Brevet FR2688975A1 — publié le 19930924

DISPOSITIF INTERFACE ENTRE UN APPAREIL TESTEUR ET UNE CARTE DE CIRCUIT IMPRIME La présente invention concerne un dispositif interface entre un appareil testeur et une carte de circuit imprimé. Pour contrôler la qualité d'un circuit imprimé équipé de composants électroniques, notamment à la sortie de la chaîne de fabrication du circuit, on le soumet à un test au moyen d'un appareil testeur. Ce dernier est adapté pour générer un ensemble de signaux électriques qui sont envoyés séquentiellement aux composants équipant le circuit pour simuler des situations réelles. Les signaux émis en réponse par la carte sont recueillis et analysés par l'appareil testeur. Les résultats de cette analyse permettent de contrôler si la carte de circuit imprimé remplit correctement l'ensemble des fonctions qui lui sont dévolues. Un même appareil testeur permet généralement de contrôler une grande variété de cartes, ayant des fonctions différentes. I1 est donc nécessaire de disposer d'une interface assurant les branchements entre la carte et les connecteurs standards de l'appareil testeur. Les dispositifs interfaces connus ont généralement la forme d'un boîtier qui comporte une platine fixe portant un ensemble de pointes de contact téléscopiques, électriquement conductrices, ainsi qu'une plaque mobile, parallèle à cette platine, et susceptible de s'en approcher sous l'action du vide, c'est-à-dire par mise en dépression du boîtier. La carte de circuit imprimé à tester, dont l'une des faces porte les composants, et dont l'autre présente une pluralité de plages de contact - ou plages tests - que l'on doit connecter à l'appareil testeur, est fixée sur la plaque mobile, lesdites plages étant tournées vers cette dernière. Sous l'effet du vide, la plaque mobile et la carte à tester se déplacent en bloc en direction de la platine. Chacune des plages vient ainsi en contact contre les pointes téléscopiques, les tiges de ces dernières traversant librement des trous ménagés dans la plaque mobile. Les parties fixes, en forme de fourreau, des pointes téléscopiques sont connectées à des prises de connexion standards fixées dans le fond du boîtier, prises qui sont branchées sur le testeur. Les figures 1 et 2 sont des vues représentant un dispositif connu. La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif interface en forme de boîtier. La figure 2 est une vue partielle, à plus grande échelle, du dispositif de la figure 1, la plaque mobile étant représentée dans sa position de test, plaque mobile rapprochée de la platine. Le dispositif connu représenté comprend un boîtier 5, relativement plat, dont l'ouverture est dirigée vers le haut. Le boîtier est destiné à être placé horizontalement. Son fond est référencé 50 et ses parois latérales sont référencées 51. A l'intérieur du boîtier 5 est montée une platine fixe 3, également horizontale et donc parallèle au fond 50. Cette plaque porte une pluralité de pointes de contact téléscopiques 6 dont une seule a été représentée sur les figures pour ne pas les alourdir inutilement. Au-dessus de la platine 3 est disposée une plaque mobile 2, également horizontale. Elle porte à sa périphérie un certain nombre de broches de guidage verticales 20, qui s'engagent dans des trous verticaux 30 ménagés dans la platine 3. Un système de rappel élastique, composé d'un ensemble de ressorts de compression 31 intercalés entre la platine 3 et la plaque 2 tend à maintenir cette dernière constamment dans sa position haute de la figure 1. Des pastilles 32 rigides fixées sur le dessus de la platine 3 servent de butées de fin de course limitant la descente de la plaque mobile 2. La platine 3 et la plaque 2 sont par exemple en résine époxy. A la périphérie de la plaque 2, contre la face supérieure de cette dernière, est fixée une garniture d'étanchéité souple 4. La garniture 4, par exemple en caoutchouc synthétique, est retenue à sa périphérie de façon étanche, par les parois du boîtier 51. Le circuit imprimé équipé à tester, référencé 1, est composé d'une carte Il sur laquelle sont fixés différents composants dont un seul, référencé 10, a été représenté. Les composants 10, fixés sur l'une des faces de la carte 11, sont connectés électriquement à l'autre face par des canaux remplis d'un métal conducteur, dont