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Die
vorliegende Erfindung betrifft elektrische Kontaktmessköpfe, die
elektrische Verbindungen bilden, und insbesondere federbelastete
Kontaktmessköpfe
mit Federn außerhalb
der elektrischen, durch die Messköpfe gebildeten Verbindungen,
die bei elektrischen Testvorrichtungen verwendet werden wie beim
Bereitstellen von elektrischem Kontakt zwischen Diagnose- oder Testeinrichtungen
und einer elektrischen Vorrichtung wie einem zu testenden integrierten
Leiter.
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US-A-5 227 718 offenbart
eine Federmesskopfanordnung mit zwei Köpfen. Eine Seite der Anordnung
liegt in der Gestalt eines Zylinders vor, und die andere hat die
Gestalt eines Kolbens, der in den Zylinder passt, um eine relative
Bewegung zwischen den beiden zu gestatten. Ein Teil des Kolbens
weist die Gestalt einer verdrehten Stange auf, die mit einer angepassten
Ausnehmung in dem Zylinder zusammenwirkend in Eingriff ist. Eine
die Anordnung umgebende Feder schafft eine nach außen gerichtete
Vorspannung, die die beiden Seiten zwangsweise auseinandertreibt.
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Herkömmliche
federbelastete Kontaktmessköpfe
verfügen
im Allgemeinen über
einen beweglichen Kolben 2, über eine Hülse 3 mit einem offenen Ende 4,
um den vergrößerten Durchmesserabschnitt oder
das Lager 6 des Kolbens aufzunehmen, und über eine
Feder 5 zum Vorspannen des Weges des Kolbens in der Hülse (1A und 1B).
Das Kolbenlager 6 kommt mit der Innenfläche der Hülse verschiebbar in Eingriff.
Der vergrößerte Lagerabschnitt wird
durch eine Umbiegung 7 benachbart des offenen Hülsenende
gehalten.
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Der
Kolben ist üblicherweise
einen ausgewählten
Abstand durch die Feder nach außen
vorgespannt und kann einen ausgewählten Abstand nach innen vorgespannt
oder gedrückt
werden, wenn Kraft auf die Feder ausgeübt wird. Axiales und seitliches Vorspannen
des Kolbens gegen die Hülse
unterbindet falsches Öffnen
oder Unterbrechungspunkte ohne Kontakt zwischen dem Kolben und der
Hülse. Der
Kolben ist im Allgemeinen massiv und weist einen Kopf oder eine
Spitze 9 zum Kontaktieren von zu testenden elektrischen
Vorrichtungen auf. Die Hülse kann
auch über
eine Spitze gegenüber
dem offenen Hülsenende
verfügen.
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Die
Hülse,
der Kolben und die Spitze(n) bilden eine elektrische Verbindung
zwischen der zu testenden elektrischen Vorrichtung und der Testausrüstung und
sind deswegen aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt.
Typischerweise sind die Messköpfe
in Hohlräume
eingepasst, die in dem Dickenabschnitt einer Testplatte oder einer
Muffe ausgebildet sind. Im Allgemeinen wird eine Kontaktseite der
zu testenden elektrischen Vorrichtung, wie ein integrierter Leiter,
in Druckkontakt mit den Spitzen der Kolben, die durch eine Seite
der Testplatte oder Testmuffe vorstehen, gebracht, um den Federdruck
auf die elektrische Vorrichtung aufrechtzuerhalten. Eine mit der
Testausrüstung
verbundene Kontaktplatte wird mit den Spitzen der Kolben, die durch
die andere Seite der Testplatte oder Testmuffe vorstehen, in Kontakt gebracht.
Die Testausrüstung überträgt Testsignale auf
die Kontaktplatte, von wo aus sie durch die Testmesskopfverbindungen
auf die zu testende Vorrichtung übertragen
werden. Nachdem die elektrische Vorrichtung getestet wurde, wird
der durch die Federmessköpfe
ausgeübte
Druck gelöst
und die Vorrichtung aus dem Kontakt mit der Spitze jedes Messkopfes
entfernt. Bei herkömmlichen
Systemen wird der Druck durch ein Wegbewegen der elektrischen Vorrichtung
und der Messköpfe
voneinander gelöst,
wodurch die Kolben durch die Federkraft nach außen weg von der Hülse verschoben
werden können,
bis das Kolbenlager mit dem vergrößerten Durchmesser mit der
Umbiegung 7 auf der Hülse
in Eingriff kommt.
