EP3555967B1 - Verfahren zur herstellung von mindestens einem hochfrequenz-kontaktelement oder einer hochfrequenz-kontaktelement-anordnung sowie zugehörige vorrichtungen - Google Patents

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EP3555967B1
EP3555967B1 EP19703289.9A EP19703289A EP3555967B1 EP 3555967 B1 EP3555967 B1 EP 3555967B1 EP 19703289 A EP19703289 A EP 19703289A EP 3555967 B1 EP3555967 B1 EP 3555967B1
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body part
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contact
frequency contact
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Hauke SCHÜTT
Waldemar Schmidt
Alexandra HENNIGER-LUDWIG
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Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
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Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing at least one high-frequency contact element or a high-frequency contact element arrangement, as well as associated devices.
  • Modern connection technology does not only include contact elements for contacting and transmission of direct voltage or low frequency signals according to the DE 10 2016 004 520 A1 , but also contact elements for contacting and transmission of high-frequency signals.
  • a high-frequency signal is understood here and in the following to be a signal with a frequency from 3 MHz to 30 THz, that is to say almost the entire range of the electromagnetic spectrum.
  • Contact elements are preferably used for the transmission of high-frequency signals between contact connections of two adjacent circuit boards (so-called board-to-board connection; German: circuit board-to-circuit board connection).
  • contact elements for high-frequency signals is the contacting and transmission of a high-frequency signal between a contact connection of a circuit to be tested, for example an integrated circuit to be tested, and a contact connection of a printed circuit board that is connected to a measuring device.
  • the contact on the integrated circuit to be tested can take place here on a contact connection of the housing of the integrated circuit or directly on a contact connection or a contact surface on the substrate of the integrated circuit.
  • An application is also possible in which the contact element that contacts a contact connection of the circuit to be tested is connected with its other contact end directly to a measuring cable that is led to the measuring device.
  • contact elements for high-frequency signals are also conceivable, which electrically bridge the contact areas on the substrate of two integrated circuits.
  • a contact element designed in this way is matched in terms of its impedance at its contact points to the impedance on the associated contact connections to be contacted and prevents undesired reflections of the high-frequency signal to be contacted and transmitted at the contact points.
  • a transition between these two impedance values that is as constant as possible within the contact element is to be achieved with a view to minimizing signal reflections.
  • a contact element that has a reflection-minimized design both at its two contact points and between the two contact points with regard to its impedance has a set impedance along its longitudinal extension.
  • a set impedance of a contact element is understood here and below to mean an impedance which is matched between the two contact points to the impedance of the respective contact surface to be contacted.
  • a preferably constant impedance over the entire longitudinal extension is achieved by suitable shaping and choice of material for the contact element.
  • a continuous or at least multiple stepped transition between the two different values of an adapted impedance at the two contact points of the contact element is realized by means of shaping and material selection in the contact element.
  • Such a contact element must typically also meet other technical requirements:
  • the course of the cross-sectional geometry between the inner conductor and the outer conductor signal routing of a high-frequency contact element is to be made as continuous as possible both at the contact points to the contact connections to be contacted and between the contact points in order to avoid undesired To avoid modes of the high-frequency signal to be contacted and transmitted.
  • Contact elements are preferably designed to be elastic, on the one hand to compensate for variable distances between the contact connections to be contacted and on the other hand to exert sufficient contact pressure from the contact element on the contact connections to be contacted.
  • a multiplicity of contact connections to be contacted in parallel with an increasingly smaller grid spacing between the contact connections requires progressive miniaturization of the contact elements.
  • the miniaturization of the contact elements is also accelerated by the increasing reduction in the distance between the contact connections to be contacted.
  • contact elements Another challenge for the technical design of contact elements is that parallel contact elements each contact contact connections of an integrated circuit to be tested in a comparatively small grid spacing and translate into opposing contact surfaces with a comparatively larger grid spacing. In this way, a more easily manageable assembly of the measuring cables at the contact points of the individual contact elements as well as an easily manageable contact with contact terminals or contact surfaces on a circuit board that is connected to the measuring device is possible.
  • the miniaturization of contact elements is also subject to a technical limit with such conventional manufacturing technologies. In many cases, miniaturized contact elements below a certain size cannot be mass-produced.
  • the conventional production of a high-frequency contact element ultimately requires individual production of individual components, such as, for example, the inner conductor element, insulator element and outer conductor element, and subsequent assembly of the individual components to form the finished high-frequency contact element.
  • individual components such as, for example, the inner conductor element, insulator element and outer conductor element
  • assembly is still largely manual and makes the finished product considerably more expensive.
  • Isolator elements which each have several areas made of different materials in one piece, cannot be manufactured at all with conventional manufacturing technology.
  • the present invention is based on the object of developing a method for the cost-effective production of a contact element for contacting and transmission of a high-frequency signal which, with regard to its electrical and mechanical properties is optimized and can be produced with quality even to a very small extent.
  • a method for the cost-effective production of a contact element arrangement for contacting and transmission of a plurality of high-frequency signals, which contains a plurality of contact elements, and associated devices can also be implemented by the invention.
  • the main body part of the high-frequency contact element which has a bushing between a first end and a second end, is made of a dielectric material.
  • the base body part designed in this way represents the insulator element of the high-frequency contact element according to the invention.
  • the high-frequency contact element is preferably composed of a one-piece base body part.
  • the individual dielectric parts of the base body part are suitably connected to one another before coating, for example by means of gluing.
  • the dielectric base body part is also coated with an electrically conductive layer.
  • the electrically conductive layer is removed in an area surrounding the feedthrough at the first end and at the second end of the main body part.
  • the main advantage of this method according to the invention is that the individual components of the high-frequency contact element, ie the inner conductor element, the insulator element and the outer conductor element, no longer have to be manufactured individually and then need to be assembled into the finished high-frequency contact element in a comparatively complex manner. Instead, the high-frequency contact element is produced using three sequential production steps that can be automated.
  • the production of the base body part from a dielectric material by means of an additive manufacturing process in comparison to the production of individual parts in a conventional manufacturing technology, advantageously enables the realization of very complex geometries.
  • These complex geometries can also be advantageously combined with complex material combinations.
  • This enables high-frequency contact elements with complex electrical requirements, in particular complex requirements for impedance matching, to be met in combination with complex mechanical requirements.
  • extremely miniaturized high-frequency contact elements with very filigree geometric structures can be produced with the method according to the invention. High-quality high-frequency contact elements of this kind can only be manufactured in individual production using conventional methods in a very complex and therefore very cost-intensive manner.
  • additive manufacturing process which is also referred to as a “generative manufacturing process” is understood here and in the following to be a manufacturing process that is based on computer-internal data models from informal (liquids, gels / pastes, powders, etc.) or form-neutral (ribbon, wire, sheet) material using chemical and / or physical processes to manufacture products with high precision and at low cost. Although these are molding processes, no special tools are required for a specific product that have saved the respective geometry of the workpiece (for example casting molds).
  • 3-D laser lithography is particularly suitable for realizing very small geometric structures of the high-frequency contact element.
  • a photosensitive material preferably a liquid photosensitive material, particularly preferably a pasty photosensitive material, is bombarded by means of a laser, preferably in individual laser light flashes, and in the process hardens at special points. In this way, the main body part of the high-frequency contact element is built up gradually from the photosensitive dielectric material.
  • the base body part of the high-frequency contact element After the dielectric base body part of the high-frequency contact element has been produced using additive manufacturing technology, the base body part is coated with an electrically conductive layer.
  • An electrochemical coating process for example an electroplating process, is preferably suitable as the coating process.
  • an electrical circuit is built up between a cathode, which is connected to the body to be electroplated, and an anode made of the coating material. Copper is preferred as the coating material. Palladium, silver, gold, nickel, tin or tin lead can also be used.
  • a chemical process can also be used for the coating.
  • a starting material that is bound to a carrier gas or dissolved in a liquid reacts with the base body part made of dielectric material under certain reaction conditions, for example temperature and pressure, and produces an electrically conductive layer, preferably a metallic layer, as the reaction result.
  • a physical process such as the sputtering process or other evaporation processes can also be used as the coating process.
  • a combination of an electrochemical process with a chemical process or a combination of an electrochemical process with a physical process is also conceivable as an alternative coating.
  • a mechanical method such as grinding the electrically conductive layer with a suitable grinding tool can be used.
  • the electrically conductive layer can also be removed using a physical or optical method, for example by means of laser ablation or laser evaporation.
  • the electrically conductive layer is removed from a surface of the main body part by bombarding it with laser radiation.
  • the laser radiation used here has a high power density, which leads to rapid heating and formation of a plasma on the surface.
  • the chemical bonds of the electrically conductive layer are broken and / or thrown out of the surface of the main body part.
  • the electrically conductive layer can also be removed using a chemical process, for example using the so-called lift-off process.
  • a sacrificial layer preferably made of photoresist, is applied between the electrically conductive layer and the base body part made of dielectric material.
  • the sacrificial layer is removed using a wet chemical process with a solvent such as acetone. With the sacrificial layer, the electrically conductive layer with lift off and washed away.
  • the layer thickness of the coating i.e. the electrically conductive layer, carried out within the implementation comparatively larger than the layer thickness of the coating on the outer surface of the base body part.
  • the coating fills the bushing completely.
  • an electrically conductive starter layer must be applied to the electrically insulating material of the base body part by means of a chemical process, for example.
  • the coating of the dielectric base body part with an electrically conductive layer thus preferably includes coating the dielectric base body part with a plurality of electrically conductive layers.
  • Each electrically conductive layer is preferably a metallic layer in each case.
  • the individual metallic layers, ie the starting layer and the at least one further metallic layer placed thereon, are preferably made from a different metallic material.
  • the contact element according to the invention contains the two contacting areas, which each serve to make electrical contact with the contact surfaces or contact connections to be contacted on a circuit board, on a substrate or on a housing of an integrated circuit, and the connection area arranged between the two contacting areas.
  • the high-frequency contact element is designed to be elastic in at least one area in order to exert sufficient contact pressure on the contact surfaces or contact connections to be contacted and to compensate for variable distances between the contact surfaces or contact connections to be contacted due to manufacturing tolerances.
  • the elasticity is preferably formed in the connection area between the two contacting areas of the contact element.
  • only the contacting areas or the entire contact element can be made elastic.
  • the contact element can also be composed of individual elastic regions and rigid regions arranged in between.
  • the elasticity in the individual areas of the high-frequency contact element is achieved by a suitable material selection and / or by a suitable shape.
  • the dielectric material of the base body part is preferably selected to be elastic.
  • An elastomer, for example silicone or natural rubber, can be used as the dielectric material with elastic properties.
  • Geometric shapes that give a contact element for high-frequency signal transmission a certain elasticity are concentrated on elastic realizations in which the at least one inner conductor can be completely surrounded by a common, electrically shielding outer conductor over the entire length of the contact element.
  • a coaxial formation between the inner and outer conductors over the entire length of the high-frequency contact element is preferred.
  • a shaping as a torsion spring or as a spring arm is particularly suitable.
  • the spring arm can also be designed in a meandering shape from at least three turns or loops. Due to the meander shape, the elasticity of the contact element is additionally increased with each additional turn or loop.
  • the base body part has both the two contacting areas as well as the connection area connecting the two contacting areas.
  • a multi-part solution is also possible in which a separate component for contacting is attached to the base body part in the area of the contacting.
  • This separate component for contacting can also be constructed from a dielectric material by means of additive manufacturing technologies and a subsequent metallic coating can be produced.
  • any suitable conventional metal processing technology or any structure and layer technology known from the semiconductor field can also be used here.
  • the two contacting areas are each implemented as first and second ends of the contact element formed on the face, which are each provided with at least one metallic layer on the inner and outer conductor sides.
  • a face contact with associated inner conductor and outer conductor-side contact connections or contact areas on a circuit board, an IC substrate or an IC housing is possible.
  • the contacting areas of the high-frequency contact element can also have more complex shapes due to the diverse geometrical implementation options of additive manufacturing technology.
  • several contact tips preferably arranged in a circle in the contacting region on the outer conductor side are conceivable.
  • an annular shape with a conically shaped contacting edge can be used on the inner and outer conductor sides. In both cases a point or line contact between the Realized respective contacting area of the contact element and the respective contact surface to be contacted, which enables reliable contact formation even with uneven contact surfaces.
  • Elastic contact areas can also be implemented with a one-piece solution when using additive manufacturing technology on the inner and outer conductor sides.
  • several geometric shapes are implemented in the inner conductor and outer conductor side contacting area, which are based on the spring arm principle.
  • the inner-conductor and outer-conductor-side contacting area has a contact that is directed into a radial extension of the main body part.
  • the contacting area on the inner conductor side makes contact with a contact area and the contact area on the inner conductor side makes contact with a plurality of contact areas.
  • the contact surfaces to be contacted are preferably each spherical and represent the contact surface of an electrically conductive ball, preferably an electrically conductive solder ball, which is electrically and mechanically connected to a printed circuit board, an IC housing or an IC substrate.
  • an electrically conductive ball preferably an electrically conductive solder ball
  • one solder ball for the inner conductor-side contact and several solder balls for the outer conductor-side contact are provided, each of which is arranged on a concentric circle around the solder ball for the inner conductor contact.
  • the diameter of the solder ball for the inner conductor contact is adapted to the inner diameter of the coated bushing of the contact element.
  • solder ball in the case of a high-frequency contact element for the transmission of at least one differential high-frequency signal, a solder ball must be provided for making contact with each individual inner conductor.
  • the solder balls for the outer conductor contact are to be arranged in such a way that they enclose all solder balls for the inner conductor contacts on a self-contained line.
  • the dielectric base body part of the high-frequency contact element according to the invention is preferably to be provided with a bevel or step in the area of the contact area on the inner and outer conductors.
  • the contact contains not only a radially directed component, but also an axially directed component.
  • a conically shaped and electrically conductive body for example a conical or a frustoconical body, can alternatively be used.
  • a cylindrical body can alternatively also be used.
  • components for contacting can likewise each be implemented as contact tips or ring-shaped bodies with a conically shaped contacting edge. These components for contacting are connected in the inner conductor and outer conductor-side contacting area of the high-frequency contact element according to the invention to the coated base body part, preferably by means of soldering. Contact crowns can also be used as components on the inner conductor and outer conductor side for making contact.
  • Contacting areas with elasticity can each preferably be formed as dome-shaped components for contacting the inner conductor and outer conductor side.
  • Other geometrical shapes that realize elasticity such as, for example, spring-arm-shaped, plate-spring-shaped or spiral-spring-shaped shapes, can also be used.
  • the components for contacting are manufactured separately in additive or conventional manufacturing and fed with the dielectric base body part to the additive manufacturing process for manufacturing the high-frequency contact element.
  • the impedance of the high-frequency contact element in the two contacting areas and in certain sections between the two contact areas along the length of the high-frequency contact element is determined by a suitable choice of the dielectric material of the base body part and by a suitable geometric shape of the dielectric base body part.
  • a coaxially implemented one is implemented with regard to impedance matching High-frequency contact element in each case preferably a continuous change of an inner conductor-side diameter and an outer-conductor-side diameter of the high-frequency contact element formed between the first end and the second end of the contact element.
  • the ratio between the inner-conductor-side diameter and the outer-conductor-side diameter of the high-frequency contact element is in this case made constant between the first end and the second end of the contact element.
  • an at least one-step change in an inner-conductor-side diameter and an outer-conductor-side diameter of the high-frequency contact element is achieved formed between the first end and the second end of the preferably rotationally symmetrical high-frequency contact element.
  • both the input impedances and the geometrical dimensions of the two inner conductor or outer conductor-side contact surfaces to be contacted differ from one another, a constant or multiple step change in an inner-conductor-side diameter and an outer-conductor-side diameter of the coaxially designed high-frequency contact element between the first end and the second end of the high-frequency contact element formed.
  • the impedance in the connection area of the high-frequency contact element between the two contact-making areas of the high-frequency contact element and the two different input impedances of the contact areas to be contacted are brought closer to the two different input impedances. In this way, too, there is a reflection-minimized and thus high-frequency optimized transmission in the high-frequency contact element according to the invention.
  • a multi-step change in the impedance along the longitudinal extension of the high-frequency contact element can be achieved with a coaxial high-frequency contact element in that the inner conductor and the outer conductor-side diameter of the coaxially designed high-frequency contact element according to the invention are each made constant in individual sections of the high-frequency contact element are.
  • the inner conductor and outer conductor-side diameter of the coaxially designed high-frequency contact element according to the invention change in the same ratio in each case in successive sections.
  • the dielectric base body part can be constructed from layers following one another in the longitudinal axis direction of the base body part, each made of a dielectric material with a changed relative permittivity.
  • each of these cavities is filled with a further dielectric material, the relative permittivity of which is different, preferably smaller, than the relative permittivity of the dielectric material of the base body part. It is preferably filled with air.
  • another gaseous substance or a liquid substance or a solid dielectric material can be used. In this way, the effective permittivity of the high-frequency contact element along the longitudinal extent of the high-frequency contact element in which the respective hollow space is formed can be suitably reduced by the individual cavity.
  • the impedance can thus be kept constant when the inner conductor and outer conductor side diameter changes, in order to match it to the identical intrinsic impedance of the two contact surfaces to be contacted with the high-frequency contact element according to the invention adapt.
  • a steady or multi-step change of the impedance can alternatively be achieved by the arrangement and geometric design of the at least one cavity.
  • slots inside the main body are alternatively also conceivable, each of which runs over the entire radial extension of the main body part.
  • these slots are to be filled with a dielectric material in the manufacturing process of the base body part using additive manufacturing technology. which, in contrast to the dielectric material of the rest of the base body part, can be selectively removed again.
  • sacrificial layers made of a suitable dielectric material, for example a light-sensitive photoresist, are built up additively within the base body part.
  • the metallic coating in the sections of the slots filled with dielectric sacrificial layers is removed by means of known methods, for example by means of laser ablation. To identify these sections, these sections have, for example, a curved surface, ie a concave or a convex surface, compared to the remaining sections of the base body part.
  • the sacrificial layers are removed with a suitable solvent, for example acetone, while the remaining areas of the base body part made of an insoluble dielectric material do not react with the solvent. In this way, slots are created within the main body part which extend to the side edge of the coated main body part.
  • the effective permittivity of the dielectric base body part and thus the course of the impedance of the high-frequency contact element according to the invention along its longitudinal extent can be specifically influenced by suitable arrangement and geometric design of such slots.
  • the elasticity of the high-frequency contact element according to the invention can advantageously be additionally increased.
  • the circumference of the high-frequency contact element can advantageously be slightly widened in the area of the slots.
  • the metallic coating on the inner conductor side must also be removed in this case.
  • the two contact connections or contact surfaces to be contacted with the high-frequency contact element can not only be arranged at a certain axial distance from one another in the direction of the longitudinal axis of the contact element, but in real applications also be arranged axially offset from one another with regard to their surface axes and / or with regard to the Orientation of their surface axes have an angular offset.
  • the high-frequency contact element no longer extends along a longitudinal axis, but can have a more complex shape.
  • Such a variable longitudinal extension of the high-frequency contact element can on the one hand be implemented continuously with suitably dimensioned curvatures.
  • such a high-frequency contact element can also be assembled in a stepped manner from individual sections which each run along an associated longitudinal axis and have an associated orientation to one another.
  • Both cases of a variable longitudinal extension of the high-frequency contact element can be manufactured with a dielectric base body part manufactured by means of an additive manufacturing process with little effort and with a high manufacturing quality even down to the nanometer range.
  • connection part can for example be a common connecting plate made of a dielectric material, in which the individual high-frequency contact elements are arranged in a certain grid and mechanically fixed.
  • the connecting part can also be a connecting web made of a dielectric material, which connects two high-frequency contact elements arranged in a specific grid with one another and thus spaced them apart at a specific grid spacing.
  • the connecting plate and the individual connecting webs can be manufactured together with the base body parts of the individual high-frequency contact elements in a common manufacturing step using additive manufacturing technology.
  • the connecting plate or the individual connecting webs can be prefabricated by an additive or a conventional manufacturing technology and fed to the additive manufacturing process for manufacturing the high-frequency contact element arrangement.
  • the connecting plate and the individual connecting webs are only used as a so-called support geometry for mutual support and spacing of the individual base body parts in the additive manufacturing process, the individual high-frequency contact elements are separated from the connecting plate or connecting webs in a final production step.
  • the connecting plate or the connecting webs each have a predetermined breaking point at a suitable point.
  • the separation can be mechanical by means of milling or grinding or done optically by laser.
  • the separation of the individual high-frequency contact elements from one another can take place in the same production step as the removal of the metallic layer at the first and second ends of the individual high-frequency contact elements.
  • the connecting plate can be arranged at any desired position in the longitudinal extension of the individual high-frequency contact elements.
  • a high-frequency contact element arrangement is also possible in which a high-frequency contact element is arranged at individual opposite positions on the top and bottom of the connecting plate. These two opposite high-frequency contact elements are each connected to each other via a metallically coated bore and form a pair of high-frequency contact elements for electrical contacting and transmission of a high-frequency signal between contact surfaces to be contacted on a circuit board, an IC substrate or an IC housing.
