專利名稱：拴住連線的測試夾具的生產(chǎn)方法及其夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
長久以來，檢測印刷電路板的自動測試設(shè)備涉及使用一種“針床(bed of nails)”測試夾具(fixture)，在測試過程中電路板被安裝在該夾具中。這一測試夾具包括大量針狀的其彈簧被加載的測試探針，它們被安排成在彈簧壓力下與被測試電路板(也稱作被測試單元或“UUT”)上的指定測試點實現(xiàn)電接觸。布置在印刷電路板上的任何電路大多與其他電路不同，因此，必須為那個特定的電路板定制與板中測試點接觸的針床排列。當設(shè)計要被測試的電路時，要選定檢驗它時所用測試點的圖案(pattern)，并在夾具中構(gòu)成相應(yīng)的測試探針陣列。這通常涉及在探針板中鉆出針孔圖案以與定制的測試探針陣列匹配，然后把測試探針裝入探針板上鉆出的孔中。然后，電路板被裝在重疊于測試探針陣列之上的夾具中。在測試過程中，其彈簧被加載的探針在彈簧壓力作用下與被測試電路板上的測試點接觸。然后，電測試信號從該板傳送到測試探針，再傳送到該夾具外部，供與一高速電子測試分析儀通信，該分析儀檢測板上電路中各測試點之間的連續(xù)性或不連續(xù)性。
過去已經(jīng)采用了各種方法使測試探針與被測試電路板壓力接觸以進行測試。這些夾具有一類是“有線測試夾具”，其中測試探針單個連線以把用于從探針向外部電子控制的測試分析儀傳送測試信號的界面接觸器(contact)分離開。這些有線測試夾具往往被稱作“真空測試夾具”，因為在測試過程中對測試夾具內(nèi)部應(yīng)用真空以壓迫電路板使其與測試探針接觸。使用機械方法而不是真空來在測試期間施加必要的彈簧力，以壓迫電路板使其與探針接觸，也能做出有類似結(jié)構(gòu)的定制有線測試夾具。
用于有線測試夾具中的測試探針、界面銷釘(pin)和傳送銷釘?shù)睦@線或其他連接會是很費時間的。然而，定制的有線測試夾具在測試具有復(fù)雜排列的測試點的電路板和低批量電路板時特別有用，在那里更大和更復(fù)雜的昂貴的電子測試分析儀是不實用的。因此，需要有一種改進的方法為測試夾具連線。
上板和下板被定位在一個連線框架上，使兩板共平面并彼此間有足夠間距以允許連線在兩板之間自由移動。通常，上板或探針板保持不動，而界面板與一個X-Y定位器相連，該定位器能使下板或界面板中的孔圖案定位于上板或探針板中孔圖案的外界限。第二個X-Y定位器位于頂板之上，以通過位于探針板中所希望的孔中的穿入導(dǎo)管(launch tube)把預(yù)組裝的導(dǎo)線放到所希望的孔位置。另一種作法是，第二X-Y定位器用于給一激光器定位，該激光器照亮所希望的孔位置以供手工插入導(dǎo)線。
下X-Y定位器包括軟件，它被編程來指揮連線，以讓兩板之間的相對運動從兩板最長距離進到最短距離，并維持一個非轉(zhuǎn)動的模型，以使連線過程中導(dǎo)線的纏結(jié)最少。軟件算法使“到(to)”和“從(from)”連線信息成對，形成坐標數(shù)據(jù)，以使下板或界面板相對于頂板或探針板定位，并使導(dǎo)線或激光器定位于頂板或探針板頂上的適當位置。
圖2A是

圖1裝置的頂X-Y定位器的前視詳細示意圖；圖2B是圖1裝置的另一種頂X-Y定位器的前視詳細示意圖；圖3A-G是圖1的連線裝置的工作過程圖；圖4是圖1裝置的探針板的背側(cè)平面圖；以及圖5是用于圖1裝置的軟件的流程圖。
