WO2006136141A1 - Device for testing printed board assemblies or bare printed circuit boards - Google Patents

Device for testing printed board assemblies or bare printed circuit boards Download PDF

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WO2006136141A1
WO2006136141A1 PCT/DE2006/001042 DE2006001042W WO2006136141A1 WO 2006136141 A1 WO2006136141 A1 WO 2006136141A1 DE 2006001042 W DE2006001042 W DE 2006001042W WO 2006136141 A1 WO2006136141 A1 WO 2006136141A1
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WO
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circuit board
contact pins
spring
converter circuit
contact
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PCT/DE2006/001042
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Inventor
Josef Schäfer
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Jhs Technik
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    • 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
    • G01R1/07364—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 with provisions for altering position, number or connection of probe tips; Adapting to differences in pitch
    • G01R1/07378—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 with provisions for altering position, number or connection of probe tips; Adapting to differences in pitch using an intermediate adapter, e.g. space transformers
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    • G01R1/07371—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 with provisions for altering position, number or connection of probe tips; Adapting to differences in pitch using an intermediate card or back card with apertures through which the probes pass

Definitions

  • the invention relates to a device for testing populated and unpopulated printed circuit boards as well as thin and thick film circuits.
  • Such testing devices for testing populated or unpopulated
  • Circuit boards made of different substrates are known. They serve, for example, to electrical contact arrangements, traces or the
  • These spring contact pins consist of a pressure spring-loaded contact piston, which is mounted axially movable together with the compression spring in a housing. With its end formed as a contact tip of the contact piston comes into electrical contact with the contact point on the circuit board, while it comes with its free, rear end with a lead to a test device connecting conductor, or for example. An interface in electrical contact.
  • Wiring of the spring contact pins is done manually and miswiring can easily occur. Wiring typically uses wire wrap wires.
  • the printed circuit board to be tested is usually pressed with blank holders via vacuum, pneumatically or mechanically onto the spring contact pins.
  • contact pins In order to contact test points in smaller pitches on printed circuit boards to contact therefore already partly rigid contact pins are used, which are then installed at an angle in a test adapter.
  • the contact pins are pressed against the test points of the circuit board via spring contact pins, which are mounted on the rear side of the contact pin.
  • the spring contact pins are electrically connected via a wire to the adapter interface and thus to the tester.
  • the electric current flows in both cases via the spring contact pin.
  • This structure is very expensive to manufacture and caused by the additional interface between the spring pin and pin more electrical resistance. This setup can cause problems when small resistances need to be measured or fast signals are transmitted.
  • Unpolluted PCBs are tested with test fixtures fitted with rigid contact pins. These contact pins are acted upon by a spring contact pin on one side and contact the contact points on the circuit board on the other side - see above.
  • This spring-loaded contact pin is mounted in a defined grid spacing in a tester interface. For this reason, the contact pin must be installed at its rear end (inclination) so that it meets a spring-loaded contact pin in this basic grid.
  • the invention is based on the object to provide a device in which eliminates the costly wiring of test adapters and shorter electrical paths are possible, so that the electrical resistance between the tester and DUT are minimized. Furthermore, the production time should be reduced.
  • This object is solved by the subject matter of the main claim 1.
  • the dependent claims indicate advantageous embodiments.
  • the device is used in the electrical test for adapting populated printed circuit boards, but can also be used for testing unpopulated printed circuit boards, ceramic circuits or other electrical circuits.
  • the rigid contact pins are mounted axially movable in through holes of a plurality of plane-parallel plates. In holes of a separate plate the contact pins spring elements are assigned.
  • One of the plates is a converter - circuit board.
  • the electrical connection between the contact pin and tester produces (Translatorplatine).
  • On the converter circuit board there are guide holes that are metallized or equipped with an electrically conductive sleeve. Surface contacts are also applied as an intermediate interface. These are connected via conductor tracks with the metallized guide holes.
  • the contact pins move in the guide holes of the converter circuit board and thus make electrical contact with the circuit board and thus with the intermediate interface, which in turn is connected to the tester.
  • test specimen is pressed either vacuum, pneumatically or mechanically on the plate assembly or on the contact pins, depending on the test environment.
  • the through holes in the converter - printed circuit board are equipped with electrically conductive contact sleeves, in which the contact pins are mounted axially movable sliding. This allows the Life of the device can be increased and the electrical contact to the converter - PCB is improved.
  • a secure electrical contact between the contact pin and the metallized bore (or contact sleeve) in the converter - circuit board is achieved in that between the compression spring and the contact pin a ball is arranged.
  • a transverse force is generated by the force of the spring and the system of the ball on the conical tip on the contact pin, which thus enables a secure contact to the converter - circuit board.
  • connection of converter - PCB to tester can be made via cable, spring contact pins, connectors, etc.
  • the converter circuit board is usually mounted in the plate assembly where the housing is mounted with the springs and balls, but can also be fixed elsewhere if necessary.
  • the compression springs are housed in a separate housing and can be arranged in a full grid or even be tested speci fi cally drilled.
  • the contact pins are positioned to the DUT side according to the same coordinates as the test points on the DUT. On the opposite side, the position of the pins is usually chosen according to the arrangement of the compression springs. In order for the pens to be easily populated, the exact drilling position is determined by software in each individual plate. As a result, the contact pins are guided in the assembly and can be easily mounted in the individual plates.
  • the device according to the invention has the advantage that due to the structural separation of the contact pin and compression spring smaller grid intervals are achieved on the spring side and on the educalingsseite.
  • Another advantage is that, as a result of the separate placement of contact pin and compression spring, the design of the compression spring can be independent of the design of the contact pin.
  • the life of the device can be significantly increased by more stable contact pins and optimally sized compression springs, since the springs are no longer limited in length and can have a larger diameter.
  • the compression springs and the balls can be quickly and easily mounted in the separate housing and secured by a cover plate against falling out. This structure is considerably less expensive compared to conventional spring bed assemblies with spring contact pins.
  • the structure may consist of a universal base adapter in which resilient elements are housed in a fixed grid.
  • C rigid pin adapters plate assemblies
  • These rigid pin adapters are quick and inexpensive to manufacture.
  • Another advantage is the direct interface connection between the test adapter and the converter PCB to the respective tester.
  • each in the housing in which the compression springs are accommodated each have through-holes with the same coordinates as the coordinates of the spring contact pins in the tester interface.
  • interface pins In the through holes interface pins are inserted, which are pressed over the spring contact pins of the tester interface against contact surfaces on the converter circuit board become. Because the converter board is redesigned for each test object, the contact pins can be connected through the metallized through-hole to the tester's specified interface pin.
  • spring bores are installed in a full grid. These are equipped with compression springs and balls. Holes are made between these spring bores which are aligned with the spring contact pins of the tester interface. These holes are populated with interface pins used to make contact with the tester interface. All the test points that are not needed are then drilled in the converter PCB so that not all of the tester interface spring pins press on the converter PCB.
  • the electrical connection paths are particularly short and thus again offer better electrical properties. Also, with the converter circuit board electrical connections can be improved over the controlled trace, which was not possible with conventionally wired adapters.
  • this converter circuit board according to the invention also has the advantage of guiding the intermediate interface to the outside and can then be used e.g. be connected via a connector or via an intermediate interface with spring contact pins with a tester.
  • a non-electrically conductive ball can be used between spring and contact pin. This prevents the current flowing through the spring and thus generates interference fields, which may be the case with conventional spring contact pins.
  • the contact pins can be shielded by an insulator up to the point of contact.
  • the insulator at the rear end has contact with the converter - printed circuit board, on which a ground surface is applied.
  • much higher currents can be passed through the test adapter with the contact pins than with spring contact pins at a comparable grid spacing.
  • the pressing force of the contact pin is higher due to the larger spring and thus it comes at higher currents not so fast to a burning at the contact tip. Since the contact pins can be made much more stable than spring contact pins in smaller pitches, a higher reliability in the labor input can be granted here.
  • the higher contact pressure also increases the contact reliability at the contact point.
  • a simple clamping of the pins against falling out can be achieved in that between the plates a foam mat is provided, in which the inserted pins are clamped.
  • the springs When testing unpopulated printed circuit boards with small pitches and high test point density, the springs can be positioned at smaller pitches and thus far more test points can be contacted.
  • the electrical connections are routed via the converter PCB to the outside on an intermediate interface.
  • This intermediate interface is connected to the tester, which in this case must have substantially fewer test channels, as is usually the case with a full-raster interface.
  • the spring elements are arranged in the extension of the contact pins, is contacted on the opposite ends with the probe tip on the specimen.
  • the spring element has a suitable geometry which presses on the contact pin and ensures that the contact pin has a secure contact with the conductive walls in the converter circuit board. Instead of a spring and a conventional spring contact pin can be used. drawing
  • Fig.1. a first embodiment of the device 10 according to the invention for testing assembled printed circuit boards in a schematic not to scale
  • Fig.2. a plan view of a spring element plate 34 of the device of Figure 1;
  • Figure 3 a plan view of a converter - circuit board 17 of the apparatus of Figure 1 with examples of traces course;
  • Figure 4 a second embodiment of the spring element plate 34 in plan view.
