TW201819877A - 接觸系統及接觸模組 - Google Patents

Abstract

一接觸系統包含至少一個氣動致動觸針，一壓力室及一在各情況下向壓力室之殼體中的每一個觸針提供的第一引道。每一個觸針在各情況下有一具有第一外徑的第一部分和一鄰接第一部分並具有大於第一外徑之第二外徑的第二部分。每一個第一引道具有背對該壓力室且具有第一內徑的第一部分，及一面向該壓力室且具有大於第一內徑之第二內徑的第二部分。每一個觸針的第二部分以一可軸向移動的方式在第一引道的第二部分中被導引。為了接觸連接，觸針的第一部分被導引通過第一引道的第一部分。在相關聯之第一引道中的每一個觸針的一定軸向位置對應於一壓力室中的壓力介質的一定壓力水平。該壓力介質是溫度受控的。

Description

接觸系統及接觸模組

本發明有關於至少一個觸針的接觸系統，藉該接觸系統可接觸個別接觸點或一接觸點網格，以便在各情況下檢測與傳輸至少一個電信號。 此外，本發明亦有關於一種具有一觸針的個別接觸模組。

習知技術中已知多種接觸系統。依據觸針的設計，接觸系統基本上可分為三組： • 具有彈簧觸針的接觸系統，舉例而言，如US 6,624,645 B2中所揭露者， • 具有桿臂的接觸系統，舉例而言，如US 7,555,834 B2中所描述者，及 • 具有屈曲桿的接觸系統，舉例而言，如出現在US5,324,205A1中者。

藉由接觸系統來接觸的接觸點可以各種標準化配置安排在一積體電路諸如球柵陣列（BGA）或四側扁平無鉛封裝（QFN）的殼體上。

所有這些觸針的共同特徵在於，接觸連接所需之彈簧力或預力是藉由組件（在彈簧觸針的情況下是螺旋彈簧）或整個觸針（桿臂或屈曲桿）。為了在彈性觸針的一定用途中達到有關接觸力、彈簧行程和使用中穩定性的要求，並考慮到結構力學定律，在某些情況下產生大的彈性觸針整體尺寸。

這帶來多項缺點： 觸針與整個測量系統的電氣適應，這種應是高頻信號的反射最小化傳輸所必需的，且往往在已經難以實現下因加長觸針而益增困難。這對要發送之高頻信號的信號完整性具有不利的影響。

此外，彈簧行程的每一點都會產生不同的接觸力。若必須補償軸向公差，例如在傾斜位置的情況中，在接觸面網格的磨損或平面性公差的情況中，彈性觸針的此一非線性特別具有不利影響。

彈簧力中由於例如彈性觸針之鬆弛的老化引致變動，若予補償唯大筆費用始可為之。

如果欲調適彈性觸針的接觸力，例如在敏感接觸點的情況中、在高電流的應用中或在氧化之接觸點的情況中，即便可能同樣也是困難的。

半導體組件經常在極端溫度條件下進行測試，例如在燒機測試中。在這些情況中，彈性觸針經常曝露於非常高或非常低的溫度，因此它們充當導熱體且不理想地從測量對象散逸熱量或將熱量供應至測量對象。

這是一個值得改善的狀態。

在此背景下，本發明所基於之目的為指定一包含一觸針的接觸模組和一包含至少一個觸針的接觸系統，二者皆克服了上述缺點。

依據本發明，此一目的藉由具有專利請求項1之特徵的接觸系統和具有專利請求項14的特徵的接觸模組來實現。在相關的各別依附請求項中提及了有利的技術延伸。

為此目的，依據本發明的接觸系統包括至少一個氣動致動觸針，一壓力室及一在各情況下向壓力室之殼體中的每一個觸針提供的第一引道。

引道在此處及下文中被理解為在壓力室之殼體內部的壓力室與壓力室外部空間之間的孔道。此處之引道基本上具有一定的縱向範圍和一定的橫截面輪廓或沿著縱向範圍的橫截面輪廓演變。除了縱向範圍之外，引道亦可選擇性地具有鄰接縱向範圍的橫向範圍及/或鄰接縱向範圍或橫向範圍且相對於縱向範圍成任何角度方位的附加範圍。

個別的第一引道具有一第一部分和一第二部分，第一部分背對壓力室並具有一第一內徑，第二部分面向壓力室並具有一大於第一內徑的第二內徑。

觸針的第一部分具有一第一外徑，而觸針的第二部分具有一第二外徑，該第二外徑大於第一外徑且對應於第一引道之第二部分的內徑。

觸針的第二部分在第一引道的第二部分中以可軸向移動的方式被導引，且為了接觸連接，觸針的第一部分被導引穿過第一引道的第一部分。

相關聯的第一引道中的每一個觸針的軸向位置對應於壓力室中的壓力介質之一壓力水平。

由於觸針的外徑和第一引道的內徑從觸針的第一部分或從第一引道的第一部分增加至觸針的第二部分或第一引道的第二部分，在第一引道內的觸針之一定軸向位置處，形成一定的空腔於第一引道的第二部分內壁、該觸針之第一部分的圓柱體外側面、該觸針之第二部分背對壓力室的端面及該第一引道之第一部分面向壓力室的端面之間。具有一定之可壓縮性的空氣安置於該空腔內，該空氣在觸針沿壓力室的外部空間方向之軸向移動期間對軸向移動的觸針施加阻尼效應。由此可有利地以剛性觸針來替代彈性觸針。也有利地可能避開通常用於氣動致動觸針以提供對觸針之阻尼的螺旋彈簧。

為了觸針的目標溫度控制，俾防止熱量經由觸針從要測試的積體電路的溫度控制殼體流入或流出，依據本發明，壓力室中的壓力介質是被溫度控制的。因此與壓力室的壓力介質連接的觸針藉由熱傳導或熱對流而獲得壓力介質的溫度。當壓力介質的溫度等於殼體的溫度時，經由觸針的熱供應或熱移除因而被防止。

為了不僅在觸針於壓力室內與壓力介質直接連接的區域中，而且在觸針的更大縱向長度上藉由熱傳導實現觸針的溫度控制，在本發明的一個較佳延伸中，觸針內設置有至少一個空氣管道，該空氣管道從面向壓力室的該端在該觸針的第二部分延伸超過一定的縱向範圍。每一個該空氣管道在下文中被稱為第一空氣管道。

