DE3716240A1 - Pruefadapter, insbesondere fuer eine integrierte schaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfadapter zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Prüfschal­ tung und einer zu prüfenden, insbesondere integrierten Schaltung, mit in einer Anschlußebene liegenden An­ schlüssen derselben.

Allgemein befaßt sich die Erfindung mit einem Prüfgerät für elektronische Schaltungen, wie zum Beispiel inte­ grierte Schaltungen, und zwar speziell mit einem elektri­ schen Prüfadapter, der im wesentlichen frequenzunabhängig arbeitet, so daß eine Prüfung der zu prüfenden Schaltun­ gen mit breitbandigen, schnell ansteigenden Signalen er­ folgen kann. Dabei bildet der Adapter eine Schnittstel­ lenanordnung zum auswechselbaren Verbinden einer Prüf­ schaltung mit einer zu prüfenden Schaltung und kann leicht zusammengebaut und zerlegt werden und ist darüber­ hinaus kostengünstig herzustellen.

Bei Herstellung und Einsatz von integrierten Schaltungen, die als sogenannte SMD-Schaltungen ausgelegt sind, wel­ che an der Oberfläche einer zugehörigen gedruckten Schal­ tung montiert bzw. angelötet werden, ist es wichtig, die integrierten Schaltungen genau, zuverlässig und mit hoher Geschwindigkeit zu prüfen. Automatische Prüf- und Hand­ habungsgeräte, die diese Aufgabe durchführen können, sind verfügbar. Bekannte Prüfgeräte zum Prüfen von integrier­ ten SMD-Schaltungen werden beispielsweise von der Anmel­ derin als Modell 757 in den Handel gebracht. Bei einem typischen SMD-IC mit einem sogenannten PLCC-Gehäuse ist die eigentliche integrierte Schaltung innerhalb eines ge­ spritzten Kunststoffgehäuses mit im wesentlichen quader­ förmiger Gestalt angeordnet. SMD-Schaltungen besitzen typischerweise entweder zwei Reihen von Kontaktleitungen auf einander gegenüberliegenden, paralleln Längsseiten des Gehäuses oder vier Reihen von Kontaktleitungen, näm­ lich eine an jeder Seite des Gehäuses. Die am meisten ver­ wendeten SMD-Schaltungen besitzen vier Reihen von Verbin­ dungsleitungen bzw. Anschlüssen. Dabei liegen die Leitun­ gen bzw. Anschlüsse im wesentlichen in einer gemeinsamen Verbindungs- bzw. Kontaktebene.

Eine SMD-Schaltung ist so ausgebildet, daß sie direkt auf der Oberfläche einer gedruckten Schaltung montiert werden kann oder in einer passend ausgebildeten Fassung. Spe­ ziell unterscheiden sich SMD-Schaltungen von integrier­ ten Schaltungen mit zwei parallelen Reihen von Kontakt­ stiften (dual-in-line-Schaltungen) dadurch, daß letztere Anschlußstifte aufweisen, welche dafür vorgesehen sind, in zugeordnete Öffnungen einer gedruckten Schaltung bzw. einer Fassung einzugreifen. Außerdem sind bei diesen Schaltungen im Gegensatz zu SMD-Schaltungen, wo üblicher­ weise vier Reihen von Kontakten vorhanden sind, normaler­ weise nur zwei parallele Reihen von Anschlüssen vorgese­ hen.

Vorbekannte Prüfgeräte für SMD-Schaltungen werden ent­ weder manuell oder automatisch betrieben. Bei den manuell betriebenen Prüfgeräten legt ein Bedienungsmann jede ein­ zelne SMD-Schaltung in eine Fassung, führt die Prüfungen durch und entnimmt die Schaltung wieder aus der Fassung. Dieses Verfahren ist offensichtlich langsam und zeitrau­ bend, wobei außerdem die Fassung schnell verschleißt. Die typische Lebenserwartung einer Fassung liegt bei wenigen tausend geprüften Schaltungen, wobei der Ersatz der Fas­ sung das Auslöten der alten Fassung und das Einlöten einer neuen Fassung erforderlich macht.

Manuell betätigte Prüfgeräte sind jedoch insofern vorteil­ haft, als bei ihnen die Fassung direkt auf der Prüfschal­ tungskarte montiert ist, so daß die Prüfung unter elektro­ magnetischen Umgebungsbedingungen erfolgt, die denjeigen beim tatsächlichen Einsatz entsprechen. Andererseits er­ folgt bei den automatischen Prüfgeräten, die relativ schnell arbeiten, die Prüfung der SMD-Schaltungen im Abstand von der Prüfschaltung und damit in einer den tat­ sächlichen Bedingungen nicht angepaßten Umgebung. Bei­ spielsweise ist es bekannt, daß bereits die Änderung der Länge einer Zuleitung um wenige Millimeter zu beträchtli­ chen Änderungen der elektrischen Ansprechcharakteristik der Schaltung führen kann, so daß sich beim Einsatz auto­ matischer Prüfgeräte entsprechende Fehlerquellen ergeben.

Ein weiterer Gesichtspunkt für die Ausgestaltung von Prüf­ adaptern für SMD-Schaltungen besteht darin, daß diese Schaltungen sehr "weich" bzw. empfindlich sind. Eine Kraft­ komponente von wenigen Gramm parallel zu einer der Haupt­ ebenen einer SMD-Schaltung kann bereits die Anschlüsse beschädigen. Ein einziger, bei der Prüfung beschädigter Anschluß macht aber die ganze SMD-Schaltung unbrauchbar für den späteren Einsatz. Bei einigen bekannten automa­ tischen Prüfgeräten üben die Kontakte des Prüfgeräts eine seitliche Kraft auf die Anschlüsse der SMD-Schaltung aus, so daß die Anschlüsse bzw. Kontaktleitungen seitlich ver­ schoben werden und in ihrer Kontaktreihe nicht mehr die richtige Position einnehmen. Bei anderen vorbekannten Prüfgeräten werden Schrägflächen verwendet, um die SMD- Schaltung in die Prüfposition zu führen. In Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie zum Beispiel dem Ausmaß der Fehlausrichtung, können auch derartige Führungsein­ richtungen zu einer Verlagerung und Fehlausrichtung der Anschlüsse führen.

Ein weiterer Gesichtspunkt, der beispielsweise in der US- PS 44 73 798 angesprochen wird, besteht darin, daß beim Prüfen integrierter Schaltungen häufig steil ansteigende Prüfsignale benötigt werden, bei denen sich das Potential mehr oder weniger sprungförmig ändert. Ein typisches steil ansteigendes Signal weist beispielsweise eine Span­ nungsänderung von 1 V/ns auf. Ein solches Signal besteht, wie sich durch die Fourier-Analyse zeigen läßt, aus mehre­ ren überlagerten Sinus-Signalen mit sehr hohen Frequenzen, die typischerweise bis zu etwa 300 MHz gehen. Schnell an­ steigende Prüfsignale, die von der Prüfschaltung abgegeben und über entsprechende Verbindungsleitungen der zu prüfen­ den Schaltung zugeführt werden, verhalten sich also wie hochfrequente Signale. Bei Vorhandensein derartiger hoch­ frequenter Signalanteile werden die Eigeninduktivitäten der Kontakte selbst zu einem Problem. Ein induktiver Wi­ derstand X _L führt nämlich zu Verzerrungen und Reflexionen, welche die Qualität und Genauigkeit der Prüfung beeinträch­ tigen. Die Induktivität eines Kontaktes bzw. einer Kontakt­ zuleitung ist dabei eine Funktion der Querschnittsform des Leiters und seiner Länge. Die Induktivität steigt direkt mit der Länge an und ist umgekehrt proportional zur Breite des Leiterquerschnitts. Da für den induktiven Widerstand folgende Gleichung gilt: X _L =2πfL, wobei f für die Fre­ quenz der hochfrequenten Signalanteile steht, ergibt sich selbst bei realtiv kurzen Kontakten ein induktiver Wider­ stand, der zu beträchtlichen Verzerrungen führen kann und die Genauigkeit der Messungen einschränkt.

Eine mögliche Lösung für das vorstehend angesprochene Prob­ lem besteht darin, die Breite der Kontakte zu erhöhen. Der für die Prüfeinrichtungen verfügbare Platz begrenzt je­ doch die Abmessungen der Kontakte. Beispielsweise müssen die Kontakte seitlich von den benachbarten Kontakten ge­ trennt sein, wobei trotzdem eine eindeutige Zuordnung zu den Anschlüssen der zu prüfenden SMD-Schaltung aufrechter­ halten werden muß. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Kontaktelemente kürzer auszubilden. Dies ist beim Prüfen der Schaltungen mit Anschlußstiften schwierig. Im Gegensatz dazu können die Kontakte beim Prüfen von SMD- Schaltungen vergleichsweise kurz sein; trotzdem ist der Signalpfad von den Kontakten bzw. Anschlüssen zur Prüf­ schaltung lang genug, um die Signalform zu beeinträchti­ gen.

