WO2001022537A1 - Anordnung von federkontakten in einem vorbestimmten raster - Google Patents

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WO2001022537A1
WO2001022537A1 PCT/DE2000/003230 DE0003230W WO0122537A1 WO 2001022537 A1 WO2001022537 A1 WO 2001022537A1 DE 0003230 W DE0003230 W DE 0003230W WO 0122537 A1 WO0122537 A1 WO 0122537A1
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Michael Wollitzer
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Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co.
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Definitions

  • the invention relates to an arrangement of spring contacts, in particular POGO contact pins, in a predetermined grid for producing detachable, electrical contacts with contact surfaces which are arranged in a grid corresponding to the spring contacts, each spring contact having a contact pin, according to the preamble of claim 1 ,
  • pogo probe cards For testing electronic circuits produced on wafers with regard to functionality and electrical properties, for example, pogo probe cards are usually used which have corresponding pogo pins or pogo contact pins in a predetermined pattern, with corresponding contact spots to be contacted with the pogo probe card are provided in a corresponding grid on the wafer or the electronic circuit to be tested, so that when the pogo probe card is mechanically placed on the wafer, a pogo pin contacts a respective contact spot.
  • a pogo probe card is known, for example, from German utility model DE 289 10 205 U 1.
  • the invention has for its object to provide an improved arrangement of the type mentioned above, which is also suitable for high-frequency applications over a wide bandwidth.
  • At least one contact pin of a spring contact connected as a signal conductor is designed in such a way that at least over a predetermined axial area of the contact pin to at least one contact pin of an adjacent spring contact connected as a ground conductor there is a predetermined characteristic impedance ,
  • a particularly good shielding of the spring contacts switched as signal conductors and a low crosstalk from one signal conductor to another signal conductor are achieved in that all spring contacts directly adjacent in the grid to a spring contact connected as signal conductors are connected as ground conductors.
  • the spring contacts connected as a ground conductor are arranged on a line around a spring contact connected as a signal conductor, lying at the corners of a triangle or lying at the corners of a rectangle.
  • a further impedance check on the spring contacts is achieved in that the spring contact has a sleeve which receives the contact pin telescopically, with an end of the sleeve facing away from the contact pin having such a circumference is designed so that a predetermined wave resistance results at least over a predetermined area of the sleeve to at least one adjacent sleeve of a spring contact connected as a ground conductor.
  • the end of the sleeve facing away from the contact pin is embedded in a dielectric.
  • An impedance independent of the spring depth of the contact pin in the sleeve is achieved by guiding the contact pin in the sleeve in such a way that, in any position of the contact pin within the sleeve, it contacts the contact pin at its end on the contact pin side.
  • An alternative compensation of the immersion of the contact pin in the sleeve with respect to the impedance is achieved in that a central portion of the contact pin has a smaller diameter than the sleeve in a predetermined area immersed in the sleeve and one in a further predetermined area outside the sleeve has a larger diameter than the sleeve, these respective diameters being selected in such a way that respective impedance mismatches in these regions compensate one another.
  • the length of the area of the contact pin with reduced diameter that protrudes out of the sleeve is shortened, so that an impedance change due to the immersion is compensated for.
  • This variant has the additional advantage that a phase is independent of the spring depth of the contact pin in the sleeve, since a contact area between the contact pin and sleeve also immerses in the sleeve with increasing depth of the contact pin in the sleeve and thus an electrical length of the contact pin is constant remains.
  • Additional impedance compensation is achieved in that the circumference of a middle section of the sleeve is designed in such a way that a mismatch in the impedance in the region of the end of the sleeve on the contact pin side is compensated for.
  • the central section has a diameter which is too small for the desired wave resistance in such a way that an excessively large diameter of the end of the sleeve on the contact pin side is compensated or compensated for in the case of a mismatch in the wave resistance.
  • an impedance correction can be achieved in the area of the contact pin end of the sleeve, which is actually too thick for the predetermined impedance, by forming a predetermined section of the sleeve on the contact pin end with elevations and depressions alternating in the axial direction, with a depth of the depressions or a distance from a bottom of the depression to a highest point of elevation corresponds essentially to a quarter of the wavelength of the radio frequency to be transmitted.
  • the contact pin is conical at its free end.
  • the conical design of the contact pin results in an additional inductance in this area, which is balanced out overall with the previously mentioned additional capacitance in the area of the connection spot.
