DE1616387A1 - Verfahren zum Pruefen elektrischer Schaltungen mit einer hohen Dichte von Verbindungsdraehten - Google Patents

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Geselhdiaft mbH

Böblingen, 15. Januar 1968 ne-ha

Anmelderin : International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10 504

Amtliches Aktenzeichen : Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin : Docket SA 9-66-014

Verfahren zum Prüfen elektrischer Schaltungen mit einer hohen Dichte von Verbindungsdrähten

Die hohe Packungsdichte integrierter Schaltungen bedingt eine hohe Dichte von Drähten für die Eingangs- und Ausgangs-Verbindungen der monolithisch integrierten Schaltungen.

Auf Grund dieser hohen Dichte der Verbindungsdrähte wird das Prüfen der Schaltungen sehr schwierig. Diese Schwierigkeit wird besonders gross, wenn die Schaltungspunkte unter der sehr dichten Verdrahtung automatisch oder programmgesteuert geprüft werden sollen. Bei dem üblichen Verfahren, eine elektrische Sonde gegen einen Schaltungspunkt vorzurücken, brechen häufig die Drähte und/oder die Drähte behindern die Sonde, einen elektrischen Kontakt mit dem vorgegebenen Schaltungspunkt zu erzielen. Demgemäss ist das automatische Prüf en bei einer

109816/0322

hohen Verdrahtungsdichte .obwohl sehr erwünscht, normalerweise, wegen der hohen Verdrahtungsdichte unzweckmässig.

Die genannten Nachteile werden durch ein Verfahren zum Prüfen elektrischer Schaltungen mit einer hohen Dichte von Verbindungsdrähten/bei dem beim Prüfen eine Kontaktgabe einer elektrischen Sonde, die zwischen den Verbindungsdrähten abgesenkt wird, mit einem Schaltungspunkt erfolgt, dadurch vermieden, daß der Abwärtsbewegung der Sonde eine Schwingungsbewegung überlagert wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Abwärtsbewegung der Sonde eine Kreisbewegung überlagert.

Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Durchmesser der Kreisbahn kleiner als die Abmessungen der Sonde.

Nach einem letzten Merkmal der Erfindung wird beim Kontakt der Sonde mit dem vorgegebenen Schaltungspunkt auch die Kreisbewegung beendet.

Docket SA 9-66-014

10 9818/0322

Stromkreis-Berührungspunkt auf das kleinste Maß herabzusetzen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die Sonde nach der Herstellung des elektrischen Kontaktes mit dem Schaltungspunkt ihre Schwingung unterbricht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, von denen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer automatischen

Prüfmaschine gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teiles der in

der Fig. 1 gezeigten Einrichtung,

ti 11LX ctll Ο

Fig. 3 eine Ansicht eines/Längs der Linie 1-1 in der Fig. 2

geführten Schnittes und

Fig. 4 eine Draufsicht,aus der Wirkungsweise der elektrischen

Sonde gemäss der Erfindung zu ersehen ist.

Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt ein Prüfverfahren und eine Maschine zum Prüfen von Schaltungen und Schaltplatten, die auf einer Seite eine hohe Dichte von Verbindungsdrähten aufweisen. Eine Sonde 70 ist an einem Ttäger 50 montiert. Der Träger 50 wird durch Antriebseinrichtung 40 und 20 über den gewünschten Kontakt auf einer Schaltplatte eingestellt. Die Antriebseinrichtung 20 dreht eine Welle

