測試印刷電路板的方法和裝置的製作方法
2023-06-25 11:20:01
專利名稱：測試印刷電路板的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測試印刷電路板的方法，其中電路板在特定的接觸點與導電的測試觸點元件接觸，這些接觸點與導線軌跡連接；其中測試觸點元件或者其中的一部分根據特定的測試程序以時鐘脈衝的方式，接連與測試電壓源連接；並且測量在每個測試時鐘脈衝期間流經該測試觸點元件的測試電流或者與之相關的參數。
電路板上的接觸點用來與電子元件保持接觸，並且通常設置在一定的柵格中。測試觸點元件也根據柵格設置。可以通過測試針實現所說測試觸點元件，但也可以通過其它方式實現，例如通過一個彈性的橡膠層，該橡膠層鋪設在電路板上並且設有石墨焊珠鑲嵌物。如果在這些點處壓在一起，所說橡膠層在這些接觸點是導電的。
為了使電子元件變得越來越小，從而提高封裝密度，電路板還需要設定接觸點的柵格，從而使得它們越來越緊地在一起。結果，儘管這些在電器中使用的電路板通常尺寸變得越來越小，該尺寸的減小最好在製造過程中被利用，在這種製造方式中，幾個基本圖形或者面板設在原始電路板上。該原始電路板作為一個單元進行測試，並且只在後來分割成單個元件。
待測試電路板上日益增大的接觸點密度帶來的結果是，在測試過程中執行的測量次數相應地變得很多。
迄今為止已經作出了很大努力(到了一個日益更明顯的程度)，來縮短用來替換待測試電路板的機械時間。與此同時，為了實現短的替換時間的目的，結構上的改進已經變得值得考慮。從這一點來看，如果測量時間與替換時間的比值保持增加，則不能令人滿意，所以由兩個時間的總和得到的循環時間最終基本上由該測量時間決定，並且為了縮短替換時間而進行的技術上的改進看起來不再合理。
因此，本發明的目的在於縮短測量時間。
接著在開始描述的方法，該方案包括將電路板劃分成多個測試區域，其中每一個只包括部分數量的接觸點，並行測試全部或者至少其中一部分測試區域。
至此原始電路板已經被設想成多個面板，提供等於面板數量的一定數量的測試區域是有意義的，其中每個測試區域包含一個面板的導線軌跡。圖1中給出了一個例子。這種情況中的一個優點在於所有面板的測量時間相等。例如，以如下方式測試每個測試區域，其中圍成一個導線軌跡的接觸點接連以時鐘脈衝的方式與測試電壓源連接，通過電流的測量來確定導線軌跡是否可能存在中斷故障。在這之後，為了確定與該接觸點連接的導線軌跡是否可能具有不希望的與其它導線軌跡的連接，並從而表現出絕緣故障，將有觸點的地方與不和該接觸點通過導線軌跡連接的所有其它接觸點，以時鐘脈衝的方式接連地與測試電壓源連接。作為它的一個變型，還可以在並行測試過程中，首先測試一個面板的中斷故障，並在測試另一個面板的過程中，開始它的絕緣故障測試。
決不需要以使得它們只包含在這些測試區域中延伸的導線軌跡的方式，來進行測試區域設計。相反，這些測試區域的邊界還能夠以使得它們直接穿過導線軌跡的方式進行設計，使得這些導線軌跡在一定程度上跨區域。當面板的邊界以同樣的方式延伸時，這一點特別有用，並且將原始電路板分割成單個面板之後，會將跨區域的導線軌跡分開。圖4中給出了這樣一個例子。但是此處應當注意，要保證在並行測試中跨區域的導線軌跡不施加有從兩側同時作用到它們上的測試電壓。通過對測試程序(算法)的適當設計可以保證這一點。通常還可能無需測試這些跨區域導線軌跡的中斷故障，因為(如已經提到的)導線軌跡無論如何會被分割。
根據本發明的教導是，決不受將這些區域的邊界與面板的邊界要始終保持一致的約束。當然可以更一般性地理解，並且當待測試電路板只具有高的接觸點密度，而沒有以面板的形式重複幾次的基本圖案時，也可以發現它的作用。
本發明還涉及一種用於實現上面所述的方法的裝置。在已知的方式中，該裝置應當包含多個測試接觸元件，用來與導線軌跡的接觸點接觸；測試電壓源；程序控制裝置；可變的連接裝置，其能夠由程序控制裝置以一種方式切換，使得測試接觸元件單獨地或者成群地，根據特定的測試程序以時鐘脈衝的方式接連地與測試電壓源相連；以及計算裝置，其中計算裝置測量和計算流經測試接觸元件的電流或者與之相關的參數。
