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Kontaktelement
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Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement für der elektrischen Prüfung
von Prüflingen , wie Leiterplatten oder dergl., dienende Prüfadapter gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Für die elektrische Prüfung von Leiterplatten ist es bekannt, Prüfadapter
einzusetzen, die eine mehr oder weniger große Anzahl von Kontaktelementen aufweisen,
die dazu dienen, gleichzeitig vorbestimmte Prüfpunkte einer Leiterplatte zu kontaktieren,
damit ihre elektrische Funktion in einer Auswerteeinrichtung in einem Arbeitsgang
auf Fehlerfreiheit geprüft werden kann. Solche elektrischen Kontaktelemente bilden
bei der Prüfung elektrische Verbindungen geringen Widerstandes zwischen den Prüfpunkten
und an ihren Anschlußenden angeschlossene
weiterführende elektrische
Leiter, die zu der Auswerteeinrichtung führen. Solche Prüfadapter können oft sogar
extrem viele Kontaktelemente aufweisen. Es sei erwähnt, daß es heute Prüfadapter
gibt, die einige tausend oder sogar einige zehntausend und in manchen Fällen sogar
einige hunderttausend Kontaktelemente aufweisen und so erlauben, entsprechend große
Anzahlen von Prüfpunkten einer Leiterplatte oder dergl. gleichzeitig zu prüfen.
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Die dem Kontaktieren der Prüflinge dienenden Kontaktspitzen der Kontaktelemente
eines Prüfadapters müssen für das sichere, wirksame Inkontaktkommen mit den betreffenden
Prüfpunkten von Leiterplatten oder ergl. geeignet ausgebildet sein. Da die Prüfpunkte,
d. h. die von den Kontaktspitzen zu kontaktierenden Stellen der Leiterplatten oder
dergl. sehr unterschiedlich sein können, sind unterschiedliche Gestalten für die
in Kontakt mit Prüfpunkten kommenden Stirnseiten der Kontaktelemente erforderlich.
Damit dann, wenn eine Änderung der Größe der dem Inkontaktkommen mit Prüflinge dienenden
Kontaktspitze des Kontaktelementes erforderlich ist, nicht das ganze Kontaktelement
deshalb gegen ein anderes ausgewechselt werden muß, ist es bekannt, diese Kontaktspitze
durch eine auf einen Stift auswechselbar aufgesteckte Krone, deren zum Inkontaktkommen
mit Bohrungen aufweisenden Prüfpunkten von Prüflinge bestimmte Spitze kugelflächenförmige
Gestalt hat, zu bilden, die so gegen Kronen anderer Kugelflächenradien zur Anpassung
an unterschiedliche Bohrungsdurchmesser der Prüfpunkte auswechselbar ist-tUS-PS
3 676 776). Der Bereich des Stiftes, auf den die die Kontaktspitze bildende Krone
auf steckbar
ist, ist zylindrisch mit ebener Stirnfläche und es
muß im Betrieb auf ihm stets eine Krone angeordnet sein. Dies macht für jede gewünschte
unterschiedliche Kontaktspitze je eine Krone erforderlich, was kostenaufwendig ist.
Auch verbreitert die Krone stets den sie tragenden Endbereich des Stiftes, was dessen
Anwendungsmöglichkeit beschränkt. Oder es muß, um dies zu vermeiden, die Krone mit
einem Zapfen in den dann als Rohr ausgebildeten, sie tragenden Endbereich des Stiftes
eingesteckt werden, was jedoch den Stift schwächt, verteuert und auch keine sehr
kleinen Durchmesser mehr zuläßt.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile ist erfindungsgemäß ein Kontaktelement
gemäß Anspruch a vorgesehen.
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Indem der Stift ein Kontaktstift ist, der auch ohne Krone zum Kontaktieren
von Prüfpunkten von Prüflingen,wie Leiterplatten, integrierteSchaltungen und sonstige
elektrische bzw.
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elektronische Bauteile oder dergl., eingesetzt werden kann und nur
dann mit einer Krone versehen wird, wenn der betreffende Prüfpunkt dies notwendig
oder wünschenswert macht, werden Kosten gespart und der Kontaktstift kann auch ohne
Verbreiterung durch eine Krone zum Kontaktieren von Prüfpunkten eingesetzt werden,
wobei der vordere Endbereich, auf dem die Krone lösbar anbringbar ist, zweckmäßig
massiv sein kann, so daß auch sehr kleine Durchmesser kostengünstig erreicht werden
können. Auch werden die Anwendungsmöglichkeiten des Kontaktelementes vergrößert.
