专利名称：拴住连线的测试夹具的生产方法及其夹具的制作方法
技术领域：
长久以来，检测印刷电路板的自动测试设备涉及使用一种“针床(bed of nails)”测试夹具(fixture)，在测试过程中电路板被安装在该夹具中。这一测试夹具包括大量针状的其弹簧被加载的测试探针，它们被安排成在弹簧压力下与被测试电路板(也称作被测试单元或“UUT”)上的指定测试点实现电接触。布置在印刷电路板上的任何电路大多与其他电路不同，因此，必须为那个特定的电路板定制与板中测试点接触的针床排列。当设计要被测试的电路时，要选定检验它时所用测试点的图案(pattern)，并在夹具中构成相应的测试探针阵列。这通常涉及在探针板中钻出针孔图案以与定制的测试探针阵列匹配，然后把测试探针装入探针板上钻出的孔中。然后，电路板被装在重叠于测试探针阵列之上的夹具中。在测试过程中，其弹簧被加载的探针在弹簧压力作用下与被测试电路板上的测试点接触。然后，电测试信号从该板传送到测试探针，再传送到该夹具外部，供与一高速电子测试分析仪通信，该分析仪检测板上电路中各测试点之间的连续性或不连续性。
过去已经采用了各种方法使测试探针与被测试电路板压力接触以进行测试。这些夹具有一类是“有线测试夹具”，其中测试探针单个连线以把用于从探针向外部电子控制的测试分析仪传送测试信号的界面接触器(contact)分离开。这些有线测试夹具往往被称作“真空测试夹具”，因为在测试过程中对测试夹具内部应用真空以压迫电路板使其与测试探针接触。使用机械方法而不是真空来在测试期间施加必要的弹簧力，以压迫电路板使其与探针接触，也能做出有类似结构的定制有线测试夹具。
用于有线测试夹具中的测试探针、界面销钉(pin)和传送销钉的绕线或其他连接会是很费时间的。然而，定制的有线测试夹具在测试具有复杂排列的测试点的电路板和低批量电路板时特别有用，在那里更大和更复杂的昂贵的电子测试分析仪是不实用的。因此，需要有一种改进的方法为测试夹具连线。
上板和下板被定位在一个连线框架上，使两板共平面并彼此间有足够间距以允许连线在两板之间自由移动。通常，上板或探针板保持不动，而界面板与一个X-Y定位器相连，该定位器能使下板或界面板中的孔图案定位于上板或探针板中孔图案的外界限。第二个X-Y定位器位于顶板之上，以通过位于探针板中所希望的孔中的穿入导管(launch tube)把预组装的导线放到所希望的孔位置。另一种作法是，第二X-Y定位器用于给一激光器定位，该激光器照亮所希望的孔位置以供手工插入导线。
下X-Y定位器包括软件，它被编程来指挥连线，以让两板之间的相对运动从两板最长距离进到最短距离，并维持一个非转动的模型，以使连线过程中导线的缠结最少。软件算法使“到(to)”和“从(from)”连线信息成对，形成坐标数据，以使下板或界面板相对于顶板或探针板定位，并使导线或激光器定位于顶板或探针板顶上的适当位置。
图2A是
图1装置的顶X-Y定位器的前视详细示意图；图2B是图1装置的另一种顶X-Y定位器的前视详细示意图；图3A-G是图1的连线装置的工作过程图；图4是图1装置的探针板的背侧平面图；以及图5是用于图1装置的软件的流程图。
探针板和界面板定位在一个连线框架22上，其中这两板共平面并彼此间有足够间距以允许连线在两板之间的空间24中自由移动。探针板被保持在静止位置，而界面板16与第一X-Y定位器26相连，该定位器26能使界面板中的孔图案以及X-Y轴定位，并把X-Y轴定位于该探针板孔图案的外极限。第二X-Y定位器28位于探针板之上，它把连线装置30定位在探针板中的孔之上，以协助该夹具的连线。
如图2A中所示，连线装置30是一个穿入导管，用于引导导线34通过探针板14中的孔18。导线34有刚性插针(stylus)36固定在导线末端，用于插入该穿入导管以引导导线进入孔18。图2B显示另一种连线装置30，它包含一个激光器38连于X-Y定位器28，它把一激光束40射入板14中的孔18，以照亮孔和用于引导要由插针36插入的导线34。
