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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Adapter für eine Prüfvorrichtung und eine Prüfvorrichtung zum Testen von Leiterplatten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Adapter für einen Paralleltester zum Testen von unbestückten Leiterplatten und einen Paralleltester zum Testen von unbestückten Leiterplatten.
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Vorrichtungen zum Testen von Leiterplatten werden grundsätzlich in zwei Gruppen unterteilt, den Fingertestern, die mit mehreren Kontaktfingern Prüfpunkte einer zu untersuchenden Leiterplatten seriell abtasten, und den Paralleltestern, die alle Prüfpunkte bzw. Leiterplattentestpunkte einer zu untersuchenden Leiterplatte gleichzeitig mittels einer Vielzahl von Kontakten kontaktieren.
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Bei den Paralleltestern unterscheidet man wiederum die Universaltester und die Dedicated-Tester.
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Universaltester sind Paralleltester mit einem Grundraster. Das Grundraster ist ein regelmäßiges Raster von Kontaktpunkten, die mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sind. Da die zu testenden Leiterplattentestpunkte einer zu testenden Leiterplatte normalerweise in einem vom regelmäßigen Raster des Grundrasters abweichenden Raster angeordnet sind, ist es notwendig, einen Adapter vorzusehen, der jeweils einen Leiterplattentestpunkt der zu testenden Leiterplatte mit einer Kontaktstelle des Grundrasters verbindet. Derartige Adapter werden auch als Rasteranpassungsadapter bezeichnet, da sie das vorbestimmte, regelmäßige Grundraster der Prüfvorrichtung auf die üblicherweise unregelmäßige Anordnung der Leiterplattentestpunkte einer zu testenden Leiterplatte umsetzen. Ein solcher Adapter weist in der Regel mehrere voneinander beabstandete Führungsplatten auf, in welche Führungslöcher zur Aufnahme von Prüfnadel eingebracht sind. Die Prüfnadel können im Adapter schräg angeordnet sein, so dass die Kontaktpunkte des regelmäßigen Grundrasters mit den Leiterplattentestpunkten elektrisch verbinden können, die in der Regel von der regelmäßigen Anordnung des Grundrasters abweichen.
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In der Regel wird der Adapter nicht unmittelbar auf dem Grundraster angeordnet, sondern es wird zwischen dem Grundraster und dem Adapter eine sogenannte Vollrasterkassette vorgesehen. Eine Vollrasterkassette ist ähnlich wie der Adapter aus mehreren Führungsplatten ausgebildet, in welcher Kontaktstifte in dem gleichen Raster wie das Grundraster angeordnet sind. Diese Kontaktstifte sind federnd ausgebildet. Der Grund, weshalb eine derartige Vollrasterkassette verwendet wird, ist, dass es schwierig ist, federnde Kontaktstifte in den Adapter einzusetzen, da diese zu dick sind, um sie im Adapter schräg anordnen zu können. Anderseits ist es notwendig, dass Höhenunterschiede aufgrund von Unebenheiten in der zu prüfenden Leiterplatte bzw. aufgrund der Schrägstellung der Nadeln im Adapter durch die federnden Kontaktstifte der Vollrasterkassette ausgeglichen werden können.
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Anstelle einer Vollrasterkassette kann auch eine elastische Leitgummiplatte vorgesehen werden, die eine elektrische Verbindung zwischen den Nadeln des Adapters und den entsprechenden Kontaktstellen des Grundrasters herstellt. Für einen zu prüfenden Leiterplattentyp muss jeweils ein spezieller Adapter hergestellt werden. Das Grundraster und die Vollrasterkassette sind hingegen unabhängig vom Typ der zu prüfenden Leiterplatte. Derartige Paralleltester mit einem Grundraster nennt man auch Universaltester, da lediglich der Adapter spezifisch an den jeweiligen Leiterplattentyp anzupassen ist. Die übrigen Bestandteile der Prüfvorrichtung können zum Testen beliebiger Leiterplattentypen verwendet werden.
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Die Dedicated-Tester sind hingegen Paralleltester, die eine Kontaktplatte aufweisen, in der Kontaktelemente in dem Raster der Leiterplattentestpunkte der zu testenden Leiterplatte angeordnet sind. Die Kontaktelemente der Kontaktplatte sind mit Drähten bzw. dünnen Kabeln einzeln direkt an die Anschlussstellen einer Auswerteeinrichtung bzw. einer Auswerteelektronik angeschlossen. Derartige Dedicated-Tester werden vor allem zum Testen von Mikrochips (ICs) eingesetzt. Sie finden jedoch auch zunehmend Anwendung im Testen von Leiterplatten, insbesondere wenn die Leiterplatten sehr kleine und eng nebeneinander angeordnete Leiterplattentestpunkte aufweisen. Die Herstellung der Kontaktplatte ist jedoch sehr aufwendig, da die einzelnen Kontaktelemente von Hand mit den entsprechenden Kabeln verlötet werden müssen. Daher sind Dedicated-Tester bei großflächigen, unbestückten Leiterplatten, bei welchen gleichzeitig tausende von Leiterplattentestpunkte kontaktiert werden müssen, nachteilig.
