WO1992003741A1 - Federkontaktfeldkörper für ein verdrahtungsträger-/leiterplattenprüfgerät - Google Patents

Federkontaktfeldkörper für ein verdrahtungsträger-/leiterplattenprüfgerät Download PDF

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Paul Mang
Hubert Driller
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Mania Gmbh & Co.
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    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07314—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being perpendicular to test object, e.g. bed of nails or probe with bump contacts on a rigid support
    • G01R1/07328—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being perpendicular to test object, e.g. bed of nails or probe with bump contacts on a rigid support for testing printed circuit boards

Definitions

  • the invention relates to a spring contact field body for a wiring carrier / circuit board tester according to the preamble of patent claim 1.
  • a printed circuit board test device emerges with a plurality of contact points arranged in the contact field level of the device, which are connected to an electronic control and measuring device and which are connected in the longitudinal direction to the contact points by rigid test pins testing wiring carriers or printed circuit boards are connectable.
  • the contact points mentioned are designed as electrically conductive compression springs which are arranged in bores of a spring contact field body made of an electrically insulating material.
  • the rigid test pins are supported on one end of the springs held in the bores of the spring contact field body.
  • the other ends of the springs held in the bores of the spring contact field body are supported on contact pins of contact field plugs.
  • the known spring contact field body is produced, for example, as a fully plastic body by an injection molding process in an injection mold.
  • the object of the present invention is therefore to provide a spring contact field body which can be produced comparatively easily without the use of a complicated injection mold.
  • the main advantage of the invention is that the manufacture of the spring contact field body is considerably simplified due to its special structure. This can be attributed to the subdivision of the spring contact field body into individual segments which are stacked vertically one above the other. Because these segments each only have a small thickness of, for example, about 3 mm, they can be produced in injection molds with relatively short inserts, and there is no risk of these inserts bending due to their short length of, for example, 3 mm.
  • the present spring contact field bodies can be assembled relatively simply in that the individual segments are arranged vertically one above the other and aligned with one another, and in the mutually aligned bores of these segments thin tubes, preferably made of metal, with a very thin wall thickness, preferably in a range of 50 ⁇ m can be inserted.
  • the tubes advantageously ensure that smooth transitions are created between the mutually aligned bores of adjacent segments.
  • the tubes mentioned cause the segments to be held together in the form of a compact block.
  • the smooth transitions between the bores of adjacent segments mentioned prevent damage to the springs inserted into the bores.
  • the present spring contact field body is designated by 1 in FIG. 1. It establishes a connection between test pins 2 and the contact pins 3 of a contact field which is preferably formed by contact field plugs 4.
  • At the lower end of each driver plate 5 there is a contact plug, not shown, which connects each of the up to 2000 driver plates 5 to an electronic control and measuring device, also not shown, which is located in the lower part of the test Device is arranged. Since neither the contact field plugs nor the driver plates are of essential importance for the invention, these are not explained in more detail.
  • the spring contact field body 1 consists of a plurality of disk-shaped segments 6 arranged vertically one above the other.
  • each segment 6 there are bores 7 corresponding to the grid of the contact pins 3, each hole having a diameter of approximately 0.8 mm and the distance from bore to bore corresponding to the pitch of the contact pins 3 is 1.27 mm.
  • the size of the individual segments 6 can be chosen as desired, so that a desired number of contact pins 3 is detected.
  • the dimensions of a segment are 20x20x3mm.
  • Such a segment has 256 bores 7.
  • the spring contact field body 1 is formed by stacking the segments 6 provided with the bores 7, the segments 6 and therefore also the bores 7 being aligned with one another during the stacking operations. For the sake of simplicity, many holes 7 are represented by dots. Tubes 8 are inserted into the mutually aligned bores 7. The tubes 8 ensure that there is a smooth transition between the mutually aligned bores 7 of adjacent segments 6. The tubes 8 - o -
  • a compression spring 9 is inserted into each tube 8, which in the manner already mentioned establishes contact between the end of a test pin 2 facing it and an associated contact pin 3.
  • the springs 9 are preassembled in the tube 8 according to FIG. 3, so that these two elements can be inserted as a unit into the bores 7 of the segments 6 stacked one above the other.
