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Die Erfindung betrifft ein Kontaktiervorrichtungssystem.
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Ferner beschreibt die
US 2009/0302876 A1 eine Kontaktiervorrichtung zum Testen von einer Vielzahl von elektronischen Bauelementen insbesondere von ICs, wobei die Kontaktiervorrichtung mehrere auf einem Träger angeordnete Kontaktiereinheiten für jeweils ein zu testendes Bauteil und eine Anpressvorrichtung aufweist. Eine elektrische Wirkverbindung wird durch das Auflegen von den Kontaktanschlüssen, den sogenannten Pins auf die Kontaktflächen der Kontaktiervorrichtung erreicht. Die Bauteile sind hierbei von dem Träger beabstandet. Mittels einer Pressvorrichtung wird das Bauteil jeweils gegen den Träger gedrückt, wobei sich entsprechend dem durchfahrenen Hub die Lage und Größe des Kontaktbereichs zwischen dem Bauteil und der Kontaktiereinheit ändert. Je nach Verformbarkeit der Kontaktpins und ausgeübter Kraft von der Pressvorrichtung sind die Kontaktpins mehr oder weniger verbogen.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung anzugeben, die den Stand der Technik weiterbildet.
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Die Aufgabe wird durch ein Kontaktiervorrichtungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Gemäß dem Gegenstand der Erfindung wird Kontaktiervorrichtungssystem mit einem plattenförmigen Träger und mit einer Anpressvorrichtung bereitgestellt, wobei der Träger eine Unterseite und eine Oberseite aufweist, und die Anpressvorrichtung eine Unterseite und eine Oberseite aufweist, und auf der Unterseite der Anpressvorrichtung wenigstens fünf Aufnahmebereiche angeordnet sind, auf der Oberseite des Trägers wenigstens fünf Aufnahmebereiche und wenigstens fünf Kontaktbereichpaare angeordnet sind, wobei die Kontaktbereichpaare jeweils einen ersten elektrisch leitfähigen Kontaktbereich und einen zweiten elektrisch leitfähigen Kontaktbereich umfassen, und jeweils der erste Kontaktbereich von dem zweiten Kontaktbereich beabstandet und zueinander elektrisch isoliert ist, der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich jeweils mittels eines Leiterbahnabschnitts in einer elektrischen Wirkverbindung mit einer Auswerteschaltung steht, und die elektronischen Bauelemente wenigstens zwei Anschlusskontakte aufweisen, wobei nach der Aufnahme der gehäusten elektronischen Bauelemente das jeweilige Bauelement auf der Oberseite des Trägers auf einem der Aufnahmebereiche angeordnet ist, und der erste Anschlusskontakt auf dem ersten Kontaktbereich und der zweite Anschlusskontakt auf dem zweiten Kontaktbereich angeordnet ist, und mittels der Pressvorrichtung die Anschlusskontakte des jeweiligen Bauelements niederdrückt ist und der erste Anschlusskontakt mit dem ersten Kontaktbereich und der zweite Anschlusskontakt mit dem zweiten Kontaktbereich elektrisch verschaltet ist.
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Es sei angemerkt, dass es bevorzugt ist, die Kontaktbereiche jeweils mittels einer Leiterbahnabschnitts mit der Auswerteschaltung zu verbinden, d.h. die elektrische Wirkverbindung wird mittels einer Leiterbahnabschnitts bewirkt.
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Es versteht sich, dass das elektronische Bauelement in einer gehäusten Ausbildung vorliegt. Vorzugsweise umfasst das elektronische Bauelement eine integrierte Schaltung und / oder ein passives elektronisches Bauelement, wie beispielsweise einen Sensor. Auch lässt sich das Gehäuse des elektronischen Bauelements als Halbleiter-Gehäuse bezeichnen. Des Weiteren versteht es sich, dass das gehäuste elektronische Bauelement auch eine integrierte Schaltung umfasst, wobei die integrierte Schaltung vorzugsweise monolithisch in einem Halbleiterkörper ausgebildet ist und vorzugsweise auch Sensoren, insbesondere Hallsensoren umfasst.
