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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft das automatische Testen von Leiterplatten und
im Spezielleren eine Abtast-Testvorrichtung, die Teststellen auf
einer Leiterplatte abtastet, um Durchgänge und Isolierungen zu unterscheiden,
und Teststellen von dem vollständigen
Testprogramm entfernt, wenn sie als korrekt bestätigt sind.
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Hintergrund
der Erfindung
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Automatische
Testgeräte
zum Prüfen
von Leiterplatten haben lange Zeit die Verwendung einer „Nagelbett"-Testhalterung beinhaltet,
in der die Leiterplatte während
des Testens befestigt ist. Diese Testhalterung umfasst eine große Anzahl
von nagelartigen, federbelasteten Prüfspitzen, die derart angeordnet
sind, dass sie unter Federdruck einen elektrischen Kontakt mit bestimmten
Prüfpunkten
auf der im Test befindlichen Leiterplatte, auch als die im Test befindliche
Einheit oder „UUT" bezeichnet, herstellen.
Jeder bestimmte Schaltkreis, der auf einer Leiterplatte angeordnet
ist, unterscheidet sich wahrscheinlich von den anderen Schaltkreisen
und demzufolge muss die Nagelbett-Anordnung zum Berühren von Prüfpunkten
in der Platine für
diese bestimmte Leiterplatte speziell angepasst werden. Wenn der
zu testende Schaltkreis entworfen wird, wird ein Muster von Prüfpunkten,
die bei seiner Überprüfung verwendet werden
sollen, ausgewählt,
und eine entsprechende Anordnung von Prüfspitzen wird in der Testhalterung konfiguriert.
Dies beinhaltet typischerweise das Bohren eines Musters von Löchern in
eine Prüfspitzenplatte,
sodass sie mit der speziell angepassten Anordnung von Prüfspitzen
zusammenpasst, und da nach das Befestigen der Prüfspitzen in den gebohrten Löchern an
der Prüfspitzenplatte.
Die Leiterplatte wird dann in der über der Anordnung von Prüfspitzen liegenden
Halterung befestigt. Während
des Testens werden die federbelasteten Prüfspitzen in Federdruckkontakt
mit den Prüfpunkten
auf der im Test befindlichen Leiterplatte gebracht. Dann werden
elektrische Testsignale von der Platine an die Prüfspitzen und
dann an das Äußere der
Halterung für
eine Kommunikation mit einem elektronischen Hochgeschwindigkeits-Testanalysator übertragen,
der einen Durchgang oder einen fehlenden Durchgang zwischen verschiedenen
Prüfpunkten
in den Schaltkreisen auf der Platine detektiert.
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In
der Vergangenheit wurden verschiedene Ansätze verwendet, um die Prüfspitzen
und die im Test befindliche Leiterplatte in Druckkontakt zum Testen
zu bringen. Eine Klasse dieser Halterungen ist eine „verdrahtete
Testhalterung",
in der die Prüfspitzen
einzeln mit separaten Schnittstellenkontakten zur Verwendung beim Übertragen
von Testsignalen von den Prüfspitzen
an den externen elektronisch gesteuerten Testanalysator verdrahtet
sind. Diese verdrahteten Testhalterungen werden oft als „Vakuum-Testhalterungen" bezeichnet, da während des Testens
ein Vakuum auf das Innere des Gehäuses der Testhalterung angelegt
wird, um die Leiterplatte in Kontakt mit den Prüfspitzen zusammenzudrücken. Speziell
angepasste Draht-Testhalterungen von ähnlichem Aufbau können auch
unter Verwendung von anderen mechanischen Mitteln als einem Vakuum hergestellt
werden, um die Federkraft aufzubringen, die erforderlich ist, um
die Platine während
des Testens in Kontakt mit den Prüfspitzen zusammenzudrücken.
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Das
Drahtwickeln oder eine andere Verbindung der Prüfspitzen, Schnittstellen-Pins
und Übertragungs-Pins
zur Verwendung in einer verdrahteten Testhalterung können zeitintensiv
sein. Allerdings sind speziell angepasste verdrahtete Testhalterungen
besonders nützlich
beim Testen von Leiterplatten mit komplexen Anordnungen von Prüfpunkten
und Platinen mit geringer Produktionsstückzahl, wo größere und
komplexere und kostspielige elektronische Testanalysatoren unpraktisch
sind.
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Wie
zuvor erwähnt,
sind die speziell angepassten verdrahteten Testhalterungen eine
Klasse von Halterungen zum Übertragen
von Signalen von der Halterung an die externe Schaltkreis-Testvorrichtung.
Eine weitere Klasse von Testhalterungen sind die sogenannten „zugeordneten" Testhalterungen, auch
als „Gitter-Halterung" bekannt, in denen
das Zufallsmuster von Prüfpunkten
auf der Platine von Übersetzer-Pins
berührt
wird, die Testsignale an Schnittstellen-Pins übertragen, die in einem Gittermuster
in einem Empfänger
angeordnet sind. In diesen Gitter-Testern ist das Einspannen im
Allgemeinen weniger komplex und einfacher als in den speziell angepassten
verdrahteten Testhalterungen.
