專利名稱：導(dǎo)電接觸單元系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電接觸單元，該單元適用于測(cè)試印制電路板、半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體晶片的接觸探頭和探測(cè)插件板，還可用作半導(dǎo)體器件和其他形式的電設(shè)備的電插座和連接件。
背景技術(shù)：
很多形式的接觸單元已被用于測(cè)試印制電路板、半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體晶片的接觸探頭和探測(cè)插件板中，也被用于半導(dǎo)體器件和其他器件的插座和連接器中。例如，在測(cè)試半導(dǎo)體晶片時(shí)，先進(jìn)行直流測(cè)試，然后將晶片切成小片，對(duì)每個(gè)小片進(jìn)行交流測(cè)試。
按照如

圖16所示的傳統(tǒng)晶片測(cè)試，一個(gè)通常被稱為探測(cè)插件板并包括一個(gè)平面支撐件32和固定于支撐件32上的針狀導(dǎo)電接觸件31的測(cè)試單元，被施加在作為所研究對(duì)象的待測(cè)試晶片2上。接觸件31通過(guò)將導(dǎo)電的彈性線加工成傾斜形狀得到。按照這種排列，由于每個(gè)接觸件31的針狀部分相對(duì)較長(zhǎng)，因此只能獲得相對(duì)差的電特性，而且接觸件通常不適于處理高于50MHz的信號(hào)。而且，如果所接觸的物體是球形的，接觸就變得不穩(wěn)定，因?yàn)榻佑|件在所接觸部分的表面有滑動(dòng)的趨勢(shì)。
為了滿足對(duì)高速信號(hào)處理能力的要求，研制了膜片型的接觸單元，如圖17所示的膜片探頭33，是公知的膜片型導(dǎo)電接觸單元。在此膜片探頭33中，位于薄膜基片34下面的許多凸形體35用作接觸件，它們依次安裝在支撐件32上。但是由于凸形體本身并不是彈性的，因此無(wú)法得到一個(gè)穩(wěn)定的接觸壓力(電接觸電阻)。
因此，如圖17所示，在朝著凸形體35正上方的薄膜基板34的一側(cè)施加高壓空氣，以便在凸形體35和晶片2之間建立所要求的接觸狀態(tài)。但是凸形體35的高度不一致，而且晶片表面不完全是平面，以至于這個(gè)系統(tǒng)不能適應(yīng)凸形體高度的不一致，因而電接觸電阻變得不穩(wěn)定。
依據(jù)一種已知的適用于測(cè)試印制電路板、半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電圖的接觸探頭中的導(dǎo)電接觸單元，在每個(gè)管狀固定器中裝有導(dǎo)電針，使得導(dǎo)電針可沿軸向移入和移出固定器，并且可彈性伸出固定器，直至其被限定不能再遠(yuǎn)離管狀固定器。按照這樣一導(dǎo)電接觸單元，導(dǎo)電針前端被彈性推出壓在待測(cè)物體上，從而電信號(hào)可在待測(cè)物體和外部電路間傳輸。
可是當(dāng)電流流過(guò)壓縮螺旋彈簧時(shí)，它產(chǎn)生一個(gè)正比于匝數(shù)的平方的電感。因此，當(dāng)流過(guò)接觸探頭的電信號(hào)包含高頻信號(hào)(在幾十MHz到幾GHz的量級(jí))時(shí)，高頻信號(hào)流過(guò)螺旋導(dǎo)電件，所造成的電感和電阻的增加會(huì)嚴(yán)重影響所探測(cè)信號(hào)的電特性。
發(fā)明概述由于現(xiàn)有技術(shù)中存在諸如此類的問(wèn)題，故本發(fā)明的主要目的是提供一種導(dǎo)電接觸單元，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且適合高密度地排列其接觸件。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作經(jīng)濟(jì)的導(dǎo)電接觸單元。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種具有滿意電性能的導(dǎo)電接觸單元。
本發(fā)明的這些以及其他目的可通過(guò)提供一種導(dǎo)電接觸單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，該導(dǎo)電接觸單元包括一具有第一表面和第二表面的基板；終端截止于第二表面的內(nèi)導(dǎo)體；形成于第二表面上的支撐凹槽，第二表面將內(nèi)導(dǎo)體的一端暴露在凹槽內(nèi)部；接納在支撐凹槽中且有一和內(nèi)導(dǎo)體的暴露端電接觸的內(nèi)端和一可軸向伸出支撐槽的外端，并適于和所研究的物體相接觸的接觸件；和用于彈性支撐接觸件的偏置機(jī)構(gòu)。
