Die Erfindung betrifft eine Kontaktvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige Kontaktvorrichtungen sind Teile von Prüfeinrichtungen, die dem Prüfen elektrischer oder elektronischer Prüflinge, wie Leiterplatten, integrierten Schaltkreisen und sonstigen vorzugsweise elektronischen Prüflingen auf Fehlerfreiheit dienen. An der Kontaktvorrichtung sind nebeneinander meist eine grosse Anzahl von Kontaktelementen angeordnet, von denen jedes einen Stift und eine Schraubendruckfeder aufweist. Der einzelne Stift dient dem Kontaktieren jeweils einer vorbestimmten Stelle eines zu prüfenden Prüflinges, um an der Herstellung einer elektrisch gut leitenden Verbindung zwischen dieser kontaktierten Stelle des Prüflinges und einem Testgerät oder dgl. der Prüfeinrichtung mitzuwirken, welches Testgerät die Prüfung des jeweiligen Prüflinges nach Herstellung der elektrischen Verbindungen zwischen ihm und dem Testgerät steuert und auswertet.
Die Kontaktvorrichtung dient nicht der Steuerung und Auswertung der Prüfung des einzelnen Prüflinges, sondern dessen Kontaktieren zur Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen dem jeweiligen Prüfling und dem Testgerät.
Bei einer bekannten Kontaktvorrichtung dieser Art (DE-OS 1 800 657) befinden sich die Schraubendruckfedern ihrer Kontaktelemente auf Dornen der Stifte, die Bohrungen einer an der Kontaktvorrichtung unbeweglich angeordneten Stützplatte durchdringen, welche Stützplatte als Leiterplatte ausgebildet ist, deren Leiterbahnen sich auf ihrer den Schraubendruckfedern zugewendeten Vorderseite befinden, die gedruckt oder geätzt sind und jede Leiterbahn wird von je einer Schraubendruckfeder kontaktiert.
Die Schraubendruckfedern stützen sich mit ihren vorderen Enden an den Rückseiten von im Durchmesser vergrösserten, in Bohrungen einer Führungsplatte der Kontaktvorrichtung geführten Bereichen der Stifte ab. Jede Leiterbahn der unbeweglichen Leiterplatte führt zu einem ausserhalb des die Kontaktelemente aufweisenden Bereiches der Kontaktvorrichtung an der Stützplatte angeordneten Anschluss für einen elektrischen Leitungsdraht, der einen zu dem Testgerät der Prüfeinrichtung weiterführenden elektrischen Leiter bildet. Die Dorne der Stifte ragen mit ihren rückwärtigen Endbereichen durch Bohrungen der unbeweglichen Leiterplatte hindurch und auf ihren rückwärtigen Enden sind Anschlagbüchsen befestigt, die sich in den unbelasteten Ruhestellungen der Stifte an der Rückseite der unbeweglichen Leiterplatte abstützen.
Da für jedes Kontaktelement eine eigene Leiterbahn auf der unbeweglichen Leiterplatte vorhanden sein muss, die keinen elektrischen Kontakt mit den anderen Leiterbahnen haben darf, müssen die Mittenabstände zwischen benachbarten, zueinander parallelen Kontaktelementen zumindest dann recht gross sein, wenn zwischen benachbarten "äusseren" Kontaktelementen, die am äusseren Rand der Anordnung der Kontaktelemente angeordnet sind, jeweils mehrere Leiterbahnen, die dem Anschluss von innerhalb dieser Kontaktelementanordnung befindlichen "inneren" Kontaktelementen dienen, hindurchführen müssen. Es sind also bei Vorhandensein solcher "innerer" Kontaktelemente nur Mittenabstände zwischen benachbarten Kontaktelementen möglich, die recht gross sind und um so grösser sein müssen, je mehr Leiterbahnen zwischen benachbarten Kontaktelementen hindurchgeführt werden müssen.
Auch sind die geätzten oder gedruckten Leiterbahnen der unbeweglichen Leiterplatte sehr dünn und es besteht die Gefahr, dass die auf ihnen lastenden Schraubendruckfedern sie in relativ kurzer Betriebszeit durchscheuern können, so dass dann kein sicherer oder kein ausreichender Kontakt der betreffenden Schraubenfeder mit der zugeordneten Leiterbahn mehr vorliegt und hierdurch die Kontaktvorrichtung unbrauchbar wird. Auch vergrössert die seitliche Anordnung der Anschlüsse, an die die weiterführenden elektrischen Leitungsdrähte angeordnet sind, die Grösse der Kontaktvorrichtung beträchtlich, was ebenfalls unerwünscht ist.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Kontaktvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, bei der die Kontaktelemente an der Kontaktvorrichtung auch bei beliebig grossen Anzahlen von Kontaktelementen in sehr geringen Mittenabständen voneinander angeordnet sein können, die unabhängig von dem Vorhandensein von "inneren" Kontaktelementen der Kontaktelementanordnung der Kontaktvorrichtung sind. Auch soll die Kontaktvorrichtung durch den Anschluss weiterführender Leiter an die Kontaktelemente in ihren Erstreckungen quer zur Längsrichtung der Kontaktelemente möglichst nicht vergrössert werden. Auch sollen sich die Gegenkontaktflächen so ausbilden lassen, dass der Kontakt zwischen der Schraubendruckfeder des einzelnen Kontaktelementes und der Gegenkontaktfläche, an der ihr rückwärtiges Ende anliegt, nicht störanfällig ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Kontaktvorrichtung gemäss Anspruch 1 vor.
Dabei ist im Sinne der Erfindung unter dem Gegenkontakt ein metallischer Körper verstanden, der nicht Teil einer gedruckten oder geätzten Leiterbahn ist, sondern einen gesonderten Körper bildet, der an einer möglichst eng begrenzten Stelle der Stützplatte angeordnet sein kann. Vorzugsweise kann der Gegenkontakt eigensteif oder starr sein, ferner vorzugsweise eine Scheibe, ein Block, ein zylindrischer oder abgestufter oder sonstiger Stift, ein Bolzen, eine Buchse oder dgl. sein. Besonders zweckmässig kann der Gegenkontakt in eine Ausnehmung, vorzugsweise in einen Durchbruch der Stützplatte eingesetzt sein. Da die Gegenkontaktflächen der Gegenkontakte keine Abschnitte von Leiterbahnen sind, führen auch keine solchen nicht vorhandenen Leiterbahnen zwischen Gegenkontaktflächen hindurch, so dass diese unbehindert von Leiterbahnen beliebig nahe nebeneinander angeordnet werden können.
Diese erfindungsgemässe Kontaktvorrichtung ist baulich sehr einfach und kompakt. An die Gegenkontakte können direkt weiterführende elektrische Leiter oder dgl. angeschlossen werden oder sein, wie Leitungsdrähte oder Steckerstifte oder -buchsen, an die Leitungsdrähte angeschlossen sind, die zu einem Testgerät oder dgl. zum elektrischen Anschluss der Kontaktvorrichtung an es führen. Die Gegenkontakte können in beliebiger Länge ausgebildet sein, so dass sie verschleissunempfindlich sind und durch die Schraubenfedern auch im Laufe sehr langer Betriebszeit der Kontaktvorrichtung auch nicht entfernt durchgescheuert werden können. Auch lassen sich an die Rückseiten der Gegenkontakte weiterführende elektrische Leiter anschliessen, so dass die Anschlussstellen entsprechend platzsparend rückseitig der Kontaktelementanordnung und nicht seitlich von ihr angeordnet sein können.
Die Gegenkontakte können vorzugsweise rotationssymmetrisch, vorzugsweise kreiszylindrisch sein. Sie können auch andere Ausbildung haben, bspw. blockförmig oder entlang ihren Längsachsen ein oder mehrere Abstufungen aufweisen oder sonstige geeignete Ausbildung erhalten. Die Gegenkontakte können vorzugsweise rückseitig eine Bohrung aufweisen oder in manchen Fällen auch als Buchsen mit durchgehenden Bohrungen ausgebildet sein. In die Bohrung kann dann ein anzuschliessender Leiter, vorzugsweise ein Leitungsdraht eingesetzt und mit dem Gegenkontakt fest verbunden sein, bspw. durch Krimpen des eines die Bohrung aufweisenden Bereiches des Gegenkontaktes oder durch Löten oder Schweissen. Auch kann der weiterführende elektrische Leiter, wie z.B. ein Leitungsdraht, am Gegenkontakt vorzugsweise rückseitig angelötet oder angeschweisst sein oder werden.
