DE3017686A1 - Elektrische verbindungsvorrichtung - Google Patents
Elektrische verbindungsvorrichtungInfo
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- Multi-Conductor Connections (AREA)
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsvorrichtung
und insbesondere eine solche Verbindungsvorrichtung, welche sich zur Verbindung von koaxialen
Übertragungsleitungen mit geätzten Schaltungsplatten eignen.
Für eine schnelle, wirksame und genaue dynamische Prüfung von neuen Halbleiteranordnungen in einer Produktionslinie
sind automatische Geräte entwickelt worden. Derartige Geräte messen die Anstiegszeit, die Abfallzeit, die Ausbreitungsverzögerung,
die Speicherzeit, die Verzögerungszeit und führen weitere dynamische Messungen an den Halbleiteranordnungen
durch, um eine gegenüber statischen Prüfungen höhere Ausbeute an brauchbaren Anordnungen zu erzielen.
Derartige Halbleiter-Prüfgeräte enthalten generell eine Vielzahl von austauschbaren Steck-Prüfköpfen, wodurch eine
Anpassung an die Prüfung von Anordnungen möglich ist, deren Größen und Anschlußstift-Konfigurationen in einem weiten
Bereich variieren. Typischerweise enthält ein derartiges Prüfgerät eine geätzte Schaltungsplatte mit einem darauf
montierten Prüfkopf zur Aufnahme der Halbleiteranordnungen,
wobei die Schnittstelle dieser Prüfanordnung mit dem Prüfgerät über konventionelle Schaltungsplatten-Randverbindungseinrichtungen
erfolgt. Da bei der Prüfung von Halbleiteranordnungen gewöhnlich Prüfsignale mit Frequenzen
bis zu etwa 700 MHz und Impulsanstiegszeiten bis hinunter zu 500 ps verwendet werden, sind Koaxialkabel zur Verbindung
der Prozeß- und Steuerschaltungen des Prüfgerätes und der Prüfanordnung erforderlich. Der zentrale Leiter jedes
Koaxialkabels führt das Prüfsignal, während der Außenleiter eine geerdete Abschirmung bildet.
Schaltungsplatten-Randverbindungseinrichtungen stellen
billige und zuverlässige Elemente für Signalverbindungen dar. Bisher wurde sowohl die Signal- als auch die Erdverbin-
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-A-
dung jedes Kabels über Anschlußstifte der Randverbindungseinrichtung
mit der Schaltungsplatte verbunden, auf deren
einer Seite Signalwege bzw. Signalverläufe zum Prüfkopf
vorgesehen sind und deren anderer Seite eine Erdebene bildet. Mit zunehmender Größe von Halbleiterscheiben und mit
zunehmender Anzahl von Anschlußstiften der Anordnungen selbst ist es im hohen Maße "zweckmäßig, beide Seiten der
geätzten Schaltungsplatte für Signalwege und nahezu alle Anschlußstifte der Randverbindungseinrichtung für Signalverbindungen
zu verwenden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte hochfrequente Verbindungseinrichtung für geätzte
Schaltungsplatten anzugeben.
Eine derartige hochfrequente Verbindungseinrichtung für geätzte
Schaltungsplatten soll dabei einfach im Aufbau sein und dennoch eine Erdverbindung geringer Induktivität für
die Übertragung von Impulsen mit kurzer Anstiegszeit gewährleisten.
Weiterhin sollen bei einer derartigen Verbindungseinrichtung für geätzte Schaltungsplatten die Verbindungsstifte
für Signale zur Verfügung stehenr während die Erdverbindungen über eine Nebenschlußanordnung durchgeführt werden.
Die vorstehend definierte Aufgabe wird bei einer elektrischen Verbindungseinrichtung der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:
Eine Rückebenenanordnung mit wenigstens einer metallischen ebenen Oberfläche, eine an der Rückebenenanordnung befestigte
Randverbindungseinrichtung zur Aufnahme einer elektrischen Schaltungsplattenanordnung und zur Bildung
einer elektrischen Verbindung mit dieser, eine senkrecht
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zur Rückebenenanordnung montierte Erdebenenanordnung, welche eine elektrische Verbindung mit der metallischen ebenen
Oberfläche bildet, benachbart zu der Randverbindungseinrichtung angeordnet ist, und mit einer auf der Schaltungsplattenanordnung
vorgesehenen Kontaktanordnung in Eingriff treten kann, und eine Einrichtung zum Anschluß einer Vielzahl
von Koaxialkabeln, derart, daß signalführende Leiter der Koaxialkabel elektrisch mit der Randverbindungseinrichtung
und Erdleiter der Koaxialkabel elektrisch mit der Rückebenenanordnung verbunden sind.
