DE69923194T2

DE69923194T2 - Leitfähiger kontakt

Info

Publication number: DE69923194T2
Application number: DE69923194T
Authority: DE
Inventors: Toshio Kazama
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1998-07-10
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2019-07-10
Also published as: EP1113274A1; DE69923194D1; KR20010071814A; KR100676389B1; TW438977B; CN1226632C; US6556033B1; CN1308727A; EP1113274B1; JP4880120B2; EP1113274A4; WO2000003250A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufbau von elektrisch leitfähigen Kontakteinheiten, der gestattet, dass die Positionsgenauigkeit der Spitze jeder Kontakteinheit verbessert wird, und zur Verwendung in einem Hochfrequenzmesskopf geeignet ist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Herkömmlich sind mehrere elektrisch leitfähige Kontakteinheiten so angeordnet, dass sie eine Prüfeinheit bilden, die dazu geeignet ist, gleichzeitig auf mehrere Punkte zuzugreifen, um Halbleiterkontakte zu prüfen. Eine derartige Prüfeinheit benötigt eine große Anzahl von Einzelteilen, und die Zusammenbauarbeit der Prüfeinheiten neigt dazu, höchst komplex zu sein, da mehrere Kontaktmesskopfeinheiten, die jeweils aus einer röhrenförmigen Halterung und einer darin aufgenommenen elektrisch leitfähigen Kontakteinheit bestehen, einzeln an einer Trägerplatte angebracht werden müssen. Zur Beseitigung eines derartigen Problems wurde vorgeschlagen, mehrere Isolierplatten aus Kunststoff, die mehrere durch ihre Dicke geführte Durchgangsbohrungen aufweisen und in jeder Durchgangsbohrung ein elektrisch leitfähiges Nadelelement gleitfähig aufnehmen, zu laminieren.
Die Öffnungen der äußeren Isolierplatten sind in ihrer Größe so bemessen, dass sie kleiner als jene in den mittleren Isolierplatten sind, so dass in jeder Durchgangsbohrung eine Spiralfeder aufgenommen werden kann und das entsprechende elektrisch leitfähige Nadelelement elastisch in die Auswärtsrichtung drängt.
In den letzten Jahren wurde aufgrund eines zunehmend höheren Grads an Integration, der sich bei Halbleiterprodukten, deren Prüfung erforderlich ist, findet, der Bedarf geschaf fen, hunderte und tausende von Kontakteinheiten in einem kleinen Bereich, zum Beispiel in der Größenordnung von 10 mm², anzuordnen. Im Fall einer elektrisch leitfähigen Kontakteinheit, die für die Isolierplatten der Halterung ein Kunststoffmaterial verwendet, kann die mechanische Stärke unzulänglich werden, wenn eine große Anzahl von Öffnungen in einem kleinen Bereich gebildet wird, und dies kann ein Krümmen der Isolierplatten verursachen, was wiederum Positionsfehler an den freien Enden der einzelnen elektrisch leitfähigen Kontakteinheiten verursacht.
Ferner kann die Wellenform des Signals, das vom zu kontaktierenden Objekt erhalten wird, beeinflusst werden, wenn der elektrisch leitfähige Teil jeder Kontakteinheit äußeren Rauscherscheinungen ausgesetzt ist. Mit der Verwendung zunehmend höherer Frequenzen in Halbleiterchips kann zudem das Hochfrequenzsignal, das durch jede Kontakteinheit geleitet wird, eine Quelle von Rauscherscheinungen für externe Vorrichtungen werden.
Wenn nur ein Stück eines elektrisch leitfähigen Materials verwendet wird, um den gesamten elektrisch leitfähigen Kontakt anzufertigen, benötigt darüber hinaus die Durchbohrung dieses dicken elektrisch leitfähigen Trägers, um die elektrisch leitfähigen Nadeln einzusetzen, aufgrund der hohen Dichte der elektrisch leitfähigen Nadeln komplizierte und langwierige Mikrobearbeitungstechniken.