Vorzugsweise kann die maximale Erstreckung des Gegenkontaktes senkrecht zur Längsachse der an ihm anliegenden Schraubendruckfeder maximal 2fach, vorzugsweise maximal 1,5fach grösser als der maximale Windungsaussendurchmesser der an ihm anliegenden Schraubendruckfeder sein.
Indem die Schraubendruckfeder über den Stift nach rückwärts übersteht, kann der Stift kosten- und festigkeitsgünstig kürzer und der Gegenkontakt, an dem sie anliegt, ohne eine Bohrung für den Stift und damit besonders klein, stabil und kostengünstig ausgeführt werden. Auch lässt sich besserer elektrischer Kontakt zwischen der Schraubendruckfeder und dem Gegenkontakt erreichen. So kann bspw. die Schraubendruckfeder einen rückwärtigen Endbereich erhalten, der sich bis zum Gegenkontakt verjüngt und so den Gegenkontakt nur nahezu punktförmig zu berühren braucht, was auch die Grösse des Gegenkontaktes verringern lässt.
Ferner kann sich der auf dem Stift befindliche Bereich der Schraubendruckfeder infolge ihres überstehenden Bereiches leicht von selbst auf dem Stift zentrieren und hierdurch die beim axialen Bewegen des Stiftes auftretende Reibung zwischen dem Stift und der Schraubendruckfeder gering halten, was die Funktion des Kontaktelementes verbessert, da der Stift in der Schraubendruckfeder leicht gleiten kann.
Die Anordnung der Gegenkontakte an der Stützplatte kann von beliebiger Art sein. Vorzugsweise können die Gegenkontakte und die Kontaktelemente gemäss einem vorbestimmten Raster angeordnet sein, wobei das Rastermass dieses Rasters vorzugsweise 2,5 mm oder weniger betragen kann. In den Reihen und Spalten des Rasters weisen dann benachbarte Gegenkontakte Mittenabstände auf, die diesem Rastermass entsprechen.
Die Schraubendruckfeder kann auf dem Stift mittels eines vorzugsweise nur wenige Windungen aufweisenden vorderen Endbereiches reibungsschlüssig gehalten sein, welcher Reibungsschluss so gross ist, dass die Schraubendruckfeder auf dem Stift ständig fest gehalten ist. Auch kann oft zweckmässig vorgesehen sein, dass der Stift mindestens einen bspw. durch Prägen gebildeten seitlichen Vorsprung, wie eine Verbreiterung, Nocken, Warze oder dgl., aufweist, der zwischen zwei Windungen der Schraubendruckfeder an deren vorderem Endbereich zu dessen formschlüssigem Halten eingreift. Oder der vordere Endbereich der Schraubendruckfeder kann auf dem Stift durch Löten oder Schweissen befestigt sein.
Die feste Anordnung des Endbereiches der Schraubendruckfeder am Stift hat u.a. den Vorteil, dass sich der elektrische Übergangswiderstand Stift/Schraubendruckfeder auch im Laufe langer Betriebszeit nicht oder praktisch nicht ändert und überdies minimal ist.
Wenn es auf möglichst geringen, gleichbleibenden Übergangswiderstand Stift/Schraubendruckfeder nicht zwingend ankommt, sondern hier ein in gewissen Grenzen variierender Übergangswiderstand zugelassen werden kann, kann auch vorgesehen sein, die Schraubendruckfeder nicht fest mit dem zugeordneten Stift zu verbinden, sondern sie nur an einem am Stift befindlichen Widerlager mit ihrem vorderen Ende anliegen zu lassen. Das Widerlager kann vorzugsweise durch eine durch Prägen des Stiftes bewirkte Verbreiterung des Stiftes gebildet sein oder durch einen auf einen Schaft von ihm aufgeschobenen und auf ihm vorzugsweise reibungsschlüssig oder bspw. durch Löten oder Schweissen gehaltenen Ring.
Die Schraubendruckfedern können kleine Aussendurchmesser von bspw. zweckmässig maximal 3 mm erhalten, je nach Erfordernis auch etwas mehr. Im allgemeinen kann der Aussendurchmesser der Schraubendruckfeder maximal 2 mm betragen, oft auch kleiner als 1 mm sein. Der Stift kann einen noch kleineren maximalen Aussendurchmesser erhalten, von besonders zweckmässig maximal 1,4 mm und besonders vorteilhaft noch erheblich kleiner als 1,4 mm sein, bspw. einen Aussendurchmesser von maximal 1 mm erhalten. Auch noch wesentlich kleinere Aussendurchmesser als 1 mm sind möglich, bspw. 0,2 bis 0,9 mm.
Die elektrische Isolation der Kontaktelemente gegeneinander und der Gegenkontakte gegeneinander kann vorzugsweise durch diese elektrische Isolation bewirkende Ausbildung aller an dem Stützen und dem Führen der Kontaktelemente und dem Tragen der Gegenkontakte beteiligten Platten des Prüfadapters erfolgen. Diese Platten können zumindest teilweise aus elektrisch isolierendem Material bestehen, vorzugsweise vollständig aus elektrisch isolierendem Material, bspw. aus Kunststoff, Keramik, Glas oder dergl. Dies lässt geringe Mittenabstände zwischen einander benachbarten Kontaktelementen und einander benachbarten Gegenkontakten zu, bspw. von maximal 3 mm, vorzugsweise von max. 2,5 mm.
Die Anzahl und Anordnung der Kontaktelemente einer erfindungsgemässen Kontaktiervorrichtung ist in keiner Weise beschränkt, da zwischen benachbarten Gegenkontakten keine Leiterbahnen auf der Stützplatte hindurchführen. Bei der erfindungsgemässen Kontaktvorrichtung können also die Kontaktelemente in beliebigen Anzahlen und Anordnungen in geringen Mittenabständen voneinander angeordnet werden, wobei auf die Mittenabstände die Anzahl und die Anordnung der Kontaktelemente ohne jeden Einfluss ist.
Der Stift des Kontaktelementes kann sich im Betrieb wie ein starrer Stift verhalten, da er im allgemeinen nur auf Druck und nicht auf Biegung beansprucht wird. Man kann ihn in solchen Fällen auch als "Starrstift" bezeichnen. Jedoch kann man den Stift auch in Fällen vorsehen, wo er vorteilhaft auch auf federndes Biegen beansprucht werden kann, bspw. beim Kontaktieren von Rändern von Buchsen von Prüflingen, bspw. von Steckbuchsen, zu denen er nicht genau zentriert ist und bei deren Kontaktieren er sich dann unter federndem Biegen zur Buchse zentrieren kann. Zumindest in solchen Fällen ist es vorteilhaft, den Stift federelastisch auszubilden. Wenn er nicht auf Biegen beansprucht wird, kann man ihm unelastische oder weniger elastische Ausbildung geben.
Das dem Kontaktieren von Prüflingen dienende vordere Ende des Stiftes kann unmittelbar durch Anspitzen des Stiftes gebildet sein. Wenn der Stift einstückig ist, dann ist seine dem Inkontaktkommen mit Prüflingen dienende Kontaktspitze in diesem Fall also einstückig mit dem Stift. Der Stift kann dabei zweckmässig ein im wesentlichen kreiszylindrischer Stift sein, dessen Kontaktspitze also durch Anspitzen dieses Stiftes erzeugt sein kann. Oder diese Kontaktspitze kann auch ballig ausgebildet sein, oder auch gezackt sein usw. Auch ist es möglich, die Kontaktspitze oder den Kontaktkopf des Stiftes durch vorzugsweise spanloses Verformen in einer Querrichtung zu verbreitern und seine Stirnkante in irgendeiner gewünschten Weise auszubilden, bspw. mit einer Reihe von Zacken oder Zähnen zu versehen.
Oder der Stift kann einen im Durchmesser vergrösserten, dem Inkontaktkommen mit Prüflingen dienenden Kontaktkopf aufweisen, der mit dem Stift einstückig oder ein gesondertes Teil sein kann.
