专利名称：裸印刷电路板连续检测用的扫描检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及印刷电路板的自动检测，更具体地说，涉及在裸印刷电路板上扫描检测部位以识别连续性并在被证实正确的时候从检测中消除检测部位的扫描检测装置。
用于检查印刷电路板的自动检测设备，很长时间涉及在检测过程中该印刷电路板被装在其内的“钉床”检测夹具(test fixture)的应用。这种检测夹具包括许多钉形装载弹簧的检测探头，被设置用于在弹簧压力下与检测中该电路板(同时又被称作检测中的元件或UUT)上被指定的检测点接触。布置在印刷电路板上的任何具体电路都可能不同于其它电路，因此，用于在电路板中接触检测点的钉床设备，必须为此具体的电路板定做。当待检测的电路已被设计时，被用于检查中的检测点的模式也被选择，并且检测探头的对应排列在该检测夹具中也被成形。这典型涉及在探头平板内钻出一种模式的孔，以匹配被定做的检测探头的排列，然后把检测探头安装在探头平板上钻好的孔中。该电路板然后被装于放在该种排列的检测探头上的夹具中。在检测过程中，装载弹簧的探头在弹簧压力下实现与检测中电路板上的检测点接触。电检测信号于是被从该电路板传递给检测探头，然后传递到夹具的外部，以便与检测电路板上电路中各检测点间的连续性或缺少连续性的高速电子检测分析器连通。
很多方法过去已被采用，用于使探头和检测中的电路板实现用于检测的压力接触。这些夹具中的一类是“有线检测夹具”，在有线检测夹具中，检测探头被分别连线以分开用于从探头到外部电控检测分析器传递检测信号的界面触点。这些有线的检测夹具经常被称作“真空检测夹具”，因为在检测过程中真空被施加到检测夹具外壳的内部以压紧电路板与检测探头接触。类似结构的被定做的有线检测夹具，也能通过使用除了真空以外的机械装置施加用于在检测过程中把电路板压紧以接触探头所必须的弹簧力来实现。
用在有线检测夹具中的检测探头、界面定位销和传送器定位销的绞接或其它连接，可能是时间密集的。然而，在检测具有复杂排列检测点的电路板和小产量的电路板中，更大、更复杂和更昂贵的电子检测分析器不实用，被定做的有线检测夹具尤其有用。
如前面所提到的，被定做的有线检测夹具是一类用于从该夹具到外电路检测器传送信号的夹具。检测夹具的另一类是所谓“专用的”检测夹具，也被称为“栅格型”夹具，其中电路板上检测点的随机图形为传送检测信号至接收器内按栅格图形配置的界面定位销的传送器定位销所接触。在这些栅格型检测器中，固定通常没有被定做的有线检测夹具中复杂，并且更简单。
典型的“专用的”或“栅格型”夹具，包括带有把栅格基板中的检测探头连接到电子检测分析器中对应的检测电路上的大量开关的电子检测迹线。在栅格检测器的一实施例中，多达40,000个开关被使用。当检测这样一个检测器上的裸电路板时，传送器夹具支撑其在栅格基板内的栅格型检测探头和在检测的电路板上非栅格型检测点之间连通的传送器定位销。在一现有技术的栅格型夹具中，所谓的“倾斜定位销”被用作传送器定位销。该倾斜定位销是装在作为传送器定位销一部分的传送器平板内对应的预钻孔中的笔直的固体定位销。该倾斜定位销能以各种方向倾斜，以从该电路板上非栅格随机图形的检测点至栅格基板中的栅格图形检测探头传送分开的检测信号。
传送器夹具能够构成并与由例如Lexan的塑料制成的许多传送器平板组装。传送器平板被堆积在相互垂直对准的对应组分隔器之间的夹具中，以构成围绕夹具周边的“远离”分隔。分隔器将转送器平板夹持在互相垂直分开且相当平行的固定位置上。在夹具每一高度的传送器平板具有在传送器夹具中控制每一倾斜定位销位置的预钻定位孔图形。