  • the grid spacing is 2.54 mm (0.1 ") and the diameter of each contact pin is 1.7 mm.
  • 50 ⁇ is selected as the predetermined characteristic impedance, so that conventional 50 ⁇ coaxial cables with the arrangement according to the invention without mismatching of the wave resistance are connectable.
  • Fig. 1 shows a first preferred embodiment of an inventive
  • FIG. 2 is a sectional view of a spring contact of the arrangement of FIG. 1, Mg. ⁇ to Fig. 6 different subdivisions of the spring contacts as ground and signal conductors in respective schematic cross sections,
  • Fig. 7 shows a second preferred embodiment of an inventive
  • Fig. 8 shows a third preferred embodiment of an inventive
  • Fig. 9 shows a fourth preferred embodiment of an inventive
  • the first preferred embodiment of an arrangement 100 according to the invention of spring contacts 10 is designed in a pogo grid, each spring contact 10 having a contact pin 12.
  • the contact pin 12 is received in a resiliently axially movable manner in a sleeve 14, an end of the sleeve facing away from the contact pin 12 being mounted in a dielectric 16.
  • the dielectric 16 serves as a holder for all spring contacts 10 in the predetermined pogo grid.
  • the spring contacts 10 are, as can be seen in particular from FIGS. 3 to 6, either connected as a signal conductor 18 or a ground conductor 20.
  • the various configurations shown in FIGS. 3 to 6 are possible by way of example: a pair of conductors comprising a signal conductor 18 and a ground conductor 20 (FIG. 3); a division into ground conductors 20 - signal conductors 18 - ground conductors 20 lying next to one another on a line (FIG. 4); a ground conductor 20 arranged at the corners of a triangle around a signal conductor 18 (FIG. 5); an arrangement of the ground conductors 20 at the corners of a square around the signal conductor 18 (FIG. 6).
  • Corresponding arrows schematically illustrate corresponding field lines of an electric field in FIGS. 3 to 6.
  • the diameter of a respective contact Pin 12 selected to 1.7 mm, so that there is a predetermined wave resistance across the signal conductor 18 and the surrounding ground conductor 20 of 50 ⁇ .
  • a respective sleeve 14, which receives a contact pin 12 is formed in a contact pin-side area with a larger diameter than the contact pin 12 itself, so that there is a certain mismatch in this first area 22 of the sleeve 14 (see FIGS. 1 and 2).
  • a diameter of the sleeve 14 is made smaller in a second area 24 adjacent to the first area 22 than is required for the desired characteristic impedance of 50 ⁇ . This results in a compensation of the mismatch over the entire area 22 together with 24.
  • the sleeve 14 again has a diameter such that the desired characteristic impedance of, for example, 50 ⁇ is established in the dielectric 16 with respect to adjacent sleeves 14.
  • a smaller diameter for the sleeve 14 is to be selected for a characteristic impedance of 50 ⁇ than in air.
  • Exemplary diameters for the first region 22, the second region 24 and the region in the dielectric 16 are 1.9 mm, 1.5 mm and 1.14 mm.
  • the diameter of spring contacts 12 depends on the grid of contact pads to be contacted and the number of ground conductors 20. Furthermore, reflections mainly occur at the transition from spring contact pins 12 to a circuit board. Due to the contact between the contact pin and the sleeve 14, the interior space of a respective spring contact pin 12 is field-free. The structure inside the contact pin 12 is therefore of subordinate importance for the electrical properties.
  • the contact pin 12 is axially displaceably mounted in the sleeve 14 and is biased by a spring 26. As soon as the contact pin 12 of the spring contact 10 touches a connection spot on a circuit to be tested, the contact pin 12 springs into the sleeve 14 against the spring force of the spring 26, so that a contact surface and a sufficient contact force are available for producing a corresponding electrical contact.
  • the contact pin 12 and the sleeve 14 are designed such that a permanent contact 28 is formed between the contact pin 12 and the sleeve 14 at an end of the sleeve 14 on the contact pin side, regardless of the spring depth of the contact pin 12 in the sleeve 14.
  • a permanent contact 28 is formed between the contact pin 12 and the sleeve 14 at an end of the sleeve 14 on the contact pin side, regardless of the spring depth of the contact pin 12 in the sleeve 14.
