CN104897933A - 弹簧套筒式探针及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弹簧套筒式探针，包含一弹簧套筒及一针体，针体有一位于弹簧套筒内的针身及一自弹簧套筒的一下非弹簧段伸出且有一挡止块的针头，下非弹簧段抵接且固定于挡止块；由此，该探针便于组装。一种弹簧套筒式探针的制造方法，利用光微影技术加工出弹簧套筒，并使其下非弹簧段有至少一于其下端呈开放状的沟槽及至少一与沟槽邻接的导引片，且利用微机电制程制造针体，并使针体有至少一位于挡止块的焊垫，且挡止块有至少一嵌卡肋，再将弹簧套筒套设于针体并使挡止块的嵌卡肋嵌卡于下非弹簧段的沟槽，再将焊垫进行回焊使导引片固定于针体。

Description

弹簧套筒式探针及其制造方法

技术领域

本发明与应用于探针卡的探针有关，特别是指一种弹簧套筒式探针，以及一种弹簧套筒式探针的制造方法。

背景技术

半导体芯片进行测试时，测试机通过一探针卡与待测物电性连接，并通过讯号传输及讯号分析获得待测物的测试结果。习用的探针卡通常由一电路板及一探针装置组成，或者更包含有一设于该电路板及该探针装置之间的空间转换器，该探针装置设有多数个对应待测物的电性接点而排列的探针，以通过这些探针同时点触各电性接点。

图1为一种习用的弹簧套筒式探针11的平面分解图，该探针11包含有一针体12，以及一套设于该针体12外的弹簧套筒13。图2为采用该弹簧套筒式探针11的探针卡14的剖视示意图，为了方便说明，图2的比例并未对应图1的比例。该探针卡14包含有一电路板15及一探针装置16，探针装置16包含有一探针座17及多数个探针11，图2仅显示出一小部分的电路板15及探针座17，以及一探针11，以便说明。

探针11的针体12与弹簧套筒13的结合方式，是将弹簧套筒13的一接近其下端的结合部132压合于针体12，并通过焊接(或称熔接，例如点焊spot welding)相互固定。探针座17由上、中、下导板171、172、173构成(也可没有中导板172而仅有上、下导板171、173)，各导板共同形成多数个用于安装探针11的安装孔174(图2仅显示出一安装孔174)。在探针座17组装完成后，探针11自探针座17的顶面175安装入安装孔174。

探针装置16组装完成后，电路板15固定于探针座17的顶面175，弹簧套筒13的顶端与电路板15的电性接点电性连接，针体12的底端用于点触待测物的电性接点。由于抵触于电路板15的弹簧套筒13具有可弹性压缩的二弹簧段138，而针体12的下段与弹簧套筒13下端的结合部132固接，且针体12顶端与电路板15(弹簧套筒13的顶端)存留有一间隙18，当针体12的底端抵触于待测物的电性接点并相对进给时，针体12将内缩，进而压缩弹簧套筒13，因此，探针11不但能与待测物的电性接点确实接触并电性导通，更可通过弹簧套筒13所提供的缓冲功能来避免接触力过大而造成待测物的电性接点或针体损坏或过度磨损。

然而，前述习用的弹簧套筒式探针11的组装过程较为不便，首先，将弹簧套筒13套设于针体12时，弹簧套筒13难以定位于预定的位置，然后，将弹簧套筒13固定于针体12时，弹簧套筒13需先受按压再焊接固定于针体12，此固定过程不但费时，且在此固定过程中，弹簧套筒13并未稳定地定位于针体12，因此弹簧套筒13与针体12的相对位置仍可能改变，如此更造成此固定过程不易进行。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种弹簧套筒式探针，其弹簧套筒可在尚未固定于针体时稳定地定位于针体，因此该弹簧套筒式探针在组装及焊接固定上较为便利。