Eine weitere mögliche Lösung wäre darin zu sehen, sich mehr Zeit bei der Prüfung der einzelnen Schaltungen zu lassen, so daß Verzerrungen und Reflexionen abklingen kön­ nen. Bei vielen neuen SMD-Schaltungen, wie zum Beispiel großen gate-array-Schaltungen, ist jedoch die Betriebsge­ schwindigkeit der Schaltung selbst so hoch, daß bei lang­ samer Durchführung der Prüfung wichtige Betriebsparameter derselben nicht mehr exakt bestimmt werden können. Mit an­ deren Worten muß also der Prüfvorgang mit einer Geschwin­ digkeit in einer Größenordnung durchgeführt werden, die der Geschwindigkeit beim normalen Betriebsablauf ent­ spricht.

Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Prüfergebnis­ se besteht darin, Änderungen der Bezugsspannung aufgrund von Stromänderungen während des Prüfvorgangs zu vermeiden. Eine typische Situation besteht beispielsweise darin, daß bei der Durchführung einer Prüfung die Änderung der Be­ triebsbedingungen zu einer Stromänderung im Bereich von 20 mA/ns führt. Eine derartige Stromänderung kann eine Verschiebung des Bezugspotentials um 1 V oder mehr bewir­ ken, so daß Meßwerte, die auf das Bezugspotential bezogen sind, um 20% oder mehr verfälscht werden können. Dies kann zur Folge haben, daß einwandfreie zu prüfenden Schal­ tungen als Ausschuß aussortiert werden. Die Verwendung von Kondensatoren zur Verhinderung von Schwankungen des Bezugs­ potentials ist bekannt. Es gibt jedoch derzeit noch kein System, bei dem das oben angesprochene Problem gelöst wird, während gleichzeitig alle anderen Forderungen an den Prüf­ adapter erfüllt werden.

Ein weiteres Problem besteht bei den vorbekannten Prüfadap­ tern darin, daß die Kontakte im allgemeinen einzeln mit Signalleitungen verlötet werden, die ihrerseits mit Kon­ takten der Prüfschaltung verlötet sind. Diese Ausgestal­ tung der Prüfvorrichtung führt zu vergleichsweise hohen Herstellungskosten und verhindert Reparaturen und Änderun­ gen zur Anpassung an Schaltungen mit einer anderen Zahl und/oder Anordnung von Anschlüssen durch normale Service- Techniker. Außerdem haben bekannte Prüfgeräte für inte­ grierte SMD-Schaltungen keine einfachen Möglichkeiten zum Anschließen einer Erdungsplatte oder einer anderen Anord­ nung zum Erzeugen einer verteilten Kapazität zum Verbin­ den mit dem Bezugspotential der Prüfschaltung. Ferner be­ stehen keine Möglichkeiten, Änderungen im seitlichen Ab­ stand zwischen dem Prüfadapter und dem Verbindungsbereich auf der Prüfschaltungskarte auszugleichen.

Ausgehend vom Stande der Technik und der vorstehend auf­ gezeigten Problematik, liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, einen Prüfadapter zu schaffen, welcher bei der Prüfung von SMD-Schaltungen eine einwandfreie Signalüber­ tragung selbst bei der Prüfung mit schnell ansteigenden Signalen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Prüfadapter der eingangs an­ gegebenen Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst oder auch durch einen Prüf­ adapter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.

Dabei ist es ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Prüfadapters, daß er aus wenigen Komponenten besteht, die leicht gegeneinander ausgerichtet und zusammengebaut bzw. zerlegt werden können, so daß Servicearbeiten und Änderun­ gen zur Prüfung unterschiedlicher Schaltungen und zum Einsatz unterschiedlicher Prüfschaltungen problemlos durchgeführt werden können.

In Ausgestaltung der Erfindung soll ferner die Aufgabe ge­ löst werden, einen Prüfadapter anzugeben, welcher insbe­ sondere zusätzlich zu den vorstehend angegebenen Vorteilen die Möglichkeit bietet, auf einfache und sehr wirksame Weise den negativen Einfluß von Schwankungen des Bezugs­ potentials auf die bei der Prüfung einer Schaltung erhal­ tenen Meßergebnisse zu vermeiden bzw. derartige Schwankun­ gen zu verhindern.

Diese Teilaufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Prüfadapter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 26 ge­ löst. Der besondere Vorteil dieses Prüfadapters besteht dabei darin, daß ausgewählte Anschlüsse über ein elektri­ sches, insbesondere elektronisches Bauteil miteinander ver­ bunden werden, welches sich während des Prüfvorgangs sehr dicht an der zu prüfenden Schaltung befindet.

Mit dem erfindungsgemäßen Prüfadapter bzw. mit dessen vor­ teilhaften Ausgestaltungen wird ferner angestrebt, daß eine einfache, einstellbare Verbindung zwischen einer den Kon­ takten zugeordneten Erdungsebene bzw. -platte und dem Be­ zugspotential der Prüfschaltung hergestellt werden kann. Außerdem soll ein kurzer Signalpfad zwischen der zu prüfen­ den Schaltung und der Prüfschaltung geschaffen werden. Weiterhin soll bei der Prüfung einer Schaltung deren elek­ tromagnetische Umgebung beim praktischen Einsatz möglichst genau nachgebildet werden, wobei zusätzlich Beschädigungen an der zu prüfenden Schaltung, insbesondere an den An­ schlüssen derselben, zuverlässig vermieden werden sollten. Weiterhin wird angestrebt, für ausgewählte Anschlüsse der zu prüfenden Schaltung in unmittelbarer Nähe derselben eine Erdungsverbindung zu schaffen. Schließlich werden für den erfindungsgemäßen Prüfadapter günstige Herstel­ lungskosten angestrebt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Prüfadapters gemäß der Erfindung, insbesondere zum Prüfen von SMD-IC- Schaltungen, ist ein Block mit einer zentralen Öffnung vorgesehen, wobei von dieser Öffnung ein Stecker aufge­ nommen wird, der von einer Kontaktebene an der zu prüfen­ den Schaltung auf der einen Seite des Blockes bis zu einem Steckerteil reicht, der auf der gegenüberliegenden Seite für den Prüfvorgang die zu prüfende Schaltung simuliert, wobei Kontaktanordnungen zwischen dem Block und dem Stek­ ker montiert sind. Die Kontaktanordnungen erstrecken sich in der ersten Richtung von der Kontaktebene zu der Prüf­ schaltung und haben erste kragarmförmige abgewinkelte Kontaktenden, welche in den Bereich über der zentralen Öffnung des Blockes vorstehen, und zweite Kontaktenden, welche über dem die zu prüfende Schaltung simulierenden Steckerteil des Steckers liegen. Die Kontaktanordnungen umfassen jeweils parallele Reihen von leitfähigen Strei­ fen, welche die Kontakte bilden, und mindestens eine Schicht aus isolierendem Material, die mit den Kontakten verklebt ist. Dabei ist die Anzahl und Anordnung der Kon­ takte so gewählt, daß sie den Anschlüssen der zu prüfen­ den Schaltung entspricht, wobei die Kontaktanordnung ge­ mäß einer bevorzugten Ausführungsform auch eine Erdungs­ platte umfaßt, die von den Kontakten durch ein oder mehrere isolierende Schichten in einem fest vorgegebenen Abstand gehalten wird und parallel zur Ebene der Kontakte ver­ läuft.

Die ersten Kontaktenden sind gegenüber der Kontaktebene vorzugsweise schräg nach oben abgewinkelt und werden nach unten in die Horizontale und in Richtung auf die erste End­ fläche des Steckers umgebogen, wenn die Anschlüsse der zu prüfenden Schaltung auf diese Kontaktenden aufgesetzt wer­ den. Dabei sind die Kontakte federnd und entwickeln eine Federkraft, welche die Qualität der elektrischen Verbindung mit den Schaltungsanschlüssen verbessert, wobei das Auslen­ ken der Kontaktenden bzw. das Niederdrücken derselben an den Verbindungspunkten zu den Anschlüssen eine Wisch- und Reinigungswirkung hat. Wenn die Auskragenden ersten Kontakt­ enden in die Kontaktebene umgebogen werden, üben sie nur eine vergleichsweise kleine seitliche Kraft auf die An­ schlüsse der zu prüfenden Schaltung aus. Ferner sorgt die Erdungsplatte für eine verteilte Kapazität, welche die Induktivität der Kontakte kompensiert, so daß sich längs der Kontakte für die betreffenden Frequenzanteile des Sig­ nals eine im wesentlichen rein Ohm'sche Widerstandscharak­ teristik ergibt.

