CN1264470A - 导电测头 - Google Patents

Abstract

一种导电测头,它具有一个包括由热膨胀系数小的材料构成的带孔板状件的容纳部。用于高温氛围时,可尽量缩小容纳部件热膨胀以避免间隔测头之间的累积位置偏差,确保测头的高位置精度。容纳部件由许多薄板构成的叠层结构时,可以通过蚀刻方式给薄板开孔,有助于成批生产。由于对孔的内周面进行绝缘处理,所以容纳部件可以是由热膨胀系数小的导电材料制成的,于是扩宽了容纳部件材料的选择范围。

Description

导电测头

技术领域

本发明涉及一种用螺旋压簧使导电针弹性偏置地构成的导电测头。确切地说，本发明涉及一种适于进行印刷电路板与半导体元件检查和晶片测试的上述形式的导电测头。

背景技术

过去，在印刷电路板的印刷线路和半导体制品等的电气检查所用接触探针的导电测头中，导电针在轴线方向上伸缩自由地支承在容纳筒内并且它在其伸出方向上是不能拔出来的，而且在伸出方向上通过螺旋压缩弹簧使导电针弹性偏置。这样的导电测头使导电针的伸出方向前端弹力接触检查对象并在检查对象与外部回路之间传递电气信号。

另外，为了对具有许多个检查点的基板和多引线的半导体元件进行多点同时测试和检查，在支承板上设置许多保持孔，同一申请人已经就导电针和螺旋压簧容放于各孔内的导电测头构造提出了申请(例如，参见特开平6-201725)。

根据上述结构，由于不必将每个导电针制成许多个容纳管，同时由于不必设置其他零件的容纳部，所以能够尽量缩小各导电针之间距离，结果产生了适当对应于检查对象侧小间距化的效果。

由于上述导电针和导电螺旋弹簧容放在孔中，所以可加工绝缘树脂板和陶瓷而制成支承板。但是，在使用例如直径超过100毫米的大面积支承板并使用于高温氛围下时，就会因热膨胀造成各孔(导电针)相对位置的变化。

发明概述

鉴于这样的现有技术问题，本发明的主要目的是提供一种可以高密度配置的且即使在高温氛围中也能获得适当性能的导电测头。

本发明的第二目的是提供一种具有低成本紧凑构成的且即使在高温氛围下也能获得适当性能的导电测头。

本发明的第三目的是提供一种适于大量生产的且即使在高温氛围下也能获得适当性能的导电测头。

本发明中，通过提供这样的导电测头来实现发明目的，它具有：由贯通包括至少一片板材的容纳部件的且在上述容纳部件第一侧上限定小径部的容纳孔构成的容纳部，在上述容纳部件的第二侧上具有与上述容纳孔相对印刷线路的且安装在上述容纳部件第二侧上的基板，可轴向滑动地容纳在上述容纳孔中的、并且具有适于从上述小径部向外突出的头部和有与设置在该头部底侧对应环状肩部配合的环状肩部的导电针，为使上述导电针以从上述小径部中向外突出地偏置而相对上述导电针同轴地容放在上述容纳孔中的螺旋压簧，所述容纳部件是用热膨胀率小的材料制成的。

通过这样的设计，由于热膨胀小，所以即使在高温氛围下使用，也可极力防止导电测头的位置偏斜。由于容纳部件被制成许多薄板堆积的结构，能够容易地进行容纳孔的加工，能够适应大量生产。在这种情况下，能够容易地将构成上述容纳部件的最外层薄板的容纳孔制成小直径而形成小径部。

可以容易地从金属材料中挑选到具有所需机械性能以及低热膨胀率的材料。但是，由于金属材料一般是导电的，所以必须使容纳部件相对导电针电气绝缘。随着导电测头的小型化，由于难于形成物理绝缘层，所以最好通过容纳部件材料的化学反应形成绝缘膜。这样的绝缘膜通常能够通过氧化容纳部件材料或者通过化学蒸镀而形成。当容纳部件是由硅晶片制成时，也能够通过化学蒸镀成型方式形成绝缘膜。另外，绝缘膜最好是由耐久性能强且化学稳定的二氧化硅构成的绝缘膜。

