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Die Erfindung betrifft eine Prüfkarte zum elektrischen Verbinden eines Prüflings mit einer elektrischen Prüfeinrichtung, mit zumindest einer Führungsplatte und mit mehreren elektrisch leitfähigen und von der Führungsplatte geführten und/oder getragenen Kontaktelementen zum Berührungskontaktieren von Kontaktstellen des Prüflings, wobei die Führungsplatte zum Führen und/oder Tragen der Kontaktelemente mehrere Öffnungen aufweist, durch welche sich jeweils eines der Kontaktelemente hindurch erstreckt, wobei die Kontaktelemente derart ausgebildet und in den Öffnungen gehalten sind, dass bei einer axialen Kraftbeaufschlagung der Kontaktelemente durch den Prüfling diese seitlich ausbiegen, wobei die Kontaktelemente entlang ihrer Längserstreckung jeweils lamelliert ausgebildet sind, und wobei zumindest zwei Reihen mit jeweils mehreren derartiger Kontaktelemente vorhanden sind, und wobei die Reihen von Kontaktelementen sich jeweils geradlinig in einem Winkel geneigt zueinander erstrecken, sodass sie zu einem gemeinsamen Treffpunkt führen.
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Prüfkarten der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Um den elektrischen Kontakt zwischen einer Prüfeinrichtung und einem Prüfling, wie beispielsweise ein Wafer, eine Leiterplatte, eine Solarzelle oder dergleichen, herzustellen, ist es bekannt, eine Prüfkarte einzusetzen, die entsprechend der zu kontaktierenden Kontaktstelle des Prüflings elektrisch leitfähige Kontaktelemente aufweist, die zur Berührungskontaktierung des Prüflings beziehungsweise Berührungskontaktierung von Kontaktstellen des Prüflings ausgebildet sind. So sind Prüfkarten bekannt, die beispielsweise als Kontaktelemente Federkontaktstifte aufweisen, die individuell bei der Berührungskontaktierung des Prüflings einfedern können, um das Berührungskontaktieren aller Kontaktstellen des Prüflings gleichzeitig sicher zu gewährleisten. Bei anderen Prüfkarten sind die Kontaktelemente nicht in ihrer Länge veränderbar, sondern dazu ausgebildet, dass sie insbesondere mittig - bezogen auf ihre Längserstreckung - seitlich elastisch ausbiegen oder ausknicken können, so dass dadurch die jeweilige Kontaktspitze zurückweichen kann. Durch das Ausbiegen wird außerdem erreicht, dass eine Kontaktspitze des jeweiligen Kontaktelements seitlich verschoben wird, wodurch die jeweilige Kontaktstelle durch die Kontaktspitze angekratzt wird. Dazu sind die Kontaktelemente zumindest abschnittsweise verlagerbar durch die zumindest eine Führungsplatte der Prüfkarte, derart gehalten, dass die gewünschte Ausbiegung ermöglicht ist. Wird in diesem Fall der Prüfling mit seiner Kontaktstelle gegen die Prüfkarte mit den Kontaktelementen gedrückt, so werden die Kontaktelemente aufgrund der auftretenden Kontaktierungskraft axial in ihrer Längserstreckung mit dieser Kraft beaufschlagt, wobei durch ihre Lagerung an der Führungsplatte gewährleistet ist, dass sie seitlich ausbiegen und -knicken dabei mit ihrer Kontaktierungsspitze seitlich durch die Kontaktkraft verschoben beziehungsweise verlagert werden. Durch ihre elastische Verformbarkeit erlauben die Kontaktelemente somit einerseits, dass sämtliche Kontaktstellen des Prüflings gleichzeitig elektrisch berührt und kontaktiert werden, und andererseits, dass die kontaktierten Kontaktstellen durch das Kontaktelement zumindest etwas durch die Seitwärtsbewegung des Kontaktelements angekratzt werden. Durch das Ankratzen durchdringt das jeweilige Kontaktelement beispielsweise mit der Kontaktspitze eine Korrosionsschutzschicht der jeweiligen Kontaktstelle, wodurch eine sichere elektrische Kontaktierung der Kontaktstelle gewährleistet ist. Es sind auch Prüfkarten bekannt, mit Kontaktelementen, die in ihrer Längserstreckung jeweils lamelliert ausgebildet sind. So offenbart beispielsweise die Offenlegungsschrift
DE 10 2008 023 761 A1 lamellierte Kontaktelemente für Prüfkarten.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2017 209 441 A1 offenbart eine elektrische Kontaktieranordnung mit mindestens einem länglichen Kontaktelement, das zwei zur elektrischen Berührungskontaktierung dienende Endbereiche aufweist und in eine Richtung quer zu seiner Längserstreckung elastisch verformbar ist. Eine ähnliche Kontaktieranordnung ist zudem in der Offenlegungsschrift
US 5,952,843 A offenbart.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Prüfkarte zu schaffen, durch welche ein sicheres Kontaktieren eines Prüflings, insbesondere durch Vermeiden von Kurzschlüssen, sowie eine Bauraumausnutzung verbessert werden.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Prüfkarte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Prüfkarte zeichnet sich dadurch aus, dass die Öffnungen und/oder Kontaktelemente derart ausgebildet sind, dass die Kontaktelemente bei axialer Kraftbeaufschlagung derart seitlich ausbiegen, dass alle Kontaktelemente in die gleiche Umfangsrichtung bezogen auf den Treffpunkt ausbiegen. Unter dem Treffpunkt ist dabei insbesondere die Stelle zu verstehen, an welcher sich die Reihen tatsächlich oder gedacht, in Verlängerung der Reihen von Kontaktelementen, treffen. Unter der Umfangsrichtung ist vorzugsweise eine Tangente zu dem Treffpunkt zu verstehen, die insbesondere senkrecht zu einer gedachten Radialen zu dem Treffpunkt ausgerichtet ist. Dadurch ist sichergestellt, dass die Kontaktelemente um den Treffpunkt herum ausbiegen, und