Устройство для контроля качества межслойных соединений печатной платы

 

.тентно-техничесная б, блиоте:.а Е 4

gHCA

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик о1)781722

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 041278 (2! ) 2690935/26-21 (51)М. Кл.

G 01 R 31/28 с присоединением заявки 89Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет 1

Опубликовано 231180, Бюллетень !!о 43 (53) УДК 621.317. .799 (088.8) Дата опубликования описания 2311.80 (72) Авторы изобретения

О. В. Антонов, П . Т. Воробьев и Ю. В. Ермаков (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МЕЖСЛОЙНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля качества межслойных соединений различных участков изготовленных печатных плат.

Известно устройство, содержащее контактные головки, приводы перемещения контактных головок, блок ввода программы, блоки управления приводами перемещения контактных головок и регистратор $1) .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля качества меж- !5 слойных соединений печатной платы, содержащее блок ввода программы, блоки управления координатными приводами контактных головок, генератор тактовых импульсов, блоки управления вер-20 тикальными приводами контактных головок, пороговый элемент, регистратор, блок задания уставок, два двухкоординатных механизма поиска координат. и приводы вертикального перемещения кон-25 таткных головок с раздельными элементами контактирования f2) .

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 контакт3

781722 ных головок, счетчик шагов,четырехвходовый элемент совпадения и индикатор отказов, причем первый вход блока контроля контактирования соединен с первы— ми входами датчиков контактных головок,второй, третий, четвертый и пятый входы которого соединены с контактными элементами верхней и нижней контактных головок, первый выход которого соединен со вторым входоЪ» порогового элемента,а второй выход соединен с первым входом точечного маркирователя и первым входом счетчика шагов, второй вход которого соединен с одним из входов каждого блока управления приводов вертикальноГо перемещения контактных головок и с выходом четы- )5 рехвходового элемента совпадения, входы которбго соединены "с соответствующими выходами блоков

- управления координатными приводами, первый вход триггера отрица- зО тельного результата соединен со входом регистратора, второй вход которого соединен с кнопкой Пуск,первый выход которого соединен со вторым входом точечного маркирователя и первым входом индикатора отказов, а второй выход соединен со вторым входом блока ввода программы, вторые входы датчиков контактных головок соединены с одними из входов каждого из блоков управления вертикального перемещени

"-" контактных головок, другие входы которых соединены с первым входом бло— ка ввода программы, выход блока коррекции контактного давления соединен с соответствующими входами блока 35 уйравления вертикального перемещения контактных головок, третий вход точеч-ного маркирователя и второй вход индикатора отказов соединейы с йервым входом блока ввода программы, à соот- g() ветствующие выходы блоков управления

" " "к»бординатн»ыми приводами вертикального перемещения контактных головок соединены с соответствующими приводами координатного перемещения контактных головок»

При этом блок контроля контактиро вания содержит коммутатор контактных

" -"элементов, коммутатор эталонного тока:, измеритель, блок сравнения, гене- 5О piiop йарйых ймпульсов, причем первый вход коммутатора эталонного тока сОединен с первым входом блока контроля контактирования, входы коммута pà контактных элементов соединены 55

"-соответственно со вторым,. третьим, четвертым и пятым входами блока контроля контактирования, а вйходы соедйнены с первым и вторым входами из— мерителя и вторым и третьйм входами коммутатора эталонного тока, выход 6Q

Которого соединен со вторым выходом блока -контроля контактирования, управ— л»яющий вход к»о»ммутатора ко»н»т»акт ных элементов соединен со входо»м 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 внутришаговый датчики, двоичный шифратор инверсного кода, одноразрядные сумматоры, многов»»одовый элемент совпадения, генератор переменной частоты, инверсный двухвходовой элемент совпадения, коммутатор и счетный триггер, причем первые выходы позиционных и внутришаговых датчиков соединены с соответсзвукайими входами двоичного дешифратора инверсного кода, выходы которого соединены с первыми суммирующими входами одноразрядных сумматоров, вторые суммирующие входы которых соединены с соответствующими входами блока управления координатным приводом контактных головок, выходы одноразрядных сумматоров соединены с входами многовходового элемента совпадения и первым входом генератора переменной частоты, выход многовходового элемента совпадения соединен с первым входом инверсного двухвходового 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 одноразрядных сумматоров соединены со входами переноса следующего разряда одноразрядного сумматора, а выход Р-còàpøåão разряда одноразрядного сумматора соединен со вторым 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 выход внутришагового датчика, второй выход генератора переменной частоты соединены с соответствующими выходами блока управления координатными приводами контактных головок.