該第一空氣管道係填充有溫度受控的壓力介質，且較佳地實現沿該至少一個第一空氣管道的縱向範圍更均勻且更快速的觸針溫度控制。

在此處和下文中空氣管道被理解為在機械組件內及/或在彼此相鄰的至少兩個機械組件之間具有一定橫向輪廓和一定進程的空腔。

此外，在第一引道的第二部分的內部空間和壓力室的外部空間之間設置有空氣管道，該空氣管道在下文中被稱為第二空氣管道。

第一引道的第二部分中的個別第二空氣管道的軸向位置以及在相關聯之觸針中的第一空氣管道的縱向範圍配置方式為使得觸針在該第一引道中的一定位區域內的一軸向位置中，每一個第二空氣管道與至少一個第一空氣管道之間存在連接。一觸針在一定的位置區域內的軸向位置是由待測試積體電路之殼體上要由接觸系統接觸之接觸點的不同距離而產生。

以這種方式，在壓力室和壓力室的外部空間之間的空氣交換在各情況下經由第一和第二空氣管道實現，該空氣交換經由熱對流以加速方式將觸針的溫度控制到壓力室中之壓力介質的溫度水平。

在本發明的第一實施例中，每一個第一空氣管道在各情況下較佳被實現為構造為在觸針的第二部分的圓柱體外側面上沿縱向方向延伸的凹部。這些凹部中的每一者從觸針面向壓力室的端部於觸針的第二部分中延伸一定的縱向範圍。

在本發明的第一實施例的較佳延伸中，每一個凹部在各情況下在其背對壓力室的端部處具有圓錐形或截頭圓錐形的輪廓。觸針從而藉由在各情況下流入每一個第一空氣管道中之相同大小的空氣體積而位於第一引道的中心。

在本發明的第二實施例中，每一個第一空氣管道在各情況下被實現為觸針內之觸針第二部分縱向方向上的一第一孔，其為每一個第一空氣管道所共有，以及一鄰接之第二孔，其相對觸針之第二部分沿橫向延伸。第一孔同樣從觸針面向壓力室的該端部在觸針的第二部分中延伸一定的縱向範圍。

在依據本發明的接觸系統的第一變化型態中，在各情況下與每一個觸針相關聯的第一引道是在各情況下被實現為壓力室之殼體中的階狀通孔，該階狀通孔具有一具有第一內徑的第一部分和一具有第二內徑的第二部分。關於在第一引道內可軸向移動之觸針的良好軸向導引，第一套管的一局部部分以精確配合的方式固定在階狀通孔之第二部分的一局部部分中。為此目的，觸針之第二部分在第一套管中以一可軸向移動方式被導引。可看出第一種變化型態的優點是建構了第一套管且因此可以比較簡單地被製造。

在依據本發明的接觸系統的第二變化型態中，在各情況下與每一個觸針相關聯的第一導孔被實現為第一套管的內部空間，該第一套管以精確配合的方式固定在壓力室之殼體中的相關聯通孔中。第一套管又具有一具有該第一內徑的第一部分和一具有該第二內徑的第二部分。第二變化型態的優點在於，第一套管和連接在其中的觸針可製作成一可分離的接觸模組，該接觸模組可相對簡單地安裝至壓力室的殼體中。

在依據本發明之接觸系統的兩個變化型態中，至少一個開口設置在位於壓力室中的第一套管的第二部分之該局部部分中。同時第一套管的第二部分之該局部部分未由相關聯的觸針所佔據。從而可使位於壓力室中的壓力介質與觸針指向壓力室的端部之間直接連接。

為了使藉由觸針接觸的接觸點與印刷電路板電連接，將信號線固定至觸針或第一套管上。

為了更好地固定第一套管且因而將相關聯的觸針固定在壓力室的殼體中，第一套管遠離相關聯觸針的端部在各情況下較佳地以精確配合的方式固定在壓力室之殼體中的一第三引道中。

關於積體電路上的同軸接觸連接的接觸連接，接觸系統的每一個觸針藉由與各別觸針同軸配置的接觸插座被伸展。為了此一目的，一絕緣體與一同軸配置在絕緣體上的第二引道被提供於各別觸針周圍，且接觸插座可在第二引道中軸向移動。

除了依據本發明之包含至少一個觸針，較佳地多個觸針的接觸系統之外，本發明也涵蓋一依據本發明的個別接觸模組，其包括一第一套管和在其中可軸向移動的觸針且是可氣動致動的。第一套管和觸針的特徵在此對應於依據本發明的接觸系統中的相應特徵。

上述改進和發展可依據需要在適當的範圍內相互組合。本發明的進一步可能改進、發展和實施方式也包含前文或下文中有關示例性實施例之描述的未明確提及之特徵的組合。特別地，本領域技術人員也在此將個別層面加入作為改進或作為對本發明各別基本形式的補充。

以下參考圖1A和1B詳細說明依據本發明的接觸系統100的第一實施例。

依據本發明的接觸系統具有壓力室1，該壓力室較佳以壓力密封方式由殼體2封閉。在一簡單的實現成果上，殼體2具有一上板2₁ 和一下板2₂ ，藉由連接板2₃ 間隔一定的距離。

殼體2由彼此間隔開的兩個板來實現適合其中接觸系統的個別觸針配置在接觸連接的一單一表面上、用於單一個積體電路的接觸連接與測試的應用中。

然而，本發明也涵蓋其中多個板彼此以一定的相對方位形成殼體表面且各自包含觸針的殼體形式。對於具有多於兩個板的殼體，多個積體電路可同時被接觸與測試。

用於殼體2及其個別組件的材料較佳為具有一定機械承重能力的電絕緣材料。

在一具有兩個平行板2₁ 和2₂ 的較佳殼體2的情況下，第一入口3₁ 和第二入口3₂ 在各情況下設置在腹板2₃ 之間。經由第一入口3_{1 ，} 壓力室1藉第一氣動泵4₁ 經由第一壓力控制閥5₁ 被供給一定體積的壓力介質，例如空氣，以便設定特定的第一或第二壓力水平，特別是相較於壓力室1的外部空間增加的一壓力水平。一將壓力介質的溫度控制到一定溫度水平的溫度控制器19與第一氣動泵4₁ 及與第一壓力控制閥5₁ 串聯連接。