zwar jeweils in die gleiche Umfangsrichtung, beispielsweise im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn. Dadurch wird erreicht, dass dann, wenn die Kontaktelemente benachbarter Reihen nah beieinander liegen, die Kontaktelemente der benachbarten Reihe nicht aufeinander zu ausgebogen werden, sondern jeweils in die gleiche Richtung, wodurch verhindert wird, dass ein Kurzschluss zwischen benachbarten Kontaktelementen beziehungsweise von Kontaktelementen benachbarter Kontaktelement-Reihen durch eine direkte Berührungskontaktierung erfolgt. Durch diese erhöhte Sicherheit ist es möglich, den Abstand der Kontaktreihen beziehungsweise der Kontaktelemente zueinander im Bereich des Treffpunkts zu verringern, ohne dass dadurch das Risiko eines Kurzschlusses oder einer Fehlmessung oder -prüfung erhöht wird. Somit kann ein vorhandener Bauraum besser ausgenutzt und insbesondere auch der Prüfling selbst mit dichter beieinander liegenden Kontaktstellen, die durch die Kontaktelemente berührungskontaktiert werden, näher zueinander platziert werden. Dadurch ist eine verbesserte Bauraumausnutzung auch des Prüflings gewährleistet, wodurch dieser beispielsweise mit einer erhöhten Anzahl von Kontaktstellen und/oder elektronischen Komponenten ausstattbar ist. Durch die erfindungsgemäße Prüfkarte wird somit auch eine Optimierung der Bauraumausnutzung des Prüflings selbst ermöglicht, da nunmehr auch Prüflinge getestet werden können, die besonders eng zusammenliegende Kontaktstellen aufweisen. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Prüfling entsprechend der Anordnung der Kontaktelemente Reihen in Reihen angeordnete Kontaktstellen aufweist, die beispielsweise entlang eines elektronischen Bauteils, beispielsweise insbesondere das Bauteil ringförmig umgebend, angeordnet sind. Durch das Vorbestimmen der seitlichen Ausbiegerichtung ist gewährleistet, dass sich die Kontaktelemente bei einem Berührungskontakt des Prüflings erwartungsgemäß verhalten beziehungsweise verlagern. Dadurch ist außerdem vorherbestimmbar, in welche Richtung die Kontaktspitzen bei dem Berührungskontakt verlagert werden. Wobei ein Verlagern der Kontaktspitzen, und ein damit einhergehendes Ankratzen der Kontaktstellen, nicht unbedingt erforderlich oder vorgesehen ist. Vielmehr ist gemäß einer ersten Ausführungsform vorgesehen, dass beim Ausbiegen der Kontaktelemente ein seitliches Verlagern der Kontaktspitzen unterbleibt. Gemäß einer zweiten Ausführungsform sind die Öffnungen oder Kontaktelemente derart ausgebildet, dass zusätzlich zu dem Ausbiegen auch ein seitliches Verlagern der Kontaktspitzen erfolgt, um die Kontaktstellen des Prüflings anzukratzen. Durch die vorteilhaften Lamellen wird ein Querschnitt des jeweiligen lamellierten Kontaktelements zur Verfügung gestellt, der auch große Prüfströme ohne Überhitzung übertragen kann. Darüber hinaus erlaubt die Lamellierung eine vorteilhafte Elastizität, die eine hinreichend kleine, für eine gute Kontaktierung ausreichende Kontaktkraft gewährleistet. Bevorzugt weisen die Kontaktelemente jeweils einen rechteckigen Querschnitt auf, wodurch eine Biegerichtung des jeweiligen Kontaktelements bei der Berührungskontaktierung bereits vorgegeben oder leichter vorgegeben wird. Insbesondere sind die Kontaktelemente jeweils insgesamt mit einem rechteckigen Querschnitt versehen und in rechteckförmigen Öffnungen des Halteelements geführt, sodass ein Verbiegen des jeweiligen Kontaktelements bei einer Berührungskontaktierung eines Prüflings stets in einer Ebene erfolgt, die durch die Längserstreckung und die Breite, gemäß der im Querschnitt gesehen längeren Seite, des jeweiligen Kontaktelements, definiert wird. Bevorzugt sind die Kontaktelemente jeweils in einem Zwischenbereich zwischen den Kontaktelementenden lamelliert ausgebildet, sodass die Kontaktenden selbst nicht lamelliert ausgebildet sind, wobei eines der Kontaktenden dem Prüfling zugewandt ist und das andere Kontaktende zur Kontaktierung der Prüfeinrichtung dient. Vorzugsweise sind die Kontaktenden als Kontaktspitzen ausgebildet. Vorzugsweise weist jedes Kontaktelement in dem Zwischenbereich, insbesondere zwei oder mehr als zwei Lamellen auf, die sich in Längserstreckung des jeweiligen Kontaktelements erstrecken. Die Lamellen verlaufen bevorzugt zumindest im Wesentlichen parallel zueinander, unabhängig davon, ob sie jeweils einen geradlinigen oder gebogenen Verlauf besitzen. Der gebogene Verlauf ergibt sich insbesondere durch eine Vorkrümmung des jeweiligen Kontaktelements, die auch im unbelasteten Zustand, also unabhängig von einer Berührungskontaktierung des Prüflings, bereits besteht. Durch den vorgebogenen Verlauf wird die Verlagerungsrichtung der Kontaktspitze mitbestimmt. Zwischen zwei benachbarten Lamellen ist jeweils ein Längsschlitz ausgebildet, durch welchen die benachbarten Lamellen voneinander getrennt sind. Bevorzugt sind die Kontaktelemente jeweils einstückig ausgebildet. Besonders bevorzugt weist das jeweilige Kontaktelement eine Länge L, eine Breite B und eine Dicke D auf, wobei die Länge L größer ist als die Breite B und die Breite B größer ist als die Dicke D. Wie bereits erwähnt, entspricht die Breite B insbesondere der längeren Seite des rechteckförmigen Querschnitts des jeweiligen Kontaktelements. Es ergibt sich damit eine streifenförmige Ausbildung des jeweiligen Kontaktelements, insbesondere als Kontaktstreifen. Besonders bevorzugt sind die Kontaktelemente als Kontaktnadeln, insbesondere