CN103887618B - 具有设备连接的高带宽差分导线 - Google Patents

Abstract

本公开涉及具有设备连接的高带宽差分导线。一种高带宽少焊料导线可以被连接到具有焊盘图案的电气设备，以使所述设备上的信号可以通过导线更加容易地被测量。所述导线包括用以将导线安装到所述设备的附连机构、微弹簧外壳、以及至少一个微弹簧。所述微弹簧将所述设备上特定焊盘图案中的一个连接到导线，其中耦合到测量设备比耦合到电气设备本身可以更加容易。所述导线可以耦合到柔性电气导管以使附连到所述测试设备的连接更加容易。在其他形式中，统一连接器可以暂时附连到少焊料导线以测试设备。然后，所述连接器可以从第一导线断开，并且连接到另一导线以测试所述设备的另一区域。

Description

具有设备连接的高带宽差分导线

背景技术

本公开涉及导线组件，并且更具体地，涉及通过这样的导线组件将测试装置耦合到待被测试设备的设备。

背景技术

电气设备经常被测试，尤其在研发、生产期间，或当它们不正常工作的时候。测试装置提供关于该设备操作的信息。测试装置例如可以包括仪表、探针、逻辑分析仪、以及观测仪（诸如像示波器）。

有时，精确测量由设备生成的高频信号是困难的，因为除了其他的理由之外，困难在于可靠地把处于测试的设备连接或耦合到测量设备。为了最好的结果，所述设备应该被稳固地电连接到测试设备。例如，用于测量具有介于6-10GHz之间频率的测试信号的优选方法是：首先将小的焊接式（solder-in）导线附连到电路中的各测试点。然后，所述导线可以被耦合到高频测试设备的探针，并且该设备的信号被测量。在实践中，探针可以被手动耦合到若干分离的焊接式导线，以使测试点的信号可以被测量。

尽管焊接这种连接是当前最好的可用方法，但它不是没有问题。通过焊接通常很小的导线安装这样的设备是存在问题的，并且可能导致对或者导线、或者设备或者二者的损坏。损坏也可能在装置上或者在修理故障所浪费掉的时间上代价太大。进一步地，焊接式导线趋向于很小，容易被损坏，并且折断通常耦合到同轴电缆连接器的细导线很容易。在设备和人工成本这两个方面上，成本是另一问题，因为导线昂贵并且需要花费时间来正确安装。

本发明实施例致力于解决现有技术中的这些和其他缺陷。

发明内容

本发明的各方面包括可安装到具有焊盘图案的电气设备的高带宽少焊料（solder-less）的导线。所述导线包括用以将导线附连到设备的附连机构、微弹簧外壳、以及至少一个被支撑在该外壳中的微弹簧。微弹簧的一部分延伸出微弹簧外壳以电耦合到电气设备的焊盘图案中的一个。在一些实施例中，可以有多个把来自所述设备的不同信号耦合到该少焊料导线的微弹簧。该信号可以包括接地信号。该导线可以被附连到可容易地（诸如通过插座）附连到测试设备的柔性导管（flexible conduit）。

本发明的其他方面包括少焊料导线的组合，该少焊料导线具有至少一个用于耦合到电气设备的被支撑在外壳中的微弹簧，其中，该导线可移除地或暂时地耦合到连接器。所述连接器进一步包括被支撑在另一外壳中的另一个微弹簧。该少焊料导线可以被永久地附连到该电气设备，而该连接器可以暂时地连接到第一导线，然后连接到第二导线以测量第二组信号。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的用于附连到被测试设备的导线组件的头部的俯视图。

图2是根据本发明的实施例的附连到连接支架的图1中导线组件的侧视图。

图3是根据本发明的实施例的正耦合到线缆组件头端的示例导线组件的侧视图。

图4是根据本发明的实施例的线缆组件头端的俯视图。

图5是根据本发明的其他实施例的用于附连到设备到导线组件的透视图。

图6是根据本发明的实施例的图5中导线组件头部的透视图。

具体实施方式

本发明实施例现在开始参考图1和图2加以描述。图1是根据本发明实施例用于附连到被测试设备的导线组件的头部的俯视图，以及图2是相同设备的侧视图。

头部组件100通常被构造成以物理地附连到处于测试的设备（DUT）（未图示）。这样的设备可以包括那些在板上具有高速RF信号的设备。在许多实施例中，所述设备具有在测试点终止的暴露的印刷电路（PC）板，或包括特定的焊盘图案（land pattern）。焊盘图案是用于电连接的区域，诸如用于将表面安装集成电路（IC）连接到特定设备。焊盘图案也可以被用于耦合到测试设备、或耦合到探针、或耦合到已耦合到测试设备的其他导线。焊盘图案时常被用作把DUT连接到焊接导线组件的焊接点。焊盘图案例如可以是金属或焊料覆盖的金属的平坦点（flat spots），或可以是DUT的PC板上凸起的块。该块例如可以是球栅阵列（GBA）的块。当然，在此描述的示例仅仅是示例，并且本发明的实施例可以在不背离本发明范围的情况下以多种多样的方式被使用。