Das zweite Steckerende mit den zweiten Kontaktenden an sei­ ner Außenfläche simuliert für die Prüfschaltung die zu prü­ fende Schaltung und ist in eine konventionelle Fassung der­ selben eingesteckt. Da die Höhe des Prüfadapters in der genannten ersten Richtung vergleichsweise klein ist und typischerweise zwischen der Kontaktebene und der Ebene der Prüfschaltung nur etwa 1,9 cm beträgt, befindet sich die zu prüfende Schaltung dabei in einer elektromagnetischen Umgebung, welche die elektrische Umgebung für ihren geplan­ ten Einsatz sehr genau nachbildet.

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt der er­ findungsgemäße Prüfadapter ferner Einrichtungen zum Verbin­ den der Erdungsplatten der Kontaktanordnungen mit einem Be­ zugspotential der Prüfschaltung, welches typischerweise als Erdungsebene bzw. -bereich einer gedruckten Schaltung zur Vergügung steht. Bei der bevorzugten Ausführungsform umgibt ein metallisches Erdungselement die Fassung und ist elek­ trisch mit dem Erdungsbereich der Prüfschaltung verbunden. Zwei benachbarte seitlich einstellbare Clips, welche zwi­ schen dem Block und einem Rahmen justierbar sind, verlän­ gern die Erdungsplatte zum Bezugspotential der Prüfschal­ tung. Einer der Clips besitzt dabei eine flexible Kante, welche federnd gegen die Erdungsplatte der betreffenden Kontaktanordnung drückt, während der andere Clip eine flexible Kante hat, welche federnd an dem Erdungselement anliegt.

Zum Zusammenbau des Prüfadapters werden die Kontaktanord­ nungen bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel mittels Positionierstiften bezüglich der Seiten des Steckers aus­ gerichtet, wobei typischerweise für eine quadratische SMD- Schaltung mit Anschlüssen an allen vier Seiten insgesamt vier Kontaktanordnungen verwendet werden und wobei der Stecker in diesem Fall vorzugsweise einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt hat, welcher der Geometrie der zu prüfenden Schaltung entspricht. Weitere Positionier­ stifte dienen der Positionierung des Steckers bezüglich des Blockes. Schrauben sichern die Steckeranordnung an dem Block. Federclips, welche an dem Block montiert sind, drüc­ ken jede Kontaktanordnung gegen den Stecker, um deren Po­ sition zu stabilisieren. Das rahmenförmige Erdungselement ist an gegenüberliegenden Seiten des Blockes, angrenzend an die Prüfschaltung, unter Verwendung von Schrauben befestigt. Die zweiten Kontaktenden sind vorzugsweise in eine Ausspa­ rung am zweiten Ende des Steckers abgewinkelt, wobei ein Sicherungselement, welches mit ein oder mehreren Schrauben befestigt ist, die zweiten freien Kontaktenden in der Aus­ sparung festlegt und ausrichtet.

Der Prüfadapter besitzt ferner elastische Befestigungsein­ richtungen, die an ausgewählten Kontakten befestigt bzw. aufgehängt sind, um elektrische bzw. elektronische Bau­ teile, typischerweise Kondensatorchips, einzukoppeln, wel­ che der Entkopplung ausgewählter Anschlüsse dienen. Für die Befestigungseinrichtungen werden vorzugsweise flexible Arme aus Metallblech verwendet, welche sich, ausgehend von ihrem Verbindungspunkt, mit den Anschlüssen schnell verbreitern. Das zusätzliche Bauteil wird auf diese Weise in einer Ent­ koppelungsebene montiert, welche sich selbst beim Umbiegen der freien Kontaktenden in unmittelbarer Nachbarschaft der zu prüfenden Schaltung befindet. Dabei können mehrere Ebe­ nen und mehrere Arme vorgesehen sein, um jede gewünschte Kombination von Verbindungen über derartige Entkoppelungs­ einrichtungen zu schaffen.

Bei einem bevorzugten abgewandelten Ausführungsbeispiel verbinden die Signaldrähte die Kontakte mit einem Satz von streifenförmigen Kontakten am Stecker. Der Stecker und die streifenförmigen Kontakte wirken dabei derart zu­ sammen, daß sie die Geometrie und die Kontaktanordnung einer SMD-Schaltung besitzen. Zur Erzeugung einer charakteristi­ schen Impedanz für ein schnell ansteigendes Prüfsignal wird die elektrische Verbindung zwischen den Kontakten und dem Stecker mit Hilfe eines flachen Kabels hergestellt, in dem die Signaldrähte und die Erdungsdrähte alternierend neben­ einander liegen.

Ein glockenförmiges Erdungselement überbrückt die Fassung der Prüfschaltung und sorgt auf diese Weise dafür, daß die charakteristische Impedanz im Stecker und Fassungsbereich für die verschachtelten Signal- und Erdungsdrähte des Ka­ bels erhalten bleibt. Ein Erdungsflansch umgibt die Fas­ sung und sorgt für einen elektrischen Kontakt mit dem gloc­ kenförmigen Erdungselement. Ferner kann ein rahmenförmiges Erdungselement rings um die Kontakte angeordnet werden, wo­ bei die Erdungsdrähte die Kontakte umgeben und die charak­ teristische Impedanz an den Kontakten aufrechterhalten.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer bevor­ zugten Ausführungsform eines Prüfadapters ge­ mäß der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Prüfadapters gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch den Prüf­ adapter gemäß Fig. 1 längs der Linie A-A in dieser Figur, wobei sich eine zu prüfende SMD-Schaltung in der Kontaktebene befindet und wobei der Stecker des Adapters in einer Fassung einer zugeordneten Prüfschaltung sitzt;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer elek­ tronischen SMD-Schaltung des Typs, welcher unter Verwendung eines Prüfadapters gemäß Fig. 1 bis 3, 6 und 7, prüfbar ist;

Fig. 5 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Darstellung eines IC-Prüfgeräts mit einem Prüfadapter gemäß Fig. 1 bis 3, 6 und 7;

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prüf­ adapters vor der Installation desselben in der Fassung einer Prüfschaltung;

Fig. 7 eine perspektivische Explosionsdarstellung zur Verdeutlichung der Anordnung der Ent­ kopplungseinrichtungen bezüglich der Kontakte des Prüfadapters gemäß Fig. 6;

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer er­ sten Ausführungsform einer Entkoppelungsein­ richtung;

Fig. 8A eine perspektivische Darstellung einer ab­ gewandelten Ausführungsform einer Entkoppe­ lungseinrichtung;

Fig. 9 ein schematisches Schaltbild für einen Kon­ densator einer Entkoppelungseinrichtung;

Fig. 10 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform von Einrichtungen zum Verbinden des erfindungsgemäßen Prüfadap­ ters mit einer Prüfschaltung und

Fig. 11 einen Teilquerschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 10.

Im einzelnen zeigen Fig. 1 bis 5 einen Prüfadapter 20 zum Prüfen von SMD-Schaltungen 22, welcher speziell zur Ver­ wendung in Verbindung mit einem Prüf- und Sortiergerät 24 geeignet ist, wie es von der Firma Daymark Corporation, USA, als Modell 757 in den Handel gebracht wird. Bei die­ ser Vorrichtung handelt es sich um eine Hochgeschwindig­ keits-Prüf- und Sortiervorrichtung mit einer eingangssei­ tigen Speichereinheit 26, welche die SMD-Schaltungen an einem Eingang 28 aufnimmt und sie für ein gewisses Zeit­ intervall in einem Heizbereich 30 behält, wo sie die ge­ wünschte Temperatur annehmen können, ehe sie getestet wer­ den. Der Prüfadapter 20 ist dabei in einem Prüfbereich A angeordnet. Eine Transportvorrichtung transportiert die SMD-Schaltungen von der Speichereinheit 26 zu dem Prüf­ bereich A.

