专利名称：能够使弹簧管脚对准印制电路板的探测器及其制作方法
技术领域：
本发明涉及探测器及其制作方法，更具体而言，涉及具有用于使弹簧管脚垂直对准印制电路板的框架的探测器及其制作方法。
背景技术：
无连接器的探测已经发展为一种有吸引力的用于逻辑分析仪和其他测试设备的探测形式。在无连接器的探测中，客户设计其印刷电路板(PCB)以结合测试点的“着陆图案(landing pattern)”。然后，客户将无连接器的探测器附着到其测试设备，并将无连接器的探测器安装到其PCB，以使得探测器上的多个弹簧管脚啮合其PCB的着陆图案中的多个测试点。
无连接器的探测器的一个实施例在Brent A.Holcombe等人的题为“Connector-Less Probe”的美国专利申请(序列号10/373,820，2003年2月25日提交)中公开。用于将无连接器的探测器安装到PCB的对准/紧固设备在Brent A.Holcombe等人的题为“Alignment/Retention Device ForConnector-Less Probe”的美国专利申请(序列号10/644,365，2003年8月20日提交)中公开。
用于探测栅格阵列包封附着到的印刷电路板的背面上的多个过孔的无连接器的探测器在Brock J.Lameres等人的题为“Backside Attach Probe，Components Thereof，and Methods for Making and Using Same”的美国专利申请(序列号10/902,405，2004年7月28日提交)中公开。具有垂直布置的弹簧管脚的探测器的一个实施例在Brock J.Lameres等人的题为“Probes With Perpendicularly Disposed Spring Pins，And Methods ofMaking and Using Same”的美国专利申请(序列号10/781,086，2004年2月17日提交)中公开。
Agilent Technologies Inc.(总部在Palo Alto，California)向市场上推出了名为“Soft Touch”的多种无连接器的探测解决方案。
发明内容
在一个实施例中，一种用于探测目标板上的测试点的探测器包括印刷电路板、框架和多个弹簧管脚。印刷电路板(PCB)具有其上有多个焊盘的第一侧和电耦合到焊盘的用于将信号路由到测试仪器的多个信号路由。框架被机械耦合到PCB，并且具有其中有多个孔的主体部分。框架中的孔与PCB的第一侧上的多个焊盘对准。多个弹簧管脚被提供用于探测目标板上的测试点，其中每个弹簧管脚i)被置于框架中的一个孔内，从而与PCB的第一侧垂直邻接，并且ii)被电耦合到焊盘之一。
在另一个实施例中，一种形成测试探测器的方法包括1)将框架中的多个孔与PCB的第一侧上的多个焊盘对准，并将框架机械耦合到PCB；2)将多个弹簧管脚安放在框架中的孔内，使得弹簧管脚i)从PCB垂直伸出并穿过框架，从而使弹簧管脚的尖端被暴露在外以与目标板上的多个测试点相接触并对这多个测试点施加压力，并且ii)与PCB上的相应焊盘相接触；以及3)加热探测器以引起焊盘的回流，从而通过机械和电气方式将弹簧管脚耦合到焊盘。
还公开了其他实施例。
在附图中图示了本发明的说明性实施例，附图中图1示出了第一示例性测试探测器的组件的第一分解透视图；图2图示了图1所示的探测器的第一组装截面图；图3图示了图1所示的探测器的第二组装截面图；图4图示了图1所示的探测器的组件的第二分解透视图；图5图示了用于耦合图1所示的探测器的框架和PCB的替换方式；图6图示了可包括在图1所示的探测器的信号迹线中的示例性尖端网络(tip-network)组件；以及图7图示了形成诸如图1-4所示的测试探测器的示例性方法。