  • the springs 9 are preferably retained in the tubes 8 by providing them with constrictions or indentations 10 at their end regions, which form contact surfaces for the slightly compressed springs 9 located between them.
  • the lengths of the tubes 8 are matched to the lengths of the springs 9.
  • the number of segments 6 to be stacked is determined by the lengths of the tubes 8.
  • the number of segments 6 and their thicknesses are chosen so that the ends of the tubes 8 in the planes of the -? -
  • the spring 4 at both end regions 11, 12, i.e. thus outwards from the resilient region 13, which has turns spaced apart, can be wound with turns lying against one another in the longitudinal direction, which taper in diameter to form an inner cone in the winding direction of the spring and then widen again.
  • an inner cone 14 for receiving the tips of the test pins 2 and the contact pins 3 is formed on both ends of these springs 6.
  • These springs 4, which are wound from spring steel, can preferably be coated by galvanic deposition with a suitable contact material, the windings lying against one another being able to "grow together" at the front ends.
  • the spring can have an inner cone 1.4 at its upper end region 11, as has already been explained in connection with FIG. 4a.
  • the opposite end region 12 can be pin-like - -
  • This pin-like extension 15 projects into, for example, a conical or cup-shaped depression which is located in the contact field connector 4 or in a contact element 3. 4c, the upper end region 11 of the spring 9 can have the inner cone 14 already explained.
  • the lower end region 12 is provided with a contact tongue part 16 which extends directly to an associated contact point on the surface of a driver plate 5. This means that the contact field plug 4 only has to be provided with correspondingly positioned thin circumferential bores 17 through which these contact tongues 16 are introduced when the contact field is being set up.

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Abstract

Die Erfindung befaßt sich mit einem Federkontaktfeldkörper für ein Leiterplattenprüfgerät, der voneinander beabstandete Bohrungen (7) aufweist, die ihn von einer Stirnfläche zur gegenüberliegenden Stirnfläche durchsetzen, wobei in die Bohrungen (7) Druckfedern (9) einsetzbar sind, die elektrische Verbindungen zwischen Prüfstiften (2), deren eine Enden an ihren einen Endbereichen anliegen, und Kontaktelementen (3) eines Rasterfeldes herstellen, die an den anderen Endbereichen der Druckfedern (9) anliegen. Um die Herstellung eines solchen Körpers zu vereinfachen, wird vorgesehen, daß der Körper (1) aus mehreren übereinandergestapelten Segmenten (6) zusammengesetzt ist und daß in die zueinander ausgerichteten Bohrungen (7) der Segmente (6) Röhrchen (8) eingeschoben sind, die die Druckfedern (9) aufnehmen. Hierbei können die Segmente (6) aus Keramik oder Kunststoff hergestellt sein und die Röhrchen aus Metall, Keramik oder Kunststoff bestehen.

Description

Federkontaktfeldkörper für ein Verdrahtungsträger-/Lei- terplattenprüfgerät
Die Erfindung betrifft einen Federkontaktfeldkörper für ein Verdrahtungsträger-/Leiterplattenprüfgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Aus der europäischen Patentanmeldung 87 109 884.4-2202 geht ein Leiterplattenprüfgerät mit einer Vielzahl von in der Kontaktfeldebene des Gerätes angeordneten Kon¬ taktpunkten hervor, die an eine elektronische Ansteue- rungs- und Meßvorrichtung angeschlossen sind und über in Längsrichtung starre Prüfstifte mit den Kontaktpunkten der zu prüfenden Verdrahtungsträger bzw. Leiterplatten verbindbar sind. Die erwähnten Kontaktpunkte sind als elektrisch leitende Druckfedern ausgebildet, die in Bohrungen eines Federkontaktfeldkörpers aus einem elek¬ trisch isolierenden Material angeordnet sind. Die star¬ ren Prüfstifte stützen sich auf den einen Enden der in den Bohrungen des Federkontaktfeldkörpers gehaltenen Federn ab. Die anderen Enden der in den Bohrungen des Federkontaktfeldkörpers gehaltenen Federn stützen sich an Kontaktstiften von Kontaktfeldsteckern ab.