Die vorstehend definierte elektrische Verbindungsvorrichtung ist für Hochfrequenzzwecke geeignet und dient zur Verbindung
von koaxialen Übertragungsleitungen mit geätzten Schaltungsplatten.
Erdverbindungen sind zu einer Erdebene hergestellt, welche einen Nebenschluß für eine Randverbindungseinrichtung
einer geätzten Schaltungsplatte bildet, wodurch die Anschlußstifte der Randverbindungseinrichtung
für Signalverbindungen zur Verfügung stehen. Benachbart zu den Anschlußstiften der Randverbindungseinrichtung sind
Reihen von Erdverbindungsstiften vorgesehen, um die Anwendung
von konventionellen Verbindungsblöcken mit zwei Anschlußstiften zu erleichtern. Eine Innenschicht einer Mehrschicht-Schaltungsplatte
dient als Erdebene, wodurch es möglich wird, daß beide Außenflächen der Schaltungsplatte
für Signalwege verwendet werden können. Eine Erdverbindung von der Nebenschluß-Erdebene der Randverbindungseinrichtung
zur inneren Erdebene der Schaltungsplatte erfolgt über einen Kontaktarm, welcher auf der Schaltungsplatte montiert ist
und mit der Nebenschluß-Erdebene in Eingriff tritt, wenn die Schaltungsplatte in die Randverbindungseinrichtung eingeschoben
wird.
Eine Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist in einem Unteranspruch
gekennzeichnet.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in1 den Figuren
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
hochfrequenten Verbindungseinrichtung für geätzte Schaltungspl-atten;
Fig. 2 einen Schnitt in der Ebene 2-2 in Fig. 1 ; und .Fig. 3 einen Schnitt in der Ebene 3-3 in Fig. 1 .
Die erfindungsgemäße elektrische Verbindungsvorrichtung gemäß
den Fig. 1 bis 3 enthält eine grundlegende Verbindungsanordnung, welche eine Rückebene 10, eine oder mehrere Randverbindungseinrichtungen
12 für Schaltungsplatten sowie eine Nebenschluß-Erdebene 14 umfaßt, die senkrecht zur Rückebene
montiert ist und mit dieser in elektrischem Kontakt steht. Die Rückebene 10 kann zweckmäßigerweise eine geätzte Schaltungsplatte mit einer metallischen ebenen Oberfläche 16
auf einer oder auf beiden Seiten sein, welche als Erdebenen dienen. Die Randverbindungseinrichtungen 12 für Schaltungsplatten können zweckmäßigerweise einen isolierten Kunststoffkörper
aufweisen, welcher sich gegenüberliegende federnde Kontaktarme 18 enthält, die elektrisch mit Reihen von metallischen
Belegungen 20 auf beiden Seiten einer Schaltungsplatte 25 in Eingriff treten, wenn der Rand einer derartigen Schaltungsplatte
eingesetzt wird. Den Kontaktarmen 18 sind aus dem Körper der Randverbindungseinrichtungen 12 herausragende
Doppelreihen von quadratischen Stiften 28 zugeordnet, welche durch zwei Löcherreihen in der Rückebene 10 eingesetzt sind.
