Устройство для контроля качества межслойных соединений печатной платы

,тентнотетннсня 61 б)ноте.,а т.4 ; е ПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл, С 01 К 31/28 с присоединением заявки МГосударственный комитет СССР оо делам изобретений и открытий(53) УДК 621,317.799(088.8) Дата опубликования описания 2311,80(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МЕЖСЛОЙНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫИзобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано для неразрушающего контроля качества межслойных соединенийразличных участков изготовленных печатных плат,Известно устройство, содержащееконтактные головки, приводы перемещения контактных головок, блок ввода программы, блоки управления приводами перемещения контактных головок и регистратор 1.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для контроля качества межслойных соединений печатной платы,содержащее блок ввода программы, блоки управления координатными приводами контактных головок, генератор тактовых импульсов, блоки управления вер тикальными приводами контактных головок, пороговый элемент, регистратор,блок задания уставок, два двухкоординатных механизма поиска координат. иприводы вертикального перемещения кон таткных головок с раздельными элементами контактирования 2 .Недостатками таких устройств являются невысокая достоверность и значительная продолжительность контроля.30 Цель изобретения - повышение достоверности и уменьшение времени контроля.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок ввода программы, первый вход которого соединен со входами соответствующих блоков управления координатными приводами контактных головок, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с соответствующими входами блоков управления вертикальными приводами контактных головок, пороговый элемент, выход которого соединен со входом регистратора, а первый вход соединен с выходом блока задания уставок, два двухкоординатных механизма поиска координат, на каждом из которых установлены дискретные приводы вертикального перемещения контактных головок с раздельными элементами контактирования, управляемые с выходов блоков управления, вход каждого иэ которых соединен с первым входом блока ввода программы, а соответствующий выход соединен с дискретным приводом вертикального перемещения контактной головки, введены блок контроля контактирования, блок коррекции контактного давления, триггер отрицательного результата,точечный маркирователь, датчики контактных головок, счетчик шагов,четырехвходовый элемент совпадения и индикаторотказов, причем первый вход блока контроля контактирования соединен с перны - ми входами датчиков контактных головок,второй, третий, четвертый и пятыйвходы которого соединены с контактными элементами верхней и нижней контактных головок,первый выход которогосоединен со вторым входоЪ пороговогоэлемента,а второй выход соединен спервым входом точечного маркирователя и первым входом счетчика шагов,второй вход которого соединен с однимиз входов каждого блока управленияприводов нертикальноГо перемещенияконтактных головок и с выходом четырехвходового элемента совпадения,ц.,входы которогосоединены "с соответствующими выходами блоков-управления координатными приводами, первый вход триггера отрица- зОтельного результата соединен со входом регистратора, второй вход которогосоединен с кнопкой Пуск,первый выход которого соединен со вторым входом точечного маркирователя и первымвходом индикатора отказов, а второйвыход соединен со вторым нходом блокаввода программы; вторые входы датчиков контактных головок соединены содними из входов каждого из блоковуправления вертикального перемещени" " контактных головок, другие входы которых соединены с первым входом блока ввода программы, выход блока коррекции контактного давления соединенс соответствующими входами блока 35уйравления вертикального перемещенияконтактных головок, третий вход точеч- ного маркирователя и второй вход индикатора отказов соединейы с йернымвходом блока ввода программы,.а соот Оветствующие выходы блоков управления"координатными приводами вертикальногоперемещения контактных головок соединены с соответствующими приводами координатного перемещения контактныхголовок,При этом блок контроля контактирования содержит коммутатор контактных -"элементов, коммутатор эталонного то"ка:, измеритель, блок сравнения, гене Оректорйарйых ймпульсов, причем первый вход коммутатора эталонного токасоединен с первым входом блока контроля контактирования, входы коммутатора контактных элементов соединены-соответственно со вторым третьим,четвертым и пятым входами блока контроля контактирования, а вйходы соедйнены с первым и вторым входами из -мерителя и вторым и третьим йходамикоммутатора эталонного тока, выход 60Которогосоединен со вторым выходом,блока -контроля контактирования, управляющий входкоммутатора контактныхэлементов соединен со входом генератора парных импульсов, третьим входом у измерителя и первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя, а выход соединен с первым выходом блока контроля контактирования.