EP1620738A1 - Platinentestvorrichtung mit schr gstehend angetriebenen kont aktiernadeln - Google Patents

Platinentestvorrichtung mit schr gstehend angetriebenen kont aktiernadeln

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Publication number
EP1620738A1
EP1620738A1 EP04730866A EP04730866A EP1620738A1 EP 1620738 A1 EP1620738 A1 EP 1620738A1 EP 04730866 A EP04730866 A EP 04730866A EP 04730866 A EP04730866 A EP 04730866A EP 1620738 A1 EP1620738 A1 EP 1620738A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
needle
circuit board
distance
board
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04730866A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Torsten KÖRTING
Clayton Depue
Thomas LÜCK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Scorpion Technologies AG
Original Assignee
Scorpion Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scorpion Technologies AG filed Critical Scorpion Technologies AG
Publication of EP1620738A1 publication Critical patent/EP1620738A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07314—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being perpendicular to test object, e.g. bed of nails or probe with bump contacts on a rigid support
    • G01R1/07328—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being perpendicular to test object, e.g. bed of nails or probe with bump contacts on a rigid support for testing printed circuit boards
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06705—Apparatus for holding or moving single probes
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    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G01R1/07392—Multiple probes manipulating each probe element or tip individually

Definitions

  • the invention relates to a device of the type mentioned in the preamble of claim 1.
  • Such board test devices serve to contact assembled or bare boards with needles on contact surfaces.
  • the needles are connected to an electrical measuring device which can carry out electrical measurements, such as resistance measurements, capacitance measurements, induction measurements and the like, between contacted surfaces of the circuit board. This allows the conductor tracks to be checked for continuity on unassembled boards and the assembled components can be checked for correct soldering, function and the like on assembled boards.
  • Board test devices are indispensable for the production control of electronic devices.
  • the needles can be moved parallel to the board so that any contact surfaces can be approached for contacting. Any number of needles can be used at the same time. Areas on the conductor tracks or on the components can be used as contact areas to be contacted, e.g. on the connecting legs of IC's.
  • the needles are arranged in an inclined position, which offers the advantage of being able to contact not only from above onto the board, for example onto a conductor track, but also from the side, eg against an inclined or perpendicular surface to the board, e.g. a surface on one leg of an IC.
  • the contact surfaces to be approached are calculated from the circuit board layout and given to the drive control, which can control the surfaces with these coordinates, ie with X, Y coordinates in the plane of the circuit board. If surfaces are to be controlled on components, that is to say surfaces that lie above the surface of the circuit board, the Z coordinate is added, so that the surfaces are to be controlled as three-dimensional spatial coordinates.
  • the needle moves obliquely onto the calculated If the spatial coordinate of a contact surface is too close, the needle moves over the contact surface into the void. The result is incorrect contacting, which considerably disrupts or makes the test procedure impossible. The flatter the angle of the needle, the more annoying this effect becomes.
  • the object of the present invention is to design a generic board test device with contact accuracy independent of bending of the boards. This object is achieved with the features of claim 1.
  • the distance from the circuit board to the positioning level is measured before the contacting process. If the board sags, this is determined and the spatial coordinate of the contact surface to be approached is corrected accordingly. This means that even very small contact areas can be precisely hit. Since the sagging depth of the board is measured, the accuracy is independent of any bending of the board.
  • any distance measuring devices can be used, e.g. mechanical sensing devices, optical or acoustic distance measuring devices.
  • the laser triangulation measuring devices customary in this field can be used.
  • the features of claim 2 are preferably provided.
  • the needle drives can be used as a distance measuring device after changing over to the vertical position of the needle.
  • the height of the board can be determined from the travel of the needle from a known zero position to the contact which can be determined via the measuring device.
  • a separate distance measuring device can be omitted, so that the construction is simplified.
  • the distance can be measured at several points on the board and the distance profile of the board for all points can be determined therefrom by interpolation. This can also cause irregular bending (Corrugated) boards can be measured precisely.
  • the distance measurement of the board must be carried out before contacting, since the measured distance value is a prerequisite for accurate contacting.
  • the features of claim 5 are preferably provided. Before the electrical measurement begins, the distance is determined and the bending shape of the board is determined. With this result, all electrical measurements, ie all contacting of contact surfaces, can subsequently be carried out correctly.