Das einzelne Kontaktelement kann am Prüfadapter auf unterschiedliche Weise gehalten sein oder auch nur nach oben herausnehmbar in den Prüfadapter eingesteckt sein. Bspw. ist es in vielen Fällen ausreichend, wenn das Kontaktelement oder zumindest sein Stift lediglich in zugeordnete Aufnahmebohrungen der Kontaktvorrichtung von oben her eingesetzt wird, wobei der Stift nach oben über die ihn tragende Schraubendruckfeder übersteht und in aufrechter Stellung auch während der Prüfung der Prüflinge verbleibt, so dass man ihn allein zusammen mit der Schraubendruckfeder nach oben herausziehen und auswechseln kann. Falls erwünscht, kann das Kontaktelement oder nur sein Stift oder nur seine Schraubendruckfeder an der Kontaktvorrichtung gegen Herausziehen oder Herausfallen gehalten sein.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer Kontaktvorrichtung mit einem einen Federkontaktstift bildenden Kontaktelement gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 den Federkontaktstift nach Fig. 1 in stark vergrösserter und gebrochener Darstellung,
Fig. 3 einen geschnittenen Ausschnitt aus einer Kontaktvorrichtung mit einem Kontaktelement gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 4 eine Variante des Kontaktelementes nach Fig. 3 in ausschnittsweiser Darstellung,
Fig. 5 eine Prüfeinrichtung in gebrochener, schematischer Darstellung,
Fig. 6 eine ausschnittsweise Draufsicht auf eine Stützplatte einer Kontaktvorrichtung gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Von der in den Figuren 1 und 2 ausschnittsweise dargestellten Kontaktvorrichtung 10, die einen sogenannten Prüfadapter bilden kann und im weiteren als Prüfadapter 10 bezeichnet sei, ist nur ein einziges Kontaktelement 11 dargestellt, das ein zweiteiliges, in sich zusammengehaltenes Bauelement des Prüfadapters 10 bildet, das man wegen des Zusammenhaltes seiner einzigen beiden Teile 12, 15 auch als Federkontaktstift bezeichnen kann. Der Prüfadapter 10 weist im allgemeinen sehr viele, bspw. Hunderte oder Tausende oder sogar viele Tausende solcher Federkontaktstifte 11 auf, die vorzugsweise parallel oder ungefähr parallel zueinander in ungefähr gleicher Höhe nebeneinander angeordnet sein können.
Ausser den dargestellten Federkontaktstiften 11 kann der Prüfadapter 10 auch noch Federkontaktstifte anderer Bauart oder auch sonstige, bspw. pneumatisch betätigbare Kontaktstifte zum Kontaktieren von zu prüfenden Prüflingen aufweisen.
Es ist auch möglich, mindestens eine Teilanzahl der Federkontaktstifte 11, vorzugsweise nur eine geringe Anzahl der insgesamt vorhandenen Federkontaktstifte 11 etwas schräg zueinander anzuordnen, damit ihre vorderen Enden, die dem Inkontaktkommen mit zu prüfenden Prüflingen dienen, geringere Abstände voneinander als bei paralleler Anordnung der betreffenden Federkontaktstifte erhalten.
Die Federkontaktstifte 11 und mit ihnen fluchtende Gegenkontakte 20 können bspw. gemäss einem vorbestimmten Raster oder in sonstiger Anordnung angeordnet sein. Ein übliches Rastermass ist bspw. 2,5 mm.
Der Federkontaktstift 11 besteht aus nur zwei Metallteilen, nämlich der einstückigen Schraubenfeder 15 und dem einstückigen, massiven, geraden Stift 12, der mit Ausnahme seiner beiden spitz zulaufenden, ungefähr kegelförmigen Enden kreiszylindrisch ist. Sein Durchmesser kann meist zweckmässig gleich oder kleiner als 1 mm sein, vorzugsweise ca. 0,5 bis 1 mm und seine Länge bspw. zweckmässig 30 bis 100 mm betragen.
Die als Druckfeder dienende Schraubenfeder 15 ist auf einen hinteren Bereich des Stiftes 12 aufgeschoben, steht jedoch über den Stift 12 nach rückwärts über, um so das elektrische Anschlussende 14 dieses bspw. zweckmässig 40 bis 110 mm langen Federkontaktstiftes 11 zu bilden, das im Prüfadapter 10 ständig an dem zugeordneten, unbeweglich angeordneten metallischen, kreiszylindrischen, massiven, scheibenförmigen Gegenkontakt 20 anliegt, ohne mit ihm fest verbunden zu sein. An die Rückseite 37 dieses Gegenkontaktes 20 ist ein elektrischer, drahtförmiger Leiter, d.h. ein Leitungsdraht 28 angeschlossen, vorzugsweise angelötet oder angeschweisst, der an ein Testgerät 23 min einer diesen Prüfadapter 10 aufweisenden Prüfeinrichtung zur elektrischen Prüfung von Prüflingen auf elektrische Fehlerfreiheit führt.
Eine solche Prüfeinrichtung 9 ist in Fig. 5 schematisch und gebrochen dargestellt. Sie weist den Prüfadapter 10 auf, dessen Stifte 12 seiner Kontaktelemente 11 dem Kontaktieren von Prüflingen, wie Leiterplatten, Chips oder dgl. dienen, wobei ein solcher Prüfling bei 21 strichpunktiert noch im Abstand von dem Prüfadapter 10 angedeutet ist. Die elektrischen Verbindungen zwischen den die Stifte 12 aufweisenden Kontaktelementen 11 des Prüfadapters 10 mit dem Testgerät 23 min der Prüfeinrichtung 9 sind mittels Leitungsdrähten 28 (Fig. 1, 2) hergestellt, die zu einem Kabel 8 zusammengefasst sind, das den Prüfadapter 10 mit dem Testgerät 23 min verbindet. Die Stifte 12 sind am Prüfadapter mittels einer Führungsplatte 16 geradegeführt.
Der Prüfadapter weist ein Gehäuse oder einen Support 7 auf, an dem alle an der Führung und Abstützung der Kontaktelemente 11 beteiligten Platten 16, 17, 18 und 19 des Prüfadapters 10 (Fig. 1, 2) befestigt sind.
Die Schraubenfeder 15 ist an ihrem vorderen Endbereich 22 an dem Stift 12 unbeweglich gehalten, vorzugsweise indem hier ihre Windungen aneinander anliegen und mit so kleinem Windungsinnendurchmesser gewunden sind, dass die Schraubenfeder 15 hierdurch reibungsschlüssig auf dem Stift 12 und damit unbeweglich auf ihm gehalten ist. Dieser Endbereich 22 ist also mit der zur Überwindung der Reibhaltung erforderlichen grossen Kraft auf den Stift 12 aufgeschoben worden, bis die vorgesehene Stellung dieses Endbereiches 22 auf dem Stift 12 erreicht ist, und die Schraubenfeder hält sich dann durch die Reibungskraft von selbst mit diesem Endbereich 22 unverrückbar auf dem Stift 12 fest, indem die maximale Kraft, mit der der Stift 12 die Schraubenfeder zusammendrücken kann, wesentlich kleiner als die für die Überwindung dieser Reibungskraft erforderliche Kraft ist.
Die Befestigung des vorderen Endbereiches der Schraubendruckfeder 15 kann in manchen Fällen auch auf andere Weise erfolgen, bspw. durch Löten oder Schweissen.
Das untere Ende 14 dieser Schraubenfeder 15 befindet sich ständig im axialen Abstand von dem Stift 12, so dass die bei der Prüfung von Prüflingen auftretenden Hubbewegungen des Stiftes 12 nicht bis zum unteren Ende 14 der Schraubenfeder 15 führen und so das untere Ende der Schraubenfeder 15 die Hubbewegung des Stiftes 12 nicht behindern kann.
Die Windungen der Schraubenfeder 15 sind an ihrem unteren Endbereich 27 so ausgebildet, dass sie aneinander anliegen und sich dieser untere Endbereich 27 in Richtung auf das freie Ende 14 der Schraubenfeder 15 zu im Windungsaussendurchmesser wie dargestellt verjüngt, um so besonders guten elektrischen Kontakt zwischen dem unteren Anschlussende 14 der Schraubenfeder 15 und dem scheibenförmigen elektrischen Gegenkontakt 20 zu erreichen, der keinen nennenswerten elektrischen Übergangswiderstand verursacht.
