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Die Erfindung betrifft einen Prüfkopf mit
einer Kontaktiervorrichtung zum Kontaktieren von nebeneinander angeordneten
Prüfpunkten
eines elektrischen Prüflings
gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus der
EP 0 164 672 A2 ist ein
Prüfkopf
der hier angesprochenen Art bekannt, der zum gleichzeitigen Kontaktieren
von nebeneinander angeordneten Prüfpunkten eines elektrischen
Prüflings,
beispielsweise eines Halbleiterwafers, dient. Der bekannte Prüfkopf umfaßt mehrere
Kontaktelemente, die mit einer Prüfeinheit, beispielsweise einer
Prüfkarte
einer Prüfeinrichtung
elektrisch verbindbar sind. Hierzu werden die Kontaktelemente beim
Andrücken
des Prüflings
an die Kontaktelemente an Kontaktstellen angedrückt, die an der Prüfeinheit
angeordnet sind.
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Mittels des Prüfkopfs können bei einem Prüfvorgang
bis zu 2.000 Prüfpunkte
und mehr gleichzeitig kontaktiert und auf Durchgang, Isolation und Funktion
geprüft
werden. Die Prüflingsstückzahlen sind
im allgemeinen sehr hoch, was zur Folge hat, dass durch die vielen
Kontaktierungen die Kontaktiervorrichtung verschleißt und gegebenenfalls
beschädigt
wird. Es hat sich als nachteilig herausgestellt, dass die Trennung
der Kontaktiervorrichtung von der Prüfeinheit, beispielsweise zur
Wartung und Reparatur, sehr aufwendig ist.
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Aus der
DE-OS 20 51 052 ist ein eine Kontaktiervorrichtung
aufweisender Prüfkopf
bekannt, der zum Prüfen
von Schaltungsplatten verwendet werden kann. Er umfaßt eine
Anzahl Kontaktstifte, die nach beiden Seiten aus einer Meßspitzenplatte herausragen.
Die Kontaktstifte weisen an ihrem freien Ende jeweils eine Kontaktspitze
auf, die mit Hilfe einer Schraubenfeder federnd gelagert ist. Der
elektrische Kontakt zwischen den Kontaktstiften und den Prüfpunkten
der Schaltungsplatte wird durch ein Andrücken des Prüflings hergestellt. Gegen die
andere Kontaktspitze der Kontaktelemente wird eine Kontaktstellen
aufweisende Adaptionsplatte gedrückt, die
Teil einer Prüfeinheit
ist. Nachteilig bei dem bekannten Prüfkopf ist dessen aufwendiger
Aufbau, insbesondere wegen des mehrteiligen Aufbaus der Kontaktstifte.
Ferner kann der Prüfkopf
nicht für
eng nebeneinander liegende Prüfpunkte
oder Kontaktstellen verwendet werden, da insbesondere eine Verkleinerung
der Schraubenfedern zur federnden Lagerung der Kontaktspitzen nur
bis zu einem bestimmten Maß möglich ist,
was in einigen Fällen
nicht ausreicht.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung,
einen Prüfkopf
zu schaffen, bei dem der elektrische Kontakt zwischen den Kontaktelementen
und der Prüfeinheit einfach
und schnell hergestellt werden kann und eine einfache Trennung von
Kontaktiervorrichtung und Prüfeinheit
möglich
ist.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Prüfkopf mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Der Prüfkopf weist eine Kontaktiervorrichtung
auf, die an einem lösbar
an einer Prüfeinheit
einer Prüfeinrichtung
befestigbaren Verbindungsteil angeordnet ist. Die Kontaktiervorrichtung
weist mehrere mit der Prüfeinheit
elektrisch verbindbare Kontaktelemente auf, wobei zur Ausbildung
eines elektrischen Kontakts das der Prüfeinheit zugewandte, freie
Ende jedes Kontaktelements an eine auf der Prüfeinheit angebrachte Kontaktstelle
angedrückt
ist. Der Prüfkopf zeichnet
sich dadurch aus, dass das Verbindungsteil mindestens zwei, in einem
Abstand voneinander angeordnete erste und zweite Führungsplatten
umfasst, in denen für
jedes Kontaktelement, die von Drähten
gebildet sind, fluchtende oder zueinander versetzte Durchgangsöffnungen
eingebracht sind. Die erste Führungsplatte
weist erste Durchgangsöffnungen
auf, in denen die Kontaktelemente befestigt sind, während die
zweite Führungsplatte
zweite Durchgangsöffnungen
aufweist, in denen die Kontaktelemente axial verschieblich geführt sind.
