一種用于電路板測試的兩段式治具的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于電路板測試的兩段式治具，包含上模和下模，其內設有天板、上針板、上載板、底板、下針板以及下載板，該上模和下模內還分別設有支撐裝置、定位裝置以及設置在上針板和上載板或下針板和下載板之間的復位彈簧。其中，該治具的上模和下模內均設有探針組件和限位組件。探針組件包含探針、套置于探針外部的針套以及將針套與針板固定的針套環；探針包括一般探針和加長探針。限位組件包含分別設置在底板和下針板之間或天板和上針板之間的限高柱固定板，固定在限高柱固定板上的限高柱，與限高柱固定板連接的聯動裝置，以及與聯動裝置連接的氣缸。本發明提供的兩段式治具，能夠將產生干擾或不需測試的探針脫離，節約成本，提高效率。
【專利說明】一種用于電路板測試的兩段式治具
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電路板測試儀器的治具，具體地，涉及一種用于電路板測試的兩段式治具。
【背景技術】
[0002]電子線路集成板(PCB板)在生產過程中需要經歷很多的環節，每一環節都需要有相應的測試儀器來檢測產品的好壞。
[0003]常用的測試儀器包括在線測試機(In Circuit Tester, ICT)，“在線”主要指在電子元器件線路上或者說在電路上，在線測試是一種不斷開電路，不拆下元器件管腳的測試技術，是通過對在線元器件的電性能及電氣連接進行測試來檢查生產制造缺陷及元器件不良的一種標準測試手段。ICT主要是靠測試探針接觸PCB板上的待測點來檢測PCB板的線路開路、短路，以及所有零件的焊情況，可分為開路測試、短路測試、電阻測試、電容測試、二極管測試、三極管測試、場效應管測試、集成電路(IC)管腳測試等。具有操作簡單、快捷迅速、故障定位準確等特點，可以檢測通用和特殊元器件的漏裝、錯裝、參數值偏差、焊點連焊、線路板開短路等故障，并將故障是哪個組件或開短路位于哪個點準確告訴用戶。現有的ICT種類包括飛針式ICT和針床式ICT等，其中飛針式ICT基本只進行靜態的測試，優點是不需制作治具，程序開發時間短。針床式ICT則可進行模擬器件功能和數字器件邏輯功能測試，故障覆蓋率高，但對每種單板需制作專用的針床治具。
[0004]自動測試機(Auto Test Equipment,ATE)則是一種通過計算機控制進行PCB板等功能測試的設備，利用測試機臺和真空治具的組合，根據開發人員提供的測試程序來測試PCB板的優良程度，可測試缺件，錯料，及一些電子元件的正反向，IC的功能狀態，引腳的冷焊、虛焊等。作業員操作界面簡單易操控，信息一目了然，減省人工、能自動完成測試序列，并提高被測產品的質量和可靠性。
[0005]以上所說的治具(Fixture)，是一個提供PCB板測試的平臺，其工作原理是利用探針將PCB板上的待測點與測試機器中的對應點導通，通過調用測試機器中對應的程序來實現最終的測試。
[0006]以ATE真空治具為例，現有治具分上模1、下模2、底框三部分。其中上模I和下模2之中包括針板40、載板50、各類定位系統、探針10及密封裝置23 ;針板40和載板50之間還設有墊片19。底框內含界面板。上模I和下模2的測試針點與界面板上的針點用導線連接，載板50用來保護待測元件17和導正測試針點，定位系統確保待測點18與探針10能準確的定位，密封裝置23當上模I和下模2結合時能夠確保治具內部處于密封狀態，界面板上的針點與測試機器上的針點一一對應。治具的局部結構如圖1所示，其中探針組件包含探針10和針套11。探針10是通過針套11上的針套環12固定在針板上的，復位彈簧9確保每次測試完后探針10和載板50都能復位。上針板4和上載板5之間或下針板7和下載板8之間還設有墊片19。