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Aus der
EP 875 767 B1 geht ein Paralleltester hervor, der eine Grundrasterplatte aufweist, an deren Oberfläche ein Grundraster ausgebildet ist. Die Grundrasterplatte ist eine mehrlagige Leiterplatte, wobei mehrere Kontaktstellen des Grundrasters mittels in der Grundrasterplatte verlaufender Scankanäle elektrisch miteinander verbunden sind. Es sind somit mehrere mittels jeweils einem der Scankanäle verknüpfte Kontaktstellen des Grundrasters mit jeweils einem Anschluss einer Auswertelektronik elektrisch verbunden. Dadurch können mehrere Kontaktstellen des Grundrasters mit einem Anschluss der Auswertelektronik bedient werden, wodurch es möglich ist, die Kontaktelemente des Grundrasters in hoher Dichte vorzusehen, ohne dass die Kapazität an Auswerteelektronik entsprechend erhöht werden muss. Auf dem Grundraster lagert ein Adapter und/oder Translator, auf welche die zu testende Leiterplatte aufgelegt werden kann.
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Aus der
WO 02/31516 A1 geht eine Modul für einen Paralleltester hervor, das einen streifenförmigen Abschnitt mit Kontaktstellen aufweist, der einen Teil eines Grundrasters des Paralleltesters bildet. Unterhalb des streifenförmigen Abschnittes ist eine vertikal stehende Platte angeordnet, auf welcher ein Teil einer Auswerteelektronik zum Auswerten von Prüfsignalen angeordnet ist. Die Kontaktstellen auf dem streifenförmigen Abschnitt sind in einem Raster mit einem Rasterabstand von nicht mehr als 2 mm angeordnet und zumindest zwei Kontaktstellen eines Moduls sind derart elektrisch miteinander verbunden, dass die elektrisch verbundenen bzw. verknüpften Kontaktstellen mit einem einzigen Eingang einer Auswerteelektronik in Kontakt stehen.
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In der
WO 2008/071541 A2 ist ein weiteres Modul für einen Paralleltester zum Testen von Leiterplatten offenbart. Dieses Modul weist eine Stützplatte und eine Kontaktplatte auf. Die Kontaktplatte ist aus einem starren Leiterplattenabschnitt, der als Grundrasterelement bezeichnet wird, und zumindest einem flexiblen Leiterplattenabschnitt ausgebildet. Am Grundrasterelement sind Kontaktstellen vorgesehen, die jeweils einen Teil der Kontaktstellen des Grundrasters bilden. Das Grundrasterelement ist an einer Stirnfläche der Stützplatte angeordnet und der biegsame Leiterplattenabschnitt ist derart abgebogen, dass zumindest ein Teil des übrigen Bereichs der Kontaktplatte parallel zur Stützplatte angeordnet ist. Die Kontaktstellen des Grundrasterelementes stehen jeweils im elektrischen Kontakt mit in der Kontaktplatte verlaufenden Leiterbahnen, die sich von dem Grundrasterelement in den flexiblen Leiterabschnitt erstrecken. Eine Vielzahl solcher Module werden im Paralleltester derart nebeneinander angeordnet, so dass die Grundrasterelemente eine durchgehende Grundrasterplatte bilden, auf dem das Grundraster in Form von in einem regelmäßigen Raster angeordneter Kontaktstellen dargestellt ist.
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Der Aufbau eines Adapter geht beispielsweise aus der
WO 2009/047160 A2 bzw. der
US 2010/0283498 A1 hervor.
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Aus der
DE 44 41 347 A1 geht ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen von bestückten Baugruppen mittels einer Vier-Draht-Messung hervor. Hierzu werden zumindest vier in X- und Y-Richtung frei bewegbare Nadeln vorgesehen. Das Testen von bestückten Baugruppen erfordert wesentlich weniger Kontakte als das Testen von unbestückten Leiterplatten. Beim Testen von unbestückten Leiterplatten muss jede Leiterbahn separat kontaktiert werden, wohingegen beim Testen von bestückten Baugruppen ein Funktionstest bzw. ein In-Circuit-Test durchgeführt werden kann, bei dem die Funktion einer vollständigen elektrischen Schaltung mit einigen wenigen Kontakten getestet wird.
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In der
US 6,384,614 B1 sind Prüfsonden für einen Fingertester zum Ausführen der Vier-Draht-Messung beschrieben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Adapter und einen Paralleltester zu schaffen, mit welchen es möglich ist, unbestückte Leiterplatten mit einer hohen Dichte von Kontaktstellen sehr präzise zu testen.
