CN1284283C - 接触器 - Google Patents

Abstract

通过具有脚部(2b)、体部(2c)和用闭式绕法绕成的颈部(2a)的接触弹簧(2)和、可伸出所述脚部(2b)和颈部(2a)并防止体部(2c)的脱落的容纳孔(7)的托架(6)和、具有用于嵌套在所述颈部(2a)上的导向孔(3)的悬浮式导向板(5)和、设置在所述托架和导向板(5)之间的支撑弹簧(15)得到同样的接触电阻。

Description

接触器

技术领域

本发明涉及具有能把半导体组件的基板的电接点和布线板的导体部进行电连接的接触弹簧的导电性接触器(conductive contactor，以下称接触器)。

背景技术

图1-图3B表示现有的纵型接触器100。图1是接触器100的平面图、图2是接触器100的重要部分截面图；图3A是表示为了进行半导体组装件P的通电测试而在所述组装件P和布线板4之间装入接触器100之后的状态的截面图；图3B是表示为了得到所述通电测试必须的接触电阻而施加外部压力后的状态下的截面图。

所述接触器100由接触弹簧2和托架6以及悬浮式导向板5(floatingguide plate，以下称为导向板)构成，所述接触弹簧2如图1所示成矩阵式配置、如图2所示上下方向长且有许多(数十～数千根)根；所述托架6为板状，保持所述弹簧2的下部并对布线板4的导体部4a进行定位；所述悬浮式导向板5把弹簧2的上部捕捉导向，使其与半导体组装件P的基板P1的背面的接点P2对中。

所述各个接触弹簧2，如图2所示，具有直径比较大并稍长的体部2c和从此体部2c的上端部向上方延伸出的比较小的直径的颈部2a和从体部2c的下端部缩径为锥形并向下延伸出的稍短的脚部2b，并且，从体部2c向颈部2a变径形成肩部2d，从体部2c向脚部2b变径而形成坐部2e。接触弹簧2由绕成螺旋弹簧的单一的导电型弹簧钢线构成，在弹簧2的常态(即无负荷状态)，除去上下的端部的体部2c的中间部是由节距比钢线径大的线圈(以下称节距线圈)构成的，剩下的部分(即，颈部2a和体部2c的上端部、下端部和脚部2b)是由有与钢线径实质上相同节距的线圈(以下称闭式线圈)构成的。闭式线圈的部分与相邻的圈线之间无缝隙地接触、可作为筒状导体发挥功能。

托架6如图2所示，有互相平行的上侧面6a和下侧面6b，并有下侧弹簧保持孔7和贯穿孔7d，所述下侧弹簧保持孔7口径大于弹簧体部2c，在上侧面开口，并向下延伸；所述贯穿孔7d口径小于弹簧坐部2e，在下侧面6b开口并与保持孔7连通，利用从保持孔7向贯穿孔7d的缩径变化形成锥形状的段部11。

把接触弹簧2放入保持孔7后，在所述座部2e在所述段部11入座的状态下弹簧2停止下来，由保持孔7保持直立状态、弹簧2的上半部分从托架上侧面6a突出来，脚部2b的下端从托架下侧面6b突出来。

导向板5也如图2所示，有相互平行的上侧面5a和下侧面5b，并有在下侧面开口并向上方延伸的口径比弹簧体部2c大的弹簧保持孔9和在上侧面开口并向下方延伸的口径比弹簧体部2c小并与保持孔9连通的导向孔3，利用从保持孔9向导向孔3缩径变化形成锥状的段部8。

此导向板5如图1所示具有正方形或长方形的外形。

把导向板5的保持孔9嵌套在从托架上侧面6a突出来的弹簧2的上半部上，放开导向板5后，导向板5一面把导向弹簧2的颈部2a从保持孔9引导入导向孔3，一面下降，所述段部8与所述肩部2d抵接，然后把每根弹簧2压缩至对应导向板5的自重量L5的长度，并在此状态下停止、托架6和导向板5之间的距离d是适合通电测试的数值。此时，弹簧2的颈部2a，在比导向板上侧面5a低的位置，上端在导向孔3的上半部的位置。如把各弹簧2的总负重量用Lt表示，接触器100的常态(图2)下即为Lt＝L5。

