DE10304881A1

DE10304881A1 - Verfahren und Vorrichtung für die Verwaltung von Kräften in einer drahtlosen Haltevorrichtung

Info

Publication number: DE10304881A1
Application number: DE10304881A
Authority: DE
Inventors: Cherif Ahrikencheikh; Julie L Stahmer
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2002-04-02
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2003-10-23
Also published as: GB2387279A; US20030184329A1; TW200305021A; GB2387279B; SG106112A1; US6667628B2; TWI280367B; MY129902A; HK1055796A1; GB0305311D0

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausgleichen von Kräften in einer Haltevorrichtung und zum Reduzieren von Kräften in einer Sondenplatte, die in der Haltevorrichtung untergebracht ist. Eine Mehrzahl von doppelendigen Sonden sind in der Sondenplatte positioniert. Eine erste Spitze, die an einer der doppelendigen Sonden positioniert ist, ist in Kontakt mit einer zu testenden Platine. Eine zweite gegenüberliegend angeordnete Spitze, die an dem anderen Ende der doppelendigen Sonde angeordnet ist, ist in Kontakt mit einer drahtlosen PCB. Eine Feder verläuft entlang der Länge der doppelendigen Sonde und ist in Kontakt mit der ersten Spitze und der zweiten Spitze. Während Abwärtskräfte von der zu testenden Platine angelegt werden und Aufwärtskräfte von der drahtlosen PCB angelegt werden, bewegen sich die Spitzen nach unten bzw. nach oben, und die Feder wird komprimiert, wodurch die Kräfte in der Sondenplatte vermindert/reduziert werden. Da außerdem die Feder entlang der Länge einer doppelendigen Sonde verläuft und in Kontakt sowohl mit der ersten Spitze als auch der zweiten Spitze ist, werden die Abwärtskräfte, die von der zu testenden Platine gegenüber den Aufwärtskräften, die von der drahtlosen PCB kommen, ausgeglichen. Die doppelendige Sonde wird mit mehreren konzentrischen Kreisen in die Sondenplatte preßsitzmäßig eingebracht, um das Drehen um eine Achse zu begrenzen. Schließlich umfaßt die Sondenplatte ein Sondenfeld, das ...

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Testsysteme. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf elektronische Testsysteme.

Moderne elektronische Systeme sind mit einer großen Vielfalt von Schaltungen und Bauelementen (z. B. Transistoren, Logikgattern usw.) implementiert. Die Schaltungen und Bauelemente sind oft in einem sehr kleinen Bereich positioniert. Außerdem sind die Verbindungen zwischen den Bauelementen in einem kleinen Bereich gelegt. Mit einer solch großen Dichte von Bauelementen und Verbindungen zwischen Bauelementen, die in einem kleinen Bereich positioniert sind, hat sich ein Industriezweig zum Testen moderner elektronischer Systeme entwickelt. Die elektronischen Systeme werden oft in Schaltungsplatinen, wie z. B. gedruckten Schaltungsplatinen (PCB; PCB = printed circuit board) angelegt. Diese PCB umfassen eine große Population an Bauelementen und eine große Population an Verbindungen zwischen den Bauelementen. Als Folge hat sich eine große Vielfalt von elektronischen Testsystemen zum Testen gedruckter Schaltungsplatinen entwickelt.

Eine herkömmliche PCB umfaßt Bauelemente und eine Anzahl von Verbindungen zwischen den Bauelementen. Die Verbindungen zwischen den Bauelementen dienen als Leitungen zum Führen von elektrischem Strom zwischen den Bauelementen. Die Leitungen zum Führen von elektrischem Strom werden oft als Leiterbahn bezeichnet. Diese Leitungen werden auch beim Testen der Bauelemente und schließlich beim Testen der PCB verwendet. Die Leitungen, die zwischen Bauelementen verlaufen, sind typischerweise aus einem leitfähigen Material, wie z. B. Metall, hergestellt. Außerdem sind sowohl auf der Oberseite als auch der Unterseite der PCB Taschen aus dem Metallmaterial, die als Anschlußflächen (Pads) bezeichnet werden, gebildet, um einen Kontaktpunkt zum Testen zu liefern.

Ein herkömmliches elektronisches Testsystem umfaßt eine Haltevorrichtung und Testgerätelektronik. Die Haltevorrichtung hält eine zu testende Platine (z. B. PCB). Außerdem richtet die Haltevorrichtung die zu testende Platine aus und liefert einen Mechanismus für Signale, die durch die Testgerätelektronik erzeugt werden, um die zu testende Platine zu erreichen und dann für die Analyse zu der Testgerätelektronik zurückzukehren. Die Haltevorrichtung ist auf der Testgerätelektronik angeordnet.

Elektronische Testsysteme führen Tests an PCBs durch, durch Senden von Strömen durch Leiterbahnen an der zu testenden Platine. Die Ströme werden von einem Punkt an der PCB zu einem zweiten Punkt an der PCB gesendet. Typischerweise wird ein Kontakt mit einer Kontaktanschlußfläche an der Unterseite der PCB an einer ersten Position hergestellt, und ein Kontakt wird mit einer Kontaktanschlußfläche an der Unterseite der PCB an einer zweiten Position hergestellt. Strom wird dann von der ersten Position durch die Leiterbahnen zu der zweiten Position erzeugt. An der zweiten Position kann dann eine Spannung gemessen werden, um zu bestimmen, ob die Leiterbahnen und die Verbindung zu den Leiterbahnen richtig arbeiten. Die Testgerätelektronik erzeugt und mißt den Strom. Die Testgerätelektronik umfaßt typischerweise Software, die den Prozeß steuert und automatisiert.

Herkömmliche elektronische Testsysteme umfassen typischerweise eine verdrahtete Haltevorrichtung oder eine drahtlose Haltevorrichtung. Bei herkömmlichen elektronischen Testsystemen, die eine verdrahtete Haltevorrichtung umfassen, wird eine zu testende Platine (z. B. PCB) auf eine Stütze plaziert, die auf einer Haltevorrichtung positioniert ist.

Eine Mehrzahl von Sonden verlaufen durch den Mittelbereich der Haltevorrichtung. Die Sonden sind in einer Sondenplatte untergebracht. Die Sondenplatte hält die Sonden in einer im wesentlichen vertikalen Position, so daß die Sonden als ein elektrischer Weg für Testsignale dienen können. Die Sonden stellen an einem Ende Kontakt mit der zu testenden Platine her und erstrecken sich an dem anderen Ende in die nächste Nähe der Testgerätelektronik. Drähte werden dann über Stifte, die in die Sondenplatte eingefügt werden, von der Testgerätelektronik zu den Sonden geleitet. Als Folge ist ein elektrischer Weg von der Testgerätelektronik über die Drähte zu den Sonden und dann zu der zu testenden Platine hergestellt. Durch die Testgerätelektronik werden dann Testsignale erzeugt. Die Testsignale laufen über den elektrischen Weg und zurück zu der Testgerätelektronik entlang einem ähnlichen Pfad. Die Testsignale werden dann durch die Testgerätelektronik analysiert.

In einer verdrahteten Haltevorrichtung liefern die Drähte einen elektrischen Weg für Leiterbahnströme. Die Ströme verlaufen durch die Drähte und dann durch die Sonden zu der zu testenden Platine. Da sich die Anzahl von Bauelementen auf PCBs erhöht hat und sich die Größe der PCBs verringert hat, ist es jedoch schwierig geworden, diese Drähte in einem solchen kleinen Bereich zu plazieren. Beispielsweise kann eine PCB, die 16 Zoll mal 24 Zoll ist, 3.000 bis 4.000 Bauelemente auf der Platine aufweisen. Folglich müssen 3.000 bis 4,000 Drähte von der Testgerätelektronik zu den Sonden verbunden werden. Dies führt zu einer unglaublichen Überbelegung in einem sehr kleinen Bereich. Falls es eine Fehlfunktion gibt, ist es außerdem sehr schwierig, innerhalb der 4.000 Drähte einen einzigen nichtfunktionierenden Draht zu identifizieren. Daher wird die Fehlersuche zu einem Hauptthema.