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Eine
typische zugeordnete oder Gitterhalterung enthält eine Testelektronik mit
einer großen
Anzahl von Schaltern, die Prüfspitzen
in einer Gitterbasis mit entsprechenden Testschaltkreisen in dem elektronischen
Testanalysator verbinden. In einer Ausführungsform einer Gittertestvorrichtung
werden sogar 40.000 Schalter verwendet. Wenn eine unbestückte Platine
an solch einer Gittertestvorrichtung getestet wird, trägt eine Übersetzerhalterung Übersetzer-Pins,
die zwischen einem Gittermuster von Prüfspitzen in einer Gitterbasis
und einem Muster von Prüfpunkten
auf der im Test befindlichen Platine außerhalb des Gitters kommunizieren.
In einer Gitterhalterung nach dem Stand der Technik werden sogenannte „Schwenk-Pins" als Übersetzer-Pins
verwendet. Die Schwenk-Pins sind gerade, feste Pins, die in entsprechenden
vorgebohrten Löchern
in Übersetzerplatten,
die Teil der Übersetzerhalterung
sind, befestigt sind. Die Schwenk-Pins können in verschiedene Richtungen
schwenken, um separate Testsignale von dem Zufallsmuster von Testpunkten
auf der Platine außerhalb
des Gitters an das Gittermuster von Prüfspitzen in der Gitterbasis
zu übertragen.
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Übersetzerhalterungen
können
mit einer Vielzahl von Übersetzerplatten,
die aus einem Kunststoffmaterial wie z. B. Lexan hergestellt sind,
aufgebaut und assembliert sein. Die Übersetzerplatten werden in
der Halterung zwischen entsprechenden Sätzen von Abstandhaltern, die
miteinander vertikal ausgerichtet sind, um „Abstände" zu bilden, die um den Umfang der Halterung
herum beabstandet sind, gestapelt. Die Abstandhalter halten die Übersetzerplatten
in einer festen Position, vertikal beabstandet voneinander, und
sinnvollerweise parallel zueinander. Die Übersetzerplatten auf jedem
Niveau der Halterung besitzen vorgebohrte Muster von Ausrichtlöchern, die
die Position eines jeden Schwenk-Pins in der Übersetzerhalterung steuern.
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Verschiedene
Probleme sind mit diesen Arten von Testhalterungen verbunden, wenn
die Prüfpunkte
auf der Leiterplatte sehr knapp beieinander positioniert sind und
sehr dünn
sind. Einzelne Testpunkte werden üblicherweise als Test-Pads
bezeichnet und eine Gruppe von Test-Pads wird üblicherweise als Testpaket
bezeichnet. Wenn die Schwenk-Pins mit den sehr dünnen Test-Pads in Kontakt gelangen, können die
Pads durch die Schwenk-Pins gequetscht oder gebogen werden. Je nach
Grad eines Schadens an den Test-Pads und wie knapp sie positioniert
sind, können
einzelne Pads während
eines Testens permanent zusammen kurzgeschlossen sein.
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Ein
zweites Problem, das bei dieser Art von Testhalterungen auftritt,
ist die Schwierigkeit, genaue Testergebnisse für ein Testpaket zu erzielen,
wenn die Pads sehr knapp beabstandet sind. Es wird sehr schwierig,
ei nen Schwenk-Pin auf jedes Pad innerhalb des Pakets zu richten,
wenn die Pads so knapp beabstandet sind. Geringfügige Fehlausrichtungen von
Test-Pins können
die Testergebnisse beeinflussen und die Testgenauigkeit verringern.
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Ein
drittes Problem tritt bei Paketen auf, die eine Gitterdichte von
Pads aufweisen, welche größer ist
als die Gitterdichte der Prüfspitzen,
wie z. B., wenn das Testpaket als ein Ball-Grid-Array (BGA) oder
ein Quad-Flat-Pack (QFP) gebildet ist. In solchen Fällen sind
nicht genügend Übersetzer-Pins
zum Testen eines jeden Test-Pads verfügbar und ein sorgfältiges Testen
des Pakets ist nicht möglich.
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Um
diese Probleme anzusprechen, wurde eine Leiterplatten-Testhalterung,
die in der Lage war, Leiterplatten mit kleinen Testpaketen genau
und sicher zu testen, entwickelt, die eine pneumatisch betätigte Kurzschlussplatte
umfasste, welche in der Halterung entsprechend der Stelle auf der
Leiterplatte, an der eine Gruppe von sehr knapp beabstandeten Prüfpunkten
getestet werden sollte, positioniert war. Ein Loch wurde entsprechend
der Größe der Kurzschlussplatte
durch die oberen Übersetzerplatten
geschnitten, um zuzulassen, dass die Kurzschlussplatte mit der im
Test befindlichen Einheit in Eingriff gelangt. Eine Schicht aus
einem nachgiebigen leitenden Medium wurde über der oberen Oberfläche der
Kurzschlussplatte für
eine elektrische Verbindung mit den Prüfpunkten positioniert. Die
Kurzschlussplatte umfasste einen Schnappverschluss für eine Befestigung
an einem Luftzylinder, der sich durch die Schichten von Übersetzerplatten
nach unten erstreckte. Der Luftzylinder wurde an der Unterseite
der Halterung mit einem Basisstecker befestigt, der in eine Basisaufnahme
einschnappt, die starr an einer unteren Übersetzerplatte der Halterung
befestigt ist.
