JP2014075343A - 摩擦なく接続された接触要素を有する圧縮性ピンアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】信号の品質の損失無しに、継続的な使用に耐えることができる圧縮性コンタクトピンを提供する。
【解決手段】圧縮性コンタクトピン。コンタクトピンは、第１接触要素および第２接触要素を含む。圧縮性部材は、第１接触要素および第２接触要素の間で連結されて、第１接触要素および第２接触要素の間に１または複数の外力が加えられる場合に圧縮する。さらに、圧縮性部材は、外力が加えられない場合に第１および第２接触要素の間の離間距離を維持する。変形可能な導体は、第１接触要素および第２接触要素の間で電気的に連結される。変形可能な導体は、第１接触要素および第２接触要素の間に１または複数の外力が加えられた場合に、変形することにより第１接触要素および第２接触要素間の電気結合を維持する。
【選択図】なし

Description

本発明は、概して電子デバイスの試験に使用される圧縮性コンタクトピン、および特に摩擦なく接続された接触要素を有する圧縮性ピンアセンブリに関する。

ポゴピンは、集積回路（ＩＣ）デバイスの試験でしばしば使用される。ＩＣパッケージは、通常多数の導体パッドを有し、これは、外部回路へのインターフェースまたは接続点として機能する。これらの導体パッドは、非常に小さく、かつ繊細である。したがって、ＩＣデバイスの機能または性能を試験するために使用される試験装置は、パッドを損傷することなくＩＣデバイス上の１または複数の導体パッドと接触することができなければならない。そうでなければ、デバイスは、意図した目的のために使用することができなくなる場合がある。ポゴピンの設計および圧縮性により、ＩＣデバイスまたはデバイス上の導体パッドと接触することができる。

図１は、典型的なポゴピンの従来技術による実施形態を示す。ポゴピン１００は、バネ１３０およびハウジング１４０によって共に保持された２つの接触要素１１０および１２０で構成されている。第１接触要素１１０は、ＩＣデバイスの導体パッドに確実に接触するよう設計されている。第２接触要素１２０を試験装置の回路に接続することができる。第１および第２接触要素１１０および１２０は、ハウジング１４０を介して共に電気的に結合されて、ポゴピン１００の端部の間の接続をブリッジするため、試験装置およびＩＣデバイス間で電気信号を送信することができる。

ポゴピン１００がＩＣデバイスおよび試験装置の間に挟まれる場合、バネ１３０が圧縮して、第１接触要素１１０によってＩＣデバイスの導体パッドに力を加える。しかし、ＩＣデバイスおよび試験装置間の電気接続を維持するために、圧縮量または下層ＩＣデバイスとの接触力による変位に関わらず、第１および第２接触要素１１０および１２０は、ハウジング１４０とコンスタントに接触したままでなければならない。したがって、ポゴピン１００が圧縮および伸張されると、第１および第２接触要素１１０および１２０は、ハウジング１４０の内壁に擦りつけなければならず、接触抵抗が生じる。第１および第２接触要素１１０および１２０とハウジング１４０との間の摩擦は、各第１および第２接触要素１１０および１２０がハウジング１４０と接触する面１５０の磨耗および引裂きを引き起こす。これにより今度は、接触抵抗が増加する。このような磨耗および引裂きは、増加する接触抵抗に加えて、ポゴピン１００によって送信された信号の品質を徐々に低減することがある。

したがって、信号の品質の損失無しに、継続的な使用に耐えることができる圧縮性コンタクトピンが必要である。より具体的には、部品の相当な磨耗および引裂きなく、および／または接触抵抗を増加させることなくコンタクトピンが圧縮および伸張することができるように、摩擦なく接続される接触要素からなる圧縮性コンタクトピンが必要である。