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Im Einsatz eines erfindungsgemäße Kontaktelemente aufweisenden Prüfadapters
brauchen also nur diejenigen Kontaktelemente mit Kronen versehen zu werden, die
dem Kontaktieren von Prüfpunkten, bspw. metallischen Buchsen
oder
dergl., dienen, für die das betreffende Kontaktelement bei nicht aufgesteckter Krone
nicht geeignet ist, weil die Kontaktspitze des Kontaktstiftes zu dünn ist oder keine
günstige geometrische Gestaltung für das Kontaktieren der betreffenden Prüfpunkte
aufweist. Ein Prüfadapter weist normalerweise tausende, oft sogar zehntausende oder
hunderttausende von Kontaktelementen auf, und es ist durch die Erfindung nunmehr
möglich, daß alle oder fast alle Kontaktelemente des Prüfadapters dieselbe Grundgestalt
haben, also in sehr großen Serien hergestellt werden können, und daß dann von Fall
zu Fall nur diejenigen, meist nur einen kleinen Prozentsatz der vorhandenen Kontaktelemente
darstellenden Kontaktelemente noch mit Kontaktkronen versehen werden, bei denen
der Kontaktstift ohne Krone nicht zum Kontaktieren der von ihm zu kontaktierenden
Prüfstellen von Leiterplatten oder dergl. geeignet oder nicht'gut geeignet ist.
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Die Kontaktspitze des Kontaktstiftes kann unterschiedlich gestaltet
sein. Vorzugsweise kann sie konisch sein. Auch andere Gestaltungen sind möglich.
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Bspw. kann sie oft zweckmäßig mit schräg verlaufenden, geraden oder
bogenförmigen Nuten, die zweckmäßig scharfe Längsränder aufweisen können, versehen
sein.
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Die lösbare Halterung der Krone auf dem Kontaktstift kann unterschiedlicher
Art sein. Besonders einfach und vorteilhaft ist es, vorzusehen, daß die Krone in
einem sie auf dem Kontaktstift reibungsschlüssig selbsthaltenden, jedoch Aufstecken
und Abziehen auf dem Kontaktstift erlaubenden Sitz, vorzugsweise einem Haft- oder
Schiebesitz, angeordnet wird.
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Eine besonders einfache und sichere Halterung der Krone auf dem Kontaktstift,
die etwas größere Toleranzen erlaubt, kann dadurch erreicht werden, indem die Krone
einen Hals aufweist, der durch an seinem hinteren Ende offen beginnende Längsschlitze
in federnde, axiale Lappen unterteilt ist, die sich reibungsschlüssig an den Kontaktstift
zur Reibhalterung der Krone durch ihre Eigenfederung andrücken. Es sind
auch
andere lösbare Verbindungen zwischen Krone und Kontaktitift möglich. So kann in
vielen Fällen vorteilhaft die Krone mit einem Innengewinde verehen sein, das auf
ein am Kontaktstift befindliches Außengewinde auf schraubbar ist. Auch ist es denkbar,
die Krone mittels eines Bajonettverschlusses am Kontaktstift zu halten. Auch andere
Möglichkeiten bestehen. Es kann z. B. in vielen Fällen auch vorteilhaft vorgesehen
sein, daß die Krone auf dem Kontaktstift durch Verrasten gehalten ist. Zweckmäßig
kann sie zu diesem Zweck einen Hals aufweisen, der durch Längsschlitze in federnde,
axiale Lappen unterteilt ist, deren freien Enden etwas einwärts gebogen sind und
beim Aufstecken der Krone auf den Kontaktstift in eine Ringnut des Kontaktstiftes
einrasten.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 ein Kontaktelement in teilweise geschnittener Seitenansicht, Fig.2-3
den Kontaktstift der Fig. 1 in ausschnittsweise vergrößerten Darstellungen, wobei
auf ihn jedoch geschnitten dargestellte Kronen anderer Ausbildungen aufgesteckt
sind, Fig. 4 eine stirnseitige Ansicht der Krone nach Fig. 3, Fig. 5 ein Kontaktelement
gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung in teilweise geschnittener
Seitenansicht.