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Während des
Testens der im Test befindlichen Einheit wurde der Luftzylinder
eingeschaltet, um die Kurzschlussplatte in Kontakt mit dem Testpaket
zu heben und sie zum Testen ohne Biegen oder Beschädigen der
Prüfpunkte
wirksam miteinander kurzzuschließen.
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Ein
Problem bei diesem Verfahren besteht darin, dass, da alle Teststellen
während
des Testens miteinander kurzgeschlossen werden, nicht bestimmt werden
kann, ob eine oder mehrere einzelne Teststelle/n innerhalb des Pakets
nicht richtig miteinander kurzgeschlossen ist/sind.
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Ein
alternatives Verfahren zum Testen dicht beabstandeter Testpakete
ist eines mit einem schwebenden Prober, der jedes einzelne Pad innerhalb
des Pakets berührt.
Ein Prober führt
typischerweise zwei Arten von Tests durch, die ein Isolationstesten
und ein Durchgangstesten sind. Beim Isolationstesten gelangt der
Prober mit einem Punkt innerhalb zweier Netzwerke in Kontakt. Beim
Durchgangstesten muss jedes Test-Pad berührt werden. Dieses Verfahren des
Durchgangstestens ist auf Grund des extrem zeitintensiven Prozesses
des Berührens
eines jeden Test-Pads nicht wünschenswert.
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Demzufolge
besteht ein Bedarf an verbesserten Testgeräten zum Testen von Leiterplatten,
die schnell Testergebnisse erzeugen.
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In
der US-A-5 553 700 ist eine Vorrichtung zum Transportieren und Behandeln
dünner
Materialien, z. B. Leiterplatten, mit chemischen Substanzen offenbart.
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In
der EP-A-1 059 538 ist eine Vorrichtung zum Testen von Leiterplatten
beschrieben, die einen Testkopf mit einer Vielzahl von festen Kontakten
und einen vielseitig einsetzbaren Testkopf mit einem Paar bewegliche
Kon takte umfasst.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung umfasst eine Abtast-Testvorrichtung zum Durchgangstesten
von unbestückten
Leiterplatten. Bisher berührte
beim Durchgangstesten von Leiterplatten die Testvorrichtung physikalisch
100 % der Teststellen auf der Leiterplatte zur Überprüfung potenzieller Probleme
bei der Leiterplatte. Die Abtast-Testvorrichtung der vorliegenden
Erfindung testet im Gegensatz dazu die Platine nicht, um Probleme
festzustellen, sondern tastet die Platine schnell ab, um ordnungsgemäße Verbindungen
zu finden, und entfernt dann diese Teststellen aus der Testroutine.
Eine Abtast-Testvorrichtung ist in dem US-Patent 6 191 600 B1, das
sich im Besitz des Anmelders befindet, gezeigt. Die Abtast-Testvorrichtung
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kurzschlussmatrix, die eine
obere Schicht aus einem leitenden und nachgiebigen Material sein kann,
und kann eine untere Schicht aus einem leitenden und nachgiebigen
Material umfassen, die derart bemessen ist, dass sie die obere und
untere Oberfläche
der zu testenden Leiterplatte abdeckt. Elektrischer Strom wird in
die leitenden Schichten eingeleitet, der die Schaltkreise auf der
Leiterplatte kurzschließt.
Ein elektrischer Kontaktgeber ist auf jeder Seite der leitenden
Schichten auf beiden Seiten der Leiterplatte positioniert.
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Die
im Test befindliche Einheit wird durch Rollen, die an jedem Ende
der Abtast-Testvorrichtung positioniert sind, durch die obere und
untere leitende Schicht und die Kontaktgeber hindurchgeführt. Die
Kontaktgeber senden ein Testsignal von der Leiterplatte an die Messelektronik.
Die Messelektronik umfasst eine Software, die Testdaten für die bestimmte
im Test befindliche Einheit gespeichert hat. Die gespeicherten Testdaten
werden mit den Testdaten verglichen und wenn sie übereinstimmen,
werden diese Stellen vom weiteren Testen entfernt. Weitere Ausführungsformen
umfassen, dass die Kurzschlussmatrix beweglich sein soll und die
Leiterplatte fest ist, und kontaktlose Sensoren oder Anordnungen von
elektrischen Kontaktgebern.
