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Verfahren zum Prüfen von Leiterplatten sowie Prüfvorrichtung Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Leiterplatten, wobei die Leiterplatten-Anschlußstellen
mittels Kontaktnadeln eines Kontaktnadelfeldes kontaktiert werden und wobei vor
dem Prüfvorgang elektrische Verbindungen zwischen den Kontaktnadeln und systematisch
angeordneten Anschlüssen eines Prüfrechners erstellt und bezüglich ihrer Koordinaten
zuordnung erfaßt werden.
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Beim Einrichten eines Prüfautomaten zum Überprüfen von Leiterplatten,
die beliebig angeordnete, auch außerhalb des üblichen Rasters liegende Bohrungen
haben, müssen nach dem Erstellen einer prüflingsbezogenen Tastnadelhalterung, Verbindungen
zwischen den einzelnen Kontaktnadeln einerseits und systematisch angeordneten Anschlußreihen
des Prüfrechners hergestellt werden. Die Kontaktnadeln sind dazu rückseitig z. B.
mit Wrap -stiften verbunden, an denen Verbindungsdrähte angeschlossen werden können,
die andererseits mit den Anschlüssen des Prüfrechners verbunden werden.
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Um eine bezüglich der Prüfpunkte koordinatenmäßig richtige Zuordnung
der jeweiligen Prüfpunkte zu dem entsprechenden Rechne'ranschluß zu haben, ist es
bisher erforderlich, die Verdrahtung nach einem ganz bestimmten Schema vorzunehmen
und eine Verdrahtungsliste
zu erstellen. Dies erfordert jedoch
einen erheblichen Aufwand und insbesondere auch eine hohe Aufmerk samkeit, wobei
aber immer noch Verdrahtungsfehler auftreten können, die wiederum in aufwendiger
Weise später lokalisiert werden müssen. Bei üblichen Systemen müssen beispielsweise
2.000 bis 3.000 Drahtverbindungen mit genauer Zuordnung der beiden Anschlußpunkte
geschaffen werden. Die dabei erforderliche hohe Konzentration zur Vermeidung von
Fehlern führt in nachteiliger Weise auch zur schnellen Überlastung der Arbeitskräfte.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Verdrahtung zwischen
einem Kontaktnadelfeld und einem Prüfrechner zu vereinfachen und dabei gleichzeitig
Fehler praktisch weitgehend auszuschließen. Außerdem soll der dafür notwendige Zeitaufwand
reduziert und die sonst erforderlichen Verdrahtungslisten überflüssig werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß einerseits vorgeschlagen,
daß die Kontaktnadeln des Kontaktnadelfeldes zur Koordinaten-Zuordnung dieser Kontaktnadeln
od. dgl. zu den Anschlüssen des Prüfrechners nacheinander in etwa 90 zueinander
in einer Ebene versetzten Reihen überbrückt werden und die Daten jeweils im Prüfrechner
abgespeichert und von diesem einander zugeordnet' werden.
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Durch dieses Verfahren werden beispielsweise in einem X-Y-Koordinatensystem
im ersten Verfahrensschritt Y0 bis Yn-Spalten den jeweiligen Prüfrechneranschlußpunk
ten zugeordnet, indem für jeden der systematisch angeordneten und abgespeicherten
Prüfrechneranschlüsse die jeweils über die Kontaktverbindung angeschlossene 1,Y
Spalte ermittelt wird. Entsprechend wird dann 900 dazu verdreht zeilenweise in X-Richtung
eine Zuordnung der systematisch angeordneten Prüfrechneranschlüsse zu den 'tX-Zeilen"
vorgenommen, so daß schließlich die Koordinatenwerte
der jeweils
mit einem Prüfrechneranschluß verbundenen Kontaktnadeln erfaßt ist. Dadurch ist
insbesondere auch das Erstellen einer Verdrahtungsliste nicht mehr erforderlich.
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Zweckmäßigerweise erfolgt die insbesondere zeilen- bzw.
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spaltenweise Überbrückung der entsprechend in Reihen liegenden Kontaktnadeln
jeweils gleichzeitig über die gesamte Nadelfeldfläche. Dadurch kann mit lediglich
zwei Adaptiervorgängen die gesamte, koordinatenmäßige Zuordnung der Prüfrechneranschlüsse
und der Kontaktnadeln vorgenommen werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, daß die elektrischen Verbindungen zwischen
den Kontaktnadeln und den Anschlüssen des Prüfrechners vor dem Koordinaten-Zuordnen
jeweils von einem freien Kontaktnadelanschluß zu einem beliebig anderen freien Prüfrechneranschluß
vorgenommen werden.
