專利名稱：保持彈簧探針的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在自動(dòng)測試設(shè)備(ATE)中使用的彈簧探針塊組件，尤其涉及一種用于高帶寬應(yīng)用的彈簧探針塊組件。
背景技術(shù)：
彈簧探針塊用于在集成電路或者其它電子設(shè)備以及對(duì)集成電路或者其它電子設(shè)備進(jìn)行必要測試的自動(dòng)測試設(shè)備測試頭之間提供暫時(shí)性的彈性接觸界面。在自動(dòng)測試設(shè)備中使用的彈簧探針塊組件很容易獲得，并且通常采用類似的設(shè)計(jì)。彈簧探針塊外殼通常由金屬棒料按照成本昂貴的工藝加工而成，該工藝確保了用于接受壓配合的同軸探針和接地插口的孔的精確位置和直徑。固體金屬制造也用于將所有的電路元件共同接地，就信號(hào)完整性而言，迄今為止這一點(diǎn)仍然被認(rèn)為是理想的。也可以由模制聚合物代替加工的金屬來制造某些彈簧探針塊外殼。
利用金屬和聚合物探針塊外殼，同軸探針連接器在其一端分別終接于同軸線纜，另一端終接于彈簧探針。一般來說，為每個(gè)信號(hào)線設(shè)置一個(gè)彈簧探針，并且為每個(gè)信號(hào)線設(shè)置一個(gè)或多個(gè)彈簧探針作為參考(接地)。在聚合物彈簧探針外殼的情況下，利用聚合物外殼的絕緣材料，將與每個(gè)信號(hào)線相關(guān)的同軸屏蔽管和接地彈簧探針與它們的鄰近元件電隔離。為了獲得高帶寬，每個(gè)(由信號(hào)線加上它相關(guān)的接地返回回路構(gòu)成的)通道的隔離是必須的。在高帶寬下工作的能力是重要的，因?yàn)樾乱淮詣?dòng)測試設(shè)備將不僅用于測試更快的集成電路，而且也用于更快地測試集成電路。
很多目前可以得到的彈簧探針塊組件不適用于高帶寬應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兊脑O(shè)計(jì)中存在一個(gè)或者多個(gè)缺點(diǎn)。尤其是，很多現(xiàn)有技術(shù)的彈簧探針塊組件(特別是那些用金屬外殼制造的)為所有的接地探針提供公共接地。如上所述，公共接地不適合于高帶寬應(yīng)用。對(duì)于高帶寬應(yīng)用，需要使信號(hào)探針以及其相關(guān)的接地探針與其它的同軸信號(hào)和接地探針電隔離。
許多現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)(那些使用金屬和聚合物外殼的)也不適合于高帶寬應(yīng)用，因?yàn)榇嬖谥^大的接地返回回路。

圖1A表示采用聚合物外殼12的現(xiàn)有技術(shù)的彈簧探針塊組件10。接地探針14和信號(hào)探針16插入到聚合物外殼12前面的孔18中，接地探針14由盒觸點(diǎn)20所容納。盒觸點(diǎn)20焊接至同軸連接器22，該連接器終接于同軸線纜23并接收信號(hào)探針16。
如圖1B所示，過長的接地回路(虛線30所示)因?yàn)殡姼械脑黾佣拗屏藥?。接地回?0從信號(hào)探針16的尖端開始，經(jīng)接地探針14進(jìn)入盒觸點(diǎn)20，沿著盒觸點(diǎn)20的梁32，經(jīng)過焊縫34，然后沿著同軸連接器22的導(dǎo)電屏蔽36延伸。由于存在著信號(hào)探針16和接地探針14所必須經(jīng)過的聚合物外殼12的厚度，因此接地回路的長度變得更不好。
已經(jīng)知道，在高速下，給定返回電流通路的電感比起其電阻來說更顯著。實(shí)際上，高速返回電流遵循著最小電感的路徑，而不是最小電阻的路徑。另外，已經(jīng)知道，最低電感返回路徑直接位于信號(hào)導(dǎo)體之下。這意味著使輸出的和返回的電流路徑之間的總接地回路面積最小化，會(huì)導(dǎo)致可能獲得的最低電感。在圖1B中，虛線38顯示了理想接地回路。(見High Speed Digital DesignA Handbook of Black Magic byHoward Johson and Martin Graham).