  • the contact pin 12 is formed with a section 30 with an enlarged diameter and with a section 32 with a reduced diameter, the section 32 with a reduced diameter being inserted into the sleeve 14 when the contact pin 12 springs into the sleeve 14.
  • the diameter of the section 32 is smaller than the inner diameter of the sleeve 14. This configuration results in a contact 28 which shifts with respect to the sleeve 14 when the contact pin 12 springs in and out.
  • the section 32 here forms an inductive line piece, the resulting additional electrical inductance being compensated for by the section 30.
  • the phase of the inevitable reflection in the spring 26 is also independent of the immersion depth of the contact pin 12 in the sleeve 14 in this embodiment.
  • the sleeve 14 alternately has elevations 34 and depressions 36 in the axial direction, each of which extends radially around the entire circumference of the sleeve 14 and is formed axially in succession at the end of the sleeve 12 on the contact pin side.
  • FIG. 9 illustrates the mechanical placement of an arrangement of spring contacts 10 on a circuit board 38 with an electrical circuit (not shown) to be tested and corresponding connection surfaces 40, which are formed in a grid on the circuit board 38 corresponding to the spring contacts 10.
  • Respective strip lines 42 connect the connection surfaces 40 for a signal conductor 18 to the electrical circuit.
  • the remaining connection surfaces 40 which serve as ground contacts, are connected to one another on the opposite side of the circuit board 38 by means of a corresponding, electrically conductive surface.
  • a dielectric is introduced whose relative magnetic permeability is> 1, which leads to an increase in the wave resistance, since this is indirectly proportional to the root of the relative permeability.
  • the dielectric is introduced, for example, in the form of a polymer plate which is filled with ferritic material.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Federkontakten (10), insbesondere Pogo-Kontaktstifte, in einem vorbestimmten Raster zum Herstellen von lösbaren, elektrischen Kontakten mit Kontaktflächen (40), welche in einem den Federkontakten (10) entsprechenden Raster angeordnet sind, wobei jeder Federkontakt (10) einen Kontaktstift (12) aufweist. Hierbei ist wenigstens ein Kontaktstift (12) eines als Signalleiter (18) geschalteten Federkontaktes (10) in seinem Umfang derart ausgebildet, daß sich wenigstens über einen vorbestimmten axialen Bereich des Kontaktstiftes (10) zu wenigstens einem Kontaktstift (12) eines benachbarten, als Masseleiter (20) geschalteten Federkontaktes (10) ein vorbestimmter Wellenwiderstand ergibt.

Description

Anordnung von Federkontakten in einem vorbestimmten Raster
Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Federkontakten, insbesondere POGO- Kontaktstifte, in einem vorbestimmten Raster zum Herstellen von lösbaren, elektrischen Kontakten mit Kontaktflächen, welche in einem den Federkontakten entsprechenden Raster angeordnet sind, wobei jeder Federkontakt einen Kontaktstift aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum Testen von beispielsweise auf Wafern hergestellten, elektronischen Schaltungen bzgl. Funktionsfähigkeit und elektrischer Eigenschaften werden üblicherweise Pogo-Sondenkarten verwendet, welche entsprechende Pogo-Pins bzw. Pogo-Kontaktstifte in einem vorbestimmten Raster aufweisen, wobei entsprechende, mit der Pogo-Sondenkarte zu kontaktierende Kontaktflecken in einem entspre- chenden Raster auf dem Wafer bzw. der zu testenden elektronischen Schaltung vorhanden sind, so daß beim mechanischen Aufsetzen der Pogo-Sondenkarte auf den Wafer jeweils ein Pogo-Pin einen jeweiligen Kontaktfleck kontaktiert. Eine derartige Pogo-Sondenkarte ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 289 10 205 U 1 bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anordnung der o.g. Art zur Verfügung zu stellen, welche auch für Hochfrequenzanwendungen über ein große Bandbreite geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei einer Anordnung der o.g. Art ist es er indungsgemäß vorgesehen, daß wenig- stens ein Kontaktstift eines als Signalleiter geschalteten Federkontaktes in seinem Umfang derart ausgebildet ist, daß sich wenigstens über einen vorbestimmten axialen Bereich des Kontaktstiftes zu wenigstens einem Kontaktstift eines benachbarten, als Masseleiter geschalteten Federkontaktes ein vorbestimmter Wellenwiderstand ergibt.
