KR101956650B1 - 응력 릴리프를 가진 접지 스프링 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 고주파 시험 탐침의 접지 단부를 수용하기 위한 접지 스프링에 관한 것이다. 상기 접지 스프링은, 대체로 환형인 베이스부, 및 상기 베이스부로부터 연장된 복수의 기다란 스프링 핑거를 포함한다. 상기 핑거는 상기 베이스부로부터 대체로 반경 방향 내향으로 연장되어 있고, 상기 접지 스프링의 중심에 실질적으로 원형인 개구를 함께 정의하는 내부 단부면을 가지고 있다. 각각의 상기 핑거는, 넓은 베이스 단부 및 좁은 내부 단부를 포함하는 테이퍼진 형상을 가지고 있다. 각각의 상기 핑거는, 상기 접지 스프링의 중심으로부터 각각의 상기 핑거의 상기 베이스 단부의 중심으로 연장된 참조선에 대해 경사진 길이 방향 축을 가지고 있다. 본 발명은 또한, 상기 접지 스프링을 포함하는 BMA 커넥터, 및 시험 및 측정 장비를 기술한다.

Description

응력 릴리프를 가진 접지 스프링{GROUND SPRING WITH STRAIN RELIEF}
본 발명은 시험 및 측정 장비에 관한 것으로서, 특히 기구가 고주파 신호를 정밀하게 측정할 수 있게 하는 시험 및 측정 장비를 위한 고정밀 접지 스프링에 관한 것이다.
본 출원은, 2012년 1월 4일 출원되었고 전체 내용이 원용에 의해 본 명세서에 합체되는 미국 가출원 제61/582,967호를 우선권으로 주장한다.
시험 및 측정 장비는 테스트 리드(test leads)를 통해 신호를 수신하고 테스트 리드 상에서 측정을 수행한다. 리드는 커넥터를 통해 장비에 결합된다. 커넥터의 한가지 형태는 BMA 리드라고 지칭되며, BMA 리드는 "블라인드메이트(BlindMate) A" 커넥터를 나타내고, "블라인드메이트 A" 커넥터는, 0.3 GHz 내지 300 GHz의 범위에 있는 초단파 무선 주파수와 같은 고주파를 가진 시험 신호를 수신하는 RF(무선 주파수) 커넥터이다.
접지 스프링은, BMA 커넥터의 접지와 접촉하는 스프링이다. 접지 스프링 기능은 BMA 커넥터에 대한 전기 접속을 제공하는 것이어서, 신호는 이러한 접지에 대해서 측정될 수 있다. 종래의 접지 스프링은 신뢰성의 문제가 있다. 종래의 접지 스프링은 종종 접지 접속에 대한 적절한 접속을 하지 못하고, 그것은 시험된 신호, 특히 약 20 GHz보다 높은 주파수를 가진 신호에서 데이터 탈락을 일으킨다. 종래의 접지 스프링은 또한 커넥터 삽입 및 제거의 불과 몇 개의 사이클 후에 스프링 기능을 잃는 경향이 있다.
본 발명의 실시예들은 이러한 종래기술의 문제점 및 다른 문제점을 해결하는 것이다.
따라서, 본 발명은, 고주파 시험 탐침의 접지 단부를 수용하기 위한 접지 스프링을 위한 것이다. 상기 접지 스프링은, 대체로 환형인 베이스부, 및 상기 베이스부로부터 연장된 복수의 기다란 스프링 핑거를 포함한다. 기다란 상기 스프링 핑거는 대체로 내향으로 방사되어 있고, 상기 접지 스프링의 중심에 실질적으로 원형인 개구를 함께 정의하는 내부 단부면을 가지고 있다. 각각의 상기 핑거는, 넓은 베이스 단부 및 좁은 내부 단부를 포함하는 테이퍼진 형상을 가지고 있다. 각각의 상기 핑거는, 상기 접지 스프링의 중심으로부터 각각의 상기 핑거의 상기 베이스 단부의 중심으로 연장된 참조선에 대해 경사진 길이 방향 축을 가지고 있다.
