專利名稱：指狀測試器及其測試探針的制作方法
技術領域：
本發明涉及指狀測試器的測試探針，該測試探針用于測試非構件型(non-componented)電路板。
背景技術：
基本上，測試電路板時所使用的測試裝置可區分為兩類，即指狀測試器及平行測試器。平行測試器是一種利用適配器同時接觸待測電路板上全部或大部分接點的測試裝置。指狀測試器是一種用于測試非構件型或構件型電路板的測試裝置，其以兩個或兩個以上的試電指(test finger)依序掃瞄各個接點。
與構件型電路板測試或內部電路測試相比，非構件型電路板測試必須接觸更多的測試點。因此，對非構件型電路板所用指狀測試器而言，成功銷售的主要條件在于預定時間內接觸電路板測試點的產能。
試電指通常固定在滑動件上，滑動件能沿著交叉條移動，而交叉條另經導引而沿著導軌移動。因此，滑動件能被定位于測試區上的任一點，測試區的形狀通常為矩形。當接觸接受測試的電路板接點時，滑動件能在交叉條上垂直移動，使試電指可從電路板上方或下方放置在電路板接點上。
歐洲專利EP 0 468 153 A1描述一種指狀測試器；歐洲專利EP 0 853 242A1則描述一種使用指狀測試器來測試電路板的方法。歐洲專利EP990 912 A公開一種指狀測試器的測試探針，其中測試針經過導引移動，并可從測試探針伸出而接觸電路板的測試點。若接觸到電路板的測試點，測試針能偏向側邊而得以限制電路板測試點上的機械應力。在此情況下，測試針由電磁驅動器加以驅動。習知技術亦有采用彈性測試針的測試探針。若測試針相對于受測電路板垂直裝設，則缺點在于無法接觸到兩緊鄰的電路板測試點；這是由于彈性測試針的大小無法使其探針尖端依需要盡量靠近。
若要避免此缺點，測試針的裝設(在適合的測試器內)需相對于受測電路板成一角度。如此可將兩測試針的探針尖端盡量靠近。然而，此作法的缺點在于當壓下彈性測試針時，探針尖端會沿著受測電路板的表面移動。在高速接觸下，此作法會刮傷電路板。此外，由于測試針處于傾斜位置的緣故，電路板上接觸位置會不準確——因為探針尖端沿著平行于電路板表面的方向移動。
為避免發生此等問題，測試探針被制成具備較長且呈水平設置的彈簧臂；測試針形成在其端部。在此長形彈簧臂上，缺點在于小角度的偏轉即造成較大的彈性移動。藉此作法可以盡量減少平行于受測電路板表面的移動，但無法完全避免。使用這種測試探針時，亦有刮傷受測電路板表面的危險。此外，彈簧臂的大小會使測試探針較重；若探針尖端在高速下放置在電路板上方，則將會損壞電路板。為減少此類損壞，將光電開關設于彈簧臂區域；此光電開關能檢測彈簧臂的偏移。若彈簧臂發生偏移，測試探針會被減速，以盡量避免進一步破壞電路板。
由于彈簧臂尺寸很大，所以在保護其避免受到電子輻射時的成本很高；就高頻信號測量而言，此為權宜的作法。
在另一種習知的測試探針中，其測試針有一堅硬針，此堅硬針借著平行操縱組件固定于底座。平行操縱組件由兩塑料制定位臂組成，其一端接于底座，另一端則接于堅硬針。當平行操縱組件旋轉時，此針可沿垂直方向向上移動。攜帶探針尖端的測試針末端會相對于測試針的其余部分彎曲，使探針尖端從測試探針稍微突出。藉此作法，兩緊鄰的電路板測試點即有可能由兩測試探針予以接觸。平行操縱組件的定位臂尺寸設計方式，系使得平行操縱組件的旋轉運動在平行于電路板表面的方向上產生最小的移動。
這種測試探針的缺點在于當測試探針快速沖撞電路板時，由于傳送測量信號所用的纜線(接于測試針)的強度及重量的緣故而產生大量脈沖，進而破壞受測電路板。此作法特別應用在兩測試探針接于平行操縱組件的實施例，其中纜線接于各測試針，以便能進行四導線測量。
