Устройство для контроля металлизированных переходов печатной платы

)4 С 01 К 31/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ 870/24-21 а не механиче й на печатной ного, верст ного,двукратно яжения на аков, О.В.Х ремени перех де стабилиза ен а выхо ользов о 3) 6) ния пере я цифров олько не мых шунтов, ьтметром па ромьпплен изм в метров т печатной устройст что обес рехододения о СССР8, 1980 латы Ав947 о блока ечивает имо провергруппы ках про- может 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕТАЛЗИРОВАННЫХ ПЕРЕХОДОВ ПЕЧАТНОЙЛАТЫ ки одиночного от отверстий на раз веряемой платы. быть использова акои для роце сени и корре ировки которо ничесобласт(57) Изобретение относится контрольно-измерительной т может найти применение при шаемом контроле металлизир переходов печатных плат. Ц ретения - повышение быстро и расширение функциональных ностей достигается путем э гальваническогопроизводится нан хник галь неразр ванных тия на перльные связи го пок ункциона енты обе ль изоб- ействия печивают дос цели за счет ключении при з.п. ф-лы,леннои озм помех пе ройства. к ил.ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 2.04.857.05.87. Бюл, У 1 .В,Антонов, 10.В.Е мако, Б.М.Дяблов 21. 317. 799 (088. 8) бмен опытом в ради 1980, Ф 5, с, 37- орское свидетельст 93, кл. С 01 В. 31/ кого опроса отплате, однократо измерения папереходе, уменьдного процессаора за счет иссправных п за счет вв задания ре возможност ерстия или ичных учас д. Введенные схемные элеижение посустранения работе уст1308951Изобретение относится к контроль- измерительной технике и может найти применение при неразрушающем контроле металлизированных переходов печатных плат. 5Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей за счет электронного а не механического опроса отверстий на печатной плате, однократного,а не 10 двукратного; измерения падения напряжения на переходе, уменьшение времени переходного процесса на выходе стабилизатора за счет использования переключаемых шунтов, измерения цифровым вольтметром параметров тольконеисправных переходов печатной платы за счет введения в устройство блока задания режимов, что обеспечивает возможность проверки одиночного от верстия или группы отверстий на различных участках проверяемой платы (такой режим работы особенно часто может быть использован для корректировки гальванического процесса,при котором производится нанесение гальванического покрытия на переход). На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 - 30 блок задания режимов; на фиг. 3 блок фиксации перехода; на фиг. 4 блок анализа и его связь с контактными модулями; на фиг, 5 - блок управления приводом позиционера; на 35 фиг. 6 - блок управления приводом контактных модулей.Устройство для контроля металлизированных переходов 1 печатной платы 2 содержит два узла 3 и 4 контак тных модулей с подпружиненными контактными зондами 5, светодиоды 6 и фотодиоды 7,нагруженные на соответствующие формирователи 8 и 9 первой и второй групп. Контактные 45 модули имеют кинематическую связь с приводом 10 контактных модулей,который обеспечивает их соединение с печатной платой.Привод контактных модулей запус кается сигналами с блока 11 управления приводами контактных модулей и датчиков 12 контактных модулей. Печатная плата, установленная на предметном столе, кинематически связана с позиционером 13, запускаемым по сигналам с второго блока 14 управления по сигналам с датчиков 15 позиционера. Контактные зонды соединяются с 5 2первым 16, вторым 17, третьим 18 и четвертым 19 выводами коммутатора 20. Коммутатор содержит набор реле 21.1, 21221.п. Каждое реле состоит из четырех контактных групп 2 1. 1. 1- 2 1.4. 1. Выводы 17 коммутатора 20 соединяются с цифровым измерителем 22 и со стабилизатором 23 тока.Устройство управляется блоком 24 задания режимов (фиг. 2), содержащим пульт 25 управления, клавиатуру номера модуля 26 и элементов электрической схемы в виде триггеров и логических схем (фиг. 2).Блок 27 фиксации перехода содержит (фиг. 3) генератор 28, три элемента И 29 в . 