专利名称：信号感测装置和电路板的制作方法
信号感测装置和电路板
背景技术：
计算机、无线通信装置和许多其他设备生成并使用在一千兆赫(IO9赫兹)附近操作的信号。在此频率范围中工作的设计者显著关注电路板信号通路的阻抗和其他特性。需要在原型设计(prototyping)和生产检验期间对电路迹线进行测试以保证适当的设计、制造和后续性能。本教导解决前述关注。
现在将以示例的方式参考附图来描述本实施例，在所述附图中
图I描绘了根据一个实施例的信号探针(probe)的局部剖视 图2描绘了根据一个实施例的信号感测装置的平面 图3描绘了根据另一实施例的信号感测装置的细节的等角视 图4描绘了根据一个实施例的电路板的立面剖视 图5描绘了根据另一实施例的电路板的平面 图6描绘了根据一个实施例的系统的立面图。
具体实施例方式介绍
用于测量电路板上的电路迹线的信号传播特性的装置由本教导提供。信号感测装置包括一个或多个探针。每个探针包括被配置成在一端处限定感测引脚的一段刚性同轴导体。对应的电路板限定了用金属作内衬并被配置成接纳对应探针的感测引脚的许多通孔。信号感测装置还包括接地引脚。可以通过信号感测装置针对电阻抗及其他信号传播特性来测试远离通孔延伸的电通路。在一个实施例中，一种设备包括探针。该探针包括一段刚性同轴导体，其在一端处被耦合到可配合(mateable)连接器，并且在另一端处被配置成限定信号感测引脚。该段刚性同轴导体的特征在于金属外护套。该设备还包括接地引脚，其被电结合(bond)到刚性同轴导体的金属外护套。在另一实施例中，一种设备包括第一探针和第二探针。第一和第二探针中的每个包括一段刚性同轴导体，该段刚性同轴导体的特征在于金属外护套。进而，每段刚性同轴导体在一端处被耦合到可配合连接器并在另一端处被配置成限定信号感测引脚。相应的金属外护套在第一和第二探针的信号感测引脚附近被电结合在一起。在又一实施例中，一种系统包括限定第一通孔和第二通孔的电路板。通孔中的每个都以导电材料作内衬。该系统还包括信号感测装置，该信号感测装置包括第一探针和第二探针。第一探针具有第一引脚，该第一引脚被配置成被接触性地接纳在第一通孔中。第二探针具有第二引脚，该第二引脚被配置成被接触性地接纳在第二通孔中。第一说明性实施例
现在对图I进行参考，其描绘了根据一个实施例的信号探针(探针)100的局部剖视图。探针100相对于本教导而言是说明性且非限制性的。因此，能够根据本教导来配置和/或操作其他探针。探针100包括一段刚性同轴导体102。如本文所使用的，“刚性同轴导体”指的是如具有足够的硬度以在没有附加支撑体的情况下保持预形成的纵向形状的这样的同轴材料。因此，能够根据需要或期望通过用工具加工或其他手段来将刚性同轴导体102加工成某一特定曲线形状，并且在探针100的正常使用期间将保持这样的形状。出于理解简单的目的，探针100被描绘为遍及其长度具有完全直线的形式。还可以使用其他说明性和非限制性形状。在下文中描绘这样的形状的实例。刚性同轴导体102由中心导体104、电介质材料106和金属外护套108来限定。在一个非限制性实施例中，中心导体104和外护套108由铜形成(或包括铜)。还可以使用其他合适的材料，作为非限制性实例，例如银、铝、金等等。电介质材料106围绕中心导体104并将它与外护套108电隔离。在一个实施例中，刚性同轴导体102被选择成具有五十欧姆的特性阻抗。还可以使用其他合适的刚性同轴导体。
信号探针100被配置成使得，中心导体104的一部分被暴露并向外延伸以限定信号感测部分或引脚110。信号探针100还包括可配合连接器112。可配合连接器112和感测部分110处于探针100的相对端。可配合连接器112是被电结合(连接)到中心导体104和金属外护套108的任何合适的连接器。由感测部分110检测或感测的电信号可以通过可配合连接器112被传送到外部实体(即示波器、信号分析仪器等等，它们未被示出)。另外，测试(刺激)信号可以从感测部分110发送。信号探针100还包括接地引脚114。接地引脚114由诸如铜、银、铝、金等等之类的导电材料形成。还可以使用其他合适的材料。在一个实施例中，接地引脚114由二十密耳(即千分之二十英寸)的外径限定。还可以使用其他合适的尺寸。接地引脚114通过焊料116被机械且电结合到探针100的相应外护套。在一个实施例中，信号感测引脚110和接地引脚114中心距(on centers)隔离开八十密耳(即千分之八十英寸)的距离。还可以使用其他合适的间隔。下表I提供针对探针100的说明性且非限制性尺寸和特性。表I:说明性探针100
