專利名稱：能夠使彈簧管腳對準印制電路板的探測器及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及探測器及其制作方法，更具體而言，涉及具有用于使彈簧管腳垂直對準印制電路板的框架的探測器及其制作方法。
背景技術：
無連接器的探測已經發(fā)展為一種有吸引力的用于邏輯分析儀和其他測試設備的探測形式。在無連接器的探測中，客戶設計其印刷電路板(PCB)以結合測試點的“著陸圖案(landing pattern)”。然后，客戶將無連接器的探測器附著到其測試設備，并將無連接器的探測器安裝到其PCB，以使得探測器上的多個彈簧管腳嚙合其PCB的著陸圖案中的多個測試點。
無連接器的探測器的一個實施例在Brent A.Holcombe等人的題為“Connector-Less Probe”的美國專利申請(序列號10/373,820，2003年2月25日提交)中公開。用于將無連接器的探測器安裝到PCB的對準/緊固設備在Brent A.Holcombe等人的題為“Alignment/Retention Device ForConnector-Less Probe”的美國專利申請(序列號10/644,365，2003年8月20日提交)中公開。
用于探測柵格陣列包封附著到的印刷電路板的背面上的多個過孔的無連接器的探測器在Brock J.Lameres等人的題為“Backside Attach Probe，Components Thereof，and Methods for Making and Using Same”的美國專利申請(序列號10/902,405，2004年7月28日提交)中公開。具有垂直布置的彈簧管腳的探測器的一個實施例在Brock J.Lameres等人的題為“Probes With Perpendicularly Disposed Spring Pins，And Methods ofMaking and Using Same”的美國專利申請(序列號10/781,086，2004年2月17日提交)中公開。
Agilent Technologies Inc.(總部在Palo Alto，California)向市場上推出了名為“Soft Touch”的多種無連接器的探測解決方案。

發(fā)明內容
在一個實施例中，一種用于探測目標板上的測試點的探測器包括印刷電路板、框架和多個彈簧管腳。印刷電路板(PCB)具有其上有多個焊盤的第一側和電耦合到焊盤的用于將信號路由到測試儀器的多個信號路由。框架被機械耦合到PCB，并且具有其中有多個孔的主體部分。框架中的孔與PCB的第一側上的多個焊盤對準。多個彈簧管腳被提供用于探測目標板上的測試點，其中每個彈簧管腳i)被置于框架中的一個孔內，從而與PCB的第一側垂直鄰接，并且ii)被電耦合到焊盤之一。
在另一個實施例中，一種形成測試探測器的方法包括1)將框架中的多個孔與PCB的第一側上的多個焊盤對準，并將框架機械耦合到PCB；2)將多個彈簧管腳安放在框架中的孔內，使得彈簧管腳i)從PCB垂直伸出并穿過框架，從而使彈簧管腳的尖端被暴露在外以與目標板上的多個測試點相接觸并對這多個測試點施加壓力，并且ii)與PCB上的相應焊盤相接觸；以及3)加熱探測器以引起焊盤的回流，從而通過機械和電氣方式將彈簧管腳耦合到焊盤。
還公開了其他實施例。


在附圖中圖示了本發(fā)明的說明性實施例，附圖中圖1示出了第一示例性測試探測器的組件的第一分解透視圖；圖2圖示了圖1所示的探測器的第一組裝截面圖；圖3圖示了圖1所示的探測器的第二組裝截面圖；圖4圖示了圖1所示的探測器的組件的第二分解透視圖；圖5圖示了用于耦合圖1所示的探測器的框架和PCB的替換方式；圖6圖示了可包括在圖1所示的探測器的信號跡線中的示例性尖端網絡(tip-network)組件；以及圖7圖示了形成諸如圖1-4所示的測試探測器的示例性方法。