選擇性地設置第二入口3₂ ，經由該第二入口3₂ 將一定體積的壓力介質藉由第二氣動泵4₂ 和第二壓力控制閥5₂ 從壓力室1中移除，以調節一定的第二壓力水平，特別是相較於壓力室的外部空間減少的一壓力水平，即負壓水平。

壓力室1的殼體2具有至少一個第一通孔6₁ ，6₂ 和6₃ ，較佳地為多個通孔，在圖1A和1B中的實現成果中，這些引道分別安排在殼體2的上板2₁ 中。接觸模組7₁ ，7₂ 和7₃ 的第一實施例以精確配合方式固定在該等通孔6₁ ，6₂ 和6₃ 之一者中。該接觸模組7₁ ，7₂ 和7₃ 另以精確配合方式固定在殼體2中與第一通孔6₁ ，6₂ 和6₃ 橫向對置的第二通孔8₁ ，8₂ 和8₃ 中，即在圖1A和1B的實現成果中，各自固定在殼體2的下板2₂ 中。此用於額外地穩定壓力室1的殼體2中的接觸模組7₁ ，7₂ 和7₃ 。

各別引向一印刷電路板10上的接觸點或接觸表面的信號線9₁ ，9₂ 和9₃ ，例如電線、電纜和其他傳輸元件分別藉由焊接，壓焊，熔焊及其他連接技術固定到接觸模組7₁ ，7₂ 和7₃ 的端部。該印刷電路板10係直接固定在殼體2的下板2₂ 上。或者，印刷電路板10也可整合在一遠離壓力室1的測量裝置中。

圖1A繪示各自處於縮回狀態，即非接觸狀態的觸針12₁ ，12₂ 和12₃ 。圖1B繪示處於伸展狀態的觸針12₁ ，12₂ 和12₃ ，其中它們與要測試積體電路的殼體200的相關聯接觸點201₁ ，201₂ 和201₃ 接觸。

參照圖2A和2B中的放大圖詳細說明依據本發明的接觸模組7的第一實施例： 依據本發明的接觸模組7的第一實施例包含一第一套管11，該第一套管11在各情況下以精確配合方式固定在殼體2之板2₁ 中的第一通孔6₁ ，6₂ 和6₃ 之一者中及殼體2之板2₂ 中的一相關聯第二通孔8₁ ，8₂ 和8₃ 中，依據圖1A和1B在各情況下該板是上板，依據圖1A和1B在各情況下該板為下板。

觸針12在第一套管11的內部空間中以一可軸向移動方式被導引，該內部空間作為第一引道37。第一引道37，即第一套管11的內部空間，包含一第一部分13₁ ，其背對壓力室1且作為接觸連接狀態下之觸針的第一部分14₁ 的通道，以及一第二部分13₂ ，其面向壓力室1，鄰接第一部分13₁ 且其中該觸針鄰接第一部分14₁ 之第二部分14₂ 以軸向可移動的方式被導引。

第一套管11的第一內徑在第一引道37的第一部分13₁ 區域中較佳地略大於觸針12的第一部分14₁ 的第一外徑，以確保觸針12在第一引道部分37之第一部分13₁ 的區域中無阻礙或無摩擦地滑過第一套管11的內孔。

第一套管11的第二內徑，即第一引道37的內徑，在第一引道37的第二部分13₂ 的區域中對應於觸針12之第二部分14₂ 的第二外徑，以期避免在壓力室1中壓力增加之初壓力介質從壓力室1逸出到壓力室1的外部空間中。

一空腔被形成於第一引道37之第二部分13₂ 的區域中之第一套管11的內壁、觸針12之第一部分14₁ 、該第一套管11之第一部分13₁ 在第一引道37之第一與第二部分之間的過渡部分中面向壓力室之該端面，以及該觸針12之第二部分14₂ 背對壓力室的該端面之間。該空腔填充有可壓縮空氣。在第一套管11內的該觸針12沿一殼體方向軸向運動，藉以接觸要被測試之積體電路期間，位於空腔中的空氣附帶被壓縮。因此，空氣作為阻尼元件作用在觸針12上。所以依據本發明的接觸系統不需要螺旋彈簧作為阻尼元件，如同依據習知技術在其他觸針以氣動致動的接觸系統中所使用者。

當第一套管11中的觸針12的軸向移動增加時該空腔中的空氣在一定的壓縮以上，第一套管11在第一引道37之第一部分13₁ 的區域與觸針12的第一部分14₁ 之間的中間空間中的空氣可逸出到壓力室1的外部空間中。

在第一引道37的第二部分13₂ 的區域中，較佳地在第一引道37的第二部分13₂ 的位於該壓力室1中之局部部分中，第一套管11具有一徑向向內指向的肩部15，面向壓力室，作用為觸針12的機械制動件。

第一套管11在第一引道37的第一與第二部分間的過渡部分中之面向壓力室之該端面作用為觸針之一機械制動件，該機械制動件背對壓力室。

在第一引道37的第二部分13₂ 之位於壓力室1中的局部部分中，第一套管11具有至少一個開口16，較佳地有多個開口，位於壓力室中的壓力介質在各情況下可經由開口進入第一套管11的內部空間且到達觸針12面向壓力室之端部17。因此，觸針12可定位在第一套管11內的一定軸向位置處，該位置對應於壓力室1中之壓力介質的壓力水平且稱為第一軸向位置。

在圖1B所示的此一伸展狀態下，每一個觸針12₁ ，12₂ 和12₃ 的第一部分14₁ 突出於第一套管11，且藉由其相關聯的測試探針18與在待測試積體電路之殼體200上的相關接觸點201₁ ，201₂ 及201₃ 接觸。該壓力水平對應於由第一氣動泵4₁ 和第一壓力控制閥5₁ 設定的第一壓力水平。

