WO2001057541A1 - Adapter zum prüfen von leiterplatten und prüfnadel für einen solchen adapter - Google Patents

Adapter zum prüfen von leiterplatten und prüfnadel für einen solchen adapter Download PDF

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WO2001057541A1
WO2001057541A1 PCT/EP2001/001123 EP0101123W WO0157541A1 WO 2001057541 A1 WO2001057541 A1 WO 2001057541A1 EP 0101123 W EP0101123 W EP 0101123W WO 0157541 A1 WO0157541 A1 WO 0157541A1
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test
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adapter
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PCT/EP2001/001123
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Manfred Prokopp
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Atg Test Systems Gmbh & Co Kg
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to an adapter for testing printed circuit boards and a test needle for such an adapter.
  • an adapter for a circuit board test device emerges, by means of which test contacts located in the grid of a test device can be connected to circuit board test points of a printed circuit board to be tested which are outside or in and outside the grid by means of adapter pins.
  • This adapter has three guide plates, which are arranged parallel to each other at a fixed distance from each other.
  • the guide plates are provided with guide holes into which the adapter pins can be inserted.
  • the guide holes are made in the guide plates in such a way that the adapter pins extend straight from the test contacts to the circuit board test points.
  • the individual adapter pins can be arranged both vertically to the guide plates and at an angle to them, so that the different arrangements of the test contacts and the circuit board test points are electrically connected to one another.
  • the oblique arrangement of the adapter pins enables adaptation to printed circuit board test points arranged outside of the grid.
  • EP 0 215 146 B1 (corresponds to US Pat. No. 4,721,908) describes an adapter for testing printed circuit boards, which in turn has guide plates which are arranged parallel to one another at a predetermined distance and are introduced into guide holes. So-called rigid needles are used to contact the test contacts of a test device with the circuit board test points of a circuit board to be tested.
  • Rigid needles are test needles with a cross-sectional area that is constant over their entire length. These test needles can be manufactured inexpensively.
  • the rigid needles are held in the adapter by friction by means of an elastic plate.
  • test needles are flexibly deflected in the area between the first and third guide plates in order to compensate for possible misalignments between the guide holes in the guide plates or to create an adaptation to local increases in the contact point density on the circuit board to be tested.
  • This adapter is assembled manually, whereby the flexibly deflected test needles are deflected by hand and inserted into the corresponding guide holes.
  • the adapters with straight-line test needles have prevailed, since these can be equipped with machines.
  • the test needles are inserted into the guide hole of the top guide plate using a placement device.
  • the guide needles become straight up to the lowest guide plate guided, wherein the guide holes are arranged so that as far as possible no incorrect placement by inserting a test needle in an incorrect combination of guide holes of the different guide plates is possible.
  • Such adapters usually have five to twelve guide plates. Due to the partially oblique arrangement of the test needles, the holes in the individual guide plates must be arranged in different patterns. A special drilling pattern must therefore be calculated for each guide plate.
  • the holes are drilled in stages, which means that first a narrow hole is drilled through the guide plate and then a hole with a larger diameter is drilled in the area of the surfaces of the guide plate. This makes it possible for the test needles to be arranged obliquely with respect to a line perpendicular to the guide plates. Drilling these stepped holes requires at least two holes for each guide plate. Drilling the guide plates represents a significant cost factor in the manufacture of the adapters.
  • the invention has for its object to provide an adapter for testing printed circuit boards, which is simple and inexpensive to manufacture and can be assembled by machine.
  • the adapter for testing printed circuit boards has test needles which are provided for electrically connecting a test contact of a basic grid of a test device for testing printed circuit boards and a circuit board test point of the printed circuit board to be tested, and guide plates which are provided with guide holes through which the test needles extend , wherein the guide holes of the printed circuit board to be tested guide plate in the same pattern as the printed circuit board test points of a printed circuit board to be tested and the guide holes of the guide to the basic grid plate are arranged in the same pattern as the test contacts of the basic grid.
  • the adapter according to the invention is characterized in that the guide plates form two units, each comprising one of the plurality of guide plates, in that the guide holes of all guide plates in the respective unit are arranged in the same pattern, and in that at least one of the two units is displaceable transversely to the test needles is arranged so that the mutually associated guide holes of the two units through which the same test needle extends can be aligned in pairs.
  • all guide plates of a unit can be drilled with the same "drilling program".
  • drilling machines with four or five drilling spindles are known, which are fastened to a common holder and are moved together, so that identical drilling patterns are introduced into the corresponding printed circuit boards.
  • the guide holes can thus be made very inexpensively, without having to use different drilling programs, which drill with different drilling patterns, or without having to make stepped bores which require at least two drilling processes.
  • the guide holes of the two units assigned to a test needle can be aligned when the adapter is fitted, so that the test needles are easily inserted into the guide holes, even by an automatic assembly device can be.
  • the test needles in the area between the two units of the adapter become somewhat bent so that a frictional engagement is formed in the guide holes due to the tension existing in the test needles, which allows even smooth needles to be held securely in the adapter without projections or the like.
  • Another advantage of the adapter according to the invention is that fewer guide plates are required for the same size than in known adapters with inclined needles, since the spacing between the guide plates can be chosen larger due to the linear course of the guide needles within the units.
  • the test needles are provided with a friction-reducing layer at least in the regions extending through the guide holes, so that the test needles can be pushed through the guide holes in use without bending out in the area between the two units.
  • the displaceable unit is moved in a first step such that the guide holes of the two units which are assigned to a test needle are brought into alignment, and in a second step one or more test needles are aligned Guide holes introduced. These two steps are repeated until the adapter is fitted.
  • a device which has a displacement mechanism which can automatically move the displaceable unit of the adapter in such a way that the corresponding guide holes are brought into alignment.
  • 1 shows a section of an adapter according to the invention in a sectional view
  • 2 shows an assembly device in a perspective view
  • FIG. 5 schematically simplified an adapter according to the invention in plan view
  • 6a to 6c each have a hole matrix of the adapter shown in FIG. 5.
  • FIG. 1 a section of an adapter according to the invention is shown schematically.
  • the adapter 1 according to the invention has four guide plates 2 to 5, which are arranged essentially parallel to one another.
  • Guide holes 6 are made in the guide plates 2 to 5.
  • Test pins 7, which extend from test pins 8 of a full-grid cassette 9 to printed circuit board test points 10 of a printed circuit board 11 to be tested, are stored in the guide holes 6.
  • test pins 8 are arranged parallel to one another and are in contact with test contacts of a basic grid of a test device for testing printed circuit boards. The test pins are thus arranged in the grid of the test contacts of the basic grid.
  • the test pins 8 are resilient.
  • the guide plate 2 arranged adjacent to the basic grid 9 is referred to below as the base plate 2.
  • the guide plate 5 arranged adjacent to the circuit board 11 to be tested is referred to below as the contact plate 5.
  • the guide holes 6 are made in the base plate 2 with the same pattern as the test contacts 8 in the basic grid 9 or how the test pins 8 of the full grid cassette 9 are arranged.
  • the guide holes 6 are arranged in the contact plate 3 with the same pattern as the circuit board test points 10 of the circuit board 11 to be tested.
  • each test contact 8 is assigned a guide hole 6 of the base plate 2 and each circuit board test point 10 a guide hole 6 of the contact plate 5.
  • the base plate 2 forms a unit 12 together with the guide plates 3 and 4.
  • the guide holes 6 of the guide plates 2 to 4 of the unit 12 are arranged with the identical pattern on the respective guide plates 2 to 4, that is, the guide holes 6 of these three guide plates 2 to 4 are all arranged in the pattern of the test contacts of the basic grid.
  • the guide holes 6 are introduced through bores running vertically to the level of the individual guide plates 2 to 4.
  • the guide plate 3 is rigidly connected to the base plate 2 by means of columnar spacers 13.
  • the spacers 13 are screwed to the guide plates 2, 3.
  • the guide plate 4 is connected to the guide plate 3 via a spring element 14, so that the guide plate 4 is movably arranged on the guide plate 3 transversely to its plane or parallel to the guide needles 7 (in the direction of the double arrow 15).
  • the spring element is formed from two telescopically inserted bushings 14a, 14b, in which a helical spring (not shown) is arranged.
  • the guide plates 2 to 4 of the unit 12 thus allow a certain movement in the longitudinal direction of the test needles 7, but these guide plates 2 to 4 are not movable within the unit 12 in a direction transverse to the guide plates 7.
  • the guide holes 6 of these guide plates 2 to 4 are arranged one above the other in a vertical alignment, so that the guide needles 7 in the area of the unit 12 run perpendicular to the guide plates 2 to 4.
  • the guide holes 6 are accordingly made as vertical bores.
  • the contact plate 5 forms a further unit 16, which in the present example consists solely of a single guide plate 5.
  • the contact plate 5 is connected to the unit 12 by means of a columnar spacer 17.
  • the spacer 17 has at its end adjoining the contact plate 5 a support section 17a which is widened compared to the remaining area of the spacer 17.
  • the support section 17a has a support surface 18 which is circular in plan view.
  • the shaft 20 is perpendicular to the bearing surface 18 and the holding plate 21 is formed in one piece on the shaft 20 and parallel to the bearing surface 18 at a distance from this arranged.