除了上述缺點(diǎn)之外，許多可以得到的彈簧探針塊組件的設(shè)計(jì)都需要額外的元件或者制造步驟以將接地彈簧探針保持在組件中。在一些情況下，采用用于接受和保持接地彈簧探針的管狀插口。例如圖2所示，在金屬彈簧探針塊外殼40中，在外殼40內(nèi)加工了孔42之后，將管狀金屬插口44壓配合在孔42中，然后將接地彈簧探針46插入到因?yàn)閴号浜隙３衷谠幍牟蹇?4中。插口44用于增加對(duì)系統(tǒng)的依從性，并避免對(duì)接地彈簧探針46的損壞，因?yàn)榻拥貜椈商结?6自身具有很小的依從性。但是采用探針插口44增加了額外裝配步驟和額外部件庫存這種不好的需要。在不使用管狀插口的另一種情況下，將接地彈簧探針制造成為所謂的“香蕉彎”。該香蕉彎使得接地彈簧探針可以插入到過大的孔中，并因?yàn)槟Σ僚浜隙３衷谠摽字?。但是制造具有香蕉彎的彈簧探針是困難而且昂貴的，對(duì)于信號(hào)線和接地線需要不同類型的彈簧探針。很明顯，這增加了制造的難度和成本，同時(shí)增加了庫存量，這是不理想的。在上述兩種情況中，更換一個(gè)損壞的接地彈簧探針而不損壞組件的其它元件是非常困難的。
很清楚，需要如下的彈簧探針塊組件，它能夠提供一種有成本效率的方法，用于在同軸連接器和它們的接地探針之間提供電穩(wěn)定的低電感路徑。優(yōu)選的是，這種彈簧探針塊組件不需要接地探針插口(以及相關(guān)的成本、組裝勞動(dòng)以及更長的阻抗路徑)。另外，當(dāng)不使用接地探針插口時(shí)，彈簧探針塊組件不需要使用具有香蕉彎的接地彈簧探針。優(yōu)選的是，該彈簧探針塊組件容易更換塊組件中的彈簧探針和同軸連接器，而不需要很多的再加工甚至報(bào)廢整個(gè)彈簧探針塊組件。另外，彈簧探針塊組件優(yōu)選能抵抗高的線纜拉出力，該力會(huì)在自動(dòng)測試設(shè)備的動(dòng)作過程在無意之中移動(dòng)同軸連接器。
附圖的簡要說明圖1A是現(xiàn)有技術(shù)的彈簧探針塊組件的截面圖；圖1B是圖1A的彈簧探針塊組件的探針連接器和接地探針組件的放大透視圖；圖2是另一種現(xiàn)有技術(shù)的彈簧探針塊組件的透視圖；圖3A是此處描述的本發(fā)明彈簧探針塊組件的一個(gè)實(shí)施方案的透視圖；圖3B是圖3A的彈簧探針塊組件的前面的正視圖；圖3C是圖3A的彈簧探針塊組件的前面的部分放大視圖；圖4A是沿著圖3B的4-4線的截面圖；圖4B和4C分別是圖4A的接地板、探針連接器和接地探針的分解圖和組裝圖；圖5A-5C是替換的彈簧探針保持結(jié)構(gòu)的截面圖；圖6A是具有任選的真空密封的彈簧探針塊組件的截面圖；圖6B是用于提供任選的真空密封的模制插入物的透視圖；圖7A是此處描述的本發(fā)明彈簧探針塊組件的另一實(shí)施方案的前面的正視圖；圖7B是圖7A的導(dǎo)電保持元件的放大視圖；圖8A和8B是此處描述的彈簧探針塊組件的導(dǎo)電保持元件的替換實(shí)施方案透視圖；圖8C是圖8A和8B的導(dǎo)電保持元件的放大視圖；圖9A和9B是表示在圖7A、8A和8B中的實(shí)施方案中使用的保持件的透視圖。
發(fā)明概述本發(fā)明是一種用于高帶寬應(yīng)用的彈簧探針塊組件。此處所描述的彈簧探針塊組件將信號(hào)探針和其相關(guān)的接地探針與其它的同軸信號(hào)及接地探針電隔離，并為信號(hào)提供低電感返回路徑。彈簧探針塊組件也不需要接地插口或采用香蕉彎的彈簧探針。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，該彈簧探針塊組件包括在外殼的前表面具有空腔的絕緣外殼。導(dǎo)電保持件靠近外殼的前表面位于空腔內(nèi)。導(dǎo)電保持件具有用于接受探針連接器和接地探針的通道。導(dǎo)電保持件將接地探針與信號(hào)探針連接器的導(dǎo)電殼電連接，以為相關(guān)的信號(hào)提供低電感接地返回路徑。優(yōu)選的是，彈簧探針塊組件的外殼由具有抗靜電或者靜電耗散性質(zhì)的介電絕緣材料制成。