Docket SA 9-66-014

109016/0322

und dadurch, den Träger 50. Die Antriebseinrichtung 40 verursacht eine Translationsbewegung des Trägers 50 mit der Sonde. Durch geeignete Signale für die Antriebseinrichtungen 20 und 40 kann die Sonde 70 unmittelbar über jeden gegebenen Kontaktpunkt, wie den Kontaktpunkt 16 auf der Schaltplatte 11 eingestellt werden. Die Schaltplatte 11 weist eine hohe Dichte an Verbindungsdrähten 12 auf. Die Sonde 70 ist mit einem elektrischen Meßgerät, z.B. einem Voltmeter oder einem Ohmmeter 90 verbunden. Nachdem die Sonde 70 über dem Punkt 16 eingestellt ist, senkt eine Antriebsvorrichtung 30 den Träger 50 und die Sonde 70 gegen den Punkt 16. Während dieses Absenkens und bei der Bewegung der Sonde durch die dichtliegenden Drähte 12 führt die Sonde 70 und ihre Spitze 73a eine kreisförmige Schwingungsbewegung aus, die ihr mittels eines Antriebsgliedes 60 erteilt wird. Infolge dieser kreisenden Bewegung "schlängelt" sich die Sonde 70 durch die Drähte 12, während sie abwärts gegen den Kontakt 16 bewegt wird. Wie aus der Fig. 4 ersichtlich, verschiebt die sich drehende Spitze 73a die Drähte 12a, 12b, 12c und 12d. Die Drehgeschwindigkeit der sich drehenden Spitze ist annähernd der Eigenfrequenz der Drähte gleich und daher werden die Drähte mit ge-, ringster mechanischer Spannung verschoben. Wenn die Sonde in Berührung mit dem Kontakt 16 kommt, wird ein Schalter 80 zum Abschalten des schwingenden Antriebsgliedes/betätigt so daß das Drehen der Sonde 70 unterbrochen wird. Die Sonde verbleibt in dieser Stellung, bis die gewünschten Messungen vom Meßgerät 90 gemacht sind. Die Aus gangs signale des

Docket SA 9-66-014

109816/0322

Gerätes 90 können einem Mehrzweckrechner zugeführt und später . ausgewertet werden. Das Meßgerät 90 ist bei diesem Ausführungsbeispiel nur zur Erläuterung gezeigt.

Wie bereits erwähnt, wird die Sonde unmittelbar über den gewünschten Kontaktpunkt einer Schaltplatte 11 durch die Motore 20 und 40 eingestellt. Das dargestellte Ausführungsbeispiel umfasst einen Tisch 10, welcher die zu prüfende Schaltplatte 11 mit den Drähten 12 und einem vorgegebenen ^

Kontakt 16 unter diesen dicht angeordneten Drähten trägt. Eine Welle 13 ist mittels eines geeigneten Lagers, z.B. eines Kugellagers am Tisch 10 drehbar montiert. Am unteren Ende der Welle 13 ist ein Zahnrad 15 und am oberen Teil der Welle ist eine Zahnstange 14 befestigt. Die Antriebseinrichtung 20 besteht aus einem Motor 21, welcher das mit dem Zahnrad

15 kämmende Zahnrad 22 antreibt, so daß der Motor 21 auf Signale hin die Welle 13 dreht, um die richtige Winkellage zwischen dem Träger 50 und dem Kontaktpunkt 16 herzustellen.

Während der Motor 21 die Welle 13 in die richtige Winkellage zum Punkt

16 dreht, bewegt die Antriebseinrichtung 40 den den Träger 50 abstützenden Rahmen und die Sonde 70 translatorisch. Eine Stützanordnung 30 hält den Träger 50 und die Sonde 70 in einer gegebenen Höhe über der Schalttafel,

•während die Antrieb Seinrichtungen 20 und 40 die Sonde über den Punkt 16 einstellen. Die Stütz anordnung 30 umfasst einen Arm 36 mit einer kreis-

Docket SA 9-66-014

109816/03??

förmigen Bohrung 35 und einer Keilnut 35a. Die Bohrung 35 dient zur Aufnahme der Welle 13 und die Keilnut 35a nimmt die Zahnstange 14 auf. Am Arm 36 ist auch ein Motor 31 montiert, welcher ein Zahnrad 32 antreibt und die Auf- und Abwärtsbewegung des Armes 36 auf der Zahnstange 14 bewirkt. Wenn der Motor 31 nicht antreibt, wird der Arm 36 in einer festgelegten Höhe über der Schaltplatte 11 mittels einer geeigneten Sperrvorrichtung oder durch den Motor 31 und das Zahnrad 32 gehalten.

Auf der anderen Seite des Armes 36 erstreckt sich ein Führungs-Schlitz in der Längsrichtung zur Aufnahme des einen Endes 52 eines Armes 51, der als Zahnstange ausgebildet ist, wie die Fig. 1 zeigt. Eine zum Schlitz 33 durchgehende rechteckige Öffnung 34 im Arm 36 nimmt die Zahnstange 52 auf. Die Antriebseinrichtung 40 besteht aus einem Motor 41, der am Arm 36 montiert ist und das durch die Öffnung 34 mit der Zahnstange 52

kämmende Zahnrad 42 antreibt. Wenn der Motor 41 angetrieben wird, bewirkt daher das Zahnrad 42 eine lineare Bewegung des Armes 51 mit dem ' Träger 50 entweder weg von der Welle 13 oder auf diese zu.