US5,804,982揭露一種用于測試集成電路接點的測試探針。這種探針有兩彈性定位臂，其一端固定在測試器的座架。兩定位臂彼此平行排列，且在遠離座架一端上有一非磁性體，此非磁性體設于定位臂兩端點之間。測試針安裝在非磁性體的下部。磁性線圈設于定位臂之間，其與另一磁鐵的共同動作方式可使兩者能垂直向下施力在定位臂上。
集成電路的接觸點藉此測試探針及位于測試探針的磁性線圈的激勵而接觸，以使測試針移動到接觸點。
WO96/24069涉及一種用于測試扁平組件(內部電路測試)的裝置。這種裝置的測試探針具有一可樞轉測試針，其一端接觸扁平組件的測試點，另一端則為一移動仿真配置以使該測試針旋轉。
發明內容
本發明基于構造用于測試非構件型電路板的指狀測試器及其測試探針的問題，其中該測試探針能在高速下與受測電路板接觸而不會對電路板造成損害。
本發明的相關問題通過一種具備權利要求1所述特征的測試探針以及一種具備權利要求13所述特征的指狀測試器而得到解決。本發明的其它特征點由從屬權利要求限定。
本發明的測試探針具有測試針，該測試針能通過探針尖端而接觸到電路板測試點。此測試針以可樞轉方式通過至少兩定位臂設于一平行操縱組件上。特點在于至少一定位臂由導電材料制成，并電連接該測試針。
就本發明的測試探針而言，測量信號可經由導電性定位臂傳送到測試針。因此，當測試探針與受測電路板接觸時，這種測試針不會接觸到任何纜線而產生脈沖。另一方面，當測試探針與電路板接觸時，只有測試針在平行操縱組件上相對于座架移動，因此，施加在電路板上的力只包括測試針的移動脈沖和定位臂所施加的彈力。測試針的重量很輕，所以其脈沖非常小。定位臂所施加的彈力同樣很小。
因此，使用本發明的測試探針，在接觸電路板時施加的接觸力很小且非常精確，即使是快速移動的探針亦然。
根據本發明的較佳實施例，至少兩定位臂由導電性材料制成，并與測試針電連接。如此即能執行四導線測量。
根據本發明的另一實施例，其設有兩組定位臂。各對定位臂配置在一平面上，一端固定于測試針，另一端固定在座架上；俯視時，各對定位臂呈三角形。另一方面，具有四個定位臂的變形可進行一種四導線測量，其使用其中兩個定位臂，并通過另一定位臂與防護元件電接觸。定位臂的這種空間配置方式亦有另一種優點測試針非常穩固地固定在座架上。
以較佳實施例而言，在平行操縱組件的定位臂的尺寸設計中，測試針相對于受測電路板成一角度固定；在測試針旋轉過程中，探針尖端不會移動，或者僅有平行于受測電路板表面的非常微小的移動。
根據本發明，測試非構件型電路板時所用的指狀測試器至少包含一具備兩靜態磁通量元件的線型馬達，這些靜態磁通量元件彼此相對排列；由非磁性材料制成的可移動式電樞板設于兩靜態磁通量元件之間；由磁性材料制成的條狀電樞元件等間隔配置；本發明的測試探針設于該電樞板上。
與習知的指狀測試器相比，本發明的測試探針與線型馬達和可移動式電樞板的組合能大幅增加與電路板測試點接觸的產能，因為需要加速的質量非常小，且當探針尖端與受測電路板接觸時，本發明的測試探針能使脈沖變弱。
以下將參照附圖所示實施例來詳細描述本發明，其中圖1為本發明測試探針第一實施例的透視圖；圖2為圖1所示測試探針，其中顯示出測試針的原始位置和偏移位置；圖3為本發明測試探針第二實施例的透視圖；圖4為圖3所示的測試探針，其中各組件呈現為透明；圖5為本發明測試探針第三實施例的透視圖；圖6為圖5所示測試探針不帶有外罩的透視圖；圖7為本發明測試探針標有尺寸的側視圖；圖8為利用本發明兩測試探針進行四導線測量的簡化電路圖；圖9為線型馬達第一實施例的示意圖；圖10為線型馬達第二實施例的示意圖；圖11為線型馬達第三實施例的示意圖；圖12為測試探針的示意圖；圖13為本發明指狀測試器的示意圖。
圖號對照說明1 測試探針2 測試針3 針狀物 4 防護層5 探針尖端6 定位臂7 定位臂 8 定位臂9 定位臂 10 座架11 接觸面 12 栓
