具有定心部段的高頻測試探針裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高頻測試探針裝置，其具有由內(nèi)觸點(diǎn)(40)和外觸點(diǎn)(44)構(gòu)成的接觸部段(18)，所述接觸部段(18)被設(shè)計(jì)用于與為了測試目的而待接觸的接觸對象(30)配合作用，所述接觸部段(18)一端設(shè)置在所述內(nèi)殼(16)上并且另一端可與量取端(20)接觸以便量取信號，其中，所述內(nèi)殼至少部分地被引入外殼(10)中并且相對于所述外殼可軸向運(yùn)動(dòng)。
【專利說明】具有定心部段的高頻測試探針裝置
[0001]本發(fā)明涉及一種按照獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分所述的高頻測試探針裝置。
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，這種裝置是普遍已知的并且被用于測試領(lǐng)域或其它與測試相關(guān)的方面，用于檢測測試對象(即例如是具有適用的插口的電子組件)的功能可靠性，其中測試探針裝置被用作插頭，然后通過內(nèi)觸點(diǎn)和外觸點(diǎn)將適當(dāng)?shù)臏y試信號發(fā)送給接觸對象。
[0003]在高頻范圍(通常信號頻率在IGHz或更高范圍)內(nèi)，較高的觸電質(zhì)量是尤為重要的，以便將對于測量信號不利的反射或衰減降到最小。此外，存在對于簡單結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和利于維護(hù)的需求，因?yàn)樵谶@種用于各種(通常在內(nèi)觸點(diǎn)中是多極設(shè)置)測試探針的測試探針裝置的框架中所安裝的提供接觸的元件會(huì)磨損或以其它方式被損壞，而必須被更換。因?yàn)檫@種提供接觸的元件常常很難取出，因此結(jié)果是必須在磨損后更換整個(gè)裝置。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中已知的高頻測試探針裝置中，尤其對于接觸對象的橫截面或其外輪廓是矩形的情況，也存在測試探針裝置相對這種接觸對象的簡單定向性的需求；針對例如純粹的同軸的測試接觸連接，圍繞縱向的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致接觸問題，甚至裝置功能的失效。同樣要保證能夠可靠地并且接觸穩(wěn)定地容許在測試(嵌入)點(diǎn)的始終需要在確定范圍內(nèi)的位置公差。
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種按照獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分所述的高頻測試探針裝置，其一方面針對所述裝置在測試接觸對象上的精確定向性進(jìn)行優(yōu)化，而同時(shí)針對測試接觸對象可能的位置和/或尺寸偏差的容許形進(jìn)行優(yōu)化，在此可以簡單地制造和實(shí)現(xiàn)并且實(shí)現(xiàn)接觸穩(wěn)定的測試連接。
[0006]所述技術(shù)問題通過具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的高頻測試探針裝置解決；本發(fā)明優(yōu)選的擴(kuò)展設(shè)計(jì)在從屬權(quán)利要求中描述。