als Knicknadeln ausgebildet. Damit wird die gewünschte Verschiebung der Kontaktspitzen der Kontaktelemente dadurch erreicht, dass die Kontaktelemente in ihre Längserstreckung seitlich ausknicken oder -biegen, wenn auf sie eine axiale Kontaktkraft ausgeübt wird. Durch dieses Verbiegen werden die Kontaktspitzen, die dem Prüfling zugewandt sind, entsprechend verlagert, um die die jeweilige Kontaktstelle anzukratzen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Öffnungen und/oder Kontaktelemente derart ausgebildet, dass die Kontaktelemente der Reihen bezogen auf den Treffpunkt im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn ausbiegen. Dadurch ist sichergestellt, dass die Kontaktelemente bei einer axialen Kraftbeaufschlagung der Kontaktelemente in die gleiche Umfangsrichtung bezogen auf den gemeinsamen Treffpunkt ausbiegen und ein Aufeinander-zu-bewegen benachbarter Kontaktelemente vermieden wird.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die zumindest zwei Reihen von Kontaktelementen in einem Winkel vom 90° oder nahezu 90° zueinander ausgerichtet sind. Damit verlaufen die Reihen senkrecht oder nahezu senkrecht zueinander auf den Treffpunkt zu. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhafte Anordnung der Reihen, die beispielsweise der Anordnung von Kontaktstellen eines Prüflings entspricht. Der gewählte Winkel kann jedoch auch kleiner oder größer 90° gewählt sein und beispielsweise zwischen 170° und 40° liegen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung führen mehr als zwei Reihen, die geneigt zueinander ausgerichtet sind, zu dem gemeinsamen Treffpunkt. Damit gehen von dem Treffpunkt mehrere Reihen jeweils gradlinig aus, die in einem Winkel zueinander ausgerichtet sind. Vorzugsweise sind die benachbarten Reihen jeweils um den gleichen Winkel zueinander geneigt ausgerichtet. Gemäß einer Ausführungsform führen zum Treffpunkt vier Reihen, die jeweils senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Optional führen zum Treffpunkt drei Reihen, die in einem Winkel von jeweils 120° zueinander geneigt ausgerichtet sind. Optional können auch mehr Reihen von Kontaktelementen, insbesondere mehr als vier Reihen, zu dem Treffpunkt führen. Für den Fall, dass eine gerade Anzahl von Reihen zu einem Treffpunkt führen, können sich die Reihen an dem Treffpunkt auch kreuzen, sodass anstelle von vier senkrecht zueinander ausgerichteten Reihen nur zwei Reihen vorhanden sind. Dann ist jedoch wichtig, dass die Kontaktelemente der Reihe, die durch den Treffpunkt hindurch führt, in den von dem Treffpunkt ausgehenden Reihenabschnitten in unterschiedliche, insbesondere entgegengesetzte Richtungen ausbiegen, um die erfindungsgemäße Ausbiegerichtung der Kontaktelemente zu gewährleisten.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Prüfkarte mehrere parallel zueinander verlaufende Reihen von Kontaktelementen aufweist, sodass sich mehrere Treffpunkte ergeben, wobei die Kontaktelemente und/oder Öffnungen derart ausgebildet sind, dass die Kontaktelemente an jedem Treffpunkt bei axialer Kraftbeaufschlagung derart seitlich ausbiegen, dass sie in die gleiche Umfangsrichtung ausbiegen. Durch das Vorsehen mehrerer parallel zueinander verlaufender Reihen ergibt sich, dass die parallel zueinander verlaufenden Reihen jeweils mit einer dazu nicht parallel verlaufenden Reihe einen Treffpunkt bilden. So sind beispielsweise mehrere parallel zueinander verlaufende Reihen und eine senkrecht dazu verlaufende Reihe von Kontaktelementen vorhanden, wodurch sich mehrere Treffpunkte ergeben. Optional weist die Prüfkarte mehrere parallel zueinander verlaufende erste Reihen und mehrere parallel zueinander verlaufende zweite Reihen auf, wobei die ersten Reihe und die zweiten Reihe senkrecht zueinander ausgerichtet sind, sodass sich eine matrixförmige beziehungsweise gitterförmige Anordnung von Kontaktelementen ergibt, wodurch sich eine Vielzahl von Treffpunkten ergibt. Wird die erfindungsgemäße Regel zur Ausbiegerichtung der Kontaktelemente eingehalten, so kehrt sich die Ausbiegerichtung von Treffpunkt zu Treffpunkt um, sodass an einem Treffpunkt die Kontaktelemente im Uhrzeigersinn ausbiegen und in den dazu benachbarten Treffpunkten gegen den Uhrzeigersinn. Hierdurch ist gewährleistet, dass stets auch bei einer hohen Anzahl von Reihen von Kontaktelementen und einer hohen Anzahl von Treffpunkten die zuvor genannten Vorteile gewährleistet werden.
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Bevorzugt biegen daher die Kontaktelemente der Reihen bezogen auf einen Treffpunkt im Uhrzeigersinn und zu jedem zu dem einen Treffpunkt benachbarten Treffpunkt gegen den Uhrzeigersinn aus. Es ergeben sich damit die oben genannten Vorteile.
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Bevorzugt bilden jeweils vier Reihen von Kontaktelementen einen geschlossenen Kontaktelementring mit vier Treffpunkten aus. Dieser Kontaktelementring ist beispielsweise an ein auf einem Substrat des Prüflings angeordnetes elektronisches oder elektrisches Bauteil, beispielsweise ein Chip, angepasst, sodass der Kontaktelementring das Bauelement umgibt und die an dessen Rand ausgebildeten Kontaktstellen kontaktiert. Unter Berücksichtigung der oben genannten Ausbiegung der Kontaktelemente an den Treffpunkten ist gewährleistet, dass entlang des Kontaktelementrings die Kontaktelemente abwechselnd im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn ausbiegen.
