專利名稱：導(dǎo)電接觸探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)電接觸探頭，特別涉及一種適于對(duì)高度集成的半導(dǎo)體器件以及具有高度密集排列的待訪問點(diǎn)的其他測(cè)試物體進(jìn)行測(cè)試的導(dǎo)電接觸探頭。
背景技術(shù)：
這種類型的接觸探頭通常包括采用板狀部件形式的保持器(holder)，所述板狀部件限定貫穿所述保持器的厚度的多個(gè)保持器孔；一容納在每個(gè)保持器孔中的壓縮螺旋彈簧；以及與所述壓縮螺旋彈簧的任一軸向端相連接的一對(duì)針狀部件。該類型的導(dǎo)電接觸探頭通常用在待測(cè)物體與測(cè)試設(shè)備的電路板之間。
對(duì)于具有兩個(gè)可移動(dòng)端的接觸探頭，用于每個(gè)螺旋彈簧的兩個(gè)針狀部件從保持器的對(duì)應(yīng)側(cè)突出，并由形成在保持器中的肩部等防止其向外伸出超過一定限度。對(duì)于只具有一個(gè)可移動(dòng)端的接觸探頭，以類似方式防止其中一個(gè)針狀部件脫出，而另一針狀部件鄰接與保持器的對(duì)應(yīng)側(cè)相接合的電路板的對(duì)應(yīng)焊盤。
在其中任一情況下，為了從每個(gè)螺旋彈簧獲得良好的彈力，將螺旋彈簧安裝成預(yù)受力的狀態(tài)。由此，可以最小化與對(duì)應(yīng)針狀部件的回程相關(guān)的彈力變化。
然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)每個(gè)接觸探頭中的接觸單元(每一個(gè)都包括一壓縮螺旋彈簧和設(shè)置在該螺旋彈簧的任一軸向端上的一對(duì)針狀部件)的數(shù)目增加至滿足對(duì)現(xiàn)代化半導(dǎo)體器件的高度密集排列端子或焊盤進(jìn)行測(cè)試的需要時(shí)，接觸探頭中的螺旋彈簧的組合彈力可以變得很大，以致于為保持器提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度變得愈加困難。由于每個(gè)接觸單元都很小，所以每個(gè)接觸單元的彈力可以非常小，但是，在一些用于測(cè)試高級(jí)半導(dǎo)體器件的接觸探頭中，接觸單元的數(shù)目很大，使得組合彈力可以變得相當(dāng)可觀。
特別地，由于需要利用形成在保持器孔中的肩部等來防止每個(gè)接觸單元的至少一個(gè)針狀部件脫出，所以這種肩部等通常承受螺旋彈簧的預(yù)加載。因此，組合彈性載荷作用在肩部上，并往往將保持器的一部分推離另一部分。
當(dāng)螺旋彈簧的壓縮載荷足夠大時(shí)，通常由承受該壓縮載荷的多個(gè)分層支承部件構(gòu)成的保持器部件可能發(fā)生翹曲(warp)、撓曲(deflect)或其他變形。這會(huì)引起諸如以下的問題針狀部件自由端的位置(接觸位置)失去精度，以及增加了移動(dòng)針狀部件的阻力?？梢酝ㄟ^增加對(duì)應(yīng)的支承部件的厚度來避免這些問題。
然而，隨著用于對(duì)測(cè)試物體進(jìn)行測(cè)試的信號(hào)的頻率增大，要求接觸探頭適應(yīng)這種高頻信號(hào)。例如，希望最小化總長(zhǎng)度(測(cè)試信號(hào)路徑的長(zhǎng)度)。這可以通過減小每個(gè)支承部件的厚度以減小保持器的總厚度(每個(gè)導(dǎo)電接觸單元的軸向長(zhǎng)度)來實(shí)現(xiàn)，但是支承部件的厚度降低意味著機(jī)械強(qiáng)度的降低，從而使問題變復(fù)雜。
