信號感測裝置和電路板的製作方法
2023-05-05 23:01:46
專利名稱：信號感測裝置和電路板的製作方法
信號感測裝置和電路板
背景技術：
計算機、無線通信裝置和許多其他設備生成並使用在一千兆赫(IO9赫茲)附近操作的信號。在此頻率範圍中工作的設計者顯著關注電路板信號通路的阻抗和其他特性。需要在原型設計(prototyping)和生產檢驗期間對電路跡線進行測試以保證適當的設計、製造和後續性能。本教導解決前述關注。
現在將以示例的方式參考附圖來描述本實施例，在所述附圖中
圖I描繪了根據一個實施例的信號探針(probe)的局部剖視 圖2描繪了根據一個實施例的信號感測裝置的平面 圖3描繪了根據另一實施例的信號感測裝置的細節的等角視 圖4描繪了根據一個實施例的電路板的立面剖視 圖5描繪了根據另一實施例的電路板的平面 圖6描繪了根據一個實施例的系統的立面圖。
具體實施例方式介紹
用於測量電路板上的電路跡線的信號傳播特性的裝置由本教導提供。信號感測裝置包括一個或多個探針。每個探針包括被配置成在一端處限定感測引腳的一段剛性同軸導體。對應的電路板限定了用金屬作內襯並被配置成接納對應探針的感測引腳的許多通孔。信號感測裝置還包括接地引腳。可以通過信號感測裝置針對電阻抗及其他信號傳播特性來測試遠離通孔延伸的電通路。在一個實施例中，一種設備包括探針。該探針包括一段剛性同軸導體，其在一端處被耦合到可配合(mateable)連接器，並且在另一端處被配置成限定信號感測引腳。該段剛性同軸導體的特徵在於金屬外護套。該設備還包括接地引腳，其被電結合(bond)到剛性同軸導體的金屬外護套。在另一實施例中，一種設備包括第一探針和第二探針。第一和第二探針中的每個包括一段剛性同軸導體，該段剛性同軸導體的特徵在於金屬外護套。進而，每段剛性同軸導體在一端處被耦合到可配合連接器並在另一端處被配置成限定信號感測引腳。相應的金屬外護套在第一和第二探針的信號感測引腳附近被電結合在一起。在又一實施例中，一種系統包括限定第一通孔和第二通孔的電路板。通孔中的每個都以導電材料作內襯。該系統還包括信號感測裝置，該信號感測裝置包括第一探針和第二探針。第一探針具有第一引腳，該第一引腳被配置成被接觸性地接納在第一通孔中。第二探針具有第二引腳，該第二引腳被配置成被接觸性地接納在第二通孔中。第一說明性實施例
現在對圖I進行參考，其描繪了根據一個實施例的信號探針(探針)100的局部剖視圖。探針100相對於本教導而言是說明性且非限制性的。因此，能夠根據本教導來配置和/或操作其他探針。探針100包括一段剛性同軸導體102。如本文所使用的，「剛性同軸導體」指的是如具有足夠的硬度以在沒有附加支撐體的情況下保持預形成的縱向形狀的這樣的同軸材料。因此，能夠根據需要或期望通過用工具加工或其他手段來將剛性同軸導體102加工成某一特定曲線形狀，並且在探針100的正常使用期間將保持這樣的形狀。出於理解簡單的目的，探針100被描繪為遍及其長度具有完全直線的形式。還可以使用其他說明性和非限制性形狀。在下文中描繪這樣的形狀的實例。剛性同軸導體102由中心導體104、電介質材料106和金屬外護套108來限定。在一個非限制性實施例中，中心導體104和外護套108由銅形成(或包括銅)。還可以使用其他合適的材料，作為非限制性實例，例如銀、鋁、金等等。電介質材料106圍繞中心導體104並將它與外護套108電隔離。在一個實施例中，剛性同軸導體102被選擇成具有五十歐姆的特性阻抗。還可以使用其他合適的剛性同軸導體。
信號探針100被配置成使得，中心導體104的一部分被暴露並向外延伸以限定信號感測部分或引腳110。信號探針100還包括可配合連接器112。可配合連接器112和感測部分110處於探針100的相對端。可配合連接器112是被電結合(連接)到中心導體104和金屬外護套108的任何合適的連接器。由感測部分110檢測或感測的電信號可以通過可配合連接器112被傳送到外部實體(即示波器、信號分析儀器等等，它們未被示出)。另外，測試(刺激)信號可以從感測部分110發送。信號探針100還包括接地引腳114。接地引腳114由諸如銅、銀、鋁、金等等之類的導電材料形成。還可以使用其他合適的材料。在一個實施例中，接地引腳114由二十密耳(即千分之二十英寸)的外徑限定。還可以使用其他合適的尺寸。接地引腳114通過焊料116被機械且電結合到探針100的相應外護套。在一個實施例中，信號感測引腳110和接地引腳114中心距(on centers)隔離開八十密耳(即千分之八十英寸)的距離。還可以使用其他合適的間隔。下表I提供針對探針100的說明性且非限制性尺寸和特性。表I:說明性探針100
