RU2019923C1

RU2019923C1 - Device for testing of printed circuit boards

Info

Publication number: RU2019923C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Тараскин; А.В. Галенкин; В.И. Ратников; Ю.А. Мельников; З.С. Гольцман
Original assignee: Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники
Priority date: 1991-05-15
Filing date: 1991-05-15
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: electronics. SUBSTANCE: device has n mobile carriages installed parallel to planes of printed circuit board above and beneath it. Carriages carry mobile probes with independent drives for their translation. Each carriage has windows through which probes pass and in which they move. Probes are attached to opposite planes of carriages. This makes it possible to diminish value of travel of carriages when they come out to tested lands of PCB, to combine time of test of electric parameters of PCB with time of coming of carriages to lands, to reduce speed of translation of carriages and to reduce great dynamic loads on parts of carriages during their translation. EFFECT: enhanced reliability and prolonged service life of device. 2 dwg

Description

Изобретение относится к изготовлению печатных плат и может быть использовано для контроля печатных плат и отдельных их слоев на предприятиях, изготавливающих печатные платы в крупносерийном и мелкосерийном производствах. The invention relates to the manufacture of printed circuit boards and can be used to control printed circuit boards and their individual layers at enterprises manufacturing printed circuit boards in large-scale and small-scale production.

Известно устройство для контроля печатных плат, содержащее блок управления и измерения с подвижными зондами и соединитель в виде платы с общей шиной. A device for controlling printed circuit boards containing a control and measurement unit with movable probes and a connector in the form of a circuit board with a common bus is known.

Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет проверять платы, контакты которых размещены на разных уровнях, а также из-за большого количества контактных площадок не обеспечивает надежного соединения с общей шиной соединителя и не позволяет контролировать изоляцию и ее электрическую прочность и, кроме того, автоматизировать контроль печатных плат. The disadvantage of this device is that it does not allow you to check boards whose contacts are located at different levels, and also because of the large number of contact pads it does not provide reliable connections to the common bus of the connector and does not allow you to control the insulation and its dielectric strength and, in addition Automate PCB control.

Наиболее близким к заявляемому объекту является устройство для контроля печатных плат, содержащее блок управления и измерения с подвижными зондами, соединитель в виде платы с общей шиной, снабженный коммутационными зондами, размещенными в отверстиях платы по одному на каждую проверяемую цепь и выполненными с возможностью взаимодействия с общей шиной и одним из подвижных зондов. Closest to the claimed object is a device for monitoring printed circuit boards, comprising a control and measurement unit with movable probes, a connector in the form of a circuit board with a common bus, equipped with switching probes placed in the holes of the circuit board, one for each circuit under test and configured to interact with a common circuit bus and one of the movable probes.

В исходном положении все неподвижные коммутационные зонды соединены общей шиной так, что одна из контактных площадок каждой цепи проверяемой платы подключена к общей шине. При проверке наличия электрических соединений между контактными площадками цепи подвижный зонд подключается поочередно к контактным площадкам проверяемых цепей, а другой подвижный зонд соответственно подключается к точкам цепей через коммутационные зонды, отключая их от общей шины. In the initial position, all the fixed switching probes are connected by a common bus so that one of the contact pads of each circuit of the circuit board under test is connected to a common bus. When checking the presence of electrical connections between the contact pads of the circuit, the movable probe is connected in turn to the contact pads of the circuits being tested, and the other movable probe is connected to the points of the circuits through switching probes, disconnecting them from the common bus.

Устройство позволяет осуществлять контроль правильности электрических соединений цепей на плате, измерять величину электрического сопротивления цепей, проверять сопротивление изоляции и электрическую прочность изоляции разобщенных цепей высоким напряжением, исключить при этом коммутационный блок и электрический монтаж соединителя, осуществлять проверку плат с повышенной плотностью размещения контактных площадок, проверку отдельных слоев плат, а также осуществлять контроль параметров независимо от топологии рисунка и способа изготовления печатной платы. The device allows you to control the correctness of the electrical connections of the circuits on the circuit board, measure the electrical resistance of the circuits, check the insulation resistance and electrical strength of the isolation of the disconnected circuits by high voltage, exclude the switching unit and electrical installation of the connector, check the boards with increased density of contact pads, check individual layers of boards, as well as control parameters regardless of the topology of the pattern and method of otovleniya PCB.

