TW201530152A - 彈簧套筒式探針及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種彈簧套筒式探針,包含一彈簧套筒及一針體,針體有一位於彈簧套筒內之針身及一自彈簧套筒之一下非彈簧段伸出且有一擋止塊之針頭,下非彈簧段抵接且固定於擋止塊;藉此,該探針係便於組裝。一種彈簧套筒式探針的製造方法,係利用光微影技術加工出彈簧套筒,並使其下非彈簧段有至少一於其下端呈開放狀之溝槽及至少一與溝槽鄰接之導引片,且利用微機電製程製造針體,並使針體有至少一位於擋止塊之焊墊,且擋止塊有至少一嵌卡肋,再將彈簧套筒套設於針體並使擋止塊之嵌卡肋嵌卡於下非彈簧段之溝槽,再將焊墊進行迴焊而使導引片固定於針體。
Description
本發明係與應用於探針卡之探針有關,特別是關於一種彈簧套筒式探針,以及一種彈簧套筒式探針的製造方法。
半導體晶片進行測試時,測試機係透過一探針卡而與待測物電性連接,並藉由訊號傳輸及訊號分析,以獲得待測物的測試結果。習用之探針卡通常係由一電路板及一探針裝置組成,或者更包含有一設於該電路板及該探針裝置之間的空間轉換器,該探針裝置設有多數對應待測物之電性接點而排列的探針,以藉由該等探針同時點觸該等電性接點。
第1圖為一種習用之彈簧套筒式探針11的平面分解圖,該探針11包含有一針體12,以及一套設於該針體12外之彈簧套筒13。第2圖為採用該彈簧套筒式探針11之探針卡14的剖視示意圖,為了方便說明,第2圖之比例並未對應第1圖之比例。該探針卡14包含有一電路板15及一探針裝置16,該探針裝置16包含有一探針座17及多數探針11,第2圖僅顯示出一小部分之電路板15及探針座17,以及一探針11,以便說明。
該探針11之針體12與彈簧套筒13之結合方式,係將該彈簧套筒13之一接近其下端的結合部132壓合於該針體12,並藉由焊接(或稱熔接,例如點焊spot welding)而相互固定。該探針座17係由上、中、下導板171、172、173構成(亦可無中導板172而僅有上、下導板171、173),該等導板共同形成多數用以安裝探針11之安裝孔174(第2圖僅顯示出一安裝孔174)。在該探針座17組裝完成後,該探針11係自該探針座17之頂面175安裝入該安裝孔174。
該探針裝置16組裝完成後,該電路板15固定於該探針座17之頂面175,該彈簧套筒13之頂端與該電路板15之電性接點電性連接,該針體12之底端用以點觸待測物之電性接點。由於抵觸於電路板15之彈簧
套筒13具有可彈性壓縮之二彈簧段138,而針體12之下段係與彈簧套筒13下端之結合部132固接,且該針體12頂端與該電路板15(彈簧套筒13之頂端)存留有一間隙18,當該針體12之底端抵觸於待測物之電性接點並相對進給時,針體12將內縮,進而壓縮該彈簧套筒13,因此,該探針11不但能與待測物之電性接點確實接觸並電性導通,更可藉由該彈簧套筒13所提供的緩衝功能來避免接觸力過大而造成待測物之電性接點或針體損壞或過度磨損。
然而,前述習用之彈簧套筒式探針11的組裝過程較為不便,首先,將該彈簧套筒13套設於該針體12時,該彈簧套筒13係難以定位於預定之位置,然後,將該彈簧套筒13固定於該針體12時,該彈簧套筒13需先受按壓再焊接固定於該針體12,此固定過程不但費時,且在此固定過程中,該彈簧套筒13並未穩定地定位於該針體12,因此該彈簧套筒13與該針體12之相對位置仍可能改變,如此更造成此固定過程不易進行。
有鑑於上述缺失,本發明之主要目的在於提供一種彈簧套筒式探針,其彈簧套筒可在尚未固定於針體時穩定地定位於針體,因此該彈簧套筒式探針在組裝及焊接固定上較為便利。