因而，接觸件的一部分可通過(guò)支撐凹槽以定向方式可直接與基板中的內(nèi)導(dǎo)體電連接，而無(wú)須通過(guò)任何連接件。這樣，可從信號(hào)傳輸路徑中消除任何可能防止電阻減少的不可靠接觸部分，并可以沒(méi)有任何困難地的降低電阻。而且能簡(jiǎn)化整個(gè)結(jié)構(gòu)，降低制造費(fèi)用。尤其是修理、維護(hù)工作以及裝配過(guò)程可被簡(jiǎn)化。同時(shí)，采用中繼板或適當(dāng)調(diào)整基板，接觸件可以很容易地適用于不同的應(yīng)用。一般地說(shuō)，基板與內(nèi)部電路連在一起。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，接觸件包括一底端接納在支撐凹槽中的導(dǎo)電線圈件，該線圈件因其材料的彈性性能而具有偏置機(jī)構(gòu)的功能。在這種情況下，由于接觸件可直接與基板中的內(nèi)導(dǎo)體相連，故可以毫無(wú)困難地使得信號(hào)傳輸途徑的電阻最小。例如，導(dǎo)電線圈件的底端可以包含密繞部分，以便可以緊緊固定在形成于內(nèi)導(dǎo)體暴露端的凹槽中，或緊緊地頂住內(nèi)導(dǎo)體的暴露端。為確保滿意地電連接和機(jī)械連接，特別優(yōu)選的措施是將線圈件的底端焊在與內(nèi)導(dǎo)體電連接的凹槽的導(dǎo)電部分。
為準(zhǔn)確控制每個(gè)接觸單元中接觸件的伸出長(zhǎng)度，該線圈件可包括被限制在支撐凹槽中預(yù)壓縮的疏繞部分。通常，接觸單元系統(tǒng)包括大量相互緊密排列的接觸件，以便可同時(shí)測(cè)試待測(cè)物的許多點(diǎn)。如果線圈件的疏繞部分包括大間距部分和小間距部分，那么只要線圈件偏置到一定程度，小間距部分相鄰的線圈導(dǎo)線就可以相互接觸，從而允許電信號(hào)可以沿直線路徑軸向流動(dòng)，而不是沿線圈螺旋流過(guò)。從而使得接觸件的電感最小。線圈件的外端也可以由密繞部分組成以便同樣地降低信號(hào)傳輸路徑的電感。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，接觸件包括可滑動(dòng)接納在支撐槽中的針狀件，而且偏置機(jī)構(gòu)包括一個(gè)介于支撐凹槽的底端和在接觸件內(nèi)構(gòu)成的環(huán)形臺(tái)肩之間的壓縮彈簧線圈。該實(shí)施例可以穩(wěn)定的方式提供對(duì)接觸件相對(duì)大的沖擊，并適于測(cè)試相對(duì)大的器件，如印制電路板和半導(dǎo)體器件。
壓縮螺旋彈簧可以包括由密繞部分組成的底端，它起碼在彈簧線圈因壓縮后造成的接觸件的前端和被測(cè)物相接觸時(shí)，適于建立與接觸件的底端的電連接。電信號(hào)從而可以通過(guò)密繞部分從接觸件流向內(nèi)導(dǎo)體，而且是以直線路徑而不是螺旋路徑流過(guò)。這樣電信號(hào)傳輸路徑的電阻和電感可以為最小。當(dāng)彈簧線圈的密繞部分的相鄰螺線段通過(guò)焊錫或銅焊材料相連時(shí)，這種效果更是顯著增強(qiáng)。
為確保線圈件和接觸件之間令人滿意的電連接，使得它們?cè)诮M裝之前和期間都可作為一個(gè)完整單元處理，接觸件可包括緊靠適合于彈性配合在壓縮螺旋彈簧前端的臺(tái)肩的環(huán)形部分。
支撐凹槽可由在內(nèi)導(dǎo)體外露端形成的凹槽組成。該組件進(jìn)一步包括一置于基板第二表面上的絕緣板，并且在這種情況下，內(nèi)導(dǎo)體外露端和與內(nèi)導(dǎo)體外露端軸向?qū)?zhǔn)的絕緣板的過(guò)孔的內(nèi)部圓周表面聯(lián)合構(gòu)成支撐凹槽。
絕緣板的過(guò)孔在遠(yuǎn)離基板的一端具有較小直徑部分，較小直徑部分提供限制手段以限定接觸件伸出凹槽的長(zhǎng)度。另外，該組件還包括一個(gè)放置于遠(yuǎn)離基板的絕緣板表面上的制動(dòng)板，該制動(dòng)板配備有與絕緣板的過(guò)孔共線排列且直徑比絕緣板過(guò)孔小的過(guò)孔，以便提供制動(dòng)手段以限定接觸件伸出凹槽的長(zhǎng)度。這樣做之后，就可以控制每個(gè)接觸件的伸出長(zhǎng)度，從而當(dāng)許多接觸件互相依次排列時(shí)可建立精確而穩(wěn)定的接觸，并可利用它們同時(shí)測(cè)試許多點(diǎn)。尤其當(dāng)待測(cè)試點(diǎn)并不是精確地在同一平面且具有不同高度時(shí)，這是重要的考慮。