接触器100是以在托架下侧面配设有布线板4的组装件的状态(从图3A取掉组装件P的状态)提供给通电测试用的。

在此状态下，与托架下侧面6b紧贴的布线板4的上侧面和导体部4a的上侧面与接触器弹簧2的脚部2b下端线接触，弹簧2的座部2e被从托架6的段部11抬起，由此相应地，导向板5也被抬起，其与托架6的距离d增大。

在半导体组装件P的通电测试进行时，首先，按图3A所示那样，组装所述组装件P。也就是说，把组装件P的基板P1的背面上突出设置的例如半球状的电接点P2嵌入导向板5的导向孔3中，让基板P1的背面在导向板上侧面5a上入座。接点P2是圆柱状的，抵接在可挠的颈部2a的上端，通过与此上端的内径部线接触，颈部2与接点P2对中。

在此组装状态，一根弹簧上所受的组装件的负重Lp作用在各个弹簧2上，弹簧2相应地压缩，托架6和导向板5之间地距离d相应减小为do，弹簧2的总负重Lt为Lt＝L5+Lp。

此时，因为弹簧2的肩部2d承受着导向板5的段部8，所以颈部2a进入到导向孔3的深度对于各弹簧是一定的，其颈部2a与所对应的接点P2之间的接触程度由接点P2进入导向孔3的深度所决定，因此由于基板P1的背面和导向板5的上侧面5a的面接触的不均等和接点P2的制造上的不一致，使颈部2a和接点P2之间的接触电阻比起图1所示接触弹簧2的位置稍有变化，变得不相同。

因此，如图3B所示，把外力均等地施加在导向板5上，此外力使每一根弹簧上的附加负重成为规定值La；通过使基板P1的背面和导向板5的上侧面5a均等地面接触来达成所述接触电阻的均等，在此基础上，进行组装件P的通电测试。此时，弹簧2缩短与外力相应的长度、托架6和导向板5之间的距离d减少为dt、弹簧2的总负重Lt成为Lt＝L5+Lp+La。

发明内容

本发明人在进行使所述接触电阻的均等化时，注意到以下几点：

(1)在把许多的接触弹簧2对于接点P2高精度地确定位置时，必须有托架6和导向板5。

(2)因为导向板5的外形精度与接点P2的位置精度不同，所以不与托架6或组装基板P1连在一起，以悬浮式为佳。

(3)把保持许多接触弹簧2的托架6的板厚增加以提高刚性的同时，把悬浮式导向板5的板厚减少以降低刚性，通过这种方法，使基板P1的背面和导向板5的上侧面5a能较易于均等地面接触。

(4)但是，如把承受许多接触弹簧2的弹簧力的导向板5的刚性降低，会受到弹簧力的局部矢量和以及整体的矢量和对应的应力而增加变形的倾向，使基板P1的背面和导向板5的上侧面5a难于均等地面接触。

(5)即使让基板P1的背面和导向板5的上侧面5a实现均等地面接触，在用弹簧2的肩部2d支撑段部8的结构下，因为弹簧2的颈部2a和接点P2之间的接触程度依存于接点P2进入导向孔3的深度，如果有接点P2的突出的大小等的制造上的不一致，就得不到同样的接触电阻。

(6)接触弹簧2兼有支撑功能(Lt+Lp)和弹性接触功能(对La的反作用力)。因此缺乏弹簧刚度设计的自由度。

(7)如用接触弹簧2单独支撑导向板5，由于弹簧的根数或弹簧力的变化所引起的外压La的过大或者过小会导致耐久性的降低或者测试精度的降低。

(8)如导向板5受到接触弹簧2的负重而产生翘曲变形后，会导致耐久性的降低及例如和焊锡球接点P2的接触不良而引起的测试精度的降低。

此发明，是鉴于上述(1)-(8)项，特别是(5)、(6)项而作出的，其目的为提供一种接触电阻均等的接触器。

此发明，目的是提供，不论接触弹簧的设置根数的数量为多少，都能得到安定的动作，还可防止导向板的翘曲，具有耐久性，能得到安定的导电性的接触器。

此发明的目的还在于，提高接触弹簧的弹簧刚度的设计自由度。

为达成上述目的的权利要求1所记载的发明的接触器，其特征是，它包括接触弹簧，所述接触弹簧有脚部和体部及闭式绕法的颈部；托架，所述托架有允许所述脚部和颈部的突出并防止体部的脱落的容纳孔；悬浮式的导向板，此导向板有用于嵌套在所述颈部的导向孔；设置在所述托架和导向板之间的支撑弹簧。

