柔性测试头接口的制作方法

专利名称：柔性测试头接口的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及用于测试头的导电通路，该测试头用于测试电子部件；尤其是，本发明涉及用于测试头的柔性电路。
背景技术：
自动测试系统通常用于测试集成电路。这样的自动测试系统可包括测试头，测试头中含有高速电子电路，这些高速电子电路向进行测试的装置(“DUT”)提供输入模拟信号，检测和测量由DUT产生的相应输出响应信号。对于信号电平、波形和瞬时特征，测试信号必须精确产生和处理。此外，测试头可以包含电源，该电源向DUT和参数测量电路供电，以便测试DUT的关键电参数。
测试头可以构成为测试多种类型的装置，包括例如数字逻辑装置、存储器装置、模拟装置和混合信号装置。
要进行测试的装置可以有任意数目的电触点或“管脚”，这些电触点或“管脚”使内部电路与整个系统的外部电路连接。通过这些管脚，测试头施加和检测测试信号和/或提供供电电压和接地连接。在本说明书，术语“接地”频繁使用，它将根据上下文以及本领域技术人员的通常理解而采用它的最普通意思。例如，对于电路和电源，它是指公共回路和相对零电势的点，而不管是否与地连接。作为另一实例，对于传递给DUT或者由DUT传送的测试信号，它是指信号的返回通路，该返回通路可以是单独通路，就象共轴电缆或双绞线；或者是共用的公共通路，例如用于印刷电路板中的几个带状线的公共地电位面；或者两者的组合。信号的返回通路可以与在测试头和/或DUT内部的、相对零电势的公共点连接，并不必须与地连接。
通常，对于DUT的各个信号管脚，测试头必须供给单独的数字、模拟或混合信号测试电路。该电路通常称为“管脚电子装置”电路，且管脚电子装置电路的整个集合简称为管脚电子装置。对于各个要测试的器件管脚，必须有一个管脚电子装置电路。通常，测试头将包含数百个管脚电子装置电路，以便测试具有数百个管脚的单个器件，或者平行地测试几个器件，其中，各个器件有管脚数目的一小部分。通常，管脚电子装置电路设计成使它能够在测试程序的控制下以各种方式使用。在测试头中，数百个管脚电子装置电路和其它电子部件可能产生相当大的热量，通常需要在测试头中包括冷却装置。
管脚电子装置电路必须能够产生和/或接收信号，这些信号与DUT的正常工作兼容。因此，今天和以后几年之后，管脚电子装置将需要精确产生和/或接收和处理频率带宽为几百MHz至几十甚至几百GHz的信号。此外，各个管脚电子装置电路的时序必须很好地同步，这样，在DUT管脚的信号之间的时序可以进行控制和分析。而且，测试信号必须在变形和反射最小的情况下在管脚电子装置和装置管脚之间传递。因此，测试头设计成使它能够与“器件处理器”例如晶片探测器、电路芯片处理器或封装处理器进行对接，该器件处理器能够使各个DUT定位在测试位置以便进行测试，该测试位置非常地接近包含于测试头的管脚电子装置。不过，在管脚电子装置电路和相应DUT管脚之间通常有几英寸的信号传输通路。因此，传输线用于包括信号通路和接地通路的各个管脚。通常希望传输线有特殊的特征阻抗，例如50或75欧姆。而且，通常希望所有传输线有近似相同长度，以便使得从管脚至管脚的信号延迟的差异减小至可接受的水平。通常，在现有技术中，同轴电缆用于测试头中，以便形成整个传输线的多个部分。
测试头的物理尺寸和形状必须设计成使它与所要对接的处理器装置相容。与机械测试头定位器装置组合的测试头必须装入规定容积内，该规定容积通常小于一立方码。因此，可用于容纳管脚电子装置、传输线和其它所需设备和装置的容积是有限的。在很多情况下，需要有直径为几英寸的、穿过测试头的孔，以便当DUT位于测试位置和当它进行测试时，操作人员能够观察该DUT。这样的观察孔可能使用相当大的可用容积。
除了在管脚电子装置和DUT管脚之间的传输信号，也可以适应专用信号，通过标准管脚电子装置来产生或监测该专用信号将不现实或很昂贵。例如，在测试头中的专用电路可以用于高速时钟信号、低电平无线电通讯信号等。此外，还提供有供电电压和接地。通常通过在测试头中的合适布线而形成通向DUT的这些线路。
通常，通过安装在“DUT板”上的探针卡或测试插口而与DUT进行电连接。当DUT包含在晶片中并在晶片探测器中测试，或者在与晶片分离但还没有进行封装的电路芯片上通过电路芯片处理器进行测试时，将使用探针卡。不过，当DUT进行封装时，它将通过电路芯片处理器利用安装在DUT板上的测试插口来进行测试。晶片探测器、电路芯片处理器和封装处理器统称为“器件处理器”。接口设置在测试头和器件处理器设备之间，以便当测试头与器件处理器设备对接时在测试头和探针卡或DUT板之间提供连接。通常，接口包括安装在测试头上的压缩弹簧加载的触点管脚，该管脚抵靠在器件接口板(“DIB”)上的导电垫上。在某些实例中，DIB可以是探针卡或DUT板，或者在其它实例中它可以是中间板。在某些系统中，DIB安装在器件处理器设备上；在其它实例中，DIB可以安装在测试头上。
作为现有技术系统的实例，

图1是表示一般结构的剖视透视图(T-R图)。测试头100由托架(未示出)支承，该托架再安装在测试头定位系统或操纵器(也未示出)上。如几个专利(例如授予Smith的美国专利4589815、授予Slocum等的美国专利5821764和6104202、以及授予Chiu等的美国专利5982182)中所述的对接装置(也未示出)可以安装在测试头100上。接口结构安装在该测试头上。在本实例中，接口结构包括触点板130、信号触点环132、性能板134、插入环136和弹簧加载的触点管脚环138。弹簧加载的触点管脚环138使多个弹簧加载的触点管脚保持在合适插座中。在图1中，所示的测试头100用于晶片探测，因此，弹簧加载的触点管脚140与有探针144的探针卡142接触。探针144与电路芯片150电接触，该电路芯片150是DUT，并包含在晶片152上。晶片152由夹盘160支承，该夹盘160包含于晶片探测器装置中。
观察孔125穿过测试头100的中心、接口结构、以及探针卡142。因此，人们能够在测试处理过程中观察探针144和电路芯片150。
在测试头100内部，管脚电子装置电路布置在管脚卡110上，该管脚卡110插入连接器112中，该连接器112安装在管脚电子装置母板114上。可以看见，测试头的大部分容积由管脚卡110占据。在本实例中，由单独的同轴电缆构成的连接线116用于在母板114和触点板130之间提供信号传输通路。尽管连接线116并不直接与DUT接触，但是它提供了在管脚电子装置和DUT之间的“相互连接”，因为当除去线116时，在管脚电子装置和DUT之间的电连接将断开。
因此，测试头100的内部是用于管脚电子装置的空间的容积，该空间环绕观察孔125布置。相对较小的容积(该容积也环绕观察孔125)可用于连接线116，该连接线提供与触点板130的电连接以及最终与弹簧加载的触点管脚140的电连接。可以看见，可用于连接线116的空间容积非常有限。
其它测试头的布置不同，但是，很多测试头的公共特征是包括观察孔和插口，该插口有布置在环状结构上的压缩弹簧加载的触点管脚，该环状结构环绕观察孔安装。所有测试头都包含管脚电子装置电路。在很多自动测试系统中，其它系统部件位于单独腔室内，该腔室通过电缆与测试头连接。在一些系统中，整个测试系统在测试头中。在很多系统中的管脚电子装置布置在管脚卡上，该管脚卡垂直于DIB布置，并插入与DIB平行的母板中，如参考图1所述。管脚卡可以彼此平行地成排布置，如图1所示，或者它们可以环绕圆形观察孔径向布置。通常，该管脚卡包含一个至八个管脚电子装置电路。也可选择，管脚电子装置可以构成于一个或多个较大“管脚电子装置母板”上，这些管脚电子装置母板堆垛地平行于DIB布置。这样的管脚电子装置母板通常相对较大，并可以包含直到几百个管脚电子装置电路。其它形状和结构也可采用。
