DE3832410C2 - Kontaktvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Kontaktvorrichtungen sind Teile von Prüfeinrichtungen, die dem Prüfen elektrischer oder elektronischer Prüflinge, wie Leiterplatten, integrierten Schaltkreisen und sonstigen vorzugsweise elektronischen Prüflingen auf Fehlerfreiheit dienen. An der Kontaktvorrichtung sind nebeneinander meist eine große Anzahl von Kontaktelementen angeordnet, von denen jedes einen Stift und eine Schraubendruckfeder aufweist. Der einzelne Stift dient dem Kontaktieren jeweils einer vorbestimmten Stelle eines zu prüfenden Prüflinges, um an der Herstellung einer elektrisch gut leitenden Verbindung zwischen dieser kontaktierten Stelle des Prüflinges und einem Testgerät oder dgl. der Prüfeinrichtung mitzuwirken, welches Testgerät die Prüfung des jeweiligen Prüflinges nach Herstellung der elektrischen Verbindungen zwischen ihm und dem Testgerät steuert und auswertet. Die Kontaktvorrichtung dient nicht der Steuerung und Auswertung der Prüfung des einzelnen Prüflinges, sondern dessen Kontaktieren zur Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen dem jeweiligen Prüfling und dem Testgerät.

Bei einer bekannten Kontaktvorrichtung dieser Art (DE-OS 18 00 657) befinden sich die Schraubendruck­ federn ihrer Kontaktelemente auf Dornen der Stifte, die Bohrungen einer an der Kontaktvorrichtung unbeweg­ lich angeordneten Stützplatte durchdringen, welche Stützplatte als Leiterplatte ausgebildet ist, deren Leiterbahnen sich auf ihrer den Schraubendruckfedern zugewendeten Vorderseite befinden, die gedruckt oder geätzt sind und jede Leiterbahn wird von je einer Schraubendruckfeder kontaktiert. Die Schraubendruckfedern stützen sich mit ihren vorderen Enden an den Rückseiten von im Durchmesser vergrößerten, in Bohrungen einer Führungsplatte der Kontaktvorrichtung geführten Bereichen der Stifte ab. Jede Leiterbahn der unbeweglichen Leiterplatte führt zu einem außerhalb des die Kontaktelemente aufweisenden Bereiches der Kontaktvorrichtung an der Stützplatte angeordneten Anschluß für einen elektrischen Leitungsdraht, der einen zu dem Testgerät der Prüfeinrichtung weiterführenden elektrischen Leiter bildet. Die Dorne der Stifte ragen mit ihren rückwärtigen Endbereichen durch Bohrungen der unbeweglichen Leiterplatte hindurch und auf ihren rückwärtigen Enden sind Anschlagbüchsen befestigt, die sich in den unbelasteten Ruhestellungen der Stifte an der Rückseite der unbeweglichen Leiterplatte abstützen. Da für jedes Kontaktelement eine eigene Leiterbahn auf der unbeweglichen Leiterplatte vorhanden sein muß, die keinen elektrischen Kontakt mit den anderen Leiterbahnen haben darf, müssen die Mittenabstände zwischen benachbarten, zueinander parallelen Kontaktelementen zumindest dann recht groß sein, wenn zwischen benachbarten "äußeren" Kontaktelementen, die am äußeren Rand der Anordnung der Kontaktelemente angeordnet sind, jeweils mehrere Leiterbahnen, die dem Anschluß von innerhalb dieser Kontaktelementanordnung befindlichen "inneren" Kontaktelementen dienen, hindurchführen müssen. Es sind also bei Vorhandensein solcher "innerer" Kontaktelemente nur Mittenabstände zwischen benachbarten Kontaktelementen möglich, die recht groß sind und um so größer sein müssen, je mehr Leiterbahnen zwischen benachbarten Kontaktelementen hindurchgeführt werden müssen. Auch sind die geätzten oder gedruckten Leiterbahnen der unbeweglichen Leiterplatte sehr dünn und es besteht die Gefahr, daß die auf ihnen lastenden Schraubendruckfedern sie in relativ kurzer Betriebszeit durchscheuern können, so daß dann kein sicherer oder kein ausreichender Kontakt der betreffenden Schraubenfeder mit der zugeordneten Leiterbahn mehr vorliegt und hierdurch die Kontaktvorrichtung unbrauchbar wird. Auch vergrößert die seitliche Anordnung der Anschlüsse, an die die weiterführenden elektrischen Leitungsdrähte angeordnet sind, die Größe der Kontaktvorrichtung beträchtlich, was ebenfalls unerwünscht ist.

Aus der US 4,496,903 ist eine Kontaktvorrichtung der gattungsgemäßen Art bekannt. Kontaktstifte wer­ den von Schraubendruckfedern beaufschlagt, wobei jeder Kontaktstift in eine Sockelhülse eingesetzt ist. Ein elektrischer Anschluß erfolgt jeweils über einen Anschlußdraht, der mit einem vorspringenden Endbereich jeder Sockelhülse verbunden ist. Das an­ dere Ende des Drahts führt zu einem geeigneten An­ schluß. Den einzelnen Kontaktelementen ist also je­ weils eine Sockelhülse zugeordnet, in die ein mit Schraubendruckfeder versehener Stift aufgenommen ist. Diese Teile bilden daher eine in sich abgeschlossene Baugruppe, die der üblichen Bauform von Federkontaktstiften entspricht, das heißt, ein ein Kolbenelement bildender Stift ist in einer Hülse angeordnet, die ebenfalls die Schraubendruck­ feder aufnimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kon­ taktvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der auf engstem Raum eine Viel­ zahl von Kontakten zum Prüfling herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Kontaktvorrichtung gemäß Anspruch 1 vor.

