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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
gegenwärtige
Erfindung betrifft Taster, die in Testvorrichtungen für gedruckte
Schaltungen verwendet werden, und genauer gesagt einen fassungslosen,
dichten und auswechselbaren Taster zur Verwendung in einer Testeinrichtung.
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Ein
Beispiel einer herkömmlichen
Tasteranordnung ist in der US-A-4,321,532 offenbart.
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Es
ist bekannt, Testanordnungen für
gedruckte Schaltungskarten (PCBs) und dergleichen zum Testen der
Integrität
der elektrischen Verbindung der Schaltungskarten und dergleichen
bereitzustellen. Eine herkömmliche
Ausführung
einer Testvorrichtung ist in 1 gezeigt
und weist eine feste, stationäre
im Wesentlichen horizontale Tasterplatte 10 und eine überlappende
vertikal beabstandete bewegliche Deckplatte 12 auf. Die
Deckplatte 12 ist mit der Tasterplatte 10 mit
Hilfe eines umfangsmäßigen elastomeren
Abstandselementes 14 gekoppelt, das es erlaubt, die Deckplatte 12 vertikal
zu der Tasterplatte 10 infolge eines Vakuums zu bewegen,
das innerhalb der von der Tasterplatte 10, dem Abstandshalter 14,
der Deckplatte 12 und einer darüber liegenden Druckplatte (nicht
dargestellt) abgedichteten Hülle
gebildet ist, wobei letztere in der oberen Fläche der Deckplatte 12 dichtend
angreift. Die Bewegung der Deckplatte 12 wird durch das
elastomere Abstandselement 14 bewirkt, das teilweise unter
der beweglichen Deckplatte 12 kollabiert, während sie durch
das Vakuum nach unten gesaugt wird.
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Die
Deckplatte 12 hält
an ihrer oberen Fläche eine
gedruckte Schaltungskarte 18, die daran sicher durch die
oben erwähnte
Druckplatte verankert ist, wenn das Vakuum erzeugt wird. Die gedruckte
Schaltungskarte 18 ist von der Deckplatte 12 mit
Hilfe von festen Abstandselementen 20, 22 beabstandet
und ist in Bezug auf die Tasterplatte 10 mit Hilfe einer
Anzahl von Ausrichtstiften 16 ausgerichtet, die an der Tasterplatte 10 fest
aufgenommen sind und die sich nach oben durch vertikal ausgerichtete
Kanäle 23, die
in der Deckplatte 12 ausgebildet sind, erstrecken und lose
daran angreifen, um an Ausrichtlöchern,
die in der gedruckten Schaltkarte 18 vorgesehen sind, anzugreifen.
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Eine
Anzahl von konisch zulaufenden Kanälen 24 erstreckt sich
quer durch die Deckplatte 12, wobei ein Testtaster 26 unter
jedem Kanal 24 angeordnet und damit vertikal ausgerichtet
ist. Jeder Testtaster 26 ist an der Testplatte 10 in
einer zuvor beschriebenen Weise fest aufgenommen und erstreckt sich
vertikal oberhalb und unterhalb der Testplatte 10. Obere
Plattenkanäle 24 sind
ferner vertikal mit elektrischen Kontaktstiften 28 an einer
zu testenden gedruckten Schaltungskarte 18 ausgerichtet,
nach dem Eingriff mit der Tasterspitze des Testtasters 26.
Wird die Deckplatte 12 somit nach unten bewegt, liegt die Tasterspitze
des Testtasters 26 an dem ausgewählten Kontaktstift 28 an
der zu testenden Schaltungskarte 18 an. Durch die Verwendung
von bekannter Software wird ein elektrischer Strom durch ausgewählte Taster
sequenziell übertragen,
um die Integrität
der elektrischen Verbindung der gedruckten Schaltungskarte 18 zu
prüfen.
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Die
Taster 26 von bekannter Konstruktion werden lösbar in
eine Hülse
(Sockel) 30 eingeführt, die
an der Tasterplatte 10 fest verankert ist. Die Hülse 30 ist
ihrerseits mit einem computergesteuerten Schaltkreis verbunden,
der es erlaubt, dass elektrischer Strom selektiv dadurch übertragen
wird. Der Taster 26 weist ein Rohr auf, in dem ein Stößel vertikal
unter der Wirkung einer Feder zwischen einer unteren und einer oberen
Grenzposition beweglich ist. Der Stößel, das Rohr und die Hülse sind
sämtlich elektrisch
miteinander verbunden, um es zu erlauben, dass der von der gedruckten
Schaltungskarte übertragene
elektrische Strom zu der gedruckten Schaltungskarte übertragen
wird. Der bewegliche Stößel ist
ständig
nach oben vorgespannt und wird gegen die Vorspannung der Feder nach
unten gezwungen, wenn sich die gedruckte Schaltungskarte gegen die
oberen Spitzen der Taster nach unten bewegt, wenn das Vakuum innerhalb
der abgedichteten Umhüllung
darin erzeugt wird. Der Zweck des Bereitstellens eines Tasters,
der von seiner Hülse
getrennt ist, besteht darin, dass der Taster eine begrenzte Lebensdauer
hat und somit nach einer bestimmten Anzahl von Verwendungen infolge
von Abnutzung ausgetauscht werden muss.