各同轴电缆大部分经常提供在接口和管脚电子装置电路之间的所需的连接。其它可选实施例例如双绞线和带状电缆用于低性能测试系统。不过，所有这些系统需要相当大的容积。其它系统构成为使直接机械连接用于径向布置的管脚卡连接器和接口之间。该系统通常在管脚数容量、性能、或者这两方面都受限制。
测试头的总尺寸受到由它所能用于的处理器机构的范围所产生的物理约束条件的限制。通常，当管脚电子装置电路和所需连接的数目和复杂性增加时，它们在测试头中的可用容积保持相对恒定。当在测试头中所需的管脚电子装置电路的数目变大，且总可用容积保持相对恒定时，显然需要更大的布线密度。因此，需要在测试头的较小容积内提供数百或数千条高性能信号通路的装置。
而且，当所需连接数目增加时，提供各个连接的人工成本与同轴电缆一样增加。还有，当连接数目增加时，布线错误的可能性以及它们的相关成本也增加。因此，也需要能够减小提供准确连接的人工成本的相互连接装置。
还有，在测试头的使用寿命中，它可能需要改变管脚电子装置电路的数目或类型、它们与接口的相互连接和/或接口的结构。当它们发生故障时，还可能需要更换某些管脚电子装置电路。这些行为必然需要断开和重新连接很多单独的相互连接和/或接口部件，这可能导致相当多的停工时间和成本。因此，希望有一种方法能够以模块形式构成接口以及安装在该接口上的相互连接装置，该模块形式使得能够快速安装和/或拆卸预制模块，每个预制模块都包含多个相互连接装置和触点。

发明内容
在本发明的示例实施例中，提供了一种用于测试头系统的连接模块，该测试头系统包括用于测试器件的测试头。连接模块包括多个柔性电路，用于在测试头的电子元件和要测试的器件之间传递和接收信号。连接模块还包括在各柔性电路的第一端上的连接点，用于使柔性电路与测试头中的电子元件连接。
附图要说明通过下面的详细说明并结合附图，可以很好地理解本发明。应当知道，根据实际情况，图中的各个特征并没有按照比例。相反，为了清楚，各个特征的尺寸进行了任意放大或缩小。附图中包括以下图图1是现有技术的测试头系统的局部透视图。
图2A是根据本发明示例实施例的测试头的分解透视图。
图2B是根据本发明示例实施例的、图2A中的测试头在从接口侧看时的透视图。
图3A表示了根据本发明示例实施例的、在器件接口板上的一组接触垫的结构。
图3B是根据本发明示例实施例的、具有与图3A中的接触垫组相对应的孔图形的弹簧加载的触点管脚块的平面图。
图4A和4B是根据本发明示例实施例的、与PE连接模块成180度角的两个透视图。
图5是根据本发明示例实施例的、用于图4A和4B中的弹簧加载的触点管脚块的剖视图。
图6是根据本发明示例实施例包括单个管脚电子装置母板的、在图2中所示类型的测试头的局部剖视图。
图7是根据本发明示例实施例包括三个管脚电子装置母板的、在图2中所示类型的测试头的局部剖视图。
图8是根据本发明示例实施例使用安装在柔性电路上的凹形连接器和安装在母板上的凸形销来使两个柔性电路与管脚电子装置母板连接的剖视图。
图9是根据本发明示例实施例包括连接器和加强元件的单个柔性电路组件的透视图。
图10A是根据本发明示例实施例的柔性电路组件的平面图。
图10B是根据本发明示例实施例的柔性电路组件的平面图，其中包括信号导体的示意图。
图10C是根据本发明示例实施例的柔性电路组件的平面图，其中包括接地/返回导体的示意图。
图11是根据本发明示例实施例的柔性电路沿一个信号导体的局部剖视图，表示了材料层和粘接剂层。
图12是根据本发明示例实施例的柔性电路组件在一个信号导体区域并与导体通路成直角的局部剖视图。
图13是根据本发明示例实施例的、具有柔性电路的弹簧加载的触点管脚块的剖视图，该柔性电路通过焊接与弹簧加载的触点管脚连接。
图14是根据本发明示例实施例的、柔性电路的管脚电子装置端部的透视图，该柔性电路有连接器指状物，用于与零插入力连接器连接。
图15是根据本发明示例实施例的两个柔性电路的剖视图，这两个柔性电路利用在柔性电路上的连接器指状物以及安装在母板上的零插入力连接器而与管脚电子装置母板连接。
具体实施例方式
在本发明的另一示例实施例中，提供了一种接口，用于在测试头和要测试的器件之间提供相互连接。该接口包括多个连接模块，每个连接模块都包括多个柔性电路，用于在测试头中的电子元件和要测试的器件之间传送和接收信号。接口还包括器件接口，该器件接口在多个连接模块中的至少一个和要测试的器件之间提供相互连接。
在本发明的另一示例实施例中，提供了一种测试头系统。该测试头系统包括多个电子电路。该测试头系统还包括用于在测试头和要测试的器件之间通过相互连接的接口。该测试头系统还包括多个柔性电路，用于在多个电子电路和要测试的器件之间传送和接收信号。
在本发明的另一示例实施例中，提供了一种使测试头与要测试的器件连接的方法。该方法包括提供至少一个连接模块，该连接模块包括多个柔性电路，用于在测试头中的电子元件和要测试的器件之间传送和接收信号。该方法还包括在测试头中的电子元件和要测试的器件之间连接该连接模块。
在本发明的另一示例实施例中，提供了一种改变测试头系统的方法。该方法包括将第一柔性电路从测试头系统上拆下，其中，该第一柔性电路有用于在测试头中的电子电路和要测试的器件之间交换信号的第一结构。该方法还包括用具有第二结构的第二柔性电路更换第一柔性电路，该第二柔性电路用于在测试头中的电子元件和要测试的器件之间交换信号。该第一结构与第二结构不同。
在本发明的另一示例实施例中，提供了另一种改变测试头系统的方法。该方法包括将第一连接模块从测试头系统上拆下，其中，该第一连接模块有第一结构，并包括用于在测试头中的电子电路和要测试的器件之间交换信号的多个柔性电路。该方法还包括用具有第二结构的第二连接模块更换第一连接模块，该第二连接模块包括多个第二柔性电路，用于在测试头中的电子元件和要测试的器件之间交换信号。该第一结构与第二结构不同。
在本发明的另一示例实施例中，还提供了另一种改变测试头系统的方法。该方法包括提供柔性电路，该柔性电路设置成在测试头中的电子元件和要测试的器件之间传送和接收信号。该方法还包括将柔性电路添加在测试头系统上。
在本发明的另一示例实施例中，提供了一种装配测试头系统的方法，其中，测试头系统包括用于测试器件的测试头。该方法包括提供多个连接模块，其中，各连接模块包括多个柔性电路，用于在测试头中的电子元件和要测试的器件之间传送和接收信号。该方法还包括装配用于在测试头和要测试的器件之间提供相互连接的接口，包括按预定结构布置连接模块。
在本申请中，对弹簧加载的触点和弹簧加载的触点管脚进行了多个说明、表示和解释。弹簧加载的触点/弹簧加载的触点管脚的实例是Pogo管脚(Pogo是授予Delaware Capital Corp的注册商标)。
本发明提供了一些优于现有技术的优点。首先，使用柔性电路(例如“挠曲电路”)，以便大大减小在管脚电子装置电路和接口触点之间布置大量连接线路所需的容积，同时对于在DUT和管脚电子装置之间的信号交换保持良好的传输线性特征。第二，提供了包括多个柔性电路的子组件以及要预制为模块的接口触点组件部分；因此，能够简化测试头的装配和维护。这样，本发明节省了测试头内部的容积，同时降低了制造和维护成本。
本发明的第一方面使用一个或多个柔性电路来形成在管脚电子装置电路和测试头中的接口触点之间的导电通路。一个柔性电路可以包含多个导电通路，从而在多个管脚电子装置电路和相应的多个接口触点之间提供连接。在优选实施例中，信号和接地导体都布置在一个柔性电路中。这样使用柔性电路来进行给定数目连接所需的容积小于通过使用同轴电缆、双绞线、带状电缆等所需的容积。