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明現(xiàn)在參照附圖對(duì)本發(fā)明作如下說(shuō)明，其中圖1為表示構(gòu)成作為測(cè)試晶片的導(dǎo)電接觸單元系統(tǒng)的本發(fā)明的第一實(shí)施例的局部剖視圖；圖2是圖1主要部分的局部放大側(cè)視剖視圖；圖3與圖2類似，表示使用中繼板的本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例；圖4與圖1類似，表示使用絕緣板構(gòu)成支撐凹槽一部分的本發(fā)明的第三實(shí)施例；圖5是圖4中主要部分的局部放大側(cè)視剖視圖；圖6與圖1類似，表示使用絕緣板和中繼板的本發(fā)明的第四實(shí)施例；圖7與圖2類似，表示本發(fā)明的第五實(shí)施例；圖8與圖2類似，表示本發(fā)明的第六實(shí)施例；圖9與圖2類似，表示本發(fā)明的第七實(shí)施例；圖10與圖2類似，表示本發(fā)明的第八實(shí)施例；圖11與圖2類似，表示本發(fā)明的第九實(shí)施例；圖12為本發(fā)明第十實(shí)施例的縱向局部剖視圖，它使用了用以彈性支撐接觸件的針狀接觸部件和分開(kāi)的壓縮螺旋彈簧；圖13與圖12類似，表示了圖12的接觸件的工作狀態(tài)；圖14為表示本發(fā)明第十一實(shí)施例的局部剖視圖；圖15與圖12類似，表示本發(fā)明的第十二實(shí)施例；而且圖16和17為表示傳統(tǒng)接觸探測(cè)單元的簡(jiǎn)化側(cè)視圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式圖1是應(yīng)用本發(fā)明的用于測(cè)試晶片的探測(cè)插件板1的局部側(cè)視圖。參見(jiàn)圖1，一個(gè)負(fù)載板3作為基板，正放于半導(dǎo)體晶片2上，半導(dǎo)體晶片則作為示例的待測(cè)物給出，規(guī)定數(shù)量的導(dǎo)電接觸件4支放在負(fù)載板3的一個(gè)外表面上(面對(duì)著晶片2)。當(dāng)測(cè)試晶片2時(shí)，負(fù)載板3在驅(qū)動(dòng)裝置的作用下(圖中未表示)向晶片2移動(dòng)以適當(dāng)?shù)木嚯x，直到使接觸件4與晶片2相接觸。
參照作為圖1主體部分局部放大視圖的圖2，探測(cè)插件板的結(jié)構(gòu)說(shuō)明如下。該負(fù)載板3由多層電路板構(gòu)成，該多層電路板包括大量相互層壓的其間留有一定間隙的接地層5，而且構(gòu)成電路一部分的內(nèi)導(dǎo)體6沿深度方向跨過(guò)負(fù)載板以如所需要的那樣環(huán)繞接地層5。
面對(duì)晶片2的負(fù)載板3表面上的內(nèi)導(dǎo)體6的外露部分6a具有凹槽6b，凹槽6b開(kāi)口朝向晶片2，可直接用作支撐凹槽7。換句話說(shuō)，每個(gè)支撐凹槽7的內(nèi)部周邊表面和底面由內(nèi)導(dǎo)體6的一部分材料構(gòu)成。每個(gè)由導(dǎo)電螺旋彈簧件構(gòu)成的接觸件4的一端放置在各個(gè)支撐凹槽7中，通過(guò)焊錫或銅焊材料固定在那里，以使內(nèi)導(dǎo)體6和接觸件4在電結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)上都互相連接。
在圖示的實(shí)施例中，接觸件4的底端部分由密繞螺旋彈簧構(gòu)成，密繞部分放置在在支撐凹槽7中，而剩下的相對(duì)松繞部分突出在支撐凹槽7外。通過(guò)由這樣的螺旋彈簧件構(gòu)成各個(gè)接觸件4，就有可能與較傳統(tǒng)的使用管狀固定器支撐直立的針狀接觸部件的接觸探頭相比，可以更緊密地排列接觸件4。因此，許多接觸件4可以相互緊密地排列在一起。通過(guò)調(diào)整每個(gè)接觸件4的松繞或密繞部分的匝數(shù)，，并限制其突出長(zhǎng)度為1mm或小于1mm，就可能使電阻和電感最小，同時(shí)確保足夠的偏轉(zhuǎn)沖程。因此這種排列允許以滿意的電特性進(jìn)行測(cè)試。
在圖示的實(shí)施例中，接觸件4排列在一個(gè)簡(jiǎn)單的負(fù)載板3上，也可以將同樣原理用于帶有一個(gè)中繼板8的負(fù)載板3，如圖3所示，中繼板8位于正對(duì)著晶片2的負(fù)載板3的一側(cè)。按照本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例，接續(xù)的內(nèi)導(dǎo)體9沿厚度方向貫穿中繼板8，與負(fù)載板3的內(nèi)導(dǎo)體6沿厚度方向貫穿負(fù)載板3相似。每個(gè)接續(xù)的內(nèi)導(dǎo)體9通過(guò)焊錫球、插針等與相應(yīng)的負(fù)載板3的內(nèi)導(dǎo)體6相連。凹槽9b類似于前面所述的凹槽6b，位于每一個(gè)正對(duì)晶片2的接續(xù)內(nèi)導(dǎo)體9的外露部分9a處，從而形成了開(kāi)口朝向待測(cè)物的支撐凹槽7。