Der massive Gegenkontakt 20 ist in eine Bohrung 29 der am Prüfadapter 10 unbeweglich angeordneten untersten Platte 19 (Stützplatte) fest angeordnet, indem er in dem im Durchmesser vergrösserten oberen Bereich der abgestuften Bohrung 29 bis zur Schulter 38 dieser Bohrung eingepresst ist. An die Rückseite dieses Gegenkontaktes 20 ist, wie dargestellt, der elektrische Anschlussdraht 28 angelötet oder angeschweisst, wobei dieser Draht in den unteren, im Durchmesser verringerten Bereich der Bohrung 29 bis zum Gegenkontakt 20 ragt. Damit strebt dieser Draht 28 von der Rückseite des Gegenkontaktes 20 und der Stützplatte 19 des Prüfadapters 10 weg und ist mit weiteren solchen Leitungsdrähten, die an andere Gegenkontakte der Stützplatte 19 angeschlossen sind, zu einem oder mehreren Kabeln 8 (Fig. 5) zusammengefasst und zum Testgerät 23 min der Prüfeinrichtung 9 geführt.
Diese Drähte 28 sind dabei zumindest in den Bereichen, wo sie sich gegenseitig berühren können, umfangsseitig elektrisch isoliert.
Bei der in Fig. 6 ausschnittsweise dargestellten Stützplatte 19 sind die Gegenkontakte 20 gemäss einem Raster angeordnet, dessen Rasterpunkte in gleichmässigen Abständen voneinander in Reihen und hierzu senkrechten Spalten verlaufen, wobei an jedem Rasterpunkt ein Gegenkontakt 20 angeordnet ist und die Gegenkontakte 20 für ihre elektrische Isolation gegeneinander durch das elektrisch isolierende Material der Stützplatte 19 ausreichenden geringen Abstand voneinander haben, der vorzugsweise weniger als 1 mm betragen kann. Das Rastermass, d.h. der Mittenabstand von zwei in der Reihe oder in der Spalte benachbarten Gegenkontakten 20, kann vorzugsweise 2,5 mm oder weniger betragen. Die Gegenkontakte 20 sind als an den Rasterpunkten des Rasters entsprechenden Punkten oder Stellen der Stützplatte 19 angeordnet.
Der Draht, aus dem die einzelne Schraubenfeder 15 gewunden ist, kann vorzugsweise ein Runddraht konstanten Durchmessers sein oder ggfs. auch andere Querschnitte aufweisen.
An den oberen Endbereich 22 der Feder 15 schliesst ein axial federnder, längerer Bereich 23 an, der auch im unbelasteten Zustand der Schraubenfeder 15 auf ganzer Länge auf dem Stift 12 mit Gleitlagerspiel geradegeführt ist und an den nach unten bis zum Ende 14 der Feder 15 nur noch aneinander anliegende Windungen der Feder 15 anschliessen (Längsbereiche 24-27), so dass hier die Feder 15 nicht axial zusammendrückbar ist, um ihre Seitensteifigkeit zu erhöhen und die Federlängsbereiche 24 und 26 auch an der Führung des Federkontaktstiftes 11 zu beteiligen, indem sie in Bohrungen der Platten 17, 18 mit Gleitlagerspiel geführt sind.
Der untere Bereich 24 bis 27 der Feder 15, an dem die Windungen der Feder 15 zu Erhöhung der Seitensteifigkeit aneinander anliegen, bildet insgesamt vier aneinander anschliessende Längsbereiche 24 bis 27. Von diesen ist der maximale Windungsaussendurchmesser des zwischen den Längsbereichen 24 und 26 befindlichen kurzen axialen Zwischenbereiches 25 grösser als die Durchmesser der von den Federlängsbereichen 24 und 26 mit Spiel durchdrungenen Bohrungen der Platten 17, 18. Dieser Längsbereich 25, dessen Windungsaussendurchmesser vergrössert ist, befindet sich im Prüfadapter 10 zwischen den zueinander parallelen Platten 17, 18 in axialen Abständen von ihnen. Diese Platten 17, 18 weisen Bohrungen auf, die von dem Federkontaktstift 12 durchdrungen sind.
Ihre Durchmesser sind kleiner als der maximale Windungsaussendurchmesser des Zwischenbereiches 25, um hierdurch die Feder 15 und so auch den Federkontaktstift 11 im Prüfadapter 10 gegen Herausziehen oder Herausfallen zu halten.
Die Windungsaussendurchmesser der an diesem Zwischenbereich 25 nach oben und unten anschliessenden Bereiche 24 und 26 der Schraubendruckfeder 15, an denen ihre Windungen ebenfalls aneinander anliegen, sind konstant und gleich gross. Diese Windungsaussendurchmesser sind so getroffen, dass sie etwas kleiner als der Durchmesser der von ihnen durchdrungenen Bohrungen der Platten 17, 18 sind, so dass die Schraubenfeder 15 in diesen Bohrungen axial gleitbar geführt ist, damit sich die von der Schraubenfeder 15 bei der Prüfung von Prüflingen 21 auf diese über den Stift 12 ausgeübte Kontaktkraft auch auf den Gegenkontakt 20 in praktisch voller Grösse auswirkt, so dass der Gegenkontakt 20 das Widerlager bildet, an dem sich die Feder 15 zur Ausübung ihrer Federkraft auf den Stift 12 abstützt,
wodurch der elektrische Übergangswiderstand an der Berührungsstelle der Feder 15 mit dem Gegenkontakt 20 während jeder Prüfung besonders sicher vernachlässigbar klein ist, wobei es sich versteht, dass die Feder 15 und der Gegenkontakt 20 aus Materialien bestehen oder mit Überzügen versehen sind, die keiner den Übergangswiderstand unzulässig erhöhenden Korrosion unterliegen. Die Gegenkontakte 20 bilden also an der Stützplatte 19 gehaltene Widerlager für die Schraubenfedern 15 und die von ihnen auf die Gegenkontakte 20 ausgeübten Kräfte werden auf die Stützplatte 19 übertragen, von dieser also aufgenommen.
Der Längsbereich 23 der Feder 15 ist ihr einziger Längsbereich, der axial federn kann.
Im axialen Abstand von der Schraubenfeder 15 ist der Stift 12 in einer Bohrung der vorderen Führungsplatte 16, die parallel zu den anderen Platten 17, 18, 19 ist, mit Gleitlagerspiel geradegeführt.
Wie in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet, kann ggfs. zwischen den beiden Platten 16 und 17 des Prüfadapters 10 noch eine weitere Platte 16 min im Abstand von ihnen zwischengefügt sein, die ebenfalls der Gleitgeradführung des Stiftes 12 dient, indem dieser die ihm zugeordnete Bohrung dieser Platte 17 oberhalb der Schraubenfeder 15 durchdringt, um den Stift 12, wenn er besonders lang und dünn ist, hierdurch gegen Knicken zu sichern. Alle von dem Federkontaktstift 11 durchdrungenen Bohrungen der Platten 16, 16 min , 17, und 18 fluchten miteinander. Wie erwähnt, können alle diese Platten zweckmässig aus elektrisch isolierendem Material bestehen, um hierdurch auf besonders einfache Weise die von ihnen geführten und an der Stützplatte 19 abgestützten Federkontaktestifte 11 gegeneinander im Prüfadapter elektrisch zu isolieren.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schraubendruckfeder 15 nicht vorgespannt und praktisch ungespannt, solange der Federkontaktstift 11 keinen Prüfling 21 kontaktiert, da sie bei der dargestellten vertikalen Stellung nur durch das geringe, gegenüber den beim Kontaktieren auftretenden Kräften vernachlässigbare Eigengewicht des Stiftes 12 belastet ist.
In Fig. 1 ist strichpunktiert ein Prüfling 21, der durch Abwärtsbewegen in Richtung des Pfeiles A mit einer vorbestimmten Stelle von ihm, bspw. einer Buchse oder einem Punkt einer Leiterbahn oder dgl., an die Kontaktspitze 13 des Stiftes 12, diesen Stift 12 eine vorbestimmte Strecke nach unten gegen die Kraft der Feder 15 drückend, angedrückt werden kann, um so eine sichere elektrische Verbindung zwischen diesem kontaktierten Punkt des Prüflings 21 und dem Testgerät 23 min mittels des Federkontaktstiftes 11, des Gegenkontaktes 20 und dem Leiter 28 herzustellen, die nur geringen, nicht störenden elektrischen Widerstand hat, der sich auch im Laufe vieler Prüfungen nicht oder kaum ändert.
In manchen Fällen kann die Platte 17 oder 18 in Fortfall kommen, wenn der im Windungsdurchmesser vergrösserte Zwischenbereich 25 nur das Hindurchfallen des Federkontaktstiftes durch die andere Platte 18 bzw. 17 zu verhindern hat.