导线34是预组装的，包含一个接触器销钉42位于导线上与插针36相对的一端。插针36足够长，以穿过探针板的界面板二者中的孔18和20。该插针直径足够小，以穿过这两个板中的孔，而且有圆形尖端以允许它利索地穿过两板之间形成的连线物质(wiring mass)。优选地，该导线是(但不限于)固体磁性导线以减小连线的质量，使其质量小于标准的较厚的绝缘Kynar或类似的绝缘导线。预组装导线及所附插针通过穿入导管发送，然后被引向板中的孔。穿入导管32必须有足够大的直径在允许位于导线末端的接触器销钉42通过。接触器销钉42也可以是插孔(receptacle)或固定在导线上的其他接触器。插针包含一中空管，如皮下注射针管，其中导线末端插入该插针的内径并由摩擦保持在其中。一旦导线穿过下板就位，该插针可被取下和再用。在图2B中所示另一种方法中，激光束40照射适当的孔位置供人工插入插针。
连线进程示于图3A-G。如图3A中所示，连线操作从该夹具的最长导线34开始，利用定位器26移动界面板使孔对齐，从而使探针板14中的“从”孔18位于界面板中的“到”孔20之上。所放置的定位器26用于标识正确的界面孔位置，在那里使用穿入导管或激光指示器以识别这些孔。用所附插针穿过探针板和界面板来馈送预组装的导线。导线34被拉过两板(图3B)，直至上探针接触器42被压入孔18和探针板14，如图3C中所示。插针36被悬在界面板下方。定位器26移动到下一个指定的“到”和“从”位置，如图3C中所示，并重复上述操作。当界面板被移到相继位置时，先前连线的位置自由地穿过界面板中的孔20。这一过程继续下去，直至所需导线全部到位为止。尽管图中只示出两根导线，但应该理解，根据被测试单元的具体要求，能安装任何数量导线。
一旦完成了连线，两板被返回到它们预期的固定位置，如图3D中所示，并用销钉44固定在一起。通过轻轻地拉动导线，从夹在两板之间的连线中去掉所有多余的松弛部分，如图3E中所示。当去掉多余的导线松弛部分之后，两板之间的间隙达到最小，如图3F中所示。然后电接触器46以任意多方法加到界面板一侧，这些方法包括(但不限于)把锯齿形接触器插入孔20。当锯齿形接触器46被插入时，它将同时穿透导线上的绝缘体并切掉多余导线。其他方法涉及导线到接触器48的IDC终止，然后它被插入界面板，如图3G中所示。在安装该界面接触器之前或安装过程中造成绝缘导线和界面接触器之间电接触的其他方法也是本发明所考虑的。
为完成对该夹具的修理、改变或添加，可以有多种可选择的方法。通过在探针板中钻一盲孔然后插入一个短接触器，可以在探针板上的空位置容易地添加一个补充的探针。这一接触器将有一个预先连接的导线，然后它能在探针板的顶表面上被引导一个干净的位置，其为在连线夹层中避开导线的位置，在那里能钻一个通孔。该导线穿过该孔，然后被引导到界面板表面的所希望位置，在那里它终接于一个界面柱。这一终止可以是在安装界面接触器销钉之前或安装期间被焊接、熔接、或以IDC过程电连接。
去掉一根导线首先涉及去掉界面接触器，然后去掉探针接触器，然后把先前连接的导线完全地拉出该组件。替换将涉及先前描述的表面连线技术。
如图4中所示，在导线编织操作之前为探针板做成接地和电源接点。电源接点50和接地接点52的盘(field)放在探针板14的背侧54外围的地方，探针板14的背侧54包含(但不限于)先前描述的用于终接预组装的导线的IDC终端。探针板的背侧54是镀锡的铜平面，上有岛(island)56用于电源接头。插针用于引导导线穿过适当的探针孔位置，而且导线绕到由激光指示器指出的电源或接地端子，然后终止在那里。电源盘和接地盘预连接到导线编织操作完成之后容易接近的地方，以允许连接到界面板上的适当点。类似地，可以把“开口”多路转接器安装到探针板的这一区域，以允许在探针板和界面板之间进行任何前述连线之前从底侧开口传感器板位置到该多路转接器进行绞线对连接。
