DE3602696C2 - Prüfeinrichtung für auf Trägern angeordnete elektronische Bauelemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung für auf mit Kontakten oder Kontaktbahnen versehenen Trägern angeordnete elektronische Bauelemente nach der Gattung des Anspruchs 1.

Zum Prüfen von Mikrochips, Dünnschicht- oder Dickschicht­ schaltelementen und anderen elektronischen Bauelementen, die auf Leiterplatten, Grundkörpern oder anderen Trägern aufge­ bracht sind, ist aus der US 3 714 572 eine derartige Prüfein­ richtung bekannt. Eine aus einer Vielzahl von Prüfkontakten bestehende Prüfkontaktanordnung wird durch eine Vielzahl von getrennt steuerbaren Pneumatikzylindern gebildet, wobei die Prüfkontakte als Kolbenstangen ausgebildet sind und in Kon­ takt mit dem Träger bzw. der auf ihm angeordneten Kontakte oder Kontaktbahnen gebracht werden. Danach wird ein Prüf­ schritt oder ein Prüfprogramm durchlaufen und schließlich die Prüfkontaktanordnung wieder abgehoben und auf den nächsten, zu prüfenden Träger aufgesetzt. Die bekannte Prüfeinrichtung weist den Nachteil auf, daß die elektrischen Zuleitungen zu den einzelnen Prüfkontakten der Prüfzylinder als Anschlußlei­ tungen ausgebildet sind, die individuell an den Zylindern oder Kolbenstangen mittels Lötfahnen angelötet werden müssen. Das Anlöten der Drähte ist mit einem sehr hohen Arbeitsauf­ wand verbunden, insbesondere dann, wenn die zu prüfenden Lei­ terplatten sehr viele Bauteile und Prüfstellen besitzen. Dar­ überhinaus wird die Prüfeinrichtung unübersichtlich und stö­ rungsanfällig, da eine große Zahl frei verlaufender Anschluß­ drähte vorhanden sind, die sich gegenseitig berühren, in Kon­ takt mit anderen elektrischen Kontakten kommen oder reißen können. Ahnliche Anordnungen sind auch aus der DE 26 08 430 A1 und DE 29 05 175 A1 bekannt, bei denen eine Verbindung mit Lötansatzstücken erforderlich ist. Auch gemäß der DE 28 16 721 A1 und der DE 31 36 896 A1 müssen Lötverbindungen mit An­ schlußdrähten bzw. Anschlußfahnen hergestellt werden, so daß auch dort die selben Nachteile vorliegen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Prüfein­ richtung zu schaffen, bei der auch bei einer großen Zahl von Prüfzylindern die Zuleitungen berührungssicher und mechanisch robust angeordnet sind.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Neben der übersichtlichen Anordnung und dem weitgehenden Schutz gegen mechanische Einflüsse und Kurzschlüsse besteht bei der erfindungsgemäßen Anordnung noch der Vorteil einer kostengünstigen Fertigung in der Massenproduktion, da die ge­ samten Zuführungen als Leiterplatten in der Massenproduktion hergestellt werden können. Die Kontaktanordnungen (Kontaktfahnen bzw. Kontaktflächen) stellen beim Einsetzen der Zylinder automatisch den Kontakt zu den Leiterbahnen her, so daß keinerlei elektrische Anschlüsse durch Löten oder der­ gleichen mehr hergestellt werden müssen. Bei einem Auswech­ seln eines Zylinders wird stets der elektrische Kontakt zu den Zuleitungen wieder automatisch hergestellt. Da Leiterbah­ nen sehr eng aneinandergeführt werden können, kann eine sehr große Zahl von Zylindern auf kleinster Fläche angeordnet wer­ den, ohne daß Probleme mit der Leitungsführung entstehen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im An­ spruch 1 angegebenen Prüfeinrichtung möglich.

Die Leiterbahnen münden vorteilhafterweise an einer Steckkon­ taktleiste an wenigstens einer Außenseite der Leiterplatte, die über einen Mehrfachstecker und eine entsprechende Mehr­ fachleitung mit der vorzugsweise als Mikrorechner ausgebilde­ ten Prüfschaltung verbunden ist.

