DE102016217564A1 - Spring contact pin, test device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Federkontaktstift (5) zum berührungskontaktieren eines Prüflings (2), insbesondere elektrisches/elektronisches Bauteil oder Baugruppe, mit einer Stifthülse (6), in welcher ein Prüfkopf (8) mit einem Führungsende (10) längsverschieblich gelagert ist, wobei in der Stifthülse (6) ein Federelement (13) angeordnet ist, entgegen dessen Federkraft der Prüfkopf (8) bei der Berührungskontaktierung des Prüflings (2) mit dem Führungsende (10) in die Stifthülse (6) axial einfedern kann. Es ist vorgesehen, dass in der Stifthülse (6) mindestens ein Mikrokontroller (14) angeordnet und insbesondere mit einem elektrischen Messpfad (23) des Federkontaktstifts (5) elektrisch verbunden ist.The invention relates to a spring contact pin (5) for contact - contacting a test piece (2), in particular electrical / electronic component or assembly, with a pin sleeve (6) in which a test head (8) is longitudinally displaceably mounted with a leading end (10) the pin sleeve (6) a spring element (13) is arranged, against the spring force of the test head (8) in the touch contact of the test piece (2) with the guide end (10) can spring axially into the pin sleeve (6). It is provided that in the pin sleeve (6) at least one microcontroller (14) is arranged and in particular electrically connected to an electrical measuring path (23) of the spring contact pin (5).
Description
Die Erfindung betrifft einen Federkontaktstift zum Berührungskontaktieren eines Prüflings, insbesondere eines elektrischen/elektronischen Bauteils oder Baugruppe, wie beispielsweise eine Leiterplatte oder eine Steckereinrichtung, mit einer Stifthülse, in welcher ein Prüfkopf mit einem Führungsende längsverschieblich gelagert ist, wobei in der Stifthülse ein Federelement angeordnet ist, entgegen dessen Federkraft der Prüfkopf bei der Berührungskontaktierung des Prüflings mit dem Führungsende in die Stifthülse axial einfedern kann. The invention relates to a spring contact pin for contact-contacting a test object, in particular an electrical / electronic component or assembly, such as a printed circuit board or a plug device, with a pin sleeve, in which a test head is longitudinally displaceably mounted with a leading end, wherein in the pin sleeve, a spring element is arranged , against the spring force of the probe can collapse axially in the touch contact with the probe end with the leading end in the pin sleeve.
Ferner betrifft die Erfindung eine Prüfvorrichtung zur Berührungskontaktierung eines Prüflings, mit einem Kontakthalter, an welchem eine Vielzahl von Federkontaktstiften parallel zueinander angeordnet ist. Furthermore, the invention relates to a test device for contact-contacting a test object, with a contact holder, on which a plurality of spring contact pins is arranged parallel to each other.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des oben genannten Federkontaktstifts oder der oben genannten Prüfvorrichtung. Furthermore, the invention relates to a method for operating the above-mentioned spring contact pin or the above-mentioned test device.
Federkontaktstifte und Prüfvorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Das Prüfen der Funktionsfähigkeit eines elektrischen Prüflings dient zur Qualitätssicherung insbesondere bei der Serienproduktion elektrischer/elektronischer Bauelemente oder Baugruppen. Je nach zu testendem Prüfling unterscheiden sich dabei die Kontaktierarten. Insbesondere bei plattenförmigen Prüflingen, wie beispielsweise Leiterplatten, bietet es sich an, durch Berührungskontaktierung elektrisch leitfähiger Kontaktelemente oder Kontaktflächen des Prüflings diesen einer Prüfung zu unterziehen. Zur Berührungskontaktierung ist es vorteilhaft, Federkontaktstifte zu verwenden, weil diese einerseits eine sichere Kontaktierung des Prüflings gewährleisten und andererseits eine verschleißarme beziehungsweise beschädigungsfreie Kontaktierung erlauben. Spring contact pins and test devices of the type mentioned are already known from the prior art. The testing of the functionality of an electrical test specimen is used for quality assurance, especially in the mass production of electrical / electronic components or assemblies. Depending on the test specimen to be tested, the types of contact differ. In particular, in the case of plate-shaped test specimens, such as printed circuit boards, it is advisable to subject them to a test by contact-contacting electrically conductive contact elements or contact surfaces of the specimen. For contact contacting, it is advantageous to use spring contact pins, because on the one hand ensure a secure contact of the test specimen and on the other hand allow a low-wear or damage-free contact.