本発明の実施形態は、一例として示され、添付図面の図によって限定されるものではない。同様の参照符号は、図面を通して対応する部品を指している。

ポゴピンの従来技術による実施形態を示す。 摩擦なく接続された接触要素を有する圧縮性コンタクトピンの実施形態を示す。 摩擦なく接続された接触要素を有する圧縮性コンタクトピンの実施形態を示す。 摩擦なく接続された接触要素を有する圧縮性コンタクトピンの他の実施形態を示す。 圧縮性コンタクトピンアセンブリの実施形態を示す。 圧縮性コンタクトピンアセンブリの実施形態を示す。 圧縮性コンタクトピンアセンブリの他の実施形態を示す。 圧縮性コンタクトピンアセンブリの他の実施形態を示す。

摩擦なく接続された接触要素を有する圧縮性コンタクトピンが開示される。以下の記載では、説明の目的のために、特定の用語は、本発明の完全な理解を提供するために記載されている。しかし、これらの特定の詳細が本発明を実施するために必要とされない場合があることは、当業者には明らかであろう。いくつかの例では、回路素子間の相互接続は、バスまたは単一の信号線として示されてもよい。あるいは各バスは、単一の信号線としてもよく、あるいは各単一の信号線は、バスでもよい。本明細書で使用される場合、「摩擦なし(frictionless)」または「摩擦なく(frictionlessly)」との言及は、２つ以上の構成要素が移動可能に互いに結合する場合に、面と面との接触がない、または摩擦がないことを指す。さらに、「導体パッド」および「接点バンプ」という語句は、本明細書において互換的に使用することができる。したがって、本発明は、本明細書で記載された特定の例に限定されると解釈されるものではなく、特許請求の範囲に定義された全ての実施形態の範囲を含むものである。

本発明の実施形態は、信号経路に沿った可動部品に対して接触力がない圧縮性コンタクトピンを提供する。圧縮性コンタクトピンの接触要素は、共に摩擦なく連結されるため、ピンが圧縮および伸張する場合に、接触要素の表面は、圧縮性コンタクトピンの任意の他の表面に擦られない、または接触することがない。特定の実施形態において、圧縮性コンタクトピンは、コンタクトピンが圧縮される場合に屈曲する、または曲がるよう変形可能な導体を介して接続された２つの接触要素を含む。他の実施形態は、圧縮性コンタクトピンがハウジング内に配置されたコンタクトピンアセンブリを提供し、ハウジングは、コンタクトピンのための構造上の支持を提供し、かつ接触要素の横移動を防ぐ。

図２Ａおよび図２Ｂは、摩擦なく接続された接触要素を有する圧縮性コンタクトピンの実施形態を示す。圧縮性コンタクトピン２００は、第１接触要素２１０、第２接触要素２２０、圧縮性部材２３０、および変形可能な導体２４０を含む。いくつかの実施形態では、第１接触要素２１０の形または幾何学形状は、第１接触要素２１０がＩＣデバイスの導体パッド（または接点「パンプ」）に接触することができるように設計される。同様に、第２接触要素２２０の形は、第２接触要素２２０が試験装置の回路に接触することができるように設計されることができる。

圧縮性部材２３０は、第１および第２接触要素２１０および２２０間の離間距離を保持し、したがってコンタクトピン２００が「自然な」または非圧縮状態の場合にコンタクトピン２００の「リーチ」に延在する。さらに、圧縮性部材２３０は、ＩＣデバイスまたは試験装置に接触する場合に、１または複数の接触要素２１０および２２０によって加えられた力のいくらかを吸収する。例えば、第１接触要素２１０がＩＣデバイスまたはパッケージの導体パッドと接触するようになる場合、圧縮性部材２３０は、図２Ｂに示すように第１接触要素２１０の内向きの移動を許容するように圧縮する。これは、導体パッドとの強固な接触および／または接続を形成するために、第１接触要素２１０が下層ＩＣデバイスの導体パッドに力を加える原因となる。第１接触要素２１０がＩＣデバイスの導体パッドに対してもはや圧縮されない場合、圧縮性部材２３０は、自然な非圧縮状態に戻る。