Im Dokument US-A-5,410,260 ist ein Aufbau von elektrisch leitfähigen Kontakteinheiten nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben. Genauer offenbart das Dokument US-A-5,410,260 einen aus einem isolierenden Material hergestellten Aufbau von elektrisch leitfähigen Kontakteinheiten, der Folgendes umfasst: eine Halterung, die ein elektrisch leitfähiges Nadelelement (6) zum Kontaktieren eines Objekts in einer solchen Weise führt, dass es axial in eine Durchgangsbohrung und daraus heraus beweglich ist, und eine Druckspiralfeder, die in der Durchgangsbohrung in Bezug auf das elektrisch leitfähige Nadelelement gleichachsig aufgenommen ist, um das elektrisch leitfähige Nadelelement elastisch aus der Durchgangsbohrung heraus zu drängen, wobei die Durchgangsbohrung eine Nadelelementführungsöffnung zum Führen des elektrisch leitfähigen Nadelelements, eine Rückhalteschulter zum Zurückhalten des elektrisch leitfähigen Nadelelements gegen eine Federkraft der Druckspiralfeder in der Durchgangsbohrung, und eine Spiralfederstützöffnung, in der die Druckspiralfeder aufgenommen ist, umfasst.
Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aufbau von elektrisch leitfähigen Kontakteinheiten bereitzustellen, der die obenerwähnten Unzulänglichkeiten der Vorrichtungen des Stands der Technik überwindet.
Um dies zu erreichen ist der Aufbau von elektrisch leitfähigen Kontakteinheiten der Erfindung durch die Merkmale, die im kennzeichnenden Abschnitt von Anspruch 1 beansprucht werden, gekennzeichnet.
Grundsätzlich umfaßt die Halterung zur Beseitigung der obigen Probleme nach der Erfindung zumindest ein Plattenelement, das aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist, und zumindest ein Plattenelement, das aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist und über das Plattenelement, das aus dem elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist, laminiert ist. Die Nadelelementführungsöffnung ist im Plattenelement, das aus dem elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist, gebildet, wobei die innere Umfangsfläche der Nadelelementführungsöffnung mit einem Isolierfilm ausgebildet ist.
Da die Nadelelementführungsöffnung im Plattenelement, das aus einem Material mit hoher Stärke wie etwa Metall hergestellt ist, gebildet ist, ist es somit möglich, eine aus reichende mechanische Stärke für den Teil der Halterung, der mit den Nadelelementführungsöffnungen versehen ist, sicherzustellen und dadurch das Krümmen des Plattenelements zu verhindern, so dass die Positionsgenauigkeit der elektrisch leitfähigen Nadelelemente sichergestellt werden kann. Sogar, wenn das Material mit hoher mechanischer Stärke aus einem leicht erhältlichen elektrisch leitfähigen Metall besteht, kann die notwendige Isolierung ungeachtet des gleitenden Kontakts zwischen dem elektrisch leitfähigen Nadelelement und der Nadelführungsöffnung durch Bilden eines Isolierfilms zwischen jedem elektrisch leitfähigen Nadelelement und der entsprechenden Durchgangsbohrung bewerkstelligt werden.
Wenn für jede Kontakteinheit nur ein elektrisch leitfähiges Nadelelement an einem Ende der Druckspiralfeder bereitgestellt ist, kann der Gesamtaufbau der Kontakteinheit vereinfacht werden.
Wenn für jede Kontakteinheit ein Paar von elektrisch leitfähigen Nadelelementen jeweils am entsprechenden Ende der Druckspiralfeder bereitgestellt ist, kann die Kontakteinheit mit beweglichen Enden an beiden Enden versehen werden, so dass die Kontakteinheit zwischen zwei zu kontaktierenden Objekten (zum Beispiel einer zu prüfenden Schaltkreisplatte und einer prüfenden Schaltkreisplatte) angeordnet werden kann, um die gewünschte Prüfung und Messung durchzuführen.
Wenn die Halterung mehrere elektrisch leitfähige Plattenelemente umfasst, die übereinander laminiert sind, und die innere Umfangsfläche der Durchgangsbohrung mit einem Isolierfilm ausgebildet ist, können die Plattenelemente, die die Nadelelementführungsöffnung bilden, einzeln verarbeitet werden.
Durch Erden der elektrisch leitfähigen Halterung oder des Plattenelements können das elektrisch leitfähige Element und die in der Durchgangsbohrung aufgenommene Druckspiralfeder elektromagnetisch abgeschirmt werden und werden sie daher vor Rauscherscheinungen geschützt.