Je nach Art der Prüfung oder des Prüflings ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an den jeweils verwendeten Federkontaktstift, wodurch sich eine hohe Variantenvielfalt ergibt. Dabei werden an der Prüfvorrichtung oft auch unterschiedliche Federkontaktstifte eingesetzt, um unterschiedliche Kontaktstellen des Prüflings jeweils optimal zu berührungszukontaktieren. Die Bestückung einer Prüfvorrichtung mit unterschiedlichen Federkontaktstiften ist aufwendig und kann zu Fehlern führen, sodass beispielsweise Federkontaktstifte an einer falschen Position der Prüfvorrichtung eingesetzt werden und damit eine optimale Prüfung des Prüflings nicht gewährleistet ist. In der Regel werden die Federkontaktstifte manuell in der Prüfvorrichtung montiert. Dabei werden die unterschiedlichen Federkontaktstifte optisch, beispielsweise mittels einer auf die Stifthülse aufgebrachten Artikelnummer identifiziert. Depending on the type of test or the test specimen, different requirements arise for the spring contact pin used in each case, resulting in a high variety of variants. In this case, different spring contact pins are often used on the test device in order to optimally contact-contact different contact points of the test object. The assembly of a tester with different spring contact pins is expensive and can lead to errors, so that, for example, spring contact pins are used in a wrong position of the tester and thus an optimal test of the device under test is not guaranteed. Typically, the spring contact pins are manually mounted in the test fixture. In this case, the different spring contact pins are optically identified, for example by means of an applied to the pin sleeve article number.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Federkontaktstift und eine Prüfvorrichtung zu schaffen, die einen erhöhten Funktionsumfang aufweisen und insbesondere eine einfache Montage der Prüfvorrichtung erlauben, durch welche die richtige Anordnung von Federkontaktstiften an der Prüfvorrichtung auf einfache Art und Weise gewährleistet ist. The invention has for its object to provide a spring contact pin and a test device, which have a greater range of functions and in particular allow easy installation of the test device, which ensures the correct arrangement of spring contact pins on the tester in a simple manner.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch einen Federkontaktstift mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. The problem underlying the invention is achieved by a spring contact pin having the features of
Der erfindungsgemäße Federkontaktstift hat den Vorteil, dass eine automatisierte Identifikation durchführbar ist, sodass das Fehlerpotential bei der Montage des Federkontaktstifts an einer Prüfvorrichtung minimiert wird. Darüber hinaus erlaubt die erfindungsgemäße Ausbildung des Federkontaktstifts das Integrieren weiterer Funktionen in den Federkontaktstift, welche einen Mehrwert gegenüber bisher bekannten Federkontaktstiften, insbesondere in Bezug auf die Variantenvielfalt, bieten. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass in der Stifthülse ein Mikrokontroller angeordnet und insbesondere mit einem Messpfad des Federkontaktstifts elektrisch verbunden ist. Durch den Mikrokontroller können unterschiedliche Funktionen in dem Federkontaktstift ausgeführt werden. Insbesondere können unterschiedliche Berechnungen durchgeführt werden, um beispielsweise ein Messergebnis bei der Berührungskontaktierung zu ermitteln und/oder Daten, die den Federkontaktstift selbst betreffen, zu erfassen. Damit die bei der Berührungskontaktierung erfassten Messsignale vom Mikrokontroller ausgewertet werden können, ist dieser bevorzugt mit einem durch den Federkontaktstift führenden Messpfad elektrisch verbunden. Gemäß einer ersten Ausführungsform ist der Mikrokontroller dabei mit dem Messpfad lediglich verbunden, in einer anderen Ausführungsform ist der Mikrokontroller bevorzugt in den Messpfad derart eingesetzt, dass er ihn unterbricht. In beiden Fällen können die erfassten Messsignale durch den Mikrokontroller empfangen und ausgewertet werden. Alternativ ist der Mikrokontroller nicht mit dem Messpfad elektrisch verbunden, sondern mit separaten Bauteilen, beispielsweise mit einer Kommunikationseinrichtung, einem ansteuerbaren Aktuator oder dergleichen, um den Federkontaktstift mit einer zusätzlichen Funktion zu ergänzen. Ist der Federkontaktstift als klassischer Federkontaktstift ausgebildet, mit einem elektrisch leitfähigen Prüfkopf und einer elektrisch leitfähigen Stifthülse, so ist der Mikrokontroller bevorzugt mit der Stifthülse und/oder mit dem Prüfkopf elektrisch verbunden, um die Verbindung zu dem elektrischen Messpfad herzustellen. Insbesondere erlaubt der Mikrokontroller eine Kommunikation mit dem Federkontaktstift, durch welchen insbesondere eine Identifizierung des Federkontaktstifts auf einfache Art und Weise möglich ist. Insbesondere durch die Programmierung des Mikrokontrollers ist dieser an die jeweilige Aufgabe einfach anpassbar. Durch den elektrischen Kontakt in der Stifthülse und/oder mit dem Prüfkopf ist gewährleistet, dass der Mikrokontroller elektrisch einfach kontaktierbar ist, um beispielsweise die durch die Berührungskontaktierung erfassten elektrischen Signale zu empfangen und auszuwerten, und/oder um mit einer insbesondere externen elektrischen Datenverarbeitung, insbesondere Auswerteeinrichtung und/oder Steuereinrichtung, zu kommunizieren, also Daten zu versenden und/oder zu empfangen. Insbesondere hierdurch ist beispielsweise das Auslesen einer digitalen beziehungsweise digital hinterlegten Identifikation des Federkontaktstifts möglich. The spring contact pin according to the invention has the advantage that an automated identification is feasible, so that the potential for errors in the assembly of the spring contact pin is minimized at a test device. In addition, the inventive design of the spring contact pin allows the integration of other functions in the spring contact pin, which offer added value over previously known spring contact pins, in particular with respect to the variety of variants. According to the invention, it is provided for this purpose that a microcontroller is arranged in the pin sleeve and is in particular electrically connected to a measuring path of the spring contact pin. By the microcontroller different functions can be performed in the spring contact pin. In particular, different calculations may be performed to determine, for example, a measurement result in the touch contact and / or to detect data concerning the spring contact pin itself. So that the measured signals detected during the contact contact can be evaluated by the microcontroller, this is preferably electrically connected to a measuring path leading through the spring contact pin. According to a first embodiment, the microcontroller is merely connected to the measuring path, in another embodiment the microcontroller is preferably inserted into the measuring path in such a way that it interrupts it. In both cases, the detected measurement signals can be received and evaluated by the microcontroller. Alternatively, the microcontroller is not electrically connected to the measuring path, but with separate components, such as a communication device, a controllable actuator or the like to supplement the spring contact pin with an additional function. If the spring contact pin is designed as a conventional spring contact pin, with an electrically conductive test head and an electrically conductive pin sleeve, the microcontroller is preferably electrically connected to the pin sleeve and / or to the test head in order to establish the connection to the electrical measuring path. In particular, the microcontroller allows communication with the Spring contact pin, which in particular an identification of the spring contact pin in a simple manner is possible. In particular, by programming the microcontroller this is easily adaptable to the task. The electrical contact in the pin sleeve and / or with the test head ensures that the microcontroller can be electrically contacted in order to receive and evaluate, for example, the electrical signals detected by the contact contact, and / or with a particularly external electrical data processing, in particular Evaluation and / or control device to communicate, so to send and / or receive data. In particular, this makes it possible, for example, to read out a digital or digitally stored identification of the spring contact pin.