3 1, элемент ИЛИ 32, два двоичных счетчика 33 и 34, два дешифратора 35 и 36, регистр 37, мультиплексор 38 и логическую сборку 39. Блок 40 анализа содержит (фиг, 4) дешифратор 41, два триггера 42 и 43, два временных формирователя 44 и 45, два ключа 46 и 47, блок 48 контроля наличия тока, компаратор 49, два инвертора 50 и 51, блок 52 уставок, логическую сборку 53, элемент 54 И. В устройство входит блок 55 регистрации.Блок .14 управления позиционером содержит три логические сборки 56 58 (фиг. 5) семь элементов 59 - 65 совпадения, пять триггеров 66 - 70, генератор 71, счетчик 72 и коммутатор 73 обмоток.Блок 11 управления приводом контактных модулей содержит три элемента 74 - 76 совпадения, временной формирователь 77, два триггера 78 и 79, генератор 80 и коммутатор 81 обмоток. В блок 24 задания режимов, кроме пульта и клавиатуры входят (фиг. 2) три логические сборки 82 - 84, пять элементов 85 - 89 совпадения и два триггера 90 и 91, выход привода 10 соединен с входом датчиков 12, выходы которых соединены с первым входом блока 11, первый вход которого соединен с входом привода 10.Выход блока 14 через позиционер 13 и датчики 15 соединен с первым входом блока 14. Выход стабилизатора 23 соединен с выводом 19 коммутатора 20 и первым входом блока 40.Второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы блока 40 соединены с первым и вторым выходами блока 27, выводами 17 и 18 коммутатора 20, первым3 13089 выходом цифрового измерителя 22,второй выход которого соединен с входом блока 55 регистрации. Вход-выход бло. ка 40 соединен с входом-выходом блока 55. Первый вход и третий выход блока 27 соединены с выходами формирователей 9 и входами формирователей 8 соответственно.Первый, второй, третий и четвертый входы блока 24 соединены с вто рым выходом блока 11, выходами блока 27 и первым выходом блока 40,второй выход которого соединен с управляющими обмотками реле 21.1 - 21.п.Устройство для контроля металли зированных переходов печатной платы работает следующим образом.Печатная плата 2 устанавливается на предметном столе позиционера 13 (фиг. 1). С пульта 25 управления в 20 блоке 24 задания режимов задается один из режимов работы "Автомат" или "Ручной",(фиг. 2). В автоматическом режиме работы по команде "Пуск" взводится соответствующий триггер в бло ке 24 задания режимов, который открывает элемент И 29 в блоке 27 фиксации перехода (фиг. 3). Генератор 28 ,запускает распределитель, состоящий из счетчика 33 и дешифратора 35, 30 55 4поступает коп номера контактного модуля. На выходе мультиплексора появляется сигнал только в том случае, если возбужден тот информационный вход, адрес которого присутствует вЪ данный момент на его адресном входе. А .так как информационные входы мультиплексора через регистр 37 связаны с фотодиодами 7 оптической пары (фиг. 1), то появление сигнала на выхоце мультиплексора говорит о наличии межслойного перехода в виде металлизированного отверстия под контактным модулем, номер которого зафиксирован в счетчике 34. Если под опрашиваемым контактным модулем нет металлиэированного отверстия, счетчик переходит в следующее состояние и опрашивается оптиЧеская пара следующего контактного модуля.Таким образом, описанный блок выполняет следующие функции: производит включение светодиодов внутри контактного модуля, производит регистрацию наличия металлизированного перехода под контактным модулем, выдает управляющий сигнал на включение блока анализа, хранит код номера контактного модуля, где есть металлизированный переход, пока производится его измерение.Сигналом с логической сборки 32 опрашивается дешифратор 36.Последний расшифровывает двоичный код номера контактного модуля, который поступает на логическую сборку 39, или с клавиатуры 26 блока 24 задания режима (фиг. 2), или со счетчика 34 (фиг. 3). Сигналом с дешифратора 36 через формирователь 8 включается светодиод 6, установленный в контактном модуле, код которого зафиксирован в счетчике 34 и дешифраторе 36.Светодиод 6 и металлизированное отверстие 1 образуют оптический канал заканчивающийся фотодиодом 7 и формирователем 9. Выход каждого фотодиода связан с соответствующими разрядами регистра 37. Информация о наличии металлизированного перехода в виде отверстия под контактным модулем заносится в этот регисТр.