Der bekannte Federkontaktfeldkörper wird beispielsweise als Vollplastikkörper durch ein Spritzgußverfahren in einem Spritzwerkzeug hergestellt. Ein zur Herstellung - -
eines derartigen Federkontaktfeldkörpers zu verwendendes Spritzwerkzeug ist relativ kompliziert aufgebaut, da es zur Bildung der genannten Bohrungen Einsätze aufweisen muß. Da die Bohrungen einen Durchmesser von etwa 0,8 mm aufweisen, und da der Abstand von Bohrung zu Bohrung entsprechend dem Rastermaß der Kontaktpunkte 1,27 mm beträgt, ist ersichtlich, daß die Anordnung der Einsätze in dem Spritzwerkzeug äußerst exakt sein muß. Während oder vor der Spritzoperation dürfen Verbiegungen dieser Einsätze im Spritzwerkzeug nicht auftreten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen Federkontaktfeldkörper anzugeben, der vergleichsweise einfach ohne die Verwendung eines kom¬ pliziert aufgebauten Spritzwerkzeuges herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Federkontaktfeldkörper gelöst, der durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Herstellung des Federkontaktfeldkörpers infolge seines speziellen Aufbaues wesentlich vereinfacht ist. Dies ist auf die Unterteilung des Federkontaktfeldkör¬ pers in einzelne Segmente zurückzuführen, die vertikal übereinander gestapelt werden. Da diese Segmente jeweils nur eine geringe Dicke von beispielsweise etwa 3 mm aufweisen, sind sie in Spritzwerkzeugen mit relativ kurzen Einsätzen herstellbar, wobei eine Gefahr der Verbiegungen dieser Einsätze wegen ihrer geringen Länge von beispielsweise 3 mm nicht besteht.
Die vorliegenden Federkontaktfeldkörper sind relativ einfach dadurch zusammenbaubar, daß die einzelnen Seg¬ mente vertikal übereinander angeordnet und zueinander ausgerichtet werden, und daß in die zueinander ausge¬ richteten Bohrungen dieser Segmente dünne, vorzugsweise aus Metall bestehende Röhrchen mit einer sehr dünnen Wandstärke, die vorzugsweise in einem Bereich von 50 ,um liegen kann, eingesteckt werden. Durch die Röhrchen wird vorteilhafterweise erreicht, daß zwischen den zueinander ausgerichteten Bohrungen benachbarter Segmente glatte Übergänge geschaffen werden. Gleichzeitig bewirken die genannten Röhrchen, daß die Segmente in der Form eines kompakten Blockes zusammengehalten werden. Durch die angesprochenen glatten Übergänge zwischen den Bohrungen benachbarter Segmente werden Beschädigungen der in die Bohrungen eingesetzten Federn verhindert. Es ist aller¬ dings auch möglich, diese Röhrchen aus Keramik oder Kunststoff herzustellen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. - -
Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestal¬ tungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen zusammengebauten Federkontaktfeldkörper;
Fig. 2 in einer auseinandergezogenen Darstellung die Einzelteile eines vorliegenden Federkontakt¬ feldkörpers;
Fig. 3 eine Weiterbildung der Erfindung; und
Fig. 4a, 4b bzw. 4c verschiedene Alternativen der Ausgestaltung der Druckfedern im Federkontakt¬ feldkörper.
In der Fig. 1 ist der vorliegende Federkontaktfeldkörper mit 1 bezeichnet. Er stellt eine Verbindung zwischen Prüfstiften 2 und den Kontaktstiften 3 eines vorzugs¬ weise durch Kontaktfeldstecker 4 gebildeten Kontaktfel¬ des her. Jeder Kontaktfeldstecker 4 sitzt am oberen Ende einer sogenannten Treiberplatte 5, die die Elektronik¬ bauteile trägt, die zur elektronischen Prüfung der 4x32=128 Kontaktpunkte eines Kontaktfeldsteckers 4 beitragen. Am unteren Ende jeder Treiberplatte 5 ist ein nicht dargestellter Kontaktstecker vorgesehen, der jede der bis zu 2000 Treiberplatten 5 mit einer ebenfalls nicht dargestellten elektronischen Ansteuerungs- und Meßvorrichtung verbindet, die im unteren Teil der Prüf- Vorrichtung angeordnet ist. Da weder die Kontaktfeld¬ stecker noch die Treiberplatten von wesentlicher Bedeu¬ tung für die Erfindung sind, werden diese nicht näher erläutert. In der ersichtlichen Weise besteht der Feder¬ kontaktfeldkörper 1 aus einer Mehrzahl von vertikal übereinander angeordneten, scheibenförmigen Segmenten 6. In jedem Segment 6 sind Bohrungen 7 entsprechend dem Raster der Kontaktstifte 3 angeordnet, wobei jede Boh¬ rung einen Durchmesser von ca. 0 , 8 mm aufweist und wobei der Abstand von Bohrung zu Bohrung entsprechend dem Rastermaß der Kontaktstifte 3 1,27 mm beträgt. Die Größe der einzelnen Segmente 6 kann beliebig gewählt werden, so daß eine gewünschte Anzahl von Kontaktstiften 3 erfaßt wird. Beispielsweise betragen die Abmessungen eines Segmentes 20x20x3mm. Ein derartiges Segment weist 256 Bohrungen 7 auf.
