信号探测器和探测器组件的制作方法

专利名称：信号探测器和探测器组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种信号探测器和探测器组件。
背景技术：
高速数字电路和系统的评估和调试通常需要对信号波形进行测量和显示。通常，这些检测是利用诸如逻辑分析器、示波器或频谱分析仪之类的测试装置来进行的。来自待测电路或系统(通常称之为靶)的一部分信号经由探测器组件提供至测试装置。
探测器组件通常包括两个部分。第一部分是公知的探头，其包括探针和电缆(传输线)。探针与通常共称为靶的待测电子器件电接触。探测器组件的第二部分是公知的探测放大器。探测放大器包括壳体、主电缆和放大器。壳体可以包括电子器件也可以不包括电子器件，并完成从靶至测试装置的连接。
随着靶电子器件变得更加复杂，电路密度增加。靶电子器件的增加的复杂性通常需要靶板上的多个探测位置。满足这种需要的一种方法是用多个探头测试靶电路板。因为需要在靶上的特定位置进行测试，所以探测放大器连接至探头并进行测试。不幸的是，探头相当昂贵，使得这种选择没有什么吸引力。
由此需要一种至少克服了上述缺点的信号探测器和探测器组件。

发明内容
本发明的第一方面提供了一种探测器组件，其包括具有探针的探头，其中所述探针包括零插入力电连接器。
本发明的第二方面提供了一种设备，其包括具有探针的探头，其中所述探针包括零插入力电连接器；靶；以及电连接至所述靶的多个连接附件。


当结合附图阅读时，可以从以下的详细描述中最好地理解示例实施例。需要强调的是各个部件并不必然按比例绘制。实际上，为了清楚地讨论的目的，可以任意地增大或减小尺寸。只要可应用并且可实际操作，类似的参考标号指类似的元件。
图1是根据示例实施例的测试设备的简化示意图。
图2A是根据示例实施例的探头的顶视图。
图2B是根据示例实施例的连接附件的顶视图。
图2C是根据示例实施例连接附件的顶视图，其布置在探头的零插入力(ZIF)连接器的锁定部件上。
图2D是与ZIF连接器配合的连接附件的顶视图。
图3是靶电路板(靶板)的简化示意图，其包括根据示例实施例的多个连接附件。
具体实施例方式
在以下的详细描述中，为了说明的目的并且不作为限制，列出具体的细节以提供对根据这里的教导的示例实施例的彻底理解。但是，对于已经理解了本公开的本领域普通技术人员来说很明显的是根据这里的教导脱离这里所公开的具体细节的其它实施例仍然在所附权利要求的范围内。此外，可以省略公知的设备和方法的描述以使示例实施例的描述更加明显。这些方法和设备清晰地在这里教导的范围内。
图1是根据示例实施例的测试设备100的简化示意图。测试设备100包括可以是示波器、逻辑分析器、频谱分析仪或类似装置的测试装置101。壳体102通过电缆(一根或多根)104连接至测试装置和放大器103。电缆104可以是一根或多根合适的传输线，包括但不限于同轴传输线和带状同轴传输线。壳体102可以包括电子部件和电路、有源电子部件和无源电子部件、或其组合。
如这里所使用的，术语“探测放大器”总地指壳体102、放大器103和电缆104。在具体实施例中，壳体102和放大器103可以是设置在由Agilent Technologies，Inc.提供的InfiniMaxProbe System中的类型。此探测系统的进一步细节公开在授权给M.McTigue的美国专利6,704,670中，该美国专利转让给本受让人并通过引用具体地包含在这里。可替换地，壳体102和放大器103可以是壳体或放大器、或两者、或共用于包括高频信号探测应用的信号探测应用中。
有益的是，电缆104相对柔软，使得当移动时电缆104不会移动连接探头的探测放大器至靶。以这种方式，基本没有力传递到相当灵敏的探头。此外，探测放大器在一个尺度上是非常平的，所以其可以放置在具有以大约0.5英寸的距离稍微间隔开的电路板的靶系统中的合适位置中。
