DE112004000557T5

DE112004000557T5 - Meßtechnik für die Durchbiegung von Platinen unter Verwendung von photoelektrischen Verstärkern

Info

Publication number: DE112004000557T5
Application number: DE112004000557T
Authority: DE
Inventors: Alan Hillsboro McAllister; Alton Hillsboro Hezeltine
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2008-01-10
Also published as: WO2004095904A1; HK1079394A1; CN1799300A; TW200427963A; TWI232925B; US20040197102A1; US7231833B2; CN1799300B; US20070163358A1; GB2414865B; US7360441B2; GB2414865A; GB0519963D0

Abstract

System, umfassend:
eine gedruckte Schaltung (Printed Circuit Board, PCB);
Ausrüstung, die für eine mechanische Belastung der PCB beschaffen ist, und einen optischen Schaltkreis, der zur Bestimmung einer Durchbiegung der PCB vor, während und nach einer mechanischen Belastung der PCB gekoppelt ist,

Description

HINTERGRUND
1. Gebiet der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegendem Erfindung betreffen Ausrüstung für die Handhabung von Platinen und insbesondere Ausrüstung für die Handhabung von Schaltungen oder Schaltungsplatinen für die Handhabung von gedruckten Schaltungsplatinen mit oberflächenmontierten integrierten Schaltungen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Beim Verkauf von Produkten an Erstausstatter (OEM-Lieferanten) liegt den Produkten normalerweise eine Spezifikation bei. Diese Spezifikationen enthalten üblicherweise akzeptable Betriebsbedingungen, Anschlußempfehlungen, Gleichstromspezifikationen (DC), Wechselstromspezifikationen (AC) usw. Die Gewährleistung garantiert üblicherweise die Leistung des Produkts gemäß den Spezifikationen.
Produkthersteller führen bestimmte Prüfungen durch, um die Übereinstimmung des Produkts mit den Spezifikationen zu gewährleisten. Beispielsweise prüfen Hersteller von gedruckten Schaltungsplatinen (printed circuit boards, PCB) mit aufgelöteten Bauelementen die elektrischen Verbindungen der gesamten Platine, um sicherzustellen, daß alle Bauelemente ordnungsgemäß auf die Platine gelötet wurden. Einige Prüfungen verlangen, daß die Platinen mehrfach in Steckanschlüsse eingesteckt und wieder daraus entfernt werden. Die Ausrüstung, die für diese und andere Prüfungen verwendet wird, übt eine wesentliche Kraft auf die Platine aus. Die Prüfausrüstung kann die Platine außerdem verdrehen und biegen.
Wenn die Kraft auf die Platine unzureichend verteilt ist oder wenn die Platine unzureichend abgestützt wird, kann die Platine Durchbiegungen erfahren. Beim Durchbiegen der Platine kann die Schnittstelle zwischen Bauelement und Platine (d. h. die Lötstellen) beschädigt werden oder die Bauelemente können beschädigt werden. Wenn die Platine die Prüfung besteht und beispielsweise ein Bauelement nach dem Entfernen aus der Ausrüstung für die Handhabung von Platinen beschädigt wird oder sich die Lötstellen öffnen, ist es wahrscheinlich, daß der Hersteller die Platine an Kunden liefert, ohne zu wissen, daß die Platine beschädigt ist. Die versandte, beschädigte Platine könnte immer wieder Probleme in Computersystemen verursachen, die schwierig einzukreisen und zu reparieren sind. In einigen Fällen könnte die Funktionsfähigkeit der Platine nicht gegeben sein. Mit der Weiterentwicklung der Technologie und zunehmender Empfindlichkeit der Bauelemente nimmt die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung von Bauelementen und Schädigung von Lötstellen zu.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen bedeuten ähnliche Bezugsziffern im Allgemeinen identische, funktionstechnisch ähnliche und/oder baulich gleichwertige Elemente. Die Zeichnung, in der ein Element zuerst erscheint, ist durch die Zahl(en) auf der linken Seite der Bezugsziffern angegeben,
1 ist ein schematisches Diagramm eines Meßtechniksystems für Durchbiegungen gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
2 ist ein Flußdiagramm eines Meßtechnikverfahrens für PCB-Durchbiegungen gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
3 ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens, das die in 1 dargestellte Software-Schnittstelle gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform durchlaufen kann;
4 ist ein Bildschirmausdruck einer graphischen Benutzeroberfläche, die von der in 1 dargestellten Software-Schnittstelle gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform angezeigt wird, und
5 ist eine graphische Darstellung, die die Ergebnisse einer Umwandlung der Verschiebung von in Durchbiegung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist ein schematisches Diagramm eines Meßtechniksystems für Durchbiegungen einer gedruckten Schaltungsplatine (PCB) 100 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Das System 100 weist eine gedruckte Schaltungsplatine (PCB) 102 und Prüfausrüstung 104 auf, die an die PCB 102 gekoppelt ist.
