CN110673012A - 用于集成电路测试设备的电触头及集成电路测试设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于集成电路测试设备的电触头，电触头具有细长导电接触引脚，细长导电接触引脚具有在接触引脚的内端处向上的接触尖端以及允许接触引脚在测试期间从一侧到另一侧摆动和滑动的弯曲底表面。一种具有“P”形横截面的细长可压缩构件，包括：“垂直部分”，其是所谓的字母“P”形状的上部弯曲部分，适于紧密配合在接触引脚顶部上的向上凹陷部内；以及“水平部分”，其是所谓的字母“P”形的主干或垂直线，定位在所述接触引脚的下顶表面和插座顶盖之间并与其接触。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是2015年9月15日提交的序列号为14/855,341的美国申请的部分继续申请。
技术领域
本发明整体涉及电触头，并且更具体地，涉及集成电路测试设备中的电触头。
背景技术
射频(RF)半导体器件正在发生改变，以满足日益创新的无线标准的需求。随着时间的推移，支持更高数据吞吐速率的信号带宽和载波频率不断增加。这意味着器件越来越复杂，所有这些器件都需要在更宽的工作范围内进行测试。为了便于统计相关性，还需要增加单元计数和多个生产批次。
信号完整性是针对RF器件测试选择测试解决方案的主要标准。
由于各种因素包括所使用的触头的类型和长度，许多用于测试RF器件的当前解决方案难以满足所需的信号完整性。使用垂直连接的弹簧探针的测试接触解决方案导致更长接触或传导长度。弹簧探针还包括多元件组件，这与更长的触头长度一起以负面方式影响信号完整性。
另一个重要的考虑因素是压印的长度。压印长度是接触引脚与被测器件的接触垫的接触印痕长度以及擦拭行程的总和。对于非常小或不规则尺寸的接触垫诸如拐角斜面或凹形垫，具有短压印是至关重要的。诸如美国专利号US 7,819,672(Osato)的解决方案具有长擦拭行程，这导致长压印，并且不适用于短的或不规则的接触垫。
一般来讲，在测试设备中使用较长的接触引脚导致信号完整性较差。而且，具有较短压印允许测试具有较小接触垫的器件，以及具有不规则接触垫的器件，如拐角斜面或凹形垫的情况。
可获得具有短压印的电触头，诸如美国专利申请No.14/855,341(Foong等人)中所教导的，该专利申请是本申请的母案申请。该申请中教导的设计存在的一个问题是接触引脚倾向于掉落，如大多数单个弹性体设计的情况。该设计的另一个问题是矩形弹性体具有随时间变形的倾向，这继而导致压缩时反作用力的损失。
本领域所需要的是一种RF器件测试设备，其保持良好的信号完整性，并且能够测试具有非常小的接触垫的器件，或者测试具有非典型形状的垫的器件(诸如在拐角斜面和凹形垫中)，同时防止组装期间接触引脚掉落，并且提供针对压缩的良好反作用力持续更长时间。
发明内容
本发明试图通过提供一种用于集成电路测试设备的电触头克服上述缺点，该电触头具有非常短的刚性接触引脚和短擦拭行程。本发明的接触引脚是细长导电构件，其具有在接触引脚的内端处向上的接触尖端以及允许接触引脚在测试期间从一侧到另一侧摆动和滑动的弯曲底表面。一种具有已顺时针旋转90°的字母“P”形状横截面的细长弹性体(在本专利说明书中也称为可压缩构件)，包括：“垂直部分”，其形成所谓的字母“P”的上部弯曲部分，适于紧密配合在接触引脚顶部上的向上凹陷部内；以及“水平部分”，其是所谓的字母“P”的主干或垂直线，定位在接触引脚的下顶表面和插座外壳的顶盖(我们称为插座顶盖)之间并与其接触。
“P”形弹性体提供如下多种功能：
1)防止接触引脚掉落