각각의 인접한 핑거는, 갭이 환형 상기 베이스부로부터 상기 접지 스프링의 상기 중심을 향해 연장될 때 좁아지고 있으며, 인접 핑거들 사이에 형성된 상기 갭을 가지고 있다. 상기 접지 스프링은 약 0.017 인치의 높이를 가진 대체로 접시 형상을 가지고 있다. 상기 베이스부로부터 연장된 기다란 스프링 핑거 각각은 실질적으로 평평하다. 상기 상기 접지 스프링은 바람직하게 금 도금을 가진 베릴륨동으로부터 형성되어 있고, 기다란 상기 스프링 핑거는 약 0.0025 인치 두께이다. 기다란 상기 스프링 핑거 각각은, 상기 접지 스프링의 중심으로부터 상기 베이스부의 중심으로 연장된 참조선에 대해 약 40 도 경사진 길이 방향 축을 가지고 있다.
상기 접지 스프링은, 매칭된 BMA 커넥터의 수형부를 수용하기 위한 대체로 원통형인 수용부를 가진 BMA 커넥터의 암형부 내에 배치된다. 상기 접지 스프링은, 매칭된 상기 BMA 커넥터의 상기 수형부의 접지 단부를 수용한다. 상기 접지 스프링은, 대체로 환형인 베이스부, 및 상기 베이스부로부터 연장된 복수의 기다란 스프링 핑거를 포함한다. 기다란 상기 스프링 핑거는 대체로 내향으로 방사되어 있고, 상기 접지 스프링의 중심에 실질적으로 원형인 개구를 함께 정의하는 내부 단부면을 가지고 있다. 각각의 상기 핑거는, 넓은 베이스 단부 및 좁은 내부 단부를 포함하는 테이퍼진 형상을 가지고 있다. 각각의 상기 핑거는, 상기 접지 스프링의 중심으로부터 각각의 상기 핑거의 상기 베이스 단부의 중심으로 연장된 참조선에 대해 경사진 길이 방향 축을 가지고 있다.
접지 스프링은, 입력 신호를 수용하여 입력 신호로부터 출력을 발생시키도록 구성되어 있는 프로세서를 가진 시험 및 측정 기구에 구현된다. 상기 시험 및 측정 기구는, 상기 프로세스로부터의 출력을 표시하도록 구성되어 있는 디스플레이 유닛, 및 BMA 커넥터의 암형부를 포함하는 입력 유닛을 가지고 있다. 상기 BMA 커넥터의 상기 암형부는, 매칭된 상기 BMA 커넥터의 수형부를 수용하기 위한 대체로 원통형인 수용부, 및 매칭된 상기 BMA 커넥터의 상기 수형부의 접지 단부를 수용하기 위한 접지 스프링을 가지고 있다. 상기 접지 스프링은, 대체로 환형인 베이스부, 및 상기 베이스부로부터 연장된 복수의 기다란 스프링 핑거를 가지고 있다. 기다란 상기 스프링 핑거는 대체로 내향으로 방사되어 있고, 상기 접지 스프링의 중심에 실질적으로 원형인 개구를 함께 정의하는 내부 단부면을 가지고 있다. 각각의 상기 핑거는, 넓은 베이스 단부 및 좁은 내부 단부를 포함하는 테이퍼진 형상을 가지고 있다. 각각의 상기 핑거는, 상기 접지 스프링의 중심으로부터 각각의 상기 핑거의 상기 베이스 단부의 중심으로 연장된 참조선에 대해 경사진 길이 방향 축을 가지고 있다.
본 발명의 목적, 이점, 및 신규한 특징은, 첨부된 청구범위 및 부착된 도면과 관련하여 판독할 때, 다음의 상세한 설명으로부터 명백하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접지 스프링을 포함하는 BMA 커넥터의 절단 개략도이다.
도 2는 접지 스프링을 더 상세히 도시하기 위해 확대된 도 1의 BMA 커넥터의 부분 개략도이다.
도 3은 종래의 접지 스프링의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접지 스프링의 평면도이다.