[0007]ATE或ICT測試機都有上電測試的功能，上電(Power on)后可以使待測板(UUT)局部上電后進行數字組件的功能測試。近些年電路板功能越來越強，線路結構也越復雜，也越講究省電功能，工作電壓也越低；當ATE治具壓合測試到Power on階段，某些數字組件會因特定線路節點(Nets)接觸探針致使阻抗增加，引發保護功能致使該類組件因無法得到額定的工作電壓而無法進行功能測試。
[0008]傳統的解決方式是用人工把這些針點一一拔除，再進行測試，這樣做的不利因素是，會造成對產品測試的測試零件的含蓋率不足，產生有些零件無法測試，對產品合格率間接造成影響。另外在插拔探針時，容易使針套偏移，造成探針無法準確接觸測試點，影響測試結果。
【發明內容】
[0009]本發明的目的是提供一種用于電路板測試時配合測試機器使用的治具，以解決某些數字組件因無法得到額定的工作電壓而無法進行功能測試的問題，同時不需要進行探針的拔插，節約治具和人工成本，提高測試效率。
[0010]為了達到上述目的，本發明提供了一種用于電路板測試的兩段式治具，該治具包含上模和下模，該上模從上到下依次設有天板、上針板以及上載板，該下模從下到上依次設有底板、下針板以及下載板，該上模和下模內還分別設有支撐裝置、定位裝置以及設置在上針板和上載板之間或下針板和下載板之間的復位彈簧。測試時，使待測元件位于上模和下模之間，閉合上模和下模進行測試。天板和底板分別固定在測試機器上，支撐裝置分別支撐起上模或下模的整體結構框架，上載板和下載板用來保護待測元件和導正測試針點，定位裝置確保待測點與探針能準確的定位，復位彈簧確保每次測試結束，上模和下模打開后，探針和上載板、下載板都能復位。上針板和上載板之間或下針板和下載板之間還設有墊片，以避免損傷。
[0011]其中，該治具的上模和下模內均設有探針組件和限位組件；所述的探針組件包含探針、套置于探針外部的針套以及將針套與上針板或下針板固定的針套環；所述的探針包括一般探針和加長探針兩種，其中加長探針可以回退入針套內一段距離，并能夠自動復位；所述的限位組件包含分別設置在天板和上針板之間或底板和下針板之間的限高柱固定板，固定在所述限高柱固定板上的限高柱，與所述限高柱固定板連接的聯動裝置，以及與所述聯動裝置連接的氣缸。
[0012]上述的用于電路板測試的兩段式治具，其中，所述的限高柱在上模內設置在所述限高柱固定板的下表面。
[0013]上述的用于電路板測試的兩段式治具，其中，所述的限高柱在下模內設置在所述限高柱固定板的上表面。
[0014]上述的用于電路板測試的兩段式治具，其中，所述的限高柱的高度大于上針板或下針板的厚度。
[0015]上述的用于電路板測試的兩段式治具，其中，所述的上針板或下針板上與所述限高柱對應的位置上分別設有與該限高柱適配的通孔。
[0016]上述的用于電路板測試的兩段式治具，其中，所述的限高柱固定板具有一個第一
位置和一個第二位置。
[0017]上述的用于電路板測試的兩段式治具，其中，所述的限高柱固定板能夠在所述氣缸通過所述聯動裝置的帶動下沿垂直方向從第一位置運動到第二位置。
[0018]上述的用于電路板測試的兩段式治具，其中，所述的限高柱固定板位于第一位置時，所述一般探針和加長探針均能夠透過上載板或下載板上對應的針點與待測元件上的待測點接觸，其中加長探針回退入針套內一段距離。
[0019]上述的用于電路板測試的兩段式治具，其中，所述的限高柱固定板位于第二位置時，僅有所述加長探針能夠透過上載板或下載板上對應的針點與待測元件上的待測點接觸,此時加長探針恢復原始長度。
