專(zhuān)利名稱：用于測(cè)試電路板的設(shè)備和方法以及用于該設(shè)備和方法的測(cè)試探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)試電路板的設(shè)備和方法以及用于該設(shè)備和該方法的測(cè)試探頭。
背景技術(shù)：
測(cè)試電路板的測(cè)試器通?？梢员环殖蓛深?lèi)，一類(lèi)帶有指狀測(cè)試器，另一類(lèi)帶有并行測(cè)試器。并行測(cè)試器是借助適配器同時(shí)接觸待測(cè)試電路板的所有或者至少多數(shù)電路板測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試器。指狀測(cè)試器是測(cè)試無(wú)元件或者有元件電路板的測(cè)試器，它利用兩個(gè)或者多個(gè)指狀測(cè)試元件順序或者連續(xù)掃描各個(gè)接觸點(diǎn)。利用指狀測(cè)試器的連續(xù)測(cè)試慢于利用并行測(cè)試器的并行測(cè)試。
指狀測(cè)試元件通常被固定在可沿橫桿移動(dòng)的滑塊上，而橫桿可被導(dǎo)軌引導(dǎo)并可沿著導(dǎo)軌移動(dòng)。因此滑塊可以被定位在通常是矩形的測(cè)試陣列的任何預(yù)期點(diǎn)上。同樣，存在具有固定橫桿的測(cè)試器，在該橫桿上設(shè)有可移動(dòng)滑塊。指狀測(cè)試元件被布置在這些滑塊上，該指狀測(cè)試元件具有一定長(zhǎng)度并且其一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定(樞接)于滑塊。通過(guò)指狀測(cè)試元件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以掃描垂直于橫桿的某些區(qū)域。利用這兩種類(lèi)型的指狀測(cè)試器，可以接觸和測(cè)試待測(cè)試電路板的電路板測(cè)試點(diǎn)。
EP0468153A1公開(kāi)了一種指狀測(cè)試器，EP0853242A1公開(kāi)了利用指狀測(cè)試器測(cè)試電路板的方法。
指狀測(cè)試器在市場(chǎng)上暢銷(xiāo)的關(guān)鍵因素在于其測(cè)試待測(cè)試電路板的速度。為了提高測(cè)試速率，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了特殊的測(cè)試方法(例如，EP0853242A1和對(duì)應(yīng)的US5977776)或者特殊的測(cè)試探頭(例如，US5804982或US6344751)。US5113133公開(kāi)了這種快速接觸待測(cè)試電路板的電路板測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試探頭。
利用傳統(tǒng)的指狀測(cè)試器，可以在實(shí)際測(cè)試待測(cè)試電路板之前，執(zhí)行兩個(gè)校準(zhǔn)處理。在第一測(cè)試處理中，關(guān)于測(cè)試器校準(zhǔn)的諸多測(cè)試頭，其每個(gè)測(cè)試頭包括一個(gè)滑塊和接觸指狀測(cè)試元件；在第二校準(zhǔn)處理中，使待測(cè)試電路板的CAD數(shù)據(jù)與插入測(cè)試器的實(shí)際電路板相適應(yīng)。
在第一校準(zhǔn)處理中，校準(zhǔn)板被插入測(cè)試器中。該校準(zhǔn)板是一個(gè)大電路板，在其表面利用導(dǎo)體路徑形成柵格。各個(gè)導(dǎo)體路徑被布置成彼此相隔例如1-3cm。只是在校準(zhǔn)板的邊緣區(qū)才形成一個(gè)非常寬的導(dǎo)體路徑，它與所有其它導(dǎo)體路徑電接觸。在校準(zhǔn)處理中，指狀測(cè)試元件之一被放置在寬導(dǎo)體路徑上，并且利用另一個(gè)指狀測(cè)試元件掃描柵格的交叉點(diǎn)。當(dāng)接觸柵格的交叉點(diǎn)時(shí)，存儲(chǔ)指狀測(cè)試元件和滑塊的坐標(biāo)，并與校準(zhǔn)板的相應(yīng)交叉點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行互相關(guān)。在兩個(gè)接觸指狀測(cè)試元件和校準(zhǔn)板的導(dǎo)體路徑上形成導(dǎo)電連接之前，通過(guò)逐步逼近交叉點(diǎn)到達(dá)各個(gè)交叉點(diǎn)的位置。該逐步逼近例如可以以圓或螺旋方式進(jìn)行。對(duì)于每個(gè)測(cè)試測(cè)量，都包括使指狀測(cè)試元件降低到校準(zhǔn)板，然后再?gòu)男?zhǔn)板升高?？赡苄枰獛资畟€(gè)測(cè)試測(cè)量來(lái)查找一個(gè)柵格點(diǎn)。如果已經(jīng)成功地檢測(cè)脫離校準(zhǔn)板的所有柵格點(diǎn)，則對(duì)于測(cè)試區(qū)域的各個(gè)部分確定和存儲(chǔ)用于驅(qū)動(dòng)測(cè)試器的指狀測(cè)試元件的不同校正值。這些校正值或者校準(zhǔn)值能夠使指狀測(cè)試元件在測(cè)試器的坐標(biāo)系統(tǒng)中被精確驅(qū)動(dòng)，或者使它被放置在測(cè)試區(qū)域中。