  • FIG. 1 the invention is shown in a single FIG. 1, for example and schematically in a side view of a circuit board test device according to the invention.
  • Figure 1 shows a side view of a circuit board test device 1, which is set up with two vertical columns 2 on a surface, for example, the table top 3 shown.
  • the board test device 1 With two receptacles 4, the board test device 1 carries, in precise positioning, a board 5 which can be exchanged for the next board to be tested after the test run has ended.
  • the circuit board 5 is held on the receptacles 4 at opposite edges so that its surface areas are freely accessible for testing. In the illustrated embodiment, the board is only tested from above. However, in a manner not shown, the circuit board test device 1 can also be designed such that it also tests from below.
  • Parallel to the board 5 or the area predetermined by the receptacles 4, a positioning plate 6 is held by the columns 2 at a distance above the board 5.
  • a holder drive 8 is provided, which can be moved in the direction of the arrow, that is in the direction of the level 7 and thus parallel to the circuit board 5, and is controlled by a drive control 10 via a line 9.
  • the mounting drive 8 can preferably be moved in the X and Y directions in the setting plane 7 in order to be able to approach all surface points.
  • the bracket drive 8 carries an angular drive 11, which can be controlled via a line 12 by the drive control 10 for angular adjustment of a needle drive 13, which in turn can be controlled by the drive control 10 via a line 14.
  • the needle drive 13 is designed to feed a needle 15 in the needle direction.
  • the needle 15 is connected via a line 16 to a measuring device 17 which can carry out electrical measurements at points on the circuit board 5 contacted by the needle tip 18.
  • the drive control 10 and the measuring device 17 can be part of a computer system 19.
  • the circuit board 5 is equipped with only one component 20, which has an inclined contact surface 21. This contact surface 21 is to be contacted with the needle tip 18 in order to carry out an electrical measurement.
  • the circuit board 5 is also contacted at another point, for example from the receptacles 4 at ground points on the underside of the circuit board 5.
  • the second contact is made just like the contact tion on another, not shown contact surface on the top of the circuit board 5 with a further needle, which can be moved and positioned with appropriate devices 8, 11, 13 independently of the needle shown in FIG.
  • the exact position of the contact surface 21 is known from the design data of the circuit board 5, that is to say the circuit board layout. Their angular position is also known from this. These data are available to the drive control 10 and this can control the holder drive 8, the angle drive 11 and the needle drive 13 in such a way that the spatial coordinate of the center of the contact surface 21 is approached when the needle 15 is being advanced in the needle direction. In the embodiment shown with an angle drive 11, the oblique angle of the needle can be set up so that the contact surface 21 is contacted as vertically as possible.
  • the circuit board 5 shown in solid lines in FIG. 1 sags between the receptacles 4 under its own weight. This is shown exaggerated in Figure 1 for clarity. If the circuit board did not sag, for example because it would be made of considerably stiffer material or equipped with lighter components, it would ideally be completely flat, as can be seen from the circuit board 5 'shown in dashed lines. If the needle is advanced in the position of the needle drive 13 shown in solid lines, it does not hit the contact surface 21 'on the flat board 5', as the figure clearly shows. The spatial coordinates of the contact surface 21 'are completely different. The needle drive would have to be brought into the position shown by deleting by adjusting the holder drive 8. The angle drive 11 could also be adjusted accordingly.
  • Circuit boards can sag differently. As shown in FIG. 1, there is a greater height deviation in the middle than at the edges. Under certain circumstances, circuit boards can also be corrugated.
  • the invention provides a distance measuring device 25 which, in the exemplary embodiment, is arranged to be movable in the level 7 and, for example, uses an optical or acoustic beam 26 to determine the distance of the board 5 from the level 7.
  • the distance measuring device 25 can be moved over the entire surface of the circuit board 5 and can carry out distance measurements at many points. These are reported to the drive controller 10 via the line 27 and enable the exact height of all points of the circuit board 5 to be calculated by interpolating the measured values.
  • the exact height of the contact surface 21 or the contact surface 21 ' can also be determined, so that depending on Deflection this contact surface can be approached correctly either in position 21 or in position 21 '. This also applies to all further contact surfaces, not shown, to be approached on the circuit board 5.
  • the deflection of the plate 5 can also be measured in a manner not shown with a fixed distance measuring device in the middle of the plate with a beam 26 '. With the deflection curve of a plate known from structural engineering, the height deviation can then be calculated for each point of the plate 5.