На 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 и нижнюю контактные головки 3 и 4 с раздельными элементами 5 контактирования и дискретные приводы 6 вертикального перемещения контактных головок, блоки 7 управленйя вертикальными приводами контактных головок, в каждый из которых входят триггер 8, блок 9 сов— падения, регистр-счетчик 10, ключ 11

781722 реверса 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 сравнения 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 коорди натного 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 двухнходовый 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 металлизированных отверстий 44 печатной платы 42 в груп пе.

ДвоИчно-кодированная информация о координатах из блока 29 ввода программЫ поступает на первые суммирующие входы одноразрядных сумматоров

36 блокон 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-коди1 рованной информации, приходящей с позиционного датчика 33 и ннутришаго--вого датчика 34, и фиксируется по наличию едийичной комбинации сигналов на йхбдах многовходового элемента

37 совпадения. Если же позиционный номер адресной позиции с позиционного датчика 33 и внутришагового датчика

34 меньше позиционного номера, йолу-ченного из блока 29 нвода программы, то в результате суммиронания происходит переполнение одноразрядных сумматоров 36, которое обнаруживается по наличию сигнала переполнения на выходе Р переноса старшего разряда.

Формируется сигнал "Вперед", управt5 ляющий коммутатором 40.

Сигнал "Назад" формируется инверсным двухнходовым элементом 39 совпадения, который фиксирует одновременное отсутствие сигналов "Стоп"

2О 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 — по сигналу с внутришагового датчика 34.

Первая команда "Стоп", т.е. команда, сигнализирующая о приходе койтактных " головок 3 и 4 в заданную программой позицию, фиксируется счетным триггеЗО ром 41. Счетный триггер 41 передает управление приводами 30 координатнога перемещения контактных головок внутришаговому датчику 34. Счетный триггер 41 также производит изменение

35 частоты следования импульсов н гене- раторе 38 переменной частоты. Частота уменьшается, и уменьшается скорость движения координатного перемещения контактных головок 3 и 4.

40 Этим обеспечивается необходимый тормозной путь и необходиМая точность остановки контактных головок 3 и 4 над и под металлизиронанными отвер- стиями 44. Перестройка частоты в генераторе 38 переменной частоты производится в соответствии с кодом сигнала ошибки, полученным на выходах одноразрядных сумматоров 36 .

Разгон двигателя привода 30 коорщ динатного перемещения контактных головок сначала производится по сигналам с внутришагового датчика 34 при номинальной приемистости, а затем двигатель управляется от сигналов с позиционного датчика 33 при повышенной частоте следования импульсов с генератора 38 переменкой частоты. Постепенное повышение частоты позволяет резко увеличить приемистость двигателя; при этом в несколько раз увеличивается

4Î скорость отработки заданной координаты.

Окончание отработки всеми приводами

30 координатного перемещения контакт ных головок заданных перемещений по .осям Х и У фиксируется .четырехвхоЯ довым элементом 31 совпадения, ко781722 торый выдает сигнал 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 регистрасчетчика 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 в регистр-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, управ20

" ляющие дискретными приводами 6 вертикального йеремещения контактных головок, производят отработку заданного количества шагов до обнуления регистра-счетчика 10. Реверсы 11 обеспечи- 25 в"от изменение направления вращения дискретных приводов б вертикального

" перемещения контактных головок при подъеме и"опускании контактных головок 3 и 4. 30

После того, как контактные головки

3 и 4 опустятся на металлиэированное отверстие 44, по команде с датчиков

14 кбнтактнйх головок включается коммутатор 18 эталонного тока в блоке

16 контроля контактирования. Через раздельные элементы 5 контактирования верхней и нижней контактных головок 3 и 4 и межслойное соединение

43 идет ток строго определенной величины . На межслойном соединении 43 образуется падение напряжения. Это

="напряжение снимается с помощью раздельных элементов 5 контактирования и через соответствующие йормально"эамкнутые контакты коммутатора 17 45 кбнтактных элементов подается на вход измерителя 19. При неизменном токе через межслойное соединение 43 паденйе -йайряженйя на"йем-пропорционально

" его салическому сопротивлению. Таким $0 образом, по величине снимаемого с межслойного соединейия 43 напряжения можно судить о качестве межслойного соединения 43. Увеличение омического сопротйвления," что в"данном слуЧай проявляет себя "как увеличение напряжения,- свидетельствует о налйчии трещин, утоньшений межслойного" соединенчя 43 и о других дефектах.

Результаты измерения в двоично. "десятичном коде снймаются с измери- 60 теля 19 и запоминаются блоком 20 сравйения. По сигналу с генератора 21 парных йkGульсов ice контактные" груа пй коммутатора 17 контактнйх элемен- тов переходят в другое положение.. 65

Коммутатор 18 эталонного тока подключается к другой паре раздельных элементов 5 контактиронания и производится повторное измерение напряжения на межслойном соединении 43 без измерения положения раздельных элементов 5 контактирования на металлизированном отверстии 44. Результат второго измерений через измеритель

19 поступает в блок 20 сравнения, где сравнивается с результатом IIepного измерения .

