测试探针 |
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| 申请号 | CN201620054738.0 | 申请日 | 2016-01-20 | 公开(公告)号 | CN206489192U | 公开(公告)日 | 2017-09-12 |
| 申请人 | 是德科技股份有限公司; | 发明人 | M·T·麦克蒂克; | ||||
| 摘要 | 一种测试探针，具有：探针主体，其包括 信号 线路；电绝缘材料的凸头，其与探针主体集成并且从探针主体突起；引脚，其受探针主体 支撑 并且以导电方式连接到信号线路，弹性元件，其在所述引脚上施加偏置 力 ；导电探针尖端，其在与探针主体远离的凸头的末梢端处受凸头支撑；以及多个分立式 电阻 器 ，其在凸头内插入在引脚与探针尖端之间。 电阻器 独立于另一受支撑，使得在凸头内是可滑动的。探针尖端在弹性元件所施加的偏置力下经由电阻器和引脚以导电方式连接到信号线路。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种测试探针，其特征在于包括： |
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| 说明书全文 | 测试探针技术领域[0001] 本申请涉及测试探针。 背景技术[0003] 电子产品典型地包括承载产品的电路的电路板或衬底。在原型化期间或贯穿制造电子产品的过程，产品的电特性受测试，以确保产品的正确设计或监控制造工艺。例如，在对电子电路进行表征并且故障定位中，需要将电路的节点连接到测量仪表(例如示波器)。这可以通过建立对节点的临时电连接加以实现。为了将其实现，存在诸如夹具访问之类的不同方法，其需要提供退出待测试设备(DUT)的受控阻抗线路，临时将探针焊接到节点，并使得节点与快速扫描探针接触。 [0004] 快速扫描探针是一种可以快速地建立对电路节点的临时连接并且可以容易地移动到其它节点的设备。这是名称“快速扫描”的来源—用于在DUT的电路节点周围扫刷的能力。实用新型内容 [0005] 本申请旨在提供这样的测试探针：其能够解决传统探针中存在的上述技术问题，使得可以快速地建立对电路节点的临时连接。 [0006] 测试探针的代表性实施例具有：探针主体，其包括信号线路；电绝缘材料的凸头，其与探针主体集成并且从探针主体突起；引脚，其受探针主体支撑并且以导电方式连接到信号线路，弹性元件，其在所述引脚上施加偏置力；导电探针尖端，其在与探针主体远离的凸头的末梢端处受凸头支撑；以及多个分立式电阻器，其在凸头内插入在引脚与探针尖端之间。电阻器独立于另一受支撑，使得在凸头内是可滑动的。电阻器还以导电方式连接到彼此、引脚、探针尖端，以及探针尖端在弹性元件所施加的偏置力下经由电阻器和引脚以导电方式连接到信号线路。 [0007] 测试探针的代表性实施例还具有：探针主体，其包括信号线路、在信号线路周围延伸的导电屏蔽体；电绝缘材料的凸头，其从探针主体突起并且可拆卸地安装到屏蔽体，使得凸头可以拆卸自并且附连回到探针主体上；引脚，其受探针主体支撑并且以导电方式连接到信号线路，弹性元件，其在所述引脚上施加偏置力；导电探针尖端，其在与探针主体远离的凸头的末梢端处受凸头支撑；以及至少一个分立式电阻器，其在凸头内部署为插入在引脚与探针尖端之间并且以导电方式连接至其。每个电阻器受支撑，使得可在凸头内滑动。此外，探针尖端在弹性元件所施加的偏置力下经由电阻器和引脚以导电方式连接到信号线路。 [0008] 测试探针的代表性实施例还具有：探针主体，其包括成对侧向间隔开的信号线路、在信号线路周围延伸的导电屏蔽体；以及成对探针尖端组件，其均包括连接到屏蔽体并且从探针主体突起的电绝缘材料的凸头，引脚，其受探针主体支撑并且以导电方式连接到信号线路中的相应信号线路，弹性元件，其在所述引脚上施加偏置力，导电探针尖端，其在与探针主体远离的凸头的末梢端处受凸头支撑；以及多个分立式电阻器，其在凸头内部署为插入在引脚与探针尖端之间。探针尖端组件中的每一个的分立式电阻器以导电方式连接到彼此、引脚、组件的探针尖端。探针尖端在弹性元件所施加的偏置力下经由电阻器和引脚以导电方式连接到信号线路中的相应信号线路。 [0010] 图1是测试探针的代表性实施例的透视图。 [0011] 图2是测试探针的部分横断纵向截面图。 [0012] 图3是沿着图2的直线III-III取得的截面图。 [0013] 图4是沿着图2的直线IV-IV取得的截面图。 [0014] 图5是沿着图2的直线V-V取得的截面图。 [0015] 图6是测试探针的末梢端部分的放大视图。 [0016] 图7是测试探针的电阻器的示例的示意性截面图。 [0017] 图8是测试探针的跨距调整机构的一个示例的示意图。 [0018] 图9是测试探针的跨距调整机构的另一示例的示意图。 [0019] 图10是测试探针的另一代表性实施例的部分横断的示意性平面图。 [0020] 图11和图12是图10的代表性实施例的性能特性的曲线图。 具体实施方式[0021] 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代表性实施例以提供本发明的透彻理解。已知的系统、设备、材料、操作方法和制造方法的描述可以省略，使得避免模糊代表性实施例的描述。然而，可以根据代表性实施例使用本领域技术人员公知的系统、设备、材料和方法。 [0022] 还应理解，在此使用的术语目的是仅描述特定实施例，目的不是限制。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。 [0024] 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。例如，“基本上消除”表示本领域技术人员会认为所述消除是可接受的。 [0025] 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。 [0026] 如在此所使用的那样，两个或更多个部分或组件“耦合”的声明应表示各部分直接或间接地(即只要链接出现，就通过一个或多个中间部分或组件)一起结合或操作。如在此所使用的那样，“直接耦合”表示两个要素彼此直接接触。如在此所使用的那样，“以固定方式耦合”或“固定”表示两个组件耦合，使得在保持相对于彼此的恒定定向的同时作为一个组件移动。 [0027] 在此所使用的方向性短语(例如比如而非限制，顶部、底部、左边、右边、上、下、前、后及其派生词)与附图中所示的要素的定向有关，而非对权利要求进行限制，除非在此明确陈述。除了附图中所描述的方位之外，这些方向性短语意图还涵盖设备和/或要素的不同方位。例如，如果要素相对于附图中的视图反转，则描述为在另一要素“之上”的要素例如将现在处于该要素“之下”。相似地，如果要素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。 [0028] 这些附图中的相似标号要么是等同要素，要么执行相同功能。如果功能等同，则在稍后的附图中将不必讨论先前已经讨论的要素。 [0029] 现将参照附图详细描述测试探针的代表性实施例。 [0030] 首先参照图1-图3，测试探针包括：探针主体100；以及探针尖端组件200，其与探针主体100集成。探针主体100包括信号线路10，探针尖端组件200包括导电探针尖端20(例如镀金构件)，其用于接触待测试设备(DUT)的测试点(例如电路节点)并且将信号从测试点发送到信号线路10。 [0031] 图1-图8所示的代表性实施例是测试探针，其中，探针主体100包括两个信号线路10、屏蔽体11，并且其具有与探针主体100集成的两个探针尖端组件200。该代表性实施例的探针主体100可以还包括：绝缘外壳12，其在屏蔽体11周围延伸；以及跨距调整机构13，其可操作为调整探针尖端20的跨距(如将参照图1和图8稍后更详细描述的那样)。 [0032] 此外，在该代表性实施例中，探针主体100包括：同轴缆线，其均具有构成信号线路10中的相应信号线路的内核；导电接地端屏蔽体11a，其在内核周围延伸；以及绝缘介质14，其插入在内核与接地端屏蔽体11a之间。同轴缆线的接地端屏蔽体11a构成探针主体100的屏蔽体11的至少一部分。 [0033] 参照图1、图2、图4-图6，每个探针尖端组件200还包括：导电引脚22；弹性元件24，其在引脚22上施加偏置力；电绝缘材料(例如塑料)的凸头26，其连接到探针主体100的屏蔽体11并且从探针主体100突起；以及至少一个电阻器28，其插入在引脚22与探针尖端20之间。凸头26具有距探针主体100远离的末梢端，并且在此处凸头26支撑探针尖端20。 [0034] 在代表性实施例中，多个分立式电阻器28随着插入在引脚22与探针尖端20之间部署在凸头26内。引脚22和弹性元件24可以构成pogo(弹簧针)引脚，其还包括具有部署弹性元件24的开端中空剖面的支撑体23。支撑体23引导引脚22，使得可在探针尖端组件200的轴向方向上滑动。电阻器28彼此独立地受支撑，电阻器28中的每一个可在探针尖端组件200的轴向方向上在凸头26内滑动。此外，电阻器28以导电方式连接到彼此、引脚22、探针尖端20。此外，探针尖端20在弹性元件24所施加的偏置力下经由电阻器28和引脚22以导电方式连接到信号线路10。于此，代表性实施例中的pogo引脚的支撑体23是导电材料，并且接合引脚 22，以建立探针尖端20 与信号线路10之间的电连接。此外，每个探针尖端组件200的电阻器 28通过端到端布置直接部署得彼此相邻(即彼此接触)。 [0035] 图7示出探针尖端组件200的电阻器28的示例。在该示例中，电阻器28是SMD电阻器或通称为表面贴装电阻器。SMD电阻器具有：陶瓷(例如氧化铝)衬底28a；薄导电膜(例如包括Au、Ag或Sn的镀层)，其充当陶瓷28a的相对端上的导体28b；以及电阻元件28c，其沿着衬底28a的主表面跨越导体28a。可以在电阻元件28c上提供承载标识信息(例如电阻值)的电绝缘盖或28d，以封装电阻元件。因此，在分立式电阻器28是SMD电阻器的代表性实施例的示例中，每个SMD电阻器的导体28b部署得顶靠与其相邻的SMD电阻器的导体28b，使得电阻器28以导电方式串联，并且引脚22接触最靠近探针主体100的电阻器28的导体28b。弹性元件 24的偏置力保持各电阻器28之间的接触。相应地，电阻器28在探针尖端20与信号线路10之间提供作为电阻器28的电阻值之和的电阻。并且，虽然弹性元件24示意性地示出为线圈弹性元件，但可以另外使用其它类型的弹性元件(例如弹性元件)。 [0036] 图3示出探针尖端组件200的凸头26内所部署的SMD电阻器。在该示例中，凸头26具有普通圆锥形状和通过其径向延伸的通道26a。探针尖端20与引脚22之间的并且电阻器28受封闭的通道26a的剖面可以具有与SMD电阻器的外周向形状互补的普通矩形截面。因此，SMD电阻器在通道28a内受凸头26引导，以用于在凸头26的轴向方向(其在该示例中与探针尖端组件200的轴向方向一致)上的移动。另一方面，如图5所示，凸头26的末梢端处的通道28a的剖面可以具有与从凸头26突起的探针尖端引脚20的部分的外周向形状互补的圆形截面。因此，探针尖端20也在通道28a内受凸头26引导，以用于探针尖端组件200的轴向方向上的移动。 [0037] 然而，附图中所示并且以上所描述的延伸通过凸头26以及电阻器28和探针尖端20的外周向形状的通道26a的截面仅为示例性的。也就是说，在该代表性实施例中，通道26a可以具有取决于电阻器28和探针尖端20的形状的任何截面形状。 [0038] 非常接近测试探针的尖端的电阻器可以作用于低非谐振负载加载。这使得归因于导电(金属)探针尖端的无阻尼电容最小化。然而，因为高频电流将倾向于流过电阻器的电容而非流过电阻并且产生显著峰值迸发，所以相邻快速扫描的尖端所提供的穿过电阻器的电容可能使得难以实现高保真探针 响应。存在用于限制这种影响的两种基本方式：可以采用具有相对低电阻值的电阻器以由此使得更多高频电流流过电阻，或可以采用相对长的电阻器以使得电阻器的端到端电容最小化。使用具有较低电阻值的电阻器将使得探针的中间带输入阻抗得以降低，由此增加中间带负载加载。采用相对长的电阻器确实减少电阻的端到端电容，但因为稳定的电阻材料典型地是脆性的，所以危及快速扫描在其尖端处的耐久性。换言之，电阻器越长，电阻器就越易遭受损坏。 [0039] 使用串联的多个电阻器的代表性实施例如上所述可以通过有效地加长电阻器限制端到端电容的影响，而不危及快速扫描在其尖端处的强度和耐久性。可以优化电阻器的值和数量，以在使得带宽最大化的同时使得产生峰值迸发的端到端电容最小化。 [0040] 此外，测试探针可以展现低电感，以实现高带宽。对于单端探针，这是通过以下连接所创建的环路的电感：信号探针尖端对探针的接地端，然后从探针的接地端经由接地端探针尖端到DUT接地端。对于(具有两个信号探针尖端的)差分探针，这是通过以下连接所创建的环路的电感：+信号探针尖端到+侧的探针接地端，+侧接地端到–侧接地端，然后-侧接地端到–侧信号探针尖端。 [0041] 此外，如果快速扫描屈曲，则可能在凸头26处出现的是，电阻器28可以在它们的各端处沿着彼此滑动，而无损坏。可以通过高质量聚合物制造凸头26，以确保其当屈曲时不损坏。此外，归因于保持电阻器28的接触状态的弹性元件24的偏置力，电阻不受随动。 [0042] 现参照图6，凸头26可以还具有内部肩体26b，其在凸头26的末梢端处限定通道26a。导电探针尖端20可以具有第一端部分20a、第二端部分20b、第一与第二端部分20a、20b之间的外部肩体20c。 [0043] 第一端部分20a可以达成用于与DUT的测试点接触的至少一个点，例如可以如图6最佳地所示在其端处具有冠状，或可以达成单个点。在任何情况下，测试探针的尖端可以因此表征为与“负担重的”或“体积大的”相对的“窄的”并且“尖的”。探针尖端20在其外部肩体20c处的宽度大于通道26a在凸头26的内部肩体26b处的最小宽度。在探针尖端20不受接合的图1、图2、图6所示的探针尖端组件200的非测试位置中，弹性元件24的偏置力驱策探针尖端20的外部肩体20c顶靠凸头26的内部肩体26b，使得探针尖端20得以保持在凸头26内。 [0044] 连同凸头26一起，探针尖端20形成良好延伸经过快速扫描的主体100的“类似针体”尖端，使得尖端可以硬性出入以到达测试点，允许测试点与探针尖端20之间的连接的良好可视性，贡献于探针用于通过其小几何形状实现高带宽的能力，并且允许同时使用多个快速扫描以探测相邻测试点集合。 [0045] 此外，通过上述布置，探针尖端20具备Z轴顺应性，即探针尖端组件200的轴向方向上的顺应性。当尝试将测试探针的探针尖端放置得顶靠DUT上的测试点时，测试探针的任何侧到侧移动将使得一个或另一探针尖端脱离DUT。通过提供Z轴顺应性(即探针朝向DUT受压所沿着的方向上的某种顺应性)，探针尖端可以保持与DUT接触，而无论测试探针的某种侧到侧移动如何。此外，探针尖端20将仅直到其与凸头的端齐平才缩回到凸头26中。此时，凸头26采取任何另外负载，并且保护电阻器28和pogo引脚不受附加压缩负载。 [0046] 此外，如上所述，在图1-图8的代表性实施例中，探针主体100包括导电屏蔽体11，其在信号线路10周围延伸。电绝缘材料的凸头26直接紧固到屏蔽体11。为此，凸头26可以是塑料的，并且可以螺旋到屏蔽体11，使得凸头26可以得以从屏蔽体移除并且旋拧回到屏蔽体11上。 [0047] 例如，屏蔽体11可以具有内部螺旋端剖面11b，其与同轴缆线的接地端屏蔽体11a集成。凸头26具有外部螺旋26，其与屏蔽体11的端剖面11b的内部螺纹配合，使得凸头26可以旋拧到并且旋松自屏蔽体11。 [0048] 相应地，这促进探针的部分的组装或替换。具体地说，探针尖端20、塑料凸头26、电阻器28、pogo引脚可以是可旋拧到用于容易组装或替换的同轴的可替换组装。此外，可以容易地替换或调换掉一个或多个选择部分(例如一个或多个电阻器28)。 [0049] 现将参照图1、图2、图8描述可以调整探针尖端组件200的各探针尖端20之间的距离的跨距调整机构13的一个示例。因为各探针尖端之间的距离可以受调整，所以探针可以容纳DUT上的测试点的不同间隔。 [0050] 在该示例中，导电屏蔽体11可以还包括覆盖体11c，其受外壳12包裹。覆盖体11c并且因此外壳12支撑作为同轴缆线的接地端屏蔽体11a的集成延伸部的屏蔽体的端剖面11b。具体地说，端剖面11b独立地受支撑，使得端剖面11b中的至少一个可相对于旋转轴R摇摆。 在图1、图2、图8所示的示例中，接地端屏蔽体11的两个集成延伸部(即屏蔽体的端剖面11b)在 探针中受支撑，使得可相对于彼此平行的相应旋转轴摇摆。于此，探针尖端组件200可以具有允许端剖面11b相对于可以是刚性或半刚性的同轴缆线的内核移动或弯曲的附加组件。