TW201817102A - 插座 - Google Patents

Abstract

本發明之課題在於提供一種相較於習知技術可縮小接點間距的插座。

本發明之插座1具備：絕緣支持體5；及二支接觸探針7，係被絕緣支持體5並列支持。各接觸探針7具有：第1柱塞10及第2柱塞20；及彈簧35，係將該等第1柱塞10及第2柱塞20朝互相背離的方向彈推。第1柱塞10具有用以防止本身從絕緣支持體5脫出的突緣部12。絕緣支持體5係在二支接觸探針7的突緣部12之間形成有空間5h。

Description

插座

本發明係關於使用在例如半導體積體電路等被量測裝置之檢查的插座。

在進行半導體積體電路等檢查對象物之檢查時，為了將檢查對象物與測定器側的檢查用基板電性連接，係使用以絕緣支持體並列支持複數個支接觸探針的插座。第7圖為習知的克耳文(Kelvin)量測用插座之一端的放大剖視圖。所謂克耳文量測，係將電流供給用探針及電壓監看用探針抵接於檢查對象物的電極，例如電極凸塊，以測量電特性的技術(請依需要參照下述專利文獻2)。

第7圖之插座的構成係為以絕緣支持體900並列支持二支接觸探針801，接點間距P1則以下式表示。

P1=A+(B×2)+(C×2)+(D×2)...(式1)其中

A：絕緣支持體900的最小壁厚

B：絕緣支持體900與突緣部812之側面的間隙(clearance)

C：突緣部812與前端側圓柱部824的半徑差

D：從前端側圓柱部824的側面(和相鄰的前端側圓柱部824距離最接近的側面)至前端面之突起部分的頂點的距離※距離D為沿著彼此相鄰的接觸探針801之連結方向的距離。隨著前端側圓柱部824的回轉角度，該距離D也有為零的情況。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本國特開2012-149927號公報

[專利文獻2]日本國特開2008-045986號公報

上述式1中，在一個例子裡，若以A=40μm、B=10μm、C=15μm、D=0來計算時，P1=90μm。式1中，對應於C的突緣部812的突出程度會直接影響接點間距(contact pitch)P1，而構成間距窄化的妨礙因素。另外，上述長度A至D中，A及B在設計上不可能設為零。

本發明係為認知到此種狀況而研創的發明，其目的在提供一種插座，係相較於習知技術可縮小接點間距。

本發明之一態樣係為一種插座。該插座具備：絕緣支持體；及被前述絕緣支持體並列支持的二支接 觸探針；各接觸探針具有：第1柱塞及第2柱塞；及將前述第1柱塞及第2柱塞朝互相背離的方向彈推的彈簧，前述第1柱塞具有用以防止本身從前述絕緣支持體脫出的突緣部，前述絕緣支持體在前述二支接觸探針的前述突緣部之間形成有空間。

該插座更具備：收容前述第1柱塞及第2柱塞的基端側以及前述彈簧的導電性管，前述導電性管的外徑可小於前述突緣部的外徑。

本發明的另一態樣係為一種插座。該插座具備：絕緣支持體；及並列支持在前述絕緣支持體的二支接觸探針；各接觸探針具有：第1柱塞及第2柱塞；將前述第1柱塞及第2柱塞朝互相背離的方向彈推的彈簧；以及收容前述第1柱塞及第2柱塞的基端側以及前述彈簧的導電性管，前述第1柱塞及前述導電性管係相互組合俾以一體方式進行衝程(stroke)動作，前述導電性管具有用以防止本身及前述第1柱塞從前述絕緣支持體脫出的突緣部，前述絕緣支持體在前述二支接觸探針的前述突緣部之間形成有空間。

前述絕緣支持體具有：第1絕緣支持體，具有引導各接觸探針之前述第1柱塞的前端側的2個第1導引孔；及第2絕緣支持體，具有引導各接觸探針之前述第2柱塞的前端側的2個第2導引孔，而前述2個第1導引孔間的距離可小於前述2個第2導引孔間的距離。

前述二支接觸探針也可以朝前述第1柱塞之前端側互相接近的方式設成傾斜。

前述第一柱塞具有前端具備接觸部的圓柱部，前述突緣部係較前述圓柱部的外周面更朝徑向外側突出，前述絕緣支持體可具有可引導前述圓柱部，而口徑小於前述突緣部的圓孔。

前述第1柱塞可用於和檢查對象物連接，前述第2柱塞也可用於和檢查用基板連接。

前述突緣部之和前述第1柱塞的長邊方向垂直的剖面可為圓形。

前述突緣部可構成前述接觸探針的最外周面。

另外，上述構成要素的任意組合，或將本發明的說明內容在方法或系統間變換，亦可作為本發明態樣而發揮效用。

依據本發明，相較於習知技術，可提供能夠縮小接觸間距的插座。

1至4‧‧‧插座

5‧‧‧絕緣支持體

5a‧‧‧支持件

5b‧‧‧針座塊

5c‧‧‧針板

5d‧‧‧貫通孔(第1導引孔)