  • a device 10 for the test of assembled printed circuit boards 11 is shown schematically. Although the apparatus of the present invention is described and illustrated for use with a populated printed circuit board 11, the apparatus may also be used to test unpopulated printed circuit boards, ceramic circuits or other electrical circuits.
  • test points 12, 42 are present, which are contacted via contact pins 13.
  • the circuit board 11 is a hold-down plate 15th either mechanically, vacuum or pneumatically pressed on the contact pins 13. These are axially guided in parallel superimposed guide plates 16, 25, 26, a support plate 27 and a converter - circuit board 17 and sit on a spring element plate 34 each on a spring bore 32.
  • the contact pins 13 are pressed against the test points 12, 42 on the circuit board 11.
  • the plates 16, 25, 26, 27 and the converter circuit board 17 are arranged parallel to each other and to the circuit board 11. In the illustrated and described embodiment of the invention, the converter - PCB 17 abuts against the support plate 27.
  • the converter circuit board 17 is designed and manufactured accordingly for each new circuit board 11.
  • the coordinates of the surface contacts 20 on the converter circuit board 17 result in the creation of the test program (testing software).
  • the software defines the spring contact pins 23 of the tester interface 22 and their coordinates.
  • the guide bore 19 in the converter - circuit board 17 is determined by another software.
  • the coordinate of a free spring bore 32 in the basic grid 48 (FIG. 2) is selected, which lies closest to a test point 12, 42.
  • the surface contacts 20 and the guide holes 19 are interconnected via printed conductors 41.
  • the assignment of the surface contacts 20 and the guide holes 19 is created by software from the assignment of the surface contacts 20 and the test points 12, 42.
  • the coordinates of the individual plane-parallel plates 16, 25, 26, 27, 17, 34 and 35 all have the same reference point and are positioned on each other by means of catching pins and spacers.
  • the drilling coordinates for the individual through-holes 51, 53 and guide bores 55, 19 are calculated by means of a further software. These can in each plate 16, 25, 26, 27 and converter - circuit board 17 at be different positions and is dependent on the position of the test point coordinates 12, 42 and the coordinates of the spring bores 32nd
  • the number of guide plates 25, 26 is assumed here in Figure 1 with 2 plates.
  • the device can also consist of much more plates, especially if the contact pins 13 are selected in a smaller diameter and thus become unstable.
  • the guide plates 16, 25, 26 are usually made of FR4 but can also be made of a more homogeneous material.
  • the distances of the individual guide plates 16, 25, 26 is achieved by spacers 28, which may have different distances in each plane.
  • the guide plates 16, 25, 26 and the support plate 27 and the converter - circuit board 17 are connected by means of spacer 28 firmly together.
  • the plates 16, 25, 26, 27 and converter - circuit board 17 may also abut each other in a further embodiment.
  • tester interface 22 and device 10 are typically made via spring contact pins 23. These spring contact pins 23 are arranged in a different raster image for each tester type.
  • the spring contact pins 23 are wired to the tester electronics, not shown, of the tester 24 and press with the spring-loaded piston 21 on the electrical interface of the test apparatus 10 (in Figure 1 on interface contact pin 29) and thus make an electrical contact.
  • the Spring contact pins 23 required for each test are selected when the test program is created.
  • the printed circuit board 11 is received via spring-loaded catch pins 54 or via a spring-loaded test piece receptacle (not shown in FIG. 1).
  • a hold-down plate 15 then presses down the circuit board 11 via so-called hold-down fingers 31, onto the spring-loaded contact pins 13.
  • electrical components 52 may be applied on the upper side. These must not be touched by the hold-down fingers 31. If components are applied to the underside of the printed circuit board, the distance to the guide plate 16 must be correspondingly high, or recesses must be provided in the guide plate 16 so that the components are not damaged.
  • the contact pin 13 is due to its oblique contact and shape on the ball 18, laterally pressed slightly against the metallized guide bore 19 in the converter - circuit board 17. As a result, a secure electrical contact between the contact pin 13 and the converter - printed circuit board 17 is made here.
  • the surface of the contact pin 13 and the guide bore 19 is coated with a highly conductive material, usually the gold.
  • the electric current from the guide hole 19 via traces 41 Figure 3, 5 is guided on the surface contact 20.
  • the interface contact pin 29 is pressed against the surface contact 20 on the converter circuit board 17 via the spring contact pin 23.
  • the electrical contact between the printed circuit board 11 and tester 24 is made.
  • the shape of the probe tips 30 is adapted to the shape of the contact points 12, 42. These are generally pointed or crowned shapes.
  • the contact pins 13 are inclined, so that even closely spaced test points 12, 42 can still be contacted on the printed circuit board 11.
  • the distances can not be chosen so narrow, since the spring elements 14 can not be dimensioned arbitrarily small due to their function so that even a required spring force can be generated.
  • the support plate 27 serves to stabilize the converter circuit board 17.
  • the through holes 53 in the support plate 27 are designed to be larger in diameter so that there is no overdetermination with respect to the guide to the guide bores 19 in the converter circuit board 17.
  • a plate assembly 36 is centered over catch pins 37 to a housing 49.
  • the connection of the two assemblies can be made by vacuum, pneumatic, screw or other mechanical solution.
  • the device 10 is centered over centering pins 44 to the tester and connected to the tester 24 via vacuum, pneumatics, screws, or other mechanical solution.
  • the contact pins 13 are from above through the guide plate 16, 25 and then through the guide plate 26 and the support plate 27 and the converter - printed circuit board 17 used in the device 36. The contact pins 13 pierce the foam mat 39 and are thus held in the same clamping.
  • spring bores 32 are mounted, which are conical at its upper end 38 and not completely drilled through to the diameter of the bore 32.
  • the reduced bore diameter can also be achieved with a stepped drill bit.
  • the balls 18 are secured in the spring bore 32 at the top of the cone 38 against falling out.
  • a thin end plate, not shown, with smaller holes between the spring element plate 34 and the converter - printed circuit board 17 can be attached. This end plate is then e.g. connected by screws with the spring element plate.
  • An arrangement of the spring bores 32 corresponds to a basic grid 48 shown in FIG. 2, which is selected as a function of the coordinates of the spring contact pins 23 of the tester interface 22.
  • In the housing 49 through holes 40 are mounted, in which interface contact pins 29 are installed. These interface contact pins 29 are pressed via spring contact pins 23 of the tester interface 22 onto the surface contacts 20 on the converted circuit board 17. So that only the interface pins 29 press on the converter circuit board 17 necessary for the current test setup 36, relief holes 43 are provided in the converter circuit board 17 so that the unneeded interface contact pins 29 can dive through the converter circuit board 17 and thus do not apply force to the plate assembly 36.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the spring element plate 34 is shown, in which only those spring bores 32 are performed, which are required for contacting the circuit board 11. Furthermore, only the Through holes 40 drilled, which are required for an electrical connection via the interface pin 29 to the spring contact pin 23 of the tester interface 22. In this embodiment, the housing 49 must be rebuilt for each circuit board 11. The requisite converter - circuit board 17 connects via the conductor 41, the contact pin 13 and the interface contact pin 29 with each other electrically.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the converter circuit board 17.
  • the converter circuit board 17 is shown, in which the electrical connection of the guide bore 19 is connected to interface contacts 46 via conductor tracks.
  • This electrical intermediate interface 47 can be arranged as desired and connected via plug or spring contact pins to a test device.
  • the housing 49 can be executed with spring bores 32 in the full grid or only the spring bores 32 are drilled, which are required for the test assembly 10.

Abstract

The invention relates to a device for testing printed board assemblies (11) or bare printed circuit boards (11) that comprise contact pins (13) that are mounted so as to be axially mobile. Said pressure-impinged contact pins (13) are connected to contact points (12) of a printed circuit board (11) to be tested and can be connected to a tester (24) via a translator circuit board (17). The contact pins (13) are mounted so as to be axially mobile in throughbores (51) of a plurality of plane-parallel boards. The contact pins (13) are in electrical contact in the metallized guide bores (19) of the translator circuit board (17), thereby establishing electrical contact to the translator circuit board (17). The contact pins (13) are also associated with spring elements (14) which are housed in separate spring bores (32) in a separate board (34).

Description

Titel: Vorrichtung zum Prüfen von bestückten oder unbestückten LeiterplattenTitle: Device for testing populated or unpopulated printed circuit boards
Beschreibung:Description:
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von bestückten und unbestückten Leiterplatten sowie auch Dünn- und Dickschichtschaltungen.The invention relates to a device for testing populated and unpopulated printed circuit boards as well as thin and thick film circuits.