  • the needle drive 13 can be used as a distance measuring device, with the distance measuring device 25 being omitted. For this purpose, it is brought into the vertical position 13 ′ with the angular drive 11, specifically over a contactable point on the circuit board 5, for example over the contact surface 21, 21 ′. Now the needle is moved downwards from a rest position with a known altitude until the measuring device 17 detects contact.
  • the travel path and thus the height of the contact surface 21 or 21 ' can be determined in the drive control 10 from the travel speed and the travel time of the needle.
  • the steps can be counted in a simple manner, for example.
  • any number of distance measurements can be carried out at different points on the board 5, so that the exact height profile can be measured, for example, even in the event of irregular deformation.
  • the described distance measurement of the circuit board 5, to determine its exact altitude can preferably be carried out at the beginning of a test process after the circuit board has been placed on it.
  • the height profile of the board is determined and the drive control 10 can determine the exact spatial coordinates for all contact areas from the known locations of the contact surfaces to be approached, which result from the board layout and from the measured height profile of the board To be able to approach contact surfaces exactly with the inclined needle 15.
  • the electrical measurement that is to say the contacting of the contact surfaces in order to determine the proper functioning of the circuit board 5, then begins.
  • distance measurements can also be carried out during the electrical measurement of the board. If the non-contact distance Measuring device 25 used, it can, for example, continuously carry out distance measurements during the test operation. This enables the exact height of the board to be monitored during operation in order to correct the room coordinates if necessary. This can be necessary, for example, if a large number of needles contact the board 5 simultaneously from above and additionally bend them with their contacting force.
  • the spatial coordinates can be corrected accordingly by means of distance measurement in order to compensate for deflections.
  • circuit board test devices which contact a circuit board equipped on both sides simultaneously from above and from below.

Abstract

Eine Platinentestvorrichtung (1) mit einer Einrichtung (4) zur Halterung einer zur Aufnahme von elektrischen oder elektronischen Komponenten (20) vorgesehenen, gegebenenfalls damit bestückten Platine (5) an ihrem Rand und mit wenigstens einer an eine elektrische Meßeinrichtung (17) angeschlossenen Nadel (15) zur elektrischen Kontaktierung von Kontaktflächen (21) auf der Platine (5), wobei die Nadel (15) schrägstehend von einem Nadelantrieb (13) in Nadelrichtung verstellbar ist und wobei der Nadelantrieb von wenigstens einem Halterungsantrieb (8) in einer parallel zur Platine (5) liegenden Stellebene (7) verstellbar ist, wobei die Antriebe (8, 13) von einer Antriebsteuerung (10) zur räumlichen Positionierung der Nadelspitze (18) auf eine vorgegebene Raumkoordinate steuerbar sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstandmeßeinrichtung (25, 13') vorgesehen ist, die zur Messung des Abstandes zwischen der Stellebene (7) und der Platine (5, 5') an wenigstens einem Punkt und zur Abgabe von Meßwerten an die Antriebssteuerung (10) ausgebildet ist, wobei die Antriebssteuerung (10) dazu ausgebildet ist, vor dem elektrischen Kontaktiervorgang Raumkoordinaten der Kontaktflächen (21, 21') unter Berücksichtigung der Abstands - Meßwerte zu korrigieren.

Description

Platinentestvorrichtung mit schrägstehend angetriebenen Kontaktiernadeln
Der Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruch 1 genannten Art.
Solche Platinentesteinrichtungen dienen dazu, bestückte oder unbestückte Platinen mit Nadeln auf Kontaktflächen zu kontaktieren. Die Nadeln sind an eine elektrische Meßvorrichtung angeschlossen, die zwischen kontaktierten Flächen der Platine elektrische Messungen vornehmen kann, wie z.B. Widerstandsmessungen, Kapazitätsmessungen, Indulctionsmessungen und dergleichen. Damit können auf unbestückten Platinen die Leiterbahnen auf Durchgang geprüft werden und bei bestückten Platinen können die bestückten Komponenten auf korrekte Verlötung, Funktion und dergleichen geprüft werden. Für die Produktionskontrolle elektronischer Geräte sind Platinentestvorrichtungen unverzichtbar.