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In Fig. 1 ist die Grundplatine 10 eines nicht näher dargestellten
Prüfadapters ausschnittsweise dargestellt, die aus elektrisch isolierendem Material
besteht und eine Vielzahl von zueinander parallelen Durchgangsbohrungen besitzt,
von denen nur eine bei 11 dargestellt ist und die gemäß einem vorbestimmten engen
Raster angeordnet sein können. Die Grundplatine 10 kann normalerweise einige hundert,
einige tausend, einige zehntausend oder einige hunderttausend solcher Bohrungen
11 aufweisen, und jede Bohrung 11 kann dann mit einem federnden Kontaktelement 12,
das noch keine Krone 17 zu tragen braucht, besetzt werden. Dieses metallische Kontaktelement
12 weist einen in die Bohrung 11 unbeweglich eingesetzten metallischen Zylinder
13 auf, in welchem ein starrer, massiver Kontaktstift 14 mit seinem rückwärtigen,
verdickten, zylindrischen, kolbenähnlichen Endbereich 25 geradegeführt gelagert
ist. Dieser metallische Kontaktstift 14 wird mittels einer im Zylinder 13 befindlichen
metallischen Schraubendruckfeder 15 in die dargestellte vorderste Stellung gedrückt,
in welcher er mit einem Ringbund 16 an einer Einschnürung des rechten Stirnendes
des Zylinders 13 anliegt An diesen Ringbund 16 schließt ein langer zylindrischer
Schaft 27 an, der bis zur konischen, vorteilhaft nicht verdickten Kontaktspitze
24 des Kontaktstiftes 14 reicht, d. h., daß der größte Durchmesser der konischen
Kontaktspitze 24 dem Durchmesser des Schaftes 27 entspricht. Auf den Kontaktstift
14 ist eine rotationssymmetrische metallische Krone 17 lösbar aufgesteckt. Die Feder
15 ist vorgespannt. Die Krone 17 weist eine axiale, mittige Bohrung 32' auf, die
eine Sackbohrung ist, in die der Kontaktstift 14 bis zum Anstoßen seiner massiven
Kontaktspitze 24 an deren Boden eingesteckt ist,
Durch Druck auf
die Krone 17 des Kontaktstiftes 14 in Richtung des Pfeiles A kann dieser gegen die
Wirkung der Feder 15 axial verschoben werden und kehrt dann von selbst in seine
Ausgangslage zurück, wenn der Druck wieder nachläßt. Der Druck wird beim Prüfen
von Leiterplatten 19 oder dergl. durch diesen Prüfling 19 ausgeübt. Ein solcher
Prüfling ist ausschnittsweise dargestellt. Wenn er in Richtung des Pfeiles B nach
links bewegt wird, kommt die Krone 17 des dargestellten Kontaktelementes 12 mit
dem zu kontaktierenden Prüfpunkt 20, der hier eine eine mittige Bohrung 21 aufweisende
metallische Kontaktbuchse 22 ist, in Kontakt und drückt dann diese Krone 17 und
damit den Kontaktstift 14 gegen die Wirkung der Feder 15 nach links, so daß intensiver
elektrischer Kontakt der metallischen Krone 17 mit der Kontaktbuchse 22 entsteht.
Es kann dann ein elektrischer Prüfstrom von einer an den Zylinder 13 angeschlossenen
elektrischen Zuleitung 23 zu der Kontaktbuchse 22 oder entgegengesetzt strömen.
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Nach Durchführung der Prüfung wird die Leiterplatte 19 wieder nach
rechts bewegt und der Kontaktstift 14 mit seiner Krone 17 kehrt in seine dargestellte
Ruhestellung bis zur nächsten Prüfung zurück.
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Die Leiterplatte 19 hat eine Vielzahl von durch den Prüfadapter gleichzeitig
zu prüfenden Prüfpunkten, die unterschiedlicher Art sein können, beispielsweise
wie dargestellt Kontaktbuchsen,oder Stellen von Leiterbahnen usw.
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Normalerweise sind die meisten Prüfpunkte so klein, daß sie durch
die Spitze 24 des Kontaktstiftes 14 ausreichend kontaktiert werden können, also
daß dann keine Krone 17 auf den betreffenden Kontaktstift aufgesetzt werden muß.