Derartige Prüfvorrichtungen zum Prüfen von bestückten oder unbestücktenSuch testing devices for testing populated or unpopulated
Leiterplatinen aus unterschiedlichen Trägermaterialien sind bekannt. Sie dienen bspw. dazu, elektrische Kontaktanordnungen, Leiterbahnverläufe oder dieCircuit boards made of different substrates are known. They serve, for example, to electrical contact arrangements, traces or the
Bestückung von Bauteilen auf Leiterplatten auf ihre korrekte elektrischenAssembly of components on PCBs to their correct electrical
Verbindungen und ihre fehlerfreie Funktion zu überprüfen.Check connections and their correct function.
Entsprechende Vorrichtungen sind aus der DE1800657A oder der DE3732198A1 bekannt. Hintergrund der Erfindung:Corresponding devices are known from DE1800657A or DE3732198A1. Background of the invention:
Zum Zwecke der elektrischen Prüfung werden bestückte Leiterplatten in einer Prüfvorrichtung aufgenommen, die üblicherweise mit Federkontaktstiften bestückt ist.For the purpose of electrical testing assembled printed circuit boards are housed in a tester, which is usually equipped with spring contact pins.
Diese Federkontaktstifte bestehen aus einem druckfederbeaufschlagten Kontaktkolben, der gemeinsam mit der Druckfeder in einem Gehäuse axial beweglich gelagert ist. Mit seinem als Kontaktspitze ausgebildeten Ende kommt der Kontaktkolben mit der Kontaktstelle auf der Leiterplatte in elektrischen Kontakt, während er mit seinem freien, rückwärtigen Ende mit einem zu einem Testgerät führenden Verbindungsleiter, oder bspw. einer Schnittstelle, in elektrischen Kontakt gelangt.These spring contact pins consist of a pressure spring-loaded contact piston, which is mounted axially movable together with the compression spring in a housing. With its end formed as a contact tip of the contact piston comes into electrical contact with the contact point on the circuit board, while it comes with its free, rear end with a lead to a test device connecting conductor, or for example. An interface in electrical contact.
Die Verdrahtung der Federkontaktstifte erfolgt manuell und es können leicht Fehlverdrahtungen auftreten. Es werden für die Verdrahtung üblicherweise Wire Wrap Drähte verwendet.Wiring of the spring contact pins is done manually and miswiring can easily occur. Wiring typically uses wire wrap wires.
Die zu prüfende Leiterplatte wird in der Regel mit Niederhaltern über Vakuum, pneumatisch oder mechanisch auf die Federkontaktstifte gedrückt.The printed circuit board to be tested is usually pressed with blank holders via vacuum, pneumatically or mechanically onto the spring contact pins.
Im Laufe der Weiterentwicklung der elektronischen Bauteile und Leiterplattentechnologie wurden diese in Folge eines Miniaturisierungsprozesses immer kleiner und die räumlichen Rasterabstände zwischen benachbarten Kontaktstellen auf den Leiterplatten immer enger.In the course of further development of electronic components and printed circuit board technology, these have become smaller and smaller as a result of a miniaturization process and the spatial grid spacing between adjacent contact points on the printed circuit boards ever narrower.
Um Testpunkte in kleineren Rasterabständen auf bestückten Leiterplatten zu Kontaktieren werden deshalb zum Teil bereits starre Kontaktstifte verwendet, die dann schräg in einem Prüfadapter eingebaut werden. Die Kontaktstifte werden über Federkontaktstifte, die auf der hinteren Seite des Kontaktstiftes angebracht sind, gegen die Testpunkte der Leiterplatte gedrückt. Die Federkontaktstifte sind elektrisch über einen Draht mit der Adapterschnittstelle und somit dem Tester verbunden. Der elektrische Strom fließt in beiden Fällen über den Federkontaktstift. Dieser Aufbau ist sehr aufwendig in der Herstellung und verursacht durch die zusätzliche Schnittstelle zwischen Federkontaktstift und Kontaktstift einen höheren elektrischen Widerstand. Dieser Aufbau kann zu Problemen führen, wenn kleine Widerstände gemessen werden müssen oder schnelle Signale übertragen werden.In order to contact test points in smaller pitches on printed circuit boards to contact therefore already partly rigid contact pins are used, which are then installed at an angle in a test adapter. The contact pins are pressed against the test points of the circuit board via spring contact pins, which are mounted on the rear side of the contact pin. The spring contact pins are electrically connected via a wire to the adapter interface and thus to the tester. The electric current flows in both cases via the spring contact pin. This structure is very expensive to manufacture and caused by the additional interface between the spring pin and pin more electrical resistance. This setup can cause problems when small resistances need to be measured or fast signals are transmitted.
Unbestückte Leiterplatten werden mit Prüfvorrichtungen geprüft, die mit starren Kontaktstiften bestückt werden. Diese Kontaktstifte werden auf der einen Seite von einem Federkontaktstift beaufschlagt und kontaktieren auf der anderen Seite auf die Kontaktstellen auf der Leiterplatte - siehe oben.Unpolluted PCBs are tested with test fixtures fitted with rigid contact pins. These contact pins are acted upon by a spring contact pin on one side and contact the contact points on the circuit board on the other side - see above.
Dieser gefederte Kontaktstift ist in einem definierten Rasterabstand in einer Testerschnittstelle angebracht. Aus diesem Grund muss der Kontaktstift an seinem hinteren Ende so eingebaut werden (Schrägstellung), dass er auf einen gefederten Kontaktstift in diesem Grundraster trifft.This spring-loaded contact pin is mounted in a defined grid spacing in a tester interface. For this reason, the contact pin must be installed at its rear end (inclination) so that it meets a spring-loaded contact pin in this basic grid.
Es müssen alle gefederten Kontaktstifte in diesem Grundrasterfeld elektrisch mit den einzelnen Testeinheiten im Tester verbunden werden. Dadurch entstehen sehr hohe Kosten.All spring-loaded contact pins in this basic grid must be electrically connected to the individual test units in the tester. This results in very high costs.
Durch zunehmende Testpunktdichten auf den Leiterplatten reichen oftmals die Rasterabstände der gefederten Kontaktstifte in der Testerschnittstelle nicht mehr aus um diese Bereiche auf der Leiterplatte komplett zu kontaktieren.Due to increasing test point densities on the printed circuit boards, often the grid spacings of the spring-loaded contact pins in the tester interface are no longer sufficient to completely contact these areas on the printed circuit board.
Erläuterung der ErfindungExplanation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die aufwendige Verdrahtung von Prüfadaptern entfällt und kürzere elektrische Wege möglich sind, damit die elektrischen Widerstände zwischen Tester und Prüfling minimiert werden. Des weiteren soll die Herstellungszeit reduziert werden. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Hauptanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen an. Die Vorrichtung wird beim elektrischen Test zur Adaptierung von bestückten Leiterplatten eingesetzt, kann aber auch zum Testen von unbestückten Leiterplatten, Keramikschaltungen oder anderer elektrischer Schaltungen verwendet werden.The invention is based on the object to provide a device in which eliminates the costly wiring of test adapters and shorter electrical paths are possible, so that the electrical resistance between the tester and DUT are minimized. Furthermore, the production time should be reduced. This object is solved by the subject matter of the main claim 1. The dependent claims indicate advantageous embodiments. The device is used in the electrical test for adapting populated printed circuit boards, but can also be used for testing unpopulated printed circuit boards, ceramic circuits or other electrical circuits.
Dabei sind bei einer Vorrichtung zum Prüfen einer bestückten Leiterplatte die starren Kontaktstifte in Durchgangsbohrungen mehrerer planparallelen Platten axial bewegbar gelagert. In Bohrungen einer separaten Platte sind den Kontaktstiften Federelemente zugeordnet.In this case, in a device for testing a populated printed circuit board, the rigid contact pins are mounted axially movable in through holes of a plurality of plane-parallel plates. In holes of a separate plate the contact pins spring elements are assigned.
Eine der Platten ist eine Umsetzer - Leiterplatte. Die die elektrische Verbindung zwischen Kontaktstift und Tester herstellt (Translatorplatine). Auf der Umsetzer - Leiterplatte befinden sich Führungsbohrungen, die metallisiert sind oder mit einer elektrisch leitfähigen Hülse bestückt werden. Es werden auch Oberflächenkontakte als Zwischenschnittstelle aufgebracht. Diese sind über Leiterbahnen mit den metallisierten Führungsbohrungen verbunden.One of the plates is a converter - circuit board. The electrical connection between the contact pin and tester produces (Translatorplatine). On the converter circuit board there are guide holes that are metallized or equipped with an electrically conductive sleeve. Surface contacts are also applied as an intermediate interface. These are connected via conductor tracks with the metallized guide holes.
Die Kontaktstifte bewegen sich in den Führungsbohrungen der Umsetzer - Leiterplatte und stellen so den elektrischen Kontakt zur Leiterplatte und somit zur Zwischenschnittstelle her, die wiederum mit dem Tester verbunden ist.The contact pins move in the guide holes of the converter circuit board and thus make electrical contact with the circuit board and thus with the intermediate interface, which in turn is connected to the tester.