Der Prüfadapter 20 umfaßt zwei parallele Streifen von gut leitfähigen, federnden Kontakten 32, die ein erstes Ende 32 a aufweisen, welches in einer Kontaktebene 34 in Kontakt mit der zu prüfenden Schaltung gebracht wird, und die ein zweites Ende 32 b aufweisen, welches in Kontakt mit einer Fassung 36 einer Prüfschaltung 38 steht. In Fig. 1 sind die ersten Kontaktenden 32 a in ihrem unbelasteten, nicht gebogenen Zustand dargestellt. Die Kontaktenden sind schräg nach oben abgewinkelt und haben typischerweise, gemessen von der Kontaktebene 34 einen Winkel von 20° bezüglich einer "ankommenden" Schaltung 22, welche sich dem Prüfadapter 20 in Richtung des in Fig. 1 eingezeichneten Pfeils 31 nähert. In der Prüfposition sind die Kontaktenden 32 a nach unten in Richtung auf die Kontaktebene 34 umgelenkt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Jeder der Kontakte 32 dient dazu, ein Signal von einem Anschluß 22 a der Schaltung 22 zu einem zugeordneten Kontakt 36 a der Fassung zu übertragen, von wo das Signal in die Prüfschaltung 38 gelangt. Das Ausmaß der Kontaktauslenkung, die durch die Auslenkung entwickelte Fe­ derkraft und die seitliche Komponente der von den Kontakten bei vollen Auslenkung auf die Anschlüsse der zu prüfenden Schaltung ausgeübten Kraft sind ausreichend klein, so daß sich, wenn überhaupt, nur eine kleine seitliche Kraftkom­ ponente ergibt und mit Sicherheit keine Kraftkomponente mit einer ausreichenden Größe, um einen oder mehrere Anschluß­ stifte in einem solchen Ausmaß zu verformen, daß die Zuver­ lässigkeit der Prüfung merklich beeinträchtigt würde.

Typischerweise werden die Schaltungen 22 in Systemen ge­ prüft, bei denen die charakteristische Impedanz des Systems im Bereich von 50 bis 100 Ohm liegt. Der erfindungsgemäße Prüfadapter besteht daher vorzugsweise aus Bauteilen, wel­ che so ausgebildet und bezüglich der Kontakte 32 so ange­ ordnet sind, daß eine charakteristische Impedanz erzeugt wird, welche im wesentlichen längs des gesamten Signalweges von der Kontaktebene zu den Anschlüssen der Fassung 36 einen angepaßten Wert hat. Der einzige Teil der Kontakte 32, in dem die Möglichkeit für eine Induktivität und eine entspre­ chende induktive Impedanz besteht, liegt in den sehr kur­ zen Kontaktenden 32 a (typischerweise 3,0 mm). Die Enden 32 a sind jedoch hinreichend kurz und breit, so daß sie selbst bei schnell ansteigenden Signalen in der Praxis nicht zu einer ins Gewicht fallenden Signalverfälschung führen.

Der Prüfadapter 20 hat drei Hauptkomponenten: Einen Kon­ taktblock 42, einen Stecker 44 und, wie gezeigt, vier Kon­ taktanordnungen 46. Der Block 42 besteht aus isolierendem Material, wie zum Beispiel Epoxidglas. Er hat eine im we­ sentlichen quadratische Form (gesehen in einer seitlichen Richtung 47 senkrecht zur Richtung 31) mit einer zentralen Öffnung 42 a, die in Form und Abmessungen in der Ebene 47 normalerweise der Form und den Abmessungen der zu prüfen­ den Schaltung 22 entspricht. Die Öffnung 42 a ist von einer Aussparung 42 b umgeben, welche ihrerseits wiederum Aus­ sparungen 42 c an ihren Ecken hat. Zwei der Aussparungen 42 c dienen der Halterung von Positionierzapfen 48. Die Aus­ sparung 42 b umfaßt ferner Gewindebohrungen 42 d zum Ein­ schrauben von Halteschrauben 49 für Befestigungsclips 50 für die Kontaktanordnungen 46.

In scharfem Gegensatz zu den vorbekannten Konstruktionen sind die Kontakte 32, eine zugeordnete Erdungsplatte 52 und ein oder mehrere dazwischenliegende Lagen aus iso­ lierendem Material als Einheit miteinander verbunden. Die isolierende Schicht 54 kann aus mehreren Lagen einer Kunststoffolie oder aus einer einzigen Schicht eines Iso­ lationsmaterials bestehen, welches mit den Kontakten und der Erdungsplatte 52 verklebt ist. Wie die Zeichnung zeigt, sind die Kontakte auf einer Stützschicht 56 aus isolierendem Material ausgebildet. Die Stützschicht 56 sorgt für eine konstruktive Abstützung der relativ dünnen Kontakte, welche sonst leicht verformt würden. Die Kontakte sind mit der Stützschicht 56 verklebt. Die Stützschicht 56 besitzt Löcher 56 a, in welche Positionierstifte 45 ein­ greifen, die in dem Stecker 44 befestigt sind. Der komplet­ te Satz von Kontakten kann somit zusammen mit der zugehöri­ gen Erdungsplatte 52 an den übrigen Teilen des Prüfadapters befestigt und bezüglich derselben ausgerichtet werden, indem man einfach die Kontaktenden 32 b an dem an die Prüfschal­ tung 38 angrenzenden Ende 44 b des Steckers 44 einhängt und dann die Positionierstifte 45 in die Löcher 56 a der Stützschicht 56 einführt. Die Kontakte können somit für Wartungs- und Reparaturarbeiten bequem als Einheit ausge­ wechselt werden. Beim betrachteten Ausführungsbeispiel ist es ferner von Bedeutung, daß die Notwendigkeit vermieden wird, einzelne Kontakte oder damit verschachtelte Erdlei­ tungen mit Signalübertragungselementen zu verlöten, eine Aufgabe, welche mühsam und zeitraubend ist und ein hohes Maß an Geschicklichkeit erfordert. Während die Kontaktan­ ordnungen beim Ausführungsbeispiel an der Außenfläche des Steckers montiert sind, sind auch andere Varianten möglich. Beispielsweise können die Kontaktanordnungen fluchtend auf Zapfen an den Innenwänden des Fensters 42 a des Blockes sitzen, sie können sandwichartig zwischen dem Block ange­ ordnet werden oder sie können in Aussparungen gehaltert werden, die an den Seitenflächen des Steckers oder des Blockes ausgebildet sind.

Die Schicht 54 hat eine im wesentlichen konstante Dicke, so daß sie für einen festen Abstand zwischen den Kontakten und der Erdungsplatte sorgt. Wie in der US-PS 44 73 798 beschrieben, auf deren Offenbarung hiermit aus­ drücklich Bezug genommen wird, führt diese Anordnung bei richtiger Wahl der Dicke und der Dielektrizitätskonstante der Schicht 54 zu einer verteilten Kapazität bezüg­ lich jedes einzelnen Kontaktes 32 derart, daß die kapazi­ tive Impedanz die induktive Impedanz jedes Kontaktes kom­ pensiert. Hierdurch wird letztlich erreicht, daß ein von den Kontakten 32 übertragenes Signal, insbesondere ein steil ansteigendes Signal, nur noch auf eine Impedanz trifft, welche im wesentlichen ein rein Ohm'scher Wider­ stand ist. Die Kontakte 32 sind, wie oben erwähnt, relativ kurz und besitzen typischerweise eine Gesamtlänge von weniger als etwa 2,54 cm, wodurch die Signalübertragungs­ charakteristik der Kontaktanordnung weiter verbessert wird.