変形可能な導体２４０は、第１接触要素２１０を第２接触要素２２０に電気的に結合して、第１および第２接触要素２１０および２２０間の電気信号（または電流）の流れを促進する。図２Ｂに示すように、コンタクトピン２００が圧縮される場合に、変形可能な導体２４０は、変形する（例えば屈曲する、または曲がる）。これにより、コンタクトピン２００の圧縮の程度に関わらず、第１接触要素２１０が第２接触要素２２０と電気的に連結されたままとなることができる。さらに、第１および第２接触要素２１０および２２０の表面、または変形可能な導体２４０が、圧縮性コンタクトピン２００の任意の他の表面と擦りあうことがないため、コンタクトピン２００の圧縮は、接触要素２１０および２２０または変形可能な導体２４０との間の摩擦を生じない。

いくつかの実施形態では、圧縮性部材２３０は、外力または圧力の下で圧縮するが、外力が加えられないと自然と非圧縮状態に戻るバネまたはバネ状構造とすることができる。さらに、圧縮性部材２３０は、非導電材料から形成され（または被覆され）、これは、第１および第２接触要素２１０および２２０間の電気信号の流れを妨げない。他の実施形態において、圧縮性部材２３０は、単に変形可能な導体２４０よりも高い電気インピーダンスを有し、第１および第２接触要素２１０および２２０間で伝達される電気信号が、変形可能な導体２４０に沿ってのみ移動することを確実にする。圧縮性部材２３０は、当技術分野で良く知られている任意の数のプロセスを用いて、第１および第２接触要素２１０および２２０に取り付けられることができる。例えば、各接触要素２１０および２２０は、接着材料（例えば接着剤）を用いて圧縮性部材２３０の異なる端部に取り付けることができる。あるいは、圧縮性部材２３０の端部は、各第１および第２接触要素２１０および２２０にはんだ付けすることができる。

いくつかの実施形態では、変形可能な導体２４０は、外力が加えられた場合に変形するよう構造的に構成することができる。あるいは、変形可能な導体２４０は、銅線などの圧縮されると自然に変形する導電材料とすることができる。当技術分野で良く知られている任意の数のプロセスを用いて、変形可能な導体２４０を第１および第２接触要素２１０および２２０に個別に取り付けることができる。例えば、変形可能な導体２４０の端部を第１および第２接触要素２１０および２２０にそれぞれはんだ付けすることができる。

第１および第２接触要素２１０および２２０の摩擦のない連結は、圧縮性コンタクトピン２００の信号経路に沿った磨耗および引裂きを低減し、繰り返し使用した後でもコンタクトピン２００を介して送信された電気信号の信号完全性を保つため好都合である。これは今度は、圧縮性コンタクトピン２００の使用可能時間を長くする。

図３は、摩擦なく接続された接触要素を有する圧縮性コンタクトピンの他の実施形態を示す。圧縮性コンタクトピン３００は、第１接触要素３１０、第２接触要素３２０、圧縮性部材３３０、および変形可能な導体３４０を含む。第１および第２接触要素３１０および３２０は、圧縮性部材３３０を介して機械的に連結され、これは、コンタクトピン３００が非圧縮状態の場合に第１および第２接触要素３１０および３２０の間の離間距離を保持する。変形可能な導体３４０は、第１接触要素３１０を第２接触要素３２０に電気的に結合して、第１および第２接触要素３１０および３２０間の電気信号の流れを促進する。

第１接触要素３１０の形は、第１接触要素３１０がＩＣデバイスの導体パッドに接触するように設計されることができる。実施形態において、第１接触要素３１０の基部（例えば変形可能な導体３４０が取り付けられる場所）は、コンタクトピン３００をハウジングまたは支持構造体内に保持するために使用される拡張へり部を有し、これは、図４Ａおよび図４Ｂに関してより詳細に説明される。さらに、拡張へり部は、ハウジング内で移動する際に第１接触要素３１０の全体の磨耗および引裂きを減らすことができる。第２接触要素３２０の形は、第２接触要素３２０が試験装置の回路に接触するように設計されることができる。実施形態によると、第２接触要素３２０基部はまた拡張へり部を有しこれは、コンタクトピン３００をハウジング内に保持する、および／またはハウジング内で移動する際に磨耗および引裂きを減らすために使用される。

