CN101639490A - 探针继电器、测试夹具和使用测试夹具进行隔离的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了探针继电器、测试夹具和使用测试夹具进行隔离的方法。包含探针的电通路建立了两点间的电连接。器件可响应于经电通路加到器件上的驱动信号来中断电通路。本发明还公开了包括至少一个探针继电器的夹具和一种包括使用探针继电器的方法。

Description

探针继电器、测试夹具和使用测试夹具进行隔离的方法

技术领域

本发明涉及探针继电器、包括该探针继电器的测试夹具和使用该测试夹具将测试仪和待测试器件隔离的方法。

背景技术

制作出来的电路板需要经受一系列的测试以检验电路板相对于设计规格的性能，特别是电路板上元件的功能和电路连接的完整性。在测试装置中，具有多个探针的夹具起到电路板与测试仪之间接口的作用。夹具中的探针将测试仪连接到电路板上的预定测试区。测试仪可以通过夹具向测试区输入激励信号或者接收来自测试区的响应信号。

图1示出普通测试仪100和设置为对待测试器件300(Device-under-Test，DUT)进行测试的测试夹具300的例子。通常，DUT 300为离开装配线后待测试的印刷电路板(PCB)。通常的PCB包括集成电路(IC)芯片、电子元件(例如，电阻、电容等)和通过传导层(图中未示出)相连接的测试区310和320。测试区310为PCB上的触点，在测试过程中适当的激励信号输入的位置。PCB接着产生响应信号以响应激励信号，并在测试区320输出响应信号用于分析。在这个例子中，测试仪100是执行以下三个任务的器件：产生输入到DUT中的激励信号；接受和处理DUT 300输出的响应信号；产生驱动信号以控制测试夹具200以调节测试仪100和DUT 300间的信号流并防止DUT 300上的负载作用。

传统的测试仪100包括多个驱动信号发生器103、激励信号发生器105和信号处理单元107。每个驱动信号发生器103具有连接到相关驱动输出端子102的输出端。每个激励信号发生器105还具有连接到相关输出端子104的输出端。每个信号处理单元有连接到相关输入端子106的输入端。

测试夹具200是独立的系统，起测试仪100到DUT 300的接口作用，并包括多个4针继电器202。每个继电器202包括螺线管204和开关206。螺线管204的一端通过第一端子213连接到驱动输出端子102。螺线管的另一端连接到电接地。开关206的一端通过第二端子216连接到测试仪100的输出端子104或者测试仪100的输入端子106。开关206的另一端连接到探针218。

在第一测试中，驱动信号发生器103产生驱动信号，该信号驱动常开继电器202的螺线管204。驱动信号从螺线管204中穿过使螺线管204产生磁场，该磁场接着影响开关206使之闭合，以完成探针218与测试仪100之间的电通路。连续的电通路使来自激励信号发生器105的激励信号能够从测试仪100流向DUT 300。激励信号导致DUT 300产生响应信号。测试仪100通过夹具200的另一个4针继电器接收这个响应信号，并分析响应信号以决定DUT 300是否通过第一测试。

为了在执行第二测试时将第一测试中使用的激励信号发生器105和信号处理单元107与DUT 300隔离，使各个驱动信号发生器103停止产生驱动信号。在没有驱动信号的情况下，螺线管204停止产生磁场，并且开关206回到断开位置以使激励信号发生器105和信号处理单元107与DUT300隔开。

先进的电路设计技术允许DUT 300上的测试区3 10和320被更紧密的封装pack)。如图1所示的传统测试仪100和测试夹具200不能测试DUT 300的所有部分，因为测试夹具200的表面积只能容纳有限数目的4针继电器。对DUT 300测试的全面性决定于能够访问的测试区310和320的数目。因此，测试夹具200中能够容纳的有限数目的4针继电器限制了测试的全面性。将4针继电器202连接到测试仪100上也是消耗时间的。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种探针继电器，其包括：电通路，在两个点间建立电连接，所述电通路包括探针；连接到所述电通路的器件，其中，所述器件可响应于施加到所述器件的驱动信号来中断所述电通路提供的电连接。