Wenn der Prüfadapter 10 ständig eine Stellung hat, in der die Stifte 12 nach oben gerichtet sind, genügt es, diese Federkontaktstifte 11 nur axial von unten abzustützen und geradezuführen. In diesem Fall kann der im Windungsaussendurchmesser verbreiterte Zwischenbereich 25 der Schraubenfeder 15 und eine der Platten 17 oder 18 in Fortfall kommen, wie es im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 dargestellt ist. Man kann die hier noch eingezeichnete Platte 17 auch noch weiter nach unten setzen und den unteren Längsbereich der Schraubendruckfeder 15, an der ihre Windungen aneinander anliegen, kürzer als dargestellt machen. Bspw. kann man den axial federnden Längsbereich der Schraubendruckfeder so lang vorsehen, dass er bis an diese Platte 17 oder in ihre Bohrung hineinreicht.
In vielen Fällen ist es auch ausreichend, wenn der axial federnde Bereich der Schraubendruckfeder 15 bis zu ihrem rückwärtigen, am Gegenkontakt 20 anliegenden Ende reicht, wenn die Führung der Schraubendruckfeder 15 ausserhalb des Stiftes 12 noch so gut ist, bzw. der über dem Stift 12 nach unten überstehende Bereich dieser Feder 15 so kurz ist, dass diese Feder auf dem über den Stift 12 unten überstehenden Bereich im Betrieb nicht seitlich ausknicken kann.
Wenn es erwünscht ist, dass die Feder 15 im Prüfadapter 10 ständig vorgespannt ist, was u.a. den Vorteil kürzerer Federwege bei der Kontaktierung von Prüflingen hat, kann dies auf einfache Weise dadurch erreicht werden, indem man die Aufwärtsbewegung des Stiftes 12 so begrenzt, dass sich die Schraubenfeder 15 nicht entspannen kann, also vorgespannt ist. Zu diesem Zweck ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 am Stift 12 unterhalb der vorderen Führungsplatte 16 eine Verbreiterung 30 am Stift 12 vorgesehen, die, solange der Stift 12 nicht durch einen Prüfling 21 nach unten gedrückt ist, an der Unterseite dieser Platte 16 anliegt und so die Aufwärtsbewegung dieses Stiftes 12 begrenzt, und in dieser vorderen Grenzstellung des Stiftes 12 ist die Schraubenfeder 15 noch vorgespannt.
Auch verhindert dies ebenfalls Herausfallen des Stiftes 12 und der Feder 15 aus dem Prüfadapter 10, wenn man diesen umkippen sollte, und es kann also auch deshalb bei Fig. 3 der in Fig. 1 und 2 im Windungsaussendurchmesser vergrösserte Zwischenbereich 25 der Schraubendruckfeder 15 entfallen.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist ferner das vordere Ende der Schraubenfeder 15 am Stift 12 nicht unverrückbar gehalten, sondern die Feder 15 liegt am Stift 12 ohne feste Verbindung mit ihm an einer Verbreiterung 31 dieses Stiftes 12 an, so dass der Stift 12 nach Abnahme der ihn führenden vorderen Führungsplatte 16 aus der Schraubenfeder 15 herausgezogen werden kann.
Die Verbreiterungen 30, 31 des Stiftes 12 können durch spanloses Verformen, vorzugsweise Prägen der hier ursprünglich kreiszylindrischen Bereiche dieses Stiftes 12 erfolgen, bspw. durch Eindrücken seitlicher Vertiefungen in den Stift mittels eines Stempels oder durch Zusammendrücken dieser Stiftbereiche oder je eines Teiles dieser Stiftbereiche mittels einer Zange oder dgl. Oder es können zur Bildung solcher Verbreiterungen am Schaft 33 des Stiftes 12 Ringe 35, 36 befestigt sein, bspw. im Festsitz oder durch Löten oder Schweissen.
In Fig. 4 ist ferner der dem Inkontaktkommen mit Prüflingen dienende Kontaktkopf des Stiftes 12 durch ein gesondertes Teil 34 gebildet, das auf den Schaft 33 des Stiftes 12 aufgesetzt und mit ihm lösbar oder unlösbar verbunden ist.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind an der Stützplatte 19 des Prüfadapters 10 für jede Schraubendruckfeder 15 jedes Kontaktelementes 11 zu ihrem elektrischen Anschluss ein Gegenkontakt 20 fest angeordnet, der durch die Schraubendruckfeder 15 ebenfalls nicht störend verschlissen werden kann, indem er einen oberen massiven, relativ dicken kreiszylindrischen Längsbereich 32 aufweist, an dessen oberer ebener Stirnfläche die Schraubenfeder 15 ständig in gutem elektrischen Kontakt anliegt. Bspw. kann die Schraubenfeder 15 aus vergütetem Kupfer-Beryllium oder Bronze und der Gegenkontakt 20 aus Messing, Bronze oder Kupfer-Beryllium bestehen.
An den massiven Längsbereich 32 des Gegenkontaktes 20 schliesst nach unten ein eine zum Gegenkontakt 20 koaxiale Bohrung aufweisender, hülsenförmiger Längsbereich 32 min gleichen Aussendurchmessers oder ggf. auch anderen Aussendurchmessers an, der über die Platte 19 nach unten wie dargestellt übersteht und in dessen Bohrung ein zum Testgerät 23 min führender elektrischer Leitungsdraht 28 eingesteckt und bspw. durch Krimpen dieses Bereiches 32 min oder durch Löten oder Schweissen in guter elektrischer Verbindung mit diesem Gegenkontakt 20 fest verbunden ist.
Der über den Stift 12 ständig überstehende Bereich der Schraubenfeder 15 ergibt eine ganze Reihe von Vorteilen. Der Stift kann kürzer sein und mit besonders geringer Reibung seine Hubbewegungen ausführen. Die Feder 15 kann sich auf dem Stift leicht selbst zentrieren. Der Gegenkontakt 20 kann besonders klein sein und benötigt keine Bohrung für den Stift 12. Der Kontakt zwischen der Schraubenfeder und dem Stift 12 lässt sich besonders gut gestalten, da man in der Ausbildung des ständig über den zylindrischen Bereich des Stifts überstehenden Bereichs der Feder 15 jede Freiheit für hierfür optimale Gestaltung hat, bspw. den sich ungefähr konisch verjüngenden Endbereich 27 vorsehen kann.
Die Stifte 12 können bspw. aus rostfreiem Stahl, Messing, Kupfer-Beryllium, Nickel-Beryllium oder dgl. hergestellt sein. Auch können die Stifte 12 wie auch die Schraubenfedern 15 gewünschtenfalls stellenweise oder durchgehend mit Überzügen versehen sein, die sie gegen Korrosion schützen bzw. ihre elektrisch leitenden Eigenschaften noch weiter verbessern können, bspw. mit Überzügen oder stellenweisen Beschichtungen aus Edelmetall, Nickel und dgl. versehen sein oder stellenweise auch mit elektrisch isolierenden Überzügen versehen sein, wenn die Gefahr des Inkontaktkommens einander benachbarter Kontaktelemente durch besonders geringe Mittenabstände zwischen ihnen bestehen sollte.
Die Platten 16, 16 min , 17, 18 und 19 können am Prüfadapter parallel zueinander fest angeordnet sein. Jedoch kann bspw. auch vorgesehen sein, dass die vordere Führungsplatte 16 oft auch in von der Stützplatte 19 wegführender Richtung parallel zu den Längsrichtungen der Stifte 12 bis in eine vordere Grenzstellung beweglich und federbelastet ist, in welchem Falle die Stifte 12 nur wenig oder gar nicht über die vordere Platte 16 überstehen müssen, wenn sie sich in ihren vorderen Grenzstellungen befinden.
The invention relates to a contact device according to the preamble of claim 1.
Contact devices of this type are parts of test devices which are used to test electrical or electronic test objects, such as printed circuit boards, integrated circuits and other preferably electronic test objects, for freedom from defects. A large number of contact elements are usually arranged next to one another on the contact device, each of which has a pin and a helical compression spring. The single pin is used to contact a predetermined point of a test object to be tested in order to establish an electrically good conductive connection between this contact point of the test object and a test device or the like. the test facility to cooperate which test device controls and evaluates the test of the respective test object after the electrical connections have been established between it and the test device.