通常為每個(gè)待測(cè)試電路板執(zhí)行第二校準(zhǔn)處理。在該處理中，一批電路板被插入測(cè)試器中，然后利用指狀測(cè)試元件檢測(cè)待測(cè)試電路板測(cè)試點(diǎn)圖案中凸出的電路板測(cè)試點(diǎn)，并確定它們?cè)跍y(cè)試器中的位置。當(dāng)已經(jīng)檢測(cè)到電路板測(cè)試點(diǎn)時(shí)，則可以將待測(cè)試電路板的電路板測(cè)試點(diǎn)的CAD數(shù)據(jù)與物理電路板的坐標(biāo)相適應(yīng)，即，記錄被確定為一批電路板標(biāo)準(zhǔn)的電路板測(cè)試點(diǎn)圖案的畸變和偏差。
當(dāng)完成兩個(gè)校準(zhǔn)處理時(shí)，可以成功地逼近待測(cè)試電路板的電路板測(cè)試點(diǎn)，并利用指狀測(cè)試元件進(jìn)行接觸。
當(dāng)每次重新設(shè)置測(cè)試器時(shí)，即如果置換一個(gè)指狀測(cè)試元件或者如果在工作日開(kāi)始時(shí)重新配置測(cè)試器，則需要進(jìn)行第一校準(zhǔn)處理。每當(dāng)環(huán)境溫度變化例如3℃以上時(shí)，也要執(zhí)行第一校準(zhǔn)處理。
兩個(gè)校準(zhǔn)處理占用不能用于電路板實(shí)際測(cè)試的可觀時(shí)間量。因此，在電路板的測(cè)試中，這些校準(zhǔn)處理對(duì)處理量造成不利影響。
WO9211541公開(kāi)了用于電路板測(cè)試裝置的成像系統(tǒng)。類(lèi)似于X-Y錄像機(jī)，該成像系統(tǒng)具有可移動(dòng)橫桿，橫桿上裝有帶垂直可移動(dòng)測(cè)試針的測(cè)試頭。在靠近測(cè)試針的位置上裝有一個(gè)成像裝置，它包括透鏡和CCD元件。在一個(gè)監(jiān)視器上顯示由成像裝置產(chǎn)生的圖像，借助在屏幕上所顯示的圖像，操作員在討論會(huì)(teach-in)處理期間，跟蹤所有待測(cè)試接觸點(diǎn)并安排有關(guān)坐標(biāo)，由此控制測(cè)試頭。在測(cè)試期間，裝置自動(dòng)跟蹤各個(gè)接觸點(diǎn)并用測(cè)試針接觸這些接觸點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于利用指狀測(cè)試元件建立測(cè)試電路板的設(shè)備和方法的問(wèn)題，可以提高接觸式電路板測(cè)試點(diǎn)的可靠性，并且使其校準(zhǔn)時(shí)間的短于傳統(tǒng)指狀測(cè)試器所需的校準(zhǔn)時(shí)間。
上述問(wèn)題由具有權(quán)利要求1特征的設(shè)備、具有權(quán)利要求11特征的方法以及具有權(quán)利要求18特征的測(cè)試探頭予以解決。
根據(jù)本發(fā)明，在測(cè)試處理期間由光檢測(cè)裝置監(jiān)視諸多接觸尖端，并且通過(guò)光檢測(cè)裝置所確定的結(jié)果自動(dòng)校正至少當(dāng)逼近待測(cè)試電路板的一部分電路板測(cè)試點(diǎn)時(shí)的諸多接觸尖端的運(yùn)動(dòng)，由此使諸多接觸尖端可靠接觸相關(guān)電路板測(cè)試點(diǎn)。用這種方法，即使還沒(méi)有校準(zhǔn)或者精確校準(zhǔn)相關(guān)定位數(shù)據(jù)，也可以確切地接觸電路板測(cè)試點(diǎn)。
可以依據(jù)該處理所提供的校正數(shù)據(jù)，計(jì)算校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
這些校準(zhǔn)數(shù)據(jù)取代通常由傳統(tǒng)指狀測(cè)試器承擔(dān)的兩個(gè)校準(zhǔn)處理，因?yàn)樗鼈兦宄卮_定了指狀測(cè)試元件的接觸尖端與待測(cè)試電路板的物理電路板檢測(cè)點(diǎn)之間的特定關(guān)系。
利用本發(fā)明的設(shè)備和本發(fā)明的方法，可以將校準(zhǔn)處理和實(shí)際測(cè)試或測(cè)量處理一起執(zhí)行，并且對(duì)后者沒(méi)有任何明顯延遲。這表明使用指狀測(cè)試器測(cè)試電路板的方法明顯加速，并且明顯增加了待測(cè)試電路板的處理量。
下面借助附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。