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Die Aufgabe wird durch einen Adapter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch einen Paralleltester mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßer Adapter für einen Paralleltester zum Testen von unbestückten Leiterplatten umfasst
zumindest eine Grundrasterführungsplatte und eine Prüflingsführungsplatte, wobei die Grundrasterführungsplatte in einem regelmäßigen Raster (Englisch: grid) angeordnete Führungsbohrungen aufweist, deren Raster einem Grundraster eines Paralleltesters entspricht,
und die Prüflingsführungsplatte in einem Muster (Englisch: pattern) angeordnete Führungsbohrungen aufweist, das dem Muster von Leiterplattentestpunkten einer zu testenden Leiterplatte entspricht, und
Prüfnadeln, die mit jeweils einem Endbereich in einer der Führungsbohrungen der Grundrasterführungsplatte und mit dem anderen Endbereich in einer der Führungsbohrungen der Prüflingsführungsplatte lagern.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in mehreren Führungsbohrungen der Prüflingsführungsplatte jeweils zumindest zwei Prüfnadeln angeordnet sind und die gemeinsam in Führungsbohrungen der Prüflingsführungsplatte angeordneten Prüfnadeln sind voneinander isoliert.
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Dadurch, dass in mehreren Führungsbohrungen jeweils zumindest zwei Prüfnadeln angeordnet sind, werden die entsprechenden Leiterplattentestpunkte gleichzeitig mit zwei Prüfnadeln kontaktiert, so dass an diesen Leiterplattentestpunkten eine Vier-Draht-Messung ausgeführt werden kann. Eine Vier-Draht-Messung ist wesentlich präziser als eine 2-Draht-Messung.
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Es gab bereits Versuche mit Adaptern bei welchen die Führungsbohrungen so eng benachbart sind, dass mit zwei Prüfnadeln gleichzeitig ein Leiterplattentestpunkt einer zu testenden Leiterplatte kontaktiert werden kann. Dies erlaubt auch eine Vier-Draht-Messung. Jedoch ist die Dichte der zu kontaktierenden Leiterplattentestpunkte gering, da die zwei Führungsbohrungen wesentlich mehr Platz als die erfindungsgemäße Führungsbohrung zum Aufnehmen von zwei Prüfnadeln beanspruchen.
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Dadurch, dass die Prüfnadeln voneinander isoliert sind, wird sichergestellt, dass die gemeinsam in der Führungsbohrung angeordneten Prüfnadeln den jeweiligen Leiterplattentestpunkt unabhängig voneinander Kontaktieren, so dass der Übergangswiderstand zwischen den Prüfnadeln und dem jeweiligem Leiterplattentestpunkt zuverlässig eliminiert werden kann. Würde ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden Prüfnadeln bestehen, dann könnten die Stromflüsse durch die beiden Nadeln nicht sauber getrennt werden.
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Um die gemeinsam in einer Führungsbohrung befindlichen Prüfnadeln zu isolieren weist zumindest eine der Prüfnadeln eine elektrisch isolierende Beschichtung auf, die zumindest den im Bereich dieser Führungsbohrung befindlichen Abschnitt der Prüfnadel umfasst, wobei eine hierzu benachbarte Spitze der Prüfnadel nicht beschichtet ist. Vorzugsweise sind alle in der Führungsbohrung befindlichen Prüfnadeln beschichtet.
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Die Beschichtung ist vorzugsweise aus Aluminiumoxid, Titanoxid oder aus einer Kohlenstoffbeschichtung ausgebildet.
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Die Prüfnadeln können jedoch auch mittels einer dünnen Folie, die zwischen den Prüfnadeln angeordnet ist, voneinander elektrisch isoliert sein. Hierbei ist es möglich, dass die Folie zumindest eine der Prüfnadeln in Form einer Hülse abschnittsweise umschließt. Die Folie besteht aus einem abriebfesten Kunststoff, insbesondere einen faserverstärkten Kunststoff.
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Ein erfindungsgemäßer Paralleltester umfasst
eine Prüflingskontaktierungsplatte mit in einem vorbestimmten Muster angeordneten Bohrungen, das dem Muster von Leiterplattentestpunkten einer zu testenden Leiterplatte entspricht, wobei mehrere Paare von Prüfnadeln jeweils in einer gemeinsamen Bohrung der Prüflingskontaktierungsplatte mit einem ihrer Endbereiche angeordnet sind, so dass mit einem in einer Bohrung angeordneten Paar Prüfnadeln jeweils ein Leiterplattentestpunkt einer zu testenden Leiterplatte kontaktiert werden kann.
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Der Paralleltester kann als Universaltester mit einem Grundraster und einem oben beschriebenen Adapter ausgebildet sein. Der Paralleltester kann jedoch auch ein Dedicated-Tester sein, wobei die Prüfnadeln mittels Drähte oder Kabel direkt mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sind. Auch beim Dedicated-Tester sind die in einer Bohrung gemeinsam angeordneten Prüfnadeln vorzugsweise voneinander elektrisch isoliert, wobei die elektrische Isolierung mittels einer der oben erläuterten Beschichtungen und/oder mittels einer Folie realisiert werden kann.