  • connection plate is implemented as an electrical circuit carrier and has on its top and / or bottom electrical signal lines.
  • the outer conductor of the high-frequency contact element can be contacted directly with an adjacent contact surface or an adjacent contact connection of an electrical signal line.
  • the inner conductor of the high-frequency contact element is contacted with an associated contact surface or an associated contact connection of an electrical signal line via a signal line within the connection plate.
  • This signal line is connected to the metallic coating of two bores within the connection plate, one of which is aligned with the high-frequency contact element and the other with the associated contact surface on the upper or lower side of the connection plate.
  • the individual high-frequency contact elements are additionally elastically supported by a separate elastic element.
  • This separate elastic element is connected to the high-frequency contact element according to the invention in the connection area between the two contacting areas of the high-frequency contact element and to the connection plate at a suitable connection point.
  • a torsion spring which is suitably designed to allow the high-frequency contact element to have sufficient elasticity can preferably be used as the elastic element.
  • connection plate is connected to high-frequency contact elements, each of which has a clear longitudinal extension in a direction transverse to the connection axis between the two contact surfaces to be contacted
  • a high-frequency contact element arrangement according to the invention can be used as a so-called space translator assembly can be used.
  • Distance translator assembly is understood to mean an assembly which in each case realizes electrical contact between contact surfaces that are respectively arranged and to be contacted in a first grid spacing and associated contact surfaces that are respectively arranged and to be contacted in a second grid spacing.
  • the first grid spacing is different from the second grid spacing.
  • FIG Figures 1A to 1C the principle of the method according to the invention for producing a high-frequency contact element is explained using FIG Figures 1A to 1C explained:
  • a base body part 1 of the high-frequency contact element 2 according to the invention is produced from a dielectric material.
  • the main body part 1 has a passage 4 in the direction of its longitudinal axis 3.
  • the main body part 1 has a single passage 4 which runs along the longitudinal axis 3.
  • the geometry of the dielectric base body part 1 does not necessarily have to be hollow cylindrical, as in FIG Figures 1A to 1C is shown for the sake of simplicity.
  • the geometry of the base body part 1 is preferably formed rotationally symmetrical to the longitudinal axis 3 in order to achieve coaxiality between the inner conductor and the outer conductor coating of the high-frequency contact element 2 according to the invention with the base body part 1 serving as an insulator element.
  • This coaxiality is an essential prerequisite for high-frequency-optimized contacting and transmission in an RF contact element.
  • the dielectric base body part 1 is coated with an electrically conductive coating 5, preferably a metallic coating 5.
  • the coating 5 completely encloses the dielectric base body part 1. Even with comparatively complex geometric shapes of the base body part 1, the entire outer surface of the base body part 1 is provided with a metallic coating 5 without any gaps.
  • the metallic coating 5 typically contains a metallic layer.
  • the dielectric base body part 1 is to be coated with an electrically conductive, preferably a metallic, starting layer by means of a non-electrochemical coating process.
  • the dielectric base body part 1 can each have a plurality of metallic layers over the entire surface or preferably selectively in certain areas in order to achieve special mechanical and electrical properties with this multiple coating.
  • the longitudinal extension of the base body part 1 is in contrast to the connection area 8 connecting the contact areas 7 11 or 7 12 and 7 21 or 7 22 , respectively, with increased mechanical and electrical requirements.
  • an additional gold layer in the two contacting areas 711, 7 12 , 7 21 and 7 22 , respectively advantageously brings about a higher abrasion resistance and at the same time a lower contact resistance.
  • the electrically conductive coating 5, preferably the metallic coating 5, is removed in an area 9 1 and 9 2 enclosing the bushing 5 at the first and second end 6 1 and 6 2 of the high-frequency contact element 2 according to the invention.
  • self-contained areas of the coating 5, which are each galvanically separated from one another, are formed on the outer surface of the base body part 1. These areas are on the one hand the area on the outer jacket surface of the base body part 1, which forms the outer conductor of the high-frequency contact element 2 according to the invention, and the areas in the individual bushings 5, which each form the individual inner conductors of the high-frequency contact element 2 according to the invention.
  • the original coating is divided into a coating 5 1 on the outer conductor side and a coating 5 2 on the inner conductor side.
  • an outer-conductor-side contacting area 7 11 and an outer-conductor-side contacting area 7 12 are formed at the first end 6 1 of the high-frequency contact element 2.
  • an outer-conductor-side contacting area 7 21 and an outer-conductor-side contacting area 7 22 are formed at the second end 6 2 of the high-frequency contact element 2.
  • a high-frequency contact element 2 according to the invention for contacting and transmitting a high-frequency signal can be produced by means of three successive and typically automatable production steps, without producing individual parts for the inner conductor element, the insulator element and the outer conductor element, which are then comparatively complex to assemble.
  • FIG. 2A and 2B shows a high-frequency contact element 2 according to the invention for contacting and transmission of a differential high-frequency signal.
  • it has two bushings 4 1 and 4 2 , which each run from the first end 6 1 to the second end 6 2 in the longitudinal extension of the high-frequency contact element 2.
  • the coatings 5 2 1 and 5 2 2 in the two bushings 4 1 and 4 2 each serve as an inner conductor, while the coating 5 1 on the outer jacket surface forms the outer conductor.
  • any number of technically sensible number of bushing pairs can be provided, the inner coating of which realizes the inner conductor pairs for transmitting a differential high frequency signal.
  • the individual pairs of bushings can be arranged either in a star shape or parallel to one another within the base body part 1.
  • a high-frequency contact element 2 is based Fig. 3 emerged.
  • the feedthrough 4 of the base body part 1 is completely filled with coating material by means of selective coating.
  • a coating can also be implemented within the feedthrough 4 which, compared to the coating 5 1 on the outside of the conductor, has a greater layer thickness and at the same time does not completely fill the feedthrough 4.
  • Such a selective coating with an increased layer thickness in the inner conductor area is particularly advantageous when contacting and transmitting high-frequency signals in a higher power range.
  • An increased layer thickness carried out by means of selective coating in a contact area 7 11 , 7 12 , 7 21 and 7 22 of the high-frequency contact element 2 according to the invention enables an extension of the service life of the high-frequency contact element, which is steadily shortening due to abrasion in the contact area.
  • Contact elements typically have an elastic behavior in connection area 8, on the one hand to achieve sufficient contact force in the contacting area with the contact surfaces or contact connections to be contacted and on the other hand to compensate for manufacturing tolerances between the contact surfaces or contact connections to be contacted.
  • the elasticity is preferably achieved over the entire longitudinal extent of the high-frequency contact element, ie over the entire connecting area 8 between the contacting areas 7 11 or 7 12 and 7 21 or 7 22 of the high-frequency contact element according to the invention.
  • only certain longitudinal sections of the high-frequency contact element can each be made elastic, between which inelastic longitudinal sections are provided.
  • FIG Figure 4A An embodiment for a longitudinal section of a high-frequency contact element according to the invention with elasticity, in which in particular the transmission of a high-frequency signal is possible, is shown in FIG Figure 4A evident.
  • the high-frequency contact element is implemented in the form of a torsion spring.
  • the cross-section of a torsion spring-shaped high-frequency contact element enables coaxiality to be achieved between the inner conductor and outer conductor-side coating 5 1 and 5 2 over the entire longitudinal extent and thus the realization of a elastic high-frequency contact element for contacting and transmission of a high-frequency signal.
  • additive manufacturing technology is preferably suitable for producing a base body part 1 with a torsion spring-shaped longitudinal extension in a comparatively simple manner.
  • expansions for the torsion spring-shaped high-frequency contact element can also be implemented, which allow a spacing for adjacent torsion-spring-shaped high-frequency contact elements, which is required when testing conductor tracks in semiconductor integration densities that can be realized today and in the future.
  • FIG. 4B Another suitable embodiment for a high-frequency contact element according to the invention with elasticity is a high-frequency contact element in the form of a spring arm according to FIG Figure 4B
  • the spring arm has, as in Figure 4B is shown, preferably two turns or curvatures (S-shaped course). This represents an implementation of a spring arm between the contacting areas 7 11 or 7 12 and 7 21 or 7 22 , which are each arranged in two mutually parallel planes, with minimal effort.
  • While the outer and inner diameter of the high-frequency contact element 2 at the first end 6 1 is smaller than the outer and inner diameter of the spring-arm-shaped connecting area 8 of the high-frequency contact element 2, the outer and inner diameter of the high-frequency contact element 2 at the second end 6 2 enlarged compared to the outer and inner diameter of the spring arm-shaped connecting area 8.
  • contact areas 7 11 and 7 12 on the first end 6 1 can be used to make contact with the outer conductor and inner conductor-side contact areas or contact connections on an integrated circuit to be tested, which have a comparatively small extent and / or a comparatively small distance from one another.
  • contact areas or contact connections can be made with the outer conductor and inner conductor side contacting areas 7 21 and 7 22 at the second end 6 2 , which are typically designed as an interface to a measuring device with a larger area and / or are arranged at a greater distance from one another.
  • the diameter jump on the inner conductor side is also offset in relation to the outer conductor side diameter jump in the area of the first and second ends 6 1 and 6 2 (so-called low-pass compensated, reflection-minimized transition).
  • a further variant for a high-frequency contact element according to the invention with elasticity is to produce the base body part 1 from an elastic dielectric material.
  • an elastomer for example silicone or natural rubber, is suitable, which can also be built up into any complex geometry using additive manufacturing technology. Since the layer thickness of the metallic coating 5 1 and 5 2 of the dielectric base body part 1 is comparatively very small in relation to the expansion of the dielectric base body part 1, the metallic coating 5 1 and 5 2 deforms together with the elastic dielectric base body part 1 when certain compression occurs - or tensile forces on the high-frequency contact element 2 according to the invention.
  • the inner conductor and outer conductor-side contacting areas 7 11 , 7 12 , 7 21 and 7 22 of the high-frequency contact element 2 When realizing the inner conductor and outer conductor-side contacting areas 7 11 , 7 12 , 7 21 and 7 22 of the high-frequency contact element 2 according to the invention, a one-part or a multi-part technical solution can be realized.
  • the inner conductor and outer conductor-side contacting areas 711, 7 12 , 7 21 and 7 22 are implemented in one piece with the connection area 8 within a single base body part 1.
  • the multi-part technical solution separate components for contacting are produced in a conventional or additive manufacturing technology and then jointly connected to the single base body part containing the connecting area 8 in the additive manufacturing process and built up to form a complete base body part 1.
  • the components for contacting can also be connected to the single base body part containing the connection area 8 by means of conventional connection technology, for example by means of soldering.
  • Out Figure 5A shows an exemplary embodiment for a one-piece implementation of the contacting areas with the connecting area 8 of the high-frequency contact element 2 according to the invention.
  • an end contact with the contact surface to be contacted or with the contact connection to be contacted is realized both on the inner conductor side and on the outer conductor side.
  • the first end 6 1 of the high-frequency contact element 2 according to the invention has an end face which is oriented such that, in the contacting state, it is oriented parallel or approximately parallel to the contact surfaces to be contacted.
  • a coating 5 1 or 5 2 on the outer conductor or inner conductor side is provided on the end face in the contacting area 7 11 and 7 12 on the outer conductor and inner conductor side.
  • the lateral extent of the inner conductor-side and outer-conductor-side coating 5 1 and 5 2 is to be dimensioned in such a way that there is in each case a sufficient contact area with the respective contact area to be contacted and thus a good transition resistance.
  • the outer diameter of the base body part 1 and thus the outer diameter of the high-frequency contact element 2 according to the invention in the outer conductor-side contacting area 7 11 is increased.
  • the effective permittivity at the first end 6 1 is reduced to the same extent.
  • the coating 5 removed in the frontal area between the inner conductor-side and outer-conductor-side coating 5 1 and 5 2 but also a sufficient area 10 of the dielectric base body part 1 below.
  • FIG Figure 5B A multi-part technical solution for the inner conductor and outer conductor-side contacting areas of a high-frequency contact element 2 according to the invention is shown in FIG Figure 5B shown.
  • the enlargement of the contact area in the inner conductor and outer conductor-side contacting areas 7 11 and 7 12 and the respective contact surfaces or contact connections to be contacted is achieved by applying to the coated base body part 1 in the area of the inner-conductor-side and outer-conductor-side contacting areas 7 11 and 7 12 a contact crown 11 1 or 11 2 is placed.
  • This contact crown 11 1 or 11 2 is made from a metal with good electrical conductivity and is preferably connected to the inner conductor-side or outer-conductor-side coating 5 1 and 5 2 by means of soldering.
  • FIG. 5C Another variant of a multi-part technical solution for the inner conductor and outer conductor-side contacting areas of a high-frequency contact element 2 according to the invention is based Figure 5C emerged.
  • contact tips 12 1 , 12 2 , 12 3 are used as components for making contact.
  • the individual contact tips 12 1 , 12 2 , 12 3 are each made of a metal with good electrical conductivity and each have a shaft with which they are inserted into an associated bore of the high-frequency contact element 2 according to the invention.
  • a single contact tip 12 1 is preferred for contacting the inner conductor inserted with its shaft in the feedthrough 4 of the coated base body part 1 and soldered to the coating on the inner conductor side.
  • a plurality of contact tips 12 2 , 12 3 are preferably provided for the external conductor contact, each of which is inserted with its shaft in a hole arranged in the area of the external conductor-side coating 5 2 .
  • the contact tips 12 2 , 12 3 are here preferably arranged in equidistant angular sections on a circle around the longitudinal axis 3 of the high-frequency contact element 2 according to the invention.
  • Out Figure 5D a further variant of a multi-part technical solution for the inner conductor and outer conductor-side contacting areas of a high-frequency contact element 2 according to the invention emerges.
  • the components for contacting are each designed to be elastic. These elastic components for contacting 13 1 , 13 2 , 13 3 can be implemented in the connection area 8 as an alternative or in addition to the elasticity shown above.
  • the elastic components for contacting 13 1 , 13 2 , 13 3 are spring-arm-shaped components, which are also made hollow to increase the elasticity along the spring arm.
  • the elastic components for contacting 13 1 , 13 2 , 13 3 also have a shaft with which they are inserted into a bore at the first end 6 1 .
  • the individual elastic components for contacting 13 1 , 13 2 , 13 3 are each preferably equivalent to the arrangement of the contact tips on the inner conductor side and outer conductor side Figure 5C arranged.
  • the more complicated geometries can be used in the contacting according to the Figures 5C and 5D - namely contact tip and spring arm-shaped contact element - can also be produced in one piece in combination with the connection area 8 as a one-piece dielectric base body part 1 in an additive manufacturing process and by subsequent metallic coating.
  • This form of implementation is limited to the contacting on the outer conductor side.
  • the individual geometries of a component for contacting can each be produced separately as dielectric base body parts in an additive manufacturing process and then built up in combination with the dielectric base body part 1, which contains the connection area 8, in a continued additive manufacturing process to form a one-piece and complete base body part 1 .
  • This one-piece and complete basic body part 1 is then coated with metal.
  • outer conductor and inner conductor-side contacting regions 7 21 and 7 22 at the second end 6 2 of the high-frequency contact element 2 can be equivalent to the ones shown in FIG Figures 5A to 5D for the first end 6 1 each illustrated characteristics of a contact are carried out.
  • a special variant of a contact between the high-frequency contact element 2 according to the invention and the contact surfaces or contact connections to be contacted results from the Figures 5E and 5F :
  • the contact is made primarily in the radial direction between the contact area on the inner conductor side 7 12 of the high-frequency contact element 2 according to the invention and a solder ball 14 1 and between the outer conductor-side contacting area 7 11 of the high-frequency contact element 2 according to the invention and preferably several solder balls 14 2 and 14 3 .
  • the solder balls 14 1 , 14 2 and 14 3 are soldered onto a circuit board 15 and connected to associated conductor tracks.
  • contact can also be made with a housing of an integrated circuit or directly with a substrate.
  • solder balls 14 2 and 14 3 which are in electrical contact with the outer conductor-side contacting area are preferably shown in FIG Figure 5F arranged on a circle, which is located coaxially to the solder ball 14 1 , which makes contact with the inner conductor-side contacting area 7 12 of the high-frequency contact element 2 according to the invention.
  • the distance between the inner solder balls 14 1 and the outer solder balls 14 2 , 14 3 , 14 4 , 14s, 14 6 , and 14 7 is based on the diameter of the coated dielectric base body part 1 in the inner conductor or outer conductor-side contacting area 7 12 and 7 11 adapt.
  • the outer-conductor-side or inner-conductor-side contacting areas 7 11 and 7 12 of the high frequency according to the invention each have a bevel.
  • a step can be provided in the outer conductor-side or inner-conductor-side contacting area 7 11 or 7 12 of the high-frequency contact element 2 according to the invention.
  • the contact has not only a radially directed component, but also an axially directed component.
  • this contacting technology is also suitable for extremely miniaturized high-frequency contact elements according to the invention, which can be manufactured in the smallest dimensions using additive manufacturing process technology .
  • contact bodies which have a conically shaped contact surface, for example conical or frustoconical contact bodies, are preferably suitable.
  • cylindrical contact bodies are also conceivable.
  • solder balls can also be used as components for contacting based on the variants of Figures 5B, 5C and 5D belong to the high-frequency contact element 2 according to the invention and be connected to the coated dielectric base body part 1 of the high-frequency contact element 2 according to the invention.
  • the solder balls make contact with correspondingly curved, that is to say concave, contact surfaces in a printed circuit board, in an IC housing or directly in an IC substrate.
  • magnets with a specific polarity can be inserted in the base body part 1 adjacent to the contacting areas 7 11 , 7 12 , 7 21 and 7 22 .
  • These magnets can have magnetic or magnetizable areas which are in the contact surfaces or contact connections to be contacted or adjacent to the contact surfaces or contact connections to be contacted are arranged, interact and enable better contact.
  • the individual forms of impedance matching within the high-frequency contact element according to the invention between the respective contact surfaces or contact connections to be contacted are based on Figures 6A and presented until 6H:
  • the input impedances of the contact surfaces to be contacted each have identical, standardized values, for example 50 ⁇ .
  • the inner conductor and outer conductor-side contact surfaces to be contacted by the contacting areas 7 11 or 7 12 and 7 21 or 7 22 at the first and second ends 6 1 and 6 2 of the high-frequency contact element 2 each have different diameters, then in With regard to an impedance matching and at the same time a geometric matching, the associated contacting areas 7 11 or 7 12 and 7 21 or 7 22 at the first and second ends 6 1 and 6 2 to be adapted to the impedance and geometrical relationships of the contact surfaces to be contacted.
  • the coated base body part 1 takes of the high-frequency contact element 2 according to the invention according to Figure 6A the shape of a truncated cone.
  • the outer diameter of the high-frequency contact element 2 changes between the first and second ends 6 1 and 6 2 in the same ratio as the inner diameter.
  • the contact surfaces to be contacted with the contacting areas 7 11 or 7 12 and 7 21 or 7 22 at the first and second ends 6 1 and 6 2 are each asymmetrically offset from one another and the high-frequency contact element 2 'according to the invention is implemented elastically as a spring arm, this results in a geometric shape of the high-frequency contact element 2 'according to the invention Figure 6B .
  • the ratio between the outer and inner diameter de s high-frequency contact element 2, and thus the impedance of the high-frequency contact element 2 is continuously constant.
  • the impedance is in the contacting areas 7 11 or 7 12 and 7 21 or 7 22 to adapt to the impedance in the associated contact surfaces to be contacted and at the same time a continuous impedance transition as possible between the first and second ends 6 1 and 6 2 in the connection area 8 of the high-frequency contact element 2 according to the invention to accomplish.
  • Such an impedance matching can, for example, with an inner conductor and outer conductor side diameter jump or several inner conductor and outer conductor side diameter jumps, as they are in the contacting areas 7 11 or 7 12 and 7 21 or 7 22 of Figure 4B are shown.
  • FIG Figure 6C Another variant of an impedance-matched transmission within the high-frequency contact element according to the invention between contact areas to be contacted with the contact areas 7 11 or 7 12 and 7 21 or 7 22, each with an identical input impedance, is shown in FIG Figure 6C shown: While in this high-frequency contact element 2 according to the invention the inner diameter remains constant over the entire longitudinal extension of the contact element, the outer diameter increases from the first end 6 1 to the second end 6 2 over several stages.
  • the dielectric base body part 1 is built up by means of several layers 16 1 , 16 2 , 16 3 and 16 4 of a dielectric material, each with a different relative permittivity, stacked in the longitudinal direction .
  • the relative permittivity of the individual dielectric layers 16 1 , 16 2 , 16 3 and 16 4 decreases from the first end 6 1 to the second end 6 2 of the high-frequency contact element 2 according to the invention with regard to a constant impedance.