Die konstruktive Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kon­ taktanordnung ist auch unter verschiedenen anderen Ge­ sichtspunkten vorteilhaft. Erstens einmal werden kurze, kragarmförmige Kontaktenden 32 a erhalten, welche einstückig mit dem Rest des Kontaktes ausgebildet sind. Diese Konstruk­ tion vermeidet Montage-und Positionierprobleme, die mit den üblichen kurzen Kontakten verbunden sind, verbessert die Federwirkung der Kontakte, wenn diese ausgelenkt werden, und führt insgesamt zu einer Konstruktion, die gegenüber einer Materialermüdung sehr widerstandsfähig ist. Zweitens ermöglichen die Stützschicht 56 und die Verwendung vorge­ formter Erdungsplatten 52 eine Ausbildung bzw. Form der Signalübertragungselemente, die den konstruktiven Beschrän­ kungen entspricht, die sich aufgrund der Geometrie von Block und Stecker ergeben, wobei insbesondere das eine Ende 44 b des Steckers in Verbindung mit den an seinem Umfang ange­ ordneten Kontaktenden 32 b die zu prüfende Schaltung zur Verbindung mit der Fassung 36 simuliert. Drittens sind die Kontaktenden 32 so abgestützt, ausgebildet und ausgerich­ tet, daß jedes von ihnen in Verbindung mit dem Steckerende 44 b eine zuverlässige elektrische Verbindung mit einem aus­ gewählten Kontakt 36 a innerhalb der Fassung gewährleistet. Der Kontaktblock 42 ist so dimensioniert, daß er in eine geeignete Prüf- und Handhabungsvorrichtung, wie zum Bei­ spiel die hier beschriebene Prüfvorrichtung 24, paßt. Eine Fläche 42 d des Blockes ist im wesentlichen koplanar mit dem Transportweg für die zu prüfenden SMD-Schaltungen 22, wenn diese sich zu dem Prüfplatz in der Kontaktebene 34 be­ wegen, wenn sie in Richtung des Pfeils 31 bewegt werden, bis die Kontaktstifte 22 a der Schaltung in der Kontaktebene 34 die Kontaktenden 32 a erfassen und diese umbiegen, und wenn die Schaltungen dann auf den Produkttransportweg zurückbewegt werden, von wo sie in Abhängigkeit von den Testergebnissen in entsprechende Behälter gelangen. Ein wesentlicher Unterschied zwischen dem Prüfadapter 20 ge­ mäß der Erfindung und vorbekannten Adaptern besteht darin, daß der Adapter die Bewegung der zu prüfenden Schaltung nicht steuert oder in anderer Weise lenkt. Die Bewegung und Positionierung der Schaltungen 22 bezüglich der Kon­ taktenden 32 a wird vielmehr durch die Prüfvorrichtung ge­ steuert. Die gegenüberliegende Stirnfläche 42 e des Blockes 42 verläuft in geringem Abstand im wesentlichen parallel zu der Prüfschaltung 38, bei der es sich typischerweise um eine gedruckte Schaltung handelt, an der die Fassung 36 an dem Punkt montiert ist, an dem die Schaltung 22 bei der tatsächlichen Verwendung in die Schaltung eingefügt würde. Diese Anordnung gestattet die Durchführung der Prüfungen in einer elektromagnetischen Umgebung, die tatsächli­ chen Betriebsbedingungen sehr genau simuliert, vorausge­ setzt, daß der Abstand zwischen der Fassung 36 und der Kontaktebene 34 in Richtung des Pfeils 31 vergleichs­ weise kurz ist, typischerweise kürzer als etwa 2,5 cm, wie dies erfindungsgemäß der Fall ist. Überstehende Wand­ bereiche 42 f gestatten eine ebene Montage des Adapters 20 im Prüfbereich des Prüfgeräts, wobei gleichzeitig ein Spiel für die schräg nach oben gerichteten kragarmförmi­ gen Kontaktenden 32 a und die Kontaktierbewegung der zu prüfenden Schaltung 22 verbleibt.

Der Stecker 44 wird von dem Fenster 42 a des Blocks 42 auf­ genommen. Wie das Fenster, besitzt auch der Stecker 44 im Querschnitt eine Form und Abmessungen, welche im wesent­ lichen denjenigen der zu prüfenden Schaltung entsprechen. Der Stecker 44 besitzt vier Montageansätze 44 c, die ein­ stückig an seinen vier Ecken angeformt sind und von den Aussparungen 42 c des Blockes 42 aufgenommen werden. Öffnun­ gen 44 d in den Ansätzen 44 c nehmen die Positionierstifte 48 auf, um den Stecker bezüglich des Blockes mit hoher Genauig­ keit zu positionieren. Der Stecker 44 besitzt ein erstes bzw. oberes Ende 44 a, welches im Betrieb der zu prüfenden Schaltung 22 benachbart ist und eine umlaufende Wand 44 c aufweist, die die Kontaktenden 32 a abstützt und gleichzei­ tig das Umbiegen derselben nach unten gestattet. Die vier Seiten des Steckers 44 sind in einem umlaufenden Rand­ bereich 44 f nach unten abgeschrägt, so daß sich eine flä­ chige Sitzanordnung bezüglich der angrenzenden Kontaktan­ ordnung 46 ergibt. Schrägflächen 42 f in der zentralen Öffnung 42 a des Blockes 42 sorgen in Verbindung mit den Schrägflächen des Steckers dafür, daß die von den Posi­ tionierstiften 45 gehalterten Kontaktanordnungen 46 sand­ wichartig zwischen Block und Stecker positioniert werden. Das untere Ende 44 b des Steckers ist im wesentlichen rechteckig und besitzt gerade Seitenwände, so daß es die betreffende SMD-Schaltung 22 simuliert. Die ganz unten liegende Bodenfläche 44 g des Steckers 44 ist mit einer Aussparung versehen, welche schräg nach innen geneigte Flächen 44 h aufweist, an welche sich die schräg abgewin­ kelten unteren Enden 32 b der Kontakte 32 anlegen können. Ein Sicherungsstück 58 ist mittels einer Schraube oder auf andere Weise in der Aussparung 44 g des Steckers 44 lös­ bar festgelegt, um die Kontaktenden 32 b in einer vorgegebe­ nen Lage zu positionieren und sie vor Beschädigungen zu schützen.

Ein weiterer neuer Aspekt des erfindungsgemäßen Adapters 20 ist ein Befestigungssystem 60, welches die Erdungsplatten 52 der Kontaktanordnungen 46 mit Erde verbindet, das heißt typischerweise mit einem internen Bezugspotential der Prüf­ schaltung. Zu den Hauptmerkmalen der bevorzugten Ausführungs­ form des Befestigungssystems 60 gehört ein Paar von Clips 62, 64, welche seitlich in der Richtung 47 einstellbar sind, sowie ein isolierender Rahmen 66, der mittels Schrauben 68 befestigt ist, um die Clips in einer vorgegebenen Position festzuklemmen. Weiterhin umfaßt das Befestigungssystem 60 ein Erdungselement 70, welches die Fassung 36 umgibt und mit dem Bezugspotential der Prüfschaltung verlötet oder auf andere Weise elektrisch verbunden ist. Das Erdungselement 70 hat beim bevorzugten Ausführungsbeispiel einen L-förmi­ gen Querschnitt, wobei eine Wand 70 a auf der Schaltung auf­ liegt und mit dieser verbunden ist, während sich die andere Wand 70 b im wesentlichen in Richtung des Pfeils 31 er­ streckt. Das Erdungselement kann ein einziges Bauteil sein, welches die Fassung umgibt, oder aus zwei oder mehreren diskreten Elementen bestehen, vorausgesetzt, daß jedes die­ ser Elemente geerdet, das heißt mit dem Bezugspotential der Prüfschaltung verbunden ist. Der Rahmen 66 ist iso­ lierend und seitlich im Abstand von dem Erdungselement 70 angeordnet. Jeder obere Clip 62 besitzt einen plattenför­ migen Grundkörper 62 a und eine freie Kante 62 b, die der­ art abgewinkelt ist, daß sie sich federnd an der angren­ zenden Erdungsplatte 52 abstützen kann, wenn der Clip, wie gezeigt, in der Betriebsstellung festgeklemmt ist. In ent­ sprechender Weise besitzt jeder untere Clip 64 einen plat­ tenförmigen Grundkörper 64 a und eine freie Kante 64 b, die derart abgewinkelt ist, daß sie sich federnd an der Wand 70 b des Erdungselementes 70 abstützt, wenn der Clip 64, wie gezeigt, in seiner Betriebsstellung festgeklemmt ist. Die Grundkörper 62 a und 64 a der Clips 62, 64 stehen flächenhaft in elektrischer Verbindung miteinander. Die freie Kante 64 b ist, wie die Zeichnung zeigt, nach oben abgewinkelt, so daß der Clip 64 federnd ausgelenkt werden kann und in Richtung des Pfeils 31 teleskopartig über das Erdungselement 70 gleiten kann. Das Befestigungssystem 60 "verlängert" die Erdungsplatten 52 an den Kontakten bis zu der Prüfschal­ tung, und zwar ohne Lötverbindungen, wobei ein einfaches Lockern der Schrauben 68 eine seitliche gleitverschiebliche Justierung eines oder beider Clips 62, 64 zum Ausgleich von Änderungen der relativen Lage der Erdungsplatten der Kon­ taktanordnungen 46 einerseits und des bzw. der Erdungsele­ mente 70 andererseits gestattet.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht ferner die Verwendung eines oder mehrerer Anschluß-Entkoppelungs-Kondensatoren 72, welche zwischen ein oder mehreren ausgewählten Kontakt­ spitzen bzw. -enden 32 a und der Erdungsplatte 52 angeordnet werden. Der Entkoppelungskondensator 72 sorgt für eine im wesentlichen direkte Erdung des bzw. der ausgewählten An­ schlüsse, wobei der Entkopplungskondensator dem betreffen­ den Anschluß bzw. Anschlußstift elektrisch "puffert".