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Während des
Fertigungsprozess eines herkömmlichen
Federmesskopfes werden die Druckfeder, die Hülse und der Kolben getrennt
hergestellt. Die Druckfeder wird aufgewickelt und wär mebehandelt,
um eine Feder mit festgelegter Größe und kontrollierter Federkraft
herzustellen. Der Kolben wird üblicherweise
auf einer Drehbank gedreht und wärmebehandelt.
Die Hülsen
werden ebenfalls manchmal wärmebehandelt.
Die Hülsen
können
auf einer Drehbank oder durch einen Tiefziehvorgang geformt werden.
Alle Komponenten können
plattiert werden, um die Leitfähigkeit
zu verbessern. Die Federmesskopfkomponenten werden entweder von
Hand oder durch einen automatischen Vorgang zusammengebaut.
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Um
einen mit einer inneren Federanordnung versehenen, in 1A dargestellten
Federmesskopf zusammenzubauen, wird die Druckfeder erst in die Hülse eingebracht,
dann wird das Kolbenlager 6 in die Hülse eingesetzt, um die Feder
zusammenzudrücken,
und die Hülse
wird bei ihrem offenen Ende zu einer Rolle umgebogen, um die Umbiegung 7 zu
bilden, die den Kolben zurückhält. Beim
Zusammenbauen eines mit einer äußeren Federanordnung
versehenen, in 1B dargestellten Federmesskopfes wird
die Feder über
dem Kolben angebracht und liegt an einer auf der Basis der Kolbenspitze 9 ausgebildeten
Flanschfläche 8 an.
Das Kolbenlager wird dann in die Hülse eingesetzt und die Hülse wird
zu einer Rolle umgebogen, um die Umbiegung 7 zum Zurückhalten
des Lagers zu bilden. Die Feder ist zwischen der Flanschfläche 8 und
dem Rand 11 des offenen Endes der Hülse angeordnet. Einige mit
einer inneren Federanordnung versehene Messköpfe bestehen aus zwei Kolben,
die jeweils ein in ein gegenüberliegendes
Ende einer Hülse
eingepasstes Lager aufweisen. Die beiden Kolben werden durch eine
Feder, die in die Hülse
zwischen den Lagern des jeweiligen Kolbens eingepasst ist, vorgespannt.
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Wie
zu erkennen ist, ist das Zusammenbauen der Messköpfe ein aus mehreren Schritten
bestehender Vorgang. In Anbetracht dessen, dass Messköpfe zu Tausenden
hergestellt werden, wird eine Reduktion der Ausrüstung und der erforderlichen Schritte zum
Herstellen der Messköpfe
zu erheblichen Einsparungen führen.
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Ein
wichtiger Aspekt beim Testen von integrierten Leiterplatten ist,
dass sie unter Hochfrequenzen getestet werden. So ist eine Impedanzanpassung
zwischen der Testausrüstung
und dem integrierten Leiter erforderlich, um eine Dämpfung der Hochfrequenzsignale
zu verhindern. Wie zuvor erläutert,
sind die Messköpfe
in Hohlräumen
in einer Testmuffe angeordnet. Wegen der hohen Anzahl von Messköpfen, die
in einem relativ kleinen Bereich in der Muffe verwendet werden,
ist der Abstand zwischen den Messköpfen minimal, was eine Impedanzanpassung
unmöglich
macht. Um eine Dämpfung der
Hochfrequenzsignale zu vermeiden, wird in derartigen Situationen
die Länge
der durch die Messköpfe
gebildeten, elektrischen Verbindungen auf ein Minimum reduziert.
Bei herkömmlichen
Messköpfen wird,
wenn die Verbindungslänge
minimiert wird, auch die Federlänge
und damit das Federvolumen minimiert.
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Die
Betriebsdauer einer Feder sowie die durch eine Feder ausgeübte Kraft
sind proportional zu dem Federvolumen, das heißt, der Federdrahtlänge, dem
Durchmesser des die Feder bildenden Drahts und dem Durchmesser der
Feder selbst. Infolgedessen stehen die Federvolumenerfordernisse
für die
jeweilige Betriebsdauer und erforderliche Federkraft im Gegensatz
zu den kurzen Federlängenerfordernissen
zum Verhindern der Dämpfung
der Hochfrequenzsignale. Bei mit einer inneren Federanordnung versehenen
Messköpfen
wird die zusammengedrückte
Länge (hier
auch als „massive
Länge" bezeichnet) der
Feder beispielsweise durch die Hülsenlänge minus
die Länge
des vergrößerten Kolbenlagerabschnittes,
minus die Länge
der Hülse
zwischen der Umbiegung und dem offenen Hülsenende sowie minus die Länge des
Kolbenwegs begrenzt. Da der Durchmesser der Feder durch den Durchmesser
der Hülse
begrenzt ist, der durch den Durchmesser der Hohlräume in den
Testmuffen begrenzt ist, besteht die einzige Möglichkeit das Federvolumen
zu vergrößern, um
die Federbetriebsdauer sowie die Federkraft zu vergrößern, darin
die Gesamtlänge
der Hülse zu
vergrößern. Dies
führt jedoch
dazu, dass der Messkopf eine elektrische Verbindung mit einer größeren Länge aufweist,
was zu der unerwünschten Dämpfung der
Hochfrequenzsignale führt.
