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Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktiereinrichtung, mit welcher ein zu prüfendes elektronisches Bauelement mit einer elektronischen Prüfeinrichtung verbunden wird, welche Kontaktiereinrichtung wenigstens einen Kontaktpunkt aufweist, der auf eine korrepondierende elektrische Anschlussstelle des Bauelements gehalten wird, um das Bauelement mit der Prüfeinrichtung elektrisch zu verbinden.
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Es ist bekannt, dass elektronische Bauelemente vor der weiteren Verwendung auf ihre Funktion hin geprüft werden müssen. Hierfür werden Prüfstände verwendet, die eine Aufnahme für das zu prüfende Bauelement aufweisen, in welche das Bauelement eingelegt werden. Dann werden die Anschlüsse des Bauelements mit einer elektronischen Schaltung verbunden, und das Bauelement wird geprüft.
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Zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen dem Bauelement und der Prüfschaltung werden Kontaktiereinrichtungen, sogenannte Kontaktoren, eingesetzt, die an den erforderlichen Stellen freiliegende Kontakte aufweisen, so dass sie auf die elektrischen Anschlüsse des Bauelements gedrückt werden können. Damit ist die elektrische Verbindung hergestellt, und das elektronische Prüfen des Bauelements kann durchgeführt werden. Solche Prüfstände sind allgemein bekannt und bedürfen an sich keiner weiteren Erläuterung.
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Im Zuge der immer kleiner werdenden elektronischen Bauelelemente sind die Anschlusskontakte ebenfalls sehr klein und liegen häufig sehr eng nebeneinander. Es ist offensichtlich, dass an den Kontaktor erhöhte Anforderungen in Bezug auf die Genauigkeit gestellt werden, mit der er zuverlässig und reproduzierbar die elektrische Verbindung nur durch Andrücken an die Anschlussstellen herstellt.
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Aus der
EP 0 718 917 B1 und der
EP 0 817 319 B1 sind derartige Kontaktoren bekannt, die an den Kontaktpunkten mechanisch verschwenkbare Hebel aufweisen, die elastisch an einer Platte gehalten werden und beim Andrücken des Bauelements auf den Kontaktor verschwenken. Hierdurch reibt die Kontaktstelle auf dem Anschluss des Baulements, so dass ein guter und reproduzierbarer elektrischer Kontakt hergestellt wird. Die Hebel werden durch ein elastisches Element an der Platte gehalten derart, dass sie nach der Prüfung wieder in die Ausgangslage zurückschwenken. Solche Kontaktoren sind aufwändig herzustellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktiereinrichtung der eingangs geschilderten Art so auszubilden, dass deren Herstellung einfacher ist. Gleichwohl soll hierdurch ebenfalls ein guter und reproduzierbarer elektrischer Kontakt zwischen Prüfling und Kontaktor bewirkt werden können.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass der Kontaktpunkt auf einer flexiblen Leiterplatte angeordnet ist, die elastisch auf die Kontaktstellen des Bauelements gedrückt wird. Derartige Leiterplatten sind relativ einfach und mit hoher Genauigkeit herstellbar. Inbesondere ist es möglich, die elektrischen Kontaktstellen nahezu an jeder beliebigen Position auf der Leiterplatte herzustellen, ohne dass der erforderliche Einbauraum von mechanischen Schwenkhebeln berücksichtigt werden muss.
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Weiterhin weist die flexible Leiterplatte eine ihr innewohnende Elastizität auf, die ausreicht, eine Rückstellung des Kontaktors vor jeder neuen Prüfphase zu bewirken. Zusätzliche elastische Rückstellelemente brauchen nicht verwendet und eingebaut zu werden.
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Eine flexible Leiterplatte umfasst in der Regel im Querschnitt zwei elektrisch isolierende Schichten, zwischen denen eine Leiterschicht angeordnet ist. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die dem Bauelement. zugewandte isolierende Schicht an den Stellen der Kontaktpunkte Durchbrechungen aufweist und dass die Kontaktpunkte über die elektrisch isolierende Schicht hinausragen. Hierdurch wird ein besonders sicherer Kontakt zwischen dem Kontaktor und dem Bauelement bewirkt, da die Kontakte frei liegen und gut mit den Anschlüssen des Bauelements verbunden werden können. Die in der Regel komprimierbare Isolationsschicht braucht daher nicht zusammengedrückt zu werden, um den elektrischen Kontakt herzustellen.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Kontaktpunkte durch Aufsprühen von elektrisch leitenden Material auf die freiliegenden Stellen der Leiterschicht hergestellt worden sind. Das Aufsprühen des elektrisch leitenden Materials, beipielsweise Kupfer, ist heutzutage mit großer Genauigkeit möglich. Im einzelnen kann hierbei so vorgegangen werden, dass die dem zu prüfenden Bauelement zugewandte isolierende Schicht der Leiterplatte zunächst an den erforderlichen Stellen weggeätzt wird. Danach liegt der Kontaktpunkt frei, jedoch in einer Vertiefung. Dann wird das Kontaktmaterial auf die frei liegenden Leiterplattenstellen aufgesprüht, bis der so gebildete Kontaktpunkt mit seinem freien Ende über die isolierende Schicht hinausragt.