К недостаткам этого устройства следует отнести большую затрату времени на проверку плат по электрическим параметрам. Устройство работает последовательно, сначала каретки выходят на заданные контактные площадки контроля платы, потом производится контроль электрических параметров между этими контактными площадками платы, причем расстояния между этими площадками может быть очень большие. Для сокращения времени контроля каретки перемещаются с большими скоростями. Поэтому на детали кареток, во время их перемещения, действуют большие механические динамические нагрузки и они очень быстро изнашиваются. The disadvantages of this device include a large expenditure of time on checking boards for electrical parameters. The device operates sequentially, first the carriages go to the specified contact pads of the board control, then the electrical parameters are checked between these contact pads of the board, and the distances between these pads can be very large. To reduce control time, carriages travel at high speeds. Therefore, on the parts of the carriages, during their movement, large mechanical dynamic loads act and they wear out very quickly.

Целью изобретения является снижение времени контроля печатных плат и увеличения срока службы деталей кареток за счет снижения действия на них механических динамических нагрузок во время их перемещения. The aim of the invention is to reduce the control time of printed circuit boards and increase the service life of carriage parts by reducing the action of mechanical dynamic loads on them during their movement.

Поставленная цель достигается за счет установки в устройстве над каждой из плоскостей платы, сверху и снизу нее, параллельно этим плоскостям n подвижных кареток с закрепленными на них подвижными зондами, имеющими свои независимые друг от друга привода для их перемещения, причем в каждой каретке имеются окна, через которые проходят эти зонды, с возможностью в них перемещения, закрепленные в противоположной плоскости кареток. Это позволяет уменьшить величину хода кареток при выходе их на контролируемые контактные площадки платы, так как в устройстве на каждой каретке установлено несколько подвижных зондов, а с блока управления и контроля передается команда на перемещение к контактной площадке той каретке, один из зондов которой в это время находится ближе всех остальных зондов к этой площадке, и за счет этого сократить длину хода кареток. Кроме того, это позволяет совместить время контроля электрических параметров платы с временем выхода подвижных зондов и следующим подлежащем контролю контактным площадкам платы, т. е. во время контроля электрических параметров между контактными площадками платы, другая каретка с закрепленными на ней подвижными зондами в это время перемещается к следующим подлежащим контролю контактным площадкам платы. Это позволяет сократить не только время контроля плат, но и снизить скорость перемещения кареток и снять с ее деталей большие механические динамические нагрузки. This goal is achieved by installing in the device above each plane of the board, above and below it, parallel to these planes n movable carriages with movable probes fixed to them, having their own independent drive for moving them, and each carriage has windows, through which these probes pass, with the possibility of movement in them, fixed in the opposite plane of the carriages. This allows to reduce the stroke of the carriages when they exit to the controlled contact areas of the board, since several movable probes are installed on the device on each carriage, and a command is sent from the control and control unit to the carriage, one of the probes at which time It is located closer than all other probes to this site, and due to this, reduce the stroke length of the carriages. In addition, this allows you to combine the time of monitoring the electrical parameters of the board with the time of the output of the movable probes and the next contact pads of the board to be monitored, i.e., while monitoring the electrical parameters between the contact pads of the board, another carriage with movable probes fixed on it moves at this time to the following board pads to be controlled. This allows you to reduce not only the time control boards, but also to reduce the speed of movement of the carriages and to remove large mechanical dynamic loads from its parts.

