CN1226632C - 导电的接触单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导电的接触单元，它包括在高强度材料如金属材料制成的板中形成的针部件引导孔。限定针部件引导孔的支座部件的机械强度增大，从而能改善每个导电的针部件的定位精度。即使当导电金属材料用作易于得到的高强度材料时，通过在每个引导相应针部件的针部件引导孔的内圆周表面上形成绝缘膜，针部件能可滑动地放置在其中而不会破坏绝缘。特别是，当板由导电材料制成而且在支座外表面以及在引导针部件并在其中容纳螺旋弹簧的每个通孔的内圆周表面上形成绝缘膜，通过把板简单地接地，便可能电磁屏蔽每个通孔内部的导电的针部件和螺旋压簧并使它们免受噪声影响。

Description

导电的接触单元

技术领域

本发明涉及一种导电的接触单元组合件，它允许改善每个接触单元触点的定位精确性并适用于高频探头中。

发明背景

传统上，多个导电接触单元被安排成一个测试单元，以适应于同时达到多个测点来测试半导体产品。这种测试单元需要大量的组成部件，这些测试单元的组装工作势必高度复杂，因为要把多个接触探头单元逐个地安装到一个支持板上，每个接触探头单元包括一个管状支座和一个收容在其中的导电接触单元。为消除这一问题，已经提议采用多层塑料绝缘板，它们有多个通孔穿过它们的厚度，并在每个通孔中可滑动地接受一个导电的针部件。在外绝缘板上的孔的尺度小于中部的绝缘板上的孔，从而在每个通孔中可以接受一个螺旋弹簧，并触在向外方向上弹性地推坳相应的导电的针部件。

近年来，已经需要在一个小区域(例如10mm见方的量级)中安排成百上千个接触单元，这是由于在需要测试的半导体产品中的集成度越来越高。在使用塑料材料作为支座绝缘板的导电接触单元的情况中，当在一个小区域中形成大量孔时，其机械强度可能变得不合适，这会引起绝缘板弯曲，又会造成单个导电接触单元自由端的位置误差。

再有，当每个接触单元的导电部分受到外部噪声时，它可能影响从接触对象收到的信号的波形。此外，随着半导体芯片中使用的频率越来越高，通过每个接触单元传导的高频信号可能成为外部装置的噪声源。

发明概要

为消除这样的问题，本发明提供了一种导电的接触单元组合件，包括一支座用于引导导电的针部件与对象接触，从而可沿轴向移动而进出一通孔，以及一收容在该通孔中的与该导电的针部件共轴的螺旋压簧，以便弹性地把导电的针部件推出该通孔，其特征在于：该支座包括至少一个由高机械强度材料做成的板状件；该通孔包括一针部件引导孔用于引导该导电的针部件，以及一止动肩用于止动其中的导电的针部件以抵抗螺旋压簧的弹力；该针部件引导孔是在板状件中形成的，并在其内圆周表面上形成一绝缘膜。

这样，因为针部件引导孔是在高强度材料(例如金属)做成的板状件中形成的，所以有可能保证带有针部件引导孔的支座部分具有足够的机械强度，从而防止板状件的弯曲，于是可保证导电的针部件的位置准确性。即使当高机械强度材料包括易于得到的导电金属，通过在每个导电的针部件和相应通孔之间形成一绝缘膜，也能实现必要的绝缘，尽管导电的针部件和针引导孔之间仍为滑动接触。

如果对每个接触单元，只在螺旋压簧的一端提供一个导电的针部件，则接触单元的总体结构可以简化。

如果对每个接触单元提供一对导电的针部件，每个位于螺旋压簧的相应端，则在接触单元的两端给出可移动端，从而使接触单元能放在两个要接触的对象之间(例如一个要被测试的电路板和一个测试电路板)用于传导所希望的测试和测量。

如果该支座包括多个彼此层叠的导电板状件，而且在通孔的内圆周表面上形成一绝缘膜，则可单独处理构成针部件引导孔的板状件。

通过使导电支座或板状件接地，可使导电部件和螺旋压簧电屏蔽，从而使它们免受噪声影响。

如果在绝缘层内构成止动肩，即使针部件引导孔是在如金属之类高机械强度材料中构成的，也可以在绝缘膜内构成止动肩而同时在板状件中作为直孔构成通孔。因为止动肩可在相对较软的部分中构成，所以构成止动肩的过程被简化。

如果由高机械强度材料做成的一对板状件放在支座的两侧，而由塑料材料做成的板状件放在由高机械强度材料做成的板状件之间，则尽管使用金属的板状件也能使组件重量减至最小。特别是，通过在由塑料部件构成的通孔部分中接受螺旋压簧，塑料部件不需在任何高精度下处理，从而使构成通孔所涉及的工作得到简化。

