(57)【要約】  ケーブルアセンブリコネクタは本体部を有しており、その本体部には多数のコンタクトエレメントが接続されている。各コンタクトエレメントは蛇行する形状に形成された細長い導体であって、本体部から突出するコンタクト端部を有している。各コンタクトエレメントのコンタクト端部は、本体部と反対方向に凸な凸面の表面を有する湾曲した部分を有しており、各コンタクト端部の自由端は本体部の方へ反曲している。コネクタはコンタクトエレメントの後方端部に接続されている平面状の回路エレメントを含むことができ、可撓性のケーブルをコネクタに接続することができる。コネクタは、コネクタのコンタクトエレメントとコンタクトアレイとを位置合わせさせること、端子をコンタクトアレイに対して押すこと、及びコンタクトアレイから可撓性のケーブルを介して、ケーブルに接続されている装置へシグナルを送ることによって、プリント回路アセンブリのエッジから離れた位置に、露出するコンタクトアレイを有するプリント回路アセンブリをテストする方法に用いることができる。
2008516408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部；ならびに
前記本体部に接続される複数のコンタクトエレメントであって、それぞれが、（ｉ）連結された形状に形成された細長い導体であって、および（ii）前記本体部から突出する接触端部を有しており、各コンタクトエレメントの接触端部は本体部と反対方向に凸な凸面の表面を有する湾曲した部分を有しており、各接触端部の自由端は本体部の方へ反曲しているコンタクトエレメントを有してなるコネクタ。
【請求項２】
連結された形状が、全体として半円形のエレメントによって連絡される、複数の実質的に平行なエレメントを有する蛇行する形状であって、蛇行する形状は好ましくは少なくとも４つの実質的に平行なセグメントを有する請求項１記載のコネクタ。
【請求項３】
本体部が主たる表面を規定しており、前記主たる表面から接触端部が突出しており、各接触端部は前記主たる表面とそれぞれ交差する対向する端部を有するワイヤループの形態である請求項１記載のコネクタ。
【請求項４】
各コンタクトエレメントが、本体部から延びる後方端部を有している請求項１記載のコネクタ。
【請求項５】
接触端部は本体部から第１の方向へ突出しており、各後方端部は本体部から第１の方向とは反対の第２の方向へ延びている請求項４記載のコネクタ。
【請求項６】
コンタクトエレメントの後部に接続される平面状の回路エレメントを有しており、好ましくは前記平面状の回路エレメントに接続されるケーブルを有する請求項４記載のコネクタ。
【請求項７】
回路エレメントの主たる表面上のコンタクトアレイをプローブするためのケーブル・アセンブリであって、
前方表面および反対側の後方表面を有する本体部；
前記本体部の後方表面から延びるケーブル；
前記本体部に接続されるコンタクトエレメントのアレイであって、各コンタクトエレメントは本体部の前方表面から突出する接触端部を有しており、各本体部の接触端部は本体部と反対方向に凸な凸面の表面を有する湾曲した部分を有しており、各接触端部の自由端は本体部の方へ反曲しているコンタクトエレメントのアレイを有してなるケーブル・アセンブリ。
【請求項８】
各コンタクトエレメントは連結された形状を有するように形成された細長い導体である請求項７記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項９】
連結された形状が一般に半円形の要素によって接続された実質的に平行な複数の要素を含んでおり、好ましくは、連結された形状が少なくとも４個の実質的に平行なセグメントを含んでいる請求項８記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項１０】
各接触端部は、それぞれ前方表面と交差する対向する端部を有するワイヤロープの形態である請求項７記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項１１】
コンタクトエレメントの後方端部に接続される平面状の回路エレメントを有しており、好ましくはコンタクトエレメントが対になって設けられており、各対の後方端部が回路エレメントの対向する表面に接続されている請求項７記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項１２】
プリント回路アセンブリのエッジから離れた位置に露出するコンタクトアレイを有しているプリント回路アセンブリをテストする方法であって、
端子を有する可撓性のケーブルに、可撓性の突出コンタクトエレメントのアレイを供給する工程；
端子のコンタクトエレメントとコンタクトアレイとを位置合わせさせる工程；
端子をコンタクトアレイに対して押圧する工程；および
コンタクトアレイから可撓性のケーブルを介して、ケーブルに接続されている装置へシグナルを送る工程
を有してなる方法。
【請求項１３】
コンタクトアレイが電気バスの中間の位置に配置される請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