  • the relative permittivity of the individual dielectric layers within the dielectric base body part 1 changes indirectly proportionally to the change in the ratio between the outer and inner diameter in the individual layers.
  • the relative permittivity of the individual dielectric layers can be adjusted equivalently with regard to a constant impedance.
  • the number of stepped outside and / or inside diameter jumps and the associated number of dielectric layers with different relative permittivities are based on the technical possibility of finding and using dielectric materials with differently stepped relative permittivities for the additive manufacturing process.
  • a further technical variant of an impedance matching along the longitudinal extent of the high-frequency contact element 2 according to the invention is the modification of the effective permittivity of the dielectric base body part 1 along its longitudinal extent.
  • Cavities 17 are provided within the dielectric base body part 1, which are completely surrounded by the dielectric material of the base body part 1 and are preferably filled with air. Since the relative permittivity of air is one and is therefore lower than the relative permittivity of any other dielectric material used in the base body part 1, the effective permittivity in the longitudinal sections of the base body part 1 with cavities 17 is reduced compared to the longitudinal sections of the base body part 1 without cavities 16.
  • the effective permittivity of the high-frequency contact element 2 according to the invention can be specifically influenced along its longitudinal extent.
  • slots 28 can also be realized in the dielectric base body part 1 by means of an additive manufacturing process, which according to FIG Figures 6E to 6G extend over the entire radial extent of the base body part 1.
  • the effective permittivity along the longitudinal extent of the high-frequency contact element 2 according to the invention can also be specifically influenced by a suitable number, arrangement and geometric shape of such slots 28 and used for impedance matching along the longitudinal extent of the high-frequency contact element 2.
  • the elasticity of the high-frequency contact element 2 according to the invention can also be specifically influenced via these slots 28.
  • the high-frequency contact element 2 according to the invention can namely by means of the parallel slitting in the longitudinal direction of extent with a compression in the longitudinal axis direction, expand comparatively easily in the radial direction.
  • the slot width of the individual slots is smaller, preferably significantly smaller, than the wavelength of the high-frequency signal to be transmitted.
  • layers of a dielectric material must be built up in these slots 28 in the additive manufacturing process, which prevent metallization of the side walls of the slots 28 during the metallic coating of the base body part 1 and after the coating process are removable again.
  • photoresist can be used as the dielectric material for such sacrificial layers, which can also be selectively built up within the base body part 1 using additive manufacturing technology.
  • a suitable solvent for example by means of acetone
  • the outer conductor-side coating 5 1 must be removed in the area of the slot-shaped cavities 17 '.
  • the outer surface of the individual slots 28 is, for example, curved, that is to say concave or convex.
  • the metallic layer on the individual slits 28 can thus easily be recognized by an optical device, for example a laser device, which removes the metallic coating in these areas.
  • the individual cavities 17 and slots 28 according to the fourth and fifth embodiment of the invention can also be arranged and shaped in such a way that a continuous or stepped transition between two different impedances at the first and second end 6 1 and 6 2 can be realized.
  • a special form of a high-frequency contact element 2 according to the invention is shown, in which a high-frequency contact element 2 is elastically supported by an additional elastic element 18.
  • the additional elastic element 18 is attached between the high-frequency contact element 2 according to the invention and a connecting part 20 to be explained below.
  • the additional elastic element 18 can also be connected to a printed circuit board 15 to be contacted by the high-frequency contact element 2 according to the invention.
  • the elastic element 18, as in Fig. 7 is shown, preferably act to a torsion spring.
  • other elastic elements for example a plate spring, a spiral spring or a spring arm, are also possible. While the elasticity of all of these elastic elements is achieved by the geometric shape of the elastic element, a comparatively simply shaped element, for example a cylindrical element, made of an elastic material, for example an elastomer, can alternatively be used.
  • the connecting part 20 can be a connecting plate which is connected to the high-frequency contact element 2 according to the invention directly or with the interposition of a component for making contact.
  • the elastic element 18 can also be a printed circuit board 15 which is contacted by the high-frequency contact element according to the invention.
  • the high-frequency contact element arrangement 19 according to the invention can be, on the one hand, an arrangement of interconnected high-frequency contact elements 2 according to the invention, which are only connected together in the manufacturing process, preferably in the additive manufacturing process, and then separated for technical use.
  • the high-frequency contact element arrangement 19 according to the invention can, on the other hand, contain a plurality of high-frequency contact elements 2 according to the invention which are permanently connected to one another in technical application.
  • the second case it can be, for example, an interposer arrangement in which several high-frequency contact elements 2 according to the invention, connected in parallel, contact mutually parallel contact surfaces or contact connections on a circuit board, on an IC housing or directly on an IC substrate in parallel .
  • the individual high-frequency contact elements 2 according to the invention which are each connected to one another in parallel, can be shaped in such a way that their longitudinal extension also has a transverse component.
  • high-frequency contact elements for example, which run at an angle, as they are for example in FIG Fig. 7 is shown, a translation between contact areas to be contacted at a first grid spacing and contact areas to be contacted at a second grid spacing different from the first grid spacing is also possible.
  • the inventive High-frequency contact element arrangement as a distance translation assembly (English: space translator).
  • high-frequency contact elements 2 are each connected to the top of a connecting part 20 implemented as a connecting plate 20 via inner-conductor and outer-conductor-side contact components 21 with associated inner-conductor and outer-conductor-side contact surfaces on the top of connecting plate 20.
  • several high-frequency contact elements 2 according to the invention are connected on the underside of the connecting plate 20 via inner-conductor and outer-conductor-side contact components 21 with associated inner-conductor and outer-conductor-side contact surfaces on the underside of the connecting plate 20.
  • the connecting plate 20 is here made of an electrically non-conductive, i.e. dielectric, material made.
  • the contact components 21 are made of an electrically conductive material.
  • the connecting plate 20 can be manufactured in a separate conventional or additive manufacturing process.
  • the individual high-frequency contact elements 2 according to the invention can be arranged on the top and bottom of the connecting plate in a row at a certain constant or at a different distance.
  • an arrangement in a two-dimensional grid with a preferably constant or also a variable grid spacing from one another is possible.
  • there is also an arrangement of the high-frequency contact elements in a three-dimensional grid with several parallel ones Connecting plates and individual connecting webs connecting the parallel connecting plates are possible.
  • a bore 22 with an electrically conductive coating realizes an inner conductor-side connection between an inner-conductor-side contact component 21 on the top and on the underside of the connecting plate 20 and thus between a high-frequency contact element 2 according to the invention on the top and the bottom of the connecting plate 20
  • Contact components 21 each realize a connection on the outer conductor side between the individual high-frequency contact elements 2 according to the invention and a contact connection of a common ground on the lower or upper side of the connection plate 19.
  • the individual high-frequency contact elements 2 according to the invention are each connected on the inner conductor and outer conductor side to the associated inner conductor or outer conductor-side contact components 21, preferably by means of soldering, which in turn is connected to the electrically conductive inner coating of the associated bore 22 or to the associated contact connection of the common ground of the connecting plate 20 are preferably connected by soldering.
  • the inner conductor-side and outer-conductor-side contacting areas of the individual high-frequency contact elements 2 according to the invention can alternatively be connected directly to the electrically conductive inner coating of the associated bore 22 or to the associated contact connection of the common ground of the connecting plate 20 without the interposition of inner-conductor and outer-conductor-side contact components 21.
  • the design of the individual high-frequency contact element 2 according to the invention connected to the connecting plate 20 does not necessarily have to be, as in FIG Figure 8A is shown, hollow cylindrical be executed, but can take any of the forms shown above. Also, not all high-frequency contact elements 2 according to the invention have to have the same form within the high-frequency contact element arrangement according to the invention.
  • the high-frequency contact elements on the underside of the connecting plate 20 can each be non-elastic and hollow-cylindrical shaped high-frequency contact elements, while the high-frequency contact elements on the upper side of the connecting plate 20 can each be designed as elastic high-frequency contact elements shaped as a spring arm.
  • Out Figure 8B shows another variant of a high-frequency contact element arrangement 19 'according to the invention, in which the individual high-frequency contact elements 2' according to the invention are produced together with the connecting plate 20 'in a joint additive manufacturing process.
  • the connecting plate 20 ' only connects the high-frequency contact elements 2' arranged in each grid point to one another.
  • the inner conductor-side coating 5 2 of the individual high-frequency contact element 2 ' consequently extends from the inner-conductor-side contacting region 7 12 above the connecting plate 20' via an inner bore in the connecting plate 20 'to the inner conductor-side contacting area 7 22 below the connecting plate 20'.
  • the outer conductor-side coating 5 1 of the individual high-frequency contact element 2 ' extends between the outer-conductor-side contacting areas 7 11 of all high-frequency contact elements 2' located above the connecting plate 20 'and the top of the connecting plate 20' serving as a common ground, as well as between those below external conductor-side contacting regions 7 21 of all high-frequency contact elements 2 'located on the outer conductor side of the connecting plate 20' and the underside of the connecting plate 20 'serving as a common ground.
  • the position of the connecting plate 20 'along the longitudinal extent of the individual high-frequency contact elements 2' does not necessarily have to be in the middle of the longitudinal extent, but can also be at any other position between the first and second ends 6 1 and 6 2 of the high-frequency contact elements 2 '.
  • several high-frequency contact elements 2' according to the invention can also be provided for increased mechanical stabilization suitably spaced apart connecting plates 20 'are used.
  • Figure 8C represents an arrangement of several high-frequency contact elements 2 according to the invention, each arranged in a two-dimensional grid, between two printed circuit boards 15 1 and 15 2 to be contacted, IC housings 15 1 and 15 2 or IC substrates 15 1 and 15 2 .
  • Contact elements 2 each have elasticity due to their torsion spring-shaped shaping present in the central region of the longitudinal extension.
  • the arrangement of parallel contact elements 2 is in the variant of Figure 8C realized without a connecting plate 20 or without connecting webs 20 in order to also limit the bending of the individual elastic high-frequency contact elements 2 in the transverse direction when the individual elastic high-frequency contact elements 2 are compressed to a greater extent in addition to the compression of the individual contact elements 2 in the longitudinal direction enable.
  • Out Figure 8D shows a high-frequency contact element arrangement in which several high-frequency contact elements 2 according to the invention, each arranged in a two-dimensional grid, are between two printed circuit boards 15 1 and 15 2 , IC housings 15 1 and 15 2 or IC substrates 15 1 and 15 2 are located.
  • the individual high-frequency contact elements 2 according to the invention are on the one hand each angled, preferably twice angled, shaped and on the other hand are each stepped with regard to their outer diameter.
  • the high-frequency contact element arrangement 19 it is possible with the high-frequency contact element arrangement 19 according to the invention to make electrical contact with individual contact surfaces arranged in a comparatively narrow grid on a circuit board 15 1 , an IC housing 15 1 or an IC substrate 15 1 and with associated Contact areas arranged in a larger grid on a circuit board 15 2 , an IC package 15 2 or an IC substrate 15 2 to connect.
  • a so-called high-frequency spacer assembly space translator arrangement
  • the coarser grid spacing enables the use of a simpler and therefore more cost-effective production technology on the printed circuit board 15 2 , on the IC housing 15 2 or on the IC substrate 15 2 .
  • a connection to high-frequency cables, lines and plugs, which are typically larger in size, can be realized.
  • FIG 8E a section of a high-frequency contact element arrangement 19 according to the invention is shown, in which the high-frequency contact element 2 is connected to a connecting plate 20 which connects the individual high-frequency contact elements 2 and which are each designed as an electrical circuit carrier.
  • the electrical signal lines 23 can be attached to the top 24 and / or to the bottom 25 of the connecting plate 20.
  • These electrical signal lines 23 connect the individual high-frequency contact elements 2 according to the invention, which are located above and / or below the connecting plate 20 serving as an electrical circuit carrier, with associated active or passive electronic components on the top 24 or bottom 25 of the connecting plate 20 the high-frequency contact element 2 according to the invention each contacted and transmitted high-frequency signals via these electrical signal lines 23, which are preferably optimized in terms of high-frequency technology Striplines are realized, to be led to a common high-frequency connector which is positioned at a suitable point on the connecting plate 20.
  • the outer conductor-side coating 5 1 of the individual high-frequency contact element 2 according to the invention is in each case connected directly to an associated signal line 23 applied to the top 24 and / or bottom 25, which represents the ground line of a stripline.
  • the inner conductor-side coating 5 2 of the individual high-frequency contact elements 2 according to the invention is in each case connected via an electrical signal line 26 running within the connecting plate 20 to an electrical signal line 23 applied to the top 24 and / or bottom 25.
  • High-frequency contact element arrangement 19 ′ according to the invention implemented in one piece is connected directly to the inner conductor-side coating 5 2 of the high-frequency contact element 2.
  • the electrical signal line 26 running inside the connecting plate 20 is connected to the electrical coating of a bore 22 running in alignment with the lead-through 4 of the high-frequency contact element 2 within the connecting plate 20.
  • the electrically conductive coating of the bore 22 within the connecting plate 20 makes contact with the inner conductor-side coating 5 2 of the high-frequency contact element 2.
  • the electrical connection between the electrical signal line 26 running within the connecting plate 20 and the electrical signal line 23 running on the top or bottom 24 or 25 of the connecting plate 20 is carried out via an electrically conductive coating of a bore 22 ', which is connected to an electrical signal line 23 on the top or bottom 24 or 25 of the connecting plate 20 is applied.
  • This electrical signal line 23 represents the inner conductor of a stripline.
  • a high-frequency contact element arrangement 19 according to the invention emerges, which only in the manufacturing process holds the individual high-frequency contact elements 2 according to the invention together in a certain grid and serves as a support geometry.
  • the individual high-frequency contact elements 2 according to the invention are separated from one another within the high-frequency contact element arrangement 19.
  • a predetermined breaking point 27 is provided in the connecting plate 20, which can also be composed of individual connecting webs 20 between the individual high-frequency contact elements 2 according to the invention.

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Hochfrequenz-Kontaktelement oder einer Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung sowie zugehörige Vorrichtungen.
    • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Moderne Verbindungstechnologie umfasst nicht nur Kontaktelemente zur Kontaktierung und Übertragung von Gleichspannungs- oder Niederfrequenzsignalen gemäß der DE 10 2016 004 520 A1 , sondern auch Kontaktelemente zur Kontaktierung und Übertragung von Hochfrequenzsignalen. Unter einem Hochfrequenzsignal wird hierbei und im Folgenden ein Signal mit einer Frequenz ab 3 MHz bis 30 THz, also fast der gesamte Bereich des elektromagnetischen Spektrums, verstanden.
  • Bevorzugt werden Kontaktelemente für die Übertragung von Hochfrequenzsignalen zwischen Kontaktanschlüssen von zwei benachbarten Leiterplatten eingesetzt (sogenannte Board-to-Board-Verbindung; deutsch: Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindung).
  • Ein weiteres großes Anwendungsfeld von Kontaktelementen für Hochfrequenzsignale ist die Kontaktierung und Übertragung eines Hochfrequenzsignals zwischen einem Kontaktanschluss einer zu prüfenden Schaltung, beispielsweise einer zu prüfenden integrierten Schaltung, und einem Kontaktanschluss einer Leiterplatte, die mit einem Messgerät verbunden ist. Die Kontaktierung an der zu prüfenden integrierten Schaltung kann hierbei an einem Kontaktanschluss des Gehäuses der integrierten Schaltung oder direkt auf einen Kontaktanschluss bzw. einer Kontaktfläche auf dem Substrat der integrierten Schaltung erfolgen. Es ist auch ein Anwendungsfall möglich, bei dem das Kontaktelement, das einen Kontaktanschluss der zu prüfenden Schaltung kontaktiert, mit seinem anderen Kontaktende direkt an ein Messkabel, das zum Messgerät geführt ist, angeschlossen ist.
  • Schließlich sind auch Kontaktelemente für hochfrequente Signale denkbar, die die Kontaktflächen auf dem Substrat von zwei integrierten Schaltungen elektrisch überbrücken.
  • Aus der US 5 158 465 A geht ein Hochfrequenzsteckverbinder für Audioanwendungen hervor, der buchsenförmig ausgebildet ist. Hierbei ist auf einem planaren Substrat ein elektrisch isolierendes Substrat in der Form einer Buchse aufgebaut. Während das stirnseitige Ende des buchsenförmigen Substrats unbeschichtet bleibt, wird die innenseitige und die außenseitige Wandung des buchsenförmigen Substrats elektrisch beschichtet.
  • Die Übertragung eines Hochfrequenzsignals zwischen den beiden Kontaktstellen des Kontaktelements, die die Kontaktanschlüsse bzw. Kontaktflächen kontaktieren, erfordert ein Kontaktelement, das an den beiden Kontaktstellen jeweils eine Impedanz aufweist, die der Eingangsimpedanz des zugehörigen zu kontaktierenden Kontaktanschluss entspricht. Ein derart ausgeführtes Kontaktelement ist hinsichtlich seiner Impedanz an seinen Kontaktstellen an die Impedanz an den zugehörigen zu kontaktierenden Kontaktanschlüssen angepasst und verhindert unerwünschte Reflexionen des zu kontaktierenden und zu übertragenden Hochfrequenzsignals an den Kontaktstellen.
  • Für den Sonderfall, dass die angepassten Impedanzen an den beiden Kontaktstellen des Kontaktelements unterschiedliche Werte aufweisen, ist im Hinblick auf eine Minimierung von Signalreflexionen ein möglichst stetiger Übergang zwischen diesen beiden Impedanzwerten innerhalb des Kontaktelements zu verwirklichen. Ein Kontaktelement, das sowohl an seinen beiden Kontaktstellen als auch zwischen den beiden Kontaktstellen hinsichtlich seiner Impedanz reflexionsminimiert ausgeführt ist, weist eine eingestellte Impedanz entlang seiner Längserstreckung auf.
  • Unter einer eingestellten Impedanz eines Kontaktelements wird hierbei und im Folgenden eine Impedanz verstanden, die zwischen den beiden Kontaktstellen an die Impedanz der jeweils zu kontaktierenden Kontaktfläche angepasst ist. Eine bevorzugt konstante Impedanz über die gesamte Längserstreckung wird durch geeignete Formgebung und Materialwahl des Kontaktelements realisiert. Im Sonderfall einer unterschiedlichen Impedanz der beiden zu kontaktierenden Kontaktflächen wird mittels Formgebung und Materialwahl im Kontaktelement ein stetiger oder zumindest mehrfach gestufter Übergang zwischen den beiden unterschiedlichen Werten einer angepassten Impedanz an den beiden Kontaktstellen des Kontaktelements verwirklicht.
  • Neben dem technischen Erfordernis der angepassten Impedanz bzw. der eingestellten Impedanz muss ein derartiges Kontaktelement typischerweise auch noch andere technische Anforderungen erfüllen:
    Der Verlauf der Querschnittsgeometrie zwischen der Innenleiter- und der Außenleitersignalführung eines Hochfrequenz-Kontaktelements ist sowohl an den Kontaktstellen zu den zu kontaktierenden Kontaktanschlüssen wie auch zwischen den Kontaktstellen weitest möglich stetig auszuführen, um unerwünschte Moden des zu kontaktierenden und zu übertragenden Hochfrequenzsignals zu vermeiden.
  • Kontaktelemente sind bevorzugt elastisch auszuführen, um einerseits veränderliche Abstände zwischen den zu kontaktierenden Kontaktanschlüssen auszugleichen und andererseits einen ausreichenden Kontaktdruck vom Kontaktelement auf die zu kontaktierenden Kontaktanschüsse auszuüben.
  • Eine Vielzahl von parallel zu kontaktierenden Kontaktanschlüssen mit einem zunehmend geringeren Rasterabstand zwischen den Kontaktanschlüssen erfordert eine fortschreitende Miniaturisierung der Kontaktelemente. Die Miniaturisierung der Kontakteelemente wird zusätzlich durch die zunehmende Abstandsverkleinerung zwischen den zu kontaktierenden Kontaktanschlüssen beschleunigt.
  • Eine weitere Herausforderung an die technische Auslegung von Kontaktelementen ist darin zu sehen, dass parallele Kontaktelemente jeweils Kontaktanschlüsse einer zu prüfenden integrierten Schaltung in einem vergleichsweise kleinen Rasterabstand kontaktieren und in jeweils gegenüberliegende Kontaktflächen mit einem vergleichsweise größeren Rasterabstand übersetzen. Auf diese Weise ist eine einfacher handhabbare Montage der Messkabel an die Kontaktstellen der einzelnen Kontaktelemente wie auch eine einfach handhabbare Kontaktierung mit Kontaktanschlüssen bzw. Kontaktfläche auf einer Leiterplatte, die mit dem Messgerät verbunden ist, möglich.
