專利名稱：具有柔性觸點的線纜端子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電纜及連接器，具體涉及用于測試印刷電路組件上觸點的探測器。
背景技術(shù)：
在測試電子裝置及組件的處理中會采用探測器。上述裝置以高頻工作，由此需要對信號控制較敏感的設(shè)計。類似地，用于測試上述裝置的探測器必需能夠以高頻傳送信號以避免劣化待分析的信號。用于測試高頻裝置的常規(guī)探測器采用彈性插針，其具有在殼體內(nèi)住復(fù)運動的伸長針腳。這些插針可在高頻有效工作，并可以有限的力提供較長的移距，但其制造成本較高，尤其對需要數(shù)個觸點的列陣以同時探測多個位置的應(yīng)用更是如此。
此外，由于會存在于待探測裝置的金屬表面上的薄層氧化物或其他污染物的原因，很多常規(guī)探測器采用不總是正歐姆觸點的軸向觸點。具有伸長針狀插針的探測器特別不適于破壞任何這種膜的任何刮擦或滑動運動，并如果在需要這種運動時會產(chǎn)生探測器或裝置的不希望的磨損或損害。
當對安裝有電子組件的電路板進行測試時，常規(guī)測試在電路板上采用邊緣連接器，其是電路板上的導(dǎo)電線路末端處的金屬條。但是，這存在很多缺陷，其中邊緣連接器會占用較多的板面積，并且會不必要地處于具有中間節(jié)點(對測試很重要)的特定相互作用組件之間。
需要高頻性能的現(xiàn)有探測器通常被支撐在電路板上，該電路板具有用于處理及測試裝置的信號的電子組件。因此，這種探測結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且使得難以接近裝置的全部部件。此外，這種探測器結(jié)構(gòu)不允許操作者或機器視訊系統(tǒng)容易地識別觸點的位置以確保對準，因此需要更昂貴的自動對準系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過設(shè)置包括具有數(shù)個接觸元件(其連接至主體)的主體的線纜組件連接器而克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點。每個接觸元件均是形成為關(guān)節(jié)形狀的伸長導(dǎo)體，并且具有從主體伸出的接觸端部。每個接觸元件的接觸端部均包括具有凸起表面的彎曲部，所述凸起表面朝向遠離所述主體的方向，且每個接觸端部的自由端均朝向所述主體折回。所述連接器可包括連接至接觸元件的后端部的平面電路元件，并且柔性線纜可連接至連接器?？稍跍y試印刷電路組件的方法中采用上述連接器，所述印刷電路組件具有位于遠離所述印刷電路組件的邊緣位置處的暴露觸點列陣，所述方法包括將連接器的接觸元件與觸點列陣對準，將端子壓靠在觸點列陣上，并且將信號經(jīng)由線纜從所述觸點列陣傳輸至連接至柔性線纜的設(shè)備。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的線纜組件及相關(guān)裝置的立體圖。
圖2是圖1的線纜端子的放大剖面?zhèn)纫晥D。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的基于印刷電路的探測器的立體圖。
圖4A是根據(jù)圖1的實施例的觸點的平面圖。
圖4B是根據(jù)圖1的實施例的觸點的側(cè)視圖。
具體實施例方式
圖1示出了電子探測及測試系統(tǒng)10，其包括電子測試設(shè)備或計算機12、連接至上述設(shè)備并從其延伸的線纜組件14、以及諸如印刷電路組件16的待測試裝置。上述設(shè)備12是常規(guī)高速數(shù)字示波器、邏輯分析器、或者其他用于測試高速數(shù)字或模擬電路的這種裝置，并具有連接器端口20，該端口具有連接至內(nèi)部電路(其對信號進行分析)的多個觸點，由此可在設(shè)備顯示器上觀察到。
待測試裝置可以是任何電子裝置。在示出的實施例中，該裝置是印刷有導(dǎo)電線路24圖案的印刷電路板22，其上安裝有諸如集成電路的數(shù)個電子組件26。組件電連接至電路板上的導(dǎo)電墊列陣，并經(jīng)由電路板上的線路(并未全部示出)互連。電路板可具有諸如邊緣連接器條30的接口連接，其連接至電路，并當電路板最終被安裝在電子組件(電路板是其組件)中時為連接而暴露。