  • the shaft 20 extends through an opening 22 in the contact plate 5.
  • the opening 22 is designed as a circular bore with a significantly larger diameter than that of the shaft 20.
  • the support section 17a and the holding plate 21 overlap the edge of the opening 22 with their edge regions.
  • the contact plate 5 is formed in the region of the holding plate 21 with a depression 23, which is circular in plan view and has a significantly larger diameter than the holding plate 21.
  • This connection between the spacer 17 and the contact plate 5 has a play in such a way that the contact plate 5 can be moved in its plane, as indicated by the 4-fold arrow 24 in Fig. 1.
  • the contact plate 5 can move until the shaft 20 abuts the edge of the opening 22. This contact limits the range of motion.
  • the maximum movement path S in both the X and Y directions is half the difference between the diameter D of the opening 22 and the diameter d of the shaft 20 compared to a position of the opening 22 centered around the shaft 20:
  • the contact plate 5 has a thickness of 1 cm. If a unit is only formed from a guide plate, it is advisable to provide a plate with a thickness of 0.5 cm to 1.5 cm.
  • the contact plate 5 When fitting the adapter, the contact plate 5 is moved in such a way that the guide holes 6 of the contact plate 5 are aligned with the corresponding guide holes 6 of the further guide plates 2 to 4, so that a needle can be inserted vertically into all the guide plates 2 to 5.
  • the guide holes 6 In such a position, in which the guide holes 6 are aligned with one another, it may be the case that guide holes 6 of a plurality of needles are arranged in alignment with one another. The needles of all of these aligned guide holes are then inserted into the adapter. Then the contact plate 5 is displaced such that other guide holes 6 of the contact plate 5 are aligned with the guide holes 6 of the unit 12.
  • This shift causes the test needles introduced before the shift to be in the area between the unit 12 and the unit 16 bent to compensate for the misalignment of the guide holes 6 of the two units.
  • One or more test needles are inserted into the guide holes 6 brought into alignment by the displacement, after which the displacement process is repeated. The displacement and insertion of the needles is repeated until the adapter is fully equipped with test needles.
  • the adapter 1 is pressed against the circuit board 11, so that the spring element 14 is compressed somewhat and the test needles 7 protrude a bit both on the base plate 2 and on the contact plate 5, around the test pins 8 to fully contact the fully locked cassette 9 or the circuit board test points 10 of the circuit board 11 to be tested.
  • the test needles must therefore transmit at least a substantial part of this force to the other side of the adapter when a force is exerted in the axial direction on one side of the adapter. Therefore, you must not absorb the applied force by bending out in the area between the two units.
  • test needles 7 may be expedient to provide the test needles 7 with a friction-reducing coating.
  • a suitable coating is e.g. Teflon. With such a coating, the frictional engagement is limited and lateral bending of the test needles in the area between the two units 12, 16 is prevented if the test needles 7 are subjected to a pushing force at one end during operation.
  • test needles 7 Another possibility of keeping the frictional engagement of the test needles 7 low is to provide articulated sections 25 on the test needles 7 (FIGS. 3, 4).
  • the joint sections 25 are formed by tapered areas on the test needles 7. At these joint sections 25, the test needles 7 can be bent with little effort. As a result, the frictional forces generated by the bracing are kept low and sliding of the test needles 7 through the guide holes 6 is possible with a corresponding application of a force in the axial direction without the test needles 7 bending out laterally in the area between the two units 12, 16.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a test needle with two joint sections 25.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a test needle with a single joint section 25.
  • the contact tip 26 of this test needle 7 is tapered over a longer area.
  • This test needle 7 is suitable for an adapter 1, as shown in FIG. 1, whose unit 16 adjacent to the printed circuit board 11 consists of only a single guide plate, the contact plate 5.
  • the tapered contact tip 26 extends over the entire length of the respective guide tion hole 6 of the contact plate 5, so that when the test needle 7 is bent in the adapter 1, it is bent at the contact tip 26 and at the joint section 25.
  • the remaining areas of the test needle 7, however, run in a straight line.
  • a device for automatically loading an adapter 1 according to the invention is roughly schematically illustrated in simplified form in FIG. 2.
  • the mounting device 28 has a support plate 29 with a receiving area 30 for an adapter 1 to be fitted, which is limited by brackets 31 for fixing the adapter 1 on the support plate 29.
  • the lower unit 12 of the adapter 1 is fixed on the support plate 29 with the brackets 31.
  • Adjustment devices 32 are provided on the support plate 29, which act on the upper unit 16 of the adapter 1 with one adjusting cylinder each and can move the upper unit 16 on the lower unit 12.
  • the actuating cylinders 33 are actuated, for example, electrically by a spindle drive in such a way that the upper unit 16 can be positioned with an accuracy of 0.1 mm.
  • the assembly device also has a collecting container 34 for the test needles to be equipped, in which a separating device is integrated, which separates the test needles and feeds them to the guide holes 6 of the adapter 1 via a pipe system 35.
  • the pipe system 35 is positioned, for example, by a robot arm (not shown) over the respective guide holes 6.
  • the test needles are conveyed from the collecting container 34 through the pipe system 35 and into the guide holes 6, for example by means of compressed air.
  • pipe systems are also known in which the test needles are conveyed by gravity and by mechanical means.
  • the pipe system 35 has at its free end a funnel-shaped outlet 36 with which the test needles can be inserted very precisely into the guide holes 6.
  • the adapter 1 is equipped in the manner described above, in which the corresponding guide holes 6 of the adapter 1 are aligned by displacement by means of the actuating device 32 and then the pipe system 35 is positioned over the aligned guide holes 6 so that the test needles be inserted into the adapter 1. These operations with the steps of ver Pushing or inserting the test needles is repeated until the adapter 1 is fully equipped.
  • the placement device can also be designed semi-automatically by providing a funnel that is automatically positioned over the corresponding guide holes. The test needles are entered into this funnel by hand.
  • the test device for testing printed circuit boards which often have displacement mechanisms for adjusting the adapter with respect to the printed circuit board or the printed circuit board with respect to the adapter, is to be further developed such that the units 12, 16 of the Adapters 1 can be moved against each other.
  • a shifting device it would be e.g. It is possible to replace a defective test needle 7 on the test device, the corresponding guide holes 6 being brought into alignment with the aid of the displacement device.
  • simple maintenance work can be carried out directly on the test device without the entire structure having to be disassembled on the basic grid of the test device.
  • Such a displacement device can also be integrated in the adapter.
  • a displacement device formed with an electrically actuable element e.g. piezo element
  • FIGS. 5 to 6c A very simple embodiment of an actuating device according to the invention is shown in FIGS. 5 to 6c.
  • a hole matrix 37 is formed in the guide plates 2 to 5 of the two units 12, 16 in a region arranged one above the other.
  • each hole matrix has 7x7 holes 38a, 38b, which are arranged in a square with a constant hole spacing a or b between the adjacent holes 38a, 38b.
  • the holes 38a, 38b are each arranged in seven columns 39 and seven rows 40, the columns extending in the Y direction and the rows in the X direction.
  • the holes 38a, 38b of the two matrices are each arranged with different grid dimensions.
  • the hole spacing a of the holes 38a (white in FIGS.
  • the holes 38a, 38b of the same row 40 and the same column 39 are assigned to one another in pairs. By inserting a pin (not shown) into such a pair of holes, the two holes 38a, 38b of the pair of holes are aligned with one another, as a result of which the two units 12, 16 are correspondingly displaced relative to one another.
  • the central pair of holes with the holes 37a, 37b of the fourth row and the fourth column are aligned with one another, so that the two matrices are aligned centrally with one another.
  • the holes 37a, 37b of a pair of holes which are distant from the central pair of holes by n columns and k rows have an offset of n- ⁇ s in the X direction and k- ⁇ s in the Y direction. This means that the further the hole pairs are spaced from the central hole pair, the greater the offset. If a pair of holes other than the central pair of holes is thus brought into alignment by inserting a pin, the units 12, 16 are shifted by this offset. E.g.
  • the upper unit 16 is moved to the right by 3- ⁇ s in the X direction and by 3- ⁇ s in the Y direction compared to the lower unit 12 shifted below, as can be seen from the test markings 41 on the side for the upper unit 16 and the test markings 42 for the lower unit 12.
  • the units 12, 16 can be positioned very precisely with respect to one another.
  • An adapter preferably has two adjusting devices with such Hole matrices 37 so that the relative position of the two units 12, 16 is clearly defined.
  • This adjusting device of the adapter which is designed with hole matrices, can be combined with a test device in such a way that the test device is equipped with a function for calculating the displacement position so that the guide holes assigned to a test needle can be brought into alignment. Because the coordinates of all circuit board test points and thus the coordinates of the guide bores of the upper unit 16 and the coordinates of all test contacts of the basic grid are stored in each test device.
  • the displacement position for that needle can be calculated from the saved coordinates. This displacement position is output on a display of the test device, so that a user of the test device can insert the pin into the hole matrix for aligning the corresponding guide holes.
  • the arrangement of the two units 12, 16 can be fixed to one another with this displacement device.
