Brevet FR2218721A1 — publié le 19740913

L'invention qui fait l'objet du présent mémoire concerne un système pour effectuer des essais d'épreuve de composants électroniques et électriques de type analogique. Dans le cadre de la productizr industrielle des composants, qu'il s'glisse de circuits élémentaires ou de circuits complexes, il se pose le probïème d'effectuer des essais d'épreuve qui permettent de connaître les sal.uurs de tous les,paramètres qui caractérissent le composant, tant en ce qui concerne son circuit dans l'ensemble que les éléments de ce circuit ou les connexions entre ces éléments de circuit. En effet, tout composant qui doit être introduit sur le marché doit satisfaire à des normes préalablement fixées qui définissent des limites bien précises de fonctionnement et, dans le cas où ces normes ne seraient pas satisfaites, il doit être mis au rebut en tant que défectueux.- Etant donné que le système d'essai faisant l'objet de l'invention concerne en particulier - bien que non exclusivement - des composants constitués par des,plaquettes à circuit imprimé (c'est-à-dire des supports des circuits imprimés qui présentent, sur l > 'une de leurs faces, les bornes de ces circuits auxquelles sont connectées les pinces du dispositif d'essai), les composants eux-mêmes seront ci-après désignés par le terme "plaquettes".L'invention oui fait l'objet du présent mémoire vise les buts suivants - Réduction notable du temps total d'épreuve de cta-,ue plaquette - Possibilité d'effectuer un nombre très élevé de mesures pour chaque plaquette selon une séquence prédéterinee et, en même temps, possibilité de visualiser les défauts rencontrés en ce qui concerne d'une part la localisation des défauts indi=ziduels et, d'autre part, la quantité de ceux-ci (par-exemple la grandeurde l'écart par rapport à la valeur nominale de la résistance d'un élément de circuit). ce qui entraîne une réduction notable du temps nécessaire à l'iden'ification du défaut - Haute fiabilité du dispositif d'essai - Faible obsolescence des différents composants du système ; - Possibilité de faire varier quand on le veut le degré d'approximation des essais d'épreuve (et de l'adapter à tout essai individuel que l'on veut effectuer sur la plaquette examinée) - Possibilité d'effectuer plusieurs séries d'essais (une série pour chacue type de plaquette) avec intervention d'un opérateur ou sur commande automatique. Le système pour effectuer des essais d'épreuve de composants électriques et électroniques selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison - un nombre prédéterminé de dispositifs de conversion de code, dont chacun reçoit à l'entrée des informations codées dans un code prédéterminé, les décode et les convertit ensuite dans un autre code prédéterminé - un dispositif de traitement et de comparaison qui, sur la base des informations codées reçues des dispositifs précités de conversion de code, délivre à sa sortie des signaux de commande, puis reçoit un nombre prédéterminé de secondes informations et effectue la comparaison entre ces secondes informations et autant d'informations du même type et de valeur prédéterminée, pour délivrer à la sortie des signaux constitués par les différences décelées par ladite comparaison - un dispositif de visualisation qui reçoit à l'entrée les signaux constitués par ces différences et les produit sous forme visualisée à sa sortie - un nombre n prédéterminé de dispositifs de détection d'informations, du type à sensibilité variable-par commande extérieure, chacun d'entre eux recevant à l'entrée un signal de commande provenant du dispositif de traitement et de comparaison, procédant en conséquence à une modification de sa sensibilité et à la détection d'une information, pour envoyer ensuite au.même dispositif de traitement et de com?araison un signal proportionnel à cette information - une alimentation à plusieurs étages en cascade, chaque étage individuel fournissant à la sortie une valeur prédéterminée de tension et une valeur prédéterminée de courant, cette alimentation recevant à l'entrée des signaux de commande en provenance du dispositif de traitement et de comparaison, chaque signal se rapportant à l'activation de la sortie d'un étage - un dispositif de commutation dont le fonctionnement est piloté par des signaux de commande en provenance du dispositif de traitement