Устройство для контроля межслойных переходов печатной платы

Устройство для контроля межслойных переходов печатной платы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

" l )$yii

Г

-::. r, (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено12. 12. 80 (21) 3221838/18-24 ($1) М. КЛ. с приСоединением заявки №вЂ”

G 01 и 31/28

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 30.07,82. Бюллетень ¹ 28 (И) УДК 621. 317. .799(088.8) Дата опубликования описания 30.07.82 (72) Авторы изобретения.Ермаков

О.В.Антонов, Ю.И.Алексеев, П.Т.Воробьев и Ю.В

° zg .

Ol .;и (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕЖСЛОЙНЫХ ПЕРЕХОДОВ

ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для нераэрушающего контроля межслойных переходов печатных плат.

Ф

Известно устройство для контроля металлизированных отверстий печатных плат, содержащее координатный поэиционер с четырехзондовой контактной головкой, соединенной с источником эталонного тока и с измерителем, снабженное блоками преобразования отработки и регистрации принимаемой информации (1) . ,15

Однако устройство обладает недсстаточно высокой достоверностью контроля.

Наиболее близким.по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является автоматическое устройство для проверки качества металлизации отверстий печатных плат, содержащее блок управления, первый и второй программные блоки, первую и вторую контактные головки, датчик контактирования, первый, второй и третий координатные приводы, регистратор, цифровой излучатель, пульт управления, источник тока, первый коммутатор, блок сравнения f2).

Известное устройство имеет недостаточно высокое быстродействие.

Кроме того, оно имеет недостаточно высокую точность измерения из-за влияния термо-ЭДС и контактной разности потенциалов.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля печатной плапа и быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля межслойных переходов печатной платы, содержащее источник тока, блок управления, соединенный первым выходом с входом программного блока, соединенного первым и вторым выходами соответственно с входами первого и второго координатных приводов, соединенных кинематически с контролируемой печатной платой, первую и вторую контактные головки, кинематически соединенные с первым выходом третьего координатного привода, подключенного входом к выходу второго программного блока, соединенного первым входом с выходом пульта управления, вторым входом - с вторым выходом блока управления, соединенного первым входом с входом устройства, вторым входом— с выходом датчика контактирования, 947793 подключенного входом к второму выходу третьего координатного привода, цифровой измеритель| соединенный первым и вторым входами соответс.твенно с первым и вторим выходами первого коммутатора, блок сравнения, соединенный выходом с первым входом регистратора, введены светоизлучатели, фотоприемники, усилители-формировате1ли, блок анализа, второй коммутатор, блок переполюсовки, первый и второй 10 регистры, вентили, сумматор, первый сдвиговый регистр, задатчик эталонного сигнала и программный блок, соединенный первыми выходами с соответствующими первыми входами первого 15 сдвигового регистра, вентилей, первого и второго регистров, вторым и третьим выходами - соответственно с первыми входами первого коммутатора и блока переполюсовки, четвертым вы- 0 ходом — c третьим входом блока управления, пятым выходом и первым входом — соответственно с первыми входом и выходом блока анализа, подключенного вторыми выходом и входом соответственно.к четвертому входу и третьему выходу блока управления, третьими выходами — к входам регистратора и первым входом второго коммутатора, соединенного вторыми и третьими входами соответственно с первой и второй контактными головками, первым, вторым, третьим и четвертым выходами соответственно с вторым, третьим, четвертым и,пятым входами первого коммутатора, подключенного шестым и седы ым входами соответственно к первому и второму, выходам блока переполюсовки, соединенного третьим выходом и входом с соответствующими входом и выходом источника тока, выходы измерителя 40 соединены с вторыми входами первого,.и второго регистров, соединенных выходам с вторыми входами вентилей, соединенных выходами с входами сумматора, выходы котоРого подключены 45 к вторым входам первого сдвигового регистра, соединенного выходами с первыми входами блока сравнения, подключенного вторнми входами к задатчику эталонного сигнала, светоиэлу- 50 чатели, соединенные входами через формирователь импульсов с выходом датчика кбнтактирования, выходами оптически через отверстия в межслойных переходах печатной платы - с входами фотоприемников, соединенных выходами с соответствующими третьими входами блока анализа.

Блок анализа содержит второй сдвиговый регистр, генератор импульсов, элемент запрета, счетчик, дешифратор,о0 блок усилителей мощности и RS-триггер, R-вход и инверсный выход которого соединены соответственно с первыми входом и выходом блока анализа, S-вход - с выходом второго сдвигово- 65 го регистра, прямой выход - с первым входом элемента запрета, соединенного вторым и третьим входами соответственно с вторым входом блока анализа и выходом генератора импульсов, выходом — с входом счетчика и первым входом второго сдвигового регистра, подключенного вторыми входами к третьим входам блока анализа, соединенного вторым выходом с первым входом блока усилителей мощности и с первым выходом дешифратора, соединенного входами с выходами счетчика, вторыми выходами — c вторыми входами блока усилителей мощности, подключенного выходами к третьим выходам блока анализа.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, на фиг. 2 — структурная схема блока анализа.

