Brevet FR2590439A1 — publié le 19870522

Ensemble de broches d'essais perfectionné-' pour contrô- leur de cartes ou plaquettes de circuits imDrimés. La présente invention se rapporte à un appareil destiné à tester des cartes ou plaquettes de circuits imprimés. Des essais sont souvent effectués sur des pla- quettes de circuits imprimés munies de leurs composants pour détecter leur intégrité électrique, pour ce faire on utilise des broches d'essais montées sur ressort et supportées verticalement sous la plaquette de circuits imprimés soumise aux essais, dans une position permet- tant d'être en contact avec les noeuds exposés sur la surface inférieure de la plaquette soumise aux essais. Par exemple, le brevet US NO. 4 132 948 décrit le mon- tage de broches d'essais dans une plaquette de circuits imprimés non chargée, présentant une configuration de trous identique à celle de la plaquette soumise aux es- sais de sorte que les broches d'essais s'alignent auto- matiquement sur les noeuds mis en contact. Lorsque le contrôleur de plaquettes de circuit imprimésdoit être utilisé pour essayer des plaquettes présentant une con- figuration nodale différente, la plaquette support de broches d'essais est remplacée par une plaquette compor- tant des broches d'essais correspondant à la position nodale de la nouvelle conception de plaquettes de cir- cuits imprimés. On a découvert que des broches d'essais peuvent être utilisées de façon plus efficace dans un contrôleur automatique de plaquettes de circuits, et des modifica- tions dans la conception des plaquettes de circuits im- primés soumises aux essais peuvent être plus facilement apportées en fournissant une plaquette support de bro- ches d'essais et une plaquette d'actionnement parallèle. La plaquette support de broches d'essais comporte une pluralité de broches d'essais qui sont montées à des positions correspondant aux emplacements possibles des noeuds accessibles sur une plaquette soumise aux essais et peuvent être déplacées indépendamment sur la position actionnée pour venir en contact sur les noeuds de la plaquette soumise aux essais. La plaquette d'actionne- ment présente des portions de déplacement capables d'ac- tionner les broches d'essais respectives et correspon- dent aux emplacements réels des noeuds de la plaquette spécifique à tester de sorte que seules les broches d'essais, qui correspondent aux emplacements réels des noeuds de la plaquette soumise aux essais, sont dépla- cées dans la position actionnée. Le contrôleur de pla- quettes de circuits imprimés peut alors être modifié lorsque l'on passe de l'essai d'un type de plaquette à un autre en remplaçant simplement la plaquette d'action- nement; il n'est donc pas nécessaire de concevoir les broches d'essais relativement onéreuses pour répondre à une configuration spécifique de plaquettes de circuits imprimés. Dans des modes de réalisation préférés, la pla- quette support et la plaquette d'actionnement sont mon- tées horizontalement. La plaquette soumise aux essais est abaissée en la position; les portions de déplace- ment sur la plaquette d'actionnement consistent en des fiches qui se projettent vers le haut depuis la plaquet- te et présentent des portions sous la plaquette d'ac- tionnement de façon à conduire l'électricité aux élé- ments composant le circuit du contrôleur; la plaquette support est montée de façon pivotante pour permettre à la plaquette d'actionnement montée en dessous d'être fa- cllement enlevée; des broches de guidage sur la pla- quette d'actionnement sont utilisées pour l'alignement de précision de la plaquette. Dans un mode de réalisation préfére, chaque bro- che d'essai comprend un logement qui est fixé dans la plaquette support, une paire de tiges s'étendant depuis i es extremI.ités oppos ies du logement et un ressort de compression, sit- entre eiles, coulissable dans le lo- Ue.naent dans la ccn.dU!on non chargée. Dans un autre sode de ée; sisatîion e p refr chaque 'oce desss compzend - zi lcie!aeent qui e. nO-t de fagon coulisseante dens Lun tU} lA s ' s d5>nd1 - 2 ',y U"UE-',X--'; p35" 'U:St ePn 2rt e de iges -e- rint dI -,_ r-. 1..;'_..._s-_ ODDses duÉ l.og.-msen'o -. a,-iz-7. L::,' b-o _] 'es esK t;!_u i _- _ ri._-e -a O P_ te .i_; u e de 1.. _!- n t C d- oi- un _-ad -. 