TW201415036A - 無摩擦連接的可壓縮式接觸探針 - Google Patents

Abstract

一種可壓縮式接觸探針。可壓縮式接觸探針包括第一接觸元件和第二接觸元件。可壓縮部分在第一接觸元件和第二接觸元件之間連接他們，當一個或多個外力作用於第一接觸元件和第二接觸元件時，可壓縮部分壓縮。此外當無外力作用時，可壓縮部分隔開第一接觸元件和第二接觸元件。可變形導體用於導通第一接觸元件和第二接觸元件。當一個或多個外力作用於第一接觸元件和第二接觸元件時，可變形導體雖然發生變形，但仍可以導通第一接觸元件和第二接觸元件。

Description

無摩擦連接的可壓縮式接觸探針

本發明涉及用於測試電子元件的可壓縮式接觸探針，且特別涉及一種具有無摩擦連接的可壓縮式接觸探針。

可壓縮式探針(Pogo Pin)主要用於測試積體電路(IC)元件。積體電路一般有大量接觸焊盤(接線墊Contact pads)，這些接觸焊盤作為外部電路的介面或連接點。這些接觸焊盤微小且易損。因此，用於測試積體電路元件性能或功能的測試機，必須能夠接觸積體電路元件上的一個或多個接觸焊盤，並且不損壞接觸焊盤。否則，被測元件不能實現設計用途而被捨棄。所以設計可壓縮式探針與積體電路元件或元件上的一個接觸焊盤接觸。

圖1所示為一種典型可壓縮式探針(Pogo Pin)的先前技術實施例。可壓縮式探針100包括兩個接觸元件110和120，它們用彈簧130和外殼140組成一體。第一個接觸元件110與積體電路元件上的接觸焊盤牢固接觸。第二個接觸元件120與測試機上的電路連接。接觸元件110和120通過外殼140電氣耦合，這樣導通可壓縮式探針100的兩端，從而確保電信號在測試機和積體電路元件之間傳輸。

當可壓縮式探針100夾在測試機和積體電路元件之間時，彈簧130壓縮，通過接觸元件110向積體電路元件上的接觸焊盤施加作用力。而且為了保證測試機和積體電路元件之間的電路導通，接觸元件110和120 必須與外殼140保持穩定接觸，不管被測積體電路元件導致何種程度的壓縮或者位移。因此，接觸元件110和120一定與外殼140的內壁摩擦，在可壓縮式探針壓縮或還原的時候產生接觸阻抗。接觸元件110和120與外殼140之間的摩擦引起表面150的磨損，表面150就是接觸元件110和120與外殼140接觸的位置。這樣結果進一步增大接觸阻抗。隨著使用時間的增加，這樣的磨損會增大接觸阻抗，降低信號傳輸品質。

因此，需要研製一種經久耐用，並且不降低信號品質的可壓縮式接觸探針。更具體的講，需要一種在壓縮和還原時不磨損零件，而且不增大接觸阻抗的可壓縮式接觸探針。

為達成經久耐用，並且不降低信號品質的可壓縮式探針，本案研發出一種接觸元件無摩擦連接的可壓縮式探針，用以以去除第一接觸元件與第二接觸元件，為導通而相互接觸，卻因可壓縮式探針伸縮而使得產生第一接觸元件與第二接觸元件摩擦造成受損，而導致信號傳輸受到干擾。

本發明為一種可壓縮式接觸探針，信號路徑上的移動零件不產生接觸力。可壓縮式接觸探針的接觸元件無摩擦的耦合在一起，因此當探針壓縮或還原的時候，接觸元件的表面不與任何探針的元件表面產生摩擦。在一些實施例中，可壓縮式接觸探針包括兩個接觸元件，接觸元件通過可變形導體連接。當可壓縮式接觸探針壓縮時，可變形導體發生彎曲或扭曲。在接觸探針元件的另一些實施例中，可壓縮式接觸探針放置在外殼內，外殼提供結構支撐並避免接觸元件產生水平位移。

