JP4034443B2

JP4034443B2 - 取付け公差点検用試験体

Info

Publication number: JP4034443B2
Application number: JP31449898A
Authority: JP
Inventors: カイルマティアス
Original assignee: ツェータークゲーエムベーハー
Priority date: 1997-11-05
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: JPH11220300A; US6134975A; DE19748844C1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子的構造部分を回路基板上に固定する際に位置決め公差及び取付け公差を点検するための試験体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気的及び電子的構造部分及び構造単位を装着装置によって回路基板に接着する場合、当該構造部分又は構造単位を被装着側の回路基板に載置する時に、機械的要因、光学的要因、制御技術的要因並びにユーザーの主観的な要因によって、位置決め誤差と、それに起因する位置の偏差とを生ずることがある。従って、装着に際して、位置決め及び取付け公差を確実に少なくするには、自動装着装置を一定の期間毎に測定技術的に点検することが必要となる。
【０００３】
実際のプロセス条件の下に自動装着装置の作業スペースの個々の作業個所において達成可能な位置決め精度は、その分布が全ての場合に既知の分布関数によって記述されうるとは限らない確率的な変動を受ける。そのため、自動装着装置の作業領域に亘って取付け公差の分布の十分に正確な数学的な予知が得られることの保証はない。
【０００４】
従って、実際に実現可能な取付け公差を点検するには、自動装着装置の作業範囲内の可及的に多くの測定点を測定技術的に把握しなければならない。次いで、補正プログラムによって、前記作業範囲の各々の検出された点の目標値と現在値との偏よりを検出し、その間の誤差を補償しなければならない。
【０００５】
同様に、自動装着装置のプロセスの品質を定量的及び定性的に評価し、それから残り使用寿命ないしは入替えのための残余の使用可能期間の逆推定を導出することの可能性も存在する。
【０００６】
回路基板上においてＳＭＤ構造部分を位置決めする際の、目標値−実際値の偏差を点検するために、模倣物（ダミー）が通常用いられる。これらのダミーは、シミュレートされた、工程近似の条件の下に取付けられる。
【０００７】
実際の構造部分の寸法の偏値を模倣物によってシミュレートするための、ＳＭＤ構造部分のための、自動装着装置の装着誤差を測定技術的に把握する手段は、ＤＥ４２２７６６７Ａ１により公知となっている。この場合、実際の回路基板は、ガラス製のテスト回路基板に取替えられ、このテスト回路基板上に、ガラス製ダミーの形のＳＭＤ構造部分の模倣物が自動装着装置によって載置される。これらの単体の正方形のガラス製のダミーは、座標系を上面に備えていると共に、コーナー部分に、補助的なマーキングを備えている。さらに、ガラス製ダミーの上面には、複数のグラフィックラスターが取付けてあり、これらのラスターによって、実際のＳＭＤ構造部分のピンの配置がシミュレートされる。ピンラスターの対応した寸法決め（ディメンジョニング）によって、自動ＳＭＤ装着装置の取付け精度のフォトオプティックな点検のための公差範囲を予設定することができる。
テストダミーをテスト回路基板に装着することによって、測定領域の全ての測定点において確率的に現出される位置決め誤差を、当該自動装着装置の実際の取付け条件の下に規定することができる。この解決策の利点は、模倣物（テスト導電板及びガラス製ダミー）を実際の回路基板及び構造部分よりも高製造精度で作成できることにある。別の利点は、製造公差が小さいことによって、テスト回路基板がガラス製ダミーとのマーキングの検出精度が実際の構造部分の場合よりも非常に高くなることである。
【０００８】
テスト回路基板上のガラス製ダミーの位置の変化を防止するために、これら２つの相対取付け部分を一時的に相互に対して固定させる。そのために、スプレー可能な接着剤によって完全にか、又はマスクを用いて選択的に、テスト回路基板の表面を被覆する。別の実施形態によれば、テスト回路基板の表面に周知の両面接着膜を施す。次に正方形のガラス製ダミー（複製）をガラス製回路基板の被覆しようとする表面全体に載置する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この既知の方法には、接着剤が不均質であり、また流動傾向を示すことによって、接着剤をテスト回路基板の上面に施した際に一様な一定の層厚を実現できないという欠点がある。