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Vorzugsweise ist der Paralleltester derart ausgebildet, dass eine jede der Prüfnadeln mit einem Anschluss einer Auswerteeinrichtung elektrisch verbunden ist, wobei jeweils zwei oder mehr Prüfnadeln jeweils mit dem selben Anschluss der Auswerteeinrichtung verbunden sind, und die mit dem selben Anschluss der Auswerteeinrichtung verbundenen Prüfnadeln sind in jeweils unterschiedlichen Bohrungen der Prüflingskontaktierungsplatte angeordnet. Dieses Prinzip der Verknüpfung von Gruppen von Prüfnadeln und des Verbindens der Gruppe von Prüfnadeln mit einem gemeinsamen Anschluss der Auswerteeinrichtung ist aus der
EP 875 767 B1 bekannt. Bei einem Universaltester mit einer Grundrasterplatte kann die Verknüpfung mittels innerhalb der Grundrasterplatte verlaufender Scankanäle erfolgen und bei einem Dedicated-Tester können mehrere Drähte oder Kabel direkt mit einen Anschluss der Auswerteeinrichtung verbunden sein.
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Die Kombination aus Paaren von Prüfnadeln, die gemeinsam in einer Bohrung der Prüflingskontaktierungsplatte angeordnet sind, und der Verknüpfung mehrerer Prüfnadeln unterschiedlicher Bohrungen ist besonders vorteilhaft, da durch die Anordnung von zumindest zwei Prüfnadeln in jeweils einer Bohrung sich die Anzahl der Prüfnadeln pro Paralleltester erhöht, wobei durch die Verknüpfung von Prüfnadeln die Kapazität der Auswerteeinrichtung bzw. der Auswerteelektronik nicht entsprechend erhöht werden muss.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft näher anhand der Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:
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1 einen Ausschnitt eines Adapters und einer Vollrasterkassette in einer Schnittansicht,
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2 den Grenzbereich zwischen dem Adapter und der Vollrasterkassette aus 1 in einer vergrößerten Darstellung,
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3 eine Führungsbohrung des Adapters aus 1 mit zwei Prüfnadeln in einer Schnittansicht,
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4 eine alternative Ausführungsform eines Adapters im Bereich einer Führungsbohrung mit zwei Prüfnadeln in einer Schnittansicht,
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5 einen Paralleltester (Universaltester) mit Vollrasterkassette und Adapter schematisch vereinfacht in einer Explosionsdarstellung, und
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6 einen Paralleltester (Dedicated-Tester) schematisch vereinfacht in einer Explosionsdarstellung.
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Die Erfindung wird zunächst anhand eines Paralleltesters in Form eines Universaltesters erläutert (1 bis 5).
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Ein solcher Paralleltester weist ein plattenförmiges Grundrasterelement
1 auf (
5), das eine Vielzahl von Kontaktstellen in Form von Kontaktflächen besitzt, die in einem regelmäßigen Raster angeordnet sind. Diese Kontaktstellen des Grundrasterelements
1 sind jeweils mit einem Anschluss einer Auswerteeinrichtung bzw. Auswerteelektronik
2 verbunden. Das Grundrasterelement
1 kann aus mehreren streifenförmigen Modulen
3 ausgebildet sein, wie sie z.B. aus der
US 7,893,705 ; bzw. der
EP 1 322 967 B1 bekannt sind.
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Auf dem Grundrasterelement 1 ist eine Vollrasterkassette 4 angeordnet, die Federkontaktstifte 5 aufweist. Die Federkontaktstifte 5 der Vollrasterkassette 4 sind im gleichen Raster wie die Kontaktstellen des Grundrasterelementes 1 angeordnet, so dass jede Kontaktstelle des Grundrasterelementes 1 einen Federkontaktstift 5 berührt und elektrisch kontaktiert wird. Die Federkontaktstifte 5 sind parallel zueinander angeordnet.
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Die elektrische Verbindung zwischen den im regelmäßigen Raster angeordneten Federkontaktstiften 5 und den unregelmäßig angeordneten Kontaktstellen einer zu testenden Leiterplatte 6, die im folgenden als Leiterplattentestpunkte bezeichnet werden, wird über einen Adapter 7 hergestellt. Der Adapter 7 ist aus mehreren parallel zueinander angeordneten Führungsplatten 8 ausgebildet (1). Benachbart zur Vollrasterkassette 2 ist ein Plattenpaket 9 mit zwei Platten angeordnet, das Bohrungen im Raster der Anordnung der Federkontaktstifte 5 der Vollrasterkassette 4 bzw. der Kontaktstellen des Grundrasters aufweist. Dieses Plattenpaket wird im folgenden als Grundraster-Einheit 9 bzw. GR-Einheit 9 bezeichnet. Die GR-Einheit 9 ist aus einer Deckplatte 10 und einer Strukturplatte 11 zusammengesetzt. Die Deckplatte ist unmittelbar angrenzend zur Vollrasterkassette 4 angeordnet und weist eine Dicke von 1,5 mm auf. Die Strukturplatte 11 liegt an der Deckplatte 10 an. Sie weist eine Dicke von 3 mm auf und verleiht dem Adapter an der zur Vollrasterkassette weisenden Seite die notwendige mechanische Festigkeit.
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Da die Grundraster-Einheit 9 Bohrungen im Raster der Anordnung der Federkontaktstifte 5 der Vollrasterkassette 4 bzw. der Kontaktstellen des Grundrasters aufweist stellen die beiden Platten 10, 11 der Grundraster-Einheit jeweils eine Grundrasterführungsplatte 10, 11 dar.