圖1是帶有照相機(jī)芯片的本發(fā)明測(cè)試探頭；圖2是帶有光纖電纜的本發(fā)明測(cè)試探頭；圖3是光纖電纜的橫截面圖；圖4是本發(fā)明指狀檢測(cè)器的剖視圖；圖5是執(zhí)行本發(fā)明方法的測(cè)試探頭的運(yùn)動(dòng)示意圖；圖6是本發(fā)明方法的流程圖；圖7是本發(fā)明測(cè)試器的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖8是待測(cè)試電路板的放大詳圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和圖2示出了本發(fā)明測(cè)試探頭1的兩個(gè)不同實(shí)施例。這些測(cè)試探頭1各自具有光檢測(cè)裝置3的光接收器裝置2。德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)DE10160119.0(未公開(kāi))描述了與光接收器裝置分離的該測(cè)試探頭1的基本結(jié)構(gòu)，該專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)诖俗鳛楸緦?zhuān)利申請(qǐng)的參考。
測(cè)試探頭1具有測(cè)試針4，在本實(shí)施例中由直徑d為0.3-0.5的針5構(gòu)成。針5用鋼或鎢制成。針5涂覆有由聚四氟乙烯制成的絕緣層。該涂覆層又被導(dǎo)電層覆蓋。具有導(dǎo)電層的覆蓋形成屏蔽6，以使針5與電場(chǎng)隔離。針5的兩端從屏蔽6伸出，其一端逐漸變細(xì)成尖點(diǎn)并被設(shè)計(jì)成接觸尖端7。在接觸尖端的相反端，測(cè)試針4或針5連接兩個(gè)保持臂8、9，以下將其稱作上保持臂8、9。兩個(gè)其它保持臂10、11系到屏蔽6上，與上保持臂8、9和測(cè)試針4之間的連接點(diǎn)相距一個(gè)短距離。保持臂10、11被稱作下保持臂10、11。兩對(duì)保持臂8、9和10、11的每一對(duì)分別由中間彎曲的鋼絲元件制成，利用導(dǎo)電連接例如焊接連接，測(cè)試針4被連接在彎曲點(diǎn)上。因而，兩對(duì)保持臂8、9和10、11分別在每一種情況下形成等邊三角形，測(cè)試針4定位于等邊三角形的頂點(diǎn)。
保持臂9-11距測(cè)試針4最遠(yuǎn)的端點(diǎn)固定到座架12上。座架12是電絕緣塑料件，在其頂部設(shè)有一列接觸墊片13a-13h。上保持臂8、9的各自經(jīng)由導(dǎo)體路徑分別電連接接觸墊片13a和13h。下保持臂10、11各自通過(guò)形成在座架12上部的接觸墊片(未示出)電連接。
這些接觸墊片通過(guò)其它導(dǎo)體路徑(未示出)連接到在座架12上形成的電插頭連接器(未示出)。座架12為插入元件，可以被插入到指狀測(cè)試器的測(cè)試頭中。在本實(shí)施例中，座架12具有槽15，槽15通向相距測(cè)試針最遠(yuǎn)的座架12側(cè)面。座架12還具有與槽15成直角的通孔16。因此可以通過(guò)槽將座架12推動(dòng)到測(cè)試頭的薄壁17上，并利用穿過(guò)座架通孔16和薄壁17內(nèi)相應(yīng)通孔的銷(xiāo)子來(lái)將其固定。當(dāng)座架12在測(cè)試頭的薄壁17上滑動(dòng)或者置位時(shí)，連接到接觸墊片的導(dǎo)體路徑被同時(shí)電連接到測(cè)試頭的對(duì)應(yīng)導(dǎo)體路徑上。
光電開(kāi)關(guān)元件18被安裝在座架12上鄰近測(cè)試針4的側(cè)面上。俯視時(shí)，光電開(kāi)關(guān)元件18是具有底部18a和兩個(gè)翼部18b的U形部件。在兩個(gè)翼部18b之一的端部的內(nèi)部設(shè)有光源，而另一個(gè)翼部18b設(shè)有接收光信號(hào)的光傳感器。因而光源和光傳感器構(gòu)成一個(gè)光測(cè)量部。固定在測(cè)試針4上的是由薄金屬片制成的測(cè)量翼片19。該測(cè)量翼片位于測(cè)試探頭1縱向中央平面上，翼片與中央平面垂直排列并分別形成保持臂8、9以及10、11的鏡面。測(cè)量翼片19的上邊緣被設(shè)計(jì)為測(cè)量邊緣20，并且當(dāng)測(cè)試針4相對(duì)座架12移動(dòng)時(shí)，該測(cè)量邊緣20移入光測(cè)量部，所以光測(cè)量部的電測(cè)量信號(hào)重現(xiàn)測(cè)試針4相對(duì)于座架12的位置。