Dabei ist im Sinne der Erfindung unter dem Gegenkontakt ein metallischer Körper verstanden, der nicht Teil einer gedruckten oder geätzten Leiterbahn ist, sondern einen gesonderten Körper bildet, der an einer möglichst eng begrenzten Stelle der Stützplatte angeordnet sein kann. Vorzugsweise kann der Gegenkontakt eigensteif oder starr sein, ferner vorzugsweise eine Scheibe, ein Block, ein zylindrischer oder abgestufter oder sonstiger Stift, ein Bolzen, eine Buchse oder dgl. sein. Besonders zweckmäßig kann der Gegenkontakt in eine Ausnehmung, vorzugsweise in einen Durchbruch der Stützplatte eingesetzt sein. Da die Gegenkontaktflächen der Gegenkontakte keine Abschnitte von Leiterbahnen sind, führen auch keine solchen nicht vorhandenen Leiterbahnen zwischen Gegenkontaktflächen hindurch, so daß diese unbehindert von Leiterbahnen beliebig nahe nebeneinander angeordnet werden können.

Diese erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung ist baulich sehr einfach und kompakt. An die Gegenkontakte können direkt weiterführende elektrische Leiter oder dgl. angeschlossen werden oder sein, wie Leitungsdrähte oder Steckerstifte oder -buchsen, an die Leitungsdrähte angeschlossen sind, die zu einem Testgerät oder dgl. zum elektrischen Anschluß der Kontaktvorrichtung an es führen. Die Gegenkontakte können in beliebiger Länge ausgebildet sein, so daß sie verschleißunempfindlich sind und durch die Schraubenfedern auch im Laufe sehr langer Betriebszeit der Kontaktvorrichtung auch nicht entfernt durchgescheuert werden können. Auch lassen sich an die Rückseiten der Gegenkontakte weiterführende elektrische Leiter anschließen, so daß die Anschlußstellen entsprechend platzsparend rückseitig der Kontaktelementanordnung und nicht seitlich von ihr angeordnet sein können. Die Gegenkontakte können vorzugsweise rotationssymmetrisch, vorzugsweise kreiszylindrisch sein. Sie können auch andere Ausbildung haben, bspw. blockförmig oder entlang ihren Längsachsen ein oder mehrere Abstufungen aufweisen oder sonstige geeignete Ausbildung erhalten. Die Gegenkontakte können vorzugsweise rückseitig eine Bohrung aufweisen oder in manchen Fällen auch als Buchsen mit durchgehenden Bohrungen ausgebildet sein. In die Bohrung kann dann ein anzuschließender Leiter, vorzugsweise ein Leitungsdraht eingesetzt und mit dem Gegenkontakt fest verbunden sein, bspw. durch Krimpen des eines die Bohrung aufweisenden Bereiches des Gegenkontaktes oder durch Löten oder Schweißen. Auch kann der weiterführende elektrische Leiter, wie z. B. ein Leitungsdraht, am Gegenkontakt vorzugsweise rückseitig angelötet oder angeschweißt sein oder werden.

Vorzugsweise kann die maximale Erstreckung des Gegenkontaktes senkrecht zur Längsachse der an ihm anliegenden Schraubendruckfeder maximal 2-fach, vorzugsweise maximal 1,5-fach größer als der maximale Windungsaußendurchmesser der an ihm anliegenden Schraubendruckfeder sein.

Indem die Schraubendruckfeder über den Stift nach rückwärts übersteht, kann der Stift kosten- und festigkeitsgünstig kürzer und der Gegenkontakt, an dem sie anliegt, ohne eine Bohrung für den Stift und damit besonders klein, stabil und kostengünstig ausgeführt werden. Auch läßt sich besserer elektrischer Kontakt zwischen der Schraubendruckfeder und dem Gegenkontakt erreichen. So kann bspw. die Schraubendruckfeder einen rückwärtigen Endbereich erhalten, der sich bis zum Gegenkontakt verjüngt und so den Gegenkontakt nur nahezu punktförmig zu berühren braucht, was auch die Größe des Gegenkontaktes verringern läßt. Ferner kann sich der auf dem Stift befindliche Bereich der Schraubendruckfeder infolge ihres überstehenden Bereiches leicht von selbst auf dem Stift zentrieren und hierdurch die beim axialen Bewegen des Stiftes auftretende Reibung zwischen dem Stift und der Schraubendruckfeder gering halten, war die Funktion des Kontaktelementes verbessert, da der Stift in der Schraubendruckfeder leicht gleiten kann.

Die Anordnung der Gegenkontakte an der Stützplatte kann von beliebiger Art sein. Vorzugsweise können die Gegenkontakte und die Kontaktelemente gemäß einem vorbestimmten Raster angeordnet sein, wobei das Rastermaß dieses Rasters vorzugsweise 2,5 mm oder weniger betragen kann. In den Reihen und Spalten des Rasters weisen dann benachbarte Gegenkontakte Mittenabstände auf, die diesem Rastermaß entsprechen.

Die Schraubendruckfeder kann auf dem Stift mittels eines vorzugsweise nur wenige Windungen aufweisenden vorderen Endbereiches reibungsschlüssig gehalten sein, welcher Reibungsschluß so groß ist, daß die Schraubendruckfeder auf dem Stift ständig fest gehalten ist. Auch kann oft zweckmäßig vorgesehen sein, daß der Stift mindestens einen bspw. durch Prägen gebildeten seitlichen Vorsprung, wie eine Verbreiterung, Nocken, Warze oder dgl., aufweist, der zwischen zwei Windungen der Schraubendruckfeder an deren vorderem Endbereich zu dessen formschlüssigem Halten eingreift. Oder der vordere Endbereich der Schraubendruckfeder kann auf dem Stift durch Löten oder Schweißen befestigt sein. Die feste Anordnung des Endbereiches der Schraubendruckfeder am Stift hat u. a. den Vorteil, daß sich der elektrische Übergangswiderstand Stift/Schraubendruckfeder auch im Laufe langer Betriebszeit nicht oder praktisch nicht ändert und überdies minimal ist.