端子を押圧する工程は、端子内の複数の板バネを屈曲させることを含んでなる請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
各コンタクトエレメントは、プリント回路アレイの方へ延びる湾曲した中間の部分を有する細長い導体であって、端子を押圧する工程は、コンタクトアレイの各エレメントを、導体の中間部分のそれぞれの凸な部分に接触させることを含んでなる請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
各コンタクトエレメントは、複数の湾曲した部分を有する細長い蛇行したスプリング部を有しており、端子を押圧する工程は、各湾曲した部分で曲げることによって、コンタクトエレメントに軸方向の屈曲を生じさせることを含んでなる請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気ケーブル及びコネクタ、特に、プリント回路アセンブリ上のコンタクトポイント（contact points）を試験するためのプローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
プローブは、電子デバイス及び部品を試験する方法において用いられている。そのようなデバイスは、シグナル管理に感度のより設計を必要とする高周波で動作する。同様に、そのようなデバイスをテストするためのプローブは、分析すべきシグナルの低下を防止するため、高周波でシグナルを伝達できることが必要とされる。高周波デバイスをテストするための常套のプローブは、スリーブの中で往復運動する細長い（又は長尺の）ピンを有するスプリングピンを使用する。これらは高周波で効果的に機能し、制限された力で長い伝達距離を提供するが、製造するのにコストがかかり、特に多数の部位について同時にプローブする（probing）ための多数の接点のアレイが必要とされる用途については、高いコストががかる。
【０００３】
さらに、多数の常套のプローブは、軸方向のコンタクトを採用しており、それは試験すべきデバイスの金属表面上の薄い層の中に存在し得る、酸化物またはその他の汚染物質のために、正のオーミック接触を常に提供するわけではない。細長いニードル状のピンを有するプローブは、特に、そのようなフィルムを破損するような引っ掻き動作または滑り動作を行うような何らかの動作のために特に不適当であって、そのような動作が試みられた場合は、プローブまたはデバイスの望ましくない摩耗または損傷を発生させる可能性がある。
【０００４】
電子部品が実装された回路基板をテストする場合に、常套のテストでは基板上のエッジコネクタを使用するが、これは基板上の導電性配線（conductive trace）の終端における金属ストリップである。しかしながら、これには、エッジコネクタが基板エリアの大部分を占めるということ、およびテストについて重要な中間のノード（node）を有する特定の相互作用する部品どうしの間に必ずしも配置されないこと等、いくつかの問題点を有している。
【０００５】
高周波特性を必要とする既存のプローブは、一般に、デバイスのシグナルをテスト及び処理するための電子部品を有する回路基板上に支持されている。従って、そのようなプローブの構成は扱いにくく、デバイスのすべての部分へのアクセスを困難にしている。
さらに、そのようなプローブ構成では、オペレータまたは機械視認システム（machine vision systems）がアライメントを確認するために接触部位を観察することが容易ではないので、より高価なロボット・アライメントシステム（robotic alignment systems）を必要とする。
【０００６】
（発明の概要）
この発明は、本体部と、該本体部に接続される多数のコンタクトエレメントとを有するケーブルアセンブリコネクタを提供することによって、従来技術における制約を克服するものである。各コンタクトエレメントは蛇行する形状に形成された細長い導体であって、本体部から突出する接触端部（contact end portion）を有している。各コンタクトエレメントの接触端部は、本体部と反対方向に凸な凸面の表面を有する湾曲した部分を有しており、各接触端部の自由端は本体部の方法へ反曲している。コネクタは、コンタクトエレメントの後方端部に接続されている平板状の回路エレメントを有することができ、コネクタには可撓性のケーブルを接続することができる。コネクタは、コネクタのコンタクトエレメントをコンタクトアレイと位置合わせさせること、端子をコンタクトアレイに対して押圧すること、ならびにコンタクトアレイから可撓性のケーブルを介して、ケーブルに接続されている装置へシグナルを送ることによって、プリント回路アセンブリのエッジから離れた位置に露出するコンタクトアレイを有するプリント回路アセンブリをテストする方法に用いることができる。
【０００７】
（好適な態様例の詳細な説明）