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Für die jeweilige
Kraftausübung
ist eine bestimmte Federnachgiebigkeit erforderlich. Die Messkopffedernachgiebigkeit
ist durch die Länge
der Federausdehnung von der vollständig zusammengedrückten Stellung
in die vollständig
ausgezogene Stellung in dem Messkopf definiert. Demzufolge ist bei
herkömmlichen
Messköpfen
das Federvolumen durch die erforderliche Nachgiebigkeit begrenzt.
Eine längere
Feder, die in einen herkömmlichen,
mit einer inneren oder äußeren Feder
versehenen Messkopf eingebracht ist, wird die Kolbenbewegungslänge und damit
die Länge
verkürzen,
die sich die Feder aus der vollständig zusammengedrückten Stellung
ausdehnen kann. So verringert sich bei einem bestimmten Messkopf,
wenn sich die Federnachgiebigkeit erhöht, das Federvolumen und damit
auch die Federbetriebsdauer.
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Eine
alternative, herkömmliche
Messkopfart besteht aus zwei durch eine Feder getrennten Kontaktspitzen.
Jede Kontaktspitze ist an einem Federende angebracht. Diese Art
von Messkopf stützt sich
auf die Wände
der Testplatte oder des Muffenhohlraums, in die oder den sie zum
seitlichen Abstützen
eingesetzt ist. Der elektrische Weg, der durch diese Art von Messkopf
geschaffen wird, bewegt sich spiralförmig den Federdraht zwischen
den zwei Kontaktspitzen herunter. Demzufolge weist dieser Messkopf
eine relativ lange elektrische Verbindungslänge auf, die eine Dämpfung der
Hochfrequenzsignale beim Testen von integrierten Leitern zur Folge
haben kann.
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Deswegen
ist es wünschenswert,
dass die elektrische Verbindungslänge eines Messkopfes ohne eine
Verringerung des Federvolumens reduziert wird. Zusätzlich ist
es wünschenswert,
dass das Federvolumen ohne eine Verringerung der Federnachgiebigkeit
oder eine Vergrößerung der
elektrischen Verbindungslänge
erhöht
wird. Darüber
hinaus ist ein Messkopf wünschenswert,
der einfach hergestellt und zusammengebaut werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung schafft den Federmesskopf gemäss dem unabhängigen Patentanspruch
1. Die abhängigen
Patentansprüche
geben bevorzugte, aber optionale Merkmale an.
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Es
wird ein mit einer äußeren Feder
versehener Messkopf mit einer kürzeren
Länge als
bei herkömmlichen
Federmessköpfen
ohne Verringerung der Betriebsdauer oder Nachgiebigkeit der Messkopffeder
geschaffen. Darüber
hinaus wird ein Messkopf geschaffen, der einfach hergestellt und
zusammengebaut werden kann. Bei einem Ausführungsbeispiel besteht der
Messkopf gemäss
der vorliegenden Erfindung aus zwei getrennten Abschnitten, die
jeweils eine Spitze und einen Flansch aufweisen. Eine Kontaktkomponente,
vorzugsweise eine halbzylindrische Kontaktkomponente, erstreckt
sich von jedem Messkopfabschnitt gegenüber der Spitze. Die zwei Kontaktkomponenten
berühren
sich. Eine Feder ist zwischen den zwei Flanschen angeordnet und
umgibt die zwei Kontaktkomponenten. Jeder Flansch kann irgendeine
Oberfläche
von einem Abschnitt des Messkopfes sein, die die Feder stützen kann.
Die Messköpfe
sind in Hohlräume
eingepasst, die auf beim Testen einer elektrischen Vorrichtung verwendeten
Testmuffen oder Testplatten ausgebildet sind. Die zu testende Leiterplatte
wird üblicherweise
mit einer Seite der Muffe oder Testplatte zusammengeführt, damit
die Plattenkontaktpunkte mit den Messkopfspitzen in Kontakt kommen.
