專利名稱：導(dǎo)電探頭支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以用來讓電信號進出印刷電路板、電子設(shè)備等的導(dǎo)電探頭支架。
背景技術(shù)：
如在日本UM公開公報No.60-154868中所披露的，在用于對印刷電路板和電子設(shè)備的導(dǎo)電圖案進行電測試的探頭中所使用的觸頭單元包括具有一對探針構(gòu)件(其被設(shè)置為可以在任一軸向端部上沿著軸向方向運動)的觸頭單元。具有兩個可動端部的這種導(dǎo)電觸頭單元通常用于為了測試的目的而臨時連接在成品中最終永久連接的兩個電路板。通過采用具有與在LCD板的電路圖案中的電極數(shù)量相同數(shù)量的觸頭單元的探頭來對LCD板和陣列電路板進行測試。通常在將LCD板最終連接到由顯示板驅(qū)動器LSI和印刷電路板構(gòu)成的TAB上之前進行對LCD板的測試。
如在由相同申請人提出的日本專利申請No.06-87337中所披露的，可以通過相互層疊多個絕緣塑料板來形成導(dǎo)電探頭支架。在這種探頭的各個觸頭單元中，將導(dǎo)電探針構(gòu)件設(shè)置在壓縮螺旋彈簧的任意一端上，并且通過貫穿這些絕緣板的厚度的孔來形成用于容納該組件的支架孔。
在圖9中示出了一具體示例，在上部和下部絕緣構(gòu)件41和42中形成小直徑孔41a、41b、42a和42b，而在層疊在上部和下部絕緣構(gòu)件41和42之間的中間絕緣構(gòu)件43中形成大直徑孔43a和43b，以使螺旋彈簧44和45容納在相應(yīng)的大直徑孔43a和43b中，并且探針構(gòu)件46、47、48和49的探針部分由相應(yīng)的小直徑孔41a、41b、42a和42b支撐。每個探針構(gòu)件46-49都設(shè)置有適合于容納在相應(yīng)的大直徑孔43a或43b中的凸緣部分，并且形成有在相應(yīng)的大直徑孔43a或43b和小直徑孔41a、41b、42a或42b之間限定的臺肩，以防止相應(yīng)的探針構(gòu)件46-49脫落。
這些絕緣構(gòu)件41到43共同形成疊層組件50，并且將分別包括螺旋彈簧44和一對探針構(gòu)件46和48的多個觸頭單元51設(shè)置在該支架中，觸頭單元51的數(shù)量與LCD板53的端子的數(shù)量相對應(yīng)?？梢允褂寐菟ɑ蛘辰觿┦菇^緣構(gòu)件41到43相互接合。在所示的示例中，各個觸頭單元51通過設(shè)置在上部絕緣構(gòu)件41的上表面上的TAB 54的薄片部分54a與由螺旋彈簧45和探針構(gòu)件47和49構(gòu)成的另一觸頭單元52電連接，并且該觸頭單元52的探針構(gòu)件49進而通過設(shè)置在下部絕緣構(gòu)件42的下表面上的PCB 55與外部測試設(shè)備相連。
如上所述構(gòu)造用于分別具有兩個可動端部的觸頭單元的支架50，該支架50包括由大直徑孔43a和43b以及小直徑孔41a、41b、42a和42b構(gòu)成的支架孔。例如，致動器的臂56通過一部分中間絕緣構(gòu)件43支撐支架50。在測試過程中，移動臂56，并且探針構(gòu)件48與LCD板53的多個端子彈性接合。
但是，根據(jù)該構(gòu)造，由于形成支架的各個絕緣構(gòu)件由用塑料材料制成的單件構(gòu)件組成，所以由于在測試(在高溫條件下進行的測試)過程中的溫度變化、由機加工或其它加工工藝產(chǎn)生的殘余應(yīng)力以及水分的吸收，使得隨著時間的過去在支架中會產(chǎn)生尺寸誤差。這些尺寸誤差會引起相鄰支架孔之間的間距發(fā)生變化，并且會降低各個觸頭單元的觸點位置(探針構(gòu)件的端部位置)的定位精度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的這些問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種能夠確保觸點位置的高定位精度同時簡化制造工藝的探頭支架。
本發(fā)明的第二目的在于提供可以減小厚度而不會損害其機械強度的探頭支架。