當(dāng)通過在高溫環(huán)境(約150℃)下長(zhǎng)時(shí)間(從幾小時(shí)到幾十小時(shí))施加電壓來對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行老化測(cè)試時(shí)，理想的是，使用熱膨脹系數(shù)相對(duì)較低的絕緣材料(如陶瓷)來制作支承部件。然而，如果支承部件是由諸如陶瓷的脆性材料制成的，則當(dāng)彈性負(fù)載很大時(shí)它們會(huì)遭到破壞。因此，在某些情況下，不能陶瓷材料用于需要具有小厚度的導(dǎo)電接觸探頭的支承部件。當(dāng)打算在室溫環(huán)境下使用接觸單元時(shí)，塑料材料可以用于支承部件，不過即使在這些情況下，支承部件在負(fù)載的作用下也會(huì)變形。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的這些問題，本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一種接觸探頭，其適于對(duì)高度集成的半導(dǎo)體器件以及其他具有高度密集排列的待訪問點(diǎn)的測(cè)試物體進(jìn)行測(cè)試。
本發(fā)明的第二目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且制造經(jīng)濟(jì)的接觸探頭。
本發(fā)明的第三目的是提供一種可構(gòu)建為超薄結(jié)構(gòu)的接觸探頭。
本發(fā)明的第四目的是提供一種接觸探頭，它的保持器可由缺乏良好的機(jī)械特性但在其他方面較為理想的材料制成。
根據(jù)本發(fā)明，至少大部分目的可以通過提供一種導(dǎo)電接觸探頭來實(shí)現(xiàn)，該導(dǎo)電接觸探頭包括保持器部件，限定貫穿保持器部件的厚度的多個(gè)保持器孔；導(dǎo)電螺旋彈簧，被容納在每個(gè)保持器孔中；一對(duì)導(dǎo)電接觸部件，設(shè)置在螺旋彈簧的任一軸向端上；接合部，設(shè)置在每個(gè)保持器孔中，用于防止至少一個(gè)接觸部件從保持器孔中脫出；將所述導(dǎo)電螺旋彈簧安裝在保持器孔中，使得其在接觸探頭的非用狀態(tài)下基本上不受力。
根據(jù)這種配置，由于按將螺旋彈簧放置得基本上處于不受力的狀態(tài)的方式，將導(dǎo)電螺旋彈簧和導(dǎo)電接觸裝置安裝在保持器孔中，所以在防止至少一個(gè)導(dǎo)電接觸裝置從保持器孔的對(duì)應(yīng)端突出時(shí)，防止導(dǎo)電接觸部件脫出的接合部不承受螺旋彈簧的壓縮載荷。因此，即使保持器具有小厚度，與現(xiàn)有技術(shù)相比，仍可避免保持器的翹曲或是撓曲，并且可以將具有小熱膨脹系數(shù)的絕緣材料(如陶瓷材料)用于保持器。
位于每個(gè)螺旋彈簧的任一軸向端上的接觸部件都可以包括針狀部件。在這種情況下，可以在每個(gè)保持器孔的任一軸向端中都設(shè)置一對(duì)接合部，來防止兩個(gè)針狀部件從保持器孔中脫出；或者另選地，可以只在每個(gè)保持器孔的兩個(gè)軸向端的一個(gè)中設(shè)置一個(gè)接合部，來防止對(duì)應(yīng)的針狀部件從保持器孔中脫出。在任一情況下，每個(gè)接合部都可以由限定在每個(gè)保持器孔中的肩部組成。如果保持器部件包括多個(gè)分層支承部件，則方便地將肩部限定在所述多個(gè)支承部件中的其中形成有相互同軸但直徑不同的保持器孔的鄰接的兩個(gè)支承部件之間。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，位于每個(gè)螺旋彈簧的一個(gè)軸向端上的接觸部件包括一針狀部件，而位于螺旋彈簧的另一軸向端上的接觸部件由所述螺旋彈簧的盤繞端(coil end)構(gòu)成，接合部設(shè)置在每個(gè)保持器孔中，以僅防止針狀部件脫出。這種配置減少了部件數(shù)和裝配工作量，因此有助于降低生產(chǎn)成本。