et de comparaison, ses bornes étant respectivement connectées aux sorties du générateur de tension, à n dispositifs de -détection et à un dispositif de balayage - un dispositif de balayage dont le fonctionnement est piloté par des signaux de commande en provanance du dispositif de traitement et de comparaison et qui, outre qu'il est connecté par m bornes à autant de bornes du dispositif de commutation (m étant un nombre prédéterminé), est en même temps connecté, et par m secondes bornes, à k dispositifs de réception dont chacun présente m sorties et m entrées, les entrées étant connectées au moins en partie à un nombre correspondant de bornes du circuit qui doit être soumis à l'essai d'épreuve. Selon la solution préférée, le dispositif de commutation qui fait -partie de la présente invention est constitué essen tiéllement par une matrice de relais du type à bain de mercure, appelés "reed relayes" dans-la technique, ces relais étant du type qui comporte au moins un contact. En effet, ces relais permettent d'éviter les--variations possibles des résistances de contact et, en outre, ils permettent dratteindre ies vitesses élevées de commutation, ce qui n'est actuellement pas possible avec les relais ordinaires et ce qui rendre en même temps le système extrêmement souple lorsqu'il y a lieu de procéder à des opérations particulièresX comme par exemple l'insertion de charges simulées~ou ie raccordement du circuit testé à des circuits extérieurs particuliers. Toujours selon la solution préférée, le dispositif de balayage est constitué par un commutateur multiple à pas successifs, manoeuvrable de manière automatique. On notera que ce commutateur multiple à pas successifs (chaque pas intéressant les m bornes du dispositif Pi de réception - d = t, 2 .. k) peut être actionné, non seulement de façon automatique par des signaux de commande provenant du dispositif de traitement et de comparaison sur la base d'une certrine séquence pré-établie, mais aussi ,.;anuellement par un opé- rateur. Dans le premier cas, il est possible, en un temps de l'ordre de quelques secondes, d'effectuer les essais d'épreuve de k plaquettes différentes les unes des autres en ce sens qu'elles appartiennent à autant de séries de plaquettes à tester, k étant un nombre prédéterminé quelconque. L'invention qui fait l'objet du présent brevet est ciaprès illustrée par l'un de ses exemples de réalisation, de caractère non limitatif, en référence aux dessins ci-annexés. La fig. 1 est un schéma de principe de l'invention. La fig. 2 est le schéma du circuit du dispositif de commutation faisant partie de l'invention. La fig. 3 est le schéma d'un réseau de résistances qui doivent être soumises à l'essai d'épreuve. Avant de commencer la description de l'exemple non limitatif, il y a lieu de signaler qu'aucun des dispositifs dont la réalisation et dont le fonctionnement sont connus dans la technique ne sera décrit en détail ci-après. Il convient de signaler en outre que l'exemple de réalisation est donné, pour plus de simplicité, en supposant que le commutateur multiple est actionné à la main par un opérateur. On se réfèrera à la fig. 1 pour examiner comment est effectué l'essai d'épreuve d'un composant électronique, par exemple d'un circuit imprimé utilisable dans le domaine des courants faibles (par exemple dans des dispositifs logiqiies modulaires de centraux téléphoniques). De même que tout circuit imprimé, le circuit en question est constitué par la combinaison d'un certain nombre de résistances, de condensateurs, de transistors et de circuits intégrés qui sont connectés à un certain nombre de bornes nécessaires pour le raccordement du circuit imprimé au reste du dispositif modulaire. On supposera en outre qu'il y a un nombre k de circuits imprimés à tester (k étant un nombre quelconque préddter- miné) et que chacun d'entre eux est différent des autres au point de yue du circuit. En d'autres termes, on supposera qu'il y a à tester k séries différentes de circuits imprimés, chaque série étant constituée par un ensemble de circuits imprimés tous identiques les uns aux autres. Pour rendre plus claires ces hypothèses, on considérera le cas d'un dispositif modulaire constitué par 10 plaquettes, toutes différentes les unes des autres. Dans ce cas, k = 10 et les essais sont effectués en séquence sur 10 séries de plaquettes, chaque