基于双浮动结构的高质量信号传输高频连接结构的制作方法

1.本发明涉及电气元器件接插技术领域，尤其是应用于芯片测试设备所使用的高频信号传输的连接器及链路。


背景技术：

2.芯片测试通常需要一个探针座(图1中的扇形结构)和pcb板(图1中的圆盘形结构)接触来实现信号的传输，以此来测试芯片的各项参数，并判断芯片的具体性能。芯片测试设备探针座有很多端口，端口的数量根据芯片的测试要求来定义，这些端口分为高频芯片端口，低频信号端口。同样的这些端口的对接端pcb板上，也分布有与高频信号和低频信号的接触的pad，如图1所示。
3.现有技术中，芯片测试设备包括pcb板1、底座13、上盖9、塑胶基座12、低频信号传输组件10、高频信号传输组件11、低频信号传输线缆14、高频信号传输线缆15，如图2所示。
4.在实际进行芯片测试的时候发现，当高频信号传输组件11在传输速率不超过2g时使高频信号没什么影响，但是一旦传输速率超过2g后，高频信号就会产生串扰和失真。


技术实现要素：

5.本发明针对现有芯片测试设备存在的不足，提供了基于双浮动结构的高质量信号传输高频连接结构，解决了高频信号传输组件在传输速率超过2g时高频信号产生串扰和失真的的问题。具体技术方案如下：
6.现有芯片测试设备的高频信号传输组件11具有如下特征，如图3所示，高频信号传输组件11分为内导体20和外导体21，外导体21是一个固定的零件，没有浮动的功能，因此与pcb板1没有接触，它是通过接地连接片22与相邻的低频信号传输组件10连接，实现与pcb板的一个弹性接触。发明人偶然发现，当减小外导体21与pcb板间的间隙时，所传输的高频信号会得到一定程度的改善，经过探究和实践证明，外导体21与pcb板1之间产生了一个空气间隙，该产生的空气间隙在传输速率超过2g时使高频信号产生串扰和失真，本发明的技术目的之一在于通过消除该空气间隙以避免其对高频信号传输的负面影响。
7.基于双浮动结构的高质量信号传输高频连接结构，包括：
8.pcb板，所述pcb板上具有传输高频信号的pad，所述pad包括高频信号传输区和接地区，所述接地区形成于高频信号传输区的外部，高频信号传输区和接地区之间具有间隙；
9.高频信号传输组件，所述高频信号传输组件与pcb板的pad接触，所述高频信号传输组件包括外导体组件和内导体组件，所述外导体组件对应接触接地区，所述内导体组件对应接触高频信号传输区，所述外导体组件、内导体组件与pcb板接触的部分具有浮动性，以使外导体组件、内导体组件能同时贴合在pad上。
10.进一步的，所述高频信号传输区为实心圆点，所述高频信号传输区和接地区之间的间隙为环绕在高频信号传输区外部的圆环。
11.进一步的，所述接地区至少具有与高频信号传输区同心的圆形或弧形的内边界。
12.进一步的，所述接地区为四叶草形或菱形。
13.进一步的，所述外导体组件包括支撑环、弹簧、下外导体、上外导体和卡圈，所述上外导体固定安装在下外导体的末端，所述支撑环套设在上外导体的外部，所述支撑环能与上外导体沿轴向相对滑动，所述下外导体的外壁上套设有弹簧抵住支撑环，所述弹簧的另一端由下外导体外壁上开设的台阶面支撑。
14.进一步的，所述上外导体的伸出端具有对支撑环径向凸出的限位凸缘。
15.进一步的，所述支撑环和下外导体之间设置卡圈。
16.进一步的，所述内导体组件包括针头、小弹簧、金属内壳和金属外壳，所述针头将小弹簧压入金属内壳中形成组合件，该组合件安装在金属外壳中，所述针头的头部伸出于金属内壳并通过小弹簧实现轴向浮动。
17.进一步的，所述内导体组件与外导体组件之间设置绝缘介质。
18.本发明的有益效果为：(1)本发明可以使芯片测试设备的高频端口传输20g的高频信号，并且保证高频信号传输质量和同类射频连接器相当，此类芯片测试设备通过弹性接触件和pcb板pad连接，端口数量不限，端口密度可以达到2mm左右；(2)本发明增加了高频信号传输端口外导体浮动的功能，改进了pcb板上与高频端口接触的pad形状，使得高频端口的内外导体与pcb板都能进行弹性接触，使得高频端口的接地屏蔽和信号传输同时实现，改善了高频信号传输的条件，消除了高频传输链路的空气间隙，避免了信号的失真和能量损耗，使得高频信号传输速率达到20gbps或者更高，提高了设备的使用性，增加了设备的应用场合，也间接的缩短了设备更新换代的时间，使得设备利用率大大提高；(3)本发明还实现了高频端口内导体和低频端口的接触件更换方便，解决了使用中接触件损坏，多次使用磨损，环境腐蚀接触失效后无法更换，维修困难的问题，大大缩短了维修时间，降低维护成本，提高设备使用寿命的作用。
附图说明
19.图1为现有技术中探针座和pcb板配合结构示意图；
20.图2为现有技术中芯片测试设备的整体结构示意图；
21.图3为现有技术中芯片测试设备的高频信号传输组件的结构示意图；
22.图4为实施例中pcb板上与高频信号传输组件11接触的pad的形状示意图；
