Аппаратура для тестирования печатных плат с обнаружением скрытых дефектов
Полезная модель относится к области производства радиоэлектронной аппаратуры и может быть использована для контроля и диагностики печатных плат при производстве средств вычислительной техники. Технический результат заключается в увеличении надежности изготовляемых печатных плат за счет обнаружения скрытых дефектов и устранения их источников. В аппаратуре для тестирования печатных плат входят матрица ("ложе из гвоздей") с электропроводящими контактами, внешние устройства (видеокарта, клавиатура, мышь, карта памяти и проигрыватель дисков), а также контактные и бесконтактные датчики сбоев. 1 н.п. и 9 з.п. формулы, 1 илл
Полезная модель относится к аппаратуре для тестирования печатных плат и может быть использована в производстве средств вычислительной техники. С помощью контактных и бесконтактных датчиков сбоев, выполненных с возможностью работы в широком диапазоне частот (от долей герца до единиц гигагерц) и установленных на линиях связи (контактных дорожках) или в непосредственной близости (до 1-2 см) от них в качестве источников скрытых дефектов (сбоев) обнаруживают: соединители (разъемы) и линии связи.
В качестве информативных параметров наличия скрытых дефектов (сбоев) в указанных элементах используют повышенное электромагнитное излучение, а также появление эффекта дифференцирования или интегрирования электрических сигналов.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является аппаратура для тестирования печатных плат, содержащая матрицу ("ложе из гвоздей"), имеющую электропроводящие контакты на верхней стороне, печатную плату, закрепленную на матрице, множество внешних устройств, которые электрически связывают печатную плату с матрицей так, что сигналы могут пройти от каждого внешнего устройства к печатной плате, причем упомянутое множество внешних устройств включает в себя видеокарту, клавиатуру, мышь, карту памяти и проигрыватель дисков. (Патент США 
7339368. МПК G01R 31/28 от 04.03.2008)
Недостатком устройства является невозможность обнаружения скрытых дефектов в контактных дорожках печатной платы, линиях связи платы с внешними устройствами, а также соединителях, обеспечивающих подключение указанных устройств к плате и, как следствие, невысокая надежность аппаратуры.
Задача, решаемая полезной моделью, - расширение функциональных возможностей, в частности за счет повышения надежности аппаратуры, посредством обнаружением скрытых дефектов в печатной плате и линиях связи, соединяющих печатную плату с внешней аппаратурой вследствие введения дополнительной аппаратуры в виде датчиков сбоев с соответствующей обработкой информации (сигналов).
Поставленная задача решается тем, что аппаратура для тестирования печатных плат с обнаружением скрытых дефектов дополнительно содержит контактные и бесконтактные датчики сбоев, выполненные с возможностью работы в диапазоне частот от долей герца до единиц гигагерц и установленные на линиях связи с соединителями или в непосредственной близости (1-2 см) от элемента (линии связи) или узла (соединителя) электрической цепи.
Поставленная задача решается также тем, что в качестве информативных признаков при обнаружении скрытых дефектов используют повышенное электромагнитное излучение, эффект дифференцируемости и интегрируемости сигналов.
Поставленная задача решается также тем, что в качестве источников скрытых дефектов обнаруживают следующие устройства аппаратуры: видеокарту, клавиатуру, мышь, карту памяти и проигрыватель дисков, а также внешнее и внутреннее электромагнитное воздействие (помеху).
Поставленная задача решается также тем, что контактные датчики сбоев реализованы на КМОП-инверторах.
Поставленная задача решается также тем, что бесконтактные датчики сбоев реализованы на пассивных (L, C-элементах) микрорезонансных контурах.
Поставленная задача решается также тем, что при срабатывании двух и более контактных датчиков сбоя в качестве источника скрытого дефекта определяется узел или элемент с более ранним по времени срабатыванием датчика.
Поставленная задача решается также тем, что при срабатывании двух и более бесконтактных датчиков сбоя, расположенных вблизи различных линий связи, в качестве источника скрытого дефекта определяется внешнее электромагнитное воздействие (помеха).
Поставленная задача решается также тем, что при одновременном срабатывании контактных и бесконтактных датчиков сбоев источником скрытых дефектов устанавливают внутреннее электромагнитное воздействие (помеху).
Поставленная задача решается также тем, что скрытые дефекты элементов и узлов на начальной своей стадии регистрируются контактными датчиками КМОП-структуры по дифференциальному информативному признаку.
Поставленная задача решается также тем, что скрытые дефекты элементов и узлов на конечной стадии своего развития (перед отказом, например, обрывом) регистрируются контактными датчиками (например, микроемкостями) по интегральному информативному признаку.
Решение поставленной задачи определения скрытых дефектов в линиях связи и соединителях по информативным параметрам дифференцируемости электрических сигналов и повышенного электромагнитного излучения основано на представлении скрытых дефектов упомянутых элементов аппаратуры (линии связи, соединители) в виде микрозазоров, микронеровностей, микротрещин, частичных микроразрывов и образование вследствие этого микрорезонансных контуров.
Решение поставленной задачи определения скрытых дефектов в линиях связи и соединителях по информативному параметру интегрируемости электрических сигналов основано на представлении скрытых дефектов названных элементов аппаратуры в виде повышенного (в десятки и сотни раз) омического сопротивления, составляющего совместно с последующей включенной микроемкостью (например, сотые доли пикофарады) интегрирующее звено.