具體實施例方式
無連接器的探測相比于傳統(tǒng)探測提供了電氣和機械方面的優(yōu)點。在電氣方面，無連接器的探測使尖端網絡組件的放置更接近于信號被采樣的位置。這可以減少目標板上的電負載，并向測試儀器提供更高的信號保真度。在機械方面，無連接器的探測消除了客戶在其每個PCB上提供測試連接器的需要。相反地，測試訪問僅僅通過設計板以包括測試點的著陸圖案來提供。另外，與連接器安裝所需的較大的并且更具干擾性的封裝(footprint)不同，無連接器的探測所需的封裝較小并且干擾性更弱。這使得更容易在原型板和生產板上結合無連接器的探測器的著陸圖案(同時對生產板的功能僅產生最小的影響或幾乎不影響)。
當前可用的無連接器的探測器的缺點是其垂直空間需求。即，當前可用的無連接器的探測器的主體基本垂直地從目標板的著陸圖案伸出。然而，有時客戶需要在只有很小的對板的著陸圖案的Z軸訪問空間的環(huán)境下對板進行測試(例如，安裝在機箱內部的母板上的著陸圖案)。在這種情形下，即使有可能，也很難將無連接器的探測器安裝到著陸圖案。因此，需要一種可以在具有很小Z軸空間的環(huán)境下可被操縱的無連接器的探測器。
圖1-4圖示了用于探測目標板180上的測試點182、184的無連接器探測器100的一個示例性實施例。如圖1的“分解圖”最佳所示，探測器100包括具有第一側104的印刷電路板(PCB)102，在第一側104上有多個暴露在外的焊盤106、108。多個信號路由110(其上或其中)被電耦合到焊盤106、108，如圖1所示。信號路由110被提供用于將信號路由到測試儀器(例如，經由一個或多個帶狀線纜112)。這里所用的術語“信號路由”包含PCB跡線，以及可以耦合到信號跡線或形成在信號跡線中的組件。
探測器100還包括機械耦合到PCB 102的框架140?？蚣?40具有主體部分142，在主體部分142中布置有多個孔144、146。這多個孔144、146被間隔開以與PCB 102的第一側104上的多個暴露焊盤106、108對準，如圖1所示?？蚣?40可利用各種材料形成，但是優(yōu)選地以剛性不導電塑料形成。
如圖2和3所示，PCB 102可具有多個形成在其中的孔114、116，用于接收框架140的相應的柱(post)148、150。柱148、150從框架140的主體部分142垂直伸出。在某些實施例中，主體部分142和柱148、150可利用相同材料形成。在其他實施例中，主體部分142和柱148、150可利用不同材料形成。
在一個實施例中，框架140的柱148、150穿過PCB 102，并與板408中的孔418、420相配，其中板408與PCB 102的第二側124(與第一側104相對)相鄰。然后，沉積在板408和柱148、150頂部(或沉積在板408的孔418、420內)的粘合劑122將框架140固定到板408，其間夾有PCB 102。粘合劑122可包括任何合適的粘性材料，例如環(huán)氧樹脂。盡管框架140或板408可以二選一地或各自地直接附著到PCB 102，但是框架140和板408的接合省去了向支撐稍微敏感的信號跡線110的PCB 102應用粘合劑或其他附著機制的任意需求?；蛘?，如圖5所示，框架140可以經由夾型扣件(snap-type)或壓縮機構被固定到PCB 102或板408，夾型扣件或壓縮機構例如是框架140的柱148、150的放大的并略微可變形的末端500、502。
探測器100還可包括用于探測目標板180上的測試點182、184的多個彈簧管腳160、162。彈簧管腳160、162在框架140被附著到PCB 102之后被置于框架140中的孔144、146內，從而彈簧管腳160、162垂直鄰接PCB 102的第一側104。優(yōu)選地，孔144、146不與彈簧管腳160、162摩擦嚙合，從而使得彈簧管腳160、162能夠在孔內不受限制的移動。然而，另外優(yōu)選地，彈簧管腳160、162的不受限制的移動是受限的，從而使彈簧管腳160、162被維持在1)基本上彼此平行的位置，以及2)與其相應的焊盤106、108對準。