Eine Kontaktplatte, die an der zum Testen der Leiterplatte verwendeten Testausrüstung angebracht
ist, wird mit der ande ren Seite der Muffe oder Testplatte zusammengeführt und
kommt mit den zweiten Spitzen der Messköpfe in Kontakt.
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1A ist
eine Seitenansicht eines Messkopfes gemäss dem Stand der Technik.
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1B ist
eine Seitenansicht eines Messkopfes gemäss dem Stand der Technik.
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2 ist
ein Querschnitt eines Messkopfes, der nicht Teil der vorliegenden
Erfindung ist.
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3 ist
ein Querschnitt eines Messkopfes, der nicht Teil der vorliegenden
Erfindung ist, wobei der Kolben gegen die Hülse zusammengedrückt wird,
um das offene Hülsenende
umzubiegen.
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4 ist
ein Querschnitt eines Messkopfes, der nicht Teil der vorliegenden
Erfindung ist, wobei der Kolben durch die Feder vollständig von
der Hülse vorgespannt
ist.
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5 ist
ein Querschnitt eines Testmuffenabschnitts mit Messköpfen, die
nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind.
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6 ist
ein Querschnitt eines Testmuffenabschnitts mit Messköpfen, die
nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind.
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7 ist
ein Querschnitt eines Testmuffenabschnitts mit Messköpfen gemäss einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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8 ist
ein Explosionsquerschnitt einer Hülse mit einem hohlen Abschnitt
und einem Spitzen- und Flanschabschnitt, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist.
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9 ist
ein Querschnitt eines Testmuffenabschnitts mit Messköpfen eines
weiteren Ausführungsbeispiels
gemäss
der vorliegenden Erfindung.
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10 ist
ein Querschnitt eines Testmuffenabschnitts mit Messköpfen eines
anderen Ausführungsbeispiels
gemäss
der vorliegenden Erfindung.
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Mit
Bezug auf 2 besteht der Messkopf 10 gemäss einem
zum Verständnis
der vorliegenden Erfindung nützlichen
Beispiel aus einem Kolben 12, einer Hülse 18 und einer Feder 16.
Die Hülse
weist ein offenes Ende 20 auf. Eine Kontaktspitze 22 erstreckt
sich von dem Hülsenende,
das dem offenen Hülsenende
gegenüberliegt,
radial nach außen.
Ein Flansch 24 erstreckt sich üblicherweise von einem Punkt
benachbart der Spitze 22 radial von der Hülse nach
außen.
Vorzugsweise wird die Hülse
aus Messing gefertigt und vergoldet, es können aber auch andere elektrisch
leitende Materialien verwendet werden.
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Der
Kolben verfügt
auch über
eine Kontaktspitze 26. Ein Flansch 28 erstreckt
sich ebenfalls radial üblicherweise
von einem Punkt unten an der Kontaktspitze. Der Außenflächendurchmesser 30 des
auf dem Kolben ausgebildeten Flansch ist gleich oder entspricht
in etwa dem Außenflächendurchmesser 32 des
auf der Hülse
ausgebildeten Flansch. Die Flansche sind vorzugsweise ringförmig.
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Der
Kolben weist einen Schaft 34 auf, der sich axial in eine
der Kolbenkontaktspitze gegenüberliegende
Richtung erstreckt. Eine vergrößerte zylindrische
Oberfläche 36 ist
an dem Ende des Schafts angeformt und bildet ein Lager. Das Lager 36 verfügt über einen
etwas kleineren Durchmesser als der Innenflächendurchmesser der Hülse. Das
Lager ist vorzugsweise massiv, kann aber auch hohl sein. Der Kolben
wird vorzugsweise aus BeCu hergestellt und ist ebenfalls vergoldet.
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Eine
Umbiegefläche 38 ist
zwischen dem Kolbenflansch und dem Lager ausgebildet. Die Umbiegefläche wird
verwendet, um das offene Ende 20 der Hülse umzubiegen oder auf andere
Weise nach innen zu krümmen,
wodurch der Durchmesser des offenen Endes verkleinert wird. Die
Umbiegefläche erstreckt
sich nicht bis zum Umfang des Kolbenflansches. Der Abstand zwischen
dem äußeren Rand 40 der
Umbiegefläche
und der mittigen Achse 42 des Kolbens sollte zumindest
gleich und vorzugsweise größer sein
als der innere Radius 43 der Hülse sein. Vorzugsweise sollte
dieser Abstand zumindest so lang wie der Außenradius 44 der Hülse sein.