Die Nadeln sind über der Platine parallel zu dieser verfahrbar, damit beliebige Kontaktflächen zur Kontaktierung angefahren werden können. Es können beliebig viele Nadeln gleichzeitig verwendet werden. Als zu kontaktierende Kontaktflächen können Flächen auf den Leiterbahnen oder auf den Komponenten verwendet werden, z.B. auf den Anschlußbeinen von IC's.
Bei gattungsgemäßen Platinentestvorrichtungen, wie sie in der DE 19503329 C 2 oder US 5850146 beschrieben sind, sind die Nadeln in Schrägstellung angeordnet, was den Vorteil bietet, nicht nur von oben auf die Platine, beispielsweise auf eine Leiterbahn kontaktieren zu können, sondern auch seitlich, z.B. gegen eine schräg oder lotrecht zur Platine stehende Fläche, z.B. eine Fläche auf einem Bein eines IC's.
Bei der heutigen, immer weiter steigenden Integrationsdichte von Komponenten auf Platinen werden die zur Verfügung stehenden Kontaktflächen immer kleiner. Es ist eine hoch genaue Positionierung einer Nadel erforderlich, um diese sehr kleinen Flächen von z.B. unter lmm^ präzise treffen zu können.
Die anzufahrenden Kontaktflächen werden aus dem Platinenlayout berechnet und der Antriebssteuerung vorgegeben, die mit diesen Koordinaten, also mit X, Y - Koordinaten in der Ebene der Platine, die Flächen ansteuern kann. Sollen Flächen auf Komponenten angesteuert werden, also Flächen, die oberhalb der Fläche der Platine liegen, so kommt die Z - Koordinate hinzu, so daß die Flächen also als dreidimensionale Raumkoordinaten anzusteuern sind.
Wird bei Platinentestvorrichtungen anderer Art mit lotrecht zur Platine stehenden Nadeln gearbeitet, so reicht eine reine X, Y - Steuerung aus. Die Nadeln fahren stets in Z - Richtung vor und können ohne gezielte Ansteuerung eines Raum- punktes so lange vorfahren bis sie Kontakt finden. Bei der gattungsgemäßen Konstruktion mit schrägstehenden Nadeln muß jedoch stets die Raumkoordinate der Kontaktfläche berechnet werden, um unter Berücksichtigung der X, Y - Stellung des Nadelantriebes und der schrägen Vorschubrichtung der Nadel die Kontaktfläche treffen zu können.
Hierbei ergibt sich jedoch ein im Stand der Technik bisher ungelöstes Problem. Die zuvor beschriebene Ansteuerung der Kontaktflächen mit Ermittlung von deren Raumkoordinaten aus dem Platinenlayout funktioniert nur so lange, wie die Platine ideal eben ist. Das ist jedoch nicht immer der Fall. Platinen können verbogen oder gewellt sein. Solche Verbiegungen können sich durch herstellungsbedingte oder thermisch bedingte Spannungen ergeben. Platinen können sogar unregelmäßig gewellt sein. Da die Platinen nur am Rand gehalten werden können, um den gesamten Flächenbereich zur Kontaktierung freizulassen, können Verbiegungen in der Platinentestvorrichtung nicht korrigiert werden. Insbesondere ergeben sich Verbiegungen der Platine bei deren üblicher waagerechter Halterung an gegenüberliegenden Rändern. Die Platine hängt dann je nach Materialsteifig- keit und Belastung durch. Diese Belastung kann bei Bestückung mit sehr schweren Komponenten ganz erheblich sein. Es muß stets mit Abweichungen der Platine von der ideal ebenen Form von einigen Millimetern gerechnet werden.
Bei bekannten gattungsgemäßen Platinentestvorrichtungen muß zum Ausgleich von Verbiegungen der Platine ein mittlerer Z - Wert der Verbiegung zugerechnet werden. Da eine Platine aber gebogen durchhängt, ändert sich die Z - Abweichung über die Fläche der Platine. Insbesondere ist dies auch bei gewellten Platinen der Fall. Hohe Kontaktiergenauigkeiten lassen sich also nicht erreichen.
Fährt bei bekannten Platinentestvorrichtungen die Nadel schräg auf die errech- nete Raumkoordinate einer Kontaktfläche zu und liegt diese zu tief, so fährt die Nadel über die Kontaktfläche weg ins Leere. Es ergibt sich eine Fehlkontaktie- rung, die den Testablauf erheblich stört oder unmöglich macht. Je flacher der Schrägwinkel der Nadel ist um so störender wird dieser Effekt.