Блок управления координатным приводом контактных головок содержит позиционный и ннутришаговый датчики, двоичный шифратор инверсного кода, одноразрядные сумматоры, многонходовый элемент совпадения, генератор переменной частоты, иннерсный двухвходоной элемент совпадения, коммутатор и счетный триггер, причем первые выходы позиционных и ннутришаговых датчиков соединены с соответсзвукйими входами двоичного дешифратора инверсного кода, выходы которого соединены с перными суммирующими входами одноразрядных сумматоров, вторые суммирующие входы которых соединены с соответствующими входами блока управления координатным приводом контактных головок, выходы одноразрядных сумматоров соединены с входами многонходового элемента совпадения и первым входом генератора переменной частоты, выход многонходоного элемента совпадения соединен с первымвходом инверсного двухнходоного элемента совпадения и с входом счетного триггера, первый выход которого соединен со вторым входом генератора переменной частоты и со вторым выходом внутришагового датчика, второй выход соединен со вторым выходом позиционного датчика, Р-выходы одноразрядныхсумматоров соединены со входами переноса следующего разряда одноразрядного сумматора, а выход Р-старшего разряда одноразрядного сумматора соединен со вторим входом инверсного двухвходового элемента совпадения и первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом инверсного двухвходового элемента совпадения,а третий вход соединен с выходом генератора переменной частоты, выход коммутатора, третий ныход внутришаговогодатчика, второй выход генератора переменной частоты соединены с соответствующими выходами блока управления координатными приводами контактных головокНа фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления координатным приводом контактных головок.Устройство содержит двухкоординатные механизмы 1 и 2 поиска координат, каждый из которых содержит верхнюю инижнюю контактные головки 3 и 4 с раздельными элементами 5 контактирования и дискретные приводы 6 вертикального перемещения контактных головок, блоки 7 упранленйя вертикальными приводами контактных головок, в каждый из которых входят триггер 8, блок 9 совпадения, регистр-счетчик 10, ключ 11реверса и электронный коммутатор 12, генератор 13 тактовых импульсов, датчики 14 контактных головок, блок 15 коррекции координатного давления, блок 16 контроля контактирования, содержащий коммутатор 17 контактных элементов, коммутатор 18 эталонного тока, измеритель 19, блок 20 сравне" ния и генератор 21 парных импульсов, блок 22 задания уставки, пороговый элемент 23, регистратор 24, триггер 25 отрицательного результата, точечный маркиронатель 26, индикатор 27 отказов, счетчик 28 шагов, блок 29 ввода программы, приводы 30 координатного перемещения контактных головок, четырехнходовый элемент 31 сонпадения и блок 32 управления координатными приводами контактных головок, содержащий позиционный датчик 33, ннутришагоный датчик 34, двоичный шиФратор 35 инверсного кода, одноразрядные сумматоры 36, многонходоный элемент 37 совпадения, генератор 38 переменной частоты, инверсный двухвходовый элемент 39 совпадения, коммутатор 40 и счетный триггер 41,Устройство работает следующим об- разом.По сигналу "Пуск" управляющая инФормация с помощью блока 29 ввода программы по кадрам вводится в блоки 32 управления координатными приводами контактных головок. Кадр управляющей информации содержит информацию о признаке контактных головок 3 и 4, верхней или нижней, о конечных координатах перемещения приводон,30 координатного перемещения контактных головок с контактными головками 3 и 4, о количестве металлизированныхотверстий 44 печатной платы 42 в группе.