本發(fā)明的第三目的在于提供一種在電性能和機械性能方面都令人滿意的探頭支架。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過提供一種用于支撐用來接觸物體的多個觸頭單元的導(dǎo)電探頭支架來實現(xiàn)這些目的的至少大部分，該導(dǎo)電探頭支架包括基板，由第一材料制成并且在其中設(shè)置有一開口；以及薄膜，由第二材料制成并且淀積在所述基板的表面上，以覆蓋至少所述開口的內(nèi)周面；支架孔形成構(gòu)件，由第三材料制成并且填充在所述開口中，而基本上不延伸到所述開口外部；多個支架孔，其貫穿所述支架孔形成構(gòu)件的厚度，用于在其中容納觸頭單元。
第一材料可以選自金屬材料、半導(dǎo)體材料、陶瓷材料和玻璃材料，而第二和第三材料可以包含相同或不同的塑料材料。
根據(jù)這種構(gòu)造，支架的支承構(gòu)件可以由高強度材料(例如，具有低熱膨脹系數(shù)的金屬材料)制成，并且因為與完全由塑料材料制成的支架相反該支架實際上基本上完全由高強度材料制成，所以可以有利地控制在測試(在高溫條件下進行的測試)期間由于溫度變化而引起的尺寸變化?？梢员苊庥捎谟蓺堄鄳?yīng)力引起的老化而導(dǎo)致的尺寸變化。因此，即使在所要接通的芯片等的端子密集布置時，也可以在相應(yīng)觸頭單元的間距方面保持足夠高的位置精度，而不用考慮周圍環(huán)境和維護周期。
具體地說，如果在開口的內(nèi)周面上形成薄膜以提高基板和支架孔形成構(gòu)件之間的接合力，則可以提高支架孔形成構(gòu)件在開口中的附著力，并且可以改善探頭的整體性。即使在該薄膜和基板之間的接合力不強的情況下，通過將薄膜基本上沉積在基板的整個表面上，可以將薄膜牢固地附著在基板上，并且可以很容易地提高支架孔形成構(gòu)件和基板之間的接合力。
該薄膜可以形成在高強度基板的外表面和開口的內(nèi)周面上，并且可以將適用于形成支架孔的材料層疊在薄膜上。由此，不需要在僅將適用于形成支架孔的材料填充到開口中時所需的掩模，從而可以提高工作效率。如果將由絕緣塑料材料構(gòu)成的薄膜涂覆在基板的表面上，并且使適用于形成設(shè)置在薄膜之上的支架孔的材料電絕緣，則由于設(shè)置有兩層絕緣材料，而使得可以提高總體絕緣性能。因此，可以減小薄膜和層的厚度，而不會降低絕緣性能，并且減小薄膜和層的厚度使得能夠使支架的厚度最小。
支架孔形成構(gòu)件的材料可以包括塑料材料(其產(chǎn)生的靜電相對較小)，并且需要絕緣的高強度基板的至少一個表面可以設(shè)置有絕緣薄膜。由此，當(dāng)由于要進行測試的芯片或其它對象的端子的高密度而需要考慮靜電特性時，支架孔形成構(gòu)件可以由具有理想靜電特性的塑料材料制成，因為絕緣薄膜補償了支架孔形成構(gòu)件的材料在電絕緣方面可能具有的不足。
高強度基板可以設(shè)置有用于將支架與另一構(gòu)件連接的螺紋孔，以使得與形成在塑料構(gòu)件中的螺紋相比提高了螺紋的機械強度，并且可以提高螺栓的緊固力。因此，可以使支架牢固地與其它構(gòu)件連接。此外，即使在反復(fù)裝配和拆卸該支架的情況下，該螺紋也不會受損，并且便于對探頭的維護。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在開口的內(nèi)周面上形成有接合部分，以使得可以提高支架孔形成構(gòu)件和基板之間的附著力。根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施例，基板由硅片制成，并且接合部分包括通過對開口的內(nèi)周面進行各向異性蝕刻而形成的內(nèi)向脊部(ridge)。


現(xiàn)將參照附圖對本發(fā)明進行說明，其中圖1為用于實施本發(fā)明的探頭支架的示意性縱向剖視圖；圖2為沿著圖1的II-II線截取的剖視圖；圖3a為包括形成有一開口的高強度基板的本發(fā)明第二實施例的部分縱向剖視圖；圖3b為與圖3a類似的視圖，表示具有形成在高強度基板之上的塑料層的支架；圖3c為與圖3a類似的視圖，表示具有設(shè)置在開口中的支架孔形成構(gòu)件的支架；
