DE2826770A1

DE2826770A1 - Kontaktanzeigevorrichtung fuer elektrische testgeraete

Info

Publication number: DE2826770A1
Application number: DE19782826770
Authority: DE
Inventors: David Seigfried Borm
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1979-01-11
Also published as: FR2396271B1; US4126380A; JPS5717472B2; IT1108999B; FR2396271A1; SE7807315L; GB1571979A; IT7824497A0; JPS5413382A

Description

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Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

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Kontaktanzeigevorrichtung für elektrische Testgeräte

Zur Prüfung von elektrischen Schaltungselementen, z.B. Moduln mit einer Vielzahl auf der Oberfläche befindlicher Punktionselemente und Leiterzüge, dienen elektrische Testgeräte mit Sonden, die jeweils für die Dauer eines PrüfVorganges vorübergehend in Kontakt mit ausgewählten Anschlußpunkten gebracht werden, um bestimmte Kennwerte und Funktionen zu prüfen. Zu diesem Zweck werden die Sondenspitzen zunächst vertikal mit den ausgewählten Anschlußpunkten ausgerichtet und sodann mittels einer Relativbewegung zwischen der Sonde und dem Schaltungsmodul auf den Kontaktpunkt aufgesetzt. Diese Einstellbewegungen können durch entsprechendes Verstellen der Sonden oder des Trägertisches für den Modul, aber auch beider Teile zugleich, zuerst in x-/y-Richtung und sodann in z-Richtung durchgeführt werden.

Die Erfindung befaßt sich mit dem Problem der Anzeige, daß die Sonde Kontakt mit dem Kontaktpunkt des Moduls hat. Bei bekannten Anordnungen wird beispielsweise mit einem Abtastsystem gearbeitet, welches den induktiven Widerstand zwischen den sich einander nähernden Teilen mißt und daraus die jeweilige Entfernung ermittelt. Es sind aber auch Vorrichtungen bekannt, bei denen im Moment der Herstellung des physischen Kontakts zwischen Sonde und Anschlußpunkt das Schließen eines elektrischen Schalters ausgelöst wird, welcher den Stromkreis für ein optisches oder akustisches Signal schließt.

Diese bekannten Lösungen haben aber verschiedene Nachteile. So erfordert natürlich die kontinuierliche Messung des induktiven Widerstandes mit gleichzeitiger Umwandlung der ge-

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messenen Werte in eine Distanzanzeige einen erheblichen appara-+ tiven Aufbau. Andererseits setzt die Betätigung eines Schalters im Moment des Aufsetzens der Sonde voraus, daß durch die Sonde und den Kontakt entweder ein entsprechender - an sich unerwünschter - Arbeitsstrom fließt oder ein geringer Steuerstrom, was eine entsprechende Verstärkerschaltung erforderlich macht. Ein weiterer Nachteil der mit Widerstandsmessung arbeitenden Geräte ist, daß für den Bediener kein zuverlässiges Signal bzw. keine eindeutige Anzeige zur Verfugung steht, welche der möglichen Positionen die miteinander in Kontakt zu bringenden Teile jeweils einnehmen, nämlich

1. die Sonde befindet sich in der Nähe des Kontaktpunktes, jedoch ohne ihn zu berühren;

2. die Sonde berührt den Kontaktpunkt, jedoch reicht die Kontaktkraft nicht für einen ausreichend sicheren elektrischen Kontakt aus;

3. zwischen Sonde und Kontaktpunkt besteht infolge der erreichten Auflagekraft ein ausreichender elektrischer Kontakt.

Andererseits bieten die mit einem durch den Kontakt selbst betätigten Schalter arbeitenden Geräte keine Möglichkeit, wenn die Kontaktgabe durch Auslösen des Schalters angezeigt |ist, festzustellen, ob eine ausreichende Auflagekraft zur Sicherung eines guten elektrischen Kontakts erreicht ist.

Mit der Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine Kontaktanzeigevorrichtung für elektrische Testgeräte mit Sonden, welche auf ausgewählte Kontaktpunkte aufsetzbar sind, zu schaffen, Idie mit sehr einfachen Mitteln sowohl den Zeitpunkt der be- '', ginnenden Berührung zwischen Sonde und Kontaktpunkt als auch, i wenn der Kontakt hergestellt ist, die jeweilige Auflagekraft ι der Sondenspitze auf dem Kontaktpunkt zuverlässig anzeigt. ι Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. ;

