CN101884141A - 接触插座 - Google Patents

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Abstract

在一种具有多个接触弹簧(16)的接触插座中，所述接触弹簧(16)用于与尤其是集成电路(ICs)的电子结构元件相接触并且分别具有长形的接触边(33)，所述接触边(33)的纵向中心平面(37)平行于所述接触弹簧(16)的弹簧臂(27)的弯曲平面。此外，所述弹簧臂(27)如此构成，使得在压紧管脚(3)的情况下所述接触边(33)在偏离于所述结构元件的进给方向的方向上如此移动，使得所述接触边(33)沿着所述管脚(3)移动。

Description

接触插座
技术领域
本发明涉及一种接触弹簧和一种接触插座。
背景技术
这种类型的接触插座具有多个接触弹簧，在该接触弹簧上放置尤其是带有集成电路(ICs)的半导体结构元件的电子结构元件的管脚(小支腿)，以使得提供到电子装置的电连接，接触插座与该电子装置相连接。在这种电子装置中能够尤其是涉及带有电子计算装置的测试装置，在结构元件安装在电路板或者其它基板上前借助于该测试装置来测试结构元件的性能。在此，接触插座通常固定在设在测试者一侧的板状的接触插座支座上，与此同时电子结构元件借助于自动传送装置(操作者)供应，抵抗着接触插座的接触弹簧被压紧并且在测试过程后再次从接触插座移除，以便根据测试结果对结构元件进行分类。
如图8和9所示，在已知的接触插座中使用接触弹簧1，该接触弹簧1具有带有斜顶的尖端和在横向延伸的接触边2。此外，在图8中示出电子结构元件(IC)的管脚3的端部部分。如果将电子结构元件并且因此将所述结构元件的管脚3在示出进给方向的箭头4的方向上放置在接触弹簧的相关联的接触边2上，接触边2在其整个长度上紧靠着管脚3。然而示出，在这种弹簧尖端或者接触边中在较长的使用时间后且相应于多次接触后形成沉积物，该沉积物导致接触边2和管脚3之间的接触电阻大大地增加。这尤其是发生在以下情况，即放弃在组成管脚镀层的合金中使用铅。从环境的观点来看更经常使用比前合金更软的锡用于所述管脚镀层。这看来促进了沉积物5的形成。因此，通过多次接触不再可以保证具有接触弹簧1和管脚3之间的较小接触电阻的毫无问题的接触。
EP 1 826 575 A1公开了一种用在测试设备中的接触元件，该接触元件能够安装在测试装置的负载板上：接触元件至少用于在负载板上接触带有相应的印制导线的待测试的结构元件的至少一个连接部并且具有第一端部，该第一端部限定了多个接触点。在接触元件绕通常垂直于由接触元件限定的平面的轴线旋转时，连续地接触待测试的结构元件的连续相邻的接触点。
US 5,599,194公开了一种接触管脚，该接触管脚具有薄的壁构造并且建立了与集成电路-插座的良好的电连接，若没有该接触管脚的话由于连接部的表面上的氧化层而形成绝缘。此外，接触管脚由于塑性变形而不容易折断。
US 5,461,258公开了一种用于半导体结构元件的插座，该插座防止外部材料粘在半导体结构元件的外部连接部的固定表面上。
US 2008/0094090 A1公布了一种用于具有窄的间隔的插座的测试头，而不必进行清洁。这通过以下方式达到，即提供以弹性的方式在垂直方向上变形的z变形区域和z
Figure GPA00001143053000021
变形区域，所述z
Figure GPA00001143053000022
变形区域以连续的方式连接于z变形区域并且进行旋转，与此同时弹性变形至少发生在垂直方向上。
发明内容
因此，本发明的目的是提供接触弹簧和一种具有接触弹簧的接触插座，该接触弹簧经过多次接触后具有接触弹簧和结构元件的管脚之间的尽可能不变的低接触电阻，这与用于管脚的镀层的金属或者金属合金无关。