テスト回路基板の装着時にガラス質のテストダミーの底面が完全に浸漬される接着剤層の粘性によって、接着後においても、流動プロセスが発生し、それによってテスト回路基板上のガラス製ダミーの位置が事後的に変化し、それによって測定結果が劣化する。
【００１０】
別の欠点は、測定の終了後で新品との取替え前に、テストダミーの接着剤の残渣を除去する必要があることである。更に、接着剤の残渣と、テスト回路基板に付着している異物の粒子とによって、汚染物質が発生する。ダミーのガラス面の機械的な損傷をさけるためには、この汚染物質を除去するための面倒な後処理が必要とされる。
【００１１】
また、比較的高価なガラス製のダミーは、衝撃負荷を受けやすいと共に、表面が摩耗しやすい。そのため、前述したガラス製ダミーの位置固定方法は、前述した技術的不備のため、自動装着装置の恒久的なプロセスの監視を可能とするものではない。
【００１２】
本発明の課題は、前述した従来技術の欠点を解消することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この課題は、請求項１の特徴部分によって解決される。即ち、本発明の試験体は、透明な基体から成り、
該基体は、その底面及び／又は上面に、機械的に検出可能なコードを担持する（ aufweisen 、有する）と共に、ハウジング中に保護して収納してあり、
試験体のハウジングが接着手段によりテスト板上に固定されるようにしたことを特徴とする。
本発明のさらに好ましい構成は、請求項２〜１３に示されるとおりであり、ここに引照をもって繰込むものとする。
【００１４】
試験体（ダミー）は、その底面及び／又は上面に、機械的に検出（ないし走査読取り）可能なコード（複数）を担持した、透明なガラス基体から成っている。基体は（Ｇｒｕｎｄｋｏｅｒｐｅｒ）、それを機械的損傷に対して保護するハウジング中に埋込まれる。製造技術的に好ましい１つの構成によれば、ハウジングは、基体をその周側において囲む開放枠体として形成される。同様に好ましい別の構成によれば、基体は、１つの枠体と、上面を覆う覆い面とによって囲まれ、この覆い面は、透光性の開口又は切欠を備えている。
【００１５】
別の好ましい構成によれば、基体は、２部分から成る枠体の形のハウジング中に収納され、２つの枠体部分は、基体に、取外し可能に結合されている。
基体は、好ましくは、ガラス、特に高純度の偏平石英ガラス製である。
基体を支持するハウジングは、好ましくは、不透光性の材料製とすることによって、基体の符号を投光又は光透過法によってフォトオプティックに検出ないし走査する際に良好なコントラストが得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
基体は、好ましくは、射出成形可能な合成樹脂又はアルミ加圧鋳造（ダイカスト）合金製とする。有利には、基体の表面は、ダミーのマーキングをフォトオプティックに検出ないし走査する際に光束の反射ないし回折をさけるように、吸光性の層を備えている。
【００１７】
取付け状態においてテスト基板に指向するハウジングの好ましくは枠状の縁部は、ハウジング中に埋込まれた基体から上方に０．０５ｍｍないし０．２５ｍｍ突出している。シミュレーション用の位置決め時にガラス製回路基板上に載置されるハウジングの縁部は、部分的に、特に点状に、又は全面に亘って、持続的な弾性を示す接着（ないし粘着）手段によって被覆されている。
有利には、高透明性のトランスファー粘着剤（担体台紙から剥離転写して貼着する粘着剤）が、接着剤として用いられる。接着剤層はハウジングの境界層のみに付与されるので、アップ／ダウン（上下）カメラの光束の通過が妨げられたり、光束が偏向されたりすることはない。その理由は、接（粘）着剤ないし接着手段が、寸法検出手段（Ｍａｓｓｖｅｒｋｏｅｒｐｅｒｕｎｇ）として用いられるダミーのコード及び隣接するテスト回路基板のマーキングの間に存在しないからである。
【００１８】
テスト回路基板上において、ダミーを位置規定するために、ダミーには、機械的に検出ないし読取り走査可能なコードが位置マークとして配設してあり、このコードによって、テスト回路基板に対する載置されたダミーの位置又は形状の偏よりを検出することができる。
【００１９】
本発明による試験体の１つの利点は、表面においての摩擦と、衝撃負荷に対する抵抗が大きいことである。寸法検出手段を担持する透明な基体を被覆したことによって、機械的な力及びモーメントを的確にじよう乱なしに伝達することが可能となる。