'oz 3 ibri-eveent décrire los desins dar. l verticale i' en semble de Lbroches d'essais de l'apDa- rei sei n i -igure. La.ure - 3 -it une vue d'etz-Iité d'un r'essortZ de l a broche s 'ssaision la figure 2. La fqgure 4 est une vue latrale d'u-ne portion du rs-e-r- selon.a figue 3 iLa figure 5 est ne vue en évation d'une bzo- che de déplacement et d'une broche basse de!'oapzeiL 3C selon la figure 1. La figure 6 est une vue schmatique en coupe verticale d'un ensemble de broches d'essais en veriante selon 1 'invent.on. La figure 7 est uine vue schématque en coupe verticale d'une autre variante dun ensemble de broches d ' essals,. montrées avec une structure support mrodifiée selon l'invention. La figure 1.montre la structure de l'appareil 10 destiné à tester l'intégrité eélectrique d'une carte ou plaquette de circuits imprimés 12 équipée de composants 14, certains d'entre eux comportant des conducteurs tra- versant des trous dans la plaquette et qui sont brasés à des noeuds 16 vers des voles conductrices imprimées sur le dessous de la plaquette 12 Certains composants 14 sont mont4s en surface 'soit sur le haut cu dessus, soit sur le bas ou dessous de la plaquette 12) et raccordés électriquement à des pastilles conductrices servant de noeuds sans sou- dure. Chaque conception différente de plaquette de cir- cuits imprimés 12 soumise aux essais, présente une con- figuration unique de noeuds 16. En partant approximativement du dessus de l'ap- pareil 10, celui-ci comporte des parois latérales 18 fournissant des portions en porte-à-faux 19 contre les- quelles une plaque membrane 22 de 25,40 cm sur 25,40 cm (10" sur 10") (plaquette en résine phénolique chargée de verre, résistante au feu, d'une épaisseur de 66 mm (0,187"), commercialisée sous la marque FR4, souvent dé- signée G-10) est chargée par des ressorts 20. La plaque membrane 22 comporte des trous d'un diamètre de 1,77 mm (0,07") espacés selon des entraxes de 2,54 mm (0,1") et un anneau d'étanchéité en caoutchouc 23 (en néoprène d'une hauteur de 3,17 mm (1/8") et d'une largeur de ,40 mm (1 pouce) sur le périmètre de la plaque 22 fournit une étanchéité sous vide avec la portion en por- te-à-faux 19 et la plaquette soumise aux essais 12. Deux broches de guidage pointues 24 d'une épaisseur de 3,17 mm (1/8") s'étendent vers le haut à travers d,es trous correspondants dans la plaquette soumise aux essais 12 en vue de l'alignement correct de cette dernière. Sont également prévues, à des emplacements choisis sur la surface de la plaque 22, différentes pastilles support en caoutchouc (non représentées) qui servent à l'étan- chéification les trous dans la plaquette soumise aux es- sais 12 ou à son support pour éviter son fléchissement lors de la mise sous vide de la région située au-des- sous. La plaquette support de broches d'essais 28 por- tant les broches d'essais 30 est montée de façon pivo- tante sur la paroi latérale 24 au niveau du pivot 26. L'extrémité 29 de la plaquette 28 est supportée par le rebord 31. La plaquette support 28 est réalisée à partir de deux plaquettes en résine phénolique chargées de ver- re, d'une épaisseur de 3,17mm (1/8") (même matière que la plaque 22) espacées l'une de l'autre de 19,05mm(3/4") pour fournir une épaisseur totale de 25,40 mm (1"). Les broches d'essais 30 sont montées dans des trous 32 dans la plaquette 28 espacés selon des entraxes de 2,54 mm (0,1") et alignés sur les trous de la plaque à membrane 22. La figure 2 fait apparaître que chaque broche d'essais 30 comporte un logement tubulaire 34 en nickel- argent plaqué or, d'un diamètre extérieur de 1,37 mm (0,054"). Les logements 34 sont montés en ajustage serré dans des douilles de broches d'essais 35 d'un diamètre intérieur de 1,39 mm (0,055"), lesquelles sont montées fixement dans la plaquette support 28 et présentent de; épaulements 37 espacés de 19,05 mm (3/4") pour fournir un espacement approprié et un support structurel pour la plaquette 28. Le logement 34 présente une longueur de 37,33 mm (1,470") et comporte un premier sertissage 36 situé à 3,30 mm (0,130") de son sommet, un deuxième ser- tissage 38 situé à 9,65 mm (0,380") de son bas et un bossage (non représenté) le maintenant fermement, bien que de façon amovible, dans la douille 35 de la broche d'essais. La tige de contact 40 et la tige d'actionne- ment 42 sont montées de façon coulissante dans le loge- ment 34 avec un ressort de compression 44. Les tiges 40, 42 sont réalisées de cuivre béryllium traité thermique- ment, avec un placage or sur nickel, présentent des ex- trémités pointues 45, 47 pour permettre un bon contact électrique, des portions épaissies 46, 48 respective- ment, pour la coopération avec les sertissages 36, 38 et des épaulements en porte-à-faux 50, 52 qui sont plus grands que le diamètre du logement 34. Le ressort 44 présente une