為了能夠實現單個測試區域的並行測試，根據本發明，至少上面描述的部分硬體應當增大到對應於測試區域的數量。在實際中，這意味著至少應當提供多倍數量的用於實現測試區域的並行測試的計算裝置。
一般地，關於並行測試，注意到應當滿足下面的兩個條件1．測試應當互相獨立地進行，並且一個測試操作不需要等待另一個測試操作的結果。換句話說，這意味著一個測試區域的測量結果必須不是另一個測試區域的測量的基礎。
2．對於並行測試，不應共用同一資源。在實際中，這意味著在多個配置中應當包括測量或者計算所需要的硬體。
考慮到實現本發明的方法，還能夠通過以已知的方式(例如在EP-B1-0，108，405中描述的)，並排放置的測試模塊實現單個測試區域。根據本專利說明書的現有技術的起始點是通過另外購買模塊，測試裝置的所有者可以隨意地擴展他的測試臺。使得這些模塊自動地並行操作的概念在該已經印刷的出版物中並沒有出現。當然它們準備以一個單獨的大模塊的方式工作，使得能夠執行非常遠的測試點之間的測試，即使在很大的電路板中。
從上面所述的現有技術的情況出發，因此已知一種測試印刷電路板的裝置，具有幾個並排設置的測試模塊，與多個導電的測試接觸元件相連接的每個所說測試模塊，能夠根據特定的測試程序與電路板上的接觸點連接。
如果將如上所述的本發明的並行測試的構思應用到已知裝置中，得到的一個教導在於設計一個測試程序，使得這些測試模塊同時並相互獨立地測試相對於它們空間上分配的電路板的測試區域。
下面參照
本發明的實施例的例子。這些附圖為圖1是具有四塊面板的待測試的原始電路板的俯視圖；圖2是穿過原始電路板的Ⅱ-Ⅱ的剖面圖和用示意圖表示的測試裝置，通過傳統的方式對該電路板進行測試；圖3是圖2的測試裝置的一部分和已經根據本發明進行改變的電路元件，從而能夠實現根據本發明的測試方法；圖4是另一個具有兩塊面板的待測試原始電路板的俯視圖，但具有跨區域的導線軌跡；圖5是圖2中的測試裝置的一部分，適合於測試圖4中的原始電路板，另外根據本發明的方式構造，作為圖3的一個變型；圖6是示意性表示的由幾個自動測試模塊組成的測試臺；和圖7至13是示意性表示的由幾個測試模塊組成的圖6中的測試臺的幾個應用的例子。
圖1表示由四個面板A、B、C和D組成的待測試的原始電路板1。每個面板設有相同圖案的導線軌跡2和接觸點3，這裡接觸點3設在柵格中。接觸點3用來與電子元件(圖中沒有示出)接觸。
圖2表示電路板1的截面Ⅱ-Ⅱ。該截面中包括兩塊面板C和D的接觸點3a，3b，3c，3d，3e和3f。此處電路板1放置在測試裝置中，由於這些是已知的，僅以示意的方式畫出。
該測試裝置包括一個適配器4，其設置在電路板1上，並且由例如三個彼此分開並設有用來讓測試針5穿過的板組成。測試針5由金屬製成。它們包括位於正對電路板1的面上的測試探針，並且在遠離電路板1的末端上與開關矩陣模塊7的相應的配對接觸點6保持接觸。開關矩陣模塊7的配對接觸點6設置在柵格中。
在目前的情況中，電路板1的接觸點3設置在柵格中；但它們還可以不同於柵格。另外，也不是絕對必須將開關矩陣模塊7的配對接觸點6設置在柵格中。適配器4還具有的任務是當接觸點3和／或配對接觸點6位於柵格以外時，保證與接觸點3的終端連接。在這種情況中，測試針5以適當傾斜的方式插入到適配器4的三個板中。
開關矩陣模塊7與測試電壓源8以及控制電路9相連接。控制電路9用特定的測試時鐘脈衝控制開關矩陣模塊7，使得通過連續改變的方式確定的測試針與測試電壓源8相連接。測試電壓源8的一部分由控制電路提供有時鐘脈衝，使得其只在一個時鐘脈衝期間提供測試電壓，並且在時鐘脈衝之間關閉所說的測試電壓。從上面的描述中可以得出，開關矩陣模塊7以可變連接方式的硬體方式(通常的說法)實現，反之認為控制電路9是以程序控制方式的軟體方式(通常的說法)實現，因此根據特定的測試程序以時鐘脈衝的方式，通過程序控制裝置可以轉變連接方式，在該方式中，測試接觸元件(此處為測試針5)可以單獨地或者成群地與測試電壓源8連接。
