Brevet FR2080897A1 — publié le 19711126

L'invention est relative à un appareil comparateur d'impédances pour le contrôle d'éléments interconnectés de circuits électriques et plus particulièrement à un tel appareil qui est spécialement agencé pour le contrôle d'ensembles de plaquettes portant des circuits imprimés et la recherche de défauts inadmissibles tels que des courticircuits ou des coupures de circuits, des dépassements de tolérances d'éléments composants et des défauts analogues. On fabrique actuellement un nombre considérable d'équipements électroniques utilisant des circuits imprimés.Dans de nombreux cas, les chatnes de production sont automatisées, les composants électriques étant mis en place sur la plaquette portant le circuit imprimé, à l'aide de machines automatiques, et fixés sur la plaquette par une opération de soudage automatique ou manuelle. Ces chaînes de production ont pour but de réduire le travail manuel nécessaire à la production de tels circuits et de réduire le temps nécessaire bleur assemblage. Fréquemment, dans de telles chaînes de production, l'assemblage des circuits peut titre plus rapide que leur contrôle et, dans certains cas, il est indispensable d'utiliser plusieurs appareils de contrôle des circuits. Jusqu'à présent, on a prévu divers appareils pour le contrôle et la recherche des défauts de telles plaquettes portant des circuits imprimés. Toutefois, ces appareils connus dans la technique antérieure étaient de construction et de fonctionnement assez compliqués et, dans ces conditions, d'utilisation assez coûteuse, Certains de ces appareils compliqués de la technique antérieure étaient d'un type où l'on mesurait les valeurs absolues des grandeurs relatives aux divers composants électriques, tandis que dans d'autres appareils, tels que ceux décrits dans le brevet américain nO 3.264.562, on utilisait l'équilibre de nombreux ponts de circuits pour comparer la plaquette portant des circuits imprimés en cours de contrôle à une plaquette étalon.Ces deux types d'appareils de la technique antérieure étaient de construction, de manoeuvre et d'entretien couteux et étaient longs à manoeuvrer en comparaison de l'appareil selon l'invention. Conformément à l'invention, on a découvert que les difficultés exposées ci-dessus de la technique antérieure pouvaient être surmontées par un appareil comparateur d'impédances pour le contrôle d léments lectrlquement interconnectés d'ensembles se présentant sous forme de plaquettes portant des circuits électriques, du genre décrit ci-dessus, pour la recherche de défauts tels que des courts circuits ou des coupures de circuits, des dépassements de tolérances d'éléments composants et des défauts analogues.En principe, l'appareil de contrôle conforme à l'invention est constitué par des moyens servant de support pour le montage d'un premier ensemble ou "ensemble étalon" se présentant sous forme de plaquette portant des circuits électriques dont les composants nécessaires sont électriquement interconnectés, de la manière désirée, entre ses différents Ilotes conducteurs.Les premiers moyens constitués de circuits électriques comportant des premiers moyens relais électriques, sont prévus pour connecter électriquement les flots du premier ensemble, pour former une première branche d'un réseau électrique du type série à deux branches, et des moyens de contact électrique sont montés sur les moyens servant de support et comportent des organes de contact qui peuvent venir en contact avec les îlots électriquement conducteurs d'un second ensemble ou "ensemble contrôlé" se présentant sous forme d'une plaquette portant des circuits qu'il s'agît de contrôler.Des seconds moyens constitués de circuits électriques, comportant des seconds moyens relais électriques, sont prévus pour connecter électriquement les flots du second ensemble ou "ensemble contrôlé" se présentant sous forme d'une plaquette portant des circuits pour former la seconde tranche du réseau série, et des troisièmes moyens constitués de circuits électriques, comportant des troisièmes moyens relais électriques, sont prévus pour connecter électriquement, d'une manière sélective, des dispositifs appropriés d'alimentationen courant aDernatif et en courant continu aux bornes du réseau série.Des moyens comparateurs de tensions sont connectés électriquement au point de jonction entre les branches du réseau série