在圖1A所示的縮回狀態下，個別觸針12₁ ，12₂ 和12₃ 處於第一套管11內之一軸向位置，該位置比第一軸向位置更靠近壓力室1。這個位置稱為第二軸向位置。在該第二軸向位置中，測試探針18不再與積體電路的殼體上的相關接觸點接觸。觸針12的第一部分14₁ 此時可突出於第一引道37的第一部分13₁ 之上，或者可位於第一引道37的第一部分13₁ 內或第二部分13₂ 內。

此一壓力水平對應於第二壓力水平，該第二壓力水平在第一種情況下相較於第一壓力水平降低，且同樣由第一氣動泵4₁ 和第一壓力控制閥5₁ 設定。

在第二種情況下，第二壓力水平對應於壓力室1外部空間中的壓力水平，且藉由關閉第一氣動泵4₁ 及/或藉由第一壓力控制閥5₁ 將壓力控制到環境壓力水平來實現。在第一和第二種情況下，觸針12由於重力而從第一軸向位置返回到第二軸向位置。在第三種情況下，第二壓力水平對應於相對壓力室1的外部空間中之環境壓力水平的負壓水平。

在第三種情況下，藉由第二氣動泵4₂ 和第二壓力控制閥5₂ 在壓力室1中實現相對於壓力室1之外部空間中之環境壓力水平的負壓水平。該第三種情況是特別使用在觸針12由於其相對於壓力室1的位置而不受壓力室1之方向的重力作用時。舉例而言，此一情況存在於當觸針以一可軸向移動之方式相對於壓力室1水平地被安裝在殼體2中之一側板中的第一套管11中時，或者當該觸針以一可軸向運動之方式在壓力室1下方被安裝在一下板2₂ 中的第一套管11中。

遠離觸針12之第一套管11的端部18較佳地以精確配合的方式固定在殼體2中的第三引道8中，較佳固定在殼體2的殼體板2₂ 中。在此一類型的一個較佳實現成果中，第一套管11的端部18是封閉的。信號線9藉由上述連接技術固定在第一套管11的此一端部18上。

在另一種實現中，遠離觸針12的第一套管11的端部36終止於壓力室1中。在此一另一種實現中，固定在第一套管11的端部18上的一信號線9藉由殼體2中的一密封孔，其未被繪示在所有附圖中，被導引到壓力室1的外部空間中並連接到一印刷電路板10的一接觸點。

藉由背對測試探針18之觸針12的的端部17與壓力室1的溫度受控壓力介質直接接觸，熱被傳遞於壓力室1的壓力介質與觸針12間。以此一方式，觸針12的溫度可藉由壓力介質的溫度控制而與要測試的積體電路之殼體的溫度水平相等。因此可有利地避免從積體電路之殼體到觸針12的非期望熱移除或者從觸針12到積體電路之殼體的非期望熱供應。

積體電路或積體電路之殼體因此理想地保持在已經設定的測試溫度。如果積體電路是在溫度循環中測試，例如在燒機測試的情況下所進行者，溫度控制器19應以相同的溫度循環運作以便控制壓力介質的溫度。

藉由在觸針12內所提供的至少一個第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ ，觸針12更快速地順應壓力室1中的壓力介質之改變溫度水平。每一個該第一空氣管道20₁ ， 20₂ ，20₃ 和20₄ 在各情況下由該觸針12面向壓力室的端部17在觸針的第二部分13₂ 中延伸一定的縱向範圍。

在圖2A和圖2B所繪示的依據本發明的接觸模組7的第一實施例中，個別的第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ 在各情況下被實施為觸針12之圓柱體外側面上的凹部。在第一引道37的第二部分13₂ 的區域中，每一個凹部在各情況下由第一套管11的內壁封閉。第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ 的個別凹部在各情況下較佳地以彼此等距之角距離配置。

多個第二空氣管道21₁ 和21₂ 同樣以彼此等距的角度部分配置，延伸於第一引道37的第二部分13₂ ，即在第一引道37之第二部分13₂ 之區域中的第一套管11的內部空間，與壓力室1的外部空間之間。第二空氣管道21₁ 和21₂ 的數量相較第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ 的數量減少。由此確保，在觸針12位於第一套管11內的每一任意方向及觸針12在相關聯之第一套管11中的一定軸向位置下，每一個第二空氣管道21₁ 和21₂ 至少部分地連接到空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ 中的至少一者。

以此一方式，在壓力室1與壓力室1的外部空間之間至少存在多個與第二空氣管道21₁ 和21₂ 的數量對應的直接空氣連接。

在觸針12的接觸狀態下，觸針12在相關聯的第一套管11中的軸向位置取決於積體電路的殼體相對接觸系統的位置且可在一定區域上變化。因此，觸針12之第二部分14₂ 中的每一個第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ 的縱向範圍以及通過第一套管11之第二空氣管道21₁ 和21₂ 在第一引道37之第二部分13₂ 中的軸向位置可以配置成使得在每一個第二空氣管道和至少一個第一空氣管道之間實現直接連接。尤其是，觸針12的第二部分14₂ 中的每一個第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ 的縱向範圍應被設計成具有足夠的長度。

藉由個別第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ 與相關聯之第二空氣管道21₁ 和21₂ 之間的直接空氣連接，壓力室1與壓力室1的外部空間之間在各情況下發生一溫度受控壓力介質之一氣流。該氣流附帶引起溫度受控之壓力介質與觸針12之間的熱對流，熱對流允許觸針12加速控制到壓力介質之溫度水平。該熱對流擴展於觸針12內的個別第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ 的整個縱向範圍上。

圖3A和3B繪示依據本發明的接觸模組7'的第二實施例。與第一實施例相同的特徵具有相同的參考標記且不再重複描述。

在依據本發明的接觸模組7'的第二實施例中，第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ 是由在各情況下於觸針12之縱向上為所有第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ 共有的第一孔22，及一在各情況下在觸針12的橫向上的第二孔22₁ ，22₂ ，22₃ 和22₄ 來實現。

共有的第一孔22在觸針的內部，較佳地在觸針12的中心，從觸針12面向壓力室的端部17在觸針12的第二部分14₂ 中延伸一定的縱向範圍。在第一孔22的此一縱向範圍末端處，較佳地以等距角度部分配置的多個第二孔23₁ ，23₂ ，23₃ 和23₄ 由內部通向觸針12的外側面。