探針板和界面板定位在一個連線框架22上，其中這兩板共平面并彼此間有足夠間距以允許連線在兩板之間的空間24中自由移動。探針板被保持在靜止位置，而界面板16與第一X-Y定位器26相連，該定位器26能使界面板中的孔圖案以及X-Y軸定位，并把X-Y軸定位于該探針板孔圖案的外極限。第二X-Y定位器28位于探針板之上，它把連線裝置30定位在探針板中的孔之上，以協(xié)助該夾具的連線。
如圖2A中所示，連線裝置30是一個穿入導(dǎo)管，用于引導(dǎo)導(dǎo)線34通過探針板14中的孔18。導(dǎo)線34有剛性插針(stylus)36固定在導(dǎo)線末端，用于插入該穿入導(dǎo)管以引導(dǎo)導(dǎo)線進入孔18。圖2B顯示另一種連線裝置30，它包含一個激光器38連于X-Y定位器28，它把一激光束40射入板14中的孔18，以照亮孔和用于引導(dǎo)要由插針36插入的導(dǎo)線34。
導(dǎo)線34是預(yù)組裝的，包含一個接觸器銷釘42位于導(dǎo)線上與插針36相對的一端。插針36足夠長，以穿過探針板的界面板二者中的孔18和20。該插針直徑足夠小，以穿過這兩個板中的孔，而且有圓形尖端以允許它利索地穿過兩板之間形成的連線物質(zhì)(wiring mass)。優(yōu)選地，該導(dǎo)線是(但不限于)固體磁性導(dǎo)線以減小連線的質(zhì)量，使其質(zhì)量小于標準的較厚的絕緣Kynar或類似的絕緣導(dǎo)線。預(yù)組裝導(dǎo)線及所附插針通過穿入導(dǎo)管發(fā)送，然后被引向板中的孔。穿入導(dǎo)管32必須有足夠大的直徑在允許位于導(dǎo)線末端的接觸器銷釘42通過。接觸器銷釘42也可以是插孔(receptacle)或固定在導(dǎo)線上的其他接觸器。插針包含一中空管，如皮下注射針管，其中導(dǎo)線末端插入該插針的內(nèi)徑并由摩擦保持在其中。一旦導(dǎo)線穿過下板就位，該插針可被取下和再用。在圖2B中所示另一種方法中，激光束40照射適當?shù)目孜恢霉┤斯げ迦氩遽槨?br> 連線進程示于圖3A-G。如圖3A中所示，連線操作從該夾具的最長導(dǎo)線34開始，利用定位器26移動界面板使孔對齊，從而使探針板14中的“從”孔18位于界面板中的“到”孔20之上。所放置的定位器26用于標識正確的界面孔位置，在那里使用穿入導(dǎo)管或激光指示器以識別這些孔。用所附插針穿過探針板和界面板來饋送預(yù)組裝的導(dǎo)線。導(dǎo)線34被拉過兩板(圖3B)，直至上探針接觸器42被壓入孔18和探針板14，如圖3C中所示。插針36被懸在界面板下方。定位器26移動到下一個指定的“到”和“從”位置，如圖3C中所示，并重復(fù)上述操作。當界面板被移到相繼位置時，先前連線的位置自由地穿過界面板中的孔20。這一過程繼續(xù)下去，直至所需導(dǎo)線全部到位為止。盡管圖中只示出兩根導(dǎo)線，但應(yīng)該理解，根據(jù)被測試單元的具體要求，能安裝任何數(shù)量導(dǎo)線。
一旦完成了連線，兩板被返回到它們預(yù)期的固定位置，如圖3D中所示，并用銷釘44固定在一起。通過輕輕地拉動導(dǎo)線，從夾在兩板之間的連線中去掉所有多余的松弛部分，如圖3E中所示。當去掉多余的導(dǎo)線松弛部分之后，兩板之間的間隙達到最小，如圖3F中所示。然后電接觸器46以任意多方法加到界面板一側(cè)，這些方法包括(但不限于)把鋸齒形接觸器插入孔20。當鋸齒形接觸器46被插入時，它將同時穿透導(dǎo)線上的絕緣體并切掉多余導(dǎo)線。其他方法涉及導(dǎo)線到接觸器48的IDC終止，然后它被插入界面板，如圖3G中所示。在安裝該界面接觸器之前或安裝過程中造成絕緣導(dǎo)線和界面接觸器之間電接觸的其他方法也是本發(fā)明所考慮的。