通常，將測(cè)試設(shè)備的電路板接合到保持器的一側(cè)，而對(duì)應(yīng)側(cè)的接觸部件接合該電路板的焊盤。因此無(wú)需防止這一側(cè)的接觸部件脫出，并且就這一側(cè)而言，可以不在每個(gè)保持器孔中設(shè)置接合部。
如果通過在安裝狀態(tài)下檢查接觸部件從保持器的外表面突出的長(zhǎng)度，使得位于接觸探頭的沒有設(shè)置接合部的一側(cè)的導(dǎo)電接觸部件的自由端與保持器的外表面齊平，則可以容易地檢測(cè)到裝配中的缺陷。


以下參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，附圖中圖1是用于在具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的接觸探頭單元中使用的接觸探頭保持器的平面圖；圖2是沿圖1的線II-II所截取的接觸探頭單元的局部縱剖視圖；圖3是示出將螺旋彈簧和針狀部件裝配在接觸探頭支承部件中的方式的視圖；圖4是類似于圖2的示出本發(fā)明第二實(shí)施例的視圖；圖5是類似于圖5的示出本發(fā)明第三實(shí)施例的視圖；圖6是具有密集板裝(populated)的針狀部件的接觸探頭(第四實(shí)施例)的示意性立體圖；以及圖7是示出本發(fā)明第五實(shí)施例的局部縱剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是用于具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的接觸探頭中的導(dǎo)電接觸單元的保持器的平面圖。例如，當(dāng)待測(cè)物體由一個(gè)8英寸晶片構(gòu)成時(shí)，保持器1可以由一直徑為8英寸(約200mm)的盤構(gòu)成。一個(gè)8英寸的晶片通?？芍瞥蓭资綆装賯€(gè)半導(dǎo)體芯片。一個(gè)12英寸的晶片(約300mm)通?？芍瞥蓭浊€(gè)半導(dǎo)體芯片。
參照?qǐng)D1，用于導(dǎo)電接觸探頭的保持器1在平面圖中為圓形，與待測(cè)試晶片相似，并且，與現(xiàn)有技術(shù)的情形相同，在與形成在晶片中的芯片的電極對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有多個(gè)保持器孔2，其用于容納多個(gè)導(dǎo)電接觸單元。圖中，以按一定程度放大的方式示出了保持器孔2，并且其數(shù)量比實(shí)際的要少。
圖2是沿圖1中的線II-II所截取的局部縱剖視圖，其示范性地示出了實(shí)施本發(fā)明的導(dǎo)電接觸單元。如圖2中所示，采用形狀與圖1的平面圖中所看到的相同的板狀部件形式的三個(gè)支承部件3、4和5被層疊為上、中和下層，以形成用于導(dǎo)電接觸探頭的三層保持器。
支承部件3、4和5均可由相同材料(例如允許以高精度形成保持器孔2的塑性材料，或者具有高耐熱性的陶瓷材料)制成。如果通過在要求的位置處夾物模制(insert molding)、涂敷或淀積絕緣材料獲得了必要的絕緣，則也可以使用金屬材料和半導(dǎo)體材料。支承部件3、4和5都具有共形(conformal)的圓盤形狀，并且通過使用圖中未示出的螺栓等固定在圖2中所示的層疊狀態(tài)下的位置處。使用螺栓來固定層疊套件使得套件可拆裝，從而易于維護(hù)和進(jìn)行其他事項(xiàng)。
參照?qǐng)D2和3，外部(圖2中為上部)支承部件3之一形成有多個(gè)臺(tái)階狀直徑孔，每個(gè)所述臺(tái)階狀直徑孔都包括互相同軸設(shè)置的一小直徑孔2a和一大直徑孔2b；而其他支承部件4和5則形成有直徑與大直徑孔2b相同的直孔(straight hole)2c和2d。因此，每個(gè)保持器孔2都由對(duì)應(yīng)的臺(tái)階狀直徑孔2a和2b以及對(duì)應(yīng)的直孔2c和2d組成。