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Es sei angemerkt, dass das Kontaktiervorrichtungssystem vorzugsweise als Teil eines Messsystems ausgebildet ist, wobei die Auswerteschaltung in dem Messsystem ausgebildet ist. Um die elektrische Wirkverbindung zwischen der Kontaktiervorrichtungssystem und dem Messsystem herzustellen, lässt sich ein Stecker oder eine Kontaktleiste an dem Träger ausbilden. Es versteht sich, dass die elektrisch leitfähigen Bereiche aus einem Metall oder einer metallischen Verbindung ausgebildet sind.
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Auch sei angemerkt, dass die Anpressvorrichtung bevorzugt unmittelbar auf das Gehäuse des elektronischen Bauelements und / oder unmittelbar auf die Anschlusskontakte drückt. In beiden Fällen sind die Anschlusskontakte nach dem Niederdrücken zuverlässig mit den Kontaktbereichen verschaltet.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, dass sich gehäuste elektronische Bauelemente, wie beispielsweise IC's einfach, kostengünstig und zuverlässig messen lassen. Insbesondere sind die elektronischen Bauelemente entweder in den Aufnahmebereiche fixiert. Mittels der Anpressvorrichtung liegen die Anschlusskontakte der elektronischen Bauteile auf den Kontaktbereichen kraftschlüssig auf und lassen sich mit einer elektrischen Spannung und / oder mit einem Strom beaufschlagen. Hiermit lässt sich auf einfache und zuverlässige Weise eine Funktionsprüfung der elektronischen Bauteile durchführen.
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Vorzugsweise sind die Aufnahmebereiche als Taschen ausgebildet. Die Größe der Taschen ist hierbei so ausgelegt, dass das Gehäuse der elektronischen Bauelemente formschlüssig von den Taschen aufgenommen wird. Die Tasche lässt sich als rechteckige Aussparung vorstellen, an deren Eckpunkten sich jeweils eine Bohrung befindet. Sind mehrere Taschen, d.h. eine Vielzahl von Taschen nebeneinander angeordnet bzw. aneinandergereiht, entspricht die Anordnung einem langen durch Separationsbegrenzungen in Abschnitte unterteilter Graben.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass die elektronischen Bauteile bei der Kontaktierung und Messung im Unterschied zu einem Lötprozess oder im Unterschied bei einem Einpressen in einen Adapter mechanisch nur wenig beansprucht werden. Die Anpressvorrichtung und der Träger stellen eine reversibel leicht demontierbare aus wenigstens zwei Stücken bestehende Vorrichtung dar.
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In einer Ausführungsform sind die Kontaktbereiche in dem Aufnahmebereich ausgebildet, um elektronische Bauelemente bei denen die Anschlusskontakte an dem Gehäuse oder unmittelbar an dem Gehäuse angeordnet sind, zuverlässig zu kontaktieren. Insbesondere bei einem SOIC-Gehäuse bzw. bei einer SMD Gehäuseform sind die Kontakte des elektronischen Bauelements unmittelbar an dem Gehäuse ausgebildet. Grundsätzlich sind ein Teil der Anschlusskontakte oder alle Anschlusskontakte unmittelbar an einer Außenseite, vorzugsweise der Unterseite des Gehäuses ausgebildet.
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In einer alternativen Ausführungsform sind die Kontaktbereiche von dem Aufnahmebereich für das Gehäuse beabstandet bilden, um elektronische Bauelemente aufzunehmen und zuverlässig zu kontaktieren, bei denen die Anschlusskontakte beinchenförmige Anschlussfahnen ausbilden.
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In einer Weiterbildung weist der Träger an der Oberseite eine grabenförmige Aussparung auf, wobei ein Teil der Aufnahmebereiche in der Aussparung angeordnet ist und oder d.h. zusätzlich oder alternativ weist die Anpressvorrichtung an der Unterseite eine grabenförmige Aussparung weist.
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In einer Weiterbildung ist der Träger an der Unterseite im Bereich der Aussparung geschlossen, wobei vorzugsweise in einer anderen Weiterbildung der Träger als Platine ausgebildet ist.