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Bei
den oben beschriebenen herkömmlichen Testvorrichtungen
für gedruckte
Schaltungskarten bestehen drei wichtige Probleme:
- a)
Das erste Problem besteht darin, dass die stationären Hülsen, die
die Taster halten, die Verwendung von widerstandsfähigeren
Tastern für
irgendeinen gegebenen Tasterabstand verhindern. In der Tat sind
die Kontaktpunkte der Taster auf der gedruckten Schaltungskarte
eng zueinander benachbart, und somit müssen die Taster in einer eng
benachbarten Weise positioniert werden. Dies wird mehr und mehr
bedeutend, da die Miniaturisierung der gedruckten Schaltungskarten fortschreitet.
Falls somit die Kontaktpunkte der Taster auf einer gedruckten Schaltungskarte
sehr eng zueinander sind, müssen
Taster mit einem kleineren Durchmesser verwendet werden, um es zu
erlauben, dass die Taster enger aneinander positioniert werden.
Da die Hülsen,
die die Taster tragen, einen größeren Durchmesser
als die Taster selbst haben, erfordern es Kontaktpunkte für gedruckte
Schaltungen, die enger aneinander sind, dass Hülsen kleineren Durchmessers
verwendet werden, und folglich Taster mit noch kleinerem Durchmesser.
Taster mit einem sehr kleinen Durchmesser sind weniger widerstandsfähig und
können
leichter zufällig
brechen.
- b) Das zweite Problem besteht in der vertikalen Ausrichtung
der Tasterspitzen mit ihren zugeordneten Kontaktpunkten der gedruckten
Schaltung, was in der Praxis nicht immer erreicht wird. In der Tat
beim Einführen
der Taster innerhalb ihrer betreffenden Hülsen kann eine bestimmte vertikale winkelmäßige Abweichung
auftreten. Die Deckplattenkanäle
verjüngen
sich, um eine Selbstausrichtung der Taster darin zu unterstützen; jedoch können die
Tasterstifte immer noch leicht fehlausgerichtet sein, wenn sie aus
ihren betreffenden Kanälen
in den Raum zwischen der Deckplatte und der gedruckten Schaltungskarte
hervorstehen. Die Konsequenz dieser Fehlausrichtung ist, dass die
Tasterstifte die gedruckte Schaltungskarte in einer in Bezug auf
ihre beabsichtigten betreffenden Kontaktpunkte leicht verschobenen
Weise kontaktieren können,
was dazu führen
kann, dass ein elektrischer Strom nicht zu der gedruckten Schaltungskarte übertragen
wird. Somit könnte die
Testsoftware fälschlicherweise
einen Verbindungsfehler anzeigen.
- c) Das dritte Problem bezieht sich auch auf eine mögliche Fehlausrichtung
zwischen den Tasterspitzen und ihren zugeordneten beabsichtigten Kontaktpunkten
der gedruckten Schaltung infolge der Tatsache, dass die Ausrichtungsstifte,
wenn sie verwendet werden, um die gedruckte Schaltung zu positionieren,
an der Tasterplatte befestigt sind. Tatsächlich ist es möglich, dass
eine Fehlausrichtung der Deckplatte in Bezug auf die Tasterplatte
dazu führen
kann, dass die Durchlasskanäle
in der Deckplatte quer in Bezug auf ihre entsprechenden darunter
liegenden Taster versetzt sind, da die Schaltkartenposition durch die
Ausrichtbahnen bestimmt ist, die integral an der Tasterplatte befestigt
sind, während
die Position der Durchgangskanäle
von der Position der Deckplatte abhängt. Falls die Durchlasskanäle in Querrichtung
in Bezug auf ihre entsprechenden Taster versetzt sind, dann können bestimmte
Taster in Querrichtung von den Kanten ihrer entsprechenden Durchgangskanäle abgelenkt
werden, wenn die Deckplatte abgesenkt wird, was dazu führen kann,
dass die Spitzen dieser abgelenkten Taster an der gedruckten Schaltungskarte
neben ihrer beabsichtigten Position anliegen. Wiederum würde dann
die Testsoftware einen Verbindungsfehler auf der gedruckten Schaltungskarte
detektieren, obwohl es keinen gibt.