本发明的另一目的在于提供一种弹簧套筒式探针的制造方法，其可大量制造弹簧套筒式探针并有效缩减制造时间。

为达到上述目的，本发明所提供的一种弹簧套筒式探针，其特征在于包含有：一弹簧套筒，具有一上非弹簧段、一下非弹簧段，以及位于所述上非弹簧段与所述下非弹簧段之间的至少一弹簧段；一针体，具有一位于所述弹簧套筒内的针身，以及一自所述下非弹簧段凸伸而出的针头，所述针头具有一挡止块，所述弹簧套筒的下非弹簧段抵接且固定于所述挡止块。

上述本发明的技术方案中，所述针体呈长条形板状且具有宽度较大的一前表面与一后表面以及宽度较小的二侧表面，所述挡止块于所述二侧表面呈凸出状。

所述弹簧套筒的下非弹簧段具有一下端，以及于所述下端呈开放状的二沟槽，所述针体的挡止块嵌卡于所述二沟槽。即，所述挡止块以二嵌卡肋分别嵌卡于所述二沟槽，以稳固地定位于所述针体。

所述弹簧套筒的下非弹簧段具有与所述二沟槽邻接的二导引片，所述针体的前表面及后表面分别设有一补强肋，各所述补强肋至少一部分位于所述挡止块，所述二导引片的位置分别对应于所述二补强肋。由此，在将所述弹簧套筒套设于所述针体时，可使所述二导引片分别沿着所述二补强肋相对移动，如此可更容易使所述二沟槽分别对准于所述二嵌卡肋。

所述弹簧套筒的下非弹簧段具有与所述二沟槽邻接的二导引片，所述针体具有复数个位于所述前表面及所述后表面且位于所述挡止块的焊垫，所述针体通过各所述焊垫与所述二导引片焊接固定。

所述针身具有一位于所述上非弹簧段内的上端部，所述针体的前表面及后表面分别设有一补强肋，各所述补强肋至少一部分位于所述针身的上端部。

所述针体的挡止块具有至少一相对于所述针身呈凸出状的嵌卡肋，所述弹簧套筒的下非弹簧段具有一下端，以及至少一于所述下端呈开放状的沟槽，所述挡止块的嵌卡肋嵌卡于所述下非弹簧段的沟槽。由此，所述弹簧套筒套设于所述针体外时可更为稳固地定位于所述针体。

所述弹簧套筒的下非弹簧段具有与其沟槽邻接的至少一导引片，所述针体具有至少一相对于所述针身呈凸出状且至少一部分位于所述挡止块的补强肋，所述下非弹簧段的导引片的位置对应所述针体的补强肋。由此，在将所述弹簧套筒套设于所述针体时，可将所述补强肋对应于所述导引片，以便于将所述嵌卡肋对准于所述沟槽。

所述针身具有一位于所述上非弹簧段内的上端部，所述针体的补强肋自所述挡止块延伸至所述针身的上端部。所述下非弹簧段的导引片焊接固定于其位置对应的补强肋的一平面。通过此方式将所述下非弹簧段固定于所述针体，相当便利且稳固。

所述弹簧套筒的下非弹簧段具有与其沟槽邻接的至少一导引片，所述针体具有至少一相对于所述针身呈凸出状且位于所述挡止块的焊垫，所述针体通过至少一所述焊垫与所述下非弹簧段的导引片焊接固定。如此，通过焊垫进行回焊以取代传统焊接作业，使所述弹簧套筒式探针可大量制造并可有效缩减制造时间。

所述针身具有一位于所述上非弹簧段内的上端部，所述针体具有至少一相对于所述针身呈凸出状且至少一部分位于所述针身的上端部的补强肋。

采用上述技术方案，在组装该弹簧套筒式探针的过程中，只要将该弹簧套筒套设于该针体外并使该下非弹簧段抵接于该针体的挡止块，即可稳定地将该弹簧套筒定位于该针体，以便进一步地将该下非弹簧段固定于该针体，例如将该下非弹簧段紧配合地卡接于该挡止块，或者将该下非弹簧段焊接固定于该挡止块。