Wenn es auf möglichst geringen, gleichbleibenden Übergangswiderstand Stift/Schraubendruckfeder nicht zwingend ankommt, sondern hier ein in gewissen Grenzen variierender Übergangswiderstand zugelassen werden kann, kann auch vorgesehen sein, die Schraubendruckfeder nicht fest mit dem zugeordneten Stift zu verbinden, sondern sie nur an einem am Stift befindlichen Widerlager mit ihrem vorderen Ende anliegen zu lassen. Das Widerlager kann vorzugsweise durch eine durch Prägen des Stiftes bewirkte Verbreiterung des Stiftes gebildet sein oder durch einen auf einen Schaft von ihm aufgeschobenen und auf ihm vorzugsweise reibungsschlüssig oder bspw. durch Löten oder Schweißen gehaltenen Ring.

Die Schraubendruckfedern können kleine Außendurchmesser von bspw. zweckmäßig maximal 3 mm erhalten, je nach Erfordernis auch etwas mehr. Im allgemeinen kann der Außendurchmesser der Schraubendruckfeder maximal 2 mm betragen, oft auch kleiner als 1 mm sein. Der Stift kann einen noch kleineren maximalen Außendurchmesser erhalten, von besonders zweckmäßig maximal 1,4 mm und besonders vorteilhaft noch erheblich kleiner als 1,4 mm sein, bspw. einen Außendurchmesser von maximal 1 mm erhalten. Auch noch wesentlich kleinere Außendurchmesser als 1 mm sind möglich, bspw. 0,2 bis 0,9 mm.

Die elektrische Isolation der Kontaktelemente gegeneinander und der Gegenkontakte gegeneinander kann vorzugsweise durch diese elektrische Isolation bewirkende Ausbildung aller an dem Stützen und dem Führen der Kontaktelemente und dem Tragen der Gegenkontakte beteiligten Platten des Prüfadapters erfolgen. Diese Platten können zumindest teilweise aus elektrisch isolierendem Material bestehen, vorzugsweise vollständig aus elektrisch isolierendem Material, bspw. aus Kunststoff, Keramik, Glas oder dergl. Dies läßt geringe Mittenabstände zwischen einander benachbarten Kontaktelementen und einander benachbarten Gegenkontakten zu, bspw. von maximal 3 mm, vorzugsweise von max. 2,5 mm.

Die Anzahl und Anordnung der Kontaktelemente einer erfindungsgemäßen Kontaktiervorrichtung ist in keiner Weise beschränkt, da zwischen benachbarten Gegenkontakten keine Leiterbahnen auf der Stützplatte hindurchführen. Bei der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung können also die Kontaktelemente in beliebigen Anzahlen und Anordnungen in geringen Mittenabständen voneinander angeordnet werden, wobei auf die Mittenabstände die Anzahl und die Anordnung der Kontaktelemente ohne jeden Einfluß ist.

Der Stift des Kontaktelementes kann sich im Betrieb wie ein starrer Stift verhalten, da er im allgemeinen nur auf Druck und nicht auf Biegung beansprucht wird. Man kann ihn in solchen Fällen auch als "Starrstift" bezeichnen. Jedoch kann man den Stift auch in Fällen vorsehen, wo er vorteilhaft auch auf federndes Biegen beansprucht werden kann, bspw. beim Kontaktieren von Rändern von Buchsen von Prüflingen, bspw. von Steckbuchsen, zu denen er nicht genau zentriert ist und bei deren Kontaktieren er sich dann unter federndem Biegen zur Buchse zentrieren kann. Zumindest in solchen Fällen ist es vorteilhaft, den Stift federelastisch auszubilden. Wenn er nicht auf Biegen beansprucht wird, kann man ihm unelastische oder weniger elastische Ausbildung geben.

Das dem Kontaktieren von Prüflingen dienende vordere Ende des Stiftes kann unmittelbar durch Anspitzen des Stiftes gebildet sein. Wenn der Stift einstückig ist, dann ist seine dem Inkontaktkommen mit Prüflingen dienende Kontaktspitze in diesem Fall also einstückig mit dem Stift. Der Stift kann dabei zweckmäßig ein im wesentlichen kreiszylindrischer Stift sein, dessen Kontaktspitze also durch Anspitzen dieses Stiftes erzeugt sein kann. Oder diese Kontaktspitze kann auch ballig ausgebildet sein, oder auch gezackt sein usw. Auch ist es möglich, die Kontaktspitze oder den Kontaktkopf des Stiftes durch vorzugsweise spanloses Verformen in einer Querrichtung zu verbreitern und seine Stirnkante in irgendeiner gewünschten Weise auszubilden, bspw. mit einer Reihe von Zacken oder Zähnen zu versehen. Oder der Stift kann einen im Durchmesser vergrößerten, dem Inkontaktkommen mit Prüflingen dienenden Kontaktkopf aufweisen, der mit dem Stift einstückig oder ein gesondertes Teil sein kann.

Das einzelne Kontaktelement kann am Prüfadapter auf unterschiedliche Weise gehalten sein oder auch nur nach oben herausnehmbar in den Prüfadapter eingesteckt sein. Bspw. ist es in vielen Fällen ausreichend, wenn das Kontaktelement oder zumindest sein Stift lediglich in zugeordnete Aufnahmebohrungen der Kontaktvorrichtung von oben her eingesetzt wird, wobei der Stift nach oben über die ihn tragende Schraubendruckfeder übersteht und in aufrechter Stellung auch während der Prüfung der Prüflinge verbleibt, so daß man ihn allein zusammen mit der Schraubendruckfeder nach oben herausziehen und auswechseln kann. Falls erwünscht, kann das Kontaktelement oder nur sein Stift oder nur seine Schraubendruckfeder an der Kontaktvorrichtung gegen Herausziehen oder Herausfallen gehalten sein.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt einer Kontaktvorrichtung mit einem einen Federkontaktstift bildenden Kontaktelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 den Federkontaktstift nach Fig. 1 in stark vergrößerter und gebrochener Darstellung,

