DE69421008T2

DE69421008T2 - Verbindungsanordnung für elektrische Kontakte

Info

Publication number: DE69421008T2
Application number: DE69421008T
Authority: DE
Inventors: David A. Johnson
Original assignee: Johnstech International Corp
Current assignee: Johnstech International Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2014-06-23
Also published as: TW269754B; EP0632545A2; ATE185454T1; JP2683320B2; EP0632545A3; MY111967A; KR950002547A; JPH07147172A; CA2122508C; US5336094A; CA2122508A1; DK0632545T3; DE69421008D1; ES2141200T3; KR100281695B1; EP0632545B1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Einrichtungen, mit denen elektrische Kontakte miteinander verbunden werden können. Insbesondere betrifft die Erfindung jedoch eine Technologie, mit der eine Mehrzahl von entsprechenden Klemmen mittels eines zwischen einer integrierten Schaltung und einer Leiterplatte oder zwischen zwei Leiterplatten angeordneten elektrischen Leiters miteinander verbunden werden können. Die Einrichtung eignet sich dazu, während des Herstellungsprozesses zwischen einer integrierten Schaltung und einem eine Leiterplatte umfassenden Prüfgerät eine Schnittstelle zu bilden, wobei mit dem Prüfgerät die Funktionsfähigkeit sichergestellt werden kann. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf die Bauart von Kontakten und auf Mittel zur Befestigung der Kontakte gerichtet, mit denen Vorrichtungen miteinander verbunden werden können.

Hintergrund der Erfindung

Einrichtungen und Verfahren, mit denen zwei Leiter elektrisch miteinander verbunden werden können, sind allgemein bekannt. Ein Spezialgebiet solcher Verbindungen hat in jüngerer Zeit mit dem Erscheinen der Technologie integrierter Schaltungen expandiert. Der Chip der integrierten Schaltung muss elektrisch mit der Gesamteinrichtung durch irgendeine Vorrichtung verbunden werden, welche zwischen der integrierten Schaltung und der Gesamteinrichtung eine Schnittstelle bildet.
Beim Herstellungsprozess von Vorrichtungen mit integrierten Schaltungen muss jede integrierte Schaltung auf ihre Funktionsfähigkeit geprüft werden. Somit besteht ein weiterer Fall einer elektrische Verbindung darin, eine integrierte Schaltung mit einem Prüfgerät zu verbinden. Um sicherzustellen, dass richtig geprüft wird, muss die elektrische Schnittstelle sehr zuverlässig sein, damit geprüfte integrierte Schaltungen nicht fälschlicherweise wegen einer schlechten elektrischen Verbindung statt wegen einer tatsächlich vorhandenen Schadhaftigkeit in der integrierten Schaltung als defekt erkannt werden. Prüfgeräte, welche eine integrierte Schaltungsvorrichtung mit einer Leiterplatte verbinden, werden im allgemeinen als Karten-für-Gerät-ein- der-Prüfung (device under test boards) (DUT) bezeichnet.
Für den Einbau eines Halbleiterchips in einer integrierten Schaltung wurden verschiedene Technologien entwickelt. Diese können insgesamt in die Kategorien "Rasteranordnungssysteme mit Stiften (pin grid array systems) (PGA)" und "Anschlüsse aufweisende Halbleitervorrichtungen" eingeteilt werden. Zu den Anschlüsse aufweisenden Halbleitervorrichtungen zählen Anschlüsse aufweisende Kunststoff-Chipträger (PLCC), DIP-Gehäuse (DIP) und Quad-Flatpack (QFP). Jeder Einbautyp erfordert, daß eine bestimmte Anordnung von Kontakten in eine Verbindung mit einer Leiterplatte gebracht wird.
Ein weiteres Spezialgebiet der gegenseitigen Verbindung elektrischer Kontakte zielt ab auf die Verbindung zweier Leiterplatten. Diese Verbindungen finden Anwendung bei der Verwendung von Einsteckkarten, wie z. B. Speicherkarten, oder von Multichipkarten, welche in hohem Maße miniaturisiert und integriert sind.
Mit allen oben beschriebenen Fällen von elektrischen Verbindungen sind mechanische und elektrische Anforderungen und Probleme verbunden. Jede dieser Anforderungen und jedes dieser Probleme wirken sich auf die Struktur aus, die angewendet werden soll, um die integrierte Schaltung und die Leiterplatte oder zwei Leiterplatten miteinander zu verbinden.
Eine erste bei der Auslegung eines Verbindungssystems zu berücksichtigende mechanische Überlegung ist, dass ein Wischen zwischen dem Kontakt selbst und einem Anschluss der integrierten Schaltung, welcher an dem Kontakt angreift, durchgeführt werden sollte. Das Wischen macht die Verbindung im Hinblick auf eine mögliche Oxidschicht optimal. Tatsächlich ist es aufgrund des Wischens möglich, eine gute Übergangsfläche zwischen dem Kontakt und dem Anschluss der integrierten Schaltung herzustellen. Das Wischen sollte sowohl auf dem Kontakt der integrierten Schaltung als auch auf dem Kontakt der Leiterplatte durchgeführt werden. In gleicher Weise sollte das Wischen an den Klemmen beider Leiterplatten durchgeführt werden, wenn eine derartige Einrichtung dazu verwendet wird, um zwei oder mehr Leiterplatten miteinander zu verbinden.
Ein bevorzugter Kontakt für die elektrische Verbindung der oben genannten Vorrichtungen sollte sehr schnell sein und mit einem sehr kurzen Verbindungsweg arbeiten. In zweiter Linie sollte ein solcher Kontakt einen geringen induktiven Widerstand aufweisen, ohne dass die Impedanz gesteuert werden muss. Verbindungsmethoden benötigen ferner eine Einrichtung, welche eine mechanisch nachgiebige Verbindung ermöglicht, die Abweichungen der Flachheit kompensiert, während sie das oben beschriebene Wischen zulässt. Aufgabe ist es, eine gute elektrische Verbindung mit geringem Widerstand zu gestalten, welche über einen erheblichen Zeitraum stabil ist. Die ideal stabile Verbindung wird als "gasdichte Verbindung" bezeichnet. Dieser Ausdruck bezieht sich auf eine Verbindung, bei welcher auf die Oberflächen eine so ausreichende Kraft aufgebracht wird und sie so ausreichend gewischt werden, dass eine Selbstreinigung vorliegt, welche verhindert, dass Luft durchdringen kann. Es wurde erkannt, dass Luft die primäre Quelle für elektrisch nicht leitende Oxide ist, die sich auf Oberflächen ausbilden, und dass Luft Formen von Verunreinigungen, wie z. B. Schmutz, Fett, Öl u. a. mitführen und ablagern kann.
In der US-5 069 620 (erschienen am 3. Dezember 1991) und der US-5 207 584 (erschienen am 4. Mai 1993) hat Johnson unlängst elektrische Verbindungs-Kontaktsysteme offenbart, welche sich sowohl mit den oben genannten mechanischen als auch den elektrischen Vorgaben auseinandersetzen.
