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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halter zum Niederhalten oder Auflegen einer zu prüfenden Platine in einer Prüfanordnung, sowie eine Halterplatte mit einer Anzahl von entsprechenden Haltern.
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Bei der Produktion von mit elektronischen bzw. elektrischen Baugruppen und Schaltungen bestückten Platinen ist es üblich, diese mit Hilfe verschiedener Prüfverfahren, wie z.B. InCircuit-Test oder Funktionstest auf Funktionalität zu prüfen. Hierzu wird die zu prüfende Platine in einer Prüfanordnung an bestimmten Prüfpunkten mit einer Schnittstelle eines Prüfgerätes elektrisch verbunden. Über diese Prüfpunkte werden elektrische Signale und/oder Betriebsspannungen zu der Platine geleitet und die dort generierten Spannungen und/oder Ströme gemessen, um das einwandfreie Funktionieren oder Fehler in den Baugruppen bzw. Schaltungen der Platine zu bestimmen. Prüfgeräte umfassen in der Regel an ihrer Schnittstelle eine standardisierte Anordnung von Kontaktstellen. Um diese Kontaktstellen mit den Prüfpunkten der Platine zu verbinden, werden in der Regel sogenannte Prüfadapter verwendet. Diese Prüfadapter leiten die elektrischen Signale von der Schnittstelle des Prüfgerätes zu der zu prüfenden Platine und umgekehrt. Die Prüfadapter weisen in der Regel eine Anzahl von Kontaktstiften, sogenannte Prüffedern oder Prüfnadeln auf, über die das Prüfgerät mit den zu prüfenden Elementen auf der Platine in Kontakt tritt. Diese Prüffedern oder Prüfnadeln sind oft federnd gelagert und die zu prüfende Platine wird in der Regel mittels auf einer Halterplatte angeordneten Haltern auf diese Federn gelagerten Prüfnadeln bzw. Prüffedern gedrückt. In Prüfadaptern werden unter Umständen mehrere tausend Prüfnadeln gleichzeitig kontaktiert, sodass in Summe große Federkräfte auftreten. Eine beispielhafte Ausgestaltung gemäß dem Stand der Technik ist in der
DE 102 25 028 B3 beschrieben.
1 zeigt schematisch eine entsprechende Anordnung mit einer zu prüfenden Platine
1 mit auf der Platine angeordneten Bauelementen
5. Die Platine wird durch eine Anzahl Halter
4, die auf einer Halterplatte
3 angeordnet sind, von oben auf Federn gelagerte Prüfnadeln bzw. Prüfstifte
6 eines Prüfadapters
2 gedrückt. Im in der
1 gezeigten Zustand befindet sich die Platine
1 in der Prüfposition, in der die Platine
1 durch die Halter
4 auf Lagerelemente
10 des Prüfadapters
2 gedrückt wird, so dass die federnd gelagerten Prüfnadeln
6 die zu prüfenden Kontaktstellen auf der Unterseite der Platine
1 unter Druck und daher elektrisch zuverlässig kontaktieren. Es gibt Ausgestaltungen, in denen sich der Prüfadapter
2, die Platine
1 und die Halterplatte
3 mit den Haltern
4 in einem Vakuum befinden, um bessere Prüfergebnisse zu erzielen. Weiterhin kann die in
1 gezeigte Situation mechanisch umgekehrt sein, das heißt, der Prüfadapter
2 kann obenliegend sein und die Platine
1 wird von unten durch die Halter
4 der Halterplatter
3 gegen die Federn gelagerten Prüfstifte bzw. Prüfnadeln
6 gedrückt, bis sie auf den Lagerelementen
10 des Prüfadapters
2 aufliegt. In
1 ist weiterhin ein Pfeil KE eingezeichnet, der die Druckrichtung der Platine auf die Halter
4 der Halterplatte
3 angibt, das heißt die Richtung der Krafteinwirkung auf die Halter
4. In der Regel verlaufen die Ebenen der Halterplatte
3 und der zu prüfenden Platine
1 parallel, wobei die Krafteinwirkung KE senkrecht zu diesen Ebenen gerichtet ist. Bei großer Federkraft werden die Halter
4 in einzelnen Anwendungen aus glasfaserverstärkten Kunststoffplatten heraus gefräst.