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Diese
und weitere Aspekte der Erfindung werden durch Bezugnahme auf die
nachfolgende detaillierte Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen
besser verständlich.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Seitenansicht einer Abtast-Testvorrichtung des US-Patents 6 191 600
B1;
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2a–2d sind
schematische Detailansichten der Schleiferbürste und von Testsignalen,
die durch die Abtast-Testvorrichtung von 1 erzeugt werden;
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3 ist
eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform
der Abtast-Testvorrichtung des US-Patents 6 191 600 B1;
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4 ist
eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform
der Abtast-Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform
der Abtast-Testvorrichtung;
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6 ist
eine schematische Seitenansicht einer dritten alternativen Ausführungsform
der Abtast-Testvorrichtung;
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7 ist
eine schematische Seitenansicht einer vierten alternativen Ausführungsform
der Abtast-Testvorrichtung;
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8 ist
eine schematische Seitenansicht einer fünften alternativen Ausführungsform
der Abtast-Testvorrichtung;
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9 ist
eine schematische Seitenansicht einer sechsten alternativen Ausführungsform
der Abtast-Testvorrichtung;
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10 ist
eine schematische Seitenansicht einer siebten alternativen Ausführungsform
der Abtast-Testvorrichtung;
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11 ist
eine schematische Seitenansicht einer achten alternativen Ausführungsform
der Abtast-Testvorrichtung;
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12 ist
eine schematische Seitenansicht einer neunten alternativen Ausführungsform
der Abtast-Testvorrichtung;
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13 ist
eine schematische Seitenansicht einer zehnten alternativen Ausführungsform
der Abtast-Testvorrichtung;
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14 ist
eine schematische Seitenansicht einer elften alternativen Ausführungsform
der Abtast-Testvorrichtung;
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15 ist
eine schematische Seitenansicht einer zwölften alternativen Ausführungsform
der Abtast-Testvorrichtung;
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16 ist
eine schematische Seitenansicht einer dreizehnten alternativen Ausführungsform
der Abtast-Testvorrichtung;
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17 ist
eine schematische Seitenansicht einer vierzehnten alternativen Ausführungsform
der Abtast-Testvorrichtung; und
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18–20 sind
schematische Software-Flussdiagramme, die Durchgangs-, Isolations- und
Module für
ordnungsgemäßen Test
veranschaulichen.
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Detaillierte
Beschreibung
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Eine
Ausführungsform
einer Abtast-Testvorrichtung 10 des US-Patents 6 191 600
B1 ist in 1 gezeigt. Diese Abtast-Testvorrichtung
umfasst eine obere Kurzschlussschicht 12 und eine untere
Kurzschlussschicht 14, zwischen denen die zu testende Leiterplatte
oder die im Test befindliche Einheit 16 während des
Testens angeordnet wird. Die obere Kurzschlussschicht umfasst eine
innere leitfähige Schicht 18 wie
z. B. ein leitfähiges
Gewebe oder Metall und eine äußere nachgiebige
Schicht 20 wie z. B. einen Schaum. In ähnlicher Weise weist die untere Kurzschlussschicht
eine innere leitfähige
Schicht 22 und eine äußere nachgiebige
Schicht 24 auf, die aus denselben Materialien hergestellt
sind wie die obere Kurzschlussschicht. Alternativ können die
obere Kurzschlussschicht 12 und die untere Kurzschlussschicht 14 aus
einem einzigen Material bestehen, das sowohl leitfähig als
auch nachgiebig ist, wie z. B. ein leitfähiger Gummi.
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Über entweder
eine oder beide der oberen Kurzschlussschicht und der unteren Kurzschlussschicht
erstreckt sich eine Reihe von Schleiferbürsten 26. Jede Schleiferbürste ist
mit separaten Schaltern 27 auf einer Leiterplatte 28 verdrahtet.
Die Leiterplatte 28 ist über ein Kabel 32 mit
einer Messelektronik 30 verbunden.
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Die
obere und untere Kurzschlussschicht müssen mit der gesamten im Test
befindlichen Einheit in Kontakt stehen, außer mit der Reihe von Schleiferbürsten, die
breiter als die Breite der im Test befindlichen Einheit ist. Wenn
eine Reihe von Schleiferbürsten
sowohl in der oberen als auch der unteren Kurzschlussschicht angeordnet
ist, müssen
sie voneinander versetzt sein, um mit der im Test befindlichen Einheit
nicht an derselben Stelle entlang der Länge der Platine in Kontakt
zu gelangen. Die im Test befindliche Einheit 16 ist zwischen
der oberen und unteren Kurzschlussschicht angeordnet, was beide Seiten
der im Test befindlichen Einheit durch einen in die leitfähigen Schichten
der Kurzschlussschichten eingeleiteten elektrischen Strom kurzschließt. Bei
einem in die im Test befindliche Einheit eingeleiteten Kurzschlussstrom
wird diese durch eine Schubstange 34 unter die Schleiferbürsten 26 geschoben.
Die Schubstange 34 wird durch einen pneumatischen Zylinder,
einen hydraulischen Zylinder oder einen Linearmotor 36 betätigt.
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Die
im Test befindliche Einheit 16 umfasst zahlreiche Test-Pads,
die durch Spuren verbunden sind, wie z. B. Test-Pads 38 und 40,
die durch eine Spur 39 verbunden sind, wie in 2a gezeigt.
Wie in den 2a bis 2d gezeigt,
wird die im Test befindliche Einheit 16, wenn sie unter
den Schleiferbürsten 26 einzelner
Test-Pads 38 und 40 vorbei läuft, wenn sie ordnungsgemäß verbunden
ist und einen Strom führt,
die einzelnen Schleiferbürsten,
die mit den Test-Pads in Kontakt stehen, einschalten. Die eingeschalteten
Schleiferbürsten
senden ein Signal an die Messelektronik, die durch eine in die Messelektronik
programmierte Software ein erstes Testbild 42 und 44 für die Test-Pads 38 und 40 erzeugt.