本发明的另一个方面涉及一种测试夹具，用于检测待测试器件以实现向所述待测试器件施加激励信号和从所述待测试器件接收响应信号中的一者，所述测试夹具包括至少一个探针继电器，所述探针继电器包括：电通路，置于所述待测试器件和测试仪之间，以建立电连接，所述电连接用于在所述待测试器件与所述测试仪之间传输激励信号和响应信号之一，所述电通路包括探针；连接到所述电通路的器件，其中，所述器件被施加到所述器件的驱动信号操作以中断所述电连接。

本发明的再一个方面涉及一种方法，包括：通过电通路建立测试仪与待测试器件间的电通路；所述测试仪与所述待测试器件中的一者通过所述电连接向所述测试仪与所述待测试器件中的另一者发送信号；所述测试仪通过所述电通路向连接到所述电通路的器件施加驱动信号，以驱动所述器件来中断所述电连接。

附图说明

图1是示出了用于测试DUT的传统测试仪和测试夹具的例子的示意图。

图2A是示出了根据本发明一个实施例的包括探针继电器的测试夹具的示意图。

图2B是示出了根据本发明另一个实施例的包括探针继电器的测试夹具的示意图。

图3是示出了根据本发明另一个实施例的方法的流程图。

具体实施方式

参考附图1，在上述的传统的测试夹具100中，4针继电器202具有四个外部连接点：两个用来连接测试仪100，一个用来连接DUT 300，最后一个用来接地。因为新一代的DUT 300在一个DUT中封装了更多的测试区310和320，所以测试夹具200应该优选地被重新设置以包括更多的继电器以支持DUT 300中增加的测试区。但是，包括更多的继电器受测试夹具200中可用空间的限制。本发明的实施例可用来优化测试夹具200中空间以包括更多的继电器，从而能够在DUT 300中访问更多的测试区310和320。依据一种实施例，提供了一个检测DUT 300的夹具来向DUT 300施加激励信号，或者接收来自DUT 300的响应信号。夹具至少包含一个探针继电器。探针继电器包括与DUT 300的测试区接触的电通路和连接到电通路的器件。所述电通路一般提供用于传输激励信号或响应信号的电连接。所述装置可由通过电通路向其施加的驱动信号操作，以中断由电通路提供的电连接。换句话说，在测试仪和每个探针继电器间只有一个电通路，而不是现有技术所需要的两个电连接。因而，这种探针继电器的面积(footprint)相对于现有技术中的4针继电器可以很小，因此夹具能够支持更多的探针继电器。并且与连接4针继电器相比，将每个探针继电器连接到测试仪所消耗的时间也更少了。

图2A和2B为测试仪400和根据本发明的各个具体实施例的测试夹具500的示意图。这些图示出了测试仪400和用于对DUT 300实施第一测试的测试夹具500。在测试DUT 300时，对测试夹具500与DUT 300间、测试夹具500与测试仪400间进行必要的连接。在这些图中，DUT 300中与图1中用相同标号表示的相应元件具有相同结构和实施相同功能，在这里将不会被再次描述。

根据这些实施例，测试仪400包括多个激励信号发生器402和多个信号处理单元406(图2A和图2B中各自仅示出了各一个)。每个激励信号发生器402具有连接到测试仪400输出端子403的输出端，且每个信号处理单元406具有连接到测试仪400的输入-输出端子407的输入-输出端。激励信号发生器402产生激励信号用于注入到DUT 300，而信号处理单元406接收并处理DUT 300输出的相应响应信号。另外，激励信号发生器402和信号处理单元406都可操作以产生驱动信号。

根据这些实施例的测试夹具500包括多个探针继电器，例如但不限于3针继电器，图2A和图2B分别示出了这些探针继电器中的探针继电器520和540、550和570。探针继电器520和540、550和570为根据本发明的两个实施例，其中，激励信号和响应信号在DUT 300和测试仪400间传输。在这两个实施例中，探针继电器520和探针继电器540的结构是相同的，探针继电器550与探针继电器570在结构上也一样。唯一的区别是在本发明中探针继电器520和540、550和570的使用方式。在图2A所示的实施例中，探针继电器520被用来向DUT 300中注入激励信号，而探针继电器540参与接收来自DUT 300的响应信号。在图2B中，探针继电器550允许激励信号通过，而探针继电器570允许来自DUT 300的响应信号通过。另外，所有的探针继电器520、540、550和570都可由激励信号操作以将DUT 300从测试仪400隔离。