13 插槽14 通孔15 測試頭壁16 光電開關元件16a 基部16b 磁鐵心17 測量片 18 測量邊緣19 接觸之移動方向 20 測試針之移動方向21 電路板 21a 導體路徑22 電路板測試點23 導體24 電流源 25 導體26 電壓計 27 槽28 基部29 側壁29a 橫網30 線型馬達31 磁通量元件 32 磁通量元件33 基部34 磁鐵心35 永久磁鐵36 極部37 基部38 極壁39 驅動線圈40 導板41 氣噴嘴 42 磁通量線43 電樞板 44 非磁性材料45 電樞元件46 移動方向47 磁通量元件 48 磁通量元件49 基部50 磁鐵心51 極壁52 磁通量元件53 磁通量元件 54 線圈55 橫網56 測量板57 基片58 間隔套管
59 板60 壁61 接觸栓62 接觸片63 導體 64 定位臂65 交叉條66 傳送帶67 連接網68 測試頭具體實施方式
圖1與圖2表示本發明測試探針1的第一實施例。測試探針具有一測試針2；在此實施例中，測試針2由直徑d為0.3至0.5mm的針狀物3構成。針狀物3可由鋼或鎢制成。針狀物3涂布有一絕緣層，此絕緣層可為特氟綸(Teflon)。此涂層另以導電層覆蓋。此帶有導電層的涂層形成一防護層4，其能使針狀物3與電場隔離。針狀物3的兩端從防護層4延伸，其中一端逐漸縮小而形成探針尖端5。在探針尖端的另一端，測試針2或針狀物3連接兩定位臂6和7，以下將稱其為上部定位臂。另外兩定位臂8和9固定在防護層4上，其在上部定位臂6和7與測試針2之間，并與相接處相距一小段距離。以下將稱定位臂8和9為下部定位臂。定位臂6、7與定位臂8、9分別由中間彎曲的導線組件形成；測試針2通過導電連接(例如焊接點)固定于彎曲點。定位臂6、7與定位臂8、9各形成一等腰三角形；各測試針2位于這些等腰三角形的頂點。
定位臂6至9上距離測試針2的最遠點固定于座架10。座架10為一電絕緣塑料件，其頂部上配置有一列接觸面11a至11h。各上部定位臂6、7經由導體路徑分別電連接接觸面11a及11h。下部定位臂8、9各經由導電金屬栓12(圖4)及一導體路徑分別連接接觸面11b和11g，其中導電金屬栓12垂直延伸通過座架10。
接觸面11a至11h經由其它導體路徑(圖中未顯示)與形成于座架10上的電插頭連接器(圖中未顯示)連接。座架10為插座型元件，其可插入指狀測試器的測試頭。在本實施例中，座架10有一插槽13，此插槽延伸至位于遠離測試針2的座架10側面。座架10亦有一通孔14，其配置方式與插槽13形成一直角。利用上述插槽，座架10即能壓靠在測試頭的薄壁15上，并借助穿過座架內的通孔14的栓銷與薄壁15內的對應通孔加以固定。當座架10壓靠在測試頭的薄壁15上或插入薄壁15時，連接于接觸面11a至11h的導體路徑會電連接測試頭的對應導體路徑。
光電開關元件16配接于座架10上靠近測試針2的側面。平面圖上的光電開關元件16為U字形，其有一基部16a及兩磁鐵心16b。光源配置在其中一磁鐵心16b的內部端面上；光傳感器用于接收光信號，其配置在另一磁鐵心16b上。藉此，光源及光傳感器即構成一個光學測量部件。在水平面上，光源及光傳感器有一特定縱長，例如1mm。測量片17固定在測試針2上，其可由薄金屬片制成。測量片17位于測試探針1的縱向中心面，其垂直布置并分別形成定位臂6、7與8、9的對稱面。測量片17的上緣設計成為一測量邊緣18，其由圖1所示原始位置(其中定位臂6至9沿直線行進)延伸而與水平面形成一角度，并位于光學測量部件的正下方。
將測試探針1放置在受測電路板上時，測試針2會受到力作用而致使定位臂從原始位置旋轉至轉出位置(圖1與圖2上方)。藉此方式，測量邊緣18被導入光學測量部件內。由于配置有傾斜的測試邊緣18，光學測量部件測試針被中斷的距離正比于相對于座架10的移動距離，因此，光電開關所測量到的信號與測試針的移動距離成正比。