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Die
Umbiegefläche
kann ringförmig
sein, das heißt,
sie kann den Kolben vollständig
umfassen. Alternativ kann die Umbiegefläche nur einen Abschnitt des
Kolbenumfangs umfassen. In diesem Fall können mehrere Umbiegeflächen um
den Kolben herum ausgebildet sein. Bei dem in 2 dargestellten
Beispiel ist die Umbiegefläche
eine kegelstumpfförmige Fläche, die
den Schaft umfängt.
Bei einem anderen Beispiel ist die Umbiegefläche ein Abschnitt einer kegelstumpfförmigen Fläche (nicht
dargestellt).
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Eine
Feder 16 mit einem inneren Radius 46, der größer als
der Außenflächenradius 44 der
Hülse, aber
nicht größer als
die Außenflächendurchmesser 30, 32 der
Flansche ist, wird über
der Hülse
und dem Kolben zwischen den Flanschen eingepasst. Vorzugsweise ist
auch der Außendurchmesser 50 der Feder
nicht größer als
die Außenflächendurchmesser 30, 32 der
Flansche. Die Feder wird vorzugsweise aus rostfreiem 302 Stahl
hergestellt, kann aber auch aus anderen Materialien gefertigt sein.
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Der
Innenradius der Feder sollte länger
als der Abstand 52 zwischen der mittigen Kolbenachse 42 und
dem Rand 40 der Umbiegefläche sein. Zum Zusammenbauen
des Messkopfes wird die Feder über
der Hülse
angebracht und liegt an dem Hülsen flansch 24 an.
Alternativ wird die Feder über
dem Kolbenlager und dem Schaft angebracht und liegt an dem Kolbenflansch 28 an.
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Das
Kolbenlager wird dann so in die Hülse geschoben, dass die Feder 16 zwischen
dem Hülsenflansch 24 und
dem Kolbenflansch 28 liegt. Die Hülse und der Kolben werden zueinander
bewegt, so dass das offene Ende 20 der Hülse mit
der Umbiegefläche 38 in
Eingriff kommt. Wenn die Hülse
und der Kolben während
der ersten Bewegung weiter aufeinander zu bewegt werden, werden
die Ränder 56 des offenen
Hülsenendes
durch die Umbiegefläche 38 zwangsweise
gekrümmt
oder radial nach innen umgebogen (3). Wenn
das Ende der Hülse
einmal umgebogen ist, wirkt es wie eine Sperre zum Zurückhalten
des Lagers 36 in der Hülse 18,
wenn der Kolben durch die Feder von der Hülse vorgespannt ist.
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Die
Hülse oder
der Kolben des Messkopfes kann jeweils mehrere Abschnitte aufweisen.
Beispielsweise können
die Spitze und der Flansch einer Hülse einen Abschnitt 200 bilden,
während
der hohle Hülsenabschnitt
einen zweiten Abschnitt 202 bilden kann (8).
Der hohle Hülsenabschnitt
kann einen Stift 204 aufweisen, der sich von seinem dem
offenen Ende 210 gegenüberliegenden
Ende 208 aus erstreckt. Der Spitzen- und Flanschabschnitt
kann über eine
axiale Öffnung 206 verfügen, die
entlang der mittigen Achse des Flansches und der Spitze ausgebildet
ist, angefangen an dem Flansch und weiter bis in die Spitze. Zum
Ausbilden der Hülse
wird der Stift 204 in die Öffnung 206 eingepasst.
Der Stift kann in die Öffnung
geschraubt oder durch Pressen in die Öffnung eingepasst werden, oder
der Spitzen- und Flanschabschnitt kann umgebogen werden, nachdem
der Stift in die Öffnung
eingepasst ist, wodurch die Innenfläche der Öffnung 206 den Stift
einschließt. Es
können
auch andere Methoden zum Verbinden der Abschnitte verwendet werden,
bei denen kein Stift verwendet wird, der aus dem hohlen Hülsenabschnitt
oder einer Öffnung
in dem Spitzen- und Flanschabschnitt vorsteht.