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Problematisch ist im Stand der Technik, dass durch die immer dichtere Bauteilbestückung auf den Platinen immer weniger Platz für die Halter 4 bleibt, um die auftretenden Kräfte aufzufangen und auf die Halterplatte 3 zu leiten. Gleichzeitig steigt das Interesse, aus Kosten- und Gewichtsgründen immer dünnere Leiterplatten für die Platinen 1 zu verwenden. Je geringer die Dicke der Platine ist, in umso geringeren Abstand müssen aber Halterpunkte vorhanden sein, um die bei bestückten Platinen durch Richtlinien vorgegebene maximale Dehnungsbelastung nicht zu überschreiten. Durch die steigenden Anforderungen werden gefräste Halterplatten so aufwendig zu fräsen und so instabil, das aus Kostengründen und aus Gründen der mechanischen Zuverlässigkeit ein wirtschaftlicher Einsatz in Prüfadaptern oft nicht mehr möglich ist. Ausschlaggebend für die Instabilität ist die Tatsache, dass die aus dem Plattenmaterial herausgefrästen Halter aus Schichten übereinander liegender Glasfasern bestehen, die keine Verbindung untereinander mehr haben. Ein Beispiel hierfür ist in 2 gezeigt. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Halters 4 mit Trägerelement und zwei Haltespitzen gemäß dem Stand der Technik, wobei die gestückelt gezeigten Fasern quer zur Richtung der Krafteinwirkung KE liegen, so dass sie keine Verbindung untereinander haben.
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Ziel der Erfindung ist es, Halter aus einem Haltermaterial zu finden, aus dem Halterplatten für erfindungsgemäße Halter heraus gefräst werden können, die eine wesentlich höhere Stabilität aufweisen.
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Dieses Ziel wird durch Material aus faserverstärktem Kunststoff erreicht, der im Gegensatz zu den handelsüblichen Kunststoffplatten mit waagerechtem Faserverlauf einen senkrechten Faserverlauf aufweist. Die jetzt heraus gefrästen einzelnen Halter bestehen jetzt aus senkrecht laufenden Fasern, die im Restmaterial der Platte verankert sind. Senkrecht heißt hier in Richtung der Krafteinwirkung KE.
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Erfindungsgemäß wird ein Halter zum Niederhalten oder Auflegen einer zu prüfenden Platine in einer Prüf-anordnung zur Verfügung gestellt, wobei der Halter ein Trägerelement und zumindest eine auf dem Trägerelement angeordnete Halterspitze aus einem faserverstärktem Kunststoffmaterial umfasst, wobei die Halterspitze der Gestalt aus dem faserver-stärkten Kunststoffmaterial hergestellt und auf dem Trägerelement angeordnet ist, dass sich die Fasern des Kunststoffmaterials parallel zur Richtung der Krafteinwirkung auf bzw. durch die Platine erstrecken, wobei das Trägerelement aus dem gleichen Material besteht wie die zumindest eine Halterspritze, und das Trägerelement und die zumindest eine Halterspitze einstückig ausgebildet sind. In anderen Worten wird der Halter mit Trägerelement und Haltespitze(n) vorteilhafter Weise in einem Arbeitsgang aus einem Stück faserverstärktem Kunststoffmaterial in der definierten Weise hergestellt.
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Durch die Ausrichtung der Fasern des faserverstärktem Kunststoffmaterial parallel zur Richtung der Krafteinwirkung auf bzw. durch die Platine ist es möglich, sehr dünne Halter, das heißt sehr dünne Trägerelemente und/oder Halterspitzen auf dem Trägerelement bereitzustellen, die um ein vielfaches stärker und belastbarer sind als bisher bekannte derartige Halter.
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Die erfindungsgemäßen Halterspitzen und Trägerelemente können jede beliebige geeignete Form aufweisen, einschließlich runden, eckigen oder anderen vorstellbaren Querschnittsformen. Vorteilhafterweise weist die Halterspitze jedoch eine größere Länge als Breite bzw. Tiefe auf und ist der Gestalt aus dem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt und auf dem Trägerelement angeordnet, dass sich die Fasern parallel zur Länge erstreckten. Es sind jedoch auch Anwendungen vorstellbar, bei denen die Halterspitze eine größere Breite bzw. Tiefe als Länge aufweist.