圖3d為與圖3a類似的視圖，表示具有形成在支架孔形成構(gòu)件中的支架孔的支架；圖4a為與圖3a類似的視圖，表示包括作為第三實施例的設(shè)置有脊部的開口的支架；圖4b為與圖4a類似的視圖，表示具有設(shè)置在開口中的支架孔形成構(gòu)件的支架；圖5為與圖1類似的視圖，表示本發(fā)明的第四實施例；圖6a為一立體圖，表示本發(fā)明第五實施例的設(shè)置有高度集中的觸頭單元的探頭；圖6b為設(shè)置有高度集中的觸頭單元的探頭的部分縱向剖視圖；圖7a為一透視圖，表示本發(fā)明第六實施例的插座；圖7b為沿著圖7a的線VIIb-VIIb截取的剖視圖；圖8a為本發(fā)明第七實施例的探頭支架的部分縱向剖視圖；圖8b為與圖8a類似的視圖，表示具有形成在高強度基板之上的塑料層的支架；圖8c為與圖8a類似的視圖，表示制造該支架的中間階段；以及圖9為傳統(tǒng)探頭支架的示意性縱向剖視圖。
具體實施例方式
圖1為采用了實施本發(fā)明的探頭支架的探頭的示意性縱向剖視圖，圖2為沿著圖1的線II-II截取的剖視圖。如圖所示，所示的探頭1包括板件形式的支架2；設(shè)置在支架2的兩個位置中的多個觸頭單元3；以及用于將這些觸頭單元3與圖中未示出的測試設(shè)備電連接的電路板4。所示的探頭可以與傳統(tǒng)探頭的情況一樣在完成之前用于對LCD板進行測試，并且為了進行測試，可以通過使用致動器的臂5來使其沿圖面垂直運動以接通如圖所示設(shè)置在下部的LCD板的多個端子(在圖中未示出)，以將探頭3施加在其上。
支架2包括由耐熱且熱膨脹系數(shù)較低的金屬合金(例如，鎳鐵合金和柯伐合金)制成的高強度基板6，并將由塑料材料制成的支架孔形成構(gòu)件7填充或者設(shè)置在位于一部分高強度基板6中的細長開口6a中。用于基板6的高強度材料也可以根據(jù)特定的需要而選自半導(dǎo)體材料、陶瓷材料和玻璃材料。該塑料材料可以選自高度電絕緣的那些塑料材料。在所示的高強度基板6中，將由與支架孔形成構(gòu)件7相同的塑料材料制成的層9設(shè)置在高強度基板6的整個表面之上以及開口6a的內(nèi)周面之上。這可以通過首先在基板6的整個表面上以薄膜的形式形成塑料層9，然后將由相同材料制成的支架孔形成構(gòu)件7填充在開口6a中來實現(xiàn)。可以用于此目的的涂覆工藝可以選自砑光工藝(calender process)、擠壓(extrusion)、浸漬(dipping)、噴涂(spraying)、散布(spreading)和電淀積。相反地，可以首先將支架孔形成構(gòu)件7填充在開口6a中，然后以薄膜的形式在基板6的其它表面上形成塑料層9。在任一情況下，支架形成構(gòu)件7和塑料層9相互結(jié)合成一體。另外，也可以在使用支架孔形成構(gòu)件7填充開口6a的同時形成塑料層9。
在該探頭1中的觸頭單元3可以具有多種可能結(jié)構(gòu)中的任意一種。在所示的實施例中，位于開口6a中的支架孔形成構(gòu)件7形成有以同軸的方式軸向貫通支架孔形成構(gòu)件7的厚度的支架孔8的大直徑孔8a和小直徑孔8b。例如，將壓縮螺旋彈簧10同軸地容納在各個大直徑孔8a中，并且將導(dǎo)電探針構(gòu)件11和12通過焊接整體地連接到螺旋彈簧10的各個軸向端部。
參照圖1，上部探針構(gòu)件11具有可軸向滑動地容納在大直徑孔8a中的圓柱筒形部分8a和向上的尖端。下部探針構(gòu)件12具有由小直徑孔8b可軸向滑動地容納的探針部分和向下的尖端。下部探針構(gòu)件12還具有由大直徑孔8a容納的凸緣部分。螺旋彈簧10插入在凸緣部分和上部探針構(gòu)件11之間，并且通過與在大直徑孔8a和小直徑孔8b之間限定的臺肩部分接合的凸緣部分來防止下部探針構(gòu)件12脫開。
參照圖1，支架2的上表面連接在可以由柔性印刷電路板(FPC)構(gòu)成的電路板4的端部。該FPC 4的相應(yīng)端部的下表面具有與探針構(gòu)件11相對應(yīng)的端子部分。在遠離由臂5支撐的端部的支架2的自由端上固定連接有由固定托架14構(gòu)成的另一構(gòu)件。FPC 4的相應(yīng)端部固定地插入在固定托架14和支架2上表面的相應(yīng)部分之間。
各個大直徑孔8a的上開口端由印刷電路板4覆蓋，并且探針構(gòu)件11的尖端與和大直徑孔8a相對的印刷電路板4的相應(yīng)端子部分接合。通過適當(dāng)調(diào)節(jié)各個大直徑孔8a的長度，以使相應(yīng)的螺旋彈簧10壓縮，可以以適當(dāng)量的彈性壓力將探針構(gòu)件11施加在電路板4的相應(yīng)端子部分上。這確保了探針構(gòu)件和電路板4的端子部分之間的理想接觸。
