587172 、發明説明（ 相關申請案的前後對照 本發明是1998年09月23曰提出申請，申請案號為 〇9/158,823之美國專利申請案的一部份繼續案。 發明範疇 本發明是有關於印刷電路板之自動測試，特別是指 種供在一印刷電路板表面上稠密排列的測試部位用之掃 描測試機，其經由使用引導一雷射或電子光束橫跨在該印 刷電路板表面上，接觸該等測試部位去激發電路並產生測 試信號。 發明背景 元 任 同 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 供檢測印刷電路板用之自動測試設備，其需要使用 到在測試期間該電路板被安裝在其中之一長的"爪床"測試 疋位。此測試定位器包含大量類似爪之彈簧承載測試探 針，其被安排來在彈簧壓力下與在也被稱作為被測試單 或UUT”之被測試電路板上之指定測試點做電氣接觸。 何被鋪設在一印刷電路板上之特別的電路，是很可能不q 於/、他的電路，因此，用來接觸在該板上之測試點的爪床 排列，必需為了那些特別的電路板而定做。當該被測試電 路被設計時，被用來檢測之一測試點圖樣被選定，而測試 探針之一相對應列陣被形成在該測試定位器中。此典型地 包含在一採針板中鑽設一孔圖樣，來配合該定做之測試探 針列陣，並接著將該等測試探針安裝在該探針板之鑽孔中 。该電路板接著被安裝在疊置於測試探針列陣上之定位器 中。在測試期間，該彈簧承載探針產生彈性壓力與在該被 4 587172 —---- 五、發明説明（2 ) 一~---- /式電路板上的K點接觸。電子的測試信號接著從該板 被轉換至該等測試探針，並接著到該定位器外部，與一高 速電子測試分析儀相連通，該測試分析儀檢測在 該電路板 電路中的不同測試點之連續性或缺乏連續性。 在過去不同的研究已經被用來使該等測試探針與該 被測試電路板產生作為測試之接觸壓力。這些定位器之一 種類是一 ”用導線連接的測試定位器"，其中該 個別地以導線連接至分隔的介面接點，用來從該等探針傳 送測試信號至該外部電子控制的測試分析儀。這些用導線 連接的測試定位器經常被稱作為，，真空測試定位器，，，因 為在測試期間一真空被作用在該測試定位器之殼體内部， 去壓迫該電路板接觸該等測試探針。定做之用導線連接的 測試定位器之類似結構也被製成，其利用除了真空以外之 機械裝置去作用在測試期間所需要用以壓迫該電路板接觸 該等測試探針之彈性力。 該等導線繞結或其他連接方式的測試探針、介面針 以及使用在一用導線連接的測試定位器之中的轉換針是相 當費時的。然而，在具有複雜測試點排列之測試電路板中 ’以及在較大及更複雜和昂貴的電子測試分析儀無法施行 之小體積製作板中，定做之用導線連接的測試定位器是特 別的有用。 如先前所提及，該定做之用導線連接的測試定位器 是用以將信號從該定位器傳送至外部電路測試儀之定位器 的一種。更進一步等級的測試定位器是一稱作為•，專用的" 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X 297公釐） I- !- - I- - : - 11 ^ 辦本-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 587172
測試定位器，也是所知的，，格子型式定位器"，在其中，在 该板上之測試點的隨意圖樣被以轉換針相接觸，該等轉換 針傳送信號至在-容納H中排列成_格子形態的介面針。 在這些格子型式定位器中，所定位的是通常比在該定做之 用導線連接的測试定位器中的不複雜以及較簡單。 一典型的專用或格子定位器包含具有一很大數量開 關的電子儀器，該等開關連接在—格子基座中之測試探針 至在一電子測試分析儀中之對應測試電路。在一格子測試 器的實施例中使用40,000個開關。當在此一測試器上測試 一無屏蔽板時，一轉換定位器所支承的轉換針是連接在一 格子基座中之測試探針的一格子圖樣，與在被測試板上之 測試點的一偏袼子圖樣之間。在一先前技藝格子定位器令 ，所謂的”傾斜針”被使用來當作該等轉換針。該等傾斜 針疋直的固態針，被安裝在係為該轉換定位器之部份的該 等轉換板中之相對應預先鑽孔。該等傾斜針能夠以各種不 同的方向傾斜從在該板上之測試點偏格子隨意圖樣，轉換 为隔的測试k號至在該格子基座中之測試探針格子圖樣。 轉換疋位器能夠以複數塊由一例如為雷克恩（Lexan) 之塑膠材質所製成的轉換板來構成及組成。該等轉換板是 堆積在該定位器中，介於互相垂直地排成一線，以形成間 隔環繞該定位器周圍之，，支座”的相對應間隔件組之間。該 4間隔件保持該等轉換板位於直向地互相間隔的定位位置 ，並適度地互相平行。