Der Adapter 20 besitzt ferner eine federnde "Schleifenhal­ terung" 80 (Fig. 3) für ein oder mehrere elektronische Ein­ richtungen 82, wie zum Beispiel einen Kondensatorchip zum Entkoppeln der elektrischen Anschlüsse. Die Halterung 80 be­ sitzt zwei Arme 84 aus einem dünnen, flexiblen Metallblech. Ein Teilstück 84 a besitzt eine Breite, die mit der Breite eines der Kontaktenden 32 a vergleichbar ist, und dieses Teilstück ist mit dem ausgewählten Kontakt elektrisch ver­ bunden, beispielsweise verlötet. Die Arme verbreitern sich je­ doch schnell in einem Hauptbereich 84 b, welcher bezüglich des Teilstücks 84 a scharf abgewinkelt ist, so daß ein Kanal gebildet wird, von dem die Elemente 82 derart aufgenommen werden können, daß sie der zu prüfenden Schaltung 22 eng benachbart sind, wenn diese zu Prüfzwecken in der Kontakt­ ebene 34 angeordnet wird. Da die Arme federnd ausgebildet sind, bleibt das Element S 2 in enger Nachbarschaft der Schaltung 22, während die Kontaktenden 32 a von dieser aus­ gelenkt werden. Hierdurch wird das Element 82 nicht nur in die unmittelbare Nähe der Schaltung 22 gebracht; viel­ mehr kann der Abstand zwischen dem Element 82 und der Schal­ tung 22 in Richtung des Pfeils 31 auch so gewählt werden, daß ein typischer Abstand dieser Komponenten beim prakti­ schen Einsatz derselben simuliert wird, wo die Elemente typischerweise auf gegenüberliegenden Seiten der Platine einer gedruckten Schaltung angeordnet sind.

Wie Fig. 2 zeigt, ist es auch möglich, zwei oder mehrere benachbarte Anschlüsse unter Verwendung relativ kurzer Kon­ taktstreifen 90 miteinander zu verbinden, welche in der Draufsicht jeweils eine im wesentlichen L-förmige Gestalt haben und in der Seitenansicht einen schmalen abgewinkel­ ten Montagebereich 90 a aufweisen. Der Montagebereich 90 a wird mit dem ausgewählten Anschlußstift verlötet oder auf andere Weise verbunden. Ein breiteres Teilstück 90 b wird mit einer chipförmigen Baueinheit 82 verbunden. Der Strei­ fen verbreitert sich dann schnell auf die volle Breite des Teilstücks 90 b, um die Induktivität des Streifens für die zu übertragenden Signale zu verringern. Wie bei der Schlin­ genhalterung 80 werden auch aufgrund dieser Anordnung die Elemente 82 sehr nahe bei der zu prüfenden Schaltung 22 angeordnet. Da außerdem jeder Schaltungsanschluß einzeln über federnde Arme mit federnden Kontaktenden verbunden ist, bewegt sich das Element 82 zusammen mit den Kontakt­ enden 82 a, wenn diese ausgelenkt werden, wobei außerdem Unterschiede im Ausmaß der Auslenkung benachbarter Kontakte ermöglicht werden.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in Fig. 6 und 7 gezeigt ist, umfaßt ein Prüfadap­ ter 100 ein Kontaktstützelement 102 aus isolierendem Material und mit einem Fenster 104, in welches Kontakte 106 hineinragen. Die Kontakte durchgreifen das Kontakt­ stützelement 102 und stehen mit einem freien Ende nach außen über dasselbe vor. Das Kontaktstützelement 102 paßt auf einen Kontaktblock 108 aus isolierendem Material. Der Kontaktblock hat ein zentrales Fenster 110, welches dem Fenster 104 des Kontaktstützelements 102 entspricht.

Der Kontaktblock besitzt ferner vier längliche Fenster 112, die symmetrisch um das zentrale Fenster 110 angeordnet sind. Die länglichen Fenster 112 gestatten das Hindurch­ führen von Signalkabeln von den Kontakten 106 zu einer Prüf­ schaltung 114.

Der Prüfadapter 100 ist in einer Lage gezeichnet, in der er noch nicht in einer Fassung 116 der Prüfschaltung 114 mon­ tiert ist. Die Fassung 116 ist eine konventionelle SMD- Aufnahmefassung, bei der es sich um eine Fassung handeln kann, die so ausgebildet ist, daß sie die SMD-Schaltung 22 aufnehmen kann, die in Fig. 6 mit gestrichelten Linien ein­ gezeichnet ist. Die Signalkabel bzw. -drähte 118 verbinden die Kontakte 106 mit einem Satz von streifenförmigen Kontak­ ten 120, die an einem Stecker 122 aus isolierendem Material befestigt sind. Beim Ausführungsbeispiel sind die Signal­ drähte 118 mit den Kontakten 106 und den streifenförmigen Kontakten 120 verlötet. Der Stecker 122 bildet den zentra­ len Teil eines unteren Basiselements 124. Das untere Basis­ element 124 besitzt längliche Fenster 126, die symmetrisch um den Stecker 122 angeordnet sind, so daß die streifen­ förmigen Kontakte 120 durch das untere Basiselement 124 hindurchgehen können. Der Stecker 122 und die streifenför­ migen Kontakte 120 wirken so zusammen, daß sie der Geome­ trie und Kontaktanordnung einer SMD-Schaltung entsprechen. Daher kann der Prüfadapter 100 in Verbindung mit manuell betätigten Prüfeinrichtungen eingesetzt werden.

Ausgewählte Kontakte 130 sind an eine leitfähige Entkop­ pelungsplatte 132 angelötet, die ein elektronisches Bau­ teil umfaßt, typischerweise einen Kondensatorchip 134, wie dies in Fig. 7, 8 und 8A gezeigt ist. Dieser Entkoppler ist nützlich zum Prüfen des Betriebes der SMD-Schaltung in Abhängigkeit von einer großen Stromänderung. Die Funk­ tion des Kondensatorchips 134 wird am besten aus Fig. 9 deutlich. In dieser Fig. ist die Prüfschaltung mit dem Bezugszeichen 136 bezeichnet. Die SMD-Schaltung 22 er­ scheint als Last, während der Kondensator 134 parallel zu der Last geschaltet ist. Da eine Kapazität Energie spei­ chert, entkoppelt der Kondensator ausgewählte Prüfschal­ tungsleitungen von der Speisespannungsquelle. Mit anderen Worten dient also der Kondensator 134 als lokaler Speicher zur Lieferung der von der Prüfschaltung 136 benötigten Ströme.

Bei dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel sorgt ein sich glockenförmig erweiternder Erdungsanschluß 140 in Ver­ bindung mit den Signalleitungen für das Aufrechterhalten einer Signalübertragung von den Kontakten 106 über die Stecker/Fassungs-Region hinweg mit charakteristischer Im­ pedanz. Der Erdungsanschluß 140 umschließt dabei den Stecker 122, der in Fig. 10 mit gestrichelten Linien ein­ gezeichnet ist. Ein Erdungsflansch 142 umgibt die Fassung 116 und stellt den elektrischen Kontakt mit dem glocken­ förmigen Erdungsanschluß 140 her. Die Art, in der der Stecker 122 mit der Fassung 116 und mit dem Erdungsanschluß 140 und dem Erdungsflansch 142 verbunden ist, wird auch aus Fig. 11 deutlich. Da unter den tatsächlichen Betriebs­ bedingungen häufig geerdete Abschirmungen verwendet werden, ermöglicht der glockenförmige Erdungsanschluß 140 eine Prüfung unter entsprechenden elektrischen Bedingungen.

Die Signaldrähte 118 führen zu den Kontakten 106. Ein oder mehrere Erdungskabel 144, die aus Gründen der Übersicht­ lichkeit als gestrichelte Linien dargestellt sind, können mit dem glockenförmigen Erdungsanschluß 142 verbunden sein. Die Erdungs- oder Massekabel 144 sind mit einer geerdeten Platte (nicht gezeigt) verlötet, welche an der äußeren Oberfläche des Kontaktstützelements 102 befestigt ist.

Die Massekabel 144 und die Signaldrähte 118 können in der aus Fig. 10 ersichtlichen Weise verschachtelt sein. Die verteilten Kapazitäten zwischen den Signaldrähten und den benachbarten Massekabeln führen zu einer Kompensation des induktiven Widerstandes der Signaldrähte selbst, so daß sich insgesamt ein im wesentlichen Ohm'scher Widerstand ergibt. Auf diese Weise trifft ein Signal, welches über einen der Signaldrähte 118 übertragen wird, auf eine charakteristi­ sche Impedanz für ein schnell ansteigendes Prüfsignal.