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Das Erstellen der Verbindungen ist somit wesentlich vereinfacht, da
nur noch darauf geachtet werden muß, daß jeder Kontaktnadelanschluß mit einem Prüfrechneranschluß
verbunden ist. Fehler können somit praktisch nicht mehr auftreten.
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Die Erfindung betrifft auch eine Prüfeinrichtung insbesondere für
unbestückte Leiterplatten, die Kontaktnadeln zum Kontaktieren der Leiterplatten-Anschlußstellen
aufweist, wobei Verbindungen zwischen Anschlüssen der Kontaktnadeln und Anschlüssen
eines Prüfrechners vorgesehen sind. Diese Prüfeinrichtung ist insbesondere dadurch
gekennzeichnet, daß sie eine mit parallelen Leiterbahnen versehene Kontaktstreifenplatte
od. dgl. aufweist, die atreif enweis e systematische Anschlußverbindungen zu dem
Prüfrechner aufweist, daß sich die Kontaktstreifenplatte vor dem Prüfvorgang der
Leiterplatten an deren Stelle befindet und dabei mit ihren Leiterbahnen entsprechende
Reihen von Kontaktnadeln des Nadelfeldes elektrisch leitend berührt und daß die
Kontaktstreifenplatte
od. dgl. mit ihren Leiterbahnen nacheinander
in zwei um 900 zueinander in einer Ebene verdrehten Lagen auf das Nadel feld auflegbar
ist.
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Mittels der Kontaktstreifenplatte ist ein koordinatenmäßiges, insbesondere
zeilenweises bzw. spaltenweises ERfassen der vorhandenen Kontaktstellen nach dem
Verdrahten möglich, wobei der Prüfrechner anhand der jeweils erfaßten Verbindungen
sowie durch die fest verdrahteten, systematisch angeordneten Anschlußverbindungen
einerseits zu seinen Prüfrechneranschlüssen, die mit den Kontaktnadeln verbunden
werden und andererseits zu den Kontaktstreifen der Kontaktstreifenplatte, eine anschließende
Zuordnung durchführen kann. Dadurch ist dann erfaßt, welcher Prüfrechneranschluß
mit welchem Koordinatenpunkt verbunden ist, z. B. Prüfrechneranschluß 150 an Koordinatenpunkt
X7/Y20.
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Zweckmäßigerweise entspricht die Größe der Kontaktstreifenplatte mindestens
der der zu überprüfenden Leiterplatte. Dadurch können in nur zwei Adaptiervorgängen
alle Anschlußkontakte der zu überprüfenden Leiterplatten erfaßt werden.
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Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen
aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand
der Zeichnung noch näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 eine Vorderseitenansicht eines -Prüfautomaten, Fig.
2 ein zum Teil dargestlites Nadelfeld mit Verbindungen zu Prüfrechneranschlüssen
eines schematisch dargestellten Prüfrechners,
Fig. 3 eine Aufsicht
einer Kontaktstreifenplatte, Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht einer Kontaktstreifenplatte
und Fig. 5 eine schematische Darstellung der Zuordnung zwischen einer Kontaktstreifenplatte,
einem Nadelfeld und einem Prüfrechner.
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Ein in Fig. 1 gezeigter Prüfautomat 1 dient zum Überprüfen von insbesondere
unbestückten Leiterplatten. Dabei werden die Anschlußenden der auf der Leiterplatte
angeordneten Leiterbahnen kontaktiert und mittels eines Prüfrechners 2 wird dann
ermittelt, ob Fehler (Kurzschlüsse oder Unterbrechungen) vorhanden sind. Zum Kontaktieren
der Leiterplatte 3 ist ein sogenanntes Nadelfeld 4 mit entsprechend den Anschlußpunkten
der Leiterplatte angeordneten Kontaktnadeln 5 vorgesehen. Während des Adaptier-
bzw. Kontaktiervorganges wird die jeweilige, zu überprüfende Leiterplatte 3 gemäß
dem Pfeil Pf 1 an das Nadelfeld 4 angedrückt.
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Fig. 2 zeigt in einem Teilausschnitt ein Nadelfeld 4, das eine Trägerplatte
6 zum Halten der Kontaktnadeln 5 sowie eine Anschlußplatte 7 aufweist, die hier
mit Wrapstiften 8 bestückt ist. Die den Kontaktnadeln 5 zugewandten Enden der Wrap-stifte
8 greifen etwas in die Kontaktnadeln 5 ein und geben diesen somit Halt. Die Kontaktnadeln
5 weisen an ihren oberen freien Enden Kontaktspitzen 9 auf, die hier in Bohrungen
10 von Leiterbahnanschlußenden eingreifen.