Die PCB 102 kann jede geeignete gedruckte Schaltungsplatine sein, die mechanischen Belastungen, Vibrationen, Stößen usw. oder Simulationen davon aus ausgesetzt werden kann. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die PCB 102 ein Bauelement 108 (z. B. einen Chipsatz, eine Vorrichtung, einen Stecker) auf, der unter Verwendung einer Oberflächenmontagetechnologie (surface mount technology, SMT) auf die Oberfläche der PCB 102 aufgelötet ist. Das Bauelement 108 kann jedes bekannte mittels Ball-Grid-Array (BGA) montierte Bauelement sein.
Die Prüfausrüstung 104 kann jede geeignete Ausrüstung sein, die imstande ist, in der Bestrebung, eine Durchbiegung der PCB 102 zu verursachen, die PCB 102 mechanischen Belastungen, Vibrationen, Stößen usw. zu unterwerfen. Alternativ kann die Prüfausrüstung 104 jede geeignete Ausrüstung sein, die imstande ist, in der Bestrebung, eine Durchbiegung der PCB 102 zu verursachen, das Unterwerfen der PCB 102 unter mechanische Belastungen, Vibrationen, Stöße usw. zu simulieren. Zu geeigneter Ausrüstung gehört beispielsweise automatische und manuelle systemeigene Prüfausrüstung oder externe Ausrüstung für die Funktionsprüfung.
Das beispielhafte Meßtechniksystem für Durchbiegungen 100 weist ein oder mehrere Ziele 112 auf, die auf der Oberfläche der PCB 102 befestigt sind. Die Ziele 112 können jegliche geeigneten dünnen Stücke Klebeband, Papier usw. sein, die eine wesentliche Menge an Licht auf im Wesentlichen gleichförmige Weise reflektieren/brechen. In einer Ausführungsform sind die Ziele 112 beispielsweise kleine weiße Etikette, erhältlich von Avery Dennison, Brea, Kalifornien, die auf die Oberfläche der PCB 102 geklebt sind. In einer alternativen Ausführungsform sind die Ziele 112 kleine Stücke Reflexklebeband, erhältlich von 3M in St. Paul, Minnesota.
Das beispielhafte Meßtechniksystem für Durchbiegungen 100 weist optische Schaltkreise auf, wie einen oder mehrere photoelektrische Verstärker 114, die an entsprechende Lichtleiter 116 und Lichtleiter 118 gekoppelt sind. Die Lichtleiter 116 sind an entsprechende Linsen 120 gekoppelt. Die Lichtleiter 118 sind an entsprechende Linsen 122 gekoppelt. Die Linsen 120 und 122 sind in einem oder mehreren Kopfaggregaten 130 untergebracht. Das Kopfaggregat 130 kann an dem Bauelement 108 auf jede Weise angebracht sein, die geeignet ist, das Kopfaggregat 130 am Bauteil 108 zu sichern (beispielsweise nahe des Umfangs des Bauelements 108).
Eine geeignete Implementierung des photoelektrischen Verstärkers 114, der Lichtleiter 116 und 118, der Linsen 120 und 122 und des Kopfaggregats 130 kann ein Konvergenz-LED-Lichtleiter Banner P32C2, erhältlich von KOM Lamb in Amherst, New York, sein. Selbstverständlich kann jedes geeignete Modul oder jeder geeignete diskrete Lichtstrahlsender, Lichtstrahlempfänger, Lichtleiter und Linse zur Implementierung erfindungsgemäßer Ausführungsformen verwendet werden. Für den mit diesem Fachgebiet vertrauten Fachmann ist die Implementierung anderer Ausführungsformen nach Lesen der Beschreibung offensichtlich.
Das beispielhafte Meßtechniksystem für Durchbiegungen 100 weist ein Datenerfassungssystem 140 auf, das an jeden photoelektrischen Verstärker 114 gekoppelt ist. In einer Ausführungsform kann das Datenerfassungssystem 140 ein kommerzieller DAQ Pad 6020E, erhältlich von National Instruments mit Sitz in Austin, Texas, sein. Selbstverständlich existieren andere Datenerfassungssysteme und -techniken (z. B. eine kommerzielle PCMCIA-Karte, die in einen Laptop gesteckt wird (Analogeingang-PCMCIA-Karte DAQP-16, erhältlich von Quatec in Akron, Ohio)) und erfindungsgemäße Ausführungsformen sind nicht auf die Axt von Datenerfassungssystem beschränkt.
Das beispielhafte Meßtechniksystem für Durchbiegungen 100 weist eine Software-Schnittstelle 142 auf, die an das Datenerfassungssystem 140 gekoppelt ist. Die beispielhafte Software-Schnittstelle 142 kann unter Verwendung einer geeigneten Programmiersprache geschaffen werden. In einer Ausführungsform kann die Software-Schnittstelle 142 ein maßprogrammiertes virtuelles Meßgerät sein, das mit LabView, erhältlich von National Instruments Corp. mit Sitz in Austin, Texas, geschrieben wurde. In einer alternativen Ausführungsform kann die Software-Schnittstelle 142 in einem Hewlett Packard Visual Engineering Environment (HP VEE) für Windows geschrieben sein, daß von Hewlett Packard in Palo Alto, Kalifornien, erhältlich ist. In einer weiteren Ausführungsform kann die Software-Schnittstelle 142 in Visual Basic, erhältlich von Microsoft in Redmond, Washington, geschrieben sein. Selbstverständlich kann die Software-Schnittstelle 142 in jeder anderen geeigneten Sprache, wie LabWindows\CVI, und ComponentWorks von National Instruments Corp., und DasyLab, erhältlich von DasyTec GMBH in Amherst, New Hampshire, geschrieben sein.