Устройство для контроля межслойных переходов 1 в платах 2 содержит первую 3 и вторую 4 контактные головки, первые 5 и вторые 6 контактные модули, фотоприемники 7, светоизлучатели 8, контактные элементы 9, усилители-формирователи 10, второй коммутатор 11, реле 12, первый коммутатор 13, цифровой измеритель 14, блок

15 переполюсовки, источник 16 тока, первый 17 и второй 18 координатные приводы, первый программный блок 19, третий координатный привод 20, второй программный блок 21, датчик 22 контактирования, формирователь 23 импульсов, пульт 24 управления, блок 25 управления, третий программный блок 26, первый 27 и второй 28 регистры, вентили 29, сумматор 30, первый сдвиговый регистр 31, блок 32 сравнения, задатчик 33 эталонного сигнала, регистратор 34, блок 35 анализа, второй сдвиговый регистр 36, RS-триггер 37, элемент 38 запрета, счетчик 39,,генератор 40 импульсов, дешифратор 41, блок 42 усилителей мощности.

Устройство для контроля качества межслойных переходов печатной платы работает следующим образом.

Проверяемая печатная плата 2 с межслойными переходами 1 устанавливается и ориентируется на предметном столе, кинематически связанном с первым 17 и вторым 18 координатными приводами. Контактные головки 3 и 4. совмещаются с крайним рядом отверстий печатной платы. После этого по команде ПУСК в блоке 25 управления

Формируется сигнал на включение привода 20 контактных головок, привод контактных головок работает до тех пор, пока не сработает датчик 22 контактирования, сигнализирующий о том,. что контактные головки опустились на печатную плату и обеспечивают необходимое контактное давление. Нужное контактное давление контактных элементов 9 обеспечивает947793

65 ся тарированными пружинами, заключенными в контактные модули 5 и б.

По сигналу с датчика 22 контактирования формирователь 23 импульсов вырабатывает команду на импульсное включение светоизлучателей 8 нижней 5 контактной головки 4. Оптический сигнал от светоизлучателей поступает к фотоприемникам 7 верхней контактной головки 3.

Верхняя 3 и нижняя 4 контактные головки представляют собой линейку или матрицу контактных модулей 5 и б расположенных с шагом, кратным шагу координатной сетки печатной платы.

Фотоприемник 7 каждого контактного модуля 5 соединен с соответствующим разрядом информационного входа сдвигающего регистра 36 блока 35 анализа (фиг.2) . Информация о наличии отверстия под определенным контактным модулем заносится в соответствующий разряд сдвигающего регистра 36.

Одновременно по команде от блока 25 управления с элемента 38 запрета (фиг.2) снимается запрещающий потенциал, причем эта команда вырабатывается с некоторой задержкой относительно сигнала включения излучателя.

Импульсы с генератора 40 тактовых импульсов поступают на управляющий вход сдвигающего регистра 36. Информация о наличии металлизированного отверстия в последовательном коде сни(мается с выхода сдвигающего регистра 36. Наличие единицы на выходе 35 регистра 36 указывается на наличие металлизированного отверстия на плате под соответствующим контактным модулем.

Синхронно со сдвигающим регистром 4{)

Зб работает счетчик 39. Дешифратор

41 через блок 42 усилителей мощности (фиг..2) последовательно включает соответствующее реле 12 (фиг.1) в ком- . мутаторе 11. Контакты 12-1 — 12-4 под45 ключают выбранный контактный модуль к выходным шинам коммутатора 11.

Сигнал единицы с выхода сдвигающего регистра 36 опрокидывает триггер 37 и закрывает элемент 38 запрета, прекращая поступление тактующих импульсов на сдвигающий регистр 36 и на счетчик 39. В коммутаторе 11 (фиг.1) включается и остается включенным реле 12 соответствующих контактных модулей 5 и б. Одновременно с другого выхода триггера 37 (фиг.2) выдается команда на включение программного блока 26. Блок 26 вырабатывает последовательность управляющих сигналов, обеспечивающих измере- 60 ние омического сопротивления того металлизированного отверстия, код которого зафиксирован на этот момент времени в счетчике 39 и дешифраторе

41 (фиг.2). Пусть, например, счетчик 39 остановился, когда на нем зафиксирован номер крайнего левого контактного модуля (фиг.1). Срабатывает реле 12-1 и замыкаются четыре его контакта 12-1 - 12-4.