在第一引道37的第二部分13₂ 和壓力室1的外部空間之間的第一套管11中的第二空氣管道21₁ 和21₂ 較佳地配置在彼此等距的角度部分。第二空氣管道21₁ 和21₂ 的數量相較第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ 的數量同樣減少。因此同樣確保，在觸針12位於第一套管11內的每一任意方向及觸針12在相關聯的第一套管11中的一定軸向位置下，每一個第二空氣管道21₁ 和21₂ 至少部分地連接到一第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ 的至少一個第二孔23₁ ，23₂ ，23₃ 和23₄ 。以此一方式，在壓力室1與壓力室1的外部空間之間同樣存在與第二空氣管道21₁ 和21₂ 的數目對應的至少多個直接空氣連接。

第二孔23₁ ，23₂ ，23₃ 和23₄ 較佳地各自具有橢圓形橫截面輪廓，其中橢圓形橫截面輪廓的長軸在觸針12的縱向方向上延伸，而橢圓形橫截面輪廓的短軸在觸針12的圓周方向延伸。

由此確保，由接觸系統被接觸之接觸點的距離不同的情況下第一套管11內的觸針12在不同軸向位置，一空氣連接永遠被實現在各情況下每一個第二空氣管道21₁ 和21₂ 與在各情況下一第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ 的至少一個第二孔23₁ ，23₂ ，23₃ 和23₄ 之間。

下文參照圖4A，4B和4C說明依據本發明的接觸模組7”的第三實施例，具有用於與積體電路之殼體上的同軸接觸點接觸連接的一觸針和一接觸插座： 有關於觸針12及相關之第一套管11的特徵對應於圖2A，2B，3A和3B中所提出之依據本發明用於與積體電路之殼體上的一單一接觸點接觸之接觸模組的實施例的特徵且以下不再重複說明。

一絕緣體部分24和一第二引道25相對於第一套管11同軸配置。第二引道25在此被設計為一第二套管26與該絕緣體部分24之間的套管狀的中間空間。接觸插座28以可軸向移動的方式被導引於第二引道25中。

在第二引道25背對壓力室1的之第一部分27₁ 中，在一較佳形式中，第二套管26具有一第一內徑，且第二引道25面向壓力室1的第二部分27₂ 具有比第一內徑大的第二內徑。

此接觸插座28具有背對壓力室1的第一部分29₁ 和與第一部分29₁ 鄰接的第二部分29₂ 。第一部分29₁ 的外徑小於第二部分29₂ 的外徑。

接觸插座28的第二部分29₂ 的外徑對應於第二引道25之第二部分27₂ 中的第二套管26的內徑。在圖4A，4B和4C所繪示依據本發明之接觸模組7”的變化型態中，接觸插座28之第一部分29₁ 的外徑對應於第二引道25的第一部分27₁ 中之第二套管26的內徑。

在各情況下設置於第一套管11中之開口16的高度上，即在接觸模組7”位於壓力室1內的局部部分中，開口30也被設置在第二套管26中。第一套管11中之開口16的數目較佳地與第二套管26中之開口30的數目一致。此外，第二套管26中的開口30較佳地與第一套管11中之開口16配置在同一相位以便以相同方式將位於壓力室1中的壓力介質導引至觸針12面向壓力室1之端部17以及接觸插座28面向壓力室1之端部31。

絕緣體部分24沿第一引道37和第二引道25的縱向從第一套管11中的開口16延伸到在第一引道37之第二部分13₂ 之區域中通過第一套管11的第二空氣管道21₁ 和21₂ 為止。如圖4B所示，絕緣部分24僅在第一套管11之開口16或第二套管26之開口30與接觸插座28面向壓力室1的端部31之間的區域中橫向延伸於第一與第二套管11與26之間，以使第一套管11和第二套管26彼此相對支撐。

為了使壓力介質能夠從壓力室1經由第二套管26中的開口30傳遞到接觸插座28面向壓力室的的端部31，多個通道32₁ ，32₂ ，32₃ 和32₄ ，較佳地在各情況下配置在等距的角度部分處，在第二套管26的開口30與接觸插座28面向壓力室1之端部31間的區域中被設置於絕緣體部分24中。該通道32₁ ，32₂ ，32₃ 和32₄ 較佳地設計成槽。或者，通道32₁ ，32₂ ，32₃ 和32₄ 可實現為其他橫截面輪廓。通道32₁ ，32₂ ，32₃ 和32₄ 的數目應適當選擇。

同樣類似地於觸針12的情況，一具有壓縮空氣的腔室被形成在第二引道25之第二部分27₂ 中的第二套管26內壁、接觸插座28之第一部分29₁ 的外圓柱體外側面、第二套管26在第二引道25的第一與第二部分間之過渡部分中面向壓力室的該端面，以及接觸插座28之第二部分29₂ 背對壓力室之該端面之間。此處空氣的可壓縮性實現了螺旋彈簧的阻尼效果，依據本發明接觸插座28不需要螺旋彈簧。

在接觸插座28沿著要接觸的積體電路殼體上之接觸點的方向實施一額外軸向運動期間，如圖4C所示，位於空腔中的空氣經由第二引道25之第一部分27₁ 之區域中的第二套管26中的至少一個通道33₁ ，較佳地經由多個通道33₁ 和33₂ 逸出至壓力室1的外部空間中。該通道33₁ 和33₂ 較佳是具有槽形設計。可替代地，也可經由以第二套管26之內徑在第二引道25之第一部分27₁ 的區域中所形成的一通道來實現使位於空腔中的空氣逸出至壓力室1的外部空間中，該內徑小於接觸插座28之第一部分29₁ 的外徑。

在另一個實施例中，第二套管26被限制在第二引道25的第二部分27₂ 。一單獨的第三套管設置在第二引道25的第一部分27₁ 的區域中，該第三套管與上述在第二引道25之第一部分27₁ 之區域中的第二套管26具有相同的幾何形狀與相同的結構。第三套管在此藉由干涉配合、黏接或螺合連接到第二套管26及/或壓力室1之殼體2中的各別通孔6₁ ，6₂ 和6₃ 之內壁。