longueur non chargée de 14,47 mm (0,570"), et comporte un enroulement en cordes de piano jusqu'à 822g/25,40mm (29 onces/pouce). Les figures 3 et 4 font apparaître que les extrémités 54 du ressort 44 compor- tent des portions de diamètre réduit, excentrées; ceci a pour effet que le ressort 44 et les portions épaissies 46, 48 sont chargées élastiquement, transversalement contre la surface intérieure du logement 34 uniquement lorsque le ressort 44 est comprimé afin d'assurer un bon contact électrique. Lorsque le ressort 44 n'est pas com- primé, les tiges 40, 42 et le ressort 44 peuvent coulis- ser librement dans le logement 34. Si l'on se réfère de nouveau à la figure 1, la plaquette d'actionnement 56 d'une épaisseur de 9,52 mm (3/8") (réalisée dans la même matière que la plaque 22) porte des broches de déplacement 57 en cuivre-béryllium, des broches basses 58 et des broches d'alignement 59 qui sont logées dans des douilles 60 portées par les parois latérales 24 et 62, supportées par le logement 92. Cha- que broche de déplacement 57 comporte une saillie 64 (figure 5) d'une hauteur de 6,35 mm (1/4"), d'un dia- mètre de 1,27 mm (0,05") s'étendant au-dessus de la pla- quette 56, et chaque broche basse 58 présente un diamè- tre de 1,27 mm (0,05"), une saillie 65 d'une hauteur de 2,03 mm (0,08"). Les surfaces supérieures de ces sail- lies sont concaves de façon à guider et à retenir les extrémités pointues 47 des broches d'essais 30. Chaque broche d'essais 57 ou 58 présente une portion moletée intermédiaire 66 d'un diamètre de 1,72 mm (0,068"), mon- tée en ajustage serré dans la plaquette 56, et une borne pour connexion enroulée carrée de 0,63 mm (0,025") de côté s'étendant au-dessous de la plaquette 56. Montées au-dessous de la plaquette d'actionne- ment 56, se trouvent des rangées de douilles 70, infé- rieures en quantité aux broches d'essais 30, supportées par les extrémités supérieures des plaquettes filles 73, alignées et adaptées pour recevoir et réaliser une liai- son électrique avec les bornes sélectionnées 68. Les bornes sélectionnées 68 sont soit solidaires de la sail- lie 64 d'une broche de déplacement 57 soit reliées par des fils 72 à une borne 68 d'une broche de déplacement 57. Les douilles 70 sont reliées électriquement aux élé- ments composant le circuit électronique sur les plaquet- tes filles 73 du contrôleur. En service, une plaquette d'actionnement 56 com- portant des broches de déplacement 57, montées dans des emplacements correspondant aux noeuds accessibles 16 de la plaquette soumise aux essais 12 est montée à l'inté- rieur de l'appareil 10 en introduisant par coulissement ses broches de guidage 59 dans les douilles 60 tandis que la plaquette support 28 se trouve en position verti- cale relevée. Les bornes 68 sont introduites avec une force d'insertion nulle dans les douilles respectives 70 qui sont alors translatées latéralement (par un méca- nisme non représenté) pour permettre une bonne liaison électrique. La plaquette support 28 est alors mise en rotation jusqu'à la position horizontale montrée à la figure 1 de sorte que son extrémité 29 est supportée par le rebord 31. A mesure que la plaquette 28 est abaissée en position, les tiges d'actionnement 42 des broches d'essais 30 alignées sur les broches de déplacement 57 sont poussées vers le haut. A mesure que la tige 42 cou- lisse vers le haut à l'intérieur du logement 34, elle pousse le ressort 44 vers le haut et la tige de contact à travers un trou dans la plaque à membrane 22 jusque dans la position relevée, comme cela est montré & la fi- gure 1. Ceci n'exige que la force égale au poids des deux tiges et du ressort. La plaquette soumise aux es- sais 12 est alors montée en position à l'aide des bro- ches de guidage 24 et elle repose sur l'anneau 23 et les ressorts 20. On applique alors un vide sur la région si- tuée sous la plaquette soumise aux essais 12, provoquant ainsi la compression de l'anneau 23 et des ressorts 20 et l'abaissement de la plaquette soumise aux essais 12 de sorte que les noeuds 16 viennent en contact sur les tiges de contact 40 correspondantes qui ont été relevées en comprimant les ressorts 44. Seuls sont comprimés les ressorts des broches d'essais qui ont été relevées, li- mitant ainsi la force qui doit être appliquée pour réa- liser le contact. L'extrémité pointue 45 plonge dans la brasure ou dans le plot de contact au noeud 16, réalisant un bon contact électrique. Les extrémités 54 à diamètre réduit du ressort 44 provoquent le chargement élastique latéral des portions épaissies 