在一個(gè)實(shí)施方案中，在接地探針插入在保持件中時(shí)產(chǎn)生的法向力將接地探針保在導(dǎo)電保持件中。該法向力是接地探針因?yàn)橥鈿?nèi)的傾斜側(cè)壁而偏轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的。當(dāng)接地探針因?yàn)閮A斜的側(cè)壁而偏轉(zhuǎn)時(shí)，該接地探針受摩擦力而保持在組件中。在另一個(gè)實(shí)施方案中，接地探針在保持件中的插入導(dǎo)致在探針連接器主體上產(chǎn)生夾緊力，由此將探針連接器、保持件和接地探針保持為固定的關(guān)系。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是用于將接地探針與信號(hào)探針連接器的線纜屏蔽電連接的接地元件，其中接地探針因?yàn)榻拥卦鴱椥宰冃危栽诮拥卦徒拥靥结樦g保持彈簧力?？梢岳缫?yàn)樘峁┮粋€(gè)其中插入接地探針的具有非線性軸線的孔而產(chǎn)生接地元件的彈性變形。當(dāng)接地探針插入到具有非線性軸線的孔中時(shí)，接地探針的彈性變形導(dǎo)致產(chǎn)生彈簧力，由此將接地探針保持在適當(dāng)位置。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種將彈簧探針保持在外殼中的方法。該方法包括在外殼中形成具有非線性軸線的孔，然后將線性彈簧探針插入在孔中。通過將線性彈簧探針插入在非線性孔中，該彈簧探針彈性變形，并在外殼和彈簧探針之間保持彈簧力，由此將該彈簧探針保持在其位置中。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明本發(fā)明提供一種成本經(jīng)濟(jì)的方法，用于在彈簧探針塊組件中使用時(shí)能夠在同軸連接器和其接地探針之間產(chǎn)生電穩(wěn)定的低電感路徑。此處描述的彈簧探針塊組件很容易更換該彈簧探針塊組件中的元件，而不需要過多的再加工或者報(bào)廢部件。另外，該設(shè)計(jì)使得同軸連接器在使用過程中受到高線纜拉出力的時(shí)候能抵抗無意之中的移動(dòng)。
圖3A表示此處描述的彈簧探針塊組件的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的透視圖。如圖3A所示，彈簧探針塊組件50包括外殼52，它是例如由玻璃纖維增強(qiáng)的聚鄰苯二酰胺(PPA)等適當(dāng)?shù)慕^緣聚合物材料通過注塑的方法制成的。在該探針塊組件的一些應(yīng)用中，優(yōu)選使用具有抗靜電性能的聚合物，例如碳纖維增強(qiáng)的聚鄰苯二酰胺。外殼52在其前面53中包括空腔54，該空腔的形狀用于以滑動(dòng)配合或者壓配合的方式接收接地板56。該接地板56設(shè)計(jì)為接收和保持接地彈簧探針58和探針連接器60。從圖3B和3C中可以看得更清楚，探針連接器60包括信號(hào)彈簧探針61，它由介電絕緣件62、然后是導(dǎo)電屏蔽64所環(huán)繞。因此信號(hào)探針61與地絕緣。探針連接器60的導(dǎo)電屏蔽64與接地板56密切接觸。接地彈簧探針58可滑動(dòng)的容納在接地板56的開口66中，并按照下面所述的方式與接地板56相接觸。從圖中可以看出，介電材料外殼52環(huán)繞著接地元件(接地板56和接地彈簧探針58)和其相關(guān)的信號(hào)線，并將它們與其它所有的接地和信號(hào)線對(duì)相隔離。組件中所有的接地都與相鄰的其它探針塊組件相絕緣，并與自動(dòng)測試設(shè)備的機(jī)殼接地相絕緣。
