DE10207878B4 - Vorrichtung zum Erfassen, Haltern und Prüfen von elektronischen Baugruppen - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung
zum Erfassen, Haltern und Prüfen
von elektronischen Baugruppen, bestehend aus zwei biegesteifen Rahmenteilen
(1, 12), wobei das obere Rahmenteil (1) mit dem unteren Rahmenteil
(12) über
eine gelenkige Verbindung (11) schwenkbar verbunden ist und zwei
Klemmschienen (21, 22) trägt,
von denen wenigstens eine derart verschiebbar und lagefixierbar
ist, daß von
ihnen ein Prüfling
(3) in Nuten lagefixiert erfaßbar ist,
wobei auf den Klemmschienen (1, 12) an ihrer Ober- und Unterseite
frei positionierbar, verschieb- und
lagefixierbar kraftschlüssig
mehrere Prüfnadel-Träger (Probes
4) angeordnet sind, die aus einem Fuß (41), der Haltemittel für ein Kippklemmlager
(42), ein dieses klemmenden Kipphebel (43) und wenigstens ein verschiebbares
Rohr (44), an dessen prüflingsseitigem
Ende eine gefederte Prüfnadel (46)
befestigt ist, bestehen.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen, Haltern und Prüfen von elektronischen Baugruppen.
- Eine elektronische Baugruppe im Sinne vorliegender Erfindung besteht aus einem Substrat bzw. Schaltungsträger, der aktive und passive Bauelemente trägt und zusätzlich die Verdrahtungsfunktion für die erforderlichen elektrischen Verbindungen übernimmt.
- Zur Prüfung der elektronischen Baugruppe muß diese mit einem oder mehreren Prüfgerät(en) elektrisch verbunden werden, um Unterbrechungen bzw. Kurzschlüsse in ihrem elektrischen Netzwerk bzw. fehlerhafte statische/dynamische Parameter an entsprechenden elektrischen Schaltungsknoten erkennen oder nachweisen zu können. Die elektrische Verbindung der elektronischen Baugruppe mit den Prüfgeräten erfolgt üblicherweise mittels Prüfnadeln und damit verbundenen Anschlußleitungen.
- Nach dem Stand der Technik sind technische Lösungen bekannt, die derartige Prüfungen nur mit erheblichem technischen Aufwand bzw. nur teilweise lösen.
- Lösungen der ersten Art sind teure, für die automatische Prüfung größerer Stückzahlen geeignete Adapter-Tester (ICT, Prüfköpfe) bzw. Flying Prober.
- Bei Adaptertestern muß ein prüflings-spezifischer Adapter erstellt werden, der für jeden Schaltungsknoten eine Prüfnadel aufweist, die dann alle gleichzeitig in Kontakt mit dem Prüfling gebracht werden. Die Herstellung und Lagerung dieser Adapter ist kostenintensiv. Der Kostenanteil zur Herstellung steigt dabei naturgemäß mit sinkender Zahl von Prüfungen, da der Adapter für jeden Prüflingstyp neu erstellt werden muß.
- Ein solches Testgerät, bei dem eine separate Justierung einzelner Prüfnadeln nicht möglich ist, wird z.B. in
GB 1 233 309 A - Neben des erheblichen konstruktiven Aufwands dieser Vorrichtung haften ihr weiterhin folgende Nachteile an:
- – die Prüflinge sind konstruktionsbedingt nur einseitig von den Prüfnadeln erfaßbar,
- – durch die Gestaltung des Nadelträgers sind feste Probepositionen vordefiniert und
- – im Prüfablauf sind eventuell benötigte zusätzliche Prüfpositionen nicht nachsetzbar.
- Flying Prober umgehen diesen Nachteil, indem jede Nadeln mit einem eigenen Positionierantrieb versehen ist. Dabei ist der außerordentlich hohe Investitionsaufwand besonders nachteilig. Außerdem ist die Anzahl der Prüfnadeln im allgemeinen auf vier Stück begrenzt, so daß dabei die Schaltungsknoten nur sequentiell mit entsprechendem Zeitaufwand abgearbeitet werden können.
