专利名称：用在印制电路板电子测试装置中的接收器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用在印制电路板电子测试装置中的接收器。该接收器可以使用在用于电子检测印制电路板光板、挠性印制板和陶瓷板的电子测试装置中，增加一个转换夹具可使该接收器与不同的印制电路板光板相适用。
专用夹具使检测装置适用于实际在测印制电路板。由于这些早期装置的内在结构，电子分析器所需的测量通道数与测试装置所用的最大专用夹具所需的测量通道数相等。然而，虽然上述早期装置在大批量测试低、中密度的印制电路板时能提供优越的成本效应，但如果具有相同接触结构的电路板数量太少，或在测电路板上的检测点位置太密而需要大量使用用于中心距过近时的小直径弹簧探针的话，此时专用夹具的成本对整个生产成本来说将会是一个无法接受的负担。
随后的光板测试装置采用了一种通用的处理办法将弹簧探针排列成规则的网格平面。带有细长、轴向不可压缩的琴线针的可拆式转换夹具使测试装置与在测印制电路板相适用，以便提供测试高密度印制电路光板所需的靠近中心接触的能力。大量的电线(绕线)连接了呈规则网格排列的弹簧探针针座和电子分析电路。上述装置为测试提供了合理的成本效应，但由于规则的网格和分析电子线路之间通常需要3万至10万根电线，因此它们很难在长时间内维持正常的工作状态。
已知的进一步的发展是将部分分析电子电路转移到呈平面排列的模块上取消电线，并且将部分分析电子电路和弹簧探针机械地集成到电子模块中。这种结构为可拆式转换夹具提供了模块式接收器。模块式分析器和模块式接收器的附加灵活性更进一步地提高了成本效应，但接收器接触图形的内部几何结构不允许网格图形相互交错，而这正是测试更高密度的印制电路板所要求的。
先进的光板测试装置克服了模块式接收器关于网格图形交错的缺陷。这些装置对上述电子分析器的一部分使用模块方法，而将弹簧探针排列在一个完整的可拆式载体内，与电子模块的平面相邻且平行安放。电子分析器模块的较小表面为整体化载体内的弹簧探针提供了接触平面，该接触平面在通常情况下是由带平滑铜接触盘的印制电路板制成的，并且用镀硬镍和镀金来保护接触盘的表面。位于整体化载体内且紧靠在电子模块边缘的弹簧探针与在不重叠的电子模块上的盘的水平面的正交方向略有倾斜地接触。然而，常见的带有交错网格图形的双面测试系统具有不对称的接触结构，因而这些测试系统通常在测试系统两个面上都浪费了一行或一列。
因此，迫切需要一种能够克服上述传统装置的缺点的印制电路板电子测试装置。
本发明提供了一种接收器，该接收器可以使用在印制电路板电子测试装置中，它包括呈一个二维平面图形排列的多个刚性接触元件，这些接触元件与一个电子分析器相连；一机械支承体，该机械支承体用于支承接触元件并使之相互绝缘，同时抗衡垂直作用于刚性接触元件的水平面的弹簧探针的弹力；呈一个二维平面图形排列的多根弹簧探针，这些弹簧探针形成的平面图形与刚性接触元件的图形水平面相邻并平行，弹簧探针的轴向与平面图形垂直；以及一机械载体，该机械载体用于支承弹簧探针并使之相互绝缘，并为弹簧探针的筒体提供有限的轴向移动能力，接收器能容纳多根细长且轴向不可压缩的、装在转换夹具上的刚针，连通弹簧探针和在测印制电路板上的触点位置，接触元件被排列成第一平面图形，弹簧探针被排列成不同于第一平面图形的第二平面图形。
本发明的用在印制电路板电子测试装置中的接收器的优点在于刚性接触元件和弹簧探针的不同网格图形的实施，使刚性接触阵列按优化的电子结构被分割，同时使交错的弹簧探针阵列充分利用了载体完全的侧向空间。弹簧探针典型的筒体的圆形末端以偏心位置与刚性接触元件的尖塔式或V形等末端相接触，加大了接触部分的压力。常见的带有交错网格图形的双面测试系统含有不对称的接触结构，这些测试系统因而在测试系统两个面上都浪费了一行或一列。在本发明中，刚性接触元件的网格图形具有的正交对称性使在一典型的双面测试系统中的两个接收器实现面对在测印制电路板两面的两个弹簧探针的网格图形的弹簧探针位置完全镜像。