[0007]通過按照本發(fā)明優(yōu)選的方式，本發(fā)明能夠在內(nèi)觸點(diǎn)和外觸點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)兩個(gè)可能的相對位置，其中分別根據(jù)不同位置可以實(shí)現(xiàn)這些需要:一方面保證當(dāng)接觸部段與接觸對象咬合時(shí)(其中接觸部段連同內(nèi)殼產(chǎn)生軸向負(fù)載)，所述內(nèi)殼相對(通過固定在引導(dǎo)裝置或支架上的)外殼能夠在預(yù)定的傾翻角和/或轉(zhuǎn)動(dòng)角范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，換句話說，在預(yù)定的最大的角度界限內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)空間中的三維運(yùn)動(dòng)，以便一定程度上根據(jù)接觸對象靈活地針對插入位置上的尺寸錯(cuò)誤、尺寸公差或類似情況做出反應(yīng)，而不會(huì)危害上述安置狀態(tài)或接觸質(zhì)量。
[0008]同樣通過本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)，在內(nèi)殼和外殼之間的第二相對位置中(接觸部段或內(nèi)殼沒有承受由接觸對象產(chǎn)生的負(fù)載)，其內(nèi)殼和外殼之間存在相互抗扭的關(guān)系，換句話說，它們不能圍繞縱軸線相互轉(zhuǎn)動(dòng)。這有利地使得高頻測試探針裝置配合精確地、定心地和定向地引入接觸對象，尤其對于在此特別相關(guān)的待接觸的矩形的接觸對象(例如用于汽車領(lǐng)域的USB數(shù)據(jù)接口)是有意義的。
[0009]按照本發(fā)明通過內(nèi)殼具有定心部段，該定心部段借助(優(yōu)選滑槽式構(gòu)造的并且端側(cè)擴(kuò)寬的)導(dǎo)引凹口在外殼中這樣配合作用，使得在與第二相對位置對應(yīng)的、未負(fù)載的鎖定位置中確保抗扭性，而另一方面，在第一相對位置中相對沿第二相對位置的方向作用的彈簧件的回復(fù)力、在導(dǎo)引凹口的相應(yīng)擴(kuò)寬的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)在內(nèi)殼和外殼之間優(yōu)選三維的相對運(yùn)動(dòng)性，僅在一個(gè)行程中通過定心部段和導(dǎo)引凹口的幾何關(guān)系限定該相對運(yùn)動(dòng)性。[0010]在此按照本發(fā)明擴(kuò)展設(shè)計(jì)，有利地如此確定(優(yōu)選狹縫狀的)導(dǎo)引凹口的尺寸，使得導(dǎo)引凹口為了實(shí)現(xiàn)第二相對位置而被設(shè)計(jì)為完全匹配止擋的用于定心部段的凹口，該定心部段可導(dǎo)致抗扭性，換句話說，定心部段的環(huán)周輪廓與導(dǎo)引凹口的止擋相匹配，并且在一定程度上在配合體之間沒有相對運(yùn)動(dòng)。
[0011]對此,在內(nèi)殼相對外殼產(chǎn)生軸向負(fù)載時(shí)并且相對于彈簧件(通常是兩殼體之間的壓力彈簧)的回復(fù)力，定心部段移動(dòng)進(jìn)入導(dǎo)引凹口的擴(kuò)展的區(qū)域中并且在此有目的地對應(yīng)各種公差要求或最大縫隙提供必要的相對運(yùn)動(dòng)的可能性。
[0012]在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過程中，導(dǎo)引凹口通常設(shè)計(jì)為套筒形外殼中的(向后地朝向量取端擴(kuò)寬的)狹縫，在該狹縫中為了沿著狹縫的斜向的棱邊運(yùn)動(dòng)，內(nèi)殼的定心部段可以作為徑向突出的部段滑動(dòng)。
[0013]此外本發(fā)明特別合理和有利地實(shí)現(xiàn)，接觸部段具有四邊形的尤其矩形的外輪廓或環(huán)周輪廓，但是本發(fā)明并不局限于此，而是原則上傾向于任意形狀、通常也可用于同軸的高頻測試探針裝置。也不需要將內(nèi)導(dǎo)體設(shè)計(jì)為多極的或具有多個(gè)測試探針，但是這對于所述的應(yīng)用環(huán)境，即對于精確軸向定向的要求是適宜的。
