Brevet FR2617977A1 — publié le 19890113

APPAREIL DE TEST DE CIRCUIT IMPRIME La présente invention concerne un appareil de test de circuit imprime. De façon générale, lors de la fabrication d'un circuit imprime > on souhaite avant d'implanter des composants sur ce circuit vérifier si toutes les connexions formées sur le circuit sont satisfaisantes, c'est-à-dire notamment s'il n'y a pas de courtcircuit entre connexions et s'il n'y a pas de connexion interrompue. On peut également rechercher si la résistance des conducteurs formée sur le circuit imprimé est satisfaisante et si la résistance entre conducteurs est suffisamment faible. Pour les tests de continuité, il s'agit de vérifier un très grand nombre de points sur la carte de circuit imprimé et sur les deux faces de cette carte. Dans le cadre des technologies de circuit imprime, la densité des conducteurs a augmenté de façon considérable ces dernières années et le nombre de points à tester peut atteindre des valeurs de l'ordre de quelques milliers. Actuellement, on dispose essentiellement de deux types de systèmes pour prélever des valeurs de test. Dans un premier système, on utilise des cartes à pointes à déplacement en xy permettant d'analyser séquentiellement certains points du circuit. Ce système est bien évidemment très long quand un grand nombre de points doit être analysé. Un autre système consiste à utiliser une planche à clous" il s'agit la d'un très grand nombre de broches en forme de clous disposées dans une carte selon la topographie des points à analyser. Le côté des clous opposé à celui venant en contact avec les points à tester est raccordé par des fils à un système de traitement, généralement par l'intermédiaire de multiplexeurs. Ce système présente au moins deux inconvénients. Le premier est que la densité des clous est limitée pour des raisons mécaniques et ainsi, quand le pas des connexions formées sur la carte de circuit imprimé à tester descend en dessous du millimètre, ce système n'est plus adapté. Le deuxième inconvénient réside dans le fait du très grand nombre de fils de connexion à souder entre les clous et des connecteurs arrivant sur les multiplexeurs du système de traitement.Ainsi, ces systèmes à planche à clous sont limites à l'analyse de points de test éloignés les uns des autres de distance supérieure au milimètre et à l'analyse d'un nombre limité de points de test étant donné la complexité de la connectique. Ainsi, un premier objet de la présente invention est de prévoir un nouvel appareil de test de circuit imprimé présentant une structure propre à permettre le test de points extrêmement rapprochés. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un appareil de test permettant de simplifier les problèmes de connexion. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un procédé de traitement des signaux apparaissant au niveau des points de test permettant de réduire les durées d'analyse. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, la présente invention prévoit un appareil de test d'un circuit imprimé comprenant une carte portant des moyens électroniques de traitement de signaux de test provenant de N points du circuit à tester. La liaison entre le circuit imprimé et la carte de traitement comprend en un empilement : le circuit imprimé ; une première feuille d'un matériau élastique à conduction anisotrope, conducteur dans le sens de son épaisseur et sensiblement isolant dans les directions orthogonales ; une carte-matrice de circuit imprimé comprenant du côté du circuit imprimé à tester une matrice de points en regard des N points à tester et sur son autre face N plots de connexion dont chacun est relié à un point à tester ; une deuxième feuille d'un matériau élastique à conduction anisotrope, conducteur dans le sens de son épaisseur et sensiblement isolant dans les directions orthogonales, disposée au moins en regard des zones de plots de la carte-matrice ; et la carte de traitement portant, du côté du circuit imprime, des plots de contact en regard des plots de contact de la carte-matrice. I1 est aussi prévu des moyens pour presser ledit empilement. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les feuilles de matériau élastique anisotrope comprennent des barreaux conducteurs élastiques très rapprochés les uns des autres et disposés parallèlement les uns aux autres dans une feuille en élastomère de sorte que ltextrémité de chacun des ces barreaux soit apparente. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les barreaux ont des diamètres compris entre 0,025 et 0,1 mm et sont espacés de distances sensiblement égales à leur diametre. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la deuxième feuille est découpée et placée dans des ouvertures d'un plateau de façon à etre présente seulement dans les zones ou les plots de la carte matrice et ceux de la carte de traitement sont en regard. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'appareil comprend un empilement symétrique sur la deuxième face du circuit imprimé à tester. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'appareil comprend des picots transverses pour assurer le positionnement relatif des divers éléments de l'empilement dans le plan de la carte de circuit imprime. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'appareil comprend des moyens d'aspiration pour plaquer par dépression la première feuille de matériau élastique contre la carte matrice. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la carte de traitement porte notamment des multiplexeurs et des interfaces d'entrée-sortie pour émettre des signaux vers des organes de traitement extérieurs au moyen de bus ne nécessitant qu'un faible nombre de connexions par rapport au nombre N de points à tester. Pour atteindre son dernier objet la présente invention prévoit un appareil de test d'un circuit imprimé dans lequel les N points à tester sont répartis sur p équipotentielles, p étant compris entre 2K-2 et 2K-1, N, p et K étant des entiers. Cet appareil comprend : des moyens pour appliquer sélectivement et selon des étapes séquentielles des tensions à toutes les équipotentielles, aux 2K-2 premières équipotentielles, aux 2K-3 pre mières équipotentielles puis aux équipotentielles d'ordre compris entre 2K-2 + 1 et 2K-2 + 2K-3, ...., et aux équipotentielles d'ordre 1, 3, 5, 7... ; des moyens pour détecter à chaque étape les signaux sur les N points de test ; et des moyens pour traiter logiquement ces signaux et signaler les éventuels défauts du circuit à tester. Ainsi, selon un avantage de la présente invention, aucune soudure de fil n'est nécessaire pour relier électriquement les points de test du circuit imprimé aux bornes de la carte -d'entrée du circuit de traitement électronique de l'appareil de test. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autre de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles la figure 1 représente un exemple très simplifié de carte de circuit imprimé à tester la figure 2 représente schématiquement un appareil de test selon la présente invention la figure 3 représente un exemple de carte-matrice utilisée dans l'appareil de la figure 2 et adaptée au circuit imprimé illustré à titre d'exemple en figure 1 ; et la figure 4 représente schématiquement un exemple des feuilles élastiques conductrices utilisées dans l'appareil de la figure 2. La figure 1 représente un exemple très schématique et uniquement à but illustratif de l'allure d'une face d'un circuit imprimé imaginaire. Sur cette face apparaissent des points de test répartis sur des équipotentielles numérotées de 1 à 8. Par exemple, sur l'équipotentielle 1, on peut voir apparaître des points de test 1-1 à 1-5 et sur l'équipotentielle 8 les points de test 8-1 à 8-11. On notera que ce que l'on appelle équipotentielle n'est pas nécessairement une métallisation entièrement portée par une même face du circuit imprimé mais qu'il peut être prévu que cette connexion passe par des niveaux intermédiaires d'un circuit imprimé multicouches et ou même par sa face opposée pour remonter aux points de test indiqués. Des premières étapes d'un test de continuité consisteront par exemple à appliquer successivement des tensions aux points 1-1 à 1-4 et à déterminer à chaque fois si cette tension apparait aux points suivants. Ceci permet d'analyser s'il existe une rupture et où se trouve cette rupture dans I'équipotentielle. Simultanément, on mesurera les tensions apparaissant sur toutes les autres équipotentielles pour vérifier qu'il n'existe pas de court-circuit entre la première équipotentielle et les autres. On conçoit donc qu'il soit nécessaire d'effectuer un très grand nombre de mesures dans le cas d'un circuit imprimé complexe et des traitements électroniques longs. Ainsi, la présente invention prévoit une structure d'appareil de test telle que représentée en figure 2. Dans cette figure, le circuit imprimé à tester est désigné par la référence 100. I1 est posé sur une feuille 200 présentant la propriété d'être conductrice dans la direction verticale et isolante dans la direction horizontale et en outre d'être élastique dans le sens de son épaisseur. Cette feuille 200 repose sur une carte matrice 300 dont un exemple, cohérent avec l'exemple de la figure 1, est représenté très schématiquement en figure 3. On a représenté en figure 3 des éléments de la cartematrice qui apparaissent pour partie sur sa face avant et pour partie sur sa face arrière comme cela sera expliqué ci-après. Ainsi, la carte-matrice 300 comprend une zone délimitée par un pointillé 310 sur laquelle sont disposés des plots de test correspondant par leur emplacement aux points de test apparaissant en figure 1 sur la face de cette carte-matrice tournée du côté du circuit 100. Chacun de ces plots de test dans la zone 310 est relié par des conducteurs 320 à des plots de reprise de contact 330 sur l'autre face de la carte-matrice. Ces plots 330 sur l'autre face de la