與第一個(gè)實(shí)施例類似，每個(gè)接觸件的緊繞部分放置在相應(yīng)的凹槽7中，并由焊錫等固定在其中。在這種情況下，甚至在按要求排列正對(duì)晶片2的外露部分有一些困難時(shí)，可以使排放在正對(duì)晶片2的中繼板的一邊的接觸件的間距最小，因?yàn)榻永m(xù)內(nèi)導(dǎo)體9可以自由排列在中繼板8內(nèi)，以彌補(bǔ)在排列正對(duì)晶片2的負(fù)載板3內(nèi)導(dǎo)體6的外露部分所缺少的自由度。因而可顯著地降低為便于滿足高密度排列接觸件4的要求而設(shè)計(jì)負(fù)載板3的難度。該實(shí)施例具有與第一個(gè)實(shí)施例類似的優(yōu)點(diǎn)。
圖4和5表示本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例，圖中部分與前面實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的部分的標(biāo)號(hào)相同。在該實(shí)施例中，負(fù)載板3帶有一個(gè)比如由塑料構(gòu)成的絕緣板11。負(fù)載板3的導(dǎo)體6外露部分6a上沒(méi)有任何凹槽，而每個(gè)支撐凹槽7由貫穿絕緣板11的過(guò)孔12和位于支撐凹槽7的底端的內(nèi)導(dǎo)體6的未開(kāi)槽外露部分6a共同組成。
負(fù)載板3和絕緣板11相互對(duì)齊排列，使得內(nèi)導(dǎo)體6的外露部分確定了支撐凹槽7的底面。每個(gè)接觸部件4的密繞端放置在支撐凹槽7中，并由焊錫或類似物與內(nèi)導(dǎo)體6的外露端6a相連。這便將負(fù)載板3和絕緣板11連成一個(gè)整體。如果需要，絕緣板11的每個(gè)過(guò)孔12的周邊表面可鍍上導(dǎo)電材料，以便可以連接接觸件4的密饒端和過(guò)孔12的內(nèi)周邊表面，從而改善了負(fù)載板3、絕緣板11和接觸件4之間的總電連接狀態(tài)。
該實(shí)施例可以使用僅須增加一個(gè)絕緣板的簡(jiǎn)單的負(fù)載板，以便有效地利用現(xiàn)有的資源。
圖6表示包含一圖4和圖5的實(shí)施例中的中繼板的本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例。同樣，圖中與前面實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的部分的標(biāo)號(hào)相同。在這種情況下，中繼板8按圖3所示實(shí)施例相似的方式置于負(fù)載板3上，而絕緣板11置于中繼板8上。該實(shí)施例具有與上述實(shí)施例相似的優(yōu)點(diǎn)。
圖7表示本發(fā)明的第5個(gè)實(shí)施例，圖中與前面實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的部分的標(biāo)號(hào)相同。
在第5個(gè)實(shí)施例中，絕緣板11置于與晶片2相對(duì)的負(fù)載板3的表面上，而大量過(guò)孔貫穿絕緣板11。絕緣板11以內(nèi)導(dǎo)體6的外露部分6a暴露在絕緣板11的過(guò)孔13內(nèi)側(cè)的方式安裝在負(fù)載板3上。
每個(gè)過(guò)孔13接納一個(gè)由壓縮螺旋彈簧組成的接觸件14的粗繞端部分14a和密繞部分14b，密繞部分14b具有較小直徑并與松繞部分共軸放置，突出在絕緣板11的過(guò)孔13外邊。過(guò)孔13的低端具有一個(gè)允許密繞部分14b自由通過(guò)而防止松繞部分14a伸出過(guò)孔13的臺(tái)階部分13a。因此，按照該實(shí)施例，開(kāi)口朝向晶片2的凹槽7由絕緣板11的過(guò)孔13和內(nèi)導(dǎo)體6的外露平板部分6a共同確定。
接觸件14的松繞部分14a與外露于支撐凹槽7內(nèi)的相應(yīng)內(nèi)導(dǎo)體6的外露部分6a相連，介于粗繞端14a和密繞端14b之間的臺(tái)階部分13a充當(dāng)臺(tái)肩，這樣松繞部分就以壓縮狀態(tài)卡在支撐凹槽7內(nèi)。