Dies hat den Vorteil, daß eine impedanzkontrollierte Kontaktierung zur Verfügung steht, welche eine Übertragung von Hochfrequenz mit geringen Reflexionen erlaubt und somit ein breites Anwendungsspektrum abdeckt. Die erfindungsgemäße Anordnung ist gleichzeitig voll kompatibel zu herkömmlichen Kontaktierumgebun- gen mit Pogo-Anordnungen und weist eine überraschend große Bandbreite auf.
Eine besonders gute Abschirmung der als Signalleiter geschalteten Federkontakte und ein geringes Übersprechen von einem Signalleiter zu einem anderen Signalleiter erzielt man dadurch, daß alle in dem Raster zu einem als Signalleiter ge- schalteten Federkontakt direkt benachbarte Federkontakte als Masseleiter geschaltet sind.
Beispielsweise sind die als Masseleiter geschalteten Federkontakte um einen als Signalleiter geschalteten Federkontakt auf einer Linie liegend, an den Ecken eines Dreieckes liegend oder an den Ecken eines Rechteckes liegend angeordnet.
Eine weitere Impedanzkontrolle an den Federkontakten erzielt man dadurch, daß der Federkontakt eine den Kontaktstift teleskopartig aufnehmende Hülse aufweist, wobei ein dem Kontaktstift abgewandtes Ende der Hülse in seinem Umfang derart ausgebildet ist, daß sich wenigstens über einen vorbestimmten Bereich der Hülse zu wenigstens einer benachbarten Hülse eines als Masseleiter geschalteten Federkontaktes ein vorbestimmter Wellenwiderstand ergibt. Beispielsweise ist hierbei das dem Kontaktstift abgewandte Ende der Hülse in einem Dielektrikum einge- bettet.
Eine von der Einfedertiefe des Kontaktstiftes in die Hülse unabhängige Impedanz erzielt man dadurch, daß eine Führung des Kontaktstiftes in der Hülse derart ausgebildet ist, daß in jeder Stellung des Kontaktstiftes innerhalb der Hülse diese den Kontaktstift an deren kontaktstiftseitigen Ende kontaktiert.
Einen alternativen Ausgleich des Eintauchens des Kontaktstiftes in die Hülse bezüglich der Impedanz erzielt man dadurch, daß ein Mittelabschnitt des Kontaktstiftes in einem vorbestimmten, in die Hülse eintauchenden Bereich einen kleine- ren Durchmesser aufweist als die Hülse und in einem weiteren vorbestimmten Bereich außerhalb der Hülse einen größeren Durchmesser aufweist als die Hülse, wobei diese jeweiligen Durchmesser derart gewählt sind, daß sich jeweilige Impedanzfehlanpassungen in diesen Bereichen gegenseitig kompensieren. Mit zunehmender Eintauchtiefe des Kontaktstiftes in die Hülse verkürzt sich die Länge des Bereiches des Kontaktstiftes mit reduziertem Durchmesser, welcher aus der Hülse heraus ragt, so daß sich eine Impedanzänderung durch des Eintauchen kompensiert. Diese Variante hat zusätzlich den Vorteil, daß auch eine Phase unabhängig von der Einfedertiefe des Kontaktstiftes in die Hülse ist, da ein Kontaktbereich zwischen Kontaktstift und Hülse mit zunehmender Eintauchtiefe des Kontaktstiftes in die Hülse ebenfalls in die Hülse eintaucht und somit eine elektrische Länge des Kontaktstiftes konstant bleibt.
Eine zusätzliche Impedanzkompensation erzielt man dadurch, daß ein Mittelabschnitt der Hülse in seinem Umfang derart ausgebildet ist, daß eine Fehlanpas- sung der Impedanz im Bereich des kontaktstiftseitigen Endes der Hülse kompensiert ist. So weist der Mittelabschnitt beispielsweise einen für den gewünschten Wellenwiderstand zu kleinen Durchmesser derart auf, daß ein zu großer Durchmesser des kontaktstiftseitigen Endes der Hülse bzgl. einer Fehlanpassungen des Wellenwiderstandes ausgeglichen bzw. kompensiert ist. Alternativ dazu erzielt man eine Impedanzkorrektur im Bereich des kontaktstiftseitigen Endes der für die vorbestimmte Impedanz eigentlich zu dicken Hülse dadurch, daß ein vorbestimmter Abschnitt der Hülse am kontaktstiftseitigen Ende mit sich in axialer Richtung abwechselnden Erhöhungen und Vertiefungen ausgebildet ist, wobei optional eine Tiefe der Vertiefungen bzw. ein Abstand von einem Boden der Vertiefung bis zu einem höchsten Punkt der Erhöhung im wesentlichen einem Viertel der Wellenlänge von zu übertragender Hochfrequenz entspricht.