5e、5f‧‧‧貫通孔

5g‧‧‧小徑孔部(第2導引孔)

5h‧‧‧空間

5i、5j‧‧‧隔開壁

7‧‧‧接觸探針

8‧‧‧檢查對象物

8a‧‧‧電極凸塊

9‧‧‧檢查用基板

9a‧‧‧電極墊

10‧‧‧第1柱塞

11‧‧‧前端側圓柱部

11a‧‧‧接觸部

12、31‧‧‧突緣部

13、22‧‧‧基端側圓柱部

13a‧‧‧頸縮部

13b、30b‧‧‧縮徑部

20‧‧‧第2柱塞

21‧‧‧前端側圓柱部

21a‧‧‧接觸部

21b‧‧‧錐體部(傾斜部)

30‧‧‧導電性管

30a‧‧‧凸部

35‧‧‧彈簧

801‧‧‧接觸探針

812‧‧‧凸緣部

824‧‧‧圓柱部

900‧‧‧絕緣支撐體

第1圖中，第1圖(A)為本發明實施形態1之插座1的前剖視圖。第1圖(B)為從第1圖(A)的狀態將插座1設於檢查用基板9之狀態的前剖視圖。第1圖(C)為從第1圖(B)之狀態將檢查對象物8設於插座1之狀態的前剖視圖。

第2圖為第1圖(C)的要點部分放大圖。

第3圖為本發明實施形態2的插座2的前剖視圖。

第4圖中，第4圖(A)為本發明實施形態3之插座3的前剖視圖。第4圖(B)為從第4圖(A)的狀態將插座3設於檢查用基板9之狀態的前剖視圖。第4圖(C)為從第4圖(B)的狀態將檢查對象物8設於插座3之狀態的前剖視圖。

第5圖為第4圖(C)的要點部分放大圖。

第6圖為本發明實施形態4之插座4的前剖視圖。

第7圖為習知克耳文量測用插座之一端的放大剖視圖。

以下，參照圖式詳述本發明的較佳實施形態。另外，各圖面所示的相同或相等構成要素、構件等均賦予相同符號，並適當省略重複說明。再者，實施形態並非限定發明者而僅為例示，實施形態所述的所有特徵或其組合，不一定是本發明的本質性內容。

(實施形態1)

第1圖(A)為本發明實施形態1之插座1的前剖視圖。藉第1圖(A)來定義上下方向。插座1係為克耳文量測用裝置，係被絕緣支持體5並列支持且彼此相同構成的二支接觸探針7的一方使用作為電流供給用探針，另一方則作為電壓監看用探針。第1圖(A)係顯示接觸探針7相對於絕緣支持體5處於上限位置的狀態。

絕緣支持體5係由作為第1絕緣支持體的支持件5a、針座塊5b及作為第2絕緣支持體的針板(pin plate)5c等三個零件(皆為例如樹脂成形體)的組合品。接觸探針7係貫通於貫通孔5d、貫通孔5e及貫通孔5f，以保持接觸探針7的姿勢，該貫通孔5d係形成在支持件5a而作為第1導引孔，該貫通孔5e係形成在針座塊5b，該貫通孔5f係形成在針板5c。貫通孔5f的下端部則形成為當作第2導引孔的小徑孔部5g。貫通孔5d至5f且也包含小徑孔部5g，皆為圓形孔，可用鑽頭以高位置精確度形成。支持件5a的貫通孔5d的間距係較針座塊5b的貫通孔5e的間距及針板5c的貫通孔5f的間距更狹小。貫通孔5d間的隔開壁5i的壁厚係為突緣部12彼此間不會接觸之範圍內的最小幅度，和第7圖所示習知例的相當部分比較，該壁厚較薄。貫通孔5d至5f的內徑尺寸具有只可使接觸探針7傾斜的餘裕。在支持件5a及針座塊5b之間設有空間5h。空間5h具有包含後述第1柱塞10之突緣部12的衝程範圍的上下方向長度。