圖1的測(cè)試探頭具有呈照相機(jī)芯片21形狀的光接收器裝置2，利用兩個(gè)保持臂22、23將光接收裝置2固定到座架12的兩個(gè)焊接接頭24上。保持臂22、23(例如由鋼絲制成)充當(dāng)電導(dǎo)體，其各自借助另一個(gè)導(dǎo)體分別從焊接接點(diǎn)24引導(dǎo)到接觸墊片13b和13g。保持臂22、23充當(dāng)?shù)秸障鄼C(jī)芯片21的電導(dǎo)線。由于照相機(jī)芯片通常具有兩個(gè)以上的電連接，因此最好在保持臂22、23提供其它的電導(dǎo)體以及各自連接。在指向接觸尖端7的側(cè)面上，照相機(jī)芯片21具有光敏傳感器場(chǎng)，該傳感器通常是DDD傳感器。透鏡設(shè)置在傳感器場(chǎng)上，所以觀測(cè)圓錐25內(nèi)的物體被光成像在傳感器場(chǎng)上，并由照相機(jī)芯片將其轉(zhuǎn)換成電視頻信號(hào)。照相機(jī)芯片21被安排成使接觸尖端7位于觀測(cè)圓錐25上。因而由照相機(jī)芯片21光檢測(cè)接觸尖端7。
圖2示出了本發(fā)明測(cè)試探頭的一個(gè)可替換實(shí)施例。該測(cè)試探頭的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上與圖1的探頭相同，所以相同部分給予相同標(biāo)號(hào)。照相機(jī)芯片的替代物是光纖電纜26，它附著在測(cè)試針4上。光纖電纜26具有鄰近接觸尖端7的自由端27，在自由端27上設(shè)有透鏡。光纖電纜26由許多平行光纖28(圖3)組成。位于光纖電纜26邊緣區(qū)域的光纖28通過(guò)相距接觸尖端最遠(yuǎn)的端部連接光源，使得來(lái)自光源的光入射傳到接觸尖端7的區(qū)域。從接觸尖端7以及周?chē)鷧^(qū)域反射和/或發(fā)射的光被另一個(gè)光纜28接收并被饋入到照相機(jī)(未示出)。因此還可以經(jīng)由光纖電纜26光檢測(cè)接觸尖端7，而可以生成電信號(hào)形式的相應(yīng)圖像。
圖4示出了用于電路板30測(cè)試的設(shè)備29的示意結(jié)構(gòu)。該設(shè)備或者測(cè)試設(shè)備29是指狀測(cè)試器。待測(cè)試電路板30由一個(gè)安裝架31固定。該安裝架31限定一個(gè)用于安裝電路板的矩形扁平面安裝區(qū)域。該安裝區(qū)域構(gòu)成測(cè)試陣列，在測(cè)試陣列中可以接觸待測(cè)試電路板的電路板測(cè)試點(diǎn)。安裝區(qū)域之上和之下設(shè)有伸展到安裝區(qū)域之外的橫桿32。在所有情況下，相互平行排列的幾個(gè)橫桿最好被安排在安裝區(qū)域之上或之下。橫桿32的端部保持在軌道33中，垂直于圖4的圖面運(yùn)行，即垂直于橫桿32并平行于安裝區(qū)域的平面。橫桿32被設(shè)計(jì)成可在軌道33中移動(dòng)。
安裝在本實(shí)施例的每個(gè)橫桿32每個(gè)上安裝兩個(gè)滑塊34，該滑塊可以沿橫桿來(lái)回移動(dòng)。在每個(gè)滑塊34上面向安裝區(qū)域的側(cè)面安裝測(cè)試頭35。在每個(gè)測(cè)試頭35上面向安裝區(qū)域的端部安裝測(cè)試探頭1，如圖1所示。測(cè)試頭35被設(shè)計(jì)成，可在滑塊34上沿著垂直于待測(cè)試電路板30和垂直于安裝區(qū)域平面的方向移動(dòng)。
為此目的，可以提供一個(gè)如德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)DE10160119.0所描述的線性電動(dòng)機(jī)。在原理上，也可以使用另一種類(lèi)型的調(diào)整機(jī)構(gòu)來(lái)替代線性電動(dòng)機(jī)。測(cè)試探頭35還可以設(shè)有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使得指狀測(cè)試元件的測(cè)試探頭1可以圍繞垂直于電路板30的軸線旋轉(zhuǎn)。在這種實(shí)施例的情況下，橫桿32可以做成固定的。
測(cè)試設(shè)備29具有被鏈接到一個(gè)組合檢測(cè)/分析單元40的控制單元39?？刂茊卧?9通過(guò)接線41連接到操作元件(滑塊34，測(cè)試頭35)和測(cè)試設(shè)備29的傳感器(照相機(jī)2，測(cè)試針5)。控制單元自動(dòng)控制測(cè)試針5的運(yùn)動(dòng)，使其接觸待測(cè)試電路板30上的電路板測(cè)試點(diǎn)。檢測(cè)/分析單元40接收來(lái)自照相機(jī)2的光信號(hào)，然后自動(dòng)分析這些信號(hào)(下面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明)?？刂茊卧?9根據(jù)檢測(cè)/分析單元40所檢測(cè)的數(shù)據(jù)控制測(cè)試針5的運(yùn)動(dòng)。
下面借助圖5和圖6解釋本發(fā)明的設(shè)備的操作模式。圖5示出了圖4的測(cè)試器細(xì)節(jié)以及電路板細(xì)節(jié)的示意結(jié)構(gòu)，其中測(cè)試頭35被顯示為位于離開(kāi)電路板30最遠(yuǎn)的位置(陰影線)，并且位于測(cè)試針接觸電路板表面的一個(gè)位置(虛線)。