為達成上述目的,本發明所提供之彈簧套筒式探針包含有一彈簧套筒及一針體,該彈簧套筒具有一上非彈簧段、一下非彈簧段,以及位於該上非彈簧段與該下非彈簧段之間的至少一彈簧段,該針體具有一位於該彈簧套筒內之針身,以及一自該下非彈簧段凸伸而出之針頭,該針頭具有一擋止塊,該彈簧套筒之下非彈簧段係抵接且固定於該擋止塊。
藉此,在組裝該彈簧套筒式探針的過程中,只要將該彈簧套筒套設於該針體外並使該下非彈簧段抵接於該針體之擋止塊,即可穩定地將該彈簧套筒定位於該針體,以便進一步地將該下非彈簧段固定於該針體,例如將該下非彈簧段緊配合地卡接於該擋止塊,或者將該下非彈簧段焊接固定於該擋止塊。
較佳地,該針體之擋止塊具有至少一相對於該針身呈凸出狀之嵌卡肋,該彈簧套筒之下非彈簧段具有一下端以及至少一於該下端呈開放狀之溝槽,該擋止塊之嵌卡肋係嵌卡於該下非彈簧段之溝槽。藉此,
該彈簧套筒套設於該針體外時可更為穩固地定位於該針體。
較佳地,該彈簧套筒之下非彈簧段具有與其溝槽鄰接之至少一導引片,該針體具有至少一相對於該針身呈凸出狀且至少一部分位於該擋止塊之補強肋,該下非彈簧段之導引片的位置係對應該針體之補強肋。藉此,在將該彈簧套筒套設於該針體時,可將該補強肋對應於該導引片,以便於將該嵌卡肋對準於該溝槽。
在本發明之一實施例中,該針體係呈長條形板狀且具有寬度較大之一前表面與一後表面以及寬度較小之二側表面,該擋止塊係於該二側表面呈凸出狀。如此之針體不但容易製造,且其擋止塊之二相對位置分別具有一如前述之嵌卡肋。
在本發明之另一實施例中,該針體不但呈前述之形狀,該彈簧套筒之下非彈簧段具有一下端,以及於該下端呈開放狀之二溝槽,該針體之擋止塊係嵌卡於該二溝槽;亦即,該擋止塊係以該二嵌卡肋分別嵌卡於該二溝槽,藉以穩固地定位於該針體。此外,該彈簧套筒之下非彈簧段具有與該二溝槽鄰接之二導引片,該針體之前表面及後表面分別設有一補強肋,各該補強肋至少一部分位於該擋止塊,該二導引片之位置分別對應於該二補強肋;藉此,在將該彈簧套筒套設於該針體時,可使該二導引片分別沿著該二補強肋相對移動,如此可更容易使該二溝槽分別對準於該二嵌卡肋。
在該針體具有如前述之補強肋的情況下,該下非彈簧段之導引片可焊接固定於其位置對應之補強肋的一平面;藉由此方式將該下非彈簧段固定於該針體,係相當便利且穩固。或者,該針體可具有至少一相對於該針身呈凸出狀且位於該擋止塊之焊墊,且該針體係藉由該至少一焊墊而與該下非彈簧段之導引片焊接固定;如此之方式係藉由焊墊進行迴焊以取代傳統焊接作業,係使該彈簧套筒式探針可大量製造並可有效縮減製造時間。
此外,該針體之補強肋可自該擋止塊延伸至該針身之一位於該上非彈簧段內之上端部,以增加該針體與該彈簧套筒之間的接觸,進而提升電性訊號在該針體與該彈簧套筒之間傳輸的穩定性。事實上,該針體只要具有至少一相對於該針身呈凸出狀之補強肋,且該補強肋至少一部
分位於該針身之上端部,即可有效地達成提升訊號傳輸穩定性之功效。
本發明之另一目的在於提供一種彈簧套筒式探針的製造方法,係可大量製造彈簧套筒式探針並有效縮減製造時間。
為達成上述目的,本發明所提供之彈簧套筒式探針的製造方法包含有下列步驟:a.利用光微影技術將一金屬圓管加工成一彈簧套筒,使得該彈簧套筒具有一上非彈簧段、一下非彈簧段以及位於該上非彈簧段與該下非彈簧段之間的至少一彈簧段,且該下非彈簧段具有一下端、至少一於該下端呈開放狀之溝槽,以及與該至少一溝槽鄰接之至少一導引片;b.利用微機電製程製造一針體,該針體具有一針身、一位於該針身一端之針頭,以及至少一焊墊,該針頭具有一擋止塊,該擋止塊具有至少一相對於該針身呈凸出狀之嵌卡肋,該至少一焊墊係相對於該針身呈凸出狀且位於該擋止塊;c.將該彈簧套筒套設於該針體外,使得該針身位於該彈簧套筒內、該針頭自該下非彈簧段凸伸而出,且該擋止塊之嵌卡肋嵌卡於該下非彈簧段之溝槽並抵接於該下非彈簧段;以及d.將該至少一焊墊進行迴焊,使得該針體藉由該至少一焊墊而與該下非彈簧段之導引片焊接固定。