The contact device is not used to control and evaluate the test of the individual test object, but rather to contact it to establish electrical connections between the respective test object and the test device.
In a known contact device of this type (DE-OS 1 800 657) the helical compression springs of their contact elements are located on pins of the pins which penetrate the bores of a support plate arranged immovably on the contact device, which support plate is designed as a printed circuit board, the conductor tracks of which are on the helical compression springs facing the front, which are printed or etched and each conductor track is contacted by a helical compression spring.
The helical compression springs are supported with their front ends on the rear sides of regions of the pins which are enlarged in diameter and guided in bores of a guide plate of the contact device. Each conductor track of the immovable printed circuit board leads to a connection for an electrical lead wire which is arranged outside the region of the contact device which has the contact elements and which forms an electrical conductor which leads to the test device of the test device. The spikes of the pins protrude with their rear end regions through holes in the immovable printed circuit board and stop bushes are fastened on their rear ends, which are supported in the unloaded rest positions of the pins on the rear side of the immovable printed circuit board.
Since for each contact element there must be a separate conductor track on the immovable circuit board, which must not have any electrical contact with the other conductor tracks, the center distances between adjacent, mutually parallel contact elements must be at least quite large if between adjacent "outer" contact elements, the are arranged on the outer edge of the arrangement of the contact elements, in each case a plurality of conductor tracks which serve to connect "inner" contact elements located within this contact element arrangement must pass through. In the presence of such “inner” contact elements, only center distances between adjacent contact elements are possible, which are quite large and have to be larger the more conductor tracks have to be passed between adjacent contact elements.
The etched or printed conductor tracks of the immobile circuit board are also very thin and there is a risk that the helical compression springs on them can wear through in a relatively short operating time, so that there is no longer any reliable or insufficient contact of the relevant coil spring with the associated conductor track and this makes the contact device unusable. The lateral arrangement of the connections to which the further electrical lead wires are arranged also considerably increases the size of the contact device, which is also undesirable.
It is therefore an object of the invention to provide a contact device according to the preamble of claim 1, in which the contact elements on the contact device can be arranged at very small center distances from one another, even with any number of contact elements, which are independent of the presence of "inner" "Are contact elements of the contact element arrangement of the contact device. Also, the contact device should not be enlarged as far as possible transversely to the longitudinal direction of the contact elements by connecting further conductors to the contact elements. The mating contact surfaces should also be designed in such a way that the contact between the helical compression spring of the individual contact element and the mating contact surface against which its rear end rests is not susceptible to faults.
To achieve this object, the invention provides a contact device according to claim 1.
For the purposes of the invention, the counter contact is understood to mean a metallic body which is not part of a printed or etched conductor track, but rather forms a separate body which can be arranged at a point on the support plate which is as narrowly delimited as possible. The mating contact can preferably be inherently rigid or rigid, furthermore preferably a disk, a block, a cylindrical or stepped or other pin, a bolt, a socket or the like. be. The counter-contact can be inserted into a recess, preferably into an opening in the support plate, particularly expediently. Since the mating contact surfaces of the mating contacts are not sections of interconnects, no such non-existent interconnects also pass between mating contact surfaces, so that they can be arranged as close to one another as desired, unimpeded by interconnects.
This contact device according to the invention is structurally very simple and compact. Further electrical conductors or the like can be directly connected to the counter contacts. can be connected or be, such as lead wires or plug pins or sockets, to which lead wires are connected, which lead to a test device or the like. lead to the electrical connection of the contact device to it. The counter contacts can be of any length, so that they are insensitive to wear and cannot be worn away by the helical springs even in the course of very long operating times of the contact device. Further electrical conductors can also be connected to the back of the counter contacts, so that the connection points can be arranged on the back of the contact element arrangement and not laterally accordingly, in a space-saving manner.
The counter contacts can preferably be rotationally symmetrical, preferably circular cylindrical. You can also have other training, e.g. block or one or more gradations along their longitudinal axes or receive other suitable training. The counter contacts can preferably have a bore on the back or in some cases also be designed as sockets with through bores. A conductor to be connected, preferably a lead wire, can then be inserted into the bore and firmly connected to the mating contact, for example. by crimping the area of the counter contact that has the bore or by soldering or welding. The continuing electrical conductor, such as. B. a lead wire, preferably soldered or welded to the counter contact on the back.
The maximum extension of the mating contact perpendicular to the longitudinal axis of the helical compression spring resting on it can preferably be a maximum of 2 times, preferably a maximum of 1.5 times larger than the maximum winding outside diameter of the helical compression spring resting on it.
By projecting the helical compression spring backwards over the pin, the pin can be made shorter and more cost-effective and the mating contact against which it rests can be made without a hole for the pin and is therefore particularly small, stable and inexpensive. Better electrical contact between the helical compression spring and the mating contact can also be achieved. For example, the helical compression spring is provided with a rear end area which tapers to the counter contact and thus only needs to touch the counter contact almost at a point, which can also reduce the size of the counter contact.
Furthermore, the area of the helical compression spring located on the pin can easily center itself on the pin as a result of its protruding area and as a result keep the friction between the pin and the helical compression spring that occurs when the pin is moved axially low, which improves the function of the contact element since the Pin can slide easily in the helical compression spring.
The arrangement of the mating contacts on the support plate can be of any type. The counter contacts and the contact elements can preferably be arranged according to a predetermined grid, the grid dimension of this grid preferably being 2.5 mm or less. In the rows and columns of the grid, adjacent mating contacts then have center distances which correspond to this grid dimension.
The helical compression spring can be held frictionally on the pin by means of a front end region which preferably has only a few turns, which frictional engagement is so great that the helical compression spring is constantly held firmly on the pin. It can often also be conveniently provided that the pin has at least one example. formed by embossing side projection, such as a widening, cam, wart or the like. , which engages between two windings of the helical compression spring at its front end region to hold it in a positive manner. Or the front end region of the helical compression spring can be attached to the pin by soldering or welding.
The fixed arrangement of the end region of the helical compression spring on the pin has u. a. the advantage that the electrical contact resistance pin / helical compression spring does not change, or practically does not change, even over a long period of operation and is also minimal.
If the lowest possible constant contact resistance pin / helical compression spring is not essential, but a transition resistance that varies within certain limits can be permitted here, it can also be provided that the helical compression spring is not firmly connected to the assigned pin, but only on one on the pin to have the abutment located with its front end. The abutment can preferably be formed by a broadening of the pin caused by embossing the pin or by a slid onto a shaft by it and preferably frictionally or for example on it. ring held by soldering or welding.
The helical compression springs can have small outside diameters of e.g. Expediently received a maximum of 3 mm, depending on the requirement, a little more. In general, the outer diameter of the helical compression spring can be a maximum of 2 mm, often less than 1 mm. The pin can have an even smaller maximum outer diameter, of particularly expedient a maximum of 1.4 mm and particularly advantageously even considerably smaller than 1.4 mm, for example. get an outer diameter of 1 mm maximum. Much smaller outer diameters than 1 mm are also possible, e.g. 0.2 to 0.9 mm.
The electrical insulation of the contact elements from one another and of the counter contacts from one another can preferably be achieved by this electrical insulation effecting formation of all plates of the test adapter involved in supporting and guiding the contact elements and carrying the counter contacts. These plates can at least partially consist of electrically insulating material, preferably completely of electrically insulating material, for example. made of plastic, ceramic, glass or the like. This allows small center distances between adjacent contact elements and adjacent counter contacts, for example. of maximum 3 mm, preferably of max. 2.5 mm.
The number and arrangement of the contact elements of a contacting device according to the invention is in no way limited, since no conductor tracks lead through the support plate between adjacent mating contacts. In the contact device according to the invention, the contact elements can therefore be arranged in arbitrary numbers and arrangements with small center distances from one another, the number and arrangement of the contact elements having no influence on the center distances.
The pin of the contact element can behave like a rigid pin during operation, since it is generally only subjected to pressure and not to bending. In such cases it can also be called a "rigid pin". However, the pin can also be provided in cases where it can also be advantageously used for resilient bending, for example. when contacting the edges of bushings of test objects, e.g. of sockets to which it is not exactly centered and when contacting it can then center to the socket with resilient bending. At least in such cases, it is advantageous to make the pin resilient. If it is not subjected to bending, it can be given inelastic or less elastic training.