該實(shí)施例中，由于松繞部分14a通過(guò)上述的沖擊作用沿軸向被壓縮，所以只要螺旋彈簧或接觸件受到輕微壓縮，就可以保證在接觸部件14和待測(cè)物之間獲得穩(wěn)定接觸壓力。又因?yàn)檎麄€(gè)松繞部分14a放置在支撐凹槽7內(nèi)，而僅密繞部分14b伸出支撐凹槽7外，故對(duì)接觸件14來(lái)講就可得到均勻的伸出長(zhǎng)度，從而在接觸部件14和晶片2或其它待測(cè)物之間形成高精度接觸。同樣，更換和維護(hù)也得以簡(jiǎn)化，因?yàn)榻M裝體可容易地拆成獨(dú)立元件。在組裝過(guò)程中，每個(gè)接觸部件14放置在絕緣板11的一個(gè)過(guò)孔中，按順序絕緣板11置于負(fù)載板3上，并固定在那里，負(fù)載板3頂著接觸件14的松繞部分14a的彈力。焊錫可用來(lái)固定接觸件14的底端，但也可不用，因?yàn)樗衫@部分14b的彈力足夠保證接觸件14底端與內(nèi)導(dǎo)體16之間必要的接觸。
圖8表示本發(fā)明的第六個(gè)實(shí)施例。圖中與前面實(shí)施例中相對(duì)應(yīng)的部分的標(biāo)號(hào)相同。在非常類似于圖7所示的實(shí)施例的第六個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)接觸件15除了包括一個(gè)伸出支撐凹槽7外的密繞部分15a和固定于支撐凹槽內(nèi)的松繞部分15b以外，還包括另一個(gè)位于接觸部件最內(nèi)端的密繞部分15c，其緊接松繞部分15b。
負(fù)載板3的內(nèi)導(dǎo)體6的外露部分6a上有與第一個(gè)實(shí)施例中的凹槽6b相似的凹槽6b，接納形成于接觸件15最內(nèi)端的密繞部分15c。密繞部分15c通過(guò)焊錫或類似物固定在凹槽6b內(nèi)，從而使內(nèi)導(dǎo)體6和接觸件15在電結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)上都連在一起。
依據(jù)圖示的實(shí)施例，由于接觸件15被焊錫固定在內(nèi)導(dǎo)體6上，故可得到可靠的接觸，而且可使接觸電阻最小。此外，由于松繞部分15a沿軸向壓縮而被限定在支撐凹槽7內(nèi)，所以只要接觸件15與待測(cè)物接觸，密繞部分15b就會(huì)以一定的接觸壓力與待測(cè)物相接觸。而且，因?yàn)橥鈴奖茸钔鈱用芾@部分15b大的松繞部分15a和最內(nèi)層的密繞部分15c被卡在支撐凹槽7內(nèi)，而最外層密繞部分15b允許伸出支撐凹槽7外，故在具有不同直徑的部分之間形成的環(huán)形臺(tái)肩與絕緣板11的過(guò)孔13的臺(tái)階部分13a相咬合，可使接觸件具有一致的伸出長(zhǎng)度，從而可得到高精度接觸。
圖9表示本發(fā)明的第7個(gè)實(shí)施例，圖中與前面實(shí)施例中相對(duì)應(yīng)的部分的標(biāo)號(hào)相同。在該實(shí)施例中，絕緣材料構(gòu)成的制動(dòng)板16置于絕緣板11的外表面(接觸件伸出的一邊)上，形成一種防止接觸件14彈出支撐凹槽7的方法。制動(dòng)板16具有開(kāi)口16a，其尺寸大小可以使得密繞部分通過(guò)，而防止松繞部分通過(guò)，可代替前面圖7所示實(shí)施例中過(guò)孔13的外端處的臺(tái)階部分13a。
與圖7中所示的實(shí)施例相類似，每個(gè)松繞部分14a以軸向壓縮狀態(tài)被制動(dòng)板16卡在支撐凹槽7內(nèi)，從而保證了一定的接觸壓力，并可得到穩(wěn)定的接觸電阻。此外，由于接觸件部分的壓縮狀態(tài)，給每個(gè)接觸件一個(gè)初始彈性負(fù)載，所以可以使接觸件達(dá)到一致的伸出長(zhǎng)度，對(duì)于待測(cè)物也可以得到一個(gè)精確的接觸狀態(tài)。
圖10表示本發(fā)明的第8個(gè)實(shí)施例，圖中與前面圖9的實(shí)施例中相對(duì)應(yīng)的部分的標(biāo)號(hào)相同。與圖9中所示的實(shí)施例相類似，制動(dòng)板16置于絕緣板11上，而且與圖8所示中實(shí)施例相似，與在內(nèi)端的松繞部分15a連續(xù)形成的密繞部分15c被接納在內(nèi)導(dǎo)體的外露部分6a處形成的凹槽6b中，并用焊錫加以固定。
依據(jù)該實(shí)施例，在內(nèi)導(dǎo)體6和相似于圖8實(shí)施例中的接觸件15之間可保證穩(wěn)定的低電阻嚙合。此外，由于松繞部分15a以軸向壓縮狀態(tài)卡在支撐凹槽7中，因此密繞部分可以一定接觸壓力與待測(cè)物接觸，從而獲得穩(wěn)定的電接觸電阻。另外，由于可由卡在支撐凹槽7內(nèi)的接觸件15的壓縮部分得到初始彈性負(fù)載，因此接觸件15的伸出長(zhǎng)度就可達(dá)到一致，這就保證了高精度接觸。