2 ist ein Floßdiagramm eines Meßtechnikverfahrens für PCB-Durchbiegungen 200 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Das beispielhafte Verfahren 200 kann zur Bestimmung einer möglichen Beschädigung von Bauelementen, die auf gedruckten Schaltungsplatinen angebracht sind, durch Prüfausrüstung und/oder Fertigungsausrüstung verwendet werden. Da Prüf- und Fertigungsausrüstung gedruckte Schaltungsplatinen verdrehen und biegen kann, bestimmen erfindungsgemäße Ausführungsformen beispielsweise proaktiv vorher (d. h. vor dem eigentlichen Prüf- und Fertigungsverfahren), ob ein bestimmtes Prüf- und Fertigungsverfahren die gedruckte Schaltungsplatine und/oder Bauelemente, die auf der gedruckten Schaltungsplatine angebracht sind, beschädigen kann.
In einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen mit mehreren Kanälen, wobei jeder Kanal photoelektrische Verstärker 114, Lichtleiter 116 und 118, Linsen 120 und 122 und ein Kopfaggregat 130, die an unterschiedlichen Ecken des Bauelements 108 angeordnet sind, aufweist, kann das Verfahren 200 in jedem Kanal des Systems 100 implementiert werden. Ein maschinenlesbarer Datenträger mit maschinenlesbaren Anweisungen kann dazu verwendet werden, einen Prozessor zur Ausführung des Verfahrens 200 zu veranlassen. Selbstverständlich ist das Verfahren 200 nur ein beispielhaftes Verfahren und andere Verfahren sind anwendbar.
In einem Block 202 liegt die PCB 102 frei von mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stoßen vor und der photoelektrische Verstärker 114 kann einen Lichtstrahl durch einen entsprechenden Lichtleiter 116 und eine entsprechende Linse 120 zu einem entsprechenden Ziel 112 ausstrahlen. Das ausgestrahlte Licht kann eine vorbestimmte Stärke (und Wellenlänge) aufweisen. Die Linse 120 richtet das ausgestrahlte Licht auf das entsprechende Ziel 112.
In einem Block 204 reflektiert/bricht das Ziel 112 einen Lichtstrahl und die Linse 122 richtet den reflektierten/gebrochenen Lichtstrahl durch den Lichtleiter 118 zurück auf den photoelektrischen Verstärker 114. Der reflektierte/gebrochene Lichtstrahl kann eine Lichtstärke aufweisen, die mit der Entfernung des Kopfaggregats 130 vom Ziel 112 verknüpft ist, wenn die PCB 102 frei von mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen ist,
In einem Block 206 mißt der photoelektrische Verstärker 114 die Energie (d. h. die Stärke) des reflektierten/gebrochenen Lichtstrahls und wandelt diese in einen analogen Spannungswert um, welcher proportional zur Stärke des reflektierten/gebrochenen Lichtstrahls ist.
In einem Block 208 gibt der photoelektrische Verstärker 114 den analogen Spannungswert an das Datenerfassungssystem 140 aus. In einer Ausführungsform gibt der photoelektrische Verstärker 114 ungefähr zwei Volt an das Datenerfassungssystem 140 aus.
In einem Block 210 empfängt das Datenerfassungssystem 140 den analogen Spannungswert vom photoelektrischen Verstärker 114 und wandelt den analogen Spannungswert in einen digitalen Wert um, der mit dem analogen Spannungswert verknüpft ist. In einer Ausführungsform empfängt das Datenerfassungssystem 140 die ungefähr zwei Volt vom photoelektrischen Verstärker 114 und wandelt die ungefähr zwei Volt in einen digitalen Wert um, der mit den ungefähr zwei Volt verknüpft ist.
In einem Block 212 speichert das Datenerfassungssystem 140 den digitalen Wert, der mit dem analogen Spannungswert verknüpft ist, in einer Tabelle 141. Die Tabelle 141 kann jeder geeignete Speicher des Datenerfassungssystems 140 sein. In einer Ausführungsform speichert das Datenerfassungssystem 140 einen digitalen Wert, der mit den ungefähr zwei Volt verknüpft ist, in der Tabelle 141. In erfindungsgemäßen Ausführungsformen mit mehreren Kanälen kann für jeden Kanal eine gesonderte Tabelle 141 vorhanden sein.
In einem Block 214 wird die PCB 102 von der Prüfausrüstung 104 mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen unterworfen. Alternativ kann die PCB 102 simulierten mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen unterworfen werden.
In einem Block 216 kann der photoelektrische Verstärker 114 einen zweiten Lichtstrahl durch einen entsprechenden Lichtleiter 116 und eine entsprechende Linse 120 an ein entsprechendes Ziel 112 ausstrahlen. Die Linse 120 richtet das ausgestrahlte Licht auf das entsprechende Ziel 112.
