Pogopinnien testauslaitteen automatisointi

Abstract

Tämän insinöörityön tarkoituksena oli kehittää testauslaitetta kiihtyvyysanturien kalibroinnissa käytetyille pogopinneille ja perehtyä vikaantuneille pinneille tehtyihin tutkimuksiin.

Murata Electronics Oy valmistaa MEMS-teknologiaan perustuvia moniakselisia kiihtyvyysantureita. Kiihtyvyysanturien vaativien käyttöolosuhteiden takia niiden kalibrointi tehdään eri lämpötiloissa. Kalibroinnin aikana mitattaviin antureihin muodostetaan sähköinen kontakti jousikuormitteisilla liittimillä eli pogopinneillä.

Jos kalibroitavaan tuotteeseen ei saada kontaktia, tuote hylätään. Vika kontaktissa voi johtua viallisesta tuotteesta tai vikaantuneista pinneistä. Pinnien vikaantuessa kaikki saman mittapaikan tuotteet hylätään. Vika korjataan vaihtamalla vikaantuneet pinnit. Pinnien vikaantuminen aiheuttaa saantohukkaa ja menetettyä laiteaikaa.

Pinnien vikaantumisien syy on vaikea selvittää vikaantumisien epäsäännöllisen esiintymisen vuoksi. Vikaantumisten määrä vaihtelee käytettyjen laitteiden ja olosuhteiden mukaan.

Käytettyjen pinnien analysointia varten oli kehitetty testilaitetta jolla mitattiin niiden jousivoimaa ja kontaktiresistanssia. Testilaitteen avulla voitiin tehdä tilastollisia analyyseja pinnien vikaantumisiin vaikuttavien tekijöiden selvittämiseksi. Testaamisen helpottamiseksi laite päätettiin automatisoida. Työssä toteutettiin laitteen mekaaninen-, toiminnallinen- ja ohjelmistosuunnittelu.

The purpose of this study was to develop a testing machine for contact probes and explore the studies concerning probe faults. The study was commissioned by Murata Electronics Oy.

Murata Electronics Oy manufactures accelerometers and gyrosensors based on MEMS-technology. Contact probes, or pogo pins are used to achieve electrical connection to the sensors during calibration. If an electrical connection cannot be achieved, the calibrated product will be rejected. The fault may be a result of a faulty product or a faulty contact probe. If probes are faulty, they need to be replaced. Faulty probes cause yield loss and loss of equipment time. The cause of probe faults is difficult to retrace because of irregular appearance of the probe faults. The amount of faults varies along the device being studied and the calibration temperature.

A testing device for measuring used probes was developed. The device measured spring force and contact resistance. With large amounts of tested failed probes, a statistical analysis can be made to solve the cause of the rapid wearing. To make testing large amounts possible, it was decided to automatize the device. The mechanical, functional and programming designing was performed in this study.

During the project, a completely new device was decided to be made, instead of developing the old one. After suitable actuators and a force sensor were selected, mechanical designing was made. Actuators were chosen based on the physical and electrical features of the probes. Mechanical parts were designed in a way that they form a chassis for the device. Ease of use, ability to test different kind of probes and fault tolerance were taken into account in the functional and programming designing. Software development, assembling and commissioning will be executed after the study.