CN104981702B - 测量头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量头，该测量头包括：基体；至少两个测量导体，该至少两个测量导体连接到该基体；以及至少两个连接导体，第一连接导体以能够导电的方式与测量导体中的一个第一测量导体连接，第二连接导体以能够导电的方式与测量导体中的一个第二测量导体连接，测量导体被固定于支撑元件，该支撑元件借助于能够拆卸的固定部件、以能够更换的方式被固定于基体。

Description

测量头

技术领域

本发明涉及一种测量头(measuring tip)以及用于可变化地形成该测量头的系统。

背景技术

测量头例如用于测试电路板的功能和电特性，为此目的这些测量头经由连接触点与适当的测量装置连接。

这种一般类型的测量头为此包括具有支撑功能的至少一个基体，通常具有自由地突出到空间中的接触指的形式的至少两个测量导体被安装于至少一个基体。测量导体与也被安装于基体的连接触点直接或间接地电连接。

例如从EP 2 409 166 B1已知这种测量头。在这种情况下，测量导体以共面排列的方式与一个或两个绝缘部牢固地连接。通常在实际中通过粘合剂粘合实施该牢固的连接。包括测量导体和一个或多个绝缘部的单元配置在基体的凹部中且与基体的凹部牢固地连接。通常在实际中通过焊接或者熔接实施该牢固的连接。

为了测试电路板的电子电路，测量头以如下的方式被设置于电路板：测量导体在限定的点处与电路板的导线(conductor trace)接触。

已知的测量头被构造成在测量导体的数量、配置以及测量导体与连接触点的电连接方面用于特定测量任务。具体地，用于不同测量任务的测量头特别地在测量导体的数量、测量导体之间的距离(所谓的“节距”)以及单个测量导体与信号承载连接触点或接地触点的连接方面有所不同。例如，广泛地使用具有三个共面的测量导体的测量头，其中外测量导体经由导电基体与接地连接触点连接，中央测量导体与信号承载连接触点连接。测量头的该设计也称为“GSG”，其中“G”代表“地(Ground)”，“S”代表“信号(Signal)”。在具有两个接触指的测量头中，广泛地使用两种可行的构造，即“GS”和“SG”两者。

已知的一般类型的测量头的结构要求提供一体(complete)的测量头来用于各测量任务。此外，当测量导体磨损时，需要更换整个测量头，因为仅更换测量导体既不可行也不成比例地费时。

发明内容

从现有技术的这种情况出发，本发明基于减少与该一般类型的测量头的使用相关联的成本的问题。

借助于根据独立方案1的测量头以及根据另一独立方案8的用于形成这种测量头的系统来解决该问题。本发明的有利的实施方式是从属方案的主题并且在本发明的以下说明中说明本发明的有利的实施方式。

根据本发明，一般类型的测量头包括：(至少)一个基体；至少两个测量导体，所述至少两个测量导体连接到所述基体；以及至少两个连接导体，第一连接导体以能够导电的方式与第一测量导体导通，第二连接导体以能够导电的方式与第二测量导体导通。根据本发明，在如下方面进一步开发该一般类型的测量头：所述测量导体被固定于支撑元件，所述支撑元件借助于能够拆卸的固定部件、以能够更换的方式被固定于所述基体。

由于支撑元件能够更换地安装于基体，能够更换(至少)包括支撑元件和安装于该支撑元件的测量导体的测量单元，而不用显著地花费努力，以便例如使测量头适用于不同的测量任务，或者例如在测量头损坏或磨损的情况下用相同的测量头来更换测量头。因而，具有连接触点的基体可以用于适用于不同测量任务的不同测量头的安装。也不必须因为仅测量导体磨损或损坏就更换具有连接触点的基体。

借助于支撑元件将测量导体固定于基体意味着固定部件无需与由于通常具有非常精密的尺寸而可能是复杂的测量导体接合(原理上有可能)。此外，这样能够简化测量头的制造，这是由于能够在将测量单元安装到基体之前就有利地进行测量导体的与测量头的功能相关的精确的相对定位。

因此，用于形成在测量导体的构造方面能够产生变型的、根据本发明的测量头的根据本发明的系统包括若干测量单元，各测量单元包括测量导体和支撑元件，其中所有测量单元能够借助于固定部件安装到测量头的该(一个)基体。测量单元由此可以在导体的数量和/或配置方面不同。然而，这些测量单元还可以是相同的且在该情况下简单地用于由于磨损或损坏而更换的目的。