与装有绝缘材料护套的普通连接器(同轴电缆、双绞线、带状电缆等)相比，柔性电路由工业标准IPC-T-50定义为利用柔性基质材料(有或者没有柔性覆盖层)的印刷电路的布置图形。见“Flexible Circuit Technology”，JosephFjelstad，Silicon Valley Publishers Group，1998，第8页。多种材料都已经用作柔性电路的基膜或基质，例如含氟聚合物膜(例如Dupont Teflon)、基于芳族聚酰胺纤维的纸张和布(例如Dupont Nomex)、可成形化合物(例如Rogers′BEND/flexible)，基于柔性环氧树脂的化合物、以及热塑性塑料膜(例如聚乙烯、聚氯乙稀、聚氟乙烯和聚醚酰亚胺)。通常，柔性电路设计成沿两个甚至三个方向进行操作。柔性电路优于普通导体，例如带状电缆，其中，柔性电路可以用于提供较小、高速(几百兆赫和更高)的传输通路，用于测试半导体部件。相反，带状电缆更大，用于低速用途。
柔性电路类似于印刷电路板，除了构成它们的材料为柔性而不是刚性。通常，柔性电路利用公知技术来特别设计用于特定用途，这些公知技术类似于用于印刷电路板设计的技术。柔性电路包括导电和非导电材料的交替夹层。柔性电路的厚度是各材料层加上任意所需粘接剂和粘接材料的厚度的组合。在本发明的示例实施例中，外层由绝缘材料构成。与印刷电路板技术中一样，各个电路可以通过根据预定图形蚀刻掉导电材料而形成于导电层中。在本发明的示例实施例中，采用了两层导电材料和三层非导电绝缘材料。(外面两层和中间层为非导电或电介质材料，另外两层为导电材料。)在本发明的另一示例实施例中，用于信号连接的连接通路(或简单导体)形成于两个导电层中的第一层中。第二导电层可以用于接地连接；对于各个信号连接可以提供一个单独的接地连接。也可选择，第二导电层可以用于形成单个地电位面，它对于所有信号导体都连续。
因此，在本发明的示例实施例中，第一导电层只包含信号导体。还一实施例在第一导电层中提供了信号连接和接地连接，它可以与在第二导电层中的各个地电位面和单个地电位面组合。例如，在本发明的另一实施例中，接地导体包含在第一导电层中，并布置成有至少一个接地导体邻近每个信号导体。因此，导体沿柔性电路的宽度方向的布置方式是接地、信号、信号、接地、信号、信号、接地等。在本发明的还一示例实施例中，各信号导体布置成使它在两个接地导体之间并邻近这两个接地导体。因此，导体沿柔性电路的宽度方向的布置方式是接地、信号、接地、信号、接地等。还一实施例使得信号和接地形成于两个导电层中。
横跨柔性电路的长度的信号导体可以通过非导电层而与地电位面分离。因此，带状线类型的传输线被提供用于信号。传输线的特征阻抗部分地由在信号导体和地电位面之间的相对介电常数(即介电常数)和厚度来确定。它还部分地由信号导体的宽度和厚度来确定。在第一导电层中的信号导体和任意相邻导体之间的距离也将影响特征阻抗。因此，利用公知技术，可以在信号导体传输线中设计成范围在大约28至75欧姆的合适阻抗。
在本发明的示例实施例中，各柔性电路有一定长度，该长度比它的宽度大几倍，且该长度足以从管脚电子装置电路到达接口触点。这样，尽管柔性电路并不直接与要测试的器件接触，但是柔性电路提供了在管脚电子装置和要测试的器件之间的“相互连接”，其中，如果拆下柔性电路，在管脚电子装置和要测试器件之间的电连接将被断开。导体设计成横过柔性电路的宽度彼此接近，这样，各导体横越柔性电路的长度。柔性电路的长度在它的两端之间延伸，这两端是第一端，称为管脚电子装置端(“PE端”)，提供在连接器和管脚电子装置电路之间的连接；以及第二端，称为“接口端”，提供在连接器和接口触点之间的连接。
柔性电路的两端设计成这样，即导体的端部可以安装在它们的相应终点上。有多种不同的可能性。在一个示例实施例中，在接口端的导体终止于穿过柔性电路的导电电镀通孔。各接口触点提供有导电柱，该导电柱紧密配合装入相应的电镀通孔内。然后，导电柱都插入它们的相应电镀通孔内，且在各柱和通孔之间进行钎焊连接。在另一示例实施例中，连接器块安装在柔性电路的接口端上。该连接器块包括多个凹形插座触点，这些凹形插座触点的间距与类似数目的接口触点的间距相对应。连接器块安装在柔性电路上，这样，在柔性电路中的各个导体与一个或多个相应插座连接。各接口触点提供有柱，该柱与相应插座啮合，以便提供机械和电接触。因此，连接器插过相应的柱，以便在柔性电路中的导体和接口触点之间形成连接。在另一示例实施例中，凸形连接器元件安装在管脚电子装置模块上或者母板上，且匹配的凹形连接器布置在柔性电路的PE端上。由管脚电子装置电路提供的信号和接地被引向凸形连接器的各个凸形触点。包含在柔性电路中的相应导体与匹配的凹形连接器的相应触点连接。因此，通过使柔性电路的匹配凹形连接器与凸形连接器元件连接以形成牢固电连接，从而在管脚电子装置和柔性电路导体之间形成连接。在还一示例实施例中，零插入力(“ZIF”)连接器安装在管脚电子装置模块上，或者安装在包含管脚电子装置电路的母板上和/或模块上，且匹配的连接器布置在柔性电路的PE端上。由管脚电子装置电路提供的信号和接地通向ZIF连接器的各个触点。包含在柔性电路中的相应导体与匹配连接器的相应触点连接。因此，通过将柔性电路的匹配连接器插入ZIF连接器并合适操作ZIF连接器以便形成牢固电连接，从而在管脚电子装置和柔性电路导体之间形成连接。在还一示例实施例中，作为本领域已知的其它连接技术也可以用于在柔性电路的两端提供连接。尽管这里所述的各种连接机构(例如导电柱、导电电镀插座、导电接头、ZIF连接器等)表示为与给定部件的给定位置(例如柔性电路的接口端)连接，但是也可考虑使连接机构的结构都反过来。这样，当导电柱介绍为在第一位置与在第二位置的导电电镀插座匹配时，应当知道导电柱可以布置在第二位置，而导电电镀插座将布置在第一位置。
柔性电路可以设计成使它的宽度沿它的长度变化。因此，各个导体的宽度以及在各个导体之间的间距沿长度方向进行调节，以便适应变化的宽度。在柔性电路的PE端，柔性电路宽度和导体间距可以设计成与连接器装置的尺寸相对应，该连接器装置使柔性电路与相应的管脚电子装置电路连接。类似地，在接口端，柔性电路宽度和导体间距可以设计成与和它连接的接口触点的间距相对应。最后，柔性电路的宽度可以在沿长度的各个位置进行调节，以便符合由物理设计和测试头布局所产生的特定限制。例如，在必须穿过较小开口的位置处，柔性电路的宽度可以减小。
在本发明的另一示例实施例中，提供了PE连接模块，该PE连接模块包括与多个柔性电路组合的接口组件部分。在接口组件设计成环绕穿过测试头的观察窗的测试头中，接口组件部分例如可以为接口组件的四分体、六分体或八分体。因此，PE连接模块提供了对于所有管脚电子装置电路和接地的柔性电路连接，该柔性电路通过接口组件部分与DUT连接。接口组件部分包括电触点以及用于保持它们的装置和能够使它们与柔性电路连接的装置，该电触点提供与DIB的连接，例如弹簧加载的触点管脚。
在本发明的另一示例实施例中，提供了由绝缘材料制成的块，该块有穿过它钻出的孔排。弹簧加载的触点管脚插座装入这些孔内，且弹簧加载的触点管脚从该块的第一侧插入这些插座中。弹簧加载的触点管脚插座是导电的，并有安装在它们上的导电柱，该导电柱优选是正方形截面，且穿过该块的第二侧延伸。两个相邻排的孔与布置在一个柔性电路的两个导电层中的所有连接相对应。对于各个柔性电路，在块中有两排孔。柔性电路通过前述技术与该柱连接。柔性电路的长度设计成使得各个信号的电路近似相同。因此，特定柔性电路可以比其它的长些或短些。还有，在不同柔性电路之间，在测试头中各个柔性电路将横过的物理距离是不同的。因此，各柔性电路可以在需要装配时横过它的长度进行折叠。各柔性电路的PE端提供有合适的连接特征，以便能够与它的相应管脚电子装置电路连接。这样构成的模块预先形成，这样，能够在不进行明显调节的情况下很方便地在测试头中装配就位。