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Ist die Aussparung auf der Oberfläche als langer Graben bzw. als grabenförmige Aussparung für eine Aufnahme von einer Vielzahl von elektronischen Bauelementen ausgebildet, lassen sich auf einfache Weise eine Vielzahl von elektronischen Bauelementen nebeneinander in dem Graben anordnen lassen.
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In einer anderen Weiterbildung weist der Träger und / oder die Anpressvorrichtung mehrere zueinander beabstandete lange grabenförmige Aussparungen auf. Ganz allgemein ist es vorteilhaft, wenn die Aussparung eine Vielzahl von aneinandergereihten Taschen aufweist. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn in der grabenförmigen Aussparung gleichmäßig beabstandete Separationsbegrenzungen aus dem Bodenbereich der Aussparung hervorstehen, und der Zwischenraum zwischen zwei unmittelbar benachbarten Separationsbegrenzungen einem Gehäuseaußenmaß eines zu messenden ICs bzw. elektronischen Bauelements entspricht. Besonders vorteilhaft ist, es wenn die Separationsbegrenzungen plattenförmig oder stabförmig ausgebildet sind.
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In einer anderen Ausführungsform ist eine Vielzahl von Kontaktbereichen entlang der Aufnahmebereiche angeordnet. Hierdurch lassen sich die nebeneinander in den Gräben angeordnete Vielzahl von elektronischen Bauelementen gleichzeitig kontaktieren. Insbesondere ist es hierbei vorteilhaft, wenn die Anpressvorrichtung streifenförmig ausgebildet ist.
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In einer Weiterbildung ist die Anpressvorrichtung als Platine ausgebildet und weist streifenförmige elastische Bereiche auf, wobei die Länge der streifenförmigen elastischen Bereiche im Wesentlichen der Länge der Aufnahmebereiche entspricht. Ein Vorteil ist, dass sich mit den Federeigenschaften des elastischen Materials Höhentoleranzen zwischen den verschiedenen Kontakten des elektronischen Bauteils auszugleichen lassen und / oder die Anschlusskontakten sanft auf die Kontaktbereiche drücken lassen. Hierzu sind die elastischen Bereiche derart angeordnet, dass mit den elastischen Bereichen die Anschlusskontakte auf die Kontaktbereiche gedrückt werden. Untersuchungen haben gezeigt, dass hiermit sowohl eine zuverlässige elektrische Kontaktierung als auch eine Erhöhung der Standzeit der Kontaktbereiche erzielen lässt.
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In einer anderen Ausführungsform weisen die Anpressvorrichtung und der Träger jeweils wenigstens zwei Justiermarken auf. Ein Vorteil ist, dass sich anhand der Justiermarken die Anpressvorrichtung und der Träger zueinander einfach ausrichten lassen. In einer anderen Ausführungsform sind die Anpressvorrichtung und der Träger mit einem Befestigungsmittel, beispielsweise mit einer Schraube oder mit einem Bajonettverschluss miteinander verbunden.
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In einer Weiterbildung weist die Aussparung eine Länge zwischen 2 mm und 40 cm und /oder eine Breite zwischen 2 mm und 2 cm auf. Vorzugsweise beträgt die Tiefe der Aussparung zwischen 0,05 mm und 3 mm.
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Bevorzugt ist, dass der Träger mehrere Leiterbahnebenen aufweist und mittels der Leiterbahnen eine Entflechtung der Vielzahl der Kontaktbereiche auf dem Träger durchgeführt ist. Des Weiteren ist es vorteilhaft, die Leiterbahnen mit den Kontaktbereichen zu verschalten, um Signale von der Auswerteschaltung zu den Kontaktbereichen zu leiten. Vorzugsweise sind die Leiterbahnen in mehreren Lagen auf dem Träger angeordnet.
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In einer anderen Ausführungsform sind auf der Oberfläche der Anpressvorrichtung Aufnahmebereiche vorgesehen. Vorzugsweise erstrecken sich derartige Aufnahmebereiche über die gesamte Breite der Anpressvorrichtung. Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Anpressvorrichtung in den Aufnahmebereichen oder davon beabstandet ebenfalls Kontaktbereichspaare umfassen oder zusätzlich leitfähige Kontaktflächen umfassen, um mittels den Kontaktflächen einen elektrischen Kontakt zu den Anschlusskontakten auszubilden.