série étant constituée par les plaquettes (identiques entre elles), fabriquées par exemple en une journée de travail. Il est évident que la ième série de plaquettes sera soumise à des essais qui ne sont en général pas les mêmes que ceux des autres séries. D'où la nécessité de procéder à k essais d'épreuve, distincts les uns des autres. Par conséquent, ce qui sera indiqué ci-après au sujet de l'essai d'épreuve d'un composant électrique est valable en général pour les k - 1 essais restants d'autant de composants, avec naturellement les variantes requises concernant les mesures individuelles qui font partie d'un essai d'epreuve. Une fois qu'a été établi le nombre de mesures à effectuer sur une plaquette (ou, ce qui.revient au même, sur une série de plaquettes) ainsi que leur succession dans le temps, on prépare un programme approprié, codé dans un code prédéterminé, qui est reporté par exemple sur une bande perforée. Ainsi, si les séries de plaquettes à tester sont au nombre de k, les programmes à utiliser en séquence pour les essais seront au nombre de k. Par suite, les lecteurs de bande (L1 ... Lk) qui apparaissent sur le schéma de la fig. 1 sont au nombre de k et les dispositifs de réception P1 ... Pk, d'où partent les bornes de connexion (non représentées sur la figure pour simplifier le dessin) pour effectuer les différentes mesures sont également au nombre de k. On notera, qu'on appelle "dispositif de réception Pj" un connecteur à bornes fixes et/ou mobiles (c'est-à-dire à cordon élastique) pour le raccordement à plusieurs points prédéterminés du circuit qui doit être soumis à l'essai d'épreuve. On considèrera pour l'instant l'essai individuel, se composant d'un certain nombre de mesures de type analogique. Les bornes de connexion qui partent du point de fixation concerné (on supposera qu'il s'agit de P1) sont raccordées, selon ce qui a été indiqué précédemment, aux points de la plaquette sur lesquels on-effectue les mesures analogiques (valeurs de tension, de courant, de résistance, etc.). te programme qui contient toutes les informations codées relatives à toutes les phases de l'essai d'épreuve (grandeur des mesures, des écarts en - des valeurs relevées par rapport aux valeurs nominales, séquence des mesures, etc.) est introduit, sous la forme de bande perforée mentionnée ci-dessus, dans le lecteur de bande L1. A ce moment, au moyen d'une commande manuelle, l'opérateur procède au raccordement de P1 aux différents instruments et dispositifs concernés par l'essai, au moyen du commutateur multiple à pas successifs SP. Dans ces conditions, l'essai d'épreuve de la plaquette peut être effectué selon les modalités contenues dans le programme. On considèrera, pour mieux faire comprendre le système d'épreuve, le programme contenu dans le lecteur de bande L1. Avant tout, on notera que le programme valide successivement le fonctionnement des dispositifs AL, T, M1 ... Mn, SP et VIS indiqués sur la fig. 1, par l'intermédiaire de l'unité de traitement et de comparaison Et constituée par un circuit usuel de traitement électronique. Précisons que les différents dispositifs ici énumérés sont constitués respectivement : - AL par une alimentation à plusieurs étages en cascade, chaque étage individuel fournissant à la sortie une valeur prédéter minée de tension et une valeur prédéterminée de courant - T par un dispositif de commutation, réalisé essentiellement avec une matrice de relais du type à bain de mercure - M1 ...Mn chacun par un instrument de mesure à sensibilité variable - SP par un commutateur multiple à pas successifs usuel - VIS par un téléscripteur ordinaire ultra-rapide. Le dispositif AL a la possibilité de fournir, aux sorties de chacun dé ses étages, des valeurs prédéterminées de tension, tant positives que négatives, afin de permettre des mesures de n'importe quel type. Par exemple, si la mesure concerne les caractéristiques d'une diode, on peut vérifier le comportement de celle-ci en la soumettant à une tension directe ét à une tension inverse (tensions positive et négative respectivement). La programmation de AL dépend d'une part des ordres de grandeur des valeurs nominales que l'on s'attend à rencontrer dans les différentes mesures qui constituent l'essai d'épreuve de la plaquette et, d'autre part, des écarts que l'on veut vérifier par rapport aux valeurs nominales