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Hier
wird auch auf das US-Patent Nr. 4,885,533 Bezug genommen, das einen
Taster offenbart, der bei der Benutzung erst an einem elektrisch leitfähigen Sockel
angreift, der eng an einer dielektrischen Platte auf einer PCB-Testvorrichtung
befestigt ist.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der gegenwärtigen Erfindung
werden ein verbesserter Taster und ein verbesserter Verbinder offenbart,
die zur Verwendung in einer Testanordnung für gedruckte Schaltungskarten
geeignet sind. Der Taster weist ein leitfähiges rohrförmiges Gehäuse oder einen Körper auf,
sowie einen leitfähigen
Stößel, der
innerhalb des Gehäuses
gehalten und beweglich ist. Der Stößel weist eine Kontaktspitze
auf, die aus einem Ende des Gehäuses
hervorsteht. Der Stößel und
die Spitze werden durch eine von einer innerhalb des Gehäuses aufgenommenen Schraubenfeder
erzeugten Vorspannungskraft in eine normalerweise nach außen gerichtete
Position gedrängt.
An dem von der Kontaktspitze gegenüberliegenden Ende des Tasters
definiert das Tasterende eine Bohrung, die geeignet bemessen ist,
um einen damit zusammenwirkenden Stift aufzunehmen, der an einem
Ende eines Verbinders vorgesehen ist.
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Der
Verbinder weist einen rohrförmigen
Körper
auf, der in einem Durchgangsloch innerhalb einer Befestigungsplatte
aufgenommen sein kann. Der Verbinder kann fest in der Befestigungsplatte
mittels eines ringförmigen
Hakens oder einer Mehrzahl von ringförmigen Sicken gehalten sein,
die an dem rohrförmigen
Körper
vorgesehen sind. In einer bevorzugten Ausführung weist der Verbinder den
Verbinderstift an einem Ende auf, sowie einen Anschluss einer gewünschten
Konfiguration an dem gegenüberliegenden
Ende. Der Anschluss kann einen Drahtwickel-Stift, einen klemmartigen
Anschluss zur Klemmbefestigung eines Drahtes oder einen federbelasteten
Stößel zur
drahtlosen leitfähigen
Verbindung mit einem elektrischen Kontakt aufweisen, wie es auf
einer gedruckten Schaltungskarte vorgesehen ist. Das den Verbinderstift
aufnehmende Ende des Tasters kann eine oder mehrere einrückbare Verriegelungen zum
Rückhalten
an dem Ende aufweisen, um den Taster an dem Verbinder zu halten,
wenn der Verbinderstift sich einmal in zusammengebauter Weise innerhalb
der Tasterbohrung befindet.
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Ferner
schließt
der Verbinder einen verjüngten
Abschnitt zwischen dem Verbinderstift und dem Verbinderkörper ein.
Der verjüngte
Abschnitt nimmt im Durchmesser von dem Verbinderstift zu dem Verbinderkörper hin
zu, so dass eine luftdichte Dichtung zwischen dem Taster und dem
Verbinder nach dem Einsetzen des Stift aufnehmenden Endes des Tasters über dem
Verbinderstift erzeugt wird.
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Andere
Merkmale, Aspekte und Vorteile des gegenwärtig offenbarten Tasters und
Verbinders werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
der Erfindung deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG
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Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung
der Erfindung in Zusammenhang mit der Zeichnung vollständiger verstanden,
in der:
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1 eine
schematische Seitenansicht ist, die eine Testanordnung für eine gedruckte
Schaltungskarte nach dem Stand der Technik zeigt;
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2 ist
eine schematische Ansicht, die eine Testanordnung für eine gedruckte
Schaltungskarte gemäß der gegenwärtigen Erfindung
zeigt;
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3 ist ein Längsschnitt eines hülsenlosen Testtasters
gemäß der Erfindung;
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4 ist eine Ansicht des Tasters gemäß 3 von unten;
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5 ist
eine Ansicht einer Ausführung
des Verbinders zum Verbinden und Halten des Tasters gemäß 3;
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6 ist
eine geschnittene Ansicht einer alternativen Ausführung des
Verbinders gemäß 5;
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7 ist
eine beispielhafte Anordnung, die verschiedene Implementierungen
von Tastern an Verbindern zeigt;
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8 ist
eine Teilseitenansicht des Tasterstößels gemäß 3,
die alternative Ausführungen von
Tasterstiften zeigt, die verwendet werden können;
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9 ist eine schematische Seitenansicht, die
eine Ausführung
eines Verbinders zur Verwendung mit dem in 3 dargestellten
Testtasters zeigt und
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10 ist
eine schematische Seitenansicht, die eine andere Ausführung eines
Verbinders zur Verwendung mit dem in 3 gezeigten
Testtaster ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
gesamte Offenbarung der US-Provisional Anmeldung Nr. 60/205,045
mit dem Titel Socketless Probe, die am 18. Mai 2000 eingereicht
wurde, wird hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen.
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2 zeigt
eine Testanordnung 40 für
gedruckte Schaltungskarten mit einem Taster und einer Ausführung des
Tasterverbinders gemäß der gegenwärtigen Erfindung.
Eine Testanordnung 40 weist eine bewegliche dielektrische
Deckplatte 42 auf, die mit einer Anzahl von Bohrungen 44 versehen
ist, die sich durch die Deckplatte 42 quer erstrecken.
