출된(bare) 인쇄 회로 기판들을 테스트하기 위한 플라잉 프로브 테스터로서,
    상기 인쇄 회로 기판(4)의 사전결정된 접촉 지점 부근으로 이동될 수 있게 사전결정된 테스팅 영역에서 자유롭게 이동할 수 있는 적어도 하나의 테스트 핑거(2)를 가지며,
    상기 테스트 핑거는, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 테스트 니들, 또는 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 테스트 프로브를 갖는, 플라잉 프로브 테스터.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 플라잉 프로브 테스터(1)는 다수의 테스트 핑거들(2)을 가지며,
    하나 이상의 테스트 핑거는 상기 인쇄 회로 기판(4)의 사전결정된 접촉 지점들과 전기적으로 접촉하기 위한 테스트 니들(10)을 갖는, 플라잉 프로브 테스터.
  13. 인쇄 회로 기판들의 홀들 내에서 전기 전도성 층들을 측정하는 방법으로서,
    제 11 항 또는 제 12 항에 따른 플라잉 프로브 테스터가 사용되고,
    상기 용량성 측정 본체(26)를 갖는 테스트 니들이 홀 내에 삽입되며,
    상기 용량성 측정 본체(26)의 위치가 검출되는 동시에, 상기 용량성 측정 본체(26)의 주변에 대한 용량성 측정 본체(26)의 전기 정전 용량이 측정되며,
    상기 측정된 정전 용량에 기초하여, 전기 전도체가 상기 검출된 위치 근처에 위치하는지에 대한 결정이 이루어지는, 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 정전 용량을 측정하기 위해, 적어도 1kHz의 주파수를 갖는 전기 신호가, 측정될 홀의 근처에 전기 전도성 섹션을 갖는 전도성 트랙에 인가되며, 및/또는 상기 측정 본체(26)에 인가되는, 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 측정 본체(26) 근처에 전기 전도체가 위치하는지 여부에 대한 결정은, 적절한 홀의 정전 용량 프로파일과의 비교에 의해 수행되는, 방법.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판의 적어도 하나의 전도체 트랙(33)은 전기 접지에 접속되며, 상기 전도체 트랙(33)은 바람직하게는 접지 전도체 트랙과 같은 상기 인쇄 회로 기판을 가로질러 연장되는 전도체 트랙인, 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 전기 정전 용량을 측정하기 위해, 전류-측정 장치가 사용되며, 상기 전류-측정 장치의 입력부 측은 인가된 전기 접지의 전위를 갖는, 방법.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    도금된 관통-홀 영역 내에서 다수의 전도성 층들에 측정 신호가 인가되고, 이러한 신호는 상기 측정 본체(26)에 의해 검출될 수 있는, 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    복수의 측정 신호들은 상이한 주파수들을 갖는 발진 신호들이며,
    측정에서, 상이한 측정 신호들은 상기 상이한 주파수들에 기초하여 구별되는, 방법.
KR1020207023032A 2018-01-18 2019-01-17 인쇄 회로 기판 홀들 내에서 전기 전도성 층들을 측정하기 위한 용량성 테스트 니들 KR20200110667A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018101031.1A DE102018101031A1 (de) 2018-01-18 2018-01-18 Prüfnadel, Prüfsonde und Fingertester zum Testen von Leiterplatten
DE102018101031.1 2018-01-18
DE102018125666.3 2018-10-16
DE102018125666 2018-10-16
PCT/EP2019/051148 WO2019141777A1 (de) 2018-01-18 2019-01-17 Kapazitive prüfnadel zum messen von elektrisch leitenden schichten in leiterplattenbohrungen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200110667A true KR20200110667A (ko) 2020-09-24

Family

ID=65041754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207023032A KR20200110667A (ko) 2018-01-18 2019-01-17 인쇄 회로 기판 홀들 내에서 전기 전도성 층들을 측정하기 위한 용량성 테스트 니들

Country Status (7)

Country Link
US (2) US11774495B2 (ko)
EP (1) EP3740767A1 (ko)
JP (1) JP2021510828A (ko)
KR (1) KR20200110667A (ko)
CN (1) CN111566488A (ko)
TW (1) TWI697676B (ko)
WO (1) WO2019141777A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112305405A (zh) * 2020-10-12 2021-02-02 景旺电子科技(珠海)有限公司 线路板四线测试系统及测试方法
EP4019889B1 (en) * 2020-12-28 2024-05-01 Mitutoyo Corporation Inductive position detection configuration for indicating a measurement device stylus position
TWI774191B (zh) 2021-01-14 2022-08-11 欣興電子股份有限公司 電路板內介電層厚度之量測裝置及量測方法
TWI775274B (zh) 2021-01-14 2022-08-21 欣興電子股份有限公司 電路板內介電層厚度之量測裝置及量測方法
TWI736500B (zh) 2021-01-14 2021-08-11 欣興電子股份有限公司 電磁式量測電路板的介電層厚度的量測探針設備及方法
CN113030580B (zh) * 2021-03-05 2023-01-10 健鼎（无锡）电子有限公司 一种电测方法
CN113866587B (zh) * 2021-08-20 2024-05-24 苏州国科测试科技有限公司 一种飞针测试设备