[0020]上述的用于電路板測試的兩段式治具，其中，所述的治具在使用時，首先進行第一次測試，限位組件不動作，限高柱固定板位于第一位置，使上載板與上針板、下載板與下針板貼合，一般探針和加長探針均接觸待測元件，其中加長探針回退入針套內一段距離，完成第一次測試。治具完成第一次測試后，上載板與上針板、下載板與下針板之間由于復位彈簧的作用回復原位；再次測試時，氣缸通過聯動組件帶動限高柱固定板沿垂直方向從第一位置運動到第二位置，限高柱頂出上針板或下針板，使上載板或下載板只能接觸限高柱頂出面，此時一般探針與待測元件脫離，加長探針恢復原始長度，因而還能夠維持接觸，實現治具第二次測試。
[0021]本發明提供的用于電路板測試的兩段式治具具有以下優點:
本發明使用外力阻擋，通過汽缸與限高柱，讓針板與載板無法緊密結合，來達到只讓長針接觸待測電路板。現有的治具一般都使用外力方法拉住針板與載板，不讓上下治具脫離，以達到保持長針能接觸待測電路板。
[0022]能夠解決某些數字組件因無法得到額定的工作電壓而無法進行功能測試的問題，同時不需要進行探針的拔插。
[0023]當治具在調試排除故障(DEBUG)，即第二次測量時，可將會產生干擾或不需測試的探針脫離，方便DEBUG。
[0024]降低治具生產和使用的造價，節約人工成本，測試效率能夠提高一倍。
[0025]適用機型及應用范圍廣泛，包括用于壓床式ATE或ICT的測試機治具，用于壓床式制造缺陷分析(Manufacture Defect Analyzer, MDA)的測試機治具，以及用于功能測試(Functional Test)的治具等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為現有治具內的局部結構剖面圖。
[0027]圖2為本發明的用于電路板測試的兩段式治具的示意圖。
[0028]圖3為本發明的用于電路板測試的兩段式治具內的局部結構剖面圖。
[0029]圖4為本發明的實施例一兩段式ATE治具的限位組件示意圖。
[0030]圖5為本發明的實施例一兩段式ATE治具的局部結構剖面圖。
[0031]圖6為本發明的實施例一兩段式ATE治具的限高柱固定板位于第一位置，即第一次測試時的局部結構剖面圖。
[0032]圖7為本發明的實施例一兩段式ATE治具的限高柱固定板位于第二位置，即第二次測試時的局部結構剖面圖。
[0033]圖8為本發明的實施例二兩段式ICT治具的示意圖。[0034]圖9為本發明的實施例二兩段式ICT治具的限高柱固定板位于第一位置，即第一次測試時的局部結構剖面圖。
[0035]圖10為本發明的實施例二兩段式ICT治具的限高柱固定板位于第二位置，即第二次測試時的局部結構剖面圖。
【具體實施方式】
[0036]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步地說明。
[0037]如圖2和圖3所示，本發明提供的用于電路板測試的兩段式治具，包含上模I和下模2，該上模I從上到下依次設有天板3、上針板4以及上載板5，該下模2從下到上依次設有底板6、下針板7以及下載板8，該上模I和下模2內還分別設有支撐裝置、定位裝置以及設置在上針板4和上載板5之間或下針板7和下載板8之間的復位彈簧9。測試時，使待測元件17位于上模I和下模2之間，閉合上模I和下模2進行測試。天板3和底板6分別固定在測試機器上，支撐裝置分別支撐起上模I或下模2的整體結構框架，上載板5和下載板8用來保護待測元件17和導正測試針點，定位裝置確保待測點18與探針10能準確的定位，復位彈簧9確保每次測試結束，上模I和下模2打開后，探針10和上載板5、下載板8都能復位。上針板4和上載板5之間或下針板7和下載板8之間還設有墊片19，以避免損傷。
[0038]其中，該治具的上模I和下模2內均設有探針組件和限位組件。
[0039]探針組件包含探針10、套置于探針10外部的針套11以及將針套11與上針板4或下針板7固定的針套環12 ;探針包括探針101和加長探針102兩種，其中加長探針102可以回退入針套11內一段距離，并能夠自動復位(例如，通過針套11內設置彈簧來實現)。