도 5는 도 3의 접지 스프링의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 접지 스프링을 포함하는 시험 및 측정 장비의 블럭도이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 접지 스프링을 포함하는 BMA 커넥터(10)의 절단 개략도이다.
BMA 커넥터(10)는, 서로로부터 수동으로 분리되거나 서로에 대해 수동으로 연결될 수 있는 수형부(12) 및 암형부(14)를 포함한다. 통상적으로, 암형부(14)는 시험 및 측정 장비에 장착되고, 수형부(12)는 암형부에 착탈식(removably) 연결된다. BMA 커넥터의 수형부(12)는 또한 탐침이라고도 지칭될 수 있다.
BMA 커넥터(10)의 수형부(12)를 암형부(14)에 연결할 때, 수형부는 암형부(14)에 삽입 또는 플러깅된다. 수형부(12)의 수형 핀(20)은 암형부(14) 상의 대응 수용부(22)에 수용된다. 수형부(12)의 접지(30)는 측부 접지(32) 및 단부 접지(34)를 포함한다. 삽입되었을 때, 측부 접지(32)는 도시된 바와 같이 배럴 스프링(42)(도 1 참조)과 접촉한다. 수형부(12)의 단부 접지(34)는 접지 스프링(44)과 접촉된다. 상술한 바와 같이, 접지 스프링(44)이, BMA 커넥터(10)가 결합되는 시험 및 측정 장비에 의해 접지 신호가 올바르게 해석될 수 있도록, BMA 커넥터(10)의 수형부(12)에 양호하게 접지 접속되는 것이 중요하다.
도 2에 더 양호하게 도시되었듯이, BMA 커넥터(10)의 수형부(12)가 암형부에 완전히 삽입될 때, 단부 접지(34)는 접지 스프링(44)과 물리적 접촉을 한다. 이것은, 접지 스프링(44)의 핑거가 아래에 상세히 설명되듯이 휘게 한다. 접지 스프링(44)의 핑거의 복귀 스프링력은 접지 스프링을 BMA 커넥터의 수형부(12)의 단부 접지(34)와 지속적으로 접촉하게 유지하여, 견고한 전기 접속이 시험 및 측정 장비에 의해 사용되게 한다.
도 3은 종래의 접지 스프링(70)의 평면도이다. 접지 스프링(70)은 환형부(72) 및 일련의 연장부(74)를 포함한다. 도시되지는 않았지만, 연장부(74)는 환형부(72)로부터 접시 모양으로 된다. BMA 커넥터(10)의 수형부(12)가 암형부(14)에 삽입되고 종래의 접지 스프링(70)에 수용될 때, 연장부(74)는 항복하는 경향이 있다. 다시 말해서, BMA 커넥터의 수형부를 삽입하는 응력은 연장부(74)를 그들의 탄성 한계를 넘어, 즉 언로딩 시에 연장부가 원래의 위치로 복귀할 한계를 넘어 휘도록 강제한다. 연장부(74)가 이러한 한계를 넘어 휠 때, 연장부는 영구적으로 변형되어, BMA 커넥터(10)의 수형부(12)와 양호한 접지 접속을 하지 못한다. 이것은 측정된 신호에서의 신호 탈락을 일으킨다. 탈락 중의 어떤 것은, 이전의 항복으로 인해 BMA 커넥터(10)의 수형부(12)와 접촉할 수 있는 모든 연장부(74)에 의해 일어나는 것은 아닐 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접지 스프링(100)의 평면도이다. 접지 스프링(100)은 종래의 스프링(70)과 동일한 외형 및 크기를 가지며, 수정 없이 표준 BMA 커넥터 내에 들어맞는다.
접지 스프링(100)은, 대체로 환형인 베이스부(102), 및 베이스부로부터 연장되는 복수의 기다란 스프링 핑거(110)를 포함한다. 핑거(110)는 베이스부(102)로부터 대체로 반경 방향 외향으로 연장되고, 함께 접지 스프링(100)의 중심부에 실질적으로 원형인 개구를 정의하는 내부 단부면(112)을 가진다. 각각의 핑거(110)는, 넓은 베이스부(114) 단부 및 좁은 내부 단부(115)를 포함하는 테이퍼진 형상을 가진다.
