CN109752574A - 探头末端和探头组件 - Google Patents

Abstract

测试探头末端可包括与末端部件耦接的电阻元件。电阻元件可包括设置在电阻阻抗元件的结构构件的外表面上的电阻层。在实施例中，电阻元件可以被构造为形成测试探头末端的结构部件，而没有施加至其的绝缘覆盖物。另外的实施例可以在此被描述和/或被要求。

Description

探头末端和探头组件

相关申请的交叉引用

本申请是2014年12月31日提交的题为“HIGH IMPEDANCE COMPLIANT PROBE TIP”的美国非临时专利申请14/587,703的部分继续申请。本申请也是2015年4月1日提交的题为“HIGH IMPEDANCE COMPLIANT PROBE TIP”的美国非临时专利申请14/676,703的部分继续申请。另外，本申请要求2017年3月15日提交的题为“HIGH IMPEDANCE COMPLIANT PROBETIP”且序列号为No.62/471,947的美国临时专利申请的权益。这些相关申请中的所有三个都通过引用并入本文，如同以其整体再现一样。

技术领域

本公开总体上涉及测试探头，并且更具体地，涉及用于测试探头的探头末端。

背景技术

今天的工程师们正在尝试对带有高速串行总线的装置进行测试。这些装置中的许多装置可以被识别为，但不限于，双倍数据速率第二代（DDR2）同步动态随机存取存储器（SDRAM）、双倍数据速率第四代（DDR4）SDRAM和外围部件快速互连（PCIe））。电压摆动和脉冲频率的幅度非常高，并且信号的复杂性需要精确的电探测。这些和其他总线在各种类型的消费者硬件装置中变得非常普遍。这些产品的每种产品中都有许多所关心的测试点。

这些产品中的测试点在几何结构和可访问性方面差异很大，通常需要一个或两个接触点。典型地，接触点包括微迹线、通孔、部件焊盘和连接器触点，其提供了与高速信号的电接触并因此提供对高速信号的访问。然而，这些测试点并不总是在相同平面内，并且如果一次需要两个探头触点（例如，像在差分探头的情况中），则末端顺应性是高度期望的，以帮助定位探头以进行适当的接触。在几乎每个定向角度上，包括从竖直的到水平的，接触点都可以存在于主成分分析（PCA）硬件上。在这些类型的场景中，通过具有顺应性的探头末端，可以更好地访问测试点。

虽然对于这些访问点而言，存在半永久形式的探头触点，包括对到这些点的电线的焊接或导电环氧化处理，但这种解决方案存在许多不足，包括：在连接期间对测试中的装置（DUT）的潜在损坏，长的设置时间，以及为了将电线焊接到这些测试点而需要特殊的灵巧技能。此外，半永久性触点不提供快速调试。探头末端中的焊料倾向于在仅仅几次连接后就磨损，因此产生了对更换的需求，而这可能非常昂贵。最后，由于焊料和/或环氧树脂连接的质量和几何结构的缘故，信号保真度倾向于具有高度可变性，特别是在上部信号频率中。

因此，仍然存在对用于与测试探头结合使用的改进的探头末端的需求。

附图说明

图1示出了根据所公开的技术的某些实施例的探头末端的示例的分解图。

图2示出了由图1图示的根据所公开的技术的某些实施例的探头末端的组装图。

图3示出了根据所公开的技术的某些实施例的单末端测试探头的示例。

图4示出了根据所公开的技术的某些实施例的差分探头的示例。

图5是根据所公开的技术的某些实施例的测试探头末端的频率响应曲线的示例的图形表示。

图6是根据本公开的各种实施例的示例性圆杆电阻的绘图。

图7是根据本公开的各种实施例的示例性圆杆电阻的绘图。

具体实施方式

所公开的技术的实施例总体上包括探头末端，其适合与测试探头一起使用，并且被构造成提供与测试点的精确、高度顺应、快速和轻压的接触，例如在测试中的装置（DUT）上。在一些实施例中，这种探头末端可以被构造成弹簧探头，该弹簧探头包括几乎定位在与DUT接触的点处的电阻或阻抗元件。电阻或阻抗元件可以极大地改善弹簧探头的通过响应，并且还显著降低了DUT负载，因此使得能够实现高速信号采集。