參照?qǐng)D3，每個(gè)接觸單元的導(dǎo)電部分都包括導(dǎo)電螺旋彈簧8；以及一對(duì)導(dǎo)電接觸部件，其由設(shè)置在螺旋彈簧8的任一端并且其自由端相互背離的多個(gè)導(dǎo)電針狀部件9和10組成。其中一個(gè)針狀部件9(或者圖3中的下針狀部件)包括針部9a，其具有在圖3中朝下的尖銳端部；凸緣部9b，形成在針部9a的基礎(chǔ)端(base end)并且與針部9a相比具有增加的直徑；以及夾持部(boss portion)9c，其從凸緣部9b遠(yuǎn)離針部9a而伸出(圖3中向上)，所有這些部分都被設(shè)置得彼此同軸。另一針狀部件10(或者圖3中的上針狀部件)包括針部10a，其具有在圖3中朝上的尖銳端部；夾持部10b，形成在針部10a的基礎(chǔ)端部并具有比針狀部件10a更小的直徑；以及柄部(stem portion)10c，其從夾持部10b遠(yuǎn)離針部10a(在圖3中向下)伸出，所有這些部分也都被設(shè)置得彼此同軸。
如圖3所示，螺旋彈簧8包括位于其下部的密繞部分8a和位于其上部的疏繞部分8b。一個(gè)針狀部件9的夾持部9c配合到由密繞部分8a限定的盤繞端中，并且另一針狀部件10的夾持部10b配合到由疏繞部分8b限定的另一盤繞端中。可以依靠螺旋彈簧的纏繞或卷繞力或者通過焊接將這些夾持部9c和10b與螺旋彈簧8的對(duì)應(yīng)端進(jìn)行接合。當(dāng)使用焊接時(shí)，夾持部9c及10b與對(duì)應(yīng)的盤繞端之間的配合可以是松配合。
當(dāng)把螺旋彈簧8以及導(dǎo)電針狀部件9和10安裝到對(duì)應(yīng)的支撐器孔中且使螺旋彈簧8不受力并以其自然長(zhǎng)度延伸時(shí)，柄部10c的自由端與密繞部分8a的鄰接疏繞部分8b的端部基本上重合。因此，由于在用于測(cè)試的過程中，螺旋彈簧8受壓而彎曲，密繞部分8a接觸柄部10c，從而使得在兩個(gè)針狀部件9和10之間傳導(dǎo)的電信號(hào)可以通過密繞部分8a和柄部10c流動(dòng)而不通過疏繞部分8b流動(dòng)。因此，允許電信號(hào)在兩個(gè)針狀部件9和10之間沿軸向或直線流動(dòng)，而這使得接觸單元對(duì)于涉及高頻的新一代芯片的測(cè)試是非常理想的。
通過按圖3中的箭頭所示將螺旋彈簧8以及導(dǎo)電針狀部件9和10的一體接合套件導(dǎo)入保持器孔2中，來將所述一體接合套件安裝在支承部件3、4和5中。可以按照如圖3中所示的反向或者按照如圖2所示的正向使用接觸單元。在任一情況下，當(dāng)如圖3所示安裝螺旋彈簧8及導(dǎo)電針狀部件9和10的套件時(shí)，通過由在小直徑孔2a與大直徑孔2b之間限定的肩部來接合針狀部件9之一的凸緣部9b，防止了該套件從保持器孔2中脫出。因此，在小直徑孔2a與大直徑孔2b之間限定的肩部以及凸緣部9b防止了所述套件沿一個(gè)方向(圖3中向下的方向)脫出。
在圖2中所示的安裝狀態(tài)下，例如通過按使保持器1的臺(tái)階狀直徑孔2a和2b面朝上并使保持器1的直孔2c和2d面朝下的方式使用螺栓，來將測(cè)試設(shè)備的電路板11接合到接觸探頭的下側(cè)。電路板11在對(duì)應(yīng)于針狀部件10的位置處設(shè)有多個(gè)端子11a。在圖2中所示的安裝狀態(tài)下，每個(gè)針狀部件10的針部10a與對(duì)應(yīng)端子11a相接合，這防止了由螺旋彈簧8以及針狀部件9和10構(gòu)成的套件沿另一方向從保持器孔2中脫出。