  • Die genannten elektrischen und mechanischen Anforderungen an die Kontaktelemente führen zwangsläufig zu sehr komplizierten Geometrien, zu kleinsten Abmessungen und zu WerkstoffKombinationen, die mit konventionellen Fertigungstechnologien nachteilig nicht herstellbar sind. Mit konventionellen Fertigungsverfahren und deren Kombination wie spanabhebende Verfahren, wie beispielsweise Drehen und Fräsen, umformende Verfahren, wie beispielsweise Tiefziehen und Schmieden, und trennende Verfahren, wie beispielsweise Stanzen, können nur vergleichsweise einfache Geometrien für Kontaktelemente technisch und gleichzeitig wirtschaftlich hergestellt werden.
  • Auch der Miniaturisierung von Kontaktelementen ist mit derartigen konventionellen Fertigungstechnologien eine technische Grenze gesetzt. Vielfach können miniaturisierte Kontaktelemente unterhalb einer bestimmten Größe nicht in einer Serienfertigung hergestellt werden.
  • Die konventionelle Herstellung eines Hochfrequenz-Kontaktelements erfordert schließlich eine Einzelfertigung von Einzelbauteilen, wie beispielsweise Innenleiterelement, Isolatorelement und Außenleiterelement, und eine anschließende Montage der Einzelbauteile zum fertigen Hochfrequenz-Kontaktelement. Insbesondere die Montage erfolgt noch weitestgehend manuell und verteuert das fertige Produkt erheblich.
  • Isolatorelemente, die jeweils einteilig mehrere Bereiche aus unterschiedlichen Werkstoffen aufweisen, sind mit einer konventionellen Fertigungstechnologie überhaupt nicht fertigbar.
  • Dies ist ein Zustand, den es zu verbessern gilt.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kostengünstigen Herstellung eines Kontaktelements zur Kontaktierung und Übertragung eines Hochfrequenzsignals zu entwickeln, das hinsichtlich seiner elektrischen und mechanischen Eigenschaften optimiert ist und auch in einer sehr kleinen Ausdehnung mit Qualität herstellbar ist. Daneben sind auch ein Verfahren zur kostengünstigen Herstellung einer Kontaktelement-Anordnung zur Kontaktierung und Übertragung von mehreren Hochfrequenzsignalen, die mehrere Kontaktelemente enthält, sowie zugehörige Vorrichtungen von der Erfindung zu verwirklichen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Demgemäß ist vorgesehen:
    Ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Hochfrequenz-Kontaktelement oder von einer Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung aus mindestens einem derartigen Hochfrequenz-Kontaktelement mit folgenden Verfahrensschritten:
    • Herstellen eines Grundkörperteils jedes Hochfrequenz-Kontaktelements aus einem dielektrischen Material mit einem additiven Fertigungsverfahren,
    • wobei das Grundkörperteil eine Durchführung zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende einer Längserstreckung des Grundkörperteils aufweist,
    • Beschichten des dielektrischen Grundkörperteils mit einer elektrisch leitfähigen Schicht und
    • Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht in einem die Durchführung umschließenden Bereich am ersten Ende und am zweiten Ende des Grundkörperteils zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen außenleiterseitigen Beschichtung und einer elektrisch leitfähigen innenleiterseitigen Beschichtung.
  • Erfindungsgemäß wird das Grundkörperteil des Hochfrequenz-Kontaktelements, das eine Durchführung zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, aus einem dielektrischen Material hergestellt. Das derart ausgeführte Grundkörperteil stellt das Isolatorelement des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements dar.
  • Das Hochfrequenz-Kontaktelement ist bevorzugt aus einem einstückigen Grundkörperteil zusammengesetzt. Im Fall eines mehrstückigen Grundkörperteils werden die dielektrischen Einzelteile des Grundkörperteils vor dem Beschichten geeignet, beispielsweise mittels Klebung, miteinander verbunden.
  • Erfindungsgemäß wird außerdem das dielektrische Grundkörperteil mit einer elektrisch leitfähigen Schicht beschichtet.
  • Schließlich wird erfindungsgemäß die elektrisch leitfähige Schicht in einem die Durchführung umschließenden Bereich am ersten Ende und am zweiten Ende des Grundkörperteils entfernt. Auf diese Weise wird vorteilhaft ein Hochfrequenz-Kontaktelement mit einer Innenleiterbeschichtung und einer Außenleiterbeschichtung erzeugt, die jeweils durch das dielektrische Material des Grundkörperteils voneinander elektrisch isoliert getrennt sind.
  • Der wesentliche Vorteil dieses erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass die Einzelbauteile des Hochfrequenz-Kontaktelements, d.h. das Innenleiterelement, das Isolatorelement und das Außenleiterelement, nicht mehr einzeln gefertigt und anschließend vergleichsweise aufwendig zum fertigen Hochfrequenz-Kontaktelement montiert werden müssen. Stattdessen wird das Hochfrequenz-Kontaktelement über drei sequenziell ablaufende Fertigungsschritte, die automatisiert werden können, hergestellt.
  • Außerdem ermöglicht die Herstellung des Grundkörperteils aus einem dielektrischen Material mittels eines additiven Fertigungsverfahrens im Vergleich zur Einzelteilfertigung in einer konventionellen Fertigungstechnologie vorteilhaft die Realisierung von sehr komplexen Geometrien. Diese komplexen Geometrien lassen sich so zusätzlich vorteilhaft mit komplexen Werkstoffkombinationen verbinden. Damit lassen sich Hochfrequenz-Kontaktelemente mit komplexen elektrischen Anforderungen, insbesondere komplexe Anforderungen an die Impedanzanpassung, in Kombination mit komplexen mechanischen Anforderungen erfüllen. Außerdem lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren extrem miniaturisierte Hochfrequenz-Kontaktelemente mit sehr filigranen Geometriestrukturen erzeugen. Derart qualitativ hochwertige Hochfrequenz-Kontaktelemente lassen sich mit konventionellen Verfahren nur sehr aufwendig und damit sehr kostenintensiv in Einzelfertigung herstellen.
  • Unter einem "additiven Fertigungsverfahren", das auch als "generatives Fertigungsverfahren" bezeichnet wird, wird hierbei und im Folgenden ein Fertigungsverfahren verstanden, das auf der Basis von rechnerinternen Datenmodellen aus formlosem (Flüssigkeiten, Gelen/Pasten, Pulver u. ä.) oder formneutralem (band-, drahtförmig, blattförmig) Material mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse Erzeugnisse hoch präzise und kostengünstig herstellt. Obwohl es sich um formende Verfahren handelt, sind für ein konkretes Erzeugnis keine speziellen Werkzeuge erforderlich, die die jeweilige Geometrie des Werkstücks gespeichert haben (zum Beispiel Gussformen).
  • Zur Realisierung sehr kleiner Geometriestrukturen des Hochfrequenz-Kontaktelements eignet sich bevorzugt die 3D-Laser-Lithographie, insbesondere bevorzugt die 2-Photonen-Laser-Lithographie. Mit der hierbei verwendeten Multi-Photonen-Polymerisation wird ein fotosensitives Material, bevorzugt ein flüssiges fotosensitives Material, insbesondere bevorzugt ein pastöses fotosensitives Material, mittels eines Lasers bevorzugt in einzelnen Laserlichtblitzen beschossen und härtet dabei an speziellen Stellen aus. Auf diese Weise wird das Grundkörperteil des Hochfrequenz-Kontaktelements schrittweise aus dem fotosensitiven dielektrischen Material aufgebaut.
  • Nach der Herstellung des dielektrischen Grundkörperteils des Hochfrequenz-Kontaktelements mittels additiver Fertigungstechnologie wird das Grundkörperteil mit einer elektrisch leitfähigen Schicht beschichtet. Als Beschichtungsverfahren eignet sich bevorzugt ein elektrochemisches Beschichtungsverfahren, beispielsweise ein Galvanik-Prozess. In einem Galvanikbad mit einem Elektrolyten wird hierbei ein elektrischer Stromkreis zwischen einer Kathode, die mit dem zu galvanisierenden Körper verbunden ist, und einer Anode aus dem Beschichtungsmaterial aufgebaut. Als Beschichtungsmaterial eignet sich bevorzugt Kupfer. Daneben kann auch Palladium, Silber, Gold, Nickel, Zinn oder Bleizinn zum Einsatz kommen.
  • Neben einem elektrochemischen Prozess kann für das Beschichten auch ein chemisches Verfahren verwendet werden. Bei einem chemischen Verfahren reagiert ein Ausgangsstoff, der an ein Trägergas gebunden ist oder in einer Flüssigkeit gelöst ist, unter bestimmten Reaktionsbedingungen, beispielsweise Temperatur und Druck, mit dem Grundkörperteil aus dielektrischen Material und erzeugt als Reaktionsergebnis eine elektrisch leitfähige Schicht, bevorzugt eine metallische Schicht.
  • Schließlich ist als Beschichtungsverfahren auch ein physikalisches Verfahren möglich, wie beispielsweise das SputterVerfahren oder andere Verdampfungsverfahren, einsetzbar. Alternativ ist als alternative Beschichtung auch eine Kombination eines elektrochemischen Verfahrens mit einem chemischen Verfahren oder eine Kombination eines elektrochemischen Verfahrens mit einem physikalischen Verfahren denkbar.
  • Für das Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht an einem ersten und an einem zweiten Ende des Grundkörperteils in einem die Durchführung des Grundkörperteils umschließenden Bereich kann ein mechanisches Verfahren wie beispielsweise das Abschleifen der elektrisch leitfähigen Schicht mit einem hierfür geeignet ausgelegten Schleifwerkzeug zum Einsatz kommen.
  • Daneben kann das Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht auch über ein physikalisches bzw. optisches Verfahren, beispielsweise mittels Laserablation oder Laserverdampfung, durchgeführt werden. Hierbei wird die elektrisch leitfähige Schicht von einer Oberfläche des Grundkörperteils durch Beschuss mit einer Laserstrahlung entfernt. Die hierbei verwendete Laserstrahlung weist eine hohe Leistungsdichte auf, die zu einer rapiden Erhitzung und Ausbildung eines Plasmas an der Oberfläche führt. Hierbei werden die chemischen Bindungen der elektrisch leitfähigen Schicht aufgebrochen und/oder aus der Oberfläche des Grundkörperteils geschleudert.
  • Schließlich kann die elektrisch leitfähige Schicht auch über ein chemisches Verfahren, beispielsweise über den sogenannten Lift-Off-Prozess, entfernt werden. Hierzu wird zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und dem Grundkörperteil aus dielektrischem Material eine Opferschicht bevorzugt aus Fotolack aufgebracht. Über einen nasschemischen Prozess mit einem Lösungsmittel, beispielsweise Azeton, wird die Opferschicht entfernt. Mit der Opferschicht wird auch die elektrisch leitfähige Schicht mit abgehoben (englisch: lift off) und weggewaschen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist die Schichtdicke der Beschichtung, d.h. der elektrisch leitfähigen Schicht, innerhalb der Durchführung vergleichsweise größer als die Schichtdicke der Beschichtung an der Außenmantelfläche des Grundkörperteils ausgeführt. Auf diese Weise lassen sich auch Hochfrequenzsignale mit einem höheren Leistungspegel über das Hochfrequenz-Kontaktelement übertragen. Im Extremfall füllt die Beschichtung die Durchführung vollständig aus.
  • Insbesondere bei Anwendung eines elektrochemischen Verfahrens, d.h. bei Anwendung eines Galvanik-Prozesses, ist vor dem Aufbringen der eigentlichen elektrisch leitfähigen Schicht funktionsbedingt eine elektrisch leitende Startschicht auf dem elektrisch isolierenden Material des Grundkörperteils mittels beispielsweise eines chemischen Verfahrens aufzubringen.
  • Somit beinhaltet das Beschichten des dielektrischen Grundkörperteils mit einer elektrisch leitfähigen Schicht bevorzugt ein Beschichten des dielektrischen Grundkörperteils mit mehreren elektrisch leitfähigen Schichten. Jede einzelne elektrisch leitfähige Schicht ist bevorzugt jeweils eine metallische Schicht. Bevorzugt sind die einzelnen metallischen Schichten, d.h. die Startschicht und die darauf aufgesetzte mindestens eine weitere metallische Schicht, aus einem unterschiedlichen metallischen Material. Durch geeignete Wahl der Schichtfolgen lassen sich auf diese Weise insbesondere in den Kontaktierungsbereichen besonders ausgeprägte elektrische und mechanische Eigenschaften, beispielsweise ein minimierter Übergangswiderstand oder eine optimierte Abriebfestigkeit, realisieren.
  • Das erfindungsgemäße Kontaktelement enthält die beiden Kontaktierungsbereiche, die jeweils zum elektrischen Kontaktieren der zu kontaktierenden Kontaktflächen bzw. Kontaktanschlüsse auf einer Leiterplatte, auf einem Substrat oder auf einem Gehäuse einer integrierten Schaltung dienen, und den zwischen den beiden Kontaktierungsbereichen angeordneten Verbindungsbereich.
  • Das Hochfrequenz-Kontaktelement ist in mindestens einem Bereich jeweils elastisch ausgeführt, um einen ausreichenden Kontaktdruck auf die zu kontaktierenden Kontaktflächen bzw. Kontaktanschlüsse auszuüben und veränderliche Abstände zwischen den zu kontaktierenden Kontaktflächen bzw. Kontaktanschlüssen aufgrund von Fertigungstoleranzen auszugleichen.
  • Die Elastizität ist bevorzugt im Verbindungsbereich zwischen den beiden Kontaktierungsbereichen des Kontaktelements ausgebildet. Daneben können auch nur die Kontaktierungsbereiche oder das gesamte Kontaktelement elastisch ausgeführt sein. Schließlich kann das Kontaktelement auch aus einzelnen elastischen Bereichen und dazwischen angeordneten starren Bereichen zusammengesetzt sein.
  • Die Elastizität in den einzelnen Bereichen des Hochfrequenz-Kontaktelements wird hierbei durch eine hierfür geeignete Materialauswahl und/oder durch eine hierfür geeignete Formgebung erzielt.
  • Bevorzugt wird hierzu das dielektrische Material des Grundkörperteils elastisch ausgewählt. Die bevorzugt metallische Beschichtung des Grundkörperteils, deren Schichtdicke im Vergleich zur Ausdehnung des dielektrischen Grundkörperteils vergleichsweise geringfügig ausgebildet ist, passt sich der Elastizität des dielektrischen Grundkörperteils an. Als dielektrisches Material mit Elastizitätseigenschaften kann ein Elastomer, beispielsweise Silikon oder Naturkautschuk, Verwendung finden.
  • Geometrische Formen, die einem Kontaktelement für eine Hochfrequenzsignalübertragung eine gewisse Elastizität verleihen, sind auf elastische Realisierungen konzentriert, in denen über die gesamte Längserstreckung des Kontaktelements eine vollständige Umfassung der mindestens einen Innenleiter durch eine gemeinsame elektrisch abschirmende Außenleiter möglich ist. Im besonderen Fall eines einzigen Innenleiters ist bevorzugt eine koaxiale Ausformung zwischen dem Innen- und Außenleiter über die gesamte Längserstreckung des Hochfrequenz-Kontaktelements anzustreben. In all diesen Fällen eignet sich in bevorzugter Weise eine Ausformung als Torsionsfeder oder als Federarm. In einer besonderen Ausprägung kann der Federarm auch mäanderförmig aus mindestens drei Windungen bzw. Schleifen ausgeformt sein. Durch die Mäanderform wird die Elastizität des Kontaktelements mit jeder hinzukommenden Windung bzw. Schleife zusätzlich erhöht.
  • Hinsichtlich der Realisierung der beiden Kontaktierungsbereiche des Kontaktelements ist einerseits eine einteilige Lösung, bei der das Grundkörperteil sowohl die beiden Kontaktierungsbereiche als auch den die beiden Kontaktierungsbereiche verbindenden Verbindungsbereich umfasst. Andererseits ist auch eine mehrteilige Lösung möglich, bei der an das Grundkörperteil im Bereich der Kontaktierungen jeweils ein separates Bauteil zur Kontaktierung befestigt ist. Dieses separate Bauteil zur Kontaktierung kann ebenfalls mittels additiver Fertigungstechnologien aus einem dielektrischen Material aufgebaut und anschließender metallischer Beschichtung hergestellt werden. Alternativ ist aber auch jede geeignete konventionelle Metallverarbeitungstechnologie oder jede aus dem Halbleiterbereich bekannte Aufbau- und Schichttechnologie hierbei anwendbar.
  • Im Fall einer einteiligen Lösung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements sind die beiden Kontaktierungsbereiche in der einfachsten technischen Realisierung jeweils als stirnflächig ausgeformte erste und zweite Enden des Kontaktelements realisiert, die innenleiterseitig und außenleiterseitig jeweils mit mindestens einer metallischen Schicht versehen sind. Auf diese Weise ist jeweils ein Stirnkontakt mit zugehörigen innenleiter- und außenleiterseitigen Kontaktanschlüssen bzw. Kontaktflächen auf einer Leiterplatte, einem IC-Substrat oder einem IC-Gehäuse möglich.
  • Daneben können die Kontaktierungsbereiche des Hochfrequenz-Kontaktelements aufgrund der vielfältigen geometrischen Realisierungsmöglichkeiten der additiven Fertigungstechnologie auch komplexere Ausformungen aufweisen. Insbesondere für die außenleiterseitige Kontaktierung sind mehrere bevorzugt kreisförmig im außenleiterseitigen Kontaktierungsbereich angeordnete Kontaktspitzen vorstellbar. Anstelle von Kontaktspitzen kann innen- und außenleiterseitig jeweils eine ringförmige Ausformung mit einer konisch ausgeformten Kontaktierungskante Verwendung finden. In beiden Fällen wird auf diese Weise ein punkt- oder linienförmiger Kontakt zwischen dem jeweiligen Kontaktierungsbereich des Kontaktelements und der jeweils zu kontaktierenden Kontaktfläche verwirklicht, der eine sichere Kontaktbildung auch bei unebenen Kontaktflächen ermöglicht.
  • Auch elastische Kontaktierungsbereiche können mit einer einteiligen Lösung bei Anwendung der additiven Fertigungstechnologie jeweils innenleiter- und außenleiterseitig verwirklicht werden. Hierzu werden im innenleiter- und außenleiterseitigen Kontaktierungsbereich jeweils mehrere geometrische Ausformungen realisiert, die auf dem Federarmprinzip aufbauen.
  • In einer besonderen Kontaktierungsausprägung für eine einteilige Lösung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements weist der innenleiter- und der außenleiterseitige Kontaktierungsbereich eine Kontaktierung auf, die in eine radiale Erstreckung des Grundkörperteils gerichtet ist. Hierbei kontaktieren der innenleiterseitige Kontaktierungsbereich mit einer Kontaktfläche und der innenleiterseitige Kontaktierungsbereich mit mehreren Kontaktflächen.
  • Bevorzugt sind die zu kontaktierenden Kontaktflächen jeweils sphärisch ausgeformt und stellen die Kontaktoberfläche einer elektrisch leitenden Kugel, bevorzugt einer elektrisch leitenden Lotkugeln, dar, die mit einer Leiterplatte, einem IC-Gehäuse oder einem IC-Substrat elektrisch und mechanisch verbunden sind. Hierbei sind im Fall eines koaxialen Kontaktelements eine Lotkugel für die innenleiterseitige Kontaktierung und mehrere Lotkugeln für die außenleiterseitige Kontaktierung vorgesehen, die jeweils auf einem konzentrischen Kreis um die Lotkugel für die Innenleiterkontaktierung angeordnet sind. Der Durchmesser der Lotkugel für die Innenleiterkontaktierung ist an den Innendurchmesser der beschichteten Durchführung des Kontaktelements angepasst. Im Fall eines Hochfrequenz-Kontaktelements zur Übertragung von mindestens einem differenziellen Hochfrequenzsignal ist für die Kontaktierung jedes einzelnen Innenleiters jeweils eine Lotkugel vorzusehen. Die Lotkugeln für die Außenleiterkontaktierung sind so anzuordnen, dass sie auf einer in sich geschlossenen Linie aller Lotkugeln für die Innenleiterkontaktierungen umschließen.
  • Hinsichtlich einer verbesserten Berührung bzw. verbesserten mechanischen Fixierung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements an die zu kontaktierenden Lotkugeln ist das dielektrische Grundkörperteil des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements bevorzugt im Bereich des innenleiterseitigen und des außenleiterseitigen Kontaktbereiches jeweils mit einer Fase oder Stufe zu versehen. In diesem Fall enthält die Kontaktierung nicht nur eine radial gerichtete Komponente, sondern auch eine axial gerichtete Komponente.
  • Anstelle einer elektrisch leitenden Lotkugel kann alternativ auch ein konisch geformter und elektrisch leitender Körper, beispielsweise ein kegelförmiger oder ein kegelstumpfförmiger Körper, zum Einsatz kommen. Im Fall eines elastisch ausgeführten Kontaktierungsbereiches des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements kann alternativ auch ein zylinderförmiger Körper verwendet werden.