図１は、電子的プロービング及びテスティングシステム１０を示しており、そのシステムは、電子試験装置またはコンピュータ１２、その電子試験装置から延びており及び接続されるケーブルアセンブリ１４、ならびにプリント回路アセンブリ１６などを試験中のデバイスを有している。装置１２は、常套の高速デジタルオシロスコープ、ロジックアナライザ、または高速デジタルもしくはアナログ回路をテストするために用いられるその他の同様のデバイスであって、シグナルを装置ディスプレイ上で見ることができるように、シグナルを分析する内部の電気回路に接続されている多数の接点を有するコネクタポート２０を有している。
【０００８】
試験中のデバイスはいずれかの電子デバイスであってよい。図示する態様例において、デバイスは導電性の配線２４のパターンを有してプリントされたプリント回路基板２２であって、その表面には多数の電子部品２６、例えば集積回路（ＩＣ）が取り付けられている。部品は、基板上の導電性パッドのアレイに電気的に接続されており、基板上の配線（全体は図示しない）を介して相互に接続されている。基板は、エッジコネクタストリップ３０などのインタフェース連結部を有することができ、それは電気回路に接続されており、基板が、１つの部品である電子アセンブリに組み込まれる場合の接続のために露出している。
【０００９】
試験中の装置は、ミッド−バス・パッド・アレイ（mid-bus pad array）３２を有している。アレイは、複数の露出する導電性パッド３４であり、各パッドは、少なくとも２つの部品またはコネクタの間に接続を形成するバス３６上の１つの配線のみに接続される。別の態様例では、アレイは、１又はそれ以上の部品とエッジまたは他のコネクタの間の配線に配置されることがある。いずれにしても、アレイは、エッジコネクタに接触することが不適当であるコネクタにアクセス可能できないように、基板のエッジ（縁部）から離れて配置される。ミッド−バスの位置にてプロービングすることによって、プローブは外部のコネクタに決して達しないラインにアクセスでき、従って、部品どうしの間のラインにおけるシグナルを分析して、性能、誤差またはその他の特性を決定することができる。アレイは、以下に説明するように、テストプローブと互換性を有するいずれの構成であってもよいが、好ましい態様例では、１．３ｍｍ（０．０５０インチ）だけ間隔をおいて離れているデュアル・イン・ライン構成（dual-in-line configuration）の一対のパッドの列であって、中心間の間隔が２．５ｍｍ（０．１００インチ）で位置合わせされているパッドの列である。好適な態様例において、パッドは２７個のパッドの２つの列に配置されるが、別の態様において、１から３までまたはそれ以上の数の列を用いることもできる。
【００１０】
ケーブルアセンブリ１４は、装置のコネクタポート２０と脱着自在に係合する第１の端部４０を有している。ケーブルアセンブリは、以下に詳細に説明するように、端子アセンブリ４６を有する反対側の自由端４４を有している。ケーブルは、フラット−リボン形態に配置されたワイヤ５０のリボンを有しており、ワイヤが相互に隣接するように、ワイヤは近くに配置されている。好ましい態様において、アドレスされるテストパッドの２つの列のために、ケーブルは、１つが１つの列に対応する２つの平らなリボンを有する。
【００１１】
各ワイヤは、絶縁体層５４によって包囲された中心導体５２を有する同軸状のワイヤである。箔または巻き付けたワイヤストランドの導電性シールド５６が絶縁体層を包囲し、絶縁性ジャケット６０がシールドを包囲する。好適な態様において、中心導体は３４ゲージ（34 gauge）であり、絶縁層は０．６１ｍｍ（０．０２４インチ）の厚さを有している。シールドおよびジャケットは、各ワイヤを総直径で１．０ｍｍ（０．０４１インチ）にしている。別態様において、コネクタ接点間隔の機械的な制約を考慮して、所望の特性をもたらすように、ワイヤのパラメータを調節することができる。
【００１２】
端子アセンブリ４６は、プラスチックのハウジングもしくはブロック６２、本体部の中に取り付けられ、および本体部から部分的に突出する一組のスプリング・コンタクトエレメント６４、ならびに該コンタクトエレメントおよびワイヤの端部に電気的に接続されるプリント回路エレメント６６を有している。
【００１３】
図２を参照すると、ブロック６２は、前方表面７０、後方表面７２、細長い主たる側面７４、７６、および端面（図１に示す）を有する矩形の本体部である。ブロックは、前方表面から後方表面へ延びる多数の通路８０を規定しており、１つの通路は各導体エレメントに対応する。通路の列は、ブロックの長手方向を端部から端部まで、前方表面７０から後方表面７２まで延びており、主たる側壁７４および７６から等距離で平行に配置される中間の隔壁（medial septum）８２によって、一方向に互いに分離（または隔離）されている。通路は、同じ列の隣接する通路から、仕切り壁８４によって互いに隔てられている。従って、各通路は、（ブロックの端部壁によって規定される一番端の通路を除いて、）中間の隔壁、側壁７４または７６、および一対の仕切り壁８４によって規定されている。後方表面近くの各通路の中では、中間の隔壁８３から側方にシェルフ（shelf）８６が延びている。シェルフは、そのノーズ（または先端部）は側壁７４または７６の内側表面に接近して小さなギャップ９０だけが残されるように、仕切り壁８４どうしの間にわたって拡がって延びている。