根據(jù)本實(shí)施例，在圖2中所示的安裝狀態(tài)下或者在接觸探頭1的非用狀態(tài)下，每個(gè)針狀部件10的自由端10a幾乎不與電路板11的對(duì)應(yīng)端子11a接合，或者換言之，螺旋彈簧8處于不受力的狀態(tài)。例如，對(duì)于一體組合了螺旋彈簧8以及針狀部件9和10的每個(gè)接觸單元，當(dāng)沒有向螺旋彈簧8施加載荷時(shí)，凸緣部9b與針狀部件10a的尖頭之間的長(zhǎng)度L基本上等于保持器1的大直徑孔2b、2c和2d的深度D。
由于圖中接合至保持器1的電路板11的端子11a基本上與保持器1的下表面齊平，所以每個(gè)接觸單元在凸緣部9b與針部10a之間延伸的部分被容納在具有深度D的大直徑孔2b、2c和2d中。另外，由于長(zhǎng)度L和深度D基本上互等，所以在圖2所示的裝配狀態(tài)下基本上沒有向螺旋彈簧8施加顯著的載荷。因此，與傳統(tǒng)布置相比，遠(yuǎn)離電路板11的支撐部件3不會(huì)被螺旋彈簧8的彈力向上推起，而且即使保持部件3的厚度很小(例如約1mm)，也可以避免支撐部件3發(fā)生翹曲或撓曲。因此，本實(shí)施例對(duì)于在較大保持器(直徑在200至300mm的范圍內(nèi))中使用非常有利。
可以這樣進(jìn)行排列，即，將每一個(gè)針部10a的尖頭容納在對(duì)應(yīng)的大直徑孔2b中。換言之，長(zhǎng)度L可以略小于深度D。另選地，為了避免因每個(gè)螺旋彈簧8與對(duì)應(yīng)針狀部件10之間的連接方式的不同和/或待訪問物體上的端子或點(diǎn)的高度不同而導(dǎo)致的長(zhǎng)度L變化的影響，長(zhǎng)度L可以略大于深度D，以使得每個(gè)針狀部件的針部9a從保持器孔略微突出，從而順利地適應(yīng)這些變化。
因此，可以最小化支承部件3的厚度。如果希望，可以將陶瓷材料或者具有低熱膨脹系數(shù)的其他材料用于支承部件3。陶瓷材料通常是易碎的，不過本發(fā)明的結(jié)構(gòu)能夠防止由這種材料制成的支承部件3發(fā)生破裂、破碎或其他損壞。通過將相似材料用于其他支承部件4和5，可將接觸探頭安全地用于進(jìn)行涉及在高溫環(huán)境(約150℃)下長(zhǎng)時(shí)間(從幾小時(shí)到幾十小時(shí))施加電壓的老化測(cè)試。簡(jiǎn)言之，由于可以降低對(duì)于支承部件的機(jī)械強(qiáng)度的要求，所以選擇用于支承部件的材料的自由度也增加了。
優(yōu)選地，長(zhǎng)度L與深度D之間的關(guān)系可以按如下方式進(jìn)行選擇即，使得在由螺旋彈簧8以及針狀部件9和10構(gòu)成的每個(gè)接觸單元的安裝狀態(tài)下，針部10a超出保持器1(朝向電路板11)的突出長(zhǎng)度可以被加工得盡可能?。换蛘呤沟冕槻?0a幾乎不接觸電路板11，并且針部10a甚至從保持器1的外表面略微縮回。在任一情況下，最好在裝配電路板11時(shí)最小化針部10a作用在端子11a上的壓力(彈性載荷)。另外，通過在將螺旋彈簧8以及針狀部件9和10安裝在保持器1中的情況下檢查針部10a從保持器1的外表面突出的長(zhǎng)度，可以容易地檢測(cè)到套件中的任何缺陷，而且可以容易地檢驗(yàn)螺旋彈簧8以及針狀部件9和10的狀態(tài)。
參照?qǐng)D2，當(dāng)按上針狀部件9的針部9a向上突出的方式如圖中箭頭所示把接觸探頭施加到待測(cè)試的晶片26時(shí)，針部9a與對(duì)應(yīng)的電極26a相接觸，并且針部9a和10a最終與對(duì)應(yīng)的電極26a和端子11a彈性接合。此時(shí)，隨著上針狀部件9被推入保持器孔一定行程，產(chǎn)生了來自螺旋彈簧的彈性反作用力，這足以在接觸探頭與晶片26之間以及在接觸探頭與電路板11之間建立所需的電接觸。因此，可對(duì)晶片執(zhí)行前述的電測(cè)試。在該狀況下，螺旋彈簧8的彈性載荷僅被施加給電路板11和晶片26，而沒有被施加給支承部件3、4和5。