Двоично-кодированная информация о координатах из блока 29 ввода про- граммЫ поступает на первые суммирующие входы одноразрядных сумматоров 36 блоков 32 управления координатными приводами контактных головок. На вторые суммирующие входы одноразрядных сумматоров 36 поступает инверсная двоично-кодировайная информация с двоичного шифратора 35 инверсного кода. Двоичный шифратор 35 инверсно- го кода преобразует позиционный код, поступающий с позиционного датчика 33 и внутришагоного датчика 34 в инверсный двоично-кодированный код. В блоке 32 управления координатными приводами контактных головок формируются команды на прямое или обратное перемещение соответствующих приводов 30 координатного перемещения контактных головок, Команда"Стоп" формируется в результате поразрядного сложения на одноразрядных сумматорах 36 двоична-кодированной информации, поступающей из блока 29 ввода программы и инверсной двойчно-кодированной информации, приходящей спозиционного датчика 33 и ннутришаго вого датчика 34, и фиксируется по наличию едийичной комбинации сигналовнавхбдахмноговходового элемента37 совпаденияЕсли же позиционныйномер адресной позиции с позиционного датчика 33 и внутришагового датчика34 меньше позиционного номера, йолу-ченного из блока 29 нвода программы,то в результате суммиронания происходит переполнение одноразрядных сумматоров 36, которое обнаруживаетсяпо наличию сигнала переполнения навыходе Р переноса старшего разряда,Формируется сигнал "Вперед", управ 15 ляющий коммутатором 40,Сигнал "Назад" Формируется инверсным двухнходовым элементом 39совпадения, который фиксирует одновременное отсутствие сигналов "Стоп"2 О и "Вперед",Команда "Стоп" на выходе многовходового элемейта 37 совпадения появляется дважды: первый раз эта команда формируется по сигналам позиционного датчика 33, а второй раз - посигналу с внутришагового датчика 34.Первая команда "Стоп", т .е . команда,сигнализирующаяо приходе койтактных"головок 3 и 4 в заданную программойпозицию, фиксируется счетным триггеЗО ром 41. Счетный триггер 41 передаетуправление приводами 30 координатного перемещения контактных головоквнутришаговому датчику 34. Счетныйтриггер 41 также производит изменение35 частоты следования импульсов н гене-раторе 38 переменной частоты. Частотауменьшается, и уменьшается скоростьдвижения координатного перемещенияконтактных головок 3 и 4.40 Этим обеспечивается необходимыйтормозной путь и необходиМая точностьостановки контактных голбвьк 3 и 4над и под металлизированными отвер-стиями 44. Перестройка частоты в генераторе 38 переменной частоты производится в соответствии с кодом сигнала ошибки, полученным на выходаходноразрядных сумматоров 36,Разгон двигателя привода 30 коорщ динатного перемещения контактных головок сначала производится по сигналамс внутришаговогодатчика 34 при номинальной приемистости, а затем двигатель управляется от сигналов с позиционного датчика 33 при повышенной частоте следования импульсов с генератора 38 переменкой. частоты. Постепенноеповышение частоты позволяет резко увеличить приемистость двигателя; приэтом в несколько раз увеличивается4 О скорость отработки заданной координаты,Окончание отработки всеми приводами30 координатного перемещения контакт,ных головок заданных перемещений поосям Х и У фиксируется .четырехвхо 45 довым элементом 31 совпадения, который выдаетсигнал разрешения в блоки 7 управления вертикальными приводами контактных головок. Далее по команде из блока 29 ввода программы срабатывает триггер 8 соответствующей из контактных головок 3 и 4.Импульсы с генератора 13 тактовых импульсов поступают на вход регистра- счетчика 10, в который предварительно из блока 15 коррекции контактного давления была занесена информация о вели-р чине перемещения контактных головок 3 и 4, Контактное усилие меняется электрически, путем записи нового кода врегистр-счетчик 10. Код, записанный в регистр-счетчик 10, зависит от толщины печатной платы 42 и толщины покрытия на металлизированном отверстии 44, от степени коробления и прогиба печатной платы 42. Электронные коммутаторы 12, управ 20"ляющие дискретными приводами 6 вертикального йеремещения контактных головок, производят отработку заданногоколичества шагов до обнуления регистра-счетчика 10. Реверсы 11 обеспечивИбтизменение направления вращениядискретных приводов 6 вертикального"перемещения контактных головок приподъемеи"опускании контактных головок 3 и 4, 30ПосЛе"того, как контактные головки3 и 4 опустятся на металлиэированноеотверстие 44, по команде с датчиков14 кбнтактнйх головок включается коммутатор 18 эталонного тока в блоке З 516 контроля контактирования, Черезраздельные элементы 5 контактирования верхней и нижней контактных головок 3 и 4 и межслойное соединение43 идет ток строго определенной величины . На межслойном соединении 43образуется падение напряжения. Это"йапряжение снимается с помощью раздельных элементов 5 контактированияи через соответствующие йормально"эамкнутые контакты коммутатора 17 45кбнтактных элементов подается на входизмерителя 19. При неизменном токечерез межслойное соединение 43 паденйе "йайряженйя на"йем-пропорционально "его ойическому сопротивлению. Таким уобразом, "по величине снимаемого смежслойного соединейия 43 напряженияможно судить о качестве межслойногосоединения 43. Увеличение "бмическогосопротйвления,"что в"данномслуЧае- проявляет себя "как увеличение напряжения, свидетельствует о налйчиитрещин, утоньшений межслойного" соединенчя 43 ио других дефектах.