根据所公开的技术的测试探头和探头末端可以有利地产生对探头末端的部件之间的接触区域的更好的物理控制和电控制，并且还令它们适合于快速调试环境，所述快速调试环境通常不能适应长的接触设置时间。根据所公开的技术的测试探头和探头末端可以有利地为连接放置和直观操作各种类别的产品提供极佳的可视性，特别是手持式或快速放置的探测。

图1示出了根据所公开技术的某些实施例的测试探头末端100的示例的分解图。在该示例中，测试探头末端100包括可选的顺应性构件或力偏转组件以及与其耦接的末端部件108。

在该示例中，顺应性构件或力偏转组件包括筒部件102，其构造成与测试探头集成或耦接在一起。探头末端100还包括电阻元件106，例如圆杆电阻，以及包括柱塞基部部件104，其构造成例如通过机电结合（例如，焊料、导电粘合剂等等）耦接到电阻元件106的端表面。例示性电阻元件在下面的图6和图7中被描绘。

在一些实施例中，电阻元件106可以具有管状形式，其中电阻设置在其外圆周上。例如，电阻元件106可以包括覆盖管的电阻涂层或层。另外，为了使得能够实现机电结合，电阻元件106可以包括设置在电阻元件106的任一端上的金属化触点。电阻的管状结构可以使得能够实现高带宽、低带宽负载。所描绘的电阻元件106的圆柱形状可以有利地最大化电阻元件106的横截面强度。应当理解的是，虽然被描绘为圆柱形，但电阻元件106也可以利用其他合适的形状（例如，八边形、三角形等）来实现。

在该示例中，末端部件108被构造成，例如通过机电结合，与电阻元件106的耦接至柱塞基部部件104的端表面相反的端表面耦接。如本文所用的，机电结合是提供了电连接以及结构/机械支撑的结合。末端部件108可以具有一个或多个点，例如，以便建立或以其他方式促进与DUT上的一个或多个接触点的细粒（fine-grain）电连通。

弹簧机构可以被捕获或以其他方式定位在筒部件102内，并且柱塞基部104可以被构造成在筒部件102内轴向滑动，并且因此受到位于筒部件102内的弹簧机构的作用，以有利地产生抗压性。

图2示出了根据所公开的技术的某些实施例的测试探头末端200的示例的组装图，该测试探头末端200具有可选的顺应性构件或力偏转组件以及与其耦接的末端部件。在该示例中，筒部件202接收柱塞基部204，柱塞基部204例如通过机电结合与电阻元件206的一端耦接。电阻元件206可以具有管状形式，其中，电阻在其外圆周上。在该示例中，末端部件208例如通过机电结合与电阻元件206的与其耦接至柱塞基部204的那一端相反的一端耦接。

如同图1所示的测试探头末端100那样，弹簧机构可以被捕获或以其他方式定位在筒部件202内，并且柱塞基部204可以被构造成在筒部件202内轴向滑动，并且受到其中的弹簧机构的作用以有利地产生抗压性。

图3示出了根据所公开的技术的某些实施例的单末端测试探头300的示例。在该示例中，测试探头300包括测试探头主体302和测试探头末端304，例如分别由图1和图2所示的测试探头末端100和200。用户可以使用测试探头300在测试探头末端304和测试点之间产生抗压性，所述测试点例如高速信号接入点或DUT上的其他合适的点。

图4示出了根据所公开的技术的某些实施例的差分探头400的示例。在该示例中，差分探头400包括探头主体402和两个测试探头末端404和406，例如分别由图1和图2所示的测试探头末端100和200。用户可以使用差分探头400在测试探头末端404和406中的任一个或两者与一个或两个测试点之间产生抗压性，所述测试点例如高速信号接入点或DUT上的其他合适的点。

图5是根据所公开的技术的某些实施例的测试探头末端的频率响应曲线500的示例的图形表示。电阻的制作（例如，杆管的性质）和靠近DUT触点的接触点的构造，生成了对DUT上的信号的高度平坦的响应，产生了高度的信号再现保真度，同时将DUT负载保持为最小。这对于对负载敏感的测量信号总线而言是非常重要的。如果末端/探头输入结构加载（例如，减小或改变了信号眼形），则发射器-接收器之间的信令被中断，测试中的通信总线不能正常工作，这就破坏了测试。根据所公开的技术的探头末端有利地极大地限制了该问题。