Dazu ist bevorzugt vorgesehen, dass der Mikrokontroller wenigstens eine Kommunikationsschnittstelle aufweist. Über die Kommunikationsschnittstelle werden insbesondere die digitalisierten Daten an die Datenverarbeitung weitergeleitet. Bei der Schnittstelle handelt es sich insbesondere um eine BUS-Schnittstelle, durch welche die digitalisierten Daten auf einen Datenbus übertragen werden können, welcher mit der Auswerteeinrichtung verbunden ist. Insbesondere dann, wenn eine Vielzahl von Federkontaktstiften in/an der Prüfvorrichtung vorgesehen sind, bietet dies den Vorteil, dass diese gleichzeitig über den Datenbus mit der Auswerteeinrichtung kommunizieren können. For this purpose, it is preferably provided that the microcontroller has at least one communication interface. In particular, the digitized data is forwarded to the data processing via the communication interface. The interface is in particular a BUS interface, by means of which the digitized data can be transmitted to a data bus, which is connected to the evaluation device. In particular, when a plurality of spring contact pins are provided in / on the test apparatus, this has the advantage that they can simultaneously communicate with the evaluation device via the data bus.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Mikrokontroller wenigstens einen Datenspeicher aufweist. In dem Datenspeicher können beispielsweise während eines Prüfvorgangs aktuell erfasste Daten für eine spätere Auswertung hinterlegt werden, beispielsweise um eine Mittelung von Daten nach einem erfolgten Prüfvorgang durch den Mikrokontroller durchzuführen. Dadurch kann eine Vorverarbeitung erfasster Daten bereits in dem Federkontaktstift selbst erfolgen. Insbesondere ist in dem Datenspeicher eine Identifikation, insbesondere Identifikationsnummer des Federkontaktstifts hinterlegt. Der Datenspeicher ist zu diesem Zweck vorzugsweise als nicht-flüchtiger Speicher ausgebildet. Durch die Identifikation ist der Federkontaktstift eindeutig identifizierbar, wobei die Identifikation beispielsweise eine Artikelnummer und/oder eine Chargennummer umfasst. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, nach der Montage insbesondere mittels der externen Auswerteeinrichtung schnell und sicher zu verifizieren, ob der gewünschte Federkontaktstift an der gewünschten Stelle der Prüfvorrichtung angeordnet ist. Der Datenspeicher ist insbesondere in den Mikrokontroller integriert ausgebildet oder separat zu dem Mikrokontroller. Bei einer separaten Ausbildung ist der Datenspeicher insbesondere ebenfalls innerhalb der Stifthülse angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Mikrokontroller auf einer Leiterplatte in der Stifthülse angeordnet. Dieser Leiterplatte ist vorzugsweise auch der Datenspeicher und/oder weitere elektrische/elektronische Bauteile, die im Folgenden auch beschrieben werden sollen, angeordnet. Die Leiterplatte ist besonders bevorzugt zumindest abschnittsweise flexibel, insbesondere elastisch oder biegeschlaff verformbar ausgebildet, sodass die Leiterplatte insbesondere unter elastischer oder biegeschlaffer Verformung in die Stifthülse einführbar ist. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass die Leiterplatte in ihrer plattenförmigen beziehungsweise ebenen Ausgangsform mit den gewünschten Bauteilen mittels herkömmlicher Bestückungsverfahren bestückt werden kann. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the microcontroller has at least one data memory. In the data memory, for example, currently recorded data for a later evaluation can be stored during a test procedure, for example, to perform an averaging of data after a successful check by the microcontroller. As a result, preprocessing of acquired data can already take place in the spring contact pin itself. In particular, an identification, in particular identification number of the spring contact pin is stored in the data memory. The data memory is preferably designed as a non-volatile memory for this purpose. The identification of the spring contact pin is clearly identifiable, the identification includes, for example, an article number and / or a batch number. This makes it possible, for example, to verify quickly and safely after installation, in particular by means of the external evaluation, whether the desired spring pin is arranged at the desired location of the test apparatus. The data memory is in particular integrated in the microcontroller or separate from the microcontroller. In a separate embodiment, the data memory is also arranged in particular within the pin sleeve. Particularly preferably, the microcontroller is arranged on a printed circuit board in the pin sleeve. This printed circuit board is preferably also the data memory and / or further electrical / electronic components, which are also to be described below, arranged. The printed circuit board is particularly preferably designed to be at least partially flexible, in particular elastically or pliable deformable, so that the printed circuit board can be inserted into the pin sleeve, in particular under elastic or flexurally rigid deformation. As a result, the advantage is achieved that the circuit board can be fitted in its plate-shaped or planar output form with the desired components by means of conventional assembly methods.