CN103048498A

CN103048498A - 微针治具

Info

Publication number: CN103048498A
Application number: CN2012105681823A
Authority: CN
Inventors: 郑谦; 顾岗
Original assignee: SHANGHAI JDT PRECISION MACHINERY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI JDT PRECISION MACHINERY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明公开了一种微针治具，包括载板和多个探针。载板包括第一表面层、第二表面层和中间层，中间层的材料为弹性体材料，第一表面层和第二表面层上具有多个与探针配合的通孔。各个探针分别贯穿第一表面层的通孔、中间层和第二表面层的通孔。多个探针的直径皆不大于0.1mm。本发明通过采用由第一表面层、弹性体材料的中间层和第二表面层形成的多层结构的载板，利用第一表面层和第二表面层的通孔及中间层的弹性体材料把探针直接固定在载板上，实现了制作具有直径更小的探针的微针治具。本发明结构简单，制作方便，并且在使用时，弹性体材料可以控制各探针对待侧PCB板上电极的压力，既保证其完全接触电极，又限制其对电极的压力的大小。

Description

微针治具

技术领域

本发明涉及用于PCB测试的治具，尤其涉及一种用于PCB测试的微针治具。

背景技术

PCB(Printed Circuit Board)即印制线路板，简称印制板，是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间的电气互连，都要使用印制板。目前，单个的PCB板上往往包括多个单片(单元)，这些单片具有相同的结构和图案，以在完成PCB板的制作和测试后可以分成多个单片使用，从而实现规模化的生产。

在PCB板的生产过程中，为了验证PCB板的质量，需要对PCB板进行各种检测试验，通常需要对PCB板的外观缺陷、开路/短路、IC等元器件的功能等进行测试。其中，对PCB板的外观缺陷的测试通过对PCB板的视觉检测进行，对PCB板的开路/短路、IC等元器件的功能测试通过对PCB板的电测试进行。

目前对PCB板的电测试系统如图1所示，包括八个如单片21的单片的PCB板2由PCB电测试系统1的机械臂13抓取放置在PCB电测试系统1的测试台14上的合适位置，PCB电测试系统1的上治具11和PCB电测试系统1的下治具12对PCB板2上的一个单片进行电测试。例如对单片21进行电测试时，机械臂13抓取PCB板2放置在测试台14上的合适位置，以使上治具11和下治具12上的多个探针能分别对准压在单片21的两个表面上的各个电极位置，从而对单片21上的各个电极施加电压或电流以进行包括开路/短路、IC等元器件的功能等的测试。可见，治具(如图1中的治具11和下治具12)是PCB测试系统的重要的组成部分，其通常包括载板和固定在载板上的多个探针。随着现代芯片工艺的发展，最小线宽逐步减小，芯片管脚的尺寸也越来越小，这样与其配套使用的PCB板上的电极将越来越密，这就要求用以测试这些PCB板的治具上的探针更细、排列更紧密。因此普通的治具已不适合用于这些PCB板的测试，而发展了微针治具。如图2所示的是目前常用的一种微针治具的结构，其包括载板31和多个如探针32的探针，各探针固定在载板31上。探针的结构采用的是套管加弹簧的模式，以探针32为例，探针32包括针体321和设置为套于针体321的头部的套管322，针体321的顶端固定弹簧323，弹簧323设置在套管322内。这种设计的目的是在探针和测试点(PCB板上的电极)接触时，既对测试点形成一定的压力，以保证完全接触，又限制压力的大小，避免压力过大破坏PCB板上的测试点。

但是目前的芯片工艺中，最小线宽28nm～90nm逐步成为主流，这样与之配套的PCB板上电极间的间隙将降到0.2mm，由此限定了用于测试这些PCB板的治具上的探针的直径为不大于0.1mm。可见如图2所示的微针治具已很难满足这个要求。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种微针治具，其上的探针的直径不大于0.1mm。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种微针治具，通过设计载板的结构，实现其上固定直径不大于0.1mm的探针。