接觸探針7具有第1柱塞10、第2柱塞20、導電性管30及彈簧35。第1柱塞10為和第1圖(C)所示的檢查對象物8連接的零件，以銅或銅合金等導電性金屬體構成。第2柱塞20為和第1圖(C)所示的檢查用基板9連接的零件，以銅或銅合金等的導電性金屬體構成。導電性管30為將第1柱塞10的基端側、第2柱塞20的基端側及彈簧35收容於內部的零件，以銅或銅合金等導電性金屬 體構成。彈簧35為以例如鋼琴線或不銹鋼線等一般性導體金屬材質形成的線圈彈簧，用以將第1柱塞10與第2柱塞20朝互相背離的方向彈推，藉以對第1柱塞10及第2柱塞20賦予和檢查對象物8及檢查用基板9接觸的接觸力。檢查對象物8係為例如將電極以預定間距排列而成的半導體積體電路，在圖示情況中，電極凸塊8a係以既定間距排列。檢查用基板9為以既定間距設有和未圖示測定器側連接之電極墊9a的部分。

第1柱塞10從前端側依序具有前端側圓柱部11、突緣部12及基端側圓柱部13。前端側圓柱部11的前端在此處係設成形狀分割成八個部分的接觸部11a。前端側圓柱部11係貫通支持件5a的貫通孔5d，並受貫通孔5d引導。突緣部12的直徑係大於貫通孔5d，藉以防止第1柱塞10從支持件5a往上方脫出。突緣部12的和第1柱塞10的長度方向垂直的剖面係呈圓形。在此處，突緣部12為圓柱形狀。突緣部12的外周面係構成接觸探針7的最外周面。突緣部12係位於支持件5a與針座塊5b間的空間5h。突緣部12的下面係與導電性管30的上端卡合(抵接)。基端側圓柱部13位於導電性管30的內側。基端側圓柱部13具有在長度方向中間部局部小徑化的頸縮部13a。頸縮部13a係和導電性管30的凸部30a卡合，藉以使第1柱塞10與導電性管30相互組合俾以一體方式進行衝程動作。

第2柱塞20從前端側依序具有前端側圓柱 部21及基端側圓柱部22。前端側圓柱部21的前端係設成向前端漸縮成錐體狀之形狀的接觸部21a。前端側圓柱部21係貫通針板5c的小徑孔部5g，並受小徑孔部5g引導。基端側圓柱部22係位於導電性管30的內側。基端側圓柱部22的直徑大於前端側圓柱部21，且藉由和導電性管30的縮徑部30b卡合，以防止第2柱塞20從導電性管30向下方脫出。

導電性管30具有向內側突出的既定數量的凸部30a。凸部30a係以例如衝頭沖擊導電性管30的外周面而形成，在此處，係朝圓周方向以90度間隔設有4個。凸部30a係和第1柱塞10的頸縮部13a卡合，使導電性管30可和第1柱塞10以一體方式進行衝程動作。導電性管30的下端部係為縮徑部30b。縮徑部30b係藉由例如縮徑加工使其直徑小於第2柱塞20之基端側圓柱部22的部分。導電性管30的上端係和第1柱塞10之突緣部12的下端面卡合(抵接)。導電性管30的外徑大於針板5c的小徑孔部5g，而不會從針板5c向下方脫出。導電性管30的外徑係在第1柱塞10的外徑以下(圖示例中為相同外徑)。彈簧35裝設於導電性管30內，其上端和第1柱塞10的基端側圓柱部13的下端面靠合(抵接)，下端則和第2柱塞20的基端側圓柱部22的上端面靠合(抵接)。

第1圖(B)為從第1圖(A)的狀態將插座1裝設於檢查用基板9之狀態的前剖視圖。針板5c的下面係與和檢查用基板9的上面接觸。而且，第2柱塞20之前端側 圓柱部21的接觸部21a係和檢查用基板9的電極墊9a接觸，第2柱塞20係從第1圖(A)所示的突出狀態抗拒彈簧35的彈推力而後退。如第1圖(B)所示，支持件5a的2個貫通孔5d間的距離L1係小於針板5c的2個小徑孔部5g間的距離L2。藉此結構，二支接觸探針7係朝向第1柱塞10的前端側(朝向上方)以互相接近之方式傾斜。

第1圖(C)為從第1圖(B)的狀態將檢查對象物8裝設於插座1之狀態的前剖視圖。第2圖為第1圖(C)的要點部分放大圖。第1柱塞10的前端側圓柱部11的接觸部11a係和檢查對象物8的電極凸塊8a接觸，第1柱塞10係從第1圖(B)所示的突出狀態抗拒彈簧35的彈推力並與導電性管30一併後退。在第1圖(C)所示的狀態中，係以接觸探針7使檢查對象物8的電極凸塊8a和檢查用基板9的電極墊9a電連接，俾可對檢查對象物8進行檢查。