光電開關元件16藉由四個導體路徑各自連接接觸面11c至11f之一；如同其它接觸面，此接觸面經由電插頭連接器連接至測試頭。
圖7呈現本發明測試探針1的側視圖，其具備座架10、上部定位臂6和7、下部定位臂8和9，以及測試針2。當測試探針被帶至與受測電路板接觸時，具備探針尖端5的測試探針1置于電路板上(方向19)。此包括測試針2相對于座架10沿箭頭20方向移動(圖5中向上)。以下稱此方向20為測試針2的移動方向20。從側面看，上部定位臂6和7及下部定位臂8和9連同對應的座架10邊緣及位于上部定位臂與下部定位臂之間的測試針2區段形成一梯形。各段長度(圖7中以厘米為單位)的設計形態為當測試針2移動時，探針尖端5沿直線21移動某段距離(例如5mm)；直線21與上部定位臂及下部定位臂在其原始位置展開的平面相互垂直。
由于使測試探針1移向電路板的方向19恰與測試針2相對于座架10的移動方向相反，且探針尖端沿著平行于移動方向20的直線移動，因此不會產生平行于受測電路板表面方向的移動分量，進而能確保探針尖端5不會刮傷電路板的表面。因此當測試探針置于測試件上時，探針尖端不會移動。圖12呈現測試探針的梯形狀配置側視圖，其中上部定位臂6和7的長度表示為變量a，下部定位臂8和9的長度表示為變量b，測試針2的長度表示為變量L，測試針2介于上部定位臂與下部定位臂之間的區段則表示為變量L0。在圖12所示配置中，若上述長度遵循下列公式，則當測試針置于定位時，探針尖端不會移動a≈b(1-tanL0L)]]>此公式的適用角度范圍為0≤α＜π/2。
此公式亦可以下列級數展開a≈b(1-L0L-13(L0L)3-215(L0L)5-······)]]>
對測試探針的微小移動而言，此公式可化簡為a≈b(1-tanL0L)]]>因此，上述公式是描述探針尖端大致沿垂直方向移動的實施例。此公式適用于圖12所示的梯形配置。
由圖2與圖7可看出，在放置測試探針1時，測試針2從圖1所示原始位置相對于座架10沿移動方向20彈性偏移，并以定位臂6至9作為伸縮彈簧組件。其結果為當測試探針1置于受測電路板上時，只有測試針2的移動脈沖與定位臂6至9所施加的彈力會作用在受測電路板上。由于測試針的重量小于0.1克(小于70毫克更佳)，因此脈沖非常低；施加在電路板上的力大體上只由定位臂的彈簧硬度來決定。
由于傳遞的脈沖很少并且精確限定彈簧力，使得此種測試探針能在高速移動下于受測電路板上加以引導而不會破壞電路板。
以較佳實施例而言，測試探針1的移動由光電開關所檢測到的信號予以控制。若測試針2沿著方向20移動，則測量片17會進入光學測量部件，并由對應的電子信號進行檢測。由于此信號與測試針2的路徑長成正比，因此測量信號可用來決定測試針已從原始位置移動多少距離。測試探針1偏移某段距離(例如1mm)時即可減速。
藉此方式，測試針2相對于座架10的最大偏移量即會受到限制，進而限制定位臂經由測試針2施加在電路板上的彈力。因此，施加在電路板上的力會保持在很小的狀態；即使測試探針1在受測電路板上進行高速移動，受測電路板的表面亦不會遭受破壞，因為傳遞的移動脈沖很少且彈力已受到限制。
圖8呈現用于測量受測電路板21導體路徑21a的電阻所采用的結構簡圖。導體路徑21a的兩端具有電路板測試點22。帶有測試針2的測試探針1置于兩電路板測試點22上。兩測試針2各經由導體路徑23連接至電流源24。測試針2亦經由導體路徑25連接至高阻抗電壓計26。此電路即所謂的四導線電路，其具有兩個帶電流源與電壓計的電路。此種電路能以非常準確的方式測量電阻，因為流過電壓計26的電流非常少。根據本發明的測試探針實施例，上部定位臂6和7其中之一連接導體23，另一定位臂則連接導體25。因此，受測電路板的電阻只會受到測試針2的電阻以及測試針2與電路板測試點之間的接觸電阻的影響。