Wenn die Rückhalteschulter in einem Isolierfilm gebildet ist, kann die Rückhalteschulter sogar dann, wenn die Nadelelementführungsöffnung in einem Material mit hoher mechanischer Stärke wie etwa Metall gebildet ist, im Isolierfilm gebildet werden, während die Durchgangsbohrung als eine gerade Öffnung im Plattenelement gebildet werden kann. Da die Rückhalteschulter in einem verhältnismäßig weichen Teil hergestellt werden kann, wird der Prozess des Bildens der Rückhalteschulter vereinfacht.
Wenn ein Paar von Plattenelementen, die aus einem Material mit hoher mechanischer Stärke hergestellt sind, an beiden Seiten der Halterung angeordnet werden, und ein Plattenelement, das aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, zwischen die Plattenelemente, die aus dem Material mit hoher mechanischer Stärke hergestellt sind, gefügt wird, kann das Gewicht des Aufbaus ungeachtet der Verwendung der metallischen Plattenelemente auf ein Mindestmaß verringert werden. Durch die Aufnahme der Druckspiralfeder in jenem Teil der Durchgangsbohrung, die im Kunststoffelement gebildet ist, muß das Kunststoffelement insbesondere nicht mit irgendeiner hohen Genauigkeit verarbeitet werden und wird die Arbeit, die mit der Bildung der Durchgangsbohrung verbunden ist, vereinfacht.
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise losgetrennte bruchstückhafte senkrechte Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer Prüfeinheit für Halbleiterprodukte, die die vorliegende Erfindung verkörpert;
2 ist eine vergrößerte senkrechte Schnittansicht eines wesentlichen Teils der elektrisch leitfähigen Kontakteinheit, die die vorliegende Erfindung verkörpert;
3 ist eine teilweise losgetrennte bruchstückhafte senkrechte Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
4 ist eine 1 ähnliche Ansicht, die eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen werden nun im Folgenden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 ist eine teilweise losgetrennte bruchstückhafte senkrechte Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer Prüfeinheit für Halbleiterprodukte, die die vorliegende Erfindung verkörpert. In dieser Zeichnung wird durch Laminieren von vier Plattenelementen 1 bis 4 ein Stützblock 8 gebildet. Die beiden mittleren Plattenelemente 2 und 3 dieser vier laminierten Plattenelemente sind mit Spiralfederstützöffnungen 2a und 3a ausgebildet, die einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweisen, und die beiden äußeren Plattenelemente 1 und 4, zwischen denen die mittleren Plattenelemente 2 und 3 liegen, sind mit Nadelelementführungsöffnungen 1a und 4a ausgebildet, die einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweisen, wobei sich alle Öffnungen in einer gleichachsigen Beziehung befinden. Durch Bilden der Durchgangsbohrung, die aus den Spiralfederstützöffnungen 2a und 3a und den Nadelelementführungsöffnungen 1a und 4a im Stützblock 8 besteht, welcher durch Laminieren der Platten elemente 1 bis 4 gebildet ist, wird somit eine Halterung aufgebaut.
Die Druckspiralfeder 5 ist in den Spiralfederstützöffnungen 2a und 3a in einer gleichachsigen Beziehung aufgenommen.
Die Nadelelementführungsöffnungen 1a und 4a stützen jeweils ein elektrisch leitfähiges Nadelelement 6 in einer axial gleitfähigen und gleichachsigen Beziehung.
Jedes elektrisch leitfähige Nadelelement 6 wird an einem Mittelabschnitt davon durch die entsprechende Nadelelementführungsöffnung 1a oder 4a gestützt und umfasst an einem Teil davon, der in der Spiralfederstützöffnung 2a oder 3a aufgenommen ist, einen Außenflanschteil 6a, und ein spitzer kegelförmiger Nadelspitzenabschnitt 6b ragt mit seinem spitzen Ende voran aus der entsprechenden Nadelelementführungsöffnung 1a oder 4a nach außen.
Eine Druckspiralfeder 5 ist in einem zusammengepressten Zustand unter einer vorgeschriebenen vorspannung zwischen die Außenflanschabschnitte 6a der elektrisch leitfähigen Nadelelemente 6 eingefügt, so dass die elektrisch leitfähigen Nadelelemente 6 elastisch voneinander weg in die vorspringende Richtung gedrängt werden. Die Außenflanschabschnitte 6a stehen dort, wo die Plattenelemente 1 und 4 zum Inneren der Spiralfederstützöffnungen 2a bzw. 3a hin freiliegen, mit Rückhalteschultern 9 in Eingriff, die dadurch definiert sind, dass die Spiralfederstützöffnungen 2a und 3a und die Nadelelementführungsöffnungen 1a und 4a unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Der Spitzenabschnitt 6b wird zu Prüf- oder Messzwecken mit einem zu kontaktierenden Objekt wie etwa einer Klemme in Kontakt gebracht.
