ITTO981117A1 - Apparecchiatura di prova senza fili con sonde a molla flottanti. - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione, industriale dal titolo :

"Apparecchiatura di prova senza fili con sonde a molla flottanti per il collaudo dì schede a circuiti stampati

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione riguarda generalmente un'apparecchiatura di prova interna a circuiti per schede a circuiti stampati, e più particolarmente, apparecchiature di prova interne ai circuiti aventi una piastra a sonde stazionaria ed una piastra sommitale mobile avente una pluralità di sonde di prova caricate a molla che flottano liberamente nell'apparecchiatura tra l'unità sotto esame e l'interfaccia con l'elettronica di prova.

SFONDO DELL'INVENZIONE

Le apparecchiature automatiche di prova per controllare le schede a circuiti stampati hanno a lungo implicato l'impiego di un'apparecchiatura a "letto di chiodi" sulla quale viene montata la scheda circuitale durante la prova. Questa apparecchiatura dì prova include un gran numero dì sonde di prova caricate a molla predisposte per creare un contatto elettrico sotto la pressione della molla con punti di prova designati sulla scheda sotto esame. Qualsiasi particolare circuito tracciato su una scheda a circuiti stampati è verosimilmente diverso da altri circuiti, e conseguentemente, il letto della disposizione di chiodi per contattare i punti di prova in una particolare scheda deve venire appositamente realizzato per quella scheda circuitale. Quando il circuito che deve venire testato è progettato, viene selezionata una configurazione di punti di prova da utilizzare nel controllo della scheda, ed un corrispondente array di sonde di prova viene configurato nell'apparecchiatura di prova. Ciò implica tipicamente trapanare con precisione ima configurazione di fori in una piastra dì prova tali da corrispondere all'array appositamente creato di sonde di prova, e poi montare le onde di prova nei fori trapanati sulla piastra a sonde. La scheda circuitale viene poi montata sull'apparecchiatura, sovrapposta sull'array di sonde di prova. Durante la prova, le sonde di prova caricate a molla vengono condotte in contatto a pressione elastico con in punti di prova sulla scheda sotto esame. I segnali di prova elettrici vengono trasferiti dalla scheda alle sonde di prova e poi all'esterno dell'apparecchiatura per la comunicazione con un analizzatore di prova elettronico ad alta velocità che rivela la continuità o l'assenza di continuità tra i vari punti di prova nei circuiti sulla scheda.

Sono stati usati in passato vari approcci per portare le sonde di prova nella scheda circuitale in contatto a pressione per la prova interna al circuito. Una classe di queste apparecchiature è un'apparecchiatura di prova cablata in cui le sonde di prova , sono singolarmente cablate rispetto ai contatti di un'interfaccia separata per l'impiego nella trasmissione dei segnali di prova dalle sonde all'analizzatore di prova esterno. Queste apparecchiature di prova cablate vengono sovente denominate apparecchiature di prova a depressione" poiché viene applicata una depressione all'interno dell'alloggiamento dell'apparecchiatura di prova durante il test per attirare il circuito in contatto con le sonde di prova. Sono inoltre popolari apparecchiature di prova di tipo pneumatico o meccanico. In un'apparecchiatura a depressione, una piastra sommitale mobile e montata su una piastra a sonde stazionaria ed una tenuta a depressione è formata tra la piastra sommitale e la piastra a sonde. Una seconda tenuta a depressione è montata sopra la piastra sommitale ed ha altezza sufficiente a trattenere la scheda a circuiti stampati sopra le sonde a molla che sporgono attraverso i fori di accesso trapanati nella piastra sommitale per l'allineamento con la faccia inferiore della scheda. Durante l'uso, la depressione applicata alla regione tra la piastra a sonde e la piastra sommitale viene inoltre applicata alla faccia inferiore della scheda. Ciò comprime entrambe le tenute a depressione e spinge la scheda inferiormente contro ed in contatto -elettrico con le sonde di prova. Mantenendo la tenuta a depressione, le sonde vengono trattenute in contatto di pressione elastico coi punti di prova sulla scheda mentre la scheda viene testata.

Affinché le sonde creino il contatto con i corretti punti di prova, la piastra a sonde stazionaria basale e la piastra sommitale mobile che sostiene la scheda devono restare in una relazione di parallelismo, per mantenere la scheda piatta mantenendo nello stesso tempo la sua posizione perpendicolare rispetto al carpo di sonde. E' inoltre necessaria una tenuta a depressione affidabile.

Un'altra classe di apparecchiature di prova è inoltre denominata apparecchiature dì prova "dedicate", anche note come "apparecchiature del tipo a griglia" in cui la configurazione casuale di punti di prova sulla scheda viene contattata mediante piedini di trasferimento che trasferiscono ì segnali di prova al piedini dell'interfaccia disposti in una configurazione a griglia in un ricevitore. Nei tester del tipo a griglia, le apparecchiature sono generalmente meno complesse e più semplici rispetto alle apparecchiature di prova cablate realizzate su misura; tuttavia, con un sistema a grìglia, le interfacce a griglia e l'elettronica di prova sono sostanzialmente più complesse e costose. I piedini d'interfaccia sono generalmente sonde a molla a terminazióne singola che vengono ritenute all'interno del ricevitore.