圖3與圖4呈現第二實施例，其中定位臂6至9位于導電槽27之內；導電槽27能防護作為電子導線的定位臂而避免受到電子輻射的影響。導電槽27有一基部28及兩側壁29。
如同下部定位臂8和9，導電槽27電連接至接地栓12。橫網29a與基部28上的測試針2相鄰；橫網限制下部定位臂8和9向下移動，其中橫網29a在座架10的裝設點高于下部定位臂8和9的固定點。藉此，由測試針2與定位臂7至9所組成的組件會從圖1所示原始位址稍微上升，且定位臂6至9處于預張力狀態。
此預張力能確保當測試探針1快速加速時，加速期間所產生的力不會造成測試針2相對于座架10發生移動，并可以需要方式用測量片觸發光電開關。
在本發明的范圍內亦可以用管狀防護元件來取代導電槽；管狀防護元件亦能從上方保護定位臂。
測試探針第三實施例(圖5與圖6)大致等同于上述兩實施例；因此，相同部件將以相同的標號來表示。上部定位臂6和7以及下部定位臂8和9均由薄銅/鈹片或彈性鋼蝕刻制成，厚度約50微米至200微米。任何導電性及彈性良好的金屬片均適用。因此，成對的定位臂組均為窄金屬片條；由上往下看，成對的定位臂排列成V字形。橫網55大致形成于上部定位臂6和7之間的縱向中心；測量片56接于該橫網55并向下彎曲。橫網位于定位臂曲率方向改變的點上(即拐點)(圖7)。
測量片56另有一測量邊緣(圖中未顯示)，此邊緣與光電開關元件16嚙合。然而此測量邊緣沿水平方向排列；光源與光傳感器沿垂直方向延伸，使光電開關元件16能發射出與測量片56插入深度成正比的信號。定位臂6至9的端部為板片59，其通過黏合、螺栓或鉚釘連接固定于座架10。
下部定位臂8和9位于基片57上；基片由非導電性材料制成。由上往下看，基片57從座架10至測試針2的區域呈V字形；亦即從座架10向測試針2逐漸縮小。基片57限制定位臂向下移動。
如上述兩實施例，測試針2設有針狀物3及防護層4。間隔套管58配置在下部定位臂8和9與上部定位臂6和7之間的區域內；間隔套管58由電絕緣材料制成，并環繞定位臂8和9與定位臂6和7之間的防護層4。間隔套管58實體接觸定位臂6至9，并使定位臂通過其端部固定在距離座架10的最遠處。上部定位臂6和7電連接針狀物3；下部定位臂8和9電連接防護層4。
在此實施例中，座架10大致為一方形體，其安裝在基片57上；下部定位臂8和9位于座架10與基片57之間。座架10面向測試針2的壁60的底邊緣為斜面，使下部定位臂6和7能稍微露出，并能自由地從壁60的后方區域向上移動。
在面向遠離測試針2的一側，基片57從座架10稍微向外延伸。在此區域內，接觸點排列在基片57上；接觸栓61從這些接觸點向上延伸而到達接觸片62。電導線63固定于后者，并電連接接觸栓61；測試探針1藉由接觸栓61電連接測試器。在此區域內，基片57亦實體連接測試頭的薄壁15。
光電開關元件16與上部定位臂6、7經由基片57上的導體路徑電連接接觸栓61，同時連接網67從上部定位臂的板片59下向延伸到基片57，并與對應的導體路徑接觸。
在操作模式中，測試探針第三實施例相當于上述兩個實施例。
在另一實施例中，每一測試探針使用一個測試針以外，亦可使用兩彼此相鄰平行排列的測試針，并以定位臂對其加以支撐，以便能進行四導線測量，其中此種電路包含電流源，且只有在電路板測試點22上包含電壓源。
本發明測試探針的另一優點在于若測試探針發生碰撞，指狀測試器程序設定錯誤時即可能會發生此種情況，定位臂可當作預設的減速點，因而本發明測試探針1只有較小的測試頭模塊被損壞，并可通過更換新的測試針及新的定位臂而加以修復。
如圖9至圖11所示，最好本發明測試探針由線型馬達帶動。