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Die Positionen der Kontaktnadeln 5 entsprechen dem Bohrbild der Leiterplatte
3 und dementsprechend werden auch die Trägerplatte 6 sowie die Anschlußplatte 7
durch Abbohren des Leiterplattenbohrbildes mit Bohrungen zur Aufnahme der Kontaktnadeln
5 bzw. der Wrap-stifte 8 versehen.
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Die elektrische Verbindung zwischen dem Nadelfeld 4 und dem Prüfrechner
2 erfolgt durch Verbindungsdrähte 11, die einerseits an die Wrap-stifte 8 und andererseits
an systematisch angeordnete Prüfrechneranschlüsse 12 angeschlossen werden. Bei dieser
Verdrahtung war es bisher erforderlich, daß für jeden -Prüfrechner-Anschluß der
entsprechende Koordinatenwert der damit jeweils verbundenen Kontaktnadel 5 in einer
Verdrahtungsliste festgehalten werden. Dadurch läßt sich dann ein vom Prüfrechner
z. B. zwischen seinen AnschlußpunktenNr.25undNr. 3 erkannter Fehler entsprechend
im Nadelfeld durch die zugeordneten Koordinatenwerte ermitteln. Diese aufwendige
und systematische Zuordnung der Anschlußstellen für die Verbindungsdrähte 11 mittels
Verdrahtungsliste wird nun erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß eine in Fig. 3
bis 5 erkennbare Kontaktstreifenplatte 13 verwendet wird, mit der nach dem Verdrahten
ermittelt werden kann, welcher Prüfrechner-Anschluß 12 mit welcher Kontaktnadel
5 verbunden ist.
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Die Kontaktstreifenplatte 13 weist, wie in Fig. 3 besonders gut erkennbar,
parallele Leiterbahnen 14 auf, die systematisch erfaßte Anschlußverbindungen -15
zu dem Prüfrechner 2 aufweisen (vgl. auch Fig. 5). Die Größe der Kontaktstreifenplatte
13 entspricht mindestens der der zu überprüfenden Leiterplatte 3.
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Die Vorbereitungsarbeiten zum Überprüfen einer Leiterplattenserie
beginnen nach dem Erstellen des Nadelfeldes 4 mit dem Verdrahten der mit den Kontaktnadeln
5 verbundenen Wrop-stifte 8 mit den Prüfrechner-Anschlüssen 12. Bei dieser Verdrahtung
ist besonders vorteilhaft, daß während des Verdrahtens nicht darauf geachtet werden
muß, welcher Nadelfeld-Anschluß mit welchem Prüfrechner-Anschluß 12 verbunden wird,
sondern es muß lediglich darauf-geachtet werden, daß ein freier Nadelfeld-Anschluß
mit einem beliebig anderen freien Prüfrechner-Anschluß
12 verbunden
wird. Diese 1,wilde11 Verdrahtung läßt sich besonders einfach und schnell durchführen
und es sind auch dabei praktisch keine Fehlermöglichkeiten gegeben.
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Um später bei der Prüfung von Leiterplatten Fehler lokalisieren zu
können, bedarf es noch einer Zuordnung der Prüfrechner-Anschlüsse und der jeweils
damit verbundenen Nadelfeld-Anschlüsse 16. Dazu wird anstatt einer Leiterplatte
die Kontaktstreifenplatte 13 auf das Nadelfeld 4 aufgelegt und angedrückt. Dadurch
werden entsprechend den Leiterbahnen 14 etwa in Reihe liegende Kontaktnadeln 5 kontaktiert.
Die Unterseitenansicht gemäß Fig. 5 läßt gut diese Situation erkennen. Durch den
Prüfrechner 2 wird dabei festgehalten, welcher seiner Anschlüsse 12 mit welcher
Leiterbahn 14 der Kontaktstreifenplatte 13 über die entsprechenden Kontaktnadeln
5 verbunden ist. Beispielsweise wird dem Prüfrechner-Anschluß Nr. 17 der Koordinatenwert
X2 zugeordnet. Auch die Prüfrechner-Anschlüsse Nr. 14 und 15 würden im vorliegenden
Falle den Koordinatenwert X2 zugeordnet bekommen. Zur Verdeutlichung sind die vorgenannten
Anschlußenden in Fig. 5 strichpunktiert eingekreist. Anschließend wird die Kontaktstreifenplatte
13 in ihrer Ebene um 90 gedreht und wiederum auf das Nadelfeld 4 aufgedrückt. Es
wird nun in gleicher Weise wie vorbeschrieben den- Prüfrechner-Anschlüssen 12 entsprechende
Y-Koordinatenwerte für die Nadelfeld-Anschlüsse 16 zugeordnet. Für den Prüfrechner-Anschluß
Nr. 17 bedeutet dies, daß er neben dem im ersten Adaptiervorgang der Kontaktstreifenplatte
13 ihm zugeordneten X-Koordinatenwert X2 einen Y-Koordinatenpunkt z. B. Y6 zugeordnet
bekommt, so daß eindeutig dem Prüfrechner-Anschluß Nr. 17 ein genau festgelegter
Nadelfeld-Anschluß 16, gekennzeichnet durch zwei Koordinatenwerte, zugeordnet ist.