Le sonde a molla delle apparecchiature a depressione e delle apparecchiature del tipo a griglia venivano ritenute all'interno delle apparecchiature mediante due precedenti metodi. Nel primo metodo, il ricettacolo per la sonda a molla include un anello di pressione ed è rigidamente montato all'interno di un foro nella piastra a sonde. L'anello di pressione ritiene il ricettacolo e conseguentemente la sonda a molla all'interno dell'apparecchiatura. Fermi presenti nel ricettacolo consentono al nucleo mobile della sonda di venire inserito e ritenuto all'interno del ricettacolo. La connessione elettrica col gruppo della sonda viene più comunemente effettuata utilizzando un avvolgimento a filo attorno ad un piedino quadrato installato nel ricettacolo. Altre comuni connessioni elettriche vengono effettuate utilizzando un conduttore fissato a grinze, terminali a spinta, oppure saldando un conduttore al ricettacolo. Sonde a molla a doppia estremità vengono inoltre utilizzate nella prova su griglia in cui il ricettacolo della sonda a molla a doppia estremità è saldamente fissato alla piastra a sonde mediante un anello di pressione. La connessione elettrica del gruppo a sonde a molla a doppia estremità viene più comunemente effettuata utilizzando una scheda a circuiti stampati esternamente installata, allo scopo di sostituire i conduttori. Queste vengono comunemente denominate apparecchiature senza fili. La sonda su una estremità contatta l'unità sotto esame, mentre la sonda sull'altra estremità, costituisce il contatto elettrico con la scheda a circuiti stampati dell'apparecchiatura.

Il secondo metodo per ritenere le sonde di prova consiste nell'impiego di un foglio di Mylar in cui le sonde a molla si estendono attraverso e sotto il ricevitore o piastra a sonde attraverso fori nel ricevitore o piastra a sonde e vengono mantenuti dal foglio di Mylar che è rigidamente trattenuto sotto il ricevitore o piastra a sonde. Le sonde a molla includono un'ampia scanalatura, che è un cilindro di diametro ridotto sul corpo cilindrico della sonda ed il foglio di Mylar alloggia nella scanalatura il che consente alla sonda di muoversi su e giù rispetto al ricevitore o piastra a sonde per una distanza uguale all'altezza della scanalatura.

Entrambi questi tipi di sistemi di ritenzione delle sonde di prova caricate a molla comprendono svantaggi e inconvenienti dovuti agli andamenti della corrente nell'ambiente di prova delle schede a circuiti stampati. Un problema incontrato consiste nel fatto che gli attuali gruppi sonda/ricettacolo sono soggetti a imprecisioni. Il ricettacolo può venire installato sotto un certo angolo all'interno del foro attraverso il ricevitore o piastra a sonde, oppure può inclinarsi o rotare attorno all'anello di pressione all'interno del foro. Un'ulteriore imprecisione può venire creata per via dell'altezza alla quale è posizionato l'anello di pressione all'interno del ricevitore o piastra di prova. In aggiunta, la sonda posizionata nel corpo cilindrico all'interno del ricettacolo crea imprecisioni dovute alle variazioni nei materiali e la necessità di un certo gioco affinché il nucleo mobile della sonda scorra all'interno del corpo cilindrico ed il corpo cilindrico scorra all'interno del ricettacolo. Un altro inconveniente incontrato consiste nel fatto che avere due tubi concentricamente montati riduce inoltre l'area disponibile per la molla il che riduce l'eventuale superiore forza della molla e la vita utile della molla per le sonde. Inoltre, l'impiego di sonde a molla aventi un ricettacolo con anelli di pressione è contrario alla crescente tendenza alla miniaturizzazione. Gli anelli di pressione sporgenti sul ricettacolo riducono la capacità di spaziatura ravvicinata delle sonde a molla cosa indesiderabile se la densità dei piedini richiesta deve venire aumentata per corrispondere alla spaziatura a stretta densità dei punti di prova.

Un altro inconveniente consiste nel fatto che le sonde a molla a doppia .estremità sono inclini al danneggiamento, per via della piccola dimensione della sonda basale e del processo di assemblaggio. Nella maggior parte dei casi, la piastra che trattiene le sonde a dóppia estremità e la scheda circuitale stancata dell'apparecchiatura vengono assemblate utilizzando distanziatori. Se le viti che spingono la scheda a circuiti stampati a posto attraverso i distanziatori non vengono regolarmente strette, le sonde vengono danneggiate o rotte. Ciò può costituire un grave inconveniente per il fatto che le apparecchiature senza fili devono venire disassemblate per sostituire le sonde a molla danneggiate o rotte.

L'attuale tendenza alla miniaturizzazione ha conseguito la tendenza all'impiego di un "flusso non pulito" per le connessioni elettriche. L'impiego di questo tipo di flusso tende ad avere più contaminazione coprente i bersagli di prova, il che rende più difficile ottenere un contatto elettrico affidabile. La soluzione industriale consiste nell'impiegare una forza delle molle superiore e/o sonde maggiormente aguzze. Un'adeguata alta forza delle molle è sfortunatamente difficile da ottenere con le tradizionali sonde a molla di piccolo diametro."

Un ulteriore inconveniente incontrato con le tradizionali apparecchiature di prova per via degli attuali metodi di ritenzione delle sonde a molla è l'alto costo. Le operazioni di fabbricazione aggiuntive associate alla formazione per laminazione della scanalatura nel corpo cilindrico per l'impiego col Mylar o la fabbricazione degli anelli di pressione vengono moltipllcate quando si considera che possono venire utilizzate migliaia di sonde di prova all'interno di una particolare apparecchiatura di prova. In aggiunta, le sonde a doppia estremità sono per natura più costose. Conseguentemente, esiste la necessità di un procedimento perfezionato per ritenere le sonde di prova all'interno di un'apparecchiatura di prova che affronta gli inconvenienti creati dai procedimenti secondo la tecnica nota.