- Entscheidender Nachteil dieser Lösungen sind die hohen Kosten für Hard- und Software, so daß diese bei zu prüfenden Kleinststückzahlen und insbesondere für Laboranwendungen nur in Ausnahmefallen eingesetzt werden.
- Das zusätzliche Antasten verschiedener Schaltungsknoten mittels einer manuell geführten Prüfnadel ist dabei nicht vorgesehen und in Regel auch nicht möglich.
- Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß nur "prüfgerecht" gestaltete Schaltungsknoten angetastet werden können. Einzelne Bauelementeanschlüsse (Pins, Metallisierungen) sind im allgemeinen nicht zugänglich.
- Die bekannten üblichen, nur für kleine Stückzahlen einsetzbaren Laborlösungen weisen im wesentlichen folgende Merkmale und Nachteile auf:
- – Es finden gefederte Tastspitzen Verwendung. Dabei kann ein Operator gleichzeitig nicht mehr als zwei Tastspitzen aufsetzen. Weiterhin ist dabei entweder nur die Unterseite oder aber Oberseite des Prüflings zugänglich.
- – Sofern vorhanden, erfolgt ein Anschluß über Steckverbinder des Prüflings, damit ist nicht jeder Schaltungsknoten verfügbar.
- – Der Einsatz gefederter Meßklemmen ist nur an Bauelementeanschlüssen möglich und nicht an planaren Strukturen. Dabei besteht die Gefahr von Kurzschlüssen, mechanischen Verletzungen, Abrutschen wegen der Kräfte der Anschlußleitungen.
- – Ein Anlöten der Messleitungen bedeutet einen Eingriff in den Prüfling, einen negativen Einfluß auf die Optik, diese Vorgehensweise ist aufwendig und bedingt eine elektrostatische Zerstörungsgefahr von elektronischen Bauteilen.
- Kombinationen von vorstehend genannten Merkmalen sind die übliche Praxis, verbunden mit den genannten Nachteilen.
- Weiterhin ist in US-PS 4,956,923 beispielhaft die Ausbildung eines Prüfnadel-Trägers beschrieben, der für mikroskopische Verwendungen vorgesehen ist. Der dort beschriebene Nadelträger läßt sich frei über dem Prüfling positionieren, ist allerdings über ein Teleskoprohr nur in einer Dimension verschiebbar. Eine Feinverstellung der Prüfnadel im μm-Bereich wird vermittels einer Stellschraube am dort vorgesehenen Teleskoprohr bewirkt. Ein identisch definiert vorgeb- und einstellbarer Anpreßdruck aller zum Einsatz gelangenden Prüfnadelspitzen läßt sich bei dieser Lösung jedoch nicht realisieren. Zur Verwendung in vorliegender Erfindung ist der dort beschriebene Nadelträger daher nicht geeignet.
- Vorliegende Erfindung stellt eine Lösung dar, die zwischen teuren, für die automatische Prüfung größerer Stückzahlen geeigneter Adapter Testern (ICT, Prüfköpfe) bzw. Flying Probern und bekannten einfachsten labormäßigen Behelfslösungen einzuordnen ist.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Vorrichtung zum Prüfen von elektronischen Baugruppen bereitzustellen, die den gleichzeitigen Eingriff mehrerer frei positionierbarer und während der Prüfung dauerhaft aufsitzender Prüfnadeln derart gestattet, daß die zu prüfende Baugruppe für wenigstens eine zusätzlich manuell geführte Prüfnadel dabei sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite zugänglich bleibt. Dabei sollen die während der Prüfung dauerhaft aufsitzenden Prüfnadeln in weitgehend unbeschränkter Anzahl angeordnet werden können.
- Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen sind durch die Unteransprüche erfaßt.