Результаты измерения в двоично."дЗайгйчном коде снймаются с измерителя 19 и запоминаются блоком 20 сравйения, Посигналу с генератора 21парных йЬпульсов все контактные"груа пь коммутатора 17 контактных"элемен-тов переходят в другое положение. 65 Коммутатор 18 эталонного тока подключается к другой .паре раздельныхэлементов 5 контактиронания и производится повторное измерение напряжения на межслойном соединении 43 безизмерения положения раздельных элементов 5 контактирования на металлизированном отверстии 44. Результатвторого измерений через измеритель. 19 поступает в блок 20 сравнения,где сравнивается с результатом первогоизмерения,Повторное измерение производитсябеэ изменения положения контактныхголовок 3 и 4 на металлизированныхотверстиях 44.Блок 16 контроля контактированияне только проверяет наличие надежного контакта раздельных элементов 5контактирования с металлиэированнымотверстием 44, но обеспечивает анализвоспроизводимости результата измерений за счет сравнения двух независимых и качественно разных измерений .Результат второго измерения сравнивается пороговым элементом 23 с напряжением уставки,поступающим иэблока 22 задания уставки и, если онооказывается выше напряжения уставки,включается регистратор 24.Устройство может быть также использовано для контроля омического сопротивления металлизированных отверстий44,. В этом случае верхняя и нижняяконтактные головки 3 и 4 перемещаются синхронно.Измерение группы металлизированныхотверстий 44, имеющих регулярное расположение на печатной плате 42, производится по информации, записаннойв одном кадре программы, В счетчик28 шагов заносится информация о количестве металлизированных отверстий 44в группе, а в блоки 32 управления кобрдинатнымйприводами контактных головок вводится позиционный код одногошага перемещения приводов 30 координатного перемещения контактных головок . Устройство производит последовательное измерение омического сопротивления металлизированных отверстий 44данной группы до тех пор, пока необнулится счетчик 28 щагов. Сигнал о наличии дефекта в металлиэиронанном отверстии 44 запоминается триггером 25 отрицательного результата.на то время, пока не поднимется верхняя контактная голонка 3. После этого точечный маркирователь 26 отмечает дефектное отверстие и включает индикатор 27 отказов. Индикатор 27 отказов производит селекцию отказов устройства. Так индикация отказов, вследствие"плохого контактирования токовых раздельных элементов 5 контактийования контактных головок 3 и 4, проиэводйтаяпо-сигналам наличия эталоннЬго тока в коммутаторе 18 эталонного тока, а индикация отказовиз-за плохого контактирования измери- тельных раздельных элементов 5 контактирования производится по результатам анализа первого и второго измерения. Индикация отказов схемы автоматического выбора направления движения приводов 30 координатного перемещения контактных головок производится путем сравнения команд о направлении- движения, полученных в блоках 32 управления координатными приводами контактных головок, с программой .Устройство позволяет автойатизировать процесс проверки межслойных соединений не только Выборочных цепей, а всех цепей, всех печатных плат данной серии, при этом обеспечивается 15 высокая производительность ивысокая достоверность контроля,Формула изобретения201, Устройство для контроля качества .межслойных соединений печатной платы, содержащее блок ввода программы, первый вход которого соединен со входами соответствующих блоков управ ления координатными приводами контактных головок, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с соответствующими входами блоков управления вертикальными приводами контак тных головок, пороговый элемент, выход которого соединен со входом регистратора, а первый вход соединен с выходом блока задания уставок, два двухкоординатных механизма поиска 35 координат, на каждом из которых установлены дискретные приводы вертикального перемещения контактных головок с раздельными элементами контактирования, управляемые с выходов блоков 40 управления, вход каждого из которых соединен с первым входом блока ввода программы, а соответствующий выход соединен с дискретным приводом вертикального перемещения контактной голов-ки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, 45 с целью повышения достоверности и уменьшения времени контроля, в него введены блок контроля контактирования, блок коррекции контактного давленйя, триггер отрицательного резуль тата, точечный маркирователь, датчики контактных головок, счетчик шагов, четырехвходовой элемент