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现在将注意力指向图2，其描绘了根据一个实施例的信号感测装置(装置)200的平面图。信号感测装置200适合于与其中不关注任何共模信号分量的差分信号一起使用。装置200实质上是说明性且非限制性的。因此，还可以根据本教导来配置和使用其他信号感测装置。
装置200包括第一信号探针(探针)202和第二信号探针204。探针202和204中的每个基本上如上面关于探针100所描述地进行限定和配置。因此，探针202和204包括相应的可配合连接器206和208。探针202和204还包括相应的信号感测部分或引脚210和212。这样，装置200包括两个探针202和204，其出于感测电信号的目的能够通过相应的感测部分210和212独立地进行操作。在一个实施例中，信号感测引脚210和212中心距隔离开八十密耳(即千分之八十英寸)的距离。还可以使用其他合适的间隔。探针202和204均由曲线纵向形状限定且通过焊料218沿着相应的部分214和216被相互结合。还可以使用其他结合手段。结果是，探针202和204的外护套在信号感测部分210和212附近被机械且电接合在一起。还要注意，探针202和204的曲线形式使得可配合连接器206和208相互分隔开。可配合连接器206和208的此间距提供足够间隙以用于信号布线或电缆敷设(未示出)到其的连接。第三说明性实施例
现在对图3进行参考，其描绘了信号感测装置(装置)300的细节的等角视图。装置300适合于与在其中差分和共模分量这二者都使人感兴趣的信号一起使用或用于同时发射和接收单端信号。装置300实质上是说明性且非限制性的。因此，还可以根据本教导来配置和使用其他信号感测装置。装置300包括第一探针302和第二探针304。探针304和304分别基本上如上面关于探针202和204所描述地进行限定和配置。探针302和304分别包括信号感测部分(即引脚)306和308。探针302和304沿着在感测部分306和308附近的相应部分被接合在一起。因此，装置300是由被结合以限定单个设备的两个不同的信号感测探针302和304限定的。装置300包括接地引脚310。接地引脚310由诸如铜、银、铝、金等等之类的导电材料形成。还可以使用其他合适的材料。在一个实施例中，接地引脚310是由二十密耳(即千分之二十英寸)的外径限定的。还可以使用其他合适的尺寸。接地引脚310通过焊料312被机械且电结合到探针302和304的相应外护套。装置300被配置成使得，当感测引脚306和308以及接地引脚310被接纳在下文所描述的对应通孔内时能够产生三个不同的电接触。由于装置300实质上是刚性的且在形式上是单一的，所以相应引脚306、308和310同时地且通过单个用户努力被接纳(插入)到相应通孔中。另外，装置300的刚性性质保持感测引脚306和308以及接地引脚310的等边间距。第四说明性实施例
现在将注意力指向图4，其描绘了电路板400的立面剖视图。电路板400相对于本教导而言是说明性且非限制性的。因此还可以使用其他电路板。电路板400包括衬底402。衬底402可以由诸如塑料、尼龙等等之类的任何合适的非导电材料限定。还可以使用其他合适的材料。电学领域的一个普通技术人员熟悉被用作电路板衬底的典型材料，并且对于理解本发明而言不需要进一步的详细描述。电路板400被配置成限定通孔404和通孔406。通孔中的每个都一直延伸通过衬底402且用导电材料408作内衬。材料408可以由铜、银、铝、金等等来限定(或包括铜、银、铝、金等等)。还可以使用其他合适的金属或导电材料。在一个实施例中，通孔404和406以及它们相应的内衬408由三十密耳(即千分之三十英寸)的内径410来限定。还可以使用其他合适的尺寸。本教导的通孔以及它们的导电内衬还被称为镀通孔。电路板400还包括电连接相应通孔404和406的导电内衬408的电路迹线412。电路迹线412在大约穿过衬底402的整个厚度的中途处被支撑在衬底402内。还可以使用用于电路迹线412的其他合适的放置。电路迹线412可以由铜、银、金、铝等等形成(或包括铜、银、金、铝等等)。还可以使用其他合适的金属或导电材料。电路迹线412是由与高频信号的传播有关的一个或多个电特性限定的。电路迹线412特性包括阻抗、信号反射率以及其他参数。这样的特性 是由电路迹线412材料、尺寸、路线、或者到其他电路迹线或实体的接近度确定的或受其影响。其他参数也可能影响电路迹线412的信号传播行为。可以通过使用本教导的信号感测装置(例如200等等)和适当测试仪器来确定电路迹线412的电特性。这样的测试的非限制性实例包括时域反射计(TDR)、时域透射计(TDT)等等。第五说明性实施例