连接导体优选地被设计为具有(至少)一个内导体和(至少)一个外导体的同轴导体的形式，该外导体围绕内导体且借助于(至少)一种介电体与该内导体电绝缘。这种同轴导体有利地适用于射频信号(radio frequency signal)的传输、还适用于高频范围的射频信号的传输。作为特别优选的情况可以是，内导体用作信号导体，外导体是接地导体。特别优选地，测量头的同轴导体(在端部处)被设计为同轴插头连接器，其能够使测量头简单快速地连接到测量装置，特别地借助于同轴电缆或配备有配合的插头连接器的刚性同轴连接器进行连接。

此外优选地，可以是如下情况：测量导体突出到支撑元件之外，测量导体优选地还突出到基体之外，且测量导体在其自由地突出到空间中的点处形成用于与待测试的电子元件的测量点接触的触点。这允许优选地由导电材料形成的、特别是由(一种或多种)金属形成的测量导体在与待测试的元件的测量点接触时弹性地挠曲(deflected)，保证牢固的接触。

另外，有利地为如下情况：固定部件包括(至少)一个螺纹连接件，这是由于能借助于螺纹连接件来实现不可动的且永久的机械连接(具有对应的良好电接触)以及简单快速的可更换性两者。然而，自然地，也可以使用例如卡锁连接件(snap-locking connection)的任意的其它固定部件。

还可以优选地是如下情况：测量导体被固定于电路板。这尤其使得一方面的包括支撑元件或电路板和测量导体的单元与另一方面的基体和/或连接导体之间的接触能够经由电路板形成的接触区域(即，通过电路板上的导线)进行。这使得避免了基体和/或连接导体与测量导体之间直接接触。这是特别有利的，这是因为其使得通过简单的方式实现具有不同测量导体构造的标准化的连接接口。

为了实现可再生性良好的传输特性，尽管包括支撑元件和测量导体的测量单元具备可更换性，还可以优选地是如下情况：测量导体和连接导体之间的电连接在各连接路径中包括至少一个弹簧触片，即弹簧安装的接触元件，其利用由弹簧挠曲产生的接触压力与配合的接触元件进行接触。这防止了将测量单元能够更换地安装于基体所导致的可能的定位误差，进而防止导致不良的传输特性。

可以优选地是如下情况：弹簧触片与基体和/或连接导体相关联或被固定于基体和/或连接导体。这意味着能够简单地设计测量单元的配合的接触元件、特别地该配合的接触元件被设计为采用电路板形式的支撑元件的导线的部分。

在根据本发明的测量头的进一步优选的实施方式中，被设置用于与基体和/或同轴导体接触的触点配置在支撑元件的第一侧，测量导体配置在支撑元件的优选与第一侧相反的第二侧。这使配置有触点的测量导体尽可能地配置在基体的边缘，允许测量头的移动具有相对大的自由度，这会被基体与待测试的电子元件的接触不期望地限制。

附图说明

以下参照附图所示的示例性实施方式更详细地说明本发明，其中：

图1示出根据本发明的测量头的第一立体图；

图2示出根据图1的测量头的第二立体图；

图3示出根据图1和图2的测量头的纵向截面；以及

图4示出根据图1至图3的测量头的一部分的分解图。

具体实施方式

附图中所示的测量头包括基体1。该基体可以例如由黄铜形成。在后端，基体1具有三个安装开口2，测量头可以借助于该三个安装开口2被固定于未示出的、例如为机器手的结构。凹部3形成在基体的前端，其用于容纳测量单元。

测量单元包括在本示例性实施方式中共面的若干由金属制成的测量导体4，测量导体4彼此间隔开限定距离地配置且被牢固地固定于电路板5的下侧。测量导体4彼此电绝缘。测量导体4通过焊接(soldering)被固定就位。三个测量导体4在各种情况下经由电路板5的导线(未示出)与电路板5的上侧的接触区域6电连接。电路板5还在其承载板中形成有用于容纳螺钉8的两个贯通开口7，测量单元借助于这两个贯通开口7被可拆卸地安装到基体1或者能够可拆卸地安装到基体1。为此，螺钉8螺纹连接到基体1中的对应螺纹孔中。

基体1还具有用于接收同轴导体的接收开口9。同轴导体包括内导体10以及与内导体11间隔开配置的外导体11。在同轴导体的一部分中，由电绝缘材料制成的支撑件12固定内导体10和外导体11的相对位置。在剩余部分中，空气用作介电体。在插头侧端，同轴导体形成(同轴)连接器。该连接器用于接收可以例如配置在同轴电缆(未示出)的端部处的配合的同轴插头连接器，测量头可以经由该同轴电缆与未示出的测量装置电连接。