carte-matrice 300 sont disposés dans des zones en regard de zones de plots correspondantes de la carte de traitement qui sera mentionnée ci-après. Les connexions 20 entre les plots de reprise de contact 330 et le plots 310 correspondant aux points à tester ne doivent pas être apparentes du côté de la carte à tester 300.Ainsi, ces connexions peuvent être au niveau d'une couche intermédiaire d'une carte 300 multicouches ou peuvent être disposées sur la face de cette carte opposée à celle tournée vers le circuit à tester 100, les plots correspondant aux plots de test étant alors par exemple des traversées de carte. Dans un exemple de réalisation de la présente invention représenté en figure 3, les plots 330 de reprise de contact sur la deuxième face de la carte-matrice sont disposés à la périphérie de cette cartematrice. En revenant à la figure 2, les. plots de la face arrière de la carte-matrice 300 reposent sur des portions de feuille 400 analogues par leurs propriétés d'élasticité et de conductivité anisotrope à la feuille 200. Ces -portions de feuille sont par exemple prévues, en regard des plots de reprise de contact dans des ouvertures ménagées dans un plateau support 500. Du côté opposé du plateau support 500 est fixée une carte de traitement électronique 600 comprenant au moins les circuits d'entrée-sortie d'un dispositif de traitement complexe. Sur la face de cette carte disposée du côté du circuit à tester, se trouvent des plots de connexion (non représentés) en regard des plots de reprise de contact de la carte-matrice 300.En fait, les contraintes de positionnement des plots existent plutôt sur cette carte de traitement et les plots de la carte-matrice sont prévus pour se conformer aux plots de la carte de traitement. Cette carte de traitement comprendra au moins des interfaces d'entrée-sortie et des multiplexeurs pour permettre d'envoyer, vers un système de traitement de données sophistiqué associé à des mémoires de masse, des informations par un nombre minimal de connexions ou de bus d'adresse, de contrôle, de sélection et de données. Bien entendu, dans des systèmes simples, des microprocesseurs de traitement pourront être disposés sur la carte de traitement 600. Des moyens presseurs permettront de comprimer l'empile- ment et donc les feuilles 200 et 400 pour établir de bons contacts, d'une part entre le circuit à tester et la carte-matrice, d'autre part entre la carte-matrice et la carte de traitement. La simplicité du système mécanique selon l'invention permet d'adopter un montage symétrique pour la deuxième face du circuit imprimé, comme cela est représenté sur la figure et, du côté de cette deuxième face, on trouvera successivement une feuille élastique à conductivité anisotrope 201, une carte-matrice 301, des portions de feuille 401, un plateau support 501, et une carte de traitement 601. Dans le cas d'un tel montage symétrique, la pression sera appliquée sur l'ensemble du système. On notera également la présence de picots de positionnement 700 permettant de fixer la position relative des points de test du circuit imprimé à tester et des plots de test des cartesmatrices 300 et 301. Par ailleurs, des systèmes classiques à dépression non représentés, simplement symbolisés par des cercles 800 et 801 dans les plateaux 500 et 501 permettent de maintenir en position pendant le montage du système les feuilles 200 et 201 contre les cartes-matrices 300 et 301. Pour cela, des trous d'aspiration devront être ménagés dans les plateaux, et les cartes-matrices. La figure 4 représente plus en détail bien que de façon extrêmement schématique un détail de la liaison entre le circuit à tester 100 et la carte matrice 300. On peut voir sur le circuit à tester 100 des points de test, par exemple des points de test 8-6 et 8-7 en regard desquels se trouvent des plots de test 310 sur la carte-matrice. On a représenté sur l'autre face de la cartematrice un plot de reprise de contact 330 qui, dans le mode de réalisation décrit précédemment se trouve en dehors de la zone située en face de la zone comprenant les plots de test 310. La surface des points de test 8-6, 8-7 et des plots de test 310 peut être inférieure au millimètre carré.La feuille 200 de matériau élastique à conduction anisotrope (à faible résistivité dans le sens vertical et à forte résistivité dans le sens horizontal) peut par exemple être constituée d'un matériau élastomère 210 dans lequel sont noyés des barreaux conducteurs verticaux 211, par exemple en carbone. Avec ce procédé, on peut obtenir des barreaux conducteurs de résistivité inférieure à 5 ohms.cm présentant entre eux des isolements supérieurs au mégohm et d'un diamètre compris entre 0,025 mm et 1 mm, la distance entre les barreaux étant du même ordre de grandeur que leur diamètre. Ainsi, de façon généralle, plusieurs barreaux assureront la connexion entre un point de test sur le circuit imprimé 100 et un plot de test sur la cartematrice 300, ce qui réduit encore