一旦彈簧管腳160、162被插入或安放在框架140的孔144、146中，探測器100就可以在回流爐中被加熱，以使得焊盤106、108的焊料潤濕并鍵合到彈簧管腳160、162。以這種方式，彈簧管腳160、162中的每一個都通過機械和電氣方式耦合到焊盤106、108之一，如圖2和3所示。
在某些情況下，可能不希望框架140的主體部分142完全接觸PCB102的第一側104。例如，可能希望提供某些空間以供焊盤106、108的焊料回流。因此，框架140可包括多個足152、154，這多個足152、154從框架140的主體部分142向PCB 102的第一側104伸出，以提供PCB 102和框架140的主體部分142之間的預定間隔(見圖2)。或者，孔144、146的面向PCB的開口可以被傾斜或被放大以提供用于焊料回流的足夠空間。
如圖4所示，緊固設備402可用于將探測器100固定到目標板180。在一個實施例中，緊固設備402和框架140包括相應的凸起圖案，其允許框架140下壓到緊固設備402中或者夾緊到緊固設備402。在相同或不同的實施例中，緊固設備402還可包括被設計為與板408的特征相配的特征。例如，板408可包括用于接收緊固件的孔或凹槽414、416，所述緊固件例如是螺釘或螺栓410、412，其穿過板408并進入到緊固設備402中的相應孔404、406內。螺釘或螺栓410、412還可穿過PCB 102中的孔118、120。夾子或其他機構也可用于該目的，只要其可以提供合適的力以將探測器100保持在該位置(即，與多個測試點182、184相接觸)即可。
如已經提到的，PCB 102的信號路由110中的每一個可包括一個或多個尖端網絡組件600、602、604，這些尖端網絡組件600、602、604優(yōu)選地與探測器的彈簧管腳144、146相鄰。作為實例，如圖6所示，每個信號路由110的尖端網絡組件600、602、604可包括隔離電阻器600，以及與尖端電容器604并聯(lián)的尖端電阻器602。尖端電阻器602和尖端電容器604的組合可以與隔離電阻器600串聯(lián)耦合。
圖7圖示了用于形成諸如探測器100之類的探測器的一種示例性方法700。方法700開始于將i)框架中的多個孔與ii)PCB的第一側上的多個焊盤對準(在框702)。然后框架例如利用已經在該描述中公開的手段之一被機械耦合到PCB(在框702)。其后，多個彈簧管腳被安放在框架中的孔內，從而使彈簧管腳從PCB垂直伸出并穿過框架，并且其尖端被暴露在外以與目標板上的多個測試點相接觸并對這多個測試點施加壓力。與其尖端相對的彈簧管腳的末端與PCB上的相應焊盤相接觸。見框704。在將探測器的配件適配在一起后，探測器被加熱(在框706)以引起焊盤的回流，從而通過機械和電氣方式將彈簧管腳耦合到焊盤。在一個實施例中，探測器可以利用傳統(tǒng)技術在回流爐中加熱。
權利要求
1.一種用于探測目標板上的測試點的探測器，包括印刷電路板，其具有i)其上有多個焊盤的第一側，和ii)被電耦合到所述焊盤的用于將信號路由到測試儀器的多個信號路由；框架，該框架被機械耦合到所述印刷電路板，并且具有其中有多個孔的主體部分，所述孔與所述印刷電路板的第一側上的多個焊盤對準；以及用于探測所述目標板上的測試點的多個彈簧管腳，其中每個彈簧管腳i)被置于所述框架中的一個孔內，從而與所述印刷電路板的第一側垂直鄰接，并且ii)被電耦合到所述焊盤之一。
2.如權利要求1所述的探測器，其中所述印刷電路板中有多個孔；并且所述框架包括多個柱，這多個柱從所述框架的主體部分伸出到所述印刷電路板中的多個孔內。