Fig. 3 einen geschnittenen Ausschnitt aus einer Kontaktvorrichtung mit einem Kontaktelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 4 eine Variante des Kontaktelementes nach Fig. 3 in ausschnittsweiser Darstellung,

Fig. 5 eine Prüfeinrichtung in gebrochener, schematischer Darstellung,

Fig. 6 eine ausschnittsweise Draufsicht auf eine Stützplatte einer Kontaktvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Von der in den Fig. 1 und 2 ausschnittsweise dargestellten Kontaktvorrichtung 10, die einen sogenannten Prüfadapter bilden kann und im weiteren als Prüfadapter 10 bezeichnet sei, ist nur ein einziges Kontaktelement 11 dargestellt, das ein zweiteiliges, in sich zusammengehaltenes Bauelement des Prüfadapters 10 bildet, das man wegen des Zusammenhaltes seiner einzigen beiden Teile 12, 15 auch als Federkontaktstift bezeichnen kann. Der Prüfadapter 10 weist im allgemeinen sehr viele, bspw. Hunderte oder Tausende oder sogar viele Tausende solcher Federkontaktstifte 11 auf, die vorzugsweise parallel oder ungefähr parallel zueinander in ungefähr gleicher Höhe nebeneinander angeordnet sein können. Außer den dargestellten Federkontaktstiften 11 kann der Prüfadapter 10 auch noch Federkontaktstifte anderer Bauart oder auch sonstige, bspw. pneumatisch betätigbare Kontaktstifte zum Kontaktieren von zu prüfenden Prüflingen aufweisen.

Es ist auch möglich, mindestens eine Teilanzahl der Federkontaktstifte 11, vorzugsweise nur eine geringe Anzahl der insgesamt vorhandenen Federkontaktstifte 11 etwas schräg zueinander anzuordnen, damit ihre vorderen Enden, die dem Inkontaktkommen mit zu prüfenden Prüflingen dienen, geringere Abstände voneinander als bei paralleler Anordnung der betreffenden Federkontaktstifte erhalten.

Die Federkontaktstifte 11 und mit ihnen fluchtende Gegenkontakte 20 können bspw. gemäß einem vorbestimmten Raster oder in sonstiger Anordnung angeordnet sein. Ein übliches Rastermaß ist bspw. 2,5 mm.

Der Federkontaktstift 11 besteht aus nur zwei Metallteilen, nämlich der einstückigen Schraubenfeder 15 und dem einstückigen, massiven, geraden Stift 12, der mit Ausnahme seiner beiden spitz zulaufenden, ungefähr kegelförmigen Enden kreiszylindrisch ist. Sein Durchmesser kann meist zweckmäßig gleich oder kleiner als 1 mm sein, vorzugsweise ca. 0,5 bis 1 mm und seine Länge bspw. zweckmäßig 30 bis 100 mm betragen.

Die als Druckfeder dienende Schraubenfeder 15 ist auf einen hinteren Bereich des Stiftes 12 aufgeschoben, steht jedoch über den Stift 12 nach rückwärts über, um so das elektrische Anschlußende 14 dieses bspw. zweckmäßig 40 bis 110 mm langen Federkontaktstiftes 11 zu bilden, das im Prüfadapter 10 ständig an dem zugeordneten, unbeweglich angeordneten metallischen, kreiszylindrischen, massiven, scheibenförmigen Gegenkontakt 20 anliegt, ohne mit ihm fest verbunden zu sein. An die Rückseite 37 dieses Gegenkontaktes 20 ist ein elektrischer, drahtförmiger Leiter, d. h. ein Leitungsdraht 28 angeschlossen, vorzugsweise angelötet oder angeschweißt, der an ein Testgerät 23′ einer diesen Prüfadapter 10 aufweisenden Prüfeinrichtung zur elektrischen Prüfung von Prüflingen auf elektrische Fehlerfreiheit führt.

Eine solche Prüfeinrichtung 9 ist in Fig. 5 schematisch und gebrochen dargestellt. Sie weist den Prüfadapter 10 auf, dessen Stifte 12 seiner Kontaktelemente 11 dem Kontaktieren von Prüflingen, wie Leiterplatten, Chips oder dergl. dienen, wobei ein solcher Prüfling bei 21 strichpunktiert noch im Abstand von dem Prüfadapter 10 angedeutet ist. Die elektrischen Verbindungen zwischen den die Stifte 12 aufweisenden Kontaktelementen 11 des Prüfadapters 10 mit dem Testgerät 23′ der Prüfeinrichtung 9 sind mittels Leitungsdrähten 28 (Fig. 1,2) hergestellt, die zu einem Kabel 8 zusammengefaßt sind, das den Prüfadapter 10 mit dem Testgerät 23′ verbindet. Die Stifte 12 sind am Prüfadapter mittels einer Führungsplatte 16 geradegeführt. Der Prüfadapter weist ein Gehäuse oder einen Support 7 auf, an dem alle an der Führung und Abstützung der Kontaktelemente 11 beteiligten Platten 16, 17, 18 und 19 des Prüfadapters 10 (Fig. 1, 2) befestigt sind.

Die Schraubenfeder 15 ist an ihrem vorderen Endbereich 22 an dem Stift 12 unbeweglich gehalten, vorzugsweise indem hier ihre Windungen aneinander anliegen und mit so kleinem Windungsinnendurchmesser gewunden sind, daß die Schraubenfeder 15 hierdurch reibungsschlüssig auf dem Stift 12 und damit unbeweglich auf ihm gehalten ist. Dieser Endbereich 22 ist also mit der zur Überwindung der Reibhaltung erforderlichen großen Kraft auf den Stift 12 aufgeschoben worden, bis die vorgesehene Stellung dieses Endbereiches 22 auf dem Stift 12 erreicht ist, und die Schraubenfeder hält sich dann durch die Reibungskraft von selbst mit diesem Endbereich 22 unverrückbar auf dem Stift 12 fest, indem die maximale Kraft, mit der der Stift 12 die Schraubenfeder zusammendrücken kann, wesentlich kleiner als die für die Überwindung dieser Reibungskraft erforderliche Kraft ist. Die Befestigung des vorderen Endbereiches der Schraubendruckfeder 15 kann in manchen Fällen auch auf andere Weise erfolgen, bspw. durch Löten oder Schweißen.

