Die Erfindung betrifft eine Messspitze sowie ein System zur variablen Ausbildung einer solchen Messspitze.

Messspitzen werden beispielsweise zum Testen der Funktionsfähigkeit und der elektrischen Eigenschaften von Leiterplatten eingesetzt, wozu diese über Anschlusskontakte mit einer geeigneten Messvorrichtung verbunden sind.

Gattungsgemäße Messspitzen umfassen hierzu zumindest einen eine tragende Funktion aufweisenden Grundkörper, an dem mindestens zwei Messleiter, regelmäßig in Form von frei in den Raum ragenden Kontaktfingern, befestigt sind. Die Messleiter sind direkt oder indirekt mit den ebenfalls an dem Grundkörper befestigten Anschlusskontakten elektrisch verbunden.

Eine solche Messspitze ist beispielsweise aus der EP 2 409 166 B1 bekannt. Dort sind die Messleiter in einer koplanaren Ausrichtung fest mit einem oder zwei Isolierteilen verbunden. Diese feste Verbindung erfolgt in der Praxis regelmäßig durch Verkleben. Die Einheit aus Messleitern und Isolierteil(en) ist in einer Ausnehmung des Grundkörpers angeordnet und fest mit diesem verbunden. Diese feste Verbindung wird in der Praxis regelmäßig durch Verlöten oder Verschweißen realisiert.

Zum Testen der elektronischen Schaltungen einer Leiterplatte wird die Messspitze so auf dieser aufgesetzt, dass die Messleiter die Leiterbahnen der Leiterplatte an definierten Stellen kontaktieren.

Die bekannten Messspitzen sind hinsichtlich der Anzahl und Anordnung der Messleiter sowie ihrer elektrischen Verbindung mit den Anschlusskontakten auf ein bestimmtes Messvorhaben konfiguriert. Konkret können sich Messspitzen für verschiedene Messvorhaben insbesondere hinsichtlich der Anzahl von Messleitern, dem Abstand der Messleiter zueinander (dem sogenannten „Pitch") sowie dem Anschluss der einzelnen Messleiter an entweder den signalführenden Anschlusskontakt oder den Massepotential aufweisenden Anschlusskontakt unterscheiden. Verbreitet sind z.B. Messspitzen mit drei koplanaren Messleitern, bei denen die äußeren Messleiter über den elektrisch leitenden Grundkörper mit dem Massepotential aufweisenden Anschlusskontakt und der mittlere Messleiter mit dem signalführenden Anschlusskontakt verbunden sind. Diese Auslegung einer Messspitze wird auch als„GSG" bezeichnet, wobei„G" für „Ground" und„S" für„Signal" steht. Bei Messspitzen mit zwei Kontaktfingern sind beide möglichen Konfigurationen verbreitet, d.h.„GS" sowie„SG".

Der bekannte Aufbau gattungsgemäßer Messspitzen zwingt dazu, eine komplette Messspitze für jedes Messvorhaben bereitzustellen. Auch muss bei einem Verschleiß der Messleiter die gesamte Messspitze ausgetauscht werden, da ein Austausch von lediglich den Messleitern nicht oder nur unter einem unverhältnismäßigen Aufwand möglich ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die mit der Verwendung gattungsgemäßer Messspitzen verbundenen Kosten zu senken.

Diese Aufgabe wird durch eine Messspitze gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 sowie ein System zur Ausbildung einer solchen Messspitze gemäß dem nebengeordneten Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen davon sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung. Demnach umfasst eine gattungsgemäße Messspitze (mindestens) einen Grundkörper, mindestens zwei mit dem Grundkörper verbundene Messleiter und mindestens zwei Anschlussleiter, wobei ein erster Anschlussleiter mit einem ersten der Messleiter und ein zweiter Anschlussleiter mit einem zweiten der Messleiter elektrisch leitend verbunden ist. Erfindungsgemäß ist eine solche gattungsgemäße Messspitze dadurch weitergebildet, dass die Messleiter an einem Tragelement befestigt sind und das Tragelement mittels lösbarer Befestigungsmittel auswechselbar an dem Grundkörper befestigt ist.