因為可以在將支架孔形成構(gòu)件7設(shè)置在適當(dāng)位置之后，在支架孔形成構(gòu)件7中形成支架孔8，所以可以根據(jù)特定的模型以所期望的構(gòu)造形成支架孔8，并且與采用具有固定結(jié)構(gòu)的高強度基板的情況相反，可以提高通用性。
通過螺栓15將支架連接到另一構(gòu)件或臂5。在所示實施例中，臂5具有螺栓通孔5a，并且高強度基板6的相應(yīng)部分具有用于將螺栓15螺紋連接到其中的螺紋孔(內(nèi)螺紋)，以使臂5和支架2可以相互連接。在這種情況下，因為高強度基板6由金屬材料制成并且螺紋孔16由金屬材料形成，所以可以提高由螺栓15獲得的緊固力，并且可以以高度穩(wěn)定的方式將支架2支撐在臂5上。此外，即使在反復(fù)裝配和拆卸這兩個部件之后這些螺紋也不會受到損壞，并且這有利于使維護方便和提高耐用性。
用于將固定托架14固定在支架2上的螺栓13的螺紋孔17也可以形成在高強度基板6中，并且這使得固定托架14能夠牢固地固定在支架2上，以使得可以僅通過將電路板4插入在支架2和固定托架14之間來牢固地固定該電路板4。通過使用塑料材料形成固定托架14，可以通過利用塑料材料的彈性來彈性固定該電路板，以使電路板4可以牢固地固定且沒有受損的危險。
如圖2所示，高強度基板6在其適當(dāng)?shù)牟糠痔幘哂杏糜谌菁{用來定位臂5和固定支架14的定位銷的孔18和19。這些定位銷孔18和19可以形成在銷孔形成部分21和22中，銷孔形成部分21和22位于設(shè)置在高強度基板6中的開口6b和6c中。定位銷孔18和19容納有在臂5和固定支架14之間延伸的定位銷23和24。通過將開口6b和6c形成為如圖所示的細長狹縫，可以沿著開口6b和6c的長度方向來調(diào)整定位銷孔18和19的位置，以使該構(gòu)造可以很容易地與設(shè)計中的變化相適應(yīng)。
在上述導(dǎo)電探頭支架2中，用作為高強度基板6的主要材料的金屬材料通?？梢赃x自與支架孔形成構(gòu)件7所采用的塑料材料相比熱膨脹系數(shù)較小的那些材料。當(dāng)所示實施例中的塑料層9與高強度基板6的厚度相比足夠薄時，可以認為支架2實際上完全由金屬材料制成。因此，與支架由單件塑料構(gòu)件制成的情況相反，可以很容易地控制由于在使用期間的溫度變化而引起的支架變形。此外，可以避免由于因支架的機加工而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力引起的過早老化。因為支架2可以具有高的剛性，所以不需要在支架基本上完全由塑料材料制成時所需的各種加強措施(例如插入模制加強板)。當(dāng)需要電絕緣時，可以設(shè)置絕緣塑料層9。通過這種方式，簡化了結(jié)構(gòu)，并且可以減少制造時間和降低成本。
當(dāng)支架孔形成構(gòu)件7和塑料層9都與高強度基板6形成為一體時，它們可以地連續(xù)相互拼接，以使得可以確保用于將支架孔形成構(gòu)件7固定在開口6a中的力。如果塑料層9的厚度較小，則不能獲得這種固定力。在這種情況下，可以通過對支架孔形成部件7和塑料層9采用不同的材料來獲得所期望的結(jié)果。下面參照圖3對這種示例進行說明。
參照圖3a，通過蝕刻、激光、沖裁或其它機械工藝在高強度支撐構(gòu)件6中形成開口6a，以與要進行測試的晶片上的各個芯片相對應(yīng)。用于支撐構(gòu)件6的高強度材料可以由熱膨脹系數(shù)較低的金屬材料(例如，鎳鐵合金和柯伐合金)構(gòu)成。
參照圖3b，將由諸如絕緣塑料材料的材料制成的相對較薄的塑料層9(幾十或幾百μm厚)涂覆在具有開口6a的高強度支撐構(gòu)件6的表面上?？赡艿耐扛卜椒梢园脊夤に嚒D壓、浸漬、噴涂、散布和靜電淀積。參照圖3c，將由適于機加工或以其它方式形成探頭支架孔的塑料材料等制成的支架孔形成構(gòu)件7填充到各個開口6a中。塑料層9相對于支架孔形成構(gòu)件7的塑料材料表現(xiàn)出高接合強度。通過在各個開口6a的內(nèi)周面上設(shè)置該塑料層9，可以使高強度支撐構(gòu)件6和填充在開口6a中的塑料支架孔形成構(gòu)件7彼此牢固地接合。參照圖3d，在支架孔形成構(gòu)件7中形成其數(shù)量與各個單獨芯片的觸頭單元的數(shù)量相對應(yīng)的多個支架孔8(8a和8b)。