a.弹性体的垂直部分与接触引脚凹陷壁之间的摩擦用于将接触引脚保持就位并防止其沿垂直方向掉落。
b.弹性体的水平部分与垂直部分相交处的内边缘是弯曲的，并且适于在接触引脚中接纳钩，所述钩钩在弹性体的该部分上。这也有助于防止接触引脚沿垂直方向掉落。
2)限制接触引脚在指定范围内的水平运动
a.接触引脚在水平方向上不会被外壳的任何部分硬止动，并且因此在某种意义上在水平方向上“浮动”。弹性体的该垂直部分接合或“夹紧”接触引脚中的凹陷部，从而将接触引脚在水平方向上的运动限制在接触引脚在水平方向上运动的初始点或起始点的基点或“中心”周围的预定范围内。
3)改善接触引脚与负载板之间的电接触
a.当组装时，弹性体的水平部分被轻微压缩以提供向下的反作用力，该力作为接触引脚在位于接触引脚下方的负载板上的预加载力。
b.在测试期间，当被测器件(DUT)下降到接触引脚的接触尖端上时，弹性体的水平部分被压缩。这又转化为垂直部分中的扭转力，该扭转力最终变成接触引脚的凹陷部上的向下力。这样，随着DUT下降到接触尖端上，接触引脚与负载板之间的电接触得到改善。
4)延长弹性体的寿命
a.弹性体内压缩力和扭转力的分离起到延长弹性体弹力的作用。在一些使用仅具有单个“部分”的弹性体的现有技术诸如圆形或矩形弹性体中，任何压缩和扭转(扭曲)力作用在整个弹性体上。这更快地导致弹性体的永久变形，从而导致弹力减小。然而，在具有限定的水平部分和垂直部分的本发明的弹性体中，在测试期间产生的压缩力集中朝向水平部分，而在测试期间产生的扭转力集中在垂直部分上。因此，弹性体需要更长的时间来永久变形，并且因此在更长的时间内保持弹力。
5)在DUT上实现短擦拭行程
a.弹性体的“P”形状允许接触尖端相对于DUT的短擦拭行程(SWS)。下降DUT至接触尖端上在弹性体的水平部分上产生压缩力。这转化为弹性体垂直部分中的顺时针扭转力。该顺时针扭转力沿向外方向作用在接触引脚凹陷部上，使接触引脚沿着负载板向外滑动。接触引脚沿着负载板的这种滑动使得接触尖端沿着DUT接触垫具有比接触引脚未滑动的情况更短的擦拭行程。
因此，本发明涉及一种用于集成电路测试设备的电触头，包括：插座外壳，其包括插座顶盖；成排布置的多个接触引脚，每个接触引脚包括弯曲底表面、邻近向上凹陷部的下顶表面、上顶表面和接触尖端；由垂直部分和水平部分形成的细长可压缩构件，所述垂直部分设计成使得接触引脚的每个所述向上凹陷部紧密配合在该垂直部分周围，并且水平部分的底表面与接触引脚的下顶表面齐平接触，并且水平部分的顶表面与插座顶盖的一部分接触。
在优选实施方案中，上顶表面和下顶表面位于基本水平的平面上，并且上顶表面定位成高于下顶表面。
在另一个优选实施方案中，在可压缩构件上，垂直部分和水平部分彼此相交处的内边缘形成为弯曲边缘。接触引脚在上顶表面和向上凹陷部彼此相交处具有钩，使得钩适于至少部分地抓在可压缩构件的弯曲内边缘上。这基本上防止了接触引脚向下掉落。
在又一个优选实施方案中，当电触头处于未压缩状态时，接触引脚的上顶表面与插座顶盖的一部分接触，从而防止接触尖端上升到预定高度以上。这样，插座顶盖用作硬止动件以防止接触尖端过度延伸。
在另一个优选实施方案中，接触引脚具有向外并且邻近下顶表面的垂直外表面。在该实施方案中，该外表面与插座外壳具有足够的间隙，使得当在测试期间向下按压接触尖端时，接触引脚的所产生的运动不会导致所述外表面或接触引脚的任何其他部分与插座外壳接触。即使在测试期间允许接触引脚的弯曲底表面沿着负载板接触垫滑动也是如此，这种滑动在负载板上产生“擦拭效果”。
在优选实施方案中，可压缩构件具有“P形”横截面，其中垂直部分形成字母“P”的弯曲上部，并且水平部分形成字母“P”的垂直线或主干。向上凹陷部包括凹形弯曲部，并且垂直部分的底侧包括凸形弯曲部，该凸形弯曲部与向上凹陷部的所述凹形弯曲部匹配并紧密配合。