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Bei
der Verwendung einer Hülse
oder eines Kolben aus mehreren Abschnitten kann die Feder über der
Hülse und
dem Kolben angebracht werden, nachdem das Hülsenende umgebogen ist. Beispielsweise
kann das Lager des Kolben durch das offene Ende des hohlen Abschnitts
in den hohlen Hülsenabschnitt
eingepasst werden. Das offene Ende des hohlen Abschnitts wird dann
umgebogen. Anschließend wird
eine Feder über
dem hohlen Hülsenabschnitt angeordnet
und gegen den Flansch des Kolben geschoben. Der Spitzen- und Flanschabschnitt
der Hülse
wird dann mit dem hohlen Hülsenabschnitt
verbunden. Alternativ kann auch ein Kolben mit zwei Abschnitten
verwendet werden, wobei die Spitze und der Flansch des Kolbens den
ersten Abschnitt und der Schaft und das Lager den zweiten Abschnitt
bilden. In diesem Fall wird, nachdem das offene Hülsenende
zum Zurückhalten
des Kolbenlagers umgebogen ist, die Feder über dem Kolben und der Hülse angebracht
und gegen den Flansch der Hülse
geschoben. Der Spitzen- und Flanschabschnitt des Kolbens wird dann
mit dem Lager- und Schaftabschnitt verbunden. Demzufolge muss bei
diesen Ausführungsbeispielen
die Feder nicht zusammengedrückt
sein, um das offene Hülsenende
zum Ermöglichen
des Umbiegens freizulegen.
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Die
Länge 67 der
Feder kann im zusammengedrückten
Zustand (das heißt,
die Höhe
der kompakten Feder) länger
als die Länge
der Hülse
sein, gemessen von der Flanschfläche 64 der
Hülse,
die die Feder stützt,
zu dem offenen Hülsenende.
Darüber
hinaus kann die nicht umgebogene Länge 66 der Hülse kürzer als
die Länge
der Höhe 67 der
kompakten Feder sein (3). Bei konventionellen inneren Federmessköpfen muss
die Länge
der vollständig zusammengedrückten Feder
andererseits kürzer
als die Länge
der Hülse
sein, um das (die) Kolbenlager aufzunehmen. Auf diese Weise kann
bei dem vorliegenden Beispiel für jede
Federlänge
eine kürzere Hülsenlänge verwendet
werden. Deswegen kann ein kürzerer
Messkopf mit einer kürzeren
elektrischen Verbindung verwendet werden, ohne die Federlänge zu verkleinern.
Zusätzlich
ist, da die Feder außerhalb der
Verbindung liegt, bei jeder Federlänge die Feder größer als
eine innere Feder, da sie einen größeren Federdurchmesser und
deswegen eine längere Drahtlänge aufweist.
Darüber
hinaus kann durch das Bewegen eines Flansches näher zu seiner jeweiligen Spitze,
wie beispielsweise beim Bewegen des Flansches 24 näher zu der
Spitze 22 der Hülse,
wie durch die gestrichelten Linien in 3 dargestellt
ist, eine längere
Feder verwendet werden, wodurch das Federvolumen und damit die Betriebsdauer
der Feder weiter erhöht
wird, ohne dass die Federnachgiebigkeit beeinträchtigt wird. Dementsprechend
ermöglicht
das Bewegen eines Flansches näher
zu seiner jeweiligen Spitze ein Verkürzen der Messkopflänge, ohne
dass die Federlänge
und Federnachgiebigkeit verringert wird.
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Um
sicherzustellen, dass das Lager die innere Wand der Hülse kontaktiert,
um eine elektrische Leitung durch die Verbindung (das heißt, der
Kolben und die Hülse)
zu bilden, ist es wünschenswert,
dass der Messkopf seitlich vorgespannt ist, das heißt, dass eine
Krümmungskraft
auf den Messkopf ausgeübt wird,
um zu versuchen, den Messkopf entlang seiner Länge zu krümmen. Bei dem Beispiel wird
dies durch die Verwendung einer Feder erreicht, deren Enden nicht
rechtwinklig sind, so dass die Länge 67 der
Feder entlang einer Seite der Hülse
länger
als die Länge 69 der
Feder entlang einer gegenüberliegenden Seite
der Hülse
ist (3). Dies wird durch das Verwenden einer Feder
erreicht, die an derselben Seite der Hülse beginnt und endet. In dieser
Hinsicht ist die Kraft, die durch die Feder auf den Kolben ausgeübt wird,
auf einer Seite der Hülse
größer (das
heißt,
die Seite, auf der die Feder länger
ist), wodurch der Kolben sich entlang einer in Bezug auf die Mitte
der Hülse
schrägen
Achse erstreckt, wodurch das Lager mit der Innenfläche der
Hülse in
Kontakt bleibt.