因此，即使塑料層9非常薄，也可以在開口6a和支架孔形成構(gòu)件7之間確保足夠的粘接(接合或固定力)，以使得在高強度基板6和支架孔形成構(gòu)件7之間缺乏足夠的接合力不會產(chǎn)生問題。因此，高強度基板6的金屬部分防止了支架2的整體尺寸的變化，同時用于支撐觸頭單元3的支架孔形成構(gòu)件7可以由適于機加工并且具有所需潤滑性能的材料構(gòu)成。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，即使在受到明顯溫度變化影響時也不會導(dǎo)致不期望有的尺寸變化的材料往往不適于機加工并且缺乏所需的潤滑性能。但是，本發(fā)明消除了在材料選擇方面的這種折中。
當(dāng)將薄塑料層9涂覆在支架表面上時，可以使塑料層的厚度比在通過插入模制物來形成該層的情況下可能得到的厚度更薄。具體地說，即使當(dāng)支架的厚度小到1mm時，支架的大部分厚度由高強度基板占據(jù)，因而即使支架較薄也能夠確保高機械強度。因此，該構(gòu)造非常適合用于采用薄基板的支架中，并且使得能夠獲得比使用傳統(tǒng)構(gòu)造可能獲得的支架更薄且更大的支架。
上述探頭被設(shè)計用來對LCD板進行測試，但是也可以用于其它應(yīng)用。例如，要進行測試的物體可以由包括有高密度端子的芯片構(gòu)成。在這種情況下，因為高密度地設(shè)置這些端子并且這些觸頭單元的相鄰探針構(gòu)件(螺旋彈簧)相互靠近地定位，所以在支架孔形成構(gòu)件7中將相鄰支撐孔8分開的壁的厚度變得非常薄。因此，要求支架孔形成構(gòu)件7的材料具有理想的靜電特性。但是，現(xiàn)有的具有理想靜電性能的塑料材料往往在電絕緣方面較差。
但是，可以通過對塑料層使用高電絕緣材料來確保對支架2的所期望的電絕緣。在這種情況下，對于支架孔形成構(gòu)件7可以采用具有理想靜電性能的材料。這種構(gòu)造使得能夠?qū)崿F(xiàn)滿足高度集成設(shè)備的需要的靜電特性。因此，可以將符合該特定需要的材料用于支架孔形成構(gòu)件7，并且可以對該探頭的應(yīng)用進行擴展。
這也適用于晶片等級測試的探頭，并且這種用途的支架的尺寸相當(dāng)于晶片的尺寸(直徑為200至300mm)。當(dāng)減小這種支架的厚度以減小各個觸頭單元的總長度時，該支架需要具有相應(yīng)的高機械強度。隨著金屬部分或其它高強度基板在總厚度中的比例增加，該機械強度變大，并且上述支架適于這種用途。
雖然在上述實施例中，在高強度基板6的表面上形成了絕緣塑料層9，但是如果該高強度基板6相對于與該支架連接的另一構(gòu)件電絕緣，則可以省去該絕緣塑料層9。如果連接部分不需要絕緣，則可以不在高強度基板6的表面上形成該絕緣塑料層9。在這種情況下，可以直接將支架孔形成構(gòu)件7填充到開口6a中。
如圖4a所示，可以通過蝕刻并且通過從如圖4a中的箭頭所示的兩個方向進行蝕刻來在高強度基板6中形成開口6a，可以很容易地形成脊部25，該脊部25沿著開口的軸向中部徑向向內(nèi)突出，并且可以用作為防止支架孔形成部分7移位的裝置。這可以很容易地通過采用由硅晶片制成的基板并且各向異性地蝕刻所述開口的所述內(nèi)周面來實現(xiàn)，并且不需要專門的加工。
通過將支架孔形成部分7填充到開口6a中，可以如圖4b中所示在支架孔形成部分7中形成與脊部25相對應(yīng)的凹槽7a。因此，即使當(dāng)支架孔形成部分7隨著時間而收縮時，在脊部25和凹槽7a之間的接合防止了支架孔形成部分7的移位運動(開口6a的軸向方向)，并且可以以可靠的方式固定該支架孔形成部分7。
雖然在上述實施例中，將塑料層9直接形成在高強度基板6的表面上，但是也可以如圖5中所示通過絕緣薄膜26來將塑料層9形成在高強度基板6的表面上(這與圖1類似)。在圖5中，與前述實施例相對應(yīng)的那些部分用相同的標號來表示，并且不再重復(fù)對這些部分的說明。
參照圖5，將由諸如絕緣塑料材料的材料制成的相對較薄的薄膜26(幾十或幾百μm厚)涂覆在具有開口6a的高強度基板6的表面上。可能的涂覆方法可以包括砑光工藝、擠壓、浸漬、噴涂、散布和靜電淀積。將由適于通過機加工或以其它方式形成觸頭單元支架孔的塑料材料等制成的支架孔形成構(gòu)件7填充到開口6a中。在與高強度基板6的表面相對應(yīng)的部分薄膜26上設(shè)置由相同材料制成的層。