圖11表示本發(fā)明的第9個(gè)實(shí)施例，圖中與前面實(shí)施例中相對(duì)應(yīng)的部分的標(biāo)號(hào)相同。與圖9中所示的實(shí)施例相類似，制動(dòng)板16位于絕緣板11上，而密繞部分17c接納在位于內(nèi)導(dǎo)體6的外露部分6a處的凹槽6b內(nèi)，并用焊錫加以固定。
在該實(shí)施例中，接觸件17的松繞部分包括大螺距部分17a和小螺距部分17d，后者具有比大螺距部分17a小的螺旋螺距。根據(jù)該實(shí)施例，當(dāng)接觸件17與晶片2或其它待測(cè)物相接觸時(shí)，接觸件17被沿軸向壓縮到這樣一種程度，使得小螺距部分17d的相鄰導(dǎo)線相互接觸，從而降低了測(cè)試期間接觸件17的電阻和電感。
圖11給出這種結(jié)構(gòu)是根據(jù)圖10的實(shí)施例改進(jìn)的，這樣可使得接觸件的松繞部分具有兩種不同螺距。同樣的原理也可應(yīng)用于圖7～圖9所示的實(shí)施例。它也可應(yīng)用于圖1至圖6中所示的未使用絕緣板的實(shí)施例。在后一種情況下，每個(gè)接觸件伸出組合體的部分具有兩種不同的螺旋螺距。
在以上所述的實(shí)施例中，每個(gè)接觸件的線圈螺尾都未接地，但也可以通過(guò)一個(gè)與螺旋的軸線垂直的平面接地。這樣，當(dāng)其底端各被置于支撐凹槽中，而其軸向平面端緊貼支撐凹槽的底部時(shí)，螺旋形接觸件就可垂直豎立。從而可以簡(jiǎn)化將接觸件放入相應(yīng)支撐凹槽中的裝配工作。該接觸件的平面端表面也就在內(nèi)導(dǎo)體與導(dǎo)電組件之間形成平面接觸，從而可防止施加于接觸件上的任何彎曲力矩。這兩個(gè)因素的作用減小了內(nèi)導(dǎo)體與接觸件之間的電接觸電阻。
上述導(dǎo)電接觸單元不僅可以應(yīng)用在測(cè)試半導(dǎo)體晶片的探測(cè)插件板上，而且可以應(yīng)用在半導(dǎo)體器件的插座和連接器中。
圖12表示本發(fā)明的第10個(gè)實(shí)施例的局部側(cè)視圖。該導(dǎo)電接觸單元21可單獨(dú)使用，但更典型的是對(duì)待測(cè)物的許多點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試的并行排列的多個(gè)導(dǎo)電接觸單元的使用。
在導(dǎo)電接觸單元21中，支撐凹槽28是由沿厚度方向穿過(guò)絕緣板22的過(guò)孔23形成，而針狀導(dǎo)電接觸件24沿軸向接納在過(guò)孔23內(nèi)。接觸件24由壓縮彈簧25向外推出。如圖所示，在絕緣板22的上表面固定了一塊中繼板29，而一個(gè)內(nèi)導(dǎo)體26沿厚度方向完全貫穿中繼板29。中繼板29可由一個(gè)負(fù)載板組成。
測(cè)試電路板可以放在中繼板29上，并且通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)闹欣^板，組合體就可適應(yīng)于具有不同繞線方向和終端布局的各種待測(cè)物。
針狀接觸件24具有頭部24a，它適于與待測(cè)物如印制電路板27上的焊點(diǎn)27a相接觸。鄰接于頭部24a而向內(nèi)形成的直徑較大部分24b和從直徑較大部分24b延伸而遠(yuǎn)離頭部24a的心軸24c為共軸關(guān)系。支撐凹槽28接納直徑較大部分24b，和圍繞心軸24c繞制的壓縮彈簧25。在遠(yuǎn)離中繼板29的過(guò)孔23的尾部形成直徑較小部分23a，并可滑動(dòng)地接納頭部24a，這樣通過(guò)與由直徑較小部分23a和過(guò)孔23的其它部分之間形成的臺(tái)肩相咬合的接觸件24的直徑較大部分24b，可防止接觸件24從支撐凹槽28中彈出。在所示的實(shí)施例中，所形成的頭部24a的前端是點(diǎn)端，但其頭部24a的前端形狀可以依據(jù)特定待測(cè)物的形狀和材料的要求進(jìn)行選擇。例如，當(dāng)要測(cè)試的是一個(gè)焊球時(shí)，頭24a可由一個(gè)平面端組成，而不是一個(gè)點(diǎn)端。
如上所述，繞心軸24c纏繞的壓縮螺旋彈簧25以預(yù)先壓縮狀態(tài)裝在直徑較大部分24b和中繼板29之間。在所示的實(shí)施例中，直徑稍大于壓縮螺旋彈簧25的內(nèi)徑的套管24d，鄰近直徑較大部分24b形成于心軸部分24c上，以使壓縮螺旋彈簧25的相應(yīng)端可彈性安裝在套管24d上。因此，在接觸件24裝入支撐凹槽28之前和期間，接觸件24和壓縮螺旋彈簧25能構(gòu)成一個(gè)整體，從而裝配過(guò)程得以簡(jiǎn)化。壓縮螺旋彈簧不僅可以彈性咬合與套管24d相連，也可以用焊錫連接，甚至可以簡(jiǎn)單地固定在套管24d上，而壓縮螺旋彈簧25無(wú)任何明顯的彈性變形。