由于本发明的针体呈长条形板状且具有宽度较大的一前表面与一后表面以及宽度较小的二侧表面，挡止块在二侧表面呈凸出状，如此的针体不但容易制造，且其挡止块的二相对位置分别具有一如前述的嵌卡肋。

此外，针体的补强肋可自挡止块延伸至针身的一位于上非弹簧段内的上端部，以增加针体与弹簧套筒之间的接触，进而提升电讯号在针体与弹簧套筒之间传输的稳定性。事实上，该针体只要具有至少一相对于针身呈凸出状的补强肋，且补强肋至少一部分位于针身的上端部，即可有效地达到提升讯号传输稳定性的功效。

为达到上述目的，本发明所提供的弹簧套筒式探针的制造方法包含有下列步骤：

a、利用光微影技术将一金属圆管加工成一弹簧套筒，使得所述弹簧套筒具有一上非弹簧段、一下非弹簧段，以及位于所述上非弹簧段与所述下非弹簧段之间的至少一弹簧段，且所述下非弹簧段具有一下端、所述至少一于下端呈开放状的沟槽，以及与所述至少一沟槽邻接的至少一导引片；

b、利用微机电制程制造一针体，所述针体具有一针身、一位于所述针身一端的针头，以及至少一焊垫，所述针头具有一挡止块，所述挡止块具有至少一相对于所述针身呈凸出状的嵌卡肋，所述至少一焊垫相对于所述针身呈凸出状且位于所述挡止块；

c、将所述弹簧套筒套设于所述针体外，使得所述针身位于所述弹簧套筒内、所述针头自所述下非弹簧段凸伸而出，且所述挡止块的嵌卡肋嵌卡于所述下非弹簧段的沟槽并抵接于所述下非弹簧段；

d、将所述至少一焊垫进行回焊，使得所述针体通过所述至少一焊垫与所述下非弹簧段的导引片焊接固定。

附图说明

图1是习用的弹簧套筒式探针的平面分解图；

图2是习用的采用弹簧套筒式探针的探针卡的剖视示意图；

图3是本发明一第一较佳实施例所提供的弹簧套筒式探针的立体分解图；

图4是本发明该第一较佳实施例所提供的弹簧套筒式探针的立体组合图；

图5是本发明一第二较佳实施例所提供的弹簧套筒式探针的立体分解图；

图6是本发明该第二较佳实施例所提供的弹簧套筒式探针的立体组合图；

图7是沿图6中剖线7-7的剖视图；

图8是本发明一第三较佳实施例所提供的弹簧套筒式探针的立体组合图；

图9是沿图8中剖线9-9的剖视图；

图10类同于图9，但显示该弹簧套筒式探针的一针体的焊垫进行回焊后的形态。

具体实施方式

为了详细说明本发明所提供的弹簧套筒式探针与弹簧套筒式探针的制造方法的详细构造、特点、组装或使用方式，现举以下较佳实施例并配合附图说明如下。然而，在本发明领域中具有通常知识者应能了解，这些详细说明以及实施本发明所列举的特定实施例，仅用于说明本发明，并非用于限制本发明的专利保护范围。

申请人首先在此说明，在以下将要介绍的实施例以及图式中，相同的参考号码，表示相同或类似的元件或其结构特征。

如图3及图4所示，本发明一第一较佳实施例所提供的弹簧套筒式探针21包含有一可导电的实心针体30，以及一套设于针体30外且也可导电的弹簧套筒40。

弹簧套筒40具有一上非弹簧段41、一下非弹簧段42，以及一位于上非弹簧段41与下非弹簧段42之间的弹簧段43。详而言之，弹簧套筒40由直径均一的金属圆管经由光微影技术(photolithography)加工而成，也就是将完整的金属圆管蚀刻出镂空的弹簧段43。上非弹簧段41与下非弹簧段42之间也可设有复数个弹簧段43，以及将各弹簧段分隔开的其他非弹簧段。