図４Ａは、圧縮性コンタクトピンアセンブリの実施形態を示す。コンタクトピンアセンブリ４００は、第１接触要素３１０、第２接触要素３２０、圧縮性部材３３０、変形可能な導体３４０、およびハウジング４１０を含む。第１および第２接触要素３１０および３２０、圧縮性部材３３０、および変形可能な導体３４０は、図３に示す圧縮性コンタクトピン３００を共同で形成する。試験装置がＩＣデバイスに相互接続する場合にハウジング４１０は、コンタクトピン３００を所定の場所に保持する。例えば、ハウジング４１０の底面は、第１接触要素３１０の基部が通って適合するほど幅広ではない開口部を有することができる。さらに、ハウジング４１０は、第１および第２接触要素３１０および３２０の移動または変位を案内することにより圧縮性コンタクトピン３００のための構造支持を提供する。

図４Ｂは、圧縮性コンタクトピン３００が圧縮状態の図４Ａのコンタクトピンアセンブリを示す。図４Ｂに示すように、第２接触要素３２０は、試験装置４３０に接触し、かつ第１接触要素３１０は、ＩＣデバイス４２０の接点バンプに接触させられる。これにより、圧縮性部材３３０を圧縮させ、したがって第１接触要素３１０は、ＩＣデバイス４２０の接点バンプに力を加える。圧縮性部材３３０が圧縮すると変形可能な導体３４０はまた、変形する（例えば屈曲する、または曲がる）。それに応じて、第１および第２接触要素３１０および３２０、または変形可能な導体３４０の任意の面が、圧縮性コンタクトピン３００の任意の他の面に擦りつけられることなく、変形可能な導体３４０は、第１接触要素３１０および第２接触要素３２０の間の電気接続を維持する。したがって変形可能な導体３４０は、相当の磨耗または引裂きなく試験装置４３０およびＩＣデバイス４２０間の電気信号の送信を促進する。

いくつかの実施形態では、圧縮性部材３３０は、外力または圧力の下で圧縮するが、外力が加えられないと自然と非圧縮状態に戻るバネまたはバネ状構造とすることができる。さらに、圧縮性部材３３０は、非導電材料から形成されることができる。あるいは、圧縮性部材３３０は、変形可能な導体３４０よりも高い電気インピーダンスを有することができる。圧縮性部材３３０は、当技術分野で良く知られている任意の数のプロセスを用いて、第１および第２接触要素３１０および３２０に取り付けられることができる。例えば、各接触要素３１０および３２０は、接着材料（例えば接着剤）を用いて圧縮性部材３３０の異なる端部に取り付けることができる。あるいは、圧縮性部材３３０の端部は、第１および第２接触要素３１０および３２０にはんだ付けすることができる。

いくつかの実施形態では、変形可能な導体３４０は、外力が加えられた場合に変形するよう構造的に構成することができる。あるいは、変形可能な導体３４０は、銅線などの圧縮されると自然に変形する導電材料とすることができる。当技術分野で良く知られている任意の数のプロセスを用いて、変形可能な導体３４０を第１および第２接触要素３１０および３２０に個別に取り付けることができる。例えば、変形可能な導体３４０の端部を第１および第２接触要素３１０および３２０にはんだ付けすることができる。

いくつかの実施形態では、ハウジング４１０は、非導電材料から形成されることができる。さらに、ハウジング４１０は、図３に示すような圧縮性コンタクトピン３００に類似した多数の圧縮性コンタクトピンを保持するように構成されることができる。例えば、コンタクトピンアセンブリ４００は、プローブカードに関連したプローブヘッドに対応させることができる。

第１および第２接触要素３１０および３２０の摩擦のない連結は、圧縮性コンタクトピン３００の信号経路に沿った磨耗および引裂きを低減し、繰り返し使用した後でもコンタクトピン３００を介して送信された電気信号の信号完全性を保つため好都合である。さらに、ハウジング４１０は、ＩＣデバイスおよび試験装置それぞれに接触させる場合に、第１および第２接触要素３１０および３２０の横の移動および／または変位を制限しながら、コンタクトピンアセンブリ４００の構造の剛性を維持する。