  • This displacement device can also be used to adjust the contact plate 5 with respect to the circuit board 11 to be tested.
  • the exemplary embodiment of an adapter 1 described above has two units 12, 16, the lower unit having three guide plates and the upper unit having only a single guide plate.
  • the lower unit having three guide plates
  • the upper unit having only a single guide plate.
  • An essential advantage of the invention over the prior art is that, because the test needle is guided in a straight line, fewer guide plates are required within a unit 12, 16, which simplifies the overall structure of the adapter.
  • the main advantage of the adapter according to the invention is that it is significantly cheaper to produce than known adapters with inclined needles, in which the bores have to be made very expensively.
  • All guide plates of a unit of the adapter according to the invention are equipped with the same drilling pattern drilled, either the pattern of the circuit board test points on the circuit board to be tested or the pattern of the basic grid of the test device. Both patterns are generally known and stored as CAD data in the corresponding production systems, so that a corresponding drilling program can be generated without large calculations simply by transferring this data to a device for drilling printed circuit boards.
  • Another advantage of the adapter according to the invention is that 7 tension needles can be used without additional devices for fixing the needles in the adapter due to the tensioning of the test needles. It only has to be ensured that when handling the adapter outside the assembly device 28 and outside the test device for testing printed circuit boards, each needle has a predetermined tension. For this purpose, it can be expedient to calculate a zero position in which all guide holes 6 of one of the two units 12, 16 have a minimum offset to the corresponding guide holes 6 of the other units. This minimum offset is dimensioned such that the guide needles 7 cannot fall out of the adapter due to the frictional engagement during normal handling of the adapter. The zero position is calculated in advance when designing the adapter. Such an adapter is provided with elements for fixing the position of the two units 12, 16.
  • Such an element is e.g. a dowel pin which is inserted into corresponding fitting holes within the holding plate 21 and the contact plate 5.
  • Such an element is e.g. 5 to 6c, which e.g. is fixable in the starting position as a zero position.
  • a position of the two units can be determined on the basis of computer programs, in which all guide holes are arranged offset within a certain offset range.
  • the two units are fixed in this position with the dowel.
  • the guide holes can be introduced through holes with a constant diameter perpendicular to the surface of the guide plates.
  • the guide holes running perpendicularly in the guide plates, a more precise positioning of the test needles is achieved than with obliquely running needles, since in the invention the test needles 7 protrude perpendicularly to the surface of the contact plate 5 or the base plate 2 from the adapter 1. This is particularly advantageous with the increasingly narrow arrangement of the circuit board test points of the circuit boards to be tested.
  • the patterns with which the guide holes in the circuit boards of a unit are made are preferably identical.
  • the guide holes can also be slightly offset within a tolerance range if this does not impair the automatic assembly of the adapter.
  • the tolerance range corresponds to at least half of the test needle diameter. With chamfered or chamfered guide holes, it can also be larger.
  • holding element 0 creates 1 holding plate 2 opening 3 depression 4 4-way arrow 5 joint section 6 contact tip 7 8 assembly device

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Adapter zum Prüfen von Leiterplatten und eine Prüfnadel für einen solchen Adapter. Der erfindungsgemäße Adapter zeichnet sich durch zwei gegeneinander verschiebliche Einheiten aus, wobei jede Einheit eine oder mehrere Führungsplatten aufweist. Die Führungsplatten sind mit Führungsbohrungen versehen. Die Führungsbohrungen der Führungsplatte einer Einheit sind jeweils im gleichen Muster angeordnet. Diese Muster entsprechen entweder dem Muster der Leiterplattentestpunkte einer zu prüfenden Leiterplatte oder dem Muster von Prüfkontakten eines Grundrasters der Prüfvorrichtung. Beim Bestücken des Adapters werden die beiden Einheiten derart verschoben, daß die zu einer Prüfnadel korrespondierenden Führungslöcher in Flucht angeordnet sind, so daß die Prüfnadeln senkrecht zu den Führungsplatten in den Adapter eingeführt werden können. Dieser Bestückungsvorgang aus Verschieben der Adaptereinheiten und Zuführen der Prüfnadeln wird so oft wiederholt, bis der gesamte Adapter bestückt ist. Es ist eine Fixiereinrichtung zum Fixieren der beiden Einheiten in einer Null-Stellung, in der alle Führungslöcher einer der beiden Einheiten einen Mindest-Versatz zu den korrespondierenden Führungslöchern der anderen Einheit aufweisen, vorgesehen, so daß alle Prüfnadeln durch Reibschluß im Adapter gehalten werden.

Description

Adapter zum Prüfen von Leiterplatten und Prüfnadel für einen solchen Adapter
Die Erfindung betrifft einen Adapter zum Prüfen von Leiterplatten und eine Prüfnadel für einen solchen Adapter.
Aus der EP 149 767 B2 geht ein Adapter für ein Leiterplattenprüfgerät hervor, mittels welchem im Raster befindliche Prüfkontakte einer Prüfvorrichtung mit außer oder in und außer Raster befindlichen Leiterplatten'-estpunkten einer zu prüfenden Leiterplatte durch Adapterstifte verbindbar sind. Dieser Adapter weist drei Führungsplatten auf, die parallel zueinander in einem festen Abstand voneinander angeordnet sind. Die Führungsplatten sind mit Führungslöcher versehen, in die die Adapterstifte einsteckbar sind. Die Führungslöcher sind derart in die Führungsplatten eingebracht, daß die Adapterstifte sich geradlinig von den Prüfkontakten zu den Leiterplattentest- punkten erstrecken. Die einzelnen Adapterstifte können sowohl vertikal zu den Führungsplatten als auch schräg dazu angeordnet sein, so daß die unterschiedlichen Anordnungen der Prüfkontakte und der Leiterplattentestpunkte elektrisch miteinander verbunden sind. Durch die schräge Anordnung der Adapterstifte wird die Anpassung an außer Raster angeordnete Leiterplattentestpunkte ermöglicht. In der EP 0 215 146 B1 (entspricht der US 4,721 ,908) wird ein Adapter zum Prüfen von Leiterplatten beschrieben, der wiederum Führungsplatten aufweist, die parallel zueinander mit vorbestimmten Abstand angeordnet sind und in Führungslöcher eingebracht sind. Zum Kontaktieren der Prüfkontakte einer Prüfvorrichtung mit den Leiterplattentestpunkten einer zu testenden Leiterplatte werden sogenannte Starrnadeln verwendet. Starrnadeln sind Prüfnadeln mit einer über ihrer gesamten Länge konstanten Querschnittsfläche. Diese Prüfnadeln können kostengünstig hergestellt werden. Bei dem Adapter nach der EP 0 215 146 B1 werden die Starrnadeln mittels einer elastischen Platte im Adapter durch Reibschluß gehalten.
In der EP 0 315 707 B1 ist ein weiterer Adapter zum Prüfen von Leiterplatten beschrieben, der wiederum drei Führungsplatten besitzt, in welche Führungsbohrungen eingebracht sind. Bei diesem Adapter ist eine erste Führungsplatte mit Führungslöchern im Raster des Grundrasters der Prüfvorrichtung ausgebildet und bei der zwei- ten Führungsplatte sind die Löcher entsprechend den Leiterplattentestpunkten der zu prüfenden Leiterplatte angeordnet. Eine dritte Führungsplatte ist im Bereich zwischen der ersten und zweiten Führungsplatte mit geringem Abstand zur zweiten Führungsplatte angeordnet. Als Prüfnadeln werden Starrnadeln verwendet, die an einer bestimmten Stelle verquetscht sind, wodurch deren Querschnitt lokal verbreitert ist. Die- se Querschnittsverbreiterung wird im Bereich zwischen der zweiten und der dritten Führungsplatte angeordnet, so daß diese Prüfnadeln nicht aus dem Adapter fallen können. Ein Teil der Prüfnadeln ist in dem Bereich zwischen der ersten und dritten Führungsplatte biegsam ausgelenkt, um evtl. Fluchtungsfehler zwischen den Führungslöchern der Führungsplatten auszugleichen oder um eine Anpassung an lokale Erhöhung der Kontaktpunktdichte auf der zu prüfenden Leiterplatte zu schaffen. Dieser Adapter wird manuell bestückt, wobei die flexibel ausgelenkten Prüfnadeln von Hand ausgelenkt und in die entsprechenden Führungslöcher eingeführt werden.