圖9所示線型馬達30有兩個磁通量元件31、32；由側邊看時呈U字型，各磁通量元件有一基部33及排列在基部33端點的磁鐵心34。在各實施例中，基部由軟磁材料制成。各磁鐵心34有一個與基部33相鄰的永久磁鐵35。磁通量元件31及32的永久磁鐵35各以其磁南極或磁北極相鄰于基部33而交錯排列。永久磁鐵35背對基部的一面設有一極部36；由側邊看時呈U字形。這些極部36各自具有一基部37及兩極壁38；極部的排列方式使其基部37與永久磁鐵35相鄰。在各實施例中，極壁由驅動線圈39構成。各驅動線圈39在極部36的兩極壁38上延伸。
驅動線圈在極壁38上延伸的區段彼此相對纏繞。其中一驅動線圈39處于激態時，永久磁鐵所產生的磁通量會在極壁區域內增強，并在同一極部的另一極壁區域內變弱。以較佳實施例而言，將激態電流設定為磁通量能完全通過極壁38之一的區域變弱而得以抵銷，并在另一極壁區域內倍增。在圖9所示實施例中，上極部36的驅動線圈39處于激態，因此能集中通過兩相對極部36(請參照磁通量線42)上極壁的磁通量。下極部36的驅動線圈并未處于激態，因而磁通量均勻分布在極部36的兩極壁38。
導板40設于兩磁通量元件31和32極部36的極壁38未固定端，其中氣噴嘴41等間隔設置。這些氣噴嘴41的設計能通過氣噴嘴41使空氣由極部36適接于導板40的側邊處吹入，并在導板40的另一側邊排出。
配有導板40的磁通量元件31和32兩者彼此相對排列，使得永久磁鐵35與其磁極交錯排列，使磁通量線42通過磁通量元件31和32兩者。
磁通量元件31和32兩者的導板40彼此平行而相距預設距離D。
電樞板43位于兩導板40之間，其由非磁性材料制成，例如陶瓷材料、塑料或非磁性金屬(例如鋁或銅)。條狀電樞元件45以等間隔d插入電樞板43內；條狀電樞元件45由磁性材料制成，例如鐵。兩相鄰電樞元件45的距離選定為d，以使下列情況成立— 若電樞元件45位于兩相對極部36的兩極壁38之間，則由非磁性材料44所制成的電樞板43區段排列在同一極部36的另兩極壁38間的區域內。
— 在任一實施例中，電樞元件45與線型馬達30另一極部36的成對極壁38間的非磁性材料區段之間存在一邊界區。
本發明測試探針1接附在電樞板43的一端。
以下將詳細描述線型馬達30的操作模式。
在操作過程中，空氣由氣噴嘴41吹至電樞板43，使得電樞板43與導板40之間維持一段距離，因而電樞板43與導板40之間沒有機械摩擦。在此，空氣吹入壓力約為2-6bar，產生厚度約5-10微米的氣墊。這種氣墊能自我定心；即，若電樞板43經外界影響而擠壓兩導板之一，則縮短的距離會使壓力增加，進而重新回到原來的距離。
磁通量元件31和32的驅動線圈39會交替受激發。藉此，永久磁鐵35的磁通量會集中在極部36的一極壁38內，并在極部的另一極壁38內縮減。在圖9中，兩個上極部的驅動線圈39被激發，因而磁通量集中通過上極壁。下極部36的驅動線圈并未處于激態，因而磁通量線42均勻分布在兩極壁38。
在相對極壁38的區域內(磁通量集中通過其間)，當距離最近的電樞元件45被吸引時，會導致電樞板43沿移動方向46移動(向下或向上)。通過相當于正弦曲線的激發電流模式對驅動線圈39進行驅動，使電樞板43能均勻向下或向上移動；兩驅動線圈各由磁通量元件31和32予以驅動，且相位移90°。對相對排列的驅動線圈進行同步驅動。此驅動模式符合習知的線型馬達。
本發明的線型馬達原理在于電樞板及其電樞元件45依線性方式沿預定方向排列，并借助精巧的磁性驅動而在由數個電樞元件所構成的區域上方移動；這些固定點的間隔相當于相鄰電樞元件之間距離的一半。
本發明線型馬達的主要優點在于電樞板43非常輕。在本發明的線型馬達原型中，電樞板的重量為10克。此電樞板為陶瓷板；由軟鐵材料所制成的電樞元件插入該電樞板內。