Die Löcher für die Kolbenstangen sind zweckmäßigerweise ent­ weder mit federnden, radial nach innen gerichteten Kontakt­ fahnen oder mit Kontaktflächen auf der von dem zu prüfenden Träger abgewandten Seite versehen. Im ersten Fall treten die Kontaktfahnen mit den sich nach oben bewegenden Kolbenstangen in elektrischen Kontakt, und im zweiten Fall sind die Kon­ taktflächen entweder direkt oder über eine vorzugsweise als Tellerfeder ausgebildete Feder elektrisch mit den ring­ förmigen Oberkanten der metallisch ausgebildeten Zylinder verbunden. In beiden Fällen können sämtliche Kontakte durch ein einfaches Auswechseln der Leiterplatte erneuert werden.

Eine einfach zu fertigende, stabile und kostengünstige Haltevorrichtung für die Pneumatikzylinder wird aus massi­ vem, isolierendem Kunststoff, vorzugsweise Strukturschaum hergestellt. Dabei werden zweckmäßigerweise an wenigstens einer Seite dieser Haltevorrichtung steuerbare Ventile angeordnet, die mit den Enden der Druckleitungen verbunden sind. Da hierbei eine der großen Zahl der Pneumatikzylinder entsprechende Zahl von Ventilen erforderlich ist, werden diese vorteilhafterweise in wenigstens einer Ventilblock­ einheit zusammengefaßt, und die Steuerzuleitungen werden auf einer an den Ventilen angebrachten Leiterplatte angeord­ net. Die Leiterbahnen auf der Leiterplatte können zweck­ mäßigerweise wie bei der mit der Lochanordnung versehenen Leiterplatte an eine elektrische, vorzugsweise als Mikro­ rechner ausgebildete Steuerschaltung angeschlossen sein. Diese Steuerschaltung kann auch zusammen mit der Prüf­ schaltung durch einen einzigen Rechner gebildet sein.

Eine Vereinfachung in der Herstellung kann noch dadurch erzielt werden, daß die Haltevorrichtung zweigeteilt ist, wobei ein Teil die Pneumatikzylinder und vertikalen Druck­ leitungen und der andere Teil im wesentlichen horizontale Druckleitungen und die Ventile enthält.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand von Ausführungsbeispielen aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeich­ nungen. Diese zeigen:

Fig. 1 eine Haltevorrichtung mit Pneumatikzylindern und einer Ventilblockeinheit im Schnitt,

Fig. 2 eine Leiterplatte mit Stromzuführungen für die Pneumatikzylinder in der Draufsicht,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Pneumatikzylinders in einer vergrößerten Darstellung und

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Pneumatik­ zylinders in vergrößerter Ausführung.

Die in Fig. 1 dargestellte, aus massivem, isolierendem Kunststoff bestehende Haltevorrichtung 10 besteht aus zwei quaderförmig ausgebildeten Teilen 11, 12. Der obere Teil 11 weist an seiner Oberseite eine Vielzahl von Pneu­ matikzylindern 13 auf, deren Kolbenstangen 14 als Prüf­ kontakte ausgebildet sind und nach oben weisen. Die Pneu­ matikzylinder 13 sind reihenweise nebeneinander angeordnet, können jedoch prinzipiell eine beliebige Anordnung und Anzahl aufweisen. Vom unteren Bereich jedes Pneumatik­ zylinders 13 aus führt eine Druckleitung 15 vertikal nach unten. Der zweite Teil 12 der Haltevorrichtung 10 weist im wesentlichen vertikal angeordnete Druckleitungen 16 auf, die über abgewinkelte Anschlußleitungen 17 mit den vertikalen Druckleitungen 15 verbunden sind.

Der Kunststoff, aus dem die beiden Teile 11, 12 hergestellt sind, kann beispielsweise ein Strukturschaum sein, wobei die beiden Teile dichtend miteinander verklebt werden. Um eine gute Abdichtung der Leitungen zu erreichen, kann beispielsweise eine Anordnung gemaß der DE-PS 32 15 883 vorgesehen werden. Selbstverständlich können die beiden Teile 11, 12 auch auf andere Weise dichtend miteinander verbunden sein, z. B. durch Verschraubung, wobei zwischen die beiden Teile eine Dichtung einzulegen wäre.

Die Öffnungen für die Pneumatikzylinder 13 und die Druck­ leitungen 15 bis 17 können entweder beim Gieß- oder Spritz­ vorgang der Haltevorrichtung 10 gebildet oder nachträglich durch Bohren hergestellt werden. In Abhängigkeit des ver­ wendeten Kunststoffmaterials bilden diese Öffnungen bzw. Bohrungen bereits die Zylinder 13 und die Druckleitungen 15 bis 17, diese können jedoch auch als gesonderte Hülsen oder Leitungsstücke eingesetzt werden.