In einem Block 218 reflektiert/bricht das Ziel 112 einen zweiten Lichtstrahl und die Linse 122 richtet den zweiten reflektierten/gebrochenen Lichtstrahl durch den Lichtleiter 118 zurück auf den photoelektrischen Verstärker 114. Der zweite reflektierte/gebrochene Lichtstrahl kann eine Lichtstärke aufweisen, die mit der Entfernung des Kopfaggregats 130 vom Ziel 112 verknüpft ist, wenn die PCB 102 mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen unterworfen ist.
Der Abstand zwischen dem Kopfaggregat 130 und dem Ziel 112, wenn die PCB 102 frei von mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen ist, kann anders (z. B. geringer) sein als der Abstand zwischen dem Kopfaggregat 130 und dem Ziel 112, wenn die PCB 102 mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen unterworfen ist. Die Starke des ersten reflektierten/gebrochenen Lichtstrahls, wenn die PCB 102 frei von mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen ist, kann anders (z. B. größer) sein als die Stärke des zweiten reflektierten/gebrochenen Lichtstrahls, wenn die PCB 102 mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen unterworfen ist.
In einem Block 220 wandelt der photoelektrische Verstärker 114 den zweiten reflektierten/gebrochenen Lichtstrahl in einen zweiten analogen Spannungswert um, welcher proportional zur Stärke des zweiten reflektierten/gebrochenen Lichtstrahls ist.
in einem Block 222 gibt der photoelektrische Verstärker 114 den zweiten analogen Spannungswert an das Datenerfassungssystem 140 aus. In einer Ausführungsform gibt der photoelektrische Verstärker 114. ungefähr sieben Volt an das Datenerfassungssystem 140 aus.
In einem Block 224 empfangt das Datenerfassungssystem 140 den zweiten analogen Spannungswert vom photoelektrischen Verstärker 114 und wandelt den zweiten analogen Spannungswert in einen zweiten digitalen Wert um, der mit dem zweiten analogen Spannungswert verknüpft ist. In einer Ausführungsform empfängt das Datenerfassungssystem 140 die ungefähr sieben Volt vom photoelektrischen Verstärker 114 und wandelt die ungefähr sieben Volt in einen digitalen Wert um, der mit den ungefähr sieben Volt verknüpft ist.
In einem Block 226 speichert das Datenerfassungssystem 140 den zweiten digitalen Wert in der Tabelle 141. In einer Ausführungsform speichert das Datenerfassungssystem 140 einen digitalen Wert, der mit den ungefähr sieben Volt verknüpft ist, in der Tabelle 141.
In einem Block 228 können die mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stöße entfernt werden. Alternativ kann das Entfernen der mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stöße von der PCB 102 simuliert werden.
In einem Block 230 kann der photoelektrische Verstärker 114 einen dritten Lichtstrahl durch einen entsprechenden Lichtleiter 116 und eine entsprechende Linse 120 an ein entsprechendes Ziel 112 ausstrahlen. Die Linse 120 richtet das ausgestrahlte Licht auf das entsprechende Ziel 112.
In einem Block 232 reflektiert/bricht das Ziel 112 einen dritten Lichtstrahl und die Linse 122 richtet den dritten reflektierten/gebrochenen Lichtstrahl durch den Lichtleiter 118 zurück auf den photoelektrischen Verstärker 114. Der dritte reflektierte/gebrochene Lichtstrahl kann eine Lichtstärke aufweisen, die mit der Entfernung des Kopfaggregats 130 vom Ziel 112 verknüpft ist, wenn die Belastung von der PCB 102 entfernt ist.
Die Stärke des dritten reflektierten/gebrochenen Lichtstrahls, wenn die Belastung von der PCB 102 entfernt ist, kann anders (z. B. größer) sein als die Stärke des zweiten reflektierten/gebrochenen Lichtstrahls, wenn die PCB 102 mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen unterworfen ist. Die Stärke des dritten reflektierten/gebrochenen Lichtstrahls, wenn die Belastung von der PCB 102 entfernt ist, kann anders (z. B. geringer) sein als die Stärke des ersten reflektierten/gebrochenen Lichtstrahls, wenn die PCB 102 frei von mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen ist.
Der Abstand zwischen dem Kopfaggregat 130 und dem Ziel 112, wenn die Belastung von der PCB 102 entfernt ist, kann anders (z. B. geringer) sein als der Abstand zwischen dem Kopfaggregat 130 und dem Ziel 112, wenn die PCB 102 mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen unterworfen ist, und anders (z. B. größer) sein als der Abstand zwischen dem Kopfaggregat 130 und dem Ziel 112, wenn die PCB 102 frei von mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen ist.
In einem Block 234 wandelt der photoelektrische Verstärker 114 den dritten reflektierten/gebrochenen Lichtstrahl in einen dritten analogen Spannungswert um, welcher proportional zur Stärke des dritten reflektierten/gebrochenen Lichtstrahls ist.
In einem Block 236 gibt der photoelektrische Verstärker 114 den dritten analogen Spannungswert au das Datenerfassungssystem 140 aus. In einer Ausführungsform gibt der photoelektrische Verstärker 114 ungefähr vier Volt an das Datenerfassungssystem 140 aus.