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Vorzugsweise sind die Öffnungen und/oder Kontaktelemente derart ausgebildet, dass die Kontaktelemente jeder Reihe jeweils senkrecht oder nahezu senkrecht zur Längserstreckung der jeweiligen Reihe ausbiegen. Dadurch ist sichergestellt, dass er von dem Bauraum optimal ausgenutzt und das Entstehen von Berührungskontakten zwischen benachbarten Kontaktelementen sicher vermieden wird.
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Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass die Öffnungen in der zumindest eine Führungsplatte der Prüfkarte zur Führung des jeweiligen Kontaktelements eine langlochförmige, ovalförmige oder rechteckförmige Kontur aufweisen, die sich in die Ausbiegerichtung längs erstreckt. Um das Ausbiegen in die gewünschte Richtung der Kontaktelemente zu gewährleisten, sind gemäß dieser Ausführungsform die Öffnungen in der zumindest einen Führungsplatte langlochförmige, ovalförmig oder rechteckförmig ausgebildet, sodass sie jeweils eine Längserstreckung und eine Breitenerstreckung aufweisen. Die Längserstreckung erstreckt sich dabei bevorzugt in Richtung der gewünschten Ausbiegerichtung, sodass sich das jeweilige in der Öffnung befindliche Kontaktelement in diese Richtung verlagern und damit ausbiegen kann. Dadurch ist sichergestellt, dass sich das jeweilige Kontaktelement nur in die gewünschte Ausbiegerichtung bei axialer Kraftbeaufschlagung verformt.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kontaktelemente im Bereich des jeweiligen Treffpunkts derart ausbiegen, dass zumindest eines der Kontaktelemente in einen durch das Ausbiegen gebildeten Freiraum zumindest eines Kontaktelements aus der benachbarten Reihe eindringt. Dadurch wird der vorhandene Bauraum noch besser ausgenutzt, weil die Kontaktelemente beziehungsweise die Reihen von Kontaktelementen besonders dicht zueinander angeordnet werden können. Bei der Berührungskontaktierung des Prüflings werden die Kontaktelemente elastisch durch das Ausbiegen verformt, wobei durch das Eindringen eines Kontaktelements in den durch das Ausbiegen frei gewordenen Freiraum des benachbarten Kontaktelements ein Kurzschluss durch einen Berührungskontakt dieser Kontaktelemente miteinander verhindert wird. Insbesondere ist damit ermöglicht, dass Kontaktelemente derart nah zueinander angeordnet werden, dass dann, wenn nur eines der Kontaktelemente ausbiegen würde, es im Berührungskontakt mit einem Kontaktelement der benachbarten Reihe von Kontaktelementen gelangen könnte. Dadurch, dass jedoch auch dieses Kontaktelement der benachbarten Reihe ausbiegt, weicht es dem einen Kontaktelement aus. Weil die Kontaktelemente bezogen auf ein Treffpunkt stets in die gleiche Umfangsrichtung ausbiegen, weichen sie auch in die gleiche Umfangsrichtung aus, wodurch an dem Treffpunkt für die nahe zueinander liegenden beziehungsweise angeordneten Kontaktelemente der oben genannte Vorteil erzielt wird.
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Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen
- 1 ein Prüfsystem mit einer Prüfkarte und einem Prüfling in einer vereinfachten Darstellung,
- 2 eine vereinfachte Draufsicht auf den Prüfling,
- 3 eine schematische Darstellung der Funktion der Prüfkarte,
- 4 ein Kontaktelement der Prüfkarte in einer vereinfachten Draufsicht, und
- 5 eine vereinfachte perspektivische Darstellung der Prüfkarte.
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1 zeigt in einer vereinfachten Seitenansicht den grundsätzlichen Aufbau einer vorteilhaften Prüfkarte 1, die zur elektrischen Prüfung eines Prüflings 2 dient, der beispielsweise als Wafer, Leiterplatte oder Solarzelle ausgebildet ist. Der Prüfling 2 liegt auf einer Prüflingsaufnahme 4 auf. Der Prüflingsaufnahme 4 und/oder der Prüfkarte 1 sind Aktuatoren zugeordnet, die dazu dienen, die Prüfkarte 1 und den Prüfling 2 zur elektrischen Kontaktierung auf einander zu zu bewegen und voneinander weg zu bewegen und optional auch dazu, den Prüfling 2 relativ zu der Prüfkarte 1 auszurichten.
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Die Prüfkarte 1 weist eine elektrische Anschlussvorrichtung 5 auf, die eine elektrische Verbindung zu einer insbesondere zentralen Prüfeinrichtung 3 herstellt, welcher dazu ausgebildet ist, eine elektrische Prüfung des Prüflings 2 durchzuführen. Die Anschlussvorrichtung 5 weist dazu eine Leiterplatte 6 auf, welcher auf einer dem Prüfling 2 zugewandten Seite 7 eine Vielzahl von Kontaktstellen 8 in Form von Kontaktflächen oder -plättchen aufweist. Insbesondere sind die Kontaktstellen 8 matrixförmig auf der Seite 7 verteilt angeordnet. Die Kontaktstellen 8 sind elektrisch leitfähig ausgebildet und durch eine geeignete elektrische Verbindung mittels Leiterbahnen der Leiterplatte 6 mit der Anschlussvorrichtung 5 verbunden. Die Leiterplatte 6 ist beispielsweise als Kontaktabstandstransformer 9 ausgebildet oder weist einen solchen, jedoch separat ausgebildeten Kontaktabstandstransformer 9 auf, der den Abstand der Kontaktstellen 8 zueinander in Richtung der Anschlussvorrichtung 5 vergrößert, um eine einfache elektrische Kontaktierung zu gewährleisten. Dazu weist der Kontaktabstandstransformer 9 auf der von der Seite 7 abgewandten Seite bevorzugt weitere Kontaktstellen auf, die mit jeweils einer der Kontaktstellen 8 elektrisch verbunden sind und einen größeren Abstand zueinander aufweisen als die Kontaktstellen 8 zueinander. Der Kontaktabstandstransformer 9 ist beispielsweise an einer Stützeinrichtung 10 angeordnet, welche wiederum die elektrische Verbindung zur Prüfeinrichtung herstellt.