【００１４】
スプリングコンタクトエレメント６４は、ブロックの各通路８０の中に収容されている。各スプリングは、一定の幅で細長いフラットなストリップであって、それぞれストリップの面に平行な軸まわりに形成されている、一連の曲がり部（ベンド部）および湾曲部（カーブ部）を有する連結された形状（または節のある形状（articulated shape)）に形成されている。従って、図示する形状に形成されると、ストリップの主たるエッジはそれぞれの平面を占める。スプリングは、ブロック６２の後方表面から全体として垂直方向に突出する後方端部９２、連結された中間の部分９４、および弓状のコンタクト部９６を有する。後方部分は、内側を向いた後方コンタクト表面１００を有している。中間の部分は、多数の半円形形状のヘアピン状ベンド部と、そのベンド部を連絡するまっすぐなセグメント（straight segments）とを有する蛇行する形状（serpentine shape）を有している。まっすぐなセグメントは、全体として前方表面と平行であって、コンタクトアレイに接触させる端部の動作の軸方向である。
【００１５】
スプリングは、限られた長さのまっすぐな第１のセグメント１０２、第１のセグメントに連絡しており、中央の方に凹んでいる第１のベンド部、第１のベンド部に連絡するまっすぐな第２のセグメント１０６、およびまっすぐな第２のセグメント１０６に連絡しており、側方に対して凹んでいる第２のベンド部を有している。蛇行する形状は、セグメント１１２、ベンド部１１４、セグメント１１６、ベンド部１２０、セグメント１２２、ベンド部１２４、セグメント１２６、ベンド部１３０およびセグメント１３２と続いている。ベンド部１３４は、セグメント１３２に連絡して、約１２０度の弧をなしており、これに連絡するセグメント１３６は角度の付けられた向きに延びて、ブロックの前方表面７０によって規定される平面を通過している。弓状のコンタクト部１４０は、ブロックの方へ反り返って（または反曲して）おり、ブロック表面７０に平行な接線表面部を有する凸面のコンタクト表面１４２を有して、ブロックから凸面状に離れている。まっすぐな端部セグメント１４４は、表面７０の平面を通って、軸方向に後方へ、通路８０の中へ部分的に延びている。従って、テスト中にデバイスに当接し得る端部がブロック表面を越えて露出することがないように、弓状のコンタクト部のうちの中間の部分だけがブロックから突出している。
【００１６】
スプリングは、セグメント１０２と１０６との間でしっかりと支えられているシェルフ８６によってブロックの各通路の中に固定されている。その際、シェルフ８６のノーズがベンド部１０４によって密接して取り囲まれる。スプリングは、まっすぐなセグメントおよびベンド部の屈曲によって、コンタクト表面１４２に適用された軸方向圧力の下で操作される。接触部が表面７０の平面である完全に押圧された位置へ全体的に変位する際に、そのスプリング力はあまり大きくは増大しない。ベンド部１１０、１１４、１２０、１２４、１２６および１３４は、力の作用下で自由に屈曲する。それぞれの方向のベンド部は等しい数で力の均衡を生じさせ、従ってスプリングは、コイルバネと同様に、ほとんど軸方向の力に対応する。まっすぐな部分は、板ばねが更に可撓性をもたらすように、さらに屈曲する。
【００１７】
屈曲の際に、コンタクト部のポイントの動作は完全にまっすぐでなく、隣接するベンド部１３４の幾何形状のために、わずかに弓状である（または湾曲している）。これによって、コンタクト部が押し付けられるパッドの上に、接触の際にわずかに擦れを生じ得ることになる。しかし、この擦れは、いくつかの交番状の湾曲の釣り合いが取れた幾何学的形状によって、かなり制限されており、従って、擦れは非常に軽微であって、ニードル摩耗または損傷は回避（または防止）される。同様に、コンタクト表面が滑らかな凸面形状の湾曲部であるので、摩耗は制限されて、上述したように、スプリングの自由端は凹まされる。
【００１８】
好適な態様例において、スプリングは、０．１３ｍｍ（０．００５インチ）の厚さ、０．３８ｍｍ（０．０１５インチ）のストリップ幅、および５．６ｍｍ（０．２２０インチ）のストリップ長を有するＢｅＣｕ（ベリリウム銅）材料によって成形される。これらのパラメータは、必要な性能特性を提供するために、変更することができる。
【００１９】
コンタクト（または接点）が正しい間隔で配置されるならば、電気的なリアクタンス性インピーダンス（electrical reactive impedance）は変動し得る。リアクタンス性インピーダンスを変えることによって、接点どうしの間のカップリングを、シングルエンド特性インピーダンス構成（single ended impedance configurations）のために最小化することができる。リアクタンス性インピーダンスを変えることによって、差動インピーダンス（differential impedance configurations）構成のために最大化することもできる。