図５Ａは、圧縮性コンタクトピンアセンブリの他の実施形態を示す。コンタクトピンアセンブリ５００は、第１接触要素２１０、第２接触要素２２０、圧縮性部材２３０、変形可能な導体２４０、およびハウジング５５０を含む。第１および第２接触要素２１０および２２０、圧縮性部材２３０、および変形可能な導体２４０は、図２Ａおよび図２Ｂに関して上述した圧縮性コンタクトピン２００を共同で形成する。しかし、この実施形態において、圧縮性部材２３０は、接触要素２１０および２２０の直径と比較してより広い直径を有する。ハウジング５５０は、試験装置がＩＣデバイスと相互接続する場合に、コンタクトピン２００を所定の場所に保持する。例えば、ハウジング５５０の底面は、圧縮性部材２３０が通って適合するほど幅広ではない開口部を有することができる。さらに、ハウジング５５０は、第１および第２接触要素２１０および２２０の移動または変位を案内することにより圧縮性コンタクトピン２００のための構造支持を提供する。

図５Ｂは、圧縮性コンタクトピン２００が圧縮状態の図５Ａのコンタクトピンアセンブリを示す。図５Ｂに示すように、第２接触要素２２０は、試験装置５３０に接触し、かつ第１接触要素２１０は、ＩＣデバイス５２０の接点バンプに接触させられる。これにより、圧縮性部材２３０を圧縮させ、したがって第１接触要素２１０は、ＩＣデバイス５２０の接点バンプに力を加える。圧縮性部材２３０が圧縮すると変形可能な導体２４０はまた、変形する（例えば屈曲する、または曲がる）。それに応じて、第１および第２接触要素２１０および２２０、または変形可能な導体２４０の任意の面が、圧縮性コンタクトピン２００の任意の他の面に擦りつけられることなく、変形可能な導体２４０は、第１接触要素２１０および第２接触要素２２０の間の電気接続を維持する。

いくつかの実施形態では、圧縮性部材２３０は、外力または圧力の下で圧縮するが、外力が加えられないと自然と非圧縮状態に戻るバネまたはバネ状構造とすることができる。さらに、圧縮性部材２３０は、非導電材料から形成されることができる。あるいは、圧縮性部材２３０は、変形可能な導体２４０よりも高い電気インピーダンスを有することができる。圧縮性部材２３０は、当技術分野で良く知られている任意の数のプロセスを用いて、第１および第２接触要素２１０および２２０に取り付けられることができる。例えば、各接触要素２１０および２２０は、接着材料を用いて圧縮性部材２３０の異なる端部に取り付けることができる。あるいは、圧縮性部材２３０の端部は、第１および第２接触要素２１０および２２０にはんだ付けすることができる。

いくつかの実施形態では、変形可能な導体２４０は、外力が加えられた場合に変形するよう構造的に構成することができる。あるいは、変形可能な導体２４０は、銅線などの圧縮されると自然に変形する導電材料とすることができる。当技術分野で良く知られている任意の数のプロセスを用いて、変形可能な導体２４０を第１および第２接触要素２１０および２２０に個別に取り付けることができる。例えば、変形可能な導体２４０の端部を第１および第２接触要素２１０および２２０にはんだ付けすることができる。

いくつかの実施形態では、ハウジング５５０は、非導電材料から形成されることができる。さらに、ハウジング５５０は、多数の圧縮性コンタクトピンを保持するように構成されることができる。

特定の実施形態が示され説明されたが、この開示から逸脱することなくより広い態様において変更および修正が可能であり、したがって、特許請求の範囲は、この開示の真の精神と技術範囲内であるような全ての変更および修正をその範囲内に包含するものであることは当業者には明らかだろう。