Als Folge entwickelte sich eine modernere Haltevorrichtungsanordnung, die versucht, den Bedarf an Drähten in einer Haltevorrichtung zu eliminieren. Die neueste Version der Haltevorrichtung wird oft als eine drahtlose Haltevorrichtung bezeichnet. In der aktuellsten Version sind in einer Haltevorrichtung Sonden untergebracht, die verwendet werden, um mit Kontaktanschlußflächen an der Unterseite einer zu testenden Platine Eingriff zu nehmen. Eine Haltevorrichtungs-PCB oder eine drahtlose PCB ist in der Haltevorrichtung positioniert und an einem gegenüberliegend angeordneten Ende der Proben positioniert. Die drahtlose PCB umfaßt eine Mehrzahl von Leiterbahnstrukturen zum Leiten von elektrischen Signalen in der PCB zwischen Kontaktanschlußflächen sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite der drahtlosen PCB. Ein Kontakt wird zwischen dem Testgerät und der Unterseite der drahtlosen PCB hergestellt. Als Folge ist ein elektrischer Weg zwischen dem Testgerät und der drahtlosen PCB hergestellt. Die Testsignale werden durch die verschiedenen Leiterbahnstrukturen in der drahtlosen PCB geleitet. Sonden stellen dann einen Kontakt mit der Oberseite der drahtlosen PCB her, und zwischen der drahtlosen PCB und der zu testenden Platine ist ein elektrischer Weg hergestellt. Schließlich ist unter Verwendung der drahtlosen PCB ein elektrischer Weg von dem Testgerät durch die drahtlose PCB zu der zu testenden Platine hergestellt.

Damit ein herkömmliches elektronisches Testsystem richtig funktioniert, muß ein guter elektrischer Weg zwischen der Testgerätelektronik und der zu testenden Platine hergestellt werden. Als Folge müssen die Kontakte und Wege zwischen der Testgerätelektrode, der drahtlosen PCB, den Sonden und der zu testenden Platine hergestellt und beibehalten werden. Bei einem herkömmlichen elektronischen Testsystem wird an die zu testende Platine und die drahtlose PCB Kraft angelegt, so daß die Sonden Elektrizität leiten können, indem dieselben in Kontakt mit beiden Platinen bleiben. Sobald die zu testende Platine und die drahtlose PCB in Kontakt mit den Sonden sind, ist die Haltevorrichtung in der Lage, die Übertragung von Testsignalen zu der zu testenden Platine zu ermöglichen. Falls es jedoch einen Abstand zwischen einer der Platinen und den Sonden gibt, können die Testsignale nicht weitergeleitet werden, oder können weitergeleitet werden und falsche Ablesungen erzeugen.

Der Kontakt wird zwischen den Haltevorrichtungs-PCBs und den Haltevorrichtungssonden beibehalten, indem Abwärtskräfte an die zu testende Platine und Aufwärtskräfte an die drahtlose PCB angelegt werden. Die zu testende Platine wird oft in einem vakuumabgedichteten Bereich plaziert und Abwärtskräfte werden angelegt, indem Luft aus dem vakuumabgedichteten Bereich entfernt wird. Wenn die Luft von dem vakuumabgedichteten Bereich entfernt wird, erfährt die zu testende Platine eine Abwärtskraft (z. B. Vakuumkraft). Außerdem erzeugen federgeladene Testgerätkontaktpunkte (z. B. Stifte), die die Unterseite der drahtlosen PCB in Eingriff nehmen, Aufwärtskräfte an der drahtlosen PCB. Als Folge der Abwärtskraft von der zu testenden Platine und der Aufwärtskraft von der drahtlosen PCB behalten die Haltevorrichtungssonden ihren Kontakt bei.

Als Folge der vorhergehenden Konfiguration kann eine große Menge an Belastung in einer Haltevorrichtung aufgebaut werden. Wie vorher erwähnt wurde, ist die drahtlose PCB Kräften unterworfen, die nach oben drücken, so daß dieselbe in Kontakt mit den Sonden bleibt. Außerdem gibt es auch Abwärtskräfte, die an die zu testende Platine angelegt werden, wenn Luft von der vakuumabgedichteten Kammer entfernt wird, oder bei Systemen ohne Vakuumabdichtung erscheinen Kräfte, wenn die zu testende Platine zum Testen in Position nach unten gezogen wird. Die Aufwärtskräfte werden durch die drahtlose PCB zu den Sonden übertragen. Außerdem werden die Abwärtskräfte durch die zu testende Platine zu den Sonden übertragen. Daher empfangen die Sonden sowohl Aufwärts- als auch Abwärtskräfte in der Haltevorrichtung. Da die Sonden in der Sondenplatte befestigt sind, werden diese Kräfte auch zu der Sondenplatte übertragen.

Es kann eine Nichteinheitlichkeit oder ein Ungleichgewicht zwischen den Kräften geben. Es kann sein, daß die Sonden nicht einheitlich in der Haltevorrichtung verteilt sind. Folglich kann es in einem Bereich eine höhere Konzentration von Sonden geben als in einem anderen Bereich. Die nichteinheitliche Verteilung von Sonden führt zu einer nichteinheitlichen Verteilung von Kräften in der Haltevorrichtung und in der Sondenplatte. Außerdem kann die Summe der Aufwärtskräfte nicht gleich sein wie die Summe der Abwärtskräfte. Wenn die Aufwärtskräfte die Abwärtskräfte nicht ausgleichen, kann es sein, daß die Haltevorrichtung und die Sondenplatte ein Ungleichgewicht der Kräfte erfahren. Wenn die Haltevorrichtung und die Sondenplatte ein Ungleichgewicht von Aufwärts- und Abwärtskräften erfahren, oder alternativ, falls die Aufwärtskraft auf eine andere Weise verteilt ist als die Abwärtskraft, kann es sein, daß sich die Sondenplatte, die zu testende Platine und die drahtlose PCB schließlich verbiegen, deformieren und möglicherweise brechen.

Eine Durchbiegung der Sondenplatte, der zu testenden Platine oder der drahtlosen PCB kann den elektrischen Weg beeinträchtigen. Beispielsweise kann eine Durchbiegung der Sondenplatte, der drahtlosen PCB oder der zu testenden Platine eine Belastung in den Sonden erzeugen. Dies kann eine Sonde weg von ihrem Kontakt mit einer Kontaktanschlußfläche an der zu testenden Platine oder der drahtlosen PCB verschieben. Die Belastung kann bewirken, daß Sondenspitzen an dem Ende der Sonden, die die zu testende Platine und die drahtlose PCB kontaktieren, brechen. Der Körper der Sonde selbst kann brechen. Schließlich können die Belastungszustände in den Sonden zu einem Versagen einer Sonde führen und als Folge können sich falsche Testablesungen oder Analysen ergeben.

Außerdem sind die Sonden in der Konfiguration der Haltevorrichtung enthalten und gefangen; daher verschieben sich die Sondenenden nur um einen begrenzten Betrag. Im allgemeinen drückt ein Sondenende gegen eine Feder, die in einem Gehäuse plaziert ist, das bezüglich der Sondenplatte befestigt ist. Folglich werden die Abwärtskräfte auf die Sonden zu der Sondenplatte übertragen. Auf ähnliche Weise werden die Aufwärtskräfte auf die Sonden zu der Sondenplatte übertragen. Daher erfährt die Sondenplatte Aufwärts- und Abwärtskräfte. Die zu testende Platine empfängt Abwärtskräfte von der Luft, die von der Vakuumkammer entfernt wird, und Aufwärtskräfte von den Sonden. Die drahtlose PCB empfängt Aufwärtskräfte von den federgeladener. Stiften und Abwärtskräfte von den Sonden. Daher erscheinen unausgeglichene Kräfte in der Sondenplatte und bei den PCBs, und als Folge können sich die Probenplatte und die PCBs verbiegen und deformieren.

Die Durchbiegung der Sondenplatte und der PCBs kann schließlich zu einem Versagen beim Testen führen. Außerdem können Haarbelastungsbrüche in den PCBs falsche Ablesungen bewirken. Es wäre jedoch schwierig, zu erfassen, ob die falsche Ablesung aufgrund einer Sondenplattenverbiegung, eines Versagens in einer PCB, eines Bauelements auf der PCB oder einer Spur zwischen Bauelementen auf einer PCB aufgetreten ist.