本發明為一種具有無摩擦連接的可壓縮式接觸探針。在下面的描述中，為了解釋清楚，設定具體的專業名稱以便更深入地瞭解發明本身。因此對於本專業的從業者來說，不必實踐此發明即可理解。在某些情 況下，電路元器件的連接可以顯示為匯流排或者單信號線。每一根匯流排可以替換為單信號線，每一根單信號線也可以替換為匯流排。在文中，術語“無摩擦連接的”指兩個或多個零部件相對運動時，表面無接觸或者無摩擦。並且術語“接觸焊盤(接線墊)”和“接觸焊錫球(接線凸塊)”可以相互替換使用。因此，本發明不應理解為有限的、特定的例子所描述的範圍，而是應包括由附加要求所限定範圍內的所有實施例。

100、200、300、400、500‧‧‧可壓縮式接觸探針

110、120‧‧‧接觸元件

130‧‧‧彈簧

140、410、550‧‧‧外殼

150‧‧‧表面

210、310‧‧‧第一接觸元件

220、320‧‧‧第二接觸元件

230、330‧‧‧可壓縮部分

240、340‧‧‧可變形導體

420、520‧‧‧積體電路元件

430、530‧‧‧測試機

圖1所示為一種可壓縮式探針先前技術的實施例；圖2A和2B所示為一種具有無摩擦連接的可壓縮式接觸探針的實施例；圖3所示為另一種具有無摩擦連接的可壓縮式接觸探針的實施例；圖4A和4B是一種可壓縮式接觸探針的實施例；圖5A和5B是另一種可壓縮式接觸探針的實施例；所有圖示中，相同的數字表示相同的零部件。

圖2A和2B所示一種具有無摩擦連接的可壓縮式接觸探針。可壓縮式接觸探針200包括第一接觸元件210，第二接觸元件220，可壓縮部分230和可變形導體240。在一些實施例中，第一接觸元件210的外形或尺寸被設計為可以接觸積體電路元件的接觸焊盤(或接觸焊錫球)。相同的，第二接觸元件220的外形被設計為可以接觸測試機的電路。

可壓縮部分230保持第一接觸元件210和第二接觸元件220分開，當可壓縮式接觸探針200“自然”或無壓縮的狀態下，增大可壓縮式接觸探針200的工作範圍。此外，可壓縮部分230可以吸收部分作用力，這些作 用力在探針接觸積體電路元件或測試機的時候，由第一接觸元件210和/或第二接觸元件220產生。例如，當第一接觸元件210接觸到積體電路元件上的接觸焊盤時，可壓縮部分230壓縮允許第一接觸元件210向內移動，如圖2B所示。這樣第一接觸元件210在被測積體電路元件上施加力，探針可以和接觸焊盤形成可靠連接。當第一接觸元件210沒有壓在積體電路元件接觸焊盤上時，可壓縮部分230回彈到自然無壓縮狀態。

可變形導體240電氣耦合第一接觸元件210和第二接觸元件220，形成電信號或(電路)通路。如圖2B所示，可變形導體240在可壓縮式接觸探針200壓縮時候產生“變形”(例如彎曲或扭曲)。這樣無論可壓縮式接觸探針200壓縮到何種程度，第一接觸元件210和第二接觸元件220均可以電氣耦合。並且，可壓縮式接觸探針200壓縮時，並不會在第一接觸元件210和第二接觸元件220或者可變形導體240之間產生摩擦，因為第一接觸元件210和第二接觸元件220或者可變形導體240，與可壓縮式接觸探針200其他零件之間沒有表面接觸或摩擦。

在一些實施例中，可壓縮部分230可以是彈簧或者彈簧類的結構，當受到外部荷載時壓縮，沒有荷載時恢復自然無壓縮狀態。此外，可壓縮部分230可以由非導電材料形成(或鍍層)，不會干擾第一接觸元件210和第二接觸元件220之間的電信號。在另一些實施例中，可壓縮部分230電阻大於可變形導體240，從而確保第一接觸元件210和第二接觸元件220之間的電信號只從可變形導體240經過。可壓縮部分230可以使用熟知的一些技術連接到第一接觸元件210和第二接觸元件220。比如第一接觸元件210和第二接觸元件220可以粘結(比如膠)到可壓縮部分230的兩端。第一接觸元件210和第二接觸元件220也可以焊接到可壓縮部分230的兩端。