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Mit etwas Abstand zur Strukturplatte 11 ist eine Halteplatte 12 angeordnet. Die Halteplatte 12 weist eine Stärke von 3 mm auf.
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Vier dünne Führungsplatten 8 sind mit Abstand zueinander angeordnet. Sie weisen jeweils eine Dicke von 0,3 mm auf. Die Anzahl der Führungsplatten variiert in Abhängigkeit von der Größe der Fläche, die mit einem Adapter abgedeckt werden soll (= Prüffeld) und in Abhängigkeit vom maximalen Versatz der Leiterplattentestpunkte bzgl. der korrespondierenden Kontaktstellen des Grundrasters und damit von der Dicke des Adapters. An der zur Leiterplatte weisenden Seite des Adapters 7 ist eine Platteneinheit mit drei Platten vorgesehen, die im folgenden als Leiterplatteneinheit bzw. LP-Einheit 13 bezeichnet wird. Die LP-Einheit 13 ist aus einer Strukturplatte 14, einer Führungsplatte 15 und einer Deckplatte 16 zusammengesetzt. Die Strukturplatte 14 verleiht der LP-Einheit 13 die notwendige mechanische Festigkeit. Diese Strukturplatte ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer Dicke von 4 mm ausgebildet.
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Die Deckplatte 10 und die Deckplatte 16 sind außerhalb des Testfeldes mit den übrigen Platten 11, 14 des Adapters verschraubt. Diese Schraubverbindungen können somit nicht die elektrischen Eigenschaften des Adapters beeinflussen.
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Die Führungsplatte 15 ist wiederum eine dünne Führungsplatte mit einer Dicke von 0,3 mm. In einer derart dünnen Platte können die Bohrungen zum Führen der Prüfnadeln und Kontaktstifte einfacher mit einer hohen Präzision als in den dicken Struktur- und Halteplatten eingebracht werden. Die Führungsplatte 15 bzw. die Deckplatte 16 weist ein Bohrmuster auf, das dem Muster der Leiterplattentestpunkte entspricht und stellt somit sicher, dass die Prüfnadeln des Adapters 7 exakt auf die Leiterplattentestpunkte ausgerichtet sind.
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Alle Platten mit Ausnahme der Deckplatten 10, 16 werden von mehreren an sich bekannten Säulenmechanismen 17 auf Abstand gehalten. Zwischen der GR-Einheit 9 und der LP-Einheit 13 erstrecken sich Ausrichtstifte 18, die jeweils ein Loch in der Halteplatte 12 und den Führungsplatten 8 formschlüssig durchgreifen, so dass die Platten 8, 12 exakt zueinander ausgerichtet sind. Die Ausrichtstifte dienen zudem als Abstandshalter zwischen der Grundraster-Einheit 9 und der Leiterplatten-Einheit 13.
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Der Adapter 7 weist Prüfnadeln 19 auf die in den Führungsplatten 8, 15 geführt sind. Die Prüfnadeln 19 dienen zum Kontaktieren von Padfeldern auf der zu testenden Leiterplatte 6. Neben den Prüfnadeln 19 können im Adapter auch Kontaktstifte 20 vorgesehen sein. Die Kontaktstifte 20 sind zum Kontaktieren von Durchkontaktierungen der Leiterplatte 6 vorgesehen.
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Die Prüfnadeln 19 können mit unterschiedlichen Durchmessern ausgebildet sein. Die Prüfnadeln 19 weisen jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf. Sie sind an ihren zur Vollrasterkassette weisenden Enden jeweils mit einer Verdickung 21 versehen. Diese Verdickung 21 kann durch eine aufgesteckte bzw. aufgeschrumpfte Hülse oder durch eine Quetschung der Prüfnadel 19 ausgebildet sein. Eine Quetschung ist einfacher und kostengünstiger herstellbar. Sie erfordert jedoch eine gewisse Materialstärke der Prüfnadel und ist vor allem für dickere Prüfnadeln geeignet. Bei dünneren Prüfnadeln ist es zweckmäßiger eine zusätzliche Hülse vorzusehen.
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In der Deckplatte 10 sind Stufenbohrungen zur Aufnahme der Verdickungen 21 der Prüfnadeln 19 vorgesehen (1, 2). Diese Stufenbohrungen dienen dazu, dass die Prüfnadeln 19 mit ihrer Verdickung 21 nicht durch die Platte 10 hindurchbewegt werden können und somit gegen ein Herausfallen in Richtung zur Seite der zu testenden Leiterplatte 6 gesichert sind. Die Prüfnadeln 19 sind in Richtung zur Vollrasterkassette 2 frei beweglich im Adapter 7 gelagert.