图1显示优选实施例的结构侧视图；图2显示一部分刚性接触元件图形和一部分弹簧探针图形的平面图；图3显示一部分交错的弹簧探针的网格平面图；图4显示一部分矩形刚性接触元件的网格平面图；以及图5显示掩模板子集和刚性接触元件子集的平面图。
标号说明1测量印制电路板；2刚性接触元件；3焊接连接点；4连接器本体(针座)；5掩模板；5A一块被分割的掩模板的一部分；5B一块被分割的掩模板的一部分；6A奇数位弹簧探针；6B偶数位弹簧探针；7集成式载板(机械载体)；8转换夹具的刚针；9转换夹具；10在测印制电路板；11两块被分割的掩模板的边界；12机械支承体请参见图1，该图示出了本发明的用在印制电路板电子测试装置中的接收器的侧视图。如图所示，用在印制电路板电子测试装置中的接收器包括呈一个二维平面图形排列的多个刚性接触元件2，它们与一测量印制电路板1相连；一机械支承体12，该机械支承体12用于支承接触元件2并使之相互绝缘，同时抗衡垂直作用于刚性接触元件2的水平面的弹簧探针6A、6B的弹力；呈一个二维平面图形排列的多根弹簧探针6A、6B，这些弹簧探针形成的平面图形与刚性接触元件2的图形水平面相邻并平行，弹簧探针的轴向与平面图形垂直；以及一载板7，该载板7用于支承弹簧探针6A、6B并使之相互绝缘，为弹簧探针的筒体提供有限的轴向移动能力。该接收器能容纳多根细长且轴向不可压缩的、装在转换夹具9上的刚针8，连通弹簧探针6A、6B和在测印制电路板10上的触点位置。掩模板5是机械支承体12的一部分，它带有匹配于连接器本体4内的接触元件2的孔，能容纳连接器本体4内的接触元件2。
刚性接触元件2具有一个伸出掩模板5表面的末端，该末端的形状可以是圆锥形、金字塔形、V形、球形或多个小平面形中的一种。由于细小的绝缘颗粒可以在接触过程中被排除，因此该末端可以提供比任何平滑接触表面更强的自清洗能力。当光板测试系统每个平面上超过10万个接触点时，这些触点的可靠性是一台光板测试系统最重要的性能之一。
刚性接触元件2被模制进连接器本体4内，该连接器安装在含有部分开关和测量通道电子元器件的测量印制电路板1的边缘上。连接器可从测量印制电路板1的边缘移开。优选实施方式是将刚性接触元件2直接焊到测量印制电路板1表面的接触盘上(如图1所示)。
侧向被分割的掩模板5校准了多个刚性接触元件2及与其相关的模制连接器和电子模块，形成具有矩形图形的有规则的网格。请参见图5，掩模板5所带的孔与模制连接器本体4内的刚性接触元件2的图形相匹配。刚性接触元件2在一个方向上的间距是其垂直方向上间距的2倍。标号11表示两块被分割的掩模板的边界。优选实施方式是使用仅在某一个方向上被分割的掩模板5。这种结构使这些条形状的掩模板侧向延伸并超出刚性接触网格的区域，以便于在外围框架上机械安装并精确调整。
交错图形中侧向排列的弹簧探针可以为其筒体和探头提供最大的直径。弹簧探针6A、6B的机械载体是一个完整单元，能与刚性接触元件2的网格相分离，以便于对刚性接触元件2的网格和弹簧探针阵列本身进行维护保养。即使机械载体总的外形是为机械压机的最大结构而设计的，在整个载体中根据需要选用的网格结构也只需安装部分弹簧探针即可使用。此外，弹簧探针6A、6B的筒体的圆形末端以偏心(不在中心)位置与刚性接触元件2的尖塔式或V形等末端相接触，加大了接触部分的压力。弹簧探针阵列排列在整体化的机械载体中也可以避免被分割的载体所产生的公差问题。