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Eine erfindungsgemäß gestaltete Anzeigevorrichtung besteht somit nur aus wenigen, einfachen mechanischen Elementen sowie einer optischen Anzeige, welche entweder als Beobachtungslinse oder als Registrierungseinrichtung mit optoelektrischen Steuerelementen ausgebildet sein kann. Erfolgt die Beobachtung des durch das Fenster hindurchtretenden Lichtes durch den Bediener, so wird bei Ausbildung des Fensters in längsgerichteter oder ähnlicher Rechteckform dem Betrachter mit zunehmender Verformung der Sondenspitze eine entsprechende Analoganzeige für die Auflagekraft der Sondenspitze vermittelt. Eine bevorzugte Gestaltung der Sondenspitze besteht in einer sichelförmigen Krümmung derselben, derart, daß die Spitze bei ihrer Verformung eine teilweise oder überwiegend horizontale Auslenkbewegung ausführt. Dadurch wird, je größer die Auslenkung ist, ein desto größerer Bereich des Rechteck-Fensters abgedeckt, wodurch sich die Fläche des hindurchtretenden Lichts vergrößert.

Das Fenster kann über ein Glasfaser-Lichtleiterbündel an die Lichtquelle angeschlossen werden, wobei das Licht entweder unmittelbar dem Fenster zugeführt wird oder als von der Objektoberfläche reflektiertes Licht.

Weitere Ausführungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen

,Kontaktanzeigevorrichtung sind in Unteransprüchen enthalten.

JDie Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen in {einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kontaktanzeigevorrichtung in Seitenansicht,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Sondenspitze der Vorrich

tung nach Fi£._JU

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eine Seitenansicht der Sondenspitze gemäß Fig. 2,

Fign.4A-4C

Fign.5A-C

Draufsichten auf die Sondenspitze gemäß Fig. 2 in drei verschiedenen Stellungen derselben, nämlich (a) ohne Kontakt zwischen Sondenspitze und Kontaktpunkt, (b) nach Erreichen der Berührung zwischen Sondenspitze und Kontaktpunkt, jedoch mit sehr geringer Auflagekraft, und (c) in der Kontaktposition mit größerer Auflagekraft,

Seitenansichten der Sonde gemäß den Darstellungen nach Fign. 4A-C einschließlich der Blende.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird eine Sondenspitze 1 in Kontakt gebracht mit auf einem Schaltungsmodul 2 befindlichen, zu prüfenden Leiteranschlüssen bzw. Kontaktpunkten. Die Sondenspitze 1 befindet sich am Ende eines Stabes 3, durch welchen ein Draht 4 geführt ist, der die Sondenspitze 1 mit einem (nicht dargestellten) Testgerät verbindet. Am Stab 3 ist weiterhin ein erstes GlasfaserjLichtleiterbündel 5 befestigt, welches das Licht von einer Lichtquelle 6 zum Schaltungsmodul 2 überträgt und die Objektfläche auf dem Schaltungsmodul 2 beleuchtet. Ein zweites Glasfaser-Lichtleiterbündel 7 ist mit einem Ende an eine Beobachtungslinse 8 angeschlossen, während das andere Ende |so oberhalb der Sondenspitze 1 angeordnet ist, daß der Bediener die Sondenspitze 1 und die Objektfläche beobachten kann. Dieses zweite Glasfaser-Lichtleiterbündel 7 kann von weiteren, in Fig. 1 nicht dargestellten Lichtleiterbündeln umgeben sein, welche gleichfalls dazu dienen, die Objektfläche zu beleuchten. Die Anordnung gemäß Fig. 1 weist weiterhin in der Zeichnung nicht dargestellte Führungsnd Antriebsmittel auf, welche eine vertikale und horizon-

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tale Verstellbewegung zwischen der Sondenspitze 1 und dem Schaltungsmodul 2 ermöglichen.

Bei Benutzung der dargestellten Anordnung wird die Sondenspitze 1 zunächst oberhalb der Objektfläche positioniert, ohne daß Kontakt besteht. Nun wird entweder die Sondenspitze 1 oder der Schaltungsmodul 2 relativ zueinander horizontal bewegt, oder auch beide Teile gleichzeitig, um die Sondenspitze 1 mit dem ausgewählten Kontaktpunkt auf der Objektfläche vertikal auszurichten. Diese Ausrichtbewegung kann durch die Beobachtungslinse 8 und das zweite Glasfaser-Lichtleiterbündel 7 beobachtet werden. Befindet sich die Sondenspitze 1 in genauer vertikaler Ausrichtung zu dem ausgewählten Kontaktpunkt, so wird eine vertikale Relativbewegung zwischen Sondenspitze 1 und Schaltungsmodul 2 eingeleitet, wobei ebenfalls entweder die Anordnung, an der sich die Sondenspitze 1 befindet, eine Abwärtsbewegung oder die Trägerplatte mit dem Schaltungsmodul 2 eine Aufwärtsbewegung ausführt, oder beide Baugruppen gleichzeitig aufeinander zu bewegt werden, bis der elektrische Kontakt zwischen der Sondenspitze 1 und dem Kontaktpunkt auf der Objektfläche hergestellt ist.