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現在將注意力指向圖2，其描繪了根據一個實施例的信號感測裝置(裝置)200的平面圖。信號感測裝置200適合於與其中不關注任何共模信號分量的差分信號一起使用。裝置200實質上是說明性且非限制性的。因此，還可以根據本教導來配置和使用其他信號感測裝置。
裝置200包括第一信號探針(探針)202和第二信號探針204。探針202和204中的每個基本上如上面關於探針100所描述地進行限定和配置。因此，探針202和204包括相應的可配合連接器206和208。探針202和204還包括相應的信號感測部分或引腳210和212。這樣，裝置200包括兩個探針202和204，其出於感測電信號的目的能夠通過相應的感測部分210和212獨立地進行操作。在一個實施例中，信號感測引腳210和212中心距隔離開八十密耳(即千分之八十英寸)的距離。還可以使用其他合適的間隔。探針202和204均由曲線縱向形狀限定且通過焊料218沿著相應的部分214和216被相互結合。還可以使用其他結合手段。結果是，探針202和204的外護套在信號感測部分210和212附近被機械且電接合在一起。還要注意，探針202和204的曲線形式使得可配合連接器206和208相互分隔開。可配合連接器206和208的此間距提供足夠間隙以用於信號布線或電纜敷設(未示出)到其的連接。第三說明性實施例
現在對圖3進行參考，其描繪了信號感測裝置(裝置)300的細節的等角視圖。裝置300適合於與在其中差分和共模分量這二者都使人感興趣的信號一起使用或用於同時發射和接收單端信號。裝置300實質上是說明性且非限制性的。因此，還可以根據本教導來配置和使用其他信號感測裝置。裝置300包括第一探針302和第二探針304。探針304和304分別基本上如上面關於探針202和204所描述地進行限定和配置。探針302和304分別包括信號感測部分(即引腳)306和308。探針302和304沿著在感測部分306和308附近的相應部分被接合在一起。因此，裝置300是由被結合以限定單個設備的兩個不同的信號感測探針302和304限定的。裝置300包括接地引腳310。接地引腳310由諸如銅、銀、鋁、金等等之類的導電材料形成。還可以使用其他合適的材料。在一個實施例中，接地引腳310是由二十密耳(即千分之二十英寸)的外徑限定的。還可以使用其他合適的尺寸。接地引腳310通過焊料312被機械且電結合到探針302和304的相應外護套。裝置300被配置成使得，當感測引腳306和308以及接地引腳310被接納在下文所描述的對應通孔內時能夠產生三個不同的電接觸。由於裝置300實質上是剛性的且在形式上是單一的，所以相應引腳306、308和310同時地且通過單個用戶努力被接納(插入)到相應通孔中。另外，裝置300的剛性性質保持感測引腳306和308以及接地引腳310的等邊間距。第四說明性實施例
現在將注意力指向圖4，其描繪了電路板400的立面剖視圖。電路板400相對於本教導而言是說明性且非限制性的。因此還可以使用其他電路板。電路板400包括襯底402。襯底402可以由諸如塑料、尼龍等等之類的任何合適的非導電材料限定。還可以使用其他合適的材料。電學領域的一個普通技術人員熟悉被用作電路板襯底的典型材料，並且對於理解本發明而言不需要進一步的詳細描述。電路板400被配置成限定通孔404和通孔406。通孔中的每個都一直延伸通過襯底402且用導電材料408作內襯。材料408可以由銅、銀、鋁、金等等來限定(或包括銅、銀、鋁、金等等)。還可以使用其他合適的金屬或導電材料。在一個實施例中，通孔404和406以及它們相應的內襯408由三十密耳(即千分之三十英寸)的內徑410來限定。還可以使用其他合適的尺寸。本教導的通孔以及它們的導電內襯還被稱為鍍通孔。電路板400還包括電連接相應通孔404和406的導電內襯408的電路跡線412。電路跡線412在大約穿過襯底402的整個厚度的中途處被支撐在襯底402內。還可以使用用於電路跡線412的其他合適的放置。電路跡線412可以由銅、銀、金、鋁等等形成(或包括銅、銀、金、鋁等等)。還可以使用其他合適的金屬或導電材料。電路跡線412是由與高頻信號的傳播有關的一個或多個電特性限定的。電路跡線412特性包括阻抗、信號反射率以及其他參數。這樣的特性 是由電路跡線412材料、尺寸、路線、或者到其他電路跡線或實體的接近度確定的或受其影響。其他參數也可能影響電路跡線412的信號傳播行為。可以通過使用本教導的信號感測裝置(例如200等等)和適當測試儀器來確定電路跡線412的電特性。這樣的測試的非限制性實例包括時域反射計(TDR)、時域透射計(TDT)等等。第五說明性實施例