[0014]最后，通過本發(fā)明以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上非常簡單的方式可以將較高的接觸可靠性與針對尺寸偏差的靈活性和容許性相結(jié)合，使得本發(fā)明尤其為了較高的負(fù)載周期而具有突出的實(shí)用性。
[0015]本發(fā)明其它的優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)通過以下對優(yōu)選實(shí)施例的說明以及結(jié)合附圖得出；在附圖中:
[0016]圖1示出按照本發(fā)明第一實(shí)施形式的高頻測試探針裝置的局部剖切的側(cè)視圖；
[0017]圖2示出按照圖1的裝置的立體圖；
[0018]圖3示出按照圖1和2的裝置的沿縱軸轉(zhuǎn)過90°的視圖；
[0019]圖4示出按照圖1的裝置沿中軸線剖切所得的縱剖面圖；
[0020]圖5示出與圖4相似的、但在接觸探針的平面內(nèi)軸向錯(cuò)位的縱剖面圖；
[0021]圖6示出按照圖1至圖5的裝置的沿接觸部段的方向的端面視圖；
[0022]圖7示出與圖5相似的剖面圖，但是在嚙合側(cè)和量取側(cè)接觸地附帶接觸對象以及進(jìn)行信號截取的插口；
[0023]圖8示出相對圖4至7的視圖軸向轉(zhuǎn)過90°的實(shí)施例的側(cè)視圖；
[0024]圖9示出按照圖1至8的裝置的立體縱剖面圖；
[0025]圖10示出用于顯示接觸部段的裝配的立體分解圖；
[0026]圖11示出與圖10相似的分解圖的側(cè)視圖。
[0027]按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的高頻測試探針裝置具有空心圓柱形的、套筒形的外殼10，其具有徑向突起的、用于固定所述裝置的一體式構(gòu)造的法蘭部段12。在金屬的外殼10中由塑料材料構(gòu)成的內(nèi)殼16沿軸向(也就是沿中軸線或縱軸線14)被可滑移地引導(dǎo)，該內(nèi)殼16延伸穿過套筒式的外殼10，一端(在圖1、3中位于左側(cè)區(qū)域)構(gòu)成接觸部段18，并且另一端提供了在量取側(cè)的插口部段20上的接觸部段18的觸點(diǎn)，用于通過在此另一端適用的可連接的接觸插頭22建立觸點(diǎn)接觸。
[0028]如對比圖1和圖3的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的側(cè)視圖可知，接觸部段18設(shè)計(jì)為具有兩個(gè)在窄側(cè)沿縱向延伸的殼部段24、26的矩形的插頭區(qū)域，所述殼部段24、26在其中間夾著空腔28，由內(nèi)觸點(diǎn)和外觸點(diǎn)構(gòu)成的測試探針設(shè)置安置在所述空腔28中。
[0029]由此形成在圖2的立體圖中可看到的模塊單元，其借助法蘭部段12(或設(shè)置在其中的孔13)適配地固定在未顯示的操作器件或引導(dǎo)器件上，并且因此以預(yù)設(shè)的或以其它已知的方式作為測試探針裝置與合適的接觸對象30(圖7)嚙合地組合在一起。
[0030]圖10、11的分解圖顯示了具有所述多個(gè)接觸探針的接觸部段的現(xiàn)實(shí)結(jié)構(gòu)。因此該分解圖顯示了接觸區(qū)域18或其壁部段24、26由一對塑料殼元件32、34形成，它們在側(cè)視圖中L形地彎折，它們構(gòu)成壁部段24及26，并且借助螺栓36可拆卸地固定在(具有塑料體的)內(nèi)殼16的端面38中。
[0031]圖10、11的分解圖還示出，如由四個(gè)內(nèi)部的(徑向居中的)接觸探針40組成的組，就此形成中央觸點(diǎn)的四個(gè)極被安置在板狀分隔元件42的平面的兩側(cè)，其中分隔元件42 (參照圖10、11)又在底側(cè)保持在端側(cè)38的橫向狹縫中，或在側(cè)向引入塑料元件32、34的相應(yīng)的縱槽中。