为探针板和界面板连线的第二种方法可通过把两板并排取向来完成，使两板的终止面面向同一方向。使用前述定位方法使预终止的导线穿过第一板，然后通过第二板中的端点位置送回。这一操作继续到全部导线到位，这些导线的端部从终止孔悬挂下来。然后这两个板重新取向，终止面面向相反方向。在90°、30°和平行取向去掉多余的导线松弛部分。一但拉出所有多余导线，这两板便被机械固定。而保留的终止点被插入以拴住松弛的导线。所得到的组件与先前描述的图3G所示组件相同。
连线装置10包括计算机程序60，如图5中的流程图所示。利用软件算法对连线排序，以允许两板之间的相对运动以两板最长距离进到最短距离，并维持一个非转动的模型，以使连线过程中导线的缠结最少。该算法使“到”和“从”连线信息成对，形成坐标数据，以使界面板相对于探针板定位，并使插针引导线或激光器定位于探针板上的适当位置。该程序软件算法还用于指挥连线进程，使得在一个板后面的松弛部分被拉掉，使导线有最少交叉和混合，这种交叉和混合会限制去掉导线松弛部分的能力。
工业标准夹具软件处理是对被测试单元数据和与测试系统界面连接数据进行的。在产生一组夹具输出文件用于钻孔和连线之前，数据被一组软件算法处理。第一算法将指挥连线，使得两板间的相对运动是从最长移动到最短移动，并保持非转动模型，以使过程进行时导线缠结最少。第二算法优化被测试单元在该界面上的放置位置，使第一算法的结果有总体上最小的板运动和导线长度。这些算法使“到”和“从”连线信息成对，形成坐标数据，以使界面板相对于探针板定位，并使探针引导或激光器定位于探针板上的适当位置。在此过程之后，将产生一个格式化连线文件，它将驱动定位器，该定位器可以是一个CNC控制的夹具连线机，该连接机将按适当优化的顺序移动两板和激光定向器。在实践中，连线进程如先前在图中显示的那样，其中线操作从最长导线开始，把“从”探针板孔定位到“到”界面板孔上方。后定位器被放置以标识正确界面孔位置，其中利用一个纵向激光定向器用于这一标识。使用所连接的插针使预组装的导线穿过界面板以及探针板中的相关孔。导线长度被拉过，上探针接触器被压迫到位。插针被悬挂在探针板一侧。定位器移动到下一个排列的“到”和“从”位置并且重复前述操作。当界面板被移到相继位置时，先前连线的位置自由地穿过界面板中的孔。这一过程继续下去，直至所需导线全部到位为止。
针对先前讨论的探针板连线的第二种方法，软件算法用于排序连线进程，使得能拉掉导线的松弛，以在一块板的背后有最少的导线交叉和混合，这些交叉和混合会限制去掉导线松弛的能力。
本发明的好处包括一种连线技术，它利用漆包磁性导线以减小连线堆集，使用绝缘位移接触器(IDC)技术在现场消除了导线剥离操作和导线缠绕操作，利用定位系统移动一个板，把测试夹具探针板和界面板上的“到”孔和“从”孔位置同心地放置，以允许导线同时穿过两板。本发明进一步利用固定在夹具导线上的插针以允许导线穿过两板和连线物质，采用软件算法产生有序的连线进程，以使连线进程中板之间的导线弯曲和连线缠结减至最小，使用前尖的、有刺的接触器同时切穿磁性导线的漆包绝缘或所用的任何其他导线绝缘并使该接触器保持在板中，使用板材料的弹性形变以保持气体型电连接。在这有刺的(barbed)接触器被压入最终位置时，该接触器还附带切断在板表面的导线。本发明进一步利用探针插孔，这里该插孔的直径等于或小于探针体的直径。该探针体在探针基体处有一个直径缩小了的插塞。于是该探针插入该插孔，保证电接触和探针在其中心。本发明进一步把IDS盘纳入探针板的底面上，以连线电源和接地探针接头。
尽管这里已针对不同的方法描述了本发明，但不是要局限于此，因为能进行改变和修改，它们在下文申明的本发明范围之内。例如，该连线技术能应用于底板、探针卡或与印刷电路板中的应用类似的需要有线组件的任何其他应用。
权利要求