In der Praxis haben sich die Adapter mit geradlinig verlaufenden Prüfnadeln durch- gesetzt, da diese maschinell bestückt werden können. Mit einer Bestückungsvorrichtung werden die Prüfnadeln an der Führungsbohrung der obersten Führungsplatte eingeführt. Durch das Vorsehen weiterer Führungsplatten mit entsprechenden Führungsbohrungen werden die Führungsnadeln geradlinig bis zur untersten Führungs- platte geführt, wobei die Führungsbohrungen so angeordnet sind, daß möglichst keine Fehlbestückungen durch Einführen einer Prüfnadeln in eine falsche Kombination von Führungslöchern der unterschiedlichen Führungsplatten möglich ist. Um eine automatische Bestückung zu ermöglichen, ist es in der Regel notwendig mindestens fünf Führungsplatten vorzusehen. Üblicherweise weisen derartige Adapter fünf bis zwölf Führungsplatten auf. Aufgrund der zum Teil schrägen Anordnung der Prüfnadeln müssen die Bohrungen der einzelnen Führungsplatten in unterschiedlichen Mustern angeordnet sein. Deshalb muß für jede Führungsplatte ein spezielles Bohrmuster berechnet werden. Da die Prüfnadeln schräg durch die einzelnen Führungs- platten verlaufen, werden die Bohrungen abgestuft gebohrt, das heißt, daß zunächst eine schmale Bohrung durch die Führungsplatte hindurch gebohrt wird und dann im Bereich der Oberflächen der Führungsplatte eine Bohrung mit größerem Durchmesser gebohrt wird. Hierdurch ist es möglich, daß die Prüfnadeln schräg gegenüber einer auf den Führungsplatten senkrechten Linie angeordnet sein können. Das Bohren dieser abgestuften Bohrungen erfordert für jede Führungsplatte zumindest zwei Bohrlöcher. Das Bohren der Führungsplatten stellt einen erheblichen Kostenfaktor bei der Herstellung der Adapter dar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Adapter zum Prüfen von Leiterplat- ten zu schaffen, der einfach und kostengünstig herstellbar ist und maschinell bestückt werden kann.
Die Aufgabe wird durch einen Adapter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Adapter zum Prüfen von Leiterplatten weist Prüfnadeln, die zum elektrischen Verbinden eines Prüfkontaktes eines Grundrasters einer Prüfvorrichtung zum Prüfen von Leiterplatten und eines Leiterplattentestpunktes der zu prüfenden Leiterplatte vorgesehen sind, und Führungsplatten auf, die mit Führungslöchern versehen sind, durch die sich die Prüfnadeln erstrecken, wobei die Führungslöcher der zu prüfenden Leiterplatte weisenden Führungsplatte im gleichen Muster wie die Leiterplattentestpunkte einer zu prüfenden Leiterplatte und die Führungslöcher der zum Grundraster weisenden Füh- rungsplatte im gleichen Muster wie die Prüfkontakte des Grundrasters angeordnet sind.
Der erfindungsgemäße Adapter zeichnet sich dadurch aus, daß die Führungsplatten zwei Einheiten bilden, die jeweils eine der mehrere Führungsplatten umfassen, daß die Führungslöcher aller Führungsplatten der jeweiligen Einheit im gleichen Muster angeordnet sind, und daß zumindest eine der beiden Einheiten derart quer zu den Prüfnadeln verschieblich angeordnet ist, daß die einander zugeordneten Führungslöcher der beiden Einheiten durch die sich die gleiche Prüfnadel erstreckt, paarweise in Flucht gebracht werden können.
Da die Führungslöcher aller Führungsplatten der jeweiligen Einheit im gleichen Muster angeordnet sind, können alle Führungsplatten einer Einheit mit dem gleichen „Bohrprogramm" gebohrt werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, daß mehrere Führungsplatten auf einmal übereinanderliegend mit einer Bohrspindel gebohrt werden, die in einem einzigen Bohrvorgang durch mehrere Führungsplatten getrieben wird. Zum Bohren identischer Bohrmuster sind Bohrmaschinen mit vier oder fünf Bohrspindeln bekannt, die an einer gemeinsamen Halterung befestigt sind und ge- meinsam bewegt werden, so daß in den entsprechenden Leiterplatten identische Bohrmuster eingebracht werden.
Die Führungslöcher können somit sehr kostengünstig eingebracht werden, ohne daß hierbei unterschiedliche Bohrprogramme, die mit unterschiedlichen Bohrmustern boh- ren, angewendet werden müssen oder Stufenbohrungen eingebracht werden müssen, die zumindest zwei Bohrvorgänge erfordern.
Da eine der beiden Einheiten quer zu den Prüfnadeln verschieblich angeordnet ist, können beim Bestücken des Adapters die einer Prüfnadel zugeordneten Führungslö- eher der beiden Einheiten in Flucht gebracht werden, so daß die Prüfnadeln einfach, auch von einer automatisch arbeitenden Bestückungsvorrichtung, in die Führungslöcher eingebracht werden können. Durch das weitere Verschieben der Einheiten werden die Prüfnadeln im Bereich zwischen den beiden Einheiten des Adapters etwas gebogen, so daß durch die in den Prüfnadeln bestehende Spannung sich in den Führungslöchern ein Reibschluß ausbildet, der es erlaubt, selbst glatte Nadeln ohne Vorsprünge oder dergleichen sicher im Adapter zu halten.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Adapters ist, daß bei gleicher Größe weniger Führungsplatten als bei bekannten Adaptern mit schräg gestellten Nadeln benötigt werden, da aufgrund des geradlinigen Verlaufes der Führungsnadeln innerhalb der Einheiten der Abstand zwischen den Führungsplatten größer gewählt werden kann.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Prüfnadeln zumindest in den sich durch die Führungslöcher erstreckenden Bereichen mit einer rei- bungsvermindernden Schicht versehen, so daß die Prüfnadeln bei Benutzung durch die Führungslöcher geschoben werden können, ohne daß sie im Bereich zwischen den beiden Einheiten ausbiegen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestücken des erfindungsgemäßen Adapters wird in einem ersten Schritt die verschiebliche Einheit derart bewegt, daß die Führungslöcher der beiden Einheiten, die einer Prüfnadel zugeordnet sind, in Flucht gebracht werden, und in einem zweiten Schritt eine oder mehrere Prüfnadeln in die fluchtenden Führungslöcher eingebracht. Diese beiden Schritte werden so oft wiederholt, bis der Adapter bestückt ist.
Zum Bestücken des erfindungsgemäßen Adapters ist eine Vorrichtung vorgesehen, die einen Verschiebemechanismus aufweist, der die verschiebliche Einheit des A- dapters automatisch derart verschieben kann, daß die entsprechenden Führungslöcher in Flucht gebracht werden.
Nachfolgend wird die Erfindung näher anhand in der Zeichnung dargestellten Ausfüh- rungsbeispielen erläutert. In der Zeichnung zeigen schematisch:
Fig. 1 einen Bereich eines erfindungsgemäßen Adapters in einer Schnittdarstellung, Fig. 2 eine Bestückungsvorrichtung in perspektivischer Ansicht,
Fig. 3 eine Prüfnadel mit zwei Gelenkbereichen,
Fig. 4 eine Prüfnadel mit einem Gelenkbereich,
Fig. 5 schematisch vereinfacht ein erfindungsgemäßer Adapter in der Draufsicht, und
Fig. 6a bis 6c jeweils eine Lochmatrix des in Fig 5 gezeigten Adpaters.
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Adapters schematisch dargestellt. Der erfindungsgemäße Adapter 1 weist vier Führungsplatten 2 bis 5 auf, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. In den Führungsplatten 2 bis 5 sind Führungslöcher 6 eingebracht. In den Führungslöchern 6 lagern Prüfnadeln 7, die sich von Prüfstiften 8 einer Vollrasterkassette 9 bis zu Leiterplattentestpunkten 10 einer zu prüfenden Leiterplatte 11 erstrecken.
Die Prüfstifte 8 sind zueinander parallel angeordnet und stehen mit Prüfkontakten eines Grundrasters einer Prüfvorrichtung zum Prüfen von Leiterplatten in Kontakt. Die Prüfstifte sind somit im Raster der Prüfkontakte des Grundrasters angeordnet. Die Prüfstifte 8 sind federnd ausgebildet.
Die benachbart zum Grundraster 9 angeordnete Führungsplatte 2 wird nachfolgend als Basisplatte 2 bezeichnet. Die angrenzend an der zu prüfenden Leiterplatte 11 angeordnete Führungsplatte 5 wird nachfolgend als Kontaktplatte 5 bezeichnet.