在另一个优选实施方案中，可压缩构件由硅橡胶制成。
成排布置的多个触头全部与单个可压缩构件配对，形成一组。在优选实施方案中，这些组中的四个围绕插座外壳内的方形构造布置。
在优选实施方案中，插座外壳由工程塑料诸如Torlon制成。
根据以下公开和所附权利要求，其他目的和优点将更加明显。
附图说明
图1示出了本发明的一个实施方案中处于未压缩状态的电触头的前剖视图。
图2示出了本发明的一个实施方案中处于压缩状态的电触头的前剖视图。
图3示出了本发明的一个实施方案中的可压缩构件的自底向上透视图。
图4示出了本发明的一个实施方案中以方形构造布置的四组电触头和可压缩构件排的自底向上透视图。
图5示出了本发明的一个实施方案中的插座外壳的倒置透视图。
图6示出了本发明的一个实施方案中的插座外壳和可压缩构件的倒置透视剖视图。
图7示出了本发明的一个实施方案中的完整组件的倒置透视剖视图。
图8示出了本发明的一个实施方案中的完整组件的前剖视图。
具体实施方式
需注意，以下详细描述针对集成电路测试设备的电触头，并且不限于任何特定尺寸或构造，而事实上多种尺寸和构造落在以下描述的一般范围内。
附图中编号元件的列表：
接触引脚、10，接触引脚外表面、11，接触引脚底表面、(12)接触引脚的下顶表面、14，接触引脚的凹陷部、15，接触引脚的上顶表面、,16，接触引脚钩、17，接触引脚的接触尖端、18，可压缩构件、20，可压缩构件的垂直部分、22，可压缩构件的水平部分、24，可压缩构件的水平部分底表面、242，可压缩构件的水平部分顶表面、244，可压缩构件的内边缘、25，插座外壳、30，插座顶盖、32，插座壁、,34，插座腔、,36，插座缝、38，负载板、(40)。
具体实施方式
参考图1，示出了本发明的电触头处于初始未压缩状态。一种刚性接触引脚10，其包括位于内端的接触尖端18、沿着接触引脚10的底侧从内端延伸到外端的弯曲底表面12、位于接触尖端18附近并通过向上弯曲凹陷部15与位于外端附近的下顶表面14分离的上顶表面16。上顶表面16位于比下顶表面14更高的位置，并且两者都在基本水平的平面上。在接触引脚10的外端并且向外的是外表面11。在上顶表面16与凹陷部15的起点相交的位置，存在钩17，钩包括类似峭壁的向外突出部。
术语“弹性体”和“可压缩构件”意思完全相同，并且在本专利说明书中可以互换。
具有顺时针旋转90°的字母“P”形状横截面的细长弹性体或可压缩构件20设置有“P”形横截面，包括：垂直部分22，其形成所谓的字母“P”的上部弯曲部分，适于紧密配合在接触引脚上的向上凹陷部的曲面内；以及水平部分24，其形成具有底表面242和顶表面244的所谓的字母“P”的主干或垂直线。
提供插座外壳30，其具有插座顶盖32和插座壁34。可压缩构件20夹在下方的接触引脚10与上方的插座顶盖32之间。接触引脚10的钩17“钩”入由平坦插座顶盖32和内弯曲部25的曲面形成的缝隙。这有助于防止接触引脚10在放置在负载板40上之前掉落。垂直部分22与凹陷部15的紧密配合在垂直部分22与凹陷部15的壁之间产生摩擦，这进一步固定接触引脚10并防止其掉落。
一旦放置在负载板40上，水平部分24即存在轻微压缩，这在位于其下方的负载板40上产生接触引脚10的向下预加载力。