Управляюший сигнал для записи в регистр поступает с дешифратора 35 управляющих стробовИнформационные входы мультиплексора 38 соединены с выходом регистра 37, на адресные входы мультиплексора Информация о наличии перехода посигналу с мультиплексора 38 поступает в блок 40 анализа (фиг. 4) для запуска схемы измерения омического сопротивления перехода. Эта информация выдается элементом И 31 по сигналу с дешифратора - распределителя 35 (фиг. 3).Сигнал наличия металлизированногоперехода является основным информационным сигналом, он запускает в блоке 40 анализа временной формиро ватель 44. После этого взводитсятриггер 42, по сигналу с которого в дешифраторе 41 производится расшифровка кода номера контактного модуля, под которым есть металлизированный переход. Выходы дешифратора 41 управляют включением соответствующего реле 21 в коммутаторе 20. Это реле имеет четыре контактные группы; две контактные 21. 1. 1 и 21.2. 1 группы подключают контактные зонды 5 верхних контактных модулей к первому 16,и второму 17 выводам коммутатора 20, а две другие 21.3.1 и 21.4,1 подключают контактные зонды нижнейкон5 130895 тактной головки к третьему 18 и четвертому 19 выводам коммутатора.Для исключения коммутационных по мех в момент включения реле и для исключения подгорания контактных зондов во время коммутации выходы.ис" точника шунтируются мощным ключом 46. После того, как включается реле 21. 1 коммутатора, вторым импульсом с формирователя временнык интерва лов 44 опрокидывается триггер 43. Этот триггер закрывает ключ 46 и открывает ключ 47. Эталонный ток течет по цепи: стабилизатор 23 тока, вывод 17 коммутатора,замкнувшийся 15 контакт 21.1.1 реле 21,1, металлизированное отверстие, другой замкнувшийся контакт 21.3.1 того же реле выгод 19 коммутатора, блок контроля наличия тока в блоке анализа, второй 20 ключ, стабилизатор тока. Образующееся от протекания тока по металлизированному отверстию падение напряжения на нем снимается другой парой контактных зондов этого же контакт ного модуля. При неизменном эталонном токе через металлизированное отверстие падение напряжения на нем пропорционально омическому сопротивлению металлизированного перехода, 30 т.е. по величине напряжения можно судить о качестве металлизации перехода. Напряжение с металлизированного перехода поступает на вход компаратора 49 в блоке 40. 35 5 6Второй ключ 47, нагрузкой которого является блок 48 контроля наличия тока, включен последовательно со, стабилизатором 23 тока. Он включается на время непосредственного измерения. Блок 48 контроля наличия тока может быть выполнен, в частности, в виде калиброванного сопротивления, к которому подключена оптронная пара. Этот блок выполняет функции контроля контактирования токовык Эондов на металлизированном переходе.Сигналом с блока 48 контроля включается компаратор 49. Если напряжение, снимаемое с металлизированного отверстия, оказывается меньше напряжения уставки, компаратор выдает сигнал Норма . Последний через логическую сборку 53 и элемент И 54 запускает второй формирователь 45, сбрасывая триггер 43. Ключи 46 и 47 переключаются, ток через переход прекращается. При отсутствии сигнала "Норма" через инвертор 51 включается цифровой измеритель 22. По показаниям цифрового измерителя производится селекция еще одного отказа, связанного с плохим контактированием другой пары контактнык зондов, а также фиксируется истинная величина омического сопротивления металлизированного перехода.Логическая сборка (элемент ИЛИ) 53 объединяет сигналы, говорящие или об окончании измерения, или об окончании работы цикла регистрации печати. По этому сигналу закрывается второй ключ 47, обесточивая цепь контактных зондов, и включается ключ 46, шунтируя стабилизатор.23 тока. При малой. контактной поверхности предъявляются особенно жесткие требования как к точности позиционирования платы по отношению к контакт- ным модулям, так и к токовым нагрузкам через контактные зонды, поскольку плотность тока в месте контактирования может быть недопустимо большой. По этой причине с помощью ключа 47 обеспечивается цепь токовых контактных зондов, когда нет измерения, т.е. принимаются специальные меры чтобы во время установки зондов на отверстии они не подвергались токовой нагрузке.