COMPENDIO DELL'INVENZIONE

In breve, una forma di realizzazione della presente invenzione realizza un'apparecchiatura di prova interna al circuito per testare schede a circuiti stampati. L'apparecchiatura ha una camera a depressione tra una piastra a sonde stazionaria ed una piastra sommitale mobile. Supporti lineari regolabili separati situati in corrispondenza di ciascuna quadrante dell'apparecchiatura conseguono l'allineamento parallelo tra la piastra sommitale mobile e la piastra a sonde. Una tenuta a depressione chiusa continua, situata tra la piastra a sonde e la piastra sommitale bypassa i supporti sicché i supporti si trovano all'esterno dell'area di depressione. Sonde di prova caricate a molla senza ricettacolo si estendono attraverso fori nella piastra a sonde e nella piastra sommitale verso la scheda circuitale sostenuta da una seconda tenuta a depressione sopra la piastra sommitale. Le sonde creano un contatto elettrico precaricato a molla con la scheda quando la piastra sommitale viene inferiormente spostata verso le sonde per effetto della depressione applicata al fondo della piastra sommitale. La piastra sommitale è fissata alla piastra a sonde mediante dispositivi di aggancio a rilascio rapido estendentisi attraverso i supporti lineari. Il rilascio delle connessioni dei dispositivi di aggancio ai supporti consente alla piastra sommitale di spostarsi su un piano allineato al piano della piastra sommitale per l’impiego nel preciso allineamento della scheda sotto esame col campo di sonde.

Una piastra di rinforzo ed una piastra distanziatrice separata sono posizionate sotto la piastra a sonde contenenti anch'esse una pluralità di fori per guidare le sonde a molla. Uno spazio è posizionato tra la superficie inferiore della piastra a sonde e la superficie superiore della piastra di rinforzò in cui è situato un sottile foglio flessibile di ritenzione delle sonde comprendente preferibilmente un materiale elastomerico che fluttua sostanzialmente nello spazio tra la piastra a sonde e la piastra di rinforzo. Il foglio di ritenzione delle sonde ha una configurazione preformata di aperture aventi dimensione rispetto alla dimensione delle sonde di prova che si estende attraverso il foglio acente sì che le proprietà elastomeriche del foglio attorno alle aperture applichino naturalmente una certa forza di compressione attorno alle sonde di prova. Questa forza di compressione ritiene le sonde nell'apparecchiatura ed è mobile indipendentemente dalle piastre dell'apparecchiatura sicché la forza di compressione agente sulle sonde a molla consente alle sonde dì spostarsi col foglio di ritenzione delle sonde indipendentemente dalle altre sonde a molla e dalle piastre a sonde dell'apparecchiatura. In alternativa, una piastra di ritenzione a piedini avente una configurazione di fori trapanati nella piastra che corrisponde alla configurazione nelle altre piastre nell'apparecchiatura è collocata sulla sommità della piastra a sonde per la ritenzione delle sonde di prova.

Eliminare la necessità dì un ricettacolo per la sonda a molla consegue precisione superiore eliminando problemi dì assemblaggio incontrati col ricettacolo e l'inclinazione consentita dal ricettacolo con le apparecchiature della tecnica nota. Le sonde a molla sono ora alloggiate in un foro trapanato attraverso la piastra a sonde ed il suo posizionamento è preciso come il foro trapanato. Poiché non è più richiesto un ricettacolo con la sonda a molla, il gioco associato tra il corpo cilindrico della sonda ed il ricettacolo è stato eliminato. Il vantaggio aggiuntivo della forza elastica superiore è ora disponibile poiché il ricettacolo è stato eliminato consentendo alla dimensione delle sonde di venire aumentata il che consente di ottenere una forza elastica superiore utilizzando inoltre nel contempo una sonda più robusta. Con l'aumento di forza, la vita utile della molla e pertanto la vita utile della sonda viene significativamente aumentata. L'attuale struttura riduce inoltre significativamente il costo eliminando la necessità di sonde a molla o doppia estremità o gli aggiuntivi processi di fabbricazione associati alla formazione per laminazione della scanalatura nel corpo cilindrico o negli anelli di pressione. In aggiunta, l'apparecchiatura di prova dell'attuale struttura consente all'apparecchiatura di incorporare un profilo più basso richiedendo meno spazio d'immagazzinaggio.

I nuovi concetti della presente invenzione, sono ugualmente applicabili all'impiego in tester su griglia per ritenere le sonde di prova all'interno del blocco del tester o ricevitore utilizzando una sonda a molla a estremità singola standard posizionata sulla configurazione a griglia di fori nel ricevitore e facoltativamente ritenuta mediante un foglio di ritenzione della sonda situato all'interno del ricevitore. Il foglio di ritenzione della sonda è collocato all'interno dello spazio tra le piastre sommitale e basale del ricevitore. Il concetto inventivo può venire inoltre applicato ad apparecchiature di prova cablate e ad apparecchiature di prova cablate/senza fili convertibili per la ritenzione delle sonde di prova.

Questi ed altri aspetti dell'invenzione verranno più facilmente compresi facendo riferimento alla seguente descrizione dettagliata ed ai disegni allegati.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La FIGURA 1 è uno schema semplificato che illustra in prospettiva parziale un'apparecchiatura di prova a depressione interna al circuito secondo i principi della presente invenzione;

la FIGURA 1A è una vista in prospettiva parziale dell'apparecchiatura della figura 1 utilizzante una piastra di ritenzione dei piedini invece di un foglio di ritenzione deipiedini;

la FIGURA 1B è una vista frontale parziale di una configurazione di ritenzione dei piedini alternativa utilizzante apici delle sonde contornati e fori per, le sonde della piastra sommitale;

la FIGURA 2 è una vista schematica di un'apparecchiatura di prova a depressione cablata della prima forma di realizzazione alternativa;

la FIGURA 2A è una vista schematica di un'apparecchiatura di prova cablata/senza fili convertibile della seconda forma di realizzazione alternativa; e

la FIGURA 3 è una vista frontale parziale della seconda forma di realizzazione alternativa che illustra il concetto inventivo per l'impiego con un ricevitore di un tester a griglia universale.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