在一些實施例中，可變形導體240收到外部荷載時可以發生結構變形。可變形導體240也可以是諸如銅線一類的導電材料，在受壓時自然變形。可變形導體240可以使用熟知的一些技術分別連接第一接觸元件 210和第二接觸元件220。例如，可變形導體240的兩端可以分別焊接到第一接觸元件210和第二接觸元件220。

第一接觸元件210和第二接觸元件220無摩擦耦合具有較大優勢，因為這種方式降低可壓縮式接觸探針200中信號線路的磨損，在多次使用後仍能保證信號的完整性。這樣可以延長可壓縮可壓縮式接觸探針200的使用壽命。

圖3所示為具有無摩擦連接的可壓縮式接觸探針的另一種實施例。可壓縮式接觸探針300包括第一接觸元件310，第二接觸元件320，可壓縮部分330和可變形導體340。第一接觸元件310和第二接觸元件320通過可壓縮部分330機械連接，可壓縮部分330確保可壓縮式接觸探針300在非壓縮狀態下第一接觸元件310和第二接觸元件320分開一定距離。可變形導體340電氣耦合第一接觸元件310和第二接觸元件320，在第一接觸元件310和第二接觸元件320之間形成電子信號傳輸線路。

第一接觸元件310的外形設計為允許其接觸積體電路元件的接觸焊盤。在一個實施例中，第一接觸元件310的基體(例如可變形導體340附著的部分)有一個伸出的邊緣，用於在支撐結構或外殼內固定可壓縮式接觸探針300，如圖4A和4B中的詳細描述。此外，當第一接觸元件310在外殼內移動時，伸出的邊緣可以降低其磨損。第二接觸元件320的外形設計為允許其與測試機的電路板接觸。在另一個實施例中，第二接觸元件320的基體也有一個伸出的邊緣，用於在支撐結構或外殼內固定可壓縮式接觸探針300，並降低其在外殼內運動時的磨損，其中此邊緣亦可視不同需求而做不同狀態的延伸或不延伸此邊緣，且不限制本發明之裝置一定須具備此邊緣。

圖4A是可壓縮式接觸探針的一種實施例。可壓縮式接觸探針400包括第一接觸元件310，第二接觸元件320，可壓縮部分330，可變形導體340和外殼410。第一接觸元件310和第二接觸元件320，可壓縮部分330及可變形導體340一起構成如圖3所示可壓縮式接觸探針300。外殼410用於 固定可壓縮式接觸探針300，當其連通測試機和積體電路元件時。例如，外殼410的底面開有一個孔，孔的直徑較小，不允許第一接觸元件310的基體穿過。此外，外殼410還具有支撐結構的作用，它通過引導第一接觸元件310和第二接觸元件320的移動和位移來支撐可壓縮式探針300。

圖4B所示為圖4A中可壓縮式接觸探針的壓縮狀態。如圖4B所示，第二接觸元件320與測試機430接觸，第一接觸元件310與積體電路元件420上的接觸焊錫球接觸。這樣可壓縮部分330開始壓縮，從而使第一接觸元件310在積體電路元件420上產生作用力。當可壓縮部分330壓縮時，可變形導體340同時產生變形(例如彎曲或扭曲)。所以可變形導體340保持第一接觸元件310和第二接觸元件320之間的電路導通，而且第一接觸元件310、第二接觸元件320和可變形導體340的任意面都不與可壓縮式探針300的任意面磨擦。這樣可變形導體340便可實現在測試機430和積體電路元件420之間傳輸，並且不會產生持續的磨損。