1.一种对测试夹具连线的方法，包含把第一板放在一个静止位置，该第一板具有多个第一连线孔穿过该板延伸；移动第二板，该板具有多个第二连线孔穿过该板延伸，以使第二连线孔与第一连线孔同轴对齐；使一导线穿过该第一孔和第二孔。
2.权利要求1的方法，其中使一导线穿过包括把穿入导管放在第一孔上方并使固定在导线上的插针穿过穿入导管。
3.权利要求1的方法，其中使一导线穿过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导线上插针穿过第一孔和第二孔。
4.权利要求1的方法，进一步包括把固定在导线一端的第一接触器压入第一孔。
5.权利要求4的方法，进一步包含把第二板移动到第二连线位置并使一导线穿过第一和第二板中其后对齐的孔。
6.权利要求5的方法，进一步包含把这两个板重被定位到最终位置并拉紧两板之间的导线松弛部分。
7.权利要求6的方法，进一步包含终止第二板上导线的一端。
8.权利要求7的方法，其中终止导线的一端是由有刺的电接触器完成的。
9.权利要求1的方法，其中第二板由计算机控制的定位器来移动，该定位器被编程以安排连线进程的顺序，从而使第一和第二板之间导线的弯曲和缠结减至最少。
10.一种对测试夹具随机连线的方法，该夹具有两个平行的夹具板，每个板有多个孔穿过板延伸，其位置由计算机控制的定位装置定位，通过控制一个夹具板相对于另一夹具板的运动以使得导线能直接穿过要连线在一起的孔位置。
11.权利要求10的方法，其中定位装置被编程，以使平行的夹具板彼此相对运动，其进程是从要连在一起的孔位置之间的最长移动到最短移动。
12.权利要求10的方法，其中通过把穿入导管定位在夹具板之上并使固定在导线上的插针穿过孔位置，使导线直接穿过要连线的孔位置。
13.权利要求10的方法，其中通过把激光器定位在夹具板之上以照亮孔位置并使固定在导线上的插针穿过孔位置，使导线直接穿过要连线的孔位置。
14.权利要求10的方法，进一步包括把固定在导线一端的第一接触器压入顶夹具板中的孔位置中。
15.权利要求10的方法，进一步包含拉紧平行夹具板之间的导线松弛部分。
16.权利要求15的方法，进一步包含在下夹具板上终止导线的一端。
17.权利要求16的方法，其中终止下夹具板上导线的一端是由位于底夹具板中的孔位置中的有刺的电接触器完成的。
18.一种对具有两个夹具板的测试夹具进行连线的方法，包含并排安装两个板，每个板的终止面面向同一方向；使导线穿过这两个板中要连线在一起的指定孔；以及重新定向这两个板，以使这两个板的终止面面向相反方向。
19.权利要求18的方法，进一步包含去掉两个夹具板之间导线的松弛部分。
20.权利要求19的方法，进一步包含在两个夹具板上终止导线。
21.一种有线测试夹具，包含有多个孔的探针板；有多个孔的界面板；多个导线在探针板中的孔和接口板中的孔之间延伸；由位于探针板中的孔中的探针接触器固定于探针板上的每个导线的一端；以及由位于界面板中的孔中的前尖的、有刺的接触器连接到该界面板上的每个导线的相对的一端。
全文摘要
对包含两个平行夹具板的测试夹具进行连线的方法，其中使用软件算法和定位装置系统控制一板相对于另一板的运动以允许导线直接穿过要连线在一起的孔位置，从而使导线随机地从一板上的位置连线到第二板上的位置，而先前编织的位置被允许在夹具板中的孔中滑动，以允许达到接下来的一对孔位置。在夹具被连线之后，还对夹具板中从孔内伸出的导线端部添加终止端。所得到的组件在一个外表面上有接触器与第二外表面上的接触器电连接，所有连线夹在这两个夹具板之间。
文档编号G01R1/06GK1472540SQ0314870
公开日2004年2月4日 申请日期2003年6月24日 优先权日2002年6月24日
发明者格莱格瑞·米克赛克, 汤玛斯·纽霍尔, 盖瑞·圣·翁奇, 大卫·P·罗格斯, 纽霍尔, P 罗格斯, 圣 翁奇, 格莱格瑞 米克赛克 申请人:特拉华资本形成公司