La FIGURA 1 è una vista in prospettiva che illustra una forma di realizzazione di un'apparecchiatura di prova 10 in accordo coi principi della presente invenzione. L'apparecchiatura include un alloggiamento rettangolare a depressione avente una piastra di rinforzo 12 ed un dispositivo secondario 14 montato sopra la piastra di rinforzo. Sebbene la presente invenzione sia qui descritta come apparecchiatura del tipo a depressione, va da sé che altri tipi di apparecchiature a piastre caricate come apparecchiature pneumaticamente o meccanicamente azionate sono contemplate dall'invenzione. Il dispositivo secondario a cavità di depressione 14 include una cavità di depressione rettangolare formata da una parete rettangolare eretta 16 estendentesi attorno al perimetro dell'apparecchiatura 10. Il fondo della cavità di depressione è formato da una piastra a sonde rigida, rettangolare, stazionaria 18 entro i confini della parete esterna 18. Il dispositivo secondario include inoltre una piastra sommitale mobile rettangolare, piatta 20 che poggia su una tenuta a guarnizione 22 all'interno della parete 16 della cavità di depressione. La piastra sommitale si estende sopra e parallela al piano della piastra a sonde 18. Una pluralità di sonde di prova caricate a molla senza ricettacolo 24 (ne sono mostrate solo alcune per semplicità) sono montate attraverso fori separati trapanati attraverso la piastra di rinforzo, la piastra a sonde, e la piastra sommitale mobile. I fori 26 sono trapanati con precisione attraverso le piastre dell'apparecchiatura. Le sonde di prova 24 sporgono superiormente attraverso la piastra sommitale mobile per costituire il contatto con gli elementi di contatto sull'unità sotto esame 28. I fori nella piastra a sonde sono preferibilmente di diametro superiore rispetto al diametro delle sonde a molla. I fori sono preferibilmente più grandi allo scopo di impedire che le sonde a molla vi aderiscano quando esiste un lieve disallineamento tra la piastra a sonde e la piastra sommitale.

Diverse caratteristiche dell'apparecchiatura di prova a depressione sono ben note e tradizionali nella tecnica e non vengono mostrate. Queste includono una connessione a depressione all'interno della apparecchiatura per creare una depressione nello spazio della camera di depressione tra la piastra sommitale mobile e la piastra a sonde stazionaria. L'apparecchiatura include inoltre gruppi di supporto lineari con dispositivi di aggancio a rilascio rapido per il movimento della piastra sommitale com'è noto nella tecnica e com'è mostrato e descritto nel brevetto statunitense No. 5.422.575, la cui descrizione è qui incorporata a titolo di riferimento.

L'unità sotto esame 2B viene posizionata , sopra la piastra sommitale 20 e poggia su una guarnizione di tenuta a depressione aggiuntiva 30. (Possono esistere certe situazioni in cui l'unità sotto esame viene direttamente collocata sulla sommità delle sonde di prova e viene applicata una certa forza all'unità sotto esame per costituire la connessione elettrica durante il test). L'unità sotto esame mostrata e una scheda circuitale caricata. La tenuta a depressione 30 fissata alla piastra sommitale circonda il campo delle sonde e sostiene la scheda sopra e distanziata dagli apici delle sonde di prova 24. Le sonde sono allineate per il contatto coi punti di prova sull'unità sotto esame, e quando viene creata la depressione all'interno della camera di depressione la depressione viene anche applicata allo spazio sotto la scheda e sopra la piastra sommitale. Ciò comprime la scheda inferiormente verso ed in contatto elettrico con le sonde di prova per l'impiego nella prova di continuità conduttiva circuitale. Com'è stabilito, la piastra sommitale 20 è sostenuta per il movimento di avvicinamento e allontanamento dalla piastra a sonde su un sistema di supporti lineari eretti (non mostrati), i supporti sono preferibilmente posizionati in quadranti distanziati attorno al perimetro dell'apparecchiatura di prova. Nella disposizione preferita, i supporti sono posizionati nei quattro angoli della piastra a sonde 18. I supporti lineari fissano la piastra sommitale in posizione fissa rispetto alla piastra a sonde così che la scheda circuitale sostenuta sulla piastra sommitale è precisamente allineata col campo di sonde.

Posizionata sotto la piastra di rinforzo si trova una piastra distanziatrice 32 avente anch'essa una pluralità di fori contenenti piedini distanziatori 34. Considerando che l'unità sotto esame è una scheda circuitale caricata gli elementi di contatto di prova o posizioni di prova possono avere altezze variabili lungo l'unità sotto esame. Conseguentemente, se tutte le sonde a molla 24 sono della stessa lunghezza, piedini distanziatori di differenti dimensioni 34 vengono incorporati per adattare le altezze variabili delle posizioni di prova. In alternativa, le sonde a molla di lunghezza variabile 34 possono venire utilizzate senza piedini distanziatori 34 e si estendono attraverso i fori nella piastra distanziatrice.