In einem Block 238 empfängt das Datenerfassungssystem 140 den dritten analogen Spannungswert vom photoelektrischen Verstärker 114 und wandelt den dritten analogen Spannungswert in einen dritten digitalen Wert um, der mit dem dritten analogen Spannungswert verknüpft ist. In einer Ausführungsform empfängt das Datenerfassungssystem 140 die ungefähr vier Volt vom photoelektrischen Verstärker 114 und wandelt die ungefähr vier Volt in einen digitalen Wert um, der mit den ungefähr vier Volt verknüpft ist.
In einem Block 240 speichert das Datenerfassungssystem 140 den dritten digitalen Wert in der Tabelle 141. In einer Ausführungsform speichert das Datenerfassungssystem 140 einen digitalen Wert, der mit den ungefähr vier Volt verknüpft ist, in der Tabelle 141.
In einem Block 242 empfängt die Software-Schnittstelle den ersten, zweiten und dritten digitalen Wert von der Tabelle 141 und bestimmt die Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112, bevor, während und nachdem die PCB 102 mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen unterworfen wurde, auf der Grundlage der Veränderung zwischen dem ersten, zweiten und dritten digitalen Wert. Da das Kopfaggregat 130 auf der Oberfläche des Bauelements 108 befestigt ist, bestimmt die Software-Schnittstelle 142 in Wirklichkeit die Verschiebung des Bau elements 108 im Verhältnis zur PCB 102, bevor, während und nachdem mechanische Belastungen, Vibrationen und/oder Stöße angelegt wurden, auf der Grundlage der Veränderung zwischen dem ersten, zweiten und dritten digitalen Wert.
In einem Block 244 bestimmt die Software-Schnittstelle 142 die Durchbiegung der PCB 102, bevor, während und nachdem mechanische Belastungen, Vibrationen und/oder Stöße angelegt wurden, auf der Grundlage der Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112, bevor, während und nachdem mechanische Belastungen, Vibrationen und/oder Stöße angelegt wurden.
In einem Block 246 bestimmt die Software-Schnittstelle 142, ob die von der Prüfausrüstung 106 verursachte Durchbiegung der PCB 102 abnehmbar ist. Alternativ bestimmt die Software-Schnittstelle 142, ob die von der simulierten Prüfung verursachte Durchbiegung der PCB 102 abnehmbar ist.
Wenn die Durchbiegung der PCB 102 nicht abnehmbar ist, wird die Anweisung in Block 248 ausgeführt und die Prüfausrüstung 106 wird als unabnehmbar für die Prüfung der PCB 102 eingestuft. Wenn die Durchbiegung der PCB 102 andererseits abnehmbar ist, wird die Anweisung in Block 250 ausgeführt und die Prüfausrüstung 106 wird als abnehmbar für die Prüfung der PCB 102 eingestuft. Selbstverständlich kann das Verfahren 200 über mehrere Wiederholungen fortgeführt werden.
Das Abstrahlen/Reflektieren der Lichtstrahlen kann, obwohl als diskrete Ereignisse beschrieben, auch ein kontinuierliches Ereignis darstellen, das in diskreten Zeitabständen gemessen wird. Die Messungen können beispielsweise dynamische Messungen mit geringer Geschwindigkeit sein.
3 ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens 300, das die Software-Schnittstelle 142 gemäß einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform durchlaufen kann. Das beispielhafte Verfahren 300 kann zur Bestimmung der Durchbiegung der PCB 102 auf der Grundlage des ersten, zweiten und dritten digitalen Werts, die mit dem reflektierten/gebrochenen Lichtstrahl verknüpft sind, verwendet werden. Ein maschinenlesbarer Datenträger mit maschinenlesbaren Anweisungen kann dazu verwendet werden, einen Prozessor zur Ausführung des Verfahrens 300 zu veranlassen.
In einem Block 302 beurteilt die Software-Schnittstelle 142 den ersten digitalen Wert, stellt fest, daß der erste digitale Wert keine Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 darstellt, und setzt die Verschiebung auf einen Wert, der mit keiner Verschiebung verknüpft ist. In einer Ausführungsform stellt die Software-Schnittstelle 142 fest, daß die ungefähr zwei Volt keine Verschiebung darstellen, setzt die Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 gleich 0,0000 (z. B. Initialisierung).
In einem Block 304 subtrahiert die Software-Schnittstelle 142 den ersten digitalen Wert vom zweiten digitalen Wert, um einen Spannungsunterschied zu erhalten. In einer Ausführungsform subtrahiert die Software-Schnittstelle 142 die ungefähr zwei Volt von den ungefähr sieben Volt, um einen Unterschied von ungefähr fünf Volt zu erhalten.
In einem Block 306 wandelt die Software-Schnittstelle 142 den Spannungsunterschied in eine Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 um. In einer Ausführungsform wandelt die Software-Schnittstelle 142 den Unterschied von ungefähr fünf Volt in eine Verschiebung von ungefähr 0,001 Zoll um.
In einem Block 308 wandelt die Software-Schnittstelle 142 die Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 in eine Durchbiegung der PCB 102 im Verhältnis zur Norm des Bauelements 108 um. in einer Ausführungsform wandelt die Software-Schnittstelle 142 die Verschiebung von 0,001 in eine Durchbiegung von ungefähr 0,0006 Zoll um.