當(dāng)電路板特別是一批待測(cè)試電路板中的第一電路板已經(jīng)被插入測(cè)試器后，處理開(kāi)始(步驟S1)。
然后執(zhí)行定位運(yùn)動(dòng)(S2)，其中將測(cè)試探頭平行于待測(cè)試電路板30的平面移動(dòng)，直至接觸尖端7被近似定位在位于電路板測(cè)試點(diǎn)36之上的焊劑37的區(qū)域中。如果測(cè)試器還沒(méi)有被校準(zhǔn)，則定位運(yùn)動(dòng)的觸發(fā)導(dǎo)致焊劑37與接觸尖端7之間在與電路板30相隔的位置上出現(xiàn)類(lèi)似于圖5所示的偏差，。
利用光檢測(cè)裝置，即照相機(jī)芯片21以及合適的估算裝置，可以形成以電路板為背景的探頭尖端圖像(S3)，并利用該圖像確定探頭尖端7相距電路板測(cè)試點(diǎn)36中心的距離。然后進(jìn)行校正運(yùn)動(dòng)，使探頭尖端7接近焊劑37。在校正運(yùn)動(dòng)的同時(shí)或之前或之后，朝著電路板30短距離移動(dòng)測(cè)試探頭。在執(zhí)行這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)分量之后，探頭尖端7到達(dá)點(diǎn)P1，少許接近焊劑37以及少許接近待測(cè)試電路板30。在該點(diǎn)上，靠這待測(cè)試電路板30的背景再次檢測(cè)探頭尖端，并確定相距待接觸電路板測(cè)試點(diǎn)中心的距離以及到達(dá)該中心的方向。然后伴隨著朝向電路板30的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行進(jìn)一步的校正運(yùn)動(dòng)。探頭尖端7此時(shí)位于另一個(gè)點(diǎn)P2，該點(diǎn)P2比P1更接近焊劑37和電路板30。在此靠著待測(cè)試電路板30的背景再一次記錄探頭尖端7，并確定相距電路板測(cè)試點(diǎn)36的距離。其后跟隨進(jìn)一步校正運(yùn)動(dòng)，使測(cè)試探頭繼續(xù)向電路板30前進(jìn)，直至探頭尖端7落在電路板測(cè)試點(diǎn)36上。測(cè)試探頭1借助測(cè)量翼片19和光電開(kāi)關(guān)元件18(圖1和圖2)檢測(cè)探頭尖端7或測(cè)試針4對(duì)電路板30的接觸。
所有校正運(yùn)動(dòng)的矢量之和提供接觸尖端7原始位置相距焊劑37的距離的量和方向。該距離值被存儲(chǔ)并且被用于計(jì)算校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(S4)，該校準(zhǔn)數(shù)據(jù)用于測(cè)試探頭到電路板測(cè)試點(diǎn)的新運(yùn)動(dòng)。
該方法用于待測(cè)試電路板30的電路板測(cè)試點(diǎn)36的預(yù)定選擇。這些電路板測(cè)試點(diǎn)36很獨(dú)特，即當(dāng)未校準(zhǔn)測(cè)試器靠近時(shí)，不會(huì)將其與其它電路板測(cè)試點(diǎn)混淆。某些電路板測(cè)試點(diǎn)位于具有單獨(dú)安排的電路板測(cè)試點(diǎn)的大區(qū)域中。大區(qū)域被理解為1cm2或1cm2以上的區(qū)域。此外，這種獨(dú)特的電路板測(cè)試點(diǎn)36可以是定位于一組電路板測(cè)試點(diǎn)的邊緣的電路板測(cè)試點(diǎn)，因此容易在由照相機(jī)芯片21記錄的圖像(圖8)上識(shí)別。在步驟S5中，檢查是否已經(jīng)測(cè)試所有選擇的電路板測(cè)試點(diǎn)36。如果沒(méi)有測(cè)試，則測(cè)試探頭接近另一個(gè)所選電路板測(cè)試點(diǎn)36，并再次執(zhí)行上述的校正運(yùn)動(dòng)，使得接觸尖端7可以可靠地接觸電路板測(cè)試點(diǎn)。依據(jù)有關(guān)的距離值再次確定校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
步驟S5確定所有所選電路板測(cè)試點(diǎn)已經(jīng)被測(cè)試，即已經(jīng)確定所有校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。因而可以結(jié)束接近所選電路板測(cè)試點(diǎn)的處理(S6)。然后，以常規(guī)方式測(cè)試其它電路板測(cè)試點(diǎn)和一批電路板中的其它電路板。
在本發(fā)明的方法中，自動(dòng)地接近各個(gè)電路板測(cè)試點(diǎn)，同時(shí)借助包含探頭尖端和待接觸電路板測(cè)試點(diǎn)的已記錄圖像，自動(dòng)確定探頭尖端相距電路板測(cè)試點(diǎn)中心的距離，并自動(dòng)執(zhí)行合適的校正運(yùn)動(dòng)。用這種方法，即使沒(méi)有精確校準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)或者電路板測(cè)試點(diǎn)的位置偏離其理想位置，也能夠正確接觸電路板測(cè)試點(diǎn)。因此，本發(fā)明的方法能夠顯著提高接觸電路板測(cè)試點(diǎn)的可靠性。