I piedini distanziatori, o in alternativa quando i piedini distanziatori non vengono utilizzati, le sonde a molla sono in contatto elettrico con la scheda a circuiti stampati 36 posizionata sotto la piastra distanziatrice che è elettricamente accoppiata a un analizzatore di prova elettronico esterno (non mostrato) per la prova conduttiva all'interno del circuito sulla scheda in modo ben noto nella tecnica. L'analizzatore di prova contiene circuiti d'interrogazione elettronici per interrogare elettronicamente 1 punti di prova separati sull'unità sotto esame allo scopo di determinare se esiste o meno la connessione elettrica tra due qualsiasi posizioni di prova. Le connessioni elettriche rivelate tra i punti di prova sulla scheda testata vengono elettronicamente confrontati coi risultati di riferimento memorizzati ottenuti dalle interrogazioni precedenti di' punti di prova o di una scheda a circuiti stampati originale senza guasti. La scheda testata è buona se i risultati della prova corrispondono ai risultati di riferimento memorizzati, ma se esiste qualsiasi problema nei circuiti sulla scheda, il problema viene rivelato dai risultati della prova e le schede cattive possono venire poi separate dalle schede buone.

Il sistema di ritenzione delle sonde di prova secondo la presente invenzione comprende un foglio di ritenzione delle sonde 38 posizionato all'interno dello spazio 40 tra la superfìcie superiore della piastra di rinforzo 12 e la superficie inferiore della piastra a sonde 18. Sono formate aperture attraverso il foglio di ritenzione delle sonde 38 trapanando i fori oppure tagliando fenditure attraverso il foglio per le sonde a molla 24. Il foglio di ritenzione delle sonde .comprende preferibilmente un foglio flessibile, piatto, sottile di materiale gommoso a celle chiuse che può comprendere una gomma sintetica oppure una gomma naturale. La gomma preferita è una gomma lattiginosa che può conprendere sia un lattice naturale che sintetico. Sebbene la gomma sia il materiale preferito per il foglio di ritenzione delle sonde, possono venire utilizzati altri materiali per il foglio a condizione che il materiale possa ritenere le sonde a molla nella piastra a sonde. Alcuni esempi di tali materiali possono essere uretano a celle aperte comunemente venduto col nome commerciale Poron, neoprene cellulare o schiuma siliconìca. Un foglio elastomerico è utile per la sua capacità di applicare una forza elasticamente comprimibile alle sonde di prova.

L'apparecchiatura viene assemblata sovrapponendo il foglio di lattice sulla superfìcie sommitale della piastra di rinforzo all'interno dell'apertura 40, consentendo al foglio di lattice di poggiare sulla superficie sommitale della piastra di rinforzo senza aderire alla piastra di rinforzo, il foglio elastomerico flessibile è particolarmente esente da adesione alla piastra di rinforzo nelle aree dove le sonde di prova attraversano il foglio. Il foglio e pertanto liberamente mobile o "fluttua" all'interno dell'apertura con le sonde di prova verso o distanti dalla piastra di rinforzo. Piedini di riferimento strumentale (non mostrati) possono venire utilizzati per registrare il foglio di ritenzione dei piedini e vengono posizionati sulla piastra di rinforzo passanti attraverso uno o più degli angoli del foglio.

Le aperture attraverso il foglio di ritenzione delle sonde vengono fatte corrispondere alla configurazione di fori trapanati attraverso la piastra di rinforzo e le piastre a sonde. Le sonde a molla vengono poi inserite attraverso le aperture nel foglio di ritenzione delle sonde. Le aperture trapanate nel foglio sono sottodimensionate rispetto al diametro esterno delle sonde a molla, mentre i fori nella piastra di rinforzo sono leggermente sovradimensionati rispetto al diametro esterno delle sonde a molla. Le aperture nel foglio di ritenzione delle sonde sono trapanate mediante una punta per trapano standard che non forma un foro circolare nel foglio, ma forma invece un'apertura a fessura generalmente a forma di S (denominata apertura fessurata irregolarmente formata) . Quando la punta del trapano ruota, taglia il foglio ed il foglio si allontana, lasciando l'apertura generalmente a forma di S con lembi elastici flessibili su lati opposti. I lembi aderiscono elasticamente ai lati delle sonde di prova producendo le forze di ritenzione elasticamente compressive che detengono le sonde a posto. Le aperture sono considerate sottodimensionate rispetto al diametro esterno delle sonde poiché l'area aperta in sezione trasversale dell'apertura a fessura generalmente a forma di S è inferiore rispetto all'area in sezione trasversale della sonda di prova. Preferibilmente, il foglio di ritenzione delle sonde comprende un foglio flessibile di gomma elastomerica a celle chiuse a base di lattice naturale avente spessore da circa 0,020 a circa 0,040 pòllici, più preferibilmente avente spessore di circa 0,03 pollici.

I vantaggi dell'impiego del foglio di ritenzione delle sonde secondo la presente invenzione consistono nel fatto che il materiale gommoso lattiginoso elastomerico ha alta resistenza allo strappo e buona memoria (forza di ricupero), ed è un materiale ragionevolmente economico. Durante l'uso, il materiale elastico produce inoltre un buon livello di forza ritentiva lateralmente sul lati delle sonde di prova sufficientemente a trattenere le sonde a posto nell'apparecchiatura, indipendentemente da qualsiasi altro componente strutturale della apparecchiatura. Il foglio di ritenzione è inoltre libero di sollevarsi o abbassarsi col movimento delle sonde di prova come quando sonde adiacenti contattano elementi di contatto adiacenti di differente altezza sulla scheda sotto esame.