為完成對該夾具的修理、改變或添加，可以有多種可選擇的方法。通過在探針板中鉆一盲孔然后插入一個短接觸器，可以在探針板上的空位置容易地添加一個補充的探針。這一接觸器將有一個預(yù)先連接的導(dǎo)線，然后它能在探針板的頂表面上被引導(dǎo)一個干凈的位置，其為在連線夾層中避開導(dǎo)線的位置，在那里能鉆一個通孔。該導(dǎo)線穿過該孔，然后被引導(dǎo)到界面板表面的所希望位置，在那里它終接于一個界面柱。這一終止可以是在安裝界面接觸器銷釘之前或安裝期間被焊接、熔接、或以IDC過程電連接。
去掉一根導(dǎo)線首先涉及去掉界面接觸器，然后去掉探針接觸器，然后把先前連接的導(dǎo)線完全地拉出該組件。替換將涉及先前描述的表面連線技術(shù)。
如圖4中所示，在導(dǎo)線編織操作之前為探針板做成接地和電源接點。電源接點50和接地接點52的盤(field)放在探針板14的背側(cè)54外圍的地方，探針板14的背側(cè)54包含(但不限于)先前描述的用于終接預(yù)組裝的導(dǎo)線的IDC終端。探針板的背側(cè)54是鍍錫的銅平面，上有島(island)56用于電源接頭。插針用于引導(dǎo)導(dǎo)線穿過適當?shù)奶结樋孜恢?，而且?dǎo)線繞到由激光指示器指出的電源或接地端子，然后終止在那里。電源盤和接地盤預(yù)連接到導(dǎo)線編織操作完成之后容易接近的地方，以允許連接到界面板上的適當點。類似地，可以把“開口”多路轉(zhuǎn)接器安裝到探針板的這一區(qū)域，以允許在探針板和界面板之間進行任何前述連線之前從底側(cè)開口傳感器板位置到該多路轉(zhuǎn)接器進行絞線對連接。
為探針板和界面板連線的第二種方法可通過把兩板并排取向來完成，使兩板的終止面面向同一方向。使用前述定位方法使預(yù)終止的導(dǎo)線穿過第一板，然后通過第二板中的端點位置送回。這一操作繼續(xù)到全部導(dǎo)線到位，這些導(dǎo)線的端部從終止孔懸掛下來。然后這兩個板重新取向，終止面面向相反方向。在90°、30°和平行取向去掉多余的導(dǎo)線松弛部分。一但拉出所有多余導(dǎo)線，這兩板便被機械固定。而保留的終止點被插入以拴住松弛的導(dǎo)線。所得到的組件與先前描述的圖3G所示組件相同。
連線裝置10包括計算機程序60，如圖5中的流程圖所示。利用軟件算法對連線排序，以允許兩板之間的相對運動以兩板最長距離進到最短距離，并維持一個非轉(zhuǎn)動的模型，以使連線過程中導(dǎo)線的纏結(jié)最少。該算法使“到”和“從”連線信息成對，形成坐標數(shù)據(jù)，以使界面板相對于探針板定位，并使插針引導(dǎo)線或激光器定位于探針板上的適當位置。該程序軟件算法還用于指揮連線進程，使得在一個板后面的松弛部分被拉掉，使導(dǎo)線有最少交叉和混合，這種交叉和混合會限制去掉導(dǎo)線松弛部分的能力。
工業(yè)標準夾具軟件處理是對被測試單元數(shù)據(jù)和與測試系統(tǒng)界面連接數(shù)據(jù)進行的。在產(chǎn)生一組夾具輸出文件用于鉆孔和連線之前，數(shù)據(jù)被一組軟件算法處理。第一算法將指揮連線，使得兩板間的相對運動是從最長移動到最短移動，并保持非轉(zhuǎn)動模型，以使過程進行時導(dǎo)線纏結(jié)最少。第二算法優(yōu)化被測試單元在該界面上的放置位置，使第一算法的結(jié)果有總體上最小的板運動和導(dǎo)線長度。這些算法使“到”和“從”連線信息成對，形成坐標數(shù)據(jù)，以使界面板相對于探針板定位，并使探針引導(dǎo)或激光器定位于探針板上的適當位置。