An einer Seite des unteren Teils 12 der Haltevorrichtung 10, an dem die horizontalen Druckleitungen 16 münden, sind aus einer Vielzahl von Einzelventilen bestehende Ventilblockeinheiten 18 angebracht, wobei jeder Druck­ leitung 16 ein Ventil zugeordnet ist. Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur eine einzige, aus drei Einzelventilen bestehende Ventilblockeinheit 18 dargestellt, ebenso wie nur drei Pneumatikzylinder 13 mit den zugeordneten Druck­ leitungen abgebildet sind. Die Zahl der Einheiten kann selbstverständlich so groß gewählt werden, daß eine aus­ reichende Zahl von Prüfkontakten für den jeweiligen An­ wendungszweck zur Verfügung steht.

Jede Ventilblockeinheit 18 weist eine gemeinsame Druckzu­ leitung 19 und eine gemeinsame Entlüftungsleitung 20 auf. Eine an der Ventilblockeinheit 18 angebrachte Leiterplatte enthält als Leiterbahnen ausgebildete elektrische Steuer­ zuleitungen für die Ventile der Ventilblockeinheit 18. Die Leiterplatte 21 ist mit einem Mikrorechner 22 verbunden, durch den beliebige Pneumatikzylinder 13 in vorbestimmten Anordnungen und in einer vorbestimmten Reihenfolge ange­ steuert werden können.

Selbstverständlich können auf einer Leiterplatte 21 auch Steuerzuleitungen für mehrere Ventilblockeinheiten enthalten sein. Anstelle eines programmgesteuerten Mikrorechners kann in manchen Anwendungsfällen auch eine einfachere Steuerschaltung treten.

Auf der Oberfläche des oberen Teils 11 der Haltevorrichtung 10 ist eine Leiterplatte 23, vorzugsweise durch Klemmung oder Verschraubung angebracht. Diese Leiterplatte 23 weist eine Vielzahl von Löchern 24 auf, deren Anordnung der der Pneumatikzylinder 13 entspricht und durch die die Kolbenstangen 14 bewegt werden können.

Auf dieser Leiterplatte 23 wird ein Träger 25 aufgelegt, der die zu prüfenden elektronischen Bauelemente 26 trägt. Der Träger 25 und die Bauelemente 26 sind gestrichelt dargestellt. Ein solcher Träger ist gewöhnlich eine Leiter­ platte, auf der eine zu prüfende elektronische Schaltungs­ anordnung angeordnet ist, die aus integrierten Bauelementen wie Mikrochips, diskreten Bauelementen, Dünnschicht- bzw. Dickschichtschaltungen od. dgl. bestehen kann. Selbstver­ ständlich können auch einzelne Bauelemente, wie z. B. auf einer Grundplatte aufgebrachte Mikrochips, separat geprüft werden.

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt der Leiterplatte 23 in der Draufsicht dargestellt. Die Löcher 24 sind dabei in neben­ einanderliegenden Reihen angeordnet. Von jedem Loch 24 aus, dessen Kontaktierung anhand der Fig. 3 und 4 noch näher beschrieben wird, führt eine Leiterbahn 27 zu einem Anschlußkontakt einer an einer Seite der Leiterplatte 23 angebrachten Steckkontaktleiste 28. Zur Vereinfachung sind nur die Leiterbahnen der ersten vertikalen Lochreihe abgebildet. Über einen Mehrfachstecker 29 können die An­ schlußkontakte der Steckkontaktleiste 28 mit einem Mikro­ rechner 30 verbunden werden, der das Prüfprogramm für die zu prüfenden Träger 25 bzw. Bauelemente 26 enthält. Durch diesen Mikrorechner 30 wird in Abhängigkeit des Prüfprogramms auch der Mikrorechner 22 gesteuert, wobei zweckmäßigerweise für alle Steuerfunktionen ein einziger Mikrorechner verwendet wird.

Die Verbindung der Leiterbahnen auf der Leiterplatte 21 zum Mikrorechner 22 oder zum gemeinsamen Rechner kann entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Anordnung ausge­ bildet sein.