Das untere Ende 14 dieser Schraubenfeder 15 befindet sich ständig im axialen Abstand von dem Stift 12, so daß die bei der Prüfung von Prüflingen auftretenden Hubbewegungen des Stiftes 12 nicht bis zum unteren Ende 14 der Schraubenfeder 15 führen und so das untere Ende der Schraubenfeder 15 die Hubbewegung des Stiftes 12 nicht behindern kann.

Die Windungen der Schraubenfeder 15 sind an ihrem unteren Endbereich 27 so ausgebildet, daß sie aneinander anliegen und sich dieser untere Endbereich 27 in Richtung auf das freie Ende 14 der Schraubenfeder 15 zu im Windungsaußendurchmesser wie dargestellt verjüngt, um so besonders guten elektrischen Kontakt zwischen dem unteren Anschlußende 14 der Schraubenfeder 15 und dem scheibenförmigen elektrischen Gegenkontakt 20 zu erreichen, der keinen nennenswerten elektrischen Übergangswiderstand verursacht.

Der massive Gegenkontakt 20 ist in eine Bohrung 29 der am Prüfadapter 10 unbeweglich angeordneten untersten Platte 19 (Stützplatte) fest angeordnet, indem er in dem im Durchmesser vergrößerten oberen Bereich der abgestuften Bohrung 29 bis zur Schulter 38 dieser Bohrung eingepreßt ist. An die Rückseite dieses Gegenkontaktes 20 ist, wie dargestellt, der elektrische Anschlußdraht 28 angelötet oder angeschweißt, wobei dieser Draht in den unteren, im Durchmesser verringerten Bereich der Bohrung 29 bis zum Gegenkontakt 20 ragt. Damit strebt dieser Draht 28 von der Rückseite des Gegenkontaktes 20 und der Stützplatte 19 des Prüfadapters 10 weg und ist mit weiteren solchen Leitungsdrähten, die an andere Gegenkontakte der Stützplatte 19 angeschlossen sind, zu einem oder mehreren Kabeln 8 (Fig. 5) zusammengefaßt und zum Testgerät 23′ der Prüfeinrichtung 9 geführt. Diese Drähte 28 sind dabei zumindest in den Bereichen, wo sie sich gegenseitig berühren können, umfangsseitig elektrisch isoliert.

Bei der in Fig. 6 ausschnittsweise dargestellten Stützplatte 19 sind die Gegenkontakte 20 gemäß einem Raster angeordnet, dessen Rasterpunkte in gleichmäßigen Abständen voneinander in Reihen und hierzu senkrechten Spalten verlaufen, wobei an jedem Rasterpunkt ein Gegenkontakt 20 angeordnet ist und die Gegenkontakte 20 für ihre elektrische Isolation gegeneinander durch das elektrisch isolierende Material der Stützplatte 19 ausreichenden geringen Abstand voneinander haben, der vorzugsweise weniger als 1 mm betragen kann. Das Rastermaß, d. h. der Mittenabstand von zwei in der Reihe oder in der Spalte benachbarten Gegenkontakten 20, kann vorzugsweise 2,5 mm oder weniger betragen. Die Gegenkontakte 20 sind als an den Rasterpunkten des Rasters entsprechenden Punkten oder Stellen der Stützplatte 19 angeordnet.

Der Draht, aus dem die einzelne Schraubenfeder 15 gewunden ist, kann vorzugsweise ein Runddraht konstanten Durchmessers sein oder ggfs. auch andere Querschnitte aufweisen.

An den oberen Endbereich 22 der Feder 15 schließt ein axial federnder, längerer Bereich 23 an, der auch im unbelasteten Zustand der Schraubenfeder 15 auf ganzer Länge auf dem Stift 12 mit Gleitlagerspiel geradegeführt ist und an den nach unten bis zum Ende 14 der Feder 15 nur noch aneinander anliegende Windungen der Feder 15 anschließen (Längsbereiche 24-27), so daß hier die Feder 15 nicht axial zusammendrückbar ist, um ihre Seitensteifigkeit zu erhöhen und die Federlängsbereiche 24 und 26 auch an der Führung des Federkontaktstiftes 11 zu beteiligen, indem sie in Bohrungen der Platten 17, 18 mit Gleitlagerspiel geführt sind.

Der untere Bereich 24 bis 27 der Feder 15, an dem die Windungen der Feder 15 zu Erhöhung der Seitensteifigkeit aneinander anliegen, bildet insgesamt vier aneinander anschließende Längsbereiche 24 bis 27. Von diesen ist der maximale Windungsaußendurchmesser des zwischen den Längsbereichen 24 und 26 befindlichen kurzen axialen Zwischenbereiches 25 größer als die Durchmesser der von den Federlängsbereichen 24 und 26 mit Spiel durchdrungenen Bohrungen der Platten 17, 18. Dieser Längsbereich 25, dessen Windungsaußendurchmesser vergrößert ist, befindet sich im Prüfadapter 10 zwischen den zueinander parallelen Platten 17, 18 in axialen Abständen von ihnen. Diese Platten 17, 18 weisen Bohrungen auf, die von dem Federkontaktstift 12 durchdrungen sind. Ihre Durchmesser sind kleiner als der maximale Windungsaußendurchmesser des Zwischenbereiches 25, um hierdurch die Feder 15 und so auch den Federkontaktstift 11 im Prüfadapter 10 gegen Herausziehen oder Herausfallen zu halten.