首先，接觸插座28對壓力室1之溫度水平的溫度控制藉由自第二套管26內的壓力介質向接觸插座28之該接觸插座28面向壓力室之端部31的熱傳導而發生。另一方面，接觸插座28另藉由氣流被溫度控制，該氣流藉係被導引通過觸針12的個別第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ 且通過穿過第一套管11之第二空氣管道21₁ 和21₂ 以及沿著接觸插座28的第一部分29₁ 的內壁被引導。

下文參照圖5描述依據本發明的接觸系統100'的第二實施例：在壓力室1的殼體2中，通孔6₁ '，6₂ '和6₃ '在各情況下為每一個觸針12₁ ，12₂ 和12₃ 設置，通孔的內部空間在各情況下作為相關聯之觸針12₁ ，12₂ 和12₃ 的第一引道37'的另一實施例。每一個該第一引道37'，即通孔6₁ '，6₂ '和6₃ '的每一內部空間在各情況下具有一背對壓力室並具有一較小內徑的第一部分13₁ '，以及一面向壓力室並具有較大內徑的第二部分13₂ '。

因此，每一個通孔6₁ '，6₂ '和6₃ '可首先被實現為階狀通孔。

如圖5所示，另一種實施方式包含在各情況下具有對應於第一引道37'之第二部分13₂ '之內徑的較大內徑的通孔，及具有在各情況下對應於第一引道37'的第一部分13₁ '之內徑的較小內徑之第三套管38。第三套管38以精確配合的方式在各別通孔背對壓力室的端部固定於通孔。第三套管38例如藉由干涉配合、黏接或螺接固定在別的通孔中。

第一套管11'之第二實施例的一局部部分以精確配合的方式固定在第一引道37'之第二部分13₂ '面向壓力室之一局部部分中，即通孔的的局部部分中。第一套管11'的第二實施例是在要被測試的積體電路之殼體的方向上開放的一套管，且其在壓力室1的方向上對應於第一套管11的第一實施例。類似於第一套管11的第一實施例，觸針12在第一套管11'中係可軸向移動地被導引。

因此，第三套管38的內部空間形成第一引道37'的第一部分13₁ '，該部分向用於與積體電路之殼體上的接觸點接觸連接的觸針12提供一出口。通孔未被第三套管38佔用之局部部分以及第一套管11'的內部空間一起形成第一引道37'的第二部分13₂ '，觸針12₁ ，12₂ 和12₃ 在該部分中以一軸向可移動的方式被導引。

每一個觸針12₁ ，12₂ 和12₃ 在各情況下具有多個第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ ，其各自在各別觸針12₁ ，12₂ ，12₃ 之第二部分14₂ 的圓柱體外側表面上被實現為始於面向壓力室之端部17的一定縱向範圍內的凹部。該凹部之背對壓力室的端部在各情況下具有圓錐形或截頭圓錐形的設計。流過第一空氣管道20₁ ，20₂ ，20₃ 和20₄ 的空氣均勻地通過以第三套管38中的通道實現的第二空氣管道。這些第三套管38中的通道，如圖4C所示，通道33₁ 和33₂ 係相等地在第二引道部分25之第一部分27₁ 的區域內被形成於第二套管26中。以此一方式，首先實現了各別觸針12₁ ，12₂ 和12₃ 在第一引道部分37'中對準中心。其次，藉由熱對流實現各別觸針12₁ ，12₂ 和12₃ 對壓力介質之溫度水平的加速溫度控制。

圖6A，6B和6C繪示依據本發明的接觸系統100”的第三實施例。在壓力室1的殼體2中，在各情況下為每一個接觸模組7₁ ´´´，7₂ ´´´和7₃ ´´´設置一第一通孔6₁ ”，6₂ ”和6₃ ”，該通孔在結構上與依據本發明之接觸系統100”的第二實施例中呈現的第一通孔6₁ '，6₂ '和6₃ '對應。由於依據本發明之接觸系統100”的第三實施例的第一通孔6₁ ”，6₂ ”和6₃ ”係供在各情況下由一觸針及一接觸插座組成的接觸模組7₁ ´´´，7₂ ´´´及7₃ ´´´使用，且因此只是具有一較大的直徑，此時省略重複描述並參考依據本發明之接觸系統100”的第二實施例中之第一通孔6₁ '，6₂ '和6₃ '的相應描述。第三實施例中壓力室1的外部佈線相較於依據本發明之接觸系統的第一和第二實施例亦未改變，因此在此也省略詳細描述且在這方面參考第一和第二實施例的描述。

使用在依據本發明之接觸系統100”的第三實施例中且在各情況下具有一觸針及一接觸插座的接觸模組7₁ ´´´，7₂ ´´´和7₃ ´´´與依據圖4A至4C的接觸模組7”的第二實施例類似，因此以下僅說明不同之處：第三實施例的每一個接觸模組7₁ ´´´，7₂ ´´´和7₃ ´´´以精確配合的方式固定在相關聯的階狀通孔6₁ ”，6₂ ”和6₃ ”中。

階狀通孔6₁ ´´´，6₂ ”和6₃ ´´´之間的中間空間與相關聯之接觸模組7₁ ´´´，7₂ ´´´和7₃ ´´´的絕緣體部分24在此形成第二通孔25'。依據圖6C，此第二引道25'具有一第一部分27₁ '和一第二部分27₂ '，該第一部分27₁ '背對壓力室且具有第一內徑，該第二部分27₂ '面向壓力室且具有大於第一內徑的第二內徑。

依據圖6B，多個較佳地配置於等距角度部分處且沿第二引道的縱向延伸之凹部34₁ 和34₂ 係在第二引道25'之第一部分27₁ '的區域中被設置在階狀通孔6₁ ”，6₂ ”及6₃ ”的圓柱體內壁中。該凹部允許位於空腔中的空氣逸出至壓力室1的外部空間中，該空腔在第二套管26、接觸插座28的第一部分29₁ 、接觸插座28之第二部分29₂ 的背對壓力室之該端面以及各別階狀通孔6₁ ”，6₂ ”和6₃ ”在第二引道25'的第一與第二部分之間的過渡部分中面向壓力室之該端面之間。

每一個接觸模組7₁ ´´´，7₂ ´´´和7₃ ´´´的第二套管26此時完全裝配到第二引道25'之第二部分27₂ ' 之區域中的階狀通孔6₁ ”，6₂ ”和6₃ ”中。