在本发明的另一示例实施例中，提供了一种用于装配PE连接模块的方法，该方法包括以下步骤除了提供合适的装配固定件之外提供如上述所需元件。
在本发明的另一示例实施例中，提供了一种装配测试头的方法，该方法包括以下步骤提供PE连接模块；使各PE连接模块与它的相应管脚电子装置电路连接；以及将它的接口部分安装在测试头上。
在本发明的另一示例实施例中，提供了一种改变管脚电子装置电路的数目和在测试头中的相互连接的方法，该方法包括以下步骤拆下一个或多个选定的PE连接模块；以及利用具有所需的新相互连接结构的PE连接模块来更换它或它们。
图2A表示了本测试头200的分解透视图，该测试头200包括盖体单元205、管脚电子装置母板210、测试头座208、接口单元260和器件接口板(DIB)250。接口单元260包括接口座220、压环230、DIB保持器240、手柄232以及相关零件。DIB250可以是DUT板(具有用于测试封装后器件的测试插座)，或者是探针卡(包括探针，用于在晶片或未封装电路芯片上的测试器件)。测试头200还包括8个管脚电子装置连接模块(“PECM”)400；不过，为了清楚，在图2A中只表示了一PECM400。测试头可以设计成有多于或少于8个PECM。测试头200还包括观察孔201，该观察孔201穿过盖体205、母板210、壳体208和接口单元260。DIB250可以包括或不包括观察孔；通常，观察孔将穿过探针卡，但不穿过DUT板。
图2B是包括接口单元260的测试头200的透视图。为了清楚，并不包括压环230、DIB保持器240、手柄232、DIB250和相关零件。各PECM400包括弹簧加载的的触点管脚块410，该弹簧加载的的触点管脚块410保持弹簧加载的的触点管脚505。图示为8个弹簧加载的触点管脚块410(每个PECM400有一个)通过螺钉221安装在接口座220上。引导管脚222用于使各弹簧加载的的触点管脚块410精确对齐它的正确位置。
参考图2A，DIB250为传统类型，包括导电电路(未示出)用于将信号、电力、接地等传送给DUT和从该DUT向外传送。电路可以以与印刷电路板技术一致的公知方法来设计和制造。电路终止于接触垫255，该接触垫255成组地布置成环绕DIB250的外周，与传统情况相同。为了清楚，图2A中只表示了两组接触垫255；不过，优选是，每一个PECM400对应一组接触垫255，在本示例实施例中提供了总共8组。
更详细地说，图3A是DIB250(未示出)上的接触垫255的单组实例的更详细视图。在所示组中有总共500个接触垫。12个平行排310，每排32个接触垫，从而提供384个接触垫。它们用于在DUT和管脚电子装置之间提供192个信号-接地连接对。接触垫的中心沿各排间开100mil(密耳)，且排的中心至中心间开100mil。因此，提供了具有12排乘以32列在100mil网格上的接触垫的矩形阵列。信号和接地沿各排和各列交替，从而形成西洋跳棋盘图形。这根据本领域的传统实践，且间距与很宽范围的标准连接器产品相容。
两个平行排320，每排18个接触垫，从而提供了36个接触垫。它们用于向DIB250(未示出)提供实用和/或较低频率信号。接触垫的中心沿各排间开100mil，且排的中心至中心间开100mil。信号和接地的分配并不重要，可以在接触垫组255之间变化。为了便于说明，该排布置成平行于12排310。6组的两排每排6个接触垫，从而提供了72个接触垫。它们用于向DUT提供电源电压和接地。而且，专用高电平测试信号通过这些接触垫来提供。在接触垫之间的100mil间距用于与标准连接器相容。两组240，每组4个接触垫，从而提供8个接触垫。它们用于向DUT提供专用测试信号，例如时钟和低电平连通信号，它们必须通过同轴电缆传送给DIB250。在连接对之间的100mil间距用于与标准连接器相容。
因此，一组接触垫255提供了直到192个信号和它们的接地、以及各种电源电压和接地、实用信号、时钟和其它专用信号的连接。应当知道，一组接触垫255可以有更少或更多接触垫，并可以布置成与本实例所示不同的任意图形，如适应其它测试系统的特定需要所需。在这里所述的实施例中，采用了八个PECM400和相应组的触点255；各PECM400和触点组255提供了总“环接口”的八分体，该环接口包围观察孔201。也可以为其它结构，例如四个或六个PECM和触点组分别形成环接口的六分体和四分体。尽管环接口通常最实用且有很多优点，但是本发明也可以采用非环形的结构。
再参考图2A，DIB250通常通过螺钉(未示出)而固定在DIB保持器240上。DIB保持器240包括切口257。每组接触垫255与切口257对齐，这样，各接触垫255可通过它的相应切口257而接近。在所示实施例中，提供了8个切口257；因此可以容纳8组接触垫255。应当知道，系统可以设计成有更多或更少的切口257和接触垫组255。
在图3B的平面图中所示的弹簧加载的的触点管脚块410的尺寸和形状为这样，即它紧密配合装入DIB切口257内。弹簧加载的的触点管脚块410有上表面402和底表面404(未示出)。孔(例如441个)根据DIB250上的相应接触垫组255的图形而穿过弹簧加载的触点管脚块410钻出。包括四个用于螺钉221的孔442，该螺钉221将它固定在DIB250上。还包括两个对齐销孔443，这两个对齐销孔容纳对齐销222，该对齐销222使得该块相对于DIB250对齐。
在图4A和4B中更详细地表示了PECM400。PECM400包括信号柔性电路420、辅助柔性电路425、凹形连接器430、直角凹形连接器440和弹簧加载的触点管脚块410。它还包括附加电线455、同轴电缆465、连接器单元450和同轴连接器单元460。包括信号柔性电路420、凹形连接器430和直角凹形连接器440的组件将称为信号柔性电路组件900(见图9)。连接器430有管脚(不可见)，该管脚用于将连接器430安装在它们的相应柔性电路420和425上。连接器440有直角管脚445，该直角管脚445将连接器安装在相应的柔性电路420和425上。管脚穿过柔性电路420和425中的孔延伸，并通过钎焊接头436和446而焊接就位。通常，各信号柔性电路组件900用于在管脚电子装置和DUT之间连接单个信号和信号接地参照点。在优选实施例中，各柔性电路420提供了对于32个信号和它们的接地的连接，并最终与12排310每排32个接触垫255连接。后面将更详细地介绍柔性电路组件900。
辅助柔性电路425用于通过两排320每排18个接触垫255而使多个“实用”和低频信号与DIB250和/或DUT连接。例如，发信号以便控制包含在DIB 250中的特殊测试功能，或者向DUT发送低速形状控制信号。附加电线455用于将电和接地引导返回DUT，还用于连接电平太高而无法用柔性电路传导的信号。同轴电缆465用于传导该特殊处理所需的任何信号例如时钟和低电平连通信号。