圖4A表示彈簧探針塊組件50的放大截面圖，帶有信號(hào)同軸探針連接器60以及其相關(guān)的信號(hào)探針61和接地探針58。為了更加清楚，圖4B和4C分別表示接地板56、接地彈簧探針58和探針連接器60的分解圖和裝配圖。如圖4A所示，空腔54延伸到外殼52中，并與組裝好的一套接地元件的整體包絡(luò)面相一致，該空腔54的尺寸能夠約束裝配好的探針連接器60、接地板56和彈簧探針58，61的軸向和橫向移動(dòng)。尤其是，接地板56分別具有一個(gè)其尺寸能夠容納探針連接器60的導(dǎo)電屏蔽64并將其通過壓配合來保持的開口68，其中探針連接器60和接地板56中的開口58之間的相互作用優(yōu)選能導(dǎo)致接地板56的彈性變形。接地板56能夠彈性變形是優(yōu)選的，因?yàn)樘结樳B接器60具有非常小的依從性，而使接地板56能夠有效的依從將使得依從性元件的數(shù)量從一變?yōu)槎@樣加倍。這樣允許在元件中采用較小的嚴(yán)格容差，因此提高了探針塊組件50的可制造性。
如上所述，在高帶寬應(yīng)用中，希望在探針組件中提供低電感的接地返回路徑。因此，優(yōu)選將接地板56在外殼52中向前盡可能遠(yuǎn)的來設(shè)置，從而使得接地返回路徑縮短，并保持與信號(hào)路徑的近距離關(guān)系。因此在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，接地板56位于外殼52中，使得接地板56的前表面69與外殼52的前表面53齊平?；蛘呓拥匕?6的前表面69可以比外殼52的前表面53略微向前伸出。接地板56的安裝深度可以通過空腔54內(nèi)的肩部71的位置來控制。
接地板56優(yōu)選是對(duì)稱的，從而它們不需要特別的取向就可以插入到外殼52的空腔54內(nèi)。另外，當(dāng)接地彈簧探針主體74因?yàn)榕c外殼52的傾斜側(cè)壁72相接觸而變形時(shí)，接地板56的厚度優(yōu)選足以防止接地彈簧探針主體74在彈簧探針柱塞移動(dòng)的區(qū)域內(nèi)發(fā)生明顯的彎曲。在一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)中，接地板56設(shè)有開口管道80，它平分接地彈簧探針通孔66以增強(qiáng)在制造過程中鍍覆加工流體通過該孔66的流動(dòng)。接地彈簧探針通孔66優(yōu)選間隔開，以補(bǔ)償接地彈簧探針主體在插入到組件中時(shí)因?yàn)轫斨鈿?2的傾斜側(cè)壁72彎曲產(chǎn)生位移的時(shí)候接地彈簧探針尖端59的角位移。另外，接地彈簧探針尖端59優(yōu)選相對(duì)于信號(hào)探針連接器60的軸線有角度的設(shè)置，該角度為3度或者更小，以使得接地彈簧探針58內(nèi)的內(nèi)部接觸阻抗最小，并避免在組件長時(shí)間循環(huán)工作的時(shí)候增加磨損。
如上所述，接地板56具有至少一個(gè)通孔66，其尺寸允許接地彈簧探針58滑動(dòng)配合的通過。接地彈簧探針58設(shè)置成頂著外殼52內(nèi)空腔54的端壁70。優(yōu)選的是，外殼52內(nèi)的空腔54包括傾斜側(cè)壁72，在接地彈簧探針主體74插入的過程中，該傾斜側(cè)壁72逐漸與該接地彈簧探針主體74相互作用，從而接地彈簧探針主體74和傾斜側(cè)壁72之間的相互作用使得接地彈簧探針主體74彈性變形，如圖4A所示。接地彈簧探針主體74和傾斜側(cè)壁72之間的相互作用在接地彈簧探針主體74和接地板56之間在兩個(gè)點(diǎn)76處保持法向力。通過提高傾斜側(cè)壁72的斜率以強(qiáng)迫接地彈簧探針主體74的端部頂著信號(hào)探針連接器主體屏蔽64，可以獲得任選的第三觸點(diǎn)76’。