Doppelendige Sonden werden in eine Sondenplatte preßsitzmäßig eingebracht. Außerdem wird bei einigen Konfigurationen, wie z. B. Schwebesondenkonfigurationen, den Sonden eine gewisse Bewegungsfreiheit in der Vertikalrichtung gegeben, und die Sonden erfahren eine Drehbewegung um ihre Mittelachse. Die Spitzen, die in den Sonden positioniert sind, die Kontakt zu der zu testenden Platine und der drahtlosen PCB herstellen, sind in einem getrennten Hohlraum positioniert und weisen eine begrenzte federwiderstandsbehaftete Verschiebung auf. Als Folge werden die Kräfte, die sich von einer Durchbiegung der zu testenden Platine ergeben, durch die Spitze getragen, die in Kontakt mit der zu testenden Platine ist, und führen zu einer Abwärtskraft auf die Sonde und die Sondenplatte. Außerdem werden die Kräfte, die sich von einer Durchbiegung der drahtlosen PCB ergeben, durch die Spitze getragen, die in Kontakt mit der drahtlosen PCB ist, und führen zu einer Aufwärtskraft auf die Sonde und die Sondenplatte. Falls diesen Sonden eine Drehbewegung um ihre Mittelachse erlaubt wird, können die Sonden außerdem außer Position schwingen und die Spitzen können den Kontakt mit Kontaktanschlußflächen verlieren, wenn Kräfte angelegt werden.

Belastungen in der Sondenplatte, die sich von Kräften ergeben, die durch die Sonden übertragen werden, führen zu Durchbiegungen der Sondenplatte. Durchbiegungen bei der Sondenplatte können zu der Fehlausrichtung einer oder mehreren Sonden mit den Kontaktanschlußflächen in den Platinen führen. Außerdem können Fehlausrichtungen der Sonden zu Strukturversagen bei den Sonden führen. Sowohl die Fehlausrichtung der Sonden als auch das Strukturversagen der Sonden kann zu einem falschen Lesen der Testsignale führen. Schließlich beeinträchtigt das Versagen der Sondenplatte, wie z. B. ein Haarbruch oder eine Deformation, die Sonden, und als Folge wird es sehr schwierig, herauszufinden, ob es ein Problem mit der Sondenplatte, dem Kontakt der Sonde mit der Platine, einem schlechten Bauelement auf der zu testenden Platine oder einer schlechten Leiterbahn auf einer der PCBs gibt.

Während dem Betrieb eines elektronischen Testgerätsystems wird die zu testende Platine nach dem Testen von der Haltevorrichtung entfernt. Wenn die Platine von der Haltevorrichtung entfernt wird, sind die Abwärtskräfte, die durch Ziehen der Platine nach unten in Position zum Testen oder durch Entfernen von Luft von der Vakuumkammer angelegt werden, ebenfalls entfernt. Als Folge tritt in der Haltevorrichtung ein wesentliches Ungleichgewicht von Kräften auf. Die Haltevorrichtung kann auch von der Testgerätelektronik entfernt werden. Wenn die Haltevorrichtung von der Testgerätelektronik entfernt wird, sind die Aufwärtskräfte, die durch die Testgerätschnittstellenstifte präsentiert werden, nicht mehr an die Haltevorrichtung angelegt. Als Folge kann erneut ein wesentliches Ungleichgewicht von Kräften in der Haltevorrichtung auftreten. Wie vorher erwähnt wurde, kann das Ungleichgewicht von Kräften, das nun durch Änderungen der Haltevorrichtungskonfiguration bewirkt wird, zu einer Platinendurchbiegung, einer Sondenfehlausrichtung und einem allgemeinen Haltevorrichtungsversagen führen.

Somit gibt es in der Technik einen Bedarf an einer Vorrichtung, die die Kräfte in einer Haltevorrichtung minimiert. Es gibt in der Technik einen Bedarf an einer Vorrichtung, die die Kräfte in der Haltevorrichtung effektiver ausgleicht, aber nach wie vor einen elektrischen Weg zum Testen liefert. Schließlich gibt es in der Technik einen Bedarf an einer Vorrichtung, die Kräfte in einer Sondenplatte reduziert.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Haltevorrichtung und ein Verfahren zum Ausgleichen und Reduzieren von Kräften in einer zu testenden Schaltungsplatine mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Haltevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 6 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 3, 4 und 5 gelöst.

Eine drahtlose Haltevorrichtung wird präsentiert. Abwärtskräfte von einer zu testenden Platine und Aufwärtskräfte von einer drahtlosen PCB werden unter Verwendung von doppelendigen Sonden ausgeglichen und reduziert, die unter Verwendung von einem oder mehreren konzentrischen Ringen in eine Sondenplatte preßgepaßt werden. Das preßsitzmäßige Einbringen der doppelendigen Sonden beschränkt die horizontale Bewegung und die Drehbewegung der doppelendigen Sonden und konzentriert Abwärtskräfte von der zu testenden Platine und Aufwärtskräfte von der drahtlosen PCB in der vertikalen Richtung. Die doppelendigen Sonden umfassen jeweils eine erste Spitze, die mit der zu testenden Platine in Kontakt ist, und eine zweite Spitze, die in Kontakt mit der drahtlosen PCB ist. Eine Feder ist in Kontakt mit der ersten und der zweiten Spitze und verläuft entlang der gesamten Länge jeder doppelendigen Sonde. Strom wird von der drahtlosen PCB durch die erste Spitze zu der Feder und dem Gehäuse derselben, zu der zweiten Spitze und dann zu der zu testenden Platine übertragen. Während Aufwärtskräfte von der drahtlosen PCB angelegt werden und Abwärtskräfte von der zu testenden Platine angelegt werden, werden die beiden Spitzen in der vertikalen Richtung verschoben, und die Feder wird proportional komprimiert. Als Folge werden die Kräfte, die durch die Sonden an die zu testende Platine und an die drahtlose PCB angelegt werden, ausgeglichen und umgehen die Sondenplatte.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Haltevorrichtung eine Sondenplatte, die eine Mehrzahl von zylindrischen Öffnungen zum Aufnehmen von doppelendigen Sonden enthält. Jede der Mehrzahl von zylindrischen Öffnungen bildet eine Seitenwand in der Sondenplatte, wobei die Seitenwand zumindest eine Vertiefung enthält. Die doppelendigen Sonden umfassen jeweils ferner eine Buchse, die zumindest einen konzentrischen Ring zum preßsitzmäßigen Einbringen in die Vertiefung umfaßt. Ein inneres Gehäuse ist in der Buchse positioniert. Das innere Gehäuse umfaßt ein erstes Ende und ein gegenüberliegend angeordnetes zweites Ende. Eine erste Spitze ist in dem inneren Gehäuse positioniert und an dem ersten Ende des inneren Gehäuses positioniert. Eine Feder befindet sich in dem inneren Gehäuse. Die Feder ist in Kontakt mit der ersten Spitze und verläuft axial entlang dem inneren Gehäuse von dem ersten Ende zu dem gegenüberliegend angeordneten zweiten Ende. Eine zweite Spitze ist innerhalb des inneren Gehäuses. Die zweite Spitze ist in Kontakt mit der Feder. Die zweite Spitze ist an dem zweiten Ende des inneren Gehäuses positioniert.

Ein Verfahren zum Verwalten von Kräften in einer Haltevorrichtung wird präsentiert. Die Haltevorrichtung umfaßt eine zu testende Platine, die einer Abwärtskraft unterworfen wird, und eine drahtlose gedruckte Schaltungsplatine. Das Verfahren umfaßt die Schritte des Positionierens einer doppelendigen Sonde zwischen die zu testende Platine und die drahtlose gedruckte Schaltungsplatine. Die doppelendige Sonde umfaßt ferner eine erste Spitze in Kontakt mit der zu testenden Platine, eine Feder in Kontakt mit der ersten Spitze und eine zweite Spitze in Kontakt mit der Feder an einem Ende und der drahtlosen gedruckten Schaltungsplatine an einem anderen Ende. Das Verfahren umfaßt ferner das Ausgleichen von Kräften in der Sonde durch Bewegen der ersten Spitze nach unten ansprechend auf eine Abwärtskraft, das Komprimieren der Feder ansprechend auf das Bewegen der ersten Spitze nach unten, und das Übertragen der Spannung auf die zweite Spitze, ansprechend auf das Komprimieren der Feder.