Die Lehren von Johnson sind auf einen insgesamt ebenen Kontakt gerichtet, welcher innerhalb eines Schlitzes oder innerhalb mehrerer Schlitze eines Gehäuses aufgenommen ist. Die Kontakte sind jeweils insgesamt S-förmig und an zwei Stellen (den Hakenabschnitten der S) entweder von einem starren ersten Element oder einem elastomeren zweiten Element getragen. Wie offenbart ist, wird bei der elektrischen Verbindung von Johnson ein Wischvorgang durchgeführt, welcher die Herstellung einer guten Übergangsfläche zwischen dem Kontakt und dem Anschluß der integrierten Schaltung ermöglicht. Allerdings ist das Ausmaß der Bewegung, mit der der Wischvorgang durchgeführt wird, in gewisser Weise aufgrund der Befestigung des Kontakts an zwei Elementen beschränkt. Die Bewegung gegenüber seinen Trägern ist ferner durch die Bauform des Kontakts beschränkt. Die physische Anordnung zwischen der integrierten Schaltung und der Leiterplatte ist auf Anwendungen beschränkt, bei denen die integrierte Schaltung zwischen den Kontakten der Vorrichtung angeordnet, welche um die Entfernung von einer Gehäuseoberfläche zu einer gegenüberliegenden parallelen Gehäuseoberfläche beabstandet sind.
Es ist eine Anzahl weiterer Verfahren bekannt, mit denen integrierte Schaltungen, wie z. B. PGA-Vorrichtungen, mit Leiterplatten verbunden werden können. Die Einschränkungen bei diesen Systemen werden in der Kontaktlänge und der üblichen Anforderung gesehen, die Kontakte in Durchgangslöchern zu befestigen, welche in einer Leiterplatte angeordnet sind. Die Kontakt- und Durchgangslochbefestigung schränkt die Geschwindigkeit ein, mit der die Halbleitervorrichtung befestigt werden kann und führt zu Diskontinuitäten und einer Impedanz, welche Signalreflexionen zurück zur Quelle erzeugen. Die Bauart führt ferner zu einem hohen induktiven Widerstand der Anschlüsse und somit zu Problemen mit der Stromentkopplung und führt zu einem Übersprechen mit dicht benachbarten Signalleitungen.
Die US-4 894 022 beschriebt eine unverlötete Verbindungseinrichtung für den Rand einer oberflächenmontierten Karte. Bei dieser Vorrichtung wird die Verwendung eines nachgiebigen Kontakts mit einem mechanischen Klemmsystem kombiniert, mit dem zwei Leiterplatten miteinander oder eine integrierte Schaltung mit einer Leiterplatte verbunden werden können. Die Einschränkung bei diesem System liegt in der Komplexität des mechanischen Klemmsystems, welches die Fähigkeit einschränkt, die gekoppelten Klemmen auf einfache Weise zu verbinden und zu lösen.
Ein anderes bekanntes Verfahren, welches dazu verwendet wurde, Klemmen miteinander zu verbinden, umfasst ein elastomeres dünnes flächiges Material, in das entweder Leiterbahnen oder Leiterstränge eingebettet sind. Das dünne flächige elastomere Material ermöglicht eine nachgiebige Ver bindung der Enden der Halbleitervorrichtung, wie z. B. einer PGA-Vorrichtung, mit entsprechenden Klemmen auf einer Leiterplatte.
Eine andere Bauart im Stand der Technik, welche die vorliegende Erfindung zu erfüllen sucht, ist als Yamaichi-Kontakt bekannt. Dieser Kontakttyp umfasst einen L-förmigen Träger mit einem freitragenden Kontaktabschnitt, welcher am distalen Ende des im wesentlichen horizontalen Schenkels des auf dem Kopf stehenden L-förmigen Trägers befestigt ist und sich insgesamt parallel zu diesem Schenkel erstreckt. Das distale Ende des Kontaktabschnitts ist nach oben gebogen, so dass ein Anschluss einer integrierten Schaltung, mit der der Kontakt hergestellt werden soll, an einem Punkt des Kontaktabschnitts angreifen kann. Der Träger wiederum wird mit oder durch eine Anschlussfläche oder einen Klemmenabschnitt einer Leiterplatte belegt. Der freitragende Abschnitt des Yamaichi-Kontakts ist etwas biegsam und erleichtart so ein Wischen. Bauartgemäß neigt der Yamaichi- Kontakt jedoch dazu, den an der integrierten Schaltung vorhandenen Anschluß zu verbiegen. Ferner sind bei der Yamaichi-Vorrichtung elektrische Überlegungen nicht ausreichend berücksichtigt.
In der US-4 445 735, welche am 1. Mai 1984 erschienen ist, ist ein weiterer Typ einer elektrischen Verbindungseinrichtung dargestellt. Die in diesem Patent angegebene Einrichtung dient dazu, eine elektrische Verbindung zwischen Kontakten eines Schaltungsnetzwerks auf einem Träger und Kontaktflächen eines Leiternetzwerks auf einer Leiterplatte herzustellen. Diese Einrichtung ist insoweit eine Verbesserung gegenüber dem Yamaichi-Kontakt, als sie mit höherer Geschwindigkeit und einem geringeren induktiven Widerstand arbeitet. Die Vorrichtung verfügt über elastomere Mittel, mit denen ein Kontakt oder mehrere Kontakte in dem Gehäuse befestigt sind. Aufgrund der elastomeren Vorspannung und Befestigung kann ein Wischen sowohl am oberen Ende als auch am unteren Ende des Kontaktes durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass über die Kontaktflächen sowohl des Endes, welches am Anschluss einer integrierten Schaltung angreift, als auch des Endes, welches an der Anschlussfläche einer Leiterplatte angreift, gewischt werden kann.
Die im 735er-Patent genannte Einrichtung unterliegt jedoch weiterhin gewissen Einschränkungen. Zwar ist ein gewisses Wischen sowohl am oberen als auch am unteren Ende des Kontaktes realisierbar; das Ausmaß dieses Wischens ist jedoch relativ beschränkt aufgrund der elastomeren Elemente, welche im wesentlichen zum Herstellen einer Vorspannung statt zum Herstellen einer freischwebenden Aufhängung des Kontakts verwendet werden. Die beim Gegenstand des 735er- Patents vorhandenen Befestigungsmittel führen dazu, dass eine Neigung zu einer Zugkraft auf den Kontaktpunkt in einer insgesamt vertikalen Richtung vorherrscht, jedoch nur eine kleine Komponente einer lateralen Bewegung vorhanden ist, mit der ein Wischen durchgeführt werden kann. Da kein ausreichender freischwebender Effekt vorliegt, können ausserdem die Anschlüsse an einem Prüfgerät für die integrierte Schaltung verbogen werden.
Demzufolge wird ein verbessertes elektrisches Verbindungssystem benötigt, welches dazu verwendet werden kann, integrierte Schaltungen mit Leiterplatten oder mehrere Leiterplatten miteinander zu verbinden. Die Verbindungseinrichtung sollte eine relativ preiswerte Bauart aufweisen und dennoch eine hohe Geschwindigkeit, einen geringen induktiven Widerstand und eine lötfreie elektrische Verbindung bieten. Die Bauart sollte ferner nachgiebige Kontakte umfassen, welche Oberflächenunregelmäßigkeiten und andere Erscheinungen kompensieren, die zwischen den Vorrichtungen vorhanden sind. Dies sollte durch ein freies Schweben der Kontakte geschehen. Schließlich sollten die Kontakte für ein gesteuertes Wischen sorgen, mit dem eine stabile Verbindung sichergestellt werden kann.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich sowohl mit diesen Anforderungen als auch mit anderen Problemen, welche mit elektrischen Verbindungssystemen zusammenhängen. Die vorliegende Erfindung bietet noch weitere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik und löst hiermit zusammenhängende Probleme.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Einrichtung gerichtet, mit der elektrische Kontakte miteinander verbunden werden können. Die Auslegung richtet sich insbesondere auf den Verbindungskontakt zwischen Vorrichtungen. Die Verbindungskontakteinrichtung ist besonders nützlich bei der Verbindung von Halbleitervorrichtungen mit Leiterplatten. Zu den Halbleitervorrichtungen zählen Rasteranordnungsvorrichtungen mit Stiften (PGA) oder Anschlüsse aufweisende Halbleitervorrichtungen wie z. B. QFP-, PLCC- oder DIP- Vorrichtungen. Die vorliegende Erfindung kann auch dazu verwendet werden, zwei Leiterplatten miteinander zu verbinden.