Nachdem die Antrieb Seinrichtungen 20 und 40 die Einstellung der Sonde 70 unmittelbar über den gewünschten Schaltungspunkt 16 bewirkt haben, wird die Antriebseinrichtung 30 für die Vertikalbewegung eingeschaltet, um die Sonde 70 gegen den Punkt 16 zu senken. Die Antriebseinrichtung 30 bewirkt

Docket SA 9-66-014

109816/03 2?

bewirkt das Senken der Sonde auf den Kontakt 16 oder das Abheben von diesem.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ausführlicher den Träger 50, die Antriebseinrichtung 60, die Sonde 70 und den Schalter 80. Der Träger 50 umfasst den Arm 51 mit der Zahnstange 52 an einem Ende und einem Gehäuse am anderen Ende. An diesem Ende ist auch ein zylindrischer abwärts ragender Schutzteil 53 angeordnet, der sich durch eine Öffnung im Arm erstreckt. Am Arm 51 ist das Gehäuse 54 montiert, welcher die Antriebs- ^

einrichtung 60 für'die schwingende Bewegung trägt. Diese Antriebseinrichtung 60 besteht aus einem im Gehäuse 54 montierten Motor 61, welcher eine Welle 62 mit einer an ihr befestigten Scheibe 63 antreibt. Ein Stift

64 ist aussermittig hinsichtlich der Welle 62 mit einem Ende drehbar in der Scheibe 63 und mit seinem anderen Ende in einem hin- und herbeweglichen Arm 65 montiert.

Der Drehzapfen/ist im Teil 51 befestigt und ragt aufwärts durch einen I

Schlitz im hin- und herbeweglichen Arm 65. Am anderen Ende des Armes

65 ist eine napfartige oder halbkugelförmige Öffnung 67.

Die elektrische Sonde 70 ist so montiert, daß sie in der napfartigen öffnung aufsitzt und durch diese und durch den zylindrischen Schutzteil

Docket SA 9-66-014

109816/032?

ragt. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, weist die Sonde 70 einen oberen zylindrischen Teil 71, einen mittleren halbkugelförmigen Teil 72 und einen Spitzen- oder Stift-Teil 73 mit der Spitze 73a für die Berührung des gewünschten Kontaktes 16 auf. Der halbkugelförmige Teil 72 ist in die halbkugelförmige Öffnung 67 des Armes 65 eingepasst.

Ein Schalter und eine Feder 80 sind vorgesehen, um den kugelförmigen Teil 72 und die Öffnung 65 in inniger Berührung zu halten. Die Feder ist mit ihrem unteren Ende 82 am Arm. 65 befestigt und ihr oberer End-Abschnitt ist bestrebt, die Sonde 70 abwärts zu drücken, so daß ihr halbkugelförmiger Teil 72 in der halbkugelförmigen Öffnung 65 sitzt. Im mittleren Teil 83 der Feder 80 ist ein elektrischer Kontakt 84 (Fig. 2, 3) montiert. Wenn die Feder befähigt ist, die Sonder in der öffnung 65 sitzend zu halten, ist der Kontakt 84 in Berührung mit dem Gegenkontakt 85. Wenn jedoch ein Druck gegen die Spitze 73a der Sonde 70 ausgeübt wird, werden diese beiden Kontaktnippel getrennt und unterbrechen den über sie verlaufenden Stromweg. Die Kontakte 84 und 85 sind von allen Teilen ausser den Leitungen 86 und 87 ' elektrisch isoliert.

Der Kontakt 84 ist mit der Leitung 86 und der Kontakt 85 mit der Leitung 87 verbunden. Die Leitung 87 führt zum Motor 61, dessen zweite Leitung 88 mit der Stromquelle 89 verbunden ist. Die Stromquelle 89 liefert die elektrische Energie für den Antrieb des Motors 61. Die Leitung 86 ist an ihrem anderen Ende auch mit der Stromquelle 89 verbunden. Es ist somit ersicht-

Docket SA 9-66-014

109816/03??

lieh, daß beim Auftreffen der Spitze 73a der Sonde auf den gewünschten Kontakt 16 die Sonde von ihrem Lager in der Öffnung 67 abgehoben wird, wodurch die Kontaktnippel 84 und 85 getrennt werden, der Motor abgeschaltet wird und die Sonde 70 ihre Schwingungsbewegung unterbricht.

Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, ist die Sonde 70 an ihrem oberen Ende durch eine Leitung 92 mit dem Prüfgerät 90 verbunden, und dies ist die einzige elektrische Verbindung mit der Sonde 70. Die andere Leitung 91 des Prüfgerätes 90 ist mit einem, ausgewählten Punkt der Schaltplatte 11 verbunden. Während das Ende 73a der Sonde 70 in Berührung mit einem ausgewählten Kontakt 16 ist, werden die Ablesungen von einem Instrument abgenommen, welches symbolisch als Meßgerät 90 gezeigt ist, um die Schaltplatte 11 zu prüfen.

Die Sonde 70 und besonders ihre Spitze 73a wird vertikal unmittelbar über einen Schaltungspunkt, wie den Kontakt 16 durch Zuführen geeigneter Eingang s spannungen für die Motore 21 und 41 der Antrieb Seinrichtungen 20 bzw. 40. eingestellt. Die Sonde wird vorzugsweise erst gesenkt, nachdem sie direkt über dem Punkt 16 eingestellt ist. Dann wird sie aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung dur ch Eins ehalten des Motors 31 gesenkt, welcher das im Eingriff mit der Zahnstange 14 stehende Zahnrad 32 treibt. Es ist somit ersichtlich, daß durch diese drei Antriebseinrichtungen die Sonde 70 und ihre Spitze 73a zur Bewegung auf den gewählten Kontakt 16

Docket SA 9-66-014

109816/03??

gesteuert werden. Wenn der Träger 50 und die Sonde 70 durch die Antriebseinrichtung 30 abwärts bewegt werden, wird der Motor 61 angetrieben, um die Scheibe 63 mit dem Stift 64 zu drehen und eine hin- und hergehende Bewegung des Armes 65 zu bewirken. Infolge , des Zapfens 55 bewirkt das Ende des Armes 65 eine drehende Bewegung der Sonde und deren Spitze 73a. Diese Drehung ist gering, so daß die Sonde 70 während dieser Drehung nicht die innere Wand des Schutzteiles 53 berührt.

Diese drehende Bewegung der Sonde ist in der Fig. 4 in Verbindung mit den vier Drähten 12a, 12b, 12c und 12d gezeigt, welche so in Berührung

Q f· Vi 1 *%Ύ\_Ο Ρ 1 Tl

mit der Spitze 73a kommen, um dieser das DurchabfcaKgi&nr zum Kontakt

^der
zu ermöglichen. Das Ausmass/ter Spitze erteilten Drehung ist sehr gering und der Durchmesser der Kreisbahn kleiner als der Kontakt 16. Die Drehung der Spitze erfolgt mit einer Frequenz, die etwa die Eigenfrequenz der Drähte ist, um die Drähte mit geringster mechanischer Spannung in ihnen zurückzudrängen. Diese Drehung wird fortgesetzt, bis die Spitze 73a feste Berührung mit dem Kontakt 16 hat, so daß die Abwärtsbewegung der Sonde 70 angehalten wird, d.h. beim Auftreffen der Spitze 73a auf den Kontakt 16 wird der halbkugelförmige Abschnitt 72 der Sonde 70 vom Sitz in der Öffnung 67 angehoben. Wenn dies eintritt, werden die beiden Kontaktnippel 84 und 85 getrennt und unterbrechen den Stromkreis des Motors 6l und dadurch die Schwingungsbewegung der, Sonde 70

Docket SA 9-66-014

109816/0322

Claims (4)

-11-Patentansprüche

1. Verfahren zum Prüfen elektrischer Schaltungen mit einer hohen Dichte von Verbindungsdrähten, bei dem beim Prüfen eine Kontaktgabe einer elektrischen Sonde, die zwischen den Verbindungsdrähten abgesenkt wird, mit einem Schaltungspunkt erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwärtsbewegung der Sonde (73) eine Schwingungsbewegung überlagert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwärtsbewegung der Sonde eine Kreisbewegung überlagert wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kreisbahn kleiner als die Abmessungen der Sonde ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daßbei Kontakt der Sonde mit einem vorgegebenen Schaltungspunkt auch die Kreisbewegung beendet wird.

Docket SA 9-66-014

109816/0322

Leerseite