Gemäß den Detaildarstellungen der Sondenspitze 1 in den Fign. 2 bis 5 enthält die Sondenspitze 1 einen elastisch beweglichen, elektrisch leitenden Sondenteil 11, mittels dessen der elektrische Kontakt mit dem Kontaktpunkt auf der Objektfläche des Schaltungsmoduls 2 herstellbar ist. Der Sondenteil 11 besteht aus lichtundurchlässigem Werkstoff und ist mit einem als rechteckigen Ausschnitt gestalteten Fenster 12 versehen. An der Sondenspitze 1 oder einem Trägerelement hierfür, vorzugsweise dem Stab 3, befindet sich eine Blende 13 aus gleichfalls lichtundurchlässigem, vorzugsweise elektrisch isolierendem Werkstoff, die das Fenster 12 im Sondenteil 11 abdeckt und somit den Durchtritt von Licht verhindert, solange sich die Sonden-PO 977 011

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spitze 1 nicht mit einer definierten Mindestkraft in Kontakt mit dem Kontaktpunkt auf der Objektfläche befindet. Die Positionen, welche der Sondenteil 11 und die Blende 13 einnehmen, bevor der Kontakt mit einer definierten Mindestkraft hergestellt ist, zeigen die Darstellungen gemäß den Fign. 4A und 5A.

Die Sondenspitze 1 ist gemäß den Fign.2 bis 5 so gestaltet, daß, sobald sie im Laufe der Vertikalrelativbewegung Berührung mit der Objektfläche auf dem Schaltungsmodul 2 bekommt, infolge ihrer elastischen Beweglichkeit verformt wird, und zwar so, daß der Abschnitt mit dem Fenster 12 eine Horizontalbewegung (in den Zeichnungen nach rechts) ausführt. Solange die Sondenspitze 1 gemäß den Fign. 4B und 5B die Objektfläche nur leicht berührt, wird nur ein Teil 14 des Fensters 12 aus dem Bereich der Blende 13 herausbewegt, mit der Folge, daß das von der Lichtquelle 6 durch das Glasfaser-Lichtleiterbündel 5 zugeführte Licht nunmehr von der Objektfläche lediglich durch den Teil 14 des Fensters 12 reflektiert wird. Der Zeitpunkt der ersten Berührung ist daher durch die Beobachtungslinse 8 feststellbar, da zuvor in der Linse kein ;Licht sichtbar war. Die geringe Größe der beleuchteten Fläche zeigt hierbei an, daß die Sondenspitze 1 mit nur geiringer Auflagekraft Kontakt mit der Objektfläche hat.

Im Verlauf der weiteren zueinander gerichteten Vertikalbewegung von Sondenspitze 1 und/oder Schaltungsmodul 2 vergrößert sich auch die Deformation des Sondenteils 11, mit der Folge, daß sich dementsprechend auch das Fenster 12 mehr und mehr horizontal von der Blende 13 entfernt, wie in den Fign. 4C und 5C dargestellt, wobei das Rechteck 15 größer und größer wird, bis schließlich das gesamte Fenster 12 aus dem Bereich der Blende 13 verschoben ist. Die Größe die den Lichtdurchtritt gestattenden Fensterfläche ist daher eine Anzeige für die Auflagekraft zwischen der Sondenspitze 1 und der Objektfläche.

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Zur Vermeidung von unerwünschten Lichtreflexionen ist es zweckmäßig, die obere Fläche der Blende 13 und die untere Fläche des Sondenteils 11 so zu gestalten oder zu beschichten, daß diese Flächen kein Licht reflektieren.

Ist es hingegen erwünscht, daß die Sondenspitze mit nur sehr geringer Kraft auf die Objektfläche aufgedrückt wird, so kann - zum Unterschied von der vorhergehend beschriebenen Ausbildung - aber auch die obere Fläche der Blende 13 und die untere Fläche des Sondenteils 11 lichtreflektierend ausgebildet werden. In diesem Fall wird, wenn eine sehr geringe Deformierungskraft auf den Sondenteil 11 wirksam wird, diese auch von der Blende 13 abgehoben und gleichzeitig damit infolge der Reflexionsfähigkeit der genannten Flächen eine größere, durch das Fenster 12 hindurchtretende Lichtmenge durch das Lichtleiterbündel 7 und die Beobachtungslinse 8 sichtbar werden. Diese Ausbildung eignet sich jedoch weniger zur Unterscheidung unterschiedlicher Auflagekräfte für die Sondenspitze 1, sondern ist bevorzugt geeignet, wenn es darauf ankommt, bereits bei ganz geringer Auflagekraft ein zuverlässiges optisches Signal zu erhalten.