Bei der elektrisch leitfähigen Kontakteinheit, die den oben beschriebenen Aufbau aufweist, sind ein oder beide äußeren Plattenelemente 1 und 4, die mit den Nadelelementführungsöffnungen 1a und 4a ausgebildet sind, von denen die Positionsgenauigkeit der elektrisch leitfähigen Nadelelemente 6 abhängt, aus einem metallischen Material wie etwa Messing hergestellt. Wenn die Plattenelemente aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sind, kann die Positionsgenauigkeit aufgrund des Mangels an mechanischer Stärke und/oder der Verschlechterung der Eigenschaften im Lauf der Zeit beeinträchtigt werden. Doch durch das Verwenden eines metallischen Materials kann ein derartiges Problem beseitigt werden. Ein metallisches Material weist typischerweise einen geringeren Wärmedehnungskoeffizienten als ein Kunststoffmaterial auf und ist daher wünschenswerter, wenn die Umweltveränderungen in Betracht gezogen werden.
Wenn die elektrisch leitfähigen Nadelelemente 6 mit hoher Genauigkeit durch die Nadelelementführungsöffnungen 1a und 4a gestützt werden sollen, was bei der veranschaulichten Ausführungsform der Fall ist, können die Plattenelemente 2 und 3 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt werden, da die Spiralfederstützöffnungen 2a und 3a nicht mit irgendeiner hohen Genauigkeit gebildet werden müssen, und kann der Prozess des Bildens der Spiralfederstützöffnungen vereinfacht werden. Wenn die mechanische Stärke der gesamten Einheit erhöht werden soll, können auch die mittleren Plattenelemente 2 und 3 aus einem metallischen Material hergestellt werden. Das metallische Material ist nicht auf Messing beschränkt, sondern kann im Hinblick auf die Bearbeitbarkeit, die Korrosionsbeständigkeit und die Materialkosten auch aus Aluminium oder Edelstahl bestehen.
Wenn ein beliebiges der Plattenelemente 1 bis 4 aus einem metallischen Material hergestellt ist, sollte an der Oberfläche des entsprechenden metallischen Plattenelements ein Isolierfilm durch einen Filmbildungsprozess wie etwa chemische Aufdampfung gebildet werden, da ein leicht erhältliches metallisches Element typischerweise ein guter elektri scher Leiter ist. Der Isolierfilm kann aus Kunststoffmaterialien wie etwa Polyimid, Glasmaterialien wie etwa SiO₂, Keramikmaterialien wie etwa Al₂O₃, oder Metalloxiden bestehen.
Der Bildungsprozeß des Isolierfilms kann unter anderen Möglichkeiten chemische Aufdampfung, elektrochemische Abscheidung, Oxidierung und Dampfablagerung beinhalten. Zum Beispiel kann ein Isolierfilm aus Polyimid durch elektrische Abscheidung auf einer Messingplatte angeordnet werden, kann ein Isolierfilm durch Anodisierung auf einer Aluminiumplatte gebildet werden, kann ein Isolierfilm durch Polyimid durch elektrische Abscheidung auf einer Edelstahlplatte angeordnet werden, oder ein Isolierfilm aus SiO₂ durch chemische Aufdampfung über einer Messingplatte angeordnet werden. Ein Isolierfilm aus Glas-, Keramik- und Metalloxidmaterialien kann durch chemische Aufdampfung oder Dampfablagerung gebildet werden, und ein Isolierfilm aus Metalloxiden kann durch Oxidierung gebildet werden.
In der veranschaulichten Ausführungsform ist wie in 2 gezeigt ein Isolierfilm 7 über der Oberfläche jedes Plattenelements 1 oder 4, das mit den Nadelelementführungsöffnungen 1a oder 4a versehen ist, gebildet. Daher wird kein elektrischer Kurzschluss zwischen dem elektrisch leitfähigen Nadelelement 6 und dem Plattenelement 1 oder 4 auftreten, selbst wenn das Plattenelement 1 oder 4 aus einem elektrisch leitfähigen metallischen Material hergestellt ist.