Die Führungslöcher 6 sind in die Basisplatte 2 mit dem gleichen Muster eingebracht wie die Prüfkontakte 8 im Grundraster 9 bzw. wie die Prüfstifte 8 der Vollrasterkas- sette 9 angeordnet sind. In der Kontaktplatte 3 sind die Führungslöcher 6 mit dem gleichen Muster wie die Leiterplattentestpunkte 10 der zu prüfenden Leiterplatte 11 angeordnet. Somit ist jedem Prüfkontakt 8 ein Führungsloch 6 der Basisplatte 2 und jedem Leiterplattentestpunkt 10 ein Führungsloch 6 der Kontaktplatte 5 zugeordnet. Die Basisplatte 2 bildet zusammen mit den Führungsplatten 3 und 4 eine Einheit 12. Die Führungslöcher 6 der Führungsplatten 2 bis 4 der Einheit 12 sind mit dem identischem Muster auf den jeweiligen Führungsplatten 2 bis 4 angeordnet, das heißt, daß die Führungslöcher 6 dieser drei Führungsplatten 2 bis 4 alle im Muster der Prüfkontakte des Grundrasters angeordnet sind. Die Führungslöcher 6 sind durch vertikal zur Ebene der einzelnen Führungsplatten 2 bis 4 verlaufende Bohrungen eingebracht. Die Führungsplatte 3 ist starr mit der Basisplatte 2 mittels säulenartiger Abstandshalter 13 verbunden. Die Abstandshalter 13 sind mit den Führungsplatten 2, 3 ver- schraubt. Die Führungsplatte 4 ist mit der Führungsplatte 3 über ein Federelement 14 verbunden, so daß die Führungsplatte 4 quer zu ihrer Ebene bzw. parallel zu den Führungsnadeln 7 beweglich auf der Führungsplatte 3 angeordnet ist (in Richtung des Doppelpfeils 15). Das Federelement ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus zwei teleskopartig ineinander gesteckten Buchsen 14a, 14b ausgebildet, in welchen eine Schraubenfeder (nicht dargestellt) angeordnet ist. Die Führungsplatten 2 bis 4 der Einheit 12 erlauben somit eine gewisse Bewegung in Längsrichtung der Prüf nadeln 7, jedoch sind diese Führungsplatten 2 bis 4 innerhalb der Einheit 12 nicht in eine Richtung quer zu den Führungsplatten 7 beweglich ausgebildet. Die Führungslöcher 6 dieser Führungsplatten 2 bis 4 sind in vertikaler Flucht übereinander ange- ordnet, so daß die Führungsnadeln 7 im Bereich der Einheit 12 senkrecht zu den Führungsplatten 2 bis 4 verlaufen. Die Führungslöcher 6 sind dementsprechend als vertikale Bohrungen eingebracht.
Die Kontaktplatte 5 bildet eine weitere Einheit 16, die im vorliegenden Beispiel ledig- lieh aus einer einzigen Führungsplatte 5 besteht. Die Kontaktplatte 5 ist mittels eines säulenartigen Abstandhalters 17 mit der Einheit 12 verbunden. Der Abstandshalter 17 weist an seinem an der Kontaktplatte 5 angrenzenden Ende einen Auflageabschnitt 17a auf, der gegenüber dem übrigen Bereich des Abstandhalters 17 verbreitert ist. Der Auflagerabschnitt 17a weist eine in der Draufsicht kreisförmige Auflage- fläche 18 auf. An der Auflagefläche 18 ist mittig ein Halteelement 19 befestigt, das aus einem Schafft 20 und einer kreisförmigen Halteplatte 21 ausgebildet ist. Der Schafft 20 steht senkrecht auf der Auflagefläche 18 und die Halteplatte 21 ist einstückig am Schafft 20 ausgebildet und parallel zur Auflagefläche 18 mit Abstand zu die- ser angeordnet. Der Schafft 20 erstreckt sich durch eine Öffnung 22 in der Kontaktplatte 5. Die Öffnung 22 ist als kreisförmige Bohrung ausgebildet mit einem deutlich größeren Durchmesser als der des Schaftes 20. Der Auflageabschnitt 17a und die Halteplatte 21 übergreifen mit ihren Randbereichen den Rand der Öffnung 22. Die Kontaktplatte 5 ist im Bereich der Halteplatte 21 mit einer Senke 23 ausgebildet, die in der Draufsicht kreisförmig ausgebildet ist und einen deutlich größeren Durchmesser als die Halteplatte 21 besitzt.
Diese Verbindung zwischen dem Abstandhalter 17 und der Kontaktplatte 5 besitzt ein Bewegungsspiel derart, daß die Kontaktplatte 5 in ihrer Ebene bewegt werden kann, wie es durch den 4-fach-Pfeil 24 in Fig. 1 angedeutet ist. Die Kontaktplatte 5 kann sich soweit bewegen, bis der Schafft 20 am Rand der Öffnung 22 anstößt. Dieser Kontakt begrenzt das Bewegungsspiel. Der maximale Bewegungsweg S beträgt somit sowohl in X- als auch in Y-Richtung gegenüber einer um den Schafft 20 zentrier- ten Position der Öffnung 22 die halbe Differenz zwischen dem Durchmesser D der Öffnung 22 und dem Durchmesser d des Schaftes 20:
S=1/2(D - d)
Die Kontaktplatte 5 weist eine Dicke von 1 cm auf. Wenn eine Einheit lediglich aus einer Führungsplatte ausgebildet ist, ist es zweckmäßig ein Platte mit einer Dicke von 0,5 cm bis 1 ,5 cm vorzusehen.
Beim Bestücken des Adapters wird die Kontaktplatte 5 derart bewegt, daß die Füh- rungslöcher 6 der Kontaktplatte 5 mit den korrespondierenden Führungslöchern 6 der weiteren Führungsplatten 2 bis 4 fluchten, so daß eine Nadel vertikal in alle Führungsplatten 2 bis 5 eingeführt werden kann. In einer solchen Stellung, bei der die Führungslöcher 6 miteinander fluchten, kann es sein, daß Führungslöcher 6 mehrerer Nadeln zueinander in Flucht angeordnet sind. Es werden dann die Nadeln all die- ser fluchtenden Führungslöcher in den Adapter eingeführt. Danach wird die Kontaktplatte 5 derart verschoben, daß andere Führungslöcher 6 der Kontaktplatte 5 zu den Führungslöchern 6 der Einheit 12 fluchten. Durch diese Verschiebung werden die vor dem Verschieben eingeführten Prüfnadeln im Bereich zwischen der Einheit 12 und der Einheit 16 gebogen, um den Versatz der Führungslöcher 6 der beiden Einheiten auszugleichen. In die durch die Verschiebung in Flucht gebrachten Führungslöcher 6 wird eine oder werden mehrere Prüfnadeln eingeführt, danach wird der Verschiebevorgang wiederholt. Das Verschieben und das Einführen der Nadeln wird solange wiederholt, bis der Adapter vollständig mit Prüfnadeln bestückt ist.
Durch das Biegen der Prüfnadeln 7 im Bereich zwischen den beiden Einheiten 12 und 16 wird eine Spannung in den Prüfnadeln 7 aufgebaut, die zu einem Reibschluß an den Führungslöchern 6 führt. Durch diesen Reibschluß können Starr- bzw. Glatt- nadeln verwendet werden, die eine durchgehend glatte Oberfläche besitzen, ohne daß sie aus dem Adapter 1 fallen. Glattnadeln sind z.B. Nadeln, die über ihre gesamte Länge einen konstanten Querschnitt -aufweisen oder lediglich an einem Ende konisch verjüngt sind. Kostengünstige Glattnadeln besitzen im unbelasteten Zustand einen geradlinigen Verlauf. Der Adapter nach Fig. 1 weist zwei Glattnadeln 7 auf. Die Längenänderungen aufgrund des Biegens der Prüfnadeln 7 sind so gering, daß sie von den federnden Prüfstiften 8 der Vollrasterkassette 9 vollständig ausgeglichen werden.
Während des Testens einer zu prüfenden Leiterplatte 1 1 wird der Adapter 1 gegen die Leiterplatte 11 gedrückt, so daß das Federelement 14 etwas zusammengedrückt wird und die Prüfnadeln 7 sowohl an der Basisplatte 2 als auch an der Kontaktplatte 5 ein Stück vorstehen, um die Prüfstifte 8 der Voll raste rkassette 9 bzw. die Leiterplattentestpunkte 10 der zu prüfenden Leiterplatte 11 sicher zu kontaktieren. Die Prüfnadeln müssen deshalb beim Beaufschlagen mit einer Kraft in Axialrichtung an einer Seite des Adapters zumindest einen erheblichen Teil dieser Kraft auf die andere Seite des Adapters übertragen. Sie dürfen deshalb nicht die beaufschlagte Kraft durch seitliches Ausbiegen im Bereich zwischen den beiden Einheiten absorbieren.
Es hat sich gezeigt, daß der Reibschluß zwischen den Führungslöchern 6 und den Prüfnadeln 7 so gering ist, daß bei einer solchen Beaufschlagung die Prüfnadeln 7 durch die entsprechenden Führungslöcher 6 zum Kontaktieren der Leiterplattentestpunkte 10 bzw. der Prüfstifte 8 gleiten können, ohne daß die Prüfnadeln 7 im Bereich zwischen den beiden Einheiten 12 und 16 seitlich ausbiegen. Es sind Versuche mit einem Adapter mit Glattnadeln durchgeführt worden, deren Durchmesser 0,2 mm, 0,25 mm und 0,3 mm betragen hat. Der Abstand A zwischen den Einheiten 12 und 16, der der Länge des Abstandhalters 17 entspricht betrug hierbei 20 mm bis 30 mm. Mit diesem Adapter sind maximale Versätze im Bereich von 5 bis 8 mm zwischen den Führungslöchern 6 der beiden Einheiten 12, 16 realisiert worden, ohne daß die Prüfnadeln zu stark ausgebogen sind. Überraschenderweise hat sich bei diesen Versuchen gezeigt, daß sogar ein Versatz von 10 mm möglich ist.
Falls stärkere Reibschlüsse auftreten sollten, beispielsweise aufgrund von größeren Versätzen, stärkeren Nadeln oder dergleichen, kann es zweckmäßig sein, die Prüfnadeln 7 mit einer reibungsmindernden Beschichtung zu versehen. Eine derartige geeignete Beschichtung ist z.B. Teflon. Mit einer solchen Beschichtung wird der Reibschluß begrenzt und ein seitliches Ausbiegen der Prüfnadeln im Bereich zwischen der beiden Einheiten 12, 16 verhindert, wenn die Prüfnadeln 7 im Betrieb an einem Ende mit einer Schiebekraft beaufschlagt werden.