然後，利用同樣與開關矩陣模塊7連接的計算電路10進行關於在單個時鐘脈衝期間測試電流是否流經的測量。無需說明的是，除了測試電流，也可以測量與之相關的其它電參數。
控制電路9根據其內部的特定測試程序(算法)工作，通過它能夠確定導線軌跡是否被中斷(中斷故障)或者是否存在與其它導線軌跡的短路(絕緣故障)。
考慮到確定一個中斷故障，在每種情況中兩個測試針5加有由測試電壓源8接連作用在其上的測試電壓，對所說兩個測試針5進行選擇，使得待測試的導線軌跡2在由它們連接的接觸點3之間延伸。由計算電路10確定的測試結果(電流流動是否存在)可以與例如核對用板的預定數據進行比較。在偏離核對用板的預定數據的情況下，存在中斷故障，如果需要的話，可以確定中斷的位置，因為已經知道所懷疑的導線軌跡的接觸點位置。
考慮到確定一個絕緣故障，一端與導線軌跡2的接觸點4相連接，另一端與其餘接觸點3相連接的測試針5加有由測試電壓源8接連作用在其上的測試電壓。由計算電路10確定的測試結果再與核對用板的數據相比較。在有偏差的情況中存在絕緣故障。如果需要的話，也可以得出故障的位置所在。
參照圖2已經說明的已知測試方法的一個基本方面在於連續處理原始電路板1的各接觸點。這意味著，例如，以上面所述的方式測試在接觸點3a和3b之間延伸的面板C的導線軌跡2的中斷，在此之後，對在面板D的接觸點3a和3b之間延伸的導線軌跡2再進行一次同樣的測試。以圖1中的原始電路板1作為基礎，則根據現有技術，在接觸點3a和3b之間延伸的導線軌跡2上進行的測試一共要接連進行4次。
現在，利用根據本發明的方法，提出並行，也就是同時進行四個面板A、B、C和D的導線軌跡中斷測試和／或一個導線軌跡與其它軌跡之間的絕緣測試。很明顯在這種情況中的測試時間僅僅是在傳統方式中進行測試所需要的測試時間的四分之一。
圖3表示如何以硬體的方式實現根據本發明的方法。由於圖2中的元件1-7以沒有改變地在根據本發明的測試裝置中出現，在圖3中只給出了沒有改變的開關矩陣模塊7的一部分，並且除此以外，給出了實現本發明的新電路元件。後面的新元件是四個計算電路10a，10b，10c和10d，每個都與開關矩陣模塊7連接。利用這四個計算電路分別進行對四個面板A，B，C和D的測試的計算。控制電路9再產生測試時鐘脈衝，並且向測試電壓源8以及四個計算電路10a-10d提供時鐘脈衝。另外，控制電路9根據修改後的測試程序控制開關矩陣模塊7。具體是以這樣的方式，例如，與四個面板A、B、C和D的測試觸點3a和3b(總共8個)接觸的測試針加有由同時作用在它們上的測試電壓源8產生的測試電壓，使得電流流經這四個導線軌跡2。由四個計算電路10a-10d分別地和並行地測量流經的電流。如果一個計算電路測量不到電流，則該導線軌跡2可能中斷了。
然後四個計算電路10a-10d的測試結果組合在一個組合計算電路11中。在後者中，以並行的方式與核對用板的數據進行比較。同樣地該組合計算電路11根據測試時鐘脈衝工作，並且至此以後接著與控制電路9相連接。
在這裡應當注意的是，該測試程序不需要對所有測試區域以同樣的方式開始。因此，還可能的是，在一個測試區域中，首先進行中斷故障的測試，然後進行絕緣故障的測試，但是在另一個測試區域中以其它方式進行測試。
在圖4中給出了一個待測試的原始電路板，其中測試區域A、B各對應一個面板，與圖1中的電路板不同，其中含有跨區域的導線軌跡2』。例如在兩個面板分開之後，後者對於插入到上述點處的導線軌跡2』的接插件可能構成連接的接觸。這裡重要的是，在並行測試中位於不同測試區域的跨區域的導線軌跡2』的測試點3』不加有同時作用給它們的測試電壓，因為這可能導致錯誤的結果。然而，通過由合適的算法實現的測試程序，可能沒有任何困難地滿足這些要求。
為了能夠利用根據本發明的方法測試根據圖4的原始電路板，圖5也表示一種與根據圖2的已知測試裝置相比的新元件。為了能夠並行地測試兩個測試區域A和B，此處不僅給出了雙倍的計算電路10，而且也給出了雙倍的控制電路9和測試電壓源8。