Aus der WO 02/08774 A 1 ist eine nicht gattungsgemäße Konstruktion bekannt, bei der eine schrägstehende Sonde mit einem Höhenantrieb in Kontakt mit einem Kontaktpunkt auf eine Oberfläche gebracht wird. Zur Steuerung der Fahrgeschwindigkeit wird laufend der Höhenabstand zwischen der Sondenspitze und dem Kontaktpunkt gemessen und zwar mittels einer aufwendigen Bildauswertung, bei der die Bilder der Sondenspitze bzw. des Kontaktpunktes oder der Schatten der Sondenspitze auf der zu kontaktierenden Fläche gemessen werden. Es handelt sich dabei um eine relative Abstandsmessung.
Aus der US 5812409 ist die nicht gattungsgemäße Konstruktion einer Entnahmeeinrichtung bekannt, die mit konstantem Hub aus einem Tablett Gegenstände entnimmt. Liegt das Tablett auf seinem Tisch schräg, so wird die Schräglage mit Lichtschranken gemessen und die Tischhöhe verstellt, um eine korrekte Entnahme zu eπnöglichen.
Diese bekannten Konstruktionen lassen sich für die vorbeschriebene Problematik des gattungsgemäßen Standes der Technik nicht verwenden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Platinentestvorrichtung mit von Verbiegungen der Platinen unabhängiger Kontaktiergenauigkeit auszubilden. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird vor dem Kontaktiervorgang der Abstand der Platine zur Stellebene gemessen. Hängt die Platine durch, so wird dies ermittelt und die anzufahrende Raumkoordinate der Kontaktfläche entsprechend korrigiert. Damit lassen sich auch sehr kleine Kontaktflächen genau treffen. Da die Durchhängetiefe der Platine gemessen wird, wird die Treffgenauigkeit unabhängig von eventueller Verbiegung der Platine.
Es können beliebige Abstandsmessvorrichtungen verwendet werden, z.B. mechanische Fühleinrichtungen, optische oder akustische Abstandsmeßeinrichtungen. Z.B. können die auf diesem Gebiet üblichen Lasertriangulationsmeßeinrichtungen verwendet werden. Vorzugsweise sind jedoch die Merkmale des Anspruchs 2 vorgesehen. Auf diese Weise können die Nadelantriebe nach Umsteuerung auf lotrechte Stellung der Nadel als Abstandsmeßeinrichtung verwendet werden. Aus dem Fahrweg der Nadel aus einer bekannten Nullstellung heraus bis zur Kontak- tierung, die über die Meßeinrichtung ermittelbar ist, läßt sich die Höhenlage der Platine ermitteln. Eine gesonderte Abstandsmeßeinrichtung kann hierbei entfallen, so daß die Konstruktion vereinfacht wird.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruchs 3 vorgesehen. Dabei reicht eine einzige Messung, vorzugsweise in der Platinenmitte. Aus der bekannten Biegekurve läßt sich dann für alle Punkte, also alle zu kontaktierenden Kontaktflächen die exakte Höhenlage errechnen.
Alternativ kann gemäß Anspruch 4 an mehrere Punkten der Platine der Abstand gemessen werden und daraus durch Interpolation das Abstandsprofil der Platine für alle Punkte ermittelt werden. Hiermit können auch unregelmäßig verbogene (gewellte) Platinen genau vermessen werden.
Die Abstandsmessung der Platine muß vor der Kontaktierung erfolgen, da der Abstands - Meßwert Voraussetzung für genaue Kontaktierung ist. Vorzugsweise sind dabei die Merkmale des Anspruchs 5 vorgesehen. Vor Beginn der elektrischen Messung wird die Abstandsbestimmung durchgeführt und daraus die Biegeform der Platine ermittelt. Mit diesem Ergebnis können nachfolgend alle elektrischen Messungen, also alle Kontaktierungen von Kontaktflächen korrekt durchgeführt werden.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruchs 6 vorgesehen. Wenn während der elektrischen Messung Abstandsmessungen vorgenommen werden, so können auch Änderungen der Durchbiegung einer Platine während der Messung berücksichtigt werden.
In der Zeichnung ist in einer einzigen Figur 1 die Erfindung beispielsweise und schematisch in Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Platinentestvorrichtung dargestellt.
