TW480787B - Probe for a pattern adapter of a circuit board tester - Google Patents

Description

480787 五、發明說明（1) 本發明係有關於電路板測試用治具之探針。 此種測試用治具的用途係將一測試用治具預定的規則 基板極柵轉換成受測電路板通常不規則的測試點排列。此 種測試用治具通常包括數個彼此分隔的導板，其上包括多 數導孔用以容置探針。探針係斜置在治具内，以便可導通 規則基板極柵的觸點與電路板測試點，因為這些測試點通 常偏離基板極栅的規則排列。

由於電路板上的電路板測試點其間距不斷在降低，目 前僅剩0.3mm(12密耳，mil)或0.25mm(10mil)，所以位於 適配器面對測試物該側的探針，必須安排成對應的緊密節 距。 ( 因此，用在此種治具上的探針必須極細，例如只有0 . 1 m m或0. 2 m m的直徑。這些探針極不穩定，所以治具中必須 設置許多導板以確保可靠地引導探針。

還有，這些探針之直徑隨區段而有不同，每兩區段之 間呈階段狀變化。探針上有一接觸尖端與受測電路板之測 試點相接觸。探針上與此接觸尖端相鄰的一段間其直徑最 小；隨著與接觸尖端的距離增加，探針直徑亦呈階段性增 加。與細探針比較時，這種階段狀探針實質上較堅硬，而 其接觸尖端的位置也可安排得彼此相當靠近。然而，鄰接 接觸尖端的階段也很不穩定，所以需要在測試用治具中用 若干測試板支撐。 德國實用新型D E 9 1 0 0 4 3 2 U 1揭示一種用於電氣測 試用治具的探針。此種探針之自由端呈錐尖狀，此尖端包

第5頁 480787 五、發明說明（2) 括一半徑約5 0 // m的球形倒角。此一德國實用新型揭示， - 該球形尖端之半徑範圍在2 0至8 0 // m之間。 德國實用新型D E 2 9 8 1 0 3 8 4 U 1揭示錐尖型探針，但 未指示探針的粗細。 DE 37 36 689 A1及DE 36 39 360 A1說明的探針具有 錐尖型尖端，該探針與測試尖端相反之一端包括一球形頭 部。此類探針的最大針桿直徑為1 . 3至1 . 4 m m，而其頭部直 徑約2 mm。說明中未指示接觸尖端的直徑若干。 D E 4 4 1 7 8 1 1 A 1揭示的探針特徵在於一極短的錐形 尖端，用以接觸一觸點。 φ D E 4 4 3 9 7 5 8 A 1揭示一種測試適配器的探針，其特 徵同樣在於一短而呈錐形的尖端。此尖端是研磨而成的。 此一引證文件顯示的治具包括局部傾斜排列的探針。 DE 36 20 947 A1顯示一探針由截面固定之金屬線構 成。該探針的直徑小於0. 2 mm。同樣是顯示一種尖型的探 ^ 針。 • U S 4，4 0 3，8 2 2顯示一種尖形探針，但未指示探針的粗 細〇 DE 4 4 2 9 75 8 C2說明用0.15mm至0.5mm粗的金屬線製 成的探針。這些探針設有一短尖端。 D E 1 9 6 5 4 4 0 4 A 1提及一種非常複雜的方法來測試節 _ 距間隔2 0 0 # m的電路板，其中使一個包括多數探針的適配 器利用一金屬薄片轉發器來接觸節距非常緊密的觸點。此 種應用使吾人了解，並無直接方法可接觸節距緊密的觸

第6頁 480787 五、發明說明（3) 點。 D E 4 3 2 3 2 7 6 A 1說明在一適配器中使用光滑無曲線 的音樂鋼絲探針。此治具中設一堅硬之材料體，其中有多 數探針通道貫穿其間，由探針通道穩當地引導細探針。這 些探針之直徑最高可達0. 1mm。 德國實用新型D E 2 9 6 1 6 2 7 2 U 1揭示一種治具，其中 具有内部調整裝置。

本發明之目的在提供一種電路板測試用治具之探針， 此探針具有最佳化的外形設計以提供穩定性，並使測試用 治具中兩相鄰探針的測試尖端間達到緊密節距。 利用具有申請專利範圍第1項所述特徵之探針，可達 成此目的。從其他附屬申請項可了解本發明的優異層面。 根據本發明之電路板測試用治具之探針，其特徵在於 該探針包括一用以接觸電路板測試點之接觸部，此接觸部 的外型係朝一自由接觸尖端呈錐狀漸尖細。此接觸部的長 度至少為1 5 mm，該接觸尖端之直徑小於0 . 2 mm，且接觸部 與該接觸尖端相反之一端，其直徑比該接觸尖端至少大0 . 1 mm °