les extrémités libres constituent les plages 100 à tester. La carte est placée horizontalement sur la plaque 2 de telle manière que la face qui porte les plages à tester, référencée 110, soit tournée vers la face supérieure 200 de la plaque 2. Les bords de la carte reposent sur la garniture 4. Le bon centrage de la carte par rapport à la plaque 2 est assuré au moyen de petites broches de guidage 40 s'engageant dans des trous appropriés ménagés à la périphérie de la carte. A chaque plage à tester est associée une pointe de contact 6, électriquement conductrice, chaque plage venant exactement à l'aplomb d'une pointe téléscopique. Chacune des pointes téléscopiques 6 est composée d'un fourreau fixe 61 qui traverse la platine 3, à l'intérieur duquel coulisse une tige 60 de faible diamètre qui fait saillie vers le haut. Un ressort (non représenté) logé dans le fourreau 61 sollicite en permanence la tige 60 vers le haut, dans sa position d'extension. Le fourreau se prolonge vers le bas, sous la platine 3, par un appendice 62. Sur ce dernier est fixé, par exemple enroulé un conducteur 63 relié à une prise de connexion standard 52. Cette dernière est reliée à un certain nombre de pointes de contact 6, et le boîtier est bien entendu pourvu de plusieurs prises de connexion 52. L'ensemble de ces dernières sont branchées à l'appareil testeur T. Dans la plaque mobile 2 sont ménagés une pluralité de trous 21 traversant la plaque et situés en vis-à-vis des pointes de contact 6. Le diamètre de chaque trou 21 est suffisant pour autoriser Ie libre passage de la tige de contact 60. Une pompe à vide 53 permet de créer un vide poussé à l'intérieur du boîtier 5. Des passages appropriés 33 prévus dans la platine 3 permettent de créer le vide dans la totalité de l'espace situé sous la carte 1 et la garniture souple 4. Pour tester une carte 1, l'opérateur la met en place sur la plaque 2. Son bon positionnement est garanti par les broches de guidage 40. Il actionne alors la pompe à vide 53. La dépression régnant dans le boîtier 5 a pour effet de faire descendre l'ensemble plaque 2/carte 1, tandis que la garniture souple 4 se déforme (voir figure 2). Ce mouvement se fait à l'encontre de la force des ressorts 31, lesquels se touvent par conséquent comprimés. Chacune des plages à tester 100 vient donc en contact avec l'extrémité de la tige 60 associée, celle-ci se rétractant à l'intérieur du fourreau 31 en comprimant le ressort qui s'y trouve. La descente de la plaque 2 est limitée, celle-ci venant en butée en fin de course contre les pastilles 32. C'est dans cette position que se fait le test. A la fin de l'opération, on rétablit la pression atmosphérique, au moyen d'une valve appropriée, dans le boîtier 5. Sous l'effet des ressorts 31, la plaque 2 et la carte 1 remontent par conséquent dans leur position initiale de la figure 1. De même, les tiges 60 remontent dans leur position d'extension. La carte est alors retirée et remplacée par une nouvelle carte à tester. Selon la nature des plages à tester, les extrémités libres 600 des tiges de contact 60 ont des formes différentes. Ces extrémités peuvent être coniques, arrondies, en forme de couronne crénelée, en forme de dièdre, etc. Par suite de la miniaturisation de plus en plus poussée des cartes de circuit imprimé, les plages à tester - et corrélativement les pointes téléscopiques - sont de plus en plus rapprochées les uns des autres. Ainsi, on est passé récemment d'un écartement selon un pas dit "standard" de 2,54 mm à un écartement d'un demi-pas, soit 1,27 mm, voire même d'un quart de pas. I1 en résulte que les pointes téléscopiques doivent avoir un diamètre de plus en plus petit, et les tiges coulissantes 60 ont un diamètre très faible pour une longueur relativement grande. C'est pourquoi on observe assez rapidement l'apparition d'un jeu entre la tige et le fourreau, jeu qui va naturellement en augmentant à l'usage. Par ailleurs, les plages de test ont des formes différentes, le diamètre des plages étant à titre indicatif de 0,7 mm environ. Le contact entre la pointe de la tige téléscopique et la plage doit se faire impérativement dans la zone centrale de la plage, la précision demandée étant généralement de + 0,1 mm. En raison de l'apparition rapide du jeu dans les pointes téléscopiques, il arrive