所述目的通过根据权利要求1的特征的接触弹簧实现并且通过根据权利要求15的特征的接触插座实现。其它的权利要求描述了本发明的有利的实施形式。
接触插座具有多个接触弹簧以用于接触电子结构元件，尤其是集成电路，其中接触弹簧分别具有长形的弹簧臂，该弹簧臂在其自由端部上具有长形的接触边，在该接触边上能够放置结构元件的管脚，其中由于结构元件在进给方向上的运动使得弹簧臂能够在预定的弯曲平面中移动，其特征在于，接触边的纵向中心平面设置为平行于弹簧臂的弯曲平面并且弹簧臂如此构成，使得在压紧管脚的情况下接触边在偏离于结构元件的进给方向的方向上如此移动，使得接触边沿着管脚移动。
根据本发明，接触边的纵向中心平面设置为平行于弹簧臂的弯曲平面。在此，术语“平行”包括达+/-30°，达+/-20°和达+/-10°的角度以及尤其是还包括以下的优选情况，即接触边的纵向中心平面位于弹簧臂的弯曲平面中，即+/-0°，也就是说与弯曲平面重合。此外，弹簧臂如此构成，使得在压紧管脚的情况下接触边在偏离于结构元件的进给方向的方向上如此移动，使得接触边沿着管脚移动。
还示出，在根据本发明的接触弹簧中产生更少的沉积物并且接触弹簧和管脚之间的接触电阻在多次接触后还保持为低的。
根据一个有利的实施形式，接触边设置在弹簧臂的自由端部的中央。
根据另一个有利的实施形式，接触边至少在其长度的一部分上以凸起的方式，尤其是以圆弧形的方式弯曲。
在此可替代地还可能的是，接触边沿着其长度为波浪形的。
根据另一个有利的实施形式，接触边的宽度在纵向上看来在其中间区域内比在其端部区域内更窄。
特别有利的是，接触边具有接触区域，该接触区域在其最薄的位置具有最大0.06mm的宽度并且在其最厚的位置上具有最大0.09mm的宽度。
有利地是，接触区域的管脚在接触区域上移动的长度为0.05mm至0.15mm。
接下来定义一些适用于所有在本申请中描述的实施例的术语。
平行可能意味着，弯曲平面的纵向中心平面的没有角度偏差的精确对齐证明为有利的。因为接触弹簧的微小性然而由生产引起的达30°、20°或者10°的角度偏差以及优选0°的角度偏差是可能的，使得平行能够如下定义：平行意味着，接触边的纵向中心平面相对于弹簧臂的弯曲平面具有达30°的角度偏差，接触边的纵向中心平面相对于弹簧臂的弯曲平面具有达20°的角度偏差，或者接触边的纵向中心平面相对于弹簧臂的弯曲平面具有达10°的角度偏差。
接触边可以定义为接触弹簧的以下区域，该区域的作用是，至少以点状、段状或者暂时的方式建立到电子元件的管脚的电接触，接触所述区域或者插入所述区域中或者切割所述区域。就此而言这正确地表述了接触边。根据定义，接触边可以包括接触区域或者仅沿着所述接触区域延伸。接触边的长度可以尤其是定义为接触弹簧的如下区域，该区域沿着垂直的端部部分的侧面之间的纵向中心平面延伸。可替代地，接触边的长度还通过如下区域定义，该区域在具有电子结构元件的纵向中心平面的第一接触点——也就是所述接触边第一次接触的点——和具有第二结构元件的纵向中心平面的第二接触点——也就是所述接触边最后接触的点——之间延伸。
附图说明
接下来根据附图详细叙述本发明。其示出：
图1示出根据本发明的接触插座的纵剖面图；
图2示出图1的接触插座的部分放大视图；
图3单独示出接触弹簧；
图4示出接触边的前端部的放大视图；
图5示出位于结构元件的不同进给位置的图3的接触弹簧；
图6示出图5的接触弹簧和管脚之间的区域的放大视图；
图7示出带有接触边的接触弹簧的端部区域的俯视图；
图8示出根据现有技术的接触弹簧和管脚的端部区域；
图9示出根据现有技术的具有沉积物的接触弹簧的端部区域；
图10示出接触弹簧的L形弹簧臂的第一实施方式；
图11示出接触弹簧的L形弹簧臂的第二实施方式，该弹簧臂在更长的区域上具有同样厚的接触边；