In der vorstehenden Beschreibung wurde ein Prüfadapter be­ schrieben, der speziell für das schnelle Testen von SMD- IC-Schaltungen mit steil ansteigenden Signalen geeignet ist, wobei der Adapter aus wenigen Komponenten zusammenge­ baut ist, welche leicht fluchtend ausgerichtet und zusammen­ gebaut oder zerlegt werden können, so daß die Wartung und Reparatur durch das normale Wartungspersonal erfolgen kann. Der Prüfadapter bildet dabei ein bequemes System zum Ver­ längern einer Erdungsebene, die den Kontakten zugeordnet ist, bis zu einer Erdungsebene der Prüfschaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel erfolgt diese Erdungsverbindung ohne Löten in einstellbarer Weise, so daß eine einfache Gleit/ Steck-Verbindung zwischen dem Prüfadapter und der Prüf­ schaltung hergestellt werden kann. Weitere Vorteile liegen darin, daß der gesamte Adapter von wenigen Schrauben zu­ sammengehalten wird, daß der Adapter die zu prüfende Schaltung in der Prüfschaltung simuliert und die zu prü­ fende Schaltung außerdem in eine elektromagnetische Um­ gebung bringt, durch welche die elektromagnetische Umgebung, die sich beim Einsatz der Schaltung ergibt, sehr genau nachgebildet wird. Der Prüfadapter gemäß der Erfindung ver­ meidet außerdem eine mechanische Wechselwirkung zwischen den "Pins" (Anschlüssen) der zu prüfenden Schaltung, wie zum Beispiel das Führen der Schaltung durch schräge Wände in die Kontaktebene, was zu Prüffehlern und/oder mechani­ schen Schäden führen kann. Weiterhin sorgt der Adapter für eine Entkoppelung von der Speisespannungsquelle und für eine Entkoppelung der einzelnen Anschlüsse voneinander und ist durch extrem kurze Signalwege gekennzeichnet, die eine geringe Induktivität aufweisen, wobei die Umgebung für den geplanten Einsatz der zu prüfenden Schaltung gut simu­ liert wird.

Während die Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Aus­ führungsbeispiele beschrieben wurde, versteht es sich, daß, ausgehend von diesen Beispielen, zahlreiche Änderungen und/ oder Ergänzungen möglich sind, ohne daß der Fachmann dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müßte. Beispiels­ weise sind die Kontaktanordnungen 46 beim Ausführungsbei­ spiel zwischen dem Block und dem Stecker angeordnet. Sie könnten aber auch an oder in einem dieser Elemente festge­ legt sein. Was den Aufbau der Kontaktanordnungen selbst an­ belangt, so könnten die Erdungsplatten ferner durch ein­ zelne Distanzstücke im Abstand von den Kontakten gehalten werden, wobei die Distanzelemente die durchgehende isolie­ rende Schicht ersetzen würden. In den Fällen, in denen ein Signalweg mit charakteristischer Impedanz keine wichtige Prüfbedingung darstellt, könnten ferner die Erdungsplat­ ten der Kontaktanordnungen weggelassen werden. Weiterhin kann die Erdungsplatte dort, wo sie vorhanden ist, als getrenntes Bauelement montiert und gehaltert sein, und zwar im richtigen Abstand von den Kontakten, wenn alle Elemente des Adapters zusammengebaut sind. Weiterhin können ver­ schiedene Anordnungen eingesetzt werden, um die Erdungs­ ebenen bzw. -platten zu tragen, die den Kontakten zur Ver­ bindung mit dem Massepotential der Prüfschaltung zugeordnet sind. Die beiden Clips 62, 64 könnten ferner zu einem einzi­ gen Clip mit zwei miteinander verbundenen freien Kanten zu­ sammengefaßt werden, obwohl dies mit einer gewissen Einbuße hinsichtlich der Möglichkeit der Justierung verbunden wäre. Weitere Modifikationen und Variationen sind im Rahmen der Schutzansprüche denkbar.

Claims (28)

1. Prüfadapter zum Herstellen einer elektrischen Verbin­ dung zwischen einer Prüfschaltung und einer zu prüfen­ den, insbesondere integrierten Schaltung, mit in einer Anschlußebene liegenden Anschlüssen derselben, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Es ist eine isolierende Basis (42; 108, 124) vorgesehen, die eine zentrale Aussparung aufweist, die so dimensioniert ist, daß sie die zu prüfende Schaltung (22) in einer Kontaktebene (34) aufnehmen kann, wobei sich die Basis im wesentlichen längs einer Prüfebene der Prüfschaltung (38) erstreckt und in einer ersten Richtung (31), senk­ recht zu der Prüfebene, zwischen der Kontaktebene (34) und der Prüfschaltung (38) eine gewisse Höhe aufweist;
es sind mehrere Kontakte (32; 106) vorgesehen, die im Bereich eines feststehenden Endes (32 b) an der Basis montiert sind und ein freies Ende (32 a) besitzen, welches in die Aussparung vorsteht und derart positioniert ist, daß zwischen jedem freien Kontaktende (32 a) und einem zugeordneten Anschluß der zu prüfenden Schaltung (22) in der Kontaktebene (34) eine elektrische Verbindung herstellbar ist, wobei die freien Kontaktenden (32 a) bezüglich der ersten Richtung (31) derart ausgerichtet sind, daß beim Positionieren der zu prüfenden Schaltung (22) in der Kontaktebene (34) zur Prüfung der Schaltung (22) die Kontaktenden (32 a) in eine Lage ausgelenkt werden, in der sie auf die Anschlüsse der Schaltung (22) im wesentlichen keine Querkräfte bezüglich der Prüfebene ausüben, und
mindestens einer der Signalpfade, welcher einen der Kontakte (32; 106) mit der Prüfschaltung (38) verbindet, besitzt eine im wesentlichen charakteristische Impe­ danz.

2. Prüfadapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Kontaktenden (32 a) in unbelastetem Zu­ stand gegenüber einer zur Anschlußebene der zu prüfen­ den Schaltung (22) parallelen Ebene abgewinkelt sind und daß die freien Kontaktenden (32 a) beim Bewegen der zu prüfenden Schaltung (22) in die Kontaktebene derart verformbar sind, daß sie im wesentlichen in einer zu der Anschlußebene parallelen Ebene liegen.

3. Prüfadapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Entkopplungseinrichtungen (82; 134) vorge­ sehen sind, die beim Prüfvorgang dicht unter der zu prüfenden Schaltung (22) angeordnet sind.

4. Prüfadapter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungseinrichtungen mindestens eine leit­ fähige Platte (84 b; 132) mit mindestens zwei Armen (84 a) umfassen, die mit den freien Enden (32 a) ausgewählter Kontakte (32) verbunden sind, und daß sie mindestens einen Kondensator (82; 134) umfassen, der zwischen den ausgewählten Kontakten (32; 106) mit mindestens einer Platte (84 b; 132) verbunden ist.

5. Prüfadapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis folgende Elemente umfaßt:
einen nicht-leitenden Stecker (122), der in seiner (Querschnitts-)Form im wesentlichen an die Form der zu prüfenden Schaltung (22) angepaßt ist, und
mehrere streifenförmige Kontakte (120), die an dem Stecker in einer der Anordnung der Anschlüsse der zu prüfenden Schaltung (22) entsprechenden Anordnung an­ geordnet sind, derart, daß der Stecker (122) von einer Fassung (116) für die zu prüfende Schaltung (22) aufge­ nommen und elektrisch mit den zugeordneten Anschlüssen der Prüfschaltung (38) verbunden werden kann.

6. Prüfadapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine charakteristische Impedanz aufweisende Signalpfad elektrische Leitungen mit ineinander ver­ schachtelten Signal- und Erdungsleitungen (118, 144) umfaßt.

7. Prüfadapter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß, angrenzend an die in der Kontaktebene befindliche zu prüfende Schaltung (22) eine Erdungsebene bzw. -platte vorgesehen ist, mit der die Erdungsleitungen (144) verbunden sind.

8. Prüfadapter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine charakteristische Impedanz aufweisende Signalpfad folgende Elemente umfaßt:
einen glockenförmigen Erdungsanschluß (140) und einen Erdungsflansch (142), wobei der Erdungsanschluß (140) über den Erdungsflansch (142) paßt, und
einen rahmenförmigen Erdungsanschluß, der die elektrischen Kontakteinrichtungen umgibt und elektrisch über die Massekabel (144) mit dem glockenförmigen Er­ dungsanschluß (140) verbunden ist.

9. Prüfadapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Abschirmeinrichtungen zum Abschirmen mindestens eines Teils des Signalpfades charakteristischer Impe­ danz vorgesehen sind.