assez fréquemment que ceci ne soit pas respecté, et le test se fait dans de mauvaises conditions. L'objectif de l'invention est de résoudre ce problème en proposant un dispositif interface du genre décrit grâce auquel le contact électrique entre la plage à tester et la pointe téléscopique se fasse avec une grande précision, même s'il en est fait un usage intensif. Ce résultat est atteint grâce au fait que le dispositif comporte des moyens contacteurs intermédiaires qui sont logés dans les trous verticaux ménagés dans la plaque mobile. Ainsi, c'est avec un contacteur intermédiaire que chaque plage à tester vient en contact, ce contacteur intermédiaire venant lui-même prendre appui contre la tige téléscopique qui lui est associée ; cette dernière peut par conséquent avoir une faible longueur, ce qui permet de réduire très sensiblement les risques de déformation et les problèmes de jeu. Dans un mode de réalisation préférentiel, les moyens contacteurs comprennent une barrette verticale coulissante dont les extrémités supérieure et inférieure sont conformées pour assurer un bon contact électrique, respectivement avec la plage à tester et avec la tige coulissante. Avantageusement, il est prévu un organe élastique tel qu'un ressort de compression, assurant le rappel de la barrette vers le bas. La barrette peut tout simplement consister en une tige pourvue d'un épaulement, qui peut coulisser dans un manchon monté à l'intérieur du trou vertical de la plaque mobile, le ressort de compression agissant contre un épaulement de la barrette. De préférence, le contact entre l'extrémité inférieure de la barrette et l'extrémité supérieure de la tige de contact coulissante se fait par l'intermédiaire de portées coniques, qui assurent leur bon centrage mutuel. De préférence, le fourreau recevant la tige de contact coulissante est un fourreau cylindrique qui est monté avec jeu dans un trou de plus grand diamètre formé dans la platine fixe, ce fourreau présentant un renflement qui assure sa retenue dans le trou (emmanchement à force du renflement). Dans ce cas, le dispositif comporte avantageusement une plaque supplémentaire, de faible épaisseur, qui est fixée sur la platine, cette plaque présentant une série de trous s'adaptant sans jeu sur les extrémités supérieures des fourreaux, extrémités qui dépassent de la platine, afin d'assurer leur bon alignement par rapport au contacteur auxiliaire. Ce bon alignement est rendu possible par le fait que le fourreau peut basculer légèrement dans son logement (autour du renflement), grâce au jeu qui y est prévu. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins annexés qui en présentent des modes de réalisation préférentiel - la figure 3 est une coupe axiale d'un contacteur auxiliaire et de la pointe de contact téléscopique qui lui est associée, la plaque mobile étant en position relevée - la figure 4 est une vue similaire à la figure 3 représentant l'ensemble en position de test - la figure 5 représente une variante de la barrette constitutive du contacteur intermédaire, et de la pointe de la tige téléscopique qui lui est associée. Le dispositif selon l'invention est tout à fait similaire à celui de la figure 1 en ce qui concerne la structure générale du dispositif, notamment de son boîtier, de sa platine 3, de la plaque mobile 2, de la garniture souple 4, et de son principe de mise en oeuvre. Les caractéristiques nouvelles de l'invention concernent uniquement la présence dans la plaque mobile 2 de contacteurs intermédiaires, ainsi que certaines modifications apportées aux pointes téléscopiques. C'est pourquoi, les mêmes références que celles utilisées pour les figures 1 et 2 vont être utilisées lorque l'on aura affaire à des organes identiques ou similaires. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, il est prévu dans chacun des trous 21 un contacteur intermédaire 8. Celui-ci comprend un manchon 9 qui est logé dans le trou 21, par exemple emmanché à force. Une embase supérieure 91 limite l'enfoncement du manchon dans le trou 21. Dans le manchon 9 peut coulisser une tige - ou barrette - 80. Cette dernière porte dans sa région centrale un épaulement 82 contre lequel agit un petit ressort de compression hélicoïdal 92, logé dans le manchon. Le ressort 92, de dureté faible, tend à déplacer la barrette vers le bas, l'épaulement 82 venant en butée contre le fond 90 du manchon. La longueur de la barrette est telle que, lorsque l'épaulement est en appui contre le fond 90 du manchon, elle fasse saillie de chaque côté de la plaque 2 par ses extrémités haute 800 et basse 81. L'extrémité haute 800 a une configuration adaptée pour assurer un bon contact électrique avec la plage à tester 100. Dans l'exemple illustré aux figures 3 et 4, il s'agit d'une pointe crénelée. L'extrémité inférieure 81 a la forme d'une pointe, conique ou pyramidale. La pointe téléscopique 6 montée dans la platine 3 comprend une tige 60 coulissant dans un fourreau 61. Le fourreau 61 a une forme généralement cylindrique pourvue dans sa partie centrale d'un renflement (bulbe) annulaire 610. Le diamètre de la partie non renflée est légèrement inférieure au diamètre du trou 34 dans lequel est logé le fourreau. En revanche, le renflement 610 possède un diamètre maximal un peu plus grand que celui du trou 34, de sorte que l'emmanchement du fourreau dans le trou se fait avec un serrage à ce niveau. A sa partie inférieure, le fourreau 61 est obturé par une baguette 54, par exemple soudée ou collée dans le fourreau, et qui se prolonge vers le bas par l'appendice 62 de connexion. La tige 60 possède une partie inférieure 602 de plus grand diamètre qui coulisse à l'intérieur du fourreau 61. Un ressort de compression hélicoïdal 610 logé dans le fourreau tend à repousser en permanence la tige 60 vers le haut. Cette tige présente une extrémité haute 600 formant tête de contact qui est creusée d'une cavité conique 601 dont la forme est adaptée à celle de la pointe inférieure 81 du contacteur intermédiaire. Les éléments constitutifs de la pointe téléscopique 6 sont par exemple en bronze phosphoreux nickelé et doré, comme c'est le cas pour les pointes traditionnelles. Le même matériau peut être utilisé pour la barrette 80. A titre indicatif, les épaisseurs de la plaque 2 et de la platine 3 sont respectivement de l'ordre de 5 mm et de 10 mm. Le fourreau 61 ressort du trou 34, au-dessus de la platine 3, sur une hauteur de l'ordre de 1 mm. Sur la platine 3 est fixée une plaque 7 en résine époxy, dont l'épaisseur correspond à cette hauteur dépassante. Elle est par exemple collée sur la platine 3. La plaque 7 présente une série de trous 70 dont l'emplacement correspond rigoureusement à l'emplacement de l'ensemble des pointes de contact 6. Ces trous 70 ont le même diamètre que les fourreaux 61, et les extrémités hautes des fourreaux s engagent donc sans jeu dans les trous de la plaque 7. Ainsi, la plaque 7 assure que les pointes de contact 6, et notamment les tiges coulissantes soient parfaitement alignées par rapport aux contacteurs intermédaires 8. Lorsqu'on veut tester une carte 1, on commence par la mettre en place sur la plaque 2. Chacune des plages de contact se trouve à l'aplomb d'un contacteur intermédiaire 8, mais n'est pas en contact en début d'opération avec ce dernier. Lorsque le vide est créé dans le boîtier, l'ensemble plaque 2/carte 1 descend, et la pointe 81 de la barrette 80 vient se positionner à l'intérieur de la cavité 601 de la tige 60 la barrette 80 remonte alors dans le manchon 9, comprimant le ressort 92 dont la dureté est très faible, nettement moins que le ressort 610. Ainsi, la pointe crénelée 800 du contacteur intermédiaire vient porter contre la plage test 100. Le mouvement de descente se poursuivant, la tige 60 se rétracte dans son manchon 61, comprimant alors le ressort 610. En position de fin de course - lorsque la plaque 2 est en appui contre la pastille d'arrêt 32 Ensemble des plages tests se trouvent connectées électriquement aux appendices 62 qui leur sont associés, via les barrettes 80, les tiges 60, et les fourreaux 61. Le test peut alors s'opérer. A la fin du test, l'ensemble 2, 1 se soulève par mise sous pression atmosphérique du boîtier. Sous l'action des ressorts 610 et 92, les tiges 60 et les barrettes 80 reprennent leur position initiale, respectivement haute et basse. On comprend facilement que grâce à la présence des contacteurs intermédiaires 8, chaque tige téléscopique 60 va travailler dans des conditions bien meilleures que celles rencontrées avec les dispositifs traditionnels. Même si la tige 60 et la barrette associée 80 sont