Die Größe einzelner
Test-Pads auf der im Test befindlichen Einheit schwankt und es kann
sein, dass sie nicht mit der exakten Breite benachbarter Schleiferbürsten zusammenfällt. Demnach
fallen die ersten erzeugten Testbilder 42 und 44 mit
der Breite der durch die Test-Pads eingeschalteten Schleiferbürsten zusammen,
die möglicherweise
nicht die exakte physikalische Dimension des Test-Pads selbst ist. Die
ersten Testbilder 42 und 44 werden erzeugt, wenn
die im Test befindliche Einheit unter den Schleiferbürsten in
eine Richtung 46 vorbeigeführt wird. Da das erste Testbild
größer sein
kann als die tatsächlichen
Test-Pads, wird die im Test befindliche Einheit um 90° gedreht
und ein zweites Mal unter den Schleiferbürsten in eine Richtung 48 vorbeigeführt. Wenn die
Schleiferbürsten
das zweite Mal mit den Test-Pads 38 und 40 in
Kontakt gelangen, erzeugen sie ein zweites Testbild 50 und 52,
das einer zweiten Größe der Test-Pads
entspricht. Die Software für
die Messelektronik legt dann das zweite Testbild auf das erste Testbild,
wie in 2c gezeigt, was zu einem endgültigen Testbild 54 und 56 führt, welches
der Bereich der Überlappung
zwischen dem ersten und zweiten Testbild ist, die den Test-Pads 38 und 40 entsprechen.
Das endgültige
Testbild wird dann mit Netzlistendaten oder Test-Pad-Daten, die
in der Software enthalten sind, verglichen. Die Software vergleicht
die gespeicherten Daten mit den abgetasteten Daten und, wenn sie übereinstimmen,
entfernt die Software diese Test-Pads von einem nachfolgenden Durchgangstesten,
das durch ein herkömmliches Mittel
wie z. B. durch einen Prober durchgeführt werden soll.
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Wenn
z. B. eine Spur 39 gebrochen wäre und die Test-Pads 38 und 40 nicht
ordnungsgemäß elektrisch
verbunden hätte,
wären die
Schleiferbürsten
nicht in der Lage gewesen, das erforderliche endgültige Testbild
zu erzeugen, und die Software würde die
Test-Pads 38 und 40 als potenzielle Problembereiche
identifizieren, die ein weiteres Durchgangstesten durch einen Prober
benötigen.
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Die
Abtast-Testvorrichtung entfernt Prüfpunkte von einem weiteren
Durchgangstesten durch elektrisches Abtasten der Leiterplatte und
die Suche, was in dem Schaltkreis ordnungsgemäß elektrisch verbunden ist.
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Durch
Beseitigen dessen, was ordnungsgemäß elektrisch verbunden ist,
können
80 bis 90 % aller Test-Pads von einem Testen durch herkömmliche Verfahren
beseitigt werden. Die Abtast-Testvorrichtung verringert deutlich
die Zeit, die erforderlich ist, um ein Durchgangstesten an unbestückten Leiterplatten
durchzuführen.
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3 veranschaulicht
eine alternative Ausführungsform
einer Abtast-Testvorrichtung 60 des US-Patents
6 191 600 B1. Bei dieser Abtast-Testvorrichtung
sind die obere und untere Kurzschlussschicht 12 und 14 in
einer kontinuierlichen Schleife um Rollen 62 herum gebildet,
die von einem Motor 64 angetrieben werden. Bei dieser Ausführungsform wird
die im Test befindliche Einheit 16 von der oberen und unteren
Kurzschlussschicht an den Schleifenbürsten vorbei bewegt, um Testbilder
zu erzeugen.
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Die
Abtast-Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist in den 4-17 veranschaulicht. 4 veranschaulicht
eine Abtast-Testvorrichtung 100 zum doppelseitigen Abtasten
einer Leiterplatte 102. Die Vorrichtung 100 umfasst
ein oberes Gehäuse 104 und
ein unteres Gehäuse 106,
zwischen denen die Leiterplatte vorbeigeführt wird. Das obere Gehäuse 104 umfasst
einen vorderen elektrischen Kontaktgeber 108 und einen
hinteren elektrischen Kontaktgeber 110, die auf jeder Seite
einer Kurzschlussmatrix 112 positioniert sind. In ähnlicher
Weise umfasst das untere Gehäuse 106 einen
vorderen elektrischen Kontaktgeber 114 und einen hinteren elektrischen
Kontaktgeber 116, die auf jeder Seite einer Kurzschlussmatrix 118 positioniert
sind. Das obere Gehäuse 104 umfasst
vordere und hintere Antriebsrollen 120 und 122,
die mit vorderen und hinteren Antriebsrollen 124, 126,
welche an dem unteren Gehäuse 106 angebracht
sind, zusammenarbeiten. Bei dieser Ausführungsform wäre das untere
Gehäuse
starr mit einer Basis verbunden und das obere Gehäuse wäre durch
Aktuatoren 128 in Richtung des unteren Gehäuses vorgespannt.