有關本發明所提供之彈簧套筒式探針與彈簧套筒式探針的製造方法的詳細構造、特點、組裝或使用方式,將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而,在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解,該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例,僅係用於說明本發明,並非用以限制本發明之專利申請範圍。
[先前技術]
11‧‧‧彈簧套筒式探針
12‧‧‧針體
13‧‧‧彈簧套筒
132‧‧‧結合部
138‧‧‧彈簧段
14‧‧‧探針卡
15‧‧‧電路板
16‧‧‧探針裝置
17‧‧‧探針座
171‧‧‧上導板
172‧‧‧中導板
173‧‧‧下導板
174‧‧‧安裝孔
175‧‧‧頂面
18‧‧‧間隙
[實施例]
21、22、23‧‧‧彈簧套筒式探針
30‧‧‧針體
31‧‧‧針身
312‧‧‧上端部
32‧‧‧針頭
322‧‧‧擋止塊
322a‧‧‧嵌卡肋
324‧‧‧點觸段
33‧‧‧前表面
34‧‧‧後表面
35‧‧‧側表面
36‧‧‧補強肋
362‧‧‧平面
37‧‧‧焊墊
40‧‧‧彈簧套筒
41‧‧‧上非彈簧段
42‧‧‧下非彈簧段
421‧‧‧下端
422‧‧‧溝槽
423‧‧‧導引片
43‧‧‧彈簧段
第1圖為習用之彈簧套筒式探針的平面分解圖;第2圖為習用之採用彈簧套筒式探針之探針卡的剖視示意圖;第3圖為本發明一第一較佳實施例所提供之彈簧套筒式探針的立體分解圖;
第4圖為本發明該第一較佳實施例所提供之彈簧套筒式探針的立體組合圖;第5圖為本發明一第二較佳實施例所提供之彈簧套筒式探針的立體分解圖;第6圖為本發明該第二較佳實施例所提供之彈簧套筒式探針的立體組合圖;第7圖為第6圖沿剖線7-7的剖視圖;第8圖為本發明一第三較佳實施例所提供之彈簧套筒式探針的立體組合圖;第9圖為第8圖沿剖線9-9的剖視圖;以及第10圖係類同於第9圖,惟顯示該彈簧套筒式探針之一針體的焊墊進行迴焊後的態樣。
申請人首先在此說明,在以下將要介紹之實施例以及圖式中,相同之參考號碼,表示相同或類似之元件或其結構特徵。
請參閱第3圖及第4圖,本發明一第一較佳實施例所提供之彈簧套筒式探針21包含有一可導電之實心針體30,以及一套設於該針體30外且亦可導電之彈簧套筒40。
該彈簧套筒40具有一上非彈簧段41、一下非彈簧段42,以及一位於該上非彈簧段41與該下非彈簧段42之間的彈簧段43。詳而言之,該彈簧套筒40係由直徑均一的金屬圓管經由光微影技術(photolithography)加工而成,亦即將完整的金屬圓管蝕刻出鏤空之彈簧段43。該上非彈簧段41與該下非彈簧段42之間亦可設有複數彈簧段43,以及將該等彈簧段分隔開之其他非彈簧段。
該針體30具有一呈直桿狀之針身31,以及一體地連接於該針身31一端之針頭32,該針頭32包含有一與該針身31連接之擋止塊322,以及一自該擋止塊322朝與該針身31相反之方向延伸之點觸段324。在本