图1中的测试导线100包括支撑支架110（在图2中更明显）。支撑支架110可以由金属或其他支撑材料形成。

耦合到支撑支架的是支撑板，诸如PC板120。PC板120可以通过焊片111被焊接到支架110，或以另外方式被附连到支撑支架110。PC板120具有安装在其上的部件。例如，一组电阻器140或其他部件可以被安装在一组信号盘130和一组探测信号盘150之间。一组接地盘132也可以被包括。如下所述，一组信号盘130可以被耦合到DUT的一组焊盘图案，并且一组探测信号盘150提供了用于供由测量设备的探针进行测量的区域。探测信号盘150通常比DUT上的焊盘图案大，这使得耦合到测试探针更容易。探测信号盘150也可以被称为差分盘，因为它们通常成对设置，并且二者接收差分信号，在二者中的每个盘上一个。

如下所述，接地盘132同样地可以被耦合到DUT的信号接地。

如图2所示，弹簧134可以通过PC板120中的通孔被连接到信号盘130和接地盘132的下侧。弹簧134构成信号盘130、接地盘132与它们各自在DUT上的焊盘图案之间电连接。弹簧134可以是具有相对低电阻的金属。弹簧134可以被构形成微弹簧，并且能够分别携带从DUT的焊盘图案到信号盘130和接地盘132的高带宽信号。

弹簧134可以被绝缘弹簧外壳136支撑。弹簧外壳136可以是强度和硬度足以完全支撑弹簧134的塑料。弹簧外壳136可以用热塑性聚醚酰亚胺（诸如，可从SABIC或任何其他适合的材料得到的Ultem塑料）制造。

弹簧134可以被分隔开以恰好匹配DUT的焊盘图案的间距。在一些实施例中，若干测试导线100可以使用，每个在弹簧134之间具有不同的间距。在那些实施例中，测试工程师选择合适的具有期望间距的测试导线100。在其他的实施例中，设备厂商可以开发一个或多个基于弹簧134间的宽度的标准间距。

测试导线100也包括附连机构160（诸如粘性泡沫、环氧树脂、或夹子），以使测试导线100可以被附连到DUT。在一些实施例中，测试导线100可以被永久安装在DUT上。

在实践中，为了将测试导线100安装到DUT，粘性泡沫160通过移除保护层被暴露。在一些实施例中，相同的或另外保护层也覆盖并保护弹簧134，并且移除该层或这些层暴露弹簧的底部。在剥离粘性泡沫160之后，测试导线100朝向DUT下降，以使被暴露的弹簧134以配对方式接触焊盘图案。然后，测试导线100被压入位置，借由粘性泡沫160形成到DUT的可靠连接，并且同时在DUT的焊盘图案与弹簧134之间形成可靠的电连接。如上所述，弹簧134在焊盘图案与测试导线100的信号盘130和接地盘132的下侧之间形成可靠的电连接。进一步地，信号盘130和接地盘132的上侧也可以包括表面，以致于可以形成到DUT的其他部分的线或其他电连接。或者，在一些实施例中，测试导线100可以在期望的焊接图案附近通过粘性泡沫160或其他方法与DUT附连，并且焊接图案可以借由焊接线而不必通过弹簧134被连接到信号盘130和接地盘132的上部。

参考图3-4，所述的是连接器组件300，其可以配对式地和可移除地耦合到测试导线200，该测试导线200可以是图1中导线100的示例。换言之，在已经通过使用前述方法把测试导线200附连到DUT之后，连接器组件300可以暂时被附连到测试导线200，并且被用于通过线缆（诸如，一对同轴电缆310）将它与测量设备电连接，以使得对DUT的测量可以进行。如此，单探针可以能够容易地以串行方式被附连到多个安装在DUT上的测试导线200，即，首先测试第一导线，然后，将其从第一测试导线移除并将其附连到另一个等等。在测试完成之后，测试导线200可以被保持附连到DUT，而连接器组件300可以用于测试其他设备。