[0040]限位組件包含分別設置在底板6和下針板7之間或天板3和上針板4之間的限高柱固定板13，固定在限高柱固定板13上的限高柱14，與限高柱14固定板13連接的聯動裝置，以及與聯動裝置連接的氣缸15。
[0041]限高柱14在上模I內設置在限高柱固定板13的下表面。限高柱14在下模2內設置在限高柱固定板13的上表面。限高柱14的高度大于上針板4或下針板7的厚度。上針板4或下針板7上與限高柱14對應的位置上分別設有與該限高柱14適配的通孔。
[0042]限高柱固定板13具有一個第一位置和一個第二位置。限高柱固定板13能夠在氣缸15通過聯動裝置的帶動下沿垂直方向從第一位置運動到第二位置。
[0043]限高柱固定板13位于第一位置時，探針101和加長探針102均能夠透過上載板5或下載板8上對應的針點16與待測元件17上的待測點18接觸，其中加長探針102回退入針套11內一段距離。
[0044]限高柱固定板13位于第二位置時，僅有加長探針102能夠透過上載板5或下載板8上對應的針點16與待測元件17上的待測點18接觸，此時加長探針102恢復原始長度。
[0045]實施例一:兩段式ATE治具。
[0046]如圖4所示，兩段式ATE治具中的氣缸15橫向設置，可以做水平運動，聯動裝置包括側推框架20及其聯動的若干凸輪軸承21，側推框架20的兩側分別設有若干平行的斜向導槽22，凸輪軸承21設置在限高柱固定板13的兩側，分別與該側對應的斜向導槽22配合，將氣缸15所做的水平運動轉化為限高柱固定板13的垂直運動，限高柱固定板13上設有限聞柱14。[0047]如圖5所示，兩段式ATE治具的上載板5和上針板4之間或下載板8和下針板7之間還設有密封裝置23。通過形成真空來推動上載板5和上針板4之間或下載板8和下針板7之間的相對位置變化。
[0048]該兩段式ATE治具在使用時，首先參見圖6所示進行第一次測試，限位組件不動作，限高柱固定板13位于第一位置，通過真空抽氣使上載板5與上針板4、下載板8與下針板7貼合，一般探針101和加長探針102均接觸待測元件17，其中加長探針102回退入針套11內一段距離，完成第一次測試。治具完成第一次測試后，進行放氣，上載板5與上針板4、下載板8與下針板7之間由于復位彈簧9的作用回復原位；再次測試時，參見圖7所示，氣缸15通過聯動裝置帶動限高柱固定板13沿垂直方向從第一位置運動到第二位置，限高柱14頂出上針板4或下針板7，同時再次真空抽氣，使上載板5或下載板8只能接觸限高柱14頂出面，此時探針101與待測元件17脫離，加長探針102恢復原始長度，因而還能夠維持接觸，實現治具第二次測試。
[0049]實施例二:兩段式ICT治具。
[0050]如圖8所示，兩段式ICT治具包括天板3、上支撐柱24、上針板4、上載板5、上牛角安裝板25、下載板8、下針板7、底板6、底框26、下支撐柱27、下牛角安裝板28、輸出牛角29，以及導柱30和螺絲。還包括垂直設置在上模I或下模2外側的氣缸15以及設置在氣缸15下方作為聯動裝置的聯動軸承31，該氣缸15能夠做縱向垂直運動，并帶動與其相連的聯動軸承31，該聯動軸承31與限高柱固定板13水平相連，從而帶動該限高柱固定板13上下運動，限高柱固定板13上設有限高柱14。
[0051]該兩段式ICT治具在使用時，首先參見圖9所示，進行第一次測試，限位組件不動作，限高柱固定板13位于第一位置，使上載板5與上針板4、下載板8與下針板7貼合,一般探針101和加長探針102均接觸待測元件17，其中加長探針102回退入針套11內一段距離，完成第一次測試。治具完成第一次測試后，上載板5與上針板4、下載板8與下針板7之間由于復位彈簧9的作用回復原位；再次測試時，參見圖10所示，氣缸15通過聯動組件帶動限高柱固定板13沿垂直方向從第一位置運動到第二位置，限高柱14頂出上針板4或下針板7，使上載板5或下載板8只能接觸限高柱14頂出面，此時探針101與待測元件17脫離，加長探針102恢復原始長度，因而還能夠維持接觸，實現治具第二次測試。