【００２０】
プリント回路エレメント６６は両面基板であって、各側面にシグナル・コンタクト（または信号接点）１４６のアレイを有している。アレイにおけるコンタクトは互いに電気的に隔離されており、スプリング・コンタクトの間隔と同じ間隔にて配置されている。各シグナル・コンタクト１４６は、基板の前端部１５０の長軸に対して垂直に配向されている細長いストリップであって、ブロックの後方表面７２に当接している。細長いグランドコンタクト１５０は、基板の各側面において、後端部１５２の全長に沿って配置されている。同軸ケーブル５０はそれぞれハンダ接合材によって、パッドに電気的および機械的に接続されている。各中心導体５２はそれぞれのコンタクト１４６にハンダ付けされており、各シールドはコンタクト１５０に接続されている。スプリングの後方部分９２の表面１００はコンタクト１４６の前方部分に同様にハンダ付けされている。
【００２１】
デバイスをテストするためのシステムは、端子のコンタクト・エレメントをデバイスのコンタクト・アレイと位置合わせさせること、コンタクト・アレイに対して端子を押圧すること、およびコンタクトアレイから可撓性のケーブルを介して、ケーブルに接続されている装置へシグナルを送ることによって動作する。コンタクト・アレイは電気バス（electrical bus）の中間の部分に配置されており、その他の手段ではアクセスできないデバイス・コネクタへのラインへのアクセスを提供し、端子を押圧する過程では、端子の中の板バネは屈曲する。デバイスのメッキを損傷するおそれなしに、広い面積のコンタクト（接点）を提供して、スプリングの凸面の部分によってコンタクトが形成される。
【００２２】
図３は、テスト中のデバイス２２を別の態様のプローブアセンブリ２００によって調べる際の、別態様のプローブ構成を示している。プローブアセンブリは、露出する導体パッド２０４のアレイを有するプリント回路基板２０２を有している。パッドは、基板の自由端２０６に配置されており、ケーブルまたはその他の導体を介してテスト装置に接続される配線に接続されている。
【００２３】
板バネコンタクト２１０は各パッドにハンダ付けされている。各コンタクトは、０．１３ｍｍ（０．００５インチ）の厚さを有するＢｅＣｕ材料のシートによって形成されている。以下に説明するように、コンタクトは湾曲しており、湾曲部はコンタクトの長さに対して垂直な軸まわりでカーブしている。図４Ａおよび４Ｂに示すように、コンタクトは、パッドに重なるフラットなベース部２１２、連結された中間の部分２１４、および湾曲した端部分２１６を有している。図４Ｂに示すように、コンタクトは連結された（または複数の節のある）形状(articulated shape）を有している。中間の部分は、ベース部分２１２に隣接している上向きに湾曲した部分２２０を有している。湾曲した部分は、フラットな部分の上方の約０．５１ｍｍ（０．０２０インチ）の高さへ、約６０度の弧をなして上方に曲がっている。中間の部分は、そこから反対方向へ鋭く曲がっており、まっすぐな部分２２２はベース部分に対してわずかに１０度程度上向きに角度付けされている。まっすぐな部分の端において、端部は、約０．２５ｍｍ（０．０１０インチ）の半径で、９０度の弧２２４をなして湾曲している。端子端部２２６は弧の端から上向きにまっすぐに延びているが、わずかに後方のベース部分の方へ、ベース部分に対して８０度の角度をなしている。
【００２４】
上述した第１の態様例と同様に、中間の連結された形状の部分によって、軸方向の力に対応して中間部分が屈曲することができる。接触すべき表面から後方へ延びる端部分を有する湾曲した端部分によって、摩擦による損傷が防止され、コンタクトによって接触される表面を、露出したコーナー部またはエッジ部によって削ることなく、わずかな擦れ程度での接触が可能となる。
【００２５】
上述した事項は、本発明の好ましい態様例および別の態様例であって、本発明がこれらの例に限定されることを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の好適な態様例によるケーブルアセンブリおよび関連するデバイスの斜視図である。
【図２】図２は、図１のケーブル端子の拡大した側方断面図である。
【図３】図３は、本発明の別の態様例によるプリント回路基板ベースのプローブの斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図１の態様例によるコンタクトの平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図１の態様例によるコンタクトの側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2008516408.tif 000007
【国際調査報告】
2008516408.tif 000008
2008516408.tif 000009
2008516408.tif 000010