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Vorteilhafterweise sind die Fasern Glasfasern, Kohlefasern oder Aramidfasern. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn das Trägerelement und/oder die zumindest eine Halterspitze Frästeile sind. Alternativ kann es von Vorteil sein, wenn das Trägerelement und/oder die zumindest eine Halterspitze Drehteile sind.
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Weiterhin kann das Trägerelement in einer vorteilhaften Implementierung eine Anzahl von Halterspitzen aufweisen.
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Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin eine Halterplatte mit einer Anzahl von erfindungsgemäßen Haltern. Vorteilhafterweise können die Trägerelemente der Halter abnehmbar auf der Halterplatte angeordnet sein.
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Die Erfindung umfasst weiterhin einen Prüfadapter zum Prüfen von Platinen, bei dem Lagerelemente zum Auflegen bzw. Andrücken der Platine als erfindungsgemäße Halter ausgestaltet sind.
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen
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1 eine schematische Seitenansicht einer Prüf-anordnung mit Halterplatte, zu prüfender Platine und Prüfadapter im Ausschnitt,
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2 eine schematische Seitenansicht eines bekannten Halters mit Trägerelement und Halterspitzen.
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3 eine erfindungsgemäße, schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Halters mit Trägerelement und vier Halterspitzen,
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4 eine schematische Seitenansicht einer Prüfanordnung mit erfindungsgemäßen Haltern, zu prüfender Platine und Prüfadapter im Ausschnitt, und
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5 eine schematische Draufsicht auf eine zu prüfende Platine mit Bauelementen und Auflagefläche für einen erfindungsgemäßen Halter zwischen den Bauelementen
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1 wurde bereits zur Erläuterung der aus dem Stand der Technik bekannten Technologie herangezogen. Es ist hervorzuheben, dass 1 eine schematische, ausschnittsweise Seitenansicht einer Prüfanordnung mit zu prüfender Platine 1, Prüfadapter 2 und Halterplatte 3 zeigt. Die Halterplatte 3 mit darauf angeordneten Haltern 4 ist lediglich schematisch dargestellt. Es ist hervorzuheben, dass die dargestellte Anordnung auch auf den erfindungsgemäßen Halter 14 anzuwenden ist bzw. zutrifft, wie er z. B. in 3 dargestellt ist Eine entsprechende Ausgestaltung einer Prüfanordnung mit erfindungsgemäßen Haltern 14 ist schematisch als Beispiel in 4 dargestellt, in der die gleichen Elemente wie in 1 und die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird auf die obigen Erläuterungen in Bezug auf den Aufbau und die Verwendung der in 1 gezeigten Prüfanordnung weiter oben verwiesen. Die Beschreibung des erfindungsgemäßen Halters 14 erfolgt nachfolgend.
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3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Halters 14 mit einem Trägerelement 8 und vier auf dem Trägerelement 8 angeordneten Halterspitzen 7. Die Halterspitzen 7 bestehen aus einem faserverstärktem Kunststoffmaterial und sind so aus diesem hergestellt und auf dem Trägerelement 8 angeordnet, dass sich die Fasern 9 parallel zur Richtung der Krafteinwirkung KE auf bzw. durch die Platine 1 erstrecken. Die Wirkung der Krafteinwirkung KE wurde bereits in 1 dargestellt und erläutert. Die Fasern 9 der Halterspitzen 7 als auch des Trägerelementes 8 im dargestellten Beispiel erstrecken sich in Richtung der Krafteinwirkung KE, so dass die Fasern im Grundmaterial des Trägerelementes verankert sind. Hierdurch wird eine sehr hohe Stabilität und Bruchfestigkeit der Halterspitzen 7 sowie des Trägerelementes 8 erreicht. Es ist hervorzuheben, dass in 3 das Trägerelement 8 vier Halterspitzen 7 umfasst. Erfindungsgemäß kann ein einziges Trägerelement 8 eines Halters 14 jedoch eine beliebige Anzahl von Halterspitzen 7 umfassen. Die Halterspitzen 7 sind dabei einstückig mit den Trägerelement 8 und bestehen aus dem gleichen faserverstärktem Kunststoffmaterial. Beispielsweise können Trägerelement 8 und Halterspitzen 7 eines Halters 14 hierbei Drehteile oder Frästeile sein, die aus einem einzigen Stück faserverstärktem Kunststoffmaterial hergestellt sind. Erfindungsgemäß können Trägerelement 8 und Halterspitzen 7 jede beliebige, geeignete Form und Ausdehnung aufweisen.