Aufgrund dieser Ausgestaltung wird beim Aufsetzen des Verbindungsteils
auf die Prüfeinheit
die aus der zweiten Führungsplatte
herausragenden Kontaktelemente federnd gegen die Kontaktstellen
gedrückt.
Erfindungsgemäß ist ferner
vorgesehen, dass die Kontaktiervorrichtung mindestens zwei beabstandet
zueinander liegende Führungsplatten
aufweist, in denen jeweils für
das Kontaktelement ein Durchgangsloch eingebracht ist und dass jedes
Kontaktelement in einem Durchgangsloch befestigt und in dem anderen Durchgangsloch axial
verschieblich geführt
ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass eine federnde Anlage
der Kontaktelemente an den Prüfpunkten erfolgt.
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Aufgrund der lösbaren Verbindung des Verbindungsteils,
an dem die Kontaktiervorrichtung angeordnet ist, und der Prüfeinheit
können
diese leicht voneinander getrennt werden. Wartungs- und Reparaturarbeiten
können
daher in relativ kurzer Zeit und somit kostengünstig durchgeführt werden.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass der elektrische Kontakt zwischen den
Kontaktelementen und der Prüfeinheit
lediglich durch das Anbringen des Verbindungsteils an der Prüfeinheit
hergestellt wird, ohne dass es dazu weiterer Montagearbeiten bedarf.
Um die Kontaktiervorrichtung von der Prüfeinheit zu trennen, muss lediglich
das Verbindungsteil von der Prüfeinheit
gelöst und
abgehoben werden. Dabei wird der elektrische Kontakt zwischen den
Kontaktelementen und der Prüfeinheit
unterbrochen.
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Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel, bei
dem gemäß einer
ersten Ausführungsvariante
die einem Kontaktelement zugeordneten Durchgangsöffnungen in den Führungsplatten
fluchtend miteinander angeordnet sind, werden aus einem elastischen Material
bestehende Kontaktelemente eingesetzt, die vorzugsweise plastisch
vorgebogen sind und -in Längsrichtung
gesehen- mindestens einen Bogen aufweisen, so dass die Knickkraft
beim Kontaktieren ausgeschaltet wird.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
bei dem gemäß der zweiten
Ausführungsvariante
die einem Kon taktelement zugeordneten Durchgangsöffnungen in den Führungsplatten
zueinander versetzt sind, wird ein elastisches Kontaktelement eingesetzt, das
durch die Durchgangsöffnungen
hindurch gestecktwird und in dem Zwischenraum zwischen den Führungsplatten
einen Bogen aufweist. Dieser Bogen dient einerseits dazu, die Knickkraft
beim Kontaktieren eines Prüflings
auszuschalten und andererseits dazu, die Richtung, in der die Kontaktelemente bei
Druckbeaufschlagung in Längsrichtung
ausgelenkt werden, festzulegen. Dadurch kann in vielen Fällen auf
eine elektrische Isolierung der Kontaktelemente gegeneinander hin
verzichtet werden, wodurch der Aufbau des Prüfkopfs vereinfacht wird und somit
dessen Kosten reduziert werden können.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den übrigen
Unteransprüchen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
der Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Prüfkopfs und
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2 eine
schematische Draufsicht auf den Prüfkopf gemäß 1.