图6是根据本公开的各种实施例的纵向截面和沿着线608和610的两个宽度方向横截面的图示，在框中示出了具有相似编号的示例性电阻600。如图所示，该电阻包括结构构件602，围绕结构构件602的任一端的圆周设置的金属层604a和604b，以及设置在圆杆电阻的外表面上的电阻层606。

结构构件602由提供足够的结构刚度和足够的强度的材料构成，以承受探测应力而不会断裂。这样，结构构件602可以防止将电阻600嵌入封装材料中的需要。这可能是有益的，因为将电阻封装在封装材料（例如塑料）中可能对所获得的探头末端的频率响应的平坦度产生不利影响。为了帮助保持频率响应的平坦度，可能期望使电阻600周围具有的唯一绝缘材料是空气，其至少部分地通过结构构件602实现。提供足够结构刚度和足够强度的材料可以根据探头末端的预期用途而变化，但可以包括锆、石英或这些的任何组合。应当理解，这些材料仅仅是为了对可能的材料的说明，并且本领域普通技术人员可以容易地辨别出其他可能的材料。另外，虽然结构构件602被描绘为本质上一般是圆柱形的，但是应当理解，可以使用其他形状（例如，八边形、三角形等）而不脱离本公开的范围。

金属层604a和604b可包括用于实现与柱塞基部部件104和末端部件108的电连接的任何合适的材料。这样的材料可包括银、金、铜或任何其它合适的导电材料，或这些材料的任何组合。金属层604a和604b可以利用任何合适的工艺施加，例如微涂覆（micropenning）工艺，或任何其他合适的工艺。金属层可以形成为帽，或者可以形成为使结构构件的任一端暴露。

电阻层606可以是厚膜电阻层。该膜可以通过微涂覆工艺（例如，电阻性墨，例如可从Ohmcraft获得的那种）、平板筛选或任何其它合适的工艺来施加。电阻层606可包括例如钌、铱和/或铼的氧化物，或任何其他合适的材料。电阻层606可以被施加，以在金属层的表面上或在金属层和结构构件602之间接触金属层604a和604b。另外，电阻层或用于该事项的任何其他层可以被激光切割，以获得额外的精度或者调节电阻的电阻量（例如，通过去除电阻层的一些部分）。

图7是根据本公开的各种实施例的纵向截面和沿着线708和710的两个宽度方向的横截面的另一描绘，在框中描绘了具有相似编号的示例性电阻700。如图所示，电阻包括半圆柱形结构构件702a和702b，围绕结构构件702的任一端的圆周设置的金属层704a和704b，以及设置在结构构件702a和702b之间的电阻层706。

结构构件702a和702b由提供了足够的结构刚度和足够的强度的材料构成，以承受探测应力而不会断裂。这样，结构构件702可以防止将电阻700嵌入封装材料中的需要。这可能是有益的，因为将电阻封装在封装材料（例如塑料）中可能会对所获得的探头末端的频率响应的平坦度具有不利影响。为了帮助保持频率响应的平坦度，可能期望使围绕电阻700的唯一绝缘材料为空气，其至少部分地通过结构构件702实现。提供了足够结构刚度和足够强度的材料可以根据探头末端的预期用途而变化，但可以包括锆、石英或包括这些中的一种或多种的任何组合。应当理解，这些材料仅仅是为了说明可能的材料，并且本领域普通技术人员可以容易地辨别出其他可能的材料。

金属层704a和704b可包括用于与柱塞基部部件104和末端部件108实现电连接的任何合适的材料。这样的材料可包括银、金、铜或任何其它合适的导电材料，或这些材料的任何组合。金属层704a和704b可以利用任何合适的工艺施加，例如微涂覆工艺或任何其他合适的工艺。金属层可以形成为帽，或者可以形成为使结构构件的任一端暴露。

电阻层706可以是厚膜电阻层。该膜可以通过微涂覆工艺（例如，电阻性墨，例如可从Ohmcraft获得的那种）、平板筛选或任何其它合适的工艺来施加。电阻层706可包括例如钌、铱和/或铼的氧化物，或任何其他合适的材料。电阻层606可以被施加，以在金属层的表面上或在金属层和结构构件602之间接触金属层604a和604b。另外，电阻层或用于该事项的任何其他层可以被激光切割，以获得额外的精度或者调节电阻的电阻量（例如，通过去除电阻层的一些部分）。