壓縮螺旋彈簧25包括位于內(nèi)軸端的密繞部分25a，而當(dāng)壓縮螺旋彈簧25處于自由狀態(tài)下，密繞部分25a的相鄰螺旋段是相互接觸的。在圖12所示的閑置狀態(tài)下，密繞部分25a延伸至與圖12所示心軸24c的上端輕微搭接。壓縮螺旋彈簧25的一端(圖12所示的低端)被固定于接觸件24的套管部分24d上，而另一端(圖12所示的上端)或密繞部分25a放置于外露在支撐凹槽28內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)體26的外露部分26a處的凹槽26b中，并緊靠凹槽26b的底面。
接觸件24和壓縮螺旋彈簧25可鍍金或進(jìn)行其它表面處理，但也可由未經(jīng)任何處理的簡(jiǎn)單材料構(gòu)成，如果該材料可具有合適的電性能。因此可對(duì)壓縮螺旋彈簧25進(jìn)行平穩(wěn)偏轉(zhuǎn)，而壓縮螺旋彈簧25的內(nèi)徑比心軸24c外直徑略大。
當(dāng)使用導(dǎo)電接觸單元21進(jìn)行測(cè)試時(shí)，整個(gè)裝置向待測(cè)物27移動(dòng)，直至頭部24a的前端與焊點(diǎn)27a相接觸，而壓縮螺旋彈簧被壓縮至圖13所示狀態(tài)。接觸件24以一定的壓力被推至與焊點(diǎn)27a靠緊，該壓力足以使其穿透在焊點(diǎn)上形成的氧化物膜。
測(cè)試的電信號(hào)通過(guò)由圖13中箭頭Ⅰ所示的接觸部件24和壓縮螺旋彈簧，從焊點(diǎn)27a傳輸?shù)絻?nèi)導(dǎo)體26a。由于壓縮螺旋彈簧25內(nèi)徑比接觸部件24的心軸24c的外徑稍大，螺旋彈簧25的壓縮偏轉(zhuǎn)造成螺旋彈簧25彎曲或扭曲一定程度，使得螺旋彈簧25底端的密繞部分25b的內(nèi)表面與心軸24c的外表面相接觸。
其結(jié)果是，通過(guò)在密繞部分25a和心軸24c之間已建立的接觸區(qū)域，從接觸件24傳到螺旋彈簧25的電信號(hào)沿著壓縮彈簧25以軸向直線方向傳導(dǎo)，與電信號(hào)沿由壓縮螺旋彈簧松繞部分的螺線段確定的盤(pán)旋路徑傳輸相比，可使得電感和電阻很大程度地降低。
在圖12所示閑置狀態(tài)下，心軸24c的后端幾乎與壓縮螺旋彈簧的密繞部分25a搭接，但也可以更明顯地與密繞部分25a搭接。在整個(gè)裝置閑置狀態(tài)下，也可以無(wú)任何此類搭接。如果接觸件24一旦與焊點(diǎn)27a相接觸，并被推入整個(gè)裝置中，盡管待測(cè)物垂直部分的不規(guī)則及壓縮螺旋彈簧從一個(gè)裝置到另一個(gè)裝置偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致了不平衡，這也足以滿足需要。
也可以在圖14所示的壓縮螺旋彈簧密繞部分25a的外露圓周表面上形成導(dǎo)電膜30。這實(shí)際上將密螺旋彈簧變成了實(shí)心管，該裝置的電性能可以進(jìn)一步提高。然而，依據(jù)本發(fā)明的廣義概念，密繞部分25a是最首選的，但只是一種選擇，根據(jù)具體的應(yīng)用可以去掉它而無(wú)任何明顯的性能降低。
在前面的實(shí)施例中，外露于支持凹槽28內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)體26a的一端有用于放置壓縮螺線彈簧25底端的凹槽26b，但也可以與圖15所示的絕緣板22和中繼板26之間的交接面完全相連，圖15中與前面實(shí)施例中相對(duì)應(yīng)的部分的標(biāo)號(hào)相同。
對(duì)于圖12～15中所示的所有實(shí)施例，內(nèi)導(dǎo)體26可通過(guò)焊錫與壓縮螺旋彈簧25的底端相連，從而可使電特性進(jìn)一步提高。所示實(shí)施例的壓縮螺旋彈簧的螺旋末端通過(guò)接到與螺旋軸線垂直的平面接地，當(dāng)線圈的直徑相對(duì)較小時(shí)，也可不必特意接地。
權(quán)利要求