The front end of the pin used for contacting test objects can be formed directly by sharpening the pin. If the pin is in one piece, then in this case its contact tip serving to come into contact with test objects is in one piece with the pin. The pin can expediently be an essentially circular cylindrical pin, the contact tip of which can thus be produced by sharpening this pin. Or this contact tip can also be spherical, or also jagged, etc. It is also possible to widen the contact tip or the contact head of the pin by preferably non-cutting shaping in a transverse direction and to form its end edge in any desired manner, for example. to be provided with a series of teeth or teeth.
Or the pin can have a contact head which is enlarged in diameter and serves to come into contact with test specimens and which can be in one piece with the pin or a separate part.
The individual contact element can be held on the test adapter in different ways or can only be inserted into the test adapter in a removable manner. E.g. it is sufficient in many cases if the contact element or at least its pin is only inserted from above into the associated receiving bores of the contact device, the pin protruding upwards over the helical compression spring carrying it and remaining in an upright position even during the testing of the test specimens that you can pull it out together with the helical compression spring and replace it. If desired, the contact element or only its pin or only its helical compression spring can be held on the contact device against pulling out or falling out.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. Show it:
Fig. 1 shows a detail of a contact device with a contact element forming a spring contact pin according to a first exemplary embodiment of the invention,
Fig. 2 the spring contact pin according to Fig. 1 in a greatly enlarged and broken representation,
Fig. 3 shows a cut section from a contact device with a contact element according to a second exemplary embodiment of the invention,
Fig. 4 shows a variant of the contact element according to FIG. 3 in a sectional representation,
Fig. 5 shows a test device in broken, schematic representation,
Fig. 6 is a partial plan view of a support plate of a contact device according to an embodiment of the invention.
Of the contact device 10 shown in detail in FIGS. 1 and 2, which can form a so-called test adapter and is referred to hereinafter as the test adapter 10, only a single contact element 11 is shown, which forms a two-part, self-contained component of the test adapter 10, which one can also refer to the cohesion of its only two parts 12, 15 as a spring contact pin. The test adapter 10 generally has a large number, for example. Hundreds or thousands or even many thousands of such spring contact pins 11, which can preferably be arranged parallel to one another or approximately parallel to one another at approximately the same height.
In addition to the spring contact pins 11 shown, the test adapter 10 can also have spring contact pins of a different type or also other, e.g. have pneumatically actuated contact pins for contacting test objects to be tested.
It is also possible to arrange at least a partial number of the spring contact pins 11, preferably only a small number of the total spring contact pins 11 somewhat obliquely with respect to one another, so that their front ends, which serve to come into contact with the test objects to be tested, have smaller distances from one another than when the relevant ones are arranged in parallel Get spring contact pins.
The spring contact pins 11 and mating contacts 20 aligned with them can, for example. be arranged according to a predetermined grid or in some other arrangement. A common grid dimension is, for example. 2.5 mm.
The spring contact pin 11 consists of only two metal parts, namely the one-piece coil spring 15 and the one-piece, solid, straight pin 12 which, with the exception of its two tapering, approximately conical ends, is circular-cylindrical. Its diameter can usually suitably be equal to or less than 1 mm, preferably approximately 0.5 to 1 mm and its length, for example. expediently be 30 to 100 mm.
The helical spring 15 serving as a compression spring is pushed onto a rear region of the pin 12, but projects beyond the pin 12 to the rear so that the electrical connection end 14 of this, for example. expedient to form 40 to 110 mm long spring contact pin 11, which in the test adapter 10 constantly bears against the associated, immovably arranged metallic, circular-cylindrical, solid, disk-shaped counter-contact 20 without being firmly connected to it. On the back 37 of this counter contact 20 is an electrical, wire-shaped conductor, i. H. a lead wire 28 is connected, preferably soldered or welded, which leads to a test device 23 min of a test device having this test adapter 10 for the electrical test of test objects for freedom from electrical defects.
Such a test device 9 is shown in Fig. 5 is shown schematically and broken. It has the test adapter 10, the pins 12 of its contact elements 11 for contacting test objects, such as printed circuit boards, chips or the like. serve, such a test specimen is indicated by dash-dotted lines at a distance from the test adapter 10. The electrical connections between the contact elements 11 of the test adapter 10 having the pins 12 and the test device 23 min of the test device 9 are made by means of lead wires 28 (FIG. 1, 2), which are combined to form a cable 8, which connects the test adapter 10 to the test device 23 minutes. The pins 12 are guided on the test adapter by means of a guide plate 16.
The test adapter has a housing or a support 7 on which all of the plates 16, 17, 18 and 19 of the test adapter 10 involved in guiding and supporting the contact elements 11 (FIG. 1, 2) are attached.
The helical spring 15 is held immovably on the pin 12 at its front end region 22, preferably by having its turns abutting one another here and being wound with such a small inside diameter that the helical spring 15 is thereby held frictionally on the pin 12 and thus immovably on it. This end area 22 has therefore been pushed onto the pin 12 with the large force required to overcome the frictional holding until the intended position of this end area 22 on the pin 12 is reached, and the coil spring then holds itself with this end area 22 due to the frictional force firmly on the pin 12 by the maximum force with which the pin 12 can compress the coil spring is significantly less than the force required to overcome this frictional force.
The attachment of the front end region of the helical compression spring 15 can also be carried out in other ways in some cases, for example. by soldering or welding.
The lower end 14 of this coil spring 15 is always at an axial distance from the pin 12, so that the lifting movements of the pin 12 occurring during the testing of test specimens do not lead to the lower end 14 of the coil spring 15 and thus the lower end of the coil spring 15 Stroke movement of the pin 12 can not hinder.
The turns of the coil spring 15 are formed on their lower end region 27 such that they abut one another and this lower end region 27 tapers in the direction of the free end 14 of the coil spring 15 in the winding outer diameter as shown, so as to provide particularly good electrical contact between the lower one To reach the connecting end 14 of the coil spring 15 and the disk-shaped electrical counter contact 20, which does not cause any significant electrical contact resistance.
The massive mating contact 20 is fixedly arranged in a bore 29 of the bottom plate 19 (support plate), which is immovably arranged on the test adapter 10, by being pressed into the enlarged area of the stepped bore 29 up to the shoulder 38 of this bore. As shown, the electrical connecting wire 28 is soldered or welded to the rear of this mating contact 20, this wire projecting into the lower, reduced-diameter area of the bore 29 as far as the mating contact 20. This wire 28 thus strives away from the rear of the mating contact 20 and the support plate 19 of the test adapter 10 and is connected to one or more cables 8 with other such lead wires that are connected to other mating contacts of the support plate 19 (FIG. 5) summarized and led to the test device 23 min of the test device 9.
These wires 28 are electrically insulated on the circumference, at least in the areas where they can touch one another.
In the case of Fig. 6 cut-out support plate 19, the counter-contacts 20 are arranged according to a grid, the grid points of which are arranged at equal distances from one another in rows and columns perpendicular thereto, with a counter-contact 20 being arranged at each grid point and the counter-contacts 20 for their electrical insulation from one another by the electrically insulating one Material of the support plate 19 have a sufficiently small distance from one another, which can preferably be less than 1 mm. The grid dimension, d. H. the center distance of two counter contacts 20 adjacent in the row or in the column can preferably be 2.5 mm or less. The mating contacts 20 are arranged as points or locations on the support plate 19 corresponding to the grid points of the grid.
The wire from which the individual coil spring 15 is wound can preferably be a round wire of constant diameter or, if necessary. also have other cross sections.
Connected to the upper end region 22 of the spring 15 is an axially resilient, longer region 23 which, even in the unloaded state of the helical spring 15, is guided straight along the entire length of the pin 12 with plain bearing play and only to the down to the end 14 of the spring 15 Connect adjacent turns of the spring 15 (longitudinal areas 24-27), so that here the spring 15 cannot be axially compressed in order to increase its lateral rigidity and the spring longitudinal areas 24 and 26 also participate in the guidance of the spring contact pin 11 by Bores of the plates 17, 18 are guided with plain bearing play.
The lower region 24 to 27 of the spring 15, on which the turns of the spring 15 abut one another to increase the lateral rigidity, forms a total of four adjoining longitudinal regions 24 to 27. Of these, the maximum outer winding diameter of the short axial intermediate region 25 located between the longitudinal regions 24 and 26 is larger than the diameter of the holes in the plates 17, 18 penetrated by the spring longitudinal regions 24 and 26 with play. This longitudinal region 25, whose outer winding diameter is enlarged, is located in the test adapter 10 between the mutually parallel plates 17, 18 at axial distances from them. These plates 17, 18 have bores which are penetrated by the spring contact pin 12.