图12示出接触弹簧的L形弹簧臂的第三实施方式，该弹簧臂仅在短的区域上具有同样厚的接触边；
图13示出接触弹簧的L形弹簧臂的第四实施方式，该弹簧臂具有线状的接触边；
图14示出接触弹簧的L形弹簧臂的第五实施方式，该弹簧臂具有线状的接触边和强烈凸起的弯曲；
图15示出接触弹簧的L形弹簧臂的第六实施方式，该弹簧臂具有多个平行延伸的接触边；
图16示出接触弹簧的L形弹簧臂的第七实施方式，该弹簧臂具有单斜顶状的弹簧端部。
具体实施方式
由图1和2可以看出接触插座10的部分，该接触插座10包括基本上为正方形的底板11。底板11的设置在图1和2下面的背侧以未示出的方式固定在接触插座板(接触单元支座)上，其中定心销12的后端部用于接触插座10相对于接触插座板的精确位置定心。底板11以已知的方式具有中央的凹槽13，该凹槽13如此确定大小，使得以与凹槽13的侧壁相间隔的方式插入未示出的电子结构元件(具有集成电路的半导体结构元件)。
凹槽13的形状取决于待接触的结构元件的类型。在本实施例中，凹槽13在俯视图中基本上为正方形，以便能够插入具有基本上为正方形的结构元件体部的结构元件30(图5)，从该结构元件体部到所有四个侧面间隔有管脚3。
底板11在其下侧上具有四个袋状的凹槽14，通过该凹槽14从侧面将中央的凹槽13到所有四个侧面扩宽。在袋状的凹槽14的每个中设有弹簧夹紧模块15，该弹簧夹紧模块15将并排成一行的接触弹簧16保持在精确对齐且彼此平行的位置中。在此，以相同的方式构成的接触弹簧16如此设置，使得每个弹簧夹紧模块15的接触弹簧16的向上弯起的自由端部部分29形成直线行，其中相邻的行分别设置为彼此相互垂直。每个自由端部部分29精确地与管脚3相关联。
弹簧夹紧模块15分别由上夹紧部分18和下夹紧部分19组成，所述下夹紧部分19借助于螺栓20固定在上夹紧部分18上。如图2所示，在下夹紧部分19中设有垂直的且并排着的切口21以用于各个接触弹簧16，在该切口21中能够插入接触弹簧16的固定部分22，由此将接触弹簧16保持在弹簧夹紧模块15中的精确预定的位置中。
接下来根据图3阐述接触弹簧16的构造。
接触弹簧16具有前述的固定部分22，该固定部分22在所示的实施例中为L形并且包括垂直的下端部部分23和水平部分24。中间部分25连接于水平部分24并且构成为倒U形的形状。定位凸起部26从中间部分25的上部向上突出。长形的L形弹簧臂27连接于中间部分25并且由水平部分28和垂直的端部部分29组成。接触弹簧的所有部分设置在同一主平面中，该主平面在图3和5中由垂直平面形成。
如果如图5所示管脚3放置在接触弹簧16的垂直的端部部分29的自由端部上并且在箭头4的方向上向下移动，弹簧臂27向下偏移，如通过虚线示出。在此，定位凸起部26支撑在上夹紧部分18的垂直的定位面上，如由图2所示。这阻止了中间部分25和固定部分22的更强烈的变形并且保证变形主要发生在过渡区域25中且在水平部分28中。由此，以简单的方式确保了所有接触弹簧16的均匀的弹力和限定的弯曲特性。
如果将结构元件30从接触弹簧16移除，接触弹簧16由于其弹力的原因再次向上返回运动到图5中通过实线标出的位置和图2中标出的位置，该位置形成接触弹簧16的输出位置。在所述输出位置中，接触弹簧16的水平部分28由于其预应力而紧靠着上夹紧部分18的下侧，如图2所示。在此，水平部分28到达垂直的切口31中，该切口31设置在上夹紧部分18的前端部区域中以用于每个接触弹簧16并且每个接触弹簧16从侧面通到所述位置上，使得垂直的端部部分29精确地定位。