Das elektrische Verbindungssystem verwendet ein System von Kurzleiterkontakten, welche durch ein einzelnes elastomeres Element lötmittelfrei oberflächenmontiert sind, durch das die Leiter und die Kontakte in einer frei schwebenden Position aufgehängt sind und welches gleichzeitig eine Vorspannung bereit stellt, indem es einen nachgiebigen Kontakt bildet, wenn es in Kontakt mit Klemmenpaaren verwendet wird. Die Erfindung ermöglicht durch elektrische Leiter, welche innerhalb eines geschlitzten Gehäuses ausgerichtet und elektrisch von einander getrennt sind, eine Verbindung mit hoher Geschwindigkeit und geringem induktiven Widerstand zwischen einem Klemmenpaar oder einer Mehrzahl von entsprechenden Klemmen.
Typischerweise ist die Verbindungseinrichtung auf einer ebenen Klemmenfläche oberflächenmontiert und stellt Mittel bereit, mit denen ein weiterer Satz von entsprechenden Klemmen ausgerichtet oder geführt werden kann, welche als Anschlüsse oder Stifte aufweisende Halbleitervorrichtungen ausgebildet sein können, oder mit denen eine Leiterplatte mit entsprechenden ebenen Klemmen-Anschlussflächen zusammengebracht werden kann. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Verbindungseinrichtung als unabhängiges Element ausgebildet sein kann, wobei es die Verbindungskontakte eines Ausrichtungs-Führungssystems möglich machen, daß die Klemmen in die Einrichtung eingeführt und elektrisch gekoppelt werden können.
Eine wichtige Verwendung für die Einrichtung ist das Prüfen einer Anschlüsse aufweisenden Halbleitervorrichtung auf "tote" Fehler (dead bug testing). Die Einrichtung kann ferner mit mehreren Leiterplatten verwendet werden, die miteinander verbunden sind und z. B. für Hochgeschwindigkeitsbus-Verbindungen oder Speicherkartenverbindungen zum Einsatz kommen.
Wie zuvor festgestellt wurde, sorgt die Bauart für eine hohe Geschwindigkeit und ein geringes Rauschen der elektrischen Verbindung. Ferner ermöglicht die Bauart aufgrund der Kontaktbauweise eine sehr hohe Dichte von Kontakten. Ferner werde die Kontaktgliedlänge und der induktive elektrische Widerstand minimiert. Hierdurch wird die Stärke des erzeug ten Rauschens reduziert und die Fähigkeit, einen Masse- Spannungssprung und die Ausregelzeit zu reduzieren. Auf diese Weise verbessert der geringere induktive Widerstand den Wirkungsgrad der Prüfung, da der Benutzer mehr Artikel durchschleusen kann, indem aufgrund der Bauart des Kontakts unechte Defekte ausgeschlossen werden.
Im weitesten Sinne umfasst das erfindungsgemäße elektrische Verbindungssystem:
a) ein Gehäuse, welches eine erste Oberfläche, die von einer zweiten Oberfläche beabstandet ist, und eine seitliche Oberfläche aufweist, die sich zwischen diesen längs mindestens eines Umfangsabschnitts der ersten und der zweiten Oberfläche erstreckt;
b) eine Mehrzahl von Rippen, welche von der seitlichen Oberfläche abstehen, wobei die Rippen jeweils eine Endfläche, die zu der seitlichen Oberfläche distal angeordnet ist, und eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche aufweisen, welche an die Endfläche angrenzen und sich bis zu der seitlichen Oberfläche erstrecken, wobei jeweils zwei benachbarte Rippen einen Kontakt-Aufnahmekanal bilden, welcher auf drei Seiten durch die seitliche Oberfläche, eine erste seitliche Oberfläche einer der beiden einander benachbarten Rippen und eine gegenüberliegende seitliche Oberfläche der anderen der beiden benachbarten Rippen begrenzt ist, wobei die Breite des Kanals durch die Entfernung zwischen der ersten seitlichen Oberfläche und der gegenüberliegenden seitlichen Oberfläche der einander benachbarten Rippen festgelegt ist;
c) ein einzelnes elastomeres Element, welches quer über die Breite des Kontakt-Aufnahmekanals aufgehängt und von den einander benachbarten Rippen gehalten ist; und
d) einen Kontakt, welcher an dem einzelnen elastomeren Element befestigt, von diesem frei schwebend gehalten und aus einem leitenden Material hergestellt ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Kontakt ein scheibenförmiges leitendes Element. Das scheibenförmige leitende Element weist eine radiale ebene Oberfläche und ein Durchgangsloch auf, das unmittelbar bei einem radialen Mittelpunkt liegt und insgesamt senkrecht zu den radialen ebenen Oberflächen ausgebildet ist. Das einzelne elastomere Element verläuft durch das Durchgangsloch des scheibenförmigen leitenden Elements hindurch und hält so den Kontakt fest und frei schwebend.
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auch Mittel umfassen, mit denen die Drehung des scheibenförmigen Kontakts um eine Linie begrenzt wird, welche durch den radialen Mittelpunkt des Kontakts hindurch geht. Während eine integrierte Schaltung typischerweise nur einem schleifenden Eingriff durch den scheibenförmigen Kontakt unterworfen ist, unterliegen die Kontakte selbst und die Klemmen auf einer Leiterplatte, an denen die Kontakte angreifen, einem wiederholten Schleifen. Indem solche Mittel vorgesehen sind, welche die Drehung des Kontakts begrenzen, kann folglich die Erosion minimiert werden. Des weiteren muss ein Unterschied gemacht werden zwischen Klemmen einer Halbleitervorrichtung, welche Lötspuren aufweisen, und den Goldspuren aufweisenden Klemmen der Leiterplatte. Es ist wünschenswert, dass die Goldspuren aufweisenden Klemmen der Leiterplatte nicht durch die Spuren von Lot auf den Klemmen der Halbleitervorrichtung kontaminiert werden. Indem wiederum die Winkeldrehung der scheibenförmigen Kontakte minimiert wird, wird eine derartige Kontaminierung verhindert.
Die Mittel, mit denen die Drehung des Kontakts begrenzt wird, können einen Vorsprung umfassen, welcher sich von der seitlicher Oberfläche des Gehäuses nach außen erstreckt und mit einer Nut im Eingriff steht, die auf dem Kontakt angeordnet ist und sich vom Umfang des Kontakts auf den radialen Mittelpunkt zu erstreckt. Die Mittel, mit denen die Drehung des Kontakts begrenzt wird, können alternativ einen Vorsprung umfassen, welcher sich vom Umfang des Kontakts radial nach außen erstreckt und mit einem Schlitz in Eingriff steht, welcher in die seitliche Oberfläche des Gehäuses eingebracht ist.