参考图2，示出了处于压缩状态的本发明的电触头，其是在测试期间所呈现的状态。在测试期间，将被测器件DUT下降到接触尖端18上。这使得接触引脚10围绕底表面12的一部分沿顺时针方向摆动，并且底表面12沿着负载板40向左或向外滑动一小段距离，使得接触引脚10的下顶表面14向上移动并将可压缩构件20的水平部分24压靠在插座顶盖32上。水平部分24的这种压缩作为顺时针扭转力传递到垂直部分22，其压缩到凹陷部15中并且将接触引脚10的向下力提供到负载板40中。这样，随着DUT下降到接触尖端18上，接触引脚10与负载板40之间的电接触得到增强。垂直部分22中的这种顺时针扭转力也沿向外或向左方向作用在凹陷部上，这使得接触引脚10沿着负载板40向外滑动。接触引脚10沿着负载板40的这种滑动使得接触尖端18沿DUT接触垫具有比接触引脚10未滑动的情况更短的擦拭行程。
当DUT被抬起时，由可压缩构件20内的压缩产生的反作用力使得接触引脚10沿逆时针方向摆动，并且向右滑回到其初始位置。在接触引脚10的外表面11与插座30的插座壁34之间提供足够的间隙，以允许这些运动，而外表面11不与插座壁接触34，因此减少了接触引脚10的磨损。
仍然参考图2，可以看出，限定的水平部分24和垂直部分22允许可压缩构件20内的压缩力和扭转力的分离。这用于延长可压缩构件20的弹力。在测试期间产生的压缩应力集中朝向水平部分24，而在测试期间产生的扭转应力集中在垂直部分22上。因此，弹性体永久变形需要更长的时间，并且因此与使用不能分离测试产生的压缩力和扭转力的可压缩构件的现有技术相比，弹性体保持弹力的时间更长。
图3示出了本发明的一个实施方案中的可压缩构件20的自底向上透视图。可以看到垂直部分22、水平部分24、水平部分底表面242和内边缘25。
图4示出了本发明的一个实施方案中以方形构造布置的四组电触头和可压缩构件排的自底向上透视图。成排布置的多个接触引脚10与单个可压缩构件20配对，形成一组电触头。提供插座外壳30以固定以方形构造布置的这些电触头中的四个。
图5示出了本发明的一个实施方案中的插座外壳30的倒置透视图。插座外壳30具有方形构造，其中插座腔36在插座外壳30的每一侧附近切出并与其对齐。插座腔36从插座外壳30的底侧切出，并且在插座外壳30的顶侧留有一层，其形成插座顶盖32。每个插座腔36适于接纳一个可压缩构件20。在每个插座腔36处，还设置有垂直于插座腔36的长度延伸的多个插座缝38。在可压缩构件20已经放入插座腔36中之后，每个插座缝38适于接纳一个接触引脚10。在每个插座缝38的外端可以看到插座壁34。
图6示出了本发明的一个实施方案中的插座外壳30和可压缩构件20的倒置透视剖视图。该图示出了组装到插座腔36中的可压缩构件20，其中水平部分24放置成与插座顶盖32接触。可压缩构件20通过可压缩构件20与插座腔36的壁之间的摩擦以及在插座缝38之间形成的板牢固地保持在插座腔36内。这里还示出了插座壁34。
图7示出了本发明的一个实施方案中的完整组件的倒置透视剖视图。图8示出了相同实施方案中的完整组件的前剖视图，但是是组件已经被向上翻转之后的视图。各排接触引脚10组装在可压缩构件20上，可压缩构件又组装在插座腔36中。每个接触引脚10开槽到插座缝38的一个中。每个接触引脚10上的钩17固定在由平坦插座顶盖32和可压缩构件20的内弯曲部25的曲面形成的缝隙中。当组件向上翻转时，这防止接触引脚10从组件上掉落。在组件内可以清楚地看到垂直部分22和水平部分24的取向。插座壁34示出为具有与接触引脚10的间隙。
本发明的可压缩构件20由弹性材料诸如硅橡胶制成。
本发明的插座外壳30由工程塑料诸如Torlon制成。
接触引脚10由导电材料诸如铜合金制成。
虽然已经描述和示出了本发明的几个特别优选的实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种变化和修改。因此，下面的权利要求旨在包含在本发明范围内的这些变化、修改和应用领域。
Claims (14)
1.一种用于集成电路测试设备的电触头，其特征在于,电触头包括：