實施例中,該針體30係利用微機電製程(MEMS manufacturing process)製作成長條形板狀,且具有寬度較大之一前表面33與一後表面34以及寬度較小之二側表面35,各該側表面35係維持單一寬度,該前表面33與該後表面34形狀相同且概維持單一寬度,惟該前表面33與該後表面34在該擋止塊322的位置具有較大的寬度,因此該擋止塊322係於該二側表面35呈凸出狀,亦即,該擋止塊322具有分別在該二側表面35相對於該針身31呈凸出狀之二嵌卡肋322a。
該針體30與該彈簧套筒40之結合方式,係先將該彈簧套筒40以該下非彈簧段42朝向該針頭32而套設於該針體30外,使得該下非彈簧段42抵接於該擋止塊322,此時,該針身31完全位於該彈簧套筒40內,且該針身31之一上端部312位於該上非彈簧段41內,該針頭32自該下非彈簧段42凸伸而出。然後,再將該下非彈簧段42固定於該擋止塊322,例如,該下非彈簧段42之一下端421可緊配合地卡接於該擋止塊322,或者,該下非彈簧段42之下端421可焊接固定於該擋止塊322。
由於該針體30具有該擋止塊322,在組裝該彈簧套筒式探針21的過程中,只要將該彈簧套筒40套設於該針體30外並使該下非彈簧段42抵接於該擋止塊322,即可穩定地將該彈簧套筒40定位於該針體30,以便進一步地將該下非彈簧段42固定於該針體30,因此該彈簧套筒式探針21在組裝及焊接固定上相當便利。
請參閱第5圖至第7圖,本發明一第二較佳實施例所提供之彈簧套筒式探針22係類同於前述之探針21,惟本實施例之彈簧套筒40的下非彈簧段42更具有二溝槽422,該二溝槽422係位於該下非彈簧段42之二相對位置,且於該下非彈簧段42之下端421呈開放狀。此外,本實施例之針體30的前表面33及後表面34分別設有一補強肋36,各該補強肋36有一部分位於該擋止塊322,且各該補強肋36係自該擋止塊322延伸至該針身31之上端部312。
由於該彈簧套筒40之下非彈簧段42具有該二溝槽422,該彈簧套筒40能以該二溝槽422分別對準於該二嵌卡肋322a而套設於該針體30,使得該擋止塊322嵌卡於該二溝槽422並抵接於該二溝槽422之末端,如此一來,在後續將該下非彈簧段42固定於該擋止塊322的過程中,該彈
簧套筒40與該針體30不但不易相對移動,更無法相對轉動,換言之,該二溝槽422可使該彈簧套筒40更為穩固地定位於該針體30,進而使該探針22之組裝及焊接程序更容易進行。
此外,該下非彈簧段42因設有該二溝槽422而形成出與該二溝槽422鄰接且呈圓弧形之二導引片423,該二導引片423之位置分別對應於該二補強肋36。藉此,在將該彈簧套筒40套設於該針體30時,可使該二導引片423分別沿著該二補強肋36相對移動,如此一來,當該下非彈簧段42套設到該擋止塊322時,該二溝槽422即已分別對準於該二嵌卡肋322a,因此可很容易地使該擋止塊322嵌卡於該二溝槽422。而且,各該補強肋36具有一面向該下非彈簧段42之導引片423的平面362,各該導引片423可焊接固定於其位置對應之補強肋36的平面362,藉由此方式將該下非彈簧段42固定於該針體30,係相當便利且穩固。
實際上,各該補強肋36只要至少一部分位於該擋止塊322即可達成前述對準之功效,惟各該補強肋36如本實施例所提供地自該擋止塊322延伸至該針身31之上端部312,係可達到更良好的對位效果,使得組裝過程更為快速。而且,各該補強肋36更可增加該針體30與該彈簧套筒40之間的接觸,進而提升電性訊號在該針體30與該彈簧套筒40之間傳輸的穩定性,尤其,當各該補強肋36至少一部分位於該針身31之上端部312時,更可使電性訊號大多在該針身31之上端部312與該上非彈簧段41之間傳輸而達到較佳之穩定性。