针体30具有一呈直杆状的针身31，以及一体地连接于针身31一端的针头32，针头32包含有一与针身31连接的挡止块322，以及一自挡止块322朝与针身31相反的方向延伸的点触段324。在本实施例中，针体30为利用微机电制程(MEMSmanufacturing process)制作成的长条形板状，且具有宽度较大的一前表面33与一后表面34以及宽度较小的二侧表面35，各侧表面35维持单一宽度，前表面33与后表面34形状相同且概维持单一宽度，但前表面33与后表面34在挡止块322的位置具有较大的宽度，因此挡止块322于二侧表面35呈凸出状，也即，挡止块322具有分别在二侧表面35相对于针身31呈凸出状的二嵌卡肋322a。

针体30与弹簧套筒40的结合方式，是先将弹簧套筒40以下非弹簧段42朝向针头32而套设于针体30外，使得下非弹簧段42抵接于挡止块322，此时，针身31完全位于弹簧套筒40内，且针身31的一上端部312位于上非弹簧段41内，针头32自下非弹簧段42凸伸而出。然后，再将下非弹簧段42固定于挡止块322，例如，下非弹簧段42的一下端421可紧配合地卡接于挡止块322，或者，下非弹簧段42的下端421可焊接固定于挡止块322。

由于针体30具有挡止块322，在组装弹簧套筒式探针21的过程中，只要将弹簧套筒40套设于针体30外并使下非弹簧段42抵接于挡止块322，即可稳定地将弹簧套筒40定位于针体30，以便进一步地将下非弹簧段42固定于针体30，因此弹簧套筒式探针21在组装及焊接固定上相当便利。

如图5至图7所示，本发明一第二较佳实施例所提供的弹簧套筒式探针22类同于前述的探针21，但本实施例的弹簧套筒40的下非弹簧段42更具有二沟槽422，二沟槽422位于下非弹簧段42的二相对位置，且于下非弹簧段42的下端421呈开放状。此外，本实施例的针体30的前表面33及后表面34分别设有一补强肋36，各补强肋36有一部分位于挡止块322，且各补强肋36自挡止块322延伸至针身31的上端部312。

由于弹簧套筒40的下非弹簧段42具有二沟槽422，弹簧套筒40能以二沟槽422分别对准于二嵌卡肋322a而套设于针体30，使得挡止块322嵌卡于二沟槽422并抵接于二沟槽422的末端，如此一来，在后续将下非弹簧段42固定于挡止块322的过程中，弹簧套筒40与针体30不但不易相对移动，更无法相对转动，换言之，二沟槽422可使弹簧套筒40更为稳固地定位于针体30，进而使探针22的组装及焊接程序更容易进行。

此外，下非弹簧段42因设有二沟槽422而形成出与二沟槽422邻接且呈圆弧形的二导引片423，二导引片423的位置分别对应于二补强肋36。由此，在将弹簧套筒40套设于针体30时，可使二导引片423分别沿着二补强肋36相对移动，如此一来，当下非弹簧段42套设到挡止块322时，二沟槽422便已分别对准于二嵌卡肋322a，因此可很容易地使挡止块322嵌卡于二沟槽422。而且，各补强肋36具有一面向下非弹簧段42的导引片423的平面362，各导引片423可焊接固定于其位置对应的补强肋36的平面362，通过此方式将下非弹簧段42固定于针体30，相当便利且稳固。

实际上，各补强肋36只要至少一部分位于挡止块322即可达到前述对准的功效，但各补强肋36如本实施例所提供地自挡止块322延伸至针身31的上端部312，可达到更良好的对位效果，使得组装过程更为快速。而且，各补强肋36更可增加针体30与弹簧套筒40之间的接触，进而提升电讯号在针体30与弹簧套筒40之间传输的稳定性，尤其，当各补强肋36至少一部分位于针身31的上端部312时，更可使电讯号大多在针身31的上端部312与上非弹簧段41之间传输而达到较佳的稳定性。