Die erfindungsgemäße Bauart des Kontakts kann abgeändert und das gleiche Ergebnis erzielt werden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist z. B. der Kontakt aus einem leitenden Draht gebildet, welcher ein erstes und ein zweites Ende aufweist. Der leitende Draht ist so gebogen, dass er insgesamt mit der Querschnittsform des einzelnen elastomeren Elements übereinstimmt. Das erste Ende und das zweite Ende können dann so von der Oberfläche des elastomeren Elements weggebogen sein, dass ein Paar von Ausbuchtungen gebildet wird, zwischen denen sich in Umfangsrichtung ein Zwischenraum erstreckt, welcher längs der Umfangserstreckung des elastomeren Elements verläuft. Bei dieser Ausführung eines Kontakts können die Mittel, mit denen die Drehung des Kontakts begrenzt wird, einen Vorsprung umfassen, welcher sich von der seitlichen Oberfläche des Gehäuses nach außen erstreckt und in den in Umfangsrichtung verlaufenden und zwischen den Ausbuchtungen vorhandenen kaum eingreift.
Es sind verschiedene Methoden bekannt, mit denen das elastomere Element mit der Mehrzahl von Rippen verbunden werden kann. Bei einer Ausführung weisen die Rippen jeweils einen in ihnen ausgebildeten Kanal auf, in dem das elastomere Element aufgenommen ist. Die Breite des Kanals der Rippe ist kleiner als der Durchmesser des elastomeren Elements, so dass das elastomere Element unter Druck befestigt ist, wenn es in dem Kanal aufgenommen ist. Dies kann dadurch realisiert werden, dass das elastomere Element gedehnt wird, so dass sein Durchmesser kleiner wird, und indem es anschließend in den Kanal eingeführt wird. Dann wird die Zugspannung von dem Element weggenommen, so dass es expandiert und unter Reibung in den Kanal passt.
Die Mehrzahl von Rippen kann so ausgerichtet sein, dass mehrere Kontakt-Aufnahmekanäle gebildet werden. In jedem dieser Kanäle wird ein Kontakt aufgenommen. Die Rippen können längs einer gemeinsamen Linie ausgerichtet sein, die sich durch alle Rippen hindurch erstreckt, so dass ein einzelnes elastomeres Element mit ausreichender Länge dazu verwendet werden kann, mehrere Kontakte zu tragen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die radialen ebenen Oberflächen der Kontakte, welche an dem elastomeren Element frei schwebend gehalten sind, sowohl über die Endfläche der jeweils benachbarten Rippe als auch die untere Oberfläche der jeweils benachbarten Rippe hinaus, so dass der Kontakt frei liegt. Der Kontakt liegt frei, damit eine Klemme an ihm angreifen kann. Sobald es die Klemme kontaktiert, sorgt das elastomere Element aufgrund der Vorspannung für eine gute Verbindung zwischen der Klemme und dem Kontakt.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Kontakt ein ebenes leitendes Element mit einer einzelnen Ausbuchtung aufweisen, welche sich über die Endfläche der jeweiligen benachbarten Rippen hinaus erstreckt. Das ebene leitende Element hat außerdem mehrere Ausbuchtungen, welche sich über die Unterseite der jeweiligen benachbarten Rippen hinaus erstrecken, wobei die Ausbuchtungen elektrische Kontaktpunkte zwischen den Klemmen zweier Vorrichtungen bilden.
Alternativ kann der Kontakt ein ebenes leitendes Element mit einer ersten Ausbuchtung umfassen, welche sich über die Endfläche der jeweiligen benachbarten Rippe hinaus so erstreckt, dass ein elektrischer Kontakt mit einer Klemme der ersten Geräts geschaffen wird. Der Kontakt umfaßt ferner eine zweite Ausbuchtung, welche sich über die Unterseite der jeweiligen benachbarten Rippe hinaus erstreckt. Die zweite Ausbuchtung ist so bemessen, dass sie in einem Durchgangsloch-Kontakt einer Leiterplatte leitend aufgenommen werden kann.
Diese und verschiedene andere Vorteile und neuartige Merkmale, welche die vorliegende Erfindung prägen, sind präzise in den Ansprüchen dargelegt, welche beigefügt sind und einen Teil der vorliegenden Ausführungen bilden. Zum besseren Verständnis der Erfindung, ihrer Vorteile und der Ziele, die durch ihre Verwendung erreicht werden, wird nun jedoch auf die Zeichnung Bezug genommen, welche ebenfalls dazu gehört, sowie auf die begleitende Beschreibung, in welcher bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt und erläutert sind.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung sind entsprechende Bauteile oder Elemente von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in den verschiedenen Ansichten mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1: eine Teil-Seitenansicht, in der einige Teile weggeschnitten sind und die einen insgesamt scheibenförmigen erfindungsgemäßen Kontakt darstellt, wie er für die Verbindung einer Leiterplatte mit einer Anschlüsse aufweisenden Halbleitervorrichtung verwendet wird;
Fig. 2: eine Teil-Seitenansicht, in der einige Teile weggeschnitten sind und die eine alternative Bauart eines Kontakts darstellt;
Fig. 3: eine Teil-Seitenansicht, in der einige Teile weggeschnitten sind und die eine weitere alternative Bauart eines Kontakts darstellt;
Fig. 4: eine Teil-Seitenansicht, in der einige Teile weggeschnitten sind und die eine alternative Bauart eines Kontakts darstellt;
Fig. 5: eine Teil-Seitenansicht, in der wie in Fig. 1 eine scheibenförmige Bauart eines Kontakts dargestellt ist, welche eine volle Drehung des kreisförmigen Kontakts gestattet;
Fig. 6: eine Teil-Seitenansicht, in der einige Teile weggeschnitten sind und in der die Einrichtung von Fig. 5 dargestellt ist, wie sie mit einem J- förmigen Kontakt einer Halbleitervorrichtung verbunden ist;
Fig. 7: eine Teil-Seitenansicht, in der einige Teile weggeschnitten sind und die ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontakts darstellt, welcher dazu verwendet wird, eine DIP-Vorrichtung zu verbinden;
Fig. 8: eine vergrößerte Teil-Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, welches dazu verwendet wird, mehrere Klemmen zu kontaktieren, wie z. B. jene auf dem Rand einer Leiterplatte;
Fig. 9: eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel der Einrichtung von Fig. 8;
Fig. 10: eine Seitenansicht, in welcher das Ausführungsbeispiel von Fig. 8 dargestellt ist, in das eine Leiterplatte eingeschoben ist;
Fig. 11: eine Teil-Seitenansicht, in der einige Teile weggeschnitten sind und die eine alternative Bauart eines Kontakts darstellt; und
Fig. 12: eine Teil-Seitenansicht, in der einige Teile weggeschnitten sind und die ein Ausführungsbeispiel darstellt, bei dem der Kontakt so ausgelegt ist, dass er mit einer Leiterplatte mit einem Durchgangsloch-Kontakt verwendet werden kann.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Vorliegend sind detaillierte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die beschriebenen Ausführungsbeispiele für die vorlie gende Erfindung lediglich beispielhaft sind, die in verschiedenen Systemen verwirklicht sein kann. Spezifische Details, die hier beschrieben sind, dürfen daher nicht als einschränkend verstanden werden sondern vielmehr als Basis für die Ansprüche und als typische Basis, welche den Fachmann lehrt, die Erfindung auf unterschiedliche Arten auszuführen.
Nun wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in welcher ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt ist. Ein Kontakt 1 ist "rad"- oder "scheiben"-förmig ausgelegt und weist einen Außendurchmesser (im allgemeinen im Größenbereich von ungefähr 0,75 bis ungefähr 2,5 mm (0,030 bis ungefähr 0,10 inch)) mit einem innen liegenden Loch (typischerweise ungefähr 0,25 bis ungefähr 1,25 mm (0,010 bis ungefähr 0,050 inch)) auf, das manchmal rund ist. Somit kann ein elastomeres Element 2, welches dieselbe, im allgemeinen zylindrische Form aufweist, den Kontakt 1 gegen eine entsprechende Klemme 3 vorspannen, welche beispielsweise an einer Leiterplatte 4 befestigt ist. Auf diese Weise wird eine elektrische Schnittstelle zwischen der Leiterplatte 4 und einer Anschlüsse aufweisenden Klemme 6 einer Halbleitervorrichtung 5 mit ausreichendem Druck geschaffen, was zu einer elektrischen Verbindung mit geringem Widerstand führt.