在一些實施例中，可壓縮部分330可以彈簧或者類似彈簧的結構，在外力作用下可以壓縮，當外力去除時自然地恢復到不壓縮狀態。更確切的，可壓縮部分330可以由不導電材料構成。或者可壓縮部分330的阻抗大於可變形導體340的阻抗。可壓縮部分330可以使用人們熟知的先前技術連接到第一接觸元件310和第二接觸元件320。例如第一接觸元件310和第二接觸元件320可以使用粘性材料(例如膠)分別連接到可壓縮部分330的兩端，也可以分別焊接在可壓縮部分330的兩端。

在在一些實施例中，可變形導體340在受到外力作用時可以產生結構變形。或者可變形導體340可以是受到外力作用時自然變形的導體，比如銅線。可變形導體340可以使用多種眾所周知的技術分別連接到第一接觸元件310和第二接觸元件320。例如可變形導體340的兩端可分別焊接到第一接觸元件310和第二接觸元件320。

在一些實施例中，外殼410可以由不導電材料/電介質材料製 作。更進一步的，外殼410可以固定大量如圖3所示的可壓縮式接觸探針300。例如，可壓縮式接觸探針400就相當於探針頭安裝到探針卡上一樣。

第一接觸元件310和第二接觸元件320具有較大優勢，因為這種方式降低了可壓縮式探針300沿線號傳輸路徑上的磨損，進而保證可壓縮式接觸探針300在多次使用後仍能確保通過其傳輸的電信號的完整性。此外，外殼410保證可壓縮式接觸探針400的結構強度，同時分別限制接觸元件一310和接觸元件二320在接觸測試機和積體電路元件時產生的橫向移動/位移。

圖5A所示為可壓縮式接觸探針的另一個實施例。可壓縮式接觸探針500包括第一接觸元件210，第二接觸元件220，可壓縮部分230，可變形導體240和外殼550。第一接觸元件210和第二接觸元件220、可壓縮部分230和可變形導體240一起組成如圖2A和圖2B所示可壓縮式接觸探針200。但是在本實施例中，可壓縮部分230的直徑比第一接觸元件210和第二接觸元件220都大。可壓縮式接觸探針200連接測試機和積體電路元件時，外殼550固定接觸探針位置。例如，外殼550的底面上開孔，孔的直徑較小不允許可壓縮組件穿過。此外，外殼550為可壓縮式接觸探針200提供結構支撐，它現在第一接觸元件210和第二接觸元件220的移動和偏差。

圖5B所示為圖5A中可壓縮式接觸探針200的壓縮狀態。如圖5B所示，第二接觸元件220與測試機530接觸，第一接觸元件210與積體電路元件520上的接觸焊錫球接觸。這樣當可壓縮部分230壓縮時，第一接觸元件210在積體電路元件520上的接觸焊錫球產生作用力，同時可變形導體240發生形變(例如彎曲或扭曲)。因此，可變形導體240保持第一接觸元件210和第二接觸元件220之間導通，並且第一接觸元件210、第二接觸元件220及可變形導體240的任意表面都不與可壓縮式探針200的任何表面摩擦。

在一些實施例中，可壓縮部分230可以是彈簧或者類似彈簧結構，在外力做用下壓縮，去除外力後自然恢復到不壓縮狀態。更進一步 的，可壓縮部分230可以由非導電材料構成。或者可壓縮部分230的阻抗大於可變形導體240的阻抗。可壓縮部分230可以使用習知技術連接到第一接觸元件210和第二接觸元件220。例如第一接觸元件210和第二接觸元件220可以使用粘性材料分別連接到可壓縮部分230的兩端，或者焊接到可壓縮部分230的兩端。

在一些實施例中，可變形導體240受到外力作用時候發生結構變形。可變形導體240也可以使用受力自然變形的導電材料，諸如銅線等。可變形導體240可以使用多種眾所周知的技術分別連接到第一接觸元件210和第二接觸元件220。例如可變形導體240可以焊接到第一接觸元件210和第二接觸元件220。

在一些實施例中，外殼550可以設計為固定多根可壓縮式接觸探針200。

儘管許多實施例已經示出和描述，但對於本領域的專業人員來說，他們可以不偏離如上描述而做出一些變化和改進。因此，附加要求是在本發明真正的精神和範圍內所有這樣的變更和修改。