接觸插座28可在相關聯的第二引道25'中軸向移動。

在依據本發明之接觸模組7₁ ´´´，7₂ ´´´和7₃ ´´´的第三實施例中，除了在接觸插座28方向上的開口30之外，附加的開口35設置在第二套管26中。該附加之開口35允許使用絕緣體部分24，因此在該區域不需要通道32₁ ，32₂ ，32₃ 和32₄ 對於第一套管11和第二套管26的相互支撐。

依據本發明之接觸模組7₁ ´´´，7₂ ´´´和7₃ ´´´的第三實施例的其餘特徵對應於依據本發明之接觸模組7”的第二實施例，故此處不做更詳細說明。

此時應該指出的是，在依據本發明之具有同軸接觸連接之接觸系統的此一實施例的情況下，殼體2不僅應當由電絕緣材料形成，且亦較佳地由導電材料形成。在此一材料選擇的情況下，可藉由整個殼體2實現對於個別接觸插座的共同接地電位。

圖7繪示依據本發明的接觸系統的另一個實施例100 ´´´，其可用於依據圖4A至4C的同軸設計接觸模組7”。或者，依據本發明之接觸系統的此另一實施例100”也可用於一同軸接觸連接，如圖6A至6C中所繪示。

壓力室1在此藉由另一殼板2₄ 的互連分成兩個壓力室1₁ 和1₂ 。為此，該另一殼板2₄ 在各情況下具有一適當尺寸與定位之孔用於每一個同軸接觸模組7´´。每一個壓力室1₁ 和1₂ 在各情況下具有獨立的第一與第二入口3₁₁ 與3₂₁ 及3₁₂ 與3₂₂ ，用於供應與移除壓力介質。

以此一方式，在各情況下可在每一個壓力室1₁ 和1₂ 中設定壓力介質的一特定壓力水平。因此，個別的觸針可被壓向積體電路之殼體上與相關聯之接觸插座以一不同接觸壓力被測試的的接觸點。如果相關聯接觸點上因嚴重氧化現象而需要較高的接觸壓力來破壞氧化層，這是特別需要的。

雖然以上已參照較佳的示範性實施例完整地描述本發明，但本發明不受限於此，而是可以各種方式修改。

1‧‧‧壓力室

2‧‧‧殼體

2₁，2₂‧‧‧上、下殼體板

2₃‧‧‧連接板

3₁，3₂‧‧‧第一和第二入口

4₁，4₂‧‧‧氣動泵

5₁，5₂‧‧‧壓力控制閥

6₁，6₂，6₃‧‧‧第一通孔

6₁'，6₂'，6₃'‧‧‧第一通孔

7，7₁，7₂，7₃‧‧‧接觸模組的第一實施例

7'‧‧‧接觸模組的第二實施例

7”‧‧‧觸點模組的第三實施例

8₁，8₂，8₃‧‧‧接觸模組的第二實施例

9₁，9₂，9₃‧‧‧信號線

10‧‧‧印刷電路板

11‧‧‧第一套管

12，12₁，12₂，12₃‧‧‧觸針

13₁,13₂‧‧‧第一引道的第一實施例之第一和第二部分

13₁´,13₂´‧‧‧第一引道的第二實施例的第一和第二部分

14₁，14₂‧‧‧觸針的第一和第二部分

15‧‧‧肩部

16‧‧‧開口

17‧‧‧面向壓力室的觸針端部

18‧‧‧測試探針

19‧‧‧溫度控制器

20₁，20₂，20₃‧‧‧第一空氣管道

21₁，21₂‧‧‧第二空氣管道

22‧‧‧第一孔

23₁，23₂，23₃‧‧‧第二孔

24‧‧‧絕緣部分

25‧‧‧第二引道的第一實施例

25'‧‧‧第二引道的第二實施例

26‧‧‧第二套管

27₁，27₂‧‧‧第二引道的第二實施例的第一和第二部分

27₁'，27₂'‧‧‧第二引道的第二實施例的第一和第二部分

28‧‧‧接觸插座

29₁，29₂‧‧‧接觸插座的第一和第二部分

30‧‧‧開口

31‧‧‧面向壓力室的接觸插座端部

32₁，32₂，32₃‧‧‧絕緣體部分中之通道

33₁，33₂‧‧‧在第二引道之第一部分區域中的第二套管中之通道

34₁，34₂‧‧‧在第二引道之第一部分區域中的階狀通孔中之凹部

35‧‧‧附加的開口

36‧‧‧遠離測試探針的觸針端部

37‧‧‧第一引道的第一實施例

37'‧‧‧第一引道的第二實施例

38‧‧‧第三套管

200‧‧‧積體電路的殼體

201₁，201₂，201₃‧‧‧積體電路殼體上的接觸點

以下參考在附圖之示意圖中說明的示例性實施例更詳細地說明本發明，其中： 圖1A繪示依據本發明的接觸系統之實施例觸針縮進下的截面圖， 圖1B繪示依據本發明的接觸系統之實施例觸針伸展下的截面圖， 圖2A繪示依據本發明的接觸模組之第一實施例的縱向截面圖， 圖2B繪示依據本發明的接觸模組之第一實施例的橫截面圖， 圖3A繪示依據本發明的接觸模組之第二實施例的縱向截面圖， 圖3B繪示依據本發明的接觸模組之第二實施例的橫截面圖， 圖4A繪示依據本發明的接觸模組之一同軸實施例的縱向截面圖， 圖4B，4C繪示依據本發明的接觸模組之一同軸實施例的橫截面圖， 圖5繪示依據本發明的接觸系統之另一個實施例的截面圖， 圖6A繪示依據本發明的接觸系統之一同軸實施例的截面圖， 圖6B，6C繪示用於依據本發明的接觸系統之一同軸實施例之殼體板的頂視圖和截面圖， 圖7繪示依據本發明的接觸系統之又一個實施例的截面圖。

圖式之諸附圖旨在提供對本發明實施例的進一步理解。它們繪示實施例，且與描述結合來解釋本發明的原理和概念。其他實施例和許多提到的優點相對於圖式變得明顯。圖式中的元件不一定按照互關聯的比例繪示。