Die Härte des elastomeren Elements 2 kann variieren. Es wurde herausgefunden, dass eine Härte von 30 bis 90 Shore A in einem geeigneten Bereich liegt. Eine Härte von 70 Shore A wurde als besonders geeignet befunden.
Um eine Mehrzahl von Verbindungen zu realisieren, wird der Kontakt 1 innerhalb eines Kontakt-Aufnahmekanals 114 gehalten, welcher durch Rippen 7 unterteilt ist. Diese sind Teil eines Gehäuses 8, das Bestandteil der Kontakteinrichtung ist. Die mehreren Rippen 7 sind am besten in Fig. 8 dargestellt. Das Gehäuse 8 stellt im allgemeinen in Form von Passstiften 9 mit enger Toleranz Mittel bereit, mit denen es und seine entsprechenden Kontakte 1 gegenüber der Leiterplatte 4 mechanisch ausgerichtet werden können. Bei der Gesamteinrichtung ist es ferner erforderlich, dass die passenden Klemmenanschlüsse 6, d. h. jene der Halbleitervorrichtung 5, gegenüber der Anordnung der Kontakte 1 genau ausgerichtet sind. Dies wird im allgemeinen durch eine Ausrichtvorrichtung realisiert, welche die Ränder der Anschlüsse der Vorrichtung (nicht dargestellt) führt.
Während in Fig. 1 ein Kontakt 1 dargestellt ist, dessen Tangente am Angriffspunkt im wesentlichen koplanar mit einer unteren Oberfläche des Gehäuses 8 ist, versteht es sich, dass es günstig wäre, wenn auf den Kontakt 1 eine Vorlast aufgebracht würde. Dies bedeutet, dass sich typischerweise der untere Umfangsbereich des Kontakts 1 in diesem Fall von der unteren Oberfläche des Gehäuses 8 nach unten erstreckt. Der Abstand liegt dabei typischerweise zwischen 0,08 und 0,13 mm (0,003 inch und 0,005 inch). Indem auf diese Weise eine Vorlast auf den Kontakt 1 aufgebracht wird, kann eine geeignete Kraft (d. h. im Bereich zwischen 20 und 40 g) durch die Klemme 3 der Leiterplatte 4 auf den Kontakt 1 ausgeübt werden. Als Folge erhält man eine geeignete Vektorauflösung, wenn der Anschluss 6 der Halbleitervorrichtung 5 in Eingriff mit dem Kontakt 1 gebracht wird.
In Fig. 1 ist ferner die Konfiguration mit einer Anschlussstütze 10 dargestellt, durch die die Betätigungskraft gegen die Anschlüsse 6 der Vorrichtung 5 aufgebracht wird, wodurch der Kontakt mit dem Kontaktrad 1 hergestellt wird. Die Anschlussstütze 10 sorgt für eine Betätigungskraft und auch für eine Stütze der Anschlüsse, wodurch verhindert wird, dass sich die Anschlüsse 6 der Vorrichtung verbiegen. Sie ist Teil einer Aufnahme, welche in eine automatische Prüf-Handhabungsvorrichtung integriert sein kann (wobei typischerweise eine Vakuumspanneinrichtung die Vorrichtung innerhalb der Aufnahme hält), oder einer manuellen Deckelanordnung (nicht dargestellt), welche Teil einer Prüfbuchse ist, die am einen Ende mit einem Schwenkdeckel und am anderen Ende mit einer Schließvorrichtung integriert ist. Teil der Anschlussstütze 10 ist ein Überweganschlag 11, welcher dazu verwendet wird, die Stärke der Beaufschlagungen der Anschlüsse der Vorrichtung zu steuern. Dies bedeutet, dass die Stärke der Kontaktkraft gesteuert und so die Lebensdauer der Prüfbuchse optimiert wird. Durch den Überweganschlag wird ein Spalt 12 unterhalb der Vorrichtung 5 frei gelassen, wodurch eine Beschädigung der Anschlüsse 6 verhindert wird.
Bei allen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfasst die Einrichtung, mit der entsprechende Klemmen zweier Vorrichtungen elektrisch miteinander verbunden werden, ein Gehäuse 8 mit einer ersten Oberfläche 102, welche von einer zweiten Oberfläche 104 beabstandet ist, und eine seitliche Oberfläche 106, die sich zwischen diesen längs mindestens eines Umfangsabschnittes der ersten Oberfläche 102 und der zweiten Oberfläche 104 erstreckt.
Eine Mehrzahl von Rippen 7 steht von der seitlichen Oberfläche 106 ab. Die Rippen 7 weisen jeweils eine Endfläche 108 auf, die zu der seitlichen Oberfläche 106 distal angeordnet ist, und eine obere Oberfläche 110 und eine untere Oberfläche 112, welche an die Endfläche 108 angrenzen und sich bis zu der seitlichen Oberfläche 106 des Gehäuses 8 erstrecken.
Wie am besten in Fig. 8 dargestellt ist, ist zwischen zwei benachbarten Rippen 7 ein Kontakt-Aufnahmekanal 114 gebil det. Der Kontakt-Aufnahmekanal 114 wird auf drei Seiten durch die seitliche Oberfläche 106, eine erste seitliche Oberfläche 116 einer der benachbarten Rippen und eine gegenüberliegende seitliche Oberfläche (in Fig. 1 nicht dargestellt) der anderen der benachbarten Rippen 7 begrenzt. Die Breite des Kanals ist durch die Entfernung der ersten seitlichen Oberfläche 116 von der gegenüberliegenden seitlichen Oberfläche der benachbarten Rippe festgelegt.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist das einzelne elastomere Element 2 über die Breite des Kontakt-Aufnahmekanals 114 aufgehängt und an den benachbarten Rippen 7 befestigt. Auf diese Weise ist der Kontakt an dem einzelnen elastomeren Element befestigt und von diesem frei schwebend gehalten.
Bei dem leitenden Kontakt 1 der vorliegenden Erfindung handelt es sich vorzugsweise um ein scheibenförmiges leitendes Element. Das scheibenförmige leitende Element hat gegenüberliegende radiale ebene Oberflächen und ein Durchgangsloch 118, welches unmittelbar bei einem radialen Mittelpunkt liegt und welches insgesamt senkrecht zu den radialen ebenen Oberflächen ausgebildet ist. Ein einzelnes elastomeres Element 2 verläuft durch das Durchgangsloch 118 hindurch und hält so den Kontakt 1 fest und frei schwebend.
In den Fig. 1 bis 5 sind alternative Bauarten von Kontakten dargestellt. Nach der hier verwendeten Definition ist jede in diesen Figuren dargestellte Bauart ein scheibenförmiger Kontakt. In Fig. 5 ist ein scheibenartiger Kontakt 1 dargestellt, welcher über das einzelne elastomere Element 2 um eine Linie vollständig drehen kann, welche durch den radialen Mittelpunkt des Kontaktes 1 hindurch geht. Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele umfassen Mittel, welche die Drehung des Kontakts 1 um eine Linie, die durch den radialen Mittelpunkt hindurch geht, begrenzen.