Somit fließt der Strom nicht mehr über das gefederte Element im Federkontaktstift und die Anzahl der Kontaktstellen wird dadurch reduziert. Dadurch reduziert sich der elektrische Widerstand und die Kosten für teure Federkontaktstifte sowie für die Verdrahtung entfallen.Thus, the current no longer flows through the spring-loaded element in the spring contact pin and the number of contact points is thereby reduced. This reduces the electrical resistance and eliminates the cost of expensive spring contact pins and wiring.
Der Prüfling wird entweder über Vakuum, pneumatisch oder mechanisch auf den Plattenaufbau bzw. auf die Kontaktstifte gedrückt, abhängig von der Testumgebung.The test specimen is pressed either vacuum, pneumatically or mechanically on the plate assembly or on the contact pins, depending on the test environment.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Durchgangsbohrungen in der Umsetzer - Leiterplatte mit elektrisch leitfähigen Kontakthülsen bestückt, in denen die Kontaktstifte axial bewegbar gleitend gelagert sind. Dadurch kann die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht werden und der elektrische Kontakt zur Umsetzer - Leiterplatte wird verbessert.In a particularly advantageous embodiment, the through holes in the converter - printed circuit board are equipped with electrically conductive contact sleeves, in which the contact pins are mounted axially movable sliding. This allows the Life of the device can be increased and the electrical contact to the converter - PCB is improved.
Ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktstift und der metallisierten Bohrung (oder Kontakthülse) in der Umsetzer - Leiterplatte wird dadurch erreicht, dass zwischen Druckfeder und Kontaktstift eine Kugel angeordnet ist. Somit wird durch die Kraft der Feder und die Anlage der Kugel an der kegelförmigen Spitze am Kontaktstift eine Querkraft erzeugt, die somit eine sichere Kontaktgabe zur Umsetzer - Leiterplatte ermöglicht.A secure electrical contact between the contact pin and the metallized bore (or contact sleeve) in the converter - circuit board is achieved in that between the compression spring and the contact pin a ball is arranged. Thus, a transverse force is generated by the force of the spring and the system of the ball on the conical tip on the contact pin, which thus enables a secure contact to the converter - circuit board.
Die Verbindung von Umsetzer - Leiterplatte zum Tester kann über Kabel, Federkontaktstifte, Stecker, etc. hergestellt werden.The connection of converter - PCB to tester can be made via cable, spring contact pins, connectors, etc.
Die Umsetzer - Leiterplatte wird in der Regel im Plattenaufbau dort angebracht, wo das Gehäuse mit den Federn und Kugeln angebaut wird, kann aber bei Bedarf auch an anderer Stelle befestigt werden.The converter circuit board is usually mounted in the plate assembly where the housing is mounted with the springs and balls, but can also be fixed elsewhere if necessary.
Die Druckfedern werden in einem separaten Gehäuse untergebracht und können in einem Vollraster angeordnet sein oder auch prüflingsspezifisch gebohrt werden.The compression springs are housed in a separate housing and can be arranged in a full grid or even be tested speci fi cally drilled.
Die Kontaktstifte werden zur Prüflingsseite nach den selben Koordinaten positioniert wie die Testpunkte auf dem Prüfling. Auf der gegenüberliegenden Seite wird die Position der Stifte in der Regel nach der Anordnung der Druckfedern gewählt. Damit die Stifte leicht bestückt werden können, wird über eine Software in jeder einzelnen Platte die genaue Bohrposition ermittelt. Dadurch werden die Kontaktstifte bei der Bestückung geführt und können leicht in die einzelnen Platten montiert werden.The contact pins are positioned to the DUT side according to the same coordinates as the test points on the DUT. On the opposite side, the position of the pins is usually chosen according to the arrangement of the compression springs. In order for the pens to be easily populated, the exact drilling position is determined by software in each individual plate. As a result, the contact pins are guided in the assembly and can be easily mounted in the individual plates.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass aufgrund der baulichen Trennung von Kontaktstift und Druckfeder kleinere Rasterabstände auf der Federseite sowie auch auf der Prüflingsseite erzielt werden. Dadurch dass die Feder in einer Bohrung untergebracht ist, wird kein Mantel wie beim herkömmlichen Federkontaktstift benötigt. Bei Bedarf können die Abstände zwischen den Federelementen dadurch verkleinert werden. Das wiederum bedeutet eine wesentlich höhere Dichte an Federelementen und somit eine größere Anzahl an Kontaktstiften. Dadurch können höhere Testpunktdichten auf dem Prüfling kontaktiert werden.The device according to the invention has the advantage that due to the structural separation of the contact pin and compression spring smaller grid intervals are achieved on the spring side and on the Prüflingsseite. The fact that the spring is housed in a bore, no coat is required as in the conventional spring pin. If necessary, the distances be reduced thereby between the spring elements. This in turn means a much higher density of spring elements and thus a greater number of pins. As a result, higher test point densities can be contacted on the test specimen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass in Folge der separaten Unterbringung von Kontaktstift und Druckfeder die Gestaltung der Druckfeder unabhängig von der Gestaltung des Kontaktstiftes erfolgen kann. Die Lebensdauer der Vorrichtung kann durch stabilere Kontaktstifte und optimal bemessene Druckfedern wesentlich erhöht werden, da die Druckfedern in ihrer Länge nicht mehr begrenzt sind und einen größeren Durchmesser aufweisen können.Another advantage is that, as a result of the separate placement of contact pin and compression spring, the design of the compression spring can be independent of the design of the contact pin. The life of the device can be significantly increased by more stable contact pins and optimally sized compression springs, since the springs are no longer limited in length and can have a larger diameter.
Ein weiterer Vorteil gegenüber herkömmlichen Prüfadapter ist dadurch gegeben, dass die Treffgenauigkeit der Kontaktstifte durch die Führung in der oberen und unteren Platte wesentlich besser ist als bei Federkontaktstiftaufbauten.Another advantage over conventional test adapters is that the accuracy of the contact pins through the guide in the upper and lower plates is much better than with spring contact pin assemblies.
Die Druckfedern und die Kugeln können schnell und einfach in dem separaten Gehäuse montiert werden und über eine Abdeckplatte gegen herausfallen gesichert werden. Dieser Aufbau ist erheblich kostengünstiger, gegenüber herkömmlichen Federbettaufbauten mit Federkontaktstiften.The compression springs and the balls can be quickly and easily mounted in the separate housing and secured by a cover plate against falling out. This structure is considerably less expensive compared to conventional spring bed assemblies with spring contact pins.
Des weiteren kann der Aufbau aus einem universellen Grundadapter bestehen, in dem in einem fest definierten Raster federnde Elemente untergebracht werden. Es werden dann jeweils nur prüflingsspezifische Starrstiftadapter (Plattenaufbauten) oben aufgesetzt, diese werden dann über die Umsetzer - Leiterplatte mit dem Tester elektrisch verbunden. Diese Starrstiftadapter sind schnell und preisgünstig herzustellen.Furthermore, the structure may consist of a universal base adapter in which resilient elements are housed in a fixed grid. In each case, only test speci? C rigid pin adapters (plate assemblies) are placed on top, these are then electrically connected to the tester via the converter circuit board. These rigid pin adapters are quick and inexpensive to manufacture.
Ein weiterer Vorteil bietet die direkte Schnittstellenanbindung von Prüfadapter und Umsetzer - Leiterplatte an den jeweiligen Tester. Hierfür sind in dem Gehäuse in denen die Druckfedern untergebracht sind jeweils Durchgangsbohrungen mit den gleichen Koordinaten angebracht, wie die Koordinaten der Federkontaktstifte in der Testerschnittstelle. In den Durchgangsbohrungen werden Schnittstellenkontaktstifte eingelegt, die über die Federkontaktstifte der Testerschnittstelle gegen Kontaktflächen auf der Umsetzer - Leiterplatte gedrückt werden. Da die Umsetzer - Leiterplatte bei jedem Prüfling neu konstruiert wird, können die Kontaktstifte über die metallisierte Durchgangsbohrung mit dem vorgegebenen Schnittstellenstift des Testers verbunden werden.Another advantage is the direct interface connection between the test adapter and the converter PCB to the respective tester. For this purpose, in the housing in which the compression springs are accommodated each have through-holes with the same coordinates as the coordinates of the spring contact pins in the tester interface. In the through holes interface pins are inserted, which are pressed over the spring contact pins of the tester interface against contact surfaces on the converter circuit board become. Because the converter board is redesigned for each test object, the contact pins can be connected through the metallized through-hole to the tester's specified interface pin.