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Mikrokontroller mit wenigstens einem in oder an der Stifthülse angeordneten Sensor verbunden ist. Insbesondere ist der Sensor Teil des Mikrokontrollers selbst. Durch das Anordnen eines Sensors in oder an der Stifthülse wird der Federkontaktstift um eine Funktion erweitert, die bei der Durchführung des Prüfvorgangs nutzbar ist. Insbesondere wird mithilfe des Sensors eine Vorauswertung elektrischer Signale, die bei der Prüfungskontaktierung erfasst werden, ermöglicht. Darüber hinaus können auch noch Daten durch den Sensor erfasst werden, welche nicht direkt mit einem durch die Berührungskontaktierung erfassten elektrischen Signals zusammenhängen, wie beispielsweise Temperatur oder Druckwerte. Der Sensor ist insbesondere in der Stifthülse angeordnet, sodass dieser einfach an der Prüfvorrichtung anordenbar ist und sodass insbesondere die Außenkontur des Federkontaktstifts durch den Sensor nicht beeinträchtigt wird. Dadurch, dass insbesondere der Mikrokontroller und der Sensor in der Stifthülse angeordnet sind, ist ein enges Raster von Federkontaktstiften in/an der Prüfvorrichtung möglich. Furthermore, it is preferably provided that the microcontroller is connected to at least one sensor arranged in or on the pin sleeve. In particular, the sensor is part of the microcontroller itself. By arranging a sensor in or on the pin sleeve of the spring pin is extended by a function that is useful in carrying out the test procedure. In particular, the sensor enables a pre-evaluation of electrical signals that are detected during the test contact. In addition, data can still be detected by the sensor, which are not directly related to an electrical signal detected by the touch contact, such as temperature or pressure values. The sensor is arranged in particular in the pin sleeve, so that it can be easily arranged on the test device and so that in particular the outer contour of the spring pin is not affected by the sensor. Characterized in that in particular the microcontroller and the sensor are arranged in the pin sleeve, a narrow grid of spring contact pins in / on the tester is possible.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Mikrokontroller einen Analog-Digital-Wandler aufweist. Durch diesen werden die analog erfassten elektrischen Signale bei der Berührungskontaktierung in digitale Signale gewandelt, die dann vom Mikrokontroller ausgewertet werden. Alternativ werden die digitalisierten Signale direkt der Datenverarbeitung zugeführt, sodass sie erst dort ausgewertet werden. Dadurch, dass die Datenverarbeitung digitale Signale von dem Federkontaktstift erhält, ist auch eine eindeutige Zuordnung der erhaltenen Signale zu dem jeweiligen Kontaktstift und damit zu der jeweiligen Prüfstelle an dem Prüfling sicher gewährleistet. Insbesondere dann, wenn der Federkontaktstift einer von vielen Federkontaktstiften in der Prüfvorrichtung ist, ist dadurch eine sichere Auswertung der erfassten Daten gewährleistet. Bei diesen Signalen handelt es sich insbesondere um physikalische Größen, die entweder am Prüfling erfasst werden oder den Zustand des Federkontaktstifts selbst betreffen. Bevorzugt erfolgt eine Kalibrierung der erfassten Signale durch den Mikrokontroller, beispielsweise mithilfe von in dem Datenspeicher hinterlegten Kennlinien und/oder Kennfeldern. Auch können die digitalisierten Signale dazu benutzt werden, in oder an dem Federkontaktstift angeordnete elektrische/elektronische Bauteile anzusteuern, welche weitere Funktionen des Federkontaktstifts ermöglichen. Furthermore, it is preferably provided that the microcontroller has an analog-to-digital converter. By means of this, the analogically detected electrical signals are converted into digital signals during the contact contact, which are then evaluated by the microcontroller. Alternatively, the digitized signals are fed directly to the data processing, so that they are only evaluated there. Due to the fact that the data processing receives digital signals from the spring contact pin, an unambiguous assignment of the signals obtained to the respective contact pin and thus to the respective test point on the test object is also reliably ensured. In particular, when the spring contact pin is one of many spring contact pins in the tester, this ensures a reliable evaluation of the data collected. These signals are, in particular, physical quantities which are either detected on the test specimen or relate to the state of the spring contact pin itself. Preferably, the detected signals are calibrated by the microcontroller, for example by means of characteristic curves and / or characteristic diagrams stored in the data memory. Also, the digitized signals can be used to drive in or on the spring contact pin arranged electrical / electronic components, which allow further functions of the spring contact pin.