pour détecter tout déséquilibre excessif entre les valeurs dtinpédances des première et seconde branches du réseau et, par conséquent, tout défaut inadmissible du second ensemble ou "ensemble essayé" se présentant sous forme de plaquette portant des circuits, par rapport au premier ensemble, ou "ensemble étalon" se présentant sous forme de plaquette portant des circuits. De préférence, l'appareil comparateur d'impédances conforme à l'invention est également muni de moyens indicateurs se présentant sous forme de moyens imprimeurs connectés aux moyens comparateurs de tensions pour fournir un enregistrement visible de tous les défauts inadmissibles du genre précité détectés et comporte en outre des moyens de commande pour actionner l'appareil au cours d'un certain nombre d'opérations de contrôle selon une séquence prédétermi née et qui sont capables d'effectuer jusqu'à quarante tels contrôles par seconde, soit approximativement le double du nombre de contrôle que l'on pouvait obtenir précédemment avec les appareils de contrôle classiques. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide d'un exemple préférentiel, illustratif mais nullement limitatif, de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective, en élévation du côté gauche, d'un mode de réalisation avantageux de l'appareil comparateur d'impédances conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe à grande échelle suivant la ligne 2-2 de la figure 1 montrant, d'une manière générale un mode de réalisation caractéristique d'une plaquette portant des circuits qui peut étre contrôlée par l'appareil;; - la figure 3 est un schéma de câblage, représenté en partie sous forme de schéma fonctionnel, du circuit électrique fondamental du type série à deux branches, réalisé conformément à l'invention, avec les impédances des éléments composants "étalon" et "essayé";et - la figure 4 est un schéma fonctionnel simplifié d'un mode de réalisation avantageux de l'appareil conforme à l'invention, muni de moyens de commande d'actionnement automatique de plusieurs opérations de contrôle selon une séquence prédéterminée. les figures, et plus particulièrement la figure 1, montrent un mode de réalisation avantageux d'un appareil comparateur d'impédances 10 qui est destiné, conformément à l'invention, à contrôler des éléments de circuits électriquement interconnectés d'un ensemble se présentant sous forme de plaquette portant des circuits électriques, pour rechercher des défauts inadmissibles tels que des courts-circuits, des coupures de circuits, des dépassements de tolérance de composants et des défauts analogues. Comme on le voit sur la figure 1, l'appareil 10 comporte un coffret creux 11, qui est muni d'une paire de portes d'accès 12 et 13 articulées verticalement, et comporte divers éléments des moyens de commande de l'appareil qui sont représentés sous forme de symboles fonctionnels sur la figure 4 et qui seront décrits en détail ci-dessous. Comme on le voit d'autre part sur la figure 1, l'appareil 10 comporte des moyens servant de support constitués par une table 14, s'étendant dans son ensemble horizontalement, supportée par des pieds 15 et 16, destinée à recevoir un premier ensemble 17 ou "ensemble étalon" et un second ensemble 18 ou "ensemble essayé" se présentant tous deux sous forme de plaquettes de circuits. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, les moyens servant de support, c'est-à-dire la table 14, sont munis d'une paire de eawrtzs? situées à une certaine distance l'une de l'autre, de forme générale rectangulaire 19 et 209 le premier ensemble 17 0v "ensemble étalon", se présentant sous forme de plaquette portant des circuits électriques, étant monté dans la cavité postérieure 19 et le second ensel- ble 18 ou "ensemble essayé", se présentant sous forme de plaquette portant des circuits électriques, pouvant être monté, afin defacili- ter son enlèvement, dans la cavité antérieure 20. les ensembles 17 et 18,se présentant sous forme de plaquettes portant des circuits électriques, sont évidemment agencés pour être identiques entre eux et, bien qu'on puisse contrôler à l'aide de l'appareil 10 conforme à l'invention deautres types d'ensembles se présentant sous forme de plaquettes portant des circuits, les ensembles 17 et 18, représentés sur la figure, sont du genre circuit imprimé et sont constitués par une plaquettes'pport électriquement