Durch die auswechselbare Befestigung des Tragelements an dem Grundkörper besteht die Möglichkeit, die (zumindest) das Tragelement und die daran befestigten Messleiter umfassende Messeinheit ohne wesentlichen Aufwand auszuwechseln, um die Messspitze z.B. an ein anderes Messvorhaben anzupassen oder die Messspitze durch eine gleiche Messspitze auszutauschen, z.B. wenn diese beschädigt oder verschlissen ist. Somit kann der Grundkörper mit den Anschlusskontakten für den Aufbau von verschiedenen, an unterschiedliche Messvorhaben angepassten Messspitzen verwendet werden. Ebenso ist ein Austausch des Grundkörpers mit den Anschlusskontakten nicht erforderlich, nur weil die Messleiter verschlissen oder beschädigt sind.

Durch die Befestigung der Messleiter an dem Grundkörper mittels des Tragelements wird erreicht, dass die Befestigungsmittel nicht an den Messleitern angreifen müssen, was wegen der regelmäßig sehr filigranen Abmessungen der Messleiter aufwändig (aber grundsätzlich möglich) wäre. Zudem kann sich dadurch die Herstellung der Messspitze vereinfachen, da die exakte Positionierung der Messleiter zueinander, die für die Funktion der Messspitze relevant ist, vorteilhaft vorab, d.h. vor der Montage der Messeinheit an dem Grundkörper, erfolgen kann. Ein erfindungsgemäßes System zur Ausbildung einer erfindungsgemäßen Messspitze, die u.a. hinsichtlich der Messleiterkonfiguration veränderbar ist, umfasst demnach mehrere, jeweils die Messleiter und das Tragelement umfassende Messeinheiten, wobei alle Messeinheiten mittels der Befestigungsmittel an dem (einen) Grundkörper der Messspitze befestigbar sind. Dabei können sich die Messeinheiten in der Anzahl und/oder Anordnung der Leiter unterscheiden. Diese können aber auch gleich sein und dann lediglich dem Zweck eines Austausches aufgrund von Verschleiß oder einer Beschädigung dienen.

Die Anschlussleiter sind vorzugsweise in Form eines Koaxialleiters mit (mindestens) einem Innenleiter und (mindestens) einem den Innenleiter umgebenden, von diesem über (mindestens) ein Dielektrikum elektrisch isolierten Außenleiter ausgebildet. Ein solcher Koaxialleiter eignet sich vorteilhaft zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen auch in hohen Frequenzbereichen. Dies gilt insbesondere, wenn, wie vorzugsweise vorgesehen, der Innenleiter als Signalleiter dient und der Außenleiter Massepotential aufweist. Besonders bevorzugt ist der Koaxialleiter der Messspitze (in einem Endabschnitt) als Koaxialsteckverbinder ausgebildet, was eine einfache und schnelle Verbindung der Messspitze mit einer Messvorrichtung, insbesondere unter Zwischenschaltung eines mit einem Gegensteckverbinders ausgestatteten Koaxialkabels oder starren Koaxialleiters, ermöglicht. Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Messleiter das Tragelement und vorzugsweise auch den Grundkörper überragen und an ihren frei in den Raum ragenden Spitzen Kontaktstellen zur Kontaktierung von Messstellen eines zu prüfenden elektronischen Bauteils ausbilden. Dadurch können die vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere Metall(en), ausgebildeten Messleiter bei einem Kontakt mit den Messstellen des zu prüfenden Bauteils elastisch ausgelenkt werden, was einen sicheren Kontakt gewährleisten kann.

Vorteilhafterweise kann zudem vorgesehen sein, dass die Befestigungsmittel (mindestens) eine Verschraubung umfassen, da sich mittels Verschraubung sowohl eine unbewegliche und dauerhafte mechanische Verbindung (mit einer entsprechend guten elektrischen Kontaktierung) als auch eine einfache und schnelle Auswechselbarkeit realisieren lässt. Selbstverständlich sind aber auch beliebige andere Befestigungsmittel einsetzbar, wie z.B. Rastverbindungen.

Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Messleiter an einer Leiterplatte befestigt sind. Dadurch kann u.a. erreicht werden, dass die Kontaktierung zwischen der Einheit aus Tragelement bzw. Leiterplatte und Messleitern einerseits und dem Grundkörper und/oder den Anschlussleitern andererseits über von der Leiterplatte (d.h. von Leiterbahnen der Leiterplatte) ausgebildete Kontaktbereiche erfolgen kann. Eine direkte Kontaktierung des Grundkörpers und/oder der Anschlussleiter mit den Messleitern kann dadurch vermieden werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da dadurch auf einfache Weise eine einheitliche Anschlussschnittstelle auch bei unterschiedlichen Messleiterkonfigurationen erreicht werden kann. Um trotz der Auswechselbarkeit der das Tragelement und die Messleiter umfassenden Messeinheit eine reproduzierbar gute Übertragungsleistung zur erreichen, kann weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass die elektrische Verbindung zwischen den Messleitern und den Anschlussleitern in jedem Verbindungspfad mindestens eine Kontaktfederlasche, d.h. ein federnd gelagertes Kontaktelement, das ein Gegenkontaktelement mit einem durch eine Federauslenkung bedingten Kontaktdruck kontaktiert, umfasst. Dadurch kann vermieden werden, dass mögliche Positionierungstoleranzen infolge der auswechselbaren Befestigung der Messeinheit an dem Grundkörper zu schlechten Übertragungsleistungen führen.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Kontaktfederlaschen dem Grundkörper und/oder den Anschlussleitern zugeordnet bzw. an diesen verfestigt sind. Dadurch können die Gegenkontaktelemente der Messeinheit einfach, insbesondere als Abschnitte von Leiterbahnen des in Form einer Leiterplatte ausgebildeten Tragelements ausgebildet sein.

Eine weiterhin bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messspitze kann vorsehen, dass die Kontaktstellen, die zur Kontaktierung des Grundkörpers und/oder des Koaxialleiters vorgesehen sind, auf einer ersten Seite des Tragelements und die Messleiter auf einer zweiten, der ersten Seite vorzugsweise gegenüberliegenden Seite des Tragelements angeordnet sind. Dadurch kann erreicht werden, dass die Messleiter mit ihren Kontaktstellen möglichst randseitig des Grundkörpers angeordnet sind, wodurch eine vergleichsweise große, durch einen ungewollten Kontakt des Grundkörpers mit dem zu prüfenden elektronischen Bauteil eingeschränkte Bewegungsfreiheit für die Messspitze realisiert werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 : eine erfindungsgemäße Messspitze in einer ersten perspektivischen Darstellung;

Fig. 2: die Messspitze gemäß Fig. 1 in einer zweiten perspektivischen Darstellung;

Fig. 3: die Messspitze gemäß den Fig. 1 und 2 in einem Längsschnitt; und

Fig. 4: einen Teil der Messspitze gemäß den Fig. 1 bis 3 in einer Explosionsdarstellung.

Die in den Zeichnungen dargestellte Messspitze umfasst einen Grundkörper 1. Dieser kann beispielsweise aus Messing ausgebildet sein. An einem rückseitigen Ende weist der Grundkörper 1 drei Montageöffnungen 2 auf, mittels derer die Messspitze an einer nicht dargestellten Struktur, beispielsweise einem Roboterarm befestigt werden kann. An einem vorderseitigen Ende bildet der Grundkörper eine Vertiefung 3 aus, die der Aufnahme einer Messeinheit dient.

Die Messeinheit umfasst mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei koplanare Messleiter 4 aus Metall, die in definierten Abständen zueinander angeordnet und fest an einer Unterseite einer Leiterplatte 5 befestigt sind. Die Messleiter 4 sind elektrisch voneinander isoliert. Die Befestigung der Messleiter 4 erfolgt durch Verlöten. Über (nicht dargestellte) Leiterbahnen der Leiterplatte 5 sind die drei Messleiter 4 mit jeweils einem Kontaktbereich 6 auf der Oberseite der Leiterplatte 5 elektrisch verbunden. Die Leiterplatte 5 bildet in ihrer Trägerplatte zudem zwei Durchgangsöffnungen 7 aus, die der Aufnahme von Schrauben 8 dienen, über die die Messeinheit an dem Grundkörper 1 auswechselbar befestigt ist bzw. werden kann. Hierzu werden die Schrauben 8 in entsprechende Gewindebohrungen des Grundkörpers 1 eingeschraubt.