优选是在自动测试系统中能够很容易变换DIB，因为要测试的不同器件分别有它们自身独特的接口要求。还有，DIB易于磨损和断裂，对于专用于测试一种器件的系统，必须经常更换。因此，DIB保持器240以当前工业上常用且便于快速容易地更换的方式而安装在接口座220上，如图2A所示。为此，压环230以可旋转地方式安装在接口座220上。特别是，压环230有垂直于旋转轴线的狭槽234。凸轮随动器235装到接口座220上，经狭槽234伸出。因此，压环230可以旋转通过一定角度，该角度由狭槽234的长度减去凸轮从动器235的直径来确定。手柄232安装在压环230上，以便使操作人员能够使压环230相对于接口座220旋转。倾斜狭槽236布置在狭槽234之间，该倾斜狭槽236有开口238，该开口238朝向压环230的、对着DIB保持器240的外边缘。凸轮从动器245安装在凸轮从动器安装块242上，该凸轮从动器安装块242再安装在DIB保持器240上。凸轮从动器245定位成使它们同时进入在压环230中的相应开口238中。当各凸轮从动器装进它的开口238中时，各弹簧加载的的触点管脚本体410将恰好进入它的相应切口257，从而在DIB250上的接触区域255和弹簧加载的的触点管脚505(图5中所示)之间提供对齐。这时，操作人员可以转动手柄232，凸轮从动器245将沿着倾斜狭槽236运动，从而拉动DIB保持器240和它上面安装的DIB250与弹簧加载的的触点管脚505接触。应当知道，DIB250必须仔细与DIB保持器对齐并刚性安装在该DIB保持器240上。这可以通过传统装置例如对齐销和螺钉来实现。当拉动DIB240与弹簧加载的的触点管脚505接触时，因为弹簧加载的的触点管脚505压缩，因此施加相当大的力。通常，各弹簧加载的的触点管脚505在压缩时将施加接近两盎司的力。该力是保证在弹簧加载的的触点管脚505和它在DIB250上的相应接触垫255之间的低电阻连接所需。因为在普通系统中需要数百或数千的弹簧加载的触点管脚505，因此总力将非常大。例如，在这里所述的实施例中，可以有4000个弹簧加载的触点管脚505，从而导致大约500磅的压缩力。
下面参考图5，图5是弹簧加载的触点管脚块410的剖视图，弹簧加载的触点管脚插座502压配合装入孔441内。弹簧加载的触点管脚505可以插入各个插座502内。特别是，弹簧加载的触点管脚505将置于各插座中，在该插座中，它优选是在测试头100电路和DIB250之间进行电连接。各弹簧加载的触点管脚505插入至使得它的接触点凸出到底表面404下面。因此，弹簧加载的触点管脚505能够与它的相应接触垫255(未示出)接触。各弹簧加载的触点管脚505与它的相应弹簧加载的触点管脚插座502电连接。各弹簧加载的触点管脚插座502有同轴安装在它上面的导电柱508(也在图4B中表示)，这样，该柱508从上表面402凸出，并垂直于上表面402。各柱508电连接到其相应弹簧加载的触点管脚插座502和弹簧加载的触点管脚505，如果包括的话。插座502、弹簧加载的触点管脚505和各柱508合起来称为“弹簧加载的触点管脚组件”。在示例实施例中，柱508的截面为正方形，边长为0.025英寸(所谓0.025方形柱)，这些柱通常用于绕线和钎焊连接，以及用作与合适的凹形连接器元件配合的凸形连接器。
安装在柔性电路420和425、电线455和同轴电缆465(图5中未示出，见图4A和4B)上的连接器440、450和460可以插在柱508上的合适位置。例如，图5表示了插在六排弹簧加载的触点管脚柱508上的三个直角凹形连接器440。各连接器440跨过两排弹簧加载的触点管脚柱508。两个连接器440安装在信号柔性电路420上，并插在四个相邻排的弹簧加载的触点管脚柱508上。这四排的位置与在12排310每排32个接触垫225中的四个相邻排相对应，用于信号-接地连接对。其它连接器440安装在辅助柔性电路425上，并插在两排320每排18个接触垫255上，用于实用和/或低频信号。
图6是测试头200组件的局部剖视图，该测试头200组件包括盖体205、本体208、母板210、接口座220和PECM400。母板210包括上侧212和底侧214，且它包含管脚电子装置电路(未示出)。管脚电子装置电路可以直接安装在母板210上，或者它可以安装在子板上(未示出，或与图1所示的相似)，子板再安装在母板上。管脚电子装置电路可以部分地安装在母板210上，部分地安装在子板上。通常，管脚电子装置电路安装在上侧212上。这能够通过简单地除去盖体单元205来接近管脚电子装置，以便进行故障检查或其它目的。在还一结构中，可以采用两个或更多母板彼此平行地布置；不过，为了简化，图2和6只表示了一个母板210。不过，图7提供了具有三个母板210a、210b和210c的测试头200的局部剖视图。母板210包括狭槽207。狭槽207的目的是允许连接线在母板210的上表面和弹簧加载的触点管脚插座502之间通过。在本发明中，柔性电路420和425提供了该连接线。
接口座220利用传统技术(未示出)而安装在测试头座208上。接口座220有多个槽道，数目与接触垫组255和PECM400的数目相对应。接口座220以使得开口217与槽道237和狭槽207对齐的方式而安装在测试头本体208上。
弹簧加载的触点管脚块410利用传统技术例如对齐销222和螺钉221(在图6中未示出，见图2B)而与接口座220对齐并安装在该接口座220上。两个柔性电路420以及柔性电路425与安装在块410中的弹簧加载的触点管脚连接，如参考图5所述(该图5是弹簧加载的触点管脚块410和图6中的相应硬件的放大详图)。柔性电路420和425穿过槽道237、开口217和狭槽207伸向母板210的上侧212，在该处，凹形连接器430插在相应的凸形连接器610上，该凸形连接器610再与管脚电子装置电路(未示出)连接。图8提供了与母板210连接的放大图。垫片620布置成使得一组凸形连接器610稍微高于相邻的凸形连接器，以便使两个连接器430能够彼此紧密相邻布置，同时在相应柔性电路420之间没有导致故障的干涉。
在所述实施例中，管脚电子装置母板210提供了用于全部512个信号-接地对的管脚电子装置电路，并有总共8个PECM400。管脚电子装置电路通常均匀地环绕观察孔201布置。如前所述，各柔性电路420设置成容纳32个信号-接地对。信号接地对在8个PECM400中均匀分配，这8个PECM400绕观察孔201均匀分布。因此，各PECM设置成有两个柔性电路420，如图6所示，这样，各个PECM400处理64个信号-接地对。此外，各PECM可以包括多个其它信号、电源电压、接地等，如前所述。因此，各PECM400以及在DIB250上的相应触点组255并不用于所述实施例中(应当知道，在图6中，为了简化，并没有表示与接触垫组330和340相对应的弹簧加载的触点管脚位置。还有，弹簧加载的触点管脚位置并不按比例)。
为了增加测试头的管脚电子装置容量，可以添加附加管脚电子装置母板210。图7是具有三个管脚电子装置母板210a、210b和210c的系统的局部剖视图。各母板包括用于512个信号-接地对的管脚电子装置电路，总共用于1536个。8个PECM400中的每一个都包括6个信号柔性电路420。再有，各柔性电路420处理32个信号-接地对，这样，各PECM400容纳192个信号-接地对，或者总数1536的八分之一。
再参考图7，母板210a、b和c彼此平行地安装在测试头200中，这样，它们的狭槽207a、207b和207c都与相应的开口217和槽道237对齐。然后，柔性电路420a、420b和420c的路线都通过通道，并因此形成于它们的相应母板上。特别是，最靠近测试头200中心的柔性电路420c对穿过全部三个母板210a、b和c的狭槽而引导，并与最上侧的母板210c连接。中心的一对柔性电路420b只穿过底侧的两个母板210a、210b，并与母板210b连接。最后，最外侧的一对柔性电路420a只穿过最底侧的母板210a，该对柔性电路420a与该最底侧母板210a连接。
优选是使狭槽207尽可能小，以便使得在母板210上可用于电路的实际区域最大。与现有技术(现有技术通常使用同轴电缆束、双绞线或带状电缆)相比，使用柔性电路420大大降低了狭槽207所需的区域。
不过，柔性电路技术和设计已经存在和公知多年，且一般的设计和制造实践用于本发明实施例中。这里，我们概括了柔性电路的、用于优选实施例的某些关键方面。