在此過程之后，將產(chǎn)生一個格式化連線文件，它將驅(qū)動定位器，該定位器可以是一個CNC控制的夾具連線機，該連接機將按適當優(yōu)化的順序移動兩板和激光定向器。在實踐中，連線進程如先前在圖中顯示的那樣，其中線操作從最長導(dǎo)線開始，把“從”探針板孔定位到“到”界面板孔上方。后定位器被放置以標識正確界面孔位置，其中利用一個縱向激光定向器用于這一標識。使用所連接的插針使預(yù)組裝的導(dǎo)線穿過界面板以及探針板中的相關(guān)孔。導(dǎo)線長度被拉過，上探針接觸器被壓迫到位。插針被懸掛在探針板一側(cè)。定位器移動到下一個排列的“到”和“從”位置并且重復(fù)前述操作。當界面板被移到相繼位置時，先前連線的位置自由地穿過界面板中的孔。這一過程繼續(xù)下去，直至所需導(dǎo)線全部到位為止。
針對先前討論的探針板連線的第二種方法，軟件算法用于排序連線進程，使得能拉掉導(dǎo)線的松弛，以在一塊板的背后有最少的導(dǎo)線交叉和混合，這些交叉和混合會限制去掉導(dǎo)線松弛的能力。
本發(fā)明的好處包括一種連線技術(shù)，它利用漆包磁性導(dǎo)線以減小連線堆集，使用絕緣位移接觸器(IDC)技術(shù)在現(xiàn)場消除了導(dǎo)線剝離操作和導(dǎo)線纏繞操作，利用定位系統(tǒng)移動一個板，把測試夾具探針板和界面板上的“到”孔和“從”孔位置同心地放置，以允許導(dǎo)線同時穿過兩板。本發(fā)明進一步利用固定在夾具導(dǎo)線上的插針以允許導(dǎo)線穿過兩板和連線物質(zhì)，采用軟件算法產(chǎn)生有序的連線進程，以使連線進程中板之間的導(dǎo)線彎曲和連線纏結(jié)減至最小，使用前尖的、有刺的接觸器同時切穿磁性導(dǎo)線的漆包絕緣或所用的任何其他導(dǎo)線絕緣并使該接觸器保持在板中，使用板材料的彈性形變以保持氣體型電連接。在這有刺的(barbed)接觸器被壓入最終位置時，該接觸器還附帶切斷在板表面的導(dǎo)線。本發(fā)明進一步利用探針插孔，這里該插孔的直徑等于或小于探針體的直徑。該探針體在探針基體處有一個直徑縮小了的插塞。于是該探針插入該插孔，保證電接觸和探針在其中心。本發(fā)明進一步把IDS盤納入探針板的底面上，以連線電源和接地探針接頭。
盡管這里已針對不同的方法描述了本發(fā)明，但不是要局限于此，因為能進行改變和修改，它們在下文申明的本發(fā)明范圍之內(nèi)。例如，該連線技術(shù)能應(yīng)用于底板、探針卡或與印刷電路板中的應(yīng)用類似的需要有線組件的任何其他應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種對測試夾具連線的方法，包含把第一板放在一個靜止位置，該第一板具有多個第一連線孔穿過該板延伸；移動第二板，該板具有多個第二連線孔穿過該板延伸，以使第二連線孔與第一連線孔同軸對齊；使一導(dǎo)線穿過該第一孔和第二孔。
2.權(quán)利要求1的方法，其中使一導(dǎo)線穿過包括把穿入導(dǎo)管放在第一孔上方并使固定在導(dǎo)線上的插針穿過穿入導(dǎo)管。
3.權(quán)利要求1的方法，其中使一導(dǎo)線穿過包括把一激光器放在第一孔上方以照亮第一孔并使固定在導(dǎo)線上插針穿過第一孔和第二孔。
4.權(quán)利要求1的方法，進一步包括把固定在導(dǎo)線一端的第一接觸器壓入第一孔。
5.權(quán)利要求4的方法，進一步包含把第二板移動到第二連線位置并使一導(dǎo)線穿過第一和第二板中其后對齊的孔。