如第2圖所示，本實施形態中的接點間距P2可被窄化成和支持件5a之2個貫通孔5d間的隔開壁5i的厚度A(加工上的最小壁厚以上且突緣部12彼此間不會接觸的範圍內的最小寬度)相等以下，乃至於厚度A加上前端側圓柱部11與隔開壁5i間之2倍間隙的長度以下，而和第7圖所示的習知例比較，可以實現間距窄化。另外，和第7圖所示習知例的接點間距P1之式1中的D對應之從前端側圓柱部11的側面至前端面的凸起頂點的距離，因在本實施形態及在第7圖所示習知例中均在控制範圍外，故不予考慮。

本實施形態中，和第7圖所示習知例相同樣地，在欲在2個第1柱塞10的突緣部12間設置隔開壁時，因該隔開壁必須較支持件5a之2個貫通孔5d間的隔開壁5i更薄，若將隔開壁5i設成加工上的最小壁厚，則突緣部12間的隔開壁會無法加工(隔開壁不成立)。對於此點，本實施形態中，係藉由將突緣部12間設成空間5h，透過使接觸探針7傾斜，導電性管30間的隔開壁5j即可成立。隔開壁5j可成立的高度係按照接觸探針7的傾斜程度、導電性管30的外徑、及隔開壁5j的壁厚而改變。另外，因突緣部12間的隔開壁不存在，就不使突緣部12彼此間接觸而短路的所需條件而言，隔開壁5i的厚度A相對於前端側圓柱部11及突緣部12的半徑差C必須符合A>C×2的條件。

插座1的組裝方法如下。第1方法中，係先藉螺絲固定等手段將支持件5a與針座塊5b相互固定，再將接觸探針7從針座塊5b的下面側插入貫通孔5e、5d，然後藉由螺絲固定等手段將針板5c固定在針座塊5b下面，以使接觸探針7穿過貫通孔5f。第2方法中，先藉螺絲固定等將針座塊5b與針板5c相互固定，再將接觸探針7從針座塊5b的上面側插入貫通孔5e、5f，然後藉由螺絲固定等將支持件5a固定在針座塊5b上面，以使接觸探針7穿過貫通孔5d。第2方法的情況中，針座塊5b與針板5c亦可不是各別的零件，而是一體成形品。

若依本實施形態，可達成下述的功效。

(1)因採用支持件5a與針座塊5b之間設有空間5h，而二支接觸探針7的第1柱塞10的突緣部12間沒有隔開壁的構成，而且二支接觸探針7係朝向上方傾斜成互相接近，因此雖設有導電性管30間的隔開壁5j，但仍可如第2圖所示地將接點間距P2縮小成和支持件5a之2個貫通孔5d間的隔開壁5i的厚度A相等或更小(將前端側圓柱部11與突緣部12的半徑差從接點間距P2排除，使間距得以窄化)。

(2)因接觸探針7的姿勢在傾斜的狀態下穩定，相較於如習知技術在接觸探針與絕緣支持體5間的間隙範圍內不知會形成何種姿勢的不穩定之構成，前端側圓柱部11的前端位置係以高精確度被定位，接點係穩定化。藉此方式，因接點偏靠電極凸塊8a側方而使電極凸塊8a側面被磨削的情形可獲得抑制。

(3)接觸探針7因和長度方向垂直的剖面係為圓形而無方向性，故不僅容易製造，並且將接觸探針7組合至絕緣支持體5的作業性也優異。此外，即使旋轉方向的力量施加於接觸探針7，絕緣支持體5損傷的風險也很小。

(實施形態2)

第3圖為本發明實施形態2之插座2的前剖視圖。本實施形態的插座2和實施形態1的插座比較，不同點在於導電性管30比突緣部12更小徑，其他的部分則一致。藉 由將導電性管30設成比突緣部12更小徑，導電性管30和針座塊5b之隔開壁5j上端邊緣部或針板5c之貫通孔5f內面干擾的情形可加以抑制。本實施形態也可達到和實施形態1相同的功效。

(實施形態3)

第4圖(A)為本發明實施形態3之插座3的前剖視圖。第4圖(B)為從第4圖(A)的狀態將插座3裝設於檢查用基板9之狀態的前剖視圖。第4圖(C)為從第4圖(B)的狀態將檢查對象物8裝設於插座3之狀態的前剖視圖。第5圖為第4圖(C)的要點部分放大圖。