  • Bei einer mehrteiligen Realisierung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements können Bauteile zur Kontaktierung ebenfalls jeweils als Kontaktspitzen oder ringförmige Körper mit einer konisch ausgeformten Kontaktierungskante realisiert sein. Diese Bauteile zur Kontaktierung werden im innenleiter- und außenleiterseitigen Kontaktierungsbereich des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements mit dem beschichteten Grundköperteil bevorzugt mittels Lötung verbunden. Auch Kontaktkronen können als innenleiter- und außenleiterseitige Bauteile zur Kontaktierung Einsatz finden.
  • Kontaktierungsbereiche mit Elastizität können innenleiter- und außenleiterseitig jeweils bevorzugt als kuppelförmige Bauteile zur Kontaktierung ausgeformt sein. Daneben können auch andere geometrische Ausformungen, die eine Elastizität realisieren, wie beispielsweise federarmförmige, tellerfederförmige oder biegefederförmige Ausformungen, eingesetzt werden.
  • Die Bauteile zur Kontaktierung werden in additiver oder konventioneller Fertigung separat hergestellt und mit dem dielektrischen Grundkörperteil dem additiven Fertigungsprozess zur Herstellung des Hochfrequenz-Kontaktelements zugeführt.
  • Hinsichtlich einer Optimierung der Hochfrequenzübertragungscharakteristik des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements sind bevorzugt folgende erfindungsgemäße technische Maßnahmen zu nennen, die mit konventionellen Fertigungstechnologien nicht beherrschbar oder nur sehr aufwendig herstellbar sind. Hierbei wird die Impedanz des Hochfrequenz-Kontaktelements in den beiden Kontaktierungsbereichen und in bestimmten Abschnitten zwischen den beiden Kontaktbereichen entlang der Längserstreckung des Hochfrequenz-Kontaktelements jeweils durch eine geeignete Wahl des dielektrischen Materials des Grundkörperteils und durch eine geeignete geometrische Ausformung des dielektrischen Grundkörperteils festgelegt.
  • Bei einer identischen Eingangsimpedanz und einer unterschiedlichen geometrischen Ausdehnung der mit dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement zu kontaktierenden innenleiter- bzw. außenleiterseitigen Kontaktflächen wird im Hinblick auf eine Impedanzanpassung eines koaxial ausgeführten Hochfrequenz-Kontaktelements jeweils bevorzugt eine stetige Änderung eines innenleiterseitigen Durchmessers und eines außenleiterseitigen Durchmessers des Hochfrequenz-Kontaktelements zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Kontaktelements ausgebildet. Das Verhältnis zwischen dem innenleiterseitigen Durchmesser und dem außenleiterseitigen Durchmesser des Hochfrequenz-Kontaktelements wird hierbei zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Kontaktelements konstant ausgebildet. Auf diese Weise ist eine konstante Impedanz über die gesamte Längserstreckung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements verwirklicht, die der Eingangsimpedanz der beiden zu kontaktierenden Kontaktflächen entspricht. Somit liegt eine reflexionsminimierte und damit hochfrequenztechnisch optimierte Übertragung im erfindungsgemäßen Kontaktelement vor.
  • Alternativ wird bei einer identischen Eingangsimpedanz und einer unterschiedlichen geometrischen Ausdehnung der mit dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement zu kontaktierenden innenleiter- bzw. außenleiterseitigen Kontaktflächen im Fall eines koaxial ausgeführten Hochfrequenz-Kontaktelements jeweils eine mindestens einstufige Änderung eines innenleiterseitigen Durchmessers und eines außenleiterseitigen Durchmessers des Hochfrequenz-Kontaktelements zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des bevorzugt rotationssymmetrisch ausgeformten Hochfrequenz-Kontaktelements ausgebildet.
  • Unterscheiden sich sowohl die Eingangsimpedanzen als auch die geometrischen Ausdehnungen der beiden zu kontaktierenden innenleiter- bzw. außenleiterseitigen Kontaktflächen jeweils voneinander, so wird eine stetige oder mehrfach gestufte Änderung eines innenleiterseitigen Durchmessers und eines außenleiterseitigen Durchmessers des koaxial ausgeführten Hochfrequenz-Kontaktelements zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Hochfrequenz-Kontaktelements ausgebildet. Auf diese Weise wird eine stetige oder mehrfach gestufte Annäherung der Impedanz im Verbindungsbereich des Hochfrequenz-Kontaktelements zwischen den beiden Kontaktierungsbereichen des Hochfrequenz-Kontaktelements an die beiden unterschiedlichen Eingangsimpedanzen der zu kontaktierenden Kontaktflächen verwirklicht. Auch auf diese Weise liegt eine reflexionsminimierte und damit hochfrequenztechnisch optimierte Übertragung im erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement vor.
  • Eine mehrfach gestufte Änderung der Impedanz entlang der Längserstreckung des Hochfrequenz-Kontaktelements kann bei einem koaxialen Hochfrequenz-Kontaktelement dadurch verwirklicht werden, dass der innenleiter- und der außenleiterseitige Durchmesser des erfindungsgemäßen und koaxial ausgeführten Hochfrequenz-Kontaktelements in einzelnen Abschnitten des Hochfrequenz-Kontaktelements jeweils konstant ausgeführt sind. Außerdem ändern sich der innenleiter- und der außenleiterseitige Durchmesser des erfindungsgemäßen und koaxial ausgeführten Hochfrequenz-Kontaktelements jeweils in aufeinanderfolgenden Abschnitten im gleichen Verhältnis.
  • Alternativ oder in Ergänzung zu dieser geometrischen Änderung des dielektrischen Grundkörperteils kann das dielektrische Grundkörperteil aus in Längsachsrichtung des Grundkörperteils aufeinanderfolgenden Schichten aufgebaut werden, die jeweils aus einem dielektrischen Material mit einer veränderten relativen Permittivität hergestellt werden.
  • Anstelle der Verwendung eines dielektrischen Materials mit jeweils einer unterschiedlichen relativen Permittivität in den einzelnen Schichten kann alternativ oder in Ergänzung innerhalb des dielektrischen Grundkörperteils entlang der Längserstreckung des Hochfrequenz-Kontaktelements mindestens ein Hohlraum ausgebildet sein. Jeder dieser Hohlräume wird mit einem weiteren dielektrischen Material gefüllt, dessen relative Permittivität gegenüber der relativen Permittivität des dielektrischen Materials des Grundkörperteils unterschiedlich, bevorzugt kleiner, ist. Bevorzugt erfolgt die Befüllung mit Luft. Alternativ kann ein anderer gasförmiger Stoff oder ein flüssiger Stoff oder ein festes dielektrischen Material verwendet werden. Durch den einzelnen Hohlraum kann auf diese Weise die effektive Permittivität des Hochfrequenz-Kontaktelements entlang der Längserstreckung des Hochfrequenz-Kontaktelements, in dem der jeweilige Hohlraum ausgeformt ist, geeignet reduziert werden. Durch eine geeignete Anordnung und geometrische Dimensionierung des mindestens einen Hohlraumes entlang der Längserstreckung des Hochfrequenz-Kontaktelements kann somit bei sich ändernden innenleiter- und außenleiterseitigen Durchmesser die Impedanz konstant gehalten, um sie an die identische Eigenimpedanz der beiden mit dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement zu kontaktierenden Kontaktflächen anzupassen. Bei jeweils unterschiedlichen Eigenimpedanzen der beiden mit dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement zu kontaktierenden Kontaktflächen kann alternativ ein stetiger oder mehrfach gestufter Änderungsverlauf der Impedanz durch Anordnung und geometrische Gestaltung des mindestens einen Hohlraumes erzielt werden.
  • Anstelle von Hohlräumen, die vollständig vom dielektrischen Material des Grundkörperteils umgeben sind, sind alternativ auch Schlitze innenhalb des Grundkörpers vorstellbar, die jeweils über die gesamte radiale Erstreckung des Grundkörperteils verlaufen. Um im Beschichtungsprozess eine metallische Beschichtung von derart angeordneten und ausgeformten Schlitzen zu verhindern, sind im Herstellungsprozess des Grundkörperteils mittels additiver Fertigungstechnologie diese Schlitze mit einem dielektrischen Material auszufüllen, das im Gegensatz zum dielektrischen Material des restlichen Grundkörperteils wieder selektiv entfernbar ist. Für derartige Schlitze werden somit innerhalb des Grundkörperteils Opferschichten aus einem geeigneten dielektrischen Material, beispielsweise aus einem lichtempfindlichen Fotolack, additiv aufgebaut. Nach der metallischen Beschichtung des gesamten Grundkörperteils wird die metallische Beschichtung in den Abschnitten der mit dielektrischen Opferschichten ausgefüllten Schlitze mittels bekannter Verfahren, beispielsweise mittels Laserablation, entfernt. Zur Identifizierung dieser Abschnitte weisen diese Abschnitte gegenüber den restlichen Abschnitten des Grundkörperteils beispielsweise eine gewölbte Oberfläche, d.h. eine konkave oder eine konvexe Oberfläche, auf. Nach der Entfernung der metallischen Beschichtung in den Abschnitten der Opferschichten werden die Opferschichten mit einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise Azeton, entfernt, während die übrigen Bereiche des Grundkörperteils aus einem nicht löslichen dielektrischen Material mit dem Lösungsmittel nicht reagieren. Auf diese Weise entstehen Schlitze innerhalb des Grundkörperteils, die sich bis an den Seitenrand des beschichten Grundkörperteils erstrecken. Durch geeignete Anordnung und geometrische Gestaltung von derartigen Schlitzen kann die effektive Permittivität des dielektrischen Grundkörperteils und damit der Verlauf der Impedanz des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements entlang seiner Längserstreckung gezielt beeinflusst werden.
  • Werden auf diese Weise mehrere parallele und in Längsrichtung des Grundkörperteils sich erstreckende Schlitze realisiert, die zusätzlich von der innenleiterseitigen zur außenleiterseitigen Seitenwand des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements reichen, so kann vorteilhaft die Elastizität des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements zusätzlich erhöht werden. Bei einer Stauchung des Hochfrequenz-Kontaktelements in seiner Längserstreckung lässt sich der Umfang des Hochfrequenz-Kontaktelements im Bereich der Schlitze vorteilhaft leicht verbreitern. Neben der Entfernung der außenleiterseitigen metallischen Beschichtung im Bereich der Schlitze ist in diesem Fall auch die innenleiterseitige metallische Beschichtung zu entfernen.
  • Die beiden mit dem Hochfrequenz-Kontaktelement zu kontaktierenden Kontaktanschlüsse bzw. Kontaktflächen können nicht nur in Richtung der Längsachse des Kontaktelements in einem bestimmten axialen Abstand zueinander angeordnet sein, sondern in realen Anwendungen auch hinsichtlich ihrer Flächenachsen zueinander axial versetzt zueinander angeordnet sein und/oder hinsichtlich der Orientierung ihrer Flächenachsen einen Winkelversatz aufweisen. In diesen Fällen erstreckt sich das Hochfrequenz-Kontaktelement nicht mehr entlang einer Längsachse, sondern kann einen komplizierter geformten Verlauf aufweisen. Eine derart veränderliche Längserstreckung des Hochfrequenz-Kontaktelements kann einerseits stetig mit geeignet dimensionierten Krümmungen realisiert werden. Andererseits kann ein derartiges Hochfrequenz-Kontaktelement auch gestuft aus einzelnen Abschnitten zusammengesetzt sein, die jeweils entlang einer zugehörigen Längsachse verlaufen und zueinander eine zugehörige Orientierung aufweisen.
  • Beide Fälle einer veränderlichen Längserstreckung des Hochfrequenz-Kontaktelements lassen sich mit einem mittels additiven Fertigungsverfahrens hergestellten dielektrischen Grundkörperteil aufwandsarm und mit hoher Fertigungsgüte auch bis in den Nanometerbereich hinein herstellen.
  • Neben einem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement ist auch eine erfindungsgemäße Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung realisierbar, die aus einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelementen zusammengesetzt ist.
  • Die Verbindung der einzelnen Hochfrequenz-Kontaktelemente erfolgt hierbei über ein Verbindungteil. Dieses Verbindungsteil kann beispielsweise eine gemeinsame Verbindungsplatte aus einem dielektrischen Material sein, in der die einzelnen Hochfrequenz-Kontaktelemente in einem bestimmten Raster angeordnet und mechanisch fixiert sind. Alternativ kann das Verbindungsteil auch ein Verbindungssteg aus einem dielektrischen Material sein, der zwei in einem bestimmten Raster angeordnete Hochfrequenz-Kontaktelemente miteinander verbindet und somit in einem bestimmten Rasterabstand zueinander beabstandet.
  • Die Verbindungsplatte und die einzelnen Verbindungsstege können zusammen mit den Grundkörperteilen der einzelnen Hochfrequenz-Kontaktelemente in einem gemeinsamen Fertigungsschritt mittels additiver Fertigungstechnologie hergestellt werden. Alternativ können die Verbindungsplatte bzw. die einzelnen Verbindungsstege durch eine additive oder eine konventionelle Fertigungstechnologie vorgefertigt und dem additiven Fertigungsprozess zur Herstellung der Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung zugeführt werden.
  • Werden die Verbindungsplatte und die einzelnen Verbindungsstege jeweils nur als sogenannte Stützgeometrie zur gegenseitigen Abstützung und Beabstandung der einzelnen Grundkörperteile im additiven Fertigungsprozess benutzt, so erfolgt in einem finalen Fertigungsschritt die Trennung der einzelnen Hochfrequenz-Kontaktelemente von der Verbindungsplatte bzw. von den Verbindungsstegen. Zur leichteren Trennung weisen die Verbindungsplatte bzw. die Verbindungsstege an einer geeigneten Stelle jeweils eine Sollbruchstelle auf. Die Trennung kann mechanisch mittels Fräsen bzw. Schleifen oder optisch mittels Laser erfolgen. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann das Trennen der einzelnen Hochfrequenz-Kontaktelemente voneinander im selben Fertigungsschritt wie das Entfernen der metallischen Schicht am ersten und zweiten Ende der einzelnen Hochfrequenz-Kontaktelemente erfolgen.
  • Bleiben die einzelnen Hochfrequenz-Kontaktelemente dauerhaft mit der Verbindungsplatte verbunden, so liegt eine Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung vor, die auch als Interposter-Anordnung bezeichnet wird. Die Verbindungsplatte kann an jeder beliebigen Position in der Längserstreckung der einzelnen Hochfrequenz-Kontaktelemente angeordnet sein. Bei Hochfrequenz-Kontaktelementen mit einer größeren Längserstreckung bietet es sich im Hinblick auf eine bessere Fixierung und Abstützung der einzelnen Hochfrequenz-Kontaktelemente auch an, mehrere Verbindungsplatten an einzelnen Positionen der Längserstreckung der einzelnen Hochfrequenz-Kontaktelemente vorzusehen.
  • Schließlich ist auch eine Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung möglich, bei der an einzelnen gegenüberliegenden Positionen auf der Ober- und Unterseite der Verbindungsplatte jeweils ein Hochfrequenz-Kontaktelement angeordnet ist. Diese beiden gegenüberliegenden Hochfrequenz-Kontaktelemente sind jeweils über eine metallisch beschichtete Bohrung hochfrequenztechnisch miteinander verbunden und bilden ein Paar von Hochfrequenz-Kontaktelementen zur elektrischen Kontaktierung und Übertragung eines Hochfrequenzsignals zwischen zu kontaktierenden Kontaktflächen auf einer Leiterplatte, einem IC-Substrat oder einem IC-Gehäuse.
  • In einer bevorzugten Erweiterung der Erfindung ist die Verbindungsplatte als elektrischer Schaltungsträger verwirklicht und weist auf ihrer Oberseite und/oder Unterseite jeweils elektrische Signalleitungen auf. Der Außenleiter des Hochfrequenz-Kontaktelements ist direkt mit einer benachbarten Kontaktfläche bzw. einen benachbarten Kontaktanschluss einer elektrischen Signalleitung kontaktierbar. Die Kontaktierung des Innenleiters des Hochfrequenz-Kontaktelements mit einer zugehörigen Kontaktfläche bzw. einen zugehörigen Kontaktanschluss einer elektrischen Signalleitung erfolgt über eine Signalleitung innerhalb der Verbindungsplatte. Diese Signalleitung ist mit der metallischen Beschichtung von zwei Bohrungen innerhalb der Verbindungsplatte verbunden, von denen die eine Bohrung zum Hochfrequenz-Kontaktelement und die andere Bohrung zur zugehörigen Kontaktfläche auf der Ober- oder Unterseite der Verbindungsplatte fluchtet.
  • In einer besonderen Ausführungsform einer Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung werden die einzelnen Hochfrequenz-Kontaktelemente durch ein separates elastisches Element zusätzlich elastisch gelagert. Dieses separate elastische Element ist mit dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement im Verbindungsbereich zwischen den beiden Kontaktierungsbereichen des Hochfrequenz-Kontaktelements und mit der Verbindungsplatte in einem geeigneten Anschlusspunkt verbunden. Als elastisches Element kann bevorzugt eine Torsionsfeder zum Einsatz kommen, die geeignet ausgelegt ist, um dem Hochfrequenz-Kontaktelement eine ausreichende Elastizität zu ermöglichen.
  • Ist die Verbindungsplatte mit Hochfrequenz-Kontaktelementen verbunden, die jeweils eine deutliche Längserstreckung in einer Querrichtung zur Verbindungsachse zwischen den beiden zu kontaktierenden Kontaktflächen aufweisen, kann eine derartige erfindungsgemäße Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung als sogenannte Abstands-Übersetzer(englisch: Space-Translator)-Baugruppe eingesetzt werden. Unter einer Abstands-Übersetzer-Baugruppe versteht man eine Baugruppe, die jeweils eine elektrische Kontaktierung zwischen in einem ersten Rasterabstand jeweils angeordneten und zu kontaktierenden Kontaktflächen und zugehörigen in einem zweiten Rasterabstand jeweils angeordneten und zu kontaktierenden Kontaktflächen verwirklicht. Der erste Rasterabstand ist hierbei unterschiedlich zum zweiten Rasterabstand.
  • Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
    • INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
    • Fig. 1A, 1B, 1C
    eine Querschnittsdarstellung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements in den einzelnen Fertigungsschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    Fig. 2A,2B
    eine vertikale und horizontale Querschnittsdarstellung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements zur Kontaktierung und Übertragung eines differentiellen Signals,
    Fig. 3
    eine Querschnittsdarstellung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements mit vollständiger Füllung der Innenleiterbohrung,
    Fig. 4A
    eine isometrische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements mit Elastizität,
    Fig. 4B
    eine Querschnittsdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements mit Elastizität,
    Fig. 5A
    eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements mit Stirnkontaktierung,
    Fig. 5B
    eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements mit Kontaktkronen,
    Fig. 5C
    eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements mit Kontaktspitzen,
    Fig. 5D
    eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements mit elastischen Bauteilen zur Kontaktierung,
    Fig. 5E,5F
    eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements mit zu kontaktierenden Lotkugeln und deren Anordnung auf einer Leiterplatte,
    Fig. 6A
    eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements mit einer ersten Variante einer Impedanzanpassung,
    Fig. 6B
    eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements mit einer zweiten Variante einer Impedanzanpassung,
    Fig. 6C
    eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements mit einer dritten Variante einer Impedanzanpassung,
    Fig. 6D
    eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements mit einer vierten Variante einer Impedanzanpassung,
    Fig. 6E
    eine isometrische Darstellung eines erfindungsgemäßen elastischen HochfrequenzKontaktelements mit einer fünften Variante einer Impedanzanpassung,
    Fig. 6F,6G
    eine vertikale und horizontale Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen elastischen Hochfrequenz-Kontaktelements einer fünften Variante einer Impedanzanpassung,
    Fig. 7
    eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen elastischen Hochfrequenz-Kontaktelements durch Zusatzfederung,
    Fig. 8A
    eine Querschnittsdarstellung einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen HochfrequenzKontaktelement-Anordnung,
    Fig. 8B
    eine Querschnittsdarstellung einer zweiten Variante einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung,
    Fig. 8C
    eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung mit elastischen Hochfrequenz-Kontaktelementen,
    Fig. 8D
    eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung mit gestuften und gewinkelten Hochfrequenz-Kontaktelementen,
    Fig. 8E
    eine Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung mit einer elektrischen Beschaltung und
    Fig. 8F
    eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung mit Sollbruchstellen.
  • Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
  • In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Im Folgenden werden die Figuren zusammenhängend und übergreifend beschrieben.
    • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Im Folgenden wird das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Hochfrequenz-Kontaktelements anhand der Figuren 1A bis 1C erläutert:
    In einem ersten Fertigungsschritt gemäß Fig. 1A wird ein Grundkörperteil 1 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 aus einem dielektrischen Material hergestellt. Das Grundkörperteil 1 weist in Richtung seiner Längsachse 3 eine Durchführung 4 auf. In den Querschnittsdarstellungen gemäß der Figuren 1A bis 1C besitzt das Grundkörperteil 1 eine einzige Durchführung 4 auf, die entlang der Längsachse 3 verläuft. Die Geometrie des dielektrischen Grundkörperteils 1 muss nicht zwingend hohlzylindrisch sein, wie in den Figuren 1A bis 1C aus Gründen der Vereinfachung dargestellt ist.