23.图5为实施例中高频信号传输组件与pcb板上的配合示意图；
24.图6为实施例中外导体组件1的结构示意图；
25.图7为实施例中内导体组件1的结构示意图；
26.图8为实施例中高频信号传输组件的整体结构示意图；
27.图9为pcb板1的结构示意图。
28.图10为实施例中pcb板上与高频信号传输组件11接触的pad的其他形状。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。
30.实施例
31.本实施例中，设计解决上述高频信号串扰和失真问题是通过重新设计pcb板1与高频信号传输组件11的连接结构，包括如下的两部分。
32.第一部分，为pcb板1上的分布的与高频信号传输组件11接触的pad。pcb板1主要包括圆形和矩形两类，图1中所示的为圆形的pcb板1，pcb板1的层数根据使用要求进行设计。其上分布有pad，与对接的低频信号传输组件10、高频信号传输组件11接触，实现信号传输。如图9所示，为pcb板1的结构示意图，该pcb板1上面分布接触pad2和焊接孔位5，接触pad2分高频传输pad3和低频传输pad4，分别和高频信号传输组件11和低频信号传输组件10进行接触，焊接孔位5与接触pad2一一对应，用来连接线缆或者其他连接器，输出信号。
33.如图4中所示，为本实施例中pcb板1上与高频信号传输组件11接触的pad的形状示意图，该pad包括高频信号传输区6和接地区7，且接地区7形成于高频信号传输区6的外部，高频信号传输区6和接地区7之间具有间隙。该高频信号传输区6是一个实心的圆点，其直径大小根据高频信号传输组件11针头直径的大小来确定。接地区7是一个圆环，圆环的宽度根据高频信号传输组件11的外导体16接触圆环的大小来确定。高频信号传输组件11的外导体16与接地区域7接触，实现屏蔽和接地的功能，高频信号传输组件11的内导体17与高频信号传输区域6接触，实现高频信号的传输功能。
34.第二部分，为对应于pad的高频信号传输组件11。如图5所示，该高频信号传输组件11包括外导体组件16和内导体组件17，且外导体组件16和内导体组件17均为浮动结构，浮动方向为沿高频信号传输组件11的轴向，外导体组件16通过弹簧提供弹性力与pcb板1接触，内导体组件17是一个弹簧针(pogo pin)，其通过针头的弹性力与pcb板1接触。外导体组件16和内导体组件17的浮动范围根据实际要求进行设计。
35.图6中详细说明了外导体组件16的结构。该外导体组件16包括支撑环23、弹簧24、下外导体25、上外导体26和卡圈27，上外导体26安装在下外导体25的顶端，且上外导体26与下外导体25弹性接触，支撑环23套设在上外导体26的外部，且支撑环23可以与上外导体2沿轴向相对滑动，下外导体25的外壁上套设有弹簧24抵住支撑环23，弹簧24的另一端由下外导体25外壁上开设的台阶面支撑，上外导体26的伸出端具有径向凸出的凸缘，支撑环23的端部设置有与凸缘配合的台阶面，使得通过支撑环23将上外导体26顶至最顶端的位置；同时在支撑环23和下外导体25之间增加了卡圈27，防止支撑环23滑出下外导体25。上外导体26的底部侧面设计一个凸缘与下外导体25的内侧圆面弹性接触，为了保证弹性接触，在上外导体26的底部侧面增加了两个开槽。
36.图7中详细说明了内导体组件17的结构。该内导体组件17包括针头29、小弹簧30、金属内壳31和金属外壳32，其中针头29将小弹簧30压入金属内壳31中组成一个合件，并整体安装在金属外壳32中，针头29的头部伸出于金属内壳31并通过小弹簧30实现轴向浮动。当针头在使用中损坏或者磨损接触不可靠的情况时，可以从金属外壳32中抽出进行更换，维护方便，延长内导体的使用寿命。
37.如图8所示，为内导体组件17与外导体组件16装配后的结构示意图，装配过程中在金属外壳32与下外导体25之间设置绝缘介质，以起到绝缘效果。
38.如图10所示，分别为pcb板1上与高频信号传输组件11接触的pad的其他形状。图(a)中，高频信号传输区6的实心圆点，接地区7的内边界为与高频信号传输区6同心的圆形，外边界为矩形，尤其是正方形；图(b)中，高频信号传输区6的实心圆点，接地区7的内边界为
与高频信号传输区6同心的圆形，接地区7为整体的四叶草形状，高频信号传输区6位于四叶草的四个分支上；图(c)中，高频信号传输区6的实心圆点，接地区7的内边界为与高频信号传输区6同心的圆形，接地区7为整体的菱形，高频信号传输区6位于菱形的四角上即中心。另外，还需要说明的是，高频信号传输区6与接地区7的形状、位置关系并不限于此，特别是接地区7的形状，只要保证高频信号传输组件11的外导体组件16与接地区7联通即可。
39.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。