6.權(quán)利要求5的方法，進一步包含把這兩個板重被定位到最終位置并拉緊兩板之間的導(dǎo)線松弛部分。
7.權(quán)利要求6的方法，進一步包含終止第二板上導(dǎo)線的一端。
8.權(quán)利要求7的方法，其中終止導(dǎo)線的一端是由有刺的電接觸器完成的。
9.權(quán)利要求1的方法，其中第二板由計算機控制的定位器來移動，該定位器被編程以安排連線進程的順序，從而使第一和第二板之間導(dǎo)線的彎曲和纏結(jié)減至最少。
10.一種對測試夾具隨機連線的方法，該夾具有兩個平行的夾具板，每個板有多個孔穿過板延伸，其位置由計算機控制的定位裝置定位，通過控制一個夾具板相對于另一夾具板的運動以使得導(dǎo)線能直接穿過要連線在一起的孔位置。
11.權(quán)利要求10的方法，其中定位裝置被編程，以使平行的夾具板彼此相對運動，其進程是從要連在一起的孔位置之間的最長移動到最短移動。
12.權(quán)利要求10的方法，其中通過把穿入導(dǎo)管定位在夾具板之上并使固定在導(dǎo)線上的插針穿過孔位置，使導(dǎo)線直接穿過要連線的孔位置。
13.權(quán)利要求10的方法，其中通過把激光器定位在夾具板之上以照亮孔位置并使固定在導(dǎo)線上的插針穿過孔位置，使導(dǎo)線直接穿過要連線的孔位置。
14.權(quán)利要求10的方法，進一步包括把固定在導(dǎo)線一端的第一接觸器壓入頂夾具板中的孔位置中。
15.權(quán)利要求10的方法，進一步包含拉緊平行夾具板之間的導(dǎo)線松弛部分。
16.權(quán)利要求15的方法，進一步包含在下夾具板上終止導(dǎo)線的一端。
17.權(quán)利要求16的方法，其中終止下夾具板上導(dǎo)線的一端是由位于底夾具板中的孔位置中的有刺的電接觸器完成的。
18.一種對具有兩個夾具板的測試夾具進行連線的方法，包含并排安裝兩個板，每個板的終止面面向同一方向；使導(dǎo)線穿過這兩個板中要連線在一起的指定孔；以及重新定向這兩個板，以使這兩個板的終止面面向相反方向。
19.權(quán)利要求18的方法，進一步包含去掉兩個夾具板之間導(dǎo)線的松弛部分。
20.權(quán)利要求19的方法，進一步包含在兩個夾具板上終止導(dǎo)線。
21.一種有線測試夾具，包含有多個孔的探針板；有多個孔的界面板；多個導(dǎo)線在探針板中的孔和接口板中的孔之間延伸；由位于探針板中的孔中的探針接觸器固定于探針板上的每個導(dǎo)線的一端；以及由位于界面板中的孔中的前尖的、有刺的接觸器連接到該界面板上的每個導(dǎo)線的相對的一端。
全文摘要
對包含兩個平行夾具板的測試夾具進行連線的方法，其中使用軟件算法和定位裝置系統(tǒng)控制一板相對于另一板的運動以允許導(dǎo)線直接穿過要連線在一起的孔位置，從而使導(dǎo)線隨機地從一板上的位置連線到第二板上的位置，而先前編織的位置被允許在夾具板中的孔中滑動，以允許達到接下來的一對孔位置。在夾具被連線之后，還對夾具板中從孔內(nèi)伸出的導(dǎo)線端部添加終止端。所得到的組件在一個外表面上有接觸器與第二外表面上的接觸器電連接，所有連線夾在這兩個夾具板之間。
文檔編號G01R1/06GK1472540SQ0314870
公開日2004年2月4日 申請日期2003年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月24日
發(fā)明者格萊格瑞·米克賽克, 湯瑪斯·紐霍爾, 蓋瑞·圣·翁奇, 大衛(wèi)·P·羅格斯, 紐霍爾, P 羅格斯, 圣 翁奇, 格萊格瑞 米克賽克 申請人:特拉華資本形成公司