將測(cè)試器的控制單元設(shè)計(jì)成，通過(guò)輸入定義的輸入坐標(biāo)，使測(cè)試探頭移動(dòng)到一個(gè)特定點(diǎn)。利用本發(fā)明的方法，將這些輸入坐標(biāo)鏈接到所選電路板測(cè)試點(diǎn)的實(shí)際位置，并由此計(jì)算校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。用這種方法，既校準(zhǔn)測(cè)試器本身又將其與待測(cè)試電路板的CAD數(shù)據(jù)鏈接起來(lái)。因此，用單一校準(zhǔn)處理替代了前述的兩個(gè)校準(zhǔn)處理，在電路板的實(shí)際測(cè)試中也執(zhí)行單一校準(zhǔn)處理。逼近所選電路板測(cè)試點(diǎn)的本發(fā)明方法僅僅比采用已校準(zhǔn)設(shè)備的逼近長(zhǎng)半秒至兩秒鐘，，使得與已校準(zhǔn)設(shè)備所作的測(cè)試相比，整個(gè)測(cè)試過(guò)程延遲了約半分鐘至3分鐘(這取決于所選電路板測(cè)試點(diǎn)的數(shù)量)。這表明與必須先校準(zhǔn)測(cè)試器然后再開(kāi)始實(shí)際測(cè)試的傳統(tǒng)方法相比，采用指狀測(cè)試器的測(cè)試明顯加速。
在借助圖5和圖6所述的方法中，每種情況下在逼近電路板測(cè)試點(diǎn)36中可以抓拍并分析三幅圖像。然而，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如果照相機(jī)分辨率足夠高，也能夠只抓拍一幅圖像，然后立即正確地逼近電路板測(cè)試點(diǎn)36。然而，如果偏差較大或者光檢測(cè)裝置的分辨率較低，則最好記錄幾幅圖像并采取相應(yīng)數(shù)量的校正步驟。照相機(jī)芯片記錄一幅圖像大約花費(fèi)30毫秒。這表明圖像的記錄僅僅略微延遲了整個(gè)處理。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，測(cè)試器最好利用具有多個(gè)例如10至100個(gè)已選電路板測(cè)試點(diǎn)的一批電路板的第一電路板進(jìn)行校準(zhǔn)。對(duì)于其它待測(cè)試電路板，根據(jù)本發(fā)明方法僅僅逼近兩到100個(gè)已選電路板測(cè)試點(diǎn)，所以用這種方法校驗(yàn)每個(gè)待測(cè)試電路板的測(cè)試器的位置。在利用10至100個(gè)電路測(cè)試點(diǎn)的校準(zhǔn)過(guò)程中，確定電路板測(cè)試點(diǎn)的布置中的未對(duì)準(zhǔn)、扭曲和/或畸變。電路板測(cè)試點(diǎn)的布置中的這種未對(duì)準(zhǔn)、扭曲和/或畸變?cè)趪?guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO02/21893 A2中有詳細(xì)說(shuō)明，因此通過(guò)參考將WO02/21893 A2并入本專(zhuān)利申請(qǐng)中。最好在各個(gè)階段減少在校準(zhǔn)處理中將考慮的電路板測(cè)試點(diǎn)的數(shù)量，例如在每種情況中為5至20個(gè)電路板測(cè)試點(diǎn)。如果在測(cè)試電路板期間，不良接觸發(fā)生在指狀測(cè)試元件與電路板測(cè)試點(diǎn)之間，則可以再次增加校準(zhǔn)中考慮的電路測(cè)試點(diǎn)的數(shù)量。甚至最好在不良接觸后，還原到在校準(zhǔn)中考慮的電路板測(cè)試點(diǎn)的最大數(shù)量。
待考慮電路板測(cè)試點(diǎn)的最大數(shù)量是電路板每側(cè)各兩個(gè)，因?yàn)槔脙蓚€(gè)測(cè)試點(diǎn)能夠精確確定電路板測(cè)試點(diǎn)在測(cè)試平面中的布置。如果希望在三維空間精確確定電路板的布局，則在校準(zhǔn)中至少需要考慮三個(gè)電路板測(cè)試點(diǎn)。然而，最好利用至少4至10個(gè)電路板測(cè)試點(diǎn)校準(zhǔn)每個(gè)電路板。
使用具有積分光接收器裝置的測(cè)試探頭不需要用于照相機(jī)操作的附加機(jī)構(gòu)，利用照相機(jī)來(lái)校準(zhǔn)測(cè)試器的傳統(tǒng)指狀測(cè)試器就是這樣。