[0052]本發明提供的用于電路板測試的兩段式治具，其原理為:探針分探針101和加長探針102兩種，利用限高柱固定板13推動限高柱14，使測試時上載板5與上針板4或下載板8與下針板7的距離產生變化，從而將會干擾的或不須測試的探針向上頂出隔離，同時需再次測試的探針保持接觸，從而達到再次測量的目的。
[0053]盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
【權利要求】
1.一種用于電路板測試的兩段式治具，該治具包含上模(I)和下模(2)，該上模(I)從上到下依次設有天板(3)、上針板(4)以及上載板(5)，該下模(2)從下到上依次設有底板(6)、下針板(7)以及下載板(8)，該上模(I)和下模(2)內還分別設有支撐裝置、定位裝置以及設置在上針板(4)和上載板(5)之間或下針板(7)和下載板(8)之間的復位彈簧(9)，其特征在于，該治具的上模(I)和下模(2)內均設有探針組件和限位組件；
所述的探針組件包含探針(10)、套置于探針(10)外部的針套(11)以及將針套(11)與上針板(4)或下針板(7)固定的針套環(12)；
所述的探針(10)包括一般探針(101)和加長探針(102)兩種；
所述的限位組件包含分別設置在天板(3)和上針板(4)之間或底板(6)和下針板(7)之間的限高柱固定板(13)，固定在所述限高柱固定板(13)上的限高柱(14)，與所述限高柱固定板(13)連接的聯動裝置，以及與所述聯動裝置連接的氣缸(15)。
2.如權利要求1所述的用于電路板測試的兩段式治具，其特征在于，所述的限高柱(14)在上模(I)內設置在所述限高柱固定板(13)的下表面。
3.如權利要求1所述的用于電路板測試的兩段式治具，其特征在于，所述的限高柱(14)在下模(2)內設置在所述限高柱固定板(13)的上表面。
4.如權利要求2或3所述的用于電路板測試的兩段式治具，其特征在于，所述的限高柱(14)的高度大于上針板(4)或下針板(7)的厚度。
5.如權利要求4所述的用于電路板測試的兩段式治具，其特征在于，所述的上針板(4)或下針板(7)上與所述限高柱(13)對應的位置上分別設有與該限高柱(13)適配的通孔。
6.如權利要求2或3所述的用于電路板測試的兩段式治具，其特征在于，所述的限高柱固定板(13)具有一個第一位置和一個第二位置。
7.如權利要求6所述的用于電路板測試的兩段式治具，其特征在于，所述的限高柱固定板(13)能夠在所述氣缸(15)通過所述聯動裝置的帶動下沿垂直方向從第一位置運動到第二位置。
8.如權利要求7所述的用于電路板測試的兩段式治具，其特征在于，所述的限高柱固定板(13)位于第一位置時，所述一般探針(101)和加長探針(102)均能夠透過上載板(5)或下載板(8)上對應的針點(16)與待測元件(17)上的待測點(18)接觸。
9.如權利要求7所述的用于電路板測試的兩段式治具，其特征在于，所述的限高柱固定板(13)位于第二位置時，僅有所述加長探針(102)能夠透過上載板(5)或下載板(8)上對應的針點(16)與待測元件(17)上的待測點(18)接觸。
【文檔編號】G01R31/28GK103675645SQ201210359032
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月25日 優先權日:2012年9月25日
【發明者】王圣中 申請人:達豐(上海)電腦有限公司, 達功（上海）電腦有限公司, 達人（上海）電腦有限公司, 達利（上海）電腦有限公司, 達群（上海）電腦有限公司
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