Figur 1 zeigt in Seitenansicht eine Platinentestvorrichtung 1, die mit zwei lotrechten Säulen 2 auf eine Fläche beispielsweise der dargestellten Tischplatte 3 aufgestellt ist. Mit zwei Aufnahmen 4 trägt die Platinentestvorrichtung 1 in genauer Positionierung eine Platine 5, die nach beendetem Testdurchlauf gegen die nächste zu testende Platine wechselbar ist. Die Platine 5 wird auf den Aufnahmen 4 an gegenüberliegenden Rändern gehalten, damit ihre Flächenbereiche zum Testen frei zugänglich sind. Im dargestellten Ausführungsfall wird die Platine nur von oben getestet. Es kann jedoch in nicht dargestellter Weise die Platinentestvorrichtung 1 auch so ausgebildet sein, daß sie zusätzlich auch von unten testet. Parallel zur Platine 5 bzw. der durch die Aufnahmen 4 vorgegebenen Fläche ist von den Säulen 2 im Abstand über der Platine 5 eine Stellplatte 6 gehalten. An deren Unterseite, der Stellebene 7, ist ein Halterungsantrieb 8 vorgesehen, der in Richtung des Pfeiles, also in Richtung der Stellebene 7 und somit parallel zur Platine 5 verfahrbar ist und dazu von einer Antriebssteuerung 10 über eine Leitung 9 gesteuert wird. Vorzugsweise ist der Halterungsantrieb 8 in X - und Y - Richtung in der Stellebene 7 verfahrbar um alle Flächenpunkte anfahren zu können.
Der Halterungsantrieb 8 trägt einen Winkelantrieb 11, der über eine Leitung 12 von der Antriebssteuerung 10 steuerbar ist zur Winkelverstellung eines Nadelantriebes 13, der wiederum über eine Leitung 14 von der Antriebsteuerung 10 steuerbar ist.
Der Nadelantrieb 13 ist zum Vorschub einer Nadel 15 in Nadelrichtung ausgebildet. Die Nadel 15 ist über eine Leitung 16 an eine Meßeinrichtung 17 angeschlossen, die elektrische Messungen an von der Nadelspitze 18 kontaktierten Stellen der Platine 5 ausführen kann.
Wie dargestellt, können die Antriebssteuerung 10 und die Meßeinrichtung 17 Teil eines Computersystems 19 sein. Als Beispiel, zur vereinfachten zeichnerischen Darstellung, ist die Platine 5 mit nur einer Komponente 20 bestückt, die eine schrägstehende Kontaktfläche 21 aufweist. Diese Kontaktfläche 21 soll mit der Nadelspitze 18 kontaktiert werden, um eine elektrische Messung durchzuführen. Dazu ist die Platine 5 auch an anderer Stelle kontaktiert, beispielsweise von den Aufnahmen 4 an Massepunkten auf der Unterseite der Platine 5. Üblicherweise erfolgt die zweite Kontaktierung jedoch ebenso wie die dargestellte Kontaktie- rung auf einer anderen, nicht dargestellten Kontaktfläche auf der Oberseite der Platine 5 mit einer weiteren Nadel, die mit entsprechenden Einrichtungen 8, 11, 13 unabhängig von der in der Figur 1 dargestellten Nadel verfahrbar und positio- nierbar ist.
Aus den Konstruktionsdaten der Platine 5, also dem Platinenlayout, ist die genaue Lage der Kontaktfläche 21 bekannt. Auch ihre Winkellage ist daraus bekannt. Diese Daten liegen der Antriebssteuerung 10 vor und diese kann entsprechend den Halterungsantrieb 8, den Winkelantrieb 11 und den Nadelantrieb 13 derart steuern, daß die Raumkoordinate des Mittelpunktes der Kontaktfläche 21 beim Vortrieb der Nadel 15 in Nadelrichtung angefahren wird. Bei der dargestellten Ausführungsform mit Winkelantrieb 11 läßt sich der Schrägwinkel der Nadel so einrichten, daß die Kontaktfläche 21 möglichst senkrecht kontaktiert wird.