In einem Block 310 subtrahiert die Software-Schnittstelle 142 den zweiten digitalen Wert vom dritten digitalen Wert, um einen Spannungsunterschied zu erhalten. In einer Ausführungsform subtrahiert die Software-Schnittstelle 142 die ungefähr sieben Volt von den ungefähr vier Volt, um einen Unterschied von ungefähr minus drei Volt zu erhalten.
In einem Block 312 wandelt die Software-Schnittstelle 142 den Spannungsunterschied in eine Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 um. In einer Ausführungsform. wandelt die Software-Schnittstelle 142 den Unterschied von ungefähr minus drei Volt in eine Verschiebung von ungefähr 0,0003 Zoll um.
In einem Block 314 wandelt die Software-Schnittstelle 142 die Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 in eine Durchbiegung der PCB 102 im Verhältnis zur Norm des Bauelements 108 um. In einer Ausführungsform wandelt die Software-Schnittstelle 142 die Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 von 0,0000 Zoll in eine Durchbiegung der PCB 102 im Verhältnis zur Norm des Bauelements 108 von 0,0000 Zoll (z. B. vor mechanischen Belastungen, Vibrationen, Stößen) um. In einer alternativen Ausführungsform wandelt die Software-Schnittstelle 142 die Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 von 0,0006 Zoll in eine Durchbiegung der PCB 102 im Verhältnis zur Norm des Bauelements 108 von 0,001 Zoll (z. B. während mechanischer Belastungen, Vibrationen, Stöße) um. In einer weiteren Ausführungsform wandelt die Software-Schnittstelle 142 die Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 von 0,0003 Zoll in eine Durchbiegung der PCB 102 im Verhältnis zur Norm des Bauelements 108 von 0,0003 Zoll (z. B. nach mechanischen Belastungen, Vibrationen, Stößen) um.
4 ist ein Bildschirmausdruck einer graphischen Benutzeroberfläche, die von der Software-Schnittstelle 142 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform angezeigt wird. Wie der beispielhafte Bildschirmausdruck zeigt, weist die graphische Benutzeroberfläche der Software-Schnittstelle 142 ein Diagramm 402 der analogen Spannung in Abhängigkeit von der Zeit pro Kanal (d. h. pro Ausgabe des photoelektrischen Verstärkers 114). Das Diagramm 402 weist Kurven 406, 410 und 414 auf. Die graphische Benutzeroberfläche der Software-Schnittstelle 142 weist außerdem ein Diagramm 404 der Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 in Abhängigkeit von der Zeit pro Kanal auf. Das Diagramm 404 weist Kurven 408, 412 und 416 auf.
Die Kurve 406 stellt die Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 von 0,0000 Zoll (z. B. vor mechanischen Belastungen, Vibrationen, Stößen) dar. Die Kurve 408 stellt den analogen Spannungswert, der vom photoelektrischen Verstärker 114 an das Datenerfassungssystem 140 ausgegeben wird, von zwei Volt (z. B. vor mechanischen Belastungen, Vibrationen, Stößen) dar.
Die Kurve 410 stellt die Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 von 0,001 Zoll (z. B. während mechanischer Belastungen, Vibrationen, Stöße) dar. Die Kurve 412 stellt den analogen Spannungswert, der vom photoelektrischen Verstärker 114 an das Datenerfassungssystem 140 ausgegeben wird, von ungefähr sieben Volt (z. B. während mechanischer Belastungen, Vibrationen, Stöße) dar.
Die Kurve 414 stellt die Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 von 0,0005 Zoll (z. B. nach Entfernen von mechanischen Belastungen, Vibrationen, Stößen) dar. Die Kurve 412 stellt den analogen Spannungswert, der vom photoelektrischen Verstärker 114 an das Datenerfassungssystem 140 ausgegeben wird, von ungefähr vier Volt (z. B. nach Entfernen von mechanischen Belastungen, Vibrationen, Stößen) dar.
5 ist eine graphische Darstellung 500, die die Ergebnisse einer Umwandlung der Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 in die Durch biegung der PCB 102 über einen Zeitraum (z. B. bevor, während und nachdem die PCB 102 mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen unterworfen wurde) auf der Grundlage von Veränderungen des analogen Spannungswerts, der entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführungsform vom photoelektrischen Verstärker 114 ausgegeben wird, zeigt.
Eine Kurve 502 veranschaulicht eine Durchbiegung der PCB 102 von ungefähr 0,0000 Zoll, die dem analogen Spannungswert am Ausgang von ungefähr zwei Volt und einer Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 von ungefähr 0,0000 Zoll, bevor die PCB 102 mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen unterworfen wurde, entspricht.
Eine Kurve 504 veranschaulicht eine Durchbiegung der PCB 102 von ungefähr 0,0006 Zoll, die dem analogen Spannungswert am Ausgang von ungefähr sieben Volt und einer Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 von ungefähr 0,001 Zoll, während die PCB 102 mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen unterworfen wurde, entspricht.