为实现上述目的，本发明提供了一种微针治具，其特征在于，包括载板和多个探针，所述载板包括第一表面层、第二表面层和中间层，所述中间层的材料为弹性体材料，所述第一表面层和所述第二表面层上具有多个与所述探针配合的通孔，各个所述探针分别贯穿所述第一表面层的所述通孔、所述中间层和所述第二表面层的所述通孔，所述多个探针的直径皆不大于0.1mm。

可选地，所述微针治具还包括侧壁，所述侧壁连接所述第一表面层和所述第二表面层，所述侧壁、所述第一表面层和所述第二表面层包裹所述中间层。

可选地，所述微针治具还包括一个或多个支撑柱，所述支撑柱穿过所述中间层，所述支撑柱的两个端部分别与所述第一表面层和所述第二表面层接触。

进一步地，所述弹性体材料为橡胶

进一步地，所述第一表面层和所述第二表面层的材料皆为绝缘材料。

进一步地，所述第一表面层和所述第二表面层的材料皆为PPS(Polyphenylenesulfide，聚苯硫醚)。

进一步地，所述侧壁的材料为PPS。

进一步地，所述支撑柱的材料为绝缘材料。

进一步地，所述支撑柱的材料的硬度大于所述中间层材料的硬度。

进一步地，所述支撑柱的材料为PPS。

在本发明的一个较佳实施方式中，提供了一种微针治具，包括载板和多个固定在载板上的探针。载板是一个多层结构，由PPS材料的第一表面层、橡胶材料的中间层和PPS材料的第二表面层构成，橡胶材料的中间层夹在PPS材料的第一表面层和PPS材料的第二表面层之间。第一表面层和第二表面层上具有多个通孔，用以与各个探针配合。各个探针分别贯穿第一表面层的通孔、中间层和第二表面层的通孔，探针的针尖部露出载板，探针的头部被容纳在第一表面层的通孔、中间层和第二表面层的通孔内。探针的直径皆不大于0.1mm。

在本发明的第二个较佳实施方式中，提供了一种微针治具，包括载板和多个固定在载板上的探针。载板是一个多层结构，由PPS材料的第一表面层、橡胶材料的中间层和PPS材料的第二表面层构成，橡胶材料的中间层夹在PPS材料的第一表面层和PPS材料的第二表面层之间。载板还具有PPS材料的侧壁，侧壁连接第一表面层和第二表面层。这样，侧壁、第一表面层和第二表面层包裹了中间层。第一表面层和第二表面层上具有多个通孔，用以与各个探针配合。各个探针分别贯穿第一表面层的通孔、中间层和第二表面层的通孔，探针的针尖部露出载板，探针的头部被容纳在第一表面层的通孔、中间层和第二表面层的通孔内。探针的直径皆不大于0.1mm。

在本发明的第三个较佳实施方式中，提供了一种包括载板和多个固定在载板上的探针。载板是一个多层结构，由PPS材料的第一表面层、橡胶材料的中间层和PPS材料的第二表面层构成，橡胶材料的中间层夹在PPS材料的第一表面层和PPS材料的第二表面层之间。载板还具有PPS材料的支撑柱，支撑柱穿过中间层，并且其两个端部分别与第一表面层和第二表面层接触。第一表面层和第二表面层上具有多个通孔，用以与各个探针配合。各个探针分别贯穿第一表面层的通孔、中间层和第二表面层的通孔，探针的针尖部露出载板，探针的头部被容纳在第一表面层的通孔、中间层和第二表面层的通孔内。探针的直径皆不大于0.1mm。

由此可见，本发明的微针治具通过采用由第一表面层、弹性体材料的中间层和第二表面层形成的多层结构的载板，利用第一表面层和第二表面层的通孔及中间层的弹性体材料把探针直接固定在载板上，实现了制作具有直径更小的探针的微针治具。本发明结构简单，制作方便，并且在使用时，弹性体材料可以控制各探针对待侧PCB板上电极的压力，既保证其完全接触电极，又限制其对电极的压力的大小。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是现有技术的对PCB板的电测试系统的结构示意图。