图3中测试导线200与图1中的测试导线100的区别在于支架210的位置。更具体地，支架210被从测试导线200的主体向外倾斜。如上所述，支架210可以用可缩性的材料（诸如，软材料）制造，其可以被相对容易地移动（诸如，通过手压），但是一旦被移动仍然留在原来位置。具有可定位的支架210的一个好处是它允许连接器组件300被附连到测试导线200，尽管可能有另外地阻止附连连接器组件300的干扰结构。因为预先不知道在DUT测试点附近可能有什么阻碍物，所以与支架不可定位的情况相比较而言，具有可定位支架210可以允许测试导线200可用于DUT的更多测试点。

图3和4中连接器组件包括一对弹簧370，其被用作与导线200的探测信号盘250电连接。回顾探测信号盘250通过导线200与DUT的焊盘图案耦合。然后，一对弹簧370将探测信号盘250连接到一对同轴电缆310，该同轴电缆310传送来自DUT的焊盘图案的信号到测量装置（未图示）的探头，以使DUT可以被测量。接地信号可以被支架210输送，或可以以其他方式耦合到接地盘314。为了更佳的信号完整性，同轴电缆310可以被倾斜匹配（skew matched）。

弹簧370可以与图2中的弹簧134相同或相似，除了弹簧370被定位成从连接器组件300伸出，与同轴电缆310直接相对。弹簧370被保持在弹簧外壳360中。外壳360可以是强度和硬度足以完全支撑弹簧370的塑料。相似于上述的弹簧外壳136，弹簧外壳360可以用热塑性聚醚酰亚胺制造。弹簧外壳360可以在一端具有形状，以使弹簧370容易接触到探测信号盘250，无论支架210处于何位置。例如，弹簧外壳360可以具有图3中图示的有角度的形状，或弹簧外壳360可以是圆形的。其他形状可以以另一方式起作用以产生合意的结果。材料或结构380可以覆盖连接器300的很多部分以提供连接器300的应力消除（strain relief）。

PC板340为信号处理电路350提供物理支撑和电连接。在来自DUT的信号通过同轴电缆310到达测量设备之前，处理电路350处理来自DUT的信号。

参考图4，来自DUT的测试信号从弹簧370通过处理电路350到达同轴电缆310的导体316。类似地，接地连接314被耦合到同轴电缆310的另一个导体。图4中的连接器300是关于纵轴对称的，第一信号在同轴电缆310的一个上传送，并且第二差分信号在另一个上传送，如本领域所知的那样。在其他实施例中，连接器300可以仅包括单个信号路径，并且仅传送单个测试信号。

回看图3，为了把连接器300耦合到测试电缆200，用户向支架210移动连接器以配合包括凸起308的弹簧闩（spring latch）304。当被插入时，凸起308被在收纳器（诸如，在支架210中的凹部或孔212）中收纳并捕获以在连接器300和测试导线200之间产生可靠的物理连接。所述可靠的物理连接也确保在弹簧370和探测信号盘250之间具有可靠的安全电连接。

图5图示了另一个设备，用以把测量设备耦合到DUT。在图5中，连接器500包括头端510和尾端520。头端510与以上所述的测试导线100,200以相似方式附连到DUT并且下面会更加详细的描述。条带502把电信号从头端510传送号到尾端520，在一组端子522处终止。在这个实施例中，尾端520被构造为插入到零插拔力（ZIF）插座526中，其中端子522与ZIF插座526中的端子电连接。在这个实施例中，耦合到ZIP插座526的测试设备可以被简单地通过移除来自第一连接器的尾端520，并且插入来自另一连接器的尾端来连接到各种不同连接器500。在实践中，连接器500可以被保持附连到DUT，甚至在测试完成之后。当然，尾端520依据实现细节可以存在差异。

图6图示连接器500的头端510的更多细节。连接器500的头端510包括多个与在上述测试导线200和连接器300中所述的相同部件，除了被组合到单一单元的部件之外。

更详细地，连接器500包括条带502，其可以是具有穿过它的导电路径的柔性塑料。信号盘530和接地盘532像以上（参考图1）所描述的对应部分130,132一样操作。进一步地，连接器500可以使用在如上所述的信号盘530,532和其他附连机构下面的微弹簧（未画出）连接到DUT。