Каждый из контактных элементов 9 подключается к соответствующей выходной шине коммутатора 11.

Эталонный ток потечет по цепи плюс источника 16 тока — плюсовой вывод блока 15 переполюсовки — нормально замкнутый контакт 13-2 коммутатора 13 — замкнувшийся контакт 12-1 — контактный элемент 9-1 контактный элемент 9-2 — замкнувшийся контакт 12-3 — нормально замкнутый контакт 13-3 коммутатора 13 - минусовой вывод блока 15 переполюсовки минус источника 16 тока. Образующееся от протекания тока по металлизированному отверстию падение напряжение на нем снимается другой парой контактных элементов 9-3 и 9-4 того же контактного модуля. Это напряжение через контакты 12-2 и 12-4 и нормально замкнутые контакты 13-1 и 13-4 коммутатора 13 поступает на вход цифрового измерителя 14, выдающий двоично-кодированную информацию о величине напряжения на металлизированном переходе. При неизменном токе через металлизированное отверстие падение напряжения на нем пропорционально омическому сопротивлению металлизации перехода, т.е. по величине нанапряжения можно судить о качестве металлизации отверстия.

По команде от программного блока 26 результат первого измерения в цифровом виде заносится в запоминающий регистр 27.

Следующей командой, поступающей в коммутатор 13 от блока 26, цифровой измеритель 14 подключается к паре 12-1 и 12-3 контактных элементов на том же межслойном переходе, а ток задается по контактным элементам

12-2 и 12-4 этого же контактного модуля, что обеспечивается переключением всех контактов коммутатора 13. Одновременно этой же командой изменяется полярность выходного напряжения блока 15 переполюсовки.

В скобках на фиг.1 показано новое значение полярности эталонного напряжения. Ток через металлизированный переход пойдет в обратном направлении.. Результаты первого и второго измерения отличаются друг от друга вследствие того, что напряжение термо-ЭДС и контактной разности потенциалов в первом измерении складываются с напряжением на межслойном переходе, а в другом - вычитаются за счет изменения направления тока через переход.

Результат второго измерения заносится в запоминающий регистр 28 по

947793 сигналу блока 26. Очередной командой иэ блока 26 открываются вентили 29 и в сумматоре 30 производится сложение в двоичном коде содержимого регистров 27 и 28.

Далее, следуницей командой резуль- 5 тат измерения переписывается в сдвигающий регистр 31. Сдвигающий регистр производит сдвиг результата измерения вправо на один разряд, т.е. производится округление младшего разряда, 0 что равносильно делению на две суммы напряжений, полученных при первом и втором измерении одного и того же металлиэированного перехода. Указанная операция увеличивает достоверность измерения омического сопротивления, так как позволяет скомпенсировать влияние термо-ЭДС и контактной разности потенциалов за счет того, что при первом .измерении термо-ЭДС и контактная разность потенциалов суммируются с напряжением на переходе, а при втором вычитаются.

Коммутатор 13 и блок 15 переполюсовки обеспечивает проведение двух независимых и качественно разных измерений сопротивления одного и того же межслойного перехода без изменения положения контактных элементов на отверстии.

В блоке 32 сраннения производится количественное сравнение результата измерения с эталонной величиной, поступающей из эадатчика ЗЗ эталонного значения.

Если падение напряжения на метал- 35 лиэации окажется выше заданного, то регистратор 34 по информации от блока 35 и 32 произведет распечатку номера контактного модуля величины его омического сопротивления. 40

Последней тактовой командой от программного блока 26 триггера 37 (фиг.2) возвращается в исходное состояние . Вновь открывается элемент

38 запрета, разрешая поступление 45 тактующих импульсов с генератора 40 на сдвигающий регистр. 36 и счетчик 39.

C появлением очередной единицы . с выхода регистра Зб, сигнализирующей о том, .что под соответствукщим контактным модулем 5 имеется металлизированное отверстие, вновь срабатывает триггер 37 и передает управление блоку 26.

При этом проводится измерение омического сопротивления очередного металлизированного отверстия н вышеописанной последовательности.

Если же при опросе сдвигающего регистра 36 с приходом очередного тактующего сигнала на выходе его не будет зафиксировано появление двоичной единицы, то зто означает, что под соответствующим контактным модулем в контактной линейке ртсутствует металлизированное отверстие. 65

В этом случае триггер 37 наличия отверстия остается в исходном состоянии, разрешая поступление тактующих импульсов с генератора 40 на вход сдвигакщего регистра 36 и. счетчика 39 °

По последнему импульсу с дешифра гора 41 в блоке 25 управления вырабатывается сигнал запрета, закрывающий элемент 38 запрета в блоке 35, и включается от блока 21 привод контактных головок 20. Контактные головки 3 и 4 возвращаются в исходное положение по вертикали, после чего по команде от программного блока 19 включается координатный привод 18.