In den Fig. 1 und 3 sind Ausführungsbeispiele dargestellt, bei denen die Mittel, mit denen die Drehung des Kontakts 1 begrenzt wird, einen Vorsprung 120 umfassen, welcher sich von der seitlichen Oberfläche 106 des Gehäuses 8 im Eingriff mit einer Aussparung 122 auf dem Kontakt 1 in Richtung auf den radialen Mittelpunkt vom Umfang des Kontakts 1 her erstreckt. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, können die Mittel, mit denen die Drehung des Kontakts 1 begrenzt wird, alternativ einen Vorsprung 124 aufweisen, welcher sich vom Kontakt 1 im Eingriff mit einer Aussparung 126, die in der seitlichen Oberfläche 106 des Gehäuses 8 ausgebildet ist, radial nach außen erstreckt.
In Fig. 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Kontakts 1 dargestellt, bei dem der Kontakt aus einem leitenden Draht hergestellt oder durch diesen gebildet ist. Der leitende Draht hat ein erstes Ende 130 und ein zweites Ende 132. Der leitende Draht ist so gebogen, dass er insgesamt an die Querschnittsform des elastomeren Elements 2 angepasst ist. Das erste Ende 130 und das zweite Ende 132 sind von der Oberfläche des elastomeren Elements 2 so weggebogen, dass sie ein Paar von Ausbuchtungen 134 bzw. 136 bilden. Zwischen den Ausbuchtungen 134 und 136 ist ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Zwischenraum 138 gebildet, welcher längs des Umfangs des elastomeren Elements 2 verläuft. Die Mittel, mit denen die Drehung des Kontakts bei diesem Ausführungsbeispiel begrenzt wird, umfassen einen Vorsprung 120, welcher sich von der seitlichen Oberfläche 106 des Gehäuses 108 nach außen erstreckt und welcher in den sich in Umfangsrichtung erstreckenden Raum 138 eingreift.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die radialen ebenen Oberflächen des Kontakts 1, welcher von dem elastomeren Element 2 frei schwebend gehalten ist, über die Endflächen 108 der benachbarten Rippen 7 und die untere Oberfläche 112 der benachbarten Rippen hinaus, so dass sie die Klemmen 102 von zwei Vorrichtungen an zwei Stellen auf dem Kontakt 1 elektrisch kontaktieren.
Die Einrichtung ist so zusammengebaut, dass die Rippen die Verbindungskontakte 1 im Gehäuse 8 dadurch zurückhalten, dass eine leichte Kompressionskraft des elastomeren Elements 2 aufgrund seines gegenüber der Breite eines Querschlitzes 140 größeren Durchmessers vorliegt, nämlich ungefähr 0,025 bis 0,05 mm (0,001 bis 0,002 inch). Der Querschlitz 140 in einer Rippe 7 ist in den Fig. 3 und 4 gestrichelt dargestellt. Aufgrund der Position des Querschlitzes 140 können sich die Kontakte 1 über die Unterseite des Gehäuses 8 und die untere Oberfläche 112 der Rippe 7 hinaus um eine Strecke von ungefähr 0,005 bis 0,010 inch erstrecken. Wenn die Einrichtung an der Leiterplatte 4 befestigt ist, drücken die Kontakte 1 das Elastomer 2 zusammen, welches die Kontakt-Vorspannkraft bereit stellt, durch welche die elektrische Verbindung hergestellt wird. Wenn der Kontakt 1 auf der Leiterplatte 4 befestigt ist, wird er durch das Elastomer vorgespannt. Er neigt aufgrund des Kraftausgleichs dazu, sich um die Mittellinie des Querschlitzes, welcher das Elastomer 2 hält, oder die radiale Mittellinie des Kontaktes 1 zu zentrieren. Die Einrichtung ist so ausgelegt, dass sie einen Spalt aufweist, so dass das Anschlusselement der Vorrichtung den Kontakt ablenken kann. Der Kontakt rollt oder gleitet längs der Klemme 3, abhängig davon, wo die größere Reibungskraft vorliegt: zwischen dem Kontakt und dem Anschlusselement oder zwischen dem Kontakt und der Klemme 3. Der Passstift 9 oder die Stifte richtet/richten die Einrichtung gegenüber der Leiterplatte 4 aus.
In den Fig. 5 und 6 sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt, mit denen unterschiedliche Arten von Halbleitervorrichtungen betätigt werden können. Bei Fig. 5 handelt es sich, wie oben für Fig. 1 beschrieben wurde, um eine von einem Anschlusselement getragene und betätigte Vorrichtung. Dies ist typisch für Vorrichtungen vom QFP- und vom SOIC-Typ, bei denen es sich um zwei der am häufigsten verwendeten oberflächenmontierten Vorrichtungen handelt. In Fig. 6 ist ein Körper 15 einer betätigten Vorrichtung dargestellt, welcher eine "J"-Anschlussklemme 16 aufweist, die die Verbindung mit dem Kontakt 1 der Einrichtung herstellt. Durch die Betätigungsvorrichtung 17 des Körpers wird der Körper 15 der Vorrichtung typischerweise nach unten bis zu einem harten Anschlag 18 betätigt. Bei manchen Bauarten ist der harte Anschlag 18 durch einen federbeaufschlagten "Boden" ersetzt, an dem die Vorrichtung aufliegt und weicher einen Auswurf der Vorrichtung aus der Prüfbuchse ermöglicht.
In Fig. 7 ist ein Prüfaufbau für eine der am meisten verbreiteten Arten von Halbleitervorrichtungen dargestellt, nämlich eine DIP-Vorrichtung 28 mit einer Klemme 29, welche elektrisch mit den Kontakten 1 verbunden ist. Bei dieser Vorrichtung wird der Körper 28 durch eine Betätigungsvorrichtung 30 auf die Kontakte 1 typischerweise nach unten bis zu einem harten Anschlag 18 oder unter Verwendung eines federbeaufschlagten Bodens gedrückt. Wie dargestellt ist, sind die Leiterplatte 4 und die Klemme 3 rechtwinklig zueinander ausgerichtet, obwohl andere Anordnungen als möglich erkannt worden sind.
Wie oben festgestellt wurde und am besten in Fig. 8 dargestellt ist, weist das Gehäuse 8 der Einrichtung Rippen 7 und entsprechende Kontakt-Aufnahmekanäle 114 auf, welche durch zwei benachbarte Rippen 7 gebildet sind. Die Breite des Schlitzes variiert mit dem Abstand der Kontakte, welche für die Verbindung mit der Vorrichtung benötigt werden. Die Breite typischer Schlitze beträgt 0,35 mm (0,014 inch) für Abstände von 0,65 mm (0,025 inch) und größer. Für kleinere Abstände wird die Breite der Kontakte genau auf die Breite der Anschlüsse der Vorrichtung abgestimmt. Bei 0,4 mm (ungefähr 0,0157 inch) beträgt die Breite der Kontakte ungefähr 0,17 mm (0,0065 inch), und die Breite der Schlitze beträgt ungefähr 0,18 mm (0,0069 inch). Die enge Toleranz zwischen der Breite des Kontakts und des Schlitzes ist erforderlich, um die Zielgenauigkeit des Kontakts zu erhöhen. Dies bedeutet, dass der Kontakt so kontrolliert werden muß, dass er sich nicht zu sehr von einer Seite zur anderen bewegen kann, so daß die Verbindung mit den Anschlüssen der Vorrichtung mit hoher Präzision und Zuverlässigkeit hergestellt werden kann.