совпадения и индикатор отказов, причем первый вход блока контроля контактирования соединен с первыми входами датчиков контактных головок, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соединены с контактными элементамиверхней и нижней контактных головок, пер- вый выход которого соединен со вторым 60 входом порогового элемента, а второй выход соединен с первым входом точечного маркирователя и первым входом счетчика шагов, второй вход которого соединен с одним из входов кажцого 65 блока управления приводов вертикального перемещения контактных головок и с выходом четйрехвходового эЛемента совпадения-,входы которого соединены с соответствующимивыходами блоков управления координатными приводами, первый вход триггера отрицательного результатасоединенсовходом " регистратора "второй вход которого соединен с кнопкой "Пуск", первый выходкоторогосоединен совторйм входом точечного маркирователя и первым входоминдикатора отказов", а второй выход соединен со вторым входом блока ввода Йрогракчы, вторые входы датчиков контактных головок соединены с одними из входов каждого из блоков управления вертикального перемещения контактных головок, другие входы которых соединены с первым входом блока ввода программы, выход блока коррекции контактного давления соединен с соответствующими входами блока управления вертикального перемещения контактных головок, третий вход точечного маркирователя и второй вход индикатора отказов соединены с первым входом блока ввода программы, а соответствующие выходы блоков управления координатными приводами вертикального перемещения контактных головок соединены с соответствующими приводами координатного перемещения контактных головок.2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок контроля контактирования содержит коммутатор контактных элементов, коммутатор эта-. лонного тока, измеритель, блок сравнения генератор парных импульсов, причем первый вход коммутатора эталонного тока соединен с первым входом блока контроля контактирования, входы коммутатора контактных элементов соединены соответственно со вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока контроля контактирования, а выходы соединены с первым и вторым входами измерителя и вторым и третьим входами коммутатора эталонного тока, выход которого соединен со вторым выходом блока контроля контактирования, управляющий вход коммутатора контактных элементов соединен со входом генератора парных импульсов третьим входом измерителя и первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя, а выход соединен с первым выходом блока контроля,контактирования .З.Устройство по п. 1,о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок управления координатным приводом контактных головок содержит позиционный и внутри-шаговый датчики, двоичный шифраторинверсного кода, одноразрядные сумматоры,многовходовый элемент совпаде. ния, генератор переменной частоты, инверсный двухвходовый элемент совпад,ения; коммутатор и счетный триггер, причем первые выходы позиционных и внутришаговых датчиков соединены с соответствующими входами двоичного дешифратора инверсного кода, вы" -ходм которого соединены с первымисуммирующими входами одноразрядныхсумматоров; вторые суммирующие входыкоторых соединеныс соответствующимивходами блока управления -координат- нйм приводом контактных головок, выходы одноразрядных сумматоров соеди -иены с входами:многовходовогЬ зле=мента совпадения и первым входом ге "нератора переменной частоты,"Выходмноговходового элемента совпадениясоединен с первым входом инверсного 15-двухзходового элемента совпадения и"с входом счетного триггера, первыйвыход которого соединен со вторымвходом генератора переменной частотыи со вторым выходом внутришагового щдатчика, второй выход соединен совторым выходом позиционного датчика,Р-выходы одноразрядных сумматоров соединены со входами переноса следующего разряда одноразрядного сумматора, а выход Р-старшего разряда одноразрядного сумматора соединен совторым входом инверсного двухвходового элемента совпадения и первымвходом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом инверсного двухвходового элемента совпадения, а третий вход соединен с выходом генератора переменной частоты,вйход коммутатора, третий выход внутрйшагового датчика, второй выход генератора переменной частоты соединеныс соответствующими выходами блокауправления координатными приводамиконтактных головок,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 . Патент Японии Р 44-б 7735,25,02.75.2. Авторское свидетельство СССР9330577, кл. Н 05 К 3/00, 04.05.70ное 4/5 илнал ППП "Патент, г, Узгород, ул. Проектная, 4 каз 812/49 Тирак О 9 ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Ра