Eine weitere Möglichkeit, den Reibschluß der Prüfnadeln 7 gering zu halten, ist das Vorsehen von Gelenkabschnitten 25 an den Prüfnadeln 7 (Fig. 3, 4). Die Gelenkabschnitte 25 sind durch verjüngte Bereiche an den Prüfnadeln 7 ausgebildet. An die- sen Gelenkabschnitten 25 können die Prüfnadeln 7 mit geringem Kraftaufwand abgebogen werden. Hierdurch werden die durch die Verspannung erzeugten Reibungskräfte gering gehalten und ein Gleiten der Prüfnadeln 7 durch die Führungslöcher 6 ist bei einer entsprechenden Beaufschlagung mit einer Kraft in Axialrichtung möglich, ohne daß die Prüf nadeln 7 im Bereich zwischen den beiden Einheiten 12, 16 seitlich ausbiegen.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Prüfnadeln mit zwei Gelenkabschnitten 25. In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Prüfnadel mit einem einzigen Gelenkabschnitt 25 dargestellt. Die Kontaktspitze 26 dieser Prüfnadel 7 ist über einen längeren Bereich verjüngt ausgebildet. Diese Prüfnadel 7 ist für einen Adapter 1 geeignet, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, dessen zur prüfenden Leiterplatte 11 benachbarte Einheit 16 aus lediglich einer einzigen Führungsplatte, der Kontaktplatte 5 besteht. Die verjüngte Kontaktspitze 26 erstreckt sich über die gesamte Länge des jeweiligen Füh- rungsloches 6 der Kontaktplatte 5, so daß bei einer Abbiegung der Prüfnadel 7 im Adapter 1 diese an der Kontaktspitze 26 und am Gelenkabschnitt 25 gebogen wird. Die restlichen Bereiche der Prüfnadel 7 verlaufen hingegen geradlinig.
In Fig. 2 ist grob schematisch vereinfacht eine Vorrichtung zum automatischen Bestücken eines erfindungsgemäßen Adapters 1 dargestellt. Die Bestückungsvorrichtung 28 weist eine Auflageplatte 29 mit einem Aufnahmebereich 30 für einen zu bestückenden Adapter 1 auf, der durch Halterungen 31 zum Fixieren des Adapters 1 auf der Auflageplatte 29 begrenzt ist. Mit den Halterungen 31 wird die untere Einheit 12 des Adapters 1 auf der Auflageplatte 29 fixiert. Auf der Auflageplatte 29 sind Ver- stelleinrichtungen 32 vorgesehen, die an der oberen Einheit 16 des Adapters 1 mit jeweils einem Stellzylinder angreifen und die obere Einheit 16 auf der unteren Einheit 12 verschieben können. Die Stellzylinder 33 werden beispielsweise elektrisch von einem Spindelantrieb derart betätigt, daß eine Positionierung der oberen Einheit 16 mit einer Genauigkeit von 0,1 mm möglich ist.
Die Bestückungsvorrichtung weist ferner einen Sammelbehälter 34 für die zu bestückenden Prüfnadeln auf, in dem eine Vereinzelungseinrichtung integriert ist, die die Prüfnadeln vereinzelt und über ein Rohrsystem 35 den Führungslöchern 6 des A- dapters 1 zuführen. Das Rohrsystem 35 wird beispielsweise von einem Roboterarm (nicht dargestellt) über den jeweiligen Führungslöchern 6 positioniert. Die Prüfnadeln werden vom Sammelbehälter 34 durch das Rohrsystem 35 und in die Führungslöcher 6 beispielsweise mittels Druckluft befördert. Es sind jedoch auch Rohrsysteme bekannt, bei welchen die Prüfnadeln durch Schwerkraft und mit mechanischen Mit- teln befördert werden. Das Rohrsystem 35 weist an seinem freien Ende einen trichterförmigen Ausgang 36 auf, mit dem die Prüfnadeln sehr präzise in die Führungslöcher 6 eingeführt werden können.
Das Bestücken des Adapters 1 erfolgt in der oben beschriebenen Art und Weise, bei der jeweils korrespondierende Führungslöcher 6 des Adapters 1 durch Verschieben mittels der Stelleinrichtung 32 in Flucht angeordnet werden und dann das Rohrsystem 35 über die fluchtenden Führungslöcher 6 positioniert wird, so daß die Prüfnadeln in den Adapter 1 eingeführt werden. Diese Vorgänge mit den Schritten des Ver- Schiebens bzw. Einführen der Prüfnadeln werden so oft wiederholt, bis der Adapter 1 vollständig bestückt ist.
Die Bestückungsvorrichtung kann auch halbautomatisch ausgebildet sein, indem ein Trichter vorgesehen ist, der automatisch über den entsprechenden Führungslöchern positioniert wird. In diesen Trichter werden die Prüfnadeln von Hand eingegeben.
Für den erfindungsgemäßen Adapter ist es zweckmäßig, daß die Prüfvorrichtung zum Testen von Leiterplatten, die oftmals Verschiebemechanismen zum Justieren des Adapters bezüglich der Leiterplatte bzw. der Leiterplatte bezüglich des Adapters besitzen, diese derart weiterzubilden, daß mit diesen Verschiebemechanismen auch die Einheiten 12, 16 des Adapters 1 gegeneinander verschoben werden können. Mit einer solchen Verschiebeeinrichtung wäre es dann z.B. möglich, eine defekte Prüfnadel 7 an der Prüfvorrichtung auszutauschen, wobei mit Hilfe der Verschiebeein- richtung die entsprechenden Führungslöcher 6 in Flucht gebracht werden. Hierdurch können einfache Wartungsarbeiten unmittelbar an der Prüfvorrichtung vorgenommen werden, ohne daß der gesamte Aufbau auf dem Grundraster der Prüfvorrichtung zerlegt werden muß.
Eine solche Verschiebeeinrichtung kann auch in den Adapter integriert sein. Es kann eine mit einem elektrisch betätigbaren Element (z.B. Piezoelement) ausgebildete Verschiebeeinrichtung vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich eine manuell betätigbare Verschiebeeinrichtung vorzusehen.
Eine sehr einfache Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stelleinrichtung ist in den Fig. 5 bis 6c dargestellt. Hierbei sind in den Führungsplatten 2 bis 5 der beiden Einheiten 12, 16 in einem übereinander angeordneten Bereich jeweils eine Lochmatrix 37 ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist jede Lochmatrix 7x7 Löcher 38a, 38b auf, die in einem Quadrat mit jeweils konstantem Lochabstand a bzw. b zwi- sehen den benachbarten Löchern 38a, 38b angeordnet sind. Die Löcher 38a, 38b sind in jeweils sieben Spalten 39 und sieben Reihen 40 angeordnet, wobei sich die Spalten in Y-Richtung und die Reihen in X-Richtung erstrecken. Die Löcher 38a, 38b der beiden Matrizen sind jeweils mit unterschiedlichem Rastermaß angeordnet. Der Lochabstand a der Löcher 38a (weiß in Fig. 6a bis 6c) der der Führungsplatte 5 der oberen Einheit 16 ist z.B. um Δs größer oder kleiner als der Lochabstand b der Löcher 38b (schwarz in Fig. 6a bis 6c) der Führungsplatten 2 bis 4 der unteren Einheit 12. In den beiden Matrizen 37 sind jeweils die Löcher 38a, 38b gleicher Reihe 40 und gleicher Spalte 39 einander paarweise zugeordnet. Durch Einstecken eines Stiftes (nicht dargestellt) in ein solches Lochpaar werden die beiden Löcher 38a, 38b des Lochpaares zueinander fluchtend ausgerichtet, wodurch die beiden Einheiten 12, 16 entsprechend relativ zueinander verschoben werden.
In einer Ausgangs-Stellung (Fig. 6a) wird das zentrale Lochpaar mit den Löchern 37a, 37b der vierten Reihe und der vierten Spalte zueinander fluchtend ausgerichtet, so daß die beiden Matrizen zueinander zentrisch ausgerichtet sind. Die Löcher 37a, 37b eines Lochpaares, das von dem zentralen Lochpaar um n Spalten und k Reihen entfernt ist, weisen einen Versatz von n-Δs in X-Richtung und k-Δs in Y-Richtung auf. Das bedeutet, daß der Versatz umso größer ist, je weiter die Lochpaare vom zentralen Lochpaar beabstandet sind. Wird somit ein anderes Lochpaar als das zentrale Lochpaar durch Einstecken eines Stiftes in Flucht gebracht, so werden die Einheiten 12, 16 um diesen Versatz verschoben. Werden z.B. die Löcher des Lochpaares der siebten Reihe und der siebten Spalte (Fig. 6b) zueinander ausgerichtet, so wird die obere Einheit 16 gegenüber der unteren Einheit 12 um 3-Δs in X-Richtung nach rechts und um 3-Δs in Y- Richtung nach unten verschoben, wie es an den seitlich dargestellten Testmarkierungen 41 für die obere Einheit 16 bzw. den Testmarkierungen 42 für die untere Einheit 12 erkennbar ist.