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Wie oben kurz erwähnt, zeigt 4 eine schematische Seitenansicht einer Prüfanordnung mit erfindungsgemäßen Haltern 14, einer zu prüfenden Platine 1 und Prüfadapter 2 in einem Ausschnitt. Hierbei entspricht die generelle Anordnung der Prüfanordnung der in 1 gezeigten Anordnung, sodass die Ausführungen in Bezug auf 1 auch hier zutreffen. Lediglich die Ausgestaltung der Halter 14 in 4 ist erfindungsgemäß, wie in Bezug auf 3 erläutert. Wie in 4 zu erkennen ist, sind die Halter 14, in Beispiel von 4 mit 3 Halterspitzen 7 bzw. mit einer Haltespitze 7 ausgestattet und mittels Lagerelement 15 an der Halterplatte 3 befestigt. Es ist jedoch auch realisierbar, dass die erfindungsgemäßen Halter 14 direkt an der Halterplatte 3 angeordnet sind. So ist zum Beispiel realisierbar, dass die in 4 dargestellten Elemente 16, die sich direkt zwischen Halterplatte 3 und der Oberfläche der Platine 1 erstrecken, als erfindungsgemäße Halter 14 ausgestaltet sind. Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, dass in der Prüfanordnung 4 Lagerelemente 20 des Prüfadapters 2 dargestellt sind, auf denen die zu prüfende Platine 1 aufliegt. Die Funktion der in Figur dargestellten Lagerelemente 20 entspricht im Wesentlichen der Funktion der in 1 gezeigten Lagerelemente 10, sodass die Ausführungen entsprechend gelten. Erfindungsgemäß können jedoch auch die in 4 dargestellten Lagerelemente 20 als erfindungsgemäße Halter 14 ausgestaltet sein. In anderen Worten kann der Prüfadapter 2 Halter 14 mit einer oder mehrere Halterspitzen 7 und Trägerelement 8 aufweisen, wobei das Trägerelement 8 jeweils auf den Prüfadapter 2 angeordnet bzw. befestigt ist und die Platine 1 auf den Haltern 14 aufliegt bzw. durch die Halterplatte auf diese gedrückt wird, entsprechend den in Bezug auf die 1 beschrieben mechanischen Umkehr von Prüfadapter 2 und Halterplatte 3.
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Wie weiter unten erläutert wird, wird die Form, Größe und Ausdehnung von Trägerelement 8 und Halterspitzen 7 im Wesentlichen durch die zu prüfende Platine 1 und die Anordnung der Bauelemente 5 auf der Platine 1 bestimmt. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Halter 14 mit den Halterspitzen 7 und Trägerelement 8 mit den Fasern in Richtung der Krafteinwirkung KE ist so, dass das Material nur als Streifen hergestellt werden kann, da es aus dicken Platten seitlich abgesägt werden muss. Technisch sind bei Fasermaterialherstellern nur diamantbeschichtete Kreissägen bis 100mm Schnittbreite im Einsatz, sodass Streifen zwischen und 500 und 1000mm lang, bis 100mm breit und 12mm hoch hergestellt werden. Die als normale Faserplatte mit liegenden Fasern hergestellte Basisplatte hat dann eine Fläche von ca. 1000 × 1000mm und 100mm Höhe und wird bei hohem Druck und hoher Temperatur gepresst bzw. gebacken. Daraus werden dann ca. 12,5mm breite Streifen abgesägt und auf 12mm Dicke erst trocken und dann nass geschliffen. So können Halter 14 hergestellt werden, die alle exakt die gleiche Höhe haben, was für eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die Platine 1 wichtig ist. Die Dicke der Halter 14 im Bereich von 12mm ist sinnvoll, da doppelseitige Prüfadapter mit Prüfnadeln und Hülsen von unten (vergleiche 1) und oben entsprechend den Maßen gängiger Federkontakthersteller die oberen Prüfnadeln in einer Trägerplatte montiert werden, die 12mm Abstand von der zu prüfenden Platine 1 hat.