Im Falle eines Grundadapters werden in einem Vollraster Federbohrungen angebracht. Diese werden mit Druckfedern und Kugeln bestückt. Zwischen diesen Federbohrungen werden Bohrungen angebracht, die fluchtend zu den Federkontaktstiften der Testerschnittstelle sind. Diese Bohrungen werden mit Schnittstellenkontaktstiften bestückt über die der Kontakt zur Testerschnittstelle hergestellt wird. In der Umsetzer - Leiterplatte werden dann all diejenigen Testpunkte die nicht benötigt werden mit einer Bohrung versehen, damit nicht alle Federkontaktstifte der Testerschnittstelle auf die Umsetzer - Leiterplatte drücken.In the case of a basic adapter, spring bores are installed in a full grid. These are equipped with compression springs and balls. Holes are made between these spring bores which are aligned with the spring contact pins of the tester interface. These holes are populated with interface pins used to make contact with the tester interface. All the test points that are not needed are then drilled in the converter PCB so that not all of the tester interface spring pins press on the converter PCB.
Bei diesem Aufbau sind die elektrischen Verbindungswege besonders kurz und bieten somit wieder bessere elektrische Eigenschaften. Auch können mit der Umsetzer - Leiterplatte elektrische Verbindungen über den kontrollierten Leiterbahnverlauf verbessert werden, was bei herkömmlich verdrahteten Adaptern nicht möglich war.In this structure, the electrical connection paths are particularly short and thus again offer better electrical properties. Also, with the converter circuit board electrical connections can be improved over the controlled trace, which was not possible with conventionally wired adapters.
Diese erfindungsgemäße Umsetzer - Leiterplatte hat aber auch den Vorteil, die Zwischenschnittstelle nach Außen zu führen und kann dann z.B. über einen Steckverbinder oder auch über eine Zwischenschnittstelle mit Federkontaktstiften mit einem Tester verbunden werden.However, this converter circuit board according to the invention also has the advantage of guiding the intermediate interface to the outside and can then be used e.g. be connected via a connector or via an intermediate interface with spring contact pins with a tester.
Bei elektrisch anspruchsvollen Messungen z.B. bei hochfrequenten Messungen, kann zwischen Feder und Kontaktstift eine nicht elektrisch leitende Kugel eingesetzt werden. Dadurch wird verhindert, dass der Strom über die Feder fließt und somit Störfelder erzeugt werden, was bei herkömmlichen Federkontaktstiften der Fall sein kann.For electrically demanding measurements e.g. For high-frequency measurements, a non-electrically conductive ball can be used between spring and contact pin. This prevents the current flowing through the spring and thus generates interference fields, which may be the case with conventional spring contact pins.
Des weiteren können bei kritischer Signalübertragung im höheren Frequenzbereich die Kontaktstifte über einen Isolator bis unmittelbar an der Kontaktstelle geschirmt werden. Dabei hat der Isolator am hinteren Ende Kontakt zur Umsetzer - Leiterplatte, auf der eine Massefläche aufgebracht ist. Bei der Erfindung können mit den Kontaktstiften wesentlich höhere Ströme über den Prüfadapter geführt werden als mit Federkontaktstiften im vergleichbaren Rasterabstand. Des weiteren ist die Andruckkraft des Kontaktstiftes auf Grund der größeren Feder höher und somit kommt es bei höheren Strömen nicht so schnell zu einem Abbrennen an der Kontaktspitze. Da in kleineren Rasterabständen die Kontaktstifte wesentlich stabiler ausgeführt werden können als Federkontaktstifte, kann hier auch eine höhere Zuverlässigkeit im Arbeitseinsatz gewährt werden. Durch den höheren Anpressdruck erhöht sich auch die Kontaktsicherheit an der Kontaktstelle.Furthermore, in the case of critical signal transmission in the higher frequency range, the contact pins can be shielded by an insulator up to the point of contact. The insulator at the rear end has contact with the converter - printed circuit board, on which a ground surface is applied. In the invention, much higher currents can be passed through the test adapter with the contact pins than with spring contact pins at a comparable grid spacing. Furthermore, the pressing force of the contact pin is higher due to the larger spring and thus it comes at higher currents not so fast to a burning at the contact tip. Since the contact pins can be made much more stable than spring contact pins in smaller pitches, a higher reliability in the labor input can be granted here. The higher contact pressure also increases the contact reliability at the contact point.
Eine einfache Klemmung der Kontaktstifte gegen herausfallen kann dadurch erzielt werden, dass zwischen den Platten eine Schaumstoffmatte vorgesehen ist, in der die durchgesteckten Kontaktstifte klemmend gehalten sind.A simple clamping of the pins against falling out can be achieved in that between the plates a foam mat is provided, in which the inserted pins are clamped.
Beim Test von unbestückten Leiterplatten mit kleinen Rasterabständen und hoher Testpunktdichte können die Federn in kleineren Rasterabständen positioniert werden und somit können weit mehr Testpunkte kontaktiert werden. In diesem Fall werden die elektrischen Verbindungen über die Umsetzer - Leiterplatte nach Außen auf eine Zwischenschnittstelle geführt. Diese Zwischenschnittstelle wird mit dem Tester verbunden, der für diesen Fall wesentlich weniger Testkanäle aufweisen muss, wie üblicherweise bei einer Schnittstelle mit Vollrasterbestückung.When testing unpopulated printed circuit boards with small pitches and high test point density, the springs can be positioned at smaller pitches and thus far more test points can be contacted. In this case, the electrical connections are routed via the converter PCB to the outside on an intermediate interface. This intermediate interface is connected to the tester, which in this case must have substantially fewer test channels, as is usually the case with a full-raster interface.
Die Federelemente sind in der Verlängerung der Kontaktstifte angeordnet, auf deren gegenüberliegenden Enden mit der Tastspitze auf den Prüfling kontaktiert wird. Das Federelement hat eine geeigneten Geometrie, die auf den Kontaktstift drückt und mit der gewährleistet wird, dass der Kontaktstift einen sicheren Kontakt zu den leitfähigen Wandungen in der Umsetzer - Leiterplatte hat. Statt einer Feder kann auch ein herkömlicher Federkontaktstift eingesetzt werden. ZeichnungThe spring elements are arranged in the extension of the contact pins, is contacted on the opposite ends with the probe tip on the specimen. The spring element has a suitable geometry which presses on the contact pin and ensures that the contact pin has a secure contact with the conductive walls in the converter circuit board. Instead of a spring and a conventional spring contact pin can be used. drawing
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the figures of the drawing with reference to several embodiments. Show it:
Fig.1. eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Testen von bestückten Leiterplatten in schematischer nicht maßstabsgetreuerFig.1. a first embodiment of the device 10 according to the invention for testing assembled printed circuit boards in a schematic not to scale
Darstellung im Schnitt ;Representation in section;
Fig.2. eine Draufsicht auf eine Federelementeplatte 34 der Vorrichtung aus Figur 1 ;Fig.2. a plan view of a spring element plate 34 of the device of Figure 1;
Fig.3. eine Draufsicht auf eine Umsetzer - Leiterplatte 17 der Vorrichtung aus Figur 1 mit Beispielen von Leiterbahnverläufen;Figure 3. a plan view of a converter - circuit board 17 of the apparatus of Figure 1 with examples of traces course;
Fig.4. eine zweite Ausführung der Federelementeplatte 34 in Draufsicht ; undFigure 4. a second embodiment of the spring element plate 34 in plan view; and
Fig.5. eine zweite Ausführung der Umsetzer - Leiterplatte 17 mit außenliegender Schnittstelle zu einem TesterFigure 5. a second embodiment of the converter - circuit board 17 with external interface to a tester
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In der Figur 1 wird eine Vorrichtung 10 für den Test von bestückten Leiterplatten 11 schematisch dargestellt. Obwohl die erfindungsgemäße Vorrichtung für eine Verwendung mit einer bestückten Leiterplatte 11 beschrieben und dargestellt ist, kann die Vorrichtung ebenso zum Testen von unbestückten Leiterplatten, Keramikschaltungen oder anderer elektrischer Schaltungen verwendet werden. Auf der Leiterplatte 11 sind Testpunkte 12, 42 vorhanden, die über Kontaktstifte 13 kontaktiert werden. Die Leiterplatte 11 wird über eine Niederhalterplatte 15 entweder mechanisch, über Vakuum oder pneumatisch auf die Kontaktstifte 13 gedrückt. Diese sind axial in parallel übereinander angebrachten Führungsplatten 16, 25, 26, einer Stützplatte 27 und einer Umsetzer - Leiterplatte 17 geführt und sitzen auf einer Federelementeplatte 34 jeweils auf einer Federbohrung 32 auf.In the figure 1, a device 10 for the test of assembled printed circuit boards 11 is shown schematically. Although the apparatus of the present invention is described and illustrated for use with a populated printed circuit board 11, the apparatus may also be used to test unpopulated printed circuit boards, ceramic circuits or other electrical circuits. On the circuit board 11 test points 12, 42 are present, which are contacted via contact pins 13. The circuit board 11 is a hold-down plate 15th either mechanically, vacuum or pneumatically pressed on the contact pins 13. These are axially guided in parallel superimposed guide plates 16, 25, 26, a support plate 27 and a converter - circuit board 17 and sit on a spring element plate 34 each on a spring bore 32.