柔性电路可从多个来源获得，例如包括Sun Valley，CA的World CircuitTechnology、Saint Paul，MN的Flexible Circuit Technologies、以及在Minneapolis，MN的Advanced Flexible Circuits。行业杂志“Flexible Circuitry &Electronic Packaging”专门介绍该技术。Jack Lexin的文献“Comparison ofPrinted Flexible Circuitry and Traditional Cabling”(在InterConnectionTechnology的1992年12月中)提供了该技术的概括。柔性电路通常通过公知技术对于各个用途进行定制设计，这与印刷电路板的设计技术类似。信号柔性电路420和信号柔性电路组件900的设计方面将在下面介绍。
前面的图4A和4B包括信号柔性电路420和辅助柔性电路425。图9是一个信号柔性电路组件900的透视图，图10A是该信号柔性电路组件900的平面图，该信号柔性电路组件900包括信号柔性电路420，并用于本发明的优选实施例中。在该优选实施例中，该柔性电路组件900提供了对于32个信号和它们的接地参照点在管脚电子装置和DUT之间的连接。柔性电路组件900有两端接口端940和PE端930。增强件910安装在柔性电路上并靠近PE端930和接口端940，以便提供一定的局部刚性。凹形连接器440布置在接口端940处，它提供了64个插座，成两排每排32个插座942。在插座942之间的间距选择为与在两相邻排310每排32个接触垫(如图2A所示)中的接触垫255之间的间距相对应。在所述实施例中，插座942沿一排间开100mil，且两排的中心至中心之间间开100mil。各插座942的类型设计成与安装在弹簧加载的接触插座502上的柱508匹配。因此，连接器440提供了与两相邻排310每排32个接触垫的同时连接。同样，凹形连接器430布置在PE端930处，它也提供了64个插座932，这64个插座成两排，每排32个插座。匹配的凸形连接器元件可以包含在PE母板210上，以便与相应的管脚电子装置电路连接。在所述实施例中，插座932也沿一排间开100mil，并且一排与另一排之间间开100mil。连接器430和440是可从市场上获得的标准产品。连接器430和440通过从各插座932和942伸出的触点管脚(未示出)而安装在柔性电路420上。触点管脚穿过电镀通孔或通路1010和1020(图9中未示出)而延伸，并钎焊就位。连接器430的触点管脚为直的，这样，插座930的轴线垂直于柔性电路420的表面，连接器420的触点管脚有直角弯头，这样，插座940的轴线平行于柔性电路420的表面。
柔性电路组件900的总长度大约为7-1/4英寸。柔性电路420的宽度沿它的长度变化。在所述实施例中，在两端的宽度为大约3-1/4英寸。不过，沿长度的中心部分950，宽度为大约1-5/8英寸。该变窄的宽度便于将柔性电路布置在槽道237、开口217和狭槽207中。
柔性电路420以普通方式构成，如导体和电介质的多层结构一样。图11是柔性电路420的示意剖视图，该柔性电路420包括两层1102和1104导电材料例如铜以及三层1101、1103、1105电介质材料例如Kapton(E.I.Dupontde Nemours and Co.，Corp.，Wilmington，DE的注册商标)，布置成五层夹层结构。导电图形可以在导电层中蚀刻。这些层通过合适的粘接剂1111而彼此粘接。优选是各层非常薄，典型厚度为1至5mil。粘接剂的厚度也大约1mil。因此，粘接剂层1111在整个结构中很主要，且粘接剂111构成柔性电路的总厚度的很大部分。在所述实施例中，在两层1102和1104中的导体由重量为1盎司每平方英尺的铜片而形成，这使得在两层中蚀刻成图形之后，这两层的厚度都分别为1.2mil。外部两层1101和1105为Kapton，且分别为1mil厚。中心层1103也是Kapton，为5mil厚。粘接剂层111在电介质层1101、1103和1105以及导电层1102、1104之间的厚度通常为1mil。因此，柔性电路的总厚度为通常13.4mil。
各个导体通过根据预定图形蚀刻掉导电材料而形成于导电层1102和1104中。在本实施例中，如下面更详细所述，层1102用于传导32个信号；层1104用于提供32个独立的地电位面，每个用于一个信号。
图10B是表示层1102的平面图。32个导电迹线1002布置成在柔性电路420的两端之间传送信号。在下面所述的实施例中，各迹线的宽度为大约5.5mil。在柔性电路420的各端都提供了两排、每排32个电镀通孔1010和1020，以便接收前述连接器430和440的连接管脚。这些电镀通孔1010和1020穿过柔性电路420的所有层，且它们都电镀有导电材料例如铜或合适合金，与普通实践相同。各导电迹线1002的各端与在柔性电路420的各端的单个通孔1020连接。
导体430和440通过将它们的触点管脚分别插入电镀通孔1010和1020内而装配在柔性电路420上。然后，各触点管脚再钎焊就位。因此，在各插座932和942或者两个连接器430和440之间形成连续。
图10C是表示层1104的平面图。图10C的解释与图10B不同。也就是，在图10C中，在柔性电路420的端部之间的线1004表示已经除去导电材料的区域，从而在导电区域1005之间进行分离。在柔性电路420的各端，各导电区域1005的端部与它的相应电镀通孔1010连接，并与电镀通孔1020绝缘。因此在各插座932和942或者两连接器430和440之间形成接地连续。因此，各导电区域1005形成在层1102中与各信号迹线1002平行的地电位面导体。图12提供了在一个信号导体1002-地电位面1005对附近的柔性电路420的剖视图。在另一实施例中，可以在层1104中有单个地电位面导体，它横过柔性电路420的整个宽度延伸。不过，发现将接地分成各个单独区域使柔性电路420中有更大的机械柔性，这在PE连接模块400的安装已经测试头200的维护中很重要。还有，在某些测试情况下，已经证明使各个信号有单独的参照点将很有利。单独结构也可以有利于不同对、电流回路等；在该结构中，在层1104中的单独区域将用于提供信号返回通路，该信号返回通路可以与接地不同，同时，在需要时其它区域也可以用于接地。
而且，柔性电路还设计成提供信号导体的控制特征阻抗，并在相邻信号导体之间有相当低的串扰。设计柔性电路以便提供合适特征阻抗的处理为公知，并已经实施了多年。例如，Northbrook，ILd IPC-Association ConnectingElectronics(前身为Institute for Interconnecting and Packaging Electronics)的某些文献提供了指导。一篇这样的文献是No.D-317A，“Design Guidelinesfor Electronic Packaging Utilizing High Speed Techniques”。D.Brooks的文章“Embedded Microstrip Impedance Formula”(见Printed Circuit Design，MillerFreeman出版，2000年2月)评述了IPC Association Connecting Electronics的文献，并对它们的公式进行了某些修正。根据Brooks，在靠近地电位面处为矩形截面且导体和地电位面都埋入电介质材料中的导体的特征阻抗可以由以下公式近似Z0=60er(1-exp(-1.55H1/H))Ln(5.98H8W+T)]]>其中Z0＝特征阻抗(欧姆)；H＝导体平面1102的中心高于地电位面1104的高度1120；H1＝柔性电路420的表面1132在地电位面1104上面的距离1125；W＝导体的宽度1206(与地电位面平行)；T＝导体的厚度1202(垂直于地电位面)；er＝电介质的相对介电常数；Ln表示自然对数；以及