Gemäß Fig. 2 wird der Federkontaktfeldkörper 1 durch Übereinanderstapeln der mit den Bohrungen 7 versehenen Segmente 6 gebildet, wobei die Segmente 6 und daher auch die Bohrungen 7 bei den Stapeloperationen zueinander ausgerichtet werden. Der Einfachheit halber sind viele Bohrungen 7 durch Punkte dargestellt. In die zueinander ausgerichteten Bohrungen 7 werden Röhrchen 8 eingescho¬ ben. Durch die Röhrchen 8 wird bewirkt, daß zwischen den zueinander ausgerichteten Bohrungen 7 benachbarter Segmente 6 ein glatter Übergang besteht. Die Röhrchen 8 - o -
bestehen vorzugsweise aus Metall, Keramik oder Kunst¬ stoff. Ihre Wandstärke liegt vorzugsweise bei etwa 50 ,um, während ihr Außendurchmesser bei etwa 0,8 mm liegt.
In jedes Röhrchen 8 wird eine Druckfeder 9 eingeschoben, die in der bereits erwähnten Weise einen Kontakt zwi¬ schen dem ihr zugewandten Ende eines Prüfstiftes 2 und einem ihr zugeordneten Kontaktstift 3 herstellt.
Um die Montage der Federkontaktfeldkörper weiter zu erleichtern, ist es denkbar gemäß Fig. 3 die Federn 9 in den Röhrchen 8 vorzumontieren, so daß diese beiden Elemente als Einheit in die Bohrungen 7 der übereinander gestapelten Segmente 6 eingeschoben werden können. Vorzugsweise werden die Federn 9 dadurch in den Röhrchen 8 zurückgehalten, daß diese an ihren Endbereichen mit Einengungen bzw. Einprägungen 10 versehen werden, die Anlageflächen für die zwischen ihnen befindlichen, leicht komprimierten Federn 9 bilden.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Längen der Röhrchen 8 auf die Längen der Federn 9 abgestimmt sind. Die Anzahl der übereinander zu stapelnden Segmente 6 wird durch die Längen der Röhrchen 8 bestimmt. Vorzugsweise werden die Anzahl der Segmente 6 und deren Dicken so gewählt, daß die Enden der Röhrchen 8 in den Ebenen der - ? -
Außenflächen des oberen Segmentes 6 und des untersten Segmentes 6 liegen.
Gemäß Fig. 4a kann die Feder 4 an beiden Endbereichen 11, 12, d.h. also auswärts vom federnden Bereich 13, der voneinander beabstandete Windungen aufweist, mit in Längsrichtung aneinander anliegenden Windungen gewickelt sein, die zur Ausbildung eines Innenkonusses sich in Wickelrichtung der Feder im Durchmesser verjüngen und anschließend wieder erweitern. Auf diese Weise wird an beiden Stirnseiten dieser Federn 6 ein Innenkonus 14 zur Aufnahme der Spitzen der Prüfstifte 2 bzw. der Kontakt¬ stifte 3 ausgebildet. Vorzugsweise können diese aus einem Federstahl gewickelten Feder 4 durch galvanische Abscheidung mit einem geeigneten Kontaktwerkstoff be¬ schichtet sein, wobei die aneinander anliegenden Windun¬ gen an den stirnseitigen Enden "zusammenwachsen" können.