同轴导体的外导体11与基体1直接接触，由此与基体1电连接。延伸穿过台阶的接收开口直到凹部3的内导体10在不再由外导体11围绕的部分中借助于作为介电体的空气与基体1绝缘。

在凹部3的区域中，内导体10与电路板5上的接触区域6的最中央的接触区域直接接触。相比之下，两个外接触区域6与基体1直接接触，其中，在未示出的可选实施方式中，可以是经由弹簧触片进行接触的情况，为此，弹簧触片有利地与基体1连接，以便即使在电路板5和基体1的相对位置由于误差而出现偏差的情况下也能保证牢固的接触。内导体10还可以借助于优选地固定于内导体10的一个或多个弹簧触片与中央的接触区域6接触。

中央测量导体4、中央接触区域6、电路板5的连接中央测量导体4和中央接触区域6的导线以及同轴导体的内导体10形成当测量头用于测试电子元件时的信号路径的一部分。相比之下，外测量导体4、外接触区域6、电路板5的连接外测量导体4和外接触区域6的导线、基体1以及同轴导体的外导体11接地。附图中所示的测量头的测量导体如此被设计为所谓的“GSG”构造。

测量导体4突出到电路板5之外，因而也突出到基体1之外，结果自由地突出到空间中。这意味着它们能够在与待测试的元件的限定测量点进行单独接触时独立地弹性挠曲。这样，即使在测量头的位置相对于电子元件稍微扭曲的情况下也确保了所有测量导体4与测量点更牢固的接触。

根据本发明的测量头的设计使得能够利用相同或不同的测量单元简单快速地更换测量单元。这能够在如下的情况下是实用的：例如，如果测量导体4的不同构造对于新的测量任务而言是必要的或者测量单元由于测量导体4被磨损而需要更换。基体1与同轴导体可以继续使用。

在如下方面保证了测量单元的可更换性：所有提供的测量单元的电路板5具有相同配置的贯通开口7和接触区域6(只要需要它们)，以便保证与基体1和同轴导体构成的相同单元组合。

Claims (8)

1.一种测量头，所述测量头具有：基体(1)；至少两个测量导体(4)，所述至少两个测量导体(4)连接到所述基体(1)；以及至少两个连接导体，第一连接导体以能够导电的方式与第一测量导体(4)连接，第二连接导体以能够导电的方式与第二测量导体(4)连接，

其中，所述至少两个测量导体(4)被固定于支撑元件，所述支撑元件借助于能够拆卸的固定部件、以能够更换的方式被固定于所述基体(1)，

所述基体(1)具有用于接收同轴导体的接收开口(9)，所述同轴导体的外导体(11)在插入所述接收开口(9)中时与所述基体电连接，

在所述基体(1)的前端形成有凹部(3)，所述凹部(3)用于容纳测量单元，

所述同轴导体的延伸穿过台阶的所述接收开口(9)直到所述凹部(3)的内导体在不再由所述外导体(11)围绕的部分中借助于作为介电体的空气与所述基体(1)绝缘，所述同轴导体的内导体(10)经由所述测量单元电连接到所述至少两个测量导体。

2.根据权利要求1所述的测量头，其特征在于，所述固定部件包括螺纹连接件。

3.根据权利要求1或2所述的测量头，其特征在于，所述测量导体(4)被固定于电路板(5)。

4.根据权利要求1或2所述的测量头，其特征在于，所述测量导体(4)和所述连接导体之间的电连接在各连接路径中包括弹簧触片。

5.根据权利要求4所述的测量头，其特征在于，所述测量导体(4)被固定于电路板(5)，所述电路板借助于所述弹簧触片与所述基体(1)和/或所述连接导体接触。

6.根据权利要求5所述的测量头，其特征在于，所述弹簧触片固定于所述基体(1)和/或所述连接导体且与所述电路板(5)上的多个接触区域(6)接触。

7.根据权利要求6所述的测量头，其特征在于，用于与所述基体(1)和/或所述连接导体接触的多个接触区域(6)配置在所述支撑元件的第一侧，所述测量导体配置在所述支撑元件的第二侧。

8.一种用于形成根据前述权利要求中任一项所述的测量头的系统，其特征在于，设置了若干测量单元，各所述测量单元包括所述测量导体(4)和所述支撑元件，其中所有的所述测量单元能够借助于固定部件被安装到所述基体(1)。