包含所必需的測試程序的控制電路9a用來測試測試區域A。控制電路9a控制測試電壓源8a，測試電壓源8a依次以合適的循環時間向開關矩陣模塊7提供測試電壓。通過控制電路9a實現在開關矩陣模塊7中對測試區域A的適當的開關轉換，至此以後與開關矩陣模塊7相連接。依靠合適的連接，測試區域A的測試結果由開關矩陣模塊7提供給計算電路10a，同樣依靠合適的連接，至此以後由控制電路9a提供時鐘脈衝。
測試區域B的一部分由控制電路9b、測試電壓源8b和計算電路10b以模擬的方式測試。
兩個控制電路9a和9b的一部分通過合適的連接由同一個時鐘脈衝發生器12控制。
經過合適的連接，將由計算電路10a得到的測試區域A的計算結果和由計算電路10b得到的測量區域B的計算結果提供給組合計算電路11，從而能夠記錄和任意地顯示在整個電路板1上的中斷故障和絕緣故障，而不論是測試區域A中的還是測試區域B中的。
本發明關於利用測試區域的測試裝置的並行測試的構思的應用，通過並排設置的幾個測試模塊(例如在EP-B1 0，108，404中公開的)來實現，在下面的圖6至13的基礎上進行解釋。
在圖6中簡要給出了測試臺13，由在兩列三行中並排設置的總共六個自動測試模塊U、V、W、X、Y和Z組成，它們並行工作，並且形成具有六個子工作檯的矩形測試臺。在這裡上面所述的實施例中給出的開關矩陣模塊7由六個測試模塊U-Z代替。每個測試模塊具有其自己的控制電路(圖中沒有顯示)，其自己的測試電壓源(圖中沒有顯示)和其自己的計算電路(圖中沒有顯示)。另外，最好存在一個主控制電路元件，具體提供測試測試模塊U-Z的同時操作和測試模塊U-Z的任何需要的相互的組合。另外，提供一個主組合計算電路，它記錄和任意地顯示整個測試區域13中的中斷故障和絕緣故障。
這種由幾個自動測試模塊U-Z組成，用於電路板的並行測試的測試臺13的幾個應用的例子由下面的圖7至13表示。
首先，圖7表示對僅僅覆蓋測試臺13的一個子工作檯Y的單個電路板1進行測試的情況。在這種應用中，與僅由一個模塊組成的測試臺13的結構相比較，沒有節省時間，因為其餘五個自動測試模塊U-X和Z不影響測試操作。
在圖8的應用例子中，覆蓋整個測試臺13的電路板1放置在測試臺13上，因此電路板1不是由幾個面板組成，而是導線軌跡在整個電路板1上伸展。由於覆蓋子面板U-Z的電路板1上的導線軌跡，與僅由一個模塊構成的測試臺13的結構相比較，只節省了相對較少的時間。
如圖9所示，如果另一方面，待測試電路板1覆蓋測試臺13的一列中的三個子工作檯X-Z，並且包括與子工作檯X，Y，Z對齊放置的三個面板A、B、C，則在與僅由一個模塊構成的測試臺13的結構相比較中，時間的節省是3的因數，因為電路板1的三個面板A、B、C並行進行測試。
例如如圖10所示，如果待測試電路板1同樣覆蓋測試臺13的一列中的三個子工作檯X-Z上，並包括各自進入到中間的子工作檯Y上的兩個面板A、B，則與僅由兩個模塊構成的測試臺13的結構相比較中，時間的節省比上面所述的3的因數(圖9)更少，但大於1的因數，使得在這種情況下並行測試也是有利的。
另外，如圖11所示，兩個相同但彼此分開的電路板1，每個分別覆蓋具有三個子工作檯U-W和X-Z的一列測試臺13，可以進行並行測試。在使用同樣的測試模塊U-W和X-Z的情況中，如果測試每個電路板1的全部接觸點3或者導線軌跡2，則也可以節省相應的時間。
作為圖11中的應用例子的延續，如圖12所示，也可以在兩個彼此連續的測試階段中測試兩個相同的電路板1。在第一個測試階段中，通過測試臺13的第一列U-W測試第一個電路板1的第一部分導線軌跡2(和接觸點3)。在並行執行的第二個測試階段中，通過測試臺13的第二列X-Z測試第二個電路板1的第二部分導線軌跡2(和接觸點3)，從而第一部分的導線軌跡2與第二部分的這些彼此互不相同，並且導線軌跡2的這兩部分包括了電路板1的全部導線軌跡2。接下來交換兩個電路板1，第一電路板1經過第二列X-Z的第二測試階段，第二電路板1經過第一列U-W的第一測試階段。