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Mit derartig hochstehenden Kontaktpunkten kann eine elektrische Verbindung zu den Anschlüssen des Bauelements gut und nur mit leichtem Druck hergestellt werden. Zudem erfolgt beim Niederdrücken des Bauelements auf den Kontaktor aufgrund der federnden Nachgiebigkeit der flexiblen Leiterplatte eine reibende Bewegung zwischen dem Kontaktpunkt und der Anschlussstelle, wodurch sich ein guter und reproduzierbarer Kontakt ergibt.
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Grundsätzlich kann der Kontaktpunkt als Säule ausgebildet sein, die sich von der Leiterschicht bis zu der gewünschten Höhe erstreckt. Günstig ist es aber, wenn die Kontaktpunkte einen sich von der Leiterschicht weg erstreckenden verjüngenden Verlauf haben. Hierdurch wird ein definierter Andruck auf den Anschluss bewirkt. Es kann beispielsweise vorgesehen werden, dass die Kontaktpunkte eine pyramidenförmige oder kegelförmige Gestalt aufweisen.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Kontaktpunkte im Querschnitt stufenförmig ausgebildet sind. Die Kontaktpunkte können beispielsweise als Stufenpyramide ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass der sich zwangsläufig und auch erwünschte Verschleiß der Kontaktpunkte gut detektiert werden kann. Erfolgt die Kontaktierung nämlich von einer Stufe zur nächsten Stufe kann dies von der Prüfschaltung erfasst und angezeigt werden. Es kann hierbei vorgesehen werden, dass der Kontaktpunkt mehrstufig ausgebildet ist und dass ab dem Erreichen einer bestimmten Stufe ein Signal erzeugt wird, mit welchem auf einen erforderlichen Austausch des Kontaktors hingewiesen wird. Gleichwohl bleibt der Kontaktor zumindest bis zum Erreichen der nächsten Stufe vollfunktionsfähig, so dass nach wie vor reproduzierbare und exakte Prüfungen durchgeführt werden können. Ein unerwartetes Versagen des Kontaktors ist daher nicht zu befürchten.
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Wie der Kontaktor elektrisch mit den Anschlüssen des zu prüfenden Bauelements verbunden wird, ist grundsätzlich beliebig. Es kann vorgesehen sein, dass die flexible Leiterplatte an einem Rahmen gehalten ist, der relativ zum Bauelement hin- und herbewegbar ist. Der Rahmen ist an dem Maschinengestell der Prüfeinrichtung befestigt, und der Kontaktor liegt mit seinen Kontaktpunkten frei zugänglich im Rahmen. Der Rahmen ist zudem elektrisch mit dem Kontaktor und der Prüfschaltung verbunden. Das zu prüfende Bauelement wird dann in der vorbestimmten Lage mit seinen Anschlüssen auf den Kontaktor gedrückt, und das Prüfen kann erfolgen. Das Andrücken des Bauelements auf den Kontaktor kann maschinell mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Damit ist eine automatierte Prüfung möglich.
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Es kann vorgesehen werden, dass zwischen der Leiterplatte und dem Rahmen wenigstens ein elastisches Element angeordnet ist. Dadurch kann ein sicherer Kontakt zwischen den Kontakten und den Anschlüssen auch dann bewirkt werden, wenn die Anschlüsse nicht in einer Ebene liegen. Ferner wird ein definierter Anpressdruck erreicht, wodurch die gewünschte Reproduzierbarkeit der Prüfergebnisse erreicht wird.
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Weiterhin werden durch diese Ausbildung unerwünschte elektrischmagnetische Schwingungen vermieden, die bei derartig kleinen Baulementen zu einer Verfälschung des Prüfergebnisses führen. Insbesondere werden durch den Kontaktor keine Dipole oder dergleichen gebildet. Die zu den Anschlüssen der Prüfschaltung führenden Leiterbahnen können flächige Verdickungen oder eine verwinkelte Kontur aufweisen, so dass derartige Schwingungen vermieden oder zumindest gedämpft werden. Ein Einfluss auf das Prüfergebniss wird zuverlässig vermieden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 die Seitenansicht auf einen Kontaktor in der wirksamen Lage,
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2 einen Schnitt durch einen Kontaktpunkt in vergrößerter Darstellungsform und
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3 die Draufsicht auf einen Kontaktpunkt.