螺旋压簧最好是由导电材料制成的，因此适于使电气信号应该从导电针起传递到上述基板的配线印刷线路上。这样一来，无须采取别的手段来实现电气信号从导电针到基板的传递。

图面的简要说明

以下，参见图面来详细说明本发明的优选实施例。其中：

图1是表示本发明适用的导电测头形状的纵截面图；

图2是表示本发明适用的导电测头的其他实施例的且对应于图1的视图。

实施本发明的最佳实施例

图1是表示本发明适用的导电测头1的形状的纵截面图。为了对设有许多个被接触点的检查对象进行多点同时测试，通常并排设置多个地使用如图所示的导电测头1。

在导电测头1中，在图的下侧设置了由老化插件板等构成的基板2。在基板2的上侧上，一体地设置与其上表面同平面的印刷线路2a。在如图所示的上述基板2的上表面上，在负载状态下设置容纳部件3。容纳部件3与基板2可以通过图中未示出的弹簧等连接手段连成一体地使用。

在容纳部件3上，在厚度方向上贯通地形成了朝向上述印刷线路2a地开设的容纳孔4，在如图所示的容纳部件3的上端部上同轴地开设比容纳孔4还小的小孔部5。比容纳孔4内径还小一些的螺旋压簧6大致同轴地容放在容纳孔4内。同时，导电针7的一部分同轴地容放在如图所示的容纳孔4的上侧部分中。

导电针7是由通过小孔部5同轴支承的针头7a、容放在容纳孔4内的且比小孔部5直径大一些的凸缘部7b、比螺旋压簧6的内径略大的轴环部7c、比螺旋压簧6的内径小一些的轴部7d依序同轴形成的，并且导电针可以通过上述小孔部5伸到外面(图中的上方)。

容放在容纳孔4内的螺旋压簧6在压缩变形状态下安装在基板2和凸缘部7b之间，通过螺旋压簧6的弹性力使导电针7的针头7a有向外突出的趋势。因此，在装配状态下，凸缘部7b的环状肩7f弹性地抵靠在以容纳孔4的小孔部5为边界地形成的径向向内的肩部4a上，由此阻止了导电针7的弹出。通过将螺旋压簧6的上端弹性镶嵌在导电针7的轴环部7c上而保证了导电针7与螺旋压簧6之间的电气连接。

当用这样组装起来的导电测头1检查半导体元件等的被检查体8时，使导电针7的针头7a接触被检查体8的触点8a并且在其与基板2之间进行电气信号传递。在本发明的导电测头1中，如图1所示，螺旋压簧6因压缩变形而弯曲，所以螺旋压簧6的内周部的一部分接触轴部7d。至于螺旋压簧6，在图1所示的待机状态(组装状态)下，它从与轴部7d接触部分起直到与印刷线路2a接触的螺圈端为止地被密绕起来。

因此，电气信号从导电针7的轴部7d起沿轴线方向流过螺旋压簧6的密绕部6a而到达印刷线路2a。由于电气信号不是螺旋地流过密绕部6a，而是在螺旋压簧6的轴线方向上流过，所以在高频情况下尤其是增强了低感抗和低电阻化。

如图所示，在平面状触点8a的场合中，导电针7的针头7a的接触突出端成尖角形，可以穿破表皮等地使导电针针头接触端可靠接触，在被检查体触点为焊点时，导电测头7的头部突出端形状也可以成平面形状。

本发明的导电测头适用于对许多触点同时进行接触检查。因此，尽管在图1中只示出了一个，但是可以在具有比较宽广面积(直径100毫米以上)的容纳部件3上并排设置许多个地使用图1所示的导电测头1。此时，当在高温氛围下进行检查等时，因容纳部件3的热膨胀而产生的影响大，在许多个导电测头1相互分离的情况下，即使其中一些与对应于被检查体的触点对接，另一些也会对不准对应的触点。

对此，根据本发明，容纳部件3用由玻璃、陶瓷等非金属材料以及硅、因瓦合金材料等金属材料构成的热膨胀系数小的材料形成。另外，由于因压缩变形而弯曲的螺旋压簧6接触容纳孔4的内周面，所以在用硅和因瓦合金材料形成容纳部件3的情况下，必须阻止电流流向容纳部件3。

根据本发明，在图1所示的容纳孔4和小孔部5的内周面上形成了作为绝缘处理物的绝缘膜9。这样一来，也可以将热膨胀系数小的导电材料用于容纳部件3，由此能够确保容纳部件3之间的绝缘性。

尤其是可以将在硅晶片上单纯加热而形成的氧化皮用作绝缘膜9。这样一来，由于可以通过蚀刻等加工方法对应大量地加工，所以在每个容纳孔4处形成绝缘膜9是不成问题的。至于绝缘膜9，它不局限于上述氧化皮，也例如可以制成树脂和陶瓷等材料表皮。另外，作为覆膜成型方法，蒸镀(CVD等)也是有效的。