[0032]從端面38中的第一接觸探針40徑向向外設(shè)置一組外部(第二)接觸探針44，其(參照圖4、5、7的橫截面圖)沒有分別單獨(dú)地被引入插口區(qū)域20中的所屬的內(nèi)接觸式量取針46中，而是整體地嵌接在內(nèi)殼16的金屬殼體部段48上，并且作為電接地線橋接量取側(cè)的外觸點(diǎn)20上的(在此同軸圓形的)外觸點(diǎn)50。
[0033]圖10和11的分解圖還示出，在此示范性地分別作為彈性測試探針的接觸探針40、44 (分別用作內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體的組)在外罩側(cè)具有環(huán)形隆起或環(huán)形凸起52，其通過凸起或止擋54的作用在塑料殼體元件32、34的內(nèi)側(cè)和底側(cè)沿軸向固定在內(nèi)殼16中或其端側(cè)的外部面38上。更精確地說，在這種固定狀態(tài)中，各個(gè)凸起部段54搭接在阻止進(jìn)入端面38的所屬孔56的隆起52上，并且將其固定在測試探針裝置中的固定位置上。通過(預(yù)設(shè)地)(在松開所屬的固定螺栓36之后)取下塑料殼32、34，使得可以將測試探針40、44單獨(dú)地或整體地取下，例如用于在損壞或磨損后進(jìn)行更換。至此構(gòu)成了有效的、設(shè)計(jì)簡單并且易于操作的以及可長久地用于測試的測試探針裝置。
[0034]圖6的端側(cè)視圖示出在按照圖10、11的分解圖裝配后所實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)造型:接觸部段的矩形外輪廓的窄側(cè)由殼體32及34的壁部段24、26限定，所述壁部段24、26還借助螺栓36可拆卸地固定在內(nèi)殼體16的端面38上。所述壁部段24、26在其內(nèi)腔28中夾著延伸空間，用于分別成對地在矩形輪廓的縱向側(cè)外側(cè)的第二接觸探針44上形成外觸點(diǎn)或接地觸點(diǎn)。四個(gè)相互獨(dú)立并且分別單獨(dú)地橋接插口區(qū)域20的內(nèi)導(dǎo)體極設(shè)置在內(nèi)側(cè)并且被分隔元件42相互隔開，因此所示實(shí)施形式實(shí)現(xiàn)了五電極裝置(包括整體的接地觸點(diǎn)或外觸點(diǎn))，并且在所示方式中尤其適用于數(shù)據(jù)接口的測試接觸，例如主要用于汽車領(lǐng)域的USB數(shù)據(jù)接□。
[0035]此外，圖4、5、7、9的縱截面視圖示出，如內(nèi)殼16和外殼10沿著軸向14通過螺旋彈簧的作用而相互預(yù)緊，也就是軸向地相互擠壓，其中螺旋彈簧60 —端作用在外殼的內(nèi)側(cè)的環(huán)形凸起62上，另一端作用在金屬的內(nèi)殼部段48的圓錐部段64上，并且迫使兩個(gè)對象相互分開。在此，最大的行程被在內(nèi)殼的外罩側(cè)上設(shè)置的止擋元件66所限定，所述止擋元件66設(shè)置在插口部段20的附近。在此通過圖5或7所示的方式，內(nèi)觸點(diǎn)(也就是第一接觸探針40)的逐個(gè)電極穿過對應(yīng)的縱向孔被引導(dǎo)入內(nèi)殼16中直至插口區(qū)域20，并且在那分別與所屬的量取針腳46相連，因此如圖7所示，此外已知的、具有四個(gè)內(nèi)觸點(diǎn)接口和位于外側(cè)的用于外部導(dǎo)體接觸的鎖緊螺母68的插頭單元以其它已知的方式截取用于進(jìn)一步處理的五電極的信號。
[0036]參考圖4至9以下說明內(nèi)殼16相對外殼的轉(zhuǎn)動(dòng)性或傾翻性的實(shí)現(xiàn)，當(dāng)壓力彈簧60壓縮時(shí)，例如在接觸部段的嚙合狀態(tài)下，鎖定部段或引導(dǎo)部段66從圖4、5、7、8、9中所示的嚙合狀態(tài)中移動(dòng)出來(在附圖平面中向著朝右的方向)。