在前述實(shí)施例中，接觸探頭保持器設(shè)有包括三個(gè)支承部件3、4和5的三層結(jié)構(gòu)，不過根據(jù)保持器孔的尺寸和節(jié)距(pitch)，接觸探頭保持器也可以由單個(gè)支承部件構(gòu)成。這樣的單層結(jié)構(gòu)示于圖4中。圖4中示出的支承部件3可與前面實(shí)施例中的支承部件3相似，并且，利用相同的標(biāo)號(hào)來表示與前面實(shí)施例中對(duì)應(yīng)的部分，而不重復(fù)對(duì)這些部分的描述。
圖4中示出的接觸探頭保持器設(shè)有多個(gè)保持器孔2，每個(gè)保持器孔2都由形成在單個(gè)支承部件3中的臺(tái)階狀直徑孔所限定，并且在每個(gè)保持器孔2中容納有螺旋彈簧8以及一對(duì)導(dǎo)電針狀部件9和10。當(dāng)針狀部件9不需要顯著的行程時(shí)，每個(gè)螺旋彈簧8的疏繞部分8b無(wú)需很長(zhǎng)，并且保持器1可以由只包括一個(gè)支承部件3的單層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在這種情況下，保持器1的厚度可以進(jìn)一步減薄。
在前面的實(shí)施例中，位于每個(gè)螺旋彈簧8的任一端的導(dǎo)電接觸部件由一對(duì)針狀部件9和10構(gòu)成，但是位于每個(gè)螺旋彈簧8的一端的面對(duì)電路板11的接觸部件可由如圖5所示的盤繞端12(所示實(shí)施例中的疏繞部分的盤繞端)構(gòu)成，以將此盤繞端12施加到對(duì)應(yīng)的端子11a。這樣就減少了所需針狀部件的數(shù)目，并且通過最小化零部件的數(shù)目以及所需的裝配工作量，有助于降低生產(chǎn)成本。
在具有上述結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電接觸探頭中，由于如前所述，螺旋彈簧8在安裝狀態(tài)下不受力，所以在密集排列大量針狀部件10以與待測(cè)芯片的電極(如圖6所示)相匹配時(shí)，可以獲得特別有利的優(yōu)點(diǎn)。例如，當(dāng)要測(cè)試半導(dǎo)體封裝基板時(shí)，其在每平方厘米中可含有3000或更多個(gè)焊盤(端子等)，即使每個(gè)彈簧的彈力可以非常小，但組合彈力仍可以相當(dāng)大，以致于采用板狀部件形式的保持器在這種載荷下會(huì)發(fā)生翹曲。然而，在上述接觸探頭中，由于在安裝狀態(tài)下每個(gè)螺旋彈簧基本上不提供彈性載荷，所以總載荷基本上為零，從而可以避免保持器的翹曲或其他變形。
圖7示出了具有兩個(gè)可移動(dòng)端的接觸探頭的一部分。圖中示出的每個(gè)導(dǎo)電接觸單元都設(shè)有一導(dǎo)電壓縮彈簧30以及鄰接每個(gè)螺旋彈簧任一端的一對(duì)導(dǎo)電針狀部件29和31，由此提供了兩個(gè)可移動(dòng)端。通過層疊三個(gè)塑性支承部件28、32和33來形成用于支承這些單元的保持器。上支撐部件28設(shè)有多個(gè)小直徑孔，每個(gè)小直徑孔以軸向可滑動(dòng)的方式容納對(duì)應(yīng)接觸單元的一個(gè)針狀部件29，以使其自由端移動(dòng)進(jìn)出保持器，并且對(duì)應(yīng)的螺旋彈簧被容納在中支承部件32中所設(shè)置的大直徑孔以及下支承部件33中所設(shè)置的臺(tái)階狀直徑孔的大直徑部分中。另一針狀部件31被可滑動(dòng)地容納在下支承部件中所設(shè)置的臺(tái)階狀直徑孔的小直徑部分中，以使其自由端移動(dòng)進(jìn)出保持器。上針狀部件29設(shè)有凸緣部，該凸緣部被容納在中支承部件32的大直徑孔中，以防止下針狀部件29從保持器脫出。