基底（诸如，PC板504）为安装其上的部件540,542提供物理支撑和电连接。这些部件可以依据正在测量的特定信号有所变化，但可以包括例如电阻器、电容器等等。集成电路546在信号被测量之前修改信号，类似于上述的处理电路350。进一步地，连接器500可以包括识别设备550（诸如，像EPROM或EEPROM一样的存储器设备），其可以识别到测试设备的特定连接器500。可选择地，调整片（tab）506可以用塑料或其他材料制成，可以被附连到连接器500。当附连或不太可能移除该连接器到DUT时，调整片506允许连接器500被更加容易地处理。调整片506也为任何可以安装在连接器500上的精细特征（诸如，小连接线547）提供物理保护。

从前述讨论可以看出，本发明展示了测试和测量领域的显著进步。尽管本发明的特定实施例出于示例的目的被图示和描述，但可以理解的是：在不背离本发明的精神和保护范围的情况下各种修改均可以被做出。因此，除了所附权利要求之外，本发明不应当被限制。

Claims (14)

1.一种可安装到具有焊盘图案的电气设备的高带宽少焊料导线，该导线包括：

探测信号盘;

被构造为将所述导线可靠附连到所述设备的附连机构；

微弹簧外壳；以及

被支持在所述外壳中的微弹簧，当所述微弹簧未弹回时，所述微弹簧的一部分延伸出所述微弹簧外壳的表面，并且所述微弹簧被构造成当所述导线被通过所述附连机构附连到所述设备时在第一端与所述电气设备的焊盘图案中的一个电耦合，并且所述微弹簧在第二端被耦合到探测信号盘。

2.根据权利要求1所述的高带宽少焊料导线，进一步包括：

耦合到所述微弹簧外壳的基底；以及

布置在所述基底上的信号盘，所述信号盘被构造为通过所述微弹簧电耦合到所述焊盘图案。

3.根据权利要求2所述的高带宽少焊料导线，进一步包括：

布置在所述基底上的接地盘，所述接地盘被构造为通过第二微弹簧电耦合到另一个所述焊盘图案。

4.根据权利要求1所述的高带宽少焊料导线，进一步包括：

由所述微弹簧外壳所支持的第二微弹簧，并且第二微弹簧被构造为电耦合到所述电气设备的第二焊盘图案。

5.根据权利要求3所述的高带宽少焊料导线，进一步包括：

耦合到所述信号盘和所述接地盘的柔性塑料条带。

6.根据权利要求5所述的高带宽少焊料导线，进一步包括：

布置在所述柔性塑料条带上在所述导线另一端处的一组端子，该组端子被构造为插入到收纳插座。

7.根据权利要求1所述的高带宽少焊料导线，进一步包括：

可定位支撑，并且其中所述附连机构位于所述电气设备和所述可定位支撑之间。

8.根据权利要求2所述的高带宽少焊料导线，其中所述探测信号盘耦合到所述信号盘。

9.根据权利要求8所述的高带宽少焊料导线，其中，

所述探测信号盘被构造为暂时耦合到测试探针，其中所述测试探针耦合到测量设备。

10.一种用于测量来自电气设备的信号的测量系统，所述测量系统包括：

少焊料导线，其包括

支撑支架；

被构造为将所述支撑支架可靠地附连到所述设备的附连机构；

探测信号盘；

微弹簧外壳；

被支持在所述外壳中的微弹簧，当所述微弹簧未弹回时，所述微弹簧的一部分延伸出所述微弹簧外壳的表面，并且所述微弹簧被构造为：当所述导线被通过所述附连机构附连到所述设备时在第一端上电耦合到所述电气设备的焊盘图案中的一个，并且在第二端上耦合到探测信号盘；

被构造为暂时耦合到所述少焊料导线的连接器，所述连接器包括：

被构造为暂时耦合到所述导线的支撑支架的闩；

微弹簧外壳；

被支持在所述外壳中的微弹簧，当所述微弹簧未弹回时，所述微弹簧的一部分延伸出所述微弹簧外壳的表面，并且所述微弹簧被构造为当所述连接器被耦合到所述导线时，与所述导线的探测信号盘电耦合。

11.根据权利要求10所述的测量系统，其中，所述支撑支架是可定位的。

12.根据权利要求11所述的测量系统，其中，所述连接器的微弹簧外壳被构造为定位所述微弹簧以便当所述支撑支架处于第一位置时和当所述支撑支架处于第二位置时电连接到所述探测信号盘。

13.根据权利要求10所述的测量系统，其中，所述支撑支架包括收纳器，以及所述闩包括凸起，所述收纳器被构造为收纳所述凸起。

14.根据权利要求10所述的测量系统，其中，所述附连机构是粘性盘。