現在將注意力指向圖5，其描繪了電路板500的平面圖。電路板500相對於本教導而言是說明性且非限制性的。因此還可以使用其他電路板。電路板500包括襯底502。襯底502可以由任何合適的非導電材料(塑料樹脂和玻璃纖維等等)來限定。襯底502被配置成限定多個通孔504-526，504和526包含在內。通孔504-526中的每個包括與上面所描述的408類似的導電內襯。因此，通孔504-526也被稱為鍍通孔504-526。通孔504、514、516和526的導電內襯被電連接到電路板500的接地平面。通孔504-526被設置成使得能夠限定相關聯的分組。例如，通孔504、506和508限定在中心距具有等邊間隔的三元組。在一個實施例中，中心距間隔距離「S」是八十密耳(即千分之八十英寸)。還可以使用其他間隔距離。相關聯的通孔的這些布置對應於本教導的信號感測裝置(例如300等等)的信號感測引腳和接地引腳(例如306、308和310等等)的幾何形狀。電路板500還包括多個相應的電路跡線或信號通路528-534，528和534包含在內。電路跡線528-534中的每個由諸如銅、銀、金、鋁、摻雜半導體等等之類的導電材料形成。還可以使用其他合適的材料。電路跡線528電連接通孔506和510的導電內襯。類似地，電路跡線530電連接通孔508和512，電路跡線532電連接通孔518和522，並且電路跡線534電連接通孔520和524。應當理解，電路跡線528-534分別被電連接(或耦合)到電路板500的各種電子部件和裝置(未示出)。電路跡線528-534因此在(例如在無線設備、膝上型計算機等等內)電路板500的正常操作期間作為這些部件與裝置之間的信號通路進行操作。注意，電路跡線532和534具有彼此極其平行接近地行進的部分。因此，電路跡線532和534協作地限定差分對536。進而，電路跡線528和530以相對較大的間隔行進。同樣地，電路跡線528和530協作地限定一對單端跡線538。還要注意，為了理解本教導，相應電路跡線528-534被描繪為被支撐在襯底502的外表面上。然而，應當理解，這樣的電路跡線528-534或它們的類似物能夠被支撐和布線在電路板500的襯底502內。電路板400的電路跡線412說明了緊接的前述原理。
電路板500還包括通孔(即鍍通孔)540、542和544，540和544包含在內。同樣地，通孔540-544中的每個包括與上述408類似的導電內襯。通孔544的導電內襯被電連接到電路板500的接地平面。電路板500還包括電路跡線(即信號通路)546。電路跡線546由諸如銅、銀、金、鋁、摻雜半導體等等之類的導電材料形成。還可以使用其他合適的材料。電路跡線546電連接通孔540和542的導電內襯。這樣，可以使用信號感測裝置(例如300)通過鍍通孔540和542沿著電路跡線546來發射和接收單端測試信號。平行或相鄰電路跡線之間的空間間隔以及其他因素影響那些信號通路的阻抗、緊耦合和其他信號傳播特性。通過本教導的通孔(例如404、406、504-526等等)和信號感測裝置(例如100、200、300等等)來執行這樣的特性的測試和檢驗。第一說明性系統 圖6是根據另一實施例的系統600的立面圖。系統600實質上是說明性且非限制性的。根據本教導可以限定、配置和使用其他系統。系統600包括信號感測裝置602和電路板604。信號感測裝置602 —般等效於信號感測裝置300，並包括第一探針606、第二探針608和接地引腳610。第一探針606包括感測部分(或引腳)612，而第二探針608包括感測部分(引腳614)。電路板604限定(或包括)相應的通孔616、618和620。通孔616-620 (616和620包含在內)一般等效於鍍通孔504-508 (504和508包含在內)，如上所述。通孔616和620的導電內襯被電連接到相應的電路通路(未示出),而通孔618的導電內襯被電連接到電路板604的接地平面。