individuelles, écarts qui conditionnent le choix des degrés de sensibilité à programmer en ce qui concerne les instrunents de mesure M1 ... Mn (voltmètres, ohmmètres, ampèremètres, etc.). Le dispositif T de commutation est essentiellement réalisé, comme indiqué précédemment, sous la forme d'une matrice de relais du type à bain de mercure qui ont, par rapport aux relais ordinaires, un degré de fiabilité plus élevé et des performances meilleures. Ce dispositif, piloté par l'unité de traitement électronique, assure ltétablissement des raccordements entre l'alimentation et les instruments de mesure aux points de la plaquette testée, de manière à permettre l'exécution de la séquence des différentes mesures. Il convient de noter que les mesures qui constituent un essai d'épreuve varient normalement, en fonction de la complexité du circuit testé, de quelques unités à quelques milliers et qu'elles sont toutes effectuées en l'espace de quelques secondes (à titre d'ordre de grandeur, on pensera qu'il- faut 60 s environ pour effectuer un essai d'épreuve de 3000 mesures). Le dispositif SP de balayage est constitué par uncommuta- teur multiple à pas successifs ordinaire, comme indiqué précédemment, et il peut être piloté, soit manuellement de l'extérieur, soit.directe.ment par le calculateur lorsqu'on veut épargner une perte de temps à l'opérateur ou-au cas ou les dispositifs Pl...Pk de réception ne sont pas sit-ués sur le même banc d'essai, mais sur des bancs d'essai différents (même s'ils sont relativement voisins les uns des autres) et, en conséquence, nécessitent la présence simultanée de plusieurs personnes. On se réfèrera aux fig. 2 et 3 pour examiner le fonctionnement détaillé du dispositif T de commutation. On notera qu'il a été indiqué, sur la fig. 2, quelques-blocs qui font partie du dispositif T de commutation, alors qu'on n'a pas représenté les enroulements des relais qui constituent ce dispositif T, mais seulement leurs contacts. Cela, afin de rendre plus compréhensi ble le fonctionnement de T et, en même temps, de rendre le dessin aussi peu compliqué que possible.Précisons en outre que la fig.2se rapporte au cas de l'essai d'un seul composant (c'est-à-dire qu'un seul dispositif de réception est concerné - par exemple P1) avec deux instruments de mesure M1 et M2 à sensibilité variable et avec une alimentation à deux étages AL1, AL2. Etant donné qu'on a supposé, dans le montage de la fig. 2, que le dispositif de réception PI avait 60 bornes et qu'on veut traiter simultanément 5 signaux par un fil commun, la matrice de relais qui constitue essentiellement le dispositif T de commutation présente 6 rangées (k, k, b, c, d, e) et 60 colonnes (a1, a2 ... a60). Supposons que la plaquette à tester ait un certain nombre de bornes de sortie enfichées dans autant de bornes fixes du dispositif, tandis que les bornes restantes du dispositif, que l'on supposera mobiles, sont raccordées à autant de points du circuit imprimé de la plaquette ou ne sont tout bonnement pas raccordées, ce qui se produit. dans le cas extrêmement simple de la plaquette de la fig. 3 constituée par un réseau de résistances. On considérera maintenant l'essai proprement dit. Conte on lta déjà indiqué, l'opérateur procède manuellement. au positionnement du commutateur multiple SP de telle façon que PI soit connecté à T et qu'il soit ainsi possible de procéder à l'essai d'épreuve de la plaquette qui, comme indiqué cidessus, est connectée aux bornes de PI. appris avoir effectué ce positionnement, l'opérateur intro duit dans L1 le programme, constitué par une bande perforée sur laquelle est convenablement colza la séquence des différentes opérations que l t unité de traitement Et doit traduire en signaux de commande pour les différentes unités qui constituent le dispo- sitif d'essai (voir fig. 1). Puis, au moyen d'un bouton-poussoir, l'opérateur met le disposition en position initiale, c'est-à-dire qu'il ramène tous les éléments qui le composent dans leur état de repos. Toute mesure individuelle à effectuer entre deux points de la plaquette peut etre schématisée de la manière suivante l'une des deux alimentations AL1, AL2, de la fig. 2 est mise, par l'unité de traitement EL, en mesure d'émettre un certain signal d'alimentation puis, sur la base de l'ordre de grandeur et de la précision que.l'on veut obtenir de la mesure, les instruments