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Ein
beispielhafter Messkopf verfügt über eine
Länge 68,
wenn er durch eine Feder von etwa 3,3 mm (0,13 inch), gemessen von
der Kolbenspitze bis zur Hülsenspitze,
vollständig
vorgespannt ist (4). Die Länge des beispielhaften, vollständig zusammengedrückten Messkopfes
beträgt
2,5 mm (0,1 inch). Der beispielhafte Messkopf verfügt über eine
Strecke oder Nachgiebigkeit von etwa 0,76 mm (0,030 inch) zwischen
der Hülse
und dem Kolben mit einer Federkraft von etwa 28,9 (1 Unze) bei einer Strecke
von etwa 0,51 mm (0,020 inch).
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Die
Messköpfe
werden üblicherweise
in den Hohlräumen 100,
die in Muffen (oder Testplatten) 102 ausgebildet sind,
eingepasst (5). Diese Hohlräume weisen
einen Durchmesser 104 auf, um die Messköpfe mit den äußeren Federn
aufzunehmen. An einer Endseite 106 der Muffe verengt sich
jeder Hohlraum zu einer Öffnung 108,
um ein Durchtreten der Messkopfspitze zu ermöglichen. Die Verengung der
Hohlräume
bildet Schultern 110 in den Hohlräumen. Wenn die Messköpfe in die
Hohlräume
eingesetzt sind, kommen ihre Kolbenflansche 28 mit den Hohlraumschultern 110 in
Eingriff, während
ihre Kolbenspitzen 26 über
die Muffe hinaus durch die Öffnungen 108 vorstehen.
Eine Deckplatte 112 mit Öffnungen 114 in demselben
Muster wie die Öffnungen 108 auf
der Testmuffe wird mit der Testmuffe zusammengeführt, so dass die Hülsenspitzen 22 des
Messkopfes durch die Öffnungen 114 der
Deckplatte vorstehen. Die auf der Deckplatte angeformten Öffnungen
weisen einen größeren Durchmesser
als den Durchmesser der Spitzen, aber einen kleineren als der äußere Durchmesser
der Flansche auf. So kommt die Deckplatte mit den Hülsenflanschen 24 in Eingriff,
wenn die Messköpfe
gestreckt sind. Demzufolge können
die Muffen mit der Deckplatte ermöglichen, dass die Ausdehnung
der Messköpfe
begrenzt wird. Die Messköpfe
können
auch so angebracht werden, dass ihre Hülsenspitzen 22 die
Muffenöffnungen 108 durchtreten
und ihre Kolbenspitzen 26 die Deckplattenöffnungen 114 durchtreten.
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Mit
Bezug auf 6 weisen die Messköpfe keine
umgebogenen Hülsenenden 20 auf.
Jeder Kolben ist in einem Muffenhohlraum 100 angeordnet. Dann
wird eine Feder 16 über
dem Kolben eingesetzt, gefolgt von einer Hülse, die in den Hohlraum geschoben
wird, um von außen
mit dem Kolben in Eingriff zu kommen. Anschließend wird die Deckplatte 112 mit
der Muffe zusammengeführt.
Die in den Hohlräumen
angeformten Schultern 110 und die Deckplatte 112 ermöglichen
ein Zusammenhalten des Messkopfes. Ein Messkopf gemäss diesem
Beispiel erfordert keine getrennte Lagerfläche. Es ist eher so, dass der
Schaft 34 als Lagerfläche
für das Lager
gegen die inneren Hülsenwände fungiert (6).
Der Durchmesser des Schafts ist etwas kleiner als der innere Durchmesser
der Hülse.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung besteht jeder Messkopf aus einer Feder
und zwei separaten Abschnitten 120, 122, von denen
jeder eine Spitze 124 und einen Flansch 126 aufweist
(7). Eine vorzugsweise mit einem halbzylindrischen
Abschnitt 129 ausgebildete Kontaktkomponente 128 erstreckt
sich von jedem Messkopfabschnitt der Spitze 124 gegenüberliegend.
Jeder halbzylindrische Kontaktabschnitt weist eine halbzylindrische
Oberfläche 130 und
eine flache Oberfläche 132 auf.
Um jeden Messkopf auszubilden, ist der erste Abschnitt 120 in
dem Muffenhohlraum angeordnet, so dass seine Spitze 124 durch
die Hohlraumöffnung 108 durchtritt.