Eine Kompensation von einer zusätzlichen Kapazität zwischen dem Kontaktstift und einer Massefläche, welche auf einer Rückseite einer Platine im Bereich einer kontaktierten Anschlußfläche ausgebildet ist, erzielt man dadurch, daß der Kontaktstift an seinem freien Ende kegelförmig ausgebildet ist. Durch die kegelförmige Ausbildung des Kontaktstiftes ergibt sich in diesem Bereich eine zusätzliche In- duktivität, welche sich insgesamt mit der zuvor erwähnten zusätzlichen Kapazität im Bereich des Anschlußfleckes ausgleicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Rasterabstand 2,54 mm (0,1") und der Durchmesser eines jeweiligen Kontaktstiftes 1 ,7 mm. Zweckmäßigerweise wird als vorbestimmter Wellenwiderstand 50 Ω gewählt, so daß herkömmliche 50 Ω-Koaxialkabel mit der erfindungsgemäßen Anordnung ohne Fehlanpassung des Wellenwiderstandes verbindbar sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anordnung in schematischer, perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Federkontaktes der Anordnung von Fig. 1 , Mg. ά bis Fig. 6 verschiedene Aufteilungen der Federkontakte als Masse- und Signalleiter in jeweiligen schematischen Querschnitten,
Fig. 7 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anordnung in schematischer Schnittansicht,
Fig. 8 eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anordnung in schematischer Schnittansicht und
Fig. 9 eine vierte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anordnung in schematischer perspektivischer Ansicht.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte, erste bevorzugte Ausführungsform einer erfin- dungsgemäßen Anordnung 100 von Federkontakten 10 ist in einem Pogo-Raster ausgebildet, wobei jeder Federkontakt 10 einen Kontaktstift 12 aufweist. Der Kontaktstift 12 ist federnd axial beweglich in einer Hülse 14 aufgenommen, wobei ein vom Kontaktstift 12 abgewandtes Ende der Hülse in einem Dielektrikum 16 gelagert ist. Hierbei dient das Dielektrikum 16 als Halterung für alle Federkontakte 10 in dem vorbestimmten Pogo-Raster.
Die Federkontakte 10 sind, wie insbesondere aus den Fig. 3 bis 6 ersichtlich, entweder als Signalleiter 18 oder Masseleiter 20 geschaltet. Hierbei sind beispielhaft die in den Fig. 3 bis 6 dargestellten verschiedenen Konfigurationen möglich: Ein Leiterpaar aus einem Signalleiter 18 und einem Masseleiter 20 (Fig. 3); eine Aufteilung in auf einer Linie nebeneinander liegende Masseleiter 20 - Signalleiter 18 - Masseleiter 20 (Fig. 4); eine an den Ecken eines Dreiecks um einen Signalleiter 18 herum angeordnete Masseleiter 20 (Fig. 5); eine Anordnung der Masseleiter 20 an den Ecken eines Vierecks um den Signalleiter 18 herum (Fig. 6). Mit entspre- chenden Pfeilen sind in den Fig.3 bis 6 entsprechende Feldlinien eines elektrischen Feldes schematisch illustriert.