如从图3和4看出，接触弹簧16分别在其自由端部上——也就是在弹簧臂27的自由端部上——具有带有长形接触边33的楔形尖端32，在接触边33上能够放置管脚3(图5)。接触边33为纵向的，而不是横向的，并且因此位于弹簧臂27的弯曲平面中。在侧视图中，接触边33以弓形的，尤其是圆弧形的方式弯曲。此外，接触边33设置在中央，也就是说从两侧通过斜面34、35限定接触边33，所述斜面34、35设置为相对于接触弹簧16的中心面对称。接触边33在横向上为平的，与此同时在纵向上为凸起的弯曲。由于所述构造，接触边33在其上部区域中比在其两个端部区域中更窄。
图7示出具有接触边33的接触弹簧16的自由端部的俯视图。用37标出接触边33的垂直的纵向中心平面。如图所示，所述纵向中心平面37与接触弹簧16的垂直中心面相重合。接触边33的两个限界线38、39对称于纵向中心平面37延伸并且在俯视图中以弓形的方式弯曲，其中沿纵向方向观察，两个限界线38、39之间的距离在接触边33的中点附近为最小并且到接触边33的两个彼此相对的端部逐渐增大。
在接触过程中，接触边33仅在其部分长度上，即沿着接触区域40与管脚3相接触。所述接触区域具有从0.05mm至0.15mm的长度。接触边33的最窄的位置大概位于所述接触区域40的中心，其中在所述最窄的位置上的宽度b2最大为0.06mm，尤其是0.005mm至0.02mm。如果管脚3尽可能相似于接触插座，接触区域40一方面通过接触位置36限定，在该接触位置36上管脚3在被放置到接触边33上时首先接触所述接触位置36，并且接触区域40还通过接触位置36′限定，其中管脚3紧靠着接触位置36′。接触位置36的宽度b1是接触区域40的最宽处并且最大为0.09mm，尤其是0.02mm至0.06mm。接触位置36′的宽度b3等于宽度或者略小于宽度b1。
需要注意，管脚3总是仅在细的且横向于接触边33的纵向的接触线上与接触区域40相接触。在将管脚3放置在接触边33上时，所述接触线从接触位置36经过接触边33的最窄的位置移动到接触位置36′，使得导致接触边33和管脚3之间的在接触边33的纵向上的相对运动。
所述滑动运动也可以从图6看出。可以得知，如果将相关联的管脚3放置在接触边33上并且在箭头4的方向上进一步向下压，弹簧臂27的自由端部不仅向下移动，而且此外还沿着管脚3在水平方向上移动，也就是在图6中向右移动，如通过虚线示出。因此导致接触边33和管脚3之间的滑动运动，其中接触线或者接触位置36沿着接触边或者沿着管脚3移动，如通过接触位置36′示出。由于接触边33的纵向对齐通过相对小的阻力来实现滑动。同时能够通过所述相对移动来移除沉积物。在此，以下还能够起作用，即通过滑动运动来改变接触位置36的宽度并且接触边33在经过最窄的区域后逐渐变得更宽。由此能够产生一种“雪犁效应”，即管脚3上的污染物被移走，使得还由此减少了接触边33上的沉积物。
应该指明，标记“上”、“下”、“垂直”和“水平”涉及接触插座10及其部件，如图所示。然而还可能的是，没有如图所示水平地设置接触插座10，而是以其它的方向，尤其是垂直地设置接触插座10。此外还可能的是，接触边33没有如图所示以弓形的方式弯曲，而是构造为波浪形，使得接触边33的多个、尤其是两个突起部连续地与管脚3相接触并且同样在接触边33的纵向上产生限定的滑动运动。
根据图10示例性地描述了L形弹簧臂的形状和位置，其中这以同样的方式也适用于图11、12、13、14、15和16。