根據圖12的例子，另一種可能是根據一種裝配線工序測試電路板1。這意味著具有六個子工作檯U-Z的第一測試計算機與具有六個子工作檯U-Z的另一個測試計算機相鄰，使得兩部分導線軌跡1在不同的測試計算機中進行測試。這裡也能實現可觀的時間收益。
如圖13給出另一個應用的例子，兩個不同的電路板1，每個具有一列測試臺13的大小，同時在一個測試計算機中進行測試。在這種情況下，在特定的環境中對於測試臺13的兩個列U-W和X-Z需要使用不同的適配器。
另外，壓縮電路板1上的接觸點3，使得將並排設置的接觸點3與測試針5同時接觸的困難增大。然而為了能夠進行對以緊密壓縮方式並排設置的接觸點3的測試，已經提出通過共同地覆蓋和使得所說接觸點短路的測試表面來接觸這些個接觸點3。通過位於上面所述的測試表面之外的電路板1的接觸點3的導線軌跡2，則至少能夠到達共同受到覆蓋的接觸點3中的一個。已經知道，與本發明的並行測試的概念相結合，這種測試還有助於節省時間。
上面所述的應用例子僅僅是可能的應用的一個示範性選擇。本領域的普通技術人員會很容易地得到其它應用，還可能使這些上面所述的組合的形式，用於具有幾個自動測試模塊的並行測試。另外該應用不限於具有六個測試模塊的測試臺。
權利要求
1．一種測試印刷電路板的方法，其中電路板(1)在特定的接觸點(3)與導電的測試觸點元件(5)接觸，這些接觸點(3)與導線軌跡(2)連接；其中測試觸點元件(5)或者其中的一部分根據特定的測試程序以時鐘脈衝的方式，接連地與測試電壓源(8)連接；並且測量在每個測試時鐘脈衝期間流經該測試觸點元件(5)的測試電流或者與之相關的參數，其特徵在於將電路板(1)劃分成多個測試區域，其中每一個只包括部分數量的接觸點(3)，並行測試全部或者至少其中一部分測試區域。
2．根據權利要求1所述的方法，其特徵在於如果電路板(1)包括幾個同樣導線軌跡(2)的基本圖案或者面板(A、B、C、D)，選擇基本圖案作為測試區域。
3．一種用於實現根據權利要求1或2所述方法的裝置，包括多個測試接觸元件(5)，用來與電路板(1)的接觸點(3)接觸；測試電壓源(8)；程序控制裝置(9)；可變的連接裝置，其能夠由程序控制裝置以一種方式切換，使得測試接觸元件(5)單獨地或者成群地，根據特定的測試程序以時鐘脈衝的方式接連地與測試電壓源(8)相連；以及計算裝置(10)，其中計算裝置測量和計算流經測試接觸元件(5)的電流或者與之相關的參數，其特徵在於為了能夠實現測試區域的並行測試，至少應當提供多倍數量的計算裝置(10)。
4．根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於另外提供多倍數量的測試電壓源(8)和程序控制裝置(9)。
5．一種用於實現根據權利要求1或2所述方法的裝置，具有並排設置的多個測試模塊，其中每一個與多個導電測試接觸元件(5)連接，能夠根據特定的測試程序與電路板(1)上的接觸點(3)相連接，其特徵在於將測試程序設計成使得這些測試模塊同時且互相獨立地測試相對於它們空間上分配的電路板(1)的測試區域。
全文摘要
一種測試印刷電路板的方法,其中電路板(1)在特定的接觸點(3)與導電的測試觸點元件(5)接觸,這些接觸點(3)與導線軌跡(2)連接;其中測試觸點元件(5)或者其中的一部分根據特定的測試程序以時鐘脈衝的方式,接連與測試電壓源(8)連接;並且測量在每個測試時鐘脈衝期間流經該測試觸點元件(5)的測試電流或者與之相關的參數。特別是對於具有高接觸點密度的待測試電路板(1),通過將電路板劃分成多個測試區域,並且並行測試全部或者至少其中一部分測試區域,可以縮短測試時間。該方法特別適合於在多個面板中生產的電路板。
文檔編號G01R31/02GK1291286SQ99802981
公開日2001年4月11日 申請日期1999年2月10日 優先權日1998年2月18日
發明者福科·德格路依特爾, 漢斯－荷曼·希根 申請人:盧瑟·梅爾澤有限公司