  • Bevorzugt ist die Geometrie des Grundkörperteils 1 rotationssymmetrisch zur Längsachse 3 ausgeformt, um mit dem als Isolatorelement dienenden Grundkörperteil 1 eine Koaxialität zwischen dem Innenleiter- und dem Außenleiterbeschichtung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 zu realisieren. Diese Koaxialität ist eine wesentliche Voraussetzung für eine hochfrequenztechnisch optimierte Kontaktierung und Übertragung in einem HF-Kontaktelement. Ausgehend von dieser rotationssymmetrischen Grundgeometrie des Grundkörperteils 1 können im Hinblick auf eine weitere mechanische und hochfrequenztechnische Optimierung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements weitere technisch sinnvolle geometrische Modifikationen durchgeführt werden, wie im Folgenden gezeigt wird. Mittels Anwendung von additiven Fertigungstechnologien bei der Herstellung des Grundkörperteils 1 sind hierbei vergleichsweise komplizierte technische Geometrien und miniaturisierte Ausformungen bis in den Nanometerbereich realisierbar.
  • In einem weiteren Fertigungsschritt gemäß Fig. 1B wird das dielektrische Grundkörperteil 1 mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung 5, bevorzugt einer metallischen Beschichtung 5, beschichtet. Die Beschichtung 5 umschließt das dielektrische Grundkörperteil 1 vollständig. Selbst bei vergleichsweise komplexen geometrischen Ausformungen des Grundkörperteils 1 ist die gesamte Außenoberfläche des Grundkörperteils 1 mit einer metallischen Beschichtung 5 lückenlos versehen. Die metallische Beschichtung 5 enthält typischerweise eine metallische Schicht. Bei Anwendung eines elektrochemischen Beschichtungsverfahrens ist das dielektrische Grundkörperteil 1 mittels eines nicht elektrochemischen Beschichtungsverfahrens mit einer elektrisch leitenden, bevorzugt einer metallischen, Startschicht zu beschichten.
  • Daneben kann das dielektrische Grundkörperteil 1 über die gesamte Oberfläche oder bevorzugt selektiv in bestimmten Bereichen jeweils mehrere metallische Schichten aufweisen, um mit dieser Mehrfachbeschichtung besondere mechanische und elektrische Eigenschaften zu erzielen. Insbesondere in den Kontaktierungsbereichen 711 und 712 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 am ersten Ende 61 und in den Kontaktierungsbereichen 721 und 722 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 am zweiten Ende 62 der Längserstreckung des Grundkörperteils 1 stellen sich im Gegensatz zu dem die Kontaktierungsbereiche 711 bzw. 712 und 721 bzw. 722 verbindenden Verbindungsbereich 8 erhöhte mechanische und elektrische Anforderungen. Beispielsweise eine zusätzliche Goldschicht in den beiden Kontaktierungsbereichen 711, 712, 721 bzw. 722 bewirkt vorteilhaft eine höhere Abriebfestigkeit und gleichzeitig einen geringeren Übergangswiderstand.
  • Im abschließenden dritten Fertigungsschritt wird gemäß Fig. 1C die elektrisch leitfähige Beschichtung 5, bevorzugt die metallische Beschichtung 5, in einem die Durchführung 5 jeweils umschließenden Bereich 91 und 92 am ersten bzw. zweiten Ende 61 bzw. 62 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 entfernt. Auf diese Weise bilden sich auf der Außenoberfläche des Grundkörperteils 1 in sich geschlossenen Bereiche der Beschichtung 5, die jeweils voneinander galvanisch getrennt sind. Bei diesen Bereichen handelt es sich einerseits um den Bereich auf der Außenmantelfläche des Grundkörperteils 1, der den Außenleiter des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 bildet, und die Bereiche in der einzelnen Durchführungen 5, die jeweils die einzelnen Innenleiter des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 bilden. Die ursprüngliche Beschichtung teilt sich durch diesen Fertigungsschritt in eine außenleiterseitige Beschichtung 51 und eine innenleiterseitige Beschichtung 52 auf. Am ersten Ende 61 des Hochfrequenz-Kontaktelements 2 bilden sich ein außenleiterseitiger Kontaktierungsbereich 711 und ein außenleiterseitiger Kontaktierungsbereich 712. Am zweiten Ende 62 des Hochfrequenz-Kontaktelements 2 bilden sich ein außenleiterseitiger Kontaktierungsbereich 721 und ein außenleiterseitiger Kontaktierungsbereich 722.
  • Auf diese Weise ist ein erfindungsgemäßes Hochfrequenz-Kontaktelement 2 zur Kontaktierung und Übertragung eines Hochfrequenzsignals mittels drei aufeinanderfolgender und typischerweise automatisierbarer Fertigungsschritte herstellbar, ohne für das Innenleiterelement, das Isolatorelement und das Außenleiterelement jeweils Einzelteile zu fertigen, die anschließend vergleichsweise aufwendig zu montieren sind.
  • Aus den Figuren 2A und 2B geht ein erfindungsgemäßes Hochfrequenz-Kontaktelement 2 zur Kontaktierung und Übertragung eines differenziellen Hochfrequenzsignals hervor. Es weist hierzu zwei Durchführungen 41 und 42 auf, die jeweils vom ersten Ende 61 zum zweiten Ende 62 in Längserstreckung des Hochfrequenz-Kontaktelements 2 verlaufen. Die Beschichtungen 52 1 bzw. 52 2 in den beiden Durchführungen 41 und 42 dienen jeweils als Innenleiter, während die Beschichtung 51 an der Außenmantelfläche den Außenleiter bildet. Anstelle von zwei Durchführungen 41 und 42 zur Übertragung eines differenziellen Signals können eine beliebige und technisch sinnvolle Anzahl von Durchführungspaaren vorgesehen sein, deren Innenbeschichtung jeweils die Innenleiterpaare zur Übertragung von jeweils einem differenziellen Hochfrequenzsignal verwirklichen. Die einzelnen Paare von Durchführungen können innerhalb des Grundkörperteils 1 entweder zueinander sternförmig oder zueinander parallel angeordnet sind.
  • Eine weitere Ausprägung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 geht aus Fig. 3 hervor. Hierbei ist die Durchführung 4 des Grundkörperteils 1 mittels selektiver Beschichtung vollständig mit Beschichtungsmaterial gefüllt. Alternativ lässt sich auch eine Beschichtung innerhalb der Durchführung 4 realisieren, die im Vergleich zur außerleiterseitigen Beschichtung 51 eine größere Schichtdicke aufweist und gleichzeitig die Durchführung 4 nicht vollständig ausfüllt. Eine derart selektive Beschichtung mit einer vergrößerten Schichtdicke im Innenleiterberreich ist vor allem bei der Kontaktierung und Übertragung von Hochfrequenzsignalen in einem höheren Leistungsbereich vorteilhaft.
  • Eine mittels selektiver Beschichtung durchgeführte erhöhte Schichtdicke in einem Kontaktierungsbereich 711, 712, 721 und 722 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 ermöglicht eine Verlängerung der durch Abrieb im Kontaktierungsbereich sich stetig verkürzenden Einsatzdauer des Hochfrequenz-Kontaktelements.
  • Kontaktelemente weisen typischerweise im Verbindungsbereich 8 ein elastisches Verhalten auf, um einerseits im Kontaktierungsbereich mit den zu kontaktierenden Kontaktflächen bzw. Kontaktanschlüssen jeweils eine ausreichende Kontaktkraft zu realisieren und andererseits Fertigungstoleranzen zwischen den zu kontaktierenden Kontaktflächen bzw. Kontaktanschlüssen auszugleichen. Die Elastizität ist hierbei bevorzugt über die gesamte Längserstreckung des Hochfrequenz-Kontaktelements, d.h. über den gesamten Verbindungsbereich 8 zwischen den Kontaktierungsbereichen 711 bzw. 712 und 721 bzw. 722 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements verwirklicht. Alternativ können nur bestimmte Längsabschnitte des Hochfrequenz-Kontaktelements jeweils elastisch ausgeführt sein, zwischen denen unelastische Längsabschnitte vorgesehen sind.
  • Eine Ausführung für einen Längsabschnitt eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements mit Elastizität, in der insbesondere die Übertragung eines Hochfrequenzsignals möglich ist, ist in Fig. 4A ersichtlich. Hierbei ist das Hochfrequenz-Kontaktelement in der Ausformung einer Torsionsfeder realisiert. Der Querschnitt eines torsionsfederförmig ausgeführten Hochfrequenz-Kontaktelements ermöglicht die Realisierung einer Koaxialität zwischen der innenleiter- und der außenleiterseitigen Beschichtung 51 und 52 über die gesamte Längserstreckung und damit die Realisierung eines elastischen Hochfrequenz-Kontaktelements zur Kontaktierung und Übertragung eines Hochfrequenzsignals.
  • Im Gegensatz zu konventionellen spanabhebenden, umformenden oder urformenden Fertigungstechnologien eignet sich bevorzugt die additive Fertigungstechnologie, ein Grundkörperteil 1 mit einer torsionsfederförmigen Längserstreckung vergleichsweise einfach herzustellen. Hierbei sind auch Ausdehnungen für das torsionsfederförmige Hochfrequenz-Kontaktelement realisierbar, die einen Abstand für benachbarte torsionsfederförmige Hochfrequenz-Kontaktelemente ermöglichen, der beim Test von Leiterbahnen in heute und zukünftig realisierbaren Halbleiterintegrationsdichten erforderlich ist.
  • Eine weitere geeignete Ausführungsform für ein erfindungsgemäßes Hochfrequenz-Kontaktelement mit Elastizität stellt ein Hochfrequenz-Kontaktelement in der Ausformung eines Federarmes gemäß Fig. 4B dar. Auch in dieser Ausführungsform liegt ein Querschnitt des Hochfrequenz-Kontaktelements vor, der die Realisierung einer Koaxialität zwischen der innenleiter- und der außenleiterseitigen Beschichtung 51 und 52 über die gesamte Längserstreckung ermöglicht. Der Federarm weist, wie in Fig. 4B dargestellt ist, bevorzugt zwei Windungen bzw. Krümmungen auf (S-förmiger Verlauf). Dies stellt eine aufwandsminimierte Realisierung eines Federarms zwischen den Kontaktierungsbereichen 711 bzw. 712 und 721 bzw. 722 dar, die jeweils in zwei zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind. Daneben ist aber auch eine vielfache Anzahl von Windungs- bzw. Krümmungs-Paaren möglich, soweit sie im jeweiligen Anwendungsfall technisch sinnvoll sind. Eine derartige Vervielfachung der Mäanderform im Federarm ermöglicht vorteilhaft eine höhere Elastizität bei gleichzeitiger Reduzierung der lateralen Ausdehnung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements.
  • Während der Außen- und Innendurchmesser des Hochfrequenz-Kontaktelements 2 am ersten Ende 61 gegenüber dem Außen- und Innendurchmesser des federarmförmigen Verbindungsbereiches 8 des Hochfrequenz-Kontaktelements 2 verkleinert ist, ist der Außen- und Innendurchmesser des Hochfrequenz-Kontaktelements 2 am zweiten Ende 62 gegenüber dem Außen- und Innendurchmesser des federarmförmigen Verbindungsbereiches 8 vergrößert. Auf diese Weise können mit den außenleiter- und innenleiterseitigen Kontaktierungsbereichen 711 und 712 am ersten Ende 61 Kontaktflächen bzw. Kontaktanschlüsse auf einer zu prüfenden integrierten Schaltung kontaktiert werden, die eine vergleichsweise kleine Ausdehnung aufweisen und/oder zueinander einen vergleichsweise kleinen Abstand aufweisen. Gleichzeitig können mit den außenleiter- und innenleiterseitigen Kontaktierungsbereichen 721 und 722 am zweiten Ende 62 Kontaktflächen bzw. Kontaktanschlüsse kontaktiert werden, die als Schnittstelle zu einem Messgerät typischerweise großflächiger ausgeführt sind und/oder in einen größeren Abstand zueinander angeordnet sind. Um einen stetigen und weitest möglich konstanten Verlauf der Impedanz über die gesamte Längserstreckung des Hochfrequenz-Kontaktelements, d.h. zwischen den äußeren Enden der Kontaktierungsbereiche 711 bzw. 712 und 721 bzw. 722, und damit eine reflexionsminimierte Übertragung zu realisieren, sind die Durchmessersprünge zwischen außen- und innenleiterseitiger Beschichtung 51 und 52 im Bereich des ersten und zweiten Endes 61 und 62 im gleichen Verhältnis. Zur Verwirklichung dieses Zieles ist zusätzlich der innenleiterseitige Durchmessersprung gegenüber dem außenleiterseitigen Durchmessersprung im Bereich des ersten und zweiten Endes 61 und 62 jeweils versetzt realisiert (so genannter tiefpasskompensierter reflexionsminimierter Übergang) .
  • Eine weitere Variante für ein erfindungsgemäßes Hochfrequenz-Kontaktelement mit einer Elastizität liegt darin, das Grundkörperteil 1 aus einem elastischen dielektrischen Material herzustellen. Hierzu eignet sich ein Elastomer, beispielsweise Silikon oder Naturkautschuk, das ebenfalls mittels additiver Fertigungstechnologie zu einer beliebig kompliziert geformten Geometrie aufbaubar ist. Da die Schichtdicke der metallischen Beschichtung 51 und 52 des dielektrischen Grundkörperteils 1 im Verhältnis zur Ausdehnung des dielektrischen Grundkörperteils 1 vergleichsweise sehr klein ist, verformt sich die metallische Beschichtung 51 und 52 gemeinsam mit dem elastischen dielektrischen Grundkörperteil 1 bei Auftreten von bestimmten Kompressions- oder Zugkräften am erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement 2.
  • Bei der Realisierung der innenleiter- und außenleiterseitigen Kontaktierungsbereiche 711, 712, 721 und 722 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 kann eine einteilige oder eine mehrteilige technische Lösung verwirklicht werden. Bei der einteiligen technischen Lösung sind die innenleiter- und außenleiterseitigen Kontaktierungsbereiche 711, 712, 721 und 722 einstückig mit dem Verbindungsbereich 8 innerhalb eines einzigen Grundkörperteils 1 realisiert. Bei der mehrteiligen technischen Lösung werden separate Bauteile zur Kontaktierung in einer konventionellen oder additiven Fertigungstechnologie hergestellt und anschließend mit dem einzigen den Verbindungsbereich 8 enthaltenden Grundkörperteil gemeinsam im additiven Fertigungsprozess verbunden und zum vollständigen Grundkörperteil 1 aufgebaut. Alternativ können die Bauteile zur Kontaktierung auch im Anschluss an den additiven Aufbau- und den Beschichtungsprozess des Grundkörperteils 1 mittels konventioneller Verbindungstechnologie, beispielsweise mittels Lötung, mit dem einzigen den Verbindungsbereich 8 enthaltenden Grundkörperteil verbunden werden.
  • Aus Fig. 5A geht ein Ausführungsbeispiel für eine einteilige Realisierung der Kontaktierungsbereiche mit dem Verbindungsbereich 8 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 hervor. Hierbei wird sowohl innenleiterseitig als auch außenleiterseitig jeweils ein Stirnkontakt mit der zu kontaktierende Kontaktfläche bzw. mit dem zu kontaktierenden Kontaktanschluss realisiert. Das erste Ende 61 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 weist hierzu eine Stirnfläche auf, die derart orientiert ist, dass sie im Kontaktierungszustand parallel bzw. näherungsweise parallel zu den zu kontaktierenden Kontaktflächen ausgerichtet ist. Auf diese Weise ist ein ausreichender elektrischer Kontakt mit einem guten Übergangswiderstand zwischen dem außenleiter- und dem innenleiterseitigen Kontaktierungsbereich 711 und 712 am ersten Ende 61 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 und den zu kontaktierenden innenleiter- und außenleiterseitigen Kontaktflächen auf einer Leiterplatte, einem IC-Gehäuse oder einen IC-Substrat möglich.
  • Auf der Stirnfläche im außenleiter- und innenleiterseitigen Kontaktierungsbereich 711 und 712 ist hierzu eine außenleiter- bzw. innenleiterseitige Beschichtung 51 bzw. 52 vorgesehen. Die laterale Ausdehnung der innenleiterseitigen und außenleiterseitigen Beschichtung 51 und 52 ist dabei derart zu bemessen, dass jeweils eine ausreichende Berührungsfläche mit dem jeweils zu kontaktierenden Kontaktflächen und damit ein guter Übergangswiderstand vorliegt. Um dies bei stark miniaturisierten Kontaktelementen gemäß der Erfindung mit einem vergleichsweise minimal ausgeführten Außendurchmesser des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements zu verwirklichen, ist der Außendurchmesser des Grundkörperteils 1 und damit der Außendurchmesser des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 im außenleiterseitigen Kontaktierungsbereich 711 vergrößert. Um durch diese technische Maßnahme die Impedanz des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 am ersten Ende 61 nicht nachteilig zu vergrößern, wird die effektive Permittivität am ersten Ende 61 im gleichen Maße reduziert. Hierzu wird nicht nur die Beschichtung 5 im stirnseitigen Bereich zwischen der innenleiterseitigen und der außenleiterseitigen Beschichtung 51 und 52, sondern auch ein ausreichender Bereich 10 des darunterliegenden dielektrischen Grundkörperteils 1 entfernt.
  • Eine mehrteilige technische Lösung für die innenleiter- und außenleiterseitigen Kontaktierungsbereiche eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 ist in Fig. 5B dargestellt. Hierbei wird die Vergrößerung der Berührungsfläche in den innenleiter- und außenleiterseitigen Kontaktierungsbereichen 711 und 712 und dem jeweils zu kontaktierenden Kontaktflächen bzw. Kontaktanschlüssen dadurch realisiert, dass im Bereich der innenleiterseitigen und der außenleiterseitigen Kontaktierungsbereiche 711 und 712 auf das beschichtete Grundkörperteil 1 jeweils eine Kontaktkrone 111 bzw. 112 aufgesetzt wird. Diese Kontaktkrone 111 bzw. 112 wird jeweils aus einem elektrisch gut leitfähigen Metall hergestellt und bevorzugt mittels Lötung mit der innenleiterseitigen bzw. außenleiterseitigen Beschichtung 51 und 52 verbunden.
  • Eine weitere Variante einer mehrteiligen technischen Lösung für die innenleiter- und außenleiterseitigen Kontaktierungsbereiche eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 geht aus Fig. 5C hervor. Hierbei werden als Bauteile zur Kontaktierung jeweils Kontaktspitzen 121, 122, 123 verwendet. Die einzelnen Kontaktspitzen 121, 122, 123 werden jeweils aus einem elektrisch gut leitenden Metall hergestellt und weisen jeweils einen Schaft auf, mit dem sie in eine zugehörige Bohrung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 eingefügt werden. Zur Innenleiterkontaktierung wird bevorzugt eine einzige Kontaktspitze 121 mit ihrem Schaft in der Durchführung 4 des beschichteten Grundkörperteils 1 eingefügt und mit der innenleiterseitigen Beschichtung verlötet. Für die Außenleiterkontaktierung werden bevorzugt mehrere Kontaktspitzen 122, 123 vorgesehen, die jeweils mit ihrem Schaft in einer im Bereich der außenleiterseitigen Beschichtung 52 angeordneten Bohrung eingefügt werden. Die Kontaktspitzen 122, 123 werden hierbei bevorzugt in äquidistanten Winkelabschnitten auf einem Kreis um die Längsachse 3 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 angeordnet.
  • Aus Fig. 5D geht eine weitere Variante einer mehrteiligen technischen Lösung für die innenleiter- und außenleiterseitigen Kontaktierungsbereiche eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 hervor. Die Bauteile zur Kontaktierung sind hierbei jeweils elastisch ausgeführt. Diese elastischen Bauteile zur Kontaktierung 131, 132, 133 können alternativ oder ergänzend zur obig dargestellten Elastizität im Verbindungsbereich 8 realisiert sein. Bei den elastischen Bauteilen zur Kontaktierung 131, 132, 133 handelt es sich hierbei um federarmförmige Bauteile, die zusätzlich zur Erhöhung der Elastizität entlang des Federarms hohl ausgeführt werden. Die elastischen Bauteile zur Kontaktierung 131, 132, 133 weisen ebenfalls einen Schaft auf, mit dem sie in einer Bohrung am ersten Ende 61 eingefügt werden. Die einzelnen elastischen Bauteile zur Kontaktierung 131, 132, 133 werden innenleiterseitig und außenleiterseitig jeweils bevorzugt äquivalent zur Anordnung der Kontaktspitzen in Fig. 5C angeordnet.