該等轉換板在該定位器之每一平面 上具有直線對準之預先鑽孔圖樣，該等孔控制在該轉換定 , T 狀衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -1ί -: 6 587172 五、發明説明（4 ) 位器中之每一傾斜針的位置。 當在該印刷電路板上之職點是㈣稠密的定位在 一起且非常細小時’這些型式的職定位ϋ即會產生-些 問題。個別的測試點通常被稱作為測試焊接點，而-群測 試焊接點是為通常所知的測試單元。當該等傾斜針接觸非 常細小的測試焊接點時，該等焊接點會被該等傾斜針壓碎 或f曲。視對該等焊接點之破壞程度而定，以及其是如何 稠密的被定位，在測試期間該等個別的焊接點會被定型地 縮減在*-起。 由於這些型式的測試定位器所發生的第二個問題是 當該等焊接點是非常稠密的相間隔時，對於—測試單元 很難達到精確的測試結果。當該等焊接點是非常稠密的相 間隔時，引導-傾斜針至在該單元之每一焊接點變的非常 困難。測試針稍微不對準會影響測試結果降低測試的精 轉性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 對於該等單元所遭遇的第三個問題是，所具有之一 焊接點格子密度是比料測試探針之格子密度大，使得當 該測試單元是以—球狀網格佈列（bga)或—四邊平队單元 (QFP:所形成時。在此情況沒有足夠的轉換針用來測試每 一測试焊接點，且對該單元完全的測試是不可能的。 為了對付這些問題，能夠精確且安全地測試具有小 尺度測試單it的電路板之印刷電路板測財位器已經被發 展出來’纟包含-定位在該定位器中之氣體致動縮小板， 匕對應於在印刷電路板上之_群待測試非常稠密間隔測試 I紙張尺度適财) M規格（2iqx297公慶) 587172
經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 點的被測試位置。一孔被切開經過上方的轉換板，相對應 於該縮小板之尺寸以允許該縮小板銜接該被測試單元。一 層柔順的導電介質被定位在該縮小板之頂面上方，用以電 氣連接至測试點。該縮小板包含一用來裝設在經由該等轉 換板層向下延伸之氣壓缸上的按扣。該氣壓缸利用一底座 插頭安裝在該定位器之底部，該底座插頭卡入一剛性地固 定在該定位器之一下轉換板上的底座插座。 該被測試單元之測試期間，該氣壓缸被激發，舉起 該縮小板去接觸該測試單元，於測試時有效地縮減它們在 一起，沒有彎曲或破壞測試點。 由於此方法的一個問題是，因為在測試期間所有的 測試部位被縮減在一起，不能決定是否在該單元内之一個 或更多的個別的測試部位是不正確地被縮減在一起。 測試稠密間隔測試單元的另一方法是利用一探針去 接觸在該單元内之每一個別的焊接點。此方法由於非常地 耗時過程而不被期望。 因此，對於測試具有小尺度或稠密間隔測試部位 印刷電路板制試設備，有-正確、安全及快速地產 試結果之需求存在。 本發明之摘要 本發明包含—供測試在一印刷電路板上之稠 測試部位用之掃描測試機》該掃描測試機包含-自動二 的滑針電刷，其移動橫跨該等測試部位的上面以^制 位置。該掃描測試機包含—台式組合件，其具有試 . 袭------II------J (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}
本紙張尺度賴巾 A7 _______B7_ 五、發明説明777 ^ ^ — 该待測試印刷電路板上方之測試頭。該測試頭包含該滑針 電刷，其被移動橫跨該印刷電路板上之表面，並接觸測試 焊接點，以掃描定位在該印刷電路板上之測試部位。該印 刷電路板被定位在-位於該組合地自動機器之底座上的測 试疋位器上，該測試定位器包含複數測試探針，其用來接 觸在该印刷電路板之一對立表面上的測試部位。從該滑針 電刷及專用定位器兩者所產生的測試信號，被傳送至外部 電氣控制的測試分析儀。該滑針電刷也可以連同一浮動探 針來使用。 在一另外的實施例中，一導電滾軸組合件被定位在 鄰接在該測試定位器上之一印刷電路板壓制塊。該滾軸組 合件包含一定位環繞一滾軸之導電布，該滾軸被移動橫跨 該電路板之表面，將測試信號從該等測試部位傳送至測試 分析儀。 在一第二及最佳的實施例中，本發明之該掃描測試 裝置包含一雷射、電子光束或其他定位在該被測試單元上 方之非接觸能量源，以激發該電路並產生供位於該電路板 之對立側上之測試定位器用的測試信號。 本發明之這些及其他方面，參考下列伴隨圖式之詳 細說明將能完全地被了解。 圖式之簡單說明 第1圖是本發明之掃描測試機的之一正視圖； 第2圖是第1圖中之掃描測試機的測試頭組合件之一 側視圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） --------^II (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 587172