利用权利要求1所述的发明，因为可以把接触弹簧的颈部插入导向板的导向孔内期望的长度，即使半导体组装件的接点有制造上的不一致，也能得到均等的接触电阻，另外，因为导向板是被支撑弹簧支撑的，可以增加接触弹簧的弹簧刚性设定的自由度。

权利要求2所述的发明，即，在具有接触弹簧的接触器中，半导体组装件的基板的接点被嵌入所设置的导向孔，所述接触弹簧的颈部被嵌入所述导向孔中与所述接点电接通，同时，所述接触弹簧的脚部与布线板的导电部电接通，其特征是，所述导向孔是贯通设置在导向板上的，并具有可插通所述颈部的孔径；所述导向板被设置成可相对可伸缩容纳所述接触弹簧的托架进退；所述颈部由闭式绕法形成，从所述托架向外突出，同时滑动自由地插入所述导向孔中；所述导向板由支撑弹簧支撑，被弹性推向离开所述托架的方向。

这样，因为在权利要求2所述的发明中，接触弹簧被安装为，在托架中可伸缩地被容纳的同时，其颈部向托架的外方突出，并可滑动自由地插入导向板的导向孔中，所以组装时导向板不会受到任何接触弹簧的负重。

另外，因为导向孔有接触弹簧的颈部可插通的孔径，所以比所述颈部的外径大的基板的接点也可嵌入定位。

并且，因为弹性作用导向板的支撑弹簧与接触弹簧是分别设置的，可以通过适当地选择支撑弹簧的弹簧力，在完全不损害电特性的同时，任意设定对导向板的向上推力。

还有，导向板与托架的间隔，通过适当选择支撑弹簧的长度，以及接触弹簧的颈部的圈数，可以完全不改变导向板的板厚以及接触弹簧的电特性，任意的设定，这样，可以容易地把导向板的上侧面设定在缩短测试时的半导体组装件的降落距离的高度上。

权利要求3所述的发明是权利要求2所述的接触器，其特征是，所述接触弹簧上镀有不易粘着焊锡的金属层。

这样，在权利要求3的发明，可预先防止测试时的半导体组装件的接点和接触弹簧的颈部的熔接。

附图说明

图1为现有的接触器的平面图。

图2为现有的接触器的重要部分截面图。

图3A表示在上述重要部分上安装半导体组装件的状态的截面图。

图3B表示在上述重要部分上进行通电测试时的状态的截面图。

图4是关于本发明的一个实施例的接触器的平面图。

图5为上述实施例的重要部分截面图。

图6A表示在上述重要部分上安装半导体组装件的状态的截面图。

图6B表示在上述重要部分上进行通电测试时的状态的截面图。

具体实施方式

以下，根据图4、5、6A、6B说明此发明的一个实施例。与图1、2、3A、3B对应的部件用相同的符号表示以省去重复说明、就不同的结构进行说明。

图4时涉及本发明的一个实施例的纵型接触器10的平面图，图5为其重要部分截面图，图6A、6B表示导通测试时的工作状态。

接触器10由在一定位置上配置的许多的接触弹簧2和、把这些弹簧面对布线板4定位保持的托架6和、引导从此托架突出的弹簧2的颈部2a使其与半导体组装件P的导体对接的导向板5和、把此导向板从托架支撑起来的支撑弹簧15构成。支撑弹簧15如图4所示，被设置在导向板5地中央区域51和外周区域52中，接触弹簧2被矩阵状配置在所述中央区域51和外周区域52之间地口型中间区域53之中。

接触器10设有嵌入半导体组装件P的基板P1的接点P2的导向孔3，和在让颈部2a进入此中与嵌入所述导向孔3的接点P2接触后电连接的同时，把脚部2b与布线板4的导电部4a接触后电连接的接触弹簧2。

接点P2在本实施例中设为焊锡球构成的球栅矩阵，也可用于平面格栅矩阵。

接触弹簧2，除去颈部2a较长而外，与接触器100相同，由体部2c、颈部2a以及脚部2b构成，所述体部2c至少包括一部分的节距圈而形成，所述颈部2a及脚部2b各自与体部2c的两端连续，形成比体部2c口径小的闭式线圈。这样，接触弹簧2在体部2c和颈部2a以及脚部2b的分界部形成肩部2d和坐部2e。接触弹簧2的体部2c容纳在托架6的保持孔7内，使其不能从保持孔7脱落并且可伸缩；接触弹簧2的颈部2a和脚部2b可向托架6的外部突出。