通過如上所述與傾斜側(cè)壁72的接觸之外的方式，接地彈簧探針主體74可以偏轉(zhuǎn)并保持在接地板56中。具體的說，接地板56可以設(shè)有孔幾何結(jié)構(gòu)，用于保持朝著接地彈簧探針58的法向力，而不需要使用外殼52內(nèi)的傾斜側(cè)壁72。如圖5A所示，接地板56可以具有從前表面200延伸的第一孔80，和從后表面201延伸的第二孔82，其中第一孔80和第二孔82彼此略微錯(cuò)開。當(dāng)接地彈簧探針主體74從前表面200插入到第一孔80并且然后插入到第二孔82時(shí)，接地彈簧探針主體74偏斜，導(dǎo)致接地彈簧探針主體朝著接地板56施加法向力，由此因?yàn)槟Σ僚浜隙３衷谠弧Ｈ鐖D5B所示，或者接地板56可以具有從前表面200延伸的第一孔80’，以及從后表面201延伸的第二孔82’，其中第二孔82’與第一孔80’成一角度。如上所述，當(dāng)接地彈簧探針主體74從前表面200插入到第一孔80’并且然后插入到第二孔82’時(shí)，接地彈簧探針主體74偏斜，產(chǎn)生法向力，由此將接地彈簧探針主體74通過摩擦配合而保持。如圖5C所示，接地板56可以任選的由前部86和后部88形成，其中第一孔80”從前表面200延伸穿過前部86，第二孔82”從后表面201延伸穿過后部88。當(dāng)在外殼52內(nèi)裝配時(shí)，接地板56的前部86和后部88對(duì)準(zhǔn)，使得第一孔80”和第二孔82”彼此略微錯(cuò)開。同樣，當(dāng)接地彈簧探針主體74從前表面200插入到第一孔80”并且然后插入到第二孔82”時(shí)，接地彈簧探針主體74偏斜，產(chǎn)生法向力，由此將接地彈簧探針主體74通過摩擦配合而保持。
可以認(rèn)識(shí)到，圖5A-5C中所示的設(shè)計(jì)可以用于具有金屬外殼并且不使用如上所述的接地板或者保持件的探針組件中。具體的說，圖5A-5C中的彈簧探針保持方法可以用于金屬外殼，以將接地探針固定在外殼中，而不使用插口或者需要在接地探針中預(yù)先形成“香蕉彎”。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，不需要插口或者預(yù)先形成香蕉彎將簡化產(chǎn)品的制造，并且降低探針組件的成本，因此是非常理想的。
可以給彈簧探針塊組件提供另外的元件。例如，外殼52可以設(shè)有出入孔90，它與接地探針主體底座70相通，以允許工具(未顯示)接觸接地彈簧探針主體74的背面。這種工具的進(jìn)出將方便在例如當(dāng)彈簧柱塞在使用過程中破裂的時(shí)候?qū)⒔拥貜椈商结槼?。?dāng)用于需要真空密封設(shè)備的時(shí)候，可以密封該任選的出入孔90。通過設(shè)置一個(gè)可以除去的塞子來充滿出入孔90，可以實(shí)現(xiàn)真空密封。