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Der Anschlussvorrichtung 5 ist eine Kontaktanordnung 11 zugeordnet, die als Kontaktkopf 12 ausgebildet ist. Der Kontaktkopf 12 weist zwei parallel zueinander beabstandet angeordnete Führungsplatten 13, 14 auf, die jeweils eine Vielzahl von Öffnungen 15 aufweisen, die als Führungsöffnungen ausgebildet und parallel zueinander ausgerichtet sind. Insbesondere sind die Führungsöffnungen entsprechend der Anordnung der Kontaktstellen 8 in den Führungsplatten 13, 14 ausgebildet.
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Zumindest einige der Führungsöffnungen 15 sind insbesondere in Abhängigkeit von dem zu prüfenden Prüfling 2 jeweils von einem streifenförmigen Kontaktelement 16 durchsetzt. Die Kontaktelemente 16 sind jeweils als lamellierter Kontaktstreifen ausgebildet, wie beispielhaft in 4 gezeigt. Jedes Kontaktelement 16 durchsetzt dabei eine Führungsöffnung 15 der jeweiligen Führungsplatte 13, 14, sodass jedes Kontaktelement 16 durch beide Führungsplatten 13, 14 geführt und gehalten ist. Dabei sind die einander zugeordneten Führungsöffnungen 15 der Führungsplatten 13, 14, also die beiden Führungsöffnungen 15, durch welche ein Kontaktelement 16 geführt ist, fluchtend oder versetzt, insbesondere leicht versetzt, zueinander ausgerichtet beziehungsweise angeordnet, wobei insbesondere durch die leicht versetzte oder versetzte Anordnung der Führungsöffnungen 15 das Kontaktelement 16 durch Reibschluss an den Führungsplatten 13, 14 in den Öffnungen 15 gehalten ist. Dabei sind die Kontaktelemente 16 derart längsverschieblich in den Öffnungen 15 gelagert und elastisch verformbar ausgebildet, dass sie bei einer Berührungskontaktierung des Prüflings 2 aufgrund der axial wirkenden Kontaktkräfte seitlich elastisch ausfedern beziehungsweise ausbiegen, wie in 1 durch gestrichelte Linien, die den Verlauf des jeweiligen Kontaktelements 16 bei axialer Kraftbeaufschlagung und seitlicher Ausbiegung zeigen. Durch das seitliche Ausbiegen wird gewährleistet, dass die Axialerstreckung der Kontaktelemente 16 von der Leiterplatte 6 bis zu dem Prüfling 2 variierbar ist. Dies dient dazu, dass bei der elektrischen Kontaktierung die Kontaktelemente 16 unterschiedlich weit einfedern beziehungsweise seitlich ausfedern können, um Fertigungstoleranzen oder Herstellungstoleranzen auszugleichen, sodass alle zu kontaktierenden Kontaktstellen des Prüflings gleichzeitig sicher kontaktiert werden.
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4 zeigt in einer vereinfachten Draufsicht eines der Kontaktelemente 16 stellvertretend für alle in der Prüfkarte 1 eingesetzten Kontaktelemente 16 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Das Kontaktelement 16 weist zwei Endbereiche 30 und 31 und einen dazwischenliegenden, länglichen Zwischenbereich 32 auf. Auch die beiden Endbereiche 30, 31 sind länglich gestaltet. Das Kontaktelement 16 ist einstückig ausgebildet und erstreckt sich gemäß Doppelpfeil 33 längs. Es wird von einem einstückigen Kontaktkörper 34 gebildet. Das Kontaktelement 16 weist zwei Längsseiten 35, 36 sowie eine Vorderseite 37 und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite 38 auf. Es besitzt die bereits genannte Länge L, eine Breite B und eine Dicke D, wobei die Länge L und die Breite B im Wesentlichen in der Papierebene und die Dicke D senkrecht zur Papierebene liegen. Die Länge L ist größer als die Bereite B und die Breite B größer als die Dicke D, sodass sich ein Kontaktstreifen mit einem rechteckförmigen Querschnitt ergibt. Der Zwischenbereich 32 ist lamelliert ausgebildet, sodass er Lamellen 39 aufweist, die sich in Längserstreckung des Kontaktelements 16 erstrecken. Die Lamellen 39 laufen vorzugsweise parallel zueinander. Benachbarte Lamellen 39 sind durch jeweils einen Längsschlitz 40 in dem Kontaktelement 16 voneinander getrennt. Die Anordnung ist dabei vorzugsweise derart getroffen, dass die Länge der Lamellen 39 sowie der Längsschlitze 40 kürzer ist als die Gesamtlänge L des Kontaktelements 16, sodass das Kontaktelement 16 nur in dem Zwischenbereich 32 und nicht in den Endbereichen 30, 31 lamelliert ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Kontaktelement 16 vier Lamellen 39 auf, zwischen denen entsprechend drei Längsschlitze 40 liegen. Selbstverständlich kann jedoch die Anzahl der Lamellen 39 auch erhöht oder reduziert sein. Das Kontaktelement 16 weist optional einen gekröpften Verlauf auf, was zu einem seitlichen Versatz des Endbereichs 30 führt. Die Kröpfung ist in 4 mit dem Bezugszeichen 41 gekennzeichnet. Durch die Kröpfung 41 verläuft der Endbereich 30 außermittig, das heißt, bezogen auf die Längsmitte der Vorderseite 37 liegt der Endbereich 30 seitlich versetzt. Durch die Versetzung wird eine Rückhaltestufe 42 ausgebildet. Der Endbereich 30 weist eine erste Kontaktzone 43 und der zweite Endbereich 31 eine zweite Kontaktzone 44 auf. Die Kontaktzonen sind jeweils als Kontaktspitzen 45, 46, insbesondere als sich jeweils von zwei Seiten verringernde Kontaktspitzen 45, 46 ausgebildet. Optional verlaufen Längskämme der Kontaktspitzen 45, 46 in Richtung der Dicke D des Kontaktelements 16. Alternativ sind die Kontaktspitzen 45, 46 von allen Seiten verjüngend zulaufend ausgebildet. Das gesamte Kontaktelement 16 weist einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei dies sowohl für die Endbereiche 30, 31 als für den Zwischenbereich 32 mit den Lamellen 39 gilt. Alternativ sind jedoch auch andere Querschnittsformen, beispielsweise kreisförmige, ovalförmige oder mehreckförmige denkbar.