托架6由相互重合的上半部分托架61和下半部分托架62组成，布线板4配置在下半部分托架62的下侧面62b上，导向板5有与基板P1抵接的上侧面5a，被配置为对于上半部分托架61的上侧面61a可进退的状态。

在上半部分托架61上，形成有贯穿孔7a和保持孔7b，此贯穿孔7a为在上半部分托架61的上侧面61a上开的小径的孔，此保持孔7b为与所述贯穿孔7a连通，在托架61的下侧面61b开口，口径比贯穿口7a大；在保持孔7b和贯穿孔7a的边界部形成段部12。在下半部分托架62上，形成有保持孔7c和贯穿孔7d，所述保持孔7c在下半部分托架62的上侧面62a上开口，口径与保持孔7b同样，此贯穿孔7d与此保持孔7c连通，在此托架的下侧面62b开口，口径比保持孔7c小；在保持孔7c和贯穿孔7d的边界部形成段部11。

接触弹簧2，如图5所示，组装在上半部分托架61和下半部分托架62之间，其体部2c容纳在保持孔7b以及保持孔7c中，肩部2d以及坐部2e分别嵌套在段部12和段部11中。在此组装状态下，颈部2a以及脚部2b分别贯穿上半部分托架61的贯穿孔7a和下半部分托架62的贯穿孔7d向外部突出。脚部2b如图6A所示，与配置在下半部分托架62的下侧面62b上的布线板4的导电部4a接触。

导向孔3，以可插通颈部2a的孔径贯穿形成在悬浮式导向板5上，此导向板5相对于把接触弹簧2可伸缩地容纳的托架6，是可进退地配置的。

导向孔3的口径比接触弹簧2的颈部2a的外径稍大，在导向板5的厚度方向上贯穿形成，在成为半导体组装件P的基板P1的抵接面的导向板5的上侧面5a上开口。如图5所示，接触弹簧2的颈部2a可滑动自由地插入导向孔3中。

导向板5通过支撑弹簧15支撑，相对于托架6被弹性向后退方向推。

支撑弹簧15，如图5所示，被配置在托架6和导向板5之间。此支撑弹簧15，相对于有数十～数千根接触弹簧2的导向板5，例如被设有数根～数十根。支撑弹簧15，其两端分别嵌入在导向板5的下侧面5b开口的凹部5c和在上半部分托架61的上侧面61a开口的凹部61c。此时，L2t(加在弹簧2上的总负重)＝0、L15t(加在弹簧15上的总负重)＝L5。

利用接触器10，在把接点P2嵌入导向孔3的同时，可通过把基板P1与导向板5的上侧面5a面抵接来安装半导体组装件P(参照图6A，d＝do、L2t＝0、L15t＝L5+Lp)、其后加上适当的外力，克服支撑弹簧15的弹簧力，把半导体组装件P与导向板5一同按下，在接点P2和接触弹簧2的颈部2a之间加上适当的接触压进行电测试(参照图6B，d＝dt、L2t＝La·k、L15t＝L5+Lp+La(1-k)、但是可设为k的系数为＜1)、测试完成后，通过除去所述外力，导向板5由于支撑弹簧15的弹簧力回复到原位置，这样可以使半导体组装件P离开接触器10。

接触弹簧2被安装为，其体部2c在托架6中可伸缩地被容纳的同时，其颈部向托架6的外方突出，可滑动自由地插入导向板的导向孔中，这样组装时，导向板5不会受到任何接触弹簧2的负重。

接触器10，不管接触弹簧2的设置根数的数量的多少，导向板5的动作安定、并可防止由接触弹簧2的负重的附加而引起的导向板5的翘曲的发生，增加耐久性和例如与焊锡球的接触性，从而提高测试精度。

导向孔3口径大小被加工成接触弹簧2的圆筒状的闭式绕法的颈部2a可滑动自由地插入的大小，及半导体组装件P的基板P1的接点P2可容易地插入的大小。在半导体组装件P的基板P1的接点P2为球栅矩阵时，其不能形成为同样的尺寸，是在数值差范围内形成的，在与此对应的点上也可提高测试精度。不论接点P2的大小比接触弹簧2的颈部2a的外径大还是小，都由可嵌入导向孔3来确定。