由下文中参考附图所做的描述，本发明的特点和优点将变得显然。

附图简述

图1是实现本发明的半导体产品测试用测试单元主要部分的局部断开的片段垂直截面图；

图2是实现本发明的导电接触单元主要部分的放大垂直截面图；

图3是本发明第二实施例的局部断开的片段垂直截面图；

图4与图1类似，显示本发明的第三实施例。

最佳实施例详述

现在参考附图描述本发明的最佳实施例。

图1是实现本发明的半导体产品测试用测试单元主要部分的局部断开的片段垂直截面图。在该图中，支撑块8由层叠的4个板状件1至4构成。这4个层叠板状件中的两个中间的板状件2和3具有相对较大直径的螺旋弹簧支撑孔2a和3a，而两个外侧板状件1和4将中间的板状件2和3置于其间，带有相对较小直径的针部件引导孔1a和4a，所有孔具有共轴关系。这样，通过在板状件1至4层叠而成的支撑块8中构成含有螺旋弹簧支撑孔2a和3a以及针部件引导孔1a和4a的通孔，从而构成一支座。

螺旋压簧5被收容在有共轴关系的螺旋弹簧支撑孔2a和3a中。针部件引导孔1a和4a中的每个以轴向可滑动和共轴关系支撑导电的针部件6。

每个导电的针部件6由在其中部的相应针部件引导孔1a或4a支撑，并且包括一外凸缘部分6a被部分地收容于螺旋弹簧支撑孔2a或3a中，以及定向锥状针触点部分6b从相应的针引导孔1a或4a向外投射，并首先投射出其定向端。

螺旋压簧5置于导电的针部件6的外部凸缘6a之间，在一预定的预负荷下处于被压缩状态，从而使导电的针部件6沿着彼此离开的投射方向弹性地推动。在板状件1和4分别暴露于由有不同直径的螺旋弹簧支撑孔2a和3a以及针部件引导孔1a和4a限定的螺旋弹簧支撑孔2a和3a内部的场合，外部凸缘部分6a由止动肩9啮合。触点部分6b被带到与要接触的对象接触，如为了测试或测量目的的端子。

在有上述结构的导电接触单元中，两个外板状件1和4之一或二者是由金属材料做成，如黄铜，这两个外板状件1和4具有针部件引导孔1a和4a，导电的针部件6的位置准确度取决于它们。如果板状件由塑料材料做成，则由于缺少机械强度和/或强度随时间降低，其位置准确度可能会受到损害。然而，通过使用金属材料，这样的问题便可以消除。金属材料与塑料材料相比一般热膨胀系数较低，所以在考虑环境变化时金属材料更符合愿望。

当如所示实施例的情况那样希望导电的针部件6由高精度针部件引导孔1a和4a来支持时，因为螺旋弹簧支撑孔2a和3a不需要以任何高精度来构成，所以这些板状件2和3可由塑料材料做成，从而可简化制做螺旋弹簧支撑孔的过程。当希望提高整个单元的机械强度时，中间板状件2和3也可由金属材料制做。金属材料不限于黄铜，考虑到可加工性、抗腐蚀和材料成本，也可由铝或不锈钢制做。

如果板状件1至4中有任何一个由金属材料制成，因为容易得到的金属材料通常是电的良导体，则应利用薄膜形成过程(如CVD)在相应金属板状件表面上形成绝缘膜。该绝缘膜可包括聚酰亚胺等塑料材料、SiO₂等玻璃材料、Al₂O₃等陶瓷材料以及金属氧化物等。

绝缘膜形成过程可包括CVD、电喷镀、氧化作用、以及蒸镀和其他可能的过程。例如，通过电喷镀可将聚酰亚胺绝缘膜放在黄铜板上，通过阳极氧化处理可在铝板上形成绝缘膜，通过电喷镀可将聚酰亚胺绝缘膜放在不锈钢板上，或者通过CVD可把SiO₂绝缘膜放在黄铜板上。通过CVD或蒸镀可形成玻璃、陶瓷和金属氧化物绝缘膜，并且通过氧化可形成金属氧化物绝缘膜。

如图2所示实施例中，在具有针部件引导孔1a或4a的每个板状件1或4的表面上形成绝缘膜7。所以，即使板状件1或4是由导电金属材料制做的，在导电的针部件6和板状件1或4之间将没有电短路。其余板状件2和3也可由金属材料制做。在这种情况下，是在螺旋弹簧孔2a和3a的内圆周表面以及针部件引导孔1a和4a的内圆周表面形成绝缘膜7，从而可保证导电的针部件6和螺旋压簧5所必要的绝缘。