각각의 핑거(110)는, 접지 스프링(100)의 중심(130)으로부터 각각의 핑거의 베이스부(114)의 중심으로 연장되는 참조선(125)에 대해 경사지는 길이 방향 축(120)을 가진다. 바람직한 실시예에서, 참조선(125)과 길이 방향 축(120) 사이의 각도는 30과 50 도 사이, 바람직하게 약 40 도이다. 물론, 다른 각도도 여기에 설명된 동일한 원리에 따라 가능하며, 특정 각도의 선택은 실시상의 선택일 수 있다.
도 3의 연장부(74)에 비하여, 접지 스프링(100)의 핑거(110)는 훨씬 길며, 그것은 BMA 커넥터(10)의 수형부(12)가 삽입되어 스프링(100)과 접촉될 때 핑거(110)의 응력을 감소시킨다는 것에 유의하여야 한다.
접지 스프링(100)은 바람직하게 베릴륨동으로 만들어지고, 종래의 방법을 사용하여 금의 층에 의해 더 코팅될 수 있다. 접지 스프링은 바람직하게 베이스부(114) 및 내부 단부(115)에서 대략 0.0025 인치의 두께이다. 접지 스프링(100)은 임의의 적절한 방법으로 형성될 수 있으며, 바람직하게 방전 가공(EDM) 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 스프링(100)의 대체적 형상이 EDM에 의해 절단된 후에, 스프링은, 접시 모양으로 하기 등에 의해, 도 5를 참조하여 아래에서 설명되는 형상으로 형성된다. 접시 모양으로 된 후에, 접지 스프링(100)은 화학적으로 에칭되고, 다음에는 스프링의 전체 강도를 증가시키기 위해 열처리 된다. 마지막으로, 접지 스프링(100)은, 니켈 언더플레이트(underplate)를 가지는 금에 의해 도금될 수 있다.
2개의 인접 핑거(110)들 사이의 갭(120)은 둥근 단부(122) 및 접지 스프링(100)의 중심부를 향해 개방되는 개방 단부(124)를 포함한다. 갭(120)은 접지 스프링(100)의 환형 베이스부(102)로부터 중심(13)으로 연장될 때 좁아진다.
도 5에 도시되었듯이, 접지 스프링(100)은, 핑거(110)를 천이 링(104)(도 4 참조)에서 굽힘으로써, 대체로 접시 모양을 가지도록 형성될 수 있다. 일실시예에서, 접시 형상의 두께(140)는 약 0.014 내지 0.017 인치이다. 천이 링(104)의 에지로부터, 핑거(110)는 바람직하게 대체로 평평하다. 다시 말해서, 핑거(110)는 천이 링(104)의 내부 에지로부터 접지 스프링(100)의 중심(130)을 향해 평면을 따라 연장되며, 접지 스프링의 접시 형상은 스프링을 천이 링(104)에서 변형시킴으로써 발생된다. 바람직하게, 핑거(110)는 또한 각각의 핑거의 폭을 가로질러 평평하여, 핑거(110)의 횡 방향 평면을 가로질러 둥근 형상이 없다. 이러한 형상은 BMA 커넥터(10)의 수형부(12)를 전체 스프링(100)을 가로질러 삽입할 때의 응력을 분산시키는 것을 보조하며, 핑거(110)를 스프링의 탄성 한계 내에 유지한다. 이것은, 스프링(100)이 수백 회 또는 수천 회 사용되고 BMA 커넥터가 제거된 후에는 원래의 굽힘으로 복귀할 수 있게 한다.