Повторное измерение производится беэ изменения положения контактных головок 3 и 4 на металлизированных отверстиях 44.

Блок 16 контроля контактирования не только проверяет наличие надежного контакта раздельных элементов 5 контактирования с металлиэированным отверстием 44, но обеспечивает анализ воспроизводимости результата измерений за счет сравнения двух независимых и качественно разных измерений .

Результат второго измерения сравнивается пороговым элементом 23 с на.пряжением уставки, поступающим иэ блока 22 задания уставки и, если оно оказывается выше напряжения уставки, включается регистратор 24.

Устройство может быть также использовано для контроля омического сопротивления металлизированных отверстий

44.. В этом случае верхняя и нижняя контактные головки 3 и 4 перемещаются синхронно.

Измерение группы металлизированных отверстий 44, имеющих регулярное расположение на печатной плате 42, производится по информации, записанной в одном кадре программы, В счетчик

28 шагов заносится информация о количестве металлизированных отверстий 44 в группе, а в блоки 32 управления координатными приводами контактных головок вводится позиционный код одного шага перемещения приводов 30 координатного перемещения контактных головок . Устройство производит последовательное измерение омического сопротивления металлизированных отверстий 44 данной группы до тех пор, пока не . обнулится счетчик 28 шагов.

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 контак тийования контактных головок 3 и 4, проиэводйтая по-сигналам наличия эталонйЬго тока в коммутаторе 18 эталонного тока, а индикация отказов

781722 из-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 и высокая достоверность контроля.

Формула изобретения

1 . Устройство для контроля качества .межслойных соединений печатной платы, содержащее блок ввода программы, первый вход которого соединен со входами соответствующих блоков управ- 25 ления координатными приводами контактных головок, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с соответствующими входами блоков управления вертикальными приводами контак- 3Q 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 4 управления, вход каждого из которых соединен с первым входом блока ввода программы, а соответствующий выход соединен с дискретным приводом вертикального перемещения контактной головки, 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- 50 тата, точечный маркирователь, датчики контактных головок, счетчик шагов, четырехвходовой элемент совпадения и индикатор отказов, причем первый вход блока KoHTpoJIH контактирования соединен с первыми входами датчиков контактных головок, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соединены с контактными элементами верхней 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 соотВетствующиЯН ВЫходаМи блоков управления координатными приводами, первый вход триггера отрицательного результата соединен со входом - регистратора; второй вход которого соединен с кнопкой "Пуск", первый выход которого соединен со вторйм входом точечного маркирователя и первым входом индикатора отказов", а второй выход соединен со вторым входом блока ввода Йрограмчы, 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 элеменToB 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 .

3 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 шиФратор инверсного кода, одноразрядные сумматоры,многовходовый элемент совпаде- . ния, генератор переменной частоты, инверсный двухвходовый элемент сов11 781722

12 фиг 1 падения; коммутатор и счетный триггер, причем первые выходы позиционных и внутришаговых датчиков соединены с соответствующими входами двоичного дешифратора инверсного кода, выхбдМ кбторого соединены с первыми суммирующими входами одноразрядных сумматоров, вторые суммирующие входы которых сбединены с соответСтвующими входами блока управления-координат- нйм приводом контактных головок, выходы одноразрядных сумматоров соеди нены е входами:мнбговходовогб экие= мента совпадения и первым входом ге— нератора переменной частоты, выход многовходового элемента совпадения соединен с первым входом инверсного 35 двухвходового элемента совпадения и с "входом с4етного триггера, первый выход которого соединен со .вторым входом генерат6ра переменной частоты и со вторым выходом внутришагового эо датчика, второй выход соединен со вторым выходом позиционного датчика, P-выходы одноразрядных сумматоров соединены со входами переноса следующего разряда одноразрядного сумматора, а выход Р-старшего разряда одноразрядного сумматора соединен со вторым 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, вйход коммутатора, третий выход внутрйшагового датчика, второй выход генератора переменной частоты соединены с соответствующими выходами блока управления координатными приводами контактных головок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Патент Японии 944-67735, 25.02.75.

2. Авторское свидетельство СССР

9330577, кл. Н 05 К 3/00, 04.05.70 (прототип) .

781722

Составитель С. Бычков

Техред Е.Гаврилешко Корректор В. Синицкая

Редактор Е. Шишкин

Филиал ППП "Патент, r. умгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8122/49 Тирак О 9 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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