46, 48 réalisant un bon contact électrique à travers les broches d'essais 30. Les extré- mités pointues 47 sont chargées élastiquement vers le bas par la force du ressort et de la même manière, réa- lisent un bon contact électrique avec les saillies 64 des broches de déplacement 57. La liaison électrique avec les éléments composant le circuit électronique est réalisé soit directement sur une douille 70 sous une broche de déplacement 57 soit ou par l'intermédiaire d'un fil 72 sur la borne d'une broche basse 58 logée dans une douille 70; Les éléments composant le circuit électronique du contrôleur fournissent des signaux d'essais à la pla- quette soumise aux essais 12 et détectent les réponses. Lorsque l'on souhaite tester une conception différente de plaquette 12, la plaquette support 28 est mise en pi- votement par rapport à une position verticale et la plaquette d'actionnement 56 est remplacée par une nou- velle plaquette d'actionnement 56 comportant des broches de déplacement 57 correspondant aux noeuds 16 pour la nouvelle plaquette 12 soumise aux essais. De cette ma- nière, il est possible de recevoir différentes concep- tions de plaquettes de circuits imprimés en changeant simplement les plaquettes d'actionnement 56 et il n'est pas nécessaire de concevoir des broches d'essais 30 re- lativement onéreuse, qui soient spécialement adaptées à une configuration particulière prédéterminée. De même, il est beaucoup plus facile de s'adapter aux modifications de conception de la plaquette 12 soumise aux essais en changeant l'emplacement des broches de saillie 58 que de changer les emplacements des broches d'essais et les connexions avec les éléments composant le circuit comme c'est la cas avec les contrôleurs à positions de bro- ches d'essais spécifiques. D'autres modes de réalisation de l'invention entrent dans la portée des revendications suivantes. Par exemple, la figure 6 montre une variante de conception de broches d'essais, la broche d'essais 74. Son ressort 76 présente une charge de 70, 87 g (2,5 onces) et-une force de 153,08 g (5,4 onces) au 2/3 de course. La douille de broche d'essais 78 qui est toujours montée fixement dans la plaquette support 28, présente un dia- mètre intérieur de 1,42 mm (0,056"), permettant au loge- ment 80 d'un diamètre extérieur 1,37mm(0,054") de coulis- ser dans celle-ci. Dans l'utilisation, les broches de déplacement 57 poussent le logement 80 vers le haut, ainsi que les tiges 40, 42 et le ressort 76. La figure 7 montre une autre variante de concep- tion pour le support des broches d'essais. Ici, la pla- quette support 83 des broches d'essais est réalisée en une plaquette support unique d'une épaisseur de 12,70 mm (1/2") (même matière que la plaque 22) qui comporte des trous 81 fraisés, destinés à recevoir les têtes 82 des broches d'essais 84 standard à une seule tige. Les bro- ches 84 peuvent coulisser dans les trous 85 à travers la plaquette 83. Les capuchons 86 sur l'extrémité inférieu- re des broches 84 empêchent les broches de tomber lors- que la plaquette support 83 est retournée. L'alvéole isolante 90 est utilisée pour isoler électriquement les broches d'essais 84 et les aligner sur leurs broches de déplacement 57 respectives. Lors de l'utilisation, l'en- semble de la broche d'essais 84 est déplacé vers le haut à l'aide d'une broche de déplacement 57. il REVENDICATIONS 1. Appareil destiné à tester l'intégrité élec- trique d'une carte ou plaquette de circuits imprimés, comportant une pluralité de noeuds accessibles à des em- placement prédéterminés sur sa surface inférieure, ledit appareil comprenant des moyens pour supporter la plaquette de cir- cuits imprimés soumise aux essais, une plaquette support de broches d'essais montée parallèlement à la plaquette soumise aux essais sur le même côte que les noeuds accessibles de cette dernière, une pluralité de broches d'essais supportée par la plaquette support à des emplacements correspondant à des emplacements possibles pour les noeuds accessibles, chaque broche d'essais comportant une portion de contact sur un côté de la plaquette support pour la mise en contact d'un noeud et une portion d'actionnement sur l'autre côté de la plaquette support reliée de façon à déplacer la portion de contact sur une position action- née pour la mise en contact du noeud lorsque la portion d'actionnement est déplacée, et une plaquette d'actionnement parallèle à la pla- quette support et comportant des portions de déplacement alignées sur des portions d'actionnement sélectionnées correspondant aux emplacements de noeuds prédéterminés de la plaquette pour déplacer les broches d'essais qui correspondent aux noeuds à des emplacements prédétermi- nés de la plaquette soumise aux essais. 