Über ein Federelement 14 und einer Kugel 18 werden die Kontaktstifte 13 gegen die Testpunkte 12, 42 auf der Leiterplatte 11 gedrückt. Die Platten 16, 25, 26, 27 und die Umsetzer - Leiterplatte 17 sind parallel mit Abstand zueinander und zur Leiterplatte 11 angeordnet. Im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt die Umsetzer - Leiterplatte 17 an der Stützplatte 27 an.Via a spring element 14 and a ball 18, the contact pins 13 are pressed against the test points 12, 42 on the circuit board 11. The plates 16, 25, 26, 27 and the converter circuit board 17 are arranged parallel to each other and to the circuit board 11. In the illustrated and described embodiment of the invention, the converter - PCB 17 abuts against the support plate 27.
Die Umsetzer - Leiterplatte 17 wird für jede neue Leiterplatte 11 entsprechend designed und hergestellt. Die Koordinaten der Oberflächenkontakte 20 auf der Umsetzer - Leiterplatte 17 ergeben sich bei der Erstellung des Testprogramms (Prüfsoftware). Es werden von der Software die Federkontaktstifte 23 der Testerschnittstelle 22 und deren Koordinaten definiert. Die Führungsbohrung 19 in der Umsetzer - Leiterplatte 17 wird über eine weitere Software ermittelt. Es wird die Koordinate einer freien Federbohrung 32 im Grundraster 48 (Figur 2) ausgesucht, die am nächsten zu einem Testpunkt 12, 42 liegt.The converter circuit board 17 is designed and manufactured accordingly for each new circuit board 11. The coordinates of the surface contacts 20 on the converter circuit board 17 result in the creation of the test program (testing software). The software defines the spring contact pins 23 of the tester interface 22 and their coordinates. The guide bore 19 in the converter - circuit board 17 is determined by another software. The coordinate of a free spring bore 32 in the basic grid 48 (FIG. 2) is selected, which lies closest to a test point 12, 42.
Bei der Erstellung des Layouts von der Umsetzer - Leiterplatte 17, werden die Oberflächenkontakte 20 und die Führungsbohrungen 19 über Leiterbahnen 41 miteinander verbunden. Die Zuordnung der Oberflächenkontakte 20 und der Führungsbohrungen 19 wird über eine Software aus der Zuordnung der Oberflächenkontakte 20 und den Testpunkten 12, 42 erstellt.When creating the layout of the converter circuit board 17, the surface contacts 20 and the guide holes 19 are interconnected via printed conductors 41. The assignment of the surface contacts 20 and the guide holes 19 is created by software from the assignment of the surface contacts 20 and the test points 12, 42.
Die Koordinaten der einzelnen planparallelen Platten 16, 25, 26, 27, 17, 34 und 35 besitzen alle den selben Referenzpunkt und werden über Fangstifte und Distanzstücke zueinander positioniert.The coordinates of the individual plane-parallel plates 16, 25, 26, 27, 17, 34 and 35 all have the same reference point and are positioned on each other by means of catching pins and spacers.
Über eine weitere Software werden die Bohrkoordinaten für die einzelnen Durchgangsbohrungen 51 , 53 und Führungsbohrungen 55, 19 berechnet. Diese können in jeder Platte 16, 25, 26, 27 und Umsetzer - Leiterplatte 17 an unterschiedlichen Positionen sein und ist abhängig von der Position der Testpunktkoordinaten 12, 42 und der Koordinaten der Federbohrungen 32.The drilling coordinates for the individual through-holes 51, 53 and guide bores 55, 19 are calculated by means of a further software. These can in each plate 16, 25, 26, 27 and converter - circuit board 17 at be different positions and is dependent on the position of the test point coordinates 12, 42 and the coordinates of the spring bores 32nd
Die Anzahl der Führungsplatten 25, 26 wird hier in Figur 1 mit 2 Platten angenommen. Die Vorrichtung kann aber auch aus wesentlich mehr Platten bestehen, besonders dann, wenn die Kontaktstifte 13 in einem kleineren Durchmesser ausgewählt werden und dadurch instabil werden. Die Führungsplatten 16, 25, 26 sind in der Regel aus FR4 können aber auch aus einem homogeneren Material hergestellt werden.The number of guide plates 25, 26 is assumed here in Figure 1 with 2 plates. The device can also consist of much more plates, especially if the contact pins 13 are selected in a smaller diameter and thus become unstable. The guide plates 16, 25, 26 are usually made of FR4 but can also be made of a more homogeneous material.
Die Abstände der einzelnen Führungsplatten 16, 25, 26 wird über Distanzstücke 28 erreicht, wobei diese in jeder Ebene unterschiedliche Abstände haben können. Die Führungsplatten 16, 25, 26 sowie die Stützplatte 27 und die Umsetzer - Leiterplatte 17 sind mittels Distanzstück 28 fest miteinander verbunden. Die Platten 16, 25, 26, 27 und Umsetzer - Leiterplatte 17 können in einer weiteren Ausführung auch aneinander anliegen.The distances of the individual guide plates 16, 25, 26 is achieved by spacers 28, which may have different distances in each plane. The guide plates 16, 25, 26 and the support plate 27 and the converter - circuit board 17 are connected by means of spacer 28 firmly together. The plates 16, 25, 26, 27 and converter - circuit board 17 may also abut each other in a further embodiment.
Als weiteres Ausführungsbeispiel kann in der Führungsbohrung 19 in der UmsetzerAs a further embodiment, in the guide bore 19 in the converter
- Leiterplatte 17 eine Kontakthülse 45 eingesetzt werden, damit wird der elektrische- Circuit board 17, a contact sleeve 45 are used, so that is the electrical
Kontakt zum Kontaktstift 13 verbessert. Dadurch erhöht sich auch die Lebensdauer der Vorrichtung 10.Contact to pin 13 improved. This also increases the service life of the device 10.
Der elektrische Kontakt zwischen Testerschnittstelle 22 und Vorrichtung 10 wird in der Regel über Federkontaktstifte 23 hergestellt. Diese Federkontaktstifte 23 sind bei jedem Testertyp in einem anderen Rasterbild angeordnet.The electrical contact between tester interface 22 and device 10 is typically made via spring contact pins 23. These spring contact pins 23 are arranged in a different raster image for each tester type.
Die Federkontaktstifte 23 sind mit der nicht dargestellten Testerelektronik des Testers 24 verdrahtet und drücken mit dem gefederten Kolben 21 auf die elektrische Schnittstelle der Prüfvorrichtung 10 (in Figur 1 auf Schnittstellenkontaktstift 29) und stellen somit einen elektrischen Kontakt her. Die Federkontaktstifte 23 die für den jeweiligen Test erforderlich sind werden bei der Erstellung des Testprogramms ausgewählt.The spring contact pins 23 are wired to the tester electronics, not shown, of the tester 24 and press with the spring-loaded piston 21 on the electrical interface of the test apparatus 10 (in Figure 1 on interface contact pin 29) and thus make an electrical contact. The Spring contact pins 23 required for each test are selected when the test program is created.
Die Leiterplatte 11 wird über gefederte Fangstifte 54 oder über eine gefederte Prüflingsaufnahme (in Figur 1 nicht aufgeführt) aufgenommen. Eine Niederhalterplatte 15 drückt dann über sogenannte Niederhaltefinger 31 die Leiterplatte 11 nach unten, auf die gefederten Kontaktstifte13.The printed circuit board 11 is received via spring-loaded catch pins 54 or via a spring-loaded test piece receptacle (not shown in FIG. 1). A hold-down plate 15 then presses down the circuit board 11 via so-called hold-down fingers 31, onto the spring-loaded contact pins 13.
Auf der Leiterplatte 11 können auf der Oberseite elektrische Bauteile 52 aufgebracht sein. Diese dürfen von den Niederhaltefingern 31 nicht berührt werden. Wenn auf der Unterseite der Leiterplatte Bauteile aufgebracht sind, muss der Abstand zur Führungsplatte 16 entsprechend hoch sein oder es müssen in der Führungsplatte 16 Aussparungen angebracht werden, damit die Bauteile nicht beschädigt werden.On the circuit board 11, electrical components 52 may be applied on the upper side. These must not be touched by the hold-down fingers 31. If components are applied to the underside of the printed circuit board, the distance to the guide plate 16 must be correspondingly high, or recesses must be provided in the guide plate 16 so that the components are not damaged.
Zwischen dem Federelement 14 und dem Kontaktstift 13 befindet sich eine Kugel 18. Über die Feder 14 und die Kugel 18 kann der Kontaktstift 13 beim Andrücken der Leiterplatte 11 einfedem. Dadurch wird der Kontaktstift 13 federnd gegen den Testpunkt 12, 42 auf der Leiterplatte 11 gedrückt und stellt somit den elektrischen Kontakt her.There is a ball 18 between the spring element 14 and the contact pin 13. About the spring 14 and the ball 18, the contact pin 13 when pressing the circuit board 11 einfedem. As a result, the contact pin 13 is resiliently pressed against the test point 12, 42 on the circuit board 11 and thus establishes the electrical contact.