In Fig. 6c sind die Löcher 38a, 38b des Lochpaares der ersten Spalte und der dritten Reihe in Flucht gebracht, so daß die obere Einheit 16 gegenüber der unteren Einheit 12 um 3-Δs in X-Richtung nach links und um 1-Δs in Y-Richtung nach oben verschoben ist.
Mit den Lochmatrizen 37 können die Einheiten 12, 16 sehr präzise zueinander positioniert werden. Vorzugsweise weist ein Adapter zwei Versteileinrichtungen mit derartigen Lochmatrizen 37 auf, so daß die relative Position der beiden Einheiten 12, 16 eindeutig festgelegt ist.
Diese mit Lochmatrizen ausgebildete Stelleinrichtung des Adapters kann mit einer Prüfvorrichtung dahingehend kombiniert werden, daß die Prüfvorrichtung mit einer Funktion zur Berechnung der Verschiebeposition ausgerüstet ist, damit die einer Prüfnadel zugeordneten Führungslöcher in Flucht gebracht werden können. Denn in jeder Prüfvorrichtung sind die Koordinaten aller Leiterplattentestpunkte und damit die Koordinaten der Führungsbohrungen der oberen Einheit 16 und die Koordinaten aller Prüf- kontakte des Grundrasters gespeichert.
Wenn eine bestimmte Nadel defekt ist, kann die Verschiebeposition für diese Nadel anhand der gespeicherten Koordinaten berechnet werden. Diese Verschiebeposition wird an einer Anzeige der Prüfvorrichtung ausgegeben, so daß ein Benutzer der Prüf- Vorrichtung den Stift in die Lochmatrix zum Ausrichten der entsprechenden Führungslöcher stecken kann.
Mit dieser Verschiebeeinrichtung kann die Anordnung der beiden Einheiten 12, 16 zueinander fixiert werden. Diese Verschiebeeinrichtung kann auch zum Justieren der Kontaktplatte 5 bzgl. der zu prüfenden Leiterplatte 11 verwendet werden.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel eines Adapters 1 besitzt zwei Einheiten 12, 16, wobei die untere Einheit drei Führungsplatten aufweist und die obere Einheit lediglich eine einzige Führungsplatte aufweist. Im Rahmen der Erfindung ist es grundsätzlich möglich, beide Einheiten lediglich mit einer einzigen Führungsplatte auszubilden oder in beiden Einheiten mehrere Führungsplatten vorzusehen. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ist, daß aufgrund der geradlinigen Führung der Prüfnadel innerhalb einer Einheit 12, 16 weniger Führungsplatten notwendig sind, wodurch sich der gesamte Aufbau des Adapters ver- einfacht. Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Adapters ist, daß er deutlich günstiger herstellbar ist, als bekannte Adapter mit schräg gestellten Nadeln, bei welchen die Bohrungen sehr aufwendig eingebracht werden müssen. Alle Führungsplatten einer Einheit des erfindungsgemäßen Adapters sind mit dem gleichen Bohr- muster gebohrt, entweder dem Muster der Leiterplattentestpunkte auf der zu prüfenden Leiterplatte oder dem Muster des Grundrasters der Prüfvorrichtung. Beide Muster sind in der Regel bekannt und als CAD-Daten in den entsprechenden Produktionssystemen gespeichert, so daß ein entsprechendes Bohrprogramm ohne große Berechnungen lediglich durch übertragen dieser Daten auf eine Vorrichtung zum Bohren von Leiterplatten erzeugt werden kann.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Adapters ist, daß durch die Verspannung der Prüfnadeln 7 Glattnadeln ohne zusätzliche Einrichtungen zum Fixieren der Nadeln im Adapter verwendet werden können. Es muß lediglich sichergestellt sein, daß bei der Handhabung des Adapters außerhalb der Bestückungsvorrichtung 28 und außerhalb der Prüfvorrichtung zum Prüfen von Leiterplatten jede Nadel eine vorbestimmte Verspannung aufweist. Hierzu kann es zweckmäßig sein, Eine Null- Stellung zu berechnen, in der alle Führungslöcher 6 einer der beiden Einheiten 12, 16 einen Mindest- Versatz zu den korrespondierenden Führungslöchern 6 der anderen Einheiten aufweisen. Dieser Mindest-Versatz ist derart bemessen, daß die Führungsnadeln 7 durch den Reibschluß bei normaler Handhabung des Adapters nicht aus diesem fallen können. Die Berechnung der Null-Stellung wird vorab beim Entwurf des Adapters ausgeführt. Ein solcher Adapter ist mit Elementen zum Fixieren der Position der beiden Einheiten 12, 16 versehen. Ein solches Element ist z.B. ein Paßstift, der in entsprechende Paßlöcher innerhalb der Halteplatte 21 und der Kontaktplatte 5 eingesteckt wird. Ein solches Element ist z.B. auch die Stelleinrichtung nach den Fig. 5 bis 6c, die z.B. in der Ausgangsstellung als Null-Stellung fixierbar ist.
Anhand von Computerprogrammen kann eine Stellung der beiden Einheiten ermittelt werden, bei der alle Führungslöcher innerhalb eines gewissen Versatzbereichs versetzt angeordnet sind. Mit dem Paßstift werden die beiden Einheiten in dieser Stellung fixiert.
Anstelle einer Fixierung des Versatzes der Führungslöcher der beiden Einheiten zum Halten von Glattnadeln im Adapter ist es auch möglich, lediglich eine einzige Führungsplatte einer Einheit gegenüber den anderen Führungsplatten quer zur Längsrichtung der Prüfnadeln verschieblich auszubilden und zum Fixieren der Führungsna- dein ein Stück versetzt (z.B, um 0,1 bis 0,2 mm versetzt) gegenüber den anderen Führungsplatten anzuordnen. Bei einer solchen Ausführungsform sind keinerlei Berechnungen notwendig.
Weiterhin ist beim erfindungsgemäßen Adapter vorteilhaft, daß die Führungslöcher durch zur Oberfläche der Führungsplatten senkrechte Bohrungen mit einem konstanten Durchmesser eingebracht werden können. Durch diese senkrecht in den Führungsplatten verlaufenden Führungslöchern wird auch eine genauere Positionierung der Prüfnadeln als bei schräg verlaufenden Nadeln erzielt, da bei der Erfindung die Prüf nadeln 7 senkrecht zur Oberfläche der Kontaktplatte 5 bzw. der Basisplatte 2 aus dem Adapter 1 hervorstehen. Dies ist insbesondere bei den zunehmend engeren Anordnungen der Leiterplattentestpunkte der zu prüfenden Leiterplatten von Vorteil.
Die Muster, mit welchen die Führungslöcher der Leiterplatten einer Einheit einge- bracht sind, sind vorzugsweise identisch. Die Führungslöcher können jedoch auch innerhalb eines Toleranzbereiches etwas versetzt sein, wenn hierdurch nicht die automatische Bestückung des Adapters beeinträchtigt wird. Der Toleranzbereich entspricht zumindest der Hälfte des Prüfnadeldurchmessers. Bei angefasten oder abgeschrägten Führungslöchern kann er auch größer sein.
Bezugszeichenliste
1 Adapter 29 Auflageplatte
2 Führungsplatte (Basisplatte) 30 Aufnahmebereich
3 Führungsplatte 31 Halterung
4 Führungsplatte 32 Stelleinrichtung
5 Führungsplatte (Kontaktplatte) 33 Stellzylinder
6 Führungsloch 34 Sammelbehälter
7 Prüfnadel 35 Rohrsystem
8 Prüfstift 36 Ausgang
9 Vollrasterkassette 37 Lochmatrix
10 Leiterplattentestpunkt 38a Loch
11 zu prüfende Leiterplatte 38b Loch
12 Einheit 39 Spalte
13 Abstandshalter 40 Reihe
14 Federelement 41 Testmarkierung
14a Buchse 42 Testmarkierung
14b Buchse
15 Doppelpfeil
16 Einheit
17 Abstandshalter
17a Auflageabschnitt
18 Auflagefläche
19 Halteelement 0 Schafft 1 Halteplatte 2 Öffnung 3 Senke 4 4-fach-Pfeil 5 Gelenkabschnitt 6 Kontaktspitze 7 8 Bestückungsvorrichtunq

Claims

Patentansprüche
1. Adapter zum Prüfen von Leiterplatten mit
- Prüfnadeln (7), die zum Verbinden eines Prüfkontaktes eines Grundrasters einer Prüfvorrichtung zum Prüfen von Leiterplatten und eines Leiterplattentestpunktes der zu prüfenden Leiterplatte (11) vorgesehen sind,
- Führungsplatten (2, 3, 4, 5), die mit Führungslöcher (6) versehen sind, durch die sich die Prüfnadeln (7) erstrecken, wobei die Führungslöcher (6) der zur prüfenden Leiterplatte (11) weisenden Führungsplatte (5) im gleichen Muster wie die Leiterplat- tentestpunkte (10) einer zu prüfenden Leiterplatte (11) und die Führungslöcher (6) der zum Grundraster weisenden Führungsplatte (2) im gleichen Muster wie die Prüfkontakte des Grundrasters angeordnet sind, wobei die Führungsplatten (2, 3, 4, 5) zwei Einheiten (12, 16) bilden, die jeweils eine oder mehrere Führungsplatten (2, 3, 4, 5) umfassen, und die Führungslöcher (6) aller Führungsplatten (2, 3, 4, 5) der jeweiligen Einheit (12, 16) im gleichen Muster angeordnet sind, und zumindest eine der beiden Einheiten (12, 16) derart quer zu den Prüfnadeln (7) verschieblich angeordnet ist, daß die einander zugeordneten Führungslöcher (6) der beiden Einheiten (12, 16), durch die sich die gleiche Prüfnadel (7) erstreckt, paarwei- se in Flucht gebracht werden können, und eine Fixiereinrichtung zum Fixieren der beiden Einheiten (12, 16) in einer Null- Stellung, in der alle Führungslöcher (6) einer der beiden Einheiten (12, 16) einen Mindest-Versatz zu den korrespondierenden Führungslöchern der anderen Einheit (12, 16) aufweisen, so daß alle Prüf nadeln (7) durch Reibschluß im Adapter gehalten werden.