- Die Erfindung soll nachstehend anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
-
1 eine Ausführungsmöglichkeit vorliegender Erfindung in perspektivischer Ansicht und -
2 eine Ausbildungsmöglichkeit eines Probe und seine Anordnung auf einer Klemmschiene. -
1 zeigt eine Vorrichtung zum Erfassen, Haltern und Prüfen von elektronischen Baugruppen in perspektivischer Ansicht. Die Vorrichtung, welche stark vereinfacht dargestellt ist, besteht aus einer biegesteifen Rahmenkonstruktion, wofür in der1 ersichtliche Profilelemente zum Einsatz gelangen. - Auf einem oberen, schwenkbaren Rahmen
1 sind zwei Klemmschienen21 ,22 vorgesehen, wobei wenigstens eine dieser Klemmschienen leicht zu verschieben und fixierbar ist. Vorzugsweise sind beide Klemmschienen verschieb- und in ihrer Position fixierbar. Von diesen Klemmschienen ist der Prüfling3 , beidseits, seiner Größe angepaßt, lagefixiert in Nuten aufnehmbar. Eine solche Nut ist in2 ersichtlich. Dabei ist eine Klemmschiene21 als (hartes) Gegenlager ausgebildet und die andere Klemmschiene22 mit einem elastischen Element (vorzugsweise einem Elastomer) versehen, so daß der Prüfling3 mit hoher Lagegenauigkeit gehalten werden kann. Das Aufsetzen von Prüfnadeln auf die Unterseite des Prüflings erfolgt bei hochgeschwenktem Rahmen (hier nicht näher dargestellt), wozu eine gelenkige Verbindung11 des oberen Rahmens1 mit dem unteren Rahmenteil12 vorgesehen ist. - Beide Klemmschienen
21 ,22 sind auf der Ober- und Unterseite so ausgebildet, daß sie als Basis für frei positionierbare Prüfnadel-Träger (Probes)4 dienen und zusätzlich eine kraftschlüssige Lagefixierung der Probes4 ermöglichen, was bspw. vermittels eines im Fuß41 untergebrachten Magneten, durch einen Vakuumsaugfuß oder dgl. erfolgen kann. - Es können also, soweit es die räumlichen Bedingungen zulassen, beliebig viele Probes
4 auf der Ober- und Unterseite der Klemmschienen21 ,22 vorgesehen sein und entsprechend viele Prüfnadeln auf der Ober- und Unterseite des Prüflings3 aufgesetzt werden. -
2 zeigt eine Ausbildungsmöglichkeit eines Probe und seine Anordnung auf einer Klemmschiene. Im Beispiel besteht jede Probe4 aus einem Fuß41 , einem Kippklemmlager42 , einem Klemmhebel43 , vorzugsweise, insbesondere bei größeren Prüflingen3 aus einem äußeren und inneren Teleskoprohr44 ,45 und einer gefederten Prüfnadel46 . - Der Fuß
41 trägt den Probe und ist im Beispiel durch einen Permanentmagaeten gebildet, so daß bei/nach Ausrichtung des Probes eine kraftschlüssige Verbindung zur ferromagnetischen Klemmschiene21 ,22 hergestellt ist. - In dem Kippklemmlager
42 des Probe4 kann das äußere Teleskoprohr44 verschoben, gekippt und mittels des Klemmhebels43 klemmend lagefixiert werden. In Arbeitsstellung, bei auf den Prüfling3 aufgesetzter Prüfnadel46 , liegt die Teleskopachse bevorzugt horizontal. - Im äußeren Teleskoprohr kann das innere Teleskoprohr (verlängernd) leicht verschoben werden. An seinem vorderen Ende ist die gefederte Prüfnadel
46 im Beispiel senkrecht zur Teleskopachse befestigt. - Um einen Schaltungsknoten während der Prüfung dauerhaft zu kontaktieren, wird der Probe
4 auf der Klemmleiste21 oder22 grob ausgerichtet. Dabei ist der Probe4 bei geöffnetem Kippklemmlager angekippt um bei der Feinpositionierung die Prüfnadel46 zu schonen. Sobald die Zielposition erreicht ist, wird der Teleskoparm soweit abgesenkt, wobei er gegen die Federkraft der Prüfnadel46 wirkt, bis der Teleskoparm die bevorzugte horizontale Lage erreicht hat und das Kippklemmlager42 festgestellt werden kann. Erfindungsgemäß wird so eine dauerhafte Selbstfixierung des inneren Teleskoprohres (in Vektor-Richtung) und damit des gesamten Probes bzw. der Prüfnadel auf dem Schaltungsknoten erzielt. - Sofern der Schaltungsknoten nicht weit von der Klemmschiene