待測試裝置包括中總線墊列陣(mid-bus pad array)32。該列陣是多個暴露導(dǎo)電墊34，每個導(dǎo)電墊34都僅連接至總線36上的一條電路，其提供至少兩個組件或連接器之間的連接。在另一實施例中上，該列陣可被布置在一個或更多組件與邊緣連接器或其他連接器之間的電路上。在任何情況下，該列陣被布置遠離電路板的邊緣，使得不能接近適用于接觸邊緣觸點的連接器。通過探測中總線位置，探測器可訪問不會到達外部連接器的線路，由此可以分析組件之間線路上的信號以判定性能、誤差、或其他特性。如下所述，該列陣可以是能夠與測試探測器兼容的任何結(jié)構(gòu)，但在優(yōu)選實施例中是呈雙列直插結(jié)構(gòu)的墊排對，其中排之間間隔1.3mm(0.050英寸)，且墊以2.5mm(0.100英寸)的中心至中心間距對準。盡管在其他實施例中可采用一排至三排或更多排的任意排數(shù)，但在優(yōu)選實施例中墊是27個排成兩排的墊。
線纜組件14具有第一端40，其具有與設(shè)備的連接器端口20可移除地匹配的第一連接器42。線纜組件具有相對自由端44，其具有將在以下詳述的端子組件46。線纜具有布置成扁平帶的電線帶50，其中電線緊密布置由此電線彼此相鄰。在優(yōu)選實施例中，對于待處理的兩排測試墊，線纜具有兩根扁平帶，每一排一根扁平帶。
每根電線均是具有被絕緣層54包圍的中心導(dǎo)體52的同軸電線。箔或纏繞線索導(dǎo)電屏蔽56包圍絕緣層，且隔絕套60包圍上述屏蔽。在優(yōu)選實施例中，中心導(dǎo)體是34號規(guī)格，其中絕緣層具有0.61mm(0.024英寸)的厚度。屏蔽層及隔絕套使得各個電線具有1.0mm(0.041英寸)的總直徑。在其他實施例中，在考慮連接器觸點間隙的機械極限的情況下，可以調(diào)整電線的直徑以提供希望的性能。
端子組件46包括塑料殼體或塊62、固定在殼體內(nèi)并部分地從殼體伸出的一組彈性接觸元件64、以及電連接至接觸元件并連接至電線端部的印刷電路元件66。
參考圖2，塊62是具有前表面70、后表面72、主伸長側(cè)面74，76、以及端面的矩形體(如圖1所示)。塊界定了數(shù)條從前面延伸至后面的通道80，每條通道80都用于每個導(dǎo)電元件。通道排從前面70至后面72在一個方向上被(在塊的長度上從一端至一端延伸的)中間隔膜82彼此隔離，且通道排平行于主側(cè)壁74及76等距取向。在同一排中的通道被分隔壁84與相鄰?fù)ǖ婪指?。因此，由中間隔膜、側(cè)壁74或76、以及分隔壁84對(除了由塊的端壁界定的末端通道之外)界定各個通道。在靠近后面的各個通道內(nèi)，屏蔽86從中間隔膜83橫向伸出，橫跨在分隔壁之間，僅留出小縫隙90，在該縫隙處屏蔽的鼻端接近側(cè)壁74或76的內(nèi)表面。
彈性接觸元件64容納在塊的各個通道80內(nèi)。各個彈性接觸元件均是恒定寬度的伸長的扁平條，形成為具有一系列折彎及曲線的關(guān)節(jié)式形狀，每個都繞平行于條的平面的軸線形成。因此，當形成為所示形狀時，條的各個主邊緣占據(jù)各個平面。彈性接觸元件具有從塊62的后面大致垂直伸出的后端部92、關(guān)節(jié)式中間部94、以及弧形接觸部96。后部具有中間地面對的后接觸表面100。中間部是蜿蜒狀，具有數(shù)個半圓發(fā)卡彎，其中筆直部分連接折彎部。筆直部分大致平行于前表面，該前表面處于端子運動的軸向方向以與觸點列陣發(fā)生接觸。
彈性接觸元件包括第一長度受限筆直部分102、在中央方向上凹入并連接至第一部分的第一折彎部104、連接至第一折彎部的第二筆直部分106、以及連接至第二部分的第二橫向凹入折彎部110。所述蜿蜒形狀以部分112、折彎部114、部分116、折彎部120、部分122、折彎部124、部分126、折彎部130、以及部分132連續(xù)。折彎部134連接至部分132，并拱起約120度，由此連接部分136在穿過由塊的表面70界定的平面的傾斜方向上延伸。弓形接觸部140朝向塊后彎，凸起遠離塊，其中凸起接觸表面142具有與塊表面70平行的切曲面部。筆直端部分144向后軸向延伸通過表面70的平面，并部分進入通道80。因此，僅弓形接觸部的中間部分從塊突出，由此不存在會絆住待測試裝置的超過塊的表面的暴露端。
彈性接觸元件通過被緊密容納在部分102與106之間的板86固定在塊的各個通道內(nèi)，其中板的鼻部被折彎部104緊密地包圍。彈性接觸元件在施加至接觸表面142的軸向壓力下通過使折彎部及筆直部分撓曲而工作，其中彈性力不會在接觸部分整體位移至完全壓縮位置(其處于表面70的平面處)的情況下過度地增大。折彎部110、114、120、124、126及134在力的作用下可自由撓曲，其中相同數(shù)量的各個方向的折彎部產(chǎn)生力的平衡，由此彈性接觸元件類似于盤簧以大致軸向運動響應(yīng)作用在接觸表面142上的軸向力。