Gemäß der Abstände von einem Signalleiter 18 zu einem Masseleiter 20 in einem Pogo-Raster (2,54 mm bzw. 0,1") ist der Durchmesser eines jeweiligen Kontakt- Stiftes 12 zu 1 ,7 mm gewählt, so daß sich ein vorbestimmter Wellenwiderstand über den Signalleiter 18 und den diesen umgebenden Masseleiter 20 von 50 Ω ergibt. Eine jeweilige Hülse 14, welche einen Kontaktstift 12 aufnimmt, ist in einem kontaktstiftseitigen Bereich mit einem größeren Durchmesser als der Kontaktstift 12 selbst ausgebildet, so daß sich in diesem ersten Bereich 22 der Hülse 14 eine gewisse Fehlanpassung ergibt, (vgl. Fig. 1 und 2). Zur Kompensation dieser Impedanzfehlanpassung ist ein Durchmesser der Hülse 14 in einem zweiten, an den ersten Bereich 22 angrenzenden Bereich 24 kleiner ausgebildet, als dies für den gewünschten Wellenwiderstand von 50 Ω erforderlich ist. Dadurch ergibt sich über den gesamten Bereich 22 zusammen mit 24 eine Kompensation der Fehlanpassung. Innerhalb des Dielektrikums 16 weist die Hülse 14 wieder einen Durchmesser derart auf, daß sich bezüglich benachbarten Hülsen 14 im Dielektrikum 16 der gewünschte Wellenwiderstand von beispielsweise 50 Ω einstellt. Im Dielektrikum 16 ist hierbei für einen Wellenwiderstand von 50 Ω ein geringerer Durchmesser für die Hülse 14 zu wählen als in Luft. Beispielhafte Durchmesser für den ersten Bereich 22, den zweiten Bereich 24 und den Bereich im Dielektrikum 16 sind 1 ,9 mm, 1,5 mm und 1 ,14 mm. Allgemein ist der Durchmesser von Federkontakten 12 abhängig vom Raster zu kontaktierender Kontaktflecken und der Anzahl der Masseleiter 20. Ferner treten Reflexionen hauptsächlich am Übergang von Federkon- taktstiften 12 zu einer Platine auf. Aufgrund des Kontaktes zwischen Kontaktstift und Hülse 14 ist der Inπenraum eines jeweiligen Federkontaktstiftes 12 feldfrei. Die Struktur im Inneren des Kontaktstiftes 12 ist somit für die elektrischen Eigenschaften von untergeordneter Bedeutung.
Aus Fig. 2 ist zusätzlich die federnde, axial bewegliche Anordnung des Kontaktstiftes 12 in der Hülse 14 ersichtlich. Der Kontaktstift 12 ist in der Hülse 14 axial verschiebbar gelagert und wird von einer Feder 26 mit einer Vorspannung beaufschlagt. Sobald der Kontaktstift 12 des Federkontaktes 10 einen Anschlußfleck auf einer zu testenden Schaltung berührt, federt der Kontaktstift 12 in die Hülse 14 entgegen der Federkraft der Feder 26 ein, so daß zum Herstellen eines entsprechenden elektrischen Kontaktes eine Kontaktfläche sowie eine ausreichende Kontaktkraft vorhanden ist. Bei der Austührungsform gemäß Fig. 2 sind der Kontaktstift 12 und die Hülse 14 derart ausgebildet, daß sich ein permanenter Kontakt 28 zwischen dem Kontaktstift 12 und der Hülse 14 an einem kontaktstiftseitigen Ende der Hülse 14 ausbildet und zwar unabhängig von der Einfedertiefe des Kontaktstiftes 12 in die Hülse 14. Dadurch ändert sich beim Einfedern des Stiftes 12 in die Hülse 14 lediglich die elektrische Länge eines Leitungsabschnittes mit 50 Ω Wellenwiderstand des Stiftes 12, wodurch die Amplitude der unvermeidlich an der Federverbindung auftretenden Reflexionen unabhängig vom Federweg ist. Es ändert sich lediglich deren Phase.
Bei der in Fig. 7 dargestellten zweiten bevorzugten Ausführungsform eines Federkontaktes 10 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, so daß zu deren Erläuterung auf obige Beschreibung bezüglich der Fig. 1 bis 6 verwiesen wird. Bei dieser Ausführung ist der Kontaktstift 12 mit einem im Durchmes- ser vergrößerten Abschnitt 30 sowie einem im Durchmesser verringerten Abschnitt 32 ausgebildet, wobei sich beim Einfedern des Kontaktstiftes 12 in die Hülse 14 der Abschnitt 32 mit verringertem Durchmesser in die Hülse 14 einschiebt. Hierbei ist der Durchmesser des Abschnittes 32 kleiner als der Innendurchmesser der Hülse 14. Durch diese Ausbildung ergibt sich ein Kontakt 28, welcher sich beim ein- und ausfedern des Kontaktstiftes 12 bezüglich der Hülse 14 verschiebt. Der Abschnitt 32 bildet hierbei ein induktives Leitungsstück, wobei die sich damit ergebende zusätzliche elektrische Induktivität durch den Abschnitt 30 kompensiert ist. Da sich darüber hinaus eine elektrische Länge des Kontaktstiftes 12 beim Einfedern in die Hülse 14 nicht ändert, ist bei dieser Ausführungsform auch die Phase der unvermeidlichen Reflexion bei der Feder 26 unabhängig von der Eintauchtiefe des Kontaktstiftes 12 in die Hülse 14.