放大器103经由连接器105连接至信号传输线106。连接器105可以是Gilbert Push-on(GPO)、Omni-Spectra subminiature push-on(OSMP，SMP)或其它合适的连接器。连接器105连接信号传输线106至零插入力(ZIF)电连接器107。传输线106示例性地是适合于高频信号传输并用在探测应用中的同轴电缆传输线。在具体实施例中，同轴传输线106包括编织的内导体间的实心氟化乙丙烯(FEP)电介质、编织的接地屏蔽和聚氯乙烯(PVC)护套；并可以终止于GPO或SMP连接器中。此外，传输线的特性阻抗示例性地是50.0Ω±1.5Ω。
ZIF电连接器107将探头连接至连接附件109，连接附件109连接至靶110。如这里进一步的详细描述，ZIF连接器包括锁定/解锁部件108，其辅助ZIF电连接器107至连接附件109的ZIF连接和锁定；以及ZIF连接器107至连接附件109的断开。
连接附件109至靶110的连接可以通过公知的焊接或其它公知的连接方法来实现。作为示例，连接附件109通过电连接器112连接至靶110上的触点113(例如电路)，电连接器112在连接附件109和靶110之间具有阻尼元件111。在具体实施例中，导体111是同轴电缆，而阻尼元件111是电阻。在另一个实施例中，阻尼元件111可以位于连接附件109上，同时电导体111再次提供靶110和连接附件之间的连接。
如这里进一步的详细描述，多个连接附件109可以分配在靶上需要进行测试的位置。ZIF电连接器107以减小(即使不是消除)连接附件109和靶之间的连接断开的可能性的方式允许探头至连接附件109的简单、便利的连接和断开。
图2A是探头的一部分的放大视图，其包括ZIF连接器107、锁定部件108和传输线106。锁定部件108包括适合于接收连接组件109的基体201。此外，锁定部件108包括适合于与连接组件109结合的脊203。基于通过用工具(未示出)或手动啮合脊203引起的锁定部件108的运动，锁定部件108滑动至合适的位置并且由此在方向202上移动连接附件109，并与ZIF连接器107的壳体204中的电触头啮合。ZIF连接器107还包括连接界面205，其经由迹线206连接壳体204内的触点和传输线106。连接界面205可以是适合于高频信号传输的各种结构中的一种。例如，连接界面205可以包括公知的柔性电路板和微带传输线结构。
在此实施例中，锁定部件是公知的滑动闭锁。壳体204内的触点在锁定部件108从壳体分离的‘打开’位置，如图2A所示。基于锁定部件108在方向202上的运动，触点通过锁定部件108被引入与基体201接触，并且由此与连接附件109接触。因为壳体204中的触点在连接附件109进入到壳体中的运动中处于打开位置，所以需要很小的力以将连接附件移动到与探头连接的位置中。当锁定部件108在‘锁定位置’中(也就是说移动到壳体204中在其最终位置)时，触点被锁定部件108引起与连接附件109的触点摩擦性地接合。类似地，随着锁定部件108移出锁定位置(也就是在与方向202相反的方向上)，壳体内的触点通过锁定部件108与连接附件109的触点分离，帮助用微小的力移除连接附件。
在具体实施例中，包含锁定/解锁部件108的ZIF连接器壳体104是由Omron Corporation，Tokyo，Japan出售的ZIF Slide-Locking Type(0.5mm倾斜度)XF2L连接器。特别地，其它类型的ZIF连接器可以用于连接/分离连接器附件109和探头。例如，也可以使用适合于在电路板之间提供连接的带有回闭锁的ZIF连接器。可替换地，广泛地用于电子应用的柔性印刷电路ZIF连接器可以用在ZIF连接器107中。
图2B是根据示例实施例的连接附件109的放大顶视图。连接附件109包括布置在衬底208上的触点207。衬底208可以是适合于高频信号传输的电介质材料。例如，衬底208可以是电介质的信号传输线，其在衬底208的一侧上带有起传输线作用的触头207，并具有布置在衬底208的另一侧上的接地层(未示出)。在具体的实施例中，衬底208是印刷电路板(PCB)并且触头207是板上的电迹线。