На фиг.1 представлена схема аппаратуры для тестирования печатных плат с дополнительно введенными датчиками сбоев.
Схема содержит тестируемую печатную плату (ТПП) 1, матрицу (приемное ложе для установки ТПП) 2, видеокарту 3, клавиатуру 4, мышь 5, карту памяти 6, проигрыватель дисков 7. Схема также содержит контактные датчики сбоев (КДС) 8-19, т.е. по 2 на каждую линию связи. В общем случае данное количество может быть и большим, что зависит от размера дискретизации конкретной линии связи, на которой желательна фиксация скрытого дефекта.
На схеме (фиг.1) показаны и бесконтактные датчики сбоев (БДС) 20-25, установленные в непосредственной близости от тестируемых элементов или узлов. Количество БДС выбирается исходя из их чувствительности, протяженности линий связи и, в общем случае, может быть большим.
КДС 8-19 устанавливаются (например, с помощью клипс) в начале линии связи (8, 10, 12, 14, 16, 18) либо в ее конце (9, 11, 13, 15, 17, 19). КДС, также как и БДС могут иметь либо автономную индикацию (на фиг. не показано), либо индикацию в системе автоматического контроля (например, иметь выход на микропроцессор).
Реализация контактных датчиков сбоев (8-19) достаточно проста и заключается, например, в подключении к соответствующим точкам интегральных микросхем структуры КМОП (комплиментарных металл-окисел полупроводников), имеющей большое (от 107 Ом и выше) входное сопротивление, а при наличии микрозазоров, микротрещин, шероховатостей, неровностей и т.п. в диагностируемых элементах емкостную составляющую и, следовательно, создающих условия дифференцируемости проходящих сигналов, что и может быть зафиксировано как автономными так и централизованными средствами.
Вместо контактных датчиков сбоев (или дополнительно к ним) в аппаратуру могут вводиться и бесконтактные датчики сбоев 20-25. Принцип действия БДС основан на регистрации дополнительного (сверх допустимого) электромагнитного излучения источника сбоев (скрытых дефектов) за счет образования микрорезонансных контуров на контактных дорожках (линиях связи) или соединителях ТПП. Реализация данных датчиков также достаточно проста и, в частном случае, может быть построена на пассивных L, С-элементах, установленных на расстоянии 1-2 см от предполагаемого источника сбоев (скрытых дефектов). Число БДС на одной линии связи может любым и зависит от необходимости обнаруживать скрытый дефект, как во всем элементе (линии связи), так и в его фрагменте (отдельном отрезке линии связи). На фиг.1 для упрощения показаны только по одному БДС на каждую линию связи или узел (соединитель). Также, как и КДС, бесконтактные датчики сбоев могут иметь автономную или централизованную систему индикации и регистрации.
Одновременное срабатывание БДС на различных линиях связи свидетельствует о наличии внешней электромагнитной помехи. Одновременное срабатывание КДС и БДС говорит о внутренней электромагнитной помехе. Идеология включения БДС, а также алгоритм их функционирования в аппаратуре аналогичен КДС. Основное отличие - в величине фиксируемого сигнала в зависимости от расстояния до источника скрытых дефектов.
1. Аппаратура для тестирования печатных плат, содержащая матрицу, имеющую электропроводящие контакты на верхней стороне, печатную плату, закрепленную на матрице, множество внешних устройств, которые электрически связывают печатную плату с матрицей так, что сигналы могут пройти от каждого внешнего устройства к печатной плате, причем упомянутое множество внешних устройств включает в себя видеокарту, клавиатуру, мышь, карту памяти и проигрыватель дисков, отличающаяся тем, что аппаратура дополнительно содержит контактные и бесконтактные датчики сбоев, выполненные с возможностью работы в диапазоне частот от долей герца до единиц гигагерц и установленные на линиях связи с соединителями или в непосредственной близости (до 1-2 см) от элемента (линии связи) или узла (соединителя) электрической цепи.
2. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что в качестве информативных признаков при обнаружении скрытых дефектов используют повышенное электромагнитное излучение, эффект дифференцируемости и интегрируемости сигналов.
3. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что в качестве источников скрытых дефектов обнаруживают следующие устройства аппаратуры: видеокарту, клавиатуру, мышь, карту памяти и проигрыватель дисков, а также внешнее и внутреннее электромагнитное воздействие (помеху).
4. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что контактные датчики сбоев реализованы на КМОП-инверторах.
5. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что бесконтактные датчики сбоев реализованы на пассивных (L, С-элементы) микрорезонансных контурах.
6. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что при срабатывании двух и более контактных датчиков сбоя в качестве источников скрытого дефекта определяется узел или элемент с более ранним по времени срабатыванием датчика.
7. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что при срабатывании двух и более бесконтактных датчиков сбоя, расположенных вблизи различных линий связи, в качестве источников скрытого дефекта определяется внешнее электромагнитное воздействие (помеха).
8. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что при одновременном срабатывании контактных и бесконтактных датчиков сбоев источником скрытых дефектов устанавливают внутреннее электромагнитное воздействие (помеху).
9. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что скрытые дефекты элементов и узлов на начальной стадии своего развития регистрируются контактными датчиками КМОП-структуры по дифференциальному информативному признаку.
10. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что скрытые дефекты элементов и узлов на конечной стадии своего развития (перед отказом, например, обрывом) регистрируются контактными датчиками (например микроемкостями) по интегральному информативному признаку.