Die verbleibenden Plattenelemente 2 und 3 können ebenfalls aus einem metallischen Material hergestellt werden. In einem solchen Fall wird ein Isolierfilm 7 an den inneren Umfangsflächen der Spiralfederstützöffnungen 2a und 3a wie auch an jenen der Nadelelementführungsöffnungen 1a und 4a gebildet, so daß die notwendige Isolierung für die elek trisch leitfähigen Nadelelemente 6 und die Druckspiralfeder 5 sichergestellt werden kann.
In der veranschaulichten Ausführungsform ist ein deutlicher Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangsfläche jedes elektrisch leitfähigen Nadelelements 6 und der inneren Umfangsfläche der entsprechenden Nadelelementführungsöffnung 1a oder 4a vorhanden, doch ist dies nur aufgrund der schematischen Natur der Zeichnung der Fall und ist es bei der tatsächlichen Kontakteinheit angesichts des Zwecks der vorliegenden Erfindung, der die Verbesserung der Positionsgenauigkeit des Nadelspitzenabschnitts 6b jedes elektrisch leitfähigen Nadelelements 6 ist, erwünscht, dass der Zwischenraum so klein wie möglich ist. Sogar wenn der Zwischenraum verhältnismäßig groß ist, kann die Positionsgenauigkeit des Nadelspitzenabschnitts 6b jedes elektrisch leitfähigen Nadelelements 6 erreicht werden, indem der Außendurchmesser des Außenflanschabschnitts 6a im Wesentlichen mit dem Innendurchmesser der Spiralfederstützöffnung 2a oder 3a identisch ausgeführt wird, so dass der Außenflanschabschnitt 6a durch die Spiralfederstützöffnung 2a oder 3a geführt werden kann.
Indem die Plattenelemente somit durch ein metallisches Material gebildet werden, kann die mechanische Stärke des Aufbaus verglichen mit dem herkömmlichen Aufbau, der aus Kunststoff hergestellte Plattenelemente verwendet, wesentlich erhöht werden, und dies gestattet, dass die Dicke der Plattenelemente verringert wird und der gesamte Aufbau ein niedrigeres Profil aufweist. Dies wiederum verringert die Länge des Pfads der elektrischen Leitung zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Nadelelementen 6 und verbessert die elektrischen Eigenschaften wie etwa den Widerstand und die Induktivität.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Teile, die jenen der vorhergehenden Ausfüh rungsform entsprechen, sind mit gleichen Bezugzeichen ohne neuerliche Beschreibung versehen. In dieser Ausführungsform ist ein Halteblock 8 durch Laminieren eines Paars von elektrisch leitfähigen metallischen Plattenelementen 11 und 12 übereinander gebildet, und ist eines der Plattenelemente 12 geerdet. Eine Durchgangsbohrung 13 ist als eine gerade Öffnung entlang ihrer Dicke durch die Plattenelemente 11 und 12 geführt, und ein Isolierfilm 14 ist in einer fortlaufenden Weise über der inneren Umfangsfläche der Durchgangsbohrung 13 und den äußeren Oberflächen (der oberen und unteren Endfläche in der Zeichnung) der beiden metallischen Plattenelemente 11 und 12 gebildet. Die Materialien für die Plattenelemente 11 und 12 und den Isolierfilm 14 können in einer ähnlichen Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform gewählt werden.
In dieser Ausführungsform werden sowohl die Nadelelementführungsöffnung 14a als auch die Spiralfederstützöffnung 14b durch den Isolierfilm 14 definiert, da die gesamte innere Umfangsfläche der Durchgangsbohrung 13 mit dem Isolierfilm 14 ausgebildet ist. Eine Druckspiralfeder 5 ist gleichachsig in der Spiralfederstützöffnung 14b aufgenommen, und ein Paar von elektrisch leitfähigen Nadelelementen 6 ist an beiden Spiralenden der Druckspiralfeder 5 bereitgestellt.