[0037]在圖4、5、7的縱切面視圖中更好地看出，因?yàn)橥鈿?0在右側(cè)開口區(qū)域中縱剖切地形成導(dǎo)引凹口 70，其朝向插口 20擴(kuò)展并且是開放的，并且朝向接觸部段圓錐形地逐漸變窄為平面的止擋72 (圖1)，其通過彈簧的擴(kuò)張作用支承在附圖所示的位置，用于在內(nèi)殼16和外殼10之間產(chǎn)生沿縱軸線14的扭轉(zhuǎn)剛性或抗扭的位置:如圖1所示，部段66在此作用在引導(dǎo)部段70的平面端部上，使得不能發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)位置(按照本發(fā)明的第二相對位置)兩個(gè)殼體通過彈簧60的作用相對預(yù)緊。
[0038]當(dāng)通過內(nèi)殼所施加的力與接觸對象的共同作用(在附圖平面中的右側(cè)施加力的方向)，使得壓縮彈簧60被進(jìn)一步壓縮時(shí)，則插口部段20或鎖定元件66從部段72上的鎖定位置朝著導(dǎo)引凹口 70的擴(kuò)展區(qū)域運(yùn)動(dòng)，結(jié)果是在殼體之間可以產(chǎn)生圍繞軸線14的(受限)的轉(zhuǎn)動(dòng)和兩個(gè)殼體相互間的在三維空間中的(也受限的)轉(zhuǎn)動(dòng)或傾翻。在此，首先根據(jù)止擋元件66的厚度確定導(dǎo)引凹口 70的最大擴(kuò)展量，所述擴(kuò)展量一定程度上起到滑槽的作用，然后確定該相對運(yùn)動(dòng)的最大行程。
[0039]在實(shí)際應(yīng)用中這有利地導(dǎo)致，在接觸狀態(tài)中(也就是為了檢測目的在接觸對象上插接接觸部段，因此導(dǎo)致前述的壓力彈簧60的壓縮)內(nèi)殼16通過安置在其上的接觸部段能夠在一定的間隙內(nèi)運(yùn)動(dòng)(一定程度上用于平衡在測試點(diǎn)上可能存在的尺寸公差)，因此可以進(jìn)行靈活的且容許出現(xiàn)誤差的測量。同時(shí)在殼體未負(fù)載的狀態(tài)中，壓力彈簧60又通過導(dǎo)引凹口 70或止擋面72以及圓錐部段71a與部段66的共同作用而實(shí)現(xiàn)(徑向)定中心，其中部段66能夠在導(dǎo)引凹口的具有傾斜壁71的滑槽式的邊緣上適當(dāng)?shù)鼗瑒?dòng)，并且借助錐面71a在基礎(chǔ)位置(如圖1)中定心。
[0040]本發(fā)明并不局限于所示實(shí)施例。因此應(yīng)當(dāng)理解的是，具有可適當(dāng)更換的測試探針或接觸探針的接觸部段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面幾乎可以任意變形，其中這些測試探針自身可以被設(shè)計(jì)為彈性的、同心的測試探針單元，也可以備選地是簡單的探針。
[0041]在本發(fā)明優(yōu)選的擴(kuò)展設(shè)計(jì)的范圍中還可行的是，殼體16、10在未負(fù)載的狀態(tài)下的前述(徑向)定心的可能性以及兩個(gè)殼體之間有間隙地運(yùn)動(dòng)性，在部段66從引導(dǎo)部段70中(也可以是部分地)向外運(yùn)動(dòng)時(shí)也可以擴(kuò)展到其他的測試探針或插頭和/或插口配置中；為此，所述的接觸部段的矩形形態(tài)不是必須的。
【權(quán)利要求】
1.一種高頻測試探針裝置，其具有由內(nèi)觸點(diǎn)(40)和外觸點(diǎn)(44)構(gòu)成的接觸部段(18)，所述接觸部段(18)被設(shè)計(jì)用于與為了測試目的而待接觸的接觸對象(30)配合作用，所述接觸部段(18) —端設(shè)置在所述內(nèi)殼(16)上并且另一端可與量取端(20)接觸以便量取信號，其中，所述內(nèi)殼至少部分地被引入外殼(10)中并且相對于所述外殼可軸向運(yùn)動(dòng)， 其特征在于，所述內(nèi)殼在蓄力器件(60)、尤其彈簧件的回復(fù)力作用下能夠在所述至少局部呈套筒狀的外殼中被彈性引導(dǎo)，并且所述外殼為了與所述內(nèi)殼的定心部段￠6)配合作用被如此設(shè)計(jì)， 使得在當(dāng)所述接觸部段(18)與所述接觸對象(30)嚙合時(shí)相應(yīng)的、內(nèi)殼與外殼間的第一相對位置中，所述內(nèi)殼(16)能夠相對于由所述外殼定義的、與嚙合方向?qū)?yīng)的縱軸線(14)，在垂直于該縱軸線的平面內(nèi)傾翻和/或偏轉(zhuǎn)預(yù)定的最大角度， 并且在與所述接觸部段從所述接觸對象上松脫的狀態(tài)相應(yīng)的、內(nèi)殼與外殼間的第二相對位置中以及在所述蓄力器件￠0)的預(yù)緊作用下，所述內(nèi)殼(16)圍繞縱軸線抗扭地保持在所述外殼中。