Des weiteren wird der Kontaktstift 13 auf Grund seiner schrägen Anlage und Form an der Kugel 18, seitlich leicht gegen die metallisierte Führungsbohrung 19 in der Umsetzer - Leiterplatte 17 gedrückt. Dadurch wird hier ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktstift 13 und der Umsetzer - Leiterplatte 17 hergestellt. Die Oberfläche des Kontaktstiftes 13 und die der Führungsbohrung 19 ist mit einem gut leitfähigen Material beschichtet, in der Regel ist das Gold.Furthermore, the contact pin 13 is due to its oblique contact and shape on the ball 18, laterally pressed slightly against the metallized guide bore 19 in the converter - circuit board 17. As a result, a secure electrical contact between the contact pin 13 and the converter - printed circuit board 17 is made here. The surface of the contact pin 13 and the guide bore 19 is coated with a highly conductive material, usually the gold.
Über die Umsetzer - Leiterplatte 17 wird der elektrische Strom von der Führungsbohrung 19 über Leiterbahnen 41 Figur 3, 5 auf den Oberflächenkontakt 20 geführt. Der Schnittstellenkontaktstift 29 wird über den Federkontaktstift 23 gegen den Oberflächenkontakt 20 auf der Umsetzer - Leiterplatte 17 gedrückt. Somit ist der elektrische Kontakt zwischen Leiterplatte 11 und Tester 24 hergestellt. Zur Sicherstellung eines zuverlässigen elektrischen Kontakts zwischen den Testpunkten 12, 42 und den Kontaktstiften 13 wird die Form der Tastspitzen 30 an die Form der Kontaktstellen 12, 42 angepasst. Das sind im allgemeinen Spitzenoder Kronenformen.About the converter - circuit board 17, the electric current from the guide hole 19 via traces 41 Figure 3, 5 is guided on the surface contact 20. The interface contact pin 29 is pressed against the surface contact 20 on the converter circuit board 17 via the spring contact pin 23. Thus, the electrical contact between the printed circuit board 11 and tester 24 is made. To ensure a reliable electrical contact between the test points 12, 42 and the contact pins 13, the shape of the probe tips 30 is adapted to the shape of the contact points 12, 42. These are generally pointed or crowned shapes.
Die Kontaktstifte 13 werden unter anderem schräg gestellt, damit auf der Leiterplatte 11 auch eng beieinander liegende Testpunkte 12, 42 noch kontaktiert werden können. Auf der Federseite des Kontaktstiftes 13 können die Abstände nicht so eng gewählt werden, da die Federelemente 14 auf Grund ihrer Funktion nicht beliebig klein dimensioniert werden können damit noch eine erforderliche Federkraft erzeugt werden kann.Among other things, the contact pins 13 are inclined, so that even closely spaced test points 12, 42 can still be contacted on the printed circuit board 11. On the spring side of the contact pin 13, the distances can not be chosen so narrow, since the spring elements 14 can not be dimensioned arbitrarily small due to their function so that even a required spring force can be generated.
Beim Einsatz von einem universellen Gehäuse 49 Figur 2 werden naheliegende Federelemente 14 zu den Testpunkten 12 und 42 ausgewählt. Da diese Koordinaten in der Regel nicht die selben sind, ist ebenfalls eine Schrägstellung der Kontaktstifte 13 erforderlich.When using a universal housing 49 FIG. 2, obvious spring elements 14 for the test points 12 and 42 are selected. Since these coordinates are usually not the same, an inclination of the contact pins 13 is also required.
Die Stützplatte 27 dient zur Stabilisierung der Umsetzer - Leiterplatte 17. Die Durchgangsbohrungen 53 in der Stützplatte 27 sind im Durchmesser größer ausgelegt, damit es hier zu keiner Überbestimmung bezüglich der Führung zu den Führungsbohrungen 19 in der Umsetzer - Leiterplatte 17 kommt.The support plate 27 serves to stabilize the converter circuit board 17. The through holes 53 in the support plate 27 are designed to be larger in diameter so that there is no overdetermination with respect to the guide to the guide bores 19 in the converter circuit board 17.
Ein Plattenaufbau 36 wird über Fangstifte 37 zu einem Gehäuse 49 zentriert. Die Verbindung der beiden Baugruppen kann über Vakuum, Pneumatik, Schrauben oder einer anderen mechanischen Lösung hergestellt werden.A plate assembly 36 is centered over catch pins 37 to a housing 49. The connection of the two assemblies can be made by vacuum, pneumatic, screw or other mechanical solution.
Die Vorrichtung 10 wird über Zentrierstifte 44 zum Tester zentriert und über Vakuum, Pneumatik, Schrauben oder einer anderen mechanischen Lösung mit dem Tester 24 verbunden.The device 10 is centered over centering pins 44 to the tester and connected to the tester 24 via vacuum, pneumatics, screws, or other mechanical solution.
Zwischen der Führungsplatte 25 und der Führungsplatte 26 ist eine Schaumstoffmatte 39 eingelegt. Die Kontaktstifte 13 werden von oben durch die Führungsplatte 16, 25 und dann durch die Führungsplatte 26 sowie der Stützplatte 27 und der Umsetzer - Leiterplatte 17 in der Vorrichtung 36 eingesetzt. Dabei durchstoßen die Kontaktstifte 13 die Schaumstoffmatte 39 und sind somit in der selben klemmend gehalten.Between the guide plate 25 and the guide plate 26, a foam mat 39 is inserted. The contact pins 13 are from above through the guide plate 16, 25 and then through the guide plate 26 and the support plate 27 and the converter - printed circuit board 17 used in the device 36. The contact pins 13 pierce the foam mat 39 and are thus held in the same clamping.
In der Federelementeplatte 34 sind Federbohrungen 32 angebracht, die an ihrem oberen Ende 38 konisch verlaufen und nicht komplett auf den Durchmesser der Bohrung 32 durchgebohrt werden. Der reduzierte Bohrdurchmesser kann auch mit einem abgesetzten Bohrer erreicht werden. Dadurch werden die Kugeln 18 in der Federbohrung 32 oben am Konus 38 gegen herausfallen gesichert. Für diesen Zweck kann auch eine nicht dargestellte dünne Abschlussplatte mit kleineren Bohrungen zwischen der Federelementeplatte 34 und der Umsetzer - Leiterplatte 17 angebracht werden. Diese Abschlussplatte wird dann z.B. über Schrauben mit der Federelementeplatte verbunden.In the spring element plate 34 spring bores 32 are mounted, which are conical at its upper end 38 and not completely drilled through to the diameter of the bore 32. The reduced bore diameter can also be achieved with a stepped drill bit. As a result, the balls 18 are secured in the spring bore 32 at the top of the cone 38 against falling out. For this purpose, a thin end plate, not shown, with smaller holes between the spring element plate 34 and the converter - printed circuit board 17 can be attached. This end plate is then e.g. connected by screws with the spring element plate.
3τ f-eαeroonrung 32 sind die Kugel 18 und das Federelement 14 eingebaut. Über eine Abdeckplatte 35 wird die Federbohrung 32 nach der Montage verschlossen.3τ f-eαeroonrung 32, the ball 18 and the spring element 14 are installed. About a cover plate 35, the spring bore 32 is closed after installation.
Eine Anordnung der Federbohrungen 32 entspricht einem Grundraster 48 in Figur 2 dargestellt, das in Abhängigkeit von den Koordinaten der Federkontaktstifte 23 der Testerschnittstelle 22 ausgewählt wird. In dem Gehäuse 49 sind Durchgangslöcher 40 angebracht, in denen Schnittstellenkontaktstifte 29 eingebaut sind. Diese Schnittstellenkontaktstifte 29 werden über Federkontaktstifte 23 der Testerschnittstelle 22 auf die Oberflächenkontakte 20 auf der Umsetzter Leiterplatte 17 gedrückt. Damit nur die Schnittstellenkontaktstifte 29 auf die Umsetzer - Leiterplatte 17 drücken, die für den aktuellen Testaufbau 36 notwendig sind, werden in der Umsetzer - Leiterplatte 17 Entlastungsbohrungen 43 angebracht, damit die nicht benötigten Schnittstellenkontaktstifte 29 durch die Umsetzer - Leiterplatte 17 hindurch tauchen können und somit keine Kraft auf den Plattenaufbau 36 aufbringen.An arrangement of the spring bores 32 corresponds to a basic grid 48 shown in FIG. 2, which is selected as a function of the coordinates of the spring contact pins 23 of the tester interface 22. In the housing 49 through holes 40 are mounted, in which interface contact pins 29 are installed. These interface contact pins 29 are pressed via spring contact pins 23 of the tester interface 22 onto the surface contacts 20 on the converted circuit board 17. So that only the interface pins 29 press on the converter circuit board 17 necessary for the current test setup 36, relief holes 43 are provided in the converter circuit board 17 so that the unneeded interface contact pins 29 can dive through the converter circuit board 17 and thus do not apply force to the plate assembly 36.