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Der in der Zeichnung teilweise dargestellt Kontaktor weist eine flexible Leiterplatte 11 auf, die an einem Rahmen 12 befestigt ist. Mit dem Rahmen kann die Leiterplatte in Richtung des Pfeiles 13 auf ein zu prüfendes Bauelement 14 hin- und wieder wegbewegt werden. Das Bauelement 14 kann ein Halbleiterbaulement, ein SMT-Bauelement oder eine bestückte Leiterplatte sein. Das Baulement weist eine Vielzahl von Anschlüssen 15 auf, die mit Hilfe des Kontaktors mit einer nicht gezeigten Prüfschaltung verbunden werden.
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Die Leiterplatte 11 weist eine Vielzahl von Kontaktpunkten 16 auf, die über Leiterbahnen 17 in der flexiblen Leiterplatte mit der Prüfeinrichtung verbunden sind. Durch Andrücken des Kontaktors auf das Bauelement 14 wird ein Kontaktpunkt 16 leitend mit dem zugeorndeten Anschluss 15 des Bauelements verbunden. Es können elastische Elemente 18 zwischen der flexiblen Leiterplatte 11 und dem Rahmen 12 vorgesehen werden, wodurch ein gleichmäger Anpressdruck der Leiterplatte auf das Bauelement bewirkt wird.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kontaktpunkt 16 als Stufenpyramide mit mehreren Stufen 19, 20, 21 ausgebildet, deren Grundflächen sich in Richtung auf das freie Ende des Kontaktpunktes verkleinern. Die freie Fläche 22 kommt in elektrische Verbindung mit der freien Fläche 23 des Anschlusse 15 des Bauelements 14. Durch einen sich verjüngenden Querschnitt des Kontaktpunktes 16 wird eine Relativbewegung der sich berührenden Flächen in Richtung der Pfeile 24 unterstützt, so dass sich der Kontaktpunkt leicht in den Anschluss 15 einarbeitet, wodurch ein besonders guter elektrischer Kontakt bereitgestellt wird.
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Die flexible Leiterplatte 11 weist zwei elektrisch nicht leitende Schichten 25, 26 auf, zwischen denen eine leitende Schicht 27 unter Bildung der Leiterbahnen zu den einzelnen Kontaktpunkten 16 vorhanden ist. Im Bereich des Kontaktpunktes weist die dem zu prüfenden Bauelement 14 zugewandte Schicht 25 eine Durchbrechung 28 auf, durch die sich der Kontaktpunkt 16 erstreckt. Die freie Fläche 22 des Kontaktpunktes 16 verläuft dabei oberhalb der Oberfläche 29 der Isolationsschicht 25. Damit kann ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen den Kontaktpunkten 16 und den Anschlussstellen 15 erfolgen.
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Bei der Herstellung einer derart ausgestalteten flexiblen Leiterplatte 11 wird zunächst die Isolierschicht 25 im Bereich der Kontaktpunkte 16 weggeätzt. Dadurch entstehen die Durchbrechungen 28, so dass die elektrisch leitende Schicht 27 frei liegt. Dann wird der vorspringende Kontaktpunkt durch Aufsprühen von elektrisch leitendem Material ausgebildet, bis die gewünschte pyramidenfömige Gestalt des Kontaktpunktes erreicht ist. Mit dem Aufsprühverfahren können die gewünschten Strukturen mit der erforderlichen Genauigkeit hergestellt werden. Die Höhe der einzelnen Stufen kann beispielsweise 2–10 μm betragen.
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Durch das Aufsprühen wird zudem erreicht, dass die freien Flächen 22 der Kontaktpunkte 16 im wesentlichen in einer Ebene liegen. Damit können die ebenfalls in einer Ebene liegenden Anschlüsse 15 des Bauelements gut kontaktiert werden. Aufgrund der Flexibilität der Leiterplatte 11 werden zudem kleinere Höhenunterschiede ausgeglichen, und ein gleichbleibender elektrischer Kontakt wird erreicht.
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Die freie Fläche 22 des Kontaktpunktes 16 reibt bei jedem Prüfvorgang über den Anschluss 15 des Bauelements 14. Dadurch wird sich der Kontaktpunkt 16 abnutzen, wodurch sich seine Höhe h verringert. Es liegt auf der Hand, dass ab einer bestimmten Abnutzung ein sicherer elektrischer Kontakt nicht mehr gewährleistet werden kann.
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Im Zuge der Abnutzung wird zunächst die oberste Stufe 21 des Kontaktpunktes 16 bis zu der darunter liegenden Stufe 20 abgetragen. Dann wird sich diese Stufe 20 bis zur nächsten Stufe 19 abnutzen. Der Vorteil einer derartigen stufenförmigen Ausbildung ist darin zu sehen, dass die Sprünge in den Berührungsflächen durch die Prüfschaltung detektiert werden können. Es kann daher vorgesehen werden, dass beipielsweise bei Erreichen der letzten Stufe 19 der dazugehörige Sprung zwischen der Stufe 20 und 19 erfasst und eine Meldung zum Austausch der Kontaktplatte 11 generiert wird. Der Austausch kann daher stets rechtzeitig efolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0718917 B1 [0005]
- EP 0817319 B1 [0005]