Ein zweites Verfahren zum Ausgleichen von Kräften in einer Haltevorrichtung wird präsentiert. Die Haltevorrichtung umfaßt eine 2u testende Platine und eine drahtlose gedruckte Schaltungsplatine, die einer Aufwärtskraft unterworfen ist. Das Verfahren umfaßt die Schritte des Positionierens einer doppelendigen Sonde zwischen der zu testenden Platine und der drahtlosen gedruckten Schaltungsplatine. Die doppelendige Sonde umfaßt ferner eine erste Spitze in Kontakt mit der zu testenden Platine, eine Feder in Kontakt mit der ersten Spitze und eine zweite Spitze in Kontakt mit der Feder an einem Ende und der drahtlosen gedruckten Schaltungsplatine an einem anderen Ende. Das Verfahren umfaßt ferner die Schritte des Ausgleichens der Kräfte in der Sonde durch Bewegen der zweiten Spitze nach oben ansprechend auf die Aufwärtskraft, des Komprimierens der Feder ansprechend auf das Bewegen der zweiten Spitze nach oben, und des Übertragens der Spannung zu der ersten Spitze ansprechend auf das Komprimieren der Feder.

Ein drittes Verfahren zum Reduzieren von Sondenkräfte in einer Sondenplatte wird präsentiert. Die Sondenkräfte umfassen eine Abwärtskraft auf die Sondenplatte, die durch eine zu testende Platine erzeugt wird, und eine Aufwärtskraft auf die Sondenplatte, die durch eine drahtlose gedruckte Schaltungsplatine erzeugt wird. Das Verfahren umfaßt die Schritte des Positionierens von doppelendigen Sonden zwischen der zu testenden Platine und der drahtlosen gedruckten Schaltungsplatine. Die doppelendigen Sonden umfassen jeweils ferner eine erste Spitze in Kontakt mit der zu testenden Platine, eine Feder in Kontakt mit der ersten Spitze und eine zweite Spitze in Kontakt mit der Feder an einem Ende und der drahtlosen gedruckten Schaltungsplatine an einem anderen Ende. Das Verfahren umfaßt ferner die Schritte des Reduzierens der Sondenkräfte in der Sondenplatte durch Bewegen der ersten Spitze nach unten ansprechend auf die Abwärtskraft, die durch die zu testende Platine erzeugt wird, des Bewegens der zweiten Spitze nach oben ansprechend auf die Aufwärtskraft, die durch die drahtlose gedruckte Schaltungsplatine erzeugt wird, und des Komprimierens der Feder ansprechend auf das Bewegen der ersten Spitze nach unten und ansprechend auf das Bewegen der zweiten Spitze nach oben.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Systemdiagramm eines elektronischen Testsystems, das gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung implementiert ist;

Fig. 2 ein Schema einer doppelendigen Sonde, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung implementiert ist; und

Fig. 3 ein alternatives Ausführungsbeispiel der doppelendigen Sonde, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung implementiert ist.

Obwohl die vorliegende Erfindung hierin mit Bezugnahme auf darstellende Ausführungsbeispiele für spezielle Anwendungen beschrieben ist, sollte klar sein, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Ein Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet, der Zugriff auf die hierin gelieferten Lehren hat, wird zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsbeispiele innerhalb des Schutzbereichs derselben und zusätzliche Felder, in denen die vorliegende Erfindung von wesentlichem Nutzen ist, erkennen.

Fig. 1 zeigt ein elektronisches Testsystem. In Fig. 1 ist eine Haltevorrichtung 100 gezeigt. Die Haltevorrichtung 100 ist mit der Testgerätelektronik 101 verbunden. Die Haltevorrichtung 100 wird verwendet, um eine zu testende Platine zum Testen zu positionieren. Außerdem behält die Haltevorrichtung 100 die Ausrichtung interner Komponenten und Schnittstellen bei, so daß ein elektrischer Weg zwischen einer zu testenden Platine und der Testgerätelektronik 101 erstellt werden kann. Die Testgerätelektronik 101 erzeugt Teststrukturen durch die Komponenten und Schnittstellen der Haltevorrichtung 100. Die Testgerätelektronik 101 empfängt außerdem die Teststrukturen durch einen Rückkopplungs- oder Rückleitungsweg in die Haltevorrichtung 100. Als Folge ist die Testgerätelektronik 101 in der Lage, die Teststruktur und die zu testende Platine zu analysieren. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Haltevorrichtung 100 eine drahtlose Haltevorrichtung.

Eine zu testende Platine 102 ist in der Haltevorrichtung 100 plaziert. Die zu testende Platine 102 kann eine PCB- Platine oder ein anderer Typ von Testobjekt mit integrierten Schaltungen sein. Die zu testende Platine 102, die bei dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann Bauelemente umfassen, wie z. B. Widerstände, Kondensatoren, Speicher, Digitalkomponenten, integrierte Schaltungschips, usw.

Die zu testende Platine 102 umfaßt Spezifikationen, die die Menge an Strom und Spannung definieren, die in einer bestimmten Position in der zu testenden Platine erscheinen sollten. Die Entwickler und Hersteller legen diese Leistungsparameter typischerweise im Detail fest. Die Testgerätelektronik 101 führt Tests durch, indem sie Teststrukturen durch die Haltevorrichtung 100 zu der zu testenden Platine erzeugt. Ein Rückleitungsweg wird ebenfalls durch die Haltevorrichtung 100 erzeugt, um die Teststruktur zu empfangen. Die empfangene Teststruktur wird analysiert, um zu bestimmen, ob die zu testende Platine gemäß den Herstellerleistungsparametern funktioniert.

Die zu testende Platine 102 umfaßt eine Anzahl von Leitungen zwischen Bauelementen (z. B. Digitalkomponenten und Schaltungen). Die Leitungen zwischen den Bauelementen sind als Leiterbahnen bekannt. Die Leiterbahnen tragen Strom von einem Bauelement zu dem anderen. Außerdem werden die Leiterbahnen oft aus leitfähigem Material, wie z. B. Metall, hergestellt, beispielsweise wird häufig Gold verwendet. Kontaktanschlußflächen oder Leitungen sind an beiden Seiten der zu testenden Platine gebildet. Die Kontaktanschlußflächen liefern einen Verbindungspunkt zum Übertragen von Teststrukturen zwischen der Testgerätelektronik 101 und Bauelementen auf der zu testenden Platine 102.

Die zu testende Platine 102 wird durch eine Trägerplatte 106 getragen. Die Trägerplatte 106 liefert eine stabile Plattform für die zu testende Platine 102. Außerdem sind bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Befestigungsvorrichtungen in der Trägerplatte 106 vorgesehen, um die zu testende Platine während Testvorgängen nach unten zu ziehen. Unter der Trägerplatte 106 hält eine Sondenplatte 108 eine Reihe von doppelendigen Sonden 109 in Position. Die Sondenplatte 108 ist mit einer Struktur von Löchern gebohrt, die als ein Sondenfeld bekannt ist. Das Sondenfeld ist entworfen, um mit der zu testenden Platine 102 zusammenzupassen. Bei dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung werden die doppelendigen Sonden 109 in die Löcher in der Sondenplatte 108 preßsitzmäßig eingebracht.

Die doppelendigen Sonden 109 stellen Kontakt mit Kontaktanschlußflächen an der Unterseite der zu testenden Platine 102 her, wie es durch 116 gezeigt ist, und kommunizieren Signale von der Testgerätelektronik 101 zu der zu testenden Platine 102. Die Sondenplatte 108 hält die doppelendigen Sonden 109 in einer stabilen Position, so daß die doppelendigen Sonden 109 einen genauen Kontakt mit der zu testenden Platine 102 an dem Punkt aufweisen, der durch 116 gezeigt ist. Die Trägerplatte 106 wird durch eine Haltevorrichtungstragestruktur 110 getragen.

Eine drahtlose PCB 112 ist an einem gegenüberliegend angeordneten Ende der doppelendigen Sonden 109 positioniert. Die drahtlose PCB 112 ist mit einer großen Zahl an Leiterbahnstrukturen gebildet. Als Folge dient die drahtlose PCB 112 als eine leitende PCB und leitet Strom zwischen der Testgerätelektronik 101 und den doppelendigen Sonden 109. Die doppelendigen Sonden 109 übertragen den Strom zwischen der drahtlosen PCB 112 und der zu testenden Platine 102. Wie vorher erwähnt wurde, umfaßt die drahtlose PCB 112 eine Anzahl von Leiterbahnen, die durch die Platine verlaufen. Die Leiterbahnen liefern Stromwege von einer Position auf der Platine zu einer anderen Position auf der Platine. Die Oberseite der drahtlosen PCB 112 ist speziell entworfen, um mit einer spezifischen zu testenden Platine 102 zusammenzupassen. Als Folge sind die Leiterbahnstrukturen, die durch die Oberseite der drahtlosen PCB 112 verlaufen, genau angepaßt, um mit der zu testenden Platine 102 zusammenzupassen. Sowohl die Unterseite als auch die Oberseite der drahtlosen PCB 112 umfassen Kontaktanschlußflächen oder Anschlußleitungen. Diese Kontaktanschlußflächen dienen als Kontaktpunkte zum Leiten von Elektrizität durch die drahtlose PCB 112. Die drahtlose PCB 112 wird an einem inneren Haltevorrichtungsträger 114 getragen oder mit Schrauben an dem Haltevorrichtungsrahmen befestigt.