Eine Kurve 506 veranschaulicht eine Durchbiegung der PCB 102 von ungefähr 0,0003 Zoll, die dem analogen Spannungswert am Ausgang von ungefähr vier Volt und einer Verschiebung des Kopfaggregats 130 im Verhältnis zum Ziel 112 von ungefähr 0,0006 Zoll, während die PCB 102 mechanischen Belastungen, Vibrationen und/oder Stößen unterworfen wurde, entspricht.
Erfindungsgemäße Ausführungsformen können unter Verwendung von Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination aus Hardware und Software implementiert werden. Bei Implementierungen, bei denen Software verwendet wird, kann die Software auf einem Computerprogrammprodukt (wie einer optischen Speicherplatte, einer magnetischen Speicherplatte, einer Diskette usw.) oder auf einer Programmspeichervorrichtung (wie einem Laufwerk für eine optische Speicherplatte, einem Laufwerk für eine magnetische Speicherplatte, einem Diskettenlauf usw.) gespeichert sein.
Die vorstehende Beschreibung der dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist weder als erschöpfend zu betrachten noch ist eine Beschränkung der Erfindung auf die genau offenbarten Formen beabsichtigt. Zur Veranschaulichung sind zwar spezifische Ausführungsformen der und Beispiele für die Erfindung beschrieben, für den Fachmann ist jedoch erkennbar, daß der Schutzumfang der Erfindung zahlreiche gleichwertige Modifikationen zuläßt. Diese Modifikationen können anhand der vorstehenden ausführlichen Beschreibung an der Erfindung vorgenommen werden.
Verschiedene Arbeitsvorgänge wurden in Form von mehreren diskreten Arbeitsvorgängen beschrieben, die nacheinander auf eine Weise durchgeführt werden, die für das Verständnis der erfindungsgemäßen Ausführungsformen am hilfreichsten ist. Die Reihenfolge, in der sie beschrieben wurden, darf jedoch nicht dahingehend ausgelegt werden, daß damit angedeutet wird, daß diese Arbeitsvorgänge zwingend von dieser Reihenfolge abhängig sind oder daß die Arbeitsvorgänge in der Reihenfolge durchgeführt werden müssen, in denen die Arbeitsvorgänge dargelegt sind.
Verweise in der gesamten Beschreibung auf "eine Ausführungsform" bedeuten, daß ein bestimmtes Merkmal, Struktur, Verfahren, Block oder Kennzeichen, das in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in wenigstens einer erfindungsgemäßen Ausführungsform enthalten ist. Somit bezieht sich das Erscheinen des Ausdrucks "in einer Ausführungsform" an verschiedenen Stellen der Beschreibung nicht unbedingt auf dieselbe Ausführungsform. Ferner können die bestimmten Merkmale, Strukturen oder Kennzeichen auf passende Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Hersteller prüfen gedruckte Schaltungsplatinen (PCB) um sicherzustellen, daß alle Bauelemente korrekt aufgelötet sind. Einige Prüfungen verursachen eine Durchbiegung der Platinen, was die Schnittstellen zwischen Bauelement und Platine (d. h. die Lötstellen) beschädigen kann. Erfindungsgemäße Ausführungsformen messen das Ausmaß der PCB-Durchbiegung, bevor, während und nachdem die PCB mechanischen Belastungen unterworfen wurde, unter Verwendung photoelektrischer Verstärker, die über Lichtleiter und Linsen, die an einem Kopfaggregat angebracht sind, Lichtstrahlen an Ziele, die an der Oberfläche der PCB angebracht sind, ausstrahlen und von dort empfangen. Die Stärke der empfangenen Lichtstrahlen ist proportional zu analogen Spannungswerten, die von den photoelektrischen Verstärkern ausgegeben werden, und zu dem Abstand zwischen den Kopfaggregaten und den Zielen. Ein Datenerfassungssystem wandelt die analogen Spannungswerte in digitale Spannungswerte um und die Software-Schnittstelle korreliert die digitalen Spannungswerte mit der PCB-Durchbiegung/Verschiebung. Eine graphische Benutzeroberfläche zeigt die Durchbiegung, bevor, während und nachdem die PCB mechanischen Belastungen unterworfen wurde, an,

Claims

System, umfassend: eine gedruckte Schaltung (Printed Circuit Board, PCB); Ausrüstung, die für eine mechanische Belastung der PCB beschaffen ist, und einen optischen Schaltkreis, der zur Bestimmung einer Durchbiegung der PCB vor, während und nach einer mechanischen Belastung der PCB gekoppelt ist,
System nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Bauelement, das an der PCB angebracht ist.
System nach Anspruch 2, wobei das Bauelement ein Prozessor ist,
System nach Anspruch 2, wobei das Bauelement ein Bauelement für Oberflächenmontagetechnologie (Surface Mount Technology, SMT) ist.
System nach Anspruch 2, wobei das Bauelement ein Ball-Grid-Array-Bauelement (BGA) ist.
System nach Anspruch 1, wobei der optische Schaltkreis ein Kopfaggregat umfaßt, das an dem Bauelement angebracht ist.
System nach Anspruch 6, wobei das Kopfaggregat ein Paar Linsen im Inneren des Kopfaggregats umfaßt.
System nach Anspruch 7, ferner umfassend ein Paar Lichtlichter, die an das Paar Linsen gekoppelt sind.