isolante 21 munie d'un certain nombre d'lots 22, électriquement conducteurs, imprimés sur celle-ci d'une manière bien connue (Figure 2). Des composants de circuits électriques, tels qu'un transistor 23, un condensateur 24, une inductance 25 et des composants analogues, sont destinés à être électriquement connectés entre les ilotes 22 du second ensemble, ou "ensemble essayé", se présentant sous for me de plaquette portant des circuits électriques 18 d'une manière identique aux composants électriques désirés qui sont évidemment électriquement connectés entre les flots 21 du premier ensemble 17, ou "ensemble étalon", se présentant sous forme de plaquette portant des circuits électriques de la manière désirée ou "idéale". Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, des premiers moyens constitués de circuits électriques, comportant des conducteurs 26 à 29 et des relais électriques 30 et 31, sont prévus pour connecter électriquement chacun des flots électriquement conducteurs 22 du premier ensemble 17, ou "ensemble étalon" se présentant sous forme de plaquette de circuits électriques, pour former une première branche d'un réseau électrique du type série à deux branches (figure 3) et un certain nombre de contacts à pression électriquement conduc teurs pointus 32 sont prévus dans les moyens servant de support à l'appareil, c'est-à-dire la table 14, avec leurs sommets pointus dirigés vers le haut à l'intérieur de la cavité 20 où est loge le se cond ensemble 18, ou "ensemble essayé", se présentant sous forme de plaquette portant des circuits, d'une manière telle que l'un de ces contacts pointus à pression 32 puisse venir en contactarec chacun des ilots électriquement conducteurs 22 du second ensemble 18, ou "ensemble essayé" se présentant sous forme de plaquette portant des circuits électriques, qu'il s'agit de contrôler. Comme on le voit d'autre part sur les figures 2 et 3, des seconds moyens constitués de circuits électriques, comportant des conducteurs 33 à 36 et des relais électriques 37 et 38, sont prévus pour connecter électriquement chacun des contacts pointus à pression 32 et, par conséquent, chacun des flots électriquement conducteur 22 du second ensemble 18, ou "ensemble essayé" se présentant sous forme de plaquette portant des circuits électriques, pour former la seconde branche du réseau électrique série (figure 3), et des troisièmes moyens constitués de circuits électriques, comportant des conducteurs 39 à 44 et des relais électriques 45, 46 et 47, sont prévus pour connecter électriquement et de façon sélective des sources appropriées d'alimentation en courant alternatif et continu au conducteur 33 et, par conséquent, aux bornes de l'ensemble du réseau série qui est relié au sol par le conducteur 26. On peut, par exemple, connecter une source de courant alternatif de fréquence 1,5 EEz au conducteur 40, une source de courant alternatif de fréquence 150N2 au conducteur 42 et une source de courant continu au conducteur 44.En outre, comme on le voit sur la figure 3, des moyens comparateurs de tensions 48 (représentés sous forme de symbole fonctionnel) sont électriquement connectés par un conducteur 49 au point de jonction 50, entre les deux branches du réseau série, pour mettre en évidence tout déséquilibre excessif entre les valeurs d'impédances des première et seconde branches du réseau et, par conséquent, tout défaut inadmissible du second ensemble 18, ou "ensemble essayé" se présentant sous forme de plaquette portant des circuits électriques, par rapport au premier ensemble 17, ou "ensemble étalon" se présentant également sous forme de plaquette portant des circuits. Le mode de réalisation décrit ci-dessus de l'appareil 10 conforme à l'invention permettra de détecter des défauts els que des courtsncircuits ou des coupures de circuits ou des composants hors tolérance. les transistors et les diodes peuvent être polarisés, pendant leur contrôle, en direct ou en inverse. La théorie du fonctionnement de 1' appareil 10 conforme à 1' in- vention est fondée sur le fait qu'il existe une impédance particulibs entre chaque paire d'ilotes 22 électriquement conducteurs intercon nectes,des ensembles 17 et 18, se présentant sous forme de plaquettes portant des circuits électriques, La valeur de cette impédance varie d'une valeur correspondant au circuit ouvert, où aucun composant électrique ne connecte les