在本发明的优选实施方式中，集成化的载体是由平整的、带有能容纳弹簧探针孔的平行绝缘板所组成的。弹簧探针6A、6B完全垂直于这些板，以使载板7上的孔内的探针探头的公差很小。这点非常关键，因为探针探头的圆周与绝缘载板7上的孔内壁间的间隙大小限定了与接收器一起使用的转换夹具9上的刚针8的最小直径。
请参见图2-4，上述附图分别显示一部分刚性接触元件2图形和一部分弹簧探针6A、6B图形的平面图，一部分交错的弹簧探针6A、6B的网格平面图以及一部分矩形刚性接触元件2的网格平面图。从图中可以看到，接触元件2排列成的图形包括至少一排接触元件，且它们之间的间距相等。弹簧探针6A、6B的子集所排列成的图形能允许该子集中的每个弹簧探针与上述一排接触元件中的相应的唯一一个接触元件接触。该子集中的两排相邻弹簧探针侧向平行于上述一排接触元件，并位于该排接触元件的两侧。上述两排弹簧探针中任意一排弹簧探针之间的间距是上述一排接触元件之间距离的两倍。上述两排弹簧探针中任意一排弹簧探针到上述一排接触元件的距离是上述一排接触元件之间距离的一半。此外，接触元件2以针的形式安装在连接器本体4内，多个连接器本体排列成一个二维图形，每排接触元件之间都相互平行并且等距，该间距是连接器本体内的每排接触元件中的接触元件之间距离的两倍。由上可见，刚性接触元件2和弹簧探针6A、6B的不同网格图形的实施可使刚性接触元件2的阵列按优化的电子结构被分割，同时使交错的弹簧探针6A、6B的阵列充分利用载板7的侧向空间。
此外，还可以利用其它方法来提供有限的轴向移动能力，例如在与载板7平行的方向安装一柔性聚酯薄膜片，并通过摩擦力来固定弹簧探针。或另使弹簧探针6A、6B的筒体带一轴向结构，载板7上的孔使具有有限移动能力的弹簧探针6A、6B轴向固定于位。优选实施方式是将一绝缘套装在弹簧探针6A、6B的筒体上，以便限制其在载板7上的孔之间的轴向移动。载板7内的弹簧探针6A、6B的筒体具有有限的移动能力，从而使刚性接触元件2与弹簧探针6A、6B的筒体间；弹簧探针6A、6B的探头与装在转换夹具9上的刚针8之间；以及转换夹具9上的刚针8与在测电路板10表面上的指定测试点间的接触力相同。
现在制造的大多数印制电路板被设计成在双面都能安装电子元件。因此，同时测试这些印制电路板的两面是必要的，这可以确保所设计的位于相同和不同面的连接点间的通路都是正确的，并且能够找出位于相同和不同面的不同的连接网络间的短路。以本发明的优选实施方式为基础的印制电路板电子测试装置使用机械压机来支撑两个相互平行并呈镜像结构的接收器。每个接收器上附加的转换夹具使通用电子测试装置适合于在测电路板。机械压机使两个接收器与在测印制电路板相接触，而弹簧探针将压机的冲程转化成各个刚性接触元件和在测印制电路光板上的接触点间的接触力。在本发明中，刚性接触网格图形具有的正交对称性使在一典型的双面测试系统中的两个接收器可以实现面对在测印制电路板两面的两个弹簧探针网格图形的弹簧探针位置完全镜像。
虽然以上结合了附图和实施例对本发明的目的、结构和效果作了进一步说明，但是本技术领域中的技术人员应当认识到，上述附图和实施例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在本发明的实质精神范围内对实施例进行变型，这些变型都将落在本发明的权利要求书的范围之内。
权利要求