在撓曲期間，接觸部上的點的運動并非完全筆直，而是由于相鄰折彎部134的幾何結(jié)構(gòu)的原因而略微呈弓形。由此產(chǎn)生對觸點在其所推壓的墊上的輕微刮擦。但是，上述刮擦因數(shù)個交替致動折彎部的平衡幾何結(jié)構(gòu)而極為有限，由此刮擦非常輕微，由此避免了針磨損或損壞。類似地，如上所述，因為接觸表面是光滑的弓形凸面，且彈性接觸元件的自由端也凹入，故磨損也極為有限。
在優(yōu)選實施例中，彈性接觸元件由BeCu材料制成，其具有0.13mm(0.005英寸)的厚度、0.38mm(0.015英寸)的條寬度、以及5.6mm(0.220英寸)的條長度?？筛淖冞@些參數(shù)以提供所需性能特性。
如果以適當?shù)拈g距布置觸點，則可以改變反應(yīng)電阻抗。通過改變反應(yīng)阻抗，對于單端阻抗結(jié)構(gòu)可以使觸點之間的耦合最小化。通過改變反應(yīng)阻抗，對于差分阻抗結(jié)構(gòu)可以使觸點之間的耦合最大化。
印刷電路元件66是雙面電路板，在兩側(cè)具有信號觸點146的列陣，列陣觸點彼此電隔離，并且其間隔與彈性接觸元件觸點的間隔相同。各個信號觸點146均為伸長條，垂直于電路板的前邊緣150的長軸取向，該前邊緣抵靠塊的后表面72。伸長的接地觸點150沿后邊緣152的整個長度位于電路板的兩側(cè)上。各個同軸線纜50通過焊接電地并機械地連接至墊。各個中央導(dǎo)體52均焊接至各個觸點146，并各個屏蔽連接至觸點150。彈性接觸元件的后部92的表面100同樣地焊接至觸點146的前部。
系統(tǒng)通過將端子的接觸元件與裝置上的觸點列陣對準，將端子壓在觸點列陣上，并將信號經(jīng)由線纜從觸點列陣經(jīng)由柔性線纜傳遞至設(shè)備來工作以測試裝置。觸點列陣位于電總線的中間位置以提供對線路的訪問(否則裝置連接器則不能接近)，且在推壓端子的過程中，端子中的板簧被撓曲。通過彈性接觸元件的凸出部進行接觸，由此提供較寬的接觸面積而不存在損壞裝置鍍層的危險。
圖3示出了另一種探測器結(jié)構(gòu)，其中待測試裝置22由另一種探測器組件200探測。探測器組件包括印刷電路板202，其具有暴露導(dǎo)電墊204的列陣。墊連接至電路(電路經(jīng)由線纜或其他導(dǎo)體與測試設(shè)備連接)，并位于電路板的自由邊緣206。
板簧觸點210焊接至各個墊。各個觸點由具有0.13mm(0.005英寸)厚度的BeCu材料片形成。觸點如下所述彎曲，其中全部曲線都大致圍繞垂直于觸點的長度的軸。如圖4A及4B所示，觸點具有重疊墊的扁平基部212、關(guān)節(jié)式中間部214、以及彎曲端部216。如圖4B所示，觸點呈關(guān)節(jié)狀。中間部包括鄰近基部212的向上彎曲部220。彎曲部向上彎曲通過約60度的弧形，到達平坦部上方約0.51mm(0.020英寸)。中間部然后在相反方向急劇折彎，并連接至相對于基部略微向上傾斜10度的筆直部222。在筆直部的一端，端部彎曲通過90度的弧形224，其半徑約為0.25mm(0.010英寸)。端子端部226從弧形的端部筆直延伸，并向上且略微向后朝向基部以80度的角度指向基部。
就上述第一實施例而言，關(guān)節(jié)狀中間部允許相應(yīng)于軸向力而撓曲。彎曲端部(其端部遠離被接觸的表面向后延伸)防止損害摩擦，并使得通過接觸極輕微地刮擦被接觸表面而不會被暴露角部或邊緣刮傷。
雖然在以上討論了優(yōu)選及替代實施例，但本發(fā)明并不意在被限制。
權(quán)利要求
1.一種連接器，包括主體；以及連接至所述主體的多個接觸元件，每個所述接觸元件均是形成為關(guān)節(jié)形狀的伸長導(dǎo)體，并且(ii)具有從所述主體伸出的接觸端部，每個接觸元件的所述接觸端部均包括具有凸起表面的彎曲部，所述凸起表面朝向遠離所述主體的方向，且每個接觸端部的自由端均朝向所述主體折回。
2.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中所述關(guān)節(jié)形狀呈蜿蜒狀，包括由大致半圓形元件連接的多個大致平行元件，優(yōu)選地，其中所述關(guān)節(jié)形狀包括至少四個大致平行部分。