如图8至图10所示，本发明一第三较佳实施例所提供的弹簧套筒式探针23类同于前述的探针22，但本实施例的针体30通过复数个焊垫37与弹簧套筒40的下非弹簧段42相互焊接固定。详而言之，弹簧套筒式探针23的制造方法包含有下列步骤：

a.如第一较佳实施例中所述，利用光微影技术将一金属圆管加工成弹簧套筒40，使得弹簧套筒40具有上非弹簧段41、下非弹簧段42以及位于上非弹簧段41与下非弹簧段42之间的至少一弹簧段43，同时在下非弹簧段42形成出于其下端421呈开放状的二沟槽422，以及与二沟槽422邻接的二导引片423，也即如前述第二较佳实施例的弹簧套筒40。

b.如第一较佳实施例中所述，利用微机电制程制造针体30，使得针体30不但具有如前述的针身31及针头32，更具有各焊垫37，各焊垫37相对于针身31呈凸出状且位于挡止块322。详而言之，各焊垫37是在针体30的制造过程中利用不同于针身31及针头32的导电材料成形于前表面33及后表面34，针身31及针头32可采用导电性较佳的金属材料，各焊垫37则可采用熔点较低的金属材料。

c.如第一较佳实施例中所述，将弹簧套筒40套设于针体30外，使得针身31位于弹簧套筒40内且针头32自下非弹簧段42凸伸而出，并如第二较佳实施例中所述，使得挡止块322的嵌卡肋322a嵌卡于下非弹簧段42的沟槽422并抵接于下非弹簧段42。

d.将各焊垫37进行回焊(reflow)，使得针体30通过各焊垫37与下非弹簧段42的导引片423焊接固定。换言之，本实施例通过焊垫37进行回焊，以取代传统焊接作业，如此的焊接方式使得探针23可大量制造并有效缩减制造时间。而传统焊接作业，将下非弹簧段42压合于针体30的方式，仅能一根根探针依序制作，所以无法大量批次制造，所以制造时间比本实施例的制造时间长。

值得一提的是，本发明的弹簧套筒式探针的针体形状不限于如前述各实施例中的长条形板状，只要该针体的针头具有可供该弹簧套筒的下非弹簧段抵接的挡止块，即可使该弹簧套筒稳定地定位于该针体，使得该弹簧套筒式探针在组装上省时且便利。因此，本发明中该针体的挡止块不限于具有位于二相对位置的二嵌卡肋，且该弹簧套筒的下非弹簧段也不限于具有位于二相对位置的二沟槽，只要该针体的挡止块具有至少一相对于该针身呈凸出状的嵌卡肋，且该弹簧套筒的下非弹簧段具有至少一供该挡止块的嵌卡肋嵌卡的沟槽，即可使该弹簧套筒更为稳固地定位于该针体。此外，该下非弹簧段的导引片数量取决于沟槽数量，而该针体的补强肋数量对应导引片数量，只要有至少一该导引片及至少一该补强肋，即可达到便于对位及焊接的功效。而在使用焊垫进行回焊的情况下，该针体的焊垫数量取决于导引片数量，只要有可相互焊接固定的至少一该导引片及至少一该焊垫，即可达到便于焊接并有效缩减探针制造时间的功效。

最后，必须再次说明，本发明在前述实施例中所揭示的构成元件，仅为举例说明，并非用来限制本案的专利保护范围，其他等效元件的替代或变化，也应被本案的专利保护范围所涵盖。

Claims (13)

1.一种弹簧套筒式探针，其特征在于包含有：

一弹簧套筒，具有一上非弹簧段、一下非弹簧段，以及位于所述上非弹簧段与所述下非弹簧段之间的至少一弹簧段；

一针体，具有一位于所述弹簧套筒内的针身，以及一自所述下非弹簧段凸伸而出的针头，所述针头具有一挡止块，所述弹簧套筒的下非弹簧段抵接且固定于所述挡止块。

2.如权利要求1所述的弹簧套筒式探针，其特征在于：所述针体呈长条形板状且具有宽度较大的一前表面与一后表面以及宽度较小的二侧表面，所述挡止块于所述二侧表面呈凸出状。