由于本發明電樞板及測試探針1的重量輕，因此施加很小的力即能使其快速地加速及減速。此外，由于在電樞板移動過程中不存在機械摩擦力，所以出現的運動力很小。如此能以非常快的速度接觸受測電路板的測試點；運動力較小即表示造成電路板受損的危險性很小。本發明的原型能獲得800m/s2的加速度及負加速度。
圖10呈現圖9所示線型馬達的簡化實施例，其中仍設置兩磁通量元件47和48；磁通量元件47等同于圖9中的磁通量元件31，所以等同的部件以相同標號表示。
磁通量元件48僅包含基部49及兩磁鐵心50。基部49及兩磁鐵心50均由磁性材料制成。由側邊觀看時，磁通量元件48呈現為U字形。由側邊觀看時，磁鐵心50亦為U字形；極壁51成雙相對于磁通量元件48的極壁38。磁通量元件48另有一帶氣噴嘴41的導板40，該導板40接附于極壁51的自由端。
因此，磁通量元件48形成與主動式磁通量元件47相反的被動式磁通量元件。
與圖9所示實施例相比，圖10所示線型馬達實施例結構較為簡易且成本較低。
圖11顯示線型馬達的第三實施例。圖11亦有兩磁通量元件52和53。磁通量元件53等同于圖10的被動式磁通量元件48。等同部件以相同標號標示。磁通量元件52的形式大致等同于磁通量元件53，包含基部49及呈極部形式的兩磁鐵心50，且各極部有兩極壁51。由于將驅動電樞板43的驅動線圈39設于極壁上，所以極壁51較長。線圈54取代上述實施例當中所使用的永久磁鐵，環繞在磁通量元件52的基部49上；通過該線圈在磁通量元件52和53上施加靜磁場。改變靜磁場即能改變支撐電樞板43的力。因此，靜磁場為可變的。然而，靜磁場的變化率遠小于驅動線圈39所產生的磁場變化率；驅動線圈39能以較高頻率通斷或逆向。
由于通過驅動線圈的激發可使靜磁場依照圖9所示實施例的方式集中在極壁38上，所以磁場的改變亦能控制促使電樞板移動的力。因此能夠實現輕微接觸，使用這種線型馬達時，原則上亦可利用配有不具彈簧測試針的測試探針。
圖13顯示用來測試非構成件電路板21的測試器示意圖，該測試器為指狀測試器。指狀測試器有數個測試頭68，各測試頭由本發明的測試探針1及上述線型馬達30之一所構成。
指狀測試器設有用來支撐受測電路板21的區域，且該區域由定位臂64支撐。至少一交叉條65位于支撐區的上方區域，且在支撐區上方延伸。以較佳實施例而言，有數個交叉條65固定在指狀測試器上，或可在指狀測試器上移動。若交叉條65固定在指狀測試器上而不能移動，則測試頭設有一旋轉組件，通過該旋轉組件至少使測試探針1繞著垂直軸旋轉。
各測試頭68耦合一傳送帶66，藉此傳送帶能使各測試頭68自動沿著各自的交叉條65往返移動。以較佳實施例而言，兩個測試頭68裝設在交叉條上，以便兩傳送帶66適接于交叉條65。
在操作中，測試探針1及其探針尖端5通過在平行于電路板21的平面上移動而定位于受測電路板測試點22的上方。然后利用線型馬達30使接觸尖端下降到電路板的測試點22上，直到探針尖端5接觸到電路板測試點為止。接著進行電測量；測量完成后，測試探針再度上升并移到下一個電路板測試點。
本發明的線型馬達能獲得高達80g的加速度。
利用本發明的指狀測試器，可進行高速(例如1.5m/s)的垂直運動，且使施加在電路板測試點上的機械脈沖為最小。在測試中顯示將彈性塑料材料(例如FA 4、環氧化物薄膜等)構成的塑料薄膜插入指狀測試器來取代電路板時，即使測試探針以最高速度在薄膜上移動，探針尖端也不會在薄膜上留下接觸壓痕。
圖13所示指狀測試器只在受測電路板21的其中一側面上設有測試頭。在本發明范圍內，當然可將指狀測試器設計成在受測電路板兩面上均有測試頭、交叉條等。
權利要求
1.一種指狀測試器的測試探針，用于測試電路板，其不具獨立驅動器，且該測試探針具有帶探針尖端的測試針，該探針尖端可接觸到電路板測試點，測試針可通過至少兩彈性定位臂而樞轉接合于座架，其中至少一定位臂由導電材料制成，并電連接該測試針。