l'influence de la résistivité des barreaux. Le même type de connexion existe entre les plots de reprise de contact de la carte-matrice 300 et les plots d'entrée de la carte de traitement 600. Ainsi, le système selon la présente invention permet d'une part en raison des pas très serrés possibles sur les feuilles élastiques anisotropes et d'autre part par le moyen d'un montage à pression de réaliser des connexions entre les cartes de traitement et plusieurs milliers de points de contact sur les deux faces du circuit imprimé à tester. Selon un autre aspect de la présente invention, étant donné cette possibilité de réaliser un montage mécanique permettant le test de plusieurs milliers de points, par exemple jusqu'à 4096 ou 212, on se heurte à un autre problème existant dans l'art antérieur à savoir que les procédés de traitement des informations de test ne sont pas assez rapides actuellement pour analyser en un temps compatible avec des impératifs industriels un si grand nombre de points de test. Ainsi, en revenant sur la figure 1, il est proposé selon la présente invention, un nouveau procédé de test permettant en un nombre d'étapes réduit d'effectuer un tel traitement. Selon la présente invention, on définit sur chaque équipotentielle 1 à 8 un point extrême 1-1 à 8-1 d'imposition de potentiel et l'on impose séquentiellement des potentiels à ces points 1-1 à 8-1 selon le processus suivant. Si lton considère que les N points se trouvent sur p équipotentielles (les équipotentielles 1 à 8 de la figure 1), on détermine le nombre K tel que p est compris entre 2K-2 et 2K 1. Si p = 8 (23), K = 4.Ainsi, on applique successivement des potentiels aux premiers points des équipotentielles selon le tableau ci-dessous (les applications de potentiel sont indiquées par *). P12345678 M K 1 I"I*lil*I*I*I*I*I 2 1*1*1*1*1 1 1 i 3 1*1*1 I 1*1*1 I I 4 1*1 1*1 1*1 i Et, pour chacune des K étapes d'application de potentiels, on analyse les N points au niveau du circuit de test. Cette analyse des N points correspondant à chacune des K étapes sera appelée une vue. Ainsi, une fois réalisée l'étape 2, la vue 2 est enregistrée. Cette dernière permet de détecter les éventuels courts-circuits entre la première moitié des équipotentielles et la seconde. Si la lecture de la tension aux différents points ne révèle aucune anomalie, on peut conclure en l'absence de tels courts-circuits. En progressant de façon dite dichotomique (étapes 3 à K - dans l'exemple représenté étapes 3 et 4), on peut vérifier l'absence totale de court-circuit sur l'ensemble du circuit imprimé. Toute anomalie dépistée à la lecture des vues indiquera que le circuit imprimé est mauvais et permettra dans la plupart des cas de localiser l'anomalie. Le circuit, sous réserve qu'il ait passé avec succés les étapes 2 à 4 ne possède aucun court-circuit. L'étape 1, en imposant un 1 à chacun des premiers points d'équipotentielles, permet de vérifier si cette tension se retrouve dans tous les points.On détecte ainsi l'absence de coupure sur l'ensemble des pistes. Ainsi, tout circuit imprimé ayant passé avec succès les étapes 1 à K sera déclaré 'bon. Dans le cas où une erreur apparait, un sous-programme de localisation prévu dans le circuit de traitement permet d'effectuer un diagnostic plus poussé que le rejet pur et simple du circuit. Ainsi, dans le cas où un 1 est obtenu à la place d'un "O" on réalisera une étape particulière durant laquelle on imposera un "1" seulement sur le point incriminé. Les pistes en courtcircuit se liront automatiquement sur la vue correspondante. Dans le cas où un "0" apparat à la place d'un "1" attendu, c'est qu'il y a une coupure de 1'équipotentielle à laquelle ce point appartient. Ce procédé de test permet, à partir de N points à tester répartis sur p équipotentielles avec p compris entre 2K-2 et 2K-1, au lieu d'effectuer N x p ou-N x p/2 diagnostics, de n'en effectuer que N x K. Cette réduction du nombre d'étapes est particulièrement utile dans le cas d'un appareil selon la présente invention permettant un très grand nombre de mesures. Bien entendu, le dispositif et le procédé de test particulier décrits selon la présente invention sont susceptibles de nombreuses variantes selon les résultats recherchés. Par exemple, alors que l'on a décrit la présente invention uniquement dans le cadre d'une application à des tests de courts-circuits ou de coupure, rien ne s'oppose à ce qu'elle soit mise en oeuvre dans le cadre d'autres tests. De même > les matériaux élastiques à conduction transverse peuvent être différents du matériau particulier décrit. On pourrait par exemple envisager des systèmes mécaniques dans le cas où le nombre de points à tester est très élevé mais où le pas entre ces différents points n'est pas très faible. On pourrait également prévoir l'adjonction de systèmes électriques supplémentaires, par exemple des réseaux de diodes verticales, en série avec le matériau élastique à conduction unidirectionnelle. D'autre