In Löchern, durch welche signalführende quadratische Stifte 28 der Verbindungseinrichtungen 12 verlaufen, ist das Metall
der Erdebenen 16 weggeätzt, um eine Isolation gegen Erde sicherzustellen. In Löchern, durch welche quadratische Erd-
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verbindungsstifte 30 der Verbindungseinrichtungen 12 verlaufen,
verbleibt die metallische Belegung, um eine leitende Verbindung zwischen den Erdebenen 16 herzustellen
und um ein Anlöten der quadratischen Erdverbindungsstifte
an die Rückebene 10 zu ermöglichen. Zwei zusätzliche Reihen von quadratischen Stiften 30, welche nicht Teil der Verbindungseinrichtung
12 sind, wobei jede dieser Reihen im gleichen Abstand zu einer zugehörigen Reihe von quadratischen
Stiften 28 angeordnet ist, sind in zwei zusätzliche Löcherreihen eingesetzt und eingelötet. In diesen Löchern
ist ebenfalls eine metallische Belegung vorhanden, um Erdverbindungen für Koaxialkabel zur Erdebene 16 zu realisieren
.Diese Anordnung von quadratischen signalführenden Stiften und quadratischen Erdverbindungsstiften ermöglicht eine
dichte und kompakte Verbindung von Koaxialkabeln 34 zur Verbindungsvorrichtung. Die Koaxialkabel 34 sind konventioneller
Art und können einen signalführenden Innenleiter und einen geerdeten abgeschirmten Außenleiter aufweisen, welche
durch ein festes dielektrisches Material, wie beispielsweise Kunststoff voneinander getrennt sind. Weiterhin können
derartige Kabel einen isolierenden Schutzmantel aus Kunststoffmaterial
aufweisen, welcher auf dem Außenleiter vorgesehen ist. Das abisolierte Ende des geerdeten Außenleiters,
das die Form von geflochtenen Drahtlitzen besitzen kann, sowie das abisolierte Ende des signalführenden Innenleiters
sind mit Schlitzhülsen-Buchsenelementen verbunden, welche in
einen Doppelverbindungs-Anschlußblock 36 eingesetzt sind.
Dieser Anschlußblock 36 ist in der Weise in die Verbindungsvorrichtung eingepaßt, daß die Buchsenelemente mit einem
quadratischen Stift 38 bzw. einem quadratischen Stift 30 in Eingriff treten, um ein Signal zu einem Randverbindungskontakt
18 zu führen und um die äußere Erdabschirmung des Koaxialkabels mit der Rückebene 10 zu verbinden.
In der Rückebene 10 sind ebenfalls mit Metall belegte Löcher
vorgesehen, um Ansätze 40 der Nebenschluß-Erdebene 14 auf-
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zunehmen, welche aus einer Metallplatte hergestellt ist und an die Rückebene angelötet ist. Die Nebenschluß-Erdebene
14 ist senkrecht zur Rückebene 10 und parallel
zu den eingesetzten Schaltungsplatten 25 angeordnet. Eine Schaltungsplatte 25 kann zweckmäßigerweise als Mehrschicht-Schaltungsplatte
mit einer oder mehreren Innenschichten 42 ausgebildet sein, welche als Erdebenen verwendet
werden, so daß beide Außenflächen der Schaltungsplatte für Signalwege 44 verwendet werden können, welche von den '.
metallischen Belegungen 20 ausgeben. Diese treten mit den Kontaktarmen 18 in Eingriff, wenn die Schaltungsplatte 25
in die Randverbindungseinrichtung 12 eingesetzt wird.
Eine Kontaktanordnung mit einem federnden Kontaktelement 50 und einem Basisträgerelement 52 dient zur Bildung eines
elektrischen Kontaktes zwischen der inneren Erdebene 42 und der Nebenschluß-Erdebene 14. Das federnde Kontaktelement
50 kann zweckmäßigerweise aus Phosphor-Bronze oder einem entsprechenden federnden Metall mit hoher Leitfähigkeit hergestellt
werden, das in vorgeformten Streifen, welche als Fingervorrat bezeichnet werden, kommerziell erhältlich
ist. Dieses Element kann in konventioneller Weise, beispielsweise durch Löten oder wie dargestellt mittels
Schrauben an der Schalungsplatte befestigt werden, um eine
mechanische und elektrische Verbindung sicherzustellen.-Ein derartiges Element sollte alle Signalwege 44, welche
auf dergleichen Seite der Schaltungsplatten liegen, überbrücken, um einen Kurzschluß zu vermeiden. Dies kann dadurch
erreicht werden, daß große Schlitze vorgesehen werden, so daß das Element 52 die Schalungsplatte lediglich an den
Punkten berührt, in denen diese zu befestigen ist, oder es kann auch eine geeignete Isolation, vorgesehen werden.
In einer konventionell ausgeführten und getesteten Ausführungsform
wurden zwei kommerziell erhältliche Randverbindungseinrichtungen 12 mit 70 Anschlußstiften verwendet,
welche jeweils eine Schaltungsplatte mit einer Randlänge von
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8,89 cm aufnehmen. Die beiden quadratischen Stiften an
beiden Enden der Randverbindungsanordnungen sowie die beiden anderen quadratischen Stifte, welche in der Hälfte
zwischen den Enden angeordnet sind, werden an der Rückebene 10 angelötet, um die Randverbindungseinrichtungen mechanisch
an der Rückebene zu sichern und um eine zusätzliche Erdung zu realisieren. Die verbleibenden 64 quadratischen Stifte
sind zur Bildung von Signaleingängen von der Rückebene 10 isoliert. Die Erdebene 14 ist zwischen den Randverbindungseinrichtungen
12 in der dargestellten Weise montiert. Damit ergibt sich eine Verbindungseinrichtung mit einer
guten Frequenzcharakteristik, einem kleinen Verhältnis stehender Wellen und einer kleinen Induktivität gegen Erde.
Im Rahmen der Erfindung sind natürlich von dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel Abweichungen möglich. Beispielsweise
können Randverbindungseinrichtungen jeder Größe verwendet werden, wobei die Einrichtung derart erweitert werden
kann, daß jede Anzahl von Randverbindungseinrichtungen zur Anpassung an jede gewünschte Anzahl von Schaltungsplatten
möglich ist. Die Schaltungsplatten 25 können Kontaktanordnungen 50 und 52 auf beiden Seiten für eine Kontaktgabe
mit Erdebenen 14 aufweisen.
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Claims (1)
- Patentanwälte Dipl. -Ing. K. Ψειοκμανν, Dipl.-Phys. Dr. K. FinckeDipl.-Ing. R A/Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska8000 MÜNCHEN 86, DEN T 8. Μαί 1980POSTPACH 860 820MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22Tektronix, Inc., 4900 S.W. Griffith Drive, Beaverton, Oregon 97005,USA Elektrische VerbindungsvorrichtungPatentansprücheM.^Elektrische Verbindungsvorrichtung, gekennzeichnet durch ^■"^ eine Rückebenenanordnung (10) mit wenigstens einer metallischen ebenen Oberfläche (16), durch eine an der Rückebenenanordnung (10) befestigte Randverbindungseinrichtung (12) zur Aufnahme einer elektrischen Schaltungsplattenanordnung (25) und zur Bildung einer elektrischen Verbindung mit dieser, durch eine senkrecht zur Rückebenenanordnung (10) montierte Erdebenenanordnung (14), welche eine elektrische Verbindung mit der metallischen ebenen Oberfläche (16) bildet, benachbart zu der Randverbindungseinrichtung (12) angeordnet ist und mit einer auf der Schaltungsplattenanordnung (25) vorgesehen Kontaktanordnung (5 0, 52) in Eingriff treten kann, und durch eine Einrichtung (28, 30) zum Anschluß einer Vielzahl von Koaxialkabeln (34) derart, daß signalführende Leiter der Koaxialkabel (34) elektrisch mit der Randverbindungseinrichtung (12) und Erdleiter der Koaxialkabel (34) elektrisch mit der Rückebenenanordnung (10) verbunden sind.Ö30Ö46/033Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randverbindungseinrichtung (12) wenigstens ein Schaltungsplatten-Randverbindungsteil aufweist, das einen isolierenden Körper besitzt, der sich gegenüberliegende Reihen von elektrischen Kontakten (18) zum federnden Angriff an einer metallische Elemente (20) aufweisenden Seite einer Schaltungsplatte (25) enthält, und daß das Schaltungsplatten-Randverbindungsteil weiterhin mit entsprechenden elektrischen Kontakten (18) elektrisch verbundene elektrische Verbindungsstifte (28) aufweist, welche zur elektrischen Verbindung mit den Koaxialkabeln (34) durch Löcher in der Rückebenenanordnung (10),verlaufen.Ö30Ö46-/Q931
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