用于连接附件109的衬底208的PCB可以由各种公知的电介质材料中的一种组成。典型地，有用的电介质材料具有相对低的介电常数、带有低的介电损耗。可以使用公知的印刷电路板电介质FR4，其提供的介电损耗在合理的范围内。此外，还可以使用厚膜电介质衬底或薄膜电介质衬底，其提供的介电常数和介电损耗也在限制范围内。一般来说，选择用于连接的材料的介电常数大约小于7.0。在具体的实施例中，介电常数是4.55。特别地，因为信号传输穿过整个连接的长度相对较小，所以介电损耗通常不是重要的考虑因素。但是，如果信号幅度的显著减小非常明显，则可能需要具有更加可接受的介电损耗的另一种电介质材料用作衬底208的电介质材料。
在当前描述的实施例中，示出了两个触点207。但是，在连接附件109上可以具有更多或更少的触点。此外，在一些实施例中，触点207中的一个可以是信号传输线的信号触点，并且连接附件109上的邻近触点可以是接地触点。多个信号/节点对可以布置在连接附件109上，用于连接至将连接附件109和靶110连接在一起的同轴传输线。
如前所述，ZIF连接器107允许探头和靶110的连接和断开，同时基本上防止了对连接组件109和靶110的连接的损坏。此外，连接附件109和靶之间的连接(例如焊接接头)由于小的部件尺寸(例如电导体112)而相当精密。具体地，在使用中可能无意中就施加相当大的力至探头。在公知的测试装置中，这可以导致对至探测器的焊接接头的破坏或对靶板上的通道的损坏，或者两者。但是，因为探头和连接附件109之间的连接是经由ZIF连接器107，所以用很小的力就可以从探头分离连接附件109，并且因此保护连接的焊接接头和通道。因此，ZIF连接器107的使用在防止对靶的损坏和对连接附件109与靶110的连接的分离和损坏中非常有用。此外，ZIF连接器107适合于接合连接附件109而不对没有支撑在连接附件109上的电导体112施加相当大的力。这允许用户容易地啮合和分离探头与靶而不需要太多的技巧。
在许多情况下，靶的印刷电路板(靶板)上用于间隔的通道尺寸大约是0.040英寸。此外，通常有用的是提供大量的连接至靶，由此需要相互之间非常靠近的多个连接附件109。该尺寸通常由靶板上的靶来指定。至靶板上的间隔为0.025英寸或更小的通道的连接可以用连接附件109来实现。此外，至靶板上的具有大约0.050英寸或更小的宽度和间隔的电路迹线的连接也可以用连接附件109来实现。
为了使至靶板的连接具有诸如上述的那些的特征尺寸和间隔，电导体112的尺寸大约为0.050英寸。这些因素导致需要电导体112相当小且相应地易碎。在具体实施例中，电导体112是耐用且具有相对低导热率的镍导线。可替换地，可以使用1/7的铜/镍导线。这允许探头或连接附件109焊接到靶系统而不解焊探针或连接附件上的任何部分。此外，电导体112可以是授权给M.McTigue的美国专利6,864,694中所描述的，该美国专利被转让给了本受让人并通过引用特别地包含在这里。
图2C是根据示例实施例与连接附件109预接合的探头的放大视图。如前所述，连接附件布置在基体201上。然后脊108通过工具(未示出)或手动被啮合以在方向202上移动锁定部件108和连接附件109。连接附件109移动到壳体204中是通过前述的零插入力来完成的。一旦锁定部件在锁定位置，ZIF连接器107的触点与连接附件109的触点接合，由此完成探测器至靶的电连接。一旦完成测试，通过在与方向202相反的方向上再次用工具或手动移动锁定部件108使ZIF连接器107和连接附件109分离。
图2D是连接到连接附件并锁定到适合位置的探头的放大顶视图。在此位置中，锁定部件108处于锁定位置，同时ZIF连接器107的触点与连接附件的触点207接合在一起。