接触弹簧16的L形弹簧臂27具有水平部分28和从水平部分28弯曲到接触平面40的垂直的端部部分29。垂直的端部部分29可以以任意的角度突入接触平面。水平部分28可以设在接触弹簧16的弯曲平面中。垂直的端部部分29在其自由端部上具有弹簧端部45，电子结构元件的管脚与该自由端部相接触。接触弹簧16在接触侧终止于弹簧端部45。弹簧端部45具有两个斜面34、35和接触边33，尤其是弹簧端部45可以由两个斜面34、35和接触边33组成。可替代地，弹簧端部还可以具有仅一个斜面或者多于两个斜面。接触弹簧尖端42为接触边33的区域，该区域最远伸到待接触的电子结构元件。弹簧端部的斜面34、35通过第一主轴线49和第二主轴线47限定。斜面34、35的第一主轴线47平行于接触边33的纵向中心平面延伸并且与第二主轴线49垂直相交，其中第二主轴线49从垂直的端部部分倾斜到弹簧尖端42。接触边33的纵向中心平面和第二主轴线49成角度β/2，该角度处于从0°到88°的范围。在相对于接触边33的纵向中心平面对称的构造的情况下，弹簧端部45的彼此相对的斜面34、35也成从0°到176°的角度。相应地，弹簧端部45的形状能够描述成单斜顶状，其中斜面34、35的斜度能够在宽的范围内变化。
彼此相对的斜面34、35还能够相对于纵向中心平面具有不同的角度，使得构造不必关于纵向中心平面镜像对称。第一主轴线47和第二主轴线49在拱形的或者不平的斜面34、35的情况下限定了相对于斜面34、35的切面，其中切面则满足了相同的条件或者具有如用于构成平的斜面34、35所满足的和描述的特征。尤其是，第一主轴线47和第二主轴线49可以作为切线紧靠着弯曲的斜面34、35。
在任何情况下，斜面34、35抑或两个或者更多的斜面34、35限定了弹簧端部45的形状，该弹簧端部从垂直的端部部分29到接触边33逐渐变细。此外，接触边具有长形的和凸起的构造，其中接触边33的方向在其长度上从接触弹簧16的弯曲平面偏离最大+/-30°，最大+/-20°，最大+/-10°或者没有偏离，也就是说0°。
倾斜的第二主轴线49与接触平面40成从2°至90°的角度。在极端情况下斜面34/35还形成了顶状的弹簧端部45，该弹簧端部45构成为非常大的钝角或者非常小的锐角，其中接触边33构成为凸起的。此外，接触边33在垂直的俯视图中为长形的形状，该形状可以平行于接触弹簧16的弯曲平面对齐。
图11示出接触弹簧16的L形弹簧臂27的第二实施方式，该弹簧臂在更长的区域上具有同样厚的接触边33。斜面34、35以凸起的方式如此构成，使得接触边33在更长的区域上具有同样的厚度。角度β能够在所述情况下为极小的值并且在极端情况下甚至为负的。相应地，角度α非常大并且超过90°。
图12示出接触弹簧16的L形弹簧臂27的第三实施方式，该弹簧臂仅在短的区域上具有同样厚的接触边33。在所述情况下，角度β为非常大的值并且在极端情况下为178°。相应地，角度α非常小并且小于2°。在所述情况下，接触边33到端部大大地扩宽。
图13示出接触弹簧的L形弹簧臂的第四实施方式，该弹簧臂具有线状的接触边33。通过以凸起的方式形成斜面34、35并且延伸至接触边33来形成接触边33，使得斜面34、35在中央在接触边33的位置上彼此相交。
图14示出接触弹簧的L形弹簧臂的第五实施方式，该弹簧臂具有线状的接触边33和强烈凸起的弯曲部。在此，斜面34、35可以如与图13相同的方式形成。不同之处在于，斜面以更强烈的方式彼此相交于接触边33的端部并且因此接触边33更强烈地弯曲。
图15示出接触弹簧的L形弹簧臂的第六实施方式，该弹簧臂具有多个平行延伸的接触边。在此，凸起的接触边33在相同的方向上且在弯曲平面内延伸，即平行于弹簧臂27的水平部分28延伸。
图16示出接触弹簧的L形弹簧臂的第七实施方式，该弹簧臂具有单斜顶状的弹簧端部。接触边33的纵向中心平面可以为用于单斜顶状的弹簧端部45的所述平面，该平面在弹簧端部45的侧面的上端部延伸并且垂直于接触平面延伸。此外，设在弹簧端部的所述侧面的上端部的接触边33还再次构造为凸起的并且在弹簧臂的弯曲平面的方向上延伸。
接下来定义的术语尤其是适用于图10至16。