Die Windungsaußendurchmesser der an diesem Zwischenbereich 25 nach oben und unten anschließenden Bereiche 24 und 26 der Schraubendruckfeder 15, an denen ihre Windungen ebenfalls aneinander anliegen, sind konstant und gleich groß. Diese Windungsaußendurchmesser sind so getroffen, daß sie etwas kleiner als der Durchmesser der von ihnen durchdrungenen Bohrungen der Platten 17, 18 sind, so daß die Schraubenfeder 15 in diesen Bohrungen axial gleitbar geführt ist, damit sich die von der Schraubenfeder 15 bei der Prüfung von Prüflingen 21 auf diese über den Stift 12 ausgeübte Kontaktkraft auch auf den Gegenkontakt 20 in praktisch voller Größe auswirkt, so daß der Gegenkontakt 20 das Widerlager bildet, an dem sich die Feder 15 zur Ausübung ihrer Federkraft auf den Stift 12 abstützt, wodurch der elektrische Übergangswiderstand an der Berührungsstelle der Feder 15 mit dem Gegenkontakt 20 während jeder Prüfung besonders sicher vernachlässigbar klein ist, wobei es sich versteht, daß die Feder 15 und der Gegenkontakt 20 aus Materialen bestehen oder mit Überzügen versehen sind, die keiner den Übergangswiderstand unzulässig erhöhenden Korrosion unterliegen. Die Gegenkontakte 20 bilden also an der Stützplatte 19 gehaltene Widerlager für die Schraubenfedern 15 und die von ihnen auf die Gegenkontakte 20 ausgeübten Kräfte werden auf die Stützplatte 19 übertragen, von dieser also aufgenommen.

Der Längsbereich 23 der Feder 15 ist ihr einziger Längsbereich, der axial federn kann.

Im axialen Abstand von der Schraubenfeder 15 ist der Stift 12 in einer Bohrung der vorderen Führungsplatte 16, die parallel zu den anderen Platten 17, 18, 19 ist, mit Gleitlagerspiel geradegeführt.

Wie in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet, kann ggfs. zwischen den beiden Platten 16 und 17 des Prüfadapters 10 noch eine weitere Platte 16′ im Abstand von ihnen zwischengefügt sein, die ebenfalls der Gleitgeradführung des Stiftes 12 dient, indem dieser die ihm zugeordnete Bohrung dieser Platte 17 oberhalb der Schraubenfeder 15 durchdringt, um den Stift 12, wenn er besonders lang und dünn ist, hierdurch gegen Knicken zu sichern. Alle von dem Federkontaktstift 11 durchdrungenen Bohrungen der Platten 16, 16′, 17 und 18 fluchten miteinander. Wie erwähnt, können alle diese Platten zweckmäßig aus elektrisch isolierendem Material bestehen, um hierdurch auf besonders einfache Weise die von ihnen geführten und an der Stützplatte 19 abgestützten Federkontaktestifte 11 gegeneinander im Prüfadapter elektrisch zu isolieren.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schraubendruck­ feder 15 nicht vorgespannt und praktisch ungespannt, solange der Federkontaktstift 11 keinen Prüfling 21 kontaktiert, da sie bei der dargestellten vertikalen Stellung nur durch das geringe, gegenüber den beim Kontaktieren auftretenden Kräften vernachlässigbare Eigengewicht des Stiftes 12 belastet ist.

In Fig. 1 ist strichpunktiert ein Prüfling 21, der durch Abwärtsbewegen in Richtung des Pfeiles A mit einer vorbestimmten Stelle von ihm, bspw. einer Buchse oder einem Punkt einer Leiterbahn oder dergl., an die Kontaktspitze 13 des Stiftes 12, diesen Stift 12 eine vorbestimmte Strecke nach unten gegen die Kraft der Feder 15 drückend, angedrückt werden kann, um so eine sichere elektrische Verbindung zwischen diesem kontaktierten Punkt des Prüflings 21 und dem Testgerät 23′ mittels des Federkontaktstiftes 11, des Gegenkontaktes 20 und dem Leiter 28 herzustellen, die nur geringen, nicht störenden elektrischen Widerstand hat, der sich auch im Laufe vieler Prüfungen nicht oder kaum ändert.

In manchen Fällen kann die Platte 17 oder 18 in Fortfall kommen, wenn der im Windungsdurchmesser vergrößerte Zwischenbereich 25 nur das Hindurchfallen des Federkontaktstiftes durch die andere Platte 18 bzw. 17 zu verhindern hat.

Wenn der Prüfadapter 10 ständig eine Stellung hat, in der die Stifte 12 nach oben gerichtet sind, genügt es, diese Federkontaktstifte 11 nur axial von unten abzustützen und geradezuführen. In diesem Fall kann der im Windungsaußendurchmesser verbreiterte Zwischenbereich 25 der Schraubenfeder 15 und eine der Platten 17 oder 18 in Fortfall kommen, wie es im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 dargestellt ist. Man kann die hier noch eingezeichnete Platte 17 auch noch weiter nach unten setzen und den unteren Längsbereich der Schraubendruckfeder 15, an der ihre Windungen aneinander anliegen, kürzer als dargestellt machen. Bspw. kann man den axial federnden Längsbereich der Schraubendruckfeder so lang vorsehen, daß er bis an diese Platte 17 oder in ihre Bohrung hineinreicht.

In vielen Fällen ist es auch ausreichend, wenn der axial federnde Bereich der Schraubendruckfeder 15 bis zu ihrem rückwärtigen, am Gegenkontakt 20 anliegenden Ende reicht, wenn die Führung der Schraubendruckfeder 15 außerhalb des Stiftes 12 noch so gut ist, bzw. der über dem Stift 12 nach unten überstehende Bereich dieser Feder 15 so kurz ist, daß diese Feder auf dem über den Stift 12 unten überstehenden Bereich im Betrieb nicht seitlich ausknicken kann.