Die Aktuatoren könnten
ein Linearmotor, ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder oder
eine Feder sein. Die Leiterplatte wird durch die Antriebsrollen
abgetastet, die mit einem Motor verzahnt und von diesem angetrieben
sind, und die Leiterplatte durch die vorderen elektrischen Aktuatoren,
die Kurzschlussmatrix und die hinteren elektrischen Kontaktgeber
und zuletzt durch die hinteren Antriebsrollen hindurch aus der Abtast-Testvorrichtung
herausziehen. Bei dieser Ausführungsform
können
die elektrischen Kontaktgeber Schleiferbürsten oder Prüfspitzen
wie z. B. Akkordeonfühler,
Strahlfühler
oder Finger mit flexiblem Schaltkreis sein. Die Kurzschlussmatrix
kann eine leitfähige
und nachgiebige Schicht sein, wie in 1 gezeigt,
oder kann eine Metallplatte sein.
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5 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform
einer Abtast-Testvorrichtung 130 zum einseitigen Abtasten.
Diese Ausführungsform
ist ähnlich 4,
mit der Ausnahme, dass der vordere und hintere elektrischen Kontaktgeber 114, 116 und
die Kurzschlussmatrix 118 in dem unteren Gehäuse 106 durch
zusätzliche
Antriebsrollen 132 und 134 ersetzt worden sind.
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6 veranschaulicht
eine weitere Ausführungsform
einer Abtast-Testvorrichtung 140, bei der die Leiterplatte 102 durch
Befestigungsspanneinrichtungen 142 und 144, die
auf jeder Seite der Leiterplatte positioniert sind, stationär gehalten
würde.
Bei dieser Ausführungsform überqueren
die Antriebsrollen 120 und 122 des oberen Gehäuses 104 eine
feste Schiene 146. In ähnlicher
Weise laufen die Antriebsrollen 124 und 126 des
unteren Gehäuses 106 auf
einer unteren Schiene 148. Die Abtast-Testvorrichtung 140 umfasst
elektrische Kontaktgeber und eine Kurzschlussmatrix, die an dem
oberen und unteren Gehäuse ähnlich der
Abtast-Testvorrichtung 100 von 4 für ein doppelseitiges
Abtasten der Leiterplatte 102 positioniert sind.
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7 veranschaulicht
eine noch weitere Ausführungsform
einer Abtast-Testvorrichtung 150, bei
der die Leiterplatte 102 stationär zum einseitigen Abtasten
gehalten ist. Die Leiterplatte wird durch eine Vakuum- oder Befestigungsplatte 152 stationär gehalten.
Die Abtast-Testvorrichtung 150 umfasst ein unteres Gehäuse 106 mit
Antriebsrollen 124 und 126, die auf einer Schiene 148 laufen.
In ähnlicher
Weise sind elektrische Kontaktgeber 114 und 116 auf
jeder Seite der Kurzschlussmatrix 118 positioniert. Obwohl 7 ein
einseitiges Abtasten für
die untere Oberfläche
der Leiterplatte 102 veranschaulicht, ist einzusehen, dass
die obere Oberfläche
der Leiterplatte in ähnlicher
Weise mit einem einseitigen Abtasten unter Verwendung nur des oberen
Abschnitts der Abtast-Testvorrichtung 140 abgetastet werden
könnte.
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8 zeigt
eine noch weitere Ausführungsform
einer Abtast-Testvorrichtung 160, bei der die elektrischen
Kontaktgeber 162 und 164, die in einem oberen
Gehäuse 104 bzw.
einem unteren Gehäuse 106 positioniert
sind, eine doppelseitige Aufladungsanstiegszeit (CRT)-Messung ausführen. Eine CRT-Messung
misst den Aufbau eines kapazitiven Widerstandes in Netzen auf der
Leiterplatte. Diese Abtast-Testvorrichtung 160 wie auch
die anderen hierin offenbarten Ausführungsformen, die ein kontaktloses
Testen ausführen,
umfassen kontaktlose Messungen des kapazitiven Widerstandes, Kraftmodulationsmikroskopie,
Phasendetektionsmikroskopie, Elektrostatische Kraftmikroskopie,
Rasterkapazitäts-Mikroskopie,
Rasterwärmemikroskopie,
Optische Nahfeldmikroskopie, Nanolithographie, den Pulsed Force
Mode, Mikrothermalanalyse, Rasterkraftmikroskopie mit Strommessung,
Elektronenstrahltechnologie, Plasmaladung und Laserstrahl.
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9 veranschaulicht
eine weitere Abtast-Testvorrichtung 170 ähnlich der
Abtast-Testvorrichtung 160, die eine einseitige CRT-Messung
vorsieht. Bei dieser Ausführungsform
ist nur ein einziger elektrischer Kontaktgeber 172, abhängig von
der Seite der Leiterplatte, bei der ein Testen erforderlich ist, entweder
an dem oberen Gehäuse 104 oder
dem unteren Gehäuse 106 positioniert.
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10 veranschaulicht
eine weitere Abtast-Testvorrichtung 180, die ein einseitiges
Abtasten der Leiterplatte 102 durchführt. Bei dieser Ausführungsform
umfasst die Abtast-Testvorrichtung 180 ein oberes Gehäuse 104 mit
Antriebsrollen 120 und 122. Ein elektrischer Kontaktgeber 182 ist
zwischen den Antriebsrollen positioniert. Unter der Leiterplatte sind
drei Antriebsrollen 184, 186 und 188 mit
einem leitfähigen
Riemen oder Gewebe 190 angeordnet, der/das als eine Kurzschlussmatrix
für die
Leiterplatte dient.