如果需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行真空密封，在空腔54的孔104中可以設(shè)有任選的密封能力，例如圖6A和6B所示。密封能力優(yōu)選由易彎曲的聚合物的單個(gè)模制插入物100來提供，該插入物具有設(shè)計(jì)用于在外殼52的后表面處在空腔的孔104中配合的軸環(huán)102。如圖6A所示，當(dāng)探針連接器60插入到外殼52中時(shí)，探針連接器60會(huì)將依從的插入物100的軸環(huán)102壓在孔104的壁上，由此提供可靠的密封。除了圖6A和6B所示的單個(gè)模制插入物100之外，也可以在空腔52的每個(gè)孔104中提供單獨(dú)的軸環(huán)或者O環(huán)，用于提供密封。但是，使用單獨(dú)的O環(huán)會(huì)極大的增加設(shè)備的裝配時(shí)間，并且在探針連接器60的插入過程中更容易移動(dòng)。
在此處描述的彈簧探針塊組件50中，外殼52的前表面53與外殼52內(nèi)的接地彈簧探針觸點(diǎn)76之間的距離被最小化，并且接近于0。也就是，接地彈簧探針主體74盡可能的靠近外殼的前表面53而接觸接地板56，由此形成了電感非常低的接地路徑。如上所述，低電感接地路徑是非常理想的，并且實(shí)際上也為許多高帶寬應(yīng)用所需要。現(xiàn)有技術(shù)的彈簧探針塊組件采用更長的電路徑，因此具有更高的自感，使得它們不適于高速測試能力。
上述彈簧探針塊組件也具有容易裝配、再加工和修理的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)榇颂幟枋龅木酆衔锿鈿げ捎昧艘缽牟考?，以將彈簧探針主體保持在原位，并彼此電接觸，所以容易裝配彈簧探針塊組件，或者當(dāng)磨損或者破裂時(shí)可以替換那些部件。因此，此處描述的彈簧探針塊組件不僅取消了在裝配過程中損壞時(shí)必須拋棄的部件，而且也可以更換較廉價(jià)的部件，而不是需要拋棄整個(gè)組件。
在彈簧探針塊組件必須對(duì)真空密封的應(yīng)用中，本發(fā)明可以通過將上述密封環(huán)圍繞著每個(gè)探針連接器60定位在每個(gè)外殼空腔內(nèi)而進(jìn)行有效的密封。密封壓力由元件之間的空間關(guān)系來保持。不需要圍繞著接地探針58的密封，因?yàn)橥鈿?2允許真空密封位于接地探針58的位置的后面。
替換實(shí)施方案圖7A中顯示了彈簧探針塊組件150的替換實(shí)施方案。該彈簧探針塊組件150包括絕緣外殼152，信號(hào)探針觸點(diǎn)161和接地探針觸點(diǎn)158，以及探針連接器保持件156。如第一實(shí)施方案一樣，外殼152由介電材料模制而成，其中該介電材料環(huán)繞著接地元件和相關(guān)的信號(hào)線，并將其于所有其它的信號(hào)線和接地對(duì)相隔離，還將該組件中的所有接地與其它相鄰的探針塊組件以及自動(dòng)測試設(shè)備機(jī)殼接地相隔離。如上所述，在外殼152兩端中的帶芯的空腔與組裝好的一套接地元件的整體包絡(luò)面相一致，當(dāng)彈簧探針安裝在其中時(shí)，該空腔的尺寸能夠約束裝配好的探針連接器和接地夾的軸向和橫向移動(dòng)。
如圖7A和7B所示，探針保持件156包括一對(duì)沖壓的電接地夾180，它們彼此嚙合，以形成夾緊設(shè)備，來容納信號(hào)探針連接器160和接地探針158。接地夾180具有軸向?qū)?zhǔn)的居中位置的環(huán)182以及分別從兩端延伸出來的一對(duì)彈簧臂184。接地夾分組件優(yōu)選是對(duì)稱的，從而它不需特別的取向就可以插入到外殼152的空腔內(nèi)，由此提高了裝配的容易程度。接地夾180的環(huán)182其尺寸能夠容納信號(hào)彈簧探針連接器160，該連接器160以低的插入力(小于71bs)可滑動(dòng)的嚙合。當(dāng)接地彈簧探針158插入到彈簧臂184中時(shí)，臂184向外移動(dòng)，并且產(chǎn)生頂著信號(hào)彈簧探針連接器主體60的法向力，由此將組裝好的元件保持在原位。優(yōu)選的是，接地夾180的其中一個(gè)環(huán)182位于信號(hào)探針連接器160的壓力環(huán)183的后面，由此改善了該設(shè)備的耐拉出性。