Die in Figur 1 mit ausgezogenen Linien dargestellte Platine 5 hängt unter ihrem eigenen Gewicht zwischen den Aufnahmen 4 durch. Dies ist in Figur 1 zur Verdeutlichung stark übertrieben dargestellt. Würde die Platine nicht durchhängen, weil sie beispielsweise aus erheblich steiferem Material gefertigt wäre oder mit leichteren Komponenten bestückt wäre, so wäre sie im Idealzustand völlig eben, wie anhand der gestrichelt dargestellten Platine 5' ersichtlich. Wird in der mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellung des Nadelantriebes 13 die Nadel vorgefahren, so trifft sie nicht die Kontaktfläche 21' auf der ebenen Platine 5' , wie die Figur deutlich zeigt. Die Raumkoordinaten der Kontaktfläche 21' sind ganz andere. Der Nadelantrieb müßte durch Verstellen des Halterungsantriebes 8 in die gestrichen dargestellten Stellung gebracht werden. Es könnte auch der Winkelantrieb 11 entsprechend verstellt werden.
Aus dieser Erläuterung ergibt sich, daß sich für unterschiedlich gebogene, bzw. durchhängende Platinen 5, 5' unterschiedliche Raumkoordinaten für Kontaktflä- chen ergeben. Die aus dem Platinenlayout bekannten Koordinaten beziehen sich auf den ebenen Idealzustand der Platine, der in Fig. 1 gestrichelt mit 5' dargestellt ist.
Platinen können unterschiedlich durchhängen. Dabei ergibt sich, wie die Platine 5 in Figur 1 zeigt, in der Mitte eine stärkere Höhenabweichung als an den Rändern. Platinen können unter Umständen auch gewellt sein.
Um dies zu korrigieren sieht die Erfindung eine Abstandsmeßeinrichtung 25 vor, die im Ausführungsbeispiel in der Stellebene 7 verfahrbar angeordnet ist und beispielsweise mit einem optischen oder akustischen Strahl 26 den Abstand der Platine 5 von der Stellebene 7 ermittelt. Die Abstandsmeßeinrichtung 25 kann über die gesamte Fläche der Platine 5 verfahren werden und an vielen Stellen Ab- tandsmessungen vornehmen. Diese werden der Antriebssteuerung 10 über die Leitung 27 gemeldet und ermöglichen dieser durch Interpolation der Meßwerte die Berechnung der exakten Höhenlage aller Punkte der Platine 5. Somit kann auch die genaue Höhenlage der Kontaktfläche 21 bzw. der Kontaktfläche 21' ermittelt werden, so daß je nach Durchbiegung diese Kontaktfläche entweder in der Stellung 21 oder in der Stellung 21' korrekt angefahren werden kann. Dies gilt auch für alle weiteren, nicht dargestellten, auf der Platine 5 anzufahrenden Kontaktflächen.
Es kann auch in nicht dargestellter Weise mit einer fest angeordneten Abstandsmeßeinrichtung in der Mitte der Platine mit einem Strahl 26' die Durchbiegung der Platine 5 gemessen werden. Mit der aus der Baustatik bekannten Durchbiegekurve einer Platte kann sodann für jeden Punkt der Platine 5 die Höhenabweichung eπnittelt werden. In einer anderen Ausführung kann unter Weglassen der Abstandsmeßeinrichtung 25 der Nadelantrieb 13 als Abstandsmeßeinrichtung verwendet werden. Er wird dazu mit dem Winkelantrieb 11 in die lotrechte Stellung 13' gebracht, und zwar über einer kontaktierbaren Stelle der Platine 5, beispielsweise über der Kontaktfläche 21, 21'. Nun wird die Nadel aus einer Ruhestellung mit bekannter Höhenlage so lange abwärts gefahren bis die Meßeinrichtung 17 Kontakt feststellt. Aus der Fahrgeschwindigkeit und der Fahrzeit der Nadel läßt sich in der Antriebsteuerung 10 der Fahrweg ermitteln und somit die Höhenlage der Kontaktfläche 21 bzw. 21'. Bei Verwendung eines Schrittmotors für den Nadelantrieb 13 können z.B. auf einfache Weise die Schritte gezählt werden. Durch Verfahren des Halterungantriebes 8 in der Stellebene 7 lassen sich beliebig viele Abstandsmessungen an unterschiedlichen Punkten der Platine 5 vornehmen, so daß z.B. auch bei unregelmäßiger Verformung das genaue Höhenprofϊl vermessen werden kann.