由此，可以確保在高強度基板6由金屬材料制成時所需的絕緣，并且支架孔形成構(gòu)件7的材料可以選自那些具有所需特性但是在電絕緣方面不是特別優(yōu)異的材料。例如，支架孔形成構(gòu)件7的材料可以具有理想的靜電特性。薄膜26可以由相對于塑料材料表現(xiàn)出強接合力的材料構(gòu)成，并且在開口6a的內(nèi)周面上設(shè)置由這種材料制成的薄膜26確保了在填充在開口6a中的塑料支架孔形成構(gòu)件7和高強度基板6之間的強連接。
本發(fā)明不限于如上結(jié)合附圖所述的在完成之前對LCD板進行測試的應(yīng)用，還可以用于采用觸頭單元的其它測試和其它設(shè)備中。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于用于測試設(shè)備的插座、用于安裝半導(dǎo)體芯片的封裝基板以及用于晶片等級測試的高密度探針。在這些應(yīng)用中，也要求支架具有高機械強度，并且要求長時間保持觸點的位置精度。本發(fā)明在這些應(yīng)用中具有各種優(yōu)點。
圖6a和6b表示高密集探頭27形式的這種示例。圖6a是該探頭的總體立體圖，圖6b為其部分縱向剖視圖。該探頭27被設(shè)計用來對用于安裝半導(dǎo)體芯片的封裝基板進行電測試。與前面實施例相對應(yīng)的部分用相同的標號來表示，并且不再重復(fù)對這些部分的說明。
用于接觸在芯片側(cè)的相應(yīng)焊盤部分(land portion)的探針構(gòu)件12集中在探頭27的中心部分，并且沿著探頭27的周邊設(shè)置多個推桿28。例如，通過壓縮彈簧將各個推桿28向上推，并且對在測試期間由于在來自探頭27的壓力的作用下彈性推壓設(shè)置在上方的封裝基板(在圖中未示出)的周邊部分，而使該封裝基板可能發(fā)生的卷曲進行控制。
如圖所示，探頭27具有由四層支撐構(gòu)件29、30、31和32構(gòu)成的支架。上部支撐構(gòu)件29具有以與圖5所示示例類似的方式通過絕緣薄膜26設(shè)置在高強度基板6的表面上的塑料層9。該實施例提供了與前面實施例相類似的優(yōu)點。其它支撐構(gòu)件30、31和32也可以由塑料基板構(gòu)成。在兩個中間支撐構(gòu)件30和31中形成有用于容納螺旋彈簧10和另一探針構(gòu)件11的大直徑孔8a，并且最下面的基板32具有外部引線33，這些外部引線被壓配合到形成在支撐構(gòu)件32中的孔中，以與大直徑孔8a相對應(yīng)。探針構(gòu)件11與外部引線33的端面相接。
圖7a和7b表示插座形式的另一實施例。圖7a為插座的總體立體圖，而圖7b為其部分縱向剖視圖。該插座包括插座主體34和框架形式的并且用作為固定器的底座35，例如，該插座用于將IC芯片安裝在印刷電路板上。插座主體34在結(jié)構(gòu)上可以與在圖6中所示的探頭相類似。
參照圖7b，插座主體34在該情況下通過底座35固定地安裝在由檢測器板36構(gòu)成的電路板上。在檢測器板36上形成有與插座主體的探針構(gòu)件11相對應(yīng)的電路圖案36a，以使這些探針構(gòu)件11可以與電路圖案36a的相應(yīng)端子部分相接。
底座35具有倒L形的截面，并且如圖所示可以包圍并且覆蓋插座主體34的周邊部分。該底座35通過定位銷(圖中未示出)相對于檢測器板36定位，并且通過螺栓(在圖中示出)固定連接到檢測器板36上。插座主體34的周邊部分通過螺栓38連接到底座35的內(nèi)向凸緣部分35a上，該內(nèi)向凸緣部分35a覆蓋插座主體34的周邊部分。
與前述實施例相類似，通過經(jīng)絕緣薄膜26將塑料層9設(shè)置在高強度基板6的表面上來形成底座35，并通過塑料層9的塑料材料來限定底座35的總體形狀。該實施例提供了與前述實施例相似的優(yōu)點。
在所示實施例中，用于通過采用螺栓將底座35與檢測器板36相連的螺紋孔35b和用于通過采用螺栓將底座35與插座主體34相連的螺紋孔35c都形成在高強度基板6中。這確保了強的連接力，并且使得插座主體34能夠高精度地并且以高剛度的方式安裝在檢測器板36上。當(dāng)不需要這種強連接力時，在高強度基板6中可以不設(shè)置這些螺紋孔35b和35c。
圖8a和8b表示與圖1和3中所示實施例相類似的適合在用于測試LCD板的探頭中使用的支架。與前面實施例相對應(yīng)的部分用相同的標號來表示，并且不再重復(fù)對這些部分的說明。