In der Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Federelementeplatte 34 dargestellt, in der nur diejenigen Federbohrungen 32 ausgeführt werden, die zur Kontaktierung für die Leiterplatte 11 erforderlich sind. Des weiteren werden nur die Durchgangslöcher 40 gebohrt, die für eine elektrische Verbindung über den Schnittstellenkontaktstift 29 zu dem Federkontaktstift 23 der Testerschnittstelle 22 erforderlich sind. Bei dieser Ausführung muss das Gehäuse 49 für jede Leiterplatte 11 neu aufgebaut werden. Die dazu erforderliche Umsetzer - Leiterplatte 17 verbindet über die Leiterbahn 41 den Kontaktstift 13 und den Schnittstellenkontaktstift 29 elektrisch miteinander.4 shows a further embodiment of the spring element plate 34 is shown, in which only those spring bores 32 are performed, which are required for contacting the circuit board 11. Furthermore, only the Through holes 40 drilled, which are required for an electrical connection via the interface pin 29 to the spring contact pin 23 of the tester interface 22. In this embodiment, the housing 49 must be rebuilt for each circuit board 11. The requisite converter - circuit board 17 connects via the conductor 41, the contact pin 13 and the interface contact pin 29 with each other electrically.
In der Figur 5 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Umsetzer - Leiterplatte 17 dargestellt. In diesem Beispiel wird die Umsetzer - Leiterplatte 17 gezeigt, bei der die elektrische Verbindung der Führungsbohrung 19 auf Schnittstellenkontakte 46 über Leiterbahnen verbunden wird. Diese elektrische Zwischenschnittstelle 47 kann nach belieben angeordnet sein und über Stecker oder auch Federkontaktstifte zu einem Testgerät verbunden werden. In diesem Fall kann das Gehäuse 49 mit Federbohrungen 32 im Vollraster ausgeführt werden oder es werden nur die Federbohrungen 32 gebohrt, die für den Testaufbau 10 erforderlich sind.FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the converter circuit board 17. In this example, the converter circuit board 17 is shown, in which the electrical connection of the guide bore 19 is connected to interface contacts 46 via conductor tracks. This electrical intermediate interface 47 can be arranged as desired and connected via plug or spring contact pins to a test device. In this case, the housing 49 can be executed with spring bores 32 in the full grid or only the spring bores 32 are drilled, which are required for the test assembly 10.
Aufgrund der Unterbringung der Federelemente 14 in einem separaten Raum (Federbohrung 32) in axialer Verlängerung zum Kontaktstift 13 wird im seitlichen Abstand der Kontaktstifte 13 viel Platz eingespart, so dass der Rasterabstand der Kontaktstifte 13 untereinander verkleinert und damit die Dichte der Testpunkte 12, 42 erheblich vergrößert werden kann. Due to the placement of the spring elements 14 in a separate space (spring bore 32) in axial extension to the contact pin 13 a lot of space is saved in the lateral spacing of the contact pins 13, so that the pitch of the contact pins 13 with each other and thus reduces the density of the test points 12, 42 considerably can be increased.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Figure imgf000018_0001
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Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung (10) zum Prüfen einer bestückten oder unbestückten Leiterplatte (11), wobei die Vorrichtung (10) besteht ausDevice (10) for testing a populated or unpopulated printed circuit board (11), wherein the device (10) consists of
- einem Plattenaufbau (36) mit mehreren übereinander angebrachten Platten (16, 25, 26, 17), die Führungsbohrungen (19) aufweisen, in denen Kontaktstifte (13) in ihrer Längsrichtung bewegbar geführt sind, wobei eine der Platten (16, 25, 26, 17) eine Umsetzer-Leiterplatte (17) ist, die eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktstiften (13) und Leiterbahnen (41) der Umsetzer-Leiterplatte (17) herstellt, so dass die Kontaktstifte (13) über die Leiterbahnen (41) der Umsetzer- Leiterplatte (17) mit einem Tester verbindbar sind, und die Führungsbohrungen (19) der Umsetzer-Leiterplatte (17) elektrisch leitende Wandungen aufweisen, die die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktstiften (13) und den Leiterbahnen (41) der Umsetzer-Leiterplatte (17) herstellen, und- A plate assembly (36) having a plurality of plates mounted one above the other (16, 25, 26, 17), the guide holes (19) in which contact pins (13) are movably guided in its longitudinal direction, wherein one of the plates (16, 25, 26, 17) is a converter circuit board (17), which establishes an electrical connection between the contact pins (13) and conductor tracks (41) of the converter circuit board (17), so that the contact pins (13) via the conductor tracks (41) the converter circuit board (17) can be connected to a tester, and the guide bores (19) of the converter circuit board (17) have electrically conductive walls which ensure the electrical connection between the contact pins (13) and the interconnects (41) of the converter Make circuit board (17), and
- einem vom Plattenaufbau separaten Gehäuse (49) das eine Federelementeplatte (34) mit Federelementen (14) aufweist, wobei die Kontaktstifte (13), an ihren den Tastspitzen (30) gegenüberliegenden Enden, von den Federelementen (14) federnd beaufschlagt werden.- A housing separate from the plate structure housing (49) having a spring element plate (34) with spring elements (14), wherein the contact pins (13), at their the probe tips (30) opposite ends of the spring elements (14) are resiliently acted upon.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Leiterbahnen (41) der Umsetzer- Leiterplatte (17) zu Oberflächenkontakten (20) der Umsetzer-Leiterplatte (17) führen, die mit dem Tester kontaktierbar sind, und dass die Oberflächenkontakte (20) in einem Raster angeordnet sind.2. Device according to claim 1, wherein the conductor tracks (41) of the converter circuit board (17) to surface contacts (20) of the converter circuit board (17) lead, which are contacted with the tester, and that the surface contacts (20) in one Grid are arranged.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Kontaktstifte (13) schräg in unterschiedlichen Winkeln und/oder Richtungen in den Platten (16, 25, 26, 17) der Vorrichtung (10) angeordnet sind.3. A device according to claim 1, wherein the contact pins (13) are arranged obliquely at different angles and / or directions in the plates (16, 25, 26, 17) of the device (10).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Federelemente (14) in einem Vollraster angeordnet sind. 4. Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the spring elements (14) are arranged in a solid grid.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, wobei die Federelementeplatte (34) Schnittstellenkontaktstifte (29) zum Kontaktieren der Oberflächenkontakte (20) der Umsetzer-Leiterplatte (17) aufweist, und dass die Federelemente (14) versetzt zu den Schnittstellenkontaktstiften (29) in der Federelementeplatte (34) angeordnet sind.5. The apparatus of claim 2 or 4, wherein the spring element plate (34) interface contact pins (29) for contacting the surface contacts (20) of the converter circuit board (17), and that the spring elements (14) offset from the interface contact pins (29) in the spring element plate (34) are arranged.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Umsetzer-Leiterplatte (17) Entlastungsbohrungen (43) aufweist, in die für die aktuell zu prüfende Leiterplatte (11) nicht benutzte Schnittstellenkontaktstifte (29) der Federelementeplatte (34) tauchen.6. Apparatus according to claim 4 or 5, wherein the converter circuit board (17) relief holes (43), in which for the currently under test circuit board (11) unused interface contact pins (29) of the spring element plate (34) dive.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Leiterbahnen (41) der Umsetzer-Leiterplatte (17) zu Kontakten (46) einer elektrischen Schnittstelle (47) der Umsetzer-Leiterplatte (17) führen, die zur Verbindung mit dem Tester dienen.7. Device according to one of claims 1 to 3, wherein the conductor tracks (41) of the converter circuit board (17) to contacts (46) of an electrical interface (47) of the converter circuit board (17) lead, for connection to the tester serve.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Federelementeplatte (34) Bohrungen angebracht sind, die mit Federelementen (14) und auf einer der Umsetzer-Leiterplatte (17) zugewandten Seite mit Kugeln (18) bestückt sind.8. Device according to one of the preceding claims, wherein in the spring element plate (34) bores are mounted, which are equipped with spring elements (14) and on one of the converter circuit board (17) facing side with balls (18).
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umsetzer- Leiterplatte (17) auf einer der Federelementeplatte (34) zugewandten Seite des Plattenaufbaus (36) angeordnet ist.9. Device according to one of the preceding claims, wherein the converter circuit board (17) on one of the spring element plate (34) facing side of the plate assembly (36) is arranged.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Führungsbohrungen (19) der Umsetzer- Leiterplatte (17) mit elektrisch leitfähigen Kontakthülsen (45) bestückt sind, in denen die Kontaktstifte (13) in ihrer Längsrichtung bewegbar geführt sind. 10. The device according to claim 1, wherein the guide bores (19) of the converter circuit board (17) with electrically conductive contact sleeves (45) are equipped, in which the contact pins (13) are guided in their longitudinal direction movable.
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