Jedes elektrisch leitfähige Nadelelement 6 der veranschaulichten Ausführungsform ist jenen der vorhergehenden Ausführungsform ähnlich, sofern die Form des Teils, der sich vom Außenflanschabschnitt 6a erstreckt, und des Nadelspitzenabschnitts 6b betroffen ist, doch das Ende des Außenflanschabschnitts 6a, das vom Nadelspitzenabschnitt 6b weg gerichtet ist, ist mit einem Nabenabschnitt 6c versehen, der einstückig davon vorspringt. Der Nabenabschnitt 6c ist in das entsprechende Spiralende der Druckspiralfeder 5 eingesetzt, und das etwas vergrößerte Basisende (neben dem Flanschabschnitt 6b) des Nabenabschnitts 6c ist in das Spi ralende presseingepasst, so dass die beiden Spiralenden der Druckspiralfeder 5 mit den entsprechenden elektrisch leitfähigen Nadelelementen 6 verbunden sind.
Ähnlich wie bei der vorhergehenden Ausführungsform weist die Nadelelementführungsöffnung 14a einen kleineren Durchmesser als die Spiralfederstützöffnung 14b auf und ist der Innendurchmesser der Nadelelementführungsöffnung 14a größer als der Außendurchmesser des Nadelabschnitts der elektrisch leitfähigen Nadelelemente 6, aber kleiner als der Außendurchmesser des Außenflanschabschnitts 6a. Daher wird in jedem abgestuften Abschnitt zwischen den Teilen der beiden Öffnungen 14a und 14b, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen, eine aus einem Teil des Isolierfilms 14 bestehende Schulter 14c definiert, und diese Schulter 14c tritt mit dem Außenflanschabschnitt 6a in Eingriff, um zu verhindern, dass das elektrisch leitfähige Nadelelement 6 vollständig aus der Durchgangsbohrung 13 herauskommt. Jedes elektrisch leitfähige Nadelelement 6 wird durch die Nadelelementführungsöffnung 14a gleitfähig gehalten, und der Außenflanschabschnitt 6a kann ebenfalls gleitfähig durch die Spiralfederstützöffnung 14b aufgenommen sein.
In der Zeichnung sind die beiden elektrisch leitfähigen Nadelelemente 6 mit Klemmen 15a und 16a des zu prüfenden Objekts 15 bzw. der Prüfvorrichtung 16 in Kontakt gebracht.
Da die Plattenelemente 11 und 12 beide durch einen Isolierfilm bedeckte Leiter und geerdet sind, werden die Nadelelemente 6 und die Druckspiralfeder 5 bei der oben beschriebenen elektrisch leitfähigen Kontakteinheit durch die Plattenelemente 11 und 12, die sich bei der Erdungspegelspannung befinden, elektromagnetisch abgeschirmt und werden sie daher vor externen Rauscherscheinungen geschützt.
Wenn Chips für Hochfrequenzanwendungen geprüft werden, werden Hochfrequenzsignale durch die elektrisch leitfähige Kontakteinheit geleitet, und dies könnte verursachen, daß Rauscherscheinungen erzeugt werden. Diese Anordnung verhindert jedoch, dass störende elektromagnetische Strahlungen externe Schaltkreise beeinflussen.
Durch Regulieren des Materials und der Dicke des Isolierfilms 14 kann die Impedanz der Kontakteinheit an jene der zu prüfenden Einrichtung angepasst werden.
Bei der in 1 veranschaulichten Ausführungsform wurden vier Plattenelemente 1 bis 4 laminiert, doch der Aufbau kann auch aus einem einzelnen Plattenelement bestehen und die vorliegende Erfindung wird nicht durch die Anzahl der Plattenelemente beschränkt. Das Material der Plattenelemente kann aus jedem beliebigen Material bestehen, das die mechanische Stärke erhöht, und ein ähnlicher Vorteil kann sogar dann erzielt werden, wenn die Plattenelemente aus anderen elektrisch leitfähigen Materialien wie etwa Silizium wie auch gewöhnlichen metallischen Elementen hergestellt sind.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die auf einem Aufbau aus einem einzelnen Plattenelement beruht. Die Teile, die denen der vorhergehenden Ausführungsformen entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen ohne neuerliche Beschreibung versehen. In dieser Ausführungsform sind eine Nadelelementführungsöffnung 21a, die einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweist, und eine Spiralfederstützöffnung 21b, die einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweist, gleichachsig als eine Durchgangsbohrung in einem einzelnen Plattenelement 21 gebildet.
