手持式差分接触探针以及手持式接触探针 |
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| 申请号 | CN201620099729.3 | 申请日 | 2016-02-01 | 公开(公告)号 | CN205749597U | 公开(公告)日 | 2016-11-30 |
| 申请人 | 是德科技股份有限公司; | 发明人 | J·斯威姆; | ||||
| 摘要 | 本 申请 提供手持式差分 接触 探针以及手持式接触探针。所述手持式差分接触探针(10)，其包括： 外壳 (12)，其配置为在用户的手中受握持；成对探针臂(14)，其受外壳(12)承载；以及成对相对探针尖端组件(16)，其每一个均受各个探针臂(14)之一承载，并且均具有探针尖端 电路 (18)，其在其末梢端处耦合到探针尖端(20)。探针尖端跨段调整机构(22)受外壳(12)承载，并且耦合到所述成对探针臂(14)，并且配置为调整各探针尖端(20)之间的跨段。接地路径机构(30)耦合在各个探针尖端组件(16)的探针尖端电路(18)之间，并且包括成对弯曲导电条带弹性元件(32)，其每一个均在其外端(34)处耦合到各个探针尖端电路(18)，并且每个弯曲导电条带弹性元件(32)在其各个内端(36)处彼此以能够滑动的方式接合。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种手持式差分接触探针(10)，其包括： |
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| 说明书全文 | 手持式差分接触探针以及手持式接触探针技术领域[0001] 本申请涉及接触探针，尤其是手持式差分接触探针以及手持式接触探针。 背景技术[0002] 差分电压接触探针典型地将两个非受控传输线(即探针尖端)过渡到印制电路板(PCB)或同轴电缆上的更受控的结构(例如受控阻抗)中。“扫描器”类型探针典型地是手持的，并且因此具有用于确保可靠的接触的某种顺应性或“适应性”，并且还具有用于容纳探测不同物理几何形状的可调整跨段。归因于这些多个自由度，机构可能需要将传输线的接地端保持在该过渡点处。取决于探针系统的确切实现方式，理想的机构可以具有很多可能的任务，包括：保持通过整个跨段调整的良好电接触；保持低电感接地路径(以使得电性能最大化)；使得探针的环路面积最小化(因此使得电性能最大化)；鲁棒并且不易受用户损坏；允许“z轴”顺应性或与探针尖端垂直的顺应性(并且仍保持电接触)；允许非常大数目的跨段调整；易于组装；以及具有低材料成本。典型地随示波器使用这些探针。 [0003] 通过单个机构有效地执行这些任务可能是在设计并且构建扫描器类型探针方面的主要挑战之一。 [0004] Keysight公司(该受让人)当前提供各种差分手持扫描器探针。由于PCB接地端提供低电感接地端连接，因此N5382A没有接地端机构，并且尖端引线通过尖端网络直接过渡到PCB中，然后进入受控阻抗传输线中。该扫描器探针上的跨段调整依赖于弯曲弹性元件引线。另一Keysight扫描器探针是E2675A。该扫描器探针使用基于旋转的接地端机构，并且具有非常大的环路面积。Keysight还出售N5445A，其为高性能扫描器探针。该扫描器上的接地端机构使用两个平坦的滑动叶片，其中的每一个随着跨段受调整在顶着一个探针臂滑动的同时连接到另一探针臂。这样产生良好的低电感接地端和非常小的环路面积。叶片设计为用户可更换的。然而，在小跨段宽度处，超 出的接地端叶片悬吊在空间中，并且可能因削弱待测试设备(DUT)的观看而影响探针的使用。 [0005] Lecroy销售Dxx05扫描器探针，其使用柔性电路接地端：该接地端机构具有有限跨段范围，并且完全暴露于消费者，这使得其易于受损。可变的接地端跨段依赖于pc材料的柔性，从而各尖端之间的狭缝必须相当长。这种长狭缝增加尖端网络的环路面积，并且产生额外电感。