CN1971286A - 用于微探测的连接附件 - Google Patents

Abstract

一种探测系统具有用于电连接到配套的探针附件的探测附件，该配套探针附件连接到测试点，其中，该探测附件通过仅仅施加张力俘获和释放该配套探针附件。

Description

用于微探测的连接附件

技术领域

本发明涉及用于微探测的连接附件。

背景技术

随着电子电路的工作频率增加和部件几何尺寸的减少，探测和测量印刷电路板(PCB)上的测试点的信号变得越来越难。此外，用来探测测试点的装置开始对测量本身有影响。目前一个解决方案是提供连接到插座式探针头的一个或多个排针(header pin)。排针通常在100mils的中心间距时为25mils见方。在许多应用中，这些排针通常物理上非常大，并且提供太多的寄生负载，因而限制了可以测量的信号的带宽。随着印刷电路板的几何尺寸变得更小，排针占据PCB表面积的更大百分比，这使得成本较高并且限制了使用PCB的器件的微型化。另一个已知的技术解决方案是将探针头直接焊接到PCB上的测试点。有利地，所焊接的探针头提供低电容和更高带宽的连接。不利的是，该技术解决方案成本较高，没有提供迅速便利的连接/断开，并且其被焊接和拆焊(un-solder)的次数是受限制的。

因而，需要一种解决现有技术的缺点的连接附件。

发明内容

附图说明

从下列详细的描述中，结合所附的附图阅读，可以获得对本发明技术教导的了解，其中：

图1是根据本技术教导的探针头和配套探测附件的实施例在分离状态下的放大透视图；

图2是根据本技术教导的探针头和配套探测附件的实施例在接合状态下的放大透视图；

图3是安装有根据本技术教导的连接附件的实施例的印刷电路板的方案视图；

图4是施加到探针头以将根据本技术教导的连接附件连接和分开的张力图；

图5是根据本技术教导的探针头和配套探测附件的另一个实施例在分离状态下的放大透视图。

具体实施方式

具体参照附图的图1，示出根据本技术教导的探针头100和配套的探测附件101的放大透视图。探针头100电连接到差分信号，因而对于每一个差分端口来说，其包括两个相同的连接。探针头100包括保持两个俘获元件103的壳体102。每一个俘获元件103连接到电设置在俘获元件103和探针头100中的探测电路的其余部分之间的阻抗元件104。阻抗元件104通常为阻尼连接寄生效应的电阻，此为本领域的一般技术人员所公知。探测电路的其余部分类似于在2004年4月22日提交的名称为“Compliant Micro-Browser For A Hand Held Probe”的美国申请专利序列号No.10/829,725和2004年9月20日提交的名称为“High FrequencyOscilloscope Probe With Unitized Probe Tips”的美国申请专利序列号No.10/945,146中公开的电路，这些专利申请的内容通过引用的方式包含于此。俘获元件103各自包括弹簧元件105。在具体的实施例中，每一个弹簧元件105包括形成约330度圆以形成开口环106的导线。远离探针头100的壳体102的导线端部107设置在开口环106的外部，以形成“V”，该“V”具有远离每一个开口环106的中心开口108设置的“V”的较大的开口端部。每一个开口环106的中心开口108的大小和构造被设置成俘获保持元件109。单个俘获元件103中的弹性元件105之间的距离在连接到壳体的端部最短，并且逐渐增加到在远离壳体102的端部处的最大距离。在具体的实施例中，每一个俘获元件103的最终长度是60mils。

在具体的实施例中，保持元件109是与延伸轴110机械地和电连接或与延伸轴110为一整体的球体。延伸轴110的连接端111通过焊接或其它已知的电/机械连接方式而机械地和电连接到诸如印刷电路板(“PCB”)的测试器件的测试点。在具体实施例中，球体109是金属，并且直径约为15mils，延伸轴110与球体109为一整体，并且直径约为7mils。

如本技术领域的一般技术人员理解到，具有示例性直径的延伸轴110在不损坏配套的探针附件101情况下不能接收任何压缩力。然而，因为延伸轴110是金属，本技术领域的普通技术人员可以进一步理解，其能够接受和经受住张力而没有损坏。

在俘获元件103和配套的探针附件101之间的连接方法进一步示出俘获元件103和保持元件109之间的关系。具体而言，在附图的图1中示出的实施例的连接方法包括将俘获元件103靠近延伸轴110的连接端111定位，使得球体109脱离俘获元件103，但是延伸轴110定位在俘获元件103之间。因为延伸轴110的直径和远离壳体102的俘获元件103之间距离之间的相对尺寸，所以如所述具有空间将两个定位并且具有调整的余量。在刚才所述的过程中，施加最小的张力。附图的图2示出如所述地保持该球体109的俘获元件103。

具体参照附图的图3，示出比说明焊到PCB112的配套探针附件更具启发的图。附图的图3包含在此处以将本技术教导置于其应用的情形中。

具体参照附图的图4，示出在根据本发明的技术教导的探针系统的连接113和分开114期间所施加的张力作为在俘获元件103和球体109之间的位移的函数的图。一旦俘获元件103被定位，俘获元件103移动远离延伸轴110的连接端111，直到远离每一个俘获元件103的开口环106设置的“V”较大开口部分接合球体109的表面。随着附加的和增加的第一张力115施加到探针头100，“V”向俘获元件103的中心的位置引导球体109。与第一张力115结合的球体109的表面使得俘获元件103向外移位以接收整个直径的球体109。随着向探针头100施加进一步的张力，球体109被整个地接收116进入俘获元件103之间的空间。因为弹簧元件103向内偏压，所以当施加比阈值张力小的力时，其返回至中立位置117，从而夹持球体109。