  • Aufgrund der technischen Möglichkeit der additiven Fertigungstechnologie, auch sehr komplizierte geometrische Ausformungen herzustellen, können die komplizierteren Geometrien in der Kontaktierung gemäß der Figuren 5C und 5D - nämlich Kontaktspitze und federarmförmiges Kontaktelement - auch einteilig in Kombination mit dem Verbindungsbereich 8 als einteiliges dielektrisches Grundkörperteil 1 in einem additiven Fertigungsprozess und durch anschließendes metallisches Beschichten hergestellt werden. Diese Realisierungsform ist auf die außenleiterseitige Kontaktierung beschränkt. Alternativ können die einzelnen Geometrien eines Bauteils zur Kontaktierung jeweils als dielektrische Grundkörperteile separat in einem additiven Fertigungsprozess hergestellt werden und anschließend in Kombination mit dem dielektrischen Grundkörperteil 1, der den Verbindungsbereich 8 enthält, in einem fortgesetzten additiven Fertigungsprozess zu einem einteiligen und vollständigen Grundkörperteil 1 aufgebaut werden. Anschließend erfolgt die metallische Beschichtung dieses einteiligen und vollständigen Grundkörperteils 1.
  • Selbstverständlich können die außenleiter- und innenleiterseitigen Kontaktierungsbereiche 721 und 722 am zweiten Ende 62 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 äquivalent zu den in Fig. 5A bis 5D für das erste Ende 61 jeweils dargestellten Ausprägungen einer Kontaktierung ausgeführt werden.
  • Neben diesen in den vorherigen Figuren jeweils dargestellten Kontaktierungsgeometrien sind auch noch andere Ausformungen einer Kontaktierung vorstellbar und von der Erfindung mit abgedeckt.
  • Eine spezielle Variante einer Kontaktierung zwischen dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement 2 und den zu kontaktierenden Kontaktflächen bzw. Kontaktanschlüssen ergibt sich aus den Figuren 5E und 5F:
    Die Kontaktierung erfolgt hierbei primär in radialer Richtung zwischen dem innenleiterseitigen Kontaktierungsbereich 712 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 und einer Lotkugel 141 und zwischen dem außenleiterseitigen Kontaktierungsbereich 711 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 und bevorzugt mehreren Lotkugeln 142 und 143. Die Lotkugeln 141, 142 und 143 sind auf einer Leiterplatte 15, aufgelötet und mit zugehörigen Leiterbahnen verbunden. Alternativ zur Leiterplatte 15 kann auch eine Kontaktierung mit einem Gehäuse einer integrierten Schaltung oder direkt mit einem Substrat erfolgen. Die mit dem außenleiterseitigen Kontaktierungsbereich in einem elektrischen Kontakt stehenden Lotkugeln 142 und 143 sind bevorzugt gemäß Fig. 5F auf einem Kreis angeordnet, der sich koaxial zur Lotkugel 141 befindet, die den innenleiterseitigen Kontaktierungsbereich 712 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 kontaktiert. Der Abstand zwischen der inneren Lotkugeln 141 und den äußeren Lotkugeln 142, 143, 144, 14s, 146, und 147 ist an den Durchmesser des beschichteten dielektrischen Grundkörperteils 1 im innenleiter- bzw. außenleiterseitigen Kontaktierungsbereich 712 bzw. 711 anzupassen.
  • Zur besseren elektrischen Kontaktierung zwischen den Lotkugeln 141, 142 und 143 und dem außenleiterseitigen bzw. innenleiterseitigen Kontaktierungsbereich 711 bzw. 712 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 weisen die außenleiterseitigen bzw. innenleiterseitigen Kontaktierungsbereiche 711 bzw. 712 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 im Übergangsbereich zwischen der Durchführung 4 und der Stirnfläche bzw. zwischen der Außenmantelfläche und der Stirnfläche jeweils eine Fase auf. Anstelle einer Fase kann im außenleiterseitigen bzw. innenleiterseitigen Kontaktierungsbereich 711 bzw. 712 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 jeweils eine Stufe vorgesehen sein. Die Kontaktierung weist hierbei nicht nur eine radial gerichtete Komponente, sondern auch eine axial gerichtete Komponente auf.
  • Da zwischenzeitlich extrem kleine Lotkugeln in einem extrem geringen Abstand zueinander auf einer Leiterplatte, einem IC-Gehäuse oder einem IC-Substrat platziert werden können, eignet sich diese Kontaktierungstechnik auch für extrem miniaturisierte erfindungsgemäße Hochfrequenz-Kontaktelemente, die mittels additiver Fertigungsprozesstechnik in kleinsten Ausmessungen fertigbar sind.
  • Anstelle von Lotkugeln mit jeweils einer sphärischen Kontaktfläche können alternativ auch andere rotationssymmetrische Kontaktkörper verwendet werden. Bevorzugt eignen sich Kontaktkörper, die eine konisch geformte Kontaktfläche aufweisen, beispielsweise kegelförmige oder kegelstumpfförmige Kontaktkörper. Im Fall von erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelementen mit Elastizität sind auch zylinderförmige Kontaktkörper vorstellbar.
  • Alternativ können die Lotkugeln auch als Bauteile zur Kontaktierung in Anlehnung an die Varianten der Figuren 5B, 5C und 5D zum erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement 2 gehören und mit dem beschichteten dielektrischen Grundkörperteil 1 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 verbunden sein. In diesem Fall kontaktieren die Lotkugeln entsprechend gewölbte, d.h. konkav geformte, Kontaktflächen in einer Leiterplatte, in einem IC-Gehäuse oder direkt in einem IC-Substrat.
  • An dieser Stelle sei erwähnt, dass im Grundkörperteil 1 benachbart zu den Kontaktierungsbereichen 711, 712, 721 und 722 jeweils Magnete mit einer bestimmten Polarität eingefügt werden können. Diese Magnete können mit magnetischen oder magnetisierbaren Bereichen, die in den zu kontaktierenden Kontaktflächen bzw. Kontaktanschlüssen oder benachbart zu den zu kontaktierenden Kontaktflächen bzw. Kontaktanschlüssen angeordnet sind, zusammenwirken und eine bessere Kontaktieren ermöglichen.
  • Im Folgenden werden die einzelnen Ausprägungen eine Impedanzanpassung innerhalb des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements zwischen dem jeweils zu kontaktierenden Kontaktflächen bzw. Kontaktanschlüssen anhand der Figuren 6A und bis 6H vorgestellt:
    Typischerweise weisen die Eingangsimpedanzen der zu kontaktierenden Kontaktflächen jeweils identische, standardisierte Werte, beispielsweise 50 Q, auf. Weisen die von den Kontaktierungsbereichen 711 bzw. 712 und 721 bzw. 722 am ersten und zweiten Ende 61 und 62 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 jeweils zu kontaktierenden innenleiter- und außenleiterseitigen Kontaktflächen jeweils unterschiedliche Durchmesser auf, so sind im Hinblick auf eine Impedanzanpassung und gleichzeitig eine geometrische Anpassung die zugehörigen Kontaktierungsbereichen 711 bzw. 712 und 721 bzw. 722 am ersten und zweiten Ende 61 und 62 an die Impedanz- und Geometrieverhältnisse der zu kontaktierenden Kontaktflächen anzupassen. Gleichzeitig ist bei Beibehaltung einer konstanten Impedanz ein möglichst stetiger Übergang zwischen den unterschiedlichen Geometrieverhältnissen, d.h. zwischen den unterschiedlichen Durchmesserverhältnissen, der Kontaktierungsbereiche 711 bzw. 712 und 721 bzw. 722 am ersten und zweiten Ende 61 und 62 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 zu verwirklichen.
  • Liegen die mit den Kontaktierungsbereichen 711 bzw. 712 und 721 bzw. 722 am ersten und zweiten Ende 61 und 62 jeweils zu kontaktierenden Kontaktflächen jeweils symmetrisch zur Längsachse 3 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2, so nimmt das beschichtete Grundkörperteil 1 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 gemäß Fig. 6A die Form eines Kegelstumpfes an. Der Außendurchmesser des Hochfrequenz-Kontaktelements 2 ändert sich zwischen dem ersten und zweiten Ende 61 und 62 im gleichen Verhältnis wie der Innendurchmesser.
  • Liegen die mit den Kontaktierungsbereichen 711 bzw. 712 und 721 bzw. 722 am ersten und zweiten Ende 61 und 62 jeweils zu kontaktierenden Kontaktflächen jeweils asymmetrisch versetzt zueinander und ist das erfindungsgemäße Hochfrequenz-Kontaktelement 2' elastisch als Federarm realisiert, so ergibt sich eine geometrische Ausformung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2' gemäß Fig. 6B. Entlang der Längserstreckung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2' ist das Verhältnis zwischen dem Außen- und Innendurchmesser des Hochfrequenz-Kontaktelements 2 und damit die Impedanz des Hochfrequenz-Kontaktelements 2 stetig konstant.
  • Liegt der Sonderfall vor, dass die Eingangsimpedanzen der mit den Kontaktierungsbereichen 711 bzw. 712 und 721 bzw. 722 am ersten und zweiten Ende 61 und 62 jeweils zu kontaktierenden Kontaktflächen jeweils unterschiedlich sind, so ist die Impedanz in den Kontaktierungsbereichen 711 bzw. 712 und 721 bzw. 722 an den Impedanz in den zugehörigen zu kontaktierenden Kontaktflächen anzupassen und gleichzeitig ein weitest möglich stetiger Impedanzübergang zwischen dem ersten und zweiten Ende 61 und 62 im Verbindungsbereich 8 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 zu schaffen. Eine derartige Impedanzangleichung (englisch: tapering) kann beispielsweise mit einem innenleiter- und außenleiterseitigen Durchmessersprung oder mehreren innenleiter- und außenleiterseitigen Durchmessersprüngen, wie sie in den Kontaktierungsbereichen 711 bzw. 712 und 721 bzw. 722 der Fig. 4B dargestellt sind, realisiert werden.
  • Eine weitere Variante einer impedanzangepassten Übertragung innerhalb des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements zwischen mit den Kontaktierungsbereichen 711 bzw. 712 und 721 bzw. 722 jeweils zu kontaktierenden Kontaktflächen mit jeweils einer identischen Eingangsimpedanz ist in Fig. 6C dargestellt:
    Während bei diesem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement 2 der Innendurchmesser über die gesamte Längserstreckung des Kontaktelements konstant bleibt, vergrößert sich der Außendurchmesser vom ersten Ende 61 bis zum zweiten Ende 62 über mehrere Stufen.
  • Um die Impedanz des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 über seine gesamte Längserstreckung konstant zu halten, wird das dielektrische Grundkörperteil 1 mittels mehrerer in Längserstreckung gestapelter Schichten 161, 162, 163 und 164 aus einem dielektrischen Material mit jeweils einer unterschiedlichen relativen Permittivität aufgebaut. Die relative Permittivität der einzelnen dielektrischen Schichten 161, 162, 163 und 164 nimmt hierbei vom ersten Ende 61 zum zweiten Ende 62 des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 im Hinblick auf eine konstante Impedanz ab.
  • Generell ändert sich die relative Permittivität der einzelnen dielektrischen Schichten innerhalb des dielektrischen Grundkörperteils 1 indirekt proportional zur Änderung des Verhältnisses zwischen Außen- und Innendurchmesser in den einzelnen Schichten. Somit kann bei einem über die Längserstreckung konstanten Außendurchmesser und eine über die Längserstreckung veränderlichen Innendurchmesser die relative Permittivität der einzelnen dielektrischen Schichten äquivalent im Hinblick auf eine konstante Impedanz angepasst werden.
  • Die Anzahl der gestuften Außen- und/oder Innendurchmessersprünge und damit einhergehend die Anzahl der dielektrischen Schichten mit jeweils unterschiedlicher relativer Permittivität ist an der technischen Möglichkeit orientiert, dielektrische Materialien mit jeweils unterschiedlich gestuften relativen Permittivität für den additiven Fertigungsprozess zu finden und anzuwenden.
  • Eine weitere technische Variante einer Impedanzanpassung entlang der Längserstreckung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 liegt in der Modifikation der effektiven Permittivität des dielektrischen Grundkörperteils 1 entlang seiner Längserstreckung. Im einfachsten Fall werden hierzu gemäß Fig. 6D Hohlräume 17 innerhalb des dielektrischen Grundkörperteils 1 vorgesehen, die vollständig vom dielektrischen Material des Grundkörperteils 1 umgeben sind und bevorzugt mit Luft gefüllt sind. Da die relative Permittivität von Luft bei eins liegt und somit geringer als die relative Permittivität jedes anderen im Grundkörperteil 1 verwendeten dielektrischen Materials ist, ist die effektive Permittivität in den Längsabschnitten des Grundkörperteils 1 mit Hohlräumen 17 gegenüber den Längsabschnitten des Grundkörperteils 1 ohne Hohlräume 16 reduziert.
  • Während in Fig. 6D die Anzahl, die Anordnung und die geometrische Ausformung und Ausdehnung der einzelnen Hohlräume 17 nur schematisch dargestellt sind, kann in einem realen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement 2 durch geeignete Anordnung und Ausformung der einzelnen Hohlräume 17 innerhalb des dielektrischen Grundkörperteils 1 eine gestufte oder idealerweise eine stetige Änderung der effektiven Permittivität entlang der Längserstreckung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 erzielt werden. Auf diese Weise lässt sich bei einer mehrfach gestuften oder stetigen Außen- und Innendurchmesseränderung durch eine gegenläufige mehrfach gestufte oder stetige Änderung der effektiven Permittivität eine konstante Impedanz entlang der Längserstreckung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 erzielen.
  • Anstelle der bevorzugten Befüllung der einzelnen Hohlräume 17 mit Luft kann auch eine Befüllung mit einem anderen gasförmigen Stoff, einem flüssigen Stoff oder einen festen dielektrischen Material erfolgen. Mit all diesen technischen Maßnahmen kann die effektive Permittivität des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 entlang seiner Längserstreckung gezielt beeinflusst werden.
  • Anstelle von Hohlräumen 17, die gemäß Fig. 6D vollständig von einem dielektrischen Material eingeschlossen sind, können im dielektrischen Grundkörperteil 1 auch Schlitze 28 mittels additiven Fertigungsprozess realisiert werden, die gemäß der Figuren 6E bis 6G über die gesamte radiale Erstreckung des Grundkörperteils 1 verlaufen. Auch durch eine geeignete Anzahl, Anordnung und geometrische Ausformung von derartigen Schlitzen 28 kann die effektive Permittivität entlang der Längserstreckung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 gezielt beeinflusst werden und zur Impedanzanpassung entlang der Längserstreckung des Hochfrequenz-Kontaktelements 2 benutzt werden.
  • Erstrecken sich diese Schlitze 28 jeweils parallel zueinander in Längsachsrichtung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2, so kann über diese Schlitze 28 zusätzlich auch die Elastizität des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 gezielt beeinflusst werden. Durch die parallele Schlitzung in Längserstreckungsrichtung kann sich nämlich das erfindungsgemäße Hochfrequenz-Kontaktelement 2 bei einer Kompression in Längsachsrichtung vergleichsweise einfach in radialer Richtung ausdehnen.
  • Um ein Hochfrequenzsignal über ein derart geschlitztes Hochfrequenz-Kontaktelement zu übertragen, ist die Schlitzbreite der einzelnen Schlitze kleiner, bevorzugt deutlich kleiner, als die Wellenlänge des zu übertragenden Hochfrequenzsignals auszulegen.
  • Zur Realisierung von derartigen Schlitzen 28 sind im additiven Fertigungsprozess in diesen Schlitzen 28 im Gegensatz zum übrigen Grundkörperteil 1 jeweils Schichten aus einem dielektrischen Material aufzubauen, die bei der metallischen Beschichtung des Grundkörperteils 1 eine Metallisierung der Seitenwände der Schlitze 28 verhindern und im Anschluss an den Beschichtungsprozess wieder entfernbar sind. Als dielektrisches Material für derartige Opferschichten kann beispielsweise Fotolack verwendet werden, der ebenfalls in additiver Fertigungstechnologie selektiv innerhalb des Grundkörperteils 1 aufbaubar ist. Um diese Opferschichten nach der Metallisierung des Grundkörperteils 1 mittels eines geeigneten Lösungsmittels, beispielsweise mittels Azeton, wieder zu entfernen, muss die außenleiterseitige Beschichtung 51 im Bereich der schlitzförmigen Hohlräume 17' entfernt werden. Zur Kennzeichnung dieser Schlitze 28 gegenüber den übrigen Bereichen des dielektrischen Grundkörperteils 1 ist die Außenoberfläche der einzelnen Schlitze 28 beispielsweise gewölbt, d.h. konkav oder konvex, auszuformen. Die metallische Schicht auf den einzelnen Schlitzen 28 ist somit leicht für eine optische Vorrichtung, beispielsweise eine LaserVorrichtung, erkennbar, die die metallische Beschichtung in diesen Bereichen entfernt. Nach der Entfernung der dielektrischen Opferschichten innerhalb der einzelnen Schlitze 28 ist die zugehörige innenleiterseitige Beschichtung 52 im Bereich der Schlitze 28 beispielsweise mittels eines optischen Verfahrens zu entfernen.
  • Die einzelnen Hohlräume 17 und Schlitze 28 gemäß der vierten und fünften Ausführungsform der Erfindung können auch so angeordnet und ausgeformt sein, dass ein stetiger oder gestufter Übergang zwischen zwei unterschiedlichen Impedanzen am ersten und zweiten Ende 61 und 62 realisierbar ist.
  • In Fig. 7 ist eine besondere Ausprägung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 dargestellt, in der ein Hochfrequenz-Kontaktelement 2 durch ein zusätzliches elastisches Element 18 elastisch gelagert wird. Das zusätzliche elastische Element 18 ist zwischen dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement 2 und einem weiter unten noch zu erläuternden Verbindungsteil 20 befestigt. Alternativ kann das zusätzliche elastische Element 18 auch mit einer vom erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement 2 zu kontaktierenden Leiterplatte 15 verbunden sein.
  • Bei dem elastischen Element 18 kann es sich, wie in Fig. 7 dargestellt ist, bevorzugt um eine Torsionsfeder handeln. Daneben sind auch andere elastische Elemente, beispielsweise eine Tellerfeder, eine Biegefeder oder ein Federarm, möglich. Während bei all diesen elastischen Elementen die Elastizität durch die geometrische Ausformung des elastischen Elements verwirklicht wird, kann alternativ auch ein vergleichsweise einfach geformtes Element, beispielsweise ein zylinderförmiges Element, aus einem elastischen Material, beispielsweise aus einem Elastomer, Verwendung finden.
  • Das Verbindungsteil 20 kann eine Verbindungsplatte sein, die mit erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement 2 direkt oder unter Zwischenschaltung eines Bauelements zur Kontaktierung verbunden ist. Alternativ kann das elastische Element 18 auch eine Leiterplatte 15 sein, die vom erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement kontaktiert wird.
  • Im Folgenden werden verschiedene Varianten einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung 19 anhand der Figuren 8A bis 8F vorgestellt, die jeweils mindestens ein erfindungsgemäßes Hochfrequenz-Kontaktelement 2 enthalten:
    Bei der erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung 19 kann es sich einerseits um eine Anordnung von miteinander verbundenen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelementen 2 handeln, die nur im Fertigungsprozess, bevorzugt im additiven Fertigungsprozess, gemeinsam miteinander verbunden werden und anschließend für die technische Anwendung vereinzelt werden. Daneben kann die erfindungsgemäße Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung 19 andererseits mehrere in der technischen Anwendung auf Dauer miteinander verbundene erfindungsgemäße Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 enthalten. Im zweiten Fall kann es sich beispielsweise um eine Interposer-Anordnung handeln, in der mehrere parallel miteinander verbundene erfindungsgemäße Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 jeweils zueinander parallele Kontaktflächen bzw. Kontaktanschlüsse auf einer Leiterplatte, auf einem IC-Gehäuse oder direkt auf einem IC-Substrat parallel kontaktieren. Schließlich können im zweiten Fall die einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2, die jeweils parallel miteinander verbunden werden, so ausgeformt werden, dass ihre Längserstreckung auch eine Querkomponente aufweist. Mit derartigen beispielsweise winkelförmig verlaufenden Hochfrequenz-Kontaktelementen, wie sie beispielsweise in der Fig. 7 dargestellt ist, ist auch eine Übersetzung zwischen zu kontaktierenden Kontaktflächen in einem ersten Rasterabstand und zu kontaktierenden Kontaktflächen in einem vom ersten Rasterabstand unterschiedlichen zweiten Rasterabstand möglich. In diesem Anwendungsfall dient die erfindungsgemäße Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung als Abstandsübersetzungs-Baugruppe (englisch: space translator).