在所示出的安裝狀態(tài)下，壓縮螺旋彈簧30被置于不受力的狀態(tài)下。因此，壓縮螺旋彈簧30不會(huì)施加用于將上支承部件28和下支承部件33相互推離的力。當(dāng)把接觸探頭的兩端施加到待測(cè)試物體以及測(cè)試設(shè)備的電路板時(shí)，壓縮彈簧在這兩個(gè)外部部件之間受到壓縮，并且在每個(gè)接觸點(diǎn)處產(chǎn)生了所希望的彈性接合力。
因此本實(shí)施例最小化施加給保持器的應(yīng)力。另外，將壓縮螺旋彈簧30置于不受力的狀態(tài)又提供了簡(jiǎn)化裝配工序的益處。裝配接觸探頭需要在相互接合支承部件28、32和33之前，將針狀部件29和31以及壓縮螺旋彈簧30置于對(duì)應(yīng)的保持器孔中。如果螺旋彈簧30在安裝狀態(tài)下預(yù)受力，則必須在抗衡壓縮螺旋彈簧的組合彈力的情況下來將支承部件28、32和33相互接合，這將顯著地影響裝配工作的簡(jiǎn)單性。另一方面，根據(jù)示出的實(shí)施例，在接合支承部件28、32和33時(shí)無(wú)需對(duì)抗彈力，這簡(jiǎn)化了裝配工作。
在上述的布置中，由于按將螺旋彈簧放置得基本上處于不受力的狀態(tài)的方式，把包括導(dǎo)電螺旋彈簧和導(dǎo)電接觸部件的每個(gè)接觸單元安裝在對(duì)應(yīng)的保持器孔中，所以在通過保持器的一部分防止多個(gè)導(dǎo)電接觸部件中的至少一個(gè)從保持器孔的對(duì)應(yīng)端突出時(shí)，用于防止導(dǎo)電接觸部件脫出的所述部分沒有承受螺旋彈簧的壓縮載荷。因此，即使保持器由薄板部件制成并且/或者不具有良好的機(jī)械特性，與現(xiàn)有技術(shù)相比也可以避免保持器的翹曲、撓曲或破裂，并且可將諸如陶瓷材料的具有小熱膨脹系數(shù)和其他希望特性的材料安全地用于保持器。因此，在這種情況下，即使接觸探頭被形成為高度緊湊的單元，也可以將其安全地用于進(jìn)行涉及在高溫環(huán)境(約150℃)下長(zhǎng)時(shí)間(從幾小時(shí)到幾十小時(shí))施加電壓的老化測(cè)試。
如果要測(cè)試的是半導(dǎo)體封裝基板，該半導(dǎo)體封裝基板每平方厘米可含有3000或更多個(gè)焊盤(端子等)，從而即使每個(gè)彈簧的彈力可以非常小，組合彈力仍可相當(dāng)大，以致于采用板狀部件形式的保持器在這種載荷下會(huì)發(fā)生翹曲。然而，在本發(fā)明的接觸探頭中，由于在安裝狀態(tài)下每個(gè)螺旋彈簧基本上不提供彈性載荷，所以總載荷基本上為零，從而可以避免保持器的翹曲或其他變形。
特別地，如果將接觸單元安裝在對(duì)應(yīng)的保持器孔中，使得通過在安裝狀態(tài)下檢查接觸部件從保持器的外表面突出的長(zhǎng)度，使導(dǎo)電接觸部件的位于保持器一側(cè)的自由端基本上與保持器的外表面齊平，則可容易地檢測(cè)到套件中的任何缺陷。
位于保持器一側(cè)的導(dǎo)電接觸部件可以各由導(dǎo)電螺旋彈簧的盤繞端構(gòu)成。因此，可以這樣一個(gè)接觸部件由與螺旋彈簧相接合的針狀部件構(gòu)成，而另一接觸部件由盤繞端構(gòu)成。這種布置減少了元件的數(shù)目和裝配工作量，因此有助于降低生產(chǎn)成本。