不用说，在容纳部件3由玻璃、陶瓷等非导电材料构成的情况下，不用进行容纳孔4的绝缘处理。

图2是与图1相同的表示容纳部件3的其他实施例的图。与图1所示实施例相同的部分用相同标记表示并省去了对它们的详细说明。在图2所示的实施例中，许多片薄板10a-10f堆积起来构成了容纳部件3并形成了与图1相同的容纳孔4以及小孔部5。就是说，在图2的最上层薄板10a上开设了小孔部5，在摞在其下面的其它薄板10b-10f上在层层堆积的状态下分别开设了形成容纳孔4的直径相同的孔。

这些薄板10a-10f相互间通过粘接材料相连或者扩散接合或通过钎焊等方式相互固定。由这样形成一体的各薄板10a-10f构成了容纳部件10，在容纳孔4和小孔部5的内周面上如上所述地形成了绝缘膜9，其效果与上述情况相同。绝缘膜9能够以除了CVD、氧化外的其他方式附着方式形成，而且能够在薄板10a-10f组装前或之后进行。

根据这种叠层构造，由于给薄板加工了孔，所以能够容易地进行容纳孔4和小孔部5的制作，在容纳部件是上述因瓦合金材料和硅的情况下，由于可以进行蚀刻等成批处理，所以当在一片板材上进行许多孔的加工和大量生产时，能够缩短每个导电测头的加工时间，并提高了成本降低效果。

根据本发明，由于在热膨胀率小的容纳部件上开设孔而形成了容纳部，所以即使在高温氛围下使用时，容纳部件的热膨胀也小，当设置许多个导电测头时，在测头相互分开情况下的彼此间距离也没有大的变化，由此能够防止高温下许多个导电测头间的偏移。而且，由于叠放薄板地构成了容纳部件，所以能够容易地通过蚀刻等工艺进行薄板开孔加工。另外，由于对孔的内周面进行绝缘处理，所以热膨胀率小，因此能够用导电材料形成容纳部件并且能够扩宽容纳部件材料的选择范围。

虽然以上描述了本发明的特定实施例，但是从业者还可以在不超出权利要求书范围所述的本发明概念的前提下作出各种变形和改动。

Claims (9)

1.一种导电测头，其特征在于，它具有：

由在包括至少一片板材的容纳部件贯通的且在上述容纳部件第一侧上确定小径部的容纳孔构成的容纳部，

在上述容纳部件的第二侧上具有与上述容纳孔相对印刷线路的且安装在上述容纳部件第二侧上的基板，

可轴向滑动地容纳在上述容纳孔中的、并且具有适于必然从上述小径部向外突出的头部和有与设置在该头部底侧的对应环状肩部配合的环状肩部的导电针，

为使上述导电针具有从上述小径部中向外突出地偏置而相对上述导电针同轴地容放在上述容纳孔中的螺旋压簧，

所述容纳部件是用热膨胀率小的材料制成的。

2.如权利要求1所述的导电测头，其特征在于，上述容纳部件的上述材料大致是导电的，在上述容纳孔的内周面上设置绝缘膜。

3.如权利要求2所述的导电测头，其特征在于，上述螺旋压簧是由导电材料制成的，所述导电测头适于应该将电气信号从上述导电针起传递给上述基板的上述印刷线路。

4.如权利要求1所述的导电测头，其特征在于，上述容纳部件是由许多片薄板堆积构成的。

5.如权利要求1所述的导电测头，其特征在于，位于容纳部件的第一侧上的上述薄板具有可限定出上述小径部的小径容纳孔。

6.如权利要求2所述的导电测头，其特征在于，上述容纳部件包括金属板，上述绝缘膜是通过上述容纳部件材料的化学反应形成的。

7.如权利要求6所述的导电测头，其特征在于，上述容纳部件包括硅晶片，上述绝缘膜是通过使上述容纳孔内周面氧化而形成的。

8.如权利要求6所述的导电测头，其特征在于，上述容纳部件包括硅晶片，上述绝缘膜是通过在上述容纳孔内周面上进行化学蒸镀而形成的。

9.如权利要求6所述的导电测头，其特征在于，上述容纳部件包括金属板，上述绝缘膜是通过在上述容纳孔内周面上进行化学蒸镀而形成的。

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