在圖7A和7B的實(shí)施方案中，接地夾180的彈簧臂184按照剪刀狀的方式向外成一角度，從而將接地探針158插入到其中時(shí)，夾緊力將接地探針158壓在外殼152的軸向溝槽190上，由此在外殼152內(nèi)建立了接地探針158的適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)。彈簧臂184所限定的內(nèi)角θ優(yōu)選大于22度。另外，外殼內(nèi)空腔的側(cè)壁優(yōu)選按照預(yù)加載的條件支撐接地夾180的彈簧臂184，從而彈簧臂184上的預(yù)載荷提高了彈簧臂184之間的打開區(qū)域，由此便于插入接地探針158。這種預(yù)載荷也會(huì)提高彈簧臂引入端斜切面192之間的進(jìn)入角，由此減少了所需要的插入力。
在圖8A和8B所示的替換實(shí)施方案中，接地夾180’的彈簧臂184’朝著彼此向后彎曲，從而在接地探針158插入到接地夾180’中時(shí)該彈簧臂基本環(huán)繞著接地探針158。當(dāng)接地探針158插入到接地夾180’的接地探針接收部分中時(shí)，夾緊力關(guān)于信號(hào)探針連接器160主體緊固接地夾180’。如果需要，單個(gè)的接地夾180’可以形成有任選的連接板，它允許接地夾180’簡單的折疊，以獲得元件的最終取向。將接地夾固定在一起的任選的連接板可以是易碎的，或者如果需要，可以具有延展性。
為了提高線纜拉出力，優(yōu)選設(shè)置保持件200，它按照搭扣配合的結(jié)構(gòu)固定于外殼152的后表面184，如圖9A和9B所示。保持件200優(yōu)選具有閂鎖臂202，以與外殼152的相應(yīng)閂鎖部件204嚙合。為了便于組裝，保持件200優(yōu)選形成為兩個(gè)部件，這兩個(gè)部件具有匹配的舌片204和溝槽206，它們將這兩個(gè)保持件部件200互鎖在一起。另外，外殼152優(yōu)選在外殼的后端相對(duì)于容納探針連接器的空腔圖案而言具有偏離的腔，由此允許使用一樣的保持件部件。這會(huì)降低制造成本，并提高設(shè)備的裝配容易程度。優(yōu)選的是，外殼152會(huì)包括朝著保持件200的閂鎖臂202打開的通道208，從而保持件200可以從外殼152的外側(cè)脫開，以對(duì)設(shè)備再加工。
對(duì)于此處描述的彈簧探針塊組件50和150，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下進(jìn)行增加和改進(jìn)。例如組件的外殼52和152優(yōu)選設(shè)有安裝孔210，從而彈簧探針塊組件50和150可以安裝在自動(dòng)測試設(shè)備頭中。保持件元件(接地板56和接地夾180，180’)的形狀可以與此處所描述的不同，或者，例如，可以用于金屬探針組件外殼中，這樣仍然可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能和精神。
權(quán)利要求
1.一種彈簧探針塊組件，包括外殼，可以容納直的彈簧探針；設(shè)置在外殼內(nèi)的直的彈簧探針；其中該彈簧探針因?yàn)橥鈿ざ鴱椥云D(zhuǎn)，以在彈簧探針和外殼之間產(chǎn)生法向力，由此將彈簧探針保持在外殼內(nèi)。
2.一種接地元件，用于將接地探針與信號(hào)探針連接器的線纜屏蔽電連接，其中接地探針因?yàn)榻拥卦鴱椥宰冃?，以在接地元件和接地探針之間保持彈簧力。
3.如權(quán)利要求2的接地元件，其中接地元件包括用于接收接地探針的孔。