盡管采用本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，顯然在不脫離所附權(quán)利要求中闡述的發(fā)明范圍的前提下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電接觸探頭，包括保持器部件，限定貫穿所述保持器部件的厚度的多個(gè)保持器孔；導(dǎo)電螺旋彈簧，被容納在每個(gè)所述保持器孔中；一對(duì)導(dǎo)電接觸部件，設(shè)置在所述螺旋彈簧的任一軸向端上；接合部，設(shè)置在每個(gè)所述保持器孔中，用于防止至少一個(gè)所述接觸部件從所述保持器孔中脫出；將所述導(dǎo)電螺旋彈簧安裝在所述保持器孔中，使得其在所述接觸探頭的非用狀態(tài)下基本上不受力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電接觸探頭，其中，位于每個(gè)螺旋彈簧的任一軸向端上的所述接觸部件包括針狀部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電接觸探頭，其中，在每個(gè)保持器孔的任一軸向端上設(shè)有一對(duì)接合部，以防止兩個(gè)所述針狀部件從所述保持器孔中脫出。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電接觸探頭，其中，僅在每個(gè)保持器孔的兩個(gè)軸向端中的一個(gè)上設(shè)有一接合部，以防止對(duì)應(yīng)的針狀部件從所述保持器孔中脫出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電接觸探頭，其中，位于每個(gè)螺旋彈簧的一個(gè)所述軸向端上的所述接觸部件包括一針狀部件，而位于所述螺旋彈簧的另一軸向端上的所述接觸部件由所述螺旋彈簧的盤繞端構(gòu)成，所述接合部設(shè)置在每個(gè)保持器孔中，以僅防止所述針狀部件脫出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電接觸探頭，其中，所述接合部設(shè)置在每個(gè)所述保持器孔中，以僅防止一個(gè)所述接觸部件從所述保持器孔中脫出，而另一接觸部件被安裝為基本上與所述保持器部件的外表面齊平。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電接觸探頭，其中，所述接合部包括限定在每個(gè)保持器孔中的肩部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的導(dǎo)電接觸探頭，其中，所述保持器部件包括多個(gè)分層支承部件，并且所述肩部被限定在所述多個(gè)支承部件中的鄰接的兩個(gè)支承部件之間，所述鄰接的兩個(gè)支承部件具有形成在其中的相互同軸但直徑不同的保持器孔。
全文摘要
保持器1是通過層疊支承部件3、4和5并穿過貫穿它們的保持器孔2來形成的。在螺旋彈簧8的任一端設(shè)有一對(duì)針狀部件9和10。利用一個(gè)支承部件3來防止位于一側(cè)的每個(gè)針狀部件9脫出。容納在所述保持器孔的大直徑孔2b中的凸緣部9b與針部10a的尖頭之間的長(zhǎng)度L被加工得基本上等于保持器1的大直徑孔2b的深度D。由于這樣將螺旋彈簧置于基本上不受力的狀態(tài)，所以當(dāng)防止了多個(gè)針狀部件中的至少一個(gè)從保持器孔的對(duì)應(yīng)端突出時(shí)，防止針狀部件脫出的所述部分就沒有承受螺旋彈簧的壓縮載荷。因此，即使保持器被設(shè)為小厚度，也可以避免保持器的翹曲或撓曲，并且可將諸如陶瓷材料的熱膨脹系數(shù)較小的材料用于保持器。
文檔編號(hào)G01R1/067GK1646922SQ0380852
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2003年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月16日
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