现在将注意力指向图5，其描绘了电路板500的平面图。电路板500相对于本教导而言是说明性且非限制性的。因此还可以使用其他电路板。电路板500包括衬底502。衬底502可以由任何合适的非导电材料(塑料树脂和玻璃纤维等等)来限定。衬底502被配置成限定多个通孔504-526，504和526包含在内。通孔504-526中的每个包括与上面所描述的408类似的导电内衬。因此，通孔504-526也被称为镀通孔504-526。通孔504、514、516和526的导电内衬被电连接到电路板500的接地平面。通孔504-526被设置成使得能够限定相关联的分组。例如，通孔504、506和508限定在中心距具有等边间隔的三元组。在一个实施例中，中心距间隔距离“S”是八十密耳(即千分之八十英寸)。还可以使用其他间隔距离。相关联的通孔的这些布置对应于本教导的信号感测装置(例如300等等)的信号感测引脚和接地引脚(例如306、308和310等等)的几何形状。电路板500还包括多个相应的电路迹线或信号通路528-534，528和534包含在内。电路迹线528-534中的每个由诸如铜、银、金、铝、掺杂半导体等等之类的导电材料形成。还可以使用其他合适的材料。电路迹线528电连接通孔506和510的导电内衬。类似地，电路迹线530电连接通孔508和512，电路迹线532电连接通孔518和522，并且电路迹线534电连接通孔520和524。应当理解，电路迹线528-534分别被电连接(或耦合)到电路板500的各种电子部件和装置(未示出)。电路迹线528-534因此在(例如在无线设备、膝上型计算机等等内)电路板500的正常操作期间作为这些部件与装置之间的信号通路进行操作。注意，电路迹线532和534具有彼此极其平行接近地行进的部分。因此，电路迹线532和534协作地限定差分对536。进而，电路迹线528和530以相对较大的间隔行进。同样地，电路迹线528和530协作地限定一对单端迹线538。还要注意，为了理解本教导，相应电路迹线528-534被描绘为被支撑在衬底502的外表面上。然而，应当理解，这样的电路迹线528-534或它们的类似物能够被支撑和布线在电路板500的衬底502内。电路板400的电路迹线412说明了紧接的前述原理。
电路板500还包括通孔(即镀通孔)540、542和544，540和544包含在内。同样地，通孔540-544中的每个包括与上述408类似的导电内衬。通孔544的导电内衬被电连接到电路板500的接地平面。电路板500还包括电路迹线(即信号通路)546。电路迹线546由诸如铜、银、金、铝、掺杂半导体等等之类的导电材料形成。还可以使用其他合适的材料。电路迹线546电连接通孔540和542的导电内衬。这样，可以使用信号感测装置(例如300)通过镀通孔540和542沿着电路迹线546来发射和接收单端测试信号。平行或相邻电路迹线之间的空间间隔以及其他因素影响那些信号通路的阻抗、紧耦合和其他信号传播特性。通过本教导的通孔(例如404、406、504-526等等)和信号感测装置(例如100、200、300等等)来执行这样的特性的测试和检验。第一说明性系统 图6是根据另一实施例的系统600的立面图。系统600实质上是说明性且非限制性的。根据本教导可以限定、配置和使用其他系统。系统600包括信号感测装置602和电路板604。信号感测装置602 —般等效于信号感测装置300，并包括第一探针606、第二探针608和接地引脚610。第一探针606包括感测部分(或引脚)612，而第二探针608包括感测部分(引脚614)。电路板604限定(或包括)相应的通孔616、618和620。通孔616-620 (616和620包含在内)一般等效于镀通孔504-508 (504和508包含在内)，如上所述。通孔616和620的导电内衬被电连接到相应的电路通路(未示出),而通孔618的导电内衬被电连接到电路板604的接地平面。感测引脚612和614被配置成分别被接触性地接纳在通孔616和620内。进而，接地引脚610被配置成被接触性地接纳在通孔618内。