图2A还示出了每个探针继电器520和540包括电通路530和器件533。电通路530可被置于DUT 300和测试仪400之间，以在它们之间建立用于传输激励信号和响应信号之一的通路。在本实施例中，电通路530包括探针531，探针531可操作以接触测试区310和320来提供向DUT300的电连接。器件533通过节点541连接到电通路530，并可响应于经节点541施加到器件533上的激励信号来从DUT 300移开电通路530，从而中断由电通路530提供的电连接。电连接的中断从测试仪400隔离了DUT300的测试区310和320。装置533的一个例子为环绕探针531的螺线管。在这种情况下，探针531被移动来中断电连接。

电通路530还包括连接到探针531的第一弹簧532。第一弹簧532用于对探针531向DUT 300施加偏置，以通过测试区310和320保持与DUT 300的电连接。通过使探针531偏置，即使探针531的物理特性变化或不均匀地将探针继电器520和540安装到夹具500上造成探针531的尖端不在一个平面上，第一弹簧532仍能确保所有探针继电器520和540在没有激励信号的情况下电连接到DUT 300。通过使DUT 300与夹具500彼此足够靠近，第一弹簧532可以被压缩到不同的程度，以保证探针531与DUT 300的各个测试区310和320接触。通常，具有探针531和第一弹簧532的电通路530至少部分地接触外壳534，外壳534用作将电通路530与测试夹具500中的其他继电器520和540隔离的电绝缘体。

图2B示出了根据本发明另一个实施例的各个探针继电器550和570。这些继电器550和570中的每一个也包括电通路560和连接到电通路560的器件533。电通路560包括探针531、第一弹簧532、塞子(stopper)535、接触器536和第二弹簧537，它们按照以上陈述的顺序安置在外壳534中。探针531、器件533、外壳534和第一弹簧532与图2A中所示的由相同标号表示的相应元件具有相同的结构和执行相同的功能，这里不再描述。在本实施例中，塞子535为固定在外壳534中适当位置的电导体，在第一弹簧532施加使探针531偏置的力以建立到测试区310和320的电连接时对其提供支持。接触器536为另一个电导体，但是与塞子535不同，它能够在外壳534中移动。第二弹簧537连接到接触器536以使接触器朝向塞子535偏置。与图2A示出的实施例中一样，器件533在节点541处连接到电通路560，并且可以响应于经节点541施加到器件533上的驱动信号来中断电连接。电连接的中断使得DUT 300上的测试区310和320与测试仪400隔离开。器件533的一个例子为环绕接触器536的螺线管。在这种情况下，接触器536被从塞子535上移走，以中断电通路560并因此中断DUT 300与测试仪400的电连接。

在图2A和图2B中示出的两个实施例中，测试夹具500中的继电器520和540、550和570在空间上按照DUT 300上的测试区310和320的布局分布。当使DUT 300与测试夹具500连接时，这种空间分布允许探针继电器的探针531直接连接到测试区310和320。

在图2A示出的用于第一测试的测试仪500的设置中，探针继电器520将测试仪400的输出端子403连接到DUT 300的测试区310。在这个设置中，探针继电器540还将测试仪400的输入-输出端子407连接到DUT 300的测试区320。在探针继电器520和540中，在没有驱动信号的情况下，电通路530的第一弹簧532把力施加到探针531上使其接触DUT 300的测试区310和320。在激励信号发生器402和测试区310之间、信号处理单元406和测试区320之间，与测试区310和320接触的探针531为电通路530提供电连续性。通过这种电连续性，激励信号发生器402能够施加激励信号到测试区310。DUT 300，作为对激励信号的响应，产生并输出响应信号到测试区320。类似的，探针继电器540中电通路530的电连续性允许信号处理单元406接收并处理来自测试区320的响应信号。根据第一测试的性质，激励信号和响应信号可以是模拟的或数字的。在本实施例中，激励信号和响应信号都不会对器件533产生会驱动器件533的显著影响。