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Wie in 4 gezeigt, erstreckt sich das Kontaktelement 16 im dargestellten unbelasteten Zustand nicht geradlinig, sondern entlang eines Bogens, sodass es eine Bogenform besitzt. Die einzelnen Lamellen 19 verlaufen ebenfalls entlang der Bogenform parallel zueinander. Durch die Bogenform des Kontaktelements 16 wird erreicht, dass ein Ausbiegen bei axialer Kraftbeaufschlagung erleichtert und die Ausbiegerichtung durch das Kontaktelement 16 selbst bereits durch die Bogenform vorgegeben ist. Das Kontaktelement 16 besteht aus einem elastischen und elektrisch leitfähigen Werkstoff.
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Die elektrische Prüfung des Prüflings 2 wird dann mittels der Kontaktelemente 16 als elektrische Leiter durchgeführt. Die Kontaktelemente 16 berührungskontaktieren dann sowohl die Kontaktstellen 8 der Leiterplatte 6 als auch die Kontaktstellen des Prüflings 2 und stellen dadurch die elektrische Verbindung zwischen Prüfling 2 und Anschlussvorrichtung 5 her. Optional sind die Kontaktelement 16 an ihrer der Anschlussvorrichtung 5 zugewandten Seite fest mit der Anschlussvorrichtung 5, insbesondere mit der Leiterplatte 6 verbunden, beispielsweise verlötet oder verschweißt.
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2 zeigt eine Draufsicht auf den beispielhaften Prüfling 2, wobei nur ein Abschnitt des Prüflings 2 gezeigt ist, welcher mehrere Kontaktstellen 17 aufweist. Die Kontaktstellen 17 sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel rechteckförmig verteilt angeordnet, sodass sich eine Ringform aus mehreren Reihen von Kontaktstellen 17 ergibt, wobei eine erste Reihe 18, eine zweite Reihe 19, eine dritte Reihe 20 und eine vierte Reihe 21 von Kontaktstellen 17 die Ringform ausbilden. Jede Reihe von Kontaktstellen 17 ist dabei geradlinig verlaufend, sodass sich insgesamt die rechteckförmige Struktur der Kontaktstellenanordnung ergibt. Jede Kontaktstelle 17 ist als Kontaktplättchen ausgebildet, das eine Längserstreckung 1 sowie eine Breitenerstreckung b aufweist. Die Kontaktstellen 17 sind dabei alle gleich ausgebildet. Die Längserstreckung 1 ist dabei größer als die Breitenerstreckung b, sodass jedes Kontaktplättchen eine rechteckförmige Grundform aufweist. Die Kontaktstellen 17 sind dabei gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart ausgerichtet, dass sich die Kontaktstellen der Reihen 18 und 20 in eine erste Richtung parallel zueinander erstrecken und die Kontaktstellen der Reihen 19 und 21 in eine zweite zur ersten Richtung senkrechten ausgerichteten Richtung. Somit erstrecken sich die Kontaktstellen 17 auf dem Prüfling 2 im Wesentlichen radial bezüglich eines Zentrums der Ringform. Optional ist auf dem Prüfling 2 außerdem ein elektrisches oder elektronisches Bauteil 22 angeordnet, das innerhalb der Ringform der Kontaktstellen 17 angeordnet und beispielsweise durch elektrisch leitfähige Bondverbindungen 23, von denen hier aus Übersichtlichkeitsgründen nur einige eingezeichnet sind, mit den Kontaktstellen 17 verbunden ist.
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Entsprechend der Anordnung und Ausrichtung der Kontaktstellen 17 des Prüflings 2 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Kontaktelemente 16 in der matrixförmigen oder gitterförmigen Anordnung der Öffnungen 15 der Führungsplatten 13 und 14 eingesetzt. Zumindest die Öffnungen 15 der Führungsplatte 14 sind, wie zuvor bereits erwähnt, als Führungsöffnungen ausgebildet, in welchen die Kontaktelemente geführt gehalten sind. Die Öffnungen 15 der unteren beziehungsweise dem Prüfling 2 zugeordneten Führungsplatte 14 sind dazu insbesondere langlochförmig ausgebildet, wie in 2 durch gestrichelte Linien 24 oberhalb einiger der Kontaktstellen 17 angezeigt. Die Langlochform erstreckt sich dabei parallel zur Längserstreckung der zugeordneten Kontaktstelle 17 und führt dazu, dass das in der jeweiligen Öffnung 15 befindliche Kontaktelement 16 parallel zur Längserstreckung der jeweils zugeordneten Kontaktstelle 17 bei der Berührungskontaktierung verlagert wird. Dadurch, dass auch die Kontaktelemente 16 einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen, sind sie in den Öffnungen 15 der Führungsplatten 13, 14, zumindest in den Öffnungen 15 der unteren Führungsplatte 14 vorteilhaft geführt gehalten, sodass auch ein Verdrehen des jeweiligen Kontaktelements 16 bei einer Berührungskontaktierung in die jeweilige Führungsöffnung 15 verhindert ist und vielmehr die Biegerichtung eindeutig durch die Ausbildung der Öffnungen 15 sowie durch die Ausbildung des Kontaktelements 16 sicher vorgegeben ist. Alternativ zu einer langlochförmigen Ausbildung der Führungsöffnungen ist gemäß einem weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Führungsöffnungen rechteckförmig oder ovalförmig ausgebildet sind, wobei die Längserstreckung jeweils parallel zur Längserstreckung der Kontaktstellen 17, wie zuvor beschrieben, ausgerichtet ist.