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第3圖是第2圖中之該測試頭的一側視圖； 第4圖是第3圖中之測試頭的_滑針電刷組合件之〆 正視圖； 第5圖是第4圖中之滑針電刷組合件的_放大詳細圖 第6圖是第5圖中之滑針電刷的一頂視圖； 第7圖是第2圖中之測試頭的攝影組合件之一側視圖 第8圖是第1圖中之測試定位器的一正視圖； 第9圖是第8圖中之測試定位器的一側視圖； 第1〇圖是供第1圖中之掃描測試機用之所選定的滾軸 組合件之一側視詳細圖； 第11圖是該滑針電刷組合件結合一浮動探針之側視概 要圖；及 第12圖疋本發明之掃描測試機結合一非接觸能量源 的一正視圖。 詳細說明 本發明之掃描測試機是顯示在第丨圖中。該掃描測試 機包含一台式組合自動機器12，其具有一定位在被測試之 卩刷電路板或被測试單元（UUT) 16上之測試頭14。該被測 試單元16定位在位於該自動機器12之一底座2〇上的一測試 定位器18上方。該自動機器12包含連接至該底座2〇之每一 側的直立支架22。該等直立支架22沿著定位在該底座2〇側 邊之執道（未顯示）而連接至該底座2 〇之任一侧，使得該等 本、、氏張尺度適用中國國家標準（) μ規格（21〇乂別公潑） 7 装-- (请先閱讀背面之注意事項#填寫本頁) 訂 10 587172 A7 B7 五、發明説明（8 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 直立支架22能沿著該底座20側邊前後移動。一台架24是位 於該底座20上方，剛性地連接在該等直立支架22之間。該 台架24上定位一自動機器頭26，其可沿著該台架24側向的 移動。動力經由一連接至該自動機器頭26之線路軌道28， 而供應至該自動機器頭26。在該自動機器頭26之底端是一 能在任一方向360度旋轉之轉軸30。該台架24沿著軌道（未 顯示）連接至該等直立支架22，使得該台架24以及該自動 機器頭26沿著該等直立支架22之長度垂直地上下移動。一 適當的自動機器可以是一新立卡斯特普羅（s〇NY CASTPRO)機器。 該測試頭14是連接至該轉軸30 ,並被更詳細的顯示 在第2圖及第3圖中。參考第2及3圖，該測試頭14包含一固 定在該自動機器轉軸30上之安裝台32。沿著該安裝台32之 一側連接一支承臂34 ,其朝該印刷電路板或被測試單元16 向下地延伸。定位在該支承臂34之底端的是一斜角支架36 ’其也是更詳細的被顯示在第4圖中。一調整臂3 8被定位 在邊斜角支架36之下方，並利用一從該斜角支架36向下延 伸之凸緣40(見第3圖），而被連接至該斜角支架36。該凸 緣40是利用一板42被剛性地固定在沿著在該斜角支架36之 側邊上的一凹穴，該板42將該凸緣40夾持至該斜角支架36 。該調整臂38以螺栓44固定在該凸緣40的底端。利用螺栓 46通過該斜角支架36並頂抵該調整臂％頂面，而能調整該 調整臂38的角度。螺栓46被調整壓縮一彈簧48 ,其也是定 位在壓抵該調整臂38頂面之該斜角支架36上的一槽道5〇内 Ί 裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 i 4----------
n II 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） HI —II 臁 11 587172 五、發明説明（9 ) ✓月針電刷52被定位在該調整臂3 8之端部，並最佳 如第5圖所顯示，以一固定在該調整臂38頂面之夾具科予 以保持定位。該滑針電刷52利用延伸橫跨在該滑針電刷52 長度的刷條5 6，而被夾持在該夾具54與調整臂3 8之間。最 佳如第6圖所見，該滑針電刷52包含複數條單獨的刷線58 ，每一刷線58之直徑較佳為·003英寸。該複數條小直徑 的刷線58互相具有獨立的柔順性，且每一刷線％包含一小 於該測試焊接點或部位之接觸表面。視該被測試單元16的 特殊需求而定，該滑針電刷52能包含任何所想要之刷線58 數目。除了使用一刷線以外，該滑針電刷能被修飾成撓性 電路、導電布或其他柔順的導電材質。接著將更詳細討論 ，該滑針電刷52移動橫跨在該被測試單元16的頂面，使得 其連續地接觸測試部位6〇，以掃描測試信號。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再度參考第1及2圖，該測試頭14也包含一攝影組合 件62，其連接至該安裝台32的底面。又如第7圖所顯示， 該攝影組合件62包含一用來夾持該攝影機66至該安裝台32 的咸體64。該攝影機66典型是為一袖針型電腦控制顯示器 攝影機，例如為葉萵莫（Elmo)421E。該殼體64包含光源68 及鏡子70，其用來反射該測試部位之影像至一用來在測 式時間觀察該測試部位位置之電腦終端機72。 如前所述，該被測試單元16是被定位在如第8及9圖 中更詳細顯示之一測試定位器18上方。該測試定位器18是 一專用的定位器，其中該被測試單元16是被定位在一轉換