已经参考所示实施例描述和说明了本发明的原理，将认识到的是，在不脱离这些原理的情况下，所示实施例可以在布置和细节上被修改，并且可以以任何期望的方式被组合。并且，尽管前面的讨论集中于特定实施例，但是其他构造是可以预期的。

特别地，即使诸如“根据本发明的实施例”这样的表述或类似表述在本文中被使用，但是这些短语一般意味着参考实施例的可能性，而不旨在将本发明限制于特定的实施例构造。如本文所使用的，这些术语可以指代那些可以组合到其他实施例中的相同或不同的实施例。

因此，鉴于对本文描述的实施例的宽广范围的多种置换，该详细描述和所附材料旨在仅是说明性的，而不应被作为对本发明的范围的限制。因此，作为本发明要求保护的是所有这样的修改，因为这样的修改可以落入所附权利要求及其等同物的范围和精神内。

Claims (16)

1.一种测试探头末端，包括：

电阻元件，其具有施加到电阻阻抗元件的结构构件的外表面的电阻层；以及

末端部件，其被构造成与所述电阻元件耦接，其中，所述电阻元件被构造成与所述末端部件电耦接和机械耦接，使得所述电阻元件形成所述测试探头末端的结构部件，而没有施加至其的绝缘覆盖物。

2.根据权利要求1所述的测试探头末端，其中，所述电阻元件的结构构件还包括锆、石英、或其组合。

3.根据权利要求1所述的测试探头末端，其中，所述电阻层包括以下各项的氧化物，即：钌、铱和/或铼的氧化物。

4.根据权利要求1所述的测试探头末端，其中，所述结构构件在形状上基本为圆柱形。

5.根据权利要求1所述的测试探头末端，还包括与所述电阻元件耦接的力偏转组件。

6.根据权利要求5所述的测试探头末端，其中，所述力偏转组件被构造成将所述测试探头末端耦接到测试探头主体。

7.根据权利要求5所述的测试探头末端，其中，所述力偏转组件包括：

柱塞部件，其被构造成与所述电阻元件耦接；

筒部件，其被构造成接收所述柱塞部件，其中，所述柱塞部件被构造成在所述筒部件内轴向滑动；以及

弹簧机构，其定位在所述筒部件内，并且构造成响应于所述柱塞部件在所述筒部件内沿着向内的方向滑动而作用在所述柱塞部件上。

8.根据权利要求7所述的测试探头末端，其中，所述弹簧机构被构造成在所述探头末端与测试中的装置（DUT）上的测试点之间产生抗压性。

9.一种测试探头，包括：

测试探头主体，其被构造成与测试和测量装置耦接；以及

测试探头末端，其与所述测试探头主体耦接，被构造成与测试中的装置耦接，所述测试探头末端包括：

电阻元件，其具有施加到电阻阻抗元件的结构构件的外表面的电阻层；以及

末端部件，其被构造成与所述电阻元件耦接，其中所述电阻元件被构造成与所述末端部件电耦接和机械耦接，使得所述电阻元件形成所述测试探头末端的结构部件，而没有施加至其的绝缘覆盖物。

10.根据权利要求9所述的测试探头，其中，所述电阻元件的结构构件还包括锆、石英、或其组合。

11.根据权利要求9所述的测试探头，其中，所述电阻层包括下述各项的氧化物，即：钌、铱和/或铼的氧化物。

12.根据权利要求9所述的测试探头，其中，所述结构构件在形状上基本为圆柱形。

13.根据权利要求9所述的测试探头，其中，所述测试探头末端还包括与所述电阻元件耦接的力偏转组件。

14.根据权利要求13所述的测试探头，其中，所述力偏转组件将所述测试探头末端耦接到所述测试探头主体。

15.根据权利要求14所述的测试探头，其中，所述力偏转组件包括：

柱塞部件，其被构造成与所述电阻元件耦接；

筒部件，其被构造成接收所述柱塞部件，其中所述柱塞部件被构造成在所述筒部件内轴向滑动；以及

弹簧机构，其定位在所述筒部件内，并且被构造成响应于所述柱塞部件在所述筒部件内沿着向内的方向滑动而作用在所述柱塞部件上。

16.根据权利要求15所述的测试探头，其中，所述弹簧机构被构造成在所述探头末端与测试中的装置（DUT）上的测试点之间产生抗压性。