1．一種導(dǎo)電接觸單元，包括具有第一表面和第二表面的基板；終端截止于所述的第二表面的內(nèi)導(dǎo)體；支撐凹槽，形成于將所述的內(nèi)導(dǎo)體暴露于所述的凹槽內(nèi)的第二表面上；接納在所述支撐凹槽內(nèi)的接觸件，其內(nèi)端與所述的內(nèi)導(dǎo)體的外露端電連接，外端可沿軸向移動(dòng)，并伸出所述凹槽，以適于接觸待測(cè)物，以及用以彈性支撐所述的接觸件的偏置機(jī)構(gòu)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)電接觸單元，其中所述的基板與內(nèi)電路相連。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)電接觸單元，其中所述的接觸件包括一具有底端接納在所述支撐凹槽中的導(dǎo)電螺旋件，所述的螺旋件由其本身的彈性提供所述偏置機(jī)構(gòu)的功能。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的導(dǎo)電接觸單元，其中所述的螺旋件的底端包括一密繞部分。
5．根據(jù)權(quán)利要求3的導(dǎo)電接觸單元，其中所述螺旋件的所述底端與所述凹槽的導(dǎo)電部分焊接，凹槽與所述的內(nèi)導(dǎo)體電連接。
6．根據(jù)權(quán)利要求3的導(dǎo)電接觸單元，其中所述的螺旋件包括一個(gè)以預(yù)壓縮狀態(tài)卡在所述的支撐凹槽中的松繞部分。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的導(dǎo)電接觸單元，其中所述的螺旋件的所述松繞部分包括大螺距部分和小螺距部分。
8．根據(jù)權(quán)利要求6的導(dǎo)電接觸單元，其中所述的螺旋件包括一個(gè)伸出所述支撐凹槽之外的密繞部分。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)電接觸單元，其中所述的接觸件包括一可滑動(dòng)接納在所述支撐凹槽內(nèi)的針狀件，而且所述的偏置機(jī)構(gòu)包括一置于所述支撐凹槽底端和在接觸件內(nèi)限定的環(huán)形臺(tái)肩之間的壓縮螺旋彈簧。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的導(dǎo)電接觸單元，其中所述的壓縮螺旋彈簧包括一由密繞部分組成的底端，它起碼在所述的壓縮螺旋彈簧因壓縮后造成的接觸件的前端和被測(cè)物相接觸時(shí)，適于建立與接觸件底端的電連接。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的導(dǎo)電接觸單元，其中所述的螺旋彈簧的密繞部分的相鄰螺線部分用焊錫或銅焊材料連接在一起。
12．根據(jù)權(quán)利要求9的導(dǎo)電接觸單元，其中所述的接觸件包括一緊靠所述的適合彈性接觸所述壓縮螺旋彈簧前端的臺(tái)肩的套管部分。
13．根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)電接觸單元，其中所述支撐凹槽由位于所述內(nèi)導(dǎo)體外露端處的凹槽構(gòu)成。
14．根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)電接觸單元，還包括一個(gè)由置于所述基板第二表面上的絕緣板，所述的支撐凹槽由所述內(nèi)導(dǎo)體外露端和穿過(guò)絕緣板并與所述內(nèi)導(dǎo)體的所述外露端軸向共線的過(guò)孔的內(nèi)表面共同構(gòu)成。
15．根據(jù)權(quán)利要求14的導(dǎo)電接觸單元，其中所述的絕緣板的過(guò)孔在遠(yuǎn)離所述基板的一端具有較小直徑，所述的較小直徑部分提供制動(dòng)措施以限制所述接觸件伸出所述支撐凹槽的伸出長(zhǎng)度。
16．根據(jù)權(quán)利要求14的導(dǎo)電接觸單元，還包括置于遠(yuǎn)離所述絕緣板表面上的制動(dòng)板，所述的制動(dòng)板配備有過(guò)孔，它與所述絕緣板的過(guò)孔在同一直線上，且直徑比所述絕緣板的過(guò)孔要小，用于提供制動(dòng)措施以限制伸出凹槽的所述接觸件的長(zhǎng)度。
全文摘要
在一個(gè)導(dǎo)電接觸單元中,其本身可作為接觸件或彈簧件的用以推動(dòng)針狀接觸件的壓縮螺旋彈簧的底端,被接納在基板上形成的支撐凹槽中?；逯械膬?nèi)導(dǎo)體的一端暴露在該支撐凹槽的底端,并與壓縮螺旋彈簧的底端電連接。無(wú)須任何電連接件,可使基板中的內(nèi)導(dǎo)體和接觸件間的電阻最小。為確保令人滿意的電連接,可將壓縮螺旋彈簧的底端焊接于可為平面或凹槽的內(nèi)導(dǎo)體的外露端。
文檔編號(hào)G01R1/073GK1218554SQ97194497
公開(kāi)日1999年6月2日 申請(qǐng)日期1997年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月12日
發(fā)明者風(fēng)間俊男 申請(qǐng)人:日本發(fā)條株式會(huì)社