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述接觸部段(18)具有多邊形的、尤其矩形的外輪廓和/或環(huán)周輪廓。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述外殼(10)為了與所述內(nèi)殼(16)配合作用被如此設(shè)計(jì)，使得所述內(nèi)殼能夠在第一相對位置中圍繞縱軸線(14)轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)定的最大轉(zhuǎn)角。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)殼的定心部段(66)被設(shè)計(jì)為用于所述外殼(10)中優(yōu)選.狹縫狀的導(dǎo)引凹口(72)的止擋和/或支承件。
5.按照權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)引凹口滑槽式地與所述止擋或支承件如此適配，使得導(dǎo)引部段在第二相對位置中阻止所述內(nèi)殼圍繞縱軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，所述彈簧件的回復(fù)力優(yōu)選將所述止擋或支承件預(yù)緊在按所述止擋或支承件的寬度而確定尺寸的所述導(dǎo)弓I凹口的底部中。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)引凹口(72)具有斜向壁和/或擴(kuò)寬段，使得所述導(dǎo)引凹口在第一相對位置中、在與所述止擋或支承件配合作用時(shí)確定了所述內(nèi)殼相對于所述外殼的圍繞縱軸線的可轉(zhuǎn)動(dòng)性的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角。
7.按照權(quán)利要求1至6之一所述的裝置，其特征在于，所述彈簧件被設(shè)計(jì)為在所述內(nèi)殼和外殼之間的、被保持在它們的徑向間隔內(nèi)并且分別被它們支承的壓力彈簧(60)。
8.按照權(quán)利要求1至7之一所述的裝置，其特征在于，構(gòu)成多個(gè)內(nèi)觸點(diǎn)的、沿所述內(nèi)殼的軸向安置的第一接觸探針(40)這樣設(shè)置在所述接觸部段(18)的徑向居中區(qū)域內(nèi)，使得所述第一接觸探針(40)在松開和/或拆下配屬于所述內(nèi)殼的鎖定部段(32、34)后可以被單獨(dú)地更換。
9.按照權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，外觸點(diǎn)通過多個(gè)平行于所述第一接觸探針安置的第二接觸探針實(shí)現(xiàn)，所述第二接觸探針可單獨(dú)更換地保持在所述接觸部段的邊緣區(qū)域中。
10.按照權(quán)利要求1至9之一所述的裝置，其特征在于，所述高頻測試探針裝置是五極的高頻測試探針，其具有四個(gè)用于接觸數(shù)據(jù)接口、尤其是按照USB標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口的第一接觸探針(40)。
【文檔編號】G01R1/067GK103443634SQ201280014036
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月18日
【發(fā)明者】P.布魯爾 申請人:英岡測試設(shè)備有限責(zé)任公司