587172 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10 ) 疋位器76的頂板74上方，該轉換定位器76具有複數塊以間 隔件80分隔之轉換板78。該等轉換板78包含複數個預先鑽 孔，其對應於位在該被測試單元丨6之底面的測試部位圖樣 ，而以行及列的形式相間隔分離。該轉換定位器76支承複 數支定位在該等轉換板78之預先鑽孔内之轉換針或測試探 針82。視特殊的運用而定，該等測試探針82可以是筆直固 態的轉換針或是傳統的彈性探針。較佳地測試探針是傳統 的彈性探針。該等測試探針82延伸經過該頂板74去接觸位 在該被測試單元16之底面上的測試部位。該等測試探針82 之底端具有接觸刷尾去容納定位器配線84，以轉化該等測 試信號至定位在下定位器88之中的測試探針86。該轉換定 位器76能以複數塊例如為由雷克恩（Lexan)之塑膠材質所 製成的轉換板所構成及組合而成。該等轉換板78利用將該 轉換疋位器76支承在該下定位器88上方之該等間隔件go相 間隔。 该下定位器88包含一容納額外之測試電子儀器的殼 體90。位在該殼體9〇内的是一安裝在一第二板安裝接線板 94上的接線板92。該接線板92以及該板安裝接線板94具有 複數個預先鑽好的孔，其排列去容納該等測試探針86。接 線板92及94被定位在一切換卡片電路板96的上方。該切換 卡片電路板96包含電氣聯結，其用來將測試信號轉換至以 邊緣卡片連接器100連接至該切換卡片電路板96底面之切 換卡片98。該等切換卡片98包含具有一些開關之電子儀器 ’該等開關連接該等測試探針86經由導線管1〇2至在外部 —1 批衣1T』· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 千 - 一 M. y 13 587172 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ________Β7_ 五、發明説明（u ) 的電子測試分析儀（未顯示）上之相對應測試電路。該切換 卡片電路板96以直立的支承件1〇4支承在該殼體90内。整 個專用的定位器18利用設於該底座2〇之支撐塊1〇6經過執 道（未顯示）而被連接至該自動機器12之底座2〇，使得整個 轉換定位器76能沿著該底座20從該自動機器12之前方移動 至後方。 可以瞭解雖然該專用的定位器被定位在該自動機器 上’使得該被測試單元之兩測可被測試，但也可瞭解如果 僅有該被測試單元的一側包含測試部位位置，該被測試單 疋能被定位在該自動機器之底座的一支承件上方，且該滑 針電刷能被使用來掃描所想要的測試位置。另外地其他測 試定位器型式能被使用來支承在該自動機器之底座上的被 測試單元。 現在參考第1 〇圖，本發明之掃描測試機也能包含一 用來從測試部位傳送測試信號至外部的測試電子儀器之導 電滾軸組合件108。該導電滚軸組合件108包含一殼體110 ’其被定位在一被測試單元壓制塊112上。該殼體11〇包含 用以前後移動導電滾軸114之一直線馬達或一氣動致動器（ 未顯示）。該滾軸114具有一層導電材質，例如為布或橡膠 ’以傳送該等測試信號。該導電滚軸114被裝設在一連接 至該直線馬達或氣動致動器之指狀物116上。該指狀物116 經過一位於沿著該殼體110側邊之一槽118，而延伸進入該 殼體110内，使得該指狀物116能橫跨被測試單元16之表面 月'J後移動。該導電滚軸114被繞設平行於該滑針電刷，並 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（21〇><297公釐） ------------參------II------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 14 587172 A7 _____B7_ 五、發明説明（12 ) 被使用來連接該滑針電刷或與其分離，以傳送測試信號。 