In certi casi, il foglio di ritenzione dei piedini elastico non impedisce alle sonde di prova di venire sollevate nell'apparecchiatura quando la piastra sommitale mobile si sposta superiormente. Ad esempio, l'apice a scalpello di una sonda può venire alloggiato in un sito di prova di una zona di saldatura o in un foro passante sull'unità sotto esame. In questi casi, è necessario un metodo di imprigionamento della sonda maggiormente positivo per fornire l'appropriata forza di ritenzione del piedino allo scopo di impedire che la sonda venga indesiderabilmente sollevata nella apparecchiatura. Una soluzione a questo inconveniente è una piastra di ritenzione dei piedini 42 com'è mostrato nella FIGURA 1A. La piastra 42, preferibilmente realizzata da materiale a base di lexan o g-10, viene posizionata sulla piastra a sonde 18 e include una configurazione di fori trapanati attraverso la piastra in modo da corrispondere alla configurazione di fori nella piastra a sonde. I fori nella piastra di ritenzione 42 sono leggermente più piccoli, oppure uguali, rispetto al diametro del corpo cilindrico 44 delle sonde di prova. Quando i fori sono più piccoli, il corpo cilindrico viene intrappolato sotto la piastra di ritenzione 42, consentendo ancora, l'attraversamento dello stantuffo 46 delle sonde di prova, ritenendo in tal modo le sonde nell'apparecchiatura. Quando il foro è uguale al diametro del corpo cilindrico, è possibile inserire o rimuovere le sonde spingendole o tirandole attraverso i fori. La leggera interferenza tra il corpo cilindrico della sonda ed il foro può venire superata manualmente, ma è ancora sufficiente ad impedire la fuoriuscita della sonda durante il funzionamento dell'apparecchiatura.

La,piastra- di ritenzione 42 è fissata alla piastra sommitale mobile 20 mediante un perno di guida'43 ed una molla 45. Il perno di guida 43 è avvitato alla faccia basale della piastra sommitale e la molla è posizionata attorno ad una porzione di diametro ridotto del perno di guida. La porzione di diametro ridotto del perno di guida si estende attraverso fori trapanati nella piastra di ritenzione e la porzione di diametro allargato del perno di guida si estende attraverso fori trapanati nella piastra a sonde 18. Un supporto cilindrico 47 è posizionato nel foro nella piastra a sonde attorno al perno di guida. La piastra di ritenzione viene trattenuta contro la piastra a sonde mediante diverse molle. Le molle applicano sempre una pressione inferiormente diretta alla piastra di ritenzione, e specialmente quando la piastra sommitale si sposta superiormente quando è necessario il massimo per impedire la fuoriuscita o l'adesione della sonda nell'unità sotto esame. La piastra di ritenzione può venire facilmente rimossa dall'attrezzatura semplicemente rimovendo la piastra sommitale. In alternativa, la piastra di ritenzione 42 può venire ritenuta nell'attrezzatura essendo avvitata alla superficie superiore della piastra a sonde 18.

Un'altra struttura per impedire la fuoriuscita delle sonde è illustrata nella FIGURA 1B. In questa configurazione; le sonde di prova 51 includono un >apice delle sonde contornato od a gradini 53. La piastra sommitele mobile 55 viene trapanata per includere fori contornati od a gradini 57 allo scopo di cooperare con l'apice delle sonde contornato per ritenere le sonde di prova all'interno dell'apparecchiatura. In questa configurazione non è richiesta alcuna piastra di ritenzione separata. Sebbene l'impiego di piastre di ritenzione od apici delle sonde e fori della piastra sommitale contornati ritenga i piedini nelle apparecchiature senza ricettacoli secondo la presente invenzione, va da sé che questi concetti per la ritenzione dei piedini sono ugualmente applicabili per altri tipi di apparecchiature di prova che utilizzano sonde di prova con ricettacoli. Un altro vantaggio di questi concetti di ritenzione dei piedini sono che essi consentono all'intera forza della molla nelle sonde di prova di provvedere al contatto delle sonde sia in corrispondenza della sommità della sonda, dove contattano l'unità sotto esame, sia in corrispondenza della base della sonda dove contattano un altro piedino oppure la scheda a circuiti stampati dell'apparecchiatura inferiore .

Sebbene l'invenzione com'è mostrato nelle FIGURE 1, 1A e 1B serva per l'impiego in connessione con un'apparecchiatura di prova senza fili, i concetti inventivi sono ugualmente applicabili a un'apparecchiatura di prova cablata 50 com'è mostrato nella FIGURA 2. L'apparecchiatura cablata 50 include'un alloggiamento a depressione rettangolare 52 avente una cavità a depressione rettangolare formata da una parete rettangolare eretta 54 estendentesi attorno al perimetro dell'apparecchiatura. La base della cavità a depressione è formata da una piastra a sonde a spigolo rettangolare.

stazionaria, 56 entro i confini della parete esterna. L'apparecchiatura include inoltre una piastra sommitale mobile 58 che si estende sopra e parallela alla piastra della piastra a sonde. Una pluralità di sonde di prova caricate a molla 60, una delle quali è mostrata per semplicità, sono posizionate nell'apparecchiatura e si estendono attraverso i fori nella piastra a sonde e nella piastra sommitale mobile. Le sonde di prova, sono tradizionali sonde di prova caricate a molla ben note nella tecnica. Le sonde di prova si estendono superiormente attraverso la piastra sommitale per il contatto elettrico con gli elementi di contatto di prova sull'unità sotto esame 62. L'unità sotto esame poggia sulla tenuta a depressione 64 posizionata sulla superficie superiore della piastra sommitale e una tenuta a depressione aggiuntiva 66 è posizionata tra la superficie inferiore della piastra sommitele e la superficie superiore della piastra a sonde 56.

Posizionata sotto la piastra a sonde si trova una piastra di rinforzo 67 distanziata dalla piastra a sonde da una guarnizione 68. Posizionata sotto la piastra di rinforzo si trova un'intelaiatura a piedini personalizzati 70 contenente una pluralità di piedini personalizzati 72 aventi estremità dei piedini 74 che sono connesse all'estremità del piedino 76 della sonda di prova 60. L'estremità del piedino 74 è in contatto elettrico con una pluralità di sonde a molla posizionate dell'elettronica di prova (non mostrata) che è tradizionale nella tecnica.