Der Grundkörper 1 weist weiterhin eine Aufnahmeöffnung 9 aus, die der Aufnahme eines Koaxialleiters dient. Der Koaxialleiter umfasst einen Innenleiter 10 sowie einen Außenleiter 1 1 , der von dem Innenleiter 10 beabstandet angeordnet ist. In einem Abschnitt des Koaxialleiters sichert eine Stütze 12 aus elektrisch isolierendem Werkstoff die Relativposition von Innenleiter 10 und Außenleiter 1 1 . In den verbliebenen Abschnitten dient Luft als Dielektrikum. An einem steckseitigen Ende bildet der Koaxialleiter einen (Koaxial-) Steckverbinder aus. Dieser dient der Aufnahme eines koaxialen Gegensteckverbinders, der beispielsweise an einem Ende eines Koaxialkabels (nicht dargestellt) angeordnet sein kann, über das die Messspitze mit einer nicht dargestellten Messeinrichtung elektrisch verbunden werden kann.

Der Außenleiter 1 1 des Koaxialleiters steht im direkten Kontakt mit dem Grundkörper 1 , ist mit diesem somit elektrisch verbunden. Der Innenleiter 10, der sich durch die abgestufte Aufnahmeöffnung bis zu der Vertiefung 3 erstreckt, ist in demjenigen Abschnitt, in dem dieser nicht mehr von dem Außenleiter 1 1 umgeben ist, von dem Grundkörper 1 mittels Luft als Dielektrikum isoliert. Im Bereich der Vertiefung 3 kontaktiert der Innenleiter 10 direkt den mittleren der Kontaktbereiche 6 der Leiterplatte 5. Die zwei äußeren Kontaktbereiche 6 kontaktieren dagegen direkt mit dem Grundkörper 1 , wobei in einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform auch vorgesehen sein kann, die Kontaktierung über Kontaktfederlaschen, die hierzu vorteilhafterweise mit dem Grundkörper 1 verbunden sind, vorzunehmen, um auch bei toleranzbedingten Lageabweichungen von Leiterplatte 5 und Grundkörper 1 eine sichere Kontaktierung zu gewährleisten. Ebenso kann auch die Kontaktierung des Innenleiters 10 mit dem mittleren Kontaktbereich 6 mittels einer oder mehreren Kontaktfederlaschen erfolge, die vorzugsweise an dem Innenleiter 10 befestigt sind.

Der mittlere Messleiter 4, der mittlere Kontaktbereich 6, die diese verbindende Leiterbahn der Leiterplatte 5 sowie der Innenleiter 10 des Koaxialleiters sind als Teil eines Signalpfads bei der Verwendung der Messspitze bei der Prüfung eines elektronischen Bauteils vorgesehen. Die äußeren Messleiter 4, die äußeren Kontaktbereiche 6, die diese verbindenden Leiterbahnen der Leiterplatte 5, der Grundkörper 1 sowie der Außenleiter 1 1 des Koaxialleiters weisen dagegen Massepotential auf. Die in den Zeichnungen dargestellte Messspitze ist somit in einer sogenannte „GSG"-Konfiguration ihrer Messleiter ausgeführt.

Die Messleiter 4 überragen die Leiterplatte 5 und damit auch den Grundkörper 1 und ragen dadurch frei in den Raum. Dadurch können diese bei ihrem individuellen Kontakt mit definierten Messstellen des zu prüfenden Bauteils individuell elastisch auslenken. Dadurch wird ein sicherer Kontakt aller Messleiter 4 mit den Messstellen auch bei einer leicht verdrehten Lage der Messspitze zu dem elektronischen Bauteil erreicht.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Messspitze ermöglicht, die Messeinheit einfach und schnell gegen eine identische oder unterschiedliche Messeinheit auszutauschen. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn für ein neues Messvorhaben eine andere Konfiguration der Messleiter 4 erforderlich ist oder eine Messeinheit aufgrund eines Verschleißes der Messleiter 4 ausgetauscht werden muss. Der Grundkörper 1 mitsamt des Koaxialleiters kann dabei weiter verwendet werden.

Die Auswechselbarkeit der Messeinheit wird dadurch gewährleistet, dass die Leiterplatten 5 aller vorgesehenen Messeinheiten identisch angeordnete Durchgangsöffnungen 7 und Kontaktbereiche 6 (soweit diese benötigt werden) aufweisen, um die Kombination mit derselben Einheit aus Grundkörper 1 und Koaxialleiter zu gewährleisten.