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Die dünnen Führungsplatten 8, 15 sind mit wesentlich kleineren Durchgangsbohrungen als die beiden Deckplatten 10, 16, Strukturplatte 11 und Halteplatte 12 versehen. Die Position der Prüfnadeln 19 wird somit im wesentlichen von den Durchgangsbohrungen der dünnwandigen Führungsplatten 8, 15, festgelegt. Die an der Prüflingsseite des Adapters 7 angeordnete Führungsplatte 15, die Bestandteil der Leiterplatteneinheit 13 ist und sich zwischen der Strukturplatte 14 und der Deckplatte 16 befindet, wird im folgenden auch als Prüflingsführungsplatte bezeichnet, da die in dieser Führungsplatte 15 angeordneten Durchgangsbohrungen im Muster der Leiterplattentestpunkte einer zu testenden Leiterplatte (Prüfling) 6 angeordnet sind. Erfindungsgemäß sind in mehreren Durchgangsbohrungen der Prüflingsführungsplatte 15 zumindest zwei Prüfnadeln 19 angeordnet. 3 zeigt eine solche Durchgangsbohrung der Prüflingsführungsplatte 15, die auch als Führungsbohrung 22 bezeichnet wird, durch welche sich zwei Prüfnadeln 19 erstrecken. Die entsprechenden Durchgangsbohrungen in der angrenzenden Strukturplatte 14 und Deckplatte 16 sind so groß bemessen, dass sie nicht mit den Prüfnadeln 19 in Berührung kommen. Die Position der Prüfnadeln 19 wird somit alleine von der Führungsbohrung 22 in der Prüflingsführungsplatte 15 festgelegt.
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Die Prüfnadeln 19 weisen eine konische Spitze 23 auf und einen sich daran anschließenden zylinderförmigen Grundkörper 24. Im Bereich des Grundkörpers besitzen die Prüfnadeln einen Durchmesser von etwa 80 µm. Der Durchmesser liegt vorzugsweise im Bereich von 70 µm bis 100 µm und insbesondere im Bereich von 75 µm bis 85 µm. Die Prüfnadeln sind aus Metall, insbesondere einer gut leitenden Kupferlegierung ausgebildet. Die Führungsbohrung 22 des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist einen Durchmesser von etwa 180 µm auf. Der Durchmesser der Führungsbohrung kann im Bereich von 170 bis 190 µm liegen.
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Die Prüfnadeln 19 sind an dem sich durch die Prüflingsführungsplatte 15 hindurch erstreckenden Abschnitt mit einer isolierenden Beschichtung 25 versehen. Die Beschichtung 25 ist beispielsweise eine Keramikbeschichtung aus Aluminiumoxid oder Titanoxid. Sie kann auch eine Kohlenstoffbeschichtung sein, wobei der Kohlenstoff in einer elektrisch nicht leitenden Struktur ähnlich der Diamantstruktur vorliegt. Diese Beschichtungen bilden abriebfeste Beschichtungen, so dass selbst bei einem mehrmaligen gegenseitigen Reiben der Prüfnadeln 19 die Isolation auf Dauer sichergestellt ist. Die Beschichtung erstreckt sich vom Bereich der konusförmigen Spitze 23 soweit in Richtung zum zur Vollrasterkassette weisenden Ende der Prüfnadeln 19, dass sichergestellt ist, dass zwei benachbarte Prüfnadeln nicht mit dem nichtbeschichteten Bereich in Kontakt kommen können. Der zum Prüfling weisende Bereich der konischen Spitze 23 ist frei von der isolierenden Beschichtung 25, um einen elektrischen Kontakt mit dem Leiterplattentestpunkt des Prüflings 6 herstellen zu können. Vorzugsweise erstreckt sich jedoch die Beschichtung auch über einen Abschnitt der konischen Spitze 23. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die konische Spitze 23 einen Winkel von etwa 90 Grad auf. Die konische Spitze kann jedoch auch mit einem kleineren Winkel ausgebildet sein.
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Die beiden Prüfnadeln 19 in einer Führungsbohrung 22 kommen mit dem gleichen Leiterplattentestpunkt der zu testenden Leiterplatte in Kontakt, so dass durch eine der beiden Prüfnadeln 19 ein Messstrom mit vorbestimmter Stromstärke geleitet werden kann und mit der anderen Prüfnadel die Spannung, die an der entsprechenden Leiterbahn in der zu testenden Leiterplatte abfällt, abgenommen werden kann. Dieses Messprinzip wird auch als Vier-Draht-Messung bezeichnet. Bei der Ermittlung des ohmschen Widerstandes der gemessenen Leiterbahn der zu testenden Leiterplatte entfällt bei der Vier-Draht-Messung der Übergangswiderstand zwischen den Prüfnadeln 19 und dem Leiterplattentestpunkt. Hierdurch ist diese Messung sehr präzise.
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich durch die Durchgangsbohrungen der weiteren Führungsplatten 8 jeweils nur eine einzige Prüfnadel 19, so dass die Prüfnadel 19 im Bereich der weiteren Führungsplatten 8 räumlich voneinander getrennt sind.
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Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel (4) werden jeweils zwei Prüfnadeln 19 durch eine Führungsbohrung 22 der Prüflingsführungsplatte 15 als auch durch eine Durchgangsbohrung einer zur Prüflingsführungsplatte 15 benachbarten Führungsplatte 8 geführt.