Le sonde di prova 60 sono ritenute nella piastra a sonde mediante il foglio di ritenzione delle sonde 76, preferibilmente un foglio di lattice com'è discusso in precedenza rispetto all'apparecchiatura di prova della FIGURA 1. Diversamente dalla FIGURA 1, il foglio di ritenzione delle sonde 76 è posizionato nelle coordinate X e Y mediante un pern o di riferimento 78 estendentesi superiormente dalla piastra di rinforzo in cui un perno di riferimento separato è posizionato nella piastra di rinforzo corrispondente a ciascun angolo del foglio di ritenzione delle sonde. In alternativa, le sonde di prova delle apparecchiature della FIGURA 1 o della FIGURA 2 possono , venire catturate tra l'unità sotto esame e l'interfaccia con l'elettronica di prova senza l'impiego del foglio di ritenzione delle sonde.

Una delle caratteristiche uniche della presente invenzione è la capacità di conversione tra un'apparecchiatura di prova cablata e un'apparecchiatura di prova senza fili. Com'è mostrato nella FIGURA 2A, l'apparecchiatura di prova cablata 90 è sostanzialmente l'apparecchiatura di prova senza fili 10 della FIGURA 1 meno la scheda a circuiti stampati dell'apparecchiatura 36. Attualmente, non esiste modo per ottenere la convertibilità tra un'apparecchiatura di prova cablata e senza fili. Nell'apparecchiatura di prova cablata 90 la piastra distanziatrice 32 include una pluralità di fori per il posizionamento di piedini 92. I piedini 92 costituiscono il contatto elettrico con le sonde di prova 34 ed hanno un'estremità a filo nudo avvolto 94 per la connessione di fili 86 sulla base del piedino. Quando le sonde a molla vengono compresse, esercitano un certa spinta inferiore contro i piedini 92 alloggiati nella piastra distanziatrice. Poiché le sonde di prova 34 flottano nell'apparecchiatura, le forza elastica generata dalla sonda di prova viene applicata ugualmente ed opposta contro l'unità sotto esame ed i piedini 94 nella piastra distanziatrice. Ciò crea un percorso elettrico affidabile. Regolare l'altezza della serie di piedini costituisce inoltre un mezzo per variare le altezze della serie delle sonde a molla, consentendo in tal modo l'estensione prolungata o le regolazioni nella compressione della sonde di prova. Questa caratteristica di conversione unica (da cablata a senza fili) viene ottenuta rimuovendo la scheda a circuiti stampati 36 (FIGURA 1) e la piastra distanziatrice per sostituire i piedini 94 al posto dei piedini distanziatori 24.

L'intera apparecchiatura viene poi montata sull'intelaiatura 98. L'apparecchiatura viene facilmente riconvertita in apparecchiatura senza fili sostituendo nuovamente i piedini distanziatori e la scheda a circuiti stampati. Questa caratteristica di convertibilità costituisce un vantaggio significativo poiché in molte applicazioni l'attrezzatura subisce numerose revisioni prima di diventare una struttura stabile. Questa caratteristica consente la facile esecuzione di varianti, cambiando lo schema elettrico invece di realizzare una nuova scheda a circuiti stampati per ogni avviso di variazione tecnica, o tentare di lavorare nuovamente la scheda a circuiti stampati stessa. Quando la struttura diventa stabile, la scheda a circuiti stampati può venire realizzata con i corretti dati caratteristici.

La FIGURA 3 illustra come il sistema di ritenzione delle sonde secondo la presente invenzione può venire applicato alla ritenzione di sonde' a molla senza ricettacoli in una cartuccia a griglia universale, (ricevitore) in un tester a griglia per il trasferimento dei segnali di prova dall'apparecchiatura di prova all'elettronica di prova. Nella FIGURA 3 la cartuccia a griglia universale 70 comprende la piastra sommitale 72 e la piastra basale 74. Uno spazio 76 è formato tra la piastra sommitale e la piastra basale dalla piastra distanziatrice 78 posizionata sui bordi della piastra sommitale e basale. Una pluralità di sonde a molla 80 sono posizionate all'interno di fori passanti attraverso le piastre sommitale e basale e sono ritenute all'interno della cartuccia a griglia universale mediante un foglio di ritenzione delle sonde 82 situato nello spazio 76 tra la piastra sommitale e la piastra basale. Anche in questo caso il foglio di ritenzione 82 è preferibilmente un foglio di lattice com'è discusso rispetto alle,forme di realizzazione delle FIGURE 1 e 2.

Sebbene l'invenzione sia stata descrìtta e illustrata rispetto a tre sue forme di realizzazione, va da sé che l'invenzione non deve essere così limitata poiché possono venire apportate altre varianti e modifiche che rientrano nello scopo voluto della presente invenzione com'è nel seguito rivendicato.