其也不是用户耐用的。此外，由于这是柔性电路，因此没有多种金属材料供选取(例如仅铜)。 [0006] Tektronix的探针使用可以提供良好跨段范围的用于接地端机构的引线环路，但在小跨段范围处引线环路的体块是未利用的并且棘手的。此外，引线几何形状产生牺牲性能的不良环路电感。探针是完全用户暴露的并且按需要是用户耐用的。 [0007] 鉴于传统接触探针的各种缺点，通常可能需要改进的方法以保持通过整个跨段范围的电接触，保持低电感接地路径，保护探针不受损坏/滥用，允许大数目的跨段调整/循环，使得制造和组装容易，减少成本和/或配合各种探针几何形状。实用新型内容 [0008] 本申请旨在提供这样的接触探针：其能够解决传统接触探针中存在的上述技术问题，使得保持通过整个跨段范围的电接触，保持低电感接地路径，保护探针不受损坏/滥用，允许大数目的跨段调整/循环，使得制造和组装容易，减少成本和/或配合各种探针几何形状。 [0009] 根据代表性实施例，一种手持式差分接触探针包括：外壳，其配置为在用户的手中受握持；成对探针臂，其受外壳承载；以及成对相对探针尖端组件，其每一个均受各个探针臂之一承载，并且每一个均包括探针尖端电路，其在其末梢端处耦合到探针尖端。探针尖端跨段调整机构受外壳承载，并且耦合到所述成对探针臂，并且配置为调整各探针尖端之间的跨段。接地路径机构耦合在各个探针尖端组件的各探针尖端电路之间，并且包括成对弯曲导电条带弹性元件，其每一个均在其外端处耦合到各个探针尖端电路，并且每个弯曲导电条带弹性元件在其各个内端处彼此以能够滑动的方式接合。 [0010] 在实施例中，弯曲导电条带弹性元件中的每一个可以配置为：在探针尖端跨段调整机构调整各探针尖端之间的跨段的同时，以弹性方式形变并且保 持与彼此的电接触。每个探针尖端组件的探针尖端电路可以是印制电路板，每个探针尖端组件的探针尖端可以是弹簧引脚(pogo pin)。 [0011] 在实施例中，所述成对相对探针尖端组件是对称的，并且所述成对弯曲导电条带弹性元件是对称的。弯曲导电条带弹性元件中的每一个可以包括铜合金弹性元件金属和镀金层。弯曲导电条带弹性元件中的每一个可以包括具有铍铜(BeCu)、磷青铜和弹性元件钢中的至少一个的弹性元件金属。弯曲导电条带弹性元件中的每一个可以是U形导电条带弹性元件。 [0013] 在另一代表性实施例中，手持式接触探针包括第一和第二相对探针尖端组件，其每一个均包括探针尖端电路，其在其末梢端处耦合到探针尖端。探针尖端跨段调整机构配置为调整各探针尖端之间的跨段。接地路径机构，其耦合在各个探针尖端组件的各探针尖端电路之间，并且包括至少一个弯曲导电条带弹性元件，其配置为在探针尖端跨段调整机构调整各探针尖端之间的跨段的同时以弹性方式形变并且以能够滑动的方式保持第一和第二相对探针尖端组件的各探针尖端电路之间的电耦合。 [0014] 每个探针尖端组件的探针尖端电路可以包括印制电路板，每个探针尖端组件的探针尖端可以是弹簧引脚。此外，在各个实施例中，第一和第二相对探针尖端组件可以是对称的。 [0015] 在实施例中，所述至少一个弯曲导电条带弹性元件可以是W形导电条带弹性元件，其配置为在探针尖端跨段调整机构调整各探针尖端之间的跨段的同时以弹性方式形变并且在其外端处以能够滑动的方式保持第一和第二相对探针尖端组件的探针尖端电路处的电接触。替代地，在其它实施例中，至少一个弯曲导电条带弹性元件包括U形导电条带弹性元件，其配置为在探针尖端跨段调整机构调整各探针尖端之间的跨段的同时以弹性方式形变并且在其第一端处耦合到第一探针尖端组件的探针尖端电路而且在其第二端处以能够滑动的方式保持第二探针尖端组件的探针尖端电路处的电接触。 [0016] 在另一代表性实施例中，提供一种制造手持式差分接触探针的方法。所述方法包括：提供成对探针臂，其受外壳承载，外壳配置为在用户的手中受握持；提供成对相对探针尖端组件，其每一个均受各个探针臂之一承载，并且每一个均包括探针尖端电路，其在其末梢端处耦合到探针尖端。