  • In einer ersten Variante gemäß Fig. 8A sind mehrere erfindungsgemäße Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 jeweils auf der Oberseite eines als Verbindungsplatte 20 realisierten Verbindungsteil 20 über innenleiter- und außenleiterseitigen Kontaktbauteile 21 mit zugehörigen innenleiter- und außenleiterseitigen Kontaktflächen auf der Oberseite der Verbindungsplatte 20 verbunden. Äquivalent sind mehrere erfindungsgemäße Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 auf der Unterseite der Verbindungsplatte 20 jeweils über innenleiter- und außenleiterseitige Kontaktbauteile 21 mit zugehörigen innenleiter- und außenleiterseitigen Kontaktflächen auf der Unterseite der Verbindungsplatte 20 verbunden.
  • Die Verbindungsplatte 20 ist hierbei aus einem elektrisch nicht leitenden, d.h. dielektrischen, Material hergestellt. Die Kontaktbauteile 21 sind aus einem elektrisch leitenden Material hegestellt.
  • Die Verbindungsplatte 20 kann dabei in einem separaten konventionellen oder additiven Fertigungsprozess hergestellt werden. Die einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 können auf der Ober- und Unterseite der Verbindungsplatte jeweils in einer Reihe in einem bestimmten konstanten oder in einem unterschiedlichen Abstand angeordnet sein. Alternativ ist auch eine Anordnung in einem zweidimensionalen Raster in einem bevorzugt konstanten oder auch in einem veränderlichen Rasterabstand zueinander möglich. Im Fall einer einzig auf die Fertigung beschränkten Verbindung der einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 ist auch eine Anordnung der Hochfrequenz-Kontaktelemente in einem dreidimensionalen Raster mit mehreren parallelen Verbindungsplatten und einzelnen die parallelen Verbindungsplatten jeweils verbindenden Verbindungsstegen möglich.
  • Eine Bohrung 22 mit einer elektrisch leitenden Beschichtung realisiert jeweils eine innenleiterseitige Verbindung zwischen einem innenleiterseitigen Kontaktbauteil 21 auf der Oberseite und auf der Unterseite der Verbindungsplatte 20 und damit zwischen einem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement 2 auf der Ober- und der Unterseite der Verbindungsplatte 20. Die außenleiterseitige Kontaktbauteile 21 realisieren jeweils eine außenleiterseitige Verbindung zwischen den einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelementen 2 und einem Kontaktanschluss einer gemeinsamen Masse auf der Unter- bzw. Oberseite der Verbindungsplatte 19.
  • Die einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 werden jeweils innenleiter- und außenleiterseitig mit den zugehörigen innenleiter- bzw. außenleiterseitigen Kontaktbauteilen 21 bevorzugt mittels Lötung verbunden, welche wiederum mit der elektrisch leitenden Innenbeschichtung der zugehörigen Bohrung 22 bzw. mit dem zugehörigen Kontaktanschluss der gemeinsamen Masse der Verbindungsplatte 20 bevorzugt mittels Lötung verbunden werden. Die innenleiterseitigen und außenleiterseitigen Kontaktierungsbereiche der einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 können alternativ ohne Zwischenschaltung von innenleiter- und außenleiterseitigen Kontaktbauteilen 21 direkt mit der elektrisch leitenden Innenbeschichtung der zugehörigen Bohrung 22 bzw. mit dem zugehörigen Kontaktanschluss der gemeinsamen Masse der Verbindungsplatte 20 verbunden sein.
  • Die Ausgestaltung der einzelnen mit der Verbindungsplatte 20 verbundenen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement 2 muss nicht zwingend, wie in Fig. 8A dargestellt ist, hohlzylindrisch ausgeführt sein, sondern kann jede der obig dargestellten Ausprägungen annehmen. Auch müssen nicht alle erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 innerhalb der erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung dieselbe Ausprägung aufweisen. Beispielsweise können die Hochfrequenz-Kontaktelemente an der Unterseite der Verbindungsplatte 20 jeweils nicht elastische und hohlzylindrisch ausgeformte Hochfrequenz-Kontaktelemente sein, während die Hochfrequenz-Kontaktelemente an der Oberseite der Verbindungsplatte 20 jeweils als Federarm ausgeformte elastische Hochfrequenz-Kontaktelemente ausgeführt sein können. Auf diese Weise lässt sich einerseits eine elastische Kontaktierung der oberhalb der Verbindungsplatte 20 zu kontaktierenden Kontaktflächen und andererseits eine Übersetzung des Rasterabstandes zwischen den oberhalb der Verbindungsplatte 20 zu kontaktierenden Kontaktflächen und den unterhalb der Verbindungsplatte 20 zu kontaktierenden Kontaktflächen realisieren.
  • Aus Fig. 8B geht eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung 19' hervor, in der die einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2' zusammen mit der Verbindungsplatte 20' in einem gemeinsamen additiven Fertigungsprozess hergestellt werden. Hierbei liegen keine getrennten Hochfrequenz-Kontaktelemente auf der Ober- und Unterseite der Verbindungsplatte 20', sondern pro Rasterpunkt nur noch ein einziges erfindungsgemäßes Hochfrequenz-Kontaktelement 2' vor. Die Verbindungsplatte 20' verbindet nur noch die in jedem Rasterpunkt jeweils angeordneten Hochfrequenz-Kontaktelemente 2' miteinander. Die innenleiterseitige Beschichtung 52 des einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2' erstreckt sich folglich vom innenleiterseitigen Kontaktierungsbereich 712 oberhalb der Verbindungsplatte 20' über eine Innenbohrung der Verbindungsplatte 20' bis zum innenleiterseitigen Kontaktierungsbereich 722 unterhalb der Verbindungsplatte 20'.
  • Die außenleiterseitige Beschichtung 51 des einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2' erstreckt sich jeweils zwischen den oberhalb der Verbindungsplatte 20' jeweils befindlichen außenleiterseitigen Kontaktierungsbereichen 711 aller Hochfrequenz-Kontaktelemente 2' und der als gemeinsamen Masse dienenden Oberseite der Verbindungsplatte 20' sowie zwischen den unterhalb der Verbindungsplatte 20' jeweils befindlichen außenleiterseitigen Kontaktierungsbereichen 721 aller Hochfrequenz-Kontaktelemente 2' und der als gemeinsamen Masse dienenden Unterseite der Verbindungsplatte 20' .
  • Für die einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2' ober- und unterseitig der Verbindungsplatte 20' können in der zweiten Variante der erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung 19' gemäß Fig. 8B in Äquivalenz zur ersten Variante gemäß Fig. 8A alle obig bereits erläuterten Ausführungen eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements verwendet werden. Auch ist eine unterschiedliche Ausformung der einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2' jeweils ober- und unterseitig der Verbindungsplatte 20' möglich.
  • Die Position der Verbindungsplatte 20' entlang der Längserstreckung der einzelnen Hochfrequenz-Kontaktelement 2' muss nicht zwingend mittig zur Längserstreckung sein, sondern kann auch an jeder anderen Position zwischen dem ersten und zweiten Ende 61 und 62 der Hochfrequenz-Kontaktelemente 2' liegen. Anstelle einer einzigen Verbindungsplatte 20' können zur erhöhten mechanischen Stabilisierung der einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2' auch mehrere geeignet voneinander beabstandete Verbindungsplatten 20' eingesetzt werden.
    Fig. 8C stellt eine Anordnung von mehreren in einem zweidimensionalen Raster jeweils angeordneten erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelementen 2 zwischen zwei zu kontaktierenden Leiterplatten 151 und 152, IC-Gehäusen 151 und 152 oder IC-Substraten 151 und 152 dar. Die erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 weisen aufgrund ihrer im Mittenbereich der Längserstreckung vorliegenden torsionsfederförmigen Ausformung jeweils eine Elastizität auf. Die Anordnung von parallelen Kontaktelementen 2 ist in der Variante der Fig. 8C ohne eine Verbindungsplatte 20 bzw. ohne Verbindungsstege 20 realisiert, um bei einer Kompression der einzelnen elastischen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 in einem größeren Ausmaß zusätzlich zur Kompression der einzelnen Kontaktelemente 2 in Längsrichtung auch noch ein begrenztes Verbiegen der einzelnen elastischen Hochfrequenz-Kontaktelement 2 in Querrichtung zu ermöglichen.
  • Aus Fig. 8D geht eine Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung hervor, in der sich mehrere in einem zweidimensionalen Raster jeweils angeordnete erfindungsgemäße Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 zwischen zwei zu kontaktierenden Leiterplatten 151 und 152, IC-Gehäusen 151 und 152 oder IC-Substraten 151 und 152 befinden. Die einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 sind einerseits jeweils gewinkelt, bevorzugt zweifach gewinkelt, ausgeformt und andererseits jeweils hinsichtlich ihres Außendurchmessers gestuft ausgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung 19 einzelne, in einem vergleichsweise engen Raster angeordnete Kontaktflächen auf einer Leiterplatte 151, einem IC-Gehäuse 151 oder einem IC-Substrat 151 elektrisch zu kontaktieren und mit zugehörigen in einem größeren Raster angeordneten Kontaktflächen auf einer Leiterplatte 152, einem IC-Gehäuse 152 oder einem IC-Substrat 152 zu verbinden. Somit ist eine sogenannte Hochfrequenz-Abstandsübersetzer-Baugruppe (Space-Translator-Anordnung) geschaffen, mit der mehrere Kontaktflächen parallel kontaktiert werden können, eine Übersetzung von einem feineren Rasterabstand zu einem gröberen Rasterabstand realisierbar ist und die Impedanz über die gesamte Längserstreckung aller Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 konstant gehalten ist. Der gröbere Rasterabstand ermöglicht die Verwendung einer einfacheren und damit kostengünstigeren Herstellungstechnologie auf der Leiterplatte 152, auf dem IC-Gehäuse 152 oder auf dem IC-Substrat 152. Daneben lässt sich damit eine Anbindung an Hochfrequenzkabel, -leitungen und - stecker, die typischerweise eine größere Ausdehnung aufweisen, verwirklichen.
  • In Fig. 8E ist ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung 19 dargestellt, bei der das Hochfrequenz-Kontaktelement 2 mit einer die einzelnen Hochfrequenz-Kontaktelement 2 verbindenden Verbindungsplatte 20 verbunden ist, die jeweils als elektrischer Schaltungsträger ausgeführt ist. Die elektrische Signalleitungen 23 können hierbei auf der Oberseite 24 und/oder auf der Unterseite 25 der Verbindungsplatte 20 angebracht sein.
  • Diese elektrische Signalleitungen 23 verbinden die einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2, die sich oberhalb und/oder unterhalb der als elektrischer Schaltungsträger dienenden Verbindungsplatte 20 befinden, mit zugehörigen aktiven oder passiven Elektronikkomponenten auf der Oberseite 24 oder Unterseite 25 der Verbindungsplatte 20. Beispielsweise können die von den erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement 2 jeweils kontaktierten und übertragenen Hochfrequenzsignale über diese elektrischen Signalleitungen 23, die bevorzugt als hochfrequenztechnisch optimierte Streifenleitungen realisiert sind, zu einem gemeinsamen Hochfrequenz-Stecker geführt sein, der an einer geeigneten Stelle auf der Verbindungsplatte 20 positioniert ist.
  • Die außenleiterseitigen Beschichtung 51 der einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelements 2 wird dabei jeweils direkt mit einer zugehörigen auf der Oberseite 24 und/oder auf der Unterseite 25 aufgebrachten Signalleitung 23 verbunden, die die Masseleitung einer Streifenleitung darstellt. Die innenleiterseitige Beschichtung 52 der einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 wird dabei jeweils über eine innerhalb der Verbindungsplatte 20 verlaufende elektrische Signalleitung 26 mit einer auf der Oberseite 24 und/oder auf der Unterseite 25 aufgebrachten elektrischen Signalleitung 23 verbunden.
  • Die typischerweise parallel zur Ober- bzw. Unterseite 24 bzw. 25 und innerhalb der Verbindungsplatte 20 verlaufende elektrische Signalleitung 26 ist bei einer gemäß Fig. 8B einteilig realisierten erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung 19' direkt mit der innenleiterseitigen Beschichtung 52 des Hochfrequenz-Kontaktelements 2 verbunden. Bei einer mehrteiligen Realisierung der erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung 19 gemäß Fig. 8A ist die innerhalb der Verbindungsplatte 20 verlaufende elektrische Signalleitung 26 mit der elektrischen Beschichtung einer zur Durchführung 4 des Hochfrequenz-Kontaktelements 2 fluchtend verlaufenden Bohrung 22 innerhalb der Verbindungsplatte 20 verbunden. Die elektrisch leitende Beschichtung der Bohrung 22 innerhalb der Verbindungsplatte 20 kontaktiert hierbei die innenleiterseitigen Beschichtung 52 des Hochfrequenz-Kontaktelements 2.
  • Die elektrische Verbindung zwischen der innerhalb der Verbindungsplatte 20 verlaufende elektrische Signalleitung 26 und der auf der Ober- bzw. Unterseite 24 bzw. 25 der Verbindungsplatte 20 verlaufenden elektrischen Signalleitung 23 erfolgt über eine elektrisch leitende Beschichtung einer Bohrung 22', die mit einer elektrischen Signalleitung 23 auf der Ober- bzw. Unterseite 24 bzw. 25 der Verbindungsplatte 20 aufgebracht wird. Diese elektrische Signalleitung 23 stellt den Innenleiter einer Streifenleitung dar.
  • Aus Fig. 8F geht schließlich eine erfindungsgemäße Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung 19 hervor, die einzig im Herstellungsprozess die einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 in einem bestimmten Raster zusammenhält und als Stützgeometrie dient. Vor dem Einsatz werden die einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelemente 2 innerhalb der Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung 19 voneinander getrennt. Zum einfacheren Trennen der einzelnen Hochfrequenz-Kontaktelemente ist in der Verbindungsplatte 20, die auch aus einzelnen Verbindungstegen 20 zwischen den einzelnen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Kontaktelementen 2 zusammengesetzt sein kann, jeweils eine Sollbruchstelle 27 vorgesehen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Grundkörperteil
    2
    Hochfrequenz-Kontaktelement
    3
    Längsachse
    4, 41, 42
    Durchführung
    5, 51, 52, 52 1, 52 2
    Beschichtung
    61, 62
    erstes und zweites Ende
    711, 712, 721, 722
    Kontaktierungsbereich
    8
    Verbindungsbereich
    91, 92
    Bereich ohne Beschichtung
    10
    Bereich
    111, 112
    Kontaktkrone
    121, 122, 123
    Kontaktspitze
    131, 132, 133
    elastisches Bauteil zur Kontaktierung
    141, 142, 143, 144, 145, 146
    Lotkugel
    15, 151, 152
    Leiterplatte oder IC-Gehäuse oder IC-Substrat
    161, 162, 163, 164
    dielektrische Schichten
    17
    Hohlraum
    18
    elastisches Element
    19,19'
    Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung
    20,20'
    Verbindungsteil, Verbindungsplatte, Verbindungssteg
    21
    Kontaktbauteil
    22,22'
    Bohrung in Verbindungsplatte
    23
    elektrische Signalleitung auf Verbindungsplatte
    24
    Oberseite der Verbindungsplatte
    25
    Unterseite der Verbindungsplatte
    26
    elektrische Signalleitung innerhalb der Verbindungsplatte
    27
    Sollbruchstelle
    28
    Schlitz

Claims (16)

  1. Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Hochfrequenz-Kontaktelement (2) oder von einer Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung (19) aus mindestens einem derartigen Hochfrequenz-Kontaktelement (2) mit folgenden Verfahrensschritten:
    • Herstellen eines Grundkörperteils (1) jedes Hochfrequenz-Kontaktelements (2) aus einem dielektrischen Material mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, wobei das Grundkörperteil (1) eine Durchführung (4; 41, 42) zwischen einem ersten Ende (61) und einem zweiten Ende (62) einer Längserstreckung des Grundkörperteils (1) aufweist,
    • Beschichten des dielektrischen Grundkörperteils (1) mit einer elektrisch leitfähigen Schicht, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt:
    • Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht in einem die Durchführung (4; 41, 42) umschließenden Bereich (91, 92) am ersten Ende (61) und am zweiten Ende (62) des Grundkörperteils (1) zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen außenleiterseitigen Beschichtung (51) und einer elektrisch leitfähigen innenleiterseitigen Beschichtung (52).
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Beschichten derart ausgeführt wird, dass die Durchführung (4; 41, 42) vollständig mit der elektrisch leitfähigen Schicht ausgefüllt wird.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Beschichten des dielektrischen Grundkörpers (1) ein Beschichten mit mehreren metallischen Schichten ist, wobei die metallischen Schichten jeweils aus einem unterschiedlichen metallischen Material sind.
  4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Kontaktelement (2) in mindestens einem Bereich jeweils elastisch ausgebildet wird, wobei der mindestens eine elastisch ausgebildete Bereich des Kontaktelements (2) jeweils aus einem elastischen dielektrischen Material hergestellt wird oder durch eine elastische Formgebung ausgebildet wird, wobei die elastische Formgebung insbesondere durch Ausbildung einer Torsionsfeder oder eines Federarms hergestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Impedanzverlauf des Hochfrequenz-Kontaktelements (2) zwischen dem ersten Ende (61) und dem zweiten Ende (62) durch Material und/oder Formgebung des Grundkörperteils (1) eingestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Grundkörperteil (1) mit einem sich ändernden innenleiterseitigen und außenleiterseitigen Durchmesser (1) zwischen dem ersten Ende (61) und dem zweiten Ende (62) aufgebaut wird, wobei ein Verhältnis zwischen dem innenleiterseitigen Durchmesser und dem außenleiterseitigen Durchmesser des Grundkörperteils (1) zwischen dem ersten Ende (61) und dem zweiten Ende (62) konstant ausgebildet wird.
  7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Grundkörperteil (1) mit einem sich ändernden innenleiterseitigen und außenleiterseitigen Durchmesser zwischen dem ersten Ende (61) und dem zweiten Ende (62) aufgebaut wird, wobei ein sich stetig zwischen dem ersten Ende (61) und dem zweiten Ende (62) änderndes Verhältnis zwischen dem innenleiterseitigen Durchmesser und dem außenleiterseitigen Durchmesser des Grundkörperteils (1) ausgebildet wird.
  8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass innerhalb des dielektrischen Grundkörperteils (1) mindestens ein Hohlraum (17) ausgeformt wird, welcher mit einem weiteren dielektrischen Material, insbesondere mit Luft, gefüllt wird, wobei eine relative Permittivität des weiteren dielektrischen Materials unterschiedlich zu einer relativen Permittivität des dielektrischen Materials des Grundkörperteils (1) ist.
  9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass innerhalb des dielektrischen Grundkörperteils (1) mehrere in einer Längserstreckung des Kontaktelements (2) parallel verlaufende Schlitze (28) jeweils so ausgeformt werden, dass sie über eine gesamte radiale Erstreckung des Grundkörperteils (1) verlaufen.
  10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in mehreren Schichten des dielektrischen Grundkörperteils (1) entlang der Längserstreckung des Grundkörperteils (1) jeweils dielektrische Materialien mit unterschiedlicher relativer Permittivität verwendet werden.
  11. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Grundkörperteil (1) am ersten Ende (61) und am zweiten Ende (62) des Kontaktelements (2) jeweils innenleiterseitig und außenleiterseitig jeweils mit einem Bauteil zur Kontaktierung, insbesondere mit einem elastischen Bauteil zur Kontaktierung, verbunden wird.
  12. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere Hochfrequenz-Kontaktelemente (2) über mindestens ein Verbindungsteil (20; 20') aus dem dielektrischen Material zusammenhängend hergestellt werden.
  13. Verfahren nach Patentanspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Entfernen von mindestens einem Verbindungsteil (20; 20') und ein Entfernen der jeweils elektrisch leitfähigen Schicht am ersten Ende (61) und zweiten Ende (62) jedes Kontaktelements (2) im selben Fertigungsschritt durchgeführt wird.
  14. Verfahren nach Patentanspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen dem Verbindungsteil (20; 20') und mindestens einem Hochfrequenz-Kontaktelement (20) jeweils ein zusätzliches elastisches Element (18) zur elastischen Lagerung des Hochfrequenz-Kontaktelements am Verbindungsteil ausgebildet wird.
  15. Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei am ersten Ende (61) und/oder am zweiten Ende (62) des Grundkörperteils (1) jeweils ein innenleiterseitiger und außenleiterseitiger Kontaktierungsbereich (711, 721, 712, 722) mit jeweils einer in einer radialen Erstreckung des Grundkörperteils (1) gerichteten Kontaktierung so ausgebildet werden, dass der innenleiterseitige Kontaktierungsbereich (712, 722) mit einer ersten Kontaktfläche, insbesondere mit einer sphärischen Kontaktoberfläche einer Lotkugel, und der außenleiterseitige Kontaktierungsbereich (711, 721) mit mehreren Kontaktflächen, insbesondere mit jeweils einer sphärischen Kontaktoberfläche von mehreren Lotkugeln, in der radialen Erstreckungsrichtung kontaktieren.
  16. Hochfrequenz-Kontaktelement (2) oder Hochfrequenz-Kontaktelement-Anordnung (19; 19'), jeweils hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 15.
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