System nach Anspruch 8, ferner umfassend einen photoelektrischen Verstärker, der an das Paar Lichtleiter gekoppelt sind.
System nach Anspruch 9, ferner umfassend ein Datenerfassungssystem, das an den photoelektrischen Verstärker gekoppelt ist.
System nach Anspruch 10, ferner umfassend eine Software-Schnittstelle, die an das Datenerfassungssystem gekoppelt ist.
System nach Anspruch 11, wobei die Software-Schnittstelle eine graphische Benutzeroberfläche aufweist.
System nach Anspruch 1, wobei der optische Schaltkreis ferner geschaltet ist für ein: Empfangen eines ersten reflektierten Lichtstrahls von einem Ziel auf der PCB, wenn die PCB frei von mechanischer Belastung ist; Umwandeln des ersten reflektierten Lichtstrahls in einen ersten proportionalen Spannungswert; Empfangen eines zweiten reflektierten Lichtstrahls vom Ziel, wenn die PCB einer mechanischer Belastung unterworfen ist; Umwandeln des zweiten reflektierten Lichtstrahls in einen zweiten proportionalen Spannungswert und Empfangen eines dritten reflektierten Lichtstrahls vom Ziel, wenn die mechanische Belastung von der PCB entfernt ist.
Verfahren, umfassend: Messen einer ersten Durchbiegung einer gedruckten Schaltung (PCB); mechanische Belastung der PCB; Messen einer zweiten Durchbiegung der PCB; Entfernen der mechanischen Belastung und Messen einer dritten Durchbiegung der PCB.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Empfangen eines ersten reflektierten Lichtstrahls von einem Ziel auf einer gedruckten Schaltung (PCB) vor der mechanischen Belastung; Empfangen eines reflektierten Lichtstrahls vom Ziel während der mechanischen Belastung und Empfangen eines dritten reflektierten Lichtstrahls vom nach der mechanischen Belastung.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend das Umwandeln einer ersten Stärke des ersten reflektierten Lichtstrahls und einer zweiten Stärke des zweiten reflektierten Lichtstrahls in einen ersten analogen Spannungswert bzw. einen zweiten analogen Spannungswert.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend das Umwandeln des ersten analogen Spannungswerts und des zweiten analogen Spannungswerts in einen ersten digitalen Wert, der mit dem ersten analogen Spannungswert verknüpft ist, bzw. in einen zweiten digitalen Wert, der mit dem zweiten analogen Spannungswert verknüpft ist.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend die Bestimmung einer Verschiebung des Ziels auf der Grundlage des ersten und des zweiten digitalen Werts.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend die Anzeige der PCB-Durchbiegung auf einer graphischen Benutzeroberfläche.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend die Anzeige der Verschiebung des Ziels auf einer graphischen Benutzeroberfläche.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend die Anzeige des ersten und des zweiten Spannungswerts auf einer graphischen Benutzeroberfläche.
Vorrichtung, umfassend: ein Paar Linsen; ein paar Lichtleiter, die an die Linsen gekoppelt sind; einen Lichtstrahlsender und einen Lichtstrahlempfänger, die an das Paar Linsen gekoppelt sind; ein Datenerfassungssystem, das an den Lichtstrahlempfänger gekoppelt ist, und eine Software-Schnittstelle, die an das Datenerfassungssystem gekoppelt ist, wobei die Software-Schnittstelle eine graphische Benutzeroberfläche zur Anzeige der Durchbiegung einer gedruckten Schaltung (PCB) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei das Paar Linsen an einem Kopfaggregat (130) angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Lichtstrahlsender und ein Lichtstrahlempfänger einen photoelektrischen Verstärker umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei der photoelektrische Verstärker ferner einen Wandler zum Umwandeln einer Lichtstrahlstärke in einen analogen Spannungswert umfaßt.
Verfahren, umfassend: Empfangen eines ersten analogen Spannungswerts, eines zweiten analogen Spannungswerts und eines dritten analogen Spannungswerts, die ein Ausdruck für eine erste Lichtstärke, eine zweite Lichtstärke bzw. eine dritte Lichtstärke eines ersten Lichtstrahls, eines zweiten Lichtstrahls bzw. eines dritten Lichtstrahls sind, der von einem Ziel auf einer gedruckten Schaltungsplatine (PCB) während einer ersten mechanischen Belastung, einer zweiten mechanischen Belastung bzw. einer ersten mechanischen Belastung reflektiert wird; Bestimmen eines Unterschied zwischen dem ersten analogen Spannungswert, denn zweiten analogen Spannungswert und dem dritten analogen Spannungswert; Bestimmen einer PCB-Durchbiegung auf der Grundlage des Unterschieds zwischen dem ersten analogen Spannungswert, dem zweiten analogen Spannungswert und dem dritten analogen Spannungswert.
Verfahren nach Anspruch 26, ferner umfassend die Anzeige der PCB-Durchbiegung auf einer graphischen Benutzeroberfläche.
Verfahren nach Anspruch 26, ferner umfassend die Anzeige des ersten analogen Spannungswerts, des zweiten analogen Spannungswerts und des dritten analogen Spannungswerts auf der graphischen Benutzeroberfläche.