因为在接触器10中，弹性支撑导向板5的支撑弹簧15是与接触弹簧2分别设计的，通过适当选择支撑弹簧15的弹簧力，可在不损害电特性的同时，设定对导向板5的推力，确保动作的安定。

根据适当选择支撑弹簧15的长度、以及接触弹簧2的颈部2a的圈数，可在不改变导向板5的板厚和接触弹簧2的结构的条件下，设定导向板5和托架6的间隔d(参照图2)，另外，因为不改变接触弹簧2的体部2c，只改变颈部2a的部分，所以可把电特性变更限制在最小范围内。

可把导向板5的上侧面5a设定为缩短测试时的半导体组装件P的降落距离的高度，在不改变现有的半导体组装件P的搬运装置的条件下，可减小半导体组装件P降落时的撞击，精度良好地把接点P2向导向孔3进行嵌入，以增加工作的安定化和提高测试精度。

在接触弹簧2上，镀上与焊锡不易粘着的金属。这是为了半导体组装件P的接点P2，在测试时的过大的接触压(或高温)下接触接触弹簧2的颈部2a时，不使两者熔接，而镀上，例如含有银的金、镍、铑、铱等的金属。可预先防止测试时的接点P2和颈部2a的熔接、可增加接触器10的耐久性、工作的安定化和提高测试精度。

如以上的说明所述，利用权利要求1的发明，可得到同样的接触电阻、还可增加接触弹簧的弹簧刚度设定的自由度。

利用权利要求2的发明，因为导向板是组装为不承受任何接触弹簧的负重的，所以不论接触弹簧的设置根数为多少，导向板的工作安定，同时，可防止由接触弹簧的负重而引起导向板的翘曲的发生，进而可增加耐久性和提高测试精度。

而且，因为导向孔的口径被加工成接触弹簧的颈部可滑动自由地插入的大小，可容易地应对较大的半导体组装件的基板的接点。

另外，因为弹性支撑导向板的支撑弹簧是与接触弹簧分别设计的，通过适当选择支撑弹簧的弹簧力，在完全不损害电特性的条件下，可任意设定对导向板的推力，由此，可进一步保障工作的安定。

而且，通过适当选择支撑弹簧的长度和接触弹簧的颈部的闭式绕法的圈数，在不改变导向板的板厚和接触弹簧的电特性的条件下，把导向板的上侧面设定为缩短测试时的半导体组装件的降落距离的高度，从而在不改变现有的半导体组装件的搬运装置的条件下，可减少半导体组装件的降落时的撞击，同时，把接点精度良好地嵌入导向孔中，进而增加工作地安定化并同时提高测试精度。

另外，利用权利要求3的发明，因为可预先防止测试时半导体组装件的接点与接触弹簧的颈部的熔接，再增加权利要求2的发明的效果，可进一步增加接触器自身的耐久性、工作的安定化、并进一步提高测试精度。在产业上利用的可能性

利用此发明，可得到接触电阻相同的接触器，使半导体组装件的测试变得容易进行。

Claims (3)

1.一种接触器，其特征是，由接触弹簧、托架和悬浮式导向板、支撑弹簧组成，所述接触弹簧有脚部和体部和闭式绕法的颈部；所述托架具有允许所述脚部和颈部的突出并防止体部脱落的容纳孔；所述悬浮式导向板具有嵌套所述颈部的导向孔；所述支撑弹簧设置在所述托架和导向板之间。

2.一种接触器，具有接触弹簧，并且半导体组装件的基板的接点被嵌入所设置的导向孔，所述接触弹簧的颈部被嵌入所述导向孔中与所述接点电接通；同时，所述接触弹簧的脚部与布线板的导电部电接通，其特征是，所述导向孔是贯通设置在导向板上的，并且有可插通所述颈部的孔径；所述导向板被设置成可相对可伸缩容纳所述接触弹簧的托架进退；所述颈部由闭式绕法形成，从所述托架向外突出，同时滑动自由地插入所述导向孔中；所述导向板由支撑弹簧支撑，被弹性推向离开所述托架的方向。

3.根据权利要求2所述的接触器，其特征是，所述接触弹簧上，镀有不易粘着焊锡的金属。

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