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11 veranschaulicht
eine alternative Ausführungsform
einer Abtast-Testvorrichtung 192 ähnlich 6,
mit der Ausnahme, dass das Gehäuse und
die Antriebsrollenanordnungen durch Bewegungseinheiten 194 und 196 ersetzt
wurden. Diese Bewegungseinheiten können ein Linearmotor und pneumatische
oder hydraulische Zylinder sein, die sich zum doppelseitigen Abtasten
der Leiterplatte gemeinsam bewegen.
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12 veranschaulicht
eine Abtast-Testvorrichtung 200 ähnlich 7, bei der
das Gehäuse
und die Antriebsrollenanordnung durch eine Bewegungseinheit 202,
wie in 11 gezeigt, ersetzt sind. Die Abtast-Testvorrichtung 200 wird
für ein
einseitiges Abtasten der Leiterplatte verwendet. Wiederum kann diese
Ausführungsform
verwendet werden, um eine der Seiten der Leiterplatte nach Bedarf
abzutasten.
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13 veranschaulicht
eine Abtast-Testvorrichtung 210 mit einer Bewe gungseinheit 212 und
einem elektrischen Kontaktgeber 214 zum einseitigen Abtasten
der Leiterplatte 102. Die Leiterplatte 102 wird
durch die Kurzschluss-Vakuumplatte oder -Befestigungsplatte 216 stationär gehalten.
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14 veranschaulicht
eine Abtast-Testvorrichtung 220 mit einem oberen Gehäuse 222 und
einem unteren Gehäuse 224.
Das obere Gehäuse 222 umfasst
Antriebsrollen 226 und 228 und das untere Gehäuse 224 umfasst
Antriebsrollen 230 und 232. Jedes von dem oberen
Gehäuse 222 und
dem unteren Gehäuse 224 umfasst
eine Anordnung von elektrischen Kontaktgebern 234 bzw. 236.
Die Abtast-Testvorrichtung 220 führt ein doppelseitiges Abtasten
aus, wobei die elektrische Kontaktgeberanordnung zum selektiven
Kurzschließen
und Messen verwendet wird. Die feste Anordnung von Kontaktgebern 234 und 236 misst
Kombinationen von Bereichen der Leiterplatte 102 selektiv
und schließt
diese selektiv kurz, um die gewünschten
Messungen zu erreichen. Die Abtast-Testvorrichtung 220 umfasst auch
Aktuatoren 238, um das obere und untere Gehäuse in Richtung
zueinander vorzuspannen.
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15 veranschaulicht
eine weitere alternative Ausführungsform
einer Abtast-Testvorrichtung 250 zum doppelseitigen Abtast-Testen,
die kontaktlose Sensoren aufweist. Die Vorrichtung 250 umfasst ein
oberes Gehäuse 252 und
ein unteres Gehäuse 254.
Jedes von dem oberen und dem unteren Gehäuse besitzt eine vordere Antriebsrolle 256 und
eine hintere Antriebsrolle 258. Eine obere und eine untere Kurzschlussmatrix 260 und 262 sind
mit dem oberen bzw. unteren Gehäuse
verbunden. Vordere kontaktlose Sensoren 264 und hintere
kontaktlose Sensoren 266 sind benachbart der Kurzschlussmatrices 260 und 262 positioniert.
Das obere und untere Gehäuse sind
durch Aktuatoren 268 vorgespannt.
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16 veranschaulicht
eine weitere alternative Ausführungsform
einer Abtast-Testvorrichtung 270, die einen kontaktlosen
Sensor 272 aufweist, der über und unter der Leiterplatte 102 zum
doppelseitigen, kontaktlosen Abtasten positioniert ist. Eine Kurzschlussmatrix 276 ist
auf jeder Seite der oberen und unteren kontaktlosen Sensoren 272 und 274 positioniert. 17 veranschaulicht
eine weitere Ausführungsform
einer Abtast-Testvorrichtung 280 zum einseitigen
kontaktlosen Abtasten, die einen kontaktlosen Sensor 282 aufweist,
der auf einer Seite der Leiterplatte angeordnet ist, und die eine
Kurzschlussmatrix 284 aufweist, die auf jeder Seite des
Sensors positioniert ist. Die Kurzschlussmatrix 286 ist
auf der entgegengesetzten Seite der Leiterplatte 102 angeordnet.
Die Abtast-Testvorrichtung 280 könnte nur die
Kurzschlussmatrix 286 oder nur die Kurzschlussmatrices 284 mit
zusätzlichen
Antriebsrollen an dem unteren Gehäuse umfassen. Bei allen hierin
offenbarten Ausführungsformen
können
die elektrischen Kontaktgeber mit der Testelektronik jeweils durch
separate Schalter verbunden sein oder können direkt mit Messkreisen
verbunden sein. Alternativ könnte eine
Decoder-Karte verwendet werden, um ein Messrauschen auszufiltern,
bevor die Signale unter Verwendung einer Messtafel für die Abtast-Testvorrichtung
beurteilt werden. Bei den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist es nicht erforderlich, dass die gesamte
Platine gleichzeitig kurzgeschlossen wird, und sie können abhängig von
den Anforderungen der im Test befindlichen Leiterplatte programmiert
werden. Die Abtast-Testvorrichtung kann auch derart programmiert
sein, dass sie selbstlernend ohne die Verwendung von Steuerdaten
ist. Jegliche Ausführungsformen,
die CRT verwenden, können
einen 100%-Test ohne die Notwendigkeit der Verwendung eines zusätzlichen
Probers ausführen.