Eine Anzahl von Abstandhaltern 122 ist gezeigt. Die Abstandhalter 122 behalten einen gleichen Abstand zwischen der drahtlosen PCB 112 und der Sondenplatte 106 bei. Eine Führungsplatte 120 hält die Abstandhalter 122 in Position. Die Führungsplatte 120 hält die Abstandhalter in Position und ermöglicht es einem Betreiber, die Abstandhalter 122 auf koordinierte Weise zu entfernen und zu ersetzen. Die Führungsplatte weist außerdem Löcher für die Sonden auf und liefert somit eine zusätzliche Führung für die Sonden, um die vertikale Position derselben beizubehalten. Die Position der Abstandhalter 122 und der Tragepunkte unter der Trägerplatte 106 werden unter Verwendung einer Durchbiegungsanalyse bestimmt.

Federgeladene Schnittstellenstifte 126 liefern elektrische Leitungswege zwischen der Testgerätelektronik 101 und der drahtlosen PCB 112. Die Schnittstellenstifte 126 liefern eine Schnittstelle zwischen der Testgerätelektronik 101 und der drahtlosen PCB 112. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Schnittstellenstifte 126 in Trägerbalken 128 als Teil der Haltevorrichtung enthalten, bei einem anderen Ausführungsbeispiel können sie von der Haltevorrichtung getrennt sein und durch eine andere Einrichtung eine Schnittstelle mit dem Testgerät bilden. Da die Schnittstellenstifte 126 federgeladen sind, legen sie eine Aufwärtskraft an die drahtlose PCB 112 an. Beispielsweise kann bei einem typischen Ausführungsbeispiel die drahtlose PCB 112 eine Aufwärtskraft von 113,4 g (4 oz) an jedem Schnittstellenstift 126 empfangen. Bei einem typischen elektronischen Testsystem kann es 6.800 oder mehr Schnittstellenstifte geben. Dies würde zu einer Aufwärtskraft eines Drucks von über 680, 4 kg (24.000 oz oder 1.500 lbs) auf die drahtlose PCB 112 führen.

Bei einem Ausführungsbeispiel liefert ein Trägerbalken 128 eine stabile Stütze für die Schnittstellenstifte 126. Der Trägerbalken 128 verläuft entlang der Länge der Haltevorrichtung 100 und liefert eine fortlaufende Stütze durch die Haltevorrichtung 100. Ein vakuumabgedichteter Bereich 130 ist gezeigt. Der vakuumabgedichtete Bereich 130 umfaßt die zu testende Platine und die Trägerplatte 106. Ein Vakuumsaugschlauch 132 wird verwendet, um Luft von dem vakuumabgedichteten Bereich 130 zu entfernen. Wenn ein Saugen an den vakuumabgedichteten Bereich 130 angelegt wird, wird Luft entfernt, und die zu testende Platine 102 erfährt eine Abwärtskraft.

Als Folge der vorhergehenden Konfiguration empfängt die zu testende Platine 102 eine Abwärtskraft von dem Saugen der Luft aus dem vakuumabgedichteten Bereich 130. Die drahtlose PCB 112 empfängt eine Aufwärtskraft von den federgeladenen Schnittstellenstiften 126. Die doppelendigen Sonden 109 empfangen sowohl eine Aufwärts- als auch eine Abwärtskraft. Die Abwärtskraft ergibt sich von der Schnittstelle der doppelendigen Sonden 109 mit der zu testenden Platine 102. Die Aufwärtskraft wird durch die federgeladenen Schnittstellenstifte 126 zu der drahtlosen PCB 112 und schließlich zu den doppelendigen Sonden 109 übertragen.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer doppelendigen Sonde 200, die mit den Lehren der vorliegenden Erfindung übereinstimmt. In Fig. 2 ist eine drahtlose PCB 202 gezeigt. Außerdem ist die zu testende Platine als 206 gezeigt. Die zu testende Platine 206 wird vertikal nach unten bewegt, wenn Luft von der vakuumabgedichteten Kammer (z. B. 130 von Fig. 1) entfernt wird. Eine Sondenplatte 208 hält eine doppelendige Sonde 200 in Position. Eine Buchse 212 umfaßt ein inneres Gehäuse 214, das entlang der Länge der doppelendigen Sonde 200 verläuft. Das innere Gehäuse 214 umfaßt eine erste Spitze 216 und eine zweite Spitze 218. Sowohl die erste Spitze 216 (bzw. ein erstes Spitzenelement bzw. Bit 216) als auch die zweite Spitze 218 sind in Kontakt mit einer Feder 220. Die Feder 220 verläuft entlang der gesamten Länge des inneren Gehäuses 214. Eine Reihe von konzentrischen Ringen 222, die als Druckringe bekannt sind, umkreisen die Buchse 212. Bei der vorliegenden Erfindung kann es so viele konzentrische Ringe 222 geben, wie notwendig sind, um die doppelendige Sonde zu stabilisieren. Die Sondenplatte umfaßt eine Struktur von zylindrisch geformten Öffnungen zum Aufnehmen der doppelendigen Sonden 200. Die zylindrisch geformten Öffnungen bilden eine Seitenwand in der Sondenplatte. Die Seitenwand umfaßt eine Anzahl von Vertiefungen oder Arretierungen 223 zum Aufnehmen der konzentrischen Ringe 222. Die Vertiefungen 223 stimmen mit der Struktur der konzentrischen Ringe 222 überein. Die konzentrischen Ringe 222 werden in die Vertiefungen 223 preßsitzmäßig eingebracht, wobei die doppelendige Sonde 200 stabilisiert wird. Als eine Folge der Stabilisierung sind die Komponenten der doppelendigen Sonde 200 (z. B. die Enden, die Spitzen usw.) auf eine Bewegungsfreiheit in der vertikalen oder axialen Richtung beschränkt, und das innere Gehäuse 214 wird fest in der Sondenplatte gehalten.

Die erste Spitze 216 stellt Kontakt mit der zu testenden Platine 206 her. Die zweite Spitze 218 stellt einen Kontakt mit der drahtlosen PCB 202 her. Die erste Spitze 216 und die zweite Spitze 218 sind in der Lage, sich in der vertikalen Richtung in dem inneren Gehäuse 214 zu bewegen. Die Feder 220 ist in Kontakt mit der ersten Spitze 216 an einem Ende und in Kontakt mit der zweiten Spitze 218 an einem gegenüberliegend angeordneten Ende. Strom, der von der drahtlosen PCB 202 geleitet wird, wird über die zweite Spitze 218 durch die Feder 220 zu der ersten Spitze 216 und schließlich zu der zu testenden Platine 206 übertragen. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die doppelendige Sonde 200 eine Sonde von etwa 3 Zoll Länge sein. Nachgiebige doppelendige Sonden bestehen aus Nickel, Silber oder Goldplattierung. Die Feder, die entlang der Länge der doppelendigen Sonde verläuft, kann aus Musikdraht oder goldbeschichtetem Draht aufgebaut sein. Die Feder kann eine Federkraft von bis zu 5 oz umfassen, um einen Kontakt zwischen den Spitzen und den Platinen zu erzwingen.

Eine Anzahl von herkömmlichen Spitzen kann bei dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Formen, wie z. B. speerförmige Spitzen, kronenförmige Spitzen, flache oder abgeschrägte Spitzen werden alle als innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung angesehen. Obwohl mehrere Abmessungen und Materialien bezüglich der vorliegenden Erfindung erwähnt wurden, sollte es jedoch klar sein, daß eine Anzahl von alternativen Abmessungen und Materialien verwendet werden kann, die trotzdem innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung bleibt.