本實施形態的插座3中，第1柱塞10為中空，未圖示的彈簧則設在第1柱塞10內。絕緣支持體係為由針座塊5b與針板5c等兩個零件構成的構件，第1柱塞10的前端側圓柱部11係受針座塊5b的貫通孔5e所引導。第1柱塞10的基端側圓柱部13的基端係設成縮徑部13b，和實施形態1的導電性管30的縮徑部30b(第1圖(A))相同地，係用以防止第2柱塞20的脫出。空間5h係設於針座塊5b與針板5c之間。針座塊5b的貫通孔5e與針板5c的小徑孔部5g為同軸，二支接觸探針7則被支持成彼此大略平行(和上下方向平行)。

如第5圖所示，本實施形態的接點間距P3係藉針座塊5b之隔開壁5j的厚度A(例如加工上的最小壁厚)、前端側圓柱部11與隔開壁5j之間的間隙B表示成 P3=A+(B×2)。接點間距P3係和第7圖所示的習知例的接點間距P1(式1)不同，不會加上前端側圓柱部11與突緣部12的半徑差(突緣部12的突出長度)，而相應地被間距窄化。本實施形態的其他方面和實施形態1相同。

(實施形態4)

第6圖為本發明實施形態4之插座4的前剖視圖。本實施形態之插座4中，和實施形態1不同的部分在於第1柱塞10不具突緣部12，但導電性管30則具有突緣部31。絕緣支持體係由針座塊5b及針板5c等兩零件構成，第1柱塞10之前端側圓柱部11係受針座塊5b之貫通孔5e所引導。空間5h則設於針座塊5b與針板5c之間。針座塊5b的貫通孔5e與針板5c的小徑孔部5g係為同軸，二支接觸探針7係支持成彼此大略平行(和上下方向平行)。設在第2柱塞20之前端側圓柱部21中間部分的錐體部(傾斜部)21b具有在檢查時減低第2柱塞20之傾斜度的功能。本實施形態的其他部分係和實施形態1同樣。本實施形態的間距窄化功效則和實施形態3相同。

以上，雖以實施形態為例來說明本發明，但本發明所屬技術領域中具有通常知識者應能理解，在申請專利範圍所述之範圍內，實施形態的各構成要素或各處理流程仍可作進行各種改變化。

空間5h只要形成在針座塊5b之貫通孔5e及隔開壁5j上方的部分即可，而在其他的部分，亦即在貫 通孔5e及隔開壁5j以外部分的上方，針座塊5b也可延伸至接觸支持件5a的下面為止。

Claims (9)

1. 一種插座，具備：絕緣支持體；及二支接觸探針，係被前述絕緣支持體並列支持，各接觸探針具有：第1柱塞及第2柱塞；及彈簧，將前述第1柱塞及第2柱塞朝互相背離的方向彈推，前述第1柱塞具有用以防止本身從前述絕緣支持體脫出的突緣部，前述絕緣支持體在前述二支接觸探針的前述突緣部之間係形成空間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之插座，更具備：導電性管，係收容前述第1柱塞及第2柱塞的基端側以及前述彈簧，其中，前述導電性管的外徑係小於前述突緣部的外徑。
3. 一種插座，具備：絕緣支持體；二支接觸探針，係被前述絕緣支持體並列支持，各接觸探針具有：第1柱塞及第2柱塞；彈簧，將前述第1柱塞及第2柱塞朝互相背離的方向彈推；及導電性管，收容前述第1柱塞及第2柱塞的基端 側以及前述彈簧，前述第1柱塞及前述導電性管係相互組合，俾以一體方式進行衝程動作，前述導電性管具有用以防止本身及前述第1柱塞從前述絕緣支持體脫出的突緣部，前述絕緣支持體在前述二支接觸探針的前述突緣部之間係形成空間。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之插座，其中，前述絕緣支持體具有：第1絕緣支持體，具有引導各接觸探針之前述第1柱塞之前端側的兩個第1導引孔；及第2絕緣支持體，具有引導各接觸探針之前述第2柱塞之前端側的兩個第2導引孔，前述兩個第1導引孔間的距離係小於前述兩個第2導引孔間的距離。
5. 如申請專利範圍第項4所述之插座，其中，前述二支接觸探針係以朝向前述第1柱塞的前端側互相接近的方式傾斜。
6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之插座，其中，前述第1柱塞具有在前端具備接觸部的圓柱部，前述突緣部係較前述圓柱部的外周面更往徑向外側突出，前述絕緣支持體具有引導前述圓柱部且直徑小於前述突緣部的圓孔。
7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之插座，其中，前述第1柱塞係用於和檢査對象物連接，前述第2柱塞則用於和檢査用基板連接。
8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之插座，其中，前述突緣部之和前述第1柱塞的長度方向垂直的剖面為圓形。
9. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之插座，其中，前述突緣部係形成前述接觸探針的最外周面。