所述方法包括：将外壳所承载的探针尖端跨段调整机构耦合到成对探针臂，以调整各 探针尖端之间的跨段。接地路径机构耦合在各个探针尖端组件的各探针尖端电路之间，并且包括成对弯曲导电条带弹性元件，其每一个均在其外端处耦合到各个探针尖端电路，并且每个弯曲导电条带弹性元件在其各个内端处彼此以能够滑动的方式接合。 [0017] 弯曲导电条带弹性元件中的每一个可以配置为：在探针尖端跨段调整机构调整各探针尖端之间的跨段的同时，以弹性方式形变并且保持与彼此的电接触。 [0018] 在各个实施例中，通过对铜合金弹性元件金属进行镀金形成弯曲导电条带弹性元件中的每一个，或以包括铍铜(BeCu)、磷青铜和弹性元件钢中的至少一个的弹性元件金属形成弯曲导电条带弹性元件中的每一个。此外，弯曲导电条带弹性元件中的每一个可以由U形导电条带弹性元件形成。 [0019] 本发明实施例的特征可以提供包括以下方面的优点：保持通过整个跨段范围的电接触，保持低电感接地路径，保护探针不受损坏/滥用，允许大数目的跨段调整/循环，使得制造和组装容易，减少成本和/或配合各种探针几何形状。附图说明 [0020] 当结合附图阅读时，根据以下具体实施方式最佳地理解示例实施例。要强调的是，各个特征并非一定按比例绘制。实际上，为了讨论的清楚性，尺寸可以任意增加或减少。只要是可应用的并且实际的，相同标号就指代相同特征。 [0021] 图1是根据本发明特征的手持式差分接触探针的实施例的透视图。 [0022] 图2是图1的手持式差分接触探针的接地路径机构的实施例的透视图。 [0023] 图3是图1的手持式差分接触探针的接地路径机构的实施例的示意图。 [0024] 图4是图1的手持式差分接触探针的接地路径机构的另一实施例的示意图。 [0025] 图5是根据代表性实施例的制造手持式差分接触探针的方法的流程图。 具体实施方式[0026] 在以下具体实施方式中，为了解释而非限制，阐述公开具体细节的示例实施例以提供根据本教导的实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员应理解，脱离在此所公开的具体细节的根据本教导的其它实施例仍然在所附权利 要求的范围内。此外，可以省略公知装置和方法的描述，从而不使得示例性实施例的描述模糊。这些方法和装置显然在本教导的范围内。 [0027] 在此所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非意图限制。所定义的术语加入到本教导的技术领域中公知并且接受的所定义的术语的技术和科学含义。 [0028] 如说明书和所附权利要求中使用的那样，术语“一”、“一种”以及“所述”包括单数和复数指代，除非上下文另外清楚地指明。因此，例如，“设备”包括一个设备或多个设备。如在说明书和所附权利要求中所使用的那样，并且外加它们的普通意义，术语“基本”或“基本上”还表示在可接受的极限或程度内。如在说明书和所附权利要求中所使用的那样，并且外加其普通意义，术语“近似”表示在本领域技术人员可接受的极限或量值之内。例如，“近似相同”表示本领域技术人员会认为所比较的项是相同的。 [0029] 相对术语(例如“之上”、“之下”、“顶部”、“底部”、“上”、“下”)可以用于描述各个要素对于彼此的关系，如附图所示的那样。除了附图中所描述的方位之外，这些相对术语意图还涵盖设备和/或要素的不同方位。例如，如果设备相对于附图中的视图反转，则描述为在另一元件“之上”的元件例如将现在处于该元件“之下”。相似地，如果设备相对于附图中的视图旋转达90°，则在另一要素“之上”或“之下”所描述的要素现将与该另一要素“相邻”；其中，“相邻”表示要么毗邻该另一要素，要么在各要素之间具有一个或多个层、材料、结构等。 [0030] 参照图1和图2，将描述手持式差分接触探针10的代表性实施例。手持式差分接触探针10包括外壳12，其配置为在用户的手中受握持。