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Dadurch kratzt die Kontaktspitze 29 des jeweiligen Kontaktelements 16 entlang der Längserstreckung der jeweiligen Kontaktstelle 17 und durchstößt dabei beispielsweise eine Korrosionsschutzschicht der jeweiligen Kontaktstelle 17, sodass ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktelement 16 und der Kontaktstelle 17 hergestellt ist.
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Dabei sind die Führungsöffnungen der Führungsplatten 13, 14 vorzugsweise derart ausgebildet, dass das jeweilige Kontaktelement 16 in nur eine vorbestimmte Richtung verlagert beziehungsweise ausgebogen werden kann. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kontaktelemente 16, entsprechend der Reihen 18, 19, 20, 21 ringförmig ausgerichtet sind, sodass sich mehrere Gruppen von Kontaktelementen ergeben, die gemäß der Reihen 18, 19, 20, 21 angeordnet sind.
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Durch die Öffnungen in den Halteplatten 13, 14 werden die Kontaktelemente 16 derart gehalten, dass sie nur in eine Richtung bei der Berührungskontaktierung ausbiegen können. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können durch die vorteilhafte Ausbildung der Öffnungen 15 als Langlöcher und der rechteckförmigen Außenkontur der Kontaktelemente 16 sowie der Bogenform die Kontaktelemente 16 der Reihe 18 nur in der Papierebene nach oben gemäß Pfeil 25, die Kontaktelemente der Reihe 19 nur nach rechts gemäß Pfeil 26, die Kontaktelemente der Reihe 20 nur nach unten gemäß Pfeil 27 und die Kontaktelemente der Reihe 21 nur nach links gemäß Pfeil 27 seitlich ausgebogen werden. Im Endeffekt können die Kontaktelemente 16 in diesem Ausführungsbeispiel somit nur von dem Bauteil weg verlagert werden, bei ausreichend hoher Axialkraft, die auf die Kontaktelemente 16 wirkt. Dazu sind die Kontaktelemente 16 in ihrem unbelasteten Zustand insbesondere derart in den Öffnungen 15 angeordnet, dass sie an jeweils einem Ende des jeweiligen Langlochs anliegen, sodass sie bis zu dem anderen Ende des Langlochs nach außen hin bewegt werden können. Damit sind Kontaktelemente 16 vorhanden, die nur in vorbestimmte Richtungen verlagert werden können, wobei sich die Richtungen der Reihen 18, 19, 20, 21 voneinander unterscheiden.
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Hierdurch wird insbesondere erreicht, dass die Kontaktelemente 16 bei der Berührungskontaktierung der Prüflings 2 nicht aufeinander zu bewegt werden, sodass ein Kurzschluss oder dergleichen zwischen benachbarten Kontaktelementen 16 entstehen könnte. Dadurch ist ein dauerhaft sicherer Betrieb der Prüfeinrichtung gewährleistet.
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Die Reihen 18 bis 21 der Kontaktelemente 16 erstrecken sich entsprechend der Ausrichtung der Kontaktstellen 17 jeweils geradlinig, wobei jeweils zwei Reihen der Reihen 18 bis 21 zu einem gemeinsamen Treffpunkt führen, wobei die Reihen 18, 19 zu einem Treffpunkt 18_19, die Reihen 19, 20 zu einem Treffpunkt 19_20, die Reihen 20, 21 zu einem Treffpunkt 20_21 und die Reihen 21, 18 zu einem Treffpunkt 21_18 führen. Bezogen auf die Treffpunkte stehen die Reihen, die zu dem jeweiligen Treffpunkt führen, senkrecht zueinander ausgerichtet. Während gemäß dem Ausführungsbeispiel von 2 die Reihen von Kontaktelementen, die sich an einem der Treffpunkte treffen, bezogen auf den Treffpunkt in unterschiedliche, nämlich entgegengesetzte Richtungen gemäß der Pfeile 25 bis 28 ausbiegen, ist bei einer Prüfkarte 1, die eine Vielzahl derartiger Reihen und ringförmigen Kontaktelementanordnungen aufweist, eine derartige Vorgabe des Ausbiegens eher von Nachteil, weil bei einer matrix- oder gitterförmigen Struktur, wie sie beispielhaft in 3 gezeigt ist, durch dieses Ausbiegen benachbarte Kontaktelemente 16 aufeinander zu bewegt werden können.
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Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist die Ausbiegerichtung gemäß dem folgenden Ausführungsbeispiel nunmehr mit Bezug auf die Treffpunkte der Reihen von Kontaktelementen vorgegeben. Und zwar ist nunmehr vorgesehen, dass die Öffnungen 15 und/oder Kontaktelemente 16 derart ausgebildet sind, dass die Kontaktelemente 16 bei axialer Kraftbeaufschlagung beim Berührungskontaktieren des Prüflings 2 derart seitlich ausbiegen, dass alle Kontaktelemente 16 in die gleiche Umfangsrichtung bezogen auf den jeweiligen Treffpunkt ausbiegen.
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Die Prüfkarte gemäß dem Ausführungsbeispiel von 3 weist dazu mehrere ringförmige Kontaktelementanordnungen A bis F auf, die gemäß der ringförmigen Kontaktanordnung aus 2 gestaltet sind. Dabei sind drei der Kontaktelementanordnungen A, B, C nebeneinander in einer Reihe angeordnet und parallel dazu drei weitere Kontaktelementanordnung D, E und F. Dadurch ergibt sich, dass die Reihen 19 und 21 der benachbarten Kontaktelementanordnungen A, B parallel zueinander und nebeneinander angeordnet sind, ebenso die Reihen 19 und 21 der Kontaktelementanordnungen B, C sowie D und E und E und F. Entsprechendes gilt für die Reihen 20 und 18 der Kontaktelementanordnungen A und D, die parallel und benachbart zueinander angeordnet sind, ebenso wie die Reihen 20 und 18 der Anordnungen B, E sowie C und F. Die Reihen 19 der Kontaktelementanordnungen A und D bilden vorliegend eine durchgehende oder unterbrochene Reihe von Kontaktelementen auf, ebenso die Reihen 21 der Anordnungen B und E und die Reihen 19, 21 der Anordnungen C und F. Entsprechendes gilt für die Reihen 20 und 18 der benachbarten Kontaktelementanordnungen A, D beziehungsweise B, E beziehungsweise C, F. Es ergibt sich somit, dass jeweils zwei Reihen 18 und 20 parallel zueinander angeordnet sind, sowie jeweils drei Reihen 21 und 19. Diese Art von Gitternetz von Kontaktelementen 16 kann selbstverständlich beliebig fortgeführt werden. Die Pfeile 25 bis 28 zeigen dabei die jeweils vorbestimmte Ausbiegerichtung bei der Berührungskontaktierung an.