因此，如由双向箭头622所示，能够使感测装置602协作地与电路板604的通孔616-620接合和脱离。这样，能够通过信号感测装置602来测试电路板604的相关电特性。根据本教导，并且在没有限制的情况下，能够限定和配置具有多个探针的各种信号感测装置。能够将电路板相应地配置成包括导电镀通孔(通孔)的布置。这样的通孔被电连接到在特定电路板的正常操作期间载送信号的各种电路迹线。能够通过本教导的信号感测装置和对应的通孔来测量和评估电路迹线的电特性。总的来说，前述描述意图是说明性且非限制性的。一阅读以上描述，除所提供的实例之外的许多实施例和应用对于本领域技术人员来说将是显而易见的。不应参考以上描述来确定本发明的范围，而是代之以应参考所附权利要求连同这样的权利要求被赋予的等同物的全部范围一起来确定。预期且意图在于，在本文所讨论的领域中将发生未来的发展，并且所公开的系统和方法将被结合到这样的未来的实施例中。总而言之，应当理解，本发明能够进行修改和变化，并且本发明仅仅由下列权利要求来限定。
权利要求
1.一种设备，包括 探针，其包括一段刚性同轴导体，该段刚性同轴导体在一端处被耦合到可配合连接器并在另一端处被配置成限定信号感测引脚，该段刚性同轴导体由金属外护套限定；以及 接地引脚，其被电结合到所述刚性同轴导体的所述金属外护套。
2.—种设备,包括 第一探针和第二探针，第一和第二探针中的每个包括一段刚性同轴导体，该段刚性同轴导体的特征在于金属外护套，每段刚性同轴导体在一端处被耦合到可配合连接器并在另一端处被配置成限定信号感测引脚，相应的金属外护套在第一和第二探针的信号感测引脚附近被电结合在一起。
3.根据权利要求2所述的设备，第一和第二探针中的每个被形成为使得，相应的可配合连接器彼此被分隔开。
4.根据权利要求2所述的设备，每段刚性同轴导体的特征在于中心导体，所述中心导体远离所述刚性同轴导体的其余部分延伸以便限定信号感测引脚。
5.根据权利要求2所述的设备，还包括接地引脚，其被电结合到第一探针和第二探针的金属外护套。
6.根据权利要求5所述的设备，第一探针的信号感测引脚和第二探针的信号感测引脚以及所述接地弓I脚以平行布置来设置。
7.根据权利要求5所述的设备，第一探针的信号感测引脚和第二探针的信号感测引脚以及所述接地弓I脚以等距布置来设置。
8.一种系统,包括 电路板，其限定第一通孔和第二通孔，通孔中的每个用导电材料作内衬；以及 信号感测装置，其包括第一探针和第二探针，第一探针具有被配置成被接触性地接纳在第一通孔中的第一引脚，第二探针具有被配置成被接触性地接纳在第二通孔中的第二引脚。
9.根据权利要求8所述的系统，第一探针和第二探针被配置成使得，能够将第一引脚插入到第一通孔中，并且同时能够将第二引脚插入到第二通孔中。
10.根据权利要求8所述的系统，第一通孔被限定为与第二通孔分隔开且平行相邻。
11.根据权利要求8所述的系统，所述电路板包括电耦合到第一通孔的第一电路迹线和电耦合到第二通孔的第二电路迹线，第一电路迹线的至少一部分被支撑为与第二电路迹线的至少一部分分隔开且平行相邻。
12.根据权利要求8所述的系统，第一和第二探针中的每个包括电耦合到信号连接器的一段刚性同轴导体，第一探针的刚性同轴导体被配置成限定第一引脚，第二探针的刚性同轴导体被配置成限定第二引脚。
13.根据权利要求8所述的系统，所述信号感测装置还包括与第一引脚和第二引脚平行地设置的接地引脚。
14.根据权利要求13所述的系统，所述电路板还限定第三通孔，所述信号感测装置被配置成使得，第一引脚和第二引脚以及所述接地引脚可同时被分别接纳在第一通孔和第二通孔以及第三通孔内。
全文摘要
提供供在测试电路板时使用的设备。信号感测装置包括一个或多个探针。每个探针包括一段刚性同轴导体，其被配置成在一端处限定感测引脚。电路板限定用金属作内衬并被配置成接纳对应探针的感测引脚的许多通孔。信号感测装置还包括接地引脚。能够通过信号感测装置针对电阻抗和其他信号传播特性来测试远离相邻对的通孔延伸的电通路。
文档编号G01R31/28GK102667499SQ200980162693
公开日2012年9月12日 申请日期2009年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者L.卢梭, R.舒马赫 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业