de mesure M1 et M2 (par exemple un voltmètre et un ohmmètre) re çoivent un signal de pré-réglage qui fait varier leur sensibilité jusqu'au niveau voulu. A la suite de quoi, après- avoir détecté la valeur de la grandeur à mesurer (tension et. impédance), ces instruments envoient à EL un signal proportionnel à la grandeur mesurée, restant dans l'attente d'autres commandes pour des mesures ultérieures. Chaque fois que l'unité de traitement électronique commande une mesure, après avoir-reçu de l'instrument concerné l'information relative à la grandeur mesurée, elle la mémorise, en effectue la comparaison avec la valeur nominale prévue pour cette gran deur.et fournit au téléscripteur VIS toutes les données qui permettent à ltopérateur de décider si les limites de tolérance imposées par les normes de projetage et de fonctionnement sont respectées.Pour rendre ces opérations d'évaluation des mesures indépendantes de l'opérateur, toutes les informations (écarts réels admissibles par rapport à la valeur nominale et écarts en pourcentage) ont été introduites dans le mémoire de l'unité de traitement électronique afin que celle-ci fournisse le résultat de la mesure toutes les fois que la mesure indique une valeur non tolérée par les normes. On notera que les fils al ... a 60 de la fig. 2 sont raccordés, par l'intermédiaire de l'unité SP, au dispositif de ré ception P1. il en va de même pour les.autres fils f1, f2 g1 ... g7 ; hl ... h7. On notera que, pour des raisons de clarté, on n'a inscrit sur la fig. ? que les caractères de référence relatifs à certains contacts de la matrice (plus précivément, le contact Rkol indique le raccordement entre le fil k et le fil a1, raccordement qui est réalisé par la commande du relais correspondant, excité sur l'ordre de EL). Pour pouvoir mesurer la valeur de la rés-istance xl (voir fig. 3), il est impossible d'utiliser un ohmmètre, étant donné que dans le réseau de résistances auquel appartient xl, il n'est pas possible d'effectuer la mesure directe en alimentant en tension les bornes désignées par les symboles al et a2. On a recours par conséquent à un artifice. On alimente les points al et a59 avec une tension appropriée (fournie par exemple par l'étage AL1 de l'alimentation) et on mesure la chute de tension qui apparaît aux bornes de la résistance xl (bornes al et a2) avec l'instrument de mesure M1 (voltmètre). A partir de la valeur de la chute de tension, il est possible de passer à la valeur inconnue de résistance, d'après des considérations élémentaires contenues dans la théorie du calcul des réseaux électriques). Par contre, pour effectuer la mesure de la valeur de la résistance x2, il est possible de faire intervenir directement l'instrument de mesure M2 (ohmmètre) en raccordant respectivement ses deux bornes aux extrémités de x2 (bornes a59 et g7). Les trajets de raccordement nécessaires pour la mesure de la valeur de la résistance xl sont les suivants - l'instrument Ml (voltmètre) de la fig. 2 est connecté aux bornes al et a2 de la fig. 3 (auxquelles correspondant les fils, désignés par les mêmes symboles ai et a2, qui constituent les deux premières colonnes'de la matrice de la fig. 2) respectivement par le contact R1, le fil k et le contact Bkot en ce qui concerne la borne al et par le contact R2, le fil k et le contact Rko2 en ce qui concerne la borne a2 - l'étage AL1 de l'alimentation de la fig. 2 est raccordé aux bornes al et a 59 de la fig. 7 (auxquelles correspondent les fils désignés par les mêmes symboles al et a59 qui constituént deux colonnes de la matrice de la fig. 2), respectivement par le contact R3, le fil b et le contact Rbol en ce qui concerne la borne al et par le contact R4, le fil c et le contact Rc59 en ce qui concerne la borne a59. Les trajets de raccordement nécessaires pour la mesure de la valeur de la résistance x2 sont par contre les suivants - l'instrument de mesure M2 (ohmmètre) de la fig. 2 est raccordé, par sa premiere borne, à la borne a59 de la fig. 3 (à laquelle correspond le fil désigné par le même symbolé a59 qui constitue, comme indiqué précédemment, une colonne de la matrice de la fig. 2) par le contact Ri, le fil k et le contact Rk59, tandis que sa seconde borne est connectée à la borne g7 de la fig. 3 (à laquelle correspond le fil désigné par le même symbole g7 qui constitue une sortie du dispositif T de