exp表示指数函数如Brooks的文章所述，该表达式为近似值，在很大程度上取决于所选择的相对介电常数值。在柔性电路中，信号导体1002和接地1005埋入包括电介质Kapton和粘接剂的介质中。通常，粘接剂的效果是使得总相对介电常数小于单独电介质的相对介电常数。因此，实际有效相对介电常数将由材料的组合形成。根据DuPont文献，Kapton的相对介电常数根据环境和其它条件而在一定范围内变化。主要有Kapton和粘接剂的介质的相对近似值是3.0至3.4。还可以知道，特征介电常数可以通过调节参数H、H1、W和T来“设计”。
还一设计特征是接地部分1005的宽度与信号导体1002的宽度W的比较。发明人的经验显示，对于作为地电位面的接地导体和上述公式，将给出合理的结果，接地部分1005的宽度应当比W宽几倍，且至少为四倍H(该H为导体在接地部分1005上面的高度)。最终的设计考虑因素是从导体至相邻导体的间距应当较大，以便使串扰减小至可接受的水平。
图12是下面所述的优选实施例中的柔性电路420的局部剖视图，表示了一个信号导体1002、它的相应接地部分1005的剖面以及它的两个相邻接地部分1005a的局部剖面。截面沿着柔性电路420的狭窄部分950，在该处，信号导体间隔最近。该结构设计为近似特征阻抗为75欧，假定er的值为3.2。信号导体1002的宽度1206和厚度1202分别是5.5mil和1.2mil。信号到体1102的中心高出接地平面的高度为7.6mil，并包括5mil的一层Kapton和两层1mil的粘接剂层1111。接地部分1005的宽度1210均为40mil。在相邻接地部分1005之间的非导电间隙1006的尺寸为10mil。因此，信号导体1002/接地部分1005对位于50mil中心，且在信号导体的中心至中心的间距是它们宽度的近似9倍，且是导体1002和它的接地1005之间的距离的近似7倍。因此，单元足够间开，以便使串扰保持在可接受的水平。
由柔性电路的供应商对优选实施例进行的模拟和测量证明在可接受的工差范围内获得合适的特征阻抗。
辅助柔性电路425可以以类似方式设计。不过，由柔性电路425携带的实用信号通常为低频或者基本“dc”，且通常并不需要控制特征阻抗，且并不容易串扰。
其它实施例也可以具有不同结构的柔性电路420和组件900。首先，如前所述，并不是在导电层1104中分离接地导体1005，而是单个地电位面将用于几个或所有信号导体1002。还有，构成了这样的实施例，其中，用作接地的附加迹线包含在信号导体层1102中。例如，接地携带迹线将布置在每两个信号迹线1002之间，从而将接地导体布置在各信号导体的各侧。附加接地迹线的端部将终止于电镀通孔1010，该电镀通孔1010与层1104中的接地连接。该结构将进一步减小在相邻信号之间的串扰。还可以在每对信号迹线1002之间包括接地迹线，这样，各信号迹线1002有与它相邻的一个接地迹线。还可以在两层1102和1104中包括某些信号迹线，并在两层1102和1104中包括相应的接地平面部分。在还一结构中，优选是包括由电介质层分开的更多或更少导体层，以便传送信号和接地。
图13表示了使柔性电路420与弹簧加载的触点管脚插座柱508连接的可选装置。在上述实施例中，具有凹形插座942的连接器440用于该目的。也可选择，在柔性电路420的PE端930处的电镀通孔1010和1020可以直接布置在柱508上并钎焊就位，从而形成钎焊接头1301。因此，电镀通孔1010和1020的物理尺寸、位置和间距必须合适设计。
图14和15表示了使柔性电路与母板连接的可选装置。在前述实施例中，具有凹形插座932的连接器430用于使柔性电路420与管脚电子装置母板210连接。有几种已知方法来使柔性电路与选择使用的印刷电路板连接。例如，图14表示了可选柔性电路1420的PE端930，“边缘连接器指状物”1410形成于该PE端930上。形成这样的指状物1410是制造柔性电路的标准操作。多个制造商(例如Hirose Electric Co.Ltd和Molex)供给零插入力或ZIF连接器，该连接器可以安装在印刷电路板上，以便接收柔性电路边缘连接器指状物。增强件910安装在柔性电路1410上并靠近PE端930，以便提供一定的局部刚性。图15是表示管脚电子装置母板210的剖视图，该管脚电子装置母板210有安装在它上面的两个ZIF连接器1510，这两个ZIF连接器1510接收在柔性电路1420上的边缘连接器指状物1410。ZIF连接器1510有打开和关闭位置。当ZIF连接器1510处于几乎没有阻力或没有阻力的打开位置时，边缘连接器指状物1410首先插入ZIF连接器1510中。然后操作促动器(未示出)，并使得ZIF连接器1510处于它的关闭位置。当它关闭时，在连接器1510中的凸形触点与指状物1410滑动接触，从而形成良好连接。还有，当处于关闭位置时，柔性电路1420牢固保持就位。该连接可以通过促动器来释放。
-所述PECM装置能够以新方法来制造、维护和现场改装测试头，所有这些都有利于成本和质量。
首先，PECM可以作为子组件单独制造，然后当它装配时装入测试头中。可以采用固定和自动化技术来使得装配处理尽可能经济。
PECM子组件可以制成为各种结构，以便满足不同终端用户情况。对于需要最小结构的测试管脚且不可能以后改装或扩展测试头的终端用户，可以采用只有所需数目的柔性电路和弹簧加载的触点管脚附件的PECM。不过，当很可能以后要进行扩展时，可以提供具有全部柔性电路和弹簧加载的触点管脚附件的PECM。当通过添加管脚电子装置来扩展系统时，所需柔性电路已经存在，只需要进行插入。可选的中间道路是使用安装有所有弹簧加载的触点管脚附件的PECM，但是没有并不需要一开始就安装的柔性电路。它们能够以后在系统扩展时添加。
第二，测试头的装配大大简化，其中，在管脚电子装置和测试接口之间的数百或数千个连接并不必须单独接线。而是，简单和直接的装配方法包括以下步骤安装预装配的PECM；安装管脚电子装置母板或其它模块；以及将柔性电路的PE端插入管脚电子装置母板上的匹配连接器中。不再采用同轴电缆来进行连接将节省了大量成本和劳动力。而且，柔性电路布置在PECM中以及32个信号-接地连接将由连接器用户很容易地同时进行，这保证能够非常准确和高质量地进行连接。还有，各PECM可以作为单独模块测试，以保证它的完整性。因此，测试头的制造工时减少，质量提高。
第三，测试头能够很容易地现场改造或升级。管脚电子装置可以通过添加母板而增加。新的母板可以通过使它们与PECM中的柔性电路连接而简单地连线至接口。还有，管脚电子装置可以很容易地更换，即通过将PECM从已有母板上拆下；取下母板；安装新板；以及重新连接PECM。因此，管脚电子装置可以更新以便满足新的技术要求。如上所述，有几种选择，包括更换PECM；利用已有的未使用柔性电路，该柔性电路在最初制造时就已经安装；以及将柔性电路添加在PECM上，该PECM与先前未使用的弹簧加载的触点管脚组件连接，该未使用的弹簧加载的触点管脚组件在最初制造时就已经安装。通常，在现场添加弹簧加载的触点管脚组件并不实际。使用PECM将不需要使设备返回工厂，并使现场更换具有工厂更换的精度和质量，从而非常有利于节约成本。
尽管已经参考某些特殊实施例进行了表示和说明，但是本发明并不局限于所示细节。而是在权利要求的等效物的范围内和不脱离本发明精神的情况下，可以对细节进行各种变化。
权利要求
1.一种连接模块，用于测试头系统，该测试头系统包括用于测试器件的测试头，所述连接模块包括多个柔性电路，用于在测试头中的电子元件和要测试的器件之间传递和接收信号；在各柔性电路的第一端上的连接点，用于使所述柔性电路与测试头中的电子元件连接。