10. Prüfadapter, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den Anschlüssen einer in einer Prüfebene be­ findlichen, zu prüfenden elektronischen Schaltung und einer Prüfschaltung, die von der Prüfebene in einer ersten, zu der Kontaktebene senkrechten Richtung in einem Abstand angeordnet ist, wenn die zu prüfende Schaltung über dem Prüfadapter in der im wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung verlaufenden Kontakt­ ebene angeordnet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Es ist ein Block (42) aus einem isolierenden Material vorgesehen, welcher eine zentrale Öffnung (42 a) auf­ weist und sich in einer zu der ersten Richtung (31) im wesentlichen senkrechten Ebene erstreckt;
es ist ein Stecker (44) vorgesehen, welcher aus einem isolierenden Material hergestellt ist und ein erstes Ende (44 a) besitzt, welches in geringem Abstand von der zu prüfenden Schaltung (22) angeordnet ist, sowie ein zweites Ende (44 b), welches angrenzend an die Prüf­ schaltung (38) über den Block (42) vorsteht, wobei der Stecker (44) in der zentralen Öffnung (42 a) des Blockes (42) angeordnet ist, und
es ist mindestens eine Kontaktanordnung (46) vorgesehen, welche im wesentlichen in der zentralen Öffnung (42 a) montiert ist und mehrere, im wesentlichen parallele leitfähige Kontakte (32) sowie mindestens eine Schicht (54) aus Isolationsmaterial aufweist, wobei die Kon­ takte (32) ein erstes Ende (32 a) aufweisen, welches derart abgewinkelt ist, daß es in Richtung auf einen zugeordneten Anschluß der zu prüfenden Schaltung (22) vorspringt und eine solche Lage einnimmt, daß es fe­ dernd ausgelenkt ist, wenn es in der Kontaktebene in Verbindung mit einem zugeordneten Anschluß der zu prü­ fenden Schaltung (22) steht, sowie ein zweites Ende (32 b), welches am zweiten Ende (44 b) des Steckers (44) in elektrischem Kontakt mit der Prüfschaltung (38) steht, die insbesondere als gedruckte Schaltung aus­ gebildet ist.

11. Prüfadapter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanordnung (46) eine Erdungsplatte (52) umfaßt, welche parallel zu und im Abstand von den Kon­ takten (32) angeordnet ist und sich über einen erheb­ lichen Teil der Länge derselben erstreckt, derart, daß die Kontakte (32) für steil ansteigende Signale zwi­ schen ihren Enden (32 a, 32 b) eine charakteristische Impedanz aufweisen.

12. Prüfadapter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungseinrichtungen (62, 64) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Erdungsplatte (52) ohne Lötarbei­ ten und justierbar mit einem Erdungselement (70) der Prüfschaltung (38) verbindbar ist.

13. Prüfadapter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die justierbaren Verbindungseinrichtungen leitfähige Clipeinrichtungen (62, 64) umfassen, welche im wesent­ lichen parallel zum Kontaktblock (42) bewegbar sind und mit deren Hilfe eine leitfähige Verbindung zwischen der Erdungsplatte (52) und dem Erdungselement (70) herstellbar ist.

14. Prüfadapter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Clipeinrichtungen einen ersten Clip (62) umfas­ sen, welcher eine erste Kante (62 b) aufweist, welche federnd in elektrischen Kontakt mit einer zugeordneten Erdungsplatte (52) bringbar ist und einen zweiten Clip (64), der im wesentlichen parallel zu und fluchtend mit dem ersten Clip (62) angeordnet ist, und eine Kante (64 b) aufweist, welche federnd in elektrischen Kontakt mit dem Erdungselement (70) vorspannbar ist.

15. Prüfadapter nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Erdungselement (70) als leitfähiger Streifen ausgebildet und an der Prüfschaltung (38) der­ art montiert ist, daß er die Fassung (36) umschließt und in elektrischer Verbindung mit einem Bezugspoten­ tialanschluß der Prüfschaltung (38) steht.

16. Prüfadapter nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein isolierender Rahmen (60) vorgesehen ist, welcher das zweite Ende (44 b) des Steckers (44) um­ gibt und über einem zentralen Teil der Clipeinrichtungen (62, 64) angeordnet ist.

17. Prüfadapter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Sicherungseinrichtungen (68) vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Rahmen (60) derart an dem Block (42) festlegbar ist, daß die Clipeinrichtungen (62, 64) zwi­ schen diesen beiden Bauteilen in einer wählbaren Posi­ tion bezüglich der Erdungsplatte (52) und des Erdungs­ elements (70) festlegbar sind.

18. Prüfadapter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Ausrichteinrichtungen (45) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Kontaktanordnung (36) an dem Stecker (44) montierbar und positionierbar ist.

19. Prüfadapter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem zweiten Ende (44 b) des Steckers (44) eine Aussparung vorgesehen ist, daß die zweiten Kontaktenden (32 b) sich in die Aussparung hinein er­ strecken, daß ein Sicherungselement vorgesehen ist, welches passend von der Aussparung aufnehmbar ist und über mindestens einem Teil der zweiten Kontaktenden (32 b) liegt und daß Befestigungseinrichtungen zum lös­ baren Befestigen des Sicherungselementes (58) in der Aussparung vorgesehen sind.

20. Prüfadapter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Halterungseinrichtungen (80) vorgesehen sind, mit deren Hilfe ein insbesondere elektronisches Bauteil (82) derart federnd montierbar ist, daß es in elektrischer Verbindung mit ein oder mehreren ausgewähl­ ten Anschlüssen der zu prüfenden Schaltung (22) steht und dieser während des Prüfvorganges eng benachbart ist.

21. Prüfadapter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die federelastischen Halterungseinrichtungen (80) mindestens zwei Arme (84) aufweisen, die aus leitfähi­ gem Material bestehen und von denen jeder ein erstes Teilstück (84 a) aufweist, welches in elektrischer Ver­ bindung mit einem ausgewählten Anschluß der zu prüfen­ den Schaltung steht und einen zweiten Teil (84 b), der in elektrischer Verbindung mit dem insbesondere elek­ tronischen Bauteil (82) steht.

22. Prüfadapter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (84 b) jedes Arms (84) eine größere Breite als der erste Teil (84 a) desselben aufweist, um die Induktivität des Arms für hochfrequente Komponen­ ten eines über den Arm fließenden elektrischen Signals zu reduzieren.

23. Prüfadapter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem abgewinkelten ersten Ende (32 a) eines der Kontakte (32) und der Erdungsplatte (56) ein elek­ tronisches Bauelement montiert ist, um den zugeordne­ ten Anschluß der zu prüfenden Schaltung (22) zu ent­ koppeln.

24. Prüfadapter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zweite Ende (44 b) des Steckers (44) derart ausgebildet ist, daß es eine zu prüfende Schal­ tung nachbildet.

25. Prüfadapter nach einem der Ansprüche 10 oder 11, da­ durch gekennzeichnet, daß Ausrichteinrichtungen (48) vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Stecker (44) beim Einsetzen desselben in die zentrale Öffnung (42 a) be­ züglich des Blockes (42) ausrichtbar ist.

26. Prüfadapter, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 25, zum Verbinden der Anschlüsse einer in einer Prüfebene befindlichen, zu prüfenden elektrischen Schal­ tung mit einer Prüfschaltung, die in einer ersten Rich­ tung im Abstand von der Prüfebene angeordnet ist, wobei der Prüfadapter mehrere leitfähige Kontakte aufweist, von denen jeder mit einem ihm zugeordneten Anschluß der Schaltung verbindbar ist, und mit Befestigungsein­ richtungen, mit deren Hilfe ein elektrisches Bauteil derart montierbar ist, daß es sich einerseits in gerin­ gem Abstand von der zu prüfenden Schaltung befindet, wenn diese sich bei ihrer Prüfung in einer Kontaktebene befindet, und andererseits in elektrischer Verbindung mit mindestens zwei ausgewählten Anschlüssen derselben steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungs­ einrichtungen (80; 132) mindestens zwei Arme (84; 132) aufweisen, die aus einem leitfähigen, federelastischen, dünnen Material hergestellt sind und jeweils einen schmalen Armbereich (84 a) aufweisen, der an einem der Kontakte (32; 130) festgelegt ist, und einen breiten Armbereich (84 b), der sich von dem betreffenden Kon­ takt (32; 130) weg erstreckt, und daß die breiten Arm­ bereiche (84 b) elektrisch mit dem Bauteil (82; 134), insbesondere einem elektronischen Bauteil, verbunden sind.

27. Prüfadapter nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß sich die breiten Armbereiche (84 b), ausgehend von den schmalen Armbereichen (84 a) schnell verbreitern.

28. Prüfadapter nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der schmale Armbereich (84 a) bezüglich des breiten Armbereichs (84 b) derart abgewinkelt ist, daß das elek­ tronische Bauteil (82) beim Umlegen der ersten Kontakt­ enden (32 a) in der ersten Richtung (31) in enger Nach­ barschaft der zu prüfenden Schaltung (22) verbleibt.