带插座顶盖(32)的插座外壳(30)；
成排布置的多个接触引脚(10)，每个接触引脚包括弯曲的底表面(12)、与向上的凹陷部(15)相邻的下顶表面(14)、上顶表面(16)和接触尖端(18)；
由垂直部分(22)和水平部分(24)形成的细长可压缩构件(20)，垂直部分(22)设计成使得每个向上的凹陷部(15)紧密配合在其周围，并且水平部分(24)的底表面(242)与下顶表面(14)齐平接触，并且水平部分的顶表面(244)与插座顶盖(32)的一部分接触。
2.根据权利要求1所述的用于集成电路测试设备的电触头，其特征在于,上顶表面(16)和下顶表面(14)位于基本水平的平面上，并且上顶表面(16)定位成高于下顶表面(14)。
3.根据权利要求1所述的用于集成电路测试设备的电触头，其特征在于,垂直部分(22)和水平部分(24)彼此相交处的压缩构件的内边缘(25)形成为弯曲部，并且接触引脚(10)还包括上顶表面(16)和向上的凹陷部(15)彼此相交处的钩(17)，使得钩(17)适于至少部分地抓在内边缘(25)上，从而基本上防止接触引脚(10)向下掉落。
4.根据权利要求1所述的用于集成电路测试设备的电触头，其特征在于,垂直部分(22)与凹陷部(15)之间的摩擦用于防止接触引脚(10)向下掉落。
5.根据权利要求1所述的用于集成电路测试设备的电触头，其特征在于,电触头处于未压缩状态时，上顶表面(16)与插座顶盖(32)的一部分接触，从而防止接触尖端(18)上升到预定高度以上。
6.根据权利要求1所述的用于集成电路测试设备的电触头，其特征在于,邻近的下顶表面(14)的接触引脚(10)的垂直外表面(11)与插座外壳(30)具有足够的间隙，使得当向下按压接触尖端(18)时，接触引脚(10)的所产生的运动不会导致外表面(11)与插座外壳(30)接触。
7.根据权利要求1所述的用于集成电路测试设备的电触头，其特征在于,向上凹陷部(15)包括凹形弯曲部，并且垂直部分(22)的底侧包括凸形弯曲部，凸形弯曲部与向上凹陷部(15)的凹形弯曲部匹配并紧密配合。
8.根据权利要求1所述的用于集成电路测试设备的电触头，其特征在于,可压缩构件(20)的垂直部分(22)接合或“夹紧”凹陷部(15)，并因此将接触引脚(10)在水平方向上的运动限制在接触引脚在水平方向上的初始点或起始点的基点或“中心”周围的预定范围内。
9.根据权利要求1所述的用于集成电路测试设备的电触头，其特征在于,在测试期间产生的压缩应力集中朝向水平部分(24)，而在测试期间产生的扭转应力集中在垂直部分(22)上。
10.根据权利要求1所述的用于集成电路测试设备的电触头，其特征在于,随着被测器件下降到接触尖端(18)上，水平部分(24)受到压缩，这在垂直部分(22)中产生扭转力，然后扭转力转化为凹陷部(15)上的向下力，从而改善接触引脚(10)与负载板(40)之间的电接触。
11.根据权利要求1所述的用于集成电路测试设备的电触头，其特征在于,随着被测器件下降到接触尖端(18)上，水平部分(24)受到压缩，这在垂直部分(22)中产生扭转力，扭转力然后转化成凹陷部(15)上的向外的力，从而使得接触引脚(10)沿着负载板(40)向外滑动。
12.根据权利要求1所述的用于集成电路测试设备的电触头，其特征在于,可压缩构件(20)由硅橡胶制成。
13.一种集成电路测试设备，其特征在于,包括围绕所述插座外壳(30)内的方形构造布置的四组如权利要求1所述的电触头。
14.根据权利要求1所述的集成电路测试设备，其特征在于,插座外壳由工程塑料制成。
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