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Sensor als Kraftsensor oder Wegsensor ausgebildet und dem Prüfkopf zum Erfassen einer durch den Prüfling auf den Prüfkopf ausgeübten Kraft oder Bewegung bei der Berührungskontaktierung zugeordnet ist. Der Sensor wirkt also mit dem Prüfkopf zusammen, um dessen Bewegung und/oder die auf den Prüfkopf ausgeübte Kraft, die bei der Berührungskontaktierung auftritt, zu erfassen. Hierdurch werden Daten generiert, welche eine Überwachung des Prüfvorgangs erlauben. Durch das Erfassen des Bewegungswegs des Prüfkopfs lässt sich beispielsweise feststellen, ob die zu berührende Kontaktfläche des Prüflings die korrekte Höhe gegenüber der Prüfvorrichtung beziehungsweise dem Federkontaktstift aufweist. Durch den Vergleich der Bewegungswege mehrerer Federkontaktstifte einer Prüfvorrichtung kann damit auf einfache Weise ein Profil, insbesondere Oberflächenprofil, des Prüflings erstellt und mit einem erwarteten Profil verglichen werden. Dadurch ist es beispielsweise feststellbar, ob der Prüfling korrekt gegenüber dem Federkontaktstift/der Prüfvorrichtung ausgerichtet ist, ob es sich um den richten Prüfling handelt oder ob eine Beschädigung des Prüflings vorliegt. Ist der Sensor als Kraftsensor ausgebildet, wird die auf den Prüfkopf wirkende Kraft bei der Berührungskontaktierung erfasst, wodurch feststellbar ist, wie stark die mechanische Belastung bei der Berührungskontaktierung für den Prüfling ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Prüfling mit einer für ihr vorteilhaften Kontaktkraft beaufschlagt wird. Bevorzugt sind dazu Grenzwerte in dem Datenspeicher hinterlegt, mit dem ein aktuell erfasster Kraftwert verglichen wird. Übersteigt oder unterschreitet der erfasste Kraftwert den hierfür gültigen Grenzwert, so wird auf eine Überlastung oder unzureichende Kontaktkraft erkannt und der Prüfvorgang abgebrochen beziehungsweise durch den Mikrokontroller ein Warnsignal an die Auswerteeinrichtung gesendet, um den Prüfvorgang abzubrechen. Der Kraftsensor weist dazu insbesondere mindestens einen Dehnmessstreifen oder ein Piezo-Element auf, die sich beide dadurch auszeichnen, dass sie auch kleine Messwertschwankungen erfassen. Aufgrund der erwarteten kleinen Messsignale des Kraftsensors stellen parasitäre elektrische Widerstände, die sich beispielsweise in der Verbindungsleitung von dem Federkontaktstift zu der Auswerteeinrichtung befinden, eine direkte Minderung der Messqualität dar. Durch die vorteilhafte Integration des Mikrokontrollers sowie des jeweiligen Sensors in den Federkontaktstift wird eine besonders nahe Anordnung dieser beiden Elemente zueinander gewährleistet, wodurch Verbindungsleitungen verkürzt und die Messsignale bei ihrer Übertragung beeinflussende Hindernisse vermieden beziehungsweise verringert werden. Furthermore, it is preferably provided that the sensor is designed as a force sensor or displacement sensor and assigned to the test head for detecting a force exerted by the DUT on the test head force or movement in the touch contact. The sensor thus cooperates with the test head to detect its movement and / or the force exerted on the test head occurring during the contact contact. As a result, data are generated, which allow monitoring of the inspection process. By detecting the movement path of the test head, it is possible to determine, for example, whether the contact surface of the test object to be touched has the correct height with respect to the test device or the spring contact pin. By comparing the movement paths of several spring contact pins of a test device can thus easily a profile, in particular surface profile of the test specimen created and compared with an expected profile. This makes it possible to determine, for example, whether the test object is correctly aligned with respect to the spring contact pin / test device, whether it is the correct test object or whether there is damage to the test object. If the sensor is designed as a force sensor, the force acting on the probe is detected in the touch contact, whereby it can be determined how strong the mechanical load is in the touch contact for the DUT. This ensures that the device under test is subjected to a contact force that is advantageous for it. For this purpose, limit values are preferably stored in the data memory with which a currently detected force value is compared. If the detected force value exceeds or falls below the limit value valid for this purpose, an overload or insufficient contact force is detected and the test procedure is interrupted or a warning signal is sent by the microcontroller to the evaluation device in order to interrupt the test procedure. For this purpose, the force sensor has, in particular, at least one strain gauge or a piezo element, both of which are characterized in that they also detect small measured value fluctuations. Due to the expected small measurement signals of the force sensor parasitic electrical resistances, which are located for example in the connecting line from the spring contact pin to the evaluation, a direct reduction in the quality of measurement is. By the advantageous integration of the microcontroller and the respective sensor in the spring contact pin is a particularly close Ensures arrangement of these two elements to each other, whereby connecting lines shortened and the measurement signals in their transmission influencing obstacles are avoided or reduced.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in oder an der Stifthülse ein Signalgeber, insbesondere ein optischer Signalgeber, angeordnet ist, der mit dem Mikrokontroller verbunden ist. Durch den optischen Signalgeber, der insbesondere als Leuchtdiode oder Laserdiode ausgebildet ist, kann ein optisches Signal beispielsweise an einen Benutzer ausgegeben werden, um diesen auf einen Fehler oder andere Informationen aufmerksam zu machen. So wird insbesondere durch ein farbiges Leuchtsignal der Benutzer über das positive (erfolgte) oder negative (nicht-erfolgte) Zustandekommen einer Berührungskontaktierung mit dem Prüfling informiert. Weil das Leuchtmittel direkt an dem Federkontaktstift angeordnet ist, kann der Benutzer somit beispielsweise schnell feststellen, ob der Federkontaktstift korrekt in der Prüfvorrichtung