de très faible diamètre, elles sont toujours convenablement guidées et on obtient un bon alignement, pratiquement indéréglable dans le temps, de la pointe 800 avec la plage de contact associé et de la plaque 81 par rapport à la tige 60. Le dispositif permet donc d'opérer avec des cartes de circuit imprimé dont l'écartement des plages tests correspond à un demi-pas ou un quart de pas standard, avec une très bonne précision. Dans la variante représentée à la figure 5, la pointe de contact 800' a la forme générale d'un dièdre. C'est l'extrémité inférieure de la barrette 80 qui présente une cavité 81'. Bien entendu, l'extrémité supérieure de la tige téléscopique 60 possède alors une tête 600' pourvue d'une partie mâle, en l'occurence une partie conique ou pyramidale 601', apte à s'engager dans la cavité 81'. Comme déjà dit, diverses formes de pointes peuvent être prévues pour l'extrémité haute de la barrette 8, la forme choisie dépendant de la nature de la plage à tester. REVENDICATIONS 1. Dispositif interface entre un appareil testeur et une carte de circuit imprimé dont la face inférieure est garnie d'une pluralité de plages de contact devant être reliées électriquement à des prises de connexion standard qui sont destinées à être branchées à l'appareil testeur, ce dispositif comprenant a) une platine fixe (3) horizontale qui porte un ensemble de pointes de contact téléscopiques (6) disposées verticalement et composées d'une part d'un fourreau (61) solidaires de la platine (3), dont l'extrémité basse (62) - qui fait saillie au-dessous de cette dernière - est destinée à être reliée à l'une des prises de connexion standard (52), et d'autre part d'une tige de contact coulissante (60) qui est sollicitée élastiquement pour faire saillie vers le haut au-dessus de la platine (3) b) une plaque horizontale (2) mobile en direction verticale, et disposée au-dessus de ladite platine (3), apte à recevoir et à retenir dans une position centrée la carte (1) à tester, de telle manière que la face inférieure (110) de cette dernière soit disposée horizontalement et tournée vers sa face supérieure (200), cette plaque horizontale étant traversée par une pluralité de trous verticaux (21) qui se trouvent à l'aplomb à la fois drune plage de contact (100) à tester, et d'une pointe de contact téléscopique (6) c) des moyens de commande à dépression (4, 53) aptes à faire descendre l'ensemble plaque (2)/carte (1) à l'encontre d'un système de rappel élastique (31) afin d'assurer le contact électrique des plages de contact (100), chacune avec la tige de contact (60) qui lui est associée caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens contacteurs intermédiaires (8) logés dans lesdits trous verticaux (21). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens contacteurs intermédiaires (8) comprennent une barrette verticale coulissante (80) dont les extrémités supérieure (800) et inférieure (810) sont conformées pour assurer un bon contact électrique, respectivement avec la plage (100) à tester et avec la tige (60). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un organe élastique (92) assurant le rappel de la barrette (80) vers le bas. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite barrette (80) coulisse dans un manchon (9) monté à l'intérieur dudit trou vertical (21), et que l'organe élastique (92) est un ressort de compression logé dans ce manchon (9) et agissant contre un épaulement (82) de la barrette. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que le contact entre l'extrémité inférieure de ladite barrette (80) et l'extrémité supérieure de ladite tige de contact (60) se fait par l'intermédiaire de portées coniques (81-601 ; 81'-601'). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que ledit fourreau (61) est un fourreau cylindrique monté avec jeu dans un trou (34) de plus grand diamètre formé dans la platine fixe (3), ce fourreau présentant un renflement (610) qui assure sa retenue dans le trou. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comporte une plaque supplémentaire (7), de faible épaisseur, fixée sur la platine (3) et présentant une série de trous (70) s'adaptant sans jeu sur les extrémités supérieures des fourreaux (61), afin d'assurer leur bon alignement par rapport aux contacteurs auxiliaires (8).