2.根据权利要求1所述的连接模块，其中各所述柔性电路包括多个导电通路。
3.根据权利要求1所述的连接模块，其中各所述柔性电路包括至少一个信号导电通路和一个接地导电通路。
4.根据权利要求1所述的连接模块，其中至少一个所述柔性电路包括多层。
5.根据权利要求4所述的连接模块，其中所述至少一个所述柔性电路包括三个绝缘层和两个导电层，它们布置成这样，即所述两个导电层的每一个导电层都由所述三个绝缘层的相应两个包围。
6.根据权利要求5所述的连接模块，其中一个所述导电层是信号层，而另一个所述导电层是接地层。
7.根据权利要求6所述的连接模块，其中所述信号层和所述接地层都包括多个导电通路。
8.根据权利要求6所述的连接模块，其中所述信号层包括多个导电通路，所述接地层包括单个导电面。
9.根据权利要求5所述的连接模块，其中至少一个所述导电层包括信号导体和接地导体。
10.根据权利要求3所述的连接模块，其中所述至少一个信号导电通路包括带状线。
11.根据权利要求1所述的连接模块，其中所述多个柔性电路中的至少一个的宽度沿所述至少一个柔性电路的长度变化。
12.根据权利要求1所述的连接模块，其中，各所述多个柔性电路包括管脚电子装置端，用于与测试头中的电子元件连接；以及接口端，用于提供与要测试器件的相互连接。
13.根据权利要求12所述的连接模块，其中所述接口端包括多个导电电镀通孔，用于与各个导电柱配合，该导电柱提供与要测试的器件的相互连接。
14.根据权利要求12所述的连接模块，其中所述接口端包括多个导电柱，用于与各个导电电镀通孔配合，该导电电镀通孔提供与要测试的器件的相互连接。
15.根据权利要求13所述的连接模块，其中各所述导电柱与用于接收弹簧加载的触点管脚的弹簧加载的触点管脚插座连接，所述弹簧加载的触点管脚提供了与要测试的器件的相互连接。
16.根据权利要求12所述的连接模块，其中各所述多个柔性电路包括在接口端的接口连接器块，所述接口连接器块确定了多个凹形插座，用于与相应多个导电柱配合，该导电柱提供了与要测试的器件的相互连接。
17.根据权利要求12所述的连接模块，其中各所述多个柔性电路包括在接口端的接口连接器块，所述接口连接器块包括多个导电柱，用于与相应多个凹形插座配合，该凹形插座提供了与要测试的器件的相互连接。
18.根据权利要求16所述的连接模块，其中各所述导电柱与弹簧加载的触点管脚插座连接，以便接收弹簧加载的触点管脚，所述弹簧加载的触点管脚提供了与要测试的器件的相互连接。
19.根据权利要求12所述的连接模块，其中各所述多个柔性电路包括在管脚电子装置端的管脚电子装置连接器块，所述管脚电子装置连接器块确定了多个凹形插座，用于与相应多个导电柱配合，该导电柱提供了与要测试的器件的相互连接。
20.根据权利要求12所述的连接模块，其中各所述多个柔性电路包括在管脚电子装置端的管脚电子装置连接器块，所述管脚电子装置连接器块包括多个导电柱，用于与相应多个凹形插座配合，该凹形插座提供了与要测试的器件的相互连接。
21.根据权利要求12所述的连接模块，其中管脚电子装置端包括多个导电接头，这些导电接头设置成与至少一个零插入力连接器配合，所述零插入力连接器提供了在多个导电接头和测试头中的电子元件之间的相互连接。
22.根据权利要求12所述的连接模块，其中管脚电子装置端包括至少一个零插入力连接器，用于与多个导电接头配合，所述导电接头提供了在零插入力连接器和测试头中的电子元件之间的相互连接。
23.根据权利要求1所述的连接模块，其中至少一个所述柔性电路包括用于测试头系统的辅助电路。
24.根据权利要求1所述的连接模块，其中，所述柔性电路包括从以下组中选择的材料含氟聚合物膜、基于芳族聚酰胺纤维的纸张、基于芳族聚酰胺纤维的布、可成形化合物、基于柔性环氧树脂的化合物、以及热塑性塑料膜。
25.根据权利要求1所述的连接模块，其中所述柔性电路包括印刷电路的布置图形和柔性基质材料。
26.一种接口，用于在测试头和要测试的器件之间提供相互连接，所述接口包括多个连接模块，各连接模块包括多个柔性电路，用于在测试头中的电子元件和要测试的器件之间传送和接收信号；以及器件接口，该器件接口在多个连接模块中的至少一个和要测试的器件之间提供相互连接。
27.根据权利要求26所述的接口，其中所述多个连接模块径向布置，并确定了在所述接口中的中心孔，以便与测试头的观察孔对齐。
28.根据权利要求26所述的接口，其中所述多个柔性电路中的至少一个的宽度沿所述至少一个柔性电路的长度而变化。
29.根据权利要求26所述的接口，其中，所述柔性电路包括从以下组中选择的材料含氟聚合物膜、基于芳族聚酰胺纤维的纸张、基于芳族聚酰胺纤维的布、可成形化合物、基于柔性环氧树脂的化合物、以及热塑性塑料膜。
30.根据权利要求26所述的接口，其中所述柔性电路包括印刷电路的布置图形以及柔性基质材料。
31.一种测试头系统，包括测试头，该测试头包括多个电子电路；以及用于在测试头和要测试的器件之间提供相互连接的接口，所述接口包括多个柔性电路，用于在多个电子电路和要测试的器件之间传送和接收信号。
32.根据权利要求31所述的测试头系统，其中所述多个柔性电路中的至少一个的宽度沿所述至少一个柔性电路的长度而变化。
33.根据权利要求31所述的测试头系统，其中，所述柔性电路包括从以下组中选择的材料含氟聚合物膜、基于芳族聚酰胺纤维的纸张、基于芳族聚酰胺纤维的布、可成形化合物、基于柔性环氧树脂的化合物、以及热塑性塑料膜。
34.根据权利要求31所述的测试头系统，其中所述柔性电路包括印刷电路的布置图形以及柔性基质材料。
35.一种使测试头与要测试的器件连接的方法，包括以下步骤提供至少一个连接模块，所述连接模块包括多个柔性电路，用于在测试头中的电子元件和要测试的器件之间传送和接收信号；以及在测试头中的电子元件和要测试的器件之间连接所述连接模块。
36.一种改变测试头系统的方法，包括以下步骤将第一柔性电路从所述测试头系统上拆下，其中，该第一柔性电路有用于在测试头中的电子电路和要测试的器件之间交换信号的第一结构；以及用具有第二结构的第二柔性电路更换第一柔性电路，该第二柔性电路用于在测试头中的电子元件和要测试的器件之间交换信号，该第一结构与第二结构不同。
37.一种改变测试头系统的方法，包括以下步骤将第一连接模块从测试头系统上拆下，其中，该第一连接模块有第一结构，并包括用于在测试头中的电子电路和要测试的器件之间交换信号的多个柔性电路；以及用具有第二结构的第二连接模块更换第一连接模块，该第二连接模块包括多个第二柔性电路，用于在测试头中的电子元件和要测试的器件之间交换信号，该第一结构与第二结构不同。
38.一种改变测试头系统的方法，包括以下步骤提供柔性电路，该柔性电路设置成在测试头中的电子元件和要测试的器件之间传送和接收信号；将柔性电路添加在测试头系统上。
39.一种装配测试头系统的方法，该测试头系统包括用于测试器件的测试头，该方法包括以下步骤提供多个连接模块，其中，各连接模块包括多个柔性电路，用于在测试头中的电子元件和要测试的器件之间传送和接收信号；以及装配用于在测试头和要测试的器件之间提供相互连接的接口，所述装配步骤包括预定结构布置连接模块。
全文摘要
本发明提供了一种与测试头系统一起使用的连接模块，该测试头系统包括用于测试器件的测试头。连接模块包括多个柔性电路，用于在测试头中的电子元件和要测试的器件之间传送和接收信号。连接模块还包括在各柔性电路的第一端上的连接点，用于使柔性电路与测试头中的电子元件连接。
文档编号H05K1/14GK1615444SQ02827417
公开日2005年5月11日 申请日期2002年12月11日 优先权日2001年12月14日
发明者罗伊·W·格林, 查尔斯·斯皮尔斯, 维克托·特杰达, 雷克斯·克鲁兹 申请人:因泰斯特Ip公司