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Breitere Streifen als 100mm sind schwer herzustellen, da große Platten mit vielmehr als 100mm Dicke mit dem schlecht wärmeleitenden Fasermaterial bis zu mehrere Tage im Pressofen verbringen müssen. Grundplatten mit einer Dicke von mehr als 100mm müssten auch mit einer Bandsäge gesägt werden und können dann wesentlich schlechter plan geschliffen werden, als solche die mit einer Kreissäge gesägt werden. Daher ist es sinnvoll, dass große Platten für die Halter 14 aus dem erfindungsgemäßen Material mit Streifen z.B. 100mm Breite hergestellt werden. Bei Beschädigung der erfindungsgemäßen Halter 14 lassen sich diese (leichter und kostengünstiger) auswechseln.
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Es ist hervorzuheben, dass für das erfindungsgemäße faserverstärkte Kunststoffmaterial jegliches geeignete Faserkunststoffmaterial verwendet werden kann. Vorteilhafterweise sind die Fasern Glasfasern, Kohlefasern oder Aramidfasern.
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5 zeigt einen Ausschnitt aus einer schematischen Draufsicht auf eine Platine 1 mit Bauelementen 5 und einer durch die Bauelementen 5 bestimmten und zwischen ihnen angeordneten Auflagefläche 12 für die erfindungsgemäßen Halterspitzen 7 des bzw. der erfindungsgemäßen Halter(s) 14. Die vorliegende Erfindung beinhaltet auch ein neues und erfinderisches Verfahren zum Auswählen von Positionen bzw. Flächen auf einer Platine 1 zum aufsetzen der erfindungsgemäßen Halter 14. Das allgemeine Ziel ist eine möglichst große Auflagefläche der Halterspitzen 7 auf der Platine 1 zwischen den Bauelementen 5 zu wählen, um den Druck auf die Platine 1 gut zu verteilen. Hierbei ist ein definierter Sicherheitsabstand zu den Bauelementen 5 einzuhalten. Weiterhin sind Positionen auszuwählen, bei denen kein schwerdefinierter Sicherheitsabstand zu den Bauelementen 5 vorkommt. Beispielsweise können senkrechtstehende Bauelemente 5 mit Anschlussdrähten schräg stehen und sind daher positionsmäßig schwer definierbar. Andere Bauelemente können einem starken Verschwimmen in ihren Lötstellen unterliegen und so eine hohe Positionstoleranz haben. Weiterhin ist es wichtig, für die Halter 14 und die Halterspitzen 7 eine möglichst stabile mechanische Geometrie zu wählen. Beispielsweise sind eine T- oder eine L-Form für die Halter 14 bzw. die Anordnung der Halterspitzen 7 auf dem Halter 14 besser, als nur schmale und längliche Formen, da hierdurch der Druck besser verteilt und die Stabilität erhöht wird.
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Die optimale Erfindung aller obengenannten Kriterien lässt sich gut oder am besten erreichen, wenn ein Polygon um die potenziellen Auflagepositionen bzw. Auflageflächen gezogen wird, das an die Ränder der Bauelemente 5 anschließt. Ein derartiges Polygon 11 ist beispielshafterweise in 5 gezeigt. Dieses Polygon 11, d. h. eine Summe aus mehreren geometrischen Elementen beliebiger geeigneter Form, wird dann um einen Sicherheitsabstand nach innen geschrumpft, wie durch die Fläche 12 in 5 gekennzeichnet ist. Die erfindungsgemäßen Halter 14 sowie die an dem Halter angeordneten Halterspitzen 7 sind und werden dann so ausgestattet, dass sie sich formschlüssig an die entstandene Fläche anpassen, beispielweise an die Fläche 12 wie sie in 5 gezeigt ist. Entsprechend können die Halterspitzen 7 des erfindungsgemäßen Halters auch flächig ausgestattet sein bzw. ein entsprechendes Volumen aufweisen, um Flächen wie z.B. die Fläche 12 von 5 entsprechend zu bedecken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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