当印刷电路板上的检测点定位在非常接近一起并且非常细时，许多问题就与这些类型的检测夹具相关。单独的检测点一般被称作检测垫(test pad)，并且一组检测垫一般被称为检测组件(testpack)。当倾斜的定位销接触非常细的检测垫时，该垫可被倾斜定位销挤压或弯曲。取决于对检测垫的损坏程度和它们定位有多接近，单独的垫在检测过程中可被永久短路在一起。
与这些类型的检测夹具一起发生的第二个问题是当垫非常接近地被隔开时，难以为检测组件获取精确的检测结果。当垫非常接近的被分开时，把倾斜的定位销引导到该组件内的每一垫上就变得非常困难。检测定位销的轻微偏移能够影响检测结果，降低检测的精确性。
遇到的第三个问题是，组件所具有的垫的栅格密度大于检测探头的栅格密度，例如当该检测组件作为球形栅格阵列(BGA)或方形扁平组件(QFP)成形时。在这种情况下没有足够的传送定位销适用于检测每一检测垫，并且该组件的细致检测是不可能的。
为了解决(address)这些问题，一种能准确且安全地检测具有小尺寸的检测组件的电路板的印刷电路板检测夹具被开发，它包括被定位在该夹具中对应一组被非常接近地分开的检测点待被检测的印刷电路板上位置的气动短路平板。一个孔被对应于该短路平板尺寸贯穿该传送器上平板，以让该短路平板啮合检测中的元件。柔性导电媒介层被定位于该短路平板的上表面之上，以与这些检测点电连接。该短路平板包括一用于固定到向下延伸穿过传送平板层的气缸上的揿钮连接件。气缸则通过一咬入被紧紧固定到夹具的传送器下平板上的基板插座内的基板插头，被固定在该夹具的底部。
在检测中的元件的检测过程中，气缸被供以能量，抬升短路平板与检测组件接触，有效地使它们一起短路，用于不弯曲或损坏检测点的检测。
这种方法的问题是，因为所有的检测部位在检测过程中被一起短路，所以不能确定是否组件内的一或更多个单独的检测部位不正确地被一起短路。
用于检测被紧密分隔开的检测组件的另一种方法是用浮动探测器在组件内接触每一垫。探测器通常执行隔离检测和连续检测两种类型的检测。在隔离检测中，探测器将接触两个网路(network)中的一点。在连续检测中，每一检测垫必须被接触。这种连续性的检测方法是不希望有的，因为接触每一检测垫的过程消耗时间过多。
因此，需要存在一种改进的检测设备，用于迅速产生检测结果的对裸印刷电路板进行连续检测。
本发明包括裸印刷电路板连续检测用的扫描检测机器。以前在印刷电路板的连续检测中，检测器实际上接触电路板上100％的检测部位，以检验电路板的潜在问题。相反，本发明的扫描检测机器没有检测电路板以确定问题，而是迅速扫描电路板以找到合适的连接然后从该检测迹线中消除那些检测部位。本发明能迅速消除所有检测部位的80％到90％，其中剩余的检测部位能通过传统方法，例如通过探测器来检测。本发明的扫描检测机器包括其尺寸能覆盖待检测印刷电路板的整个上下表面的导电与柔顺材料制的上层和导电与柔顺材料制的下层。电流被引入使印刷电路板上的电路短路的导电层。一排电刷穿过上和下导电层中的一个或两个延伸。每一单独的电刷被用线连到一电路板上用缆线连到电子测量仪表上分散的开关上。
检测中的元件通过上和下导电层，并且电刷在它们从检测点上经过时接通。当电刷被接通时，它就给电子测量仪表发出检测信号。电子测量仪表包括具有为具体检测中的元件存储的数据的软件。被存储的数据同来自于电刷的检测数据比较，如果它们相匹配，那些检测位置就从进一步检测中被去除。
本发明的这些和其它方面，将参考下面的详细描述和附图来更完整地理解。
图1是本发明的扫描检测装置的示意侧视图；图2a-2d是电刷和由图1中扫描检测装置产生的检测信号的详细示意图；以及图3是首先供选择的实施例的扫描检测装置的示意侧视图。