2.如權利要求1所述的測試探針，其特征在于所述兩定位臂由導電材料制成，并電連接該測試針。
3.如權利要求2所述的測試探針，其特征在于兩對定位臂配置在一個平面上，其一端固定于所述測試針，另一端固定在所述座架上，俯視時，各對定位臂展開成三角形。
4.如權利要求1至3任一所述的測試探針，其特征在于所述測試針由防護層所環繞，所述防護層電連接定位臂，所述定位臂具導電性且接地。
5.如權利要求1至4任一所述的測試探針，其特征在于當由側面觀看時，所述定位臂呈梯形。
6.如權利要求5所述的測試探針，其特征在于較接近所述探針尖端的定位臂的長度比遠離所述探針尖端的定位臂的長度更長。
7.如權利要求6所述的測試探針，其特征在于由側面觀看，遠離所述探針尖端的定位臂(6、7)的長度表示為變量a，較接近所述探針尖端的定位臂(8、9)的長度表示為變量b，測試針(2)的長度表示為變量L，測試針(2)介于各定位臂之間的區段長度表示為變量L0，且這些長度滿足以下關系式a≈b(1-tanL0L)]]>
8.如權利要求1至7任一所述的測試探針，其特征在于所述定位臂至少部分被防護層包圍。
9.如權利要求1至8任一所述的測試探針，其特征在于設有預張力元件(29a)，以一定量沿接觸的相反方向預張緊所述定位臂。
10.如權利要求1至9任一所述的測試探針，其特征在于設有位置傳感器，用以確定所述測試針相對于所述座架的位置。
11.如權利要求10所述的測試探針，其特征在于所述位置傳感器有光電開關，其有光學測量部件設于所述座架上，且所述位置傳感器有測量片，用以中斷設于所述測試針上的光學測量部件。
12.如權利要求11所述的測試探針，其特征在于所述光學測量部件有預設延伸方向，大致與所述測試針移動方向成直角，且所述測量片有一中斷邊緣，其與所述光學測量部件的延伸方向成一角度。
13.一種指狀測試器，用于測試非構件型電路板，其至少包含線型馬達，其設有彼此相對排列的兩靜磁通量元件(31、32；47、48；52、53)；以及一電樞板(43)，其以可移動方式裝設于所述靜磁通量元件之間，并由非磁性材料制成，且具有呈等距間隔的條狀電樞元件(45)，所述電樞元件由磁性材料制成，其中如權利要求1至12任一所述的測試探針(1)裝設在所述電樞板(43)上。
14.如權利要求13所述的指狀測試器，其特征在于所述等磁通量元件(31、32；47)至少其中之一具有一個或多個永久磁鐵，且在面向所述電樞板(43)的端部上具有數個極壁(38)，驅動線圈(39)裝設于所述極壁上。
15.如權利要求13所述的指狀測試器，其特征在于所述磁通量元件(31、32；47)之一或一個以上具有至少一個用于產生靜磁場的線圈(54)，且在面向所述電樞板(43)的端部上有數個極壁(38)，驅動線圈(39)裝設于所述極壁上。
16.如權利要求13至15任一所述的指狀測試器，其特征在于氣噴嘴設于兩磁通量元件(31、32；47、48；52、53)上，各氣噴嘴對著所述電樞板而在所述電樞板(43)與所述磁通量元件(31、32；47、48；52、53)之間形成氣墊。
全文摘要
本發明涉及指狀測試器的測試探針，用于測試非構成件型電路板。測試探針具有帶探針尖端的測試針，探針尖端可接觸到電路板測試點，并可通過至少兩彈性定位臂而樞轉接合于一座架。本發明的特點在于至少一固定臂由導電材料制成，并電連接測試針。本發明的指狀測試器具有測試探針，該測試探針由特殊線型馬達驅動。
文檔編號G01R1/06GK1585901SQ02822468
公開日2005年2月23日 申請日期2002年11月14日 優先權日2001年12月7日
發明者維克多·羅曼諾夫 申請人:德商·Atg測試系統股份有限公司