图3是根据示例实施例的靶板301的简化示意图。靶板301可以是在诸如靶110之类的靶电子装置上的板。靶板301包括布置在其上的电子部件和模块(示作电子器件302、303)、以及电路迹线和传输线(未示出)。多个连接附件109装在靶板301上并在靶板的表面上延伸。例如，连接附件可以由电导体112连接至靶板上专用于测试的位置。导体通常如前所述地焊接。需要强调的是尽管仅示出了一个靶板，但是靶110可以包括多个靶板。预期的是靶的多个靶板中的每一个包括电子器件302、303和连接附件109。
在测试过程中，探头与选择的连接附件109如前所述地接合并进行测试。在完成测试之后，探头从连接附件109分离并在另一个连接附件109处用于下一个测试。以这种方式，可以利用一个探头和多个相对便宜的连接附件109在靶板上的多个位置处进行多个测试。因为探头的连接和分离是通过零插入力连接，所以可以容易地进行连接并且不可能导致电导体112的断开。特别地，因为电导体112吸收了施加至连接组件109的任何力的冲击，所以由于导体112的精密性，限制施加的力是非常有益的。这可以通过示例实施例的探头容易地完成。此外，在一个连接被损坏的情况下，因为连接附件109相对便宜，所以可以相对便宜地使用新的连接。例如，如果连接附件仍然可以使用，则当前连接附件109上的任一个电导体可以重新焊接到靶，或可以使用新的连接附件109。
根据描述的示例性实施例，探测器适合于经由ZIF连接而连接至靶。本领域的普通技术人员应当理解可以根据本指导进行各种变化而仍然在所附权利要求的范围内。在阅读这里的说明书、附图和权利要求之后，对本领域的普通技术人员来说这些和其它的变化将变得更加清楚。因此除了所附权利要求的精神和范围，本发明不受严格的限制。
权利要求
1.一种探测器组件，包括具有探针的探头，其中所述探针包括零插入力电连接器。
2.如权利要求1所述的探测器组件，还包括探测放大器，其具有放大器和适合于连接所述探测放大器至测试设备的至少一个电缆。
3.如权利要求1所述的探测器组件，还包括适合于与所述零插入力电连接器配合的连接附件。
4.如权利要求3所述的探测器组件，其中所述连接附件电连接至靶板。
5.如权利要求1所述的探测器组件，其中所述零插入力电连接器还包括锁定部件。
6.如权利要求2所述的探测器组件，其中所述探头还包括至少一个信号传输线。
7.如权利要求6所述的探测器组件，其中所述至少一个信号传输线连接至所述探测放大器。
8.如权利要求5所述的探测器组件，其中所述锁定部件还包括适合于移动所述锁定部件的至少一个脊。
9.一种设备，包括具有探针的探头，其中所述探针包括零插入力电连接器；靶；和电连接至所述靶的多个连接附件。
10.如权利要求9所述的设备，还包括探测放大器，其具有放大器和适合于连接所述探测放大器至测试设备的至少一个电缆。
11.如权利要求9所述的设备，还包括测试设备。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述测试设备是示波器。
13.如权利要求11所述的设备，其中所述测试设备是逻辑分析器。
14.如权利要求9所述的设备，其中所述零插入力电连接器还包括锁定部件。
15.如权利要求10所述的设备，其中所述探头还包括至少一个信号传输线。
16.如权利要求10所述的设备，其中所述至少一个信号传输线连接至所述探测放大器。
17.如权利要求9所述的设备，其中所述锁定部件还包括适合于移动所述锁定部件的至少一个脊。
18.如权利要求9所述的设备，其中所述靶包括至少一个靶电路板，并且所述多个连接附件中的每个连接至所述靶电路板上的触点。
19.如权利要求18所述的设备，其中每个所述连接附件包括电导体，其连接所述连接附件上的各个触头至所述触点。
20.如权利要求18所述的设备，其中每个所述电导体包括阻尼元件。
全文摘要
本发明公开了一种探测器及设备。探测器包括适合于连接至靶并从靶分离的探头。设备包括在靶上的多个连接组件。
文档编号G01R1/06GK1932526SQ20061006666
公开日2007年3月21日 申请日期2006年4月19日 优先权日2005年9月15日
发明者迈克尔·T·麦克提格 申请人:安捷伦科技有限公司