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In einer Weiterbildung umfasst die Anpressvorrichtung eine oder mehrere Metallebenen. Hierdurch lässt sich eine Entflechtung auch innerhalb der Anpressvorrichtung ausbilden. Es versteht sich, dass die einzelnen Metallebenen mittels Vias oder Durchkontaktierungen verbunden sind.
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In einer Weiterbildung weist sowohl der Träger als auch die Anpressvorrichtung Kontaktbereiche bzw. Kontaktflächen auf. Hierdurch lassen sich bei denen als Anschlussfahnen ausgebildeten Anschlusskontakten auf einfache Weise eine sogenannte Force-Sense Messung durchführen.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei werden gleichartige Teile mit identischen Bezeichnungen beschriftet. Die dargestellten Ausführungsformen sind stark schematisiert, d.h. die Abstände und die lateralen und die vertikalen Erstreckungen sind nicht maßstäblich und weisen, sofern nicht anders angegeben, auch keine ableitbaren geometrischen Relationen zueinander auf. Darin zeigt:
- 1a eine Querschnittsansicht auf eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform,
- 1b eine Draufsicht auf die Ausführungsform, dargestellt in der 1a,
- 2 eine Querschnittsansicht auf eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform,
- 3 eine Querschnittsansicht auf eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform,
- 4 eine Querschnittsansicht auf eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform,
- 5 eine Draufsicht auf einen Träger gemäß einer fünften Ausführungsform,
- 6 eine Querschnittsansicht auf einer sechsten erfindungsgemäße Ausführungsform.
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Die Abbildung der 1a zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Schnittlinie A-A‘ der Ausführungsform dargestellt in der 1b einer ersten Ausführungsform, aufweisend eine Kontaktiervorrichtungssystem 10 mit einem plattenförmigen Träger 20. Der Träger 20 weist eine Unterseite 22, eine Oberseite 24 und eine an der Oberseite 24 ausgebildete Aussparung 26 auf. Die Kontaktiervorrichtungssystem 10 umfasst eine Anpressvorrichtung 27 mit einer Unterseite 122 und einer Oberseite 124. An der Unterseite 122 der Anpressvorrichtung 27 ist eine elastische als Kunststoffschicht ausgebildete Bereich 29 angeordnet. Vorliegend ist die Unterseite 122 mit der Kunststoffschicht vollständig bedeckt. Es versteht sich jedoch, dass die Kunststoffschicht auch in einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform auch kleiner ausgebildet ist. Die Anpressvorrichtung 27 ist im Querschnitt dargestellt und in der vorliegenden Ausführungsform streifenförmig ausgebildet. Auf der Oberseite 24 des Trägers 20 ist ein erster elektrisch leitfähiger Kontaktbereich 30 ausgebildet. Ein zweiter elektrisch leitfähiger Kontaktbereich 32 und ein dritter elektrisch leitfähiger Kontaktbereich 34 sind nicht dargestellt. Alle Kontaktbereiche 30, 32 und 34 sind voneinander beabstandet und zueinander elektrisch isoliert - nicht dargestellt. Es versteht sich, dass der erste Kontaktbereich 30 und der zweite Kontaktbereich 32 und der dritte Kontaktbereich 34 jeweils mittels eines nicht dargestellten Leiterbahnabschnitts in einer elektrischen Wirkverbindung mit einer nicht dargestellten Auswerteschaltung stehen.