Под контактной головкой оказывается следующий ряд межслойных переходов в виде металлизированных отверстий.

Контактные головки вновь опускаются на плату и по сигналу с датчика 22 контактирОнания включаются светонэлучатели 8.

Передача управления от одного координатного привода к другому и их реверс произнодится по сигналам с датчиков зоны контроля, устанонленных на предметном столе (не показан) .

Предлагаемое устройство позволяет резко увеличить производительность работы устройства. Это связано с тем, что за одно координатное перемещение проверяется целая группа межслойных переходов с исключением измерения по координатам с отсутствукшими переходами. Так, по прототипу десять межслойных переходов измеряется за 20 с.

Это время получается за счет суммирования времени на отработку координаты каждого межслойного перехода, времени на подъем и опускание контактных головок н времени измерения и регистрации результатов измерения.

Кроме того, изобретение позволяет унеличить достоверность контроля эа счет введения переполюсовки испытательного тока при измерении, что обеспечивает устранение влияния термо-ЭДС и контактной разности потенциалов на результат измерения. формула изобретения

1. Устройство для контроля межслойных переходов печатной платы, содержащее источник тока, блок управления, соединенный первым ныходом с входом программного блока, соединенного первым н вторым выходами соответственно с входами первого и второго координатних приводов, соединенных кинематнчески с контролируемой печатной платой,.первую и вторую контактные головки, кинематически соединенные с первым выходом третьего координатного привода; подключенного входом к выходу второго программного блока, 947793 соединенного первым входом с выходом пульта управления, вторым входомс вторым выходом блока управления, соединенного первым входом с входом устройства, вторым входом - с выходом

1 атчика контактирования, подключеного входом к второму выходу третьего координатного привода, цифровой измеритель, соединенный первым и вторым входами соответственно с первым и вторым выходами первого коммутатора, блок сравнения, соединенный выходом с первым входом регистратора,. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля и быстродействия устройст- l5 ва, в него введены светоизлучатели, фотоприемники, усилители-формирователи, блок анализа, второй коммутатор, блок переполюсовки, первый и второй регистры, вентили, сумматор, пер-уо вый сдвиговый регистр, задатчик эталонного сигнала и программный блок, соединенный первыми выходами с соответствующими первыми входами первого сдвигового регистра, вентилей, первого и второго регистров, вторым и третьим выходами — соответственно с первыми входами первого коммутатора и блока переполюсовки, четвертым выходом — с третьим входом блока управления, пятым выходом и первым входом — соответственно с первыми входом и выходом блока анализа, подключенного вторыми выходом и входом соответственно к четвертому входу и третьему выходу блока управления, третьими выходами — к входам регистратора и к первым входам вторрго коммутатора, соединенного вторыми и третьими входами соответственно с первой и второй контактными головка- 40 ми, первым, вторым, третьим и четвертым выходами -" соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым входами первого коммутатора, подключенного шестым и седьмым входами 45 соответственно к первому и второму выходам блока переполюсоВки, соединенного третьим выходом и входом с соответствующими входом и выходом источника тока, выходы измерителя соединены с вторыми входами первого и второго регистров, соединенных выходами с вторыми входами вентилей, соединенных выходами с входами сумматора, выходы которого подключены к вторым входам первого сдвигового регистра, соединенного выходами с первыми входами блока сравнения, подключенного вторыми входами к задатчику эталонного сигнала, светоиэлучатели соединенные входами через формирователь импульсов с выходом датчика контактирования, выходами оптически через отверстия в межслойных переходах печатной платы - с входами фотоприемников, соединенных выходами с соответствующими третьими входами блока анализа.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок анализа содержит второй сдвиговый регистр, генератор импульсов, элемент запрета, счетчик, дешифратор, блок усилителей мощности и RS-триггер, R-вход и инверсный выход которого соединены соответственно с первыми входом и выходом блока анализа, S âõîä — с выходом второго сдвигового регистра, прямой выход - с первым входом элемента запрета, соединенного вторым и третьим входами соответственно с вторым входом блока анализа и выходом генератора импульсов, выходом — с входом счетчика и первым входом второго сдвигового регистра, подключенного вторыми входами к третьим входам блока анализа, соединенного вторым выходом с первым входом блока усилителей мощности н с первым выходом дешифратора,. соединенного входами с выходами счетчика, вторыми выходами — с вторыми входами блока усилителей мощности, подключенного выходами к третьим выходам блока анализа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 634290, кл. G 06 F 15/46, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 729498, кл. G Ol N 27/86, 1980 (прототип) .

947793

Фиг.2

Составйтель В.Дворкин

Техред С. Мигунова Корректор Ю.Макаренко

Редактор Н.Гришанова

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5645/69 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5