4.如權(quán)利要求3的接地元件，其中該孔包括從接地元件的前表面沿著第一軸線延伸的第一孔，以及沿著與該第一軸線平行并且與該第一軸線偏離的第二軸線和第一孔相交的第二孔。
5.如權(quán)利要求3的接地元件，其中該孔包括從接地元件的前表面沿著第一軸線延伸的第一孔，以及沿著與該第一軸線不平行的第二軸線和第一孔相交的第二孔。
6.如權(quán)利要求3的接地元件，其中接地元件包括前部，具有延伸穿過該前部的第一孔；后部，具有延伸穿過該后部的第二孔；其中前部和后部裝配在一起，從而第一和第二孔相交并且沒有軸向?qū)?zhǔn)。
7.如權(quán)利要求2的接地元件，其中還包括多個(gè)接地元件，這多個(gè)接地元件中的每一個(gè)將相關(guān)的接地探針和信號(hào)探針連接器的相關(guān)線纜屏蔽電連接，其中每個(gè)接地元件將其相關(guān)的接地探針彈性變形，以在接地元件和相關(guān)的接地探針之間保持彈簧力。
8.如權(quán)利要求7的接地元件，其中多個(gè)接地元件中的每一個(gè)電連接起來。
9.如權(quán)利要求7的接地元件，其中多個(gè)接地元件中的每一個(gè)電隔離。
10.如權(quán)利要求7的接地元件，其中還包括第二接地探針，其中第二接地探針因?yàn)榻拥卦鴱椥宰冃?，以在接地元件和第二接地探針之間保持彈簧力。
11.一種將彈簧探針保持在外殼內(nèi)的方法，該方法包括在外殼內(nèi)形成具有非線性軸線的孔，將彈簧探針插入到該孔中，其中該彈簧探針因?yàn)榻拥卦鴱椥宰冃?，以在外殼和彈簧探針之間保持彈簧力。
12.一種將彈簧探針保持在外殼內(nèi)的方法，該方法包括提供導(dǎo)電接地元件；在接地元件內(nèi)形成具有非線性軸線的孔，將彈簧探針插入到該孔中，其中該彈簧探針因?yàn)榻拥卦鴱椥宰冃?，以在接地元件和彈簧探針之間保持彈簧力。
13.如權(quán)利要求12的方法，其中該孔包括從接地元件的前表面沿著第一軸線延伸的第一孔，以及沿著與該第一軸線平行并且與該第一軸線偏離的第二軸線和第一孔相交的第二孔。
14.如權(quán)利要求12的方法，其中該孔包括從接地元件的前表面沿著第一軸線延伸的第一孔，以及沿著與該第一軸線不平行的第二軸線和第一孔相交的第二孔。
15.如權(quán)利要求12的接地元件，其中接地元件包括前部，具有延伸穿過該前部的第一孔；后部，具有延伸穿過該后部的第二孔；其中前部和后部裝配在一起，從而第一和第二孔相交并且沒有軸向?qū)?zhǔn)。
全文摘要
一種彈簧探針塊組件，包括絕緣外殼(52)。具有信號(hào)探針、絕緣層和導(dǎo)電殼的探針連接器(60)設(shè)置在外殼中。在外殼內(nèi)也設(shè)置至少一個(gè)接地探針(58)。該接地探針和探針連接器的導(dǎo)電殼通過接地部分(56)電連接。接地部分被構(gòu)成為可以將接地探針彈性變形，從而在接地探針中產(chǎn)生彈簧能量。該彈簧能量在接地探針和接地部分之間產(chǎn)生法向力，將接地探針保持在其位置上。而且，提供了一種通過將彈簧探針彈性變形以在彈簧探針和外殼之間保持彈簧力來將彈簧探針保持在外殼內(nèi)的方法。
文檔編號(hào)G01R1/067GK1555489SQ01823026
公開日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2001年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月13日
發(fā)明者史蒂文·費(fèi)爾德曼, 史蒂文 費(fèi)爾德曼 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司