さらに、本明細書に開示される様々な回路は、それらの動作、レジスタ転送、ロジックコンポーネント、トランジスタ、レイアウト配置、および／または他の特性に関して、コンピュータ支援設計ツールを用いて様々なコンピュータ可読媒体に具体化されたデータおよび／または命令として記載、および表現される（または表される）ことに留意しなければならない。このような回路式が実行されるファイルおよび他のオブジェクトのフォーマットは、Ｃ，Ｖｅｒｉｌｏｇ，およびＶＨＤＬなどの動作言語をサポートするフォーマット、ＲＴＬ等のレジスタレベル記述言語をサポートするフォーマット、およびＧＤＳＩＩ，ＧＤＳＩＩＩ，ＧＤＳＩＶ，ＣＩＦ，ＭＥＢＥＳなどのジオメトリ記述言語をサポートするフォーマット、および任意の他の適切なフォーマットおよび言語を非限定的に含む。このようにフォーマット化されたデータおよび／または命令を具体化することができるコンピュータ可読媒体は、様々な形の不揮発性記憶媒体（例えば光学、磁気または半導体記憶媒体）を非限定的に含む。

１００ ポゴピン
１１０ 第１接触要素
１２０ 第２接触要素
１３０ バネ
１４０ ハウジング
２００，３００ 圧縮性コンタクトピン
２１０，３１０ 第１接触要素
２２０，３２０ 第２接触要素
２３０，３３０ 圧縮性部材
２４０，３４０ 導体
４００，５００ コンタクトピンアセンブリ
４１０，５５０ ハウジング
４２０，５２０ ＩＣデバイス
４３０，５３０ 試験装置

Claims (12)

1. コンタクトピンであって、
   第１接触要素と、
   第２接触要素と、
   前記第１接触要素および前記第２接触要素の間に１または複数の外力が加えられる場合に圧縮し、かつ外力が加えられない場合に前記第１および第２接触要素の間の離間距離を維持するための、前記第１接触要素および前記第２接触要素の間で連結された圧縮性部材と、
   前記第１接触要素および前記第２接触要素の間で電気的に連結された変形可能な導体であって、前記変形可能な導体は、前記第１接触要素および前記第２接触要素の間に前記１または複数の外力が加えられた場合に変形することにより、前記第１接触要素および前記第２接触要素の間の電気結合を維持する、変形可能な導体と、
   を備えるコンタクトピン。
2. 前記変形可能な導体は、前記１または複数の外力が前記第１接触要素および前記第２接触要素の間に加えられる場合に、前記第１接触要素が前記第２接触要素に摩擦なく連結されたままとなることを可能にする、請求項１に記載のコンタクトピン。
3. 前記１または複数の外力が前記第１接触要素および前記第２接触要素の間に加えられる場合に、前記変形可能な導体が曲がる、または屈曲する、請求項１に記載のコンタクトピン。
4. 前記変形可能な導体が導電線を備える、請求項１に記載のコンタクトピン。
5. 前記圧縮性部材がバネを備える、請求項１に記載のコンタクトピン。
6. 前記圧縮性部材のインピーダンスが前記変形可能な導体のインピーダンスよりも大きい、請求項１に記載のコンタクトピン。
7. コンタクトピンであって、
   第１接触要素と、
   前記第１接触要素に電気的に連結された第２接触要素と、
   前記第１接触要素および前記第２接触要素の間に１または複数の外力が加えられる場合に圧縮し、かつ外力が加えられない場合に前記第１および第２接触要素の間の離間距離を維持するための、前記第１接触要素および前記第２接触要素の間で連結された圧縮性部材と、
   を備え、
   前記第１接触要素および前記第２接触要素の間に前記１または複数の外力が加えられた場合に前記第１接触要素は、前記第２接触要素に摩擦なく接続されたままである、コンタクトピン。
8. 前記第１接触要素および前記第２接触要素の間で電気的に連結された変形可能な導体をさらに備え、前記変形可能な導体は、前記第１接触要素および前記第２接触要素の間に前記１または複数の外力が適用される場合に変形するよう構成されている、請求項７に記載のコンタクトピン。
9. 前記１または複数の外力が前記第１接触要素および前記第２接触要素の間に加えられる場合に、前記変形可能な導体が、曲がる、または屈曲する、請求項８に記載のコンタクトピン。
10. 前記変形可能な導体が導電線を備える、請求項８に記載のコンタクトピン。
11. 前記圧縮性部材のインピーダンスが前記変形可能な導体のインピーダンスよりも大きい、請求項８に記載のコンタクトピン。
12. 前記圧縮性部材がバネを備える、請求項７に記載のコンタクトピン。