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Die Aussparung 26 an der Oberseite 24 des Trägers 20 nimmt einen ersten Teil eines elektronisches Bauelements 40 auf, wobei das gehäuste IC 40 eine erste Anschlusskontakt 42 aufweist. Die Größe der Aussparung 26 ist an die Größe des IC-Gehäuses 40 angepasst. Der erste metallische Anschlusskontakt 42 ist entlang der Oberseite 24 des Trägers 20 angeordnet und liegt mit einem Teil auf dem ersten Kontaktbereich 30 auf. Ein zweite metallische Anschlusskontakt 44 und eine dritte metallische Anschlusskontakt 46 sind nicht dargestellt. Den aufliegenden Teil der ersten Anschlusskontakt 42 drücken die Bereiche 29 der Pressvorrichtung 27 auf den ersten Kontaktbereich 30, um einen zuverlässigen elektrischen Kontakt auszubilden.
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In der Abbildung der 1b ist eine Draufsicht auf die Ausführungsform, dargestellt in der 1a, abgebildet. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu der Abbildung der 1a erläutert. Die Aussparung 26 ist grabenförmig ausgebildet und nimmt den ersten Teil der vier nebeneinander angeordneten elektronischen Bauelements 40 auf. Die drei metallische Anschlusskontakten 42, 44 und 46 der einzelnen ICs 40 sind auf den jeweiligen Kontaktbereichen 30, 32 und 34 angeordnet. Die streifenförmige Anpressvorrichtung 27 - gestrichelt dargestellt, überdeckt die oberhalb der Kontaktbereiche 30, 32 und 34 liegenden Teile der Anschlusskontakten 42, 44 und 46.
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Die Abbildung der 2 zeigt eine Querschnittsansicht auf eine zweite Ausführungsform. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu den Abbildungen der vorangegangenen Figuren erläutert. Bei dem Träger 20 sind nun der erste Kontaktbereich 30 und der zweite Kontaktbereich 32 parallel zueinander angeordnet. Vorliegend umfasst der Aufnahmebereich zur Aufnahme des ICs 40 der gesamte Bereich zwischen dem ersten Kontaktbereich 30 und dem zweiten Kontaktbereich 32.
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Der Träger 20 weist an der Oberseite 24 eine erste Leiterbahnebene 100 mit Leiterbahnen 110 und eine zweite Leiterbahnebene 112 mit Leiterbahnen 114 auf. Die Leiterbahnen 114 sind mit den Leiterbahnen 110 und die Leiterbahnen 110 sind mit den Kontaktflächen 30 und 32 mittels Durchkontaktierungen 115 verschaltet. Durch die mehreren Leiterbahnebenen lässt sich eine Umverdrahtung leicht durchführen.
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Mittels der Anpressvorrichtung 27 ist das IC 40 auf den Träger 20 gepresst, sodass der erste metallische Anschlusskontakt 42 auf dem ersten Kontaktbereich 30 und der zweite metallische Anschlusskontakt 44 auf dem zweiten Kontaktbereich 32 aufliegt und einen zuverlässigen elektrischen Kontakt auszubilden.
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Die Abbildung der 3 zeigt eine Querschnittsansicht auf eine dritte Ausführungsform. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu den Abbildungen der vorangegangenen Figuren erläutert. Die Anpressvorrichtung 27 mit der das IC 40 auf den Träger 20 gepresst ist weist an der Unterseite 122 einen erste Ausformung 142 mit der der erste metallische Anschlusskontakt 42 auf dem ersten Kontaktbereich 30und eine zweite Ausformung 144 mit der der zweite metallische Anschlusskontakt 44 auf dem zweiten Kontaktbereich 32 auf.
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Die Abbildung der 4 zeigt eine Querschnittsansicht auf eine vierte Ausführungsform. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu den Abbildungen der vorangegangenen Figuren erläutert. Der Träger 20 umfasst nun zwei parallel zueinander angeordnete grabenförmige Aussparungen 26. Beide Aussparrungen 26 sind eingerichtet, gehäuste ICs 40 aufzunehmen - gestrichelt gezeichnet. Der Träger 20 weist an der Unterseite die erste Leiterbahnebene 100 mit Leiterbahnen 110 und die zweite Leiterbahnebene 112 mit Leiterbahnen 114 auf. Die Leiterbahnen 114 sind mit den Leiterbahnen 110 und die Leiterbahnen 110 sind mit den Kontaktflächen 30, 32 und 34 mittels Durchkontaktierungen 115 verschaltet. Der Träger weist als Justierhilfen ausgebildete Löcher 117 auf.