Bei der in Fig. 8 dargestellten dritten bevorzugten Ausführungsform eines Federkontaktes 10 sind wiederum gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern gekenn- zeichnet, so daß zu deren Erläuterung auf obige Beschreibung bezüglich der Fig. 1 bis 7 verwiesen wird. Bei dieser Ausführungsform weist die Hülse 14 in axialer Richtung abwechselnd Erhöhungen 34 und Vertiefungen 36 auf, welche sich jeweils radial um den gesamten Umfang der Hülse 14 erstrecken und axial aufeinanderfolgende am kontaktstiftseitigen Ende der Hülse 12 ausgebildet sind. Hier- durch ergibt sich im Bereich der Erhöhungen 34 und Vertiefungen 36 der Hülse 14 eine Kompensation des eigentlich zu großen elektrisch wirksamen Durchmessers der Hülse 14 dadurch, daß eine reaktive, magnetische Wand durch die Erhöhungen 34 und Vertiefungen 36 ausgebildet ist.
Bei der in Fig. 9 schematisch illustrierten dritten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung von Federkontakten 10 sind wiederum gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, so daß zu deren Erläuterung auf obige Beschreibung bezüglich der Fig. 1 bis 8 verwiesen wird. Fig. 9 illustriert das mechanische Aufsetzen einer Anordnung aus Federkontakten 10 auf eine Platine 38 mit einer nicht dargestellten zu testenden elektrischen Schaltung und entsprechenden Anschlußflächen 40, welche in einem den Federkontakten 10 entsprechenden Raster auf der Platine 38 ausgebildet sind. Jeweilige Streifenleitungen 42 verbinden die Anschlußflächen 40 für einen Signalleiter 18 mit der elektrischen Schaltung. Die übrigen Anschlußflächen 40, welche als Massekontakte dienen, sind auf der gegenüberliegenden Seite der Platine 38 mittels einer entsprechenden, elektrisch leitenden Fläche miteinander verbunden. Hieraus ergibt sich für die Signalleiter 20 der Kontaktstiftanordnung eine entsprechend zusätzliche Kapazität. Diese wird durch eine konisch ausgebildete Spitze 44 eines jeden Kontaktstiftes 12 eines jeden Federkontaktes 10 ausgeglichen, da durch die konische Spitze 44 eine die Kapazität kompensierende Induktivität erzeugt wird.
Die Darstellung gemäß Fig. 9 mit 5 Federkontakten 10 mit einem mittleren Signalleiter 18, welcher von entsprechenden Masseleitern 20 umgeben ist, ist ledig- lieh beispielhaft als eine bevorzugte Ausführungsform zu verstehen. Zwar ermöglicht bereits diese Ausführungsform eine ausreichende Masseführung und Abschirmung des mittigen Signalleiters 18, jedoch sind auch Aufbauten mit zwei, drei oder noch mehr Signalleitern 18 und entsprechend mehreren Masseleitern 20 möglich. Der Durchmesser und der Abstand der einzelnen Leiter ist erfindungs- gemäß geeignet gewählt, um den gewünschten Wellenwiderstand einzustellen. Somit lassen sich nach der erfindungsgemäßen Lehre ganze Gitter aus breitban- digen, gegenseitig abgeschirmten Federkontaktverbindungen realisieren. O 01/22537
In einer alternativen Ausführungsform wird ein Dielektrikum eingebracht, dessen relative magnetische Permeabilität >1 ist, was zu einer Vergrößerung des Wellenwiderstandes führt, da diese indirekt proportional zur Wurzel der relativen Permeabilität ist. Hierdurch kann man im Bereich 22 (Fig. 1 , 2) der Verdickung der Hülse 14 den an sich zu niedrigen Wellenwiderstand ebenfalls kompensieren. Das Dielektrikum ist beispielsweise in Form einer Polymerplatte eingebracht, die mit ferritischem Material gefüllt ist. Durch geeignete Wahl des Ferrites ist es darüber hinaus möglich, bei tiefen Frequenzen eine Kompensation und bei höheren Frequenzen aufgrund der mit der Frequenz zunehmenden Verluste des Ferrits, ein EMV-Filter gegen unerwünschte Störimpulse zu realisieren.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung von Federkontakten (10), insbesondere Pogo-Kontaktstifte, in einem vorbestimmten Raster zum Herstellen von lösbaren, elektrischen Kontakten mit Kontaktflächen (40), welche in einem den Federkontakten (10) entsprechenden Raster angeordnet sind, wobei jeder Federkontakt