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3840802A (en) * 1972-08-10 1974-10-08 Rockwell International Corp Mutual inductance coupling probe for testing the integrity of through-hole plating in printed circuit boards
SU563616A1 (ru) * 1975-02-11 1977-06-30 Московский Ордена Ленина Энергетический Институт Токовихревой преобразователь
US4072895A (en) * 1976-01-27 1978-02-07 Rogachev Viktor Igorevich Eddy current converter for non-destructive testing of electrically conducting coating in holes of printed circuit boards
US5274336A (en) * 1992-01-14 1993-12-28 Hewlett-Packard Company Capacitively-coupled test probe
WO2002008773A2 (en) 2000-07-19 2002-01-31 Orbotech Ltd. Apparatus and method for electrical testing of electrical circuits
DE10160119A1 (de) 2001-12-07 2003-10-02 Atg Test Systems Gmbh Prüfsonde für einen Fingertester
JP2003185695A (ja) * 2001-12-20 2003-07-03 Seiko Epson Corp 配線パターン検査方法および配線パターン検査装置
DE10220343B4 (de) 2002-05-07 2007-04-05 Atg Test Systems Gmbh & Co. Kg Reicholzheim Vorrichtung und Verfahren zum Prüfen von Leiterplatten und Prüfsonde
DE10320925B4 (de) 2003-05-09 2007-07-05 Atg Test Systems Gmbh & Co.Kg Verfahren zum Testen von unbestückten Leiterplatten
US7669321B1 (en) 2005-07-13 2010-03-02 Cisco Technology, Inc. Methods for verifying correct counter-bore depth and precision on printed circuit boards
US7268571B1 (en) 2006-03-20 2007-09-11 Texas Instruments Incorporated Method for validating and monitoring automatic test equipment contactor
JP2007278820A (ja) * 2006-04-06 2007-10-25 Murata Mfg Co Ltd 電界プローブ及び電界測定システム
US8431834B2 (en) 2009-06-16 2013-04-30 Ciena Corporation Method for assuring counterbore depth of vias on printed circuit boards and printed circuit boards made accordingly
JP2012021804A (ja) * 2010-07-12 2012-02-02 Taiyo Kogyo Co Ltd フライング検査用接触子の保持構造及び回路基板のフライング検査装置
CN102043121A (zh) * 2010-07-21 2011-05-04 北大方正集团有限公司 电路板背钻孔的检测方法及检测电路板背钻孔的测试设备
CN102788888B (zh) * 2012-07-27 2014-12-10 中国科学院电工研究所 扫描探针显微镜进针装置及方法
DE102013102564A1 (de) 2013-03-13 2014-09-18 Dtg International Gmbh Traverseneinheit für eine Prüfvorrichtung für Leiterplatten, sowie Prüfvorrichtung damit
US9459285B2 (en) 2013-07-10 2016-10-04 Globalfoundries Inc. Test probe coated with conductive elastomer for testing of backdrilled plated through holes in printed circuit board assembly
US9526178B2 (en) 2013-08-15 2016-12-20 Huawei Technologies Co., Ltd. Printed circuit board method
US9341670B2 (en) 2014-05-20 2016-05-17 International Business Machines Corporation Residual material detection in backdrilled stubs
CN205103284U (zh) 2015-11-10 2016-03-23 昆山璁慧物资有限公司 可调式弹性飞针测试针
FR3069639B1 (fr) * 2017-07-26 2019-08-30 Pfeiffer Vacuum Sonde de reniflage, detecteur de fuites et procede de detection de fuites

Also Published As

Publication number Publication date
US20200348359A1 (en) 2020-11-05
TW201932849A (zh) 2019-08-16
EP3740767A1 (de) 2020-11-25
WO2019141777A1 (de) 2019-07-25
US11774495B2 (en) 2023-10-03
TWI697676B (zh) 2020-07-01
CN111566488A (zh) 2020-08-21
JP2021510828A (ja) 2021-04-30
US20230400509A1 (en) 2023-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230400509A1 (en) Test Needle, Test Probe, and Flying Probe Tester for Testing Printed Circuit Boards
US5517110A (en) Contactless test method and system for testing printed circuit boards
JP3363951B2 (ja) インサーキット・テスト装置システム
JP4841166B2 (ja) 配線診断のための低電流ａｃ部分放電診断システム
US5557209A (en) Identification of pin-open faults by capacitive coupling through the integrated circuit package
Ilkhechi et al. Generation of acoustic phase-resolved partial discharge patterns by utilizing UHF signals
KR20020019951A (ko) 회로 기판의 도통 검사 장치, 도통 검사 방법, 도통검사용 지그 및 기록 매체
KR20070104418A (ko) 회로 패턴 검사 장치 및 그 방법
JP2013500821A (ja) 被験者の測定に使用するための電磁センサ
JPH0599972A (ja) 導体装置検査方法及び装置
US20150349899A1 (en) System and method for automated loss testing
JP4929797B2 (ja) 半導体評価装置
JPS6226428B2 (ko)
CN111562427A (zh) 一种非接触式任意波形交变电压测量装置
KR100766913B1 (ko) 평판 구조체에서의 자기 전류검지 및 단락회로 검출 방법및 장치
KR20020056950A (ko) 검사 유닛 및 기판의 제조 방법
JP2015007552A (ja) プリント基板の検査方法
CN105717407A (zh) 用于柔性探针尖部的故障检测
JP2006200973A (ja) 回路基板検査方法およびその装置
JPH0333665A (ja) プリント配線板の導体欠陥検査装置
JP5122512B2 (ja) 回路パターン検査装置
JP2000232141A (ja) 半導体パッケージ用基板の導通検査方法
JP2008292372A (ja) 検査支援システムを搭載する回路検査装置とその検査支援方法
JPH0783797A (ja) 半導体レーザ変調分光試験方法およびそのための装置
KR101641275B1 (ko) 전기 소자의 특성 결정

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal