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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR TESTING A WORKPIECE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/079913
Kind Code:
A1
Abstract:
In a method for testing a workpiece (3), in particular a circuit board, by means of a test pin (2) arranged on a holder (1), said test pin (2) approaching a predetermined position on or in the workpiece (3), a position of the test pin (2) with respect to the holder (1) is intended to be changed.

Inventors:
KONRAD MICHAEL (DE)
WERNER STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/074348
Publication Date:
May 30, 2014
Filing Date:
November 21, 2013
Export Citation:
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Assignee:
KONRAD GMBH (DE)
International Classes:
G01R1/067; G01R1/073; G01R31/28
Foreign References:
US5635849A1997-06-03
US7091730B12006-08-15
US20020013667A12002-01-31
US3851249A1974-11-26
US4527119A1985-07-02
US5867032A1999-02-02
DE19503329A11996-08-08
DE2800775A11979-07-12
US20070257685A12007-11-08
EP0574149A11993-12-15
FR2356341A11978-01-20
US4884024A1989-11-28
US20100066393A12010-03-18
US20090278561A12009-11-12
US6051982A2000-04-18
US20090237100A12009-09-24
DE19646252A11998-05-14
DE4416151C11995-07-27
DE112006003034T52008-10-09
DE19646252A11998-05-14
DE4416151C11995-07-27
DE102012106291A2012-07-12
Other References:
See also references of EP 2923211A1
Attorney, Agent or Firm:
DRES. WEISS & ARAT et al. (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verfahren zum Prüfen eines Werkstücks (3), insbesondere einer Leiterplatte, mittels einem an einer Halterung (1 ) angeordneten Prüfstift (2), der eine vorbestimmte Position auf oder in dem Werkstück (3) anfährt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lage des Prüfstifts (2) gegenüber der Halterung (1 ) verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung der Lage des Prüfstifts (2) gegenüber der Halterung (1 ) mechanisch erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung der Lage des Prüfstifts (2) gegenüber der Halterung (1 ) magnetisch, insbesondere elektromagnetisch erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung der Lage des Prüfstifts (2) gegenüber der Halterung (1 ) durch intrinsisch aktive Polymere erfolgt. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die intrinsisch aktiven Polymere im Siebdruckverfahren auf die Halterung (1 ) aufgebracht werden.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Lage des Prüfstifts (2) beobachtet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Lage des Prüfstifts (2) dadurch beobachtet wird, dass der Prüfstift (2) durch das Objektiv (14) einer Kamera geführt wird. 8. Vorrichtung zum Prüfen eines Werkstücks (3), insbesondere einer Leiterplatte, mittels einem an einer Halterung (1 ) angeordneten Prüfstift (2), der eine vorbestimmte Position auf oder in dem Werkstück (3) anfährt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lage des Prüfstifts (2) gegenüber der Halterung (1 ) veränderbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstift (2) zumindest teilweise eine Lochplatte durchsetzt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstift (2) exzentrisch ausgebildet ist, wobei eine Spitze (5) des Prüfstifts gegenüber einer Drehachse (A) versetzt angeordnet ist.

1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Prüfstift (2) zumindest ein Magnet (6) zugeordnet ist, der auf bzw. an der Halterung (1 ) festliegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Magnet (6) zu seiner Bewegung ein Antriebsmagnet (10) zugeordnet ist. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Antriebsmagnet (10) eine, bevorzugt magnetisch leitende Fixierplatte (8) zugeordnet ist.

14. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (1 ) zumindest halbmagnetisch ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an der Halterung (1 ) ein Werkzeug (19), zum Beispiel ein gefederter Niederhalter, festgelegt ist. 16. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Prüfstift (2) ein zumindest zweidimensional bewegbarer Schlitten (1 1 ) zugeordnet ist.

17. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Prüfstift (2) ein Scanner und/oder eine

Kamera (12, 13) zugeordnet ist.

18. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Prüfstift (2) ein intrinsisch aktives Polymer (16) zugeordnet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das intrinsisch aktive Polymere (16) im Siebdruckverfahren auf die Halterung (1 ) aufgebracht ist und den Prüfstift (2) zumindest teilweise umfängt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass als ein intrinsisch aktives Polymer (16) ein temperatursensitives Poly(/V- Isopropylacrylamid) (PNIPAAm) verwendet ist. 21 . Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (16) mit speziellen Nanomaterialien aus der Gruppe der Schichtsilikate funktionalisiert ist.

22. Verwendung von einem intrinsisch aktiven Polymer (16) zur Bewegung von Prüfstiften (2), die sich gegebenenfalls an einer Halterung (1 ) befinden und der Prüfung von Werkstücken (3), insbesondere von Leiterplatten dienen.

23. Verfahren zum Bewegen eines Gegenstandes (2), insbesondere eines elektrischen oder elektronischen Gegenstandes oder eines Teils davon, insbesondere zum Prüfen, Untersuchen und/oder Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere eines elektronischen Werkstücks, mittels einer Gerätschaft, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegen des Gegenstandes (2) durch intrinsisch aktive Polymere (16) erfolgt.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass stimulisensitiven Hydrogele verwendet werden.

25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass als ein intrinsisch aktives Polymer (16) ein temperatursensitives Poly(/V- Isopropylacrylamid) (PNIPAAm) verwendet wird. 26. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (16) mit speziellen Nanomaterialien aus der Gruppe der Schichtsilikate funktionalisiert wird.

27. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Parameteroptimierung des aktiven Polymers (16) durch Variation der Vernetzungsbedingungen und spezifische Modifikation der Ausgangsstoffe, des Vernetzungsgrades und der Porosität der Vernetzungspunkte erfolgt. 28. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Optimierung der Steuerbarkeit der Aktormaterialien durch Copolymerisation des /V-Isopropylacrylamids oder auch durch die Variation der thermodynamischen Qualität des Lösungsmittels erreichbar. 29. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, um das Aktormaterial mikrostrukturierbar zu machen, dafür eine radikalische Fotopolymerisation verwendet wird, mit der das Hydrogel nicht nur synthetisiert, sondern auch formgebend mikrostrukturiert werden kann.

30. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Baugruppen:

(i) zumindest ein Aktor (16),

(ii) Aktor-Steuerelektroden,

(iii) einen Arretiermechanismus,

(iv) ein Antriebsgehäuse inklusive mechanischen Schnittstellen,

(v) zumindest eine Schnittstellen zu übergeordneten Systemen und

(vi) eine hard- und softwarebasierte Steuerung des Positionierantriebs.

Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen eines Werkstücks

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Werkstücks, insbesondere einer Leiterplatte, mittels einem an einer Halterung angeordneten Prüfstift, der eine vorbestimmte Position auf oder in dem Werkstück anfährt, sowie eine Vorrichtung hierfür. Die Erfindung betrifft aber auch allgemein ein Verfahren zum Bewegen eines Gegenstandes, insbesondere eines elektrischen oder elektronischen Gegenstandes oder eines Teils davon, insbesondere zum Prüfen, Untersuchen und/oder Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere eines elektronischen Werkstücks, mittels einer Gerätschaft.

Stand der Technik

In vielen Fällen des täglichen Lebens müssen Gegenstände bewegt werden. Nur beispielsweise wird nachfolgend auf elektronische Prüfvorrichtungen verwiesen. Darauf soll aber für die Erfindung nicht beschränkt sein. Die Beschreibung ist nur beispielhaft zu sehen. Ebenfalls nicht einschränkend bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Bewegungen, die in Miniaturbereichen stattfinden. Hierfür ist sie besonders gut geeignet. Derartige Prüfvorrichtungen sind in vielfältiger Form und Ausführung bekannt und auf dem Markt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf jede Prüfvorrichtung, mit der ein Werkstück durch eine Mehrzahl von Prüfstiften abgetastet werden soll, die in einem bestimmten Verhältnis zueinander angeordnet sind, diese Anordnung aber ggf. geändert werden muss. Vor allem, aber nicht ausschliesslich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Prüfvorrichtungen zum Untersuchen von elektronischen Leiterplatten auf Fehler und Funktion vor dem Einbau in elektronische Geräte.

In solchen Vorrichtungen werden Kontaktstifte oder -nadeln an vorbestimmten Stellen (Kontaktpositionen) der Leiterplatte angedrückt und dann entsprechend einer vorbestimmten Steuerung durch einen Prüfcomputer mit Prüfsignalen beaufschlagt, um die Funktionstüchtigkeit der bestückten Leiterplatte zu ermitteln. Um einen einwandfreien, elektrischen Kontakt zwischen den Kontaktnadeln und Kontaktstellen auf einer Leiterplatte herzustellen, die eine grosse Anzahl von Kontaktpositionen abgreift, sind oftmals mehrere tausend Kontaktnadeln notwendig bzw. möglich.

Derartige Prüfeinrichtungen sind beispielsweise in der DE 1 1 2006 003 034 T5 oder auch der DE 196 46 252 A1 oder der DE 44 16 151 B beschrieben. All diese Geräte setzen aber voraus, dass die zu prüfenden Leiterplatten exakt den Prüfstiften zugeordnet werden. Da innerhalb einer Zeiteinheit auch eine Vielzahl derartiger Prüfungen stattfinden müssen, kommt es zu erheblichen Problemen bei der Positionierung der Leiterplatte im Verhältnis zu den Prüf stiften.

Ein häufig auftretendes Problem bei derartigen Prüfeinrichtung, insbesondere für Leiterplatten, ist, dass das zu prüfende Werkstück nachträglich abgeändert wird. Das bedeutet, dass auch der Prüfadapter mit den Prüfstiften nachträglich neu designed werden muss, was lange Zeit in Anspruch nimmt, da z.B. Anstellwinkel und Anordnung der Prüfstifte zueinander neu berechnet werden müssen und auch die entsprechenden Halterungen, z.B. Lochplatten, neu designed werden müssen.

Aufgabe

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der o.g. Art zu entwickeln, mit denen eine Änderung der Anordnung der Prüfstifte zueinander erleichtert und insbesondere beschleunigt wird. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es auch, die Bewegung eines Gegenstandes vor allem auf dem Gebiete der Elektronik aber auch der Mikromechanik zu verbessern. Lösung der Aufgabe

Zur Lösung der Aufgabe führt, dass eine Lage des Prüfstifts gegenüber der Halterung verändert wird.

Die Grundidee der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die Prüfstifte an bzw. in den entsprechenden Halterungen beweglich anzuordnen. Ändern sich an dem Werkstück die von dem Prüfstift anzufahrenden Punkte bzw. Lagen der Punkte, so soll durch eine einfache Änderung der Lage des den entsprechenden Punkt anfahrenden Prüfstiftes dieser Änderung Rechnung getragen werden. Es brauchen z.B. keine neuen Bohrungen in der Halterung erzeugt zu werden und es müssen keine neuen Winkel od. dgl. berechnet werden.

In einem einfachen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Veränderung der Lage des Prüfstifts gegenüber der Halterung manuell und mechanisch erfolgen. Hierzu sind viele Möglichkeiten denkbar, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen. Beispielsweise kann der Prüfstift so ausgestaltet werden, dass seine Prüfspitze durch Drehung des Prüfstifts in einer Lochplatte eine andere Lage einnehmen kann. Dies gilt insbesondere für eine exzentrisch gegenüber dem eigentlichen Schaft des Prüfstiftes angeordneten Prüfspitze.

Beispielsweise kann aber auch die Halterung bzw. eine Ausnehmung in der Halterung (insbesondere in der Lochplatte) so ausgestaltet sein, dass eine Lageänderung des Prüfstiftes möglich ist. Gedacht ist hier beispielsweise an ein Langloch.

Eine andere Möglichkeit besteht in der Lageänderung des Prüfstiftes durch entsprechende Magnete bzw. durch eine entsprechende Magnetisierung. Durch den Magnet wird der Prüfstift leicht lösbar an der Halterung festgelegt. Durch entsprechende Magnetisierung oder einen anderen Magneten kann der Magnet selbst bewegt, beispielsweise angehoben und/oder gedreht werden. Der Prüfstift folgt dieser Bewegung.

Die Möglichkeit der Bewegung durch einen Magneten eröffnet aber auch die Möglichkeit, den Prüfstift nicht direkt in der Halterung, beispielsweise in einer Lochplatte, zu führen, sondern den Prüfstift lediglich an einer Unterseite einer Platte festzulegen. Der Prüfstift kann dann an der Unterseite in eine beliebige Lage verschoben werden, was wiederum manuell oder aber auch durch auf der Oberseite der Platte vorgesehene Magnete geschehen kann. Auch ein Drehen des Prüfstiftes ist ohne weiteres möglich.

Eine dritte und hochinteressante Möglichkeit der Bewegung des Prüfstiftes, für die aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch allgemein Schutz begehrt wird, ist die Anordnung von intrinsisch aktiven Polymeren um den Prüfstift. Intrinsisch aktive Polymere sind Kunststoffe, welche bei Einwirken bestimmter physikalischer (z.B. Temperatur, Licht bestimmter Wellenlänge, elektrische und magnetische Feldgrössen) oder chemischer (Stoffkonzentrationen, pH-Wert) Umgebungsgrössen Materialeigenschaften definiert ändern. Vor allem sind dies phasenreversible Polymere (z.B. stimuli-sensitive Hydrogele, Polymerbürsten) phasenveränderliche Polymere, leitfähige Polymere sowie bi-lektrische Elastomere. Weitere Vertreter der intrinsisch aktiven Polymere sind Formgedächtnispolymere, piezoelektrische Polymere, elektrostrikitve Polymere sowie ferroelektrische Polymere. Die vorliegende Erfindung verwendet vor allem sogenannte stimuli-sensitive Hydrogele. Diese Materialien sind Festkörpereffektträger mit der grössten aktorisch nutzbaren Volumenänderung und deshalb ausserordentlich gut miniaturisierbar. Als Basis wird das temperatursensitive Poly-(N-Isopropylacrylamid) (PNIPAAm) genutzt.

In einem ersten Schritt gemäss der vorliegenden Erfindung werden die mechanischen und aktorischen Eigenschaften des Aktormaterials auf spezifizierte Antriebsaufgaben zugeschnitten. Die zu erwartenden mechanischen Beanspruchungen werden die erreichbaren Eigenschaften des Homopolymers PNIPAAm übersteigen. Deshalb wird das Polymer mit speziellen Nanomaterialien aus der Gruppe der Schichtsilikate funktionalisiert, was zu einer Verbesserung der mechanisch-aktorischen Hydrogeleigenschaften um mehr als eine Grössenordnung führt. Die Parameteroptimierung des aktiven Polymers erfolgt durch Variation der Vernetzungsbedingungen und spezifische Modifikation der Ausgangsstoffe, des Vernetzungsgrades und der Porosität der Vernetzungspunkte. Des weiteren wurde die Steuerbarkeit der Aktormaterialien optimiert. Im unmodifizierten Zustand lassen sich die Hydrogelaktoren im Bereich ihres Volumenphasenübergangs durch Variation der Aktortemperatur um lediglich 5 K vom vollständig gequollenen zum völlig entquollenen Zustand schalten. Um die Aktorsteuerung hochpräzise durchzuführen, kann der Bedarf entstehen, den Volumenphasenübergangsbereich z.B. auf 10 K aufzuweiten. Dies ist einerseits durch Co-Polymerisation des N-Isopropylacrylamids, andererseits aber auch durch die Variation der thermodynamischen Qualität des Lösungsmittels erreichbar.

Darüber hinaus sollte das Aktormaterial mikrostrukturierbar sein. Dafür wird erfindungsgemäss eine radikalische Photopolymerisation verwendet, mit der das Hydrogel nicht nur synthetisiert, sondern auch formgebend mikrostrukturiert wird.

Ein weiterer Aspekt ist die Integrationsfähigkeit des Aktormaterials in ein übergeordnetes System. Hier sind einerseits die erforderlichen Materialkompatibilitäten zu gewährleisten, andererseits für die kovalente Haftung geeignete Haftvermittlersysteme zu finden.

Eine Vorrichtung bzw. ein Positionierantrieb zur Durchführung des Verfahrens ist als kompaktes, voll integriertes System konzipiert und umfasst folgende Baugruppen:

(i) zumindest ein Aktor,

(ii) Aktor-Steuerelektroden,

(iii) einen Arretiermechanismus,

(iv) ein Antriebsgehäuse inklusive mechanische Schnittstellen,

(v) zumindest eine Schnittstellen zu übergeordneten Systemen und

(vi) eine hard- und softwarebasierte Steuerung des Positionierantriebs.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt vor allem, diese Polymere im Siebdruckverfahren auf eine Halterung aufzubringen, damit sie dort die entsprechenden Prüfstifte umgeben können. Werden sie dann mit einer entsprechenden physikalischen oder chemischen Umgebungsgrösse konfrontiert bzw. beaufschlagt, ändern sie definiert Ihre Lage wie ein Muskel und bewegen dabei den Prüfstift.

Insgesamt ist natürlich daran gedacht, die Änderungen der Prüfstifte genauestens zu beobachten. Dies geschieht durch entsprechende Kameras, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung vor allem daran gedacht ist, dass der Prüfstift direkt durch ein Objektiv der Kamera hindurchgeführt ist, so dass diese Kamera genauestens die Bewegung des Prüfstiftes beobachten kann.

Figurenbeschreibung

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Figur 1 eine schematische Seitenansicht auf einen Teil einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Prüfen eines Werkstücks; Figur 2 - 5 schematische Seitenansichten von weiteren

Ausführungsbeispielen von erfindungsgemässen Vorrichtungen zum Prüfen von Werkstücks;

Figur 6 eine schematische Seitenansicht einer Anordnung zum Beobachten von Prüfstiften;

Figur 7 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Anordnung zum Überwachen der Tätigkeit von Prüfstiften; Figur 8 eine schematisch dargestellte Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Teils einer Vorrichtung zum Prüfen eines Werkstücks;

Figur 9 eine Draufsicht auf eine Halterung für Prüfstifte;

Figur 10 und 11 eine schematisch dargestellte Draufsicht und Seitenansicht auf einen Ausschnitt von Figur 9 mit elektroaktiven Polymeraktivatoren;

Figur 12 eine perspektivisch dargstellte Draufsicht auf einen prinzipiellen Aufbau eines mehraxialen Positionierantriebs; Figur 13 eine perspektivisch dargestellte Seitenansicht eines erfindungsgemässen Kontaktnadelkopfes;

Figur 14 eine perspektivische Ansicht eines Kontaktnadelkopfes;

Figur 15 eine perspektivische Ansicht eines mehraxialen Positionierantriebs mit Kontaktnadel.

Gemäss Figur 1 befindet sich an einer Halterung 1 ein Prüfstift 2, wobei natürlich davon auszugehen ist, dass an dieser Halterung 1 in der Regel eine Vielzahl derartiger Prüfstifte 2 vorgesehen ist. Mit diesem Prüfstift 2 soll eine Leiterplatte 3 geprüft werden.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel durchsetzt der Prüfstift 2 mit einem Schaft 4 die Halterung 1 , die als Lochplatte ausgebildet ist. Dieser Schaft 4 ist in einer entsprechenden Ausnehmung in der Lochplatte 1 drehbar um eine Achse A angeordnet. Zu dieser Achse A exzentrisch befindet sich eine Prüfspitze 5, die bei Drehung des Schaftes 4 in ihrer Lage gegenüber dem Werkstück (Leiterplatte 3) verändert werden kann. Selbstverständlich ist es zusätzlich möglich, auch die Ausnehmung in der Lochplatte 1 , welche von dem Schaft 4 durchsetzt wird, entsprechend auszubilden, so dass zusätzlich die Lage der Prüfspitze 5 verändert werden kann. Beispielsweise könnte die Ausnehmung ein Langloch od. dgl. sein. Zur Fixierung des Prüfstifts 2 gegenüber der Lochplatte 1 ist ein Magnet 6 auf dem Schaft 4 vorgesehen. In diesem Fall ist bevorzugt die Lochplatte 1 zumindest teilweise magnetisch ausgebildet, so dass zwischen dem Magnet 6 und der Lochplatte 1 , wie durch die Pfeile angedeutet, eine Anziehungskraft wirkt.

In einem einfachen Ausführungsbeispiel geschieht das Drehen des Schaftes 4 durch einen nicht näher gezeigten Schlüssel, der auf einen Justage- Hilfsvierkant 7 aufgesetzt werden kann. Wird somit eine andere Lage der Prüfspitze 5 gegenüber der Leiterplatte 3 gewünscht, so kann durch den Schlüssel der Prüfstift 2 um seine Achse A gedreht und die Prüfspitze 5 kreisförmig bewegt werden. Gleichzeitig bzw. zusätzlich ist auch daran gedacht, entweder die Lochplatte 1 und/oder die Leiterplatte 3 in der Waagrechten zweidimensional zu bewegen, so dass dadurch jeder Punkt auf der Leiterplatte 3 mit der Prüfspitze 5 angefahren werden kann. Ein derartiger Bewegungsmechanismus für die Leiterplatte 3 ist beispielsweise in der DE 10 2012 106 291 .9 gezeigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Prüfen eines Werkstücks gemäss Figur 3 ist der Lochplatte 1 zusätzlich eine Fixierplatte 8 zugeordnet, wobei ein Abstand a zwischen Lochplatte 1 und Fixierplatte 8 veränderbar ist. Diese Fixierplatte 8 hat u.a. die Aufgabe, nach der Einstellung der einzelnen Prüfstifte 2, diese gegenüber der Lochplatte 1 festzulegen, d.h., sie unterstützt im wesentlichen den Magnet 6, damit die Prüfstifte 2 beim Absenken auf die Leiterplatte 3 nicht von der Lochplatte 1 abgehoben werden und die Lage der Prüfstifte 2 versehentlich verändert wird. In dem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Prüfen von Werkstücken gemäss Figur 3 wird als Halterung 1 .1 nicht eine Lochplatte sondern eine halbmagnetische Platte verwendet. Das bedeutet, dass die grundsätzliche Position der Prüfstifte 2.1 in diesem Fall nicht vom Lochraster einer Lochplatte abhängt, sondern der Prüfstift 2.1 frei entlang einer Unterseite 9 der Halterung 1 .1 bewegt werden kann.

Eine Drehung des Prüfstiftes 2.1 um seine Achse A wird durch einen Antriebsmagnet 10 bewirkt, der jenseits vom Prüfstift 2.1 der Halterung 1 .1 zugeordnet ist. Dieser Antriebsmagnet 10 kann entlang der Halterung 1 .1 in beliebiger Richtung bewegt, aber auch gedreht werden, so dass ihm der Magnet 6 folgt und so eine Ausrichtung des Prüfstifts 2.1 gegenüber einer nicht gezeigten Leiterplatte erfolgen kann. Oberhalb des Antriebsmagnets 10 ist noch eine magnetisch leitende Fixierplatte 8.1 vorgesehen, mit der die gesamte Anordnung festgelegt werden kann.

Die Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Prüfen eines Werkstücks gemäss Figur 4 unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 3 nur durch die Anordnung eines zusätzlichen Werkzeugs 1 1 , mit dem eine weitere Tätigkeit vorgenommen werden kann. Beispielsweise kann es sich dabei um einen gefederten Niederhalter handeln, der auf das Werkstück drückt oder aber auch um eine Kamera, welche die Prüfspitze 5 beobachtet.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Prüfen eines Werkstücks 3 gemäss Figur 5 befindet sich der Prüfstift 2.2 an einem Schlitten 1 1 , der in beliebiger Weise bewegt werden kann. Nur beispielsweise wird hier wiederum auf die DE 10 2012 106 291 .9 verwiesen. Die Bewegung des Schlittens 1 1 bzw. die Lage des Prüfstifts 2.2 gegenüber der Leiterplatte 3 kann durch eine separate Kamera 12 und/oder auch durch eine dem Schlitten 1 1 zugeordnete Kamera 13 beobachtet und kontrolliert werden.

In Figur 6 ist angedeutet, dass die Tätigkeit des Prüfstifts 2 durch zwei schräggestellte Kameras 12.1 und 12.2 beobachtet wird. Im Rahmen der Erfindung liegt aber besonders auch das Ausführungsbeispiel gemäss Figur 7, wonach der Prüfstift 2 bzw. eine Prüfspitze 5 das Objektiv 14 einer Kamera direkt durchsetzt, so dass dieses Objektiv 14 direkt auf einen Auftreffpunkt 15 der Prüfspitze 5 auf der Leiterplatte 3 ausgerichtet ist. Eine besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in den Figuren 8 bis 13 aufgezeigt. Dabei handelt es sich um die Möglichkeit der Bewegung eines Prüfstiftes 2 mittels elektroaktiver Polymere 16, die als Aktuatoren für den Prüfstift 2 wirken.

In den Figuren 9 bis 13 wird eine weitere Möglichkeit der Bewegung der Prüfstifte 2 aufgezeigt, die durch sogenannte intrinsisch aktive Polymere bewirkt wird. Sie bewegen sich muskelähnlich. Für den vorliegenden Erfindungsgedanken werden vor allem elektroaktive Polymere (EAP) bevorzugt, da mittels einer elektrischen Feldgrösse das Polymer direkt und gezielt beeinflusst werden kann.

Gemäss Figur 9 wird ein entsprechender Prüfstift 2 in einer Lochplatte 1 geführt. Auf bzw. über der Lochplatte 1 befinden EAP-Aktuatoren 16.1 und 16.2, welche den Prüfstift 2 angreifen. Schematisch ist dies vor allem in den Figuren 10 und 1 1 dargestellt. Der entsprechende EAP-Aktuator umgibt den Prüfstift 2, wobei der EAP-Aktuator 16 selbst gemäss Figur 10 von vier Seiten her mit einer elektrischen Feldgrösse beaufschlagt wird. Diese bewirkt beispielsweise gemäss Figur 1 1 , dass sich ein mittlerer Bereich des EAP- Akturators aufwölbt und dabei den Prüfstift 2 anhebt. Durch entsprechende Beaufschlagung des EAP-Aktuators mit der elektrischen Feldgrösse kann auch eine Drehung des Prüfstifts 2 bewirkt werden.

In den Figuren 12 und 13 ist dargestellt, wie ein entsprechender Prüfstift 2 in ein Gehäuse 17 integriert ist, wobei der Prüfstift 2 im oberen Bereich bzw. innerhalb des Gehäuses 17 von einem EAP-Aktuator 16 umgeben ist.

Dabei ragen aus dem Gehäuse 17 eine Mehrzahl von Prüfstiften 2 heraus. Diese Kontaktnadeln oder Prüfstifte 2 sind von einem Polymerreaktor 16 umfangen, der in das Gehäuse 17 eingebettet ist. Dieser hydrogelbasierte Aktor besitzt die Aufgabe, die Kontaktnadel mit einer Positioniergenauigkeit von ca. 25 μιτι frei in der x-y-Ebene bei maximalen Positionierwegen von +/- 500 μιτι ausgehend von der Normalposition zu stellen. Diese komplizierte mehraxiale Positionierung lässt sich mit einem flexiblen Festkörperreaktor realisieren, der sich bei entsprechender Ansteuerung in analoger Weise so deformiert, dass er über die Kontaktnadel jeden beliebigen Punkt in der Positionierebene anfahren kann. Dies erfordert das Finden einer geeigneten konstruktiven Gestaltung und Dimensionierung. Die erreichbare Positioniergenauigkeit wird darüber hinaus von der Leistungsfähigkeit der Aktor-Steuerelektroden bestimmt. Die resistiven Steuerelektroden sind segmentiert und realisieren ein Steuern des Temperaturfelds, welches elektronisch um 360° drehbar ist. Wesentliche Untersuchungskriterien sind die notwendige Elektrodenanzahl, um die Kontaktnadeln hinreichend genau positionieren zu können, die benötigte Heizleistung, der Verlauf des Wärmefeldes, die Wärmeeinkopplung und das Wärmemanagement zum Stabilisieren des steuernden Temperaturfeldes. Der Kontaktnadel-Positionierantrieb ist nur für den eigentlichen Positioniervorgang zuständig. Sollte die Kontaktnadel ihre Endposition erreicht haben, wird ein Arretiermechanismus aktiviert, welcher die Nadeln in ihrer Position fixieren. Während der Nadelpositionierung ist sicherzustellen, dass der Kopf im Bereich der Positionierantriebe eine gleichbleibende, definierte Temperatur aufweist, um die Unabhängigkeit der Positioniervorgänge von eventuellen Schwankungen der Umgebungstemperatur zu gewährleisten. Das aktive Temperaturmanagement lässt sich z.B. durch Peltierelemente oder eine aktive Wasserkühlung realisieren.

Das Antriebsgehäuse sorgt nicht nur für den mechanischen Schutz des Positionierantriebs, sondern trägt auch dessen mechanische und elektrische Schnittstellen.

Der Kopf muss zudem über Justagemöglichkeiten verfügen, um ihn optimal einstellen bzw. vorpositionieren zu können. Für die Positionierantriebe lässt sich im Idealfall eine globale Justage realisieren, alternativ werden Konzepte der Einzeljustage untersucht.

Für den Arretiermechanismus scheinen vor allem kraftschlüssige Prinzipien geeignet.

Dres. WEISS & ARAT

Patentanwälte und Rechtsanwalt

European Patent Attorney

Aktenzeichen: P 4619/PCT Datum: 20.1 1 .13 W/W

Bezugszeichenliste

1 Halterung 34 67

2 Prüfstift 35 68

3 Leiterplatte 36 69

4 Schaft 37 70

5 Prüfspitze 38 71

6 Magnet 39 72

7 Hilfsvierkant 40 73

8 Fixierplatte 41 74

9 Unterseite 42 75

10 Antriebsmagnet 43 76

1 1 Schlitten 44 77

12 Kamera 45 78

13 Kamera 46 79

14 Objektiv 47

15 Auftreffpunkt 48

16 EAP-Aktuator 49

17 Gehäuse 50

18 PCB-Platte 51

19 Werkzeug 52 A Achse

20 53

21 54 a Abstand

22 55

23 56

24 57

25 58

26 59

27 60

28 61

29 62

30 63

31 64

32 65

33 66