Die Nadelelementführungsöffnung 21a öffnet sich an einer Seite des Plattenelements 21 (der oberen Fläche in der Zeichnung), und die Spiralfederstützöffnung 21b öffnet sich an der anderen Seite des Plattenelements 21 (der unteren Fläche in der Zeichnung).
Ein Isolierfilm 22 ist an den inneren Umfangsflächen der Öffnungen 21a und 21b und an den äußeren Oberflächen (der oberen und der unteren Fläche in der Zeichnung) des Plattenelements 21 gebildet. Somit sind die inneren Umfangsflächen der Öffnungen 21a und 21b durch den Isolierfilm 22 definiert. Eine Rückhalteschulter 23 ist zwischen der Nadelelementführungsöffnung 21a und der Spiralfederstützöffnung 21b, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen, definiert.
Der Nadelabschnitt des elektrisch leitfähigen Nadelelements 6 wird durch die Nadelelementführungsöffnung 21a axial gleitfähig geführt, und der Außenflanschabschnitt 6a des elektrisch leitfähigen Nadelelements 6 ist in der Spiralfederstützöffnung 21b aufgenommen. Die Spiralfederstützöffnung 21b nimmt gleichachsig eine Druckspiralfeder 5 auf, die gegen den Außenflanschabschnitt 6a stößt und das elektrisch leitfähige Nadelelement 6 elastisch in die Richtung drängt, in der das Nadelspitzenelement 6b zum Vorspringen gebracht wird. Die Rückhalteschulter 23 greift mit dem Aussenflanschabschnitt 6a ein, um die vorspringende Länge des elektrisch leitfähigen Nadelelements 6 zu definieren.
Wie in der Zeichnung gezeigt ist eine Grundplatte 24 einstückig an der unteren Fläche des Plattenelements 21 angebracht, und die Öffnung der Spiralfederstützöffnung 21b, die vom elektrisch leitfähigen Nadelelement 6 weg gerichtet ist, ist durch die Grundplatte 24 verschlossen. Der Teil der Grundplatte 24, der zum Inneren der Spiralfederstützöffnung 21b hin freiliegt, ist mit einer Klemme 24a versehen, die mit einem Spiralende der Druckspiralfeder 5 eingreift. Die Klemme 24a ist mit über ein Schaltkreismuster 24b, das an der Grundplatte 24 gebildet ist, mit einem externen Schaltkreis verbunden. Daher ist das elektrisch leitfähige Nadelelement 6 in dieser Ausführungsform über die Druckspiralfeder 5 elektrisch mit der Klemme 24a verbunden.
Die dritte Ausführungsform stellt ähnliche Vorteile wie jene der vorhergehenden Ausführungsformen bereit. Mit anderen Worten kann, da das Plattenelement 21 aus einem elektrisch leitfähigen Metall hergestellt ist, infolge der hohen mechanischen Stärke des Plattenelements 21 die Positionsgenauigkeit des Nadelspitzenabschnitts 6a sichergestellt werden, und infolge der elektromagnetischen Abschirmung des elektrisch leitfähigen Nadelelements 6 und der Druckspiralfeder 5 durch das elektrisch leitfähige Material des Plattenelements 21 eine vorteilhafte Rauschverhinderung erzielt werden. Diese Ausführungsform besteht aus einer elektrisch leitfähigen Kontakteinheit, die ein einzelnes bewegliches Ende aufweist, das nur an einem Ende der Druckspiralfeder 5 ein elektrisch leitfähiges Nadelelement aufweist, und stellt den Vorteil der Einfachheit bereit, wenn es nicht nötig ist, dass beide Enden beweglich sind.
Somit wird nach der vorliegenden Erfindung durch Verwenden von Plattenelementen, die aus einem metallischen Material hergestellt sind, das eine hohe mechanische Stärke aufweist, sogar dann verhindert, dass sich die Plattenelemente krümmen, wenn sie Veränderungen in den Umweltbedingungen oder einer Verschlechterung der Eigenschaften aufgrund von Alterung ausgesetzt sind, und kann die Positionsgenauigkeit des elektrisch leitfähigen Nadelelements sichergestellt werden. Infolge einer verglichen mit den aus Kunststoffmaterial hergestellten Plattenelementen verbesserten mechanischen Stärke der metallischen Plattenelemente wird eine Gestaltung des Aufbaus mit äußerst niedrigem Profil möglich gemacht. Selbst wenn die Plattenelemente aus einem elektrisch leitfähigen metallischen Material hergestellt sind, kann die benötigte Isolierung durch Bilden eines Isolierfilms in jenem Teil der Durchgangsbohrung, die einen Gleitkontakt mit dem elektrisch leitfähigen Nadelelement herstellt, ohne jegliche Probleme erzielt werden.