По окончании измерения перехода последним сигналом с формирователя 45 (фиг. 4), поступающим на логичесКлюч 46 выполняет функции коммутируемого шунта и он включен параллельно стабилизатору 23 тока. Он предназ начен для того, чтобы обеспечить для стабилизатора тока постоянный нагрузочный режим. Источник эталонного то. ка работает на низкбомную нагрузку в виде металлизированных отверстий.По этой причине при переключении контактных модулей с одного отвер-стия на другое нагрузка на стабилизатор меняется практически от короткого замыкания до холостого хода.Для исключения коммутационной помехи от такого переключения и вводится первый ключ. Ключ 46 включается на время паузы в измерении, т.е. в момент переключения контактных зондов с одного отверстия на другое, подключая к источнику низкоомное сопротивление и имитируя тем самым низкоомную нагрузку.7 13 кую сборку сигналов запуска триггера "Пуск" в блоке 24 задания режимов, вновь включается распределитель управляющих сигналов, выполненный на основе счетчика 33 и дешифратора 35 в блоке 27 (фиг. 3). При этом счетчик 34 контактных модулей переходит в следующее состояние. Включается светодиод следующего контактного модуля и проверено наличие металлизированного перехода под этим очередным контактным модулем. В случае наличия перехода срабатывает фотодиод, заносится информация в следующий разряд регистра 37 и мультиплексор 38 выдает сигнал в блок 40 анализа на включение реле очередного контактного модуля и на проведение измерения омического сопротивления этого перехода, т.е. повторены опера. ции по приведенному алгоритму.Если под очередным контактным модулем не зафиксировано металлизированного перехода в виде отверстия, мультиплексор 38 не выдает сигнал наличия перехода и измеритель не запускается. Счетчик 33 возвращается в исходное состояние. Сигналом с дешифратора 35 управляющих стробов счетчик модулей увеличивается на единицу, т,е. начинается проверка наличия перехода под следующим по порядку модулем. 08955 8матическом режиме (Т ). Далее через 61 с пульта управления поступаетсигнал на элементы 64 и 65 совпадения, стоящие на входе триггеров 69и 70, разрешающих движение позиционера вправо и влево.Позиционер также целесообразновыполнять с приводом от шаговогодвигателя, такие приводы обеспечивают10 позиционирование с точностью до50 мкм, Коммутатор обмоток позиционера может быть выполнен в виде реверсивного счетчика и дешифратора.Формирование сигнала сброса тригге 15 ров направления движения производится последним импульсом счетчика72. После перемещения позиционерана .один координатный шаг по командешагов сбрасываются триггеры нап 20 равления и позиционер прекращаетсвое движение. Контактные модулиопускаются уже на следующий ряд металлизированных переходов. Сигнал сдатчиков нижнего положения контакт 25 ных модулей подается на схему сборки запускающих сигналов в блоке 24задания режимов. Вновь формируетсясигнал "Пуск" в блоке 27 и происхо-.,дит опрос контактных модулей на30 наличие металлизированных переходов уже под следующим рядом отверстий печатной платы, сдвинутым отпредыдущего на один шаг координатнойсетки,Устройство может проводить выборочную проверку переходов на плате.Для этого блок 24 задания режимовпереводится в положение "Ручной"(по сигналу с пульта 25 управления).40 При нажатой клавише "Отверстие"на клавиатуре 26 набирается код номера контактного модуля. Через элемент 86 включается триггер 9 1 итриггер 90 пуска запускает счетчик45 33 в блоке 27. Далее производитсяпроверка наличия перехода под заданнымна клавиатуре 26 контактным модулем. Сигналом переполнения счетчика 34, говорящем о том, что произведен опрос последнего в контактной линейке модуля, через элемент совпадения в блоке 11 (фиг. 6) включается триггер 78 подъема (разъединения) контактных модулей. Этот триггер выдает управляющий сигнал на коммутатор 81 обмоток привода контактных модулей. В качестве привода контактных модулей целесообразно использовать шаговый привод. Такой привод дает возможность легко менять контактное давление в зависимости от толщины печатной платы. Датчики крайнего положения установлены на верхнем и нижнем контактном моду.