Diese werden im Nachfolgenden beschrieben. Die Testanordnung 40 weist
ferner eine dielektrische Zwischenausrichtungsplatte 46 auf,
die von der Deckplatte 42 durch einen umfänglichen
elastomeren Abstandshalter 48 bekannter Konstruktion getrennt
ist. Eine dielektrische untere Tasterplatte 52 ist unter
der Zwischenplatte 46 durch eine starre Umfangswand 54 beabstandet
angeordnet. Eine zu testende gedruckte Schaltungskarte 58 ist
installiert, so dass sie auf der oberen Fläche der Deckplatte 42 liegt
und in geeigneter Weise in Bezug auf die Deckplatte 42 positioniert ist,
und zwar mit Hilfe von Ausrichtstiften 60, 62,
die von der Deckplatte 42 hervorstehen und daran befestigt
sind und die in Löcher
(nicht dargestellt) in der gedruckten Schaltungskarte 58 eingreifen.
Wie im Stand der Technik bekannt, ist über der gedruckten Schaltungskarte 58 eine
Druckplatte 64 beabstandet angeordnet, wobei die Platte 64 durch
eine starre Umfangswand 66 gehalten ist, die mit einem
darunter liegenden peripheren elastomeren Kissen 70 versehen
ist. Integral von einem Zwischenabschnitt der Druckplatte 64 getragen
sind nach unten hervorstehende Finger 74, 76.
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Eine
Anzahl von Testtastern 78 (von denen in 2 nur
einer gezeigt ist) sind an der Testanordnung 40 vorgesehen.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 weist jeder Testtaster 78 ein
hohles durch eine Goldbeschichtung elektrisch leitfähiges Rohr 80 auf,
das mit einem vertikal verschieblichen goldbeschichteten elektrisch
leitfähigen
Stößel 82 im Eingriff
ist, der durch eine Schraubenfeder 84 ständig nach
oben vorgespannt ist. Der Stößel 82 hat
eine goldbeschichtete Tasterspitze 85 und ist an seinem Zwischenabschnitt
mit einer ringförmigen
Schulter 86 versehen, die an einem komplementären oberen ringförmigen Sitz 88 anliegt,
und zwar neben dem oberen Ende des Rohrs 80, um zu verhindern,
dass sich der Stößel 82 weiter
als bis zu einer oberen Grenzposition unter der Vorspannung der
Feder 84 bewegt. Zwischen dem Sitz 88 und dem
offenen Ende 89 des Rohrs 80, durch das sich der
Stößel 82 zu
der Spitze 85 erstreckt, ist ein Aufnahmebereich 90 mit
reduziertem Durchmesser, der in Längsrichtung aufnimmt und Gleiten
ermöglicht,
vorgesehen, der durch Gesenkformen oder Walzen des Rohrs 80 radial
nach innen gegen einen äußeren Abschnitt 91 des
Stößels 82 mit
reduziertem Durchmesser erzeugt ist, der die ringförmige Schulter 86 mit
der Spitze 85 verbindet. Dieser Aufnahmebereich 90 hat
eine enge Toleranz mit dem äußeren Bereich 91,
um eine sehr gute Toleranz gegenüber
seitlichen Kräften
sowie eine glatte langlebige reziproke Axialbewegung des Stößels 82 gegen
die Vorspannung der Feder 84 zu bewirken, ohne dass der
Stößel 82 Kanten
oder Ecken berührt,
kratzt oder abnutzt. Ferner erzeugt das Gesenkformen oder Walzen
des Rohrs 80 gegen den äußeren Bereich 91 des
Stößels 82 die
gewünschte
Toleranz zwischen dem Lagerbereich 90 und dem äußeren Bereich 91 als
eine Folge der Materialrückfedereigenschaft
(Hysterese) nachfolgend zu dem Vorgang des Gesenkschmiedens oder
des Walzens.
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Das
Rohr 80 hat auch einen unteren ringförmigen Federsitz 92,
an dem das untere Ende der Feder 84 anliegt. Der Stößel 82 hat
vorzugsweise eine geneigte untere Oberfläche 93, die mit dem
oberen Ende der Feder 84 im Eingriff ist, um den Stößel 82 gleichzeitig
nach oben vorzuspannen und radial gegen das Rohr 80, um
eine verlässliche
elektrische Verbindung zwischen dem Stößel 82 und dem Rohr 80 zu
bewirken. Das untere Ende des Rohrs 80 weist eine axiale
Bohrung 94 zur dichtenden nachgiebigen Verbindung zwischen
dem Rohr 80 und einem Verbinder 96 (vgl. 5)
auf, um eine gute elektrische Übertragungsfähigkeit
und Tasteraufnahme zu bewirken.