Dann wird die Feder 16 über
die Kontaktkomponente eingefügt
und liegt an dem Flansch 126 an. Dann wird der zweite Abschnitt 122 mit
seiner Kontaktkomponente voran in den Hohlraum eingefügt, so dass
die flache Oberfläche 132 des
zweiten Abschnittes der Kontaktkomponente mit halbzylindrischem
Abschnitt mit der flachen Oberfläche 132 des
ersten Abschnittes der Kontaktkomponente mit halbzylindrischem Abschnitt
zusammenpasst. Die Fe der ist zwischen den beiden Flanschen sandwichartig
angeordnet. Sobald alle Messköpfe
in den Hohlräumen
zusammengebaut worden sind, wird die Abdeckplatte 112 so
an die Testmuffe angepasst, dass die Spitzen der zweiten Abschnitte durch
die Plattenöffnungen
durchtreten. Die in den Hohlräumen
und der Abdeckplatte ausgebildete Schulter 110 dient auch
hier zum Zusammenhalten jedes Messkopfes. Wenn sich der Messkopf
ausdehnt und zusammendrückt,
bleibt die flache Oberfläche
des ersten Abschnittes der Kontaktkomponente in Kontakt mit der
flachen Oberfläche
des zweiten Abschnittes der Kontaktkomponente, um eine elektrische
Bahn zwischen den beiden Kontaktkomponenten zu schaffen. Andere
Ausgestaltungen von Kontaktkomponenten können verwendet werden. Beispielsweise
kann die Kontaktkomponente jedes Abschnittes zylinderförmig sein,
oder die Kontaktkomponente des ersten Abschnittes kann zylinderförmig sein,
während
die Kontaktkomponente eines zweiten Abschnittes flach sein kann.
Die Kontaktkomponenten der beiden einen Messkopf bildenden Abschnitte sollten
einen gegenseitigen Kontakt beibehalten, um eine elektrische Bahn
zwischen den beiden Abschnitten zu schaffen, so dass eine elektrische
Verbindung zwischen den beiden Abschnitten gebildet ist. Es ist vorteilhaft,
jeden Messkopf mit identischen Messkopfabschnitten auszubilden,
um die Messkopfherstellung zu vereinfachen und hierbei entstehende Kosten
zu verringern. Um das Anpassen der Kontaktkomponenten zu unterstützen, sollten
die Kontaktoberflächen
der beiden Komponenten zueinander komplementär, aber nicht notwendigerweise
flach, sein.
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Anstatt
der Deckplatte 112 kann auch die Kontaktplatte (das heißt, die
Leiterplatte) 113, die mit der Testausrüstung 117 verbunden
ist, verwendet werden, um die Hohlräume 100 zu bedecken.
Die Kontaktplatte weist Kontaktpunkte 115 auf, die in einem
Muster angeordnet sind, um mit dem Messkopfabschnitt, den Kolben-
oder Hülsenspitzen,
wie den in 9 dargestellten Spitzen 224,
in Kontakt zu kommen. Anstatt der Kontaktplatte oder der Deckplatte
kann auch die zu testende Leiterplatte verwendet werden, um die
Hohlräume 100 zu
schließen,
so dass die Kontaktpunkte auf der zu testenden Leiterplatte mit
den Messkopfspitzen in Kontakt kommen.
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Weiterhin
kann die Muffe nur zylindrische Hohlräume 300 aufweisen,
wie in 10 dargestellt ist. In so einem
Fall wird die zu testende Leiterplatte 302 mit einer Seite
der Muffe zusammengeführt,
so dass ihre Kontaktpunkte 304 mit den Messkopfspitzen 324 in
Kontakt kommen. Die mit der Testausrüstung 117 verbundene
Kontaktplatte 113 wird mit der gegenüberliegenden Seite der Muffe
verbunden, wobei die Leiterplatte und die Kontaktplatte die Messköpfe in den
Hohlräumen
halten.
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Wie
gezeigt wurde, ermöglichen
alle oben genannten Messkopfausführungsbeispiele
eine Vergrößerung des
Federvolumens ohne eine Beeinträchtigung
der Federnachgiebigkeit und ermöglichen
ebenfalls eine Verkleinerung der Länge der elektrischen Verbindungen
ohne eine Verkleinerung des Messkopffedervolumens.
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Auch
wenn die vorliegende Erfindung mit Bezug auf mehrere ihrer Ausführungsbeispiele
beschrieben und illustriert wurde, soll es so verstanden werden,
dass sie nicht dadurch begrenzt ist, da Änderungen und Abänderungen
darin vorgenommen werden können,
die in dem vollen vorgesehenen Bereich dieser Erfindung liegen,
wie er im Folgenden beansprucht wird.