Zunächst werden daher bei der Prüfung bestimmte Ventile der Ventilblockeinheiten 18 angesteuert, so daß die ent­ sprechenden Kolbenstangen 14 nach oben bewegt und in Kontakt mit vorbestimmten Prüfstellen auf dem Träger 25 treten. Wie anhand der Fig. 3 und 4 noch erläutert wird, sind die zu den Löchern 24 führenden Leiterbahnen 27 mit den aus diesen Löchern hervortretenden Kolbenstangen 14 jeweils elektrisch verbunden. In bekannter Weise werden nun Prüf­ signale in einer bestimmten Reihenfolge im Mikrorechner 30 erzeugt und Reaktionssignale abgefragt. Danach kann entweder der zu prüfende Träger 25 ausgewechselt oder ein anderes Prüfprogramm mit einer anderen Prüfkontakt­ anordnung angeschlossen werden. Werden nacheinander ver­ schiedene zu prüfende Träger aufgelegt, so kann jeweils eine dafür geeignete Prüfkontaktanordnung über die Ventil­ blockeinheiten 18 vorgegeben werden.

Bei sehr vielen Prüfkontakten können Steckkontaktleisten 28 an mehreren Außenseiten angebracht werden.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Pneumatik­ zylinders 13 vergrößert dargestellt. Bei einem realisierten Aufbau kann der Durchmesser eines solchen Pneumatikzylinders 13 z. B. 2,5 mm betragen, wobei der Abstand zum nächsten Pneumatikzylinder in der gleichen Größenordnung liegt. Die Kolbenstange 14 ist mit einem im Pneumatikzylinder 13 vertikal bewegbaren Kolben 31 verbunden und weist am oberen Ende eine Prüfspitze 32 auf. Der Kolben 31 kann pneumatisch gegen die Kraft einer Schraubenfeder 33 nach oben bewegt werden, wobei die Prüfspitze 32 durch das Loch 24 in der Leiterplatte 23 hindurchgeführt wird. Bei der in Fig. 3 dargestellten Stellung ist der Kolben 31 mit Druck beaufschlagt, so daß die Prüfspitze 32 in Kontakt mit einem nicht dargestellten Träger 25 steht. Auf der Unterseite der Leiterplatte 23 ist eine ringförmige, die Ränder des Loches 24 übergreifende Kontaktfläche 34 in die Leiterplatte 23 eingelassen. Diese Kontaktfläche 34 weist nach innen gerichtete, federnde Kontaktfahnen 35 auf, die vorzugsweise sternförmig angeordnet sein können. Im einfachsten Fall kann auch nur eine einzige Kontaktfahne angeformt sein. Die ringförmige Kontaktfläche 34 ist in nicht dargestellter Weise mit der zugeordneten Leiterbahn 27 bzw. dem zugeordneten Anschlußkontakt an der Steckkontakt­ leiste 28 verbunden. Zwischen der Leiterplatte 23 und der Haltevorrichtung 10 ist eine Zwischenplatte 36 aus isolierendem Material angeordnet, die zur zusätzlichen Sicherheit gegen unerwünschte Kurzschlüsse zwischen Leiter­ bahnen und Kontakten auf der Unterseite der Leiterplatte 23 dient, insbesondere dann, wenn metallische Zylinder­ büchsen eingesetzt sind oder die Haltevorrichtung 10 metal­ lische Bereiche aufweist. Weiterhin kann diese Zwischen­ platte 36 als Gegenlager für die Schraubenfeder 33 und als Führung für die Kolbenstange 14 dienen, indem die Zwischenplatte 36 entsprechende Führungsbohrungen 37 auf­ weist.

Wird die Kolbenstange 14 pneumatisch nach oben bewegt, so werden die Kontaktfahnen 35 nach oben gespreizt und liegen federnd an der Kolbenstange an. Hierbei wird eine elektrische Verbindung hergestellt.

Das in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel eines Pneumatikzylinders 13 ist ähnlich aufgebaut; sich entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen ver­ sehen. Der Zylinder 13 weist eine metallische Zylinder­ büchse 38 auf, die nicht ganz bis zur Oberseite des oberen Teils 11 der Haltevorrichtung 10 reicht. Der Kolben 31, der im ersten Ausführungsbeispiel aus einem leitenden oder einem nichtleitenden Material bestehen kann, muß hier metallisch ausgebildet sein. An der Unterseite der Leiterplatte 23 ist eine ringförmige, das Loch 24 einschlie­ ßende Kontaktfläche 39 in die Leiterplatte 23 eingelassen, die mit der zugeordneten Leiterbahn in nicht dargestellter Weise verbunden ist. In den Zwischenraum zwischen der oberen Stirnseite der Zylinderbüchse 38 und der Kontakt­ fläche 39 ist eine metallische Tellerfeder 40 angeordnet, die ein Zentralloch 41 für die Kolbenstange 14 aufweist. Die Tellerfeder 40 verbindet federnd und elektrisch leitend die Kontaktfläche 39 mit der Zylinderbüchse 38, die wieder­ um über den Kolben 31 elektrisch leitend mit der Kolben­ stange 14 verbunden ist.