2. Adapter nach Anspruch 1 , wobei die Führungslöcher (6) senkrecht zur Ebene der Führungsplatten (2, 3, 4, 5)) verlaufen.
3. Adapter nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwischen die beiden Einheiten (12, 16) ein Abstand von ca. 2 cm bis ca. 5 cm ausgebildet ist.
4. Adapter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zumindest ein Teil der Prüfnadeln (7) zum Ausgleich eines Versatzes von einander zugeordneten Führungslöcher (6) der beiden Einheiten (12, 16) im Bereich zwischen den beiden Einheiten (12, 16) gebogen bzw. abgewinkelt sind.
5. Adapter nach Anspruch 4, wobei die Versätze zwischen den einander zugeordneten Führungslöchern (6) maximal 5 bis 8 mm betragen.
6. Adapter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Prüfnadeln (7) zumindest in den sich durch die Führungslöcher (6) erstre- ckenden Bereichen mit einer reibungsvermindernden Schicht, wie z.B. Teflon, beschichtet sind.
7. Adapter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine der beiden Einheiten (12, 16) lediglich eine einzige Führungsplatte (5) mit einer Dicke von zumindest 0,5 mm aufweist.
8. Adapter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei alle Führungsplatten (2, 3, 4) einer Einheit (12, 16) in der Ebene quer zu den Prüfnadeln (7) nicht verschieblich miteinander verbunden sind.
9. Adapter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zwischen den beiden Einheiten (12, 16) Federelemente derart angeordnet sind, daß die beiden Einheiten (12, 16) in Längsrichtung der Prüfnadeln zueinander elastisch beweglich angeordnet sind.
10. Adapter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Prüfnadeln (7) jeweils mit einem federnden Abschnitt ausgebildet sind, der ein Federwirkung in Längsrichtung der Prüfnadeln bewirkt.
11. Adapter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Prüf nadeln (7) eine Dicke von 0,15 mm bis 0,4 mm und vorzugsweise von 0,2 mm bis 0,3 mm besitzen.
12. Adapter nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die Prüfnadeln (7) über ihre gesamte Länge eine glatte Oberfläche aufweisen.
13. Prüfnadel zum Prüfen von Leiterplatten, insbesondere für einen Adapter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Prüfnadel (7) zumindest einen Gelenkabschnitt (25) aufweist, der durch eine Querschnittsverjüngung ausgebildet ist.
14. Prüfnadel nach Anspruch 13, wobei die Prüfnadel (7) zwei Gelenkabschnitte (25) aufweist.
15. Verfahren zum Bestücken eines aus mehreren Führungsplatten ausgebildeten Adapters, wobei in den Führungsplatten (2, 3, 4, 5) Führungslöcher (6) zum Aufnehmen von Prüfnadeln (7) eingebracht sind, und die Führungsplatten (2, 3, 4, 5) zwei Einheiten (12, 16) bilden, die jeweils eine oder mehrere Führungsplatten (2, 3, 4, 5) umfassen, die Führungslöcher (6) aller Führungsplatten (2, 3, 4, 5) der jeweiligen Einheit (12, 16) im gleichen Muster angeordnet sind, und zumindest eine der beiden Einheiten (12, 16) derart quer zu den Prüfnadeln (7) verschieblich angeordnet ist, daß die einander zugeordneten Führungslöcher (6) der beiden Einheiten (12, 16), durch die sich die gleiche Prüfnadel (7) erstreckt, paarwei- se in Flucht gebracht werden können, wobei die folgenden Schritte zum Einbringen einer oder mehrerer Prüfnadeln (7) wiederholt ausgeführt werden:
a) Verschieben der verschieblichen Einheit (16) derart, daß die Führungslöcher (6) der beiden Einheiten (12, 16), die einer Prüfnadel (7) zugeordnet sind, in
Flucht gebracht werden, b) Einführen einer oder mehrerer Prüfnadel (7) in fluchtende Führungslöcher.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei ein Adapter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 verwendet wird.
17. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Vorrichtung einen Aufnahmebereich (30) zum Aufnehmen eines Adapters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist, und mit einem Verschiebemecha- nismus (32) versehen ist, der eine verschiebliche Einheit (16) des Adapters (1 ) automatisch derart verschieben kann, daß einander zugeordneten Führungslöcher (6) von zwei Einheiten (12, 16) des Adapters (1), durch die sich die gleiche Prüfnadel (7) erstreckt, paarweise in Flucht gebracht werden.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, mit einer Einrichtung zum Vereinzeln der Prüfnadeln (7), eine über den Führungslöcher positionierbare Zuführeinrichtung (35) zum Zuführen der einzelnen Nadeln, und einer Einrichtung zum Beaufschlagen der Prüfnadeln mit einer Kraft, die die Prüfna- dein (7) in die Führungslöcher (6) drückt.
19. Adapter nach einem der Ansprüche 1 bis 18, mit einer Stelleinrichtung zum Einstellen der relativen Position der beiden Einheiten
(12, 16).
20. Adapter nach Anspruch 19, wobei die Stelleinrichtung durch eine Anzahl von Löchern (38a, 38b) ausgebildet ist, wobei die Löcher (38a, 38b) in einem sich überlappenden Bereich der beiden Ein- heiten (12, 16) angeordnet sind und die Löcher (38a) in einem sich etwas unterscheidenden Muster in die beiden Einheiten (12, 16) eingebracht sind, wobei jeweils ein Loch (38a) einer der beiden Einheiten (16) einem Loch (38b) der anderen Einheit (17) zugeordnet ist und die Löcher dieser einander zugeordneten Lochpaare bezüglich einer Nullstellung, die einer idealen Justierung der Leiterplatte entspricht, jeweils in unterschiedliche Richtung und/oder mit unterschiedlichem Abstand voneinander beabstandet sind, so daß durch Einstecken eines Stiftes die zwei Löcher (38a, 38b) eines Lochpaares zueinander fluchtend ausgerichtet und die beiden Einheiten (12, 16) entsprechend relativ zueinander verschoben sind.
21. Adapter nach Anspruch 20, wobei die Löcher (38a, 38b) jeweils in einer quadratischen Lochmatrix (37) angeordnet sind, wobei die Löcher (38a, 38b) jeweils einen konstanten Lochabstand (a, b) aufweisen, wobei sich der Lochabstand (a) der Löcher der einen Einheit (16) von dem Loch- abstand (b) der anderen Einheit (12) um Δs unterscheidet.
22. Adapter zum Prüfen von Leiterplatten, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , mit
- Prüfnadeln (7), die zum Verbinden eines Prüfkontaktes eines Grundrasters einer Prüfvorrichtung zum Prüfen von Leiterplatten und eines Leiterplattentestpunktes der zu prüfenden Leiterplatte (11 ) vorgesehen sind, wobei die Prüfnadeln geradlinig und mit glatter Oberfläche ausgebildet sind,
- Führungsplatten (2, 3, 4, 5), die mit Führungslöcher (6) versehen sind, durch die sich die Prüfnadeln (7) erstrecken, wobei die Führungslöcher (6) der zur prüfenden Leiterplatte (11) weisenden Führungsplatte (5) im gleichen Muster wie die Leiterplattentestpunkte (10) einer zu prüfenden Leiterplatte (11) und die Führungslöcher (6) der zum Grundraster weisenden Führungsplatte (2) im gleichen Muster wie die Prüfkontakte des Grundrasters angeordnet sind, und
- zumindest eine weitere Führungsplatte (3, 4) zwischen den beiden äußeren Füh- rungsplatten (2, 5) angeordnet ist, wobei eine der weiteren Führungsplatten (3, 4) derart quer zu den Prüfnadeln (7) verschieblich angeordnet und fixierbar ist, daß die Führungslöcher (6) dieser verschieblich angeordneten Führungsplatte einen geringen Versatz zu den Führungslö- ehern der benachbart angeordneten Führungsplatten aufweist, so daß die Prüfnadeln (7) verspannt und gegen ein Herausfallen gesichert sind.
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