在所示实施例中，在每个导电的针部件6的外周表面和相应针部件引导孔1a或4a的内圆周表面之间有一个显著的缝隙，但这只是由于附图的示意性造成的，考虑到本发明的目的，在实际接触单元中的缝隙希望尽可能地小，本发明的目的是改进每个导电的针部件6的针触点部分6b的定位精度。通过使外凸缘部分6a的外直径基本上等同于螺旋弹簧支撑孔2a或3a的内直径，以使外凸缘部分6a可由螺旋弹簧支撑孔2a或3a引导，则即使当该缝隙较大时也能达到每个导电的针部件6的针触点部分6b的定位精度。

利用这样以金属材料构成的板状件，与使用由塑料材料制做的板板部件的传统组件相比，其机械强度可显著增大，这允许减小板状件的厚度，并使整个组件有较小的剖面。这又减小了两个导电的针部件6之间的导电路径长度，从而改善了诸如电阻和电感等电性质。

图3显示本发明的第二实施例。与第一个实施例的那些部件相同的部分用相同标号表示，不再描述它们。在这一实施例中，支撑块8由一对导电金属板状件11和12彼此层叠而成，板状件之一12接地。通孔13穿过板状件12和11，作为一个直孔穿过它们的厚度，在通孔13的内圆周表面和两个金属板状件11和12的外表面(图中的上、下端面)上以连续方式形成绝缘膜14。板状件11和12以及绝缘膜14的材料可按前一实施例中的类似方式选择。

在这一实施例中，因为通孔13的整个内圆周表面形成绝缘膜14，故针部件引导孔14a和螺旋弹簧支撑孔14b由绝缘膜14限定。螺旋压簧5共轴容纳在螺旋弹簧支撑孔14b中，并有一对导电的针部件6位于螺旋压簧5的两个螺旋端。

就外部凸缘部分的延伸部分6a和针触点部分6b而言，所示实施例的每个导电的针部件6类似于先前实施例的那些部件，但外凸缘部分6a的与针触点部分6b相对的一端有一凸出部分6c从凸缘部分6a中整体地伸出。凸出部分6c被装入螺旋压簧5的相应螺旋端，凸出部分6c的多少有些放大的基础端(与凸缘部分6b相邻)被压入螺旋端，从而使螺旋压簧5的两个螺旋端连接到相应的导电的针部件6上。

与前一个实施例类似，针部件引导孔14a的直径小于螺旋弹簧支撑孔14b，而针部件引导孔14a的内直径大于导电的针部件6的针部分的外直径，但小于外凸缘部分6a的外直径。所以，构成绝缘膜14一部分的肩14c被限定在有不同直径的两个孔14a和14b部分之间的每个阶梯状部分之间，这个肩14c与外凸缘部分6a啮合，从而防止导电的针部件6完全移到通孔13的外面。每个导电的针部件14由针部件引导孔14a可滑动地支持，而外凸缘部分6a也可以由螺旋弹簧支撑孔14b可滑动地接受。

在图中，两个导电的针部件6分别被带到与待测试对象15和测试器16的端子15a和16a接触。

在上面描述的导电接触单元中，因为板状件11和12都是导体而且接地，并覆以绝缘膜，所以针部件6和螺旋压簧5被处于大地电位的板状件11和12屏蔽，所以被保护免受外部噪声。

当测试应用于高频的芯片时，高频信号通过导电接触单元被传导，这会引起产生噪声。然而，这种结构安排可防止寄生电磁辐射影响外部电路。

通过调节绝缘膜14的材料和厚度，接触单元的阻抗可与待测试设备匹配。

在图1所示实施例中4个板状件1至4层叠，但该组件也可由单个板状件组成，而本发明不受板状件个数的限制。板状件的材料可以包括任何可增加机械强度的材料，而且即使当板状件由其他导电材料制成，例如硅以及一般的金属，也能实现类似的好处。

图4显示本发明的第三实施例，它基于单个板状件结构。与先前实施例的部件相对应的部件用相同的标号表示，不再描述。在这一实施例中，有较小直径的针部件引导孔21a和有较大直径的螺旋弹簧支撑孔21b共轴地形成于单一板状件21中作为通孔。针部件引导孔21a在板状件21的一侧(图中的上表面)开口，螺旋弹簧支撑孔21b在板状件21的另一侧(图中的下表面)开口。

在孔21a和21b的内圆周表面上及在板状件21的外表面(图中的上、下表面)上形成绝缘膜22。这样，孔21a和21b的内圆周表面由绝缘膜22限定。止动肩23限定于有不同直径的针引导孔21a和螺旋弹簧支撑孔21b之间。