在圖式的諸附圖中，除非另有說明，相同、功能上相同和相同作用的元件、特徵和組件在各情況下給予相同的參考標記。

下文中以合乎邏輯且易理解的方式記載數字。

Claims (20)

1. 一種接觸系統，具有至少一個氣動致動觸針，一壓力室，及在各情況下提供給該壓力室之一殼體中的每一個觸針的一第一引道， 其中每一個觸針在各情況下有一具有一第一外徑的第一部分，及一鄰接該第一部分且具有大於該第一外徑之一第二外徑的第二部分， 其中每一個第一引道具有一背對該壓力室且具有一第一內徑的第一部分，及一面向該壓力室且具有大於該第一內徑之一第二內徑的第二部分， 其中每一個觸針的第二部分以一可軸向移動方式在該第一引道的第二部分中被導引，且為了接觸連接，該觸針的第一部分被導引通過該第一引道的第一部分， 其中該相關聯之第一引道中的每一個觸針的一定軸向位置對應於該壓力室中之一壓力介質的一定壓力水平， 其中該壓力介質是溫度受控的。
2. 依據請求項1之接觸系統， 其中： 至少一個第二空氣管道係設置在該第一引道的第二部分與該壓力室的一外部空間之間，且為了該相關聯之第一引道中的該觸針的一定軸向位置，在各情況下被連接到至少一個第一空氣管道，該至少一個第一空氣管道在各情況下從該觸針中之面對該壓力室的一端部延伸越過該觸針的第二部分中的一定縱向範圍。
3. 依據請求項2之接觸系統， 其中： 每一個第一空氣管道在各情況下是一凹部，該凹部在該觸針之第二部分中的一圓柱體外側面上沿縱向延伸，且係由該第一引道的第二部分之一內壁閉合。
4. 依據請求項3之接觸系統， 其中： 每一個凹部在各情況下在其背對該壓力室之端部處具有一圓錐形或截頭圓錐形輪廓。
5. 依據請求項2之接觸系統， 其中： 每一個第一空氣管道在各情況下包含一第一孔，其在該觸針之第二部分內對每一個第一空氣管道共同沿縱向延伸，以及一相鄰之第二孔，其在該觸針之第二部分沿橫向延伸。
6. 依據請求項1至5中之一項的接觸系統， 其中： 每一個與一個觸針相關聯的第一引道在各情況下是一在該壓力室之殼體中的第一引道，該第一引道係被實現為一階狀通孔。
7. 依據請求項6之接觸系統， 其中： 一第一套管之一局部部分係以精確配合方式固定在該被實現為一階狀通孔的第一引道之第二部分的一局部部分中，且該各別觸針以其第二部分在該相關聯之第一套管中以一可軸向移動的方式被導引。
8. 依據請求項1至5中之一項的接觸系統， 其中： 每一個與一個觸針相關聯的第一引道在各情況下是一第一套管的內部空間，其中該第一套管以精確配合的方式固定在該壓力室之殼體中的一相關聯通孔中。
9. 依據請求項7或8之接觸系統， 其中： 每一個第一套管的一部分在各情況下具有至少一個開口，該部分位於該壓力室中且係未由該相關聯的觸針所佔據。
10. 依據請求項7至9中之一項的接觸系統， 其中： 一信號線在各情況下固定至每一個第一套管或每一個觸針上。
11. 依據請求項7至10中之一項的接觸系統，其中： 每一個第一套管中之遠離該相關聯觸針的端部在各情況下以精確配合方式固定在該壓力室之殼體中之一相關聯的第三引道中。
12. 依據請求項1至11中之一項的接觸系統，其中： 一絕緣體部分和一第二引道在各情況下在該壓力室之殼體中相對於每一個第一引道同心地設置，且一接觸插座可在該第二引道中軸向移動。
13. 依據請求項1至12中之一項的接觸系統， 其中： 該壓力室具有一第一入口以供在壓力室中建立一第一壓力水平，特別是一高於該壓力室之外部空間中之壓力水平的壓力水平，以及一第二入口以供在該壓力室中建立一第二壓力水平，特別是一低於該壓力室之外部空間中之壓力水平的壓力水平。
14. 一種具有一可氣動致動觸針和一第一套管的接觸模組，其中該觸針在各情況下有一具有第一外徑的第一部分，和一鄰接該第一部分且具有大於該第一外徑之第二外徑的第二部分；其中該第一套管的一內部空間形成用於該觸針的一第一引道，且該第一引道有一具有一第一內徑之第一部分，及一具有大於該第一內徑之一第二內徑的第二部分；其中該觸針的第二部分以一可軸向移動方式在該第一引道的第二部分中被導引，且為了接觸連接，該觸針的第一部分被導引通過該第一引道的第一部分；其中該第一套管中之該觸針的一軸向位置對應於該觸針的第二部分之端部處的一壓力介質的壓力水平；其中該壓力介質是溫度受控的。
15. 依據請求項14之接觸模組， 其中： 至少一個第二空氣管道延伸在該第一引道的第二部分與該第一套管的一外部空間之間，且為了該第一套管中之觸針的一定軸向位置，被連接到至少一個第一空氣管道，該第一空氣管道由該觸針之第二部分的端部延伸越過該觸針的第二部分中的一定縱向範圍。
16. 依據請求項15之接觸模組， 其中： 每一個第一空氣管道在各情況下是一凹部，其在該觸針的第二部分中之一圓柱體外側面上縱向延伸。
17. 依據請求項15之接觸模組， 其中： 每一個第一空氣管道在各情況下包含一第一孔，其於該觸針之第二部分的縱向上對每一個第一空氣管道共同延伸，及一相鄰的第二孔，延伸在該觸針之第二部分的橫向上。
18. 依據請求項14至17中之一項的接觸模組， 其中： 至少一個通向該第一套管之內部空間的開口設置在該第一引道之第二部分的一局部部分中，該局部部分未由該觸針佔據。
19. 依據請求項14至18中之一項的接觸模組， 其中： 每一個凹部在各情況下於其背對該壓力室的端部處具有一圓錐形或截頭圓錐形輪廓。
20. 依據請求項14至19中之一項的接觸模組， 其中： 一絕緣體部分和一第二套管係相對於該第一套管同心配置，其中一接觸插座在該絕緣體部分與該第二套管之間可軸向移動。