Die vorliegende Erfindung kann dazu verwendet werden, Halbleitervorrichtungen auf "Tot"-Fehler (Dead Bug) zu prüfen. Die Kontakte sind so angeordnet oder ausgelegt, dass sie zur Anordnung der Klemmen der Halbleitervorrichtung passen. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass ein Gehäuse in einem beliebigen Muster mit mehreren Reihen und mehreren Kontakten in jeder Reihe ausgelegt werden kann. Ein einzelnes elastomeres Element 2, welches ausreichend lang ist, kann sich über die Länge einer Reihe von Rippen erstrecken und mehrere Kontakte 1 tragen.
Nun wird auf Fig. 8 Bezug genommen. Eine weitere Hauptanwendung des "Radkontakts" oder "Scheibenkontakts" besteht in der Verbindung zweier Leiterplatten. Die Fig. 8 und 9 zeigen die Einrichtung an einer Leiterplatte 4 befestigt, so dass eine andere Leiterplatte, welche eingeführt werden soll, aufgenommen werden kann. In Fig. 9 sind Passstifte dargestellt, mit denen die richtige Positionierung der Leiterplatte 4 aufrecht erhalten wird. Die Einrichtung umfasst das Gehäuse 8 mit Kontakten 1 und Elastomeren 2, welches an einer Leiterplatte 4 mit Klemmen 36 befestigt und bereits verbunden ist. Die Kontakte 1 sind voneinander durch Rippen 7 getrennt, welche Teil des Gehäuses 8 sind. Im Gehäuse 8 ist ein Schlitz 38 ausgebildet, in den eine weitere Leiterplatte 39 eingeschoben werden kann. Der Kontakt 1 ragt um eine Strecke in die Öffnung des Schlitzes 38 hinein, so dass eine Verbindung mit den Anschlußklemmen 41 der Platte 39 hergestellt werden kann. Für eine Einrichtung mit einer langer Verbindungseinrichtung kann ein Winkel-Metallversteifungselement 42 erforderlich sein, mit dem die Steifigkeit der Einrichtung erhöht wird, wenn diese an der Leiterplatte befestigt wird.
Wie dargestellt ist, wird die Vorrichtung mit einer doppelseitigen Leiterplatte verwendet, welche auf beiden Seiten Klemmen aufweist, die zu separaten Kontakten passen, die für eine weitere Leiterplatte vorgesehen sind.
Die Draufsicht von Fig. 9 zeigt, in welcher Weise die Einrichtung über die Schlitzöffnung 38 für eine Leiterplatte verfügt und wie die Kontakte 45 und 47 in die Öffnung des Schlitzes 38 hinein ragen. Die Einrichtung ist typischerweise durch Schrauben 52 an der Leiterplatte 4 befestigt und gegenüber dieser mit Passstiften ausgerichtet.
Ein weiteres System der Wechselwirkung zwischen Kontakten und Klemmen ist in Fig. 11 dargestellt, in der der Kontakt 54 durch ein Elastomer 55 vorgespannt ist und parallel über die Klemme 56 der Leiterplatte 57 gleiten kann. Die An schlußklemme 58 der Vorrichtung 59 wird eingesetzt und zwingt den Kontakt dabei längs der entsprechenden Klemme zu einer seitlichen Ablenkung. Das Elastomer 55 wird durch die Rippen gehalten und sorgt für eine Vorspannkraft auf die Klemme mit so ausreichender Kraft, dass eine elektrische Verbindung mit geringem Widerstand erhalten wird, so wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Wie in Fig. 11 dargestellt ist, umfasst der Kontakt 54 ein ebenes leitendes Element mit einer einzelnen Ausbuchtung 150, welche sich über die Endfläche 108 der jeweiligen benachbarten Rippen 7 hinaus erstreckt. Mehrere Ausbuchtungen 152 erstrecken sich über die untere Oberfläche 112 der jeweiligen benachbarten Rippen 7 hinaus. Die mehreren Ausbuchtungen 152 und die einzelne Ausbuchtung 150 schaffen elektrische Kontaktpunkte zwischen den Klemmen der beiden Vorrichtungen.
In Fig. 12 ist eine weitere alternative Bauart für eine Wechselwirkung zwischen Kontakt und Klemme dargestellt, welche mit einem Kontakt verwendet wird, welcher so ausgelegt ist, dass er auf einer der Klemmen verschwenken kann. Der Kontakt 60, der durch ein Elastomer 61 vorgespannt ist, ist innerhalb eines Schlitzes geführt, der durch Rippen 62 begrenzt ist, die Teil eines Gehäuses 63 sind. Beim unteren Ende des Kontakts handelt es sich um die eigentliche Klemme 64, die an einem in einer Leiterplatte 66 angeordneten VIA 65 angeordnet und gegen diesen vorgespannt ist. Die Kontakte können mit mehreren Stellen für die Klemme 64 ausgerüstet sein, sodaß die VIAs gestuft oder gestaffelt und so Kontaktpunkte geschaffen werden können, welche in sehr geringem Abstand voneinander liegen. Die Spitze 67 des Kontakts 60 greift an der Anschlußklemme 68 der Vorrichtung 69 an. Um das Angreifen am Anschluss 68 der Vorrichtung zu erleichtern, ist oben am Kontakt 60 ein Einführwinkel 70 vor gesehen. Diese Art von Vorrichtung wird durch eine Betätigungsvorrichtung 71 betätigt.
Wie in Fig. 12 dargestellt ist, umfasst der Kontakt 60 ein ebenes leitendes Element mit einer ersten Ausbuchtung 67, welche sich über die Endfläche 108 der benachbarten Rippen 62 hinaus erstreckt und einen elektrischen Kontakt mit einer Klemme der ersten Vorrichtung herstellt. Der Kontakt umfasst ferner eine zweite Ausbuchtung 64, welche sich über die untere Oberfläche 112 der jeweiligen benachbarten Rippen 62 hinaus erstreckt. Die zweite Ausbuchtung ist so bemessen, dass sie in einem Durchgangsloch-Kontakt 65 einer Leiterplatte 66 leitend aufgenommen ist.
Bei allen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung führt die Wechselwirkung des Kontakts zu einer Drehung oder einem Dreh-Wischvorgang mit der jeweiligen Klemme. Dies ist eine Wirkung der entsprechenden Reibungskräfte zwischen den Klemmen und dem Kontakt. Es ist möglich, die Bauarten dadurch zu optimieren, daß die Herstellung mit einer vorgegebenen Mikro-Oberflächenrauheit erfolgt, durch die die gewünschte elektrische Verbindung hergestellt wird. Hiermit einhergehen können unterschiedliche Spezifizierungen von Ausführungen von Oberflächenbeschichtungen. Eine Oberfläche kann mit Gold beschichtet sein über einer als Unterschicht ausgebildeten Oberfläche aus z. B. Nickel. Die harte Unterschicht kann dazu dienen, als Trägerschicht für das Basismaterial des Kontakts oder der Klemme und/oder als harte Oberfläche zu dienen, welche die Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischem Abrieb verbessert, wodurch die Lebensdauer bei zyklischer Anwendung von Verbindungs- /Trennvorgängen verlängert wird.
Die Erfindung umfasst ferner ein elektrisches Verbindungsverfahren unter Verwendung eines durch ein einzelnes Ela stomer vorgespannten Kontakts, durch den eine elektrische Verbindung zweier unabhängiger Klemmen geschaffen wird.
Neue Eigenschaften und Vorteile der Erfindung, die durch dieses Dokument abgedeckt ist, wurden in der vorhergehenden Beschreibung dargelegt. Es versteht sich jedoch, dass diese Beschreibung in vielerlei Hinsicht nur erläuternd ist. Änderungen sind in Details möglich, insbesondere bezüglich Form, Größe und Anordnung von Teilen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Der Umfang der Erfindung ist natürlich durch die Wortwahl bestimmt, in welcher die im Anhang beiliegenden Ansprüche ausgedrückt sind.