Their diameters are smaller than the maximum outer winding diameter of the intermediate region 25, in order to hold the spring 15 and thus also the spring contact pin 11 in the test adapter 10 against being pulled out or falling out.
The outer winding diameters of the regions 24 and 26 of the helical compression spring 15 adjoining this intermediate region 25 upwards and downwards, at which their windings also abut one another, are constant and of equal size. These outside winding diameters are such that they are somewhat smaller than the diameter of the holes in the plates 17, 18 through which they penetrate, so that the coil spring 15 is axially slidably guided in these holes so that the coil spring 15 is in the test of specimens 21 also has a practically full size on this contact force exerted by the pin 12, so that the counter contact 20 forms the abutment on which the spring 15 is supported to exert its spring force on the pin 12,
whereby the electrical contact resistance at the point of contact of the spring 15 with the mating contact 20 is particularly safely negligibly small during each test, it being understood that the spring 15 and the mating contact 20 are made of materials or are provided with coatings that do not impede the contact resistance are subject to increasing corrosion. The counter contacts 20 thus form abutments for the coil springs 15 held on the support plate 19 and the forces exerted by them on the counter contacts 20 are transmitted to the support plate 19, that is to say they are absorbed by the latter.
The longitudinal region 23 of the spring 15 is its only longitudinal region that can spring axially.
At an axial distance from the helical spring 15, the pin 12 is guided in a bore in the front guide plate 16, which is parallel to the other plates 17, 18, 19, with plain bearing play.
As in Fig. 1 indicated by dash-dotted lines, may Between the two plates 16 and 17 of the test adapter 10 there is another plate 16 minutes apart between them, which also serves to guide the slide of the pin 12 by penetrating the associated hole of this plate 17 above the coil spring 15 around the pin 12, if it is particularly long and thin, to secure it against kinking. All holes of the plates 16, 16 min, 17, and 18 penetrated by the spring contact pin 11 are aligned with one another. As mentioned, all these plates can expediently consist of electrically insulating material, in order to thereby electrically isolate the spring contact pins 11 which they guide and which are supported on the support plate 19 from one another in the test adapter in a particularly simple manner.
In this exemplary embodiment, the helical compression spring 15 is not preloaded and practically untensioned, as long as the spring contact pin 11 does not contact a test specimen 21, since in the vertical position shown it is only loaded by the low weight of the pin 12 which is negligible compared to the forces which occur when contact is made.
In Fig. 1 is a dot-dash line a test specimen 21 which, for example, by moving downward in the direction of arrow A with a predetermined position thereof. a socket or a point of a conductor track or the like. , on the contact tip 13 of the pin 12, this pin 12 pressing down a predetermined distance against the force of the spring 15, so as to ensure a secure electrical connection between this contacted point of the test specimen 21 and the test device 23 min by means of the spring contact pin 11, the mating contact 20 and the conductor 28, which has only a small, non-disturbing electrical resistance, which does not change or changes little in the course of many tests.
In some cases, the plate 17 or 18 can cease to exist if the intermediate region 25, which has a larger winding diameter, only prevents the spring contact pin from falling through the other plate 18 or 17 has to prevent.
If the test adapter 10 is always in a position in which the pins 12 are directed upward, it is sufficient to support these spring contact pins 11 only axially from below and to guide them straight. In this case, the intermediate region 25 of the helical spring 15 and one of the plates 17 or 18, which is widened in the outer winding diameter, can cease to exist, as is the case in the exemplary embodiment according to FIG. 3 is shown. The plate 17, which is still shown here, can also be set further down and the lower longitudinal region of the helical compression spring 15, on which its turns abut each other, can be made shorter than shown. E.g. you can provide the axially resilient longitudinal region of the helical compression spring so long that it extends up to this plate 17 or into its bore.
In many cases it is also sufficient if the axially resilient area of the helical compression spring 15 extends to its rear end, which is in contact with the mating contact 20, if the guidance of the helical compression spring 15 outside the pin 12 is still as good, or the area of this spring 15 projecting downward above the pin 12 is so short that this spring cannot buckle laterally on the area projecting beyond the pin 12 below.
If it is desired that the spring 15 in the test adapter 10 is constantly biased, which u. a. has the advantage of shorter spring travel when contacting test specimens, this can be achieved in a simple manner by limiting the upward movement of the pin 12 in such a way that the coil spring 15 cannot relax, that is to say is preloaded. For this purpose, in the exemplary embodiment according to FIG. 3 on the pin 12 below the front guide plate 16, a widening 30 is provided on the pin 12 which, as long as the pin 12 is not pressed down by a test specimen 21, bears against the underside of this plate 16 and thus limits the upward movement of this pin 12, and in this front limit position of the pin 12, the coil spring 15 is still biased.
This also prevents the pin 12 and the spring 15 from falling out of the test adapter 10 if one should tip over, and it is therefore also possible in FIG. 3 of the in Fig. 1 and 2, the intermediate region 25 of the helical compression spring 15, which is enlarged in the outer winding diameter, is omitted.
In the embodiment according to Fig. 3, the front end of the helical spring 15 is not held immovably on the pin 12, but the spring 15 rests on the pin 12 without a fixed connection to a widening 31 of this pin 12, so that the pin 12 after removal of the front guide plate leading it 16 can be pulled out of the coil spring 15.
The widenings 30, 31 of the pin 12 can be made by non-cutting shaping, preferably embossing, of the originally circular-cylindrical regions of this pin 12, for example. by pressing lateral depressions into the pin by means of a stamp or by compressing these pin areas or a part of each pin area using pliers or the like. Or 12 rings 35, 36 can be attached to the shaft 33 of the pin to form such widenings, for example. in a tight fit or by soldering or welding.
In Fig. 4, the contact head of the pin 12, which serves to come into contact with test objects, is formed by a separate part 34 which is placed on the shaft 33 of the pin 12 and is detachably or non-detachably connected to it.
In the embodiment according to FIG. 3, a mating contact 20 is fixedly arranged on the support plate 19 of the test adapter 10 for each helical compression spring 15 of each contact element 11 for their electrical connection, said mating contact likewise not being worn out by the helical compression spring 15 by having an upper massive, relatively thick circular cylindrical longitudinal region 32 , on the upper flat end face of the coil spring 15 is constantly in good electrical contact. E.g. The coil spring 15 can be made of tempered copper beryllium or bronze and the counter contact 20 can be made of brass, bronze or copper beryllium.
At the bottom of the solid longitudinal area 32 of the mating contact 20 is a sleeve-shaped longitudinal area 32 of the same outside diameter or possibly with a bore coaxial with the mating contact 20. also of other outside diameter, which protrudes downward over the plate 19 as shown and in whose bore an electrical lead wire 28 leading to the test device 23 min is inserted and, for example, is firmly connected to this counter contact 20 by crimping this area for 32 minutes or by soldering or welding in good electrical connection.
The area of the helical spring 15 which projects continuously beyond the pin 12 results in a whole series of advantages. The pin can be shorter and can perform its lifting movements with particularly low friction. The spring 15 can easily center itself on the pin. The counter contact 20 can be particularly small and does not require a bore for the pin 12. The contact between the helical spring and the pin 12 can be designed particularly well, since in the formation of the area of the spring 15 which projects continuously beyond the cylindrical area of the pin, there is every freedom for the optimal design, for example. can provide the approximately conically tapering end region 27.
The pins 12 can, for example. made of stainless steel, brass, copper beryllium, nickel beryllium or the like be made. The pins 12 as well as the coil springs 15 can, if desired, be provided in places or continuously with coatings which protect them against corrosion or can further improve their electrically conductive properties, for example. with coatings or in places coatings of precious metal, nickel and the like. be provided or in places also be provided with electrically insulating coatings if the risk of contact between adjacent contact elements should exist due to particularly small center distances between them.
The plates 16, 16 min, 17, 18 and 19 can be fixedly arranged parallel to one another on the test adapter. However, for example it can also be provided that the front guide plate 16 is often movable and spring-loaded in the direction leading away from the support plate 19 parallel to the longitudinal directions of the pins 12 up to a front limit position, in which case the pins 12 are only slightly or not at all over the front plate 16 must survive when they are in their front limit positions.