該導電滚軸114被顯示在其縮回位置120以及延伸位置122 〇 使用該自動機器移動該測試頭位置，使得該滑針電 刷成功地接觸在該被測試單元上之測試部位，以傳送信號 至外部的測試電子儀器。測試信號從在該被測試單元之底 面上的測試部位，被傳送經過專用的定位器至外部的測試 電子儀器。此外該等測試信號也能經由該導電滾軸傳送至 外部的測試電子儀器。利用該自動機器之測試頭的運動， 經由用以在該被測試單元上之特別的測試部位圖樣之軟體 程式而被控制。該滑針電刷藉著個別地接觸所想要的每一 測試位部位，提供用於稠密間隔測試部位之快速地測試。 第11圖說明該滑針電刷組合件130連結一浮動探針132 。該浮動探針13 2包含一位於一桿13 6上之本體部13 4，以 及從該本體部134延伸而出用以支承該滑針電刷組合件丨3〇 之|138。該浮動探針132是一傳統的探針，其在X、y及z 方向移動，並且能旋轉去移動滑針電刷140橫跨測試部位 〇 第12圖說明本發明之掃描測試機210的一較佳實施例 。該掃描測試機210包含一對應於如第1圖中所顯示及說明 之台式組合自動機器12。該自動機器12包含一褒設在該自 動機器12之轉軸30上的非接觸能量源212。該非接觸能量 源212可以是為一種產生光學輻射的雷射，其使用一藉著 受激之輻射放射，以提供光源放大之粒子數反轉，以及一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15 - 587172 五、發明説明（13 提供正反饋之光學諧振腔，或者可以是為一電子搶，其包 3 —產生並控制一電子光束之電極结構。其他的能量產生 非接觸裝置也可被預期。該非接觸能量源212被定位在該 被測試單元16之上方，並引導該雷射光束或電子光束至該 被測試單元16上，以激發在該被測試單元16上之電路。由 於忒被測试單元16被激發，位在該測試定位器η中之該等 測試探針82轉換測試信號至外部的電子儀器，參考如第8 至9圖所詳細討論者。 儘管本發明已經被描述並且相對應一較佳實施例予 以說明，可被瞭解那是沒有被限制。因為其中可做改變及 修飾’其是在本發明以下所請求之全部意指的範圍内。
In ml _ ----------^I — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 i i 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 16 587172 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（14 ) 元件標號對照 10…掃描測試機 54…夾具 12…台式組合自動機器 56…刷條 14…測試頭 58…刷線 16…被測試單元 60···測試部位 18…測試定位器 62…攝影組合件 20…底座 64…殼體 22…直立支架 66…攝影機 24…台架 6 8…光源 26…自動機器頭 70…鏡子 28…線路軌道 72…終端機 30…轉轴 7 4…頂板 32…安裝台 76…轉換定位器 34…支承臂 78…轉換板 36…斜角支架 80…間隔件 38…調整臂 82…測試探針 40…凸緣 84…定位器配線 42…板 86…測試探針 44…螺栓 88···下定位器 46…螺检 90…殼體 48…彈簧 92…接線板 50…槽道 94…板安裝接線板 52…滑針電刷 96…切換卡片電路板 —Γ. I ........... i=- I -- — I I I - ------ I ' ^IJ U3 、ν" (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 17 587172 A7 B7 五、發明説明（15 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 98…切換卡片 120…縮回位置 100···邊緣卡片連接器 122…延伸裝置 102···導線管 130···滑針電刷組合件 104···直立的支承件 132…浮動探針 106···支撐塊 134…本體部 108···導電滚軸組合件 136…桿 110…殼體 138…臂 112···被測試單元壓制塊 140…滑針電刷 114···導電滾軸 210…掃描測試機 116···指狀物 212…非接觸能量源 118···槽 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —©裝. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -18 -