Claims

1. Vorrichtung, mit der entsprechende Klemmen (3, 6) zweier Geräte (4, 5) miteinander elektrisch verbunden werden können, mit:

a) einem Gehäuse (8), welches eine erste Oberfläche (102), die von einer zweiten Oberfläche (104) beabstandet ist, und eine seitliche Oberfläche (106) aufweist, die sich zwischen diesen längs mindestens eines Umfangsabschnitts der ersten und der zweiten Oberfläche erstreckt;

b) einer Mehrzahl von Rippen (7), welche von der seitlichen Oberfläche abstehen, wobei die Rippen jeweils eine Endfläche (108), die zu der seitlichen Oberfläche distal angeordnet ist, und eine obere Oberfläche (110) und eine untere Oberfläche (112) aufweisen, welche an die Endfläche angrenzen und sich bis zu der seitlichen Oberfläche erstrecken, wobei jeweils zwei benachbarte Rippen (7) einen Kontakt-Aufnahmekanal (114) bilden, welcher auf drei Seiten durch die seitliche Oberfläche, eine erste seitliche Oberfläche einer der beiden einander benachbarten Rippen und eine gegenüberliegende seitliche Oberfläche der anderen der beiden benachbarten Rippen begrenzt ist, wobei die Breite des Kanals durch die Entfernung zwischen der ersten seitlichen Oberfläche und der gegenüberliegenden seitlichen Oberfläche der einander benachbarten Rippen festgelegt ist;

c) einem einzelnen elastomeren Element (2), welches quer über die Breite des Kontakt-Aufnahmekanals (114) aufgehängt und von den einander benachbarten Rippen (7) gehalten ist; und

d) einem Kontakt (1), welcher an dem einzelnen elastomeren Element (2) befestigt, von diesem frei schwebend gehalten und aus einem leitenden Material hergestellt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Kontakt ein scheibenförmiges leitendes Element (1) umfaßt, welches gegenüberliegende radiale ebene Oberflächen und ein Durchgangsloch (118) aufweist, das unmittelbar bei einem radialen Mittelpunkt liegt und insgesamt senkrecht zu der radialen ebenen Oberfläche ausgebildet ist, wobei das einzelne elastomere Element (2) durch das Durchgangsloch (118) hindurch verläuft und so den Kontakt fest und frei schwebend hält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, welche ferner Mittel umfaßt, mit denen die Drehung des Kontakts um eine Linie begrenzt wird, die durch den radialen Mittelpunkt hindurchgeht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Mittel, mit denen die Drehung des Kontakts begrenzt wird, einen Vorsprung (120) umfassen, welcher sich von der seitlichen Oberfläche des Gehäuses nach außen erstreckt und mit einer Nut (122) im Eingriff steht, die auf dem Kontakt angeordnet ist und sich vom Umfang des Kontakts auf den radialen Mittelpunkt zu erstreckt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Mittel, mit denen die Drehung des Kontakts begrenzt wird, einen Vorsprung (124) umfassen, welcher sich von dem Kontakt radial nach außen erstreckt und mit einem Schlitz (126) in Eingriff steht, welcher in die seitliche Oberfläche des Gehäuses eingebracht ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher der Kontakt aus einem leitenden Draht gebildet ist, welcher ein erstes Ende (130) und ein zweites Endes (132) aufweist und so gebogen ist, daß er insgesamt mit der Querschnittsform des elastomeren Elements (2) übereinstimmt, wobei das erste und das zweite Ende jeweils von der Oberfläche des elastischen Elements so weggebogen ist, daß ein Paar von Ausbuchtungen (134, 136) gebildet wird, zwischen denen sich in Umfangsrichtung ein Zwischenraum (138) erstreckt, welcher längs des Perimeters des elastomeren Elements verläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, welche ferner Mittel umfaßt, mit denen die Drehung des Kontakts um eine Linie begrenzt werden kann, welche durch den radialen Mittelpunkt hindurchgeht, wobei die Mittel einen Vorsprung (120) umfassen, welcher sich von der seitlichen Oberfläche des Gehäuses nach außen erstreckt und in den in Umfangsrichtung verlaufenden Raum eingreift.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Rippen jeweils einen in ihnen ausgebildeten Kanal (140) aufweisen, in dem das elastomere Element aufgenommen ist, wobei die Breite des Kanals kleiner ist als der Durchmesser des elastomeren Elements, so daß das elastomere Element unter Druck befestigt ist, wenn es in dem Kanal aufgenommen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Mehrzahl von Rippen (7) mehrere Kontakt-Aufnahmekanäle (114) bilden und in jedem der Kanäle dadurch ein Kontakt (1) aufgenommen werden kann, daß ein einzelnes elastomeres Element (2) längs einer gemeinsamen, sich durch alle Rippen hindurch erstreckende Linie aufgehängt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die radialen ebenen Oberflächen der Kontakte, welche an dem elastomeren Element frei schwebend gehalten sind, sich über die Endflächen (108) und die unteren Oberflächen (112) der benachbarten Rippen hinaus erstrecken, so daß sie die Klemmen (3, 6) der beiden Geräte (4, 5) an zwei Stellen an dem Kontakt (1) elektrisch kontaktieren.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Kontakt (54) ein ebenes leitendes Element mit einer einzelnen Ausbuchtung (150), welche sich über die Endfläche (108) der jeweiligen benachbarten Rippen hinaus erstreckt, und mit zahlreichen Ausbuchtungen (152) umfaßt, welche sich über die Unterseite (112) der jeweiligen benachbarten Rippen hinaus erstrecken, wobei die Ausbuchtungen (152) elektrische Kontaktpunkte zwischen den Klemmen (56, 58) der beiden Geräte (57, 59) bilden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Kontakt (60) ein ebenes leitendes Element mit einer einzelnen Ausbuchtung (67) umfaßt, welche sich über die Endfläche (108) der jeweiligen benachbarten Rippe hinaus so erstreckt, daß ein elektrischer Kontakt mit einer Klemme (68) eines ersten Geräts (69) geschaffen wird, wobei der Kontakt ferner eine zweite Ausbuchtung (64) umfaßt, welche sich über die Unterseite (112) der jeweiligen benachbarten Rippe hinaus erstreckt, wobei die zweite Ausbuchtung (64) so bemessen ist, daß sie in einem Durchgangsloch-Kontakt einer Leiterplatte (66) leitend aufgenommen werden kann.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das einzelne elastomere Element (2) an den benachbarten Rippen (7) befestigt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 für zwei beabstandete Geräte, bei welcher in dem Gehäuse (8) eine Mehrzahl von insgesamt parallelen, von einander beabstandeten Kontakt-Aufnahmekanälen (114) und eine Mulde gebildet ist, welche sich quer über die Kanäle erstreckt, wobei das Gehäuse zwischen entsprechenden Klemmen der beiden Geräte angeordnet und das einzelne elastomere Element (2) innerhalb der Mulde aufgenommen ist und sich quer über die Kanäle (114) erstreckt, und ein Kontakt (1) vorhanden ist, welcher von dem elastomeren Element getragen und innerhalb des jeweiligen Kanals aufgenommen wird, wobei der Kontakt sich von der ersten und der zweiten Oberfläche des Gehäuses so nach unten erstreckt, daß er in die Klemmen der beiden Geräte einrückt, und wobei das elastomere Element einer Torsionsverdrehung unterworfen wird, wenn der Kontakt in eine der Klemmen der Geräte einrückt.