2. Appareil selon la revendication 1, dans le- quel la plaquette support et la plaquette d'actionnement sont montées horizontalement de façon que les broches d'essais soient relevées dans une position d'actionne- ment, et dans lequel les moyens support de la plaquette soumise aux essais comprennent des moyens pour abaisser la plaquette en position de façon que les noeuds entrent en contact avec les broches d'essais sélectionnées à des emplacements prédéterminés. 3. Appareil selon la revendication 2, dans le- quel les portions de déplacement sont des broches de dé- placement comportant des saillies s'étendant vers le haut à partir de la plaquette d'actionnement. 4. Appareil selon la revendication 3, dans le- quel les broches de déplacement sont conductrices élec- triquement et présentent des portions inférieures tra- versant la plaquette d'actionnement pour réaliser la o10 communication électrique avec les éléments composant le circuit soumis aux essais. 5. Appareil selon la revendication 2, dans le- quel la broche d'essais comprend un logement monté fixe- ment dans la plaquette support, une paire de tiges s'é- tendant depuis les extrémités opposées du logement, une de ces tiges portant la portion d'actionnement, l'autre tige portant la portion de contact, et un ressort de compression entre les deux tiges, plus court, lorsqu'il n'est pas comprimé que la distance entre les tiges lors- qu'elles se trouvent aux extrémités opposées du logement et sont libres pour coulisser dans le logement. 6. Appareil selon la revendication 5, dans le- quel le logement est réalisé en métal. 7. Appareil selon la revendication 6, dans le- quel le ressort de compression présente une extrémité de diamètre réduit de façon à déplacer transversalement une tige contre le logement lorsque le ressort est comprimé. 8. Appareil selon la revendication 2, dans le- quel la broche d'essais comprend un logement qui est monté de façon mobile à l'intérieur de la plaquette sup- port et une tige chargée élastiquement par un ressort supporté dans celui-ci. 9. Appareil selon la revendication 8, dans le- quel le logement est agencé de façon coulissante dans un tube métallique monté fixement dans la plaquette sup- port. 10. Appareil selon la revendication 1, dans le- quel la plaquette support de broches d'essais est cons- tituée par deux morceaux de matière isolante espacés l'un de l'autre par une pluralité de douilles de broches d'essais tubulaires qui entourent les broches d'essais et présentent des épaulements qui s'appuient contre les surfaces internes de la matière isolante pour fournir un support structurel. 11. Appareil selon la revendication 4, compre- nant de plus une structure alvéolaire isolante située entre la plaquette de support et la plaquette d'action- nement, les portions d'actionnement et les broches de déplacement étant situées dans des ouvertures de la structure alvéolaire. 12. Appareil selon la revendication 4, dans le- quel certaines des portions inférieures sont reliées directement aux douilles et certaines autres portions inférieures sont reliées par des fils pour séparer les portions inférieures directement reliées aux douilles. 13. Appareil selon la revendication 4, dans le- quel les broches de déplacement présentent des dépres- sions dans leurs surfaces supérieures. 14. Appareil selon la revendication 4, dans le- quel la plaquette support est montée de façon pivotante pour fournir l'accès à la plaquette d'actionnement si- tuée en dessous. 15. Broche d'essais comprenant un logement, une paire de tiges s'étendant depuis les extré- mités opposées du logement, et un ressort de compression situé entre les deux tiges, lequel est plus court, lorsqu'il n'est pas com- primé, que la distance entre les tiges lorsqu'elles se situent aux extrémités opposées du logement et peut li- brement coulisser dans le logement. 16. Broche d'essais selon la revendication 15, dans laquelle le logement est réalisé en métal. 17. Broche d'essais selon la revendication 16, dans laquelle le ressort de compression présente une ex- trémité à diamètre réduit de façon à déplacer transver- salement une tige contre le logement lorsque le ressort est comprimé. 18. Appareil selon la revendication 14, compre- nant de plus des broches de guidage pour permettre l'a- lignement de la plaquette d'actionnement sur la plaquet- te support des broches d'essais.