导电的针部件6的针部分由针部件引导孔21a沿轴向可滑动地引导，而导电的针部件6的外凸缘部分6a被接受在螺旋弹簧支撑孔21b中。螺旋弹簧支撑孔21b共轴接收螺旋压簧5，它贴近外凸缘部分6a并沿着伸出其针触点部分的方向弹性地推动导电的针部件6。止动肩23与外凸缘部分6a啮合，从而限定导电的针部件6的伸出长度。

如图中所示，基板24固定在板状件21的下表面使其成为一体，与导电的针部件6相对的螺旋弹簧支撑孔21b的开口被基板24封闭。暴露于螺旋弹簧支撑孔21b内部的基板24部分有端子24a与螺旋压簧5的一个螺旋端啮合。端子24a通过在基板24上形成的电路图形24b与外电路连接。所以，在这一实施例中，导电的针部件6通过螺旋压簧5与端子24a实现电连接。

第三实施例提供了与先前实施例相似的优点。换言之，因为板状件21是由导电金属制成的，由于板状件21的高机械强度，故可以保证针触点位置6a的定位精确性，而且由于板状件21的导电材料造成的对导电的针部件6和螺旋压簧5的电磁屏蔽作用，能实现有利地防止噪声。这一实施例由具有单个可移动端的导电接触单元构成，它只在螺旋压簧5的一端有导电的针部件，当不需要两端可移动时这一实施例提供了简单性这一好处。

这样，根据本发明，通过使用有高机械强度的金属材料制成的板状件，即使受到环境条件的改变和由于老化而性能下降时也能使板状件免于弯曲，从而能保证导电的针部件的位置准确性。由于与塑料材料制成的板状件相比金属板状件有改善的机械强度，从而有可能实现组件的高度薄剖面设计。虽然板状件是由导电金属材料制成的，由于在通孔部分中形成绝缘膜，它与导电的针部件滑动接触，能实现所需的绝缘，不会存在任何问题。

因为板状件是由导电材料制成的，并且至少在通孔的内圆周表面上形成绝缘膜，在通孔内容纳的导电的针部件和螺旋压簧能由板状件接地实现电磁屏蔽，从而可防止受噪声影响。再有，通过在板状件外表面上形成绝缘膜，甚至能进一步减小噪声影响，而且该接触单元甚至更适合于用作高频探头。

Claims (7)

1.一种导电的接触单元组合件，包括一支座用于引导导电的针部件与对象接触，从而该导电的针部件可沿轴向移动而进出一通孔；以及一收容在该通孔中的与该导电的针部件共轴的螺旋压簧，以便该螺旋压簧弹性地把该导电的针部件推出该通孔，其特征在于：

该支座包括一个导电金属板状件和一个上下叠置的绝缘板部件；而且

该通孔包括一针部件引导孔用于引导该导电的针部件，一止动肩用于止动其中的导电的针部件以抵抗螺旋压簧的弹力，以及一螺旋弹簧支撑孔用于容纳该螺旋压簧；

该针部件引导孔和止动肩是在导电的金属板状件中形成的，在该针部件引导孔的内圆周表面和止动肩上形成绝缘膜，并且在该绝缘板部件内形成该螺旋弹簧支撑孔。

2.根据权利要求1的导电的接触单元组合件，其中对每个接触单元只在该螺旋压簧的一端提供一个导电的针部件，而且只在该绝缘板部件的一侧提供导电金属板状件。

3.根据权利要求1的导电的接触单元组合件，其中对每个接触单元提供一对导电的针部件，每个位于螺旋压簧的相应端上，而且在绝缘板部件的每一侧提供导电金属板状件。

4.根据权利要求1的导电的接触单元组合件，其中在该导电金属板状件的一个表面上形成绝缘膜。

5.根据权利要求4的导电的接触单元组合件，其中在该导电金属板状件的外表面上形成绝缘膜。

6.根据权利要求4的导电的接触单元组合件，其中在导电金属板状件中形成螺旋弹簧支撑孔。

7.一种导电的接触单元组合件，包括一支座用于引导导电的针部件与对象接触，从而该导电的针部件可沿轴向移动而进出一通孔；以及一收容在通孔中的与该导电的针部件共轴的螺旋压簧，以便该螺旋压簧弹性地把导电的针部件排出该通孔，其特征在于：

该支座包括至少一个由具有高机械强度的导电材料做成的板状件；而且

该通孔是在该导电的板状件中形成，并在其内圆周表面上形成有绝缘膜；

该绝缘膜限定一针部件引导孔用于引导导电的针部件，一止动肩用于止动导电的针部件以抵抗弹性弹力，以及一螺旋弹簧支撑孔用于容纳该螺旋压簧。

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