- ле.,Сигнал от них поступает в блок 14 управления приводом позиционера (фиг. 5) на элемент 60 совпадения. Когда срабатывают оба датчика то верхний и нижний контактные модули оказываются в максимально разведенном положении, через элемент 62 совпадения включается триггер 68, раз-. решающий работу позиционера в автоРежим "Ряд" предназначен для последовательного контроля переходовв выбранном ряду печатной платы.Дляэтого вручную кнопками "Вправо","Влево", печатная плата устанавли вается под контактными модулями.Через элемент 87 совпадения триггер9 1 возвращается в исходное положение, разрешая запуск счетчика 34в блоке 27. Этот счетчик производит1308955 последовательное обегание контактных модулей и проверку наличия отверстия по приведенному алгоритму.Элемент 88 совпадения (фиг, 2) обес 11 11 печивает формирование сигнала Сброс триггера 90 (" Пуск" ) при наличии последнего импульса с дешифратора 35.Этим сигналом устройство подготавливается в анализу наличия перехода под очередным контактным модулем. 10 Сигнал переполнения, поступающий на один из входов элемента 89, формируется на выходе счетчика 34 контактньи модулей в блоке 27. Наличие этого сигнала говорит о том, что все 15 переходы под контактным модулем проверены. После этого может быть выдана команда на включение позиционера для проверки следующего ряда пере- . ходов печатной платы. го В качестве блока 55 регистрации ,иелесообразно использовать серийно выпускаемое печатающее устройство. На блок регистрации выводится инфор мация только в случае обнаружения отказа, Плохое контактирование токовых зондов определяется блоком 48 контроля наличия тока в блоке 40 анализа, плохое контактирование по тенциальных токовых зондов так же,. как и увеличение омического сопротивления перехода сверхдопустимого значения, определяется по показаниям цифрового измерителя 22, который имеет инФормационный выход и выход запуска на блок регистрации.По показаниям цифрового измерителя. 22 производится селекция двух отказов - завьппенное омическое сопротивление перехода и плохое контактирование токовых зондов. Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я 45 1. устройство для контроля металлизированных переходов печатной платы, содержащее первый и второй блоки контактных модулей с контактными эон О дами, привод контактных модулей,датчики контактных модулей, блок управленйя контактными модулями, блок анализа, позиционер, датчики позиционе-: ра, блок управления позиционера, регистратор, цифровой измеритель, стабилизатор тока, светодиоды и Фотодиоды, соединенные с соответствующими выводами формирователей первой и вто 0рой групп по числу контактных модулей,коммутатор состоящий иэ реле по числу контактных модулей, перекидные контакты которых соединены с контактными зондами соответствующих контактных модулей,а одноименные нормально разомкнутые контакты реле соединены с соответствующими первыми, вторыми, третьими и четвертыми выводами коммутатора, а первый вьиод блока анализа соединен с управляющими обмотками реле, первый и второй блоки контактных модулей. с контактными зондами кинематически соединены с приводом контактных модулей, выход которого соединен с входами датчиков контактных модулей, выходы которых соединены с первым входом блока управления контактными модулями,первый выход которого соединен с входом привода контактных модулей,выход позиционера. соединен с входом датчиков позиционера, выход которых соединен с первым входом блока управления позиционера, выход которого соединен с входом позиционера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения Функциональных возможностей, оно содержит блок задания режимов и блок фиксации перехода, первые входы и выходы которого соединены с выходами и входами формирователей первой и второй групп соответственно, второй, третий и четвертый выходы - соединены соответственно с первым входом блока задания режимов, с первым и вторым входами блока анализа, вход - выход которого соединен с входом-выходом блока регистрации,вход которого соединен с первым выходом цифрового измерителя, первый вход которого соединен с первым выводом коммутатора, второй вывод которого соединен с первым входом стабилизатора тока, второй вход которого соединен с вторым выходом блока анализа, третий вход которого соединен с третьим выводом коммутатора