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Damit ist durch zwei einfache Adaptiervorgänge mit Hilfe der Kontaktstreifenplatte
13 in wenigen Minuten eine koordinatengemäße Zuordnung der Nadelfeld-Anschlüsse
16 zu
den Prüfrechner-A-nschlüssen 12 gegeben. Bisher war dazu
neben dem erheblichen Aufwand des Erstellens einer Verdrahtungsliste auch in hohem
Maße die Gefahr von Verdrahtungsfehlern gegeben, die jetzt durch die praktisch beliebige
Verdrahtungsmöglichkeit von einem freien Anschluß des Nadelfeldes zu einem beliebigen
freien Anschluß des Prüfrechners praktisch nicht mehr vorhanden sind.
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Wie bereits vorerwähnt, weist die Kontaktstreifenplatte 13 eine mindestens
der zu überprüfenden Leiterplatte entsprechende Größe auf, so daß durch nur zwei
Adaptiervorgänge in X- bzw. in Y-Richtungsämtliche Nadelfeld-Punkte erfaßt sind.
Zweckmäßigerweise sind a#m Außenrand der Kontaktstreifenplatte 13 Führungsmittel,
hier Führungslochungen 17 vorgesehen, in die entsprechende Paßstifte 18, die auch
für die lagerichtige Anordnung der Leiterplatten 3 vorgesehen sind, eingreifen können.
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Gegebenenfalls können auch Paßstifte 18 bzw. Führungslochungen 17
mit unterschiedlichen Durchmessern und/oder Querschnitten verwendet werden, so daß
die Kontaktstreifenplatte 13 nur in den beiden vorgesehenen Adaptierlagen aufsetzbar
ist.
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Die Breite der Leiterbahnen 14 der Kontaktstreifenplatte 13 ist zweckmäßigerweise
kleiner als der geringste Abstand benachbarter Leiterplatten-Anschlußstellen, so
daß alle Anschlußstellen während der X-Y-Erfassung durch die Kontaktstreifenplatte
13 kontaktiert werden. Da die'Leiterplatten-Anschlüsse 3 in der Regel in einem bestimmten
Abstandsraster angeordnet sind, ist es auch zweckmäßig, die Leiterbahnen in diesem
Abstandsraster anzuordnen.
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Fig. 4 läßt noch gut eine Weiterbildung der Erfindung erkennen, nach
der zwischen den Leiterbahnen 14 der Kontaktstreifenplatte 13 im Querschnitt etwa
dreieckförmige Stege 19 aus isolierendem Material vorgesehen
sind.
Durch diese Stege 19 wird insbesondere auch bei außerhalb eines Rasters liegenden
Kontaktnadeln 5' vermieden, daß diese im Zwischenraum zwischen zwei Leiterbahnen
14 zu liegen kommen und dabei entweder keinen Kontakt mit einer Leiterbahn oder
aber eine Verbindung benachbarter Leiterbahnen in unerwünschter Weise schafft.
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Durch die Stege 19 ist somit immer eine eindeutige Zuordnung# der
Kontaktnadeln 5 zu einer bestimmten Leiterbahn der, Kontaktstreifenplatte 13 gegeben.
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Abschließend sei noch erwähnt, daß es sich in der Praxis bei Versuchen
gezeigt hat, daß das bisher übliche schematische Verdrahten bei gleichzeitigem Erstellen
einer Verdrahtungsliste gegenüber dem jetzigen, erfindungsgemäßen Verfahren etwa'die
doppelte Zeit in Anspruch nimmt, wobei aber gleichzeitig jetzt trotz des nur halben
Zeitbedarfes Fehler -praktisch ausgeschlossen sind.
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Würde die sonst häufig erforderliche Fehlersuche in dieser Gegenüberstellung
noch mit aufgenommen werden, so würde sich noch ein wesentlich günstigeres Zeitverhältnis
für das erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben.
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Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten
Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich
sein.
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- Zusammenfassung -
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