beziehungsweise im/am Trägerelement der Prüfvorrichtung montiert ist, sodass eine Berührungskontaktierung zu Stande kommt. According to a preferred embodiment of the invention it is provided that in or on the pin sleeve, a signal generator, in particular an optical signal transmitter, is arranged, which is connected to the microcontroller. By the optical signal transmitter, which is designed in particular as a light-emitting diode or laser diode, an optical signal can be output, for example, to a user to make them aware of an error or other information. Thus, the user is informed in particular by a colored light signal on the positive (done) or negative (not done) coming about a touch contact with the examinee. Thus, for example, because the lamp is disposed directly on the spring contact pin, the user can quickly determine whether the spring contact pin is correctly mounted in the tester or in / on the support member of the tester, so that touch contact is made.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in oder an der Stifthülse ein ansteuerbarer Aktuator angeordnet und mit dem Mikrokontroller verbunden ist. Durch den ansteuerbaren Aktuator werden in den Federkontaktstift weitere Funktionen integriert. Insbesondere ist vorgesehen, dass als Aktuator ein elektromotorischer oder elektromagnetischer Aktuator eingesetzt ist. Mittels des Aktuators ist beispielsweise die Ausgangsstellung des Prüfkopfs im unbelasteten Zustand, also noch vor der Berührungskontaktierung mit dem Prüfling, einstellbar. Dadurch ist die Position des Prüfkopfs nach Montage des Federkontaktstifts in der Prüfvorrichtung individuell einstellbar, um eine anschließende Berührungskontaktierung sicher zu gewährleisten. Im Zusammenwirken mit dem Weg- oder Kraftsensor ist der Federkontaktstift dazu insbesondere in der Lage, seine Ausgangsstellung selbsttätig bei der ersten Montage einzurichten. So kann der Federkontaktstift zur Kalibrierung erstmalig dem Prüfling zugeführt werden. Der Sensor registriert die Bewegung oder die Kraft, die auf den Prüfkopf wirkt und passt die Ausgangsstellung des Prüfkopfs mittels des Aktuators derart an, dass bei der anschließenden Prüfung ein sicherer Berührungskontakt gewährleistet ist. Sind mehrere derartiger Federkontaktstifte in einer Prüfvorrichtung vorhanden, ist dadurch eine automatische Kalibrierung der gesamten Prüfvorrichtung automatisiert durchführbar. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that a controllable actuator is arranged in or on the pin sleeve and connected to the microcontroller. The activatable actuator integrates additional functions into the spring contact pin. In particular, it is provided that an electromotive or electromagnetic actuator is used as the actuator. By means of the actuator, for example, the starting position of the probe in the unloaded state, so even before the touch contact with the DUT, adjustable. As a result, the position of the probe after installation of the spring contact pin in the tester is individually adjustable to ensure a subsequent touch contact safely. In cooperation with the displacement or force sensor, the spring contact pin is in particular able to set up its starting position automatically during the first assembly. For the first time, the spring contact pin can be fed to the test object for calibration. The sensor registers the movement or the force acting on the test head and adjusts the starting position of the test head by means of the actuator in such a way that a secure contact is ensured during the subsequent test. If several such spring contact pins are present in a test apparatus, an automatic calibration of the entire test apparatus can be carried out automatically.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in oder an der Stifthülse ein Schwingungserzeuger, insbesondere ein Piezo-Element beziehungsweise Piezo-Aktuator, angeordnet ist. Durch den Schwingungserzeuger sind mechanische Schwingungen in beziehungsweise an dem Federkontaktstift erzeugbar, die insbesondere die Berührungskontaktierung unterstützen. Durch die Schwingungen oder Vibrationen ist es beispielsweise erreichbar, dass der Prüfkopf quer zur Längserstreckung des Federkontaktstifts schwingt und sich dadurch in die jeweilige Kontaktfläche des Prüflings einritzt, um einen sicheren elektrischen Kontaktstift zu gewährleisten. Durch das Schwingen wird außerdem erreicht, dass bei der Berührungskontaktierung gegebenenfalls zwischen Prüfkopf und Kontaktfläche des Prüflings befindliche Störelemente, wie beispielsweise Staubkörner oder dergleichen, aus dem Kontaktierbereich entfernt werden. Durch die Schwingungen des Piezos ist zudem sichergestellt, dass die Bauteile, welche sich relativ zueinander während einer Kontaktierung bewegen (z.B. Prüfkopf mit Mantel), sich ständig in Gleitreibung zueinander befinden. Ein Kratzen aufgrund des sogenannten Stick-Slip-Effektes wird hierbei vermieden. According to a preferred embodiment of the invention it is provided that in or on the pin sleeve a vibrator, in particular a Piezo element or piezo actuator, is arranged. By the vibrator mechanical vibrations in or on the spring contact pin can be generated, which support in particular the touch contact. By the vibrations or vibrations, it is achievable, for example, that the probe swings transversely to the longitudinal extent of the spring contact pin and thereby scored into the respective contact surface of the specimen to ensure a secure electrical contact pin. Due to the oscillation, it is also achieved that interfering elements located between the test head and the contact surface of the test object, such as dust grains or the like, are removed from the contacting region during contact contacting. By the vibrations of the piezo is also ensured that the components that move relative to each other during a contact (eg test head with jacket), are constantly in sliding friction to each other. Scratching due to the so-called stick-slip effect is avoided.