具体实施例方式
无连接器的探测相比于传统探测提供了电气和机械方面的优点。在电气方面，无连接器的探测使尖端网络组件的放置更接近于信号被采样的位置。这可以减少目标板上的电负载，并向测试仪器提供更高的信号保真度。在机械方面，无连接器的探测消除了客户在其每个PCB上提供测试连接器的需要。相反地，测试访问仅仅通过设计板以包括测试点的着陆图案来提供。另外，与连接器安装所需的较大的并且更具干扰性的封装(footprint)不同，无连接器的探测所需的封装较小并且干扰性更弱。这使得更容易在原型板和生产板上结合无连接器的探测器的着陆图案(同时对生产板的功能仅产生最小的影响或几乎不影响)。
当前可用的无连接器的探测器的缺点是其垂直空间需求。即，当前可用的无连接器的探测器的主体基本垂直地从目标板的着陆图案伸出。然而，有时客户需要在只有很小的对板的着陆图案的Z轴访问空间的环境下对板进行测试(例如，安装在机箱内部的母板上的着陆图案)。在这种情形下，即使有可能，也很难将无连接器的探测器安装到着陆图案。因此，需要一种可以在具有很小Z轴空间的环境下可被操纵的无连接器的探测器。
图1-4图示了用于探测目标板180上的测试点182、184的无连接器探测器100的一个示例性实施例。如图1的“分解图”最佳所示，探测器100包括具有第一侧104的印刷电路板(PCB)102，在第一侧104上有多个暴露在外的焊盘106、108。多个信号路由110(其上或其中)被电耦合到焊盘106、108，如图1所示。信号路由110被提供用于将信号路由到测试仪器(例如，经由一个或多个带状线缆112)。这里所用的术语“信号路由”包含PCB迹线，以及可以耦合到信号迹线或形成在信号迹线中的组件。
探测器100还包括机械耦合到PCB 102的框架140。框架140具有主体部分142，在主体部分142中布置有多个孔144、146。这多个孔144、146被间隔开以与PCB 102的第一侧104上的多个暴露焊盘106、108对准，如图1所示。框架140可利用各种材料形成，但是优选地以刚性不导电塑料形成。
如图2和3所示，PCB 102可具有多个形成在其中的孔114、116，用于接收框架140的相应的柱(post)148、150。柱148、150从框架140的主体部分142垂直伸出。在某些实施例中，主体部分142和柱148、150可利用相同材料形成。在其他实施例中，主体部分142和柱148、150可利用不同材料形成。
在一个实施例中，框架140的柱148、150穿过PCB 102，并与板408中的孔418、420相配，其中板408与PCB 102的第二侧124(与第一侧104相对)相邻。然后，沉积在板408和柱148、150顶部(或沉积在板408的孔418、420内)的粘合剂122将框架140固定到板408，其间夹有PCB 102。粘合剂122可包括任何合适的粘性材料，例如环氧树脂。尽管框架140或板408可以二选一地或各自地直接附着到PCB 102，但是框架140和板408的接合省去了向支撑稍微敏感的信号迹线110的PCB 102应用粘合剂或其他附着机制的任意需求。或者，如图5所示，框架140可以经由夹型扣件(snap-type)或压缩机构被固定到PCB 102或板408，夹型扣件或压缩机构例如是框架140的柱148、150的放大的并略微可变形的末端500、502。
探测器100还可包括用于探测目标板180上的测试点182、184的多个弹簧管脚160、162。弹簧管脚160、162在框架140被附着到PCB 102之后被置于框架140中的孔144、146内，从而弹簧管脚160、162垂直邻接PCB 102的第一侧104。优选地，孔144、146不与弹簧管脚160、162摩擦啮合，从而使得弹簧管脚160、162能够在孔内不受限制的移动。然而，另外优选地，弹簧管脚160、162的不受限制的移动是受限的，从而使弹簧管脚160、162被维持在1)基本上彼此平行的位置，以及2)与其相应的焊盘106、108对准。