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2 zeigt,
dass der Taster 78 von einem in der Tasterplatte 52 fest
verankertem Verbinder 96 getragen ist, und insbesondere,
dass der Verbinder 96 in die Bohrung 94 eingreift,
wie nachfolgend detaillierter erläutert wird. Ferner erstreckt
sich der Taster 78 und insbesondere das Rohr 80 durch
die Zwischenplatte 46 in einem darin vorgesehenen Ausricht-
und Führungskanal 81.
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Zwischen
der unteren Tasterplatte 52 und der Druckplatte 64 ist
eine abgedichtete Umhüllung gebildet,
wobei die Kanäle 81 und 44 eine
Fluidverbindung der Bereiche zwischen den Platten 52, 46, 42 und 64 ermöglichen.
In der Tasterplatte 52 ist ein Vakuumanschluss (nicht dargestellt)
vorgesehen, um die Erzeugung eines Vakuums in der abgedichteten Umhüllung zu
erlauben.
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Im
Gebrauch wird in der abgedichteten Umhüllung ein Vakuum erzeugt, in
dem der elastomere periphere Abstandshalter 48 allmählich zusammenfällt, um
es zu erlauben, dass sich die Deckplatte 42 zu der Zwischenplatte 46 nach
unten bewegt, so dass die Tasterstifte 85 in Kontakt mit
ausgewählten ausgerichteten
Kontaktpunkten auf der gedruckten Schaltungskarte 58 gelangen.
Dabei wird auch das periphere elastomere Kissen 70 zusammenfallen, um
es zu erlauben, dass sich die Druckplatte 64 zu der Deckplatte 42 bewegt,
wobei die Finger 74, 76 der Druckplatte 64 an
der gedruckten Schaltungskarte 58 anliegen und diese fest
gegen die nach oben gerichtete Vorspannung der zahlreichen Tasterstößel 82 halten.
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Die
in der Zwischenplatte 46 vorgesehenen Führungskanäle 81 werden die Taster 78 vertikal
korrekt ausrichten, so dass sie mit den Kontaktpunkten auf der gedruckten
Schaltungskarte 58, die sie kontaktieren sollen, ausgerichtet
sind. Ferner tragen die Durchgangsbohrungen 44 in der Deckplatte
auch zur Selbstausrichtung der Taster 78 in Bezug auf die
zugeordneten Kontaktpunkte der gedruckten Schaltungskarte bei. Tatsächlich haben
die Bohrungen 44 in der Deckplatte jeweils einen unteren
Bereich 44a mit vergrößertem Durchmesser,
was es erlaubt, dass die zugeordnete Tasterspitze 85 in
Eingriff mit der Bohrung 44 gelangt, selbst wenn die Tasterspitze leicht
fehlausgerichtet ist. Ein verjüngter
Zwischenhalsbereich 44b erlaubt es, die Tasterspitzenausrichtung
zu korrigieren, falls sie leicht fehlausgerichtet ist; und ein langgestreckter
oberer Abschnitt 44c, der sich zu der gedruckten Schaltungskarte 58 nach oben
erstreckt, hat einen Durchmesser, um die zugeordneten Tasterstifte 85 zu
dem Kontaktpunkt der gedruckten Schaltungskarte zu führen.
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Ferner
stellt die Tatsache, dass die gedruckte Schaltungskarte 58 direkt
auf der Deckplatte 42 liegt und darauf mit Hilfe der Ausrichtstifte 60, 62 positioniert
ist, die fest an der Deckplatte 42 befestigt sind, es sicher,
dass die Kontaktpunkte der gedruckten Schaltungskarte 58,
die in Kontakt mit den zugeordneten Tasterstiften 85 gelangen
sollen, in geeigneter Weise in Bezug auf die Bohrungen 44 der Deckplatte
ausgerichtet sind. Somit ist vor dem Hintergrund dieser Verbesserungen
gegenüber
den Vorrichtungen gemäß dem Stand
der Technik eine Fehlausrichtung der Tasterstifte 85 in
Bezug auf ihre entsprechenden beabsichtigten Kontaktpunkte auf der
gedruckten Schaltungskarte sehr unwahrscheinlich, wenn sie nicht
vollständig
vermieden wird.
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Ferner
ist gemäß der Erfindung
der Testtaster 78 nicht in einem Sockel oder einer Hülse installiert,
wie es bei herkömmlichen
Vorrichtungen der Fall ist. In Wirklichkeit greift der Taster 78 direkt
an einem Verbinder 96 an und zwar infolge seiner axialen
Bohrung 94. Der Zwischenplattenführungskanal 81 erlaubt
es, eine vertikale Ausrichtung des Tasters zu erreichen, selbst
obwohl kein langgestreckter Aufnahmesockel oder eine Hülse vorhanden
ist.
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Die
axiale Bohrung 94 ist eine langgestreckte zylindrische
Bohrung, die durch eine zylindrische rohrförmige Ausdehnung 98 des
Rohrs 80 gegenüber
dem langgestreckten Lager 90 definiert ist. Die rohrförmige Ausdehnung 98 erstreckt
sich von einer ringförmigen
Schulter, die den Federsitz 92 bildet, und ist koaxial
mit der Längsachse 99 des
Rohrs 80, der Feder 84 und dem Stößel 82.