在上述設(shè)備的實(shí)例中，光接收器裝置在所有情況下被安裝在測(cè)試探頭1上。圖7示出了為安裝區(qū)域的每個(gè)側(cè)面提供照相機(jī)38的實(shí)施例，該照相機(jī)被靜態(tài)安裝在橫桿32之外的區(qū)域中。每個(gè)照相機(jī)38可以檢測(cè)測(cè)試探頭1的接觸尖端7。與上述的設(shè)備變化相比，該設(shè)計(jì)在機(jī)械方面更簡(jiǎn)單。然而需要具有優(yōu)質(zhì)透鏡的高分辨率照相機(jī)，所以可以利用例如0.05mm的必要精度來(lái)檢測(cè)接觸尖端7的點(diǎn)。此外，所選電路板測(cè)試點(diǎn)必需如此選擇當(dāng)逼近這些測(cè)試點(diǎn)時(shí)，接觸尖端與照相機(jī)38之間不能被測(cè)試器的橫桿或其它部分遮擋。另外，可以采用與上述相同的方式執(zhí)行本發(fā)明的方法。
權(quán)利要求
1.電路板測(cè)試的設(shè)備，具有固定待測(cè)試電路板(30)的安裝區(qū)域；指狀測(cè)試元件(1)，該指狀測(cè)試元件利用接觸尖端(7)連續(xù)接觸待測(cè)試電路板(30)的電路板測(cè)試點(diǎn)(36)，其中可以借助移動(dòng)裝置(32、34、35)使指狀測(cè)試元件沿待測(cè)試電路板表面移動(dòng)，并且可以降低所述指狀測(cè)試元件而使其接觸尖端到達(dá)電路板(30)；光檢測(cè)裝置(2、21、26、38)，用于光檢測(cè)指狀測(cè)試元件的接觸尖端(7)中的至少一個(gè)；分析單元，記錄接觸尖端的圖像并確定探頭尖端(7)相距待接觸電路板測(cè)試點(diǎn)(36)中心的距離；和控制單元，根據(jù)由分析單元確定的探頭尖端(7)相距待測(cè)試電路板測(cè)試點(diǎn)(36)的距離，控制探頭尖端(7)的運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，近似垂直于待測(cè)試電路板(30)表面移動(dòng)接觸尖端(7)的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，近似垂直于電路板(30)表面移動(dòng)接觸尖端(7)的裝置具有線電動(dòng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，橫跨安裝區(qū)域的橫桿(32)，在所有情況下，在該橫桿上可移動(dòng)地安裝至少一個(gè)滑塊(34)，在每個(gè)滑塊(34)上裝有至少一個(gè)指狀測(cè)試元件(1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，橫桿(32)可以垂直于其縱向范圍移動(dòng)，和/或指狀測(cè)試元件(1)被設(shè)計(jì)成垂直于橫桿(32)的縱向范圍移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的設(shè)備，其特征在于，指狀測(cè)試元件的接觸尖端(7)在所有情況下形成于測(cè)試探頭(1)上，并且至少一個(gè)測(cè)試探頭(1)設(shè)有光檢測(cè)裝置(3)的接收器裝置(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，接收器裝置是照相機(jī)芯片(21)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，接收器裝置是光纖電纜(26)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，光檢測(cè)器裝置(3)是固定的，并且被設(shè)計(jì)成用于一個(gè)或多個(gè)探頭尖端(7)的光檢測(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，光檢測(cè)裝置(3)具有照相機(jī)。
11.利用測(cè)試電路板的設(shè)備測(cè)試電路板的方法，所述設(shè)備包括固定待測(cè)試電路板的安裝區(qū)域；指狀測(cè)試元件，該指狀測(cè)試元件利用接觸尖端連續(xù)接觸待測(cè)試電路板的電路板測(cè)試點(diǎn)，其中可以借助移動(dòng)裝置使指狀測(cè)試元件沿待測(cè)試電路板表面移動(dòng)，并且可以通過(guò)其接觸尖端將其放置到電路板上；其中所述方法包括用接觸尖端逼近所選電路板測(cè)試點(diǎn)的以下步驟執(zhí)行接觸尖端之一的定位運(yùn)動(dòng)，所述一個(gè)接觸尖端布置成相距待測(cè)量電路板表面一定距離，其中所述一個(gè)接觸尖端平行于電路板表面移動(dòng)，直至接觸尖端近似定位到垂直位于電路板測(cè)試點(diǎn)中心的焊劑上，垂直于待測(cè)試電路板的表面移動(dòng)接觸尖端，其中借助光檢測(cè)裝置，至少檢測(cè)一次探頭尖端相對(duì)于待接觸電路板測(cè)試點(diǎn)的位置，并以使接觸尖端朝焊劑移動