Wenn es erwünscht ist, daß die Feder 15 im Prüfadapter 10 ständig vorgespannt ist, was u. a. den Vorteil kürzerer Federwege bei der Kontaktierung von Prüflingen hat, kann dies auf einfache Weise dadurch erreicht werden, indem man die Aufwärtsbewegung des Stiftes 12 so begrenzt, daß sich die Schraubenfeder 15 nicht entspannen kann, also vorgespannt ist. Zu diesem Zweck ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 am Stift 12 unterhalb der vorderen Führungsplatte 16 eine Verbreiterung 30 am Stift 12 vorgesehen, die, solange der Stift 12 nicht durch einen Prüfling 21 nach unten gedrückt ist, an der Unterseite dieser Platte 16 anliegt und so die Aufwärtsbewegung dieses Stiftes 12 begrenzt, und in dieser vorderen Grenzstellung des Stiftes 12 ist die Schraubenfeder 15 noch vorgespannt. Auch verhindert dies ebenfalls Herausfallen des Stiftes 12 und der Feder 15 aus dem Prüfadapter 10 wenn man diesen umkippen sollte und es kann also auch deshalb bei Fig. 3 der in Fig. 1 und 2 im Windungsaußendurchmesser vergrößerte Zwischenbereich 25 der Schraubendruckfeder 15 entfallen.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist ferner das vordere Ende der Schraubenfeder 15 am Stift 12 nicht unverrückbar gehalten, sondern die Feder 15 liegt am Stift 12 ohne feste Verbindung mit ihm an einer Verbreiterung 31 dieses Stiftes 12 an, so daß der Stift 12 nach Abnahme der ihn führenden vorderen Führungsplatte 16 aus der Schraubenfeder 15 herausgezogen werden kann.

Die Verbreiterungen 30, 31 des Stiftes 12 können durch spanloses Verformen, vorzugsweise Prägen der hier ursprünglich kreiszylindrischen Bereiche dieses Stiftes 12 erfolgen, bspw. durch Eindrücken seitlicher Vertiefungen in den Stift mittels eines Stempels oder durch Zusammendrücken dieser Stiftbereiche oder je eines Teiles dieser Stiftbereiche mittels einer Zange oder dgl. Oder es können zur Bildung solcher Verbreiterungen am Schaft 33 des Stiftes 12 Ringe 35, 36 befestigt sein, bspw. im Festsitz oder durch Löten oder Schweißen.

In Fig. 4 ist ferner der dem Inkontaktkommen mit Prüflingen dienende Kontaktkopf des Stiftes 12 durch ein gesondertes Teil 34 gebildet, das auf den Schaft 33 des Stiftes 12 aufgesetzt und mit ihm lösbar oder unlösbar verbunden ist.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind an der Stützplatte 19 des Prüfadapters 10 für jede Schraubendruckfeder 15 jedes Kontaktelementes 11 zu ihrem elektrischen Anschluß ein Gegenkontakt 20 fest angeordnet, der durch die Schraubendruckfeder 15 ebenfalls nicht störend verschlissen werden kann, indem er einen oberen massiven, relativ dicken kreiszylindrischen Längsbereich 32 aufweist, an dessen oberer ebener Stirnfläche die Schraubenfeder 15 ständig in gutem elektrischen Kontakt anliegt. Bspw. kann die Schraubenfeder 15 aus vergütetem Kupfer-Beryllium oder Bronze und der Gegenkontakt 20 aus Messing, Bronze oder Kupfer-Beryllium bestehen. An den massiven Längsbereich 32 des Gegenkontaktes 20 schließt nach unten ein eine zum Gegenkontakt 20 koaxiale Bohrung aufweisender, hülsenförmiger Längsbereich 32′ gleichen Außendurchmessers oder ggf. auch anderen Außendurchmessers an, der über die Platte 19 nach unten wie dargestellt übersteht und in dessen Bohrung ein zum Testgerät 23′ führender elektrischer Leitungsdraht 28 eingesteckt und bspw. durch Krimpen dieses Bereiches 32′ oder durch Löten oder Schweißen in guter elektrischer Verbindung mit diesem Gegenkontakt 20 fest verbunden ist.

Der über den Stift 12 ständig überstehende Bereich der Schraubenfeder 15 ergibt eine ganze Reihe von Vorteilen. Der Stift kann kürzer sein und mit besonders geringer Reibung seine Hubbewegungen ausführen. Die Feder 15 kann sich auf dem Stift leicht selbst zentrieren. Der Gegenkontakt 20 kann besonders klein sein und benötigt keine Bohrung für den Stift 12. Der Kontakt zwischen der Schraubenfeder und dem Stift 12 läßt sich besonders gut gestalten, da man in der Ausbildung des ständig über den zylindrischen Bereich des Stifts überstehenden Bereichs der Feder 15 jede Freiheit für hierfür optimale Gestaltung hat, bspw. den sich ungefähr konisch verjüngenden Endbereich 27 vorsehen kann.

Die Stifte 12 können bspw. aus rostfreiem Stahl, Messing, Kupfer-Beryllium, Nickel-Beryllium oder dgl. hergestellt sein. Auch können die Stifte 12 wie auch die Schraubenfedern 15 gewünschtenfalls stellenweise oder durchgehend mit Überzügen versehen sein, die sie gegen Korrosion schützen bzw. ihre elektrisch leitenden Eigenschaften noch weiter verbessern können, bspw. mit Überzügen oder stellenweisen Beschichtungen aus Edelmetall, Nickel und dgl. versehen sein oder stellenweise auch mit elektrisch isolierenden Überzügen versehen sein, wenn die Gefahr des Inkontaktkommens einander benachbarter Kontaktelemente durch besonders geringe Mittenabstände zwischen ihnen bestehen sollte.

Die Platten 16, 16′, 17, 18 und 19 können am Prüfadapter parallel zueinander fest angeordnet sein. Jedoch kann bspw. auch vorgesehen sein, daß die vordere Führungsplatte 16 oft auch in von der Stützplatte 19 wegführender Richtung parallel zu den Längsrichtungen der Stifte 12 bis in eine vordere Grenzstellung beweglich und federbelastet ist, in welchem Falle die Stifte 12 nur wenig oder gar nicht über die vordere Platte 16 überstehen müssen, wenn sie sich in ihren vorderen Grenzstellungen befinden.