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1 zeigt
einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels
eines Prüfkopfs 1,
der eine Kontaktiervorrichtung 3 zum gleichzeitigen Kontaktieren
von nebeneinander angeordneten Prüfpunkten 5 eines elektrischen
Prüflings 7,
beispielsweise eine Feinstleiterplatte, ein Halbleiterwafer oder
der gleichen, umfaßt.
Bei einem Prüfvorgang
können
bis zu 2.000 Kontaktstellen und darüber gleichzeitig kontaktiert werden.
Die Kontaktiervorrichtung 3 ist an einem Verbindungsteil 9 angeordnet,
das lösbar
an einer Prüfeinheit 11,
vorzugsweise einer Leiterplatte einer nicht näher dargestellten Prüfeinrichtung
befestigt, beispielsweise angeschraubt ist. Die Prüfeinheit 11 ist
mit der Prüfeinrichtung
elektrisch verbunden.
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Die Kontaktiervorrichtung 3 umfaßt mehrere, jeweils
von einem einstückigen
Draht gebildete Kontaktelemente 13, die in Anlage mit jeweils
einem zugeordneten Prüfpunkt 5 des
Prüflings 7 gebracht
werden können,
worauf im folgenden noch näher
eingegangen wird. Die Kontaktiervorrichtung 3 umfaßt weiterhin
eine dritte Führungsplatte 15,
eine vierte Führungsplatte 17 und
eine fünfte
Führungsplatte 19,
in denen jeweils für
jedes, vorzugsweise aus einem federelastischem Material bestehende
Kontaktelement 13 ein Durchgangsloch 21 eingebracht
ist. Die Führungsplatten 15, 17 und 19 sind
parallel und in einem Abstand zueinander angeordnet und bestehen
beispielsweise aus Kunststoff, Glas, Keramik, Silizium oder dergleichen.
Wie aus 1 ersichtlich,
fluchten die jeweils einem Kontaktelement 13 zugeordneten Durchgangslöcher 21 in
der dritten und vierten Führungsplatte 15 beziehungsweise 17 miteinander
und sind zu dem zugeordneten Durchgangsloch 21 in der fünften Führungsplatte 19,
die zwischen der dritten und der vierten Führungsplatte angeordnet ist,
versetzt. Dadurch weist der Teil jedes Kontaktelements 13,
der sich in dem Zwischenraum zwischen den Führungsplatten 15, 17 befindet,
einen Bogen auf. Die Kontaktelemente 13 sind in den in
der vierten Führungsplatte 17 und
fünften
Führungsplatte 19 eingebrachten
Durchgangslöcher 21 axial
verschieblich geführt
und in dem in der dritten Führungsplatte 15 eingebrachten
Durchgangsloch 21 befestigt, beispielsweise eingeklebt
oder durch Reibschluß zwischen
Kontaktelement und Durchgangsloch.
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Das der Prüfeinheit 11 zugewandte,
freie Ende der Kontaktelemente 13, das durch das in der vierten
Führungsplatte 17 eingebrachte
Durchgangsloch 21 hindurchgesteckt ist, ragt über eine
Kontaktfläche 22 der
vierten Führungsplatte 17 hinaus,
die bei einem Prüfvorgang
an dem Prüfling 7 anliegt.
Bei einem Aufsetzen der vierten Führungsplatte 17 auf den
Prüfling 7 werden
die Kontaktelemente 13 in axialer Richtung mit einer Kraft
beaufschlagt die dazu führt,
daß die
elastischen Kontaktelemente 13 in dem Zwischenraum zwischen
der dritten und vierten Führungsplatte
ausgelenkt werden. Die Kontaktkraft zwischen den Kontaktelementen 13 und
den Prüfpunkten 5 wird
durch die durch das Verbiegen der Kontaktelemente 13 im
elastischen Bereich erzeugten Rückstellkräfte aufgebracht.