由熱膨脹系數(shù)較低的耐熱金屬材料(例如鎳鐵合金和柯伐合金)制成的高強度基板6具有狹縫形式的開口6a，并且將由高絕緣塑料材料制成的塑料層9以薄膜形式淀積在基板的表面上。該開口6a中容納有支架孔形成構(gòu)件60。基板6的薄壁部分6b沿開口6a的側(cè)面延伸，并且支架孔形成構(gòu)件60的相應(yīng)薄壁部分60a位于基板6的薄壁部分6b之上。螺栓16穿過形成在支架孔形成構(gòu)件60的薄壁部分60a中的通孔，并且螺紋連接到形成在基板6的薄壁部分6b中的相應(yīng)螺紋孔中以將這兩個部分牢固地連接在一起。
支架孔形成構(gòu)件60和塑料層9由不同的塑料材料制成，并且塑料層9有助于在支架孔形成構(gòu)件60和基板6之間的牢固連接，并且表現(xiàn)出高度的絕緣?；?具有螺紋孔64和用于將固定托架等牢固地固定在支架上的定位孔63。
圖8c表示制造圖8a和8b中所示支架的中間階段。首先，通過使用螺栓16將支架孔形成構(gòu)件60固定在具有形成在其上的塑料層9的基板6的開口6a內(nèi)部位置中。為此，在兩個薄壁部分60a和6b中設(shè)置多個定位孔，并且在圖8a中只示出了形成在支架孔形成構(gòu)件60的薄壁部分60a中的定位孔62。此后，將與塑料層9相同的材料淀積在支架的整個表面上，不僅覆蓋基板6和支架孔形成構(gòu)件60的表面，而且還填充它們之間的間隙。對目前厚度增加的塑料層9的表面進行機加工或磨削直到暴露出支架孔形成構(gòu)件60(如由圖8c中的虛線70所示)。
因此，根據(jù)本發(fā)明，支架的基板可以由熱膨脹系數(shù)較低的金屬材料制成。在這種情況下，因為可以認為支架基本上由金屬材料制成，所以與支架完全由塑料材料制成的情況相比可以很容易地控制由于在測試(在高溫條件下進行的測試)期間的溫度變化而導(dǎo)致的尺寸變化?？梢员苊庥捎谝驓堄鄳?yīng)力導(dǎo)致的老化而引起的尺寸變化。因此，即使在要接通的芯片等的端子密集布置時，也可以在對應(yīng)觸頭單元的間距方面保持足夠級別的位置精度，而不用考慮周圍環(huán)境和維護周期，并且可以以可靠的方式長時間進行測試。
通過在開口的內(nèi)周面上形成薄膜以確保相對于支架孔形成構(gòu)件具有強接合力，從而在支架孔形成構(gòu)件和開口之間提供高接合力，并且可以將該探頭形成為高度集成單元。
當(dāng)在高強度基板中設(shè)置用于將支架連接到另一構(gòu)件的螺紋孔時，與在塑料構(gòu)件中形成螺紋孔相比可以提高螺紋的機械強度，并且可以提高螺栓的緊固力。因此，可以使支架與其它構(gòu)件牢固連接。此外，即使反復(fù)裝配和拆卸支架，該螺紋也不會受損，并且便于對該探頭進行維護。
支架孔形成構(gòu)件可以由不容易產(chǎn)生靜電的塑料材料構(gòu)成，并且高強度基板的需要絕緣的部分表面可以具有絕緣薄膜。通過這種方式，即使當(dāng)由于要進行測試的芯片或其它對象的端子的高密度群集而使得需要考慮靜電特性時，該支架孔形成構(gòu)件也可以由具有理想靜電特性的塑料材料制成，因為絕緣薄膜彌補了支架孔形成構(gòu)件的材料在電絕緣方面可能存在的不足。
利用包括薄膜和適用于形成支架孔的材料的疊層結(jié)構(gòu)，從而不需要在僅將適用于形成支架孔的材料填充到開口中時所需的掩模，并且可以提高工作效率。如果將由絕緣塑料材料構(gòu)成的薄膜涂覆在基板的表面上，并且適用于形成設(shè)置在薄膜之上的支架孔的材料是電絕緣的，則由于提供了兩層絕緣材料，所以可以提高總體絕緣性能。因此，可以減小薄膜和層的厚度，而不會降低絕緣性能，并且薄膜和層的厚度的減小使得支架的厚度能夠最小。
雖然已經(jīng)對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了說明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員很容易想到，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下可以作出各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電探頭支架，用于支承用來接觸物體的多個觸頭單元，該導(dǎo)電探頭支架包括基板，由第一材料制成，并且其中設(shè)置有開口；薄膜，由第二材料制成，并且淀積在所述基板的表面上，以覆蓋所述開口的至少內(nèi)周面；支架孔形成構(gòu)件，由第三材料制成，并且填充在所述開口中，而且基本上沒有延伸到所述開口的外部；以及多個支架孔，貫穿所述支架孔形成構(gòu)件的厚度，分別用來在其中容納觸頭單元。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電探頭支架，其中所述第一材料選自金屬材料、半導(dǎo)體材料、陶瓷材料和玻璃材料。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電探頭支架，其中所述第二和第三材料包括相同或不同的塑料材料。