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng)移動(dòng)裝置，以執(zhí)行沿著平行于待測(cè)試電路板表面方向的校正移動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，依據(jù)校正移動(dòng)的方向以及移動(dòng)量確定校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以用于后續(xù)定位移動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，在幾個(gè)移動(dòng)步驟中執(zhí)行校正接觸尖端位置的校正運(yùn)動(dòng)，其中在各個(gè)移動(dòng)步驟之間，在所有情況下檢測(cè)探頭尖端相對(duì)于待接觸電路板測(cè)試點(diǎn)的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，對(duì)于每批待測(cè)試電路板，借助10至100個(gè)電路板測(cè)試點(diǎn)確定這批待測(cè)試電路板的第一電路板的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，該校準(zhǔn)數(shù)據(jù)用于測(cè)試這批電路板的其它電路板。
15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在測(cè)試這批電路板的其它電路板中，借助多個(gè)電路板測(cè)試點(diǎn)確定校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，其中在測(cè)試每個(gè)電路板之間的步驟中減少這些電路板測(cè)試點(diǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在測(cè)試這批電路板的其它電路板中，借助2個(gè)至10個(gè)電路板測(cè)試點(diǎn)確定校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，在測(cè)試這批電路板的其它電路板中，如果指狀測(cè)試元件在接觸電路板測(cè)試點(diǎn)中發(fā)生故障，則借助數(shù)量增加的電路板測(cè)試點(diǎn)確定校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11至17所述的方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1至10的設(shè)備。
19.用于指狀測(cè)試器的測(cè)試探頭，其中測(cè)試探頭可以被安裝在測(cè)試頭(35)上，所述測(cè)試頭可以朝著待測(cè)試電路板移動(dòng)，以便利用接觸電路板測(cè)試點(diǎn)的接觸尖端接觸電路板測(cè)試點(diǎn)，其特征在于，測(cè)試探頭(1)具有光檢測(cè)裝置(2)，借助該光檢測(cè)裝置可以光檢測(cè)接觸尖端。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的測(cè)試探頭，其特征在于，檢測(cè)裝置(3)具有呈照相機(jī)芯片(21)形式的接收器裝置(2)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的測(cè)試探頭，其特征在于，檢測(cè)裝置(3)具有呈光纖電纜(26)形式的接收器裝置(2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及測(cè)試印刷電路板的裝置和方法，以及用于所述裝置和方法的測(cè)試探頭。根據(jù)本發(fā)明，在測(cè)試期間借助光檢測(cè)裝置監(jiān)視指狀測(cè)試器的指狀測(cè)試元件的接觸尖端，并且至少在逼近待測(cè)試印刷電路板的部分測(cè)試點(diǎn)時(shí)，根據(jù)光檢測(cè)裝置確定的結(jié)果，以接觸尖端可靠地接觸有關(guān)電路板測(cè)試點(diǎn)的方式校正接觸尖端的移動(dòng)。由此可以在校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的計(jì)算中使用所獲得的校正數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01R1/06GK1650181SQ03810114
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2003年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月7日
發(fā)明者羅特哈格·烏韋, 尤舒克·奧勒 申請(qǐng)人:德商·Atg測(cè)試系統(tǒng)股份有限公司