3.如權利要求2所述的探測器，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電路板中的孔內。
4.如權利要求2所述的探測器，還包括與所述柱和所述印刷電路板相接觸的粘合劑，用于將所述框架機械耦合到所述印刷電路板。
5.如權利要求2所述的探測器，其中所述印刷電路板具有與所述第一側相對的第二側；所述探測器還包括與所述印刷電路板的第二側相鄰的板，該板具有多個孔用于接收從所述框架的主體部分伸出來的多個柱；并且所述探測器還包括與所述柱和所述板相接觸的粘合劑，以將所述框架機械耦合到所述板，并進而耦合到所述印刷電路板。
6.如權利要求5所述的探測器，還包括通過所述板朝向所述印刷電路板的第二側伸出的多個緊固件；所述緊固件被配置并定位為與所述目標板上的緊固設備相配。
7.如權利要求1所述的探測器，其中所述框架還包括從所述框架的主體部分垂直伸出并鄰接所述印刷電路板的第一側的多個足，用于在所述框架的主體部分和所述印刷電路板的第一側之間提供預定間隔。
8.如權利要求1所述的探測器，其中所述信號路由包括與所述彈簧管腳相鄰的尖端網絡組件。
9.如權利要求8所述的探測器，其中所述尖端網絡組件包括隔離電阻器。
10.如權利要求1所述的探測器，其中所述框架還包括與所述目標板上的緊固設備相對應的凸起圖案，用于將所述框架機械耦合到所述緊固設備。
11.如權利要求1所述的探測器，其中所述框架是以剛性不導電塑料形成的。
12.一種形成測試探測器的方法，包括將框架中的多個孔與印刷電路板的第一側上的多個焊盤對準，并將所述框架機械耦合到所述印刷電路板；將多個彈簧管腳安放在所述框架中的孔內，使得所述彈簧管腳i)從所述印刷電路板垂直伸出并穿過所述框架，從而使所述彈簧管腳的尖端被暴露在外以與目標板上的多個測試點相接觸并對這多個測試點施加壓力，并且ii)與所述印刷電路板上的相應焊盤相接觸；以及加熱所述探測器以引起所述焊盤的回流，從而通過機械和電氣方式將所述彈簧管腳耦合到所述焊盤。
13.如權利要求12所述的方法，其中將所述框架中的多個孔與所述印刷電路板的第一側上的多個焊盤對準的步驟包括將從所述框架的主體部分垂直伸出的多個柱插入在所述印刷電路板的多個孔內。
14.如權利要求13所述的方法，其中將所述框架機械耦合到所述印刷電路板的步驟包括將所述框架柱的放大的末端部分推入所述印刷電路板的孔內。
15.如權利要求13所述的方法，還包括放置與所述印刷電路板的第二側相鄰的板，所述印刷電路板的第二側與所述印刷電路板的第一側相對，并且所述板中具有與所述印刷電路板中的孔對準的孔；將所述框架的柱插入在所述板中的孔內；以及向所述框架的柱和所述板應用粘合劑，以將所述框架機械耦合到所述板，并進而耦合到所述印刷電路板。
16.如權利要求12所述的方法，其中將所述框架機械耦合到所述印刷電路板的步驟包括應用粘合劑以將所述框架的柱接合到所述印刷電路板。
17.如權利要求12所述的方法，其中所述加熱是在回流爐中執(zhí)行的。
全文摘要
在一個實施例中，一種用于探測目標板上的測試點的探測器包括印刷電路板、框架和多個彈簧管腳。印刷電路板(PCB)具有其上有多個焊盤的第一側和電耦合到焊盤的用于將信號路由到測試儀器的多個信號路由?？蚣鼙粰C械耦合到PCB，并且具有其中有多個孔的主體部分?？蚣苤械目着cPCB的第一側上的多個焊盤對準。多個彈簧管腳被提供用于探測目標板上的測試點，其中每個彈簧管腳i)被置于框架中的一個孔內，從而與PCB的第一側垂直鄰接，并且ii)被電耦合到焊盤之一。還公開了其他實施例，包括一種制作探測器的方法。
文檔編號G01R1/073GK101086509SQ200710108628
公開日2007年12月12日 申請日期2007年6月7日 優(yōu)先權日2006年6月7日
發(fā)明者布洛克·J·拉莫若斯, 布倫特·霍克姆比 申請人:安捷倫科技有限公司