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Die Anpressvorrichtung 27 ist plattenförmig ausgebildet und überdeckt den gesamten Bereich bestehend aus den beiden grabenförmigen Aussparungen 26 mit den elektronischen Bauelements 40 und den Anschlusskontakten 30, 32 und 34. Die Anpressvorrichtung 27 weist zwei grabenförmige Aussparungen 127 auf, um einen zweiten Teil der elektronischen Bauelements 40 aufzunehmen und weist zwei elastisch streifenförmig ausgebildete Bereiche 29 auf, um die als Anschlusskontakte ausgebildeten beinchenförmigen Anschlussfahnen 42, 44 und 46 zuverlässig auf die zugeordneten Kontaktbereiche 30, 32 und 34 zu drücken. Die Anpressvorrichtung 27 weist mehrere Löcher 119 als Justierhilfen bzw. Justiermarken auf.
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Zur Zentrierung der Anpressvorrichtung 27 mit dem Träger 20 fluchten die Löcher 119 der Anpressvorrichtung 27 mit den Löchern 117 des Trägers 20. Hiermit lässt sich mittels eines Befestigungsmittels die Anpressvorrichtung 27 mit dem Träger 20 verbinden. Insbesondere lassen sich mittels des Befestigungsmittels die beiden Teile 20, 27 gegen ein Verrutschen sichern und die Zuverlässigkeit erhöhen. Ferner lässt sich der Anpressdruck einstellen, um einen zuverlässige Kontaktierung zu erreichen.
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Vorliegend sind als Befestigungsmittel Schrauben 120 mit Muttern 124 vorgesehen, die die Löcher 117 und 119 durchdringen. Mittels der Schrauben 120 wird die Anpressvorrichtung 27 und der Träger 20 zusammengedrückt.
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In der 5 ist eine Draufsicht auf eine fünfte Ausführungsform eines Trägers dargestellt. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu den Abbildungen der vorangegangenen Figuren erläutert. Der Träger 20 weist in den beiden Aussparrungen 26 Separationsbegrenzungen 130 auf. Die Separationsbegrenzungen 130 stehen aus dem Grabenboden hervor. Die grabenförmige Aussparung lässt sich auf als eine Vielzahl von aneinandergefügten bzw. aneinandergereihten Taschen auffassen oder anders ausgedrückt als ein in Abschnitte unterteilter Graben. Vorzugsweise weisen die Separationsbegrenzungen 130 weisen eine plattenförmige Ausbildung auf. Es sei angemerkt, dass auch stabförmige Separationsbegrenzungen 130 hinreichend sind. In dem linken Graben weisen zwei unmittelbar benachbarte Separationsbegrenzungen 130 einen Abstand DG1 auf, während demgegenüber in dem rechten Graben zwei unmittelbar benachbarte Separationsbegrenzungen 130 einen größeren Abstand DG2 aufweisen. Es sei angemerkt, dass der Abstand zwischen zwei unmittelbar benachbarten Separationsbegrenzungen 130 einem Außenmaß des elektronischen Bauelements 40 entspricht. Durch die Separationsbegrenzungen 130 lassen sich die ICs 40 gegen ein Verrutschen in Längsrichtung des jeweiligen Grabens sichern.
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In der 6 ist eine Querschnittsansicht auf eine sechste Ausführungsform eines Trägers 20 mit einer Anpressvorrichtung 27 dargestellt. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu den Abbildungen der vorangegangenen Figuren erläutert. Die Anpressvorrichtung 27 weist an der Oberseite eine erste Leiterbahnebene 300 mit Leiterbahnen 310 und eine zweite Leiterbahnebene 312 mit Leiterbahnen 314 auf. Die Leiterbahnen 314 sind mit den Leiterbahnen 310 und die Leiterbahnen 310 sind mit den Kontaktflächen 230, und weiteren zwei nicht dargestellten Kontaktflächen mittels Durchkontaktierungen 315 verschaltet. Durch die mehreren Leiterbahnebenen lässt sich eine Umverdrahtung leicht durchführen.