在一个实施例中，第一测试检查DUT 300中测试区310和测试区320的电路连续性。如果两个测试区之间的电路没有故障，那么加到测试区310的激励信号将会在测试区320作为响应信号出现。仅仅响应信号的出现或者缺失就足以指出电路是否完整。在另一个实施例中，第一测试是对连接在测试区310和测试区320间的一个或多个电路元件的功能性测试。在这种情况下，电路元件产生的响应信号经信号处理单元406的进一步分析以得出对电路元件功能性的结论。

在与针对第一测试所描述的继电器520和540、测试区310和320、激励信号发生器402和信号处理单元406无关的后续测试中，测试区310和320可能必须与测试仪400和测试夹具500隔离开，以防止DUT 300上有害的负载作用。测试区310和320的隔离不能够通过在实体上解除DUT300与测试夹具500的接触来实现，因为这样做的话，后续测试过程中需要与测试夹具500接触的其他测试区310和320也将会被断开。另一方面，从测试夹具500断开测试仪400而同时允许测试夹具500保持和DUT300的连接也是不可行的，因为后续测试需要的激励信号源(即激励信号发生器402)也会被移走。

在一个实施例中，为了隔离测试区310和320，通过探针继电器520和540分别连接到测试区310和320的激励信号发生器402和信号处理单元406可以产生驱动信号。在一个例子中，激励信号为至少24V的连续直流电。产生之后，驱动信号分别通过输出端子403、输入-输出端子407和节点541被施加到探针继电器520和540中的器件533。本领域的技术人员可以很容易的想到驱动信号流过器件533(螺线管)可在探针531上产生电磁力使探针531沿远离测试区310和320的方向移动。探针531远离测试区310和320的移动挤压第一弹簧532并同时使探针531与DUT 300电断开，即通过将电通路530从DUT 300移走，中断了用于传输激励信号和响应信号之一的电连接。电连接的中断使得DUT 300的测试区310和320与它们此前相连的激励信号发生器402和信号处理单元406隔离开。因为器件533仅工作在至少24伏直流电下，为了不影响探针螺线管520和540中的电通路530、破坏DUT 300和测试仪400间的激励信号流和响应信号流，第一测试中的激励信号和响应信号必须小于24伏直流。

当测试区310和320不再需要被隔离时，激励信号发生器402和信号处理单元406停止产生驱动信号。没有了驱动信号，就没有了由器件533产生的将探针531拉离DUT 300的电动力。于是第一弹簧532伸长对探针531朝向DUT 300施加偏置，以重新将探针继电器520和540电连接到测试区310和320。

图2B中包括探针继电器550和570的夹具500与图2A中的夹具500以相似的方式工作。唯一的区别在探针继电器520、540、550和570的工作方式上。在探针继电器520和540中，器件533的驱动将探针531缩回使其不再与测试区310和320相接触。在探针继电器550和570中，探针531不会被缩回。相反，器件533被驱动使得接触器536沿远离塞子535的方向运动。接触器536远离塞子535的运动压缩第二弹簧537并同时将探针继电器550和570从DUT 300电断开，即通过将电通路560断开而中断了电连接。电通路的中断将DUT 300的测试区310和320从他们此前相连的激励信号发生器402和信号处理单元406隔离开来。

相应的，本发明包括一种使用夹具从待测试器件(DUT)隔离测试仪的方法。图3为执行依据本发明的一个实施例的方法的流程图，示出了一系列步骤。在步骤610中，提供了测试夹具，例如图2A或2B中的夹具500。

在步骤620中，待测试器件(DUT)通过测试夹具被连接到测试仪。换句话说，测试夹具通过上述的电通路建立了测试仪与DUT之间的电连接。

在步骤630中，当对DUT实施第一测试时，通过电连接，测试仪向DUT发送激励信号，或者DUT向测试仪发送响应信号。

在步骤640中，当测试仪对DUT执行另一个测试时，可能需要将第一测试中使用的测试仪的激励信号发生器402和信号处理单元406与DUT隔离开。这需要中断测试仪这些部分与DUT之间的电连接。为了达到这个目的，测试仪(或者更明确地说，激励信号发生器402和信号处理单元406)向夹具500施加各个驱动信号以将测试仪的这些部分与DUT断开。如前面描述的，断开电连接可以包括从DUT移走电通路，例如如图2A所示移走划定了部分电通路的探针。或者，断开电连接也可以包括断开电通路，例如图2B所示。