此外應當指出，本文所公開的各種電路可以使用電腦輔助工具描述和表達(或描繪)，包括體現在各種電腦可讀介質上的資料和/或指令、其行為、暫存器傳輸、邏輯元件、電晶體、佈局的幾何形狀和/或其他特性。可以實現這樣的電路圖式檔和其他對象的格式，包括但不限於行為程式語言例如：C程式語言(C language)、硬體描述語言(Verilog)和超高速積體電路硬體描述語言(VHSIC hardware description language，VHDL)；支援暫存器級描述語言例如：暫存器傳遞語言(register transfer language，RTL)，支援幾何描述語言例如：圖形數據庫系統II(Graphic Database System II，GDSII)、圖形數據庫系統III(Graphic Database System III，GDSIII)、圖形數據庫系統IV(Graphic Database System IV，GDSIV)、通運影像傳輸格式(Common Intermediate Format，CIF)和布爾操作數據資料庫(a Boolgean operated database of several layers or types，MEBES)，以及任何其它合適的格式和語言。存儲這種格式的資料和/或指令的電腦可讀介質，具體包括但不限於各種形式的非易失性存儲介質(比如光、磁或半導體存儲介質)。

300‧‧‧可壓縮式接觸探針

310‧‧‧第一接觸元件

320‧‧‧第二接觸元件

330‧‧‧可壓縮部分

340‧‧‧可變形導體

Claims (12)

1. 一種接觸探針，包括：一第一接觸元件；一第二接觸元件；一可壓縮部分，在該第一接觸元件和該第二接觸元件之間連接他們，當一個或多個外力作用於該第一接觸元件和該第二接觸元件時，該可壓縮部分被壓縮；當無外力作用時，該可壓縮部分隔開該第一接觸元件和該第二接觸元件；以及一可變形導體，用於導通該第一接觸元件和該第二接觸元件，當一個或多個外力作用於該第一接觸元件和該第二接觸元件時，該可變形導體雖然發生變形，但仍可以導通該第一接觸元件和該第二接觸元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之接觸探針，當一個或多個外力作用於該第一接觸元件和該第二接觸元件時，該可變形導體確保該第一接觸元件和該第二接觸元件之間的無摩擦連接。
3. 如申請專利範圍第1項所述之接觸探針，當一個或多個外力作用於該第一接觸元件和該第二接觸元件時，該可變形導體發生彎曲或扭曲。
4. 如申請專利範圍第1項所述之接觸探針，該可變形導體包括一導線。
5. 如申請專利範圍第1項所述之接觸探針，該可壓縮部分包括一彈簧。
6. 如申請專利範圍第1項所述之接觸探針，該可壓縮部分的阻抗遠大於該可變形導體的阻抗。
7. 一種接觸探針，包括：一第一接觸元件；一第二接觸元件；一可壓縮部分，在該第一接觸元件和該第二接觸元件之間連接他們，當一個或多個外力作用於該第一接觸元件和該第二接觸元件時，該可壓縮部分被壓縮；當無外力作用時，該可壓縮部分隔開該第一接觸元件和該第二接觸元件；以及當一個或多個外力作用於該第一接觸元件和該第二接觸元件時，該第一接觸元件與該第二接觸元件保持無摩擦連接。
8. 如申請專利範圍第7項所述之接觸探針，該可變形導體用於導通該第一接觸元件和該第二接觸元件。當一個或多個外力作用於該第一接觸元件和該第二接觸元件時，該可變形導體雖然發生變形，但仍可以導通該第一接觸元件和該第二接觸元件。
9. 如申請專利範圍第8項所述之接觸探針，當一個或多個外力作用於該第一接觸元件和該第二接觸元件時，該可變形導體發生彎曲或扭曲變形。
10. 如申請專利範圍第8項所述之接觸探針，該可變形導體包括一導線。
11. 如申請專利範圍第8項所述之接觸探針，該可壓縮部分的阻抗遠大於該可變形導體的阻抗。
12. 如申請專利範圍第7項所述之接觸探針，該可壓縮部分包括一彈簧。