本发明的扫描检测装置10的一实施例被表示在图1中。该扫描检测装置包括一上短路层12和一下短路层14，其在检测过程中将待检测的印刷电路板或检测中的元件16夹在当中。上短路层包括内导电层例如导电性织物或金属18，和外柔顺层例如泡沫材料20。类似地，下短路层包括与上短路层同样材料制成的内导电层22和外柔顺层24。作为一种替换，上短路层12与下短路层14可包括既是导电性也是柔性例如导电橡胶的单一材料。
跨过上短路层和下短路层中的一个或两个延伸的是一排电刷26，它们中仅有一个被表示在图1的上短路层12中。每一电刷被用电线连接到分散在印刷电路板28上的开关上。印刷电路板28通过电缆32被连接到电子测量仪表30上。
上短路层和下短路层在检测过程中必须接触处在检测中的整个元件，除了比该检测元件宽度宽的该排电刷。如果一排电刷既被设置在上短路层也被设置在下短路层中，它们就必须被互相偏置，以便在沿印刷电路板长度的同一位置不接触检测中的元件。检测中的元件16被夹在通过将电流引入短路层的导电层使检测中的元件双侧短路的上短路层和下短路层之间。在短路电流被引入检测中的元件时，它由推动杆34推到电刷26下面。推杆34被气压缸、液压缸或直线电机36驱动。
检测中的元件16包括通过迹线连接的许多检测垫，例如如图2a所示为迹线39连接的检测垫38和40。如图2a-2d所示，当检测中的元件16通过位于电刷26下面的单个检测垫38和39时，如果被合适的连接并且载有电流，将接通接触检测垫的单个电刷。被接通的电刷将一信号发送给通过编程进电子测量仪表中的软件产生用于检测垫38和40的第一检测图象42和44的电子测量仪表。检测中的元件上的单个检测垫将在尺寸上相异并且可与邻接的电刷的精确宽度不一致。结果，所产生的第一检测图象42和44将与被可能并不是检测垫本身精确实际尺寸的检测垫所接通的电刷的宽度相一致。第一检测图象42和44当检测中的元件在电刷下沿方向46通过时产生。由于第一检测图象可能大于实际的检测垫，所以检测中的元件被旋转90度并且在电刷下沿方向48第二次通过。由于电刷第二次接触检测垫38和40，所以它们将产生对应于该检测垫第二尺度(dimension)的第二检测图象50和52。用于电子测量仪表的软件然后如图2c所示把第二检测图象重叠到第一检测图象上，使得到了位于对应于检测垫38和40的第一和第二检测图象间重叠区域中的最终检测图象54和56。最终检测图象然后被与包含在软件中的网状表格数据或检测垫数据相比较。该软件对被存储的数据和被扫描的数据进行比较，并且如果它们相匹配，软件就会从拟通过传统装置(例如通过探测器)完成的随后的连续检测中消除那些检测垫。
如果，例如迹线39被断开并且没有适当地电连接检测垫38和40，则电刷将不会产生所需要的最终检测图象，并且软件将把检测垫38和40认作需要进一步通过探测器连续检测的潜在问题区域。
本发明通过电扫描电路板并且寻找被正确电连接在电路中的检测点而从进一步的连续检测中消除该检测点。通过消除被正确电连接的检测点，所有检测垫中的80％-90％能通过传统方法从检测中被消除。本发明的扫描检测装置能显著地减少在裸印刷电路板上进行连续检测的必要时间。
图3表示本发明的扫描检测装置60的另一实施例。在该扫描检测装置中，上和下短路层12和14在围绕被电机64驱动的辊62周围的连续环状物中形成。在这个实施例中，检测中的元件16为上和下短路层所驱动而经过电刷以产生检测图象。
本发明就其实施例已被描述和说明，应被理解的是，本发明并不仅限于此，因为在如此后权利要求所述的本发明的完整意图范围内，仍可做出变化和改进。
权利要求