图2是现有技术的微针治具的结构示意图。

图3是在第一个实施例中本发明的微针治具的结构示意图。

图4是在第二个实施例中本发明的微针治具的结构示意图。

图5是在第三个实施例中本发明的微针治具的结构示意图。

具体实施方式

在本发明的第一个实施例中，如图3所示，本发明的微针治具包括载板131和多个固定在载板131上的探针，如探针1321、1322和1323。

载板131是一个多层结构，由第一表面层1311、中间层1312和第二表面层1313构成，中间层1312夹在第一表面层1311和第二表面层1313之间。第一表面层1311、中间层1312和第二表面层1313皆为绝缘材料的，其中，第一表面层1311和第二表面层1313具有较大的机械强度，中间层1312是弹性体材料的。第一表面层1311和第二表面层1313的材料可以相同，也可以不同。在本实施例中，第一表面层1311和第二表面层1313的材料相同，皆为PPS(Polyphenylene sulfide，聚苯硫醚)。PPS是一种常用的制作治具的载板的材料，其具有良好的绝缘性能并具有较高的机械强度。并且在本实施例中，选用橡胶材料作为中间层1312，其具有良好的绝缘性能并具有较高的弹性和强度。需要说明的是，在其他实施例中，也可以选用其他的材料制作第一表面层1311、中间层1312和第二表面层1313。

第一表面层1311和第二表面层1313上具有多个通孔，用以与各个探针配合。本实施例中，各探针的直径为0.1mm，即探针1321、1322和1323的直径皆为0.1mm。需要说明的是，本发明的微针治具的探针的直径还可以小于0.1mm。如图3所示，各个探针分别贯穿第一表面层1311的通孔、中间层1312和第二表面层1313的通孔，各个探针的针尖部(即图3中所示的各探针的下部)露出载板131，探针的头部(即图3中所示的各探针的上部)被容纳在第一表面层1311的通孔、中间层1312和第二表面层1313的通孔内。

可见，在本实施例中，第一表面层1311的通孔和第二表面层1313的通孔限制了各探针在平行于载板131的表面的方向上的运动，而中间层1312的弹性体限制了各探针在垂直于载板131的表面的方向上的运动。即第一表面层1311的通孔、中间层1312和第二表面层1313的通孔实现了对各探针的定位。并且，中间层1312的弹性体能控制各探针对待侧PCB板上电极的压力，既保证其完全接触电极，又限制其对电极的压力的大小。

在本发明的第二个较佳实施方式中，如图4所示，本发明的微针治具包括载板231和多个固定在载板231上的探针，如探针2321、2322和2323。

载板231是一个多层结构，由第一表面层2311、中间层2312、第二表面层2313和侧壁2314构成，中间层2312夹在第一表面层2311和第二表面层2313之间。侧壁2314连接第一表面层2311和第二表面层2313。这样，侧壁2314、第一表面层2311和第二表面层2313包裹了中间层2312。

第一表面层2311、中间层2312、第二表面层2313和侧壁2314皆为绝缘材料的，其中，第一表面层2311、第二表面层2313和侧壁2314具有较大的机械强度，中间层2312是弹性体材料的。第一表面层2311、第二表面层2313和侧壁2314的材料可以相同，也可以不同。在本实施例中，第一表面层2311、第二表面层2313和侧壁2314的材料相同，皆为PPS。并且在本实施例中，选用橡胶材料作为中间层2312。需要说明的是，在其他实施例中，也可以选用其他的材料制作第一表面层2311、中间层2312、第二表面层2313和侧壁2314。

第一表面层2311和第二表面层2313上具有多个通孔，用以与各个探针配合。本实施例中，各探针的直径为0.1mm，即探针2321、2322和2323的直径皆为0.1mm。需要说明的是，本发明的微针治具的探针的直径还可以小于0.1mm。如图4所示，各个探针分别贯穿第一表面层2311的通孔、中间层2312和第二表面层2313的通孔，各个探针的针尖部(即图4中所示的各探针的下部)露出载板231，探针的头部(即图4中所示的各探针的上部)被容纳在第一表面层2311的通孔、中间层2312和第二表面层2313的通孔内。