3.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中所述主體限定有所述接觸端部從其伸出的主表面，優(yōu)選地，其中每個所述接觸端部均為具有相對端部的線圈，每個相對端部均與所述主表面交叉。
4.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中每個所述接觸元件均包括從所述主體伸出的后端部。
5.如權(quán)利要求4所述的連接器，其中所述接觸端部在第一方向上從所述主體伸出，且每個后端部均在相對于所述第一方向的第二方向上從所述主體伸出。
6.如權(quán)利要求4所述的連接器，還包括連接至所述接觸元件的所述后端部的平面電路元件，優(yōu)選地包括連接至所述平面電路元件的線纜。
7.一種用于探測電路元件的主表面上的觸點列陣的線纜組件，所述線纜組件包括主體，其具有前表面以及相對后端；線纜，其從所述主體的后端延伸；連接至所述主體的接觸元件列陣，每個所述接觸元件均具有從所述主體的所述前表面伸出的接觸端部，每個主體的所述接觸端部均包括具有凸起表面的彎曲部，所述凸起表面朝向遠離所述主體的方向，且每個接觸端部的自由端均朝向所述主體折回。
8.如權(quán)利要求7所述的組件，其中每個所述接觸元件均是形成為關(guān)節(jié)形狀的伸長導(dǎo)體。
9.如權(quán)利要求8所述的組件，其中所述關(guān)節(jié)形狀包括由大致半圓形元件連接的多個大致平行元件，優(yōu)選地，其中所述關(guān)節(jié)形狀包括至少四個大致平行部分。
10.如權(quán)利要求7所述的組件，其中每個所述接觸端部均為具有相對端部的線圈，每個相對端部均與所述前表面交叉。
11.如權(quán)利要求7所述的組件，包括連接至所述接觸元件的所述后端部的平面電路元件，優(yōu)選地，其中所述接觸元件成對布置，其中每一對的所述后端部均連接至所述電路元件的相對表面。
12.一種測試印刷電路組件的方法，所述印刷電路組件具有位于遠離所述印刷電路組件的邊緣位置處的暴露觸點列陣，所述方法包括以下步驟設(shè)置包括具有柔性伸出接觸元件列陣的端子的柔性線纜；將所述端子的所述接觸元件與所述觸點列陣對準；將所述端子壓靠在所述觸點列陣上；并且將信號經(jīng)由所述線纜從所述觸點列陣傳輸至連接至所述柔性線纜的設(shè)備。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述觸點列陣位于電總線上的中間位置。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中抵壓所述端子的步驟包括使所述端子中的多個板簧撓曲的步驟。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中每個所述接觸元件均為伸長導(dǎo)體，其具有朝向所述印刷電路列陣延伸的弧形中間部，且其中抵壓所述端子的步驟包括使所述觸點列陣的各個元件與導(dǎo)體的中間部的相應(yīng)凸出部分接觸的步驟。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中每個所述接觸元件均具有伸長蜿蜒彈性部，其具有多個弧形部，且其中抵壓所述端子的步驟包括通過在各個所述弧形部進行折彎來產(chǎn)生所述接觸元件的軸向壓力的步驟。
全文摘要
一種線纜組件連接器，包括具有連接至主體的多個接觸元件。每個接觸元件均是形成為關(guān)節(jié)形狀的伸長導(dǎo)體，并且具有從主體伸出的接觸端部。每個接觸元件的接觸端部均包括具有凸起表面的彎曲部，所述凸起表面朝向遠離所述主體的方向，且每個接觸端部的自由端均朝向所述主體折回。所述連接器可包括連接至接觸元件的后端部的平面電路元件，并且柔性線纜可連接至連接器?？稍跍y試印刷電路組件的方法中采用上述連接器，所述印刷電路組件具有位于遠離所述印刷電路組件的邊緣位置處的暴露觸點列陣，所述方法包括將連接器的接觸元件與觸點列陣對準，將端子壓靠在觸點列陣上，并且將信號經(jīng)由線纜從所述觸點列陣傳輸至連接至柔性線纜的設(shè)備。
文檔編號H01R12/22GK101044656SQ200580034840
公開日2007年9月26日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月13日
發(fā)明者D·德萊塞爾特 申請人:精密相連公司