1.一种裸印刷电路板连续检测用的扫描检测装置，包括被配置来使检测中的元件电气短路的第一短路层和第二短路层；跨过第一或第二短路层至少之一的宽度延伸的电刷，当该电刷接触处于检测中的元件上的检测点时，用以产生检测信号；用于移动检测中的元件通过电刷的装置；以及被电连接到电刷上，以接收用于与被存储的数据比较并从进一步检测中消除的检测信号的电子检测仪表。
2.根据权利要求1的扫描检测装置，其中第一和第二短路层包括一与检测中的元件邻接的导电层，和一与背对检测中的元件的导电层邻接的单独的柔顺层。
3.根据权利要求2的扫描检测装置，其中导电层是导电性织物并且柔顺层是泡沫材料。
4.根据权利要求1的扫描检测装置，其中第一和第二短路层是单一的导电和柔顺层。
5.根据权利要求4的扫描检测装置，其中该导电和柔顺层是导电橡胶。
6.根据权利要求1的扫描检测装置，其中电刷跨过处于检测中的元件的相反两侧上面互相偏置的第一和第二短路层延伸。
7.根据权利要求1的扫描检测装置，其中该电刷是一排刷子。
8.根据权利要求7的扫描检测装置，其中该刷子通过开关电连接到印刷电路板上。
9.根据权利要求1的扫描检测装置，其中该移动装置是推杆。
10.根据权利要求1的扫描检测装置，其中该移动装置是在围绕许多旋转辊的连续环状物中形成的第一和第二短路层。
11.裸印刷电路板连续检测用的扫描检测装置，包括用于将短路电流引入检测中的元件的装置；通过接帚扫描位于检测中的元件上的检测部位以产生检测信号的装置；用于移动检测中的元件与该接帚扫描装置接触的装置；以及用于比较检测信号和被存储的检测数据，并且如果检测信号与被存储的检测数据相匹配时即从进一步检测中消除该检测部位的装置。
12.根据权利要求11的扫描检测装置，其中用于把短路电流引入检测中的元件的装置是定位于检测中的元件相反两侧的第一和第二短路层。
13.根据权利要求12的扫描装置，其中第一和第二短路层包括一导电层和一柔顺层。
14.根据权利要求13的扫描检测装置，其中用于产生检测信号的装置，包括跨过第一和第二短路层至少之一宽度延伸的电刷。
15.根据权利要求14的扫描检测装置，其中该电刷是一排刷子。
16.根据权利要求14的扫描检测装置，其中电刷跨过处于检测中的元件相反两侧上面互相偏置的第一和第二短路层延伸。
17.根据权利要求15的扫描检测装置，其中该刷子通过开关电连接到印刷电路板上。
18.根据权利要求11的扫描检测装置，其中用于移动检测中的元件与接帚扫描装置接触的装置是推杆。
19.根据权利要求12的扫描检测装置，其中用于移动检测中的元件与接帚扫描装置接触的装置是在围绕许多可转动辊的连续性环状物中形成的第一和第二短路层。
20.一种连续检测印刷电路板的方法，包括以下步骤使印刷电路板短路；对印刷电路板上检测部位进行接帚扫描；从该检测点产生检测信号；将检测信号与控制数据比较；以及如果检测信号与控制数据相匹配，则从进一步检测中消除该检测部位。
全文摘要
一种裸印刷电路板连续检测用的扫描检测装置,具有定位于邻接检测中的元件的第一短路层和第二短路层,以对处于检测中的元件上的电路短路。第一和第二短路层中至少之一包括一排电刷,与检测中的元件被移动穿过电刷一样,当电刷与处于检测中的元件上的检测部位接触时,用于产生检测信号。电子检测仪表电连接到电刷上,用于接收检测信号以同被存储的数据比较,且当和被存储的数据相匹配时从进一步检测中消除该检测信号。
文档编号G01R31/28GK1262442SQ9911862
公开日2000年8月9日 申请日期1999年9月8日 优先权日1999年1月22日
发明者马克·A·斯瓦特 申请人:特拉华资本形成公司