接触平面40可以定义为通过接触弹簧尖端42夹紧的平面。接触平面还能够定义为在接触过程中或者通过接触弹簧尖端42或者通过电子结构元件30的管脚3夹紧的平面。
相应地，接触平面通常通过电子结构元件30的主平面形成，或者在接触过程中平行于电子结构元件30的主平面延伸。
垂直于接触平面40的平面可以定位为接触弹簧16的弯曲平面。此外，接触弹簧16的弯曲平面设为垂直于夹紧接触弹簧16的凹槽13的侧面。

Claims (14)

1.一种用于与尤其是集成电路的电子结构元件(30)相接触的接触弹簧(16)，其中所述接触弹簧(16)具有长形的弹簧臂(27)，所述弹簧臂(27)在其自由端部具有长形的接触边(33)，在所述接触边(33)上能够放置结构元件(30)的管脚(3)，其中由于所述结构元件(30)在进给方向上的移动使得所述弹簧臂(27)能够在预定的弯曲平面内移动，其中所述接触边(33)的纵向中心平面(37)设置为相对于所述弹簧臂(27)的弯曲平面成最大+/-30°的角度或者平行，并且所述弹簧臂(27)构成为使得在压紧所述管脚(3)的情况下所述接触边(33)在偏离于所述结构元件的进给方向的方向上如此移动，使得所述接触边(33)沿着所述管脚(3)移动并且其中所述接触边(33)至少在其长度的一部分上以凸起的方式弯曲。
2.根据权利要求1所述的接触弹簧(16)，其中所述接触边(33)设置在所述弹簧臂(27)的自由端部的中央。
3.根据前述权利要求中任一项所述的接触弹簧(16)，其中所述接触边(33)在其长度上以圆弧形的方式弯曲。
4.根据权利要求1或者2所述的接触弹簧(16)，其中所述接触边(33)沿着其长度为波浪形。
5.根据前述权利要求中任一项所述的接触弹簧(16)，其中沿纵向方向观察，所述接触边(33)在其中间区域内的宽度比在其端部区域内的更窄。
6.根据权利要求5所述的接触弹簧(16)，其中所述接触边(33)具有接触区域(40)，所述接触区域(40)在其最薄的位置上具有最大为0.06mm的宽度(b2)并且在其最厚的位置上具有最大为0.09mm宽度(b1)。
7.根据权利要求6所述的接触弹簧(16)，其中所述接触区域(40)的长度(l)为0.05mm至0.15mm，所述管脚(3)在所述长度(l)上移动。
8.根据权利要求1所述的接触弹簧(16)，其中所述接触边(33)的纵向中心平面(37)设置为相对于所述弹簧臂(27)的弯曲平面成最大+/-20°的角度且尤其是平行。
9.根据权利要求1所述的接触弹簧(16)，其中所述接触边(33)的纵向中心平面(37)设置为相对于所述弹簧臂(27)的弯曲平面成最大+/-10°的角度且尤其是平行。
10.根据权利要求1所述的接触弹簧(16)，其中所述接触边(33)连续地以凸起的方式弯曲。
11.根据权利要求1所述的接触弹簧(16)，其中所述接触弹簧(16)具有弹簧端部(45)，所述弹簧端部(45)具有斜面(34、35)和所述接触边(33)。
12.根据权利要求11所述的接触弹簧(16)，其中所述弹簧端部(45)由一个、两个或者更多的斜面(34、35)和所述接触边(33)组成。
13.根据权利要求12所述的接触弹簧(16)，其中所述斜面(34、35)具有第一主轴线(49)，所述第一主轴线(49)从所述弹簧臂(27)的垂直的端部部分(29)朝所述接触弹簧(16)的弹簧尖端(42)倾斜，并且所述斜面(34、35)具有第二主轴线(47)，所述第二主轴线(47)垂直于所述第一主轴线(49)并且平行于所述接触边(33)的纵向中心平面(37)延伸。
14.一种具有多个根据权利要求1至13所述的接触弹簧(16)的接触插座(10)。
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