Während Kräfte von der zu testenden Platine 206 und der drahtlosen PCB 202 angelegt werden, bewegen sich die erste Spitze 216 und die zweite Spitze 218 in einer vertikalen Richtung und komprimieren die Feder 220. Die Komprimierung überträgt die Sondenkräfte, die an die beiden Platinen angelegt werden, und umgeht die Sondenplatte 208. Außerdem wird der Kontakt mit den beiden Platinen beibehalten. Als Folge können elektrische Signale (z. B. Teststruktur) von der drahtlosen PCB 202 durch die zweite Spitze 218, durch die Feder 220, durch die erste Spitze 216 zu der zu testenden Platine 206 kommuniziert werden. Als Folge empfängt die Sondenplatte nur einen Bruchteil der Vakuumkraft, die durch die Trägerplatte 106 übertragen wird.

Die Feder 220 grenzt sowohl an die erste Spitze 216 als auch an die zweite Spitze 218 an. Die Komprimierung der Feder 220 befreit die Sondenplatte von den Kräften, die in der vertikalen Richtung angelegt werden, die Feder legt jedoch nach wie vor genügend vertikale Kraft in beiden Richtungen an, um den Kontakt mit den Platinen beizubehalten, und liefert einen Stromweg von der drahtlosen PCB 202 zu der zu testenden Platine 206.

Die erste Spitze 216 in der doppelendigen Sonde 200 mindert die Sondenkräfte auf die zu testende Platine durch Bewegen nach unten. Da die Feder 200 in Kontakt mit der ersten Spitze 216 ist, wird die Feder 220 komprimiert. Die zweite Spitze 218 in der doppelendigen Sonde 200 vermindert die Sondenkräfte auf die drahtlose PCB durch Bewegen nach oben in der vertikalen Richtung. Da die Feder in Kontakt mit der zweiten Spitze 218 ist, wird die Feder 220 komprimiert. Als Folge vermindert die Kompression der Feder 220 die Kräfte auf die Sondenplatte 208.

Wenn mehrere doppelendige Sonden in der drahtlosen Haltevorrichtung plaziert sind, wobei jede an einem Ende in Kontakt mit einer zu testenden Platine 206 und an dem anderen Ende mit einer drahtlosen PCB 202 plaziert ist, gleicht das vorliegende Ausführungsbeispiel die Kräfte in der Sonde über die gesamte zu testende Platine 206 und die drahtlose PCB 202 aus, während Kräfte in der Sondenplatte 208 reduziert werden. Als Folge sind die Primärkräfte in der Sondenplatte 208 die Kräfte, die durch die Trägerplatte 106 und die Abstandhalter 122 übertragen werden. Falls es daher Positionen in den Platinen gibt, die mehr Kräfte empfangen und mehr Belastungspunkte aufweisen, werden die Spitzen in jeder doppelendigen Sonde 200 um einen Betrag bewegt, der proportional zu dem Kraftbetrag an dieser spezifischen Position ist. Als Folge würde die Sammlung der doppelendigen Sonden 200 eine Lastausgleichsfunktion der zu testenden Platine 206 bezüglich der drahtlosen PCB 202 durchführen. Außerdem würde die Sammlung von doppelendigen Sonden 200 auch einen Lastausgleich der Abwärtskräfte von der zu testenden Platine durchführen, und auch einen Lastausgleich der Aufwärtskräfte von der drahtlosen PCB. Schließlich reduzieren die doppelendigen Sonden 200, die mit den Lehren der vorliegenden Erfindung übereinstimmen, den Aufbau von Kräften in der Sondenplatte 208, die durch die Kräfte auf die doppelendigen Sonden bewirkt werden.

Das Positionieren der Feder 220, um sich axial entlang der vollen Länge des inneren Gehäuses 214 zu bewegen, und das Plazieren der Feder 220 in Kontakt mit der ersten Spitze 216 an einem Ende und der zweiten Spitze 218 an einem gegenüberliegend angeordneten Ende gleicht die Sondenkräfte auf die zu testende Platine 206, die drahtlose PCB 202 aus und reduziert die Kräfte in der Sondenplatte 208. Ferner bewegen sich die erste Spitze 216 und die zweite Spitze 218 in einer vertikalen Richtung zueinander und komprimieren die Feder 220, wodurch es der Feder erlaubt wird, sich axial durch das gesamte innere Gehäuse 214 zu bewegen, und einen Kontakt sowohl mit der ersten Spitze 216 als auch der zweiten Spitze 218 beizubehalten. Der fortlaufende Kontakt der ersten Spitze 216, der Feder 220 und der zweiten Spitze 218 ermöglicht es der Abwärtskraft von der zu testenden Platine 206 gegenüber der Aufwärtskraft von der drahtlosen PCB 202 ausgeglichen zu werden. Daher sind bei der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung die Kräfte auf die Sonden und die Platinen ausgeglichen. Außerdem ermöglicht es die Feder 220 der ersten Spitze 216 und der zweiten Spitze 218, einen Kontakt mit der zu testenden Platine 206 und der drahtlosen PCB 218 beizubehalten, während die Kraft auf die Sondenplatte reduziert wird.

Die zu testende Platine 206 kann in einer vakuumabgedichteten Umgebung sein. Wenn die Luft aus der vakuumabgedichteten Umgebung gezogen wird, werden Abwärtskräfte an die zu testende Platine angelegt. Es sollte jedoch klar sein, daß auch ungleiche Abwärtskräfte an die zu testende Platine 206 angelegt werden können, als Folge des Befestigens der Platine oder anderer Aktionen, die bezüglich der zu testenden Platine 206 durchgeführt werden. Wenn eine Abwärtskraft von der zu testenden Platine 206 angelegt wird, wird die erste Spitze 216 in der vertikalen Richtung verschoben und wird nach unten bewegt oder gezwungen. Als Folge der Abwärtsbewegung der ersten Spitze 216 wird die Feder 220 komprimiert. Da die Feder entlang der gesamten Länge des inneren Hohlraums 214 verläuft und in Kontakt mit der zweiten Spitze 218 ist, empfängt die zweite Spitze 218 die Kraft (z. B. Last), die durch die Feder übertragen wird. Da die Feder durch die gesamte Länge des inneren Gehäuses 214 verläuft, ist die Feder in der Lage, die Abwärtskraft von der Sondenplatte zu mindern, während nach wie vor eine Aufwärtskraft angelegt wird, so daß die erste Spitze 216 den Kontakt mit der zu testenden Platine 206 beibehält.

Wenn eine Aufwärtskraft von der drahtlosen PCB 202 angelegt wird, wird die zweite Spitze 218 in der vertikalen Richtung verschoben und wird nach oben bewegt oder gezwungen. Als Folge der Aufwärtsbewegung der zweiten Spitze 202 wird die Feder 220 komprimiert. Da die Feder 220 entlang der gesamten Länge des inneren Hohlraums 214 verläuft und in Kontakt mit der ersten Spitze 216 ist, empfängt die erste Spitze 216 eine Kraft (z. B. Last), die durch die Feder 220 übertragen wird. Da die Feder entlang der gesamten Länge des inneren Gehäuses 214 verläuft, ist die Feder in der Lage, die Aufwärtskraft von der Sondenplatte zu mindern, während dieselbe nach wie vor eine Abwärtskraft an die zweite Spitze 218 anlegt, um einen Kontakt mit der drahtlosen PCB 202 beizubehalten.

Wenn sowohl Abwärts- als auch Aufwärtskräfte angelegt werden (z. B. die Abwärtskraft von der zu testenden Platine 206 und die Aufwärtskraft von der drahtlosen PCB 202), mindert das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung Sondenkräfte in der Sondenplatte und gleicht die Sondenkräfte aus, die an die PCBs angelegt werden. Bei diesem Szenario werden sowohl die erste Spitze 216 als auch die zweite Spitze 218 in der vertikalen Richtung verschoben. Ansprechend auf die Verschiebung der ersten Spitze 216 und der zweiten Spitze 218 wird die Feder 220 komprimiert. Da die Feder 220 sowohl mit der ersten Spitze 216 als auch der zweiten Spitze 218 in Kontakt ist, wird die Feder 220bis zu dem Punkt komprimiert, wo sie an die Platinen gleiche Aufwärt- und Abwärtskräfte überträgt. Als Folge erscheinen die Probenkräfte nicht in der Sondenplatte 208, und die Kräfte in der Sondenplatte sind diejenigen, die durch die Trägerplatte 106 und die Abstandhalter 122 übertragen werden.