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Die Kontaktiervorrichtung 3 umfaßt ferner eine
Halteplatte 23, in der für jedes Kontaktelement 13 jeweils
ein Durchgangsloch 25 eingebracht ist, in dem dieses gehalten
ist. Das jeweils einem Kontaktelement 13 zugeordnete Durchgangsloch 25 ist fluchtend
zu dem zugeordneten Durchgangsloch 21 in der dritten Führungsplatte 15 angeordnet.
Die Halteplatte 23 der Kontaktiervorrichtung 3 ist
an dem Verbindungsteil 9 befestigt.
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Das Verbindungsteil 9 umfaßt eine
erste Führungsplatte 27 und
eine parallel zur ersten Führungsplatte 27 angeordnete
zweite Führungsplatte 29.
Die bei diesem Ausführungsbeispiel
kreisringförmig
ausgebildeten Führungsplatten 27, 29 sind
von einem Abstandshalter 31, der mit einer Anlagefläche 32 an
der Prüfeinheit 11 anliegt,
in einem Abstand voneinander gehalten. Die erste Führungsplatte 27 weist
für jedes
Kontaktelement 13 eine erste Durchgangsöffnung 33 auf, in
der das Kontaktelement befestigt, beispielsweise – wie in 1 angedeutet – eingeklebt
ist. Die zweite Führungsplatte 29 weist für jedes
Kontaktelement 13 eine zweite Durchgangsöffnung 35 auf,
in denen die Kontaktelemente 13 axial verschieblich geführt sind.
Aus 1 ist ersichtlich, daß die Durchgangsöffnung 33 in
der ersten Führungsplatte 27 zu
der zugeordneten Durchgangsöffnung 35 in
der zweiten Führungsplatte 29 versetzt
ist. Dadurch weist das Kontaktelement 13 in dem Zwischenraum
zwischen den Führungsplatten 27, 29 einen
Bogen auf.
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Der Abstandshalter 31 wird
mittels nicht dargestellter Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben,
mit der Prüfeinheit 11 verbunden.
Das der Prüfeinheit 11 zugewandte,
freie Ende der Kontaktelemente 13 ragt über die Anlagefläche 32 des
Abstandhalters 31 hinaus. Dadurch wird beim Aufsetzen des Verbindungsteils 9 auf
die Prüfeinheit 11,
auf der für jedes
Kontaktelement 13 eine nicht dargestellte Kontaktstelle
angebracht ist, die Kontaktelemente 13 in axialer Richtung
druckbeaufschlagt. Die Kontaktelemente 13 werden dadurch
in dem Zwischenraum zwischen der ersten und zweiten Führungsplatte
ausgelenkt. Die Kontaktkraft zwischen den Kontaktelementen 13 und
den Kontaktstellen auf der Prüfeinheit 11 wird
auch hier – wie
die Kontaktkraft zwischen den Kontaktelementen 13 und den
Prüfpunkten 5 – durch die
Rückstellkräfte der
gebogenen Kontaktelemente 13 aufgebracht. Der elektrische
Kontakt zwischen den Kontaktelementen 13 und der Prüfeinheit 11 wird also
in einfacher Weise dadurch erzeugt, indem das die Kontaktiervorrichtung 3 haltende
Verbindungsteil 9 auf die Prüfeinheit 11 aufgesetzt
und an dieser befestigt wird.
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Die durch die Rückstellkräfte der ausgelenkten, beispielsweise
aus Federmetall bestehenden Kontaktelemente 13 aufgebrachte
Kontaktkraft zwischen einem Kontaktelement 13 und einer
Kontaktstelle ist materialabhängig
und kann daher in einfacher Weise durch Verwendung eines anderen
geeigneten Materials für
die Kontaktelemente variiert werden. Um die Kontaktelemente einer
Kontaktiervorrichtung mit unterschiedlicher Kontaktkraft an die
jeweils zugeordnete Kontaktstelle andrücken zu können, müssen die Kontaktelemente lediglich
aus verschiedenen Materialien bestehen.