Die rohrförmige Ausdehnung 98 definiert
eine kreisförmige,
den Verbindungsstift aufnehmende Öffnung 100, die ihrerseits
durch einen glatten kreisförmigen
Innenrand 101 definiert ist.
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Die
rohrförmige
Ausdehnung 98 ist wie auch der Lagerbereich 90 einstückig mit
dem Rest des Rohrs 80 ausgebildet und kann durch Walzen
oder Senkformen hergestellt sein.
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In
die Innenseite der Wand der Ausdehnung 98 zwischen der
Länge der
Ausdehnung 98 zwischen der Schulter für den Federsitz 92 und
der Öffnung 100 ist
wenigstens eine einrückbare
Arretierung 102 eingepresst oder gestanzt. Vorzugsweise
gibt es drei solcher Arretierungen 102, die entlang des
Umfangs der Ausdehnung und in einer zu der Achse 99 normalen
Ebene in gleichen Abständen
angeordnet sind. Die Rückhaltungen 102 perforieren
die rohrförmige Ausdehnung 98 nicht.
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Alternativ
können
die eine oder mehrere Rückhaltungen
an einem separaten Rohr statt an der Ausdehnung des Hauptrohrs vorgesehen
sein.
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Nunmehr
Bezug nehmend auf 5 ist eine erste Ausführung des
Verbinders 96 beschrieben. Der Verbinder 96 ist
mit Gold beschichtet, elektrisch leitfähig und weist einen Verbinderstift 103 auf,
der mit einer ringförmigen
gekrümmten
Spitze endet, um eine Einführung
in die Tasterbohrung 94 (3) durch
die Öffnung 100 und
einen parallelen Abschnitt 104 zu erleichtern, um eine
enge Passung innerhalb der Tasterbohrung 94 zu erreichen
und um in die Rückhaltung(en) 102 nachgiebig
und fest, jedoch lösbar,
einzugreifen, um den Taster 78 auf dem Verbinder 96 in
gutem elektrischen Kontakt damit aufzunehmen und festzuhalten.
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Das
innere Ende des Stiftes 103, das von der gekrümmten Spitze
entfernt ist, endet mit einer ringförmigen Verjüngung 105, die so
bemessen ist, dass sie abdichtend an dem glatten ringförmigen Rand 101 der
Tasterausdehnungsöffnung 100 angreift, wenn
der Verbinderstift 103 vollständig in die Bohrung 94 eingreift.
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Der
Verbinderstift 103 ist mit einem Drahtwickel-Stift 109 über einen
Plattenverbinderabschnitt 106 verbunden, der so bemessen
ist, dass er sich durch die Platte 52 (2)
erstreckt und fest in einer kreisförmigen Öffnung gehalten ist, die sich durch
die Platte 52 erstreckt. Die feste Aufnahme wird, wie dargestellt,
durch eine Zwischenpassung erreicht, die durch einen ringförmigen an
der Platte angreifenden Steg 107 unterstützt wird.
Alternative feste Aufnahmen könnten
durch Zahnprofile auf dem Abschnitt 106, durch die Verwendung
von Klebstoffen, Einspritzen usw. erreicht werden, wie es auf diesem
Gebiet des Standes der Technik wohlbekannt ist.
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Ein
formschlüssiger
Anschlagflansch 108 ist dazu vorgesehen, den Grad des Einführens des
Verbinders 96 in die Platte zu begrenzen.
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Typischerweise
hat die Bohrung für
einen Taster mit einem Gesamtdurchmesser von 0,054 Inch einen Innendurchmesser
von 0,0265 Inch, und der Stift 103 hat einen parallelen
Abschnitt 104 mit einem äußeren Durchmesser von 0,025 ± 0,0003
Inch, eine Verjüngung 105,
die von dem parallelen Abschnitt 104 bis auf einen maximalen äußeren Durchmesser
von 0,028 ± 0,001
Inch zunimmt, mit einem eingeschlossenen Winkel von 15 ± 2 Grad.
Taster von diesen Dimensionen mit Hülsenbefestigung würden einen
Tasterabstand in einer Aufnahme von 0,100 Inch erfordern, während mit
der gegenwärtigen Erfindung
ein Mittenabstand für
die Taster ohne Hülse
auf 0,075 Inch reduziert werden kann. In ähnlicher Weise ergeben sich
auch für
die Taster von anderen Dimensionen Reduzierungen für die Mittenabstände.