測定ダミーの下面にハウジングの縁部を上方に突出させたことによって、テスト板とダミーの（好ましくはガラス質の）基体との直接の機械的接触がさけられる。
溶剤を含まない持続的弾性の接着手段を用いたことにより、次の測定系列を実施する前に、テスト板又は使用したガラス製のダミーを事後的に清浄にすることは、基本的に不要となる。
【００２０】
接着手段は、テスト板に指向したハウジングの下面に、点状又は面状に施される。例えば３Ｍ社スコッチ（登録商標）の微細孔状の接着剤４６５６の使用により測定ダミーを時間的にほぼ無制限にシミュレーションの対象として用いることができる。実際の長期間の試用によって、ガラス製ダミーのハウジングに接着手段を再コートすることは、最短で数百回の測定実験の後に始めて必要となることが判明した。
【００２１】
一様で均質な接着手段により、テスト板の表面に対してガラス製のダミーが傾倒することによる１次の測定誤差がさけられる。ガラス製ダミーのハウジングの縁部に接着手段が局所的に付与されることによって、実際の構造部分の挙動に非常によく類似した流動特性がシミュレートされる。即ち、半田ペースト又は他の半田付け手段で濡れた回路基板の表面にＳＭＤ回路板を載置することは、テストの回路基板上のダミーの位置決め挙動と同一とみることができる。
【００２２】
本発明の別の利点は、実際の製造条件の下において、カプセル封入されることにより耐破断性としたダミーの取扱い性の改善にある。ハウジングの保護機能のため、測定規準ないし位置基準として役立つガラス製の試験体は非常に薄い壁厚のものとすることができる。これによりガラス製の本体のマーキングのより高度な解像力とにより正確な測定技術的な把握（検知）とが実現される。
【００２３】
有利には、ハウジングは、耐衝撃性且つ耐摩耗性の合成樹脂から作成する。
製造技術的に有利な変形例によれば、単体のハウジングは、射出成形によって製造する。これにより、製造公差を十分小さくしながら製造コストを最小化できる。合成樹脂の弾性によって基体を（摩擦）力係合的に（Ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）ハウジングの内部に埋設することができる。別の変形例によれば、基体とハウジングとの結合は、高純度−高透明性のトランスファー接着剤によって達せられる。
【００２４】
また、試験体のハウジングは、有利には、アルミダイカスト部品として作成できる。これにより、わずかな部品コストで十分に正確な製造公差が実現されるため、載置面を事後的に機械切削加工する手間が省かれる。
【００２５】
更に、合金成分を変更し、また所定の物質粒子を鋳込むことによって、試験体の全質量を変更し、自動装着装置による実際の切替回路の装着に際して実際に作用する静的及び動的な力及びモーメントをより良くシミュレートすることによる、有利な可能性も存在する。
【００２６】
別の有利な構成によれば、基体を収納するハウジングの内側壁は、吸光性の層によって形成される。それにより、ハウジングの内側壁上に生ずる走査光束の反射ないし回折を防止できる。
【００２７】
光透過の原理に従った（光透過法）測定の実施に際しても試験体を試用しうるようにするために、ハウジングは、有利には、ダミーを上部に配したテスト板の下方に配した光源からその上方に配されたカメラまで光束が妨げられず透過しうるようにするための少なくとも１つの切欠（切込み）を備えている。
【００２８】
テスト板上に試験体を固定するための接着手段は、有利には点状に、ハウジングの下面に、特に載置面の突出面に施される。接着剤を点状に付与した場合、それにより固定されたダミーは、１回の測定系列が終了した後、わずかな力を加えることによって手操作によるか又は機械的に除去できる。
接着手段を全面に亘って載置面に付与することも同様に有利であることが判明している。それにより、実際のプロセス条件の下では粘性の半田ペーストの層上に載置されるＳＭＤ面構造単位の実際の位置決め挙動をシミュレートすることができる。
接着手段としては、無担体（traegerlos 、無台紙）状態の感圧トランスファー接着条帯（Band 、バンド）が有利に使用される。これにより、テスト板から試験体を取外した後、接着剤が確実に載置面上に残留するように接着剤の、一方においてハウジングの載置面との間の接着力を、他方においてテスト板の上面との間の接着力を定めることが可能となる。
使用することが好ましいトランスファー接着剤は、遊離される溶剤を含まないので、測定を行なっている間自動装着装置の補助的な排気を必要事とするような毒性の廃棄物は生成されない。
【００２９】