一旦弹簧管脚160、162被插入或安放在框架140的孔144、146中，探测器100就可以在回流炉中被加热，以使得焊盘106、108的焊料润湿并键合到弹簧管脚160、162。以这种方式，弹簧管脚160、162中的每一个都通过机械和电气方式耦合到焊盘106、108之一，如图2和3所示。
在某些情况下，可能不希望框架140的主体部分142完全接触PCB102的第一侧104。例如，可能希望提供某些空间以供焊盘106、108的焊料回流。因此，框架140可包括多个足152、154，这多个足152、154从框架140的主体部分142向PCB 102的第一侧104伸出，以提供PCB 102和框架140的主体部分142之间的预定间隔(见图2)。或者，孔144、146的面向PCB的开口可以被倾斜或被放大以提供用于焊料回流的足够空间。
如图4所示，紧固设备402可用于将探测器100固定到目标板180。在一个实施例中，紧固设备402和框架140包括相应的凸起图案，其允许框架140下压到紧固设备402中或者夹紧到紧固设备402。在相同或不同的实施例中，紧固设备402还可包括被设计为与板408的特征相配的特征。例如，板408可包括用于接收紧固件的孔或凹槽414、416，所述紧固件例如是螺钉或螺栓410、412，其穿过板408并进入到紧固设备402中的相应孔404、406内。螺钉或螺栓410、412还可穿过PCB 102中的孔118、120。夹子或其他机构也可用于该目的，只要其可以提供合适的力以将探测器100保持在该位置(即，与多个测试点182、184相接触)即可。
如已经提到的，PCB 102的信号路由110中的每一个可包括一个或多个尖端网络组件600、602、604，这些尖端网络组件600、602、604优选地与探测器的弹簧管脚144、146相邻。作为实例，如图6所示，每个信号路由110的尖端网络组件600、602、604可包括隔离电阻器600，以及与尖端电容器604并联的尖端电阻器602。尖端电阻器602和尖端电容器604的组合可以与隔离电阻器600串联耦合。
图7图示了用于形成诸如探测器100之类的探测器的一种示例性方法700。方法700开始于将i)框架中的多个孔与ii)PCB的第一侧上的多个焊盘对准(在框702)。然后框架例如利用已经在该描述中公开的手段之一被机械耦合到PCB(在框702)。其后，多个弹簧管脚被安放在框架中的孔内，从而使弹簧管脚从PCB垂直伸出并穿过框架，并且其尖端被暴露在外以与目标板上的多个测试点相接触并对这多个测试点施加压力。与其尖端相对的弹簧管脚的末端与PCB上的相应焊盘相接触。见框704。在将探测器的配件适配在一起后，探测器被加热(在框706)以引起焊盘的回流，从而通过机械和电气方式将弹簧管脚耦合到焊盘。在一个实施例中，探测器可以利用传统技术在回流炉中加热。
权利要求
1.一种用于探测目标板上的测试点的探测器，包括印刷电路板，其具有i)其上有多个焊盘的第一侧，和ii)被电耦合到所述焊盘的用于将信号路由到测试仪器的多个信号路由；框架，该框架被机械耦合到所述印刷电路板，并且具有其中有多个孔的主体部分，所述孔与所述印刷电路板的第一侧上的多个焊盘对准；以及用于探测所述目标板上的测试点的多个弹簧管脚，其中每个弹簧管脚i)被置于所述框架中的一个孔内，从而与所述印刷电路板的第一侧垂直邻接，并且ii)被电耦合到所述焊盘之一。
2.如权利要求1所述的探测器，其中所述印刷电路板中有多个孔；并且所述框架包括多个柱，这多个柱从所述框架的主体部分伸出到所述印刷电路板中的多个孔内。