例如，外壳12可以是壳型外壳，其限定内部空间，以用于在其中壳装各种组件。例如，可以通过塑料形成外壳12。成对探针臂14受外壳12承载。成对相对探针尖端组件16中的每一个受各个探针臂14之一承载。每个探针尖端组件16包括探针尖端电路18(例如印制电路板(PCB))，其在其末梢端处耦合到探针尖端20。每个探针尖端组件16的探针尖端20可以是弹簧引脚，例如，以提供z轴中(即远离待测试设备(DUT))的顺应性。 [0031] 探针尖端跨段调整机构22受外壳12承载，并且耦合到成对探针臂14。本领域技术人员应理解，探针尖端跨段调整机构22配置为调整各探针尖端20之间的跨段。如所示那样，探针尖端跨段调整机构22可以是例如具有对应轴和/或传动机构的指轮。如所示那样，在实施例中，成对信号连接器24 (例如RF连接器)受外壳12承载。这些信号连接器24用于对外部仪器或设备(例如比如示波器)的连接。信号连接器24例如经由对应传输线(例如同轴电缆26和各个同轴连接器28)耦合到各个探针尖端电路18。 [0032] 接地路径机构30耦合在各个探针尖端组件16的探针尖端电路18之间，并且包括成对弯曲导电条带弹性元件32，其每一个均在其外端34处耦合到各个探针尖端电路18，并且每个弯曲导电条带弹性元件32在其各个内端36处彼此以能够滑动的方式接合。如图2所示，在内端36处并且并未在接地路径中以电方式使用的弯曲导电条带弹性元件32的部分卷曲回到相对探针尖端组件16的各上部分之间的较宽区域中，并且因此在调整DUT的同时不干扰探针尖端20的操作。 [0033] 在实施例中，相对探针尖端组件16是对称的，并且成对弯曲导电条带弹性元件32中的每一个是对称的。弯曲导电条带弹性元件32中的每一个可以包括铜合金弹性元件金属和镀金层。弯曲导电条带弹性元件32中的每一个可以包括具有铍铜(BeCu)、磷青铜和弹性元件钢中的至少一个的弹性元件金属。 [0034] 图3是接地路径机构30和探针尖端组件16的实施例的示意性侧视图。例如，如所示那样，弯曲导电条带弹性元件32中的每一个可以是U形导电条带弹性元件。在此，外端34例如经由焊接或粘接以电方式耦合到各个探针尖端电路18。每个弯曲导电条带弹性元件32的内端36顶着另一弯曲导电条带弹性元件32的内端36滑动(例如以摩擦方式滑动和/或滚动)。弯曲导电条带弹性元件32中的每一个配置为：在探针尖端跨段调整机构22调整各探针尖端20之间的跨段的同时，以弹性方式形变并且保持与彼此的电接触。 [0035] 图4是接地路径机构40和在此又称为第一和第二探针尖端组件的相对探针尖端组件16的另一代表性实施例的示意性侧视图。接地路径机构40耦合在第一和第二探针尖端组件16的各探针尖端电路之间，并且包括至少一个弯曲导电条带弹性元件42，其配置为：在探针尖端跨段调整机构22调整各探针尖端20之间的跨段的同时以弹性方式形变并且以能够滑动的方式保持第一和第二相对探针尖端组件的各探针尖端电路18之间的电耦合。 [0036] 如所示那样，弯曲导电条带弹性元件42是W形导电条带弹性元件，其配置为：在探针尖端跨段调整机构22调整各探针尖端20之间的跨段的同时以弹性方式形变并且在其外端44处以能够滑动的方式保持在第一和第二相 对探针尖端组件16的探针尖端电路18处的电接触。在此，W形导电条带弹性元件的中心46例如经由引脚48紧固到外壳12。 [0037] 替代地，在其它实施例中，至少一个弯曲导电条带弹性元件42可以是U形导电条带弹性元件，其配置为：在探针尖端跨段调整机构22调整各探针尖端20之间的跨段的同时以弹性方式形变，并且在其一端处耦合到一个探针尖端组件16的探针尖端电路18而在其另一端处以能够滑动的方式保持另一探针尖端组件16的探针尖端电路18处的电接触。 [0038] 可以在图1的手持式差分接触探针10中提供包括各个所描述的弹性元件布置的接地路径机构30/40的各个实施例。 [0039] 与传统手持式差分接触探针相比，所描述的实施例可以提供各种优点。