Die Feder 220 führt mehrere Funktionen durch. Die Feder 220 liefert genügend Aufwärts- und Abwärtskraft gegen die erste Spitze 216 und die zweite Spitze 218, so daß die Spitzen in Kontakt mit der zu testenden Platine 206 und der drahtlosen PCB 202 bleiben. Da die Feder 220 zweitens entlang der gesamten Länge des inneren Gehäuses 214 verläuft, wird die Feder 220 zu einem Punkt komprimiert, wo sie die Kräfte zwischen der zu testenden Platine 206 und der drahtlosen PCB 202 ausgleicht. Als Folge sind die Aufwärts- und Abwärtskräfte in der Haltevorrichtung proportional verteilt, abgeglichen und ausgeglichen. Schließlich umgehen die Kräfte in den Sonden die Sondenplatte.

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung werden die Kräfte in einer Haltevorrichtung ausgeglichen, übertragen und reduziert, wenn die Haltevorrichtung (1) von der Testgerätelektronik entfernt wird und nicht verwendet wird; (2) an dem Testgerät positioniert ist, ohne Vakuumkräfte und der zu testenden Platine außer Eingriff; und (3) an dem Testgerät verwendet wird, mit angelegten Vakuumkräften, und der zu testenden Platine in Eingriff genommen, wie z. B. während dem Testen.

Wenn die Haltevorrichtung von der Testgerätelektronik entfernt ist und nicht verwendet wird, sind die Kräfte in der Sondenplatte, der zu testenden Platine, der Trägerplatte und der drahtlosen PCB unter Verwendung der Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung minimal. Wenn die Haltevorrichtung an der Testgerätelektronik angeordnet ist, das Vakuum nicht angelegt ist und die zu testende Platine nicht in Eingriff genommen ist, empfängt die Sondenplatte einen minimalen Kraftbetrag von den Testgerätstiften an Punkten, wo die Abstandhalter in Kontakt mit der Sondenplatte sind. Die zu testende Platine empfängt eine minimale Kraftbelastung. Die Trägerplatte empfängt eine minimale Kraftbelastung. Die drahtlose PCB empfängt eine minimale Belastung von den Testgerätstiften unterhalb der drahtlosen PCB und auf der Oberseite der drahtlosen PCB an Positionen, wo die drahtlose PCB in Kontakt mit Abstandhalterpunkten ist.

Wenn die Haltevorrichtung an dem Testgerät verwendet wird, das Vakuum angelegt ist, und die zu testende Platine zum Testen in Eingriff genommen ist, empfängt die Sondenplatte unter Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eine minimale Spannung von unterhalb der Sondenplatte an Punkten, wo der Abstandhalter in Kontakt mit der drahtlosen PCB kommt. Die Kraft von unten wird durch federgeladene Stifte in dem Testgerät erzeugt. Die Sondenplatte empfängt außerdem eine minimale Belastung auf der Oberseite der Sondenplatte. Die Belastung würde an Punkten auftreten, wo die Trägerplatte in Kontakt mit der Sondenplatte kommt. Die Belastung wäre eine Abwärtskraft, die durch Entfernen von Luft von der Vakuumkammer erzeugt wird. Wenn die Haltevorrichtung verwendet wird, würde die zu testende Platine eine Abwärtskraft von dem Vakuum, minimale Aufwärtskräfte von den Stiften in der Testgerätelektronik und eine Unterstützung von der Trägerplatte erfahren. Wenn die Haltevorrichtung verwendet wird, würde die Trägerplatte minimale Abwärtskräfte von den Vakuumkräften und Aufwärtskräfte von den Stiften in der Testgerätelektronik an den Punkten erfahren, wo die Sondenplatte in Kontakt mit der Trägerplatte kommt. Wenn die Haltevorrichtung verwendet wird, empfängt die drahtlose PCB Aufwärtskräfte von den Stiften, die in der Testgerätelektronik positioniert sind, Abwärtskräfte an Abstandhalterkontaktpunkten und Abwärtskräfte an den Sondenkontaktpunkten.

Das proportionale Verteilen, Abgleichen und Ausgleichen der Kräfte in den PCBs wird noch wichtiger, wenn in der Haltevorrichtung mehrere doppelendige Sonden verwendet werden. Mit dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können ungleichmäßig angelegte Aufwärts- und Abwärtskräfte über die PCBs abgeglichen und ausgeglichen werden. Beispielsweise umfaßt die Sondenplatte Löcher, die ein Sondenfeld bilden. Die Löcher werden verwendet, um die doppelendigen Sonden zu halten. Das Sondenfeld stimmt mit der Schaltungsstruktur der zu testenden Platine überein. Jede zu testende Platine erfordert ein einmaliges Sondenfeld. Wenn unterschiedliche Platinen in der Haltevorrichtung verwendet werden, werden folglich unterschiedliche Sondenplatten mit unterschiedlichen Sondenfeldern implementiert, um mit den zu testenden Platinen eine Schnittstelle zu bilden. Da unterschiedliche Platinen mit unterschiedlichen Entwürfen und Strukturen verwendet werden, können Kräfte unverhältnismäßig stark an die Platinen und die Sonden in der Haltevorrichtung angelegt werden. In anderen Worten, Aufwärtskräfte können an einigen Stellen größer sein als die Abwärtskräfte. Außerdem kann eine große Konzentration von Sonden in einem spezifischen Bereich eine Nichteinheitlichkeit der Kräfte über die Haltevorrichtung erzeugen.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist jede doppelendige Sonde in der Lage, die Kräfte, die an die Sonde angelegt werden, individuell auszugleichen. Wenn ungleiche Kräfte an das System angelegt werden, ist folglich jede doppelendige Sonde in der Lage, die Kräfte für ihren spezifischen Bereich der Haltevorrichtung auszugleichen. Die Aufwärtskräfte werden bezüglich den Abwärtskräften in den Sonden ausgeglichen. Daher bringt das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eine nichteinheitliche Verteilung von Kräften oder ein Ungleichgewicht von Kräften in Einklang.

Fig. 3 stellt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer doppelendigen Sonde 300 dar, das mit den Lehren der vorliegenden Erfindung übereinstimmt. In Fig. 3 ist eine drahtlose PCB 322 gezeigt. Außerdem ist die zu testende Platine 320 gezeigt. Eine Sondenplatte 302 hält eine doppelendige Sonde 300 in Position. Eine Buchse 308 bildet eine äußere Abdeckung für die doppelendige Sonde 300. Ein inneres Gehäuse ist als 310 gezeigt. Das innere Gehäuse 310 umfaßt eine erste Spitze 316, eine zweite Spitze 314 und eine Feder 312. Eine entfernbare Abdeckung 318 ist in die Buchse 308 eingepaßt, und wenn dieselbe mit der Buchse 308 ausgerichtet ist, vollendet sie das innere Gehäuse 310. Die entfernbare Abdeckung 318 kann in die Buchse 308 geschraubt werden oder in die Buchse 308 preßsitzmäßig eingebracht werden.

Eine Feder 312 verläuft entlang der gesamten Länge des inneren Gehäuses 310 und stellt einen Kontakt mit der ersten Spitze 316 und der zweiten Spitze 314 her. Eine Reihe von konzentrischen Ringen 306 umkreist die Buchse 308. Die Reihe von konzentrischen Ringen 306 ist in die Sondenplatte 302 preßsitzmäßig eingebracht, die die doppelendigen Sonden 300 stabilisiert. Als Folge der Stabilisierung wird die doppelendige Sonde 300 von einer Drehbewegung oder einer lateralen Bewegung an den Enden abgehalten, und ist statt dessen stabilisiert, um eine Bewegungsfreiheit in der vertikalen oder axialen Richtung zu ermöglichen.

Die erste Spitze 316 stellt einen Kontakt mit der zu testenden Platine 320 her. Die zweite Spitze 314 stellt einen Kontakt mit der drahtlosen PCB 322 her. Die erste Spitze 316 und die zweite Spitze 314 sind in der Lage, sich in der vertikalen Richtung zu bewegen. Die Feder 312 ist in Kontakt mit der ersten Spitze 316 und mit der zweiten Spitze 314. Der elektrische Strom, der von der drahtlosen PCB 322 kommuniziert wird, wird von der zweiten Spitze 314, durch die Feder 312 zu der ersten Spitze 316 und schließlich zu der zu testenden Platine 320 übertragen.