ハウジング２中に埋込まれた状態の基体１の下面がテスト板の上面から０．０５ｍｍないし０．２５ｍｍ隔たっていると特に有利であることが判明している。機械読取り可能なコードを担持した基体１の底面１ｇとこれに隣接したガラス製のテスト板の上面との間の距離を最小とすることによって、測定ないし点検の際の傾倒誤差を広汎に防止できる。
【００３０】
この可能な傾倒誤差は、本発明の有利な実施形態に従って、基体１の底面１ｄと覆い面１ｄとが相互に対し同位置に整列された機械的に読取り可能なコードを有することによって、完全に除くことができる。透明なテスト回路基板の上面又はその近傍に存在する第３のコードと共働して、試験体の傾倒誤差を確実に認識し局限化することができる。
【００３１】
特に必要となるダミーの洗浄は、好ましい形態によれば、ハウジングの突出した縁部の間に形状係合的に挿通することの可能な、約０．１ｍｍの薄い壁厚の板によって基体の摩耗しやすい下面を覆うことによって行なうことができる。その後、既知の機械的、生物学的及び／又は化学的な手段によって、残存する接着手段又は不純物を、ハウジングの載置面から除去する。
【００３２】
【実施例】
次に本発明の好ましい実施例を図１〜３について詳細に説明する。
【００３３】
図１に、２部分から成る試験体を、側断面図及び上面図によって示す。基体１は寸法が１９ｍｍ×１９ｍｍ、厚み０．３ｍｍの正方形の石英ガラス板（高純度ＳｉＯ₂）によって形成される。
石英板ガラスは、合成樹脂製の単体のハウジング２中に摩擦係合ないし力係合（Ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）的に埋設されている。枠状のハウジング２の下面（下側）に、全周に亘ってリブ（突部ないしフランジ部）５が形成してあり、このリブ上に基体１の底面１ｇが着座している。これにより、ハウジング２の全周に亘る載置部４に関しての基体１の正確な面平行の方向決めがなされる。リブ５の高さは０．１ｍｍである。基体１の底面１ｇとガラス質の試験板の詳示しない隣接面との間の距離がわずかなため、基体１のマーキング３の光学的検出に際しての測定誤差が最小となる。
【００３４】
（例えば表面上の不純物又は塗布される接着剤の不均一を層厚によって）ガラス試験板が試験体の載置時に傾倒することによって生じる１次の測定誤差を避けるために、好ましい実施例による試験体１の上面１ｄにも、マーキング３が形成されている。上面のマーキング３は、基体１の底面１ｇ上のマーキング３の上方にこれと整列して位置される。
ハウジング２の全周に亘るカラー６は、機械的な損傷に対して基体１の上面１ｄを保護する。
試験体の不純物を除去して周期的に清浄にするには、わずかな圧力を加えて試験体１を弾性ハウジング２から取出す。次に超音波洗浄装置によって基体１及びハウジング２に付着した汚れ、ないし不純物を除去することができる。試験体の２つの構成部分の再組立ては、前記と逆の順序で行なう。
【００３５】
図２に試験体の別の実施例を示す。試験体１は、厚みが０．１ｍｍの正方形の光学ガラス板によって形成される。基体１の底面１ｇには、テスト板上の試験体の位置決めに役立つ４つのマーキング３が形成されている。底面１ｇ上には、シミュレーション形成体８が更に配設されている。対称に配された４つのシミュレーション形成体８は、実際の回路のピン配列を指示している。これらのシミュレーション形成体８によって、その下方のテスト回路基板の開口点（貫通孔）又は半田接合点に対するピンの位置を表わすことができる。
【００３６】
ガラス質の基体１は、アルミニウム−ダイカスト合金ＡｌＭｇＳｉ９製のハウジング２中に耐衝撃取付けされている。基体１とハウジング２との間の力係合的な結合は、詳示しない高透明性のトランスファー接着剤を用いて得られる。
ハウジング２の下縁部には、全周に亘って載置面４が形成してあり、この載置面４上には、微細孔状の持続弾性を示す接着手段の連続した層が形成されている。この接着剤は、接着層を更新することを必要とせずに例えば複数の測定系列を実施するために試験体を複数回位置決めすることを可能とする。接着層中に取込まれていると考えられる不純物を除くために、所定の待機時間後に、接着層を予防的に更新する。接着層を周期的に更新することによって、ハウジングの載置面上に存在する接着剤の不均一な層厚によって発生する測定誤りの原因を除去することができる。
【００３７】
ハウジング２の表面は、吸光性の黒色のアルミニウム陽極酸化層を備えている。それにより、マーキング３を走査する際のハウジング２の内部の光線の偏向を避けることが可能となる。
【００３８】