例如，特定实施例可以提供包括以下方面的优点：保持通过整个跨段范围的电接触，保持低电感接地路径，保护探针不受损坏/滥用，允许大数目的跨段调整/循环，使得制造和组件容易，减少成本和/或配合各种探针几何形状。 [0040] 将附加参照图5的流程图描述本发明实施例的方法方面。所述方法用于制造手持式差分接触探针10。所述方法开始(块60)，并且包括：在块62，提供成对探针臂14，其受外壳12承载。所述方法在块64继续，包括：提供成对相对探针尖端组件16，其每一个均受各个探针臂14之一承载，并且每一个均包括探针尖端电路18，其在其末梢端处耦合到探针尖端20。 所述方法包括，(在块66)将外壳12所承载的探针尖端跨段调整机构22耦合到成对探针臂 14，以调整各探针尖端20之间的跨段。在块68，接地路径机构30耦合在各个探针尖端组件16的各探针尖端电路18之间，并且包括成对弯曲导电条带弹性元件32，其每一个均在其外端 34处耦合到各个探针尖端电路18，并且每个弯曲导电条带弹性元件32在其各个内端36处彼此以能够滑动的方式接合，然后所述方法结束(块70)。 [0041] 弯曲导电条带弹性元件32中的每一个可以配置为：在探针尖端跨段调整机构22调整各探针尖端20之间的跨段的同时，以弹性方式形变并且保持与彼此的电接触。在各个实施例中，通过对铜合金弹性元件金属进行镀金形成弯曲导电条带弹性元件32中的每一个，或以包括铍铜(BeCu)、磷青铜和弹性元件钢中的至少一个的弹性元件金属形成弯曲导电条带弹性元件32中的每一个。 [0042] 该上述实施例可以提供具有较小接地端环路面积的更多跨段范围。从实践观点来看，这意味着其可以测量更宽范围的DUT几何形状，并且同时得 到高保真度测量。其可以是比传统设备更简单的机构，这有利于成本、制造和鲁棒性。 [0043] 如上所述，手持式差分接触探针具有很多挑战。由于这些探针实际上在所有方向上受力，因此包括接地端机构的尖端机构必须容纳该情况。归因于微波电子器件的物理性质，更高性能的探针典型地在物理大小方面更小。典型地，具有显著顺应性的鲁棒的材料是不导电的，并且不产生良好弹性元件。手持式差分接触探针需要某种方式以尽可能靠近尖端保持最受控的阻抗，并且该区域是非常“机械式主动的”，而且需要在物理方面非常小。 [0044] 在本发明实施例中，金属组件可以设计为弹性元件，并且受非常导电的材料(例如金)涂覆。以此方式，电接触得以保持，并且某种机械顺应性得以实现。本发明实施例在顶着彼此滑动的两种形状的分段中或在顶着探针尖端电路之一或二者(例如顶着PCB的铜接地端平面)滑动的单个分段中使用条带形状的弹性元件金属(例如BeCu、弹性元件钢或磷青铜)。 [0045] 目前所描述的实施例可以称为具有弹簧引脚尖端的基于PCB的扫描器。如上所述，探针尖端组件16的两侧可以是相同的/对称的，这极大地减少成本。 [0046] 本发明实施例也可以通过在旋转轴周围受调整的探针尖端20工作。如果弯曲导电条带弹性元件32足够宽，则它们可以容纳几乎所有方向上的显著相对尖端移动，并且仍进行电接触。弯曲导电条带弹性元件32也可以具有变化宽度。因为由于跨段得以减少因此有效接地端接触体滑动得更靠近探针尖端20，所以这些特定几何形状(例如滑行穿过彼此的两个半圆)可以使得通过所有跨段的总体环路面积最小化。 [0047] 这些弹性元件可以是环氧体，或焊接到可以是PCB或同轴连接器28的探针主体的其余部分上的体块接地端。直径、宽度和材料厚度可以都变化，以配合期望的初始和最终跨段范围。此外，弹性元件的弯曲形状无需是圆形的，例如，其可以成形为差异地控制滑动，或在特定跨段范围中具有更多或更少的柔性。 [0048] 虽然在此公开了代表性实施例，但本领域技术人员应理解，根据本教导的很多变形是可能的，并且仍然在所附权利要求集合的范围内。除了在所附权利要求范围内之外，本发明因此并不受限。 |
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