part, alors que l'on n'a mentionné ici que des test sur cartes nues, le mode de connexion selon l'invention se prète simplement à des tests sur des cartes ayant reçu des composants. On pourra alors prévoir dans les feuilles élastiques anisotropes des évidements permettant de recevoir ces composants. REVENDICATIONS 1. Appareil de test d'un circuit imprimé caractérisé en ce qu'il comprend en un empilement soumis à une pression trans verse - ledit circuit imprimé (100) sur lequel on souhaite tester N points - une première feuille (200) d'un matériau élastique à conduction anisotrope, conducteur dans le sens de son épaisseur et sensiblement isolant dans les directions orthogonales - une carte-matrice de circuit imprimé (300) comprenant du côté du circuit imprimé à tester une matrice de plots de test (310) en regard des N points à tester et, sur son autre face, N plots de reprise de intact (330) dont chacun est relié à un plot de test, ces plots de reprise de contact étant destinés à permettre une liaison vers des moyens électroniques de traitement. 2. Appareil de test d'un circuit imprimé comprenant une carte (600) portant des moyens électroniques de traitement de signaux de test provenant de N points du circuit à tester (100), caractérisé en ce que la liaison entre ledit circuit imprimé et ladite carte de traite.zent comprend en un empilement - une première feuille (200) d'un matériau élastique à conduction anisotrope, conducteur dans le sens de son épaisseur et sensiblement isolant dans les directions orthogonales - une carte-matrice de circuit imprimé (3C0) comprenant du côté du circuit imprimé à tester une matrice de plots de test (310) en regard des N points à tester et, sur son autre face, N plots de reprise de contact (330) dont chacun est relié à un plot de test - une deuxième feuille (400) d'un matériau élastique à conduction anisotrope, conducteur dans le sens de son épaisseur et sensiblement isolant dans les directions orthogonales, disposée au moins en regard des zones de plots de la carte-matrice , - la carte de traitement (600) portant du coté du circuit imprimé des plots de contact en regard des plots de contact de la carte-matrice ; et - - des moyens pour presser ledit empilement. 3. Appareil de test d'un circuit imprimé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les feuilles de matériau élastique anisotrope comprennent des barreaux conducteurs élastiques (211) très rapprochés les uns des autres et disposés parallèlement les uns aux autres dans une feuille en élastomère (210) de sorte que l'extrémité de chacun de ces barreaux soit pparente. 4. Appareil de test d'un circuit imprimé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les barreaux (211) ont des diamètres compris entre 0,025 et 0,1 mm et sont espacés de distances sensiblement égales à leur diamètre. 5. Appareil de test d'un circuit imprimé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ladite deuxième feuille (400) est découpée et placée dans des ouvertures d'un plateau isolant (500) de façon à être présente seulement dans les zones où les plots de la carte matrice et ceux de la carte de traitement sont en regard. 6. Appareil de test d'un circuit imprimé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un empilement symétrique (201-601) sur la deuxième face du circuit imprimé à tester. 7. Appareil de test d'un circuit imprimé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des picots transverses (700) pour assurer le positionnement relatif des divers éléments de l'empilement dans le plan de la carte de circuit imprimé. 8. Appareil de test d'un circuit imprimé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'aspiration (800, 801) pour plaquer par dépression la première feuille de matériau élastique contre la carte matrice. 9. Appareil de test d'un circuit imprimé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la carte (600, 601) portant des moyens électroniques de traitement comporte notamment des multiplexeurs et des interfaces d'entréesortie pour émettre des signaux vers des organes de traitement extérieurs par l'intermédiaire de bus et au moyen d'un faible nombre de connexions par rapport au nombre N de points à tester. 10. Appareil de test d'un circuit imprimé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel les N points à tester sont répartis sur p équipotentielles, p étant compris entre 2K-2 et 2K-1, N, p et K étant des entiers, caractérisé en ce qu'il comprend en outre - des moyens pour appliquer sélectivement et selon des étapes séquentielles des tensions . à toutes les équipotentielles, aux 2K-2 premières équipotentielles, aux 2K-3 premières équipotentielles puis aux équipotentielles d'ordre compris entre 2K-2 + 1 et 2K-2 + 2K-3, . ..., et aux équipotentielles d'ordre 1, 3, 5, 7... - des moyens pour détecter à chaque étape les signaux sur les N points de test ; et - des moyens pour traiter logiquement ces signaux et signaler les éventuels défauts du circuit à tester.