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6 zeigt
eine zweite Ausführung
des Verbinders 97. Bei dieser Ausführung werden Merkmale, die
der ersten Ausführung
des Verbinders entsprechen, nicht nochmals beschrieben. Der Verbinder 97 ist
ein zweiteiliger Zusammenbau zum Verbinden eines isolierten Drahtes 110 mit
dem Taster 78 mit Hilfe eines externen goldbeschichteten
elektrisch leitfähigen
Stiftes 111, der ähnlich
zu dem Stift 103 ist, jedoch nicht hohl, zur Aufnahme des
elektrischen Verbinders 112 des Drahtes 110, der
bei 113 in das hohle Innere des Stiftes 111 aufgeklemmt
ist, um eine gute elektrische Verbindung zu schaffen. Eine Hülse 114 aus
Polyester (Nylon) ist an dem Stift 111 durch einen ringförmigen Vorsprung 115 an
einer Ausdehnung des Stiftes 111 befestigt. Die Hülse 114 bedeckt
die Verbindung des Stiftes 111 und die Isolierung 116 des Drahtes 110 und
stellt einen festen Eingriff des Verbinders 97 in einer
kreisförmigen Öffnung der
Platte 52 sicher.
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Der
Verbinder (die Verbinder) 96, 97 sind im dichtenden
Eingriff mit der Platte 52, um eine luftdichte Befestigung
derart zu gewährleisten,
dass Luft und irgendwelche Verunreinigungen nicht durch die Einrichtung
oder den Körper
des Testers angesaugt werden können,
wenn ein Vakuum während
einer Testphase angelegt wird.
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7 zeigt
verschiedene Tasteranordnungen, die unterschiedliche Tasterhöhen aufweisen,
indem die Länge
der vorstehenden äußeren Bereiche 91 der
Stößel 82 und/oder
die axiale Länge
des Anschlagflansches 108 der Verbinder 96 (oder 97)
verändert
wird. Ferner zeigt diese Figur zwei Verbinder 117, dessen
Enden 118 drahtlose Anschlüsse zum Eingriff mit einer
gedruckten Schaltungstestkarte aufweisen. Ein beispielhafter Verbinder,
der einen drahtlosen Anschluss bereitstellt, ist in größerem Detail
in 10 wie nachfolgend beschrieben dargestellt.
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Der
Taster 78 kann mit einer Tasterspitze von Konfigurationen
versehen sein, die von der in 3 beschriebenen
Tasterspitze 85 abweichen. Unter Bezugnahme auf 8 sind
beispielhafte alternative Tasterspitzen gezeigt. Zum Beispiel kann
eine sphärische
Tasterspitze 130, eine speerartige Tasterspitze 132 oder
eine Meißel-Tasterspitze 134 an
dem Ende des Stößels 91 vorgesehen
sein, das zum Kontaktieren der gedruckten Schaltungskarte 58 vorgesehen ist.
Es können
auch Tasterspitzen mit anderen Konfigurationen verwendet werden.
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Unter
Bezugnahme auf 9 weist eine alternative
Ausführung
eines Verbinders 140 einen Drahtwickel-Stiftanschluss auf,
der an der unteren Tasterplatte 52 befestigt dargestellt
ist. Der Verbinder 140 weist einen Verbinderstift 142,
einen Plattenverbinderabschnitt 144 und einen ringförmigen verjüngten Abschnitt 146 zwischen
dem Verbinderstift 142 und dem Plattenverbinderabschnitt 144 auf.
Ferner weist der Verbinder 140 am von dem Verbinderstift 142 gegenüberliegenden
Ende des Platten verbinderabschnitts 144 auf. Zwei ringförmige Sicken 150 sind an
dem Plattenverbinderabschnitt 144 vorgesehen. Der Durchmesser
der ringförmigen
Sicken 150 ist so bemessen, dass eine Presspassung mit
dem betreffenden Loch in der unteren Tasterplatte 52 erreicht wird.
Nach Einführen
des Verbinders 140 innerhalb des betreffenden Loches in
der Tasterplatte 52 sichern die ringförmigen Sicken 150 den
Verbinder innerhalb der Tasterplatte 52 und halten eine
vertikale Ausrichtung des Verbinders 140 mit der Tasterplatte 52 ein.
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Unter
Bezugnahme auf 10 ist eine weitere Ausführung eines
Verbinders 160 dargestellt, die einen drahtlosen Anschluss
mit einer gedruckten Schaltungskarte 162 unterhalb des
Verbinders 160 und abwesend unterhalb des Verbinders 160 bereitstellt.
Der Verbinder 160 ist bei einer Ausführung an einem ersten und an
einem zweiten Verbinderabschnitt 164 bzw. 166 hergestellt.
Der erste Abschnitt 164 weist einen Verbinderstift 168 zur
Einführung
innerhalb der axialen Bohrung 94 des Testtasters 78 (3) auf. Ferner weist der erste Bereich
einen Körper 170 auf,
und der Verbinderstift 168 erstreckt sich von einem Ende
des Körpers 170.
Ein verjüngter Ring
ist zwischen dem Verbinderstift 168 und dem Körper 170 vorgesehen,
um eine Dichtung bereitzustellen, wenn der Verbinderstift 168 innerhalb
der axialen Bohrung 94 aufgenommen ist, wie oben diskutiert.