Selbstverständlich sind noch andere Ausbildungsmöglichkeiten |als die in den Zeichnungen dargestellte möglich. Maßgeblicher Grundgedanke ist, daß eine Blende oder ein entsprechendes Element den Durchtritt von Licht durch ein Fenster oder eine sonstige öffnung in der Sondenspitze verhindert, solange sich diese nicht in Kontakt mit der Objektfläche befindet und !somit keine Deformierung erfährt, während mit Beginn des jAufsetzens der Sondenspitze auf die Objektfläche die Sonde !von der Blende bzw. dem Abdeckelement abgehoben wird und jdamit gleichzeitig den Durchtritt von Licht auslöst. Auch für die spezielle Anordnung zur Beleuchtung der Objekt-Έlache und zur Beobachtung des Lichtdurchtritts bestehen selbstverständlich eine Vielzahl von Ausführungsmöglichkeiten.

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Erforderlich sind lediglich eine Lichtquelle zur Beleuchtung der Objektfläche sowie eine Beobachtungs- oder Abtastmöglichkeit für das durch das Fenster der Sondenspitze hindurchtretende Licht. Hierbei besteht die Möglichkeit, die Objektfläche mittels einer gesonderten Beleuchtungsfläche anzustrahlen und das reflektierende Licht zu verwerten, oder das Fenster mit einer Lichtquelle unmittelbar zu beleuchten.

Zur Beobachtung des durch das Fenster hindurchtretenden optischen Signals kann, wie im vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehen, eine Beobachtungslinse 8 vorgesehen werden, mittels derer eine unmittelbare Beobachtung durch das menschliche Auge erfolgt, oder man verwendet ein lichtempfindliches Element, welches bei Registrierung einer bestimmten Lichtstärke automatisch ein Signal zur Unterbrechung der Vertikalbewegung zwischen Sondenspitze und Objektfläche abgibt. Auch für die Gestaltung der Sondenspitze und der Blende bestehen Möglichkeiten zu alternativer Ausführung. Während bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eine durch das Auftreffen auf die Objektfläche ^verursachte vertikale Auslenkung der Sondenspitze auch eine !entsprechende horizontale Deformation zur Folge hat, kann die Sonde auch eine solche Gestaltung aufweisen, daß die Deformation in vertikaler oder überwiegend in vertikaler Richtung erfolgt. In diesem Fall ist es vorteilhaft, das

Licht unter einem entsprechenden Winkel der Sondenspitze ■zuzuführen, um sicherzustellen, daß es durch das Fenster hindurch sichtbar wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Kontaktanzeigevorrichtung für elektrische Testgeräte

mit Sonden, welche auf ausgewählte Kontaktpunkte aufsetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Sondenspitze (1) elastisch verformbar ausgebildet und mit einem als Fenster (12) ausgebildeten Ausschnitt versehen ist,

b) eine auf das Fenster (12) gerichtete Lichtquelle (6) angeordnet ist und auf der entgegengesetzten Seite der Sondenspitze (1) eine optische Beobachtungs- oder Registrierungseinrichtung (8) angeordnet bzw. angeschlossen ist,

c) eine stationäre Blende (13) vorgesehen ist, auf welcher die Sondenspitze (1) in der unbelasteten Stellung der Sonde, das Fenster (12) verdeckend, aufliegt, wohingegen mit dem Auftreffen der Sondenspitze (1) auf einen Kontaktpunkt in der Folge der Verformung der Sondenspitze (1) das Fenster (12) abgedeckt und lichtdurchlässig wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (12) eine längsgerichtete Rechteck- oder ähnliche Form aufweist, derart, daß die Länge der lichtdurchlässigen Fläche sich mit zunehmender Verformung der Sondenspitze (1) vergrößert.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sondenspitze (1) sichelförmig gekrümmt ausgebildet ist und die Blende (13) eine dementsprechende Kontur aufweist, derart, daß die Sondenspitze (1) bei ihrer Verformung überwiegend eine horizontale Auslenkbewegung ausführt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (12) über ein erstes Glasfaser-Lichtleiter- '

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bündel (5) an die Lichtquelle (6) angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Glasfaser-Lichtleiterbündel (5) zur Erzeugung reflektierenden Lichts auf die Objektfläche (Schaltungsmodul 2) gerichtet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungs- oder Registrierungseinrichtung (8) mittels eines zweiten Glasfaser-Lichtleiterbündels (7) mit der ausgangsseitigen Fensterseite verbunden ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Registrierungseinrichtung als optoelektrisches Steuerelement ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1,4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sondenspitze (1) und die Glasfaser-Lichtleiterbündel (5, 7) an einer gemeinsamen Halterung (Stab 3) befestigt sind.

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