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電探頭支架，其中所述薄膜基本上形成在所述基板的整個表面上。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電探頭支架，其中所述薄膜由有助于所述支架孔形成構(gòu)件和所述基板之間的接合的材料制成。
6.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電探頭支架，其中所述薄膜由有助于所述支架孔形成構(gòu)件和所述基板之間的電絕緣的材料制成。
7.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)電探頭支架，其中所述第二材料比所述第三材料更為電絕緣，而所述第三材料比所述第二材料產(chǎn)生更少的靜電。
8.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電探頭支架，其中在所述開口的內(nèi)周面上形成有接合部分。
9.如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)電探頭支架，其中所述基板由硅晶片制成，并且所述接合部分包括通過對所述開口的所述內(nèi)周面進行各向異性蝕刻而形成的內(nèi)向脊部。
10.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電探頭支架，其中所述基板具有用于連接所述支架與另一構(gòu)件的螺紋孔。
11.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電探頭支架，其中所述基板具有用于使所述支架相對于另一構(gòu)件定位的定位孔。
12.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電探頭支架，其中所述支架孔形成構(gòu)件具有用于使所述支架相對于另一構(gòu)件定位的定位孔。
13.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電探頭支架，其中所述薄膜基本上只形成在所述開口的內(nèi)周面上。
14.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電探頭支架，其中使用螺栓將所述支架孔形成構(gòu)件牢固地固定在所述開口中。
15.如權(quán)利要求14所述的導(dǎo)電探頭支架，其中將所述薄膜淀積在所述基板上，并且所述支架孔形成構(gòu)件位于所述開口中。
16.如權(quán)利要求15所述的導(dǎo)電探頭支架，其中對所述薄膜的表面進行機加工/研磨。
全文摘要
一種由臂支承的支架，其包括金屬加強構(gòu)件和填充在形成在該加強構(gòu)件中的開口內(nèi)的塑料支架孔形成構(gòu)件。在支架孔形成構(gòu)件中形成多個支架孔，并且將螺旋彈簧和導(dǎo)電探針構(gòu)件安裝在各個支架孔中，以由此提供具有兩個可動端部的探頭。因為支架基本上由金屬構(gòu)件制成，所以與完全由塑料材料構(gòu)成的支架相比可以提高該支架的機械強度。因此，探頭支架不會由于因測試(在高溫條件下進行的測試)的溫度變化和殘余應(yīng)力引起的老化而導(dǎo)致尺寸發(fā)生變化，從而可以避免支架孔的間距發(fā)生變化，并且可以確保高精度。因此，該探頭使得能夠以可靠的方式長時間進行測試。
文檔編號G01R1/073GK1646924SQ0380853
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月16日
發(fā)明者風(fēng)間俊男, 長屋光浩, 外間?？?申請人:日本發(fā)條株式會社