paires d'ilotes 22, à des valeurs d'impédance complexes correspondant aux cas où divers types de composants électriques connectent les paires d'ilote 22.Si une tension de référence est appliquée aux bornes d'une paire d'impédances électriquement connectées en série, une moitié de cette tension ap parattra au point de jonction de ces deux impédances. Dans ces conditions, la tension apparaissant au poipt de jonction 50 (figure 3) entre les deux branches du circuit série indique le degré d'égalisation de leurs impédances et peut entre pris comme mesure des niveaux de tolérance admissiblés pour les variations entre les éléments électriques du premier ensemble 17, ou "ensemble étalon" se présentant sous forme de plaquette portant des circuits électriques, et ceux du second ensemble 18, ou "ensemble essayé". De préférence, l'appareil comparateur d'impédances 10 conforme à l'invention est équipé également de moyens indicateurssconstitués par des moyens imprimeurs 51 (représentés sous forme de symbole fonctionnel sur la figure 3), qui sont connectés par un conducteur 52 aux moyens comparateurs de tension 48 pour fournir un enregistrement visible de tous les défauts inadmissibles détectés par comparaison entre le premier ensemble 17, ou "élément étalon" se présentant sous forme de plaquette portant des circuits, et le second ensemble 18, ou "ensemble essayé". Comme on l'indique sur la figure 1, cet enregistrement visible est constitué par un ruban imprimé 53 qui est débité à travers une ouverture 54 prévue sur la paroi antérieure du coffret il de l'appareil. L'appareil 10 comporte de préférence aussi des moyens de commande (représentés sous forme de symbole fonctionnel sur la figure 4 et logés la plupart du temps à l'intérieur du coffret 11) destinés à actionner l'appareil au cours d'un certain nombre d'opérations de contrôle de comparaisons d'impé- dances, selon une séquence prédéterminée, l'appareil 10 pouvant ainsi effectuer jusqu'à quarante telles opérations decontrôle par seconde. Comme on l'a indiqué sur la figure 4, le mode de réalisation avantageux de ces moyens de commande, prévu dans l'appareil comparateur dtimpeanees tO conforme à l'invention, comporte une horloge principale ou generateur d'impulsion 55 qui travaille à quarante impulsions par seconde.Cette horloge principale 55 est synchronisée avec les moyens imprimeurs 51; elle entrain un compteur à trois décades (non représenté sur les figures)qui alimente trois de trente lignes de transmission à chaque comptage successif. les sorties des trois décades sont reliées,d'une manière bien connue, à un dispositif décodeur 56. les trois lignes alimentées par les décades sont combinées, à l'intérieur de ce dispositif décodeur 56, par l'utilisation d'un circuit ET à trois entrées. Â la sortie du dispositif décodeur 56, une seule des quelques centaines de lignes de transmission est alimentée.La sortie du dispositif décodeur 56 est reliée à un dispositif programmateur 57 et l1entraine, lequel dispositif programmateur emploie un circuit logique à diodes et transistors, bien connu, pour alimenter la séquence d'opérations de contrôle. La sortie du dispositif programmateur 57 est connectée à une matrice de relais 58 qui comporte des relais, par exemple les relais électriques 30, 31 37, 38 et 45 à 47 qui connectent les flots 22 des ensembles "étalon" 17 et "essayé" 18 se présentant sous forme de plaquettes de circuits électriques, de la manière prescrite par la sortie du dispositif programmateur 57. les signaux de sortie de la matrice de relais 58 sont évidemment connectés au dispositif comparateur de tension 48 qui, à son tour, envoie son signal de sortie au dispositif imprimeur 51 par l'intermédiaire de moyens classificateurs de données de contrôle le 59, qui sont munis de dispositifs de commande réglables 60 pour faire varier les niveaux de tolérancee. Pour manoeuvrer l'appareil 10, l'opérateur met en place un second ensemble 18 "complété" ou ensemble "essayé", se présentant sous forme de plaquette portant des circuits électriques, à l'intérieur de la cavité antérieure 20, des moyens servant de support,c'està-dire la table 14 de l'appareil, mettant les ilote 22 en contact avec les pointes de contact 32. Ensuite, l'opérateur commande le démarrage du programme de l'appareil 10 en actionnant des moyens constitués par des interrupteurs, tels que l'interrupteur à pédale 61 (figure 1) qui est connecté d'une manière bien connue par des moyens non représentés sur les figures aux moyens de commande décrits ci-dessus, et tous les défauts inadmissibles qui sont détectés sont indiqués sur le ruban 53 du dispositif imprimeur. La plaquette 18 peut alors être retournée dans la zone de production réservée à la correction de ces défauts, accompagnée de l'enregistrement qui les à mis en évidence. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au eontrairef toutes les variantes. - REVENDICÂTIONS 1 - Appareil comparateur d'impédances pour le contrôle d1élé- ments de circuits interconnectés électriquement d'ensembles se présentant sous forme de plaquettes portant des circuits électrques, et pour la recherche de défauts inadmissibles tels que des courtscircuits et des coupures de circuits, des dépassements de tolérance d'éléments composants et des défauts analogues, lequel appareil est caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens servant de support pour le montage dtun premier ensemble, se présentant sous forme de plaquette portant des circuits électriques dont les éléments composants nécessaires sont électriquement interconnectés de la manière désirée, entre ses flots électriquement conducteurs, - des premiers moyens constitués de circuits électriques comportant des premiers moyens relais électriques destinés à connecter électriquement les flots du premier ensemble précité pour former une première branche d'un réseau électrique du type série à deux branches, - des moyens de contact électrique montés sur les moyens servant de support et comportant des organes de contact qui peuvent venir en contact avec les flots électriquement conducteurs d'un second ensemble se présentant sous forme d'une plaquette portant des circuits électriques qu'il s'agit de contrôler, - des seconds moyens constitués de circuits électriques, comportant des seconds moyens relais électriques, destinés à connecter électriquement des flots du second ensemble précité pour former la seconde branche du réseau série, - des troisièmes moyens constitués de circuits électriques, comportant des troisièmes moyens relais électriques, destinés à connecter électriquement, d'une manière sélective, des dispositiS appropriés d' alimentation en courant alternatif et en courant continu aux bornes du réseau série, et - des moyens comparateurs de tensions électriquement connectés au point de jonction entre les branches du réseau série pour détecter tout déséquilibre excessif entre les valeurs d'impédances des premièreet seconde branches du réseau et, par conséquent, tout défaut inadmissible du second ensemble se présentant sous forme de plaquette portant des circuits. 2 - Appareils selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens indicateurs connectés aux moyens comparateurs de tension pour indiquer tout défaut inadmissible détecté. 3 - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens indicateurs sont constitués par des moyens enregistreurs destinés à fournir un enregistrement de tout défaut inadmissible détecté. 4 - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens enregistreurs sont constitués par des moyens imprimeurs. 5 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de commande destinés à actionner l'appareil au cours d'un certain nombre d'opératiolzhde contrôle du second ensemble, se présentant sous forme de plaquette portant des circuits électriques, pour détecter tout défaut inadmissible entre un certain nombre de ses flots. 6 - Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de commande comportent des moyens programmateurs pour actionner l'appareil au cours d'un certain nombre d'opérations de contrôle selon une séquence prédéterminée. 7 - Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de commande comportent des moyens se présentant sous forme d'une matrice de relais pour la commande des relais précités. 8 - Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de commande comportent des moyens classificateurs de données de contrôle connectés aux moyens programmateurs, aux moyens comparateurs de tensions et aux moyens imprimeurs, qui peuvent être actionnés, lorsque les moyens comparateurs de tensions détectent un. défaut inadmissible, pour fournir un enregistrement imprimé identifiant celle, parmi plusieurs opérations de contrôle, dans laquelle un défaut inadmissible a été détecte.