В известных устройствах и в прототипе не устанавливают над каждой из плоскостей платы, сверху и снизу нее, параллельно этим плоскостям n подвижных кареток с закрепленными на них зондами, имеющими свои независимые друг от друга приводы для их перемещения, причем в каретках нет окон, а поэтому нет и зондов с возможностью в них перемещения, закрепленных в противоположных плоскостях кареток. Поэтому на контроль электрических параметров печатных плат в этих устройствах затрачивается очень много рабочего времени, из-за больших ходов их кареток и последовательного цикла работ без их совмещения. На детали кареток во время работы из-за их больших скоростей перемещения действуют большие механические динамические нагрузки, поэтому они быстро изнашиваются. In the known devices and in the prototype, do not install above each plane of the board, above and below it, parallel to these planes n movable carriages with probes fixed on them, having their own independent drives for moving them, and there are no windows in the carriages, and therefore there are no probes with the possibility of movement in them, fixed in opposite planes of the carriages. Therefore, a lot of working time is spent on monitoring the electrical parameters of printed circuit boards in these devices, due to the large strokes of their carriages and the sequential cycle of work without combining them. Due to their high travel speeds, large mechanical dynamic loads act on carriage parts during operation, so they wear out quickly.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - кинематическая схема устройства. Figure 1 shows the proposed device, a General view; figure 2 is a kinematic diagram of the device.

Устройство содержит подвижные зонды 1 и 13, соединенные с блоком 2 управления и измерения, коммутационные зонды 3, размещенные в отверстиях платы соединителя 4 по одному на каждую проверяемую цепь контролируемой печатной платы 5. Плата соединителя 4 содержит диэлектрические пластины 6 и 7 и общую шину 8. Подвижные зонды 9 и 18 соединены тоже с блоком 2 и служат для взаимодействия с коммутационными зондами 3, установленными в соединителе 4. Подвижный зонд 1 жестко закреплен в каретке 10 и может перемещаться в пределах окна 11 каретки 12, а ее подвижный зонд 13, жестко закрепленный в ней, может перемещаться в пределах окна 14 каретки 10. Подвижный зонд 9, жестко закрепленный в каретке 15, может перемещаться в пределах отверстия 16 каретки 17, а ее подвижный зонд 18, жестко закрепленный в ней, - в пределах отверстия 19 каретки 15. The device comprises movable probes 1 and 13 connected to a control and measurement unit 2, switching probes 3 located in the holes of the connector board 4, one for each circuit under test of the printed circuit board 5. The connector board 4 contains dielectric plates 6 and 7 and a common bus 8 The movable probes 9 and 18 are also connected to the block 2 and are used to interact with the switching probes 3 installed in the connector 4. The movable probe 1 is rigidly fixed in the carriage 10 and can move within the window 11 of the carriage 12, and its movable ND 13, rigidly fixed in it, can move within the window 14 of the carriage 10. A movable probe 9, rigidly fixed in the carriage 15, can move within the hole 16 of the carriage 17, and its movable probe 18, rigidly fixed in it, is within holes 19 of the carriage 15.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

В исходном положении все неподвижные коммутационные зонды 3 соединены общей шиной 8 так, что одна из контактных площадок каждой цепи контролируемой платы 5 подключена к общей шине 8. При проверке наличия электрических соединений между контактными площадками цепи подвижные зонды 1 и 13 подключатся поочередно к контактным площадкам проверяемых цепей, а подвижные зонды 9 и 18 соответственно подключаются к точкам цепей через коммутационные зонды 3, отключая их от общей шины 8. Например, подвижный зонд 1 подключается к контактной площадке 20, а подвижный зонд 9 подключается через коммутационный зонд 3 к контактной площадке 21, отсоединяя ее на время проверки данной цепи (контактная площадка 21, печатный проводник 22, контактная площадка 20) от общей шины 8. In the initial position, all the fixed switching probes 3 are connected by a common bus 8 so that one of the contact pads of each circuit of the monitored board 5 is connected to the common bus 8. When checking for electrical connections between the contact pads of the circuit, the movable probes 1 and 13 will be connected alternately to the contact pads of the monitored circuits, and the movable probes 9 and 18, respectively, are connected to the points of the circuit through the switching probes 3, disconnecting them from the common bus 8. For example, the movable probe 1 is connected to the contact pad 20, and the probe 9 is connected via a switching probe 3 to the contact pad 21, disconnecting it while checking this circuit (contact pad 21, printing conductor 22, contact pad 20) from the common bus 8.