3.如权利要求2所述的弹簧套筒式探针，其特征在于：所述弹簧套筒的下非弹簧段具有一下端，以及于所述下端呈开放状的二沟槽，所述针体的挡止块嵌卡于所述二沟槽。

4.如权利要求3所述的弹簧套筒式探针，其特征在于：所述弹簧套筒的下非弹簧段具有与所述二沟槽邻接的二导引片，所述针体的前表面及后表面分别设有一补强肋，各所述补强肋至少一部分位于所述挡止块，所述二导引片的位置分别对应于所述二补强肋。

5.如权利要求3所述的弹簧套筒式探针，其特征在于：所述弹簧套筒的下非弹簧段具有与所述二沟槽邻接的二导引片，所述针体具有复数个位于所述前表面及所述后表面且位于所述挡止块的焊垫，所述针体通过各所述焊垫与所述二导引片焊接固定。

6.如权利要求2所述的弹簧套筒式探针，其特征在于：所述针身具有一位于所述上非弹簧段内的上端部，所述针体的前表面及后表面分别设有一补强肋，各所述补强肋至少一部分位于所述针身的上端部。

7.如权利要求1所述的弹簧套筒式探针，其特征在于：所述针体的挡止块具有至少一相对于所述针身呈凸出状的嵌卡肋，所述弹簧套筒的下非弹簧段具有一下端，以及至少一于所述下端呈开放状的沟槽，所述挡止块的嵌卡肋嵌卡于所述下非弹簧段的沟槽。

8.如权利要求7所述的弹簧套筒式探针，其特征在于：所述弹簧套筒的下非弹簧段具有与其沟槽邻接的至少一导引片，所述针体具有至少一相对于所述针身呈凸出状且至少一部分位于所述挡止块的补强肋，所述下非弹簧段的导引片的位置对应所述针体的补强肋。

9.如权利要求4或8所述的弹簧套筒式探针，其特征在于：所述针身具有一位于所述上非弹簧段内的上端部，所述针体的补强肋自所述挡止块延伸至所述针身的上端部。

10.如权利要求4或8所述的弹簧套筒式探针，其特征在于：所述下非弹簧段的导引片焊接固定于其位置对应的补强肋的一平面。

11.如权利要求7所述的弹簧套筒式探针，其特征在于：所述弹簧套筒的下非弹簧段具有与其沟槽邻接的至少一导引片，所述针体具有至少一相对于所述针身呈凸出状且位于所述挡止块的焊垫，所述针体通过至少一所述焊垫与所述下非弹簧段的导引片焊接固定。

12.如权利要求1所述的弹簧套筒式探针，其特征在于：所述针身具有一位于所述上非弹簧段内的上端部，所述针体具有至少一相对于所述针身呈凸出状且至少一部分位于所述针身的上端部的补强肋。

13.一种弹簧套筒式探针的制造方法，包含有下列步骤：

a、利用光微影技术将一金属圆管加工成一弹簧套筒，使得所述弹簧套筒具有一上非弹簧段、一下非弹簧段，以及位于所述上非弹簧段与所述下非弹簧段之间的至少一弹簧段，且所述下非弹簧段具有一下端、所述至少一于下端呈开放状的沟槽，以及与所述至少一沟槽邻接的至少一导引片；

b、利用微机电制程制造一针体，所述针体具有一针身、一位于所述针身一端的针头，以及至少一焊垫，所述针头具有一挡止块，所述挡止块具有至少一相对于所述针身呈凸出状的嵌卡肋，所述至少一焊垫相对于所述针身呈凸出状且位于所述挡止块；

c、将所述弹簧套筒套设于所述针体外，使得所述针身位于所述弹簧套筒内、所述针头自所述下非弹簧段凸伸而出，且所述挡止块的嵌卡肋嵌卡于所述下非弹簧段的沟槽并抵接于所述下非弹簧段；

d、将所述至少一焊垫进行回焊，使得所述针体通过所述至少一焊垫与所述下非弹簧段的导引片焊接固定。