Um die im Zusammenhang mit der Fig. 3 erläuterte Be¬ festigung der Federn 9 in den Röhrchen 8 zu erreichen, können diese im Bereich der Innenkonusse 14 die erwähn¬ ten Einengungen bzw. Einprägungen 10 aufweisen.
Gemäß Fig. 4b kann die Feder an ihrem oberen Endbereich 11 einen Innenkonus 1.4 aufweisen, wie er bereits im Zusammenhang mit der Fig. 4a erläutert wurde. Der entge¬ gengesetzte Endbereich 12 kann einen sich stiftartig - -
verjüngenden Ansatz 15 aufweisen, dessen einzelne Win¬ dungen wiederum aneinanderliegen. Dieser stiftartige Ansatz 15 ragt in eine beispielsweise kegel- oder napf- förmige Vertiefung hinein, die sich im Kontaktfeld¬ stecker 4 bzw. in einem Kontaktelement 3 befindet. Gemäß Fig. 4c, kann der obere Endbereich 11 der Feder 9 den bereits erläuterten Innenkonus 14 aufweisen. Der untere Endbereich 12 ist mit einem Kontaktzungenteil 16 verse¬ hen, das sich unmittelbar bis zu einem zugehörigen Kontaktpunkt auf der Oberfläche einer Treiberplatte 5 erstreckt. Dies bedeutet, daß der Kontaktfeldstecker 4 lediglich mit entsprechend positionierten dünnen Um- fangsbohrungen 17 versehen sein muß, durch die diese Kontaktzungen 16 beim Aufbau des Kontaktfeldes einge¬ führt werden.
Es wird darauf hingewiesen, daß bei den Ausführungsfor¬ men 4b und 4c ebenfalls die im Zusammenhang mit der Fig. 3 bereits erläuterten Einengungen bzw. Einprägungen 10 an den Röhrchen 8 vorgesehen sein können.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Federkontaktfeldkörper für ein Verdrahtungs- träger-/Leiterplattenprüfgerät, der voneinander beab- standete Bohrungen (7) aufweist, die ihn von einer Stirnfläche zur gegenüberliegenden Stirnfläche durchset¬ zen, wobei in die Bohrungen (7) Druckfedern (9) einsetz¬ bar sind, die elektrische Verbindungen zwischen Prüf¬ stiften (2), deren eine Enden an ihren einen Endbereic¬ hen anliegen, und Kontaktelementen (3) eines Rasterfel- des herstellen, die an den anderen Endbereichen der Druckfedern (9) anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1) aus mehreren übereinandergestapelten Segmenten (6) zusammengesetzt ist und daß in die zuein¬ ander ausgerichteten Bohrungen (7) der Segmente (6) Röhrchen (8) eingeschoben sind, die die Druckfedern (9) aufnehmen.
2. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Segmente (6) aus Keramik oder Kunststoff hergestellt sind.
3. Körper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Röhrchen aus Metall, Keramik oder Kunststoff bestehen. -40 -
4. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche der Röhrchen (8) mit Einengungen (10) versehen sind, die Anlageorte für die Enden der jeweils zwischen ihnen befindlichen Druckfeder (9) bilden.
5. Körper nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeich¬ net, daß die Druckfedern (9) an mindestens einem Endbe¬ reich (11 bzw. 12) aufgrund einer stufenförmigen und/- oder kontinuierlichen Verringerung des Federwickeldurch- messers bei gleichzeitigem Aneinanderliegen der Windun¬ gen eine stift- oder kegelähnliche Gestalt zur direkten Kontaktierung eines Innenkonusses oder einer sonstigen Fläche aufweisen und daß die Einengung (10) eine Anlage für den verringerten Federwickeldurchmesser bildet.
6. Körper nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeich¬ net, daß die Druckfedern (9) an mindestens einem Ende (11 bzw. 12) aufgrund einer Verringerung und anschlie¬ ßenden Vergrößerung des Federwickeldurchmesser bei gleichzeitigem Anliegen der Windungen die Form eines Innenkonusses zur direkten Aufnahme eines Ende eines Prüfstiftes ( 2 ) oder eines Kontaktelementes ( 3 ) aufwei¬ sen und daß die Einengung (10) in den durch die Verrin¬ gerung und die einschließende Vergrößerung gebildeten Bereich eingreift.
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