commutation représenté sur la fig. 2), par le contact R2, le fil k, le contact Rk60, le contact Ra60, le fil e, le contact R5 et le contact Rg7. il parait superflu de décrire des mesures complexes, de quelque nature qu'elles soient, car elles sont effectuées au moyen du même dispositif T de la fig. 2, par commutation, sur des commandes fournies par ES, de tous les relais participant aux différentes connexions pour l'acheminement de signaux d'essai. il y.a lieu de noter que, pour simplifier le dessin, on n'a pas indiqué sur la fig. 2 les signaux de commande, ni pour les alimentations, nipour les instruments de mesure. Ce qui a été exposé à propos de l'exemple non limitatif considéré est également valable dans -le cas où le nombre des alimentations est égal à n, le nombre des instruments est quelconque et le nombre des fils issus de la matrice est quelconque. La plus grande complexité éventuelle du dispositif T sera uniquement due à un nombre d'éléments pius élevé (rangées- et colonnes de la matrice ) .. REVENDICATIONS 1.- Système pour effectuer des essais dtépreuve de com posant électriques et électroniques de type analogique, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : un nombre prédéterminé de dispositifs de conversion de code, dont chacun reçoit à l'entrée des informations codées dans un code prédéterminé, les décode et les convertit ensuite dans un autre code prédéterminé ; un dispositif de traitement et de comparaison qui, sur a base des informations codées reçues-des dispositifs précités de conversion de code, fournit à ses sqrties des signaux de commande, puis reçoit un nombre prédéterminé de secondes informations et effectue la comparaison entre ces secondes informations et autant.d'informations du même type et de valeur prédéterminée, pour délivrer à la sortie des signaux constitués par les différences décelées lors de cette comparaison ; un dispositif de visualisation qui reçoit à ltentrée les signaux constitués par lesdites différences et les produit sous forme visualisée à sa -sortie ; un nombre n prédéteriné de dispositifs de détection dtinformations, du type à sensibilité variable par commande extérieure, chacun d'entre eux recevant à l'entrée une signal de commande en provenance du dispositif de traitement et de comparaison, procédant en conséquence à une modification de sa sensibilité et à la détention d'une information, pour envoyer ensuite un signal proportionnel à celle-ci au même dispositif de traitement et de comparaison ; une alimentation à plusieurs étages en cascade, chaque étage individuel.fournissant à la sortie une valeur prédéterminée de tension ét une valeur prédéterminée de courant, cette alimentation recevant à l'entrée des signaux de commande en provenance du-dispositif de traitement et de comparaison, chaque signal se raportnt à l'activation de la sortie d'un étage ; un dispositif de commutation dont le fond tionnement est piloté par des signaux de commande en provenance du dispositif de traitement et de comparaison, ses bornes étant respectivement connectées aux sorties du générateur de tension, @@@@@ @@@@@@@@@ et d'un dispositif de balayage:: aux n dispositifs de détection et à un dispositif de balayage un dispositif de balayage dont le fonctionnement est piloté par des signaux de commande en provenance du dispositif de traitement et de comparaison et qui, outre qu'il est connecté par m premières bornes à autant de bornes du dispositif de commutation (m étant un nombre prédéterminé), est en même temps connecté, par m secondes bornes, à k dispositifs de réception dont chacun présente m sorties et m entrées, les entrées étant connectées au moins en partie à un nombre correspondant de bornes du circuit qui doit être soumis à l'essai d'épreuve. 2.- Système pour effectuer des essais d'épreuve de composants électriques et électroniques de type analogique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commutation est essentiellement constitué par une matrice de relais du type à bain de mercure, ces relais étant du type comportant au moins un contact. 3.- Système pour effectuer des essais épreuve de composants électrioues et électroniques de type analogique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de balayage est constitué par un commutateur multiple à pas successifs et à m sorties avec k pas, chaque pas intéressant m entrées.