Die geschilderte Abstandsmessung der Platine 5, zur Ermittlung deren genauer Höhenlage läßt sich vorzugsweise zu Beginn eines Testvorganges nach Auflegen der Platine vornehmen. Es wird in einer der genannten Ausführungsformen das Höhenprofil der Platine bestimmt und die Antriebsteuerung 10 kann aus den bekannten Orten der anzufahrenden Kontaktflächen, die sich aus dem Platinenlayout ergeben und aus dem gemessenen Höhenprofil der Platine für alle Kontakt- flachen die exakten Raumkoordinaten bestimmen, um die Kontaktflächen exakt mit der schrägstehenden Nadel 15 anfahren zu können. Anschließend wird mit der elektrischen Messung, also dem Kontaktieren der Kontaktflächen zur Bestimmung der ordentlichen Funktion der Platine 5 begonnen.
Abstandsmessungen können jedoch auch während der elektrischen Messung der Platine vorgenommen werden. Wird die berührungsfrei arbeitende Abstands- meßeinrichtung 25 verwendet, so kann diese beispielsweise laufend während des Testbetriebs Abstandsmessungen vornehmen. Damit kann die genaue Höhenlage der Platine während des Betriebes überwacht werden, um gegebenenfalls die Raumkoordinaten zu korrigieren. Das kann beispielsweise erforderlich sein, wenn sehr viele Nadeln gleichzeitig von oben die Platine 5 kontaktieren und sie mit ihrer Kontaktierkraft zusätzlich nach unten biegen.
Ist, wie bereits erwähnt, eine Kontaktierung der Platine von unten vorgesehen, wobei der in Figur 1 oberhalb der Platine 5 vorgesehene Aufbau gespiegelt unter ihr vorzusehen wäre, so können entsprechend die Raumkoordinaten mittels Abstandsmessung korrigiert werden, um Durchbiegungen auszugleichen. Das gleiche gilt für Platinentestvorrichtungen, die eine beidseitig bestückte Platine gleichzeitig von oben und von unten kontaktieren.

Claims

Platinentestvorrichtung mit schrägstehend angetriebenen KontaktiernadelnANSPRÜCHE
1. Platinentestvorrichtung (1) mit einer Einrichtung (4) zur Halterung einer zur Aufnahme von elektrischen oder elektronischen Komponenten (20) vorgesehenen, gegebenenfalls damit bestückten Platine (5) an ihrem Rand und mit wenigstens einer an eine elektrische Meßeinrichtung (17) angeschlossenen Nadel (15) zur elektrischen Kontaktierung von Kontaktflächen (21) auf der Platine (5), wobei die Nadel (15) schrägstehend von einem Nadelantrieb (13) in Nadelrichtung verstellbar ist und wobei der Nadelantrieb von wenigstens einem Halterungsantrieb (8) in einer parallel zur Platine (5) liegenden Stellebene (7) verstellbar ist, wobei die Antriebe (8, 13) von einer Antriebsteuerung (10) zur räumlichen Positionierung der Nadelspitze (18) auf eine vorgegebene Raumkoordinate Steuer- bar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstandmeßeinrichtung (25, 13') vorgesehen ist, die zur Messung des Abstandes zwischen der Stellebene (7) und der Platine (5, 5') an wenigstens einem Punkt und zur Abgabe von Meßwerten an die Antriebssteuerung (10) ausgebildet ist, wobei die Antriebssteuerung (10) dazu ausgebildet ist, vor dem elektrischen Kontaktiervorgang Raumkoordinaten der Kontaktflächen (21, 21') unter Berücksichtigung der Abstands - Meßwerte zu korrigieren.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit in seinem Schrägwinkel verstellbarem Nadelantrieb (13), dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelantrieb (13) als Abstandsmeßeinrichtung in senkrechte Lage der Nadel (15) zur Stellebene (7) bringbar ist, wobei die Antriebssteuerung (10) in Verbindung mit der Meßeinrichtung (17) zur Berechnung des Abstands - Meßwertes aus dem Nadelvortrieb aus einer Ruhestellung heraus bis zur Kontaktierung ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) zur Messung eines Abstands - Meßwertes und zur Errechnung der Abstände aller Punkte der Platine. (5, 5') mittels einer bekannten Biegekurve ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) zur Messung des Abstandes an mehreren Punkten der Platine (5, 5') und zur Errechnung eines Abstandsprofils der Platine (5, 5') aus diesen Messungen ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) zur Durchführung der Abstandsmessung vor Beginn der elektrischen Messung ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) zur Durchführung der Abstandsmessung während der elektrischen Messung ausgebildet ist.
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