По окончании проверки соединений данной цепи происходит проверка сопротивления изоляции и прочности изоляции данной цепи относительно данной шины 8. Во время этих проверок блок управления и контроля подаст команду каретке 17 и она перемещает подвижный зонд 18 и поставит его под коммутационный зонд 3 над контактной площадкой 25 платы, начала следующей цепи (контактная площадка 23, печатный проводник 24, контактная площадка 25). Каретка 11 перемещает зонд 13 и ставит его над контактной площадкой 23. По окончании проверок первой цепи начинается проверка второй цепи, отключение ее от общей шины 8. Коммутационный зонд 3, расположенный под контактной площадкой 21 предыдущей цепи, возвращается в исходное положение, подключая при этом цепь к общей шине. Для проверки плат с различной топологией цепей производится соответствующий набор коммутационных зондов. At the end of checking the connections of this circuit, the insulation resistance and insulation strength of this circuit relative to the bus 8 is checked. During these checks, the control and control unit sends a command to the carriage 17 and it moves the movable probe 18 and puts it under the switching probe 3 above the contact area 25 of the board , the beginning of the next circuit (pad 23, printing conductor 24, pad 25). The carriage 11 moves the probe 13 and puts it over the contact pad 23. Upon completion of the tests of the first circuit, the second circuit is checked, disconnecting it from the common bus 8. The switching probe 3, located under the contact pad 21 of the previous circuit, returns to its original position, while connecting circuit to the common bus. To test boards with different circuit topologies, an appropriate set of switching probes is made.

Сочетание подвижных зондов 1,13,9 и 18 с соединителем, который содержит общую шину, соединяющую между собой неподвижные коммутационные зонды 3, позволяет осуществить правильность электрических соединений цепей на плате, измерять величину электрического сопротивления цепей, проверять сопротивление изоляции и электрическую прочность изоляции разобщенных цепей высоким напряжением, исключать при этом коммутационный блок и электрический монтаж соединителя, осуществлять проверку плат с повышенной плотностью размещения контактных площадок, проверку отдельных слоев печатной платы, а также осуществлять контроль параметров независимо от топологии рисунка и способа изготовления печатной платы. The combination of movable probes 1,13,9 and 18 with a connector, which contains a common bus connecting fixed switching probes 3 to each other, allows the correct electrical connections of the circuits on the board, measure the electrical resistance of the circuits, check the insulation resistance and dielectric strength of the disconnected circuits high voltage, at the same time exclude the switching block and electrical installation of the connector, check the boards with increased density of contact pads, checking individual layers of the printed circuit board, as well as controlling parameters regardless of the topology of the pattern and the method of manufacturing the printed circuit board.

На фиг.2 показаны: подвижные зонды 1, которые условно показаны не все, соединенные электрической связью с блоком 2, а также соединитель 3 и проверяемая печатная плата 4, каретки 5 с окнами 6. На фиг.1 показано условно только четыре каретки, а на фиг.2 - восемь, но в зависимости от типоразмера проверяемой платы их в устройстве может быть и больше или меньше. Figure 2 shows: movable probes 1, which are not all shown conditionally, connected by electrical connection to block 2, as well as connector 3 and the tested printed circuit board 4, carriages 5 with windows 6. Fig. 1 shows conditionally only four carriages, and figure 2 - eight, but depending on the size of the tested board them in the device may be more or less.