и с вторым входом цифрового измерителя, второй выход которого соединен с четвертым входом блока анализа, пятый вход которого соединен с вторым выводом коммутатора, четвертый вывод которого соединен с выходом стабилизатора тока и с шестым входом блока анализа,третий выход которого соединен с третьим входом цифрового измерителя, чет 11 13 вертый выход блока анализа соединен с вторым входом блока задания режимов, первый и второй выходы которого соединены с вторыми входами блока управления контактными модулями и блока управления позиционером соответственно, пятый выход блока фиксации перехода соединен с третьим входом блока задания режимов, четвертый вход которого соединен с вторым выходом блока управления контактными модулями, а четвертый, пятый и шестой его выходы соединены с вторым, третьим и четвертым входами блока фиксацииперехода соответственно.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок анализа содержит первый и второй инверторы, элемент И, первый и второй КБ-триггеры, первый и второй временные формирователи, первый и второй ключи, блок контроля наличия тока, компаратор, блок уставок, элемент ИЛИ и дешифратор, первый вход которого соединен с первым входом блока анализа, а выход соединен с первым входом блока анализа, вход блокировки дешифратора соединен с выходом первого КБ-триггера, Б- и К-входы которого соединены соответственно с первыми вькодами первого и второго временных формирователей, вход первого временного формирователя соединен с вторым входом блока анализа, а второй выход первого временного формирователя соединен с Б-входом второго КБ в тригге, К-вход которого соединен с вторым выходом второго временного формирователя а первый и второй выходы второго КБ- триггера соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, второй выход блока анализа соединен с выходами первого и второго ключей, третий выход блока анализа соединен с выходом первого инвертора, четвертый - с трЕтьим вькодом второго временного формирователя, третий вход - с первым входом компаратора, четвертый - с первым входом элемента ИЛИ, пятый - с входом первого ключа, шестой - с входом блока контроля наличия тока, первый выход которого соединен с входом второго ключа, а второй - с управляющим входом компаратора и через второй инвертор с вторым вхо 08955 12дом элемента ИЛИ и входом-выходомблока анализа, соединенным также спервым входом элемента И, второивход которого соединен с выходомэлемента ИЛИ, а выход - с входом второго временного формирователя, второй вход компаратора соединен с выходом блока уставок, а выход - свходом первого инвертора и третьим 10 входом элемента ИЛИ,13. Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок фиксации перехода содержит первый и 15 второй счетчики, первый и второй дешифраторы, мультиплексор, регистр,элемент ИЛИ, генератор, первый,второй и третий элементы И и элементлогической сборки, первый, второй, 20 третий и четвертый входы блока фиксации перехода соединены соответственно с информационным входом регистра, первым входом первого элемента.И, первым входом второго элемента 25 И и первыми входами элемента логической сборки, первый выход соединен с выходом первого дешифратора,второй - с выходом элемента логической сборки, адресным входом муль типлексора и информационным входомпервого дешифратора, третий - с выходом третьего элемента И, первыйвход которого соединен с первым выходом второго дещифратора и четвертым выходом блока фиксации перехода, пятый выход которого соединенс выходом Перенос первого счетчика, выходы которого соединены соответственно с вторыми входами логи ческой сборки, а вход - с выходомвторого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходомвторого дешифратора, третий выходкоторого соединен с стробирующим 45 входом регистра, а информационныевходы - с выходами второго счетчика,вход которого соединен с выходомпервого элемента И,второй вход которого соединен с выходом генера тора, выход регистра соединен с информационным входом мультиплексора,выход которого соединен с вторымвходом третьего элемента И, первыйи второй входы элемента ИЛИ соедине ны с первым и вторым выходами второго счетчика, а выход - с входомблокировки первого дешифратора.