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura di prova predisposta per l'allineamento di sonde di prova con siti di prova su una scheda a circuiti stampati sotto esame allo scopo di trasferire i segnali di prova dai siti di prova ad una elettronica di prova esterna comprendente: una piastra a sonde stazionaria avente una pluralità di fori che l'attraversano; un array di sonde di prova estendentisi attraverso i fori nella piastra a sonde e singolarmente mobili nella direzione assiale attraverso la piastra a sonde; mezzi per sostenere mobilmente la scheda a circuiti stampati sotto esame generalmente parallela alla piastra a sonde cosi che le sonde di prova possono contattare i siti di prova; mezzi per impedire alle sonde di prova di fuoriuscire dalla piastra a sonde; e un'interfaccia situata sotto la piastra a sonde ed in contatto con le sonde di prova allo scopo di trasferire i segnali di prova all'elettronica di prova esterna quando la scheda sotto esame e la piastra a sonde vengono reciprocamente avvicinate.
2. 2. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi per sostenere la scheda sotto esame sono una piastra sommitale posizionata generalmente parallela alla piastra a sonde e predisposta per il movimento di avvicinamento e allontanamento dalla piastra a sonde, la piastra sommitale include inoltre una pluralità di fori per guidare le sonde di prova che l'attraversano verso ì siti di prova.
3. 3. Apparecchiatura dì prova secondo la rivendicazione 1, in cui l'interfaccia è una scheda a circuiti stampati.
4. 4. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 1, in cui l'interfaccia è costituita dì una pluralità di piedini cablati.
5. 5. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 1, in cui i fori nella piastra a sonde hanno diametro superiore rispetto al diametro delle sonde di prova.
6. 6 . Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 2, in cui i mezzi per impedire alle sonde di prova di fuoriuscire dalla piastra a sonde sono una piastra di ritenzione posizionata sopra la piastra a sonde, avente una pluralità di fori per le sonde di prova dimensionati in modo da ritenere le sonde di prova nella piastra a sonde .
7. 7. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 6, in cui la piastra di ritenzione include mezzi per fissare la piastra di ritenzione alla piastra sommitale.
8. 8. Apparecchiatura dì prova secondo la rivendicazione 7, in cui i mezzi di fissaggio sono almeno un perno di guida rigidamente fissato alla piastra sommitale ed almeno una molla posizionata attorno al perno di guida sopra la piastra di ritenzione.
9. 9. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 6, in cui la piastra di ritenzione è amovibilmente fissata alla piastra a sonde.
10. 10. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 2, in cui i mezzi per impedire che le sonde .di prova fuoriescano dalla piastra a sonde sono apici delle sonde di prova contornati e fori di guida contornati cooperanti nella piastra a sonde.
11. 11. Apparecchiatura di prova predisposta per l'allineamento di sonde di prova con siti di prova su una scheda a circuiti stampati sotto esame allo scopo di trasferire i segnali di prova dai siti di prova ad una elettronica di prova esterna comprendente: una piastra a sonde stazionaria avente una pluralità di fori che l'attraversano; un array di sonde di prova estendentisi attraverso i fori nella piastra a sonde; una piastra di ritenzione posizionata sopra la piastra a sonde ed avente una pluralità di fori che l'attraversano dimensionati,in modo da ritenere le sonde di prova nell'apparecchiatura; mezzi per sostenere mobilmente la scheda a circuiti stampati sotto esame generalmente parallela alla piastra a sonde così che le sonde di prova possono contattare i siti di prova; e un'interfaccia situata sotto la piastra a sonde ed in contatto con le sonde di prova allo scopo dì trasferire i segnali di prova all'elettronica di prova esterna quando la scheda sotto esame e la piastra a sonde vengono reciprocamente avvicinate.
12. 12. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 11, in cui i mezzi per sostenere la scheda sotto esame sono una piastra sommitele posizionata generalmente parallela alla piastra a sonde e predisposta per il movimento di avvicinamento e allontanamento dalla piastra a sonde, la piastra sommitale include inoltre una pluralità di fori per guidare le sonde di prova che l'attraversano verso i siti di prova.
13. 13. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 12, in cui la piastra di ritenzione include mezzi per fissare la piastra di ritenzione alla piastra sommitale.
14. 14. Apparecchiatura dì prova secondo la rivendicazione 13, in cui i mezzi di fissaggio sono almeno un perno di guida rigidamente fissato alla piastra sommitale ed almeno una molla posizionata attorno al perno di guida sopra la piastra di ritenzione.
15. 15. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 11, in cui la piastra di ritenzione è amovibilmente fissata alla piastra a sonde.
16. 16. Apparecchiatura di prova predisposta per l'allineamento di sonde di prova con siti di prova su una scheda a circuiti stampati sotto esame allo scopo di trasferire i segnali di prova dai siti di prova ad una elettronica di prova esterna comprendente: una piastra a sonde stazionaria avente una pluralità di fori che l'attraversano; un array di sonde di prova estendentisi attraverso i fori nella piastra a sonde e singolarmente mobili nella direzione assiale attraverso la piastra a sonde; mezzi per sostenere mobilmente la scheda a circuiti stampati sotto esame generalmente parallela alla piastra a sonde cosi che le sonde di prova possono contattare i siti di prova; mezzi per ritenere le sonde di prova nella apparecchiatura di prova; una piastra distanziatrice posizionata sotto· la piastra a sonde contenente una array di sonde d'interfaccia estendentisi attraverso la piastra distanziatrice in contatto elettrico con l'array di sonde di prova; e un'interfaccia situata sotto là piastra a sonde ed in contatto con le sonde d'interfaccia allo scopo di trasferire i segnali di prova all'elettronica di prova esterna quando la scheda sotto esame e la piastra a sonde vengono reciprocamente avvicinate.
17. 17. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 16, in cui le sonde d'interfaccia sono piedini distanziatori e l'interfaccia è una scheda a circuiti stampati.
18. 18. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 16, in cui i piedini d'interfaccia sono sonde di prova aventi estremità a filo nudo avvolto.
19. 19. Apparecchiatura di prova secondo la rivendicazione 16, in cui i mezzi per ritenere le sonde di prova nell'apparecchiatura di prova sono una piastra di ritenzione avente fori dimensionati per ritenere le sonde di prova nella piastra a sonde.
20. 20. Apparecchiatura di- prova secondo la rivendicazione 19, in cui la piastra di ritenzione è fissata alla piastra sommitale.