Eine axiale Bohrung 174 ist in dem Ende des ersten Abschnittes 164 gegenüber dem
Verbinderstift 168 vorgesehen, um einen gemeinsam abgestimmten
Stift 176 an einem Ende des zweiten Bereiches 166 des
Verbinders 160 aufzunehmen. Der abgestimmte Stift 176 erstreckt
sich von einem Ende eines Rohres 178. Ein Taster 180,
der eine Tasterspitze 182 aufweist, ist innerhalb des Rohrs 178 vorgesehen
und wird mittels einer schraubenförmigen Vorspannfeder (nicht
dargestellt) nach außen
gedrängt. Wie
bei dem Verbinder 160 links in 10 gezeigt, ist
der Taster in einer ausgefahrenen Position in der Abwesenheit einer
gedruckten Schaltungskarte dargestellt. Wie bei dem Verbinder 160 rechts
von 10 gezeigt, wird die Tasterspitze 182 in
Kontakt mit der gedruckten Schaltungskarte 162 gedrängt, um
so eine elektrische Verbindung mit einem Kontaktpunkt herzustellen,
der sich auf der gedruckten Schaltungskarte 162 befindet.
Der erste Verbinderabschnitt 164 weist zwei ringförmige Sicken 184 zur Sicherung
des ersten Verbin derabschnitts 164 innerhalb der unteren
Tasterplatte 52 und zur Aufrechterhaltung einer vertikalen
Ausrichtung des Verbinders 160 innerhalb der Tasterplatte 52 auf.
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Während der
Verbinder 160 als mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt 164, 166 hergestellt
dargestellt ist, kann ein Verbinder, der eine drahtlose Befestigung
erlaubt, als eine Komponente hergestellt sein, die einen rohrförmigen Körperabschnitt
mit einem Verbinderstift an einem Ende aufweist, das zur Einführung in
die axiale Bohrung 94 des Testtasters 78 bemessen
ist. Innerhalb des rohrförmigen
Körpers
ist ein Taster angeordnet und weist eine Tasterspitze auf, die sich
von dem Ende des Körpers
gegenüber
dem Verbinderstift erstreckt. Eine Mehrzahl von ringförmigen Sicken
kann auf dem Körper
vorgesehen sein, um den Verbinder innerhalb der unteren Tasterplatte 52 zu
sichern. Auf diese Weise wird die elektrische Verbindung zwischen
dem abgestimmten Stift 176 und der Bohrung 174 des
in 10 dargestellten ersten Verbinderabschnitts 164 eliminiert.
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Ein
Vorteil des gegenwärtig
beschriebenen Tasters und Verbinders besteht darin, dass keine Hülsen oder
Sockel zum Halten und vertikalen Ausrichten der Taster verwendet
werden. Statt dessen sind die Taster an ihren entsprechenden Verbindern
ausgerichtet, die in Rückhaltungen
in dem Taster eingreifen, die nachgiebig und lösbar den Taster halten und aufnehmen.
Dies verhindert es, dass die Taster zufällig freigegeben werden, z.B.
während
des Zusammenbaus der Einrichtung. Ferner erlaubt es die Zwischenplatte,
dass die Taster im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sind. Die
Abwesenheit von Taster aufnehmenden Sockeln oder Hülsen erlaubt
es, Taster mit großen
Durchmessern für
einen gegebenen erforderlichen Tasterabstand zu verwenden, was folglich
zu einem dauerhafteren Ergebnis führt, das eine geringere Beschädigungsgefahr
aufweist und das einer Abnutzung länger widersteht als Taster,
die Hülsen
oder Sockel verwenden.
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Ferner
wird die Ausrichtung der Taster mit ihren entsprechenden Kontaktspitzen
an der gedruckten Schaltungskarte durch das Vorhandensein der Durchgangsbohrungen
in der Deckplatte verbessert, die sich von der Tasterspitze nach
oben zu der gedruckten Schaltungskarte erstrecken, um so zu verhindern,
dass die Tasterspitze quer fehlausgerichtet ist und die gedruckte
Schaltungskarte an einer anderen Stelle als an dem beabsichtigten
Kontaktpunkt darauf berührt.
Die Durchgangsbohrungen der Zwischenplatte und die Tatsache, dass
die Ausrichtungsstifte an der Deckplatte befestigt sind anstatt
an der Tasterplatte, hilft auch dabei, die Ausrichtung der Taster
mit ihren betreffenden beabsichtigten Kontaktpunkten auf der gedruckten
Schaltungskarte zu verbessern.
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Es
sei erwähnt,
dass die gegenwärtig
offenbarten Testtaster und Verbinder aus irgendeinem geeigneten
Metall, wie etwa Berylliumkupfer, hergestellt sein können und
mit Gold oder einem anderen geeigneten Material beschichtet sein
können,
um die Leitfähigkeit
zu verbessern und/oder um die Korrosion zu vermindern.