Wenn jedoch ein Prüfpunkt der Leiterplatte oder dergl. derart ausgebildet ist, daß
der Kontaktstift 14 ohne Krone 17 diesen Prüfpunkt nicht oder nicht gut genug kontaktieren
kann, dann ist erfindungsgemäß vorgesehen, auf dem vorderen Ende des Kontaktstiftes
14 eine metallische Krone anzuordnen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 also die
Krone 17 Dies ist in diesem Ausführungsbeispiel deshalb vorgesehen, weil die Bohrung
21 der Kontaktbuchse 22 der Leiterplatte 19, die durch dieses Kontaktelement 12
zu prüfen ist, für den nackten Kontaktstift 14 ohne Krone 17 zu groß ist. Es wird
deshalb auf den Kontaktstift 14 die einstückige, einen Kontaktkoofbildende Krone
17 lösbar aufgesteckt. Diese weist ein verbreitertes Kopfteil 30 mit konischer StU-nfläche31
und einen an das Kopfteil 30 anschließenden Hals 32 auf.
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Der Hals 32 ist mit an seinem hinteren Rand offen beginnenden Längsschlitzen
33 versehen, so daß dieser Hals 32 federnde Lappen bildet, die beim Aufstecken der
Krone 17 auf den Kontaktstift 14 sich an diesen federnd anpressen und die Krone
17 reibungsschldssig auf dem Kontaktstift 14 so halten, daß diese Krone 17 von Hand
wieder jederzeit abgezogen werden kann. Der Kontaktstift 14 kann dann wieder nackt
ohne Krone 17 für die Prüfung von anderen Leiterplatten dienen oder es kann auf
ihn eine andere Krone 17 aufgesteckt werden, wenn dies der jeweils zu prüfende Prüfpunkt
zweckmäßig oder notwendig macht.
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Beispiele anders ausgebildeter Kronen 17 sind in den Fig. 2 - 4 dargestellt.
Die rotationssymmetrische Krone 17 nach Fig. 2 zeichnet sich dadurch aus, daß sie
eine Durchgangsbohrung 32' hat, die im die Spitze 24 aufnehmenden Bereich dieselbe
Konizitätwie die Spitze 24 des Kontaktstiftes 14 aufweist, jedoch noch eine öffnung
geringen Durchmessers in der Mitte der konischen Stirnfläche 31 der Krone 17 offeniäßt,
durch die die scharfe Spitze 24 des Kontaktstiftes etwas nach außen - wie dargestellt
- übersteht. Der Überstand kann vorzugsweise nur Bruchteile eines Millimeters betragen.
Durch diesen Überstand der Spitze 24 über die vordere Stirnfläche 31 der Krone 17
wird erreicht, daß der Kontaktstift 14 seine Länge durch die aufgesteckte Krone
17 nicht verändert, was besonders zweckmäßig ist, weil der Prüfadapter noch eine
Vielzahl anderer solcher Kontaktstifte 14 ohne Kronen und auch noch Kontaktstifte
mit anderen Kronen aufweisen kann und es zweckmäßig ist, wenn alle Kontaktstifte,
gleichgültig ob auf sie Kronen 17 aufgesetzt sind oder nicht, gleiche Länge haben.
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Auch diese Krone 17 nach Fig. 2 hat einen längsgeschlitzten Hals 32
wie die Krone 17 nach Fig. 1.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 ist die auf den Kontaktstift
14 aufgesteckte Krone 17 an ihrer dem Kontaktieren von Prufpunkten von Leiterplatten
oder
sonstigen Prüfllngendienende Krone 17 ebenfalls mit einer zentrischen Durchgangsbohrung
32'wie die Krone 17 nach Fig. 2 versehen, aus der ebenfalls die Spitze 24 des Kontaktstiftes
14 über die Stirnfläche 31 der Krone 17 aus den vorstehend genannten Gründen etwas
herausragt. Es sei noch erwähnt, daß dieser Uberstand der Spitze 24 über die Krone
17 besonders zweckmäßig ist, wenn die Krone 17 dem Kontaktieren von metallischen
Rändern von Bohrungen oder sonstigen Löchern der Leiterplatte oder dergleichen dient,
in die dann die über die Krone 17 überstehende Spitze 24 ohne den Prtfpunkt, wie
20 (Fig. 1) zu kontaktieren, eindringen kann, so daß nur die Krone 17 und nicht
die Kontaktspitze 24 den Prüfpunkt kontaktiert.