Die entfernbare Abdeckung 318 liefert einen Mechanismus zum Entfernen der ersten Spitze 316, der zweiten Spitze 314 und der Feder 312. Als Folge kann eine gebrochene Spitze oder eine nichtfunktionierende Feder ersetzt werden, ohne die doppelendige Sonde 300 zu entfernen. Eine Reparatur kann durchgeführt werden, indem die entfernbare Abdeckung 318 entfernt wird, und die erste Spitze 316, die Feder 312 oder die zweite Spitze 314 ersetzt wird.

Während Kräfte von der zu testenden Platine 320 und von der drahtlosen PCB 322 angelegt werden, bewegen sich die erste Spitze 316 und die zweite Spitze 314 in einer vertikalen Richtung und komprimieren die Feder 312. Die Komprimierung mindert/reduziert die Kräfte in der Sondenplatte und gleicht die Kräfte aus, die an die beiden Platinen angelegt werden; aufgrund der Aufwärts- und Abwärtskraft der Feder wird jedoch ein Kontakt mit den Platinen beibehalten. Als Folge des fortlaufenden Kontakts kann ein elektrischer Strom von der drahtlosen PCB 322 durch die zweite Spitze 314, durch die Feder 312, durch die erste Spitze 316 zu der zu testenden Platine 320 übertragen werden. Da die Feder in der doppelendigen Sonde in Kontakt mit sowohl der ersten Spitze 316 als auch der zweiten Spitze 314 ist, wird ein Stromweg von der drahtlosen PCB 322 zu der zu testenden Platine 320 erstellt. Die erste Spitze 316 überträgt die Kräfte in der zu testenden Platine 320 durch Abwärtsbewegen in der vertikalen Richtung. Die zweite Spitze in der doppelendigen Sonde 300 überträgt die Kräfte und Belastungen auf die drahtlose PCB 322 durch Aufwärtsbewegen in der vertikalen Richtung. Die Komprimierung der Feder 312 in beiden Richtungen mindert den Aufbau dieser Kräfte in der Sondenplatte 302.

Claims

1. Haltevorrichtung, die folgende Merkmale umfaßt:
eine Sondenplatte (208), die eine Mehrzahl von zylindrischen Öffnungen zum Aufnehmen von doppelendigen Sonden (200) umfaßt, wobei jede der Mehrzahl von zylindrischen Öffnungen eine Seitenwand in der Sondenplatte (208) bildet, wobei die Seitenwand zumindest eine Vertiefung (223) umfaßt,
wobei die doppelendigen Sonden (200) jeweils ferner folgende Merkmale umfassen:
eine Buchse (212), die zumindest einen konzentrischen Ring (222) zum preßsitzmäßigen Einbringen in die zumindest eine Vertiefung (223) umfaßt,
ein inneres Gehäuse (214), das in der Buchse (212) positioniert ist, wobei das innere Gehäuse (214) ein erstes Ende und ein gegenüberliegend angeordnetes zweites Ende umfaßt,
eine erste Spitze (216), die in dem inneren Gehäuse (214) positioniert ist, und an dem ersten Ende des inneren Gehäuses (214) positioniert ist,
eine Feder (220) in dem inneren Gehäuse (214), wobei die Feder (220) in Kontakt mit der ersten Spitze (216) ist und axial entlang dem inneren Gehäuse (214) von dem ersten Ende zu dem gegenüberliegend angeordneten zweiten Ende verläuft, und
eine zweite Spitze (218) in dem inneren Gehäuse (214), die in Kontakt mit der Feder (220) ist, wobei die zweite Spitze (218) an dem gegenüberliegend angeordneten zweiten Ende des inneren Gehäuses (214) positioniert ist.

2. Haltevorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, bei der das innere Gehäuse (214) eine entfernbare Abdeckung umfaßt.

3. Verfahren zum Ausgleichen von Kräften in einer Haltevorrichtung (100), die eine zu testende Platine, die einer Abwärtskraft unterworfen wird, und eine drahtlose Schaltungsplatine aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Positionieren einer doppelendigen Sonde (200) zwischen der zu testenden Platine und der drahtlosen Schaltungsplatine (202), wobei die doppelendige Sonde (200) ferner eine erste Spitze in Kontakt mit der zu testenden Platine, eine Feder (220) in Kontakt mit der ersten Spitze (216) und eine zweite Spitze (218) in Kontakt mit der Feder (220) an einem Ende und der drahtlosen gedruckten Schaltungsplatine (202) an dem anderen Ende umfaßt; und
Ausgleichen von Kräften durch Bewegen der ersten Spitze (216) nach unten, ansprechend auf die Abwärtskraft, Komprimieren der Feder (220) ansprechend auf das Bewegen der ersten Spitze (216) nach unten, und ansprechend auf das Komprimieren der Feder Übertragen einer Belastung zu der zweiten Spitze (218).

4. Verfahren zum Ausgleichen von Kräften in einer Haltevorrichtung, die eine zu testende Platine und eine drahtlose gedruckte Schaltungsplatine umfaßt, die einer Aufwärtskraft unterworfen wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Positionieren einer doppelendigen Sonde (200) zwischen der zu testenden Platine und der drahtlosen gedruckten Schaltungsplatine, wobei die doppelendige Sonde (200) eine erste Spitze (216) in Kontakt mit der zu testenden Platine, eine Feder (220) in Kontakt mit der ersten Spitze (216) und eine zweite Spitze (218) in Kontakt mit der Feder an einem Ende und der drahtlosen gedruckten Schaltungsplatine an einem anderen Ende umfaßt; und
Ausgleichen von Kräften durch Bewegen der zweiten Spitze (218) nach oben, ansprechend auf die Aufwärtskraft, Komprimieren der Feder ansprechend auf das Bewegen der zweiten Spitze (218) nach oben und ansprechend auf das Komprimieren der Feder (220) Übertragen einer Belastung zu der ersten Spitze (216).

5. Verfahren zum Reduzieren von Kräften in einer Sondenplatte, wobei die Kräfte eine Abwärtskraft und eine Aufwärtskraft umfassen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Positionieren von doppelendigen Sonden (200) in der Sondenplatte, wobei die doppelerdigen Sonden (200) jeweils ferner eine erste Spitze (216) umfassen, die die Abwärtskraft empfängt, eine Feder (220) in Kontakt mit der ersten Spitze (216) und eine zweite Spitze (218), die die Aufwärtskraft empfängt, wobei die zweite Spitze (218) in Kontakt mit der Feder (220) ist; und
Reduzieren der Kräfte in der Sondenplatte durch Bewegen der ersten Spitze (216) nach unten ansprechend auf die Abwärtskraft, Bewegen der zweiten Spitze (218) nach oben ansprechend auf die Aufwärtskraft, und Komprimieren der Feder (220) ansprechend auf das Bewegen der ersten Spitze (216) nach unten und ansprechend auf das Bewegen der zweiten Spitze (218) nach oben.

6. Haltevorrichtung, die folgende Merkmale umfaßt:
eine Sondenplatteneinrichtung (208; 302), die eine Mehrzahl von Löchern zum Aufnehmen doppelendiger Sondeneinrichtungen (200; 300) umfaßt, wobei jedes der Mehrzahl von Löchern zumindest eine Vertiefung (223) umfaßt,
wobei die doppelendige Sondeneinrichtung ferner folgende Merkmale umfaßt:
einen Spitzenhalter (212, 214; 308, 318), der zumindest einen konzentrischen Ring (222; 306) zum preßsitzmäßigen Einbringen in die zumindest eine Vertiefung (223) umfaßt, und der
ein erstes Ende und ein gegenüberliegend angeordnetes zweites Ende umfaßt,
eine erste Spitzeneinrichtung (216; 316), die in dem Spitzenhalter positioniert ist und an dem ersten Ende des Spitzenhalters positioniert ist,
eine Federeinrichtung (220; 312) in dem Spitzenhalter, wobei die Federeinrichtung in Kontakt mit der ersten Spitzeneinrichtung (216; 316) ist, und entlang des Spitzenhalters in axialer, von dem ersten Ende zu dem gegenüberliegend angeordneten zweiten Ende verlaufenden Richtung verläuft, und
eine zweite Spitzeneinrichtung (218; 314) in dem Spitzenhalter und in Kontakt mit der Federeinrichtung (220; 312), wobei die zweite Spitzeneinrichtung (218; 314) an dem zweiten Ende des Spitzenhalters positioniert ist.