Стрелки A-A показывают направление движения платы и соединителя во время работы, так как по окончании работы электрических параметров цепей печатной платы, которые находятся под каретками и над каретками, между ними остается еще зона с расстоянием i, где не был проведен контроль. Поэтому с блока управления и контроля подается команда на перемещения приспособления, в котором закреплена плата. После этого производится контроль электрических цепей платы, которые не были проверены с первого установа платы. Стрелки B-B показывают направление движения кареток во время работы устройства, стрелки С-С - направление движения подвижных зондов. Arrows A-A show the direction of movement of the board and connector during operation, since at the end of the electrical parameters of the circuitry of the printed circuit board, which are under the carriages and above the carriages, there is still a zone with a distance i between them, where control was not carried out. Therefore, a command is sent from the control and monitoring unit to move the device in which the board is fixed. After that, the electrical circuits of the board are checked, which have not been tested since the first installation of the board. Arrows B-B show the direction of movement of the carriages during operation of the device, arrows CC show the direction of movement of the movable probes.

Устройство можно изготовить из обычных конструкционных материалов, из которых изготавливаются аналог и прототип. В качестве привода можно использовать двигатели постоянного тока и безлюфтовые шариковинтовые пары. The device can be made from conventional structural materials from which the analog and prototype are made. As a drive, you can use DC motors and backlash-free ballscrews.

Установка в устройстве n подвижных кареток над каждой из плоскостей платы, сверху и снизу нее, параллельно этим плоскостям с закрепленными на них подвижными зондами, имеющими свои независимые друг от друга приводы их перемещения; причем в каждой каретке имеются окна, через которые проходят подвижные зонды, с возможностью в них перемещения, закрепленные в противоположной плоскости кареток, позволяет уменьшить величину хода кареток при выходе их на контролируемые контактные площадки платы, так как в устройстве на каждой каретке установлено несколько зондов, а с блока управления и контроля передается команда на перемещение к контактной площадке той каретке, один из зондов которой в это время находится ближе всех остальных зондов к этой площадке, а это в несколько раз уменьшает расстояние хода пробега кареток и позволяет совместить время контроля электрических параметров платы с временем выхода подвижных зондов к следующим подлежащим контролю контактным площадкам платы, т.е. во время контроля электрических параметров между контактными площадками платы первой цепи, другие каретки с закрепленными на ней подвижными зондами, в это время перемещаются к следующим контролируемым контактным площадкам второй цепи платы. Installing n movable carriages in the device above each of the planes of the board, above and below it, parallel to these planes with movable probes fixed to them, having their own independent drives for moving them; moreover, in each carriage there are windows through which movable probes pass, with the possibility of movement in them, fixed in the opposite plane of the carriages, it allows to reduce the stroke of the carriages when they exit to the controlled contact pads of the board, since several probes are installed in the device on each carriage and a command is sent from the control and monitoring unit to move to the contact area of the carriage, one of the probes of which at this time is closer than all other probes to this platform, and this is several times h reduces the travel distance of the carriages and allows you to combine the time of monitoring the electrical parameters of the board with the output time of the movable probes to the next contact areas of the board to be controlled, i.e. during the control of electrical parameters between the contact pads of the circuit board of the first circuit, other carriages with movable probes fixed on it, at this time move to the next controlled contact pads of the second circuit of the circuit board.

Это позволяет снизить время контроля печатных плат и скорость перемещения кареток и снять с их деталей большие механические динамические нагрузки на них во время их перемещения. This allows you to reduce the time control of printed circuit boards and the speed of movement of the carriages and to remove large mechanical dynamic loads on them during their movement.

Claims

DEVICE FOR CONTROL OF PRINTED CIRCUIT BOARDS, comprising a control and measurement unit with movable probes, a connector in the form of a circuit board with a common bus, equipped with switching probes placed in the circuit board openings, one for each circuit to be tested and configured to interact with a common bus and with one of the movable probes characterized in that, in order to reduce the time control board and increase the service life of parts of the carriages by reducing the action on them of large mechanical dynamic loads during their movement, it equipped with movable carriages located under the upper and lower planes of the board, movable probes with independent drives for moving them are fixed to each carriage, moreover, windows are made in each carriage, in which movable probes are placed with the possibility of movement in them, fixed in opposite planes carriages.