도 6은, 본 발명에 따른 접지 스프링을 포함하는 시험 및 측정 장비의 블럭도이다. 시험 및 측정 장비는, 탐침(620) 또는 BMA 커넥터의 수형부가 삽입될 수 있는 BMA 커넥터(610)를 포함한다. BMA 커넥터(610)는, BMA 커넥터의 수형부(12)와 접촉하여 접지 접촉하기 위해 도 4의 접지 스프링(100)을 포함한다. 측정 장비(600)에 의해 시험될 신호는, 시험되는 것으로부터 테스트 리드를 따라 수신 BMA 커넥터(610)로 운반된다.
시험 및 측정 장비(600)가 일단 시험 하의 신호를 수신하면, 프로세서(640)는 여러 가지 작동을 수행하며, 신호 또는 다른 신호(도시되지 않음)를 프로세싱한다. 프로세스는 종래의 수단을 사용하여 유저 인터페이스(630)를 통해 유저에 의해 제어될 수 있다. 그러면, 시험 및 측정 장비(600)의 출력은 디스플레이(650)로 향하거나, 장비(600)의 유저에 의해 사용되기 위해 다른 형태의 출력으로 향한다.
본 발명의 원리를 도시된 실시예를 참조하여 설명 및 도시하였으므로, 도시된 실시예는 그러한 원리를 이탈함이 없이 배치 및 상세사항을 수정할 수 있고, 임의의 필요한 방식으로 결합될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 상기 논의는 특정 실시예에 초점을 맞추었지만, 다른 구성도 생각된다. 특히, "본 발명의 실시예에 따른" 등과 같은 표현이 여기에 사용되었더라도, 이들 문구는 실시예의 가능성을 일반적으로 참조하기 위한 것이지, 본 발명을 특정 실시예의 구성에 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 사용된 바와 같이, 이들 용어는, 다른 실시예에 결합될 수 있는 동일하거나 다른 실시예를 참조할 수 있다.
따라서, 여기에 설명된 실시예에 대한 다양한 변경을 고려하여, 이러한 상세 설명 및 첨부물은 단지 설명을 위한 것이지, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 받아들여져서는 않 된다. 따라서, 다음의 청구범위의 범위 및 정신 내에 있을 수 있는 모든 그러한 수정 및 균등물은 본 발명으로서 청구된다.

Claims (19)

  1. 고주파 시험 탐침의 접지 단부를 수용하기 위한 접지 스프링으로서,
    환형인 베이스부,
    복수의 기다란 스프링 핑거를 포함하며,
    상기 복수의 기다란 스프링 핑거는 상기 베이스부로부터 반경 방향 내향으로 연장되고, 상기 접지 스프링의 중심에 원형인 개구를 함께 형성하는 내부 단부면들을 가지며,
    각각의 상기 핑거는, 넓은 베이스 단부 및 좁은 내부 단부를 포함하는 테이퍼진 형상을 가지고,
    각각의 상기 핑거는, 상기 접지 스프링의 중심으로부터 각각의 상기 핑거의 상기 베이스 단부의 중심으로 연장된 참조선에 대해 경사진 길이 방향 축을 가지고 있으며, 그리고
    각각이 2개의 인접한 핑거들 사이에서 상기 베이스부 내부로부터 천이 링을 통해 상기 접지 스프링의 중심으로 연장되는 복수의 갭
    을 포함하는 접지 스프링.
  2. 제1항에 있어서,
    2개의 인접한 핑거들 사이의 상기 갭은 환형인 상기 베이스부로부터 상기 접지 스프링의 중심을 향해 연장되면서 좁아지는, 접지 스프링.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스프링은 접시 형상을 한, 접지 스프링.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 접시의 높이는 0.017 인치인, 접지 스프링.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접지 스프링은 베릴륨동으로 형성된, 접지 스프링.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 핑거는 0.0025 인치 두께인, 접지 스프링.
  7. 제1항에 있어서,
    금 도금을 더 포함하는, 접지 스프링.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 핑거는 평평한, 접지 스프링.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 길이 방향 축은 상기 참조선으로부터 40 도 경사져 있는, 접지 스프링.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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  15. 삭제
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KR1020130000603A 2012-01-04 2013-01-03 응력 릴리프를 가진 접지 스프링 KR101956650B1 (ko)

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