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Zu beachten ist nunmehr, dass an den Treffpunkten der Reihen die Kontaktelemente 16 stets in die gleiche Umfangsrichtung bezogen auf den jeweiligen Treffpunkt ausbiegen. Dies soll anhand eines Treffpunkts T1 beschrieben werden, der mittig zwischen den Kontaktelementanordnungen A, B, E und D liegt, wobei die Reihen 19 und 20 der Anordnung A sowie die Reihen 20 und 21 der Anordnung B, die Reihen 18 und 21 der Anordnung E sowie die Reihen 20 und 19 der Anordnung D jeweils auf den Treffpunkt T1 zu führen. Wie durch die eingezeichneten Pfeile 25 bis 28 bereits ersichtlich ist, ist die Ausbiegerichtung bezogen auf den Treffpunkt T1 gegen den Uhrzeigersinn gerichtet, sodass sich die Kontaktelemente 16 an dieser Stelle stets entgegengerichtet zum Uhrzeigersinn um den Treffpunkt T1 herum ausbiegen, wobei die Kontaktelemente 16 stets senkrecht so zur Längserstreckung der jeweiligen Reihe ausbiegen, wie in 3 gezeigt.
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Bei dem zu dem Treffpunkt T1 benachbarten Treffpunkt T2 zwischen den Anordnungen B, C, F und E ergibt sich eine umgekehrte Ausbiegerichtung, die nunmehr im Uhrzeigersinn gemäß der Pfeile 25 bis 28 liegt. Dadurch bleibt in der jeweiligen Reihe 18 bis 21 die Biegerichtung entlang der gesamten Reihe erhalten und durch die matrixförmige oder gitternetzförmige Anordnung der Reihen 18 bis 21 der Kontaktelemente 16 gemäß der Anordnungen A, B, C, D, E, F derart, dass sich von Treffpunkt zu Treffpunkt in der Prüfkarte 1 die Ausbiegerichtung unterscheidet. Dadurch können insbesondere im Bereich der jeweiligen Treffpunkte T1 bis T2 die Kontaktelemente 16 besonders nahe zueinander angeordnet werden, weil aufgrund der vorteilhaften Ausbiegerichtung durch das Ausbiegen eines Kontaktelements 16 ein Freiraum für das Ausbiegen eines Kontaktelements aus der benachbarten Reihe, die senkrecht dazu ausgerichtet ist, geboten wird. Während in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel von 3 die zwei Treffpunkte T1 und T2 bezeichnet sind, ist selbstverständlich, dass sich diese Beschreibung auf sämtliche Treffpunkte der Prüfkarte 1 beziehen.
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5 zeigt in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung die Prüfkarte 1 aus 3 mit den ausgebogenen, also den Prüfling 2 kontaktierenden Zustand gezeigten Kontaktelementen 16. Dabei sind in 5 die Reihen 19 und 20 der Kontaktelementanordnung B zu sehen, die senkrecht zueinander ausgerichtet sind, wie zuvor bereits beschrieben. Die Ausbiegung der Kontaktelemente 16 erfolgt dabei gemäß der Pfeile 25 und 26, vorliegend im Uhrzeigersinn, um den Treffpunkt T2 herum. Die besonders nahe zu dem Treffpunkt T2 liegenden Kontaktelemente 16 der Reihe 20 gelangen durch das Ausbiegen mit ihren ausgebogenen Bäuchen 47 besonders nahe zu den Kontaktelementen 16 der Reihe 19. Weil die Kontaktelemente der Reihe 19 jedoch ebenfalls ausgebogen sind, nämlich in Richtung des Pfeils 26 und damit senkrecht zur Biegerichtung der Kontaktelemente 16 der Reihe 20, ragen Bäuche 47 der Kontaktelemente 16 der Reihe 20 in durch das Ausbiegen der Kontaktelemente 16 der Reihe 19 geschaffene Freiräume hinein. Die Kontaktelemente 16 der Reihe 19 weichen somit bei der Berührungskontaktierung des Prüflings 2 den sich ausbiegenden oder ausgebogenen Kontaktelementen 16 der Reihe 20 aus. Dadurch wird ein Berührungskontakt zwischen Kontaktelementen 16 der Reihe 20 und der Reihe 19 sicher vermieden. Entsprechendes gilt für die in 5 nunmehr nicht dargestellten Kontaktelemente 16 der Reihen 18 und 21 der Kontaktelementanordnung F, der Reihen 21 und 20 der Kontaktelementanordnung C sowie der Reihen 20 und 19 der Kontaktelementanordnung E, die in 5 nicht mehr dargestellt sind. Die jeweils parallel zueinander und benachbart zueinander liegenden Reihen 20 und 18, beispielsweise der Kontaktelementanordnung B und E, werden in die gleiche Biegerichtung ausgebogen, sodass auch hier ein Berührungskontaktieren der benachbarten Kontaktelemente 16 sicher verhindert ist. Entsprechendes gilt für alle parallel direkt benachbart und vertikal zueinander verlaufenden Reihen sowie für alle horizontal und parallel direkt benachbart zueinander verlaufenden Reihen der in 3 gezeigten Prüfkartenausbildung.