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Im folgenden wird die Funktion des
Prüfkopfs 1 anhand
eines Prüfvorgangs
näher erläutert: Der Prüfkopf 1 ist
in 1 in Bereitschaftsstellung
dargestellt. Durch eine Relativbewegung zwischen der Kontaktiervorrichtung 3 und
dem Prüfling 7 werden die
Kontaktelemente 13 mit ihrem dem Prüfling 7 zugewandten,
aus dem Durchgangsloch 21 in der vierten Führungsplatte 17 herausragenden
freien Ende in Anlage mit dem zugeordneten Prüfpunkt 5 gebracht
und dabei in Längsrichtung
mit einer Druckkraft beaufschlagt. Hierdurch werden die Kontaktelemente 13 in
dem Zwischenraum zwischen der dritten und vierten Führungsplatte
der Kontaktiervorrichtung 3 ausgelenkt, das heißt deren
durch die versetzt zueinander angeordneten Durchgangslöcher 21 in
den Führungsplatten 15, 17, 19 erzeugte
Bogen wird größer. Die
Kontaktkraft zwischen den Kontaktelementen 13 und den Prüfpunkten
wird durch die Rückstellkraft
der ausgelenkten Kontaktelemente 13 aufgebracht. Die Prüfpunkte 5 werden
nun auf Durchgang und Isolation gegeneinander hin beziehungsweise der
Prüf ling 7 auf
Funktion geprüft.
Schließlich
werden Prüfkopf 1 und
Prüfling 7 voneinander
getrennt.
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2 zeigt
stark schematisiert eine Draufsicht auf den in 1 dargestellten Prüfkopf 1. Gleiche Teile
sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß insofern auf deren Beschreibung
zur 1 verwiesen wird.
Die von der Halteplatte 23 der Kontaktiervorrichtung 3 in
einem Bogen zu dem auf der Prüfeinheit 11 angebrachten
Verbindungsteil 9 geführten
Kontaktelemente 13 sind über den Umfang der als Kreisring
ausgebildeten ersten Führungsplatte 27 des
Verbindungsteils 9 verteilt angeordnet. Dadurch ist eine
gute Zugänglichkeit
der Kontaktelemente 13 bei montierter Kontaktvorrichtung 3 gegeben.
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Die freien Enden der Kontaktelemente 13 sind
bei dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
eben ausgebildet und derart angeordnet, daß diese flächig in Anlage mit einem Prüfpunkt beziehungsweise
einer Kontaktstelle der Prüfeinheit 11 gebracht
werden können.
Grundsätzlich
ist die Ausgestaltung der freien Enden eines Kontaktelements 13 beliebig.
Bei einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen,
daß die
freien Enden der Kontaktelemente spitz zulaufen.
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Die auch als Testsonden bezeichneten
Kontaktelemente können
elektrisch gegeneinander isoliert sein, beispielsweise indem mindestens
eines von zwei benachbart angeordneten Kontaktelementen eine isolierende
Ummantelung aufweist.
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Zusammenfassend ist festzuhalten,
daß das Kontaktieren
der Kontaktelemente 13 mit den Prüfpunkten 5 des Prüflings 7 in
der gleichen Weise durchgeführt
wird, wie das Kontaktieren der Kontaktelemente 13 mit den
Kontaktstellen auf der Prüfeinheit 11,
indem die Kontaktelemente 13 an die Prüfpunkte 5 beziehungsweise
Kontaktstellen gedrückt werden.
Durch die Ausbildung eines elektrischen Kontakts zwischen den Kontaktelementen 13 und den
Kontaktstellen auf der Prüfeinheit 11 durch
andrücken
beziehungsweise anpressen, kann die Kontaktiervorrichtung 3 einfach
und schnell von der Prüfeinheit 11 getrennt
werden, wodurch die Wartungs- und Montagezeiten des Prüfkopfs 1 reduziert
werden können.