Claims (18)

1. Prüfeinrichtung für auf mit Kontakten oder Kontaktbahnen versehenen Trägern angeordnete elektronische Bauelemente, mit einer Vielzahl von gegen Prüfstellen auf dem Träger beweg­ baren Prüfkontakten, die mit einer Prüfeinrichtung verbunden sind, und die als Kolbenstangen von in einer Haltevorrich­ tung angeordneten, getrennt steuerbaren Pneumatikzylindern ausgebildet sind und mit einer Steuervorrichtung für die Bewegung der Prüfkontakte, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Zuleitungen (27) zu den einzelnen Kolbenstangen (14) als Leiterbahnen auf einer Leiterplatte (23) angeordnet sind, die eine der Anordnung der Zylinder (13) entsprechende Anordnung von Löchern (24) für die Kolbenstangen (14) aufweist, wobei jeweils im Bereich der Löcher (24) die Zuleitungen (27) mit den Zylindern (13) oder mit den Kolbenstangen (14) elektrisch verbindende Kontaktanordnungen (35; 39) vorgesehen sind.

2. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (23) an wenigstens einer Außenseite eine mit den Zuleitungen (27) verbundene Steckkontaktleiste (28) aufweist.

3. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Löcher (24) mit federnden, radial nach innen gerichteten Kontaktfahnen (35) versehen sind.

4. Prüfeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfahnen (35) an ringförmigen, die Löcher (24) umgreifenden Kontaktflächen (34) angeordnet sind.

5. Prüfeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kontaktfahnen (35) tragende Seite der Leiterplatte (23) mit einer elektrisch isolierenden Zwischenplatte (36) versehen ist.

6. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfahnen (35) an der vom zu prü­ fenden Träger (25) abgewandten Seite der Leiterplatte (23) an­ geordnet sind.

7. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von dem zu prüfenden Träger (25) abgewandte Seite der Leiterplatte (25) Kontaktflächen (39) im Bereich der Löcher (24) aufweist, die an den metallisch ausgebildeten Zy­ lindern (13) in Anlage kommen, deren Kolben (31) ebenfalls aus Metall bestehen.

8. Prüfeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (39) ringförmig ausgebildet sind.

9. Prüfeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den Kontaktflächen (39) und den Zy­ lindern (13) Federn (40), insbesondere Tellerfedern angeordnet sind.

10. Prüfeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkanten der Zylinder (13) von der Oberfläche der Halterung (10) zurückversetzt angeordnet sind.

11. Prüfeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (10) für die Pneumatikzylinder (13) aus massivem, isolierendem Kunststoff besteht, in den Druckleitungen (15-17) für die Zylinder (13) eingelassen sind.

12. Prüfeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Strukturschaum ist.

13. Prüfeinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an wenigstens einer Seite der Haltevorrichtung (10) mit den einzelnen Druckleitungen (16) verbundene, steuer­ bare Ventile (18) angeordnet sind.

14. Prüfeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (18) als Ventilblockeinheiten ausgebildet sind, die eine gemeinsame Druckzuleitung (19) und eine ge­ meinsame Entlüftungsleitung (20) aufweisen.

15. Prüfeinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an den Ventilen (18) eine elektrische Steuerzu­ leitungen enthaltende Leiterplatte (21) angeordnet ist.

16. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (10) zweige­ teilt ist, wobei ein Teil (11) die Pneumatikzylinder (13) und vertikalen Druckleitungen (15) und der andere Teil (12) im wesentlichen horizontale Druckleitungen (16) und die Ventile (18) enthält, wobei die beiden Teile dichtend auf­ einanderliegen.

17. Prüfeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktenden der Kolbenstangen (14) verjüngt sind, vorzugsweise eine Prüfspitze (32) aufweisen.

18. Prüfeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfschaltung (30) und/oder der elektrische Teil der Steuervorrichtung (22) für die Pneu­ matikzylinder (13) als Mikrorechner ausgebildet ist.