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In diesem Ausführungsbeispiel weist die Krone 17 eine radiale Stirnverzahnung
34 mit insgesamt sechs im Querschnitt dreieckförmigen Zähnen 35 auf, deren Scheitel
36 scharfe, oder falls erwünscht, auch gebrochene, stumpfe Kanten bilden, die von
der mittigen Bohrung 32' 1 aus schräg nach außen unten in flachen Winkeln verlaufen.
Diese Scheitel 36 der Zähne 35 bilden also Schneiden, die dem Kontaktieren von Prüfpunkten
der Leiterplatten oder dergl.
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dienen und so ausgebildet sind, daß sie auch festere Oxidschichten
auf den Prüfpunkten durchstoßen können.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist das Kontaktelement 12 wie
folgt ausgebildet. Es weist einen
in eine Grundplatine 10 des Prüfadapters
fest eingesetzten Zylinder 13 auf, in welchem ein starrer Stempel 37 mit seinem
rückwärtigen, verdickten zylindrischen Endbereich geradegeführt gelagert ist.
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Im Zylinder 13 ist eine Schraubendruckfeder 15 angeordnet, die den
Stempel 37 in die dargestellte Ruhestellung drückt, in der er an einem durch eine
stirnseitige Einwölbung des Zylinders gebildeten Anschlag anliegt. Dieser Stempel
37 bildet an seinem vorderen verdickten Ende eine Pfanne 39 mit einer kugelkalottenförmigen
Einwölbung, die die Pfanne eines Kugelgelenkes bildet, dessen Kugelkopf 40 durch
das rückwärtige Ende eines starren Kontaktstiftes 14 gebildet ist, der in einer
von ihm durchdrungenen Durchgangsbohrung 42 einer Führungsplatte 41 geradegeführt
gelagert ist. Das Kugelgelenk 39, 40 ermöglicht seitliche Versetzung der Längsachse
der Bohrung 42 der Führungsplatte 41 zu der Längsachse des Stempels 37.
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Der Stempel 37 ist in dem Prüfadapter vertikal aufrecht angeordnet,
so daß der Kontaktstift 14 nur infolge seines Gewichtes in der Pfanne 39 des Stempels
37 aufliegt und im Betrieb hierdurch auch in der Pfanne 39 gehalten wird. Auf die
Spitze 24 des Kontaktstiftes 14 ist eine Krone 17 lösbar aufgesteckt, die hier ähnlich
der Krone 17 nach Fig. 2 ausgebildet ist.
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Für die Kronen kommen selbstverständlich auch noch andere Geometrien
infrage. Vorzugsweise ist vorge-
sehen, daß der dem Kontaktieren
von Prüfpunkten dienende stirnseitige Bereich der Krone größeren Durchmesser als
der Kontaktstift im Bereich der Krone aufweist, was es ermöglicht, größere Prüfpunkte
durch die Krone zu kontaktieren, als sie der Kontaktstift kontaktieren könnte, insbesondere
also Prüfpunkte, die Löcher oder dergl. aufweisen.
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Wie die Ausführungsbeispiele zeigen, ist bevorzugt vorgesehen, daß
die Krone 17 eine zu ihr koaxiale Bohrung 32' aufweist, mit der sie auf den Kontaktstift
14 aufsteckbar - oder ggfs. aufschraubbar -ist. Es ist in manchen Fällen jedoch
auch möglich, die Krone anders am Kontaktstift anzuordnen. Zum Beispiel kann in
manchen Fällen die Krone anstatt des hohlen Halses 32 einen zu ihr koaxialen Stift
aufweisen, der in eine axiale Bohrung des Kontaktstiftes reibungsschlüssig zum Halten
der Krone einsteck- oder einschraubbar ist. Dies kann insbesondere dann zweckmäßig
sein, wenn die Krone kleineren Durchmesser als der vordere Endbereich des Kontaktstiftes
haben soll.
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Die Kontaktspitze 24 des Kontaktstiftes 14 kannauch andere als die
dargestellte konische Gestalt aufweisen, bspw. ebenfalls eine Stirnverzahnung ähnlich
der der Krone 17 nach Fig. 3 und 4.
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