Da die Plattenelemente aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sind und zumindest über der inneren Umfangsfläche der Durchgangsbohrung ein Isolierfilm gebildet ist, können das elektrisch leitfähige Nadelelement und die in der Durchgangsbohrung aufgenommene Spiralfeder durch Erden der Plattenelemente elektromagnetisch abgeschirmt werden und vor den Einflüssen von Rauscherscheinungen geschützt werden. Darüber hinaus können die Einflüsse von Rauscherscheinungen durch Bilden eines Isolierfilms über der äußeren Oberfläche der Plattenelemente noch weiter verringert werden und wird die Kontakteinheit zur Verwendung als ein Hochfrequenzmesskopf noch geeigneter gemacht.

Claims

Aufbau von elektrisch leitfähigen Kontakteinheiten, umfassend: eine Halterung, die ein elektrisch leitfähiges Nadelelement (6) zum Kontaktieren eines Objekts in einer solchen Weise führt, dass es axial in eine Durchgangsbohrung und daraus heraus beweglich ist, und eine Druckspiralfeder (5), die in der Durchgangsbohrung in Bezug auf das elektrisch leitfähige Nadelelement (6) gleichachsig aufgenommen ist, um das elektrisch leitfähige Nadelelement (6) elastisch aus der Durchgangsbohrung heraus zu drängen; wobei die Durchgangsbohrung eine Nadelelementführungsöffnung (1a, 4a) zum Führen des elektrisch leitfähigen Nadelelements (6), eine Rückhalteschulter (9) zum Zurückhalten des elektrisch leitfähigen Nadelelements (6) gegen eine Federkraft der Druckspiralfeder (5) in der Durchgangsbohrung, und eine Spiralfederstützöffnung (2a, 3a) , in der die Druckspiralfeder (5) aufgenommen ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung zumindest ein Plattenelement (1, 4), das aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist, und zumindest ein Plattenelement (2, 3), das aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist und über das Plattenelement (1, 4), das aus dem elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist, laminiert ist, und die Nadelelementführungsöffnung (1a, 4a) im Plattenelement (1, 4), das aus dem elektrisch leitfähigen Ma terial hergestellt ist, gebildet ist, wobei die innere Umfangsfläche der Nadelelementführungsöffnung (1a, 4a) mit einem Isolierfilm (7) ausgebildet ist.
Aufbau von elektrisch leitfähigen Kontakteinheiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Kontakteinheit nur ein elektrisch leitfähiges Nadelelement (6) an einem Ende der Druckspiralfeder (5) bereitgestellt ist.
Aufbau von elektrisch leitfähigen Kontakteinheiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Kontakteinheit ein Paar von elektrisch leitfähigen Nadelelementen (6) jeweils am entsprechenden Ende der Druckspiralfeder (5) bereitgestellt ist.
Aufbau von elektrisch leitfähigen Kontakteinheiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Oberfläche des Plattenelements (1, 4), das aus einem elektrisch leitfähigem Material hergestellt ist, zusätzlich mit einem Isolierfilm (7) ausgebildet ist.
Aufbau von elektrisch leitfähigen Kontakteinheiten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Seiten der Halterung ein Paar von Plattenelementen (1, 4), die aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sind, angeordnet sind, und ein Plattenelement (2, 3), das aus einem isolierenden Material hergestellt ist, zwischen die Plattenelemente (1, 4), die aus dem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sind, gefügt ist.
Aufbau von elektrisch leitfähigen Kontakteinheiten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteschulter (9) zwischen dem Plattenelement (1, 4), das aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist, und dem Platten element (2, 3), das aus einem isolierenden Material hergestellt ist, definiert ist.
Aufbau von elektrisch leitfähigen Kontakteinheiten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Material aus einem metallischen Material besteht.
Aufbau von elektrisch leitfähigen Kontakteinheiten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Material aus Silizium besteht.
Aufbau von elektrisch leitfähigen Kontakteinheiten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Material aus Kunststoff besteht.