DE69936893T2 - Federsensor - Google Patents

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die vorliegende Erfindung schafft den Federmesskopf gemäss dem unabhängigen Patentanspruch 1. Die abhängigen Patentansprüche geben bevorzugte, aber optionale Merkmale an.
  • 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.
  • 1A ist eine Seitenansicht eines Messkopfes gemäss dem Stand der Technik.
  • 1B ist eine Seitenansicht eines Messkopfes gemäss dem Stand der Technik.
  • 2 ist ein Querschnitt eines Messkopfes, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.
  • 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.
  • 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.
  • 5 ist ein Querschnitt eines Testmuffenabschnitts mit Messköpfen, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind.
  • 6 ist ein Querschnitt eines Testmuffenabschnitts mit Messköpfen, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind.
  • 7 ist ein Querschnitt eines Testmuffenabschnitts mit Messköpfen gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 8 ist ein Explosionsquerschnitt einer Hülse mit einem hohlen Abschnitt und einem Spitzen- und Flanschabschnitt, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.
  • 9 ist ein Querschnitt eines Testmuffenabschnitts mit Messköpfen eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäss der vorliegenden Erfindung.
  • 10 ist ein Querschnitt eines Testmuffenabschnitts mit Messköpfen eines anderen Ausführungsbeispiels gemäss der vorliegenden Erfindung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (8)

  1. Federmesskopf mit einem ersten Abschnitt (120), der an einem Ende des ersten Abschnitts über eine Spitze (124), über ein sich der Spitze (124) des ersten Abschnittes gegenüberliegend erstreckendes erstes Kontaktbauteil (128) und über einen sich zwischen der Spitze und dem ersten Kontaktbauteil radial nach außen erstreckenden Flansch (126) verfügt, und mit einem zweiten Abschnitt (122), der an einem Ende über eine Spitze (124), über ein zweites Kontaktbauteil (128), das sich der Spitze (124) des zweiten Abschnittes gegenüberliegend erstreckt und in Kontakt mit dem Kontaktbauteil des ersten Abschnittes ist, und über einen Flansch (126) verfügt, der sich zwischen der Spitze (124) des zweiten Abschnittes und dem zweiten Kontaktbauteil radial nach außen erstreckt, und mit einer Feder (16), die zwischen den beiden Flanschen angeordnet ist und die beide Kontaktbauteile umgibt, wobei sich die beiden Abschnitte in Bezug aufeinander verlängern und zusammendrücken und wobei das erste Kontaktbauteil und das zweite Kontaktbauteil über äußere Oberflächen während des Zusammendrückens und Verlängerns in Kontakt miteinander bleiben.
  2. Federmesskopf nach Anspruch 1, bei dem das erste Kontaktbauteil und das zweite Kontaktbauteil halbzylinderartige Abschnitte (130) aufweisen, die jeweils eine flache Oberfläche (132) haben, und wobei die flache Oberfläche des halbzylinderartigen Abschnittes des ersten Bauteiles die flache Oberfläche des halbzylinderartigen Abschnittes des zweiten Bauteiles berührt.
  3. Federmesskopf nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die beiden Kontaktbauteile identisch sind.
  4. Federmesskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die beiden Abschnitte identisch sind.
  5. Federmesskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich die beiden Abschnitte entlang einer Strecke in Bezug aufeinander verlängern und zusammendrücken und wobei der Flansch des zweiten Abschnittes in Richtung der Strecke von dem ersten Abschnitt beabstandet ist.
  6. Federmesskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der an einer Muffe (102) angebracht ist, wobei die Muffe über eine erste Seite, über eine zweite Seite sowie dazwischen über einen Mantel und der Mantel über einen Hohlraum (100) verfügt, der auf jeder Seite der Muffe eine Öffnung bildet, wobei der Federmesskopf innerhalb des Hohlraumes angeordnet ist, wobei ein erstes Mittel (112) an einer ersten Seite der Muffe die Hohlraumöffnung an der ersten Seite und ein zweites Mittel (110) an der zweiten Seite der Muffe die Hohlraumöffnung an der zweiten Seite der Muffe begrenzen.
  7. Federmesskopf nach Anspruch 6, der in der Muffe angeordnet ist, wobei das erste Mittel (112) eine Platte ist, die eine erste Öffnung mit einem Durchmesser ausbildet, der kleiner als der Durchmesser der an der ersten Seite der Muffe ausgebildeten Öffnung ist.
  8. Federmesskopf nach Anspruch 6, der in der Muffe angeordnet ist, wobei die Muffe (102) eine Anzahl von Hohlräumen (100) zur Aufnahme des Messkopfes aufweist.
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