(10) einen Kontaktstift (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kontaktstift (12) eines als Signalleiter ( 8) geschalteten Federkontaktes (10) in seinem Umfang derart ausgebildet ist, daß sich wenigstens über einen vorbestimmten axialen Bereich des Kontaktstiftes (10) zu wenigstens einem Kontaktstift (12) eines benachbarten, als Masseleiter (20) geschalteten Federkontaktes (10) ein vorbestimmter Wellenwiderstand ergibt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle zu einem als Signalleiter (18) geschalteten Federkontakt (10) benachbarte Federkontakte (10) als Masseleiter (20) geschaltet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Masseleiter (20) geschalteten Federkontakte (10) um einen als Signalleiter
(18) geschalteten Federkontakt (10) auf einer Linie liegend, an Ecken eines
Dreieckes liegend oder an Ecken eines Rechteckes liegend angeordnet sind.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkontakt (10) eine den Kontaktstift (12) teleskopartig aufnehmende Hülse (12) aufweist, wobei ein dem Kontaktstift (12) abgewandtes Ende der Hülse (14) in seinem Umfang derart ausgebildet ist, daß sich wenigstens über einen vorbestimmten Bereich (22, 24) der Hülse (14) zu wenigstens einer benachbarten Hülse (14) eines als Masseleiter (20) geschalteten Federkontaktes (10) ein vorbestimmter Wellenwiderstand ergibt.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Kontaktstift (12) abgewandte Ende der Hülse (14) in einem Dielektrikum (16) eingebettet ist.
6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führung des Kontaktstiftes (12) in der Hülse (14) derart ausgebildet ist, daß in jeder Stellung des Kontaktstiftes (12) innerhalb der Hülse (14) diese den Kontaktstift (12) an deren kontaktstiftseitigen Ende kontaktiert.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelabschnitt (32) des Kontaktstiftes (12) in einem vorbestimmten, in die Hülse (14) eintauchenden Bereich einen kleineren Durchmesser aufweist als die Hülse (14) und in einem weiteren vorbestimmten Bereich (30) außerhalb der Hülse (14) einen größeren Durchmesser aufweist als die Hülse (14), wobei diese jeweiligen Durchmesser derart gewählt sind, daß sich jeweilige Impedanzfehlanpassungen in diesen Bereichen (30, 32) gegenseitig kompensieren.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelabschnitt (22, 24) der Hülse in seinem Umfang derart ausge- bildet ist, daß eine Fehlanpassung der Impedanz im Bereich des kontaktstiftseitigen Endes der Hülse (14) kompensiert ist.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse einen Bereich (22) mit für den gewünschten Wel- lenwiderstand zu großen Durchmesser und einen angrenzenden Bereich
(24) mit für den gewünschten Wellenwiderstand zu kleinen Durchmesser aufweist, wobei der große und der kleine Durchmesser derart gewählt sind, daß sich entsprechende Fehlanpassungen bzgl. des Wellenwiderstandes in den beiden Bereichen (22, 24) über den gesamten Mittelabschnitte betrachtet ausgleichen.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorbestimmter Abschnitt der Hülse am kontaktstiftseitigen Ende mit sich in axialer Richtung abwechselnden Erhöhungen (34) und Vertiefungen (36) ausgebildet ist,
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tiefe der Vertiefungen (36) bzw. ein Abstand von einem Boden der Vertiefung (36) bis zu einem höchsten Punkt der Erhöhung (34) im wesentlichen einem Viertel der Wellenlänge von zu übertragender Hochfrequenz entspricht.
12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Kontaktstift (12) an seinem freien Ende (44) kegelförmig ausgebildet ist.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rasterabstand 2,54 mm (0,1") und der Durchmesser ei- nes jeweiligen Kontaktstiftes (10) 1 ,7 mm beträgt.
14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wellenwiderstand 50 Ω beträgt.
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