Claims (17)

1. Kontaktvorrichtung für eine Prüfeinrichtung zum Prüfen von elektrischen oder elektronischen Prüf­ lingen, vorzugsweise von Leiterplatten, integrier­ ten Schaltkreisen oder dergleichen, welche Kontakt­ vorrichtung eine Mehrzahl von elektrischen Kontakt­ elementen aufweist, die je einen geradegeführten geraden Stift aufweisen, dessen vorderes Ende dem Inkontaktkommen mit zu prüfenden Prüflingen dient, auf welchem Stift eine zu ihm koaxiale Schrauben­ druckfeder angeordnet ist, die dazu dient, den Stift an durch ihn zu kontaktierende Prüflinge an­ zudrücken und die mit ihrem vorderen Endbereich an einer Stelle des Stiftes angreift und deren rück­ wärtiges Ende an einer metallischen Gegenkontakt­ fläche anliegt, wobei die Schraubendruckfeder über den Stift nach rückwärts übersteht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gegenkontaktfläche an einer Stützplatte (19) angeordnet ist und daß die Gegen­ kontaktfläche die Stirnfläche eines kleinen, geson­ derten, metallischen Gegenkontaktes (20) ist, der an der Stützplatte (19) fest angeordnet ist und an den ein weiterführender elektrischer Leiter (28) rückseitig anschließbar ist.

2. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Endbereich (22) der Schraubendruckfeder (15) am Stift (12) unbeweglich gehalten ist, vorzugsweise mittels mehrerer aneinander anliegender Windungen der Schraubendruckfeder reibungsschlüssig auf dem Stift gehalten ist.

3. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Endbereich der Schraubendruckfeder am Stift durch Löten oder Schweißen befestigt ist.

4. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Stift (12) ein Widerlager (31; 36) für das vordere Ende der Schraubendruckfeder (15) angeordnet ist, wobei dieses Widerlager vorzugsweise durch Prägen des Stiftes (12) gebildet ist.

5. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager durch einen auf einem Schaft des Stiftes fest angeordneten Ring (36) gebildet ist.

6. Kontaktvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem rückwärtigen Endbereich (24-27) der Schraubendruckfeder ihre Windungen aneinander anliegend gewickelt sind, wobei vorzugsweise der Stift (12) in diesen rückwärtigen Endbereich hineinragt.

7. Kontaktvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenlängsbereich (25) der Schraubendruckfeder (15) im Windungsaußendurchmesser gegenüber an diesen Bereich beidseits anschließenden, in Bohrungen von zwei Platten (17, 18) des Prüfadapters mit geringem Spiel geführten Federlängsbereichen (24, 26) zum Halten der Schraubendruckfeder vergrößert ist.

8. Kontaktvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubendruckfeder (15) einen an ihren axial federnden, vorzugsweise vollständig auf dem Stift (12) angeordneten, zylindrischen Längsbereich (23) anschließenden, bis zu ihrem rückwärtigen Ende (14) reichenden Längsbereich (24-27) aufweist, an dem ihre Windungen aneinander anliegen und/oder daß die Schraubendruckfeder (15) einen bis zu ihrem rückwärtigen Ende (14) reichenden Längsendbereich (27) aufweist, an dem ihre Windungen aneinander anliegen und der sich auf dieses rückwärtige Ende zu verjüngt, vorzugsweise ungefähr konisch verjüngt.

9. Kontaktvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (12) einstückig ist und im wesentlichen konstanten Außendurchmesser aufweist und am vorderen Endbereich und vorzugsweise auch am rückwärtigen Endbereich angespitzt ist.

10. Kontaktvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (12) in einer Bohrung einer Führungsplatte (16) des Prüfadapters geradegeführt ist und daß vorzugsweise vorgesehen ist, daß er gegenüber der Rückseite dieser Führungsplatte (16) eine Verbreiterung aufweist, die einen Anschlag zur Begrenzung der axialen Vorwärtsbewegung des Stiftes (12) im Prüfadapter (10) bildet.

11. Kontaktvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (12) zusammen mit der Schraubendruckfeder (15) eine Bohrung einer Platte (17) des Prüfadapters (10) durchdringt, in der die Schraubendruckfeder (15) mit geringem Spiel axial gleitbar geführt ist.

12. Kontaktvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der rückwärtige Endbereich (27) der Schraubendruckfeder (15) sich in Richtung auf ihr rückwärtiges Ende (14) zu auf einem mehrere Windungen aufweisenden Längsbereich der Schraubendruckfeder, auf dem ihre dort befindlichen Windungen vorzugsweise aneinander anliegen, verjüngt.

13. Kontaktvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt (20) zum Anschluß eines weiterführenden elektrischen Leiters, vorzugsweise eines Drahtes, ausgebildet oder ein solcher elektrischer Leiter (28) an ihn angeschlossen ist, vorzugsweise angeschweißt oder angelötet.

14. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter (28) in eine rückwärtige Bohrung des Gegenkontaktes eingesetzt und vorzugsweise durch Krimpen be­ festigt ist.

15. Kontaktvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt (20) eigensteif, vorzugsweise starr und/oder in eine Ausnehmung, vorzugsweise in einen Durchbruch (29) der Stützplatte (19) eingesetzt ist und/oder daß er massiv ist oder einen massiven vorderen Bereich aufweist, an dessen Stirnfläche die Schraubendruckfeder anliegt.

16. Kontaktvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt (20) an einer eng begrenzten Stelle oder einem Punkt der Stützplatte (19) angeordnet und vorzugsweise ein rotationssymmetrischer Körper ist.

17. Kontaktvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Erstreckung des Gegenkontaktes (20) quer zur Längsachse der geraden Schraubendruckfeder (15) maximal das 2-fache, vorzugsweise maximal das 1,5-fache des maximalen Windungsaußendurchmessers der Schraubendruckfeder (15) beträgt.