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in oder an der Stifthülse eine Kommunikationseinrichtung zur drahtlosen Kommunikation angeordnet und mit dem Mikrokontroller verbunden ist. Die Kommunikationseinrichtung ist insbesondere als Sender und/oder als Empfänger ausgebildet. Durch die Kommunikationseinrichtung ist eine Kommunikation beispielsweise mit der Auswerteeinrichtung oder mit anderen Geräten, wie beispielsweise mit anderen Federkontaktstiften möglich. Als Kommunikationseinrichtung ist insbesondere ein Bluetooth-Modul, WLAN-Modul, oder Funkmodul (LoRa) vorhanden. Dadurch kann auf bekannte Funkstandards zurückgegriffen werden. Die Kommunikationseinrichtung kann alternativ oder zusätzlich zu der Kommunikationsschnittstelle vorhanden sein. Insbesondere ist die Kommunikationseinrichtung in den Mikrokontroller integriert ausgebildet. According to a preferred embodiment of the invention it is provided that in or on the pin sleeve a communication device for wireless communication is arranged and connected to the microcontroller. The communication device is designed in particular as a transmitter and / or as a receiver. By the communication device is a communication, for example with the evaluation or other devices, such as with other spring contact pins possible. In particular, a Bluetooth module, WLAN module, or radio module (LoRa) is present as a communication device. This makes it possible to fall back on known radio standards. The communication device may be present as an alternative or in addition to the communication interface. In particular, the communication device is integrated in the microcontroller.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Federkontaktstift als elektrischer Mehrpfadstift, insbesondere Koaxialstift, ausgebildet ist, der zumindest zwei elektrisch voneinander getrennte Messpfade zur Berührungskontaktierung des Prüflings aufweist, wobei der Mikrokontroller mit jedem der Messpfade verbunden ist. Durch die mehreren beziehungsweise zumindest zwei Messpfade ist beispielsweise das Messergebnis des Federkontaktstifts plausibilisierbar. Insbesondere ist der Federkontaktstift dazu ausgebildet, dass die zumindest zwei Messpfade an dem Prüfling beziehungsweise an der elektrischen Kontaktfläche des Prüflings miteinander kurzgeschlossen werden. Dadurch ist beispielsweise auch die Qualität der Berührungskontaktierung des Prüflings durch den Federkontaktstift ermittelbar. Dazu ist optional ein elektrischer Widerstand zwischen den zwei elektrischen Messpfaden geschaltet. Die Messung wird dann durch den Mikrokontroller durchgeführt. Furthermore, it is preferably provided that the spring contact pin is designed as a multi-path electrical pencil, in particular a coaxial pin, which has at least two electrically separate measuring paths for contact contacting of the test object, the microcontroller being connected to each of the measuring paths. For example, the measurement result of the spring contact pin can be made plausible by the plurality or at least two measuring paths. In particular, the spring contact pin is designed so that the at least two measuring paths on the test object or on the electrical contact surface of the test object are short-circuited with each other. As a result, for example, the quality of the touch contact of the test specimen is determined by the spring contact pin. For this purpose, an electrical resistance is optionally connected between the two electrical measuring paths. The measurement is then performed by the microcontroller.
Insbesondere ist dazu vorgesehen, dass in zumindest einem der Messpfade, insbesondere in beiden Messpfaden, jeweils ein betätigbares Schalterelement zum Unterbrechen oder Herstellen eines jeweiligen Messpfads angeordnet ist. Insbesondere sind die Schalterelemente mit dem Mikrokontroller verbunden, um durch diesen angesteuert zu werden. Die Schalterelemente können separat zu dem Mikrokontroller oder auch in dem Mikrokontroller integriert ausgebildet sein. Durch das Betätigen der Schalterelemente wird erreicht, dass die Messung nicht durch Signale des Prüflings selbst beeinflusst wird. Zu diesem Zweck sind die Schalterelemente vorzugsweise zwischen der Datenverarbeitung und dem elektrischen Widerstand und/oder dem Mikrokontroller angeordnet. In particular, it is provided that in each case an actuatable switch element for interrupting or producing a respective measurement path is arranged in at least one of the measurement paths, in particular in both measurement paths. In particular, the switch elements are connected to the microcontroller to be controlled by this. The switch elements may be formed separately from the microcontroller or integrated in the microcontroller. By operating the switch elements ensures that the measurement is not affected by signals of the device under test itself. For this purpose, the switch elements are preferably arranged between the data processing and the electrical resistance and / or the microcontroller.