俘获元件103和球体109由导电材料制造。因而，球体109夹持在俘获元件103之间提供PCB112上的测试点和探针头100中执行探测功能的电路之间的电连续性。当球体109在俘获元件103之间被俘获时，当其夹持在俘获元件103之间而没有失去机械连接或电连接时，球体109能够旋转。当探针头100碰撞或摆动时，该转动提供移动117的余量，以使可能施加到延伸轴110和PCB之间的焊接连接部分的应力减少到最小，同时还提供探针头100和测试点之间可靠的电连接和机械连接。

在探针头100和配套探针附件之间的分开方法包括以与所施加以进行俘获的第一张力115相同的方向向探针头施加第二张力118。具体参照附图的图4，在球体109在俘获元件103之间被俘获之后，施加第二张力118使得远离壳体102并且与“V”相对的开口环106的一部分接合球体109。球体109的表面使得俘获元件向外互相移位，直到整个直径的球体109脱离119俘获元件103。球体109接着能够全部地脱离120俘获元件103，以将探针头100和配套探针组件101之间的电连接和机械连接拆开。

具体参照附图的图5，示出根据本技术教导的另一个俘获元件103的实施例，其包括具有俘获球体109的定位凹槽122的两个板121。在具体的实施例中，定位凹槽122还可以是开口或当俘获元件103返回至其中立位置时允许俘获保持元件的空间的其它缓冲区域(relief area)。俘获板121执行与附图中的图1和图2中示出的俘获元件103的实施例相同的功能。俘获板121延伸经过连接到探针头102的俘获臂123。俘获臂123互相成角度，并且连接至俘获板121或与俘获板121成一整体。俘获板121互相平行。在俘获臂123中的缓冲区域124允许在施加第一张力115之前定位保持元件109，该第一张力115将保持元件109俘获和夹持在俘获板中的开口122内。由于球体109的表面对俘获板121向外施加力，俘获板121充当向内偏压的弹簧元件。当整个直径的球体109到达定位凹槽或开口122时，俘获板121返回至其的中立位置，从而俘获球体109。第二张力118迫使球体109经过定位凹槽或开口122至球体109脱离俘获板121的点。由于球体109脱离俘获板121，俘获板121接着返回至其中立位置。

没有具体解说的其它实施例对于本技术领域的一般技术人员在受益于本技术教导的情况下是可以想到的，并且被认为在所附的权利要求的范围内。所公开的保持元件是球体，但是对于一个给定的应用，还可以具有另一个合适的诸如椭圆、柱体或弹丸形状的几何形状。所公开的实施例可以取决于特定应用的要求按照不同的比例实施。

Claims (18)

1.一种探测系统，包括：

用于电连接到测试点的探测附件，所述探测附件包括探针设置在延伸轴上的探针保持元件，并且探针头构造成仅仅在探测附件上使用张力就俘获和释放保持元件。

2.如权利要求1所述的探测系统，其中所述保持元件是球形。

3.如权利要求1所述的探测系统，其中所述探针保持元件的宽度比所述延伸轴的宽度要大。

4.如权利要求2所述的探测系统，其中所述保持元件具有约10-20mils范围内的直径，并且所述连接轴具有约5-10mils的范围内的宽度。

5.如权利要求1所述的探测系统，其中所述探针头进一步包括构造成定位所述保持元件然后在第一张力的作用下接收所述保持元件的俘获元件。

6.如权利要求5所述的探测系统，其中所述俘获元件进一步构造成在第二张力作用下释放所述保持元件。

7.一种探测系统，包括：

用于电连接到测试点的探针附件，和

探针头上用于通过仅仅施加力俘获和释放所述探针附件的装置。

8.如权利要求7所述的探测系统，其中所述探针附件包括机械地和电连接到所述测试点的保持元件和用于俘获和释放的装置，并且所述用于俘获和释放的装置包括在施加第一张力下接收所述保持元件的俘获元件。

9.如权利要求8所述的探测系统，其中所述保持元件是球形。

10.如权利要求8所述的探测系统，其中所述俘获元件在施加第二张力下释放所述保持元件。

11.如权利要求7所述的探测系统，其中所述探针附件是球形，并且所述用于俘获和释放的装置包括两个弹簧元件，所述两个弹簧元件构造成在其之间俘获所述球体。

12.如权利要求11所述的探测系统，其中每一个弹簧元件包括形成开口环并且构造成在其间俘获所述球体的导线。

13.如权利要求11所述的探测系统，其中每一个弹簧元件包括具有定位凹槽的板。

14.一种用于探测测试点的方法，包括以下步骤：

将保持元件机械地和电连接到所述测试点；

将俘获元件定位在所述保持元件上方；和

施加第一张力直到所述俘获元件接收和夹持所述保持元件。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包括施加第二张力直到所述保持元件脱离所述俘获元件的步骤。

16.如权利要求14所述的方法，其中所述保持元件是球体。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述俘元件包括形成开口环的导线。

18.如权利要求16所述的方法，其中所述俘获元件包括具有定位凹槽的板。

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