請參閱第8圖至第10圖,本發明一第三較佳實施例所提供之彈簧套筒式探針23係類同於前述之探針22,惟本實施例之針體30係藉由複數焊墊37而與該彈簧套筒40的下非彈簧段42相互焊接固定。詳而言之,該彈簧套筒式探針23的製造方法包含有下列步驟:
a.如第一較佳實施例中所述,利用光微影技術將一金屬圓管加工成該彈簧套筒40,使得該彈簧套筒40具有該上非彈簧段41、該下非彈簧段42以及位於該上非彈簧段41與該下非彈簧段42之間的至少一該彈簧段43,同時在該下非彈簧段42形成出於其下端421呈開放狀之二溝槽422,以及與該二溝槽422鄰接之二導引片423,亦即如前述第二較佳實施例之彈簧套筒40。
b.如第一較佳實施例中所述,利用微機電製程製造該針體30,使得該針體30不但具有如前述之針身31及針頭32,更具有該等焊墊37,該等焊墊37係相對於該針身31呈凸出狀且位於該擋止塊322。詳而言之,該等焊墊37係在該針體30之製造過程中利用不同於該針身31及該針頭32之導電材料成形於該前表面33及該後表面34,該針身31及該針頭32可採用導電性較佳之金屬材料,各該焊墊37則可採用熔點較低之金屬材料。
c.如第一較佳實施例中所述,將該彈簧套筒40套設於該針體30外,使得該針身31位於該彈簧套筒40內且該針頭32自該下非彈簧段42凸伸而出,並如第二較佳實施例中所述,使得該擋止塊322之嵌卡肋322a嵌卡於該下非彈簧段42之溝槽422並抵接於該下非彈簧段42。
d.將該等焊墊37進行迴焊(reflow),使得該針體30藉由該等焊墊37而與該下非彈簧段42之導引片423焊接固定。換言之,本實施例係藉由焊墊37進行迴焊,以取代傳統焊接作業,如此之焊接方式使得該探針23可大量製造並有效縮減製造時間。而傳統焊接作業,將該下非彈簧段42壓合於該針體30的方式,僅能一根根探針依序製作,所以無法大量批次製造,所以製造時間較本實施例的製造時間長。
值得一提的是,本發明之彈簧套筒式探針的針體形狀不限於如前述各實施例中的長條形板狀,只要該針體之針頭具有可供該彈簧套筒之下非彈簧段抵接之擋止塊,即可使該彈簧套筒穩定地定位於該針體,使得該彈簧套筒式探針在組裝上省時且便利。因此,本發明中該針體之擋止塊不限於具有位於二相對位置的二嵌卡肋,且該彈簧套筒之下非彈簧段亦不限於具有位於二相對位置的二溝槽,只要該針體之擋止塊具有至少一相對於該針身呈凸出狀之嵌卡肋,且該彈簧套筒之下非彈簧段具有至少一供該擋止塊之嵌卡肋嵌卡之溝槽,即可使該彈簧套筒更為穩固地定位於該針體。此外,該下非彈簧段之導引片數量係取決於溝槽數量,而該針體之補強肋數量係對應導引片數量,只要有至少一該導引片及至少一該補強肋,即可達到便於對位及焊接之功效。而在使用焊墊進行迴焊的情況下,該針體之焊墊數量係取決於導引片數量,只要有可相互焊接固定之至少一該導引片及至少一該焊墊,即可達到便於焊接並有效縮減探針製造時間之功效。
最後,必須再次說明,本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件,僅為舉例說明,並非用來限制本案之範圍,其他等效元件的替代或變化,亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。
21‧‧‧彈簧套筒式探針
30‧‧‧針體
31‧‧‧針身
312‧‧‧上端部
32‧‧‧針頭
322‧‧‧擋止塊
322a‧‧‧嵌卡肋
324‧‧‧點觸段
33‧‧‧前表面
34‧‧‧後表面
35‧‧‧側表面
40‧‧‧彈簧套筒
41‧‧‧上非彈簧段
42‧‧‧下非彈簧段
421‧‧‧下端
43‧‧‧彈簧段
Claims (13)