3.如权利要求2所述的探测器，其中所述框架的柱包括放大的末端部分，所述放大的末端部分使所述框架的柱保持在所述印刷电路板中的孔内。
4.如权利要求2所述的探测器，还包括与所述柱和所述印刷电路板相接触的粘合剂，用于将所述框架机械耦合到所述印刷电路板。
5.如权利要求2所述的探测器，其中所述印刷电路板具有与所述第一侧相对的第二侧；所述探测器还包括与所述印刷电路板的第二侧相邻的板，该板具有多个孔用于接收从所述框架的主体部分伸出来的多个柱；并且所述探测器还包括与所述柱和所述板相接触的粘合剂，以将所述框架机械耦合到所述板，并进而耦合到所述印刷电路板。
6.如权利要求5所述的探测器，还包括通过所述板朝向所述印刷电路板的第二侧伸出的多个紧固件；所述紧固件被配置并定位为与所述目标板上的紧固设备相配。
7.如权利要求1所述的探测器，其中所述框架还包括从所述框架的主体部分垂直伸出并邻接所述印刷电路板的第一侧的多个足，用于在所述框架的主体部分和所述印刷电路板的第一侧之间提供预定间隔。
8.如权利要求1所述的探测器，其中所述信号路由包括与所述弹簧管脚相邻的尖端网络组件。
9.如权利要求8所述的探测器，其中所述尖端网络组件包括隔离电阻器。
10.如权利要求1所述的探测器，其中所述框架还包括与所述目标板上的紧固设备相对应的凸起图案，用于将所述框架机械耦合到所述紧固设备。
11.如权利要求1所述的探测器，其中所述框架是以刚性不导电塑料形成的。
12.一种形成测试探测器的方法，包括将框架中的多个孔与印刷电路板的第一侧上的多个焊盘对准，并将所述框架机械耦合到所述印刷电路板；将多个弹簧管脚安放在所述框架中的孔内，使得所述弹簧管脚i)从所述印刷电路板垂直伸出并穿过所述框架，从而使所述弹簧管脚的尖端被暴露在外以与目标板上的多个测试点相接触并对这多个测试点施加压力，并且ii)与所述印刷电路板上的相应焊盘相接触；以及加热所述探测器以引起所述焊盘的回流，从而通过机械和电气方式将所述弹簧管脚耦合到所述焊盘。
13.如权利要求12所述的方法，其中将所述框架中的多个孔与所述印刷电路板的第一侧上的多个焊盘对准的步骤包括将从所述框架的主体部分垂直伸出的多个柱插入在所述印刷电路板的多个孔内。
14.如权利要求13所述的方法，其中将所述框架机械耦合到所述印刷电路板的步骤包括将所述框架柱的放大的末端部分推入所述印刷电路板的孔内。
15.如权利要求13所述的方法，还包括放置与所述印刷电路板的第二侧相邻的板，所述印刷电路板的第二侧与所述印刷电路板的第一侧相对，并且所述板中具有与所述印刷电路板中的孔对准的孔；将所述框架的柱插入在所述板中的孔内；以及向所述框架的柱和所述板应用粘合剂，以将所述框架机械耦合到所述板，并进而耦合到所述印刷电路板。
16.如权利要求12所述的方法，其中将所述框架机械耦合到所述印刷电路板的步骤包括应用粘合剂以将所述框架的柱接合到所述印刷电路板。
17.如权利要求12所述的方法，其中所述加热是在回流炉中执行的。
全文摘要
在一个实施例中，一种用于探测目标板上的测试点的探测器包括印刷电路板、框架和多个弹簧管脚。印刷电路板(PCB)具有其上有多个焊盘的第一侧和电耦合到焊盘的用于将信号路由到测试仪器的多个信号路由。框架被机械耦合到PCB，并且具有其中有多个孔的主体部分。框架中的孔与PCB的第一侧上的多个焊盘对准。多个弹簧管脚被提供用于探测目标板上的测试点，其中每个弹簧管脚i)被置于框架中的一个孔内，从而与PCB的第一侧垂直邻接，并且ii)被电耦合到焊盘之一。还公开了其他实施例，包括一种制作探测器的方法。
文档编号G01R1/073GK101086509SQ200710108628
公开日2007年12月12日 申请日期2007年6月7日 优先权日2006年6月7日
发明者布洛克·J·拉莫若斯, 布伦特·霍克姆比 申请人:安捷伦科技有限公司