試験体を清浄にすることは、機械的な手段によってか、又は、生物学的もしくは化学的な洗浄剤を補助的に用いることによって行ないうる。基体１の底面１ｇを保護するために、この底面１ｇは、詳示しない保護板により覆われている。この保護板は、全周に亘って下方に膨出した載置面４によって形成されたハウジング２の内枠の内部に（ありつぎ）形状係合的にはめ込まれている。
【００３９】
図２の断面表示部分には、円錐台形の切込（ないし切欠き）７が示されている。これらの切込７中には、透光法による測定に際して当該光源の走査光束を試験体及びそれに隣接したテスト板を介して受光部（撮影カメラ）まで導くことができる。基体１の底面１ｇと全周の突出した載置面４との間の距離は０．０５ｍｍである。
図２の下部には、試験体が、平面図により図示されている。切込７中には、基体１の底面１ｇ上にあるマーキング３が見られる。
【００４０】
図３に示した第３実施例において、基体１は、厚みが０．５ｍｍの面平行な正方形のフロートガラス板から成っている。
機械的に作用に対する基体１の保護は、正方形の基体１の前面に形状係合的にはめ込むことのできる２つのポケット状のＵ字形のハウジング部分によって達せられる。テスト板に対する試験体の位置決めは、第１実施例の場合と同時に、２つのハウジング部分２の載置面４上に塗布されるトランスファー接着剤を介してなされる。
必要時の、又は定期的な、試験体に対する予防清浄化は、形状係合的に取付けられた合成樹脂のハウジング部分２を基体１から引出すことによってなされる。次に２つの構成部分を既知の手段によって清浄にする。次に２つの枠状のハウジング部分を基体１と結合した後、接着媒体としての新しい接着剤層をハウジング部分２の載置面４上に塗布する。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の基本構成（請求項１）により、テストダミーを用いたテスト回路基板の接着時における、接着層の一定の層厚を実現しテストダミーの事後的位置変化に起因する誤差を本質的に除去できると共に、試験体は衝撃負荷から有効に保護される。また、透明基体とは別体のハウジングに対して接着手段を施すことにより、ハウジング基体から取り外して基体に損傷を与えることなく容易にハウジングの清浄化を行なうことができる。
請求項２以下の従属請求項の特徴により、さらに付加的な効果が前述のとおり得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１実施例による試験体を示す断面図及び平面図である。
【図２】図２は第２実施例による試験体を示し、上から順次、底面図、断面図、及び平面図である。
【図３】図３は第３実施例による試験体を示す断面図及び平面図である。
【符号の説明】
１基体
１ｇ基体１の底面
１ｄ基体１の上面（覆い面）
２ハウジング
３マーキング（コード）
４載置面
５リブ
６カラー
７切欠（切込み）
８シミュレーション形成体

Claims

電子的構造部分を回路基板上に固定する際に位置決め公差及び取付け公差を点検するための試験体であって、
透明な基体（１）から成り、
該基体（１）は、その底面及び／又は上面に、機械的に検出可能なコードを有すると共に、ハウジング（２）中に保護して収納してあり、
試験体の該ハウジング（２）が接着手段によりテスト板上に固定されるようにしたことを特徴とする試験体。
前記ハウジング（２）が合成樹脂から成る請求項１に記載の試験体。
前記ハウジング（２）をアルミニウム合金から成る請求項１に記載の試験体。
基体（１）を囲むか又はこれを収納する前記ハウジング（２）の壁が部分吸光性もしくは完全吸光性に形成された請求項１〜３のいずれか一に記載の試験体。
試験体を通る透光を可能とする切込み（７）を前記ハウジング（２）に形成した請求項１〜４のいずれか一に記載の試験体。
前記ハウジング（２）が少なくとも１つの載置面（４）をもち、この載置面上に接着手段が点状もしくは平面状に施されている請求項１に記載の試験体。
前記載置面（４）が全周の枠体として形成されたことを特徴とする請求項６に記載の試験体。
感圧性の無台紙の感圧接着剤から成る両面自己接着性のバンドを接着手段として施した請求項１〜６のいずれか一に記載の試験体。
持続可塑性微小多孔性の接着バンドもしくは点状の接着パッドを接着手段として使用した請求項１、６又は８に記載の試験体。
前記ハウジング（２）の前記載置面（４）が、前記ハウジング（２）中に埋込まれた基体（１）の底面（１ｇ）から０．０５ｍｍないし０．２５ｍｍ突出している請求項６又は７に記載の試験体。
基体（１）を偏平なシリコンガラス製とした請求項１に記載の試験体。
基体（１）がその底面上に機械的に検出可能なコードを有する請求項１に記載の試験体。
基体（１）がその底面上及び上面上に整列され機械的に検出可能なコードを有する請求項１に記載の試験体。