本公开通过示例性的实施例详细描述了本发明。但是，由所附权利要求限定的本发明不局限于上述具体的实施例。例如，尽管探针继电器被描述为用在测试夹具中以连接DUT和测试仪，但是它不应给被理解为仅限于这个应用。探针继电器的电通路可以被用在任意两点间建立电连接。驱动信号可以被施加在探针继电器连接到的这两点中的任意一点，以驱动器件来中断这两点间的电连接。

Claims (9)

1.一种探针继电器，包括：

电通路，在两个点间建立电连接，所述电通路包括探针；和

连接到所述电通路的器件，其中，所述器件可响应于施加到所述器件的驱动信号来中断所述电通路提供的电连接。

2.根据权利要求1所述的探针继电器，其中，所述电通路还包括连接到所述探针的第一弹簧，其中，所述第一弹簧可对所述探针施加偏置以与所述两个点中的一个点接触。

3.根据权利要求2所述的探针继电器，其中，所述器件：

为环绕所述探针的螺线管；并且

通过将所述电通路从待测试器件移走来中断所述电连接。

4.根据权利要求2所述的继电器，还包括：

外壳，至少部分地封闭所述电通路；

其中，所述电通路还包括：

塞子，固定到所述外壳中的位置，以支持所述第一弹簧对所述探针施加偏置；

接触器，可在所述外壳中移动，以执行所述电连接的保持和中断中的一者；和

第二弹簧，与所述接触器连接，可对所述接触器向所述塞子施加偏置以保持所述电连接；

其中，所述装置：

是环绕着所述接触器的螺线管；并且

可响应于所述驱动信号使所述接触器离开所述塞子以中断所述电连接。

5.一种测试夹具，用于检测待测试器件以实现向所述待测试器件施加激励信号和从所述待测试器件接收响应信号中的一者，所述测试夹具包括至少一个探针继电器，所述探针继电器包括：

电通路，置于所述待测试器件和测试仪之间，以建立电连接，所述电连接用于在所述待测试器件与所述测试仪之间传输激励信号和响应信号之一，所述电通路包括探针；和

连接到所述电通路的器件，其中，所述器件被施加到所述器件的驱动信号操作以中断所述电连接。

6.根据权利要求5所述的测试夹具，其中，所述器件：

是环绕着所述探针的螺线管；并且

可响应于所述驱动信号使所述电通路离开所述DUT以中断所述电通路提供的电连接。

7.根据权利要求5所述的测试夹具，其中，所述探针继电器还包括：

外壳，至少部分地封闭所述电通路；

其中，所述电通路还包括：

第一弹簧，与所述探针连接，其中，所述第一弹簧可偏置所述探针使其与所述DUT接触；

塞子，固定到所述外壳中的位置，以支持所述第一弹簧对所述探针施加偏置；

接触器，可在所述外壳中移动，以执行所述电连接的保持或者中断中的一者；和

第二弹簧，与所述接触器连接，可使所述接触器朝向所述塞子施加偏置以保持所述电连接；

其中所述装置：

是环绕着所述接触器的螺线管；并且

可响应于所述驱动信号使所述接触器离开所述塞子以中断所述电连接。

8.一种方法，包括：

通过电通路建立测试仪与待测试器件间的电通路；

所述测试仪与所述待测试器件中的一者通过所述电连接向所述测试仪与所述待测试器件中的另一者发送信号；

所述测试仪通过所述电通路向连接到所述电通路的器件施加驱动信号，以驱动所述器件来中断所述电连接。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述测试仪通过所述电通路向连接到所述电通路的器件施加驱动信号，以驱动所述器件来中断所述电连接的步骤包括以下之一：

所述测试仪通过所述电通路向连接到所述电通路的器件施加驱动信号，以驱动所述器件来移动所述电通路远离所述待测试器件；和

所述测试仪通过所述电通路向连接到所述电通路的器件施加驱动信号，以驱动所述器件来中断所述电通路。

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