1.一种接收器，所述接收器可以使用在印制电路板电子测试装置中，它包括a)呈一个二维平面图形排列的多个刚性接触元件，所述接触元件与一个电子分析器相连；b)一机械支承体，所述机械支承体用于支承所述接触元件并使之相互绝缘，同时抗衡垂直作用于所述刚性接触元件的水平面的弹簧探针的弹力；c)呈一个二维平面图形排列的多根弹簧探针，所述弹簧探针形成的平面图形与所述刚性接触元件的图形水平面相邻并平行，所述弹簧探针的轴向与平面图形垂直；以及d)一机械载体，所述机械载体用于支承所述弹簧探针并使之相互绝缘，并为所述弹簧探针的筒体提供有限的轴向移动能力，所述接收器能容纳多根细长且轴向不可压缩的、装在转换夹具上的刚针，连通所述弹簧探针和在测印制电路板上的触点位置，其特征在于，所述接触元件被排列成第一平面图形，所述弹簧探针被排列成不同于第一平面图形的第二平面图形。
2.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述接触元件具有一个末端，所述末端的形状可以是圆锥形、金字塔形、V形、球形或多个小平面形中的一种。
3.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述接触元件的末端伸出所述机械支承体的表面。
4.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述弹簧探针中至少有一个弹簧探针通过其筒体的偏心位置与所述一个接触元件相接触。
5.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述接触元件排列成的图形包括至少一排接触元件，且所述接触元件的间距相等，所述弹簧探针的子集所排列成的图形能允许该子集中的每个弹簧探针与上述一排接触元件中的相应的唯一一个接触元件接触，该子集中的两排相邻弹簧探针侧向平行于上述一排接触元件，并位于该排接触元件的两侧，上述两排弹簧探针中任意一排弹簧探针之间的间距是上述一排接触元件之间距离的两倍，上述两排弹簧探针中任意一排弹簧探针到上述一排接触元件的距离是上述一排接触元件之间距离的一半。
6.如权利要求5所述的接收器，其特征在于，所述接触元件以针的形式安装在连接器本体内，多个所述连接器本体排列成一个二维图形，每排所述接触元件之间都相互平行并且等距，该间距是所述连接器本体内的每排所述接触元件中的所述接触元件之间距离的两倍。
7.如权利要求6所述的接收器，其特征在于，所述接触元件以针的形式模压在所述连接器本体内，并直接安装在一个含有部分分析电子电路的电子模块的印制电路板的边缘上。
8.如权利要求7所述的接收器，其特征在于，所述机械支承体包括一块带有匹配孔的掩模板，所述掩模板容纳有多个所述连接器本体的针，为接触元件提供侧向校准。
9.如权利要求8所述的接收器，其特征在于，所述掩模板由独立的可拆卸的侧向可分割的单元组成。
10.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，将一对所述接收器排列成平行并且呈镜像配置的状态，以便同时检测印制电路光板两面上的指定接触点。
11.一种使用在如权利要求6-10所述的接收器中的包括部分分析电子电路的电子模块，其特征在于，所述电子模块包括一块印制电路板和被安装在一连接器本体内的接触元件。
全文摘要
一台印制电路板电子测试装置包括至少一个接收器，该接收器包括呈第一平面图形排列的多个刚性接触元件，该图形适合与一个电子分析器相连；刚性接触元件与转换夹具相连是通过呈不同的第二平面图形排列的多个弹簧探针来实现的，该图形适合与转换夹具相连。转换夹具上细长并且轴向不可压缩的刚针连接了正在测试中的印制电路板光板和具有弹性的、可伸缩的弹簧探针探头。
文档编号G01R31/28GK1477403SQ0314142
公开日2004年2月25日 申请日期2003年7月7日 优先权日2003年7月7日
发明者H·爵乐, 吴欣, H 爵乐 申请人:上海三冉科技发展有限公司