21 oder22 entfernt ist, bzw. die zu prüfende Baugruppe nur kleine Dimensionen aufweist, kann das Teleskoprohr auch durch ein einfaches Rohr ersetzt werden. Das Rohr44 ,45 kann selbstverständlich auch durch Hohlprofile anderer Querschnittsform ersetzt werden. - Die Probes
4 weisen an ihrem der Prüfnadelspitze gegenüberliegenden Ende einen Steckanschluß auf, an den eine Anschlußleitung7 lösbar angebunden werden kann. Damit wird die Grobpositionierung der Probes vereinfacht und für unterschiedliche Leitungslängen müssen nicht verschiedene Probes vorgehalten werden. - Es ist sinnvoll alle elektrischen Anschlußleitungen in einem Verteiler
6 , der direkt am schwenkbaren Rahmen1 befestigt ist, zusammenzufassen. Neben der beschriebenen lagefixierten Befestigung mehrerer Probes4 besteht nunmehr zusätzlich die Möglichkeit wenigstens eine weitere Prüfnadel manuell aufzusetzen. - Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung die Positionierung der Probes
4 nicht nur manuell, sondern auch automatisch mittels eines Positioniersystems vorzunehmen. -
- 1
- schwenkbarer Rahmen
- 11
- gelenkige Verbindung
- 12
- unterer Rahmenteil
- 3
- Prüfling
- 4
- Prüfnadelträger (Probe)
- 41
- Fuß
- 42
- Kippklemmlager
- 43
- Klemmhebel
- 44
- äußeres Teleskoprohr
- 45
- inneres Teleskoprohr
- 46
- Prüfnadel
- 6
- Verteiler für Anschlußleitungen
- 7
- Anschlußleitung
Claims (6)
- Vorrichtung zum Erfassen, Haltern und Prüfen von elektronischen Baugruppen, bestehend aus zwei biegesteifen Rahmenteilen (
1 ,12 ), wobei das obere Rahmenteil (1 ) mit dem unteren Rahmenteil (12 ) über eine gelenkige Verbindung (11 ) schwenkbar verbunden ist und zwei Klemmschienen (21 ,22 ) trägt, von denen wenigstens eine derart verschiebbar und lagefixierbar ist, daß von ihnen ein Prüfling (3 ) in Nuten lagefixiert erfaßbar ist, wobei auf den Klemmschienen (1 ,12 ) an ihrer Ober- und Unterseite frei positionierbar, verschieb- und lagefixierbar kraftschlüssig mehrere Prüfnadel-Träger (Probes4 ) angeordnet sind, die aus einem Fuß (41 ), der Haltemittel für ein Kippklemmlager (42 ), ein dieses klemmenden Kipphebel (43 ) und wenigstens ein verschiebbares Rohr (44 ), an dessen prüflingsseitigem Ende eine gefederte Prüfnadel (46 ) befestigt ist, bestehen. - Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Nut der ersten Klemmschiene als hartes Gegenlager für den Prüfling (
3 ) ausgebildet ist und die Nut der zweiten Klemmschiene mit einem elastischen Element in Form einer elastomeren Einlage versehen ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Prüfnadel-Träger (Probes
4 ) ein äußeres (44 ) und ein inneres Teleskoprohr (45 ) aufnehmen, wobei die gefederte Prüfnadel (46 ) am prüflingsseitigen Ende des inneren Teleskoprohres (45 ) befestigt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, bei der, daß die Prüfnadeln (
46 ) an ihrem der Prüfnadelspitze gegenüberliegenden Ende mit einem Steckanschluß zur lösbaren Befestigung einer elektrischen Anschlußleitung (7 ) versehen sind. - Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der alle elektrischen Anschlußleitungen (
7 ) von einem Verteiler (6 ), der direkt am schwenkbaren Rahmen (1 ) befestigt ist, erfaßt sind. - Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Fuß (
41 ) einen Magneten enthält oder als Vakuumsaugfuß ausgebildet ist.
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US4956923A (en) * | 1989-11-06 | 1990-09-18 | The Micromanipulator Co., Inc. | Probe assembly including touchdown sensor |
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2002
- 2002-02-20 DE DE10207878A patent/DE10207878B4/de not_active Expired - Fee Related
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