例如，参照图2，探针尖端组件200可以包括导电转环接头25，其将同轴缆线的内核连接到pogo引脚的支撑体23。图2还示出支撑体23受支撑并且处于屏蔽体11内的各个套管(未标号)。转环接头25不仅将pogo引脚的支撑体23以导电方式连接到内核，而且允许屏蔽体11的端剖面11b相对于内核的有限弯曲。 [0051] 此外，可以提供销钉11d以支撑屏蔽体的每个端剖面11b，以用于相对于轴R的旋转。销钉11d可以与屏蔽体11的覆盖体11c的顶部和底部板集成，并且延伸到屏蔽体的端剖面11b中的对应开孔中。替代地，销钉11d可以与屏蔽体的端剖面11b集成，销钉11d可以是分立式元件，或可以使用其它形式的可旋转支撑体而非销钉。 [0052] 在任何情况下，在代表性实施例的该示例中，屏蔽体11的端剖面11b的凸头26在测试探针中受支撑，使得相对于相应旋转轴可相对于彼此摇摆。此外，跨距调整机构13具有凸轮元件15，其接合端剖面11b并且可往复运动以相对于旋转轴摇摆凸头26，并且由此调整探针尖端组件的各探针尖端20之间的跨距。在图1和图8中，标号16指定拇指滑块，其与凸轮元件15集成并且从外壳12突起，并且技术人员据此可以操作跨距调整机构13。此外，图8示出偏置顶靠凸轮元件15的端剖面11b，所述偏置可以是归因于接地端屏蔽体11a中的弹性自引起的，或可以由弹性元件提供。 [0053] 图9示出跨距调整机构13’的另一示例。在该示例中，指轮17从外壳12突起，并且螺旋杆18在其中心处与指轮17集成。螺旋杆18还以螺旋方式与屏蔽体11的端剖面11b接合。指轮17的旋转因此使得杆18旋转，并且将探针尖端20扩展离开或使得探针尖端20更靠近彼此。也就是说，在该示例中，跨距调整机构13’可以使得探针尖端20相对于彼此线性地移动。然而，替代地，杆18与端剖面11b和跨距调整机构13’之间的螺旋接合通常可以配置为使得凸头26分别相对于旋转轴摇摆，与图8的机构13所提供的跨距调整移动相似。 [0054] 图10示出测试探针的另一代表性实施例。在该代表性实施例中，测试探针是具有探针主体100’和探针尖端组件200’的测试探针。该实施例的探针主体100’包括绝缘衬底50、在衬底50上延伸的导电材料的微带的形式的信号线路10’。例如，衬底50可以具有其中的沟道，并且信号线路10可以 是填充沟道的导电材料。探针尖端组件200’可以与探针尖端组件200相似，因为均包括(参照图1和图2)：凸头26，其为电绝缘材料；引脚22和偏置引脚的弹性元件；探针尖端20，其在其末梢端处受凸头26支撑；以及分立式电阻器28，其插入在引脚22与探针尖端20之间。 [0055] 该代表性实施例的分立式电阻器的堆叠允许总电阻根据期望分布在某距离上，以优化响应。过短的距离的所有电阻将典型地展现额外端到端电容和频率峰值迸发。在过长距离上扩展的所有电阻将展现额外串联电感并且限制BW。在加面包板的该代表性实施例的示例中，八个56.2欧姆0201电阻器用于创建450欧姆分布式电阻，其在每个侧实现500欧姆的中间带输入阻抗。如图11和图12的曲线图所示，测试探针展现非常平坦的响应(无谐振并且相对于其20db或10：1衰减居中)以及大于20GHz的带宽。 [0056] 在根据本发明的测试探针的另一代表性实施例中，探针主体可以包括同轴缆线，信号线路是缆线的内核，并且凸头受在内核周围延伸的同轴缆线的接地端屏蔽体支撑。 [0057] 在根据本申请的测试探针的另一代表性实施例中，所述凸头在所述末梢端处具有内部肩体，并且所述探针尖端具有外部肩体，其连同所述凸头的所述内部肩体一起在所述凸头的所述末梢端处将探针尖端保持在所述凸头内。 [0058] 最后，以上已经详细描述了本发明的构思的实施例及其示例。然而，本发明构思可以通过很多不同形式得以实施，而不应理解为受限于以上所描述的实施例。此外，描述这些实施例，使得本公开是透彻并且完整的，并且将本发明构思完整传达给本领域技术人员。因此，本发明构思的真实精神和范围并不受限于以上所描述的实施例和示例，而是由所附权利要求限定。 |
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