- 一種彈簧套筒式探針,包含有:一彈簧套筒,具有一上非彈簧段、一下非彈簧段,以及位於該上非彈簧段與該下非彈簧段之間的至少一彈簧段;以及一針體,具有一位於該彈簧套筒內之針身,以及一自該下非彈簧段凸伸而出之針頭,該針頭具有一擋止塊,該彈簧套筒之下非彈簧段係抵接且固定於該擋止塊。
- 如申請專利範圍第1項所述之彈簧套筒式探針,其中該針體係呈長條形板狀且具有寬度較大之一前表面與一後表面以及寬度較小之二側表面,該擋止塊係於該二側表面呈凸出狀。
- 如申請專利範圍第2項所述之彈簧套筒式探針,其中該彈簧套筒之下非彈簧段具有一下端,以及於該下端呈開放狀之二溝槽,該針體之擋止塊係嵌卡於該二溝槽。
- 如申請專利範圍第3項所述之彈簧套筒式探針,其中該彈簧套筒之下非彈簧段具有與該二溝槽鄰接之二導引片,該針體之前表面及後表面分別設有一補強肋,各該補強肋至少一部分位於該擋止塊,該二導引片之位置分別對應於該二補強肋。
- 如申請專利範圍第3項所述之彈簧套筒式探針,其中該彈簧套筒之下非彈簧段具有與該二溝槽鄰接之二導引片,該針體具有複數位於該前表面及該後表面且位於該擋止塊之焊墊,該針體係藉由該等焊墊而與該二導引片焊接固定。
- 如申請專利範圍第2項所述之彈簧套筒式探針,其中該針身具有一位於該上非彈簧段內之上端部,該針體之前表面及後表面分別設有一補強肋,各該補強肋至少一部分位於該針身之上端部。
- 如申請專利範圍第1項所述之彈簧套筒式探針,其中該針體之擋止塊具有至少一相對於該針身呈凸出狀之嵌卡肋,該彈簧套筒之下非彈簧段具有一下端,以及至少一於該下端呈開放狀之溝槽,該擋止塊之嵌卡肋係嵌卡於該下非彈簧段之溝槽。
- 如申請專利範圍第7項所述之彈簧套筒式探針,其中該彈簧套筒之下非彈簧段具有與其溝槽鄰接之至少一導引片,該針體具有至少一相對於該針身呈凸出狀且至少一部分位於該擋止塊之補強肋,該下非彈簧段之導引片的位置係對應該針體之補強肋。
- 如申請專利範圍第4或8項所述之彈簧套筒式探針,其中該針身具有一位於該上非彈簧段內之上端部,該針體之補強肋係自該擋止塊延伸至該針身之上端部。
- 如申請專利範圍第4或8項所述之彈簧套筒式探針,其中該下非彈簧段之導引片係焊接固定於其位置對應之補強肋的一平面。
- 如申請專利範圍第7項所述之彈簧套筒式探針,其中該彈簧套筒之下非彈簧段具有與其溝槽鄰接之至少一導引片,該針體具有至少一相對於該針身呈凸出狀且位於該擋止 塊之焊墊,該針體係藉由該至少一焊墊而與該下非彈簧段之導引片焊接固定。
- 如申請專利範圍第1項所述之彈簧套筒式探針,其中該針身具有一位於該上非彈簧段內之上端部,該針體具有至少一相對於該針身呈凸出狀且至少一部分位於該針身之上端部的補強肋。
- 一種彈簧套筒式探針的製造方法,包含有下列步驟:a.利用光微影技術將一金屬圓管加工成一彈簧套筒,使得該彈簧套筒具有一上非彈簧段、一下非彈簧段,以及位於該上非彈簧段與該下非彈簧段之間的至少一彈簧段,且該下非彈簧段具有一下端、至少一於該下端呈開放狀之溝槽,以及與該至少一溝槽鄰接之至少一導引片;b.利用微機電製程製造一針體,該針體具有一針身、一位於該針身一端之針頭,以及至少一焊墊,該針頭具有一擋止塊,該擋止塊具有至少一相對於該針身呈凸出狀之嵌卡肋,該至少一焊墊係相對於該針身呈凸出狀且位於該擋止塊;c.將該彈簧套筒套設於該針體外,使得該針身位於該彈簧套筒內、該針頭自該下非彈簧段凸伸而出,且該擋止塊之嵌卡肋嵌卡於該下非彈簧段之溝槽並抵接於該下非彈簧段;以及d.將該至少一焊墊進行迴焊,使得該針體藉由該至少一焊墊而與該下非彈簧段之導引片焊接固定。
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