可见，在本实施例中，第一表面层2311的通孔和第二表面层2313的通孔限制了各探针在平行于载板231的表面的方向上的运动，而中间层2312的弹性体限制了各探针在垂直于载板231的表面的方向上的运动。即第一表面层2311的通孔、中间层2312和第二表面层2313的通孔实现了对各探针的定位。中间层2312的弹性体能控制各探针对待侧PCB板上电极的压力，既保证其完全接触电极，又限制其对电极的压力的大小。并且，侧壁2314连接第一表面层2311和第二表面层2313，以保证第一表面层2311平行于第二表面层2313。

在本发明的第三个较佳实施方式中，如图5所示，本发明的微针治具包括载板331和多个固定在载板331上的探针，如探针3321、3322和3323。

载板331是一个多层结构，由第一表面层3311、中间层3312、第二表面层3313和一个或多个支撑柱3314构成，中间层3312夹在第一表面层3311和第二表面层3313之间。支撑柱3314穿过中间层3312，并且其两个端部分别与第一表面层3311和第二表面层3313接触。

第一表面层3311、中间层3312、第二表面层3313和支撑柱3314皆为绝缘材料的，其中，第一表面层3311、第二表面层3313和支撑柱3314具有较大的机械强度，中间层3312是弹性体材料的。第一表面层3311、第二表面层3313和支撑柱3314的材料可以相同，也可以不同。在本实施例中，第一表面层3311、第二表面层3313和支撑柱3314的材料相同，皆为PPS。并且在本实施例中，选用橡胶材料作为中间层3312。需要说明的是，在其他实施例中，也可以选用其他的材料制作第一表面层3311、中间层3312、第二表面层3313和支撑柱3314。

第一表面层3311和第二表面层3313上具有多个通孔，用以与各个探针配合。本实施例中，各探针的直径为0.1mm，即探针3321、3322和3323的直径皆为0.1mm。需要说明的是，本发明的微针治具的探针的直径还可以小于0.1mm。如图5所示，各个探针分别贯穿第一表面层3311的通孔、中间层3312和第二表面层3313的通孔，各个探针的针尖部(即图5中所示的各探针的下部)露出载板331，探针的头部(即图5中所示的各探针的上部)被容纳在第一表面层3311的通孔、中间层3312和第二表面层3313的通孔内。

可见，在本实施例中，第一表面层3311的通孔和第二表面层3313的通孔限制了各探针在平行于载板331的表面的方向上的运动，而中间层3312的弹性体限制了各探针在垂直于载板331的表面的方向上的运动。即第一表面层3311的通孔、中间层3312和第二表面层3313的通孔实现了对各探针的定位。中间层3312的弹性体能控制各探针对待侧PCB板上电极的压力，既保证其完全接触电极，又限制其对电极的压力的大小。并且，支撑柱3314连接第一表面层3311和第二表面层3313，以保证第一表面层3311平行于第二表面层3313。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域的技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种微针治具，其特征在于，包括载板和多个探针，所述载板包括第一表面层、第二表面层和中间层，所述中间层的材料为弹性体材料，所述第一表面层和所述第二表面层上具有多个与所述探针配合的通孔，各个所述探针分别贯穿所述第一表面层的所述通孔、所述中间层和所述第二表面层的所述通孔，所述多个探针的直径皆不大于0.1mm。

2.如权利要求1所述的微针治具，其中还包括侧壁，所述侧壁连接所述第一表面层和所述第二表面层，所述侧壁、所述第一表面层和所述第二表面层包裹所述中间层。

3.如权利要求1所述的微针治具，其中还包括一个或多个支撑柱，所述支撑柱穿过所述中间层，所述支撑柱的两个端部分别与所述第一表面层和所述第二表面层接触。

4.如权利要求1-3中任何一个所述的微针治具，其中所述弹性体材料为橡胶。

5.如权利要求4所述的微针治具，其中所述第一表面层和所述第二表面层的材料皆为绝缘材料。

6.如权利要求5所述的微针治具，其中所述第一表面层和所述第二表面层的材料皆为PPS。

7.如权利要求2所述的微针治具，其中所述侧壁的材料为PPS。

8.如权利要求3所述的微针治具，其中所述支撑柱的材料为绝缘材料。

9.如权利要求8所述的微针治具，其中所述支撑柱的材料的硬度大于所述中间层材料的硬度。

10.如权利要求9所述的微针治具，其中所述支撑柱的材料为PPS。