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Wie
in den 18–20 gezeigt,
führt die Abtast-Testvorrichtung
der vorliegenden Erfindung einen Durchgangstest aus, wobei zuerst
auf die Plati nendaten zugegriffen wird und diese ausgerichtet werden,
sodass sie mit den Platinenpositionen innerhalb einer vernünftigen
Toleranz übereinstimmen. Auf
der Basis von Benutzereinstellungen für wünschenswerte Test-Schwellenwerte,
wird ein Analog/Digital-Wandler mit einer Vergleichsspannung für Bestanden/Nicht
Bestanden-Ergebnisse programmiert. Als Nächstes wird die Platine unter
zwei Sätzen
von elektrischen Kontaktgebern (vorangehenden und nachfolgenden
Sätzen,
wobei jeder Satz aus einer Reihe von Kontakten auf einer Oberseite
und einer Unterseite der im Test befindlichen Einheit besteht) und
einer Erdungsplatte auf solch eine Weise bewegt, dass die Position
der Platine mit dem Messsystem synchronisiert wird. Das Messsystem
stimuliert jeden Kontakt oder jede Gruppe von Kontakten mit einer
bekannten Spannung durch einen Lastwiderstand, die Pads und Netzwerke
auf der im Test befindlichen Einheit und schließlich die Erdungsplatte. Nach
dem Warten darauf, dass die Kapazität aufgeladen wird, werden die
Spannung und der Kontakt über
die Hardware mit der Vergleichsspannung verglichen und das Ergebnis
wird für
eine Analyse gespeichert. Diese wird für jedes Pad mehrere Male wiederholt,
um eine Kontaktredundanz und positionierbare Toleranz zuzulassen.
Die Daten von den Kontakten werden mit einem zweiten Überstreichen unter
einer 90°-Drehung
zu einer maximalen Abdeckung an komplexen Netzwerken kombiniert.
Die Ergebnisse werden mit den erwarteten Werten verglichen und verwendet,
um Netze von dem Abschnitt für ordnungsgemäßen Prober-Test
zu beseitigen. Bei dem in 19 gezeigten
Isolationstestmodul wird zuerst auf die Platinendaten zugegriffen
und diese werden ausgerichtet, sodass sie mit der Platinenposition
innerhalb einer vernünftigen
Toleranz übereinstimmen.
Alle möglichen
Teststellen werden analysiert und eine begrenzte Anzahl von optimalen
Stellen wird ausgewählt,
um die maximale Anzahl von Netzwerken und die geringste Anzahl von
Bewegungen zu testen. Die Platine wird unter einem einzelnen Satz
von Kontext (obere und untere) zu vorbestimmten Testpositionen be wegt.
An jeder Testposition wird die Zeit, die benötigt wird, um das Netz (CRT)
zwischen vorgewählten
Spannungen aufzuladen, aufgezeichnet. Nach dem Kompensieren des
Testsystemeinflusses auf die Zeit (CRT), wird das Netzergebnis mit
dem einer bekannten guten Platine verglichen. Dieser Vergleich gibt
an, dass das Netzwerk frei von Isolierfehlstellen ist (bestanden),
und das Netzwerk wird geöffnet
(Delta-CRT zu klein = nicht bestanden), wo das Netzwerk mit einem
anderen Netzwerk kurzgeschlossen ist (Delta-CRT zu groß = kurzschlussbedingter
Ausfall). Netzwerke, die nicht bestehen, werden für einen
erneuten Test und/oder eine Defektbestätigung dynamisch zu dem Prober geleitet.
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Wie
in 20 gezeigt, führt
die Abtast-Testvorrichtung dann ein Modul für ordnungsgemäßen Test
aus, wobei zuerst auf die Platinendaten zugegriffen wird und diese
ausgerichtet werden, sodass sie mit der Platinenposition innerhalb
einer vernünftigen Toleranz übereinstimmen.
Die nicht kontrollierten Pads und jene, die nicht bestanden haben,
von dem Durchgangstestmodul und die nicht kontrollierten Netzwerke
und jene, die nicht bestanden haben, von den Isolationstestmodulen
(ein kleiner Teilsatz der ursprünglichen
Platinendaten) werden dann an dem Prober-Modul getestet, und die
endgültigen
Testergebnisse (bestanden oder nicht bestanden) werden auf die fertiggestellte
Platine angewendet.
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Bezug auf Ausführungsformen davon beschrieben
und ist diesbezüglich
veranschaulicht. Es sollte einzusehen sein, dass sie nicht darauf
beschränkt
sein soll, da Änderungen
und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, die innerhalb des durch
die Ansprüche
definierten Umfangs der Erfindung liegen.