感測引腳612和614被配置成分別被接觸性地接納在通孔616和620內。進而，接地引腳610被配置成被接觸性地接納在通孔618內。因此，如由雙向箭頭622所示，能夠使感測裝置602協作地與電路板604的通孔616-620接合和脫離。這樣，能夠通過信號感測裝置602來測試電路板604的相關電特性。根據本教導，並且在沒有限制的情況下，能夠限定和配置具有多個探針的各種信號感測裝置。能夠將電路板相應地配置成包括導電鍍通孔(通孔)的布置。這樣的通孔被電連接到在特定電路板的正常操作期間載送信號的各種電路跡線。能夠通過本教導的信號感測裝置和對應的通孔來測量和評估電路跡線的電特性。總的來說，前述描述意圖是說明性且非限制性的。一閱讀以上描述，除所提供的實例之外的許多實施例和應用對於本領域技術人員來說將是顯而易見的。不應參考以上描述來確定本發明的範圍，而是代之以應參考所附權利要求連同這樣的權利要求被賦予的等同物的全部範圍一起來確定。預期且意圖在於，在本文所討論的領域中將發生未來的發展，並且所公開的系統和方法將被結合到這樣的未來的實施例中。總而言之，應當理解，本發明能夠進行修改和變化，並且本發明僅僅由下列權利要求來限定。
權利要求
1.一種設備，包括 探針，其包括一段剛性同軸導體，該段剛性同軸導體在一端處被耦合到可配合連接器並在另一端處被配置成限定信號感測引腳，該段剛性同軸導體由金屬外護套限定；以及 接地引腳，其被電結合到所述剛性同軸導體的所述金屬外護套。
2.—種設備,包括 第一探針和第二探針，第一和第二探針中的每個包括一段剛性同軸導體，該段剛性同軸導體的特徵在於金屬外護套，每段剛性同軸導體在一端處被耦合到可配合連接器並在另一端處被配置成限定信號感測引腳，相應的金屬外護套在第一和第二探針的信號感測引腳附近被電結合在一起。
3.根據權利要求2所述的設備，第一和第二探針中的每個被形成為使得，相應的可配合連接器彼此被分隔開。
4.根據權利要求2所述的設備，每段剛性同軸導體的特徵在於中心導體，所述中心導體遠離所述剛性同軸導體的其餘部分延伸以便限定信號感測引腳。
5.根據權利要求2所述的設備，還包括接地引腳，其被電結合到第一探針和第二探針的金屬外護套。
6.根據權利要求5所述的設備，第一探針的信號感測引腳和第二探針的信號感測引腳以及所述接地弓I腳以平行布置來設置。
7.根據權利要求5所述的設備，第一探針的信號感測引腳和第二探針的信號感測引腳以及所述接地弓I腳以等距布置來設置。
8.一種系統,包括 電路板，其限定第一通孔和第二通孔，通孔中的每個用導電材料作內襯；以及 信號感測裝置，其包括第一探針和第二探針，第一探針具有被配置成被接觸性地接納在第一通孔中的第一引腳，第二探針具有被配置成被接觸性地接納在第二通孔中的第二引腳。
9.根據權利要求8所述的系統，第一探針和第二探針被配置成使得，能夠將第一引腳插入到第一通孔中，並且同時能夠將第二引腳插入到第二通孔中。
10.根據權利要求8所述的系統，第一通孔被限定為與第二通孔分隔開且平行相鄰。
11.根據權利要求8所述的系統，所述電路板包括電耦合到第一通孔的第一電路跡線和電耦合到第二通孔的第二電路跡線，第一電路跡線的至少一部分被支撐為與第二電路跡線的至少一部分分隔開且平行相鄰。
12.根據權利要求8所述的系統，第一和第二探針中的每個包括電耦合到信號連接器的一段剛性同軸導體，第一探針的剛性同軸導體被配置成限定第一引腳，第二探針的剛性同軸導體被配置成限定第二引腳。
13.根據權利要求8所述的系統，所述信號感測裝置還包括與第一引腳和第二引腳平行地設置的接地引腳。
14.根據權利要求13所述的系統，所述電路板還限定第三通孔，所述信號感測裝置被配置成使得，第一引腳和第二引腳以及所述接地引腳可同時被分別接納在第一通孔和第二通孔以及第三通孔內。
全文摘要
提供供在測試電路板時使用的設備。信號感測裝置包括一個或多個探針。每個探針包括一段剛性同軸導體，其被配置成在一端處限定感測引腳。電路板限定用金屬作內襯並被配置成接納對應探針的感測引腳的許多通孔。信號感測裝置還包括接地引腳。能夠通過信號感測裝置針對電阻抗和其他信號傳播特性來測試遠離相鄰對的通孔延伸的電通路。
文檔編號G01R31/28GK102667499SQ200980162693
公開日2012年9月12日 申請日期2009年12月2日 優先權日2009年12月2日
發明者L.盧梭, R.舒馬赫 申請人:惠普發展公司，有限責任合夥企業