Bevorzugt weist der Mikrokontroller für zumindest einen Messpfad des Federkontaktstifts ein betätigbares Schalterelement auf, dass der Mikrokontroller bei Bedarf schließt beziehungsweise betätigt, um beispielsweise den Prüfling mit einer elektrischen Spannung oder Strom zu beaufschlagen. Insbesondere weist der Federkontaktstift einen elektrischen Messpfad mit einem betätigbaren Schalterelement, das beispielsweise in den Mikrokontroller integriert ist, auf, welcher die Spannungsversorgung des Mikrokontrollers auf den Prüfling durchschaltet, wenn das Schalterelement betätigt beziehungswiese geschlossen wird. For at least one measuring path of the spring contact pin, the microcontroller preferably has an actuatable switch element that closes or actuates the microcontroller as required, for example, to apply an electrical voltage or current to the test object. In particular, the spring contact pin has an electrical measuring path with an actuatable switch element, which is integrated, for example, in the microcontroller, which turns on the power supply of the microcontroller to the device under test when the switch element is operated or meadow closed.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist bevorzugt vorgesehen, dass der Federkontaktstift eine Montagehülse aufweist, in welche er insbesondere einschraubbar oder einsteckbar ist. Die Montagehülse wird insbesondere vor dem Federkontaktstift in einer Adapterplatte oder dergleichen der Prüfvorrichtung montiert, sodass der Federkontaktstift durch einfaches Einstecken oder Einschrauben in die Montagehülse einfach an der Adapterplatte montierbar und auch von dieser wieder lösbar ist. Vorzugsweise ist der Mikrokontroller dann an der Montagehülse angeordnet und dort insbesondere zur Identifizierung des Federkontaktstifts ausgebildet. Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass der Federkontaktstift eine Kontrollerhülse aufweist, welche an das freie Ende des Federkontaktstifts, also an das von dem Prüfkopf abgewandte Ende des Federkontaktstifts anordenbar, insbesondere aufsteckbar, einsteckbar und/oder anschraubbar ist, wobei die Kontrollerhülse den Mikrokontroller trägt beziehungsweise aufweist. Die Stifthülse des Federkontaktstifts ist in diesem Fall also zweiteilig ausgebildet, wobei der Mikrokontroller in dem Teil der Stifthülse angeordnet beziehungsweise gehalten ist, welcher von dem vom Prüfkopf abgewandten Ende des Federkotaktstifts lösbar ist. Alternativ ist die Kontrollerhülse dazu ausgebildet, an dem freien Ende der Montagehülse angeordnet zu werden, insbesondere durch Aufstecken, Einstecken und/oder Verschrauben. According to a further embodiment, it is preferably provided that the spring contact pin has a mounting sleeve into which it can be screwed or inserted in particular. The mounting sleeve is mounted in particular in front of the spring contact pin in an adapter plate or the like of the test device, so that the spring contact pin by simply plugging or screwing into the mounting sleeve easily mounted on the adapter plate and also from this again is solvable. Preferably, the microcontroller is then arranged on the mounting sleeve and formed there in particular for identifying the spring contact pin. Alternatively, it is preferably provided that the spring contact pin has a controller sleeve, which can be arranged, in particular attachable, plugged and / or screwed to the free end of the spring contact pin, that is to the remote from the probe end of the spring contact pin, wherein the controller sleeve carries or has the microcontroller , The pin sleeve of the spring contact pin is therefore formed in two parts in this case, wherein the microcontroller is arranged or held in the part of the pin sleeve, which is detachable from the end remote from the probe end of the spring contact pin. Alternatively, the controller sleeve is adapted to to be arranged at the free end of the mounting sleeve, in particular by plugging, plugging and / or screwing.
Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 zeichnet sich dadurch aus, dass die Federkontaktstifte erfindungsgemäß ausgebildet sind. Es ergeben sich hierdurch die zuvor bereits genannten Vorteile. The test device according to the invention with the features of
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Mikrokontroller der jeweiligen Federkontaktstifte mit einem gemeinsamen BUS-System der Prüfvorrichtung verbunden, insbesondere in Serie geschaltet sind. Über den gemeinsamen BUS/Datenbus sind somit die digitalisierten Messsignale des jeweiligen Federkontaktstifts an die insbesondere externe Datenverarbeitung der Prüfeinrichtung auf einfache Art und Weise übermittelbar. Durch die Verwendung des Datenbus können die Federkontaktstifte beziehungsweise deren Mikrokontroller in Reihe beziehungsweise in Serie geschaltet werden, wodurch der Verkabelungsaufwand sowie der dazu notwendige Bauraum verringert werden. In particular, it is provided that the microcontroller of the respective spring contact pins are connected to a common BUS system of the test apparatus, in particular connected in series. Thus, the digitized measurement signals of the respective spring contact pin can be transmitted to the particular external data processing of the test device in a simple manner via the common BUS / data bus. By using the data bus, the spring contact pins or their microcontroller can be connected in series or in series, whereby the cabling and the necessary space to be reduced.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 zeichnet sich dadurch aus, dass der Mikrokontroller dazu angesteuert wird, wenigstens eine Messung bei der Berührungskontaktierung durchzuführen oder den Federkontaktstift zu identifizieren. Insbesondere werden bei der Berührungskontaktierung des Prüflings erfasste Messsignale durch den Mikrokontroller ausgewertet und an eine Datenverarbeitung (EDV), insbesondere Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung, gesendet. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung außerdem dazu ausgebildet ist, die Mikrokontroller anzusteuern, insbesondere über die zuvor erwähnte Kommunikationsschnittstelle. The inventive method with the features of
Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erörtert werden. Dazu zeigen Further advantages and preferred features and combinations of features emerge in particular from the previously described and from the claims. In the following, the invention will be discussed with reference to the drawing. Show this
Der Federkontaktstift
Durch eine Verjüngung
Hierdurch wird gewährleistet, dass eine sichere Kontaktierung aller Kontaktflächen
Bevorzugt sind der Prüfkopf
In der Stifthülse
Insbesondere weist der Mikrokontroller
Dem Mikrokontroller ist weiterhin bevorzugt ein Analog-Digital-Wandler
Dadurch wird die Verwendung eines komplexen Federkontaktstifts
Durch den Analog-Digital-Wandler
Um eine einfache Anordnung des Mikrokontrollers
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in dem Datenspeicher
Der Sensor
Wird der Prüfkopf
Die beiden Mikrokontroller
Bevorzugt senden die Federkontaktstifte beziehungsweise Mikrokontroller
Durch die Integration des Mikrokontrollers
Damit diese Messung nicht durch die Signale des Prüflings
Während vorliegend unterschiedliche Ausführungsbeispiele des vorteilhaften Federkontaktstifts
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