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Bei dieser Anordnung ist der Bereich, in dem sich die beiden Prüfnadeln 19 berühren können, wesentlich größer, weshalb auch der Abschnitt, in dem die beiden Prüfnadeln 19 elektrisch isoliert sind, entsprechend länger auszubilden ist. Dies heißt, dass die Beschichtung sich vom Bereich der Spitze 23 weiter in Richtung zum gegenüberliegenden Ende der Prüfnadeln erstreckt als bei der Ausführungsform nach 3. Dieser Abschnitt erstreckt sich somit noch durch die benachbart zur Leiterplatten-Einheit 13 angeordneten Führungsplatte 8. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass der Abschnitt der Prüfnadeln, der benachbart zur testenden Leiterplatte ist, weniger stark gegenüber einer Vertikalen zu den Führungsplatten 8, 15 bzw. zur testenden Leiterplatte als bei der Ausführungsform nach 3 geneigt ist. Diese geringere Schrägstellung in dem zum Prüfling benachbarten Abschnitt führt dazu, dass die Enden der Spitze 23 der beiden in einer Führungsbohrung 22 befindlichen Prüfnadeln 19 enger beieinander liegen, wodurch kleinere Leiterplattetestpunkte kontaktierbar sind. Die Prüfnadeln 19 sind biegsam, so dass sie durch die Führung mittels der weiteren Führungsplatte 8 mit den übrigen Abschnitten voneinander weggebogen werden können.
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Es wurden interne, nicht veröffentlichte Versuche durchgeführt, einen Adapter mit Prüfnadeln herzustellen, wobei alle Prüfnadeln in separaten Durchgangsbohrungen in der Prüflingsführungsplatte geführt sind, wobei jedoch die Prüfnadeln und die Bohrung so klein gewählt werden sollten, dass eine Vier-Draht-Messung möglich ist. Dies wäre theoretisch mit Prüfnadeln mit einem Durchmesser von 60 µm und Bohrungen mit einem Durchmesser von 80 µm möglich, wobei der Mindestabstand zwischen den Rändern zweier Bohrungen 40 µm beträgt. Es ist einerseits schwierig, derart kleine Bohrungen korrekt in eine Führungsplatte einzubringen. Dies ist zwar aufwendig, jedoch mit den jetzt vorhandenen technischen Mitteln prinzipiell möglich. Es hat sich jedoch gezeigt, dass Prüfnadeln mit einem Durchmesser von nur 60 µm sehr schwer handhabbar sind. Beispielsweise sind derartige Prüfnadeln so leicht und die Bohrungen so klein, dass aufgrund der beim Einführen auftretenden Reibungskräfte es sehr schwierig ist, die Prüfnadeln durch die einzelnen Führungsplatten hindurchzuführen. Es hat sich gezeigt, dass Führungsnadeln mit einer Dicke von zumindest 70 µm, vorzugsweise 75 µm und insbesondere vorzugsweise 80 µm wesentlich einfacher handhabbar sind, da sie sowohl stabiler als auch schwerer sind und so ein Adapter wesentlich einfacher mit diesen Prüfnadeln bestückt werden kann.
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Zudem sind die beiden in einer gemeinsamen Führungsbohrung 22 befindlichen Prüfnadeln 19 wesentlich enger zueinander angeordnet, als die dünneren in separaten Führungsbohrungen geführten Prüfnadeln, so dass mit der erfindungsgemäßen Anordnung kleinere Leiterplattetestpunkte kontaktierbar sind.
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Durch die gegenseitige Isolierung der innerhalb einer Führungsbohrung 22 befindlichen Prüfnadeln 19 wird sichergestellt, dass die Vier-Draht-Messung zuverlässig ausführbar ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird diese elektrische Isolierung mittels einer abriebfesten Beschichtung bewerkstelligt.
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Im Rahmen der Erfindung ist es auch unmöglich, eine abriebfeste Kunststofffolie als Isolationsschicht zwischen den beiden Nadeln vorzusehen. Für Rasteradapter gibt es bereits Prüfnadeln, die mit einem elektrisch isolierenden Kunststoff beschichtet sind. Derartige herkömmliche Kunststoffbeschichtungen stellen eine zufriedenstellende Isolierung bei einem statischen Gebrauch der Prüfnadeln sicher, bei dem sich zwei Nadeln nur kurzzeitig und mit geringer Krafteinwirkung berühren. Diese bekannten Kunststoffbeschichtungen sind jedoch nicht abriebfest, so dass sie nicht zur dauerhaften Isolierung der durch eine gemeinsame Durchgangsbohrung geführten Abschnitte der Prüfnadeln genügen. Zweckmäßigerweise werden faserverstärkte Kunststoffbeschichtungen vorgesehen, insbesondere mit Nanofasern verstärkte Kunststoffbeschichtungen, die mit einer geringen Dicke und dennoch hohen Festigkeit auf den Nadeln aufgebracht werden können. Anstelle einer solchen Kunststoffbeschichtung kann auch eine dünne Kunststoffhülse oder Kunststofffolie zwischen den beiden Nadeln angeordnet werden.
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Die Erfindung ist oben anhand eines Universaltesters mit einem Grundraster und einem Adapter erläutert worden.
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Die Erfindung ist jedoch auch für einen Dedicated-Tester (6) geeignet. Ein solcher Dedicated-Tester weist eine Prüflingskontaktierungsplatte 26 auf, in welcher die Prüfnadeln 19 im Muster der Leiterplattentestpunkte einer zu testenden Leiterplatte fixiert sind. Benachbart zur Prüflingskontaktierungsplatte 26 können eine oder mehrere Führungsplatten (nicht dargestellt) auf der von der zu testenden Leiterplatte 6 abgewandten Seite der Prüflingskontaktierungsplatte 26 vorgesehen sein. Diese Führungsplatten dienen dazu die von der zu testenden Leiterplatte weg weisenden Enden der Prüfnadeln so weit auf Abstand anzuordnen, dass an ihnen jeweils ein Draht 27 mittels Löten befestigt werden kann. In diesen Führungsplatten können die Prüfnadeln durch Reib- und/oder Formschluss gehalten werden. Der Reibschluss wird beispielsweise hergestellt, indem zwei benachbarte Führungsplatten ein Stück gegeneinander verschoben werden, so dass die Prüfnadeln in Durchgangsbohrungen in den Führungsplatten geklemmt werden. Ein Formschluss kann beispielsweise durch eine spezielle Geometrie der Prüfnadeln, wie z.B. ein dickes Ende, hergestellt werden, mit welchen die Prüfnadeln formschlüssig in eine entsprechende Bohrung einer Führungsplatte eingreifen. Die Prüfnadeln sind einzeln mit den Drähten 27 verlötet, die zu Anschlüssen der Auswerteelektronik 2 führen. Mehrere solcher Drähte 27 können in Kabeln zusammengefasst sein.
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Erfindungsgemäß sind in mehreren Bohrungen der Prüflingskontaktierungsplatte jeweils ein paar Prüfnadeln angeordnet, um gleichzeitig einen gemeinsamen Leiterplattentestpunkt zu kontaktieren. Diese Prüfnadeln sind wiederum elektrisch voneinander isoliert, beispielsweise durch eine der oben erläuterten Beschichtungen. Durch das Anordnen von zumindest zwei elektrisch voneinander isolierten Prüfnadeln in jeweils einer Bohrung der Prüflingskontaktierungsplatte werden die gleichen Vorteile wie bei dem oben erläuterten Universaltester erzielt, dass einerseits eine sehr präzise Vier-Draht-Messung möglich ist und andererseits Leiterplatten mit einer hohen Dichte an Leiterplattentestpunkten zuverlässig kontaktierbar sind.
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In den 5 und 6 ist jeweils ein Paralleltester zum zweiseitigen Test einer Leiterplatte gezeigt. Deshalb sind jeweils zwei Prüflingskontaktierungsplatten vorgesehen, wobei bei dem Universaltester gemäß 5 die Prüflingskontaktierungsplatte durch den jeweiligen Adapter 7 bzw. dessen Leiterplatten-Einheit 13 dargestellt wird. Die Erfindung kann selbstverständlich auch in einem Paralleltester zum einseitigen Testen einer unbestückten Leiterplatte ausgeführt werden.
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Die vorliegende Erfindung kann folgendermaßen kurz zusammengefasst werden:
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Adapter für einen Paralleltester zum Testen von unbestückten Leiterplatten und einen Paralleltester zum Testen von unbestückten Leiterplatten.
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Erfindungsgemäß sind in mehreren Führungsbohrungen einer angrenzend zu einem Prüfling anordbaren Prüflingskontaktierungsplatte jeweils zumindest zwei Prüfnadeln angeordnet und diese Prüfnadeln sind voneinander elektrisch isoliert.
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Hierdurch ist es möglich in einem Paralleltester eine Vier-Draht-Messung durchzuführen und dennoch eine hohe Dichte an Kontaktstellen bereitzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Grundrasterelement
- 2
- Auswerteeinrichtung
- 3
- Modul
- 4
- Vollrasterkassette
- 5
- Federkontaktstifte
- 6
- Leiterplatte
- 7
- Adapter
- 8
- Führungsplatte
- 9
- Grundraster-Einheit
- 10
- Deckplatte
- 11
- Strukturplatte
- 12
- Halteplatte
- 13
- Leiterplatten-Einheit
- 14
- Strukturplatte
- 15
- Führungsplatte (Prüflingsführungsplatte)
- 16
- Deckplatte
- 17
- Säulenmechanismus
- 18
- Ausrichterstift
- 19
- Prüfnadel
- 20
- Kontaktstift
- 21
- Verdickung
- 22
- Führungsbohrung
- 23
- Spitze
- 24
- Grundkörper
- 25
- Beschichtung
- 26
- Prüflingskontaktierungsplatte
- 27
- Draht
- 28
- Kabel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 875767 B1 [0008, 0026]
- WO 02/31516 A1 [0009]
- WO 2008/071541 A2 [0010]
- WO 2009/047160 A2 [0011]
- US 2010/0283498 A1 [0011]
- DE 4441347 A1 [0012]
- US 6384614 B1 [0013]
- US 7893705 [0036]
- EP 1322967 B1 [0036]