接觸部朝接觸尖端呈錐狀漸尖細的設計，正好平衡適 於接觸節距極緊密之電路板測試點的極細探針與穩定性較 佳、在治具中較易引導（亦即只需較少導板）的較粗探針。 本發明之探針位於接觸尖端前的部份，其橫截面直接 加寬，而其他探針之接觸尖端雖然同樣細，但其接觸部具 有習知的直徑，因此本發明之探針的接觸部實質上較堅

第7頁 480787 五、發明說明（4) 硬。至於前述具階段外型之探針，由於其最細的一段構成 其接觸尖端，因此即使在接觸尖端直徑相同的情況時，也 比本發明探針之接觸部更易撓曲。吾人業已發現，具有本 發明之探針的治具中，不再需要習式使用階段形探針的治 具中通常所需的導板。 現在請參照圖1，其中顯示本發明探針1之一實施 例。探針1包括一基部2及一鄰接之接觸部3。基部2為一桿 狀區段，具有圓形橫截面與一貫之直徑D，而接觸部3之外 型呈錐狀，朝其自由端漸尖細，因此在其自由端形成一接 觸尖端4。接觸部3上與接觸尖端4相反之末端區段5，其直 徑D與基部2之直徑相同。探針位於接觸尖端4處的直徑d小 於或等於0 . 2 m m，較佳是0 . 1 m m，以便可以接觸受測電路板 上節距緊密之測試點。 現在請參照圖2，其中顯示一治具6中如何排列探針 1 ，以便測試一受測電路板5。使用治具6，其中傾斜的探 針1可將一測試用治具的規則基板極柵轉換成電路板測試 點的不規則排列。更明確地說，使用此種治具6時，電路 板上許多節距緊密的測試點，可用涵蓋基板極柵主要部份 且數目對應測試點的探針1來測試。測試時，將探針導向 電路板節距緊密之測試點中的這個部份。因此，這些探針 1像一道光束般地聚焦在節距緊密的電路板測試點上。 探針1是用彼此間隔的導板7固持在治具6上，導板7上 鑽有導孔供探針1穿過該處。 棟針1上鄰接接觸尖端4的部份’其間之最小間隔不得

第8頁 480787 五、發明說明（5) 任意減少，因為鑽設導孔時有限制，不能使導孔彼此太靠 近；此外，鑽孔時會形成突脊，自動造成某一間距。定義 本發明探針之尺寸時，必須考慮這些限制。此外，測試用 治具的基板極栅對探針的空間安排有相當的影響，同時， 探針的傾斜與轉動有所限制，測試尖端的最小間距亦有限 制，否則探針會彼此觸碰。

由於探針在型樣適配器中的空間安排有限制，所以不 可能設置相當粗而僅有一個短小尖端的探針，因為，鑽孔 會相對較大，此外，鄰接接觸尖端的部份有彼此接觸的危 險，所以這些探針不能用緊密的節距安排。使用根據本發 明之探針時，由於接觸部係在一預定長度L内逐漸呈錐狀 加寬，所以可避免這些問題。 用於測試非組成式電路板的治具中，係使用所謂的單 一密度與雙重密度型樣。單一密度型樣是1/10”型樣，其 觸點之節距係依照一矩形座標系統，其二個座標方向都包 括a=l/10n=2.54mm之觸點節距。雙重密度型樣與單一密度 型樣的差異在於，雙重密度型樣上疊置另一完全相同的觸 點型樣’但此豐置型樣在二個座標方向上相對第一型樣移 位0.5a。EP 0 222 036 B1中曾說明雙重密度型樣。

利用電腦計算，可用基板極柵、基部2之直徑D、位於 接觸尖端4之直徑d、探針總長、以及型樣適配器上兩相鄰 接觸尖端4之間已知最小間距用的孔徑為基礎來決定接觸 部3的最小長度。 此類實例計算係以探針總長約9 5 mm及接觸尖端直徑d

第9頁 4&0787 五、發明說明（6) 等於O.lmni為基礎。導孔直徑包括鑽孔產生的突脊時，為 0. 15mm 〇 下表列出在這些實例計算中，為了達到〇 . 3 m m (=1 2 m i 1 )的接觸尖端間距時，使用不同的接觸部3徑粗 D (分別為0 · 3 m m與0 · 4 m m )與不同的測試用治具基板極柵時 所需的最小接觸部3長度L ;如前所述，單一密度基板SD與 雙重密度基板D D是構成實例計算基礎的測試用治具基板極 柵。

在這些實例計算中，有四個是在受測物5上額外提供 2 0 X 2 0的電路板測試點基板；在其中二個實例計算中，受 測物更相對基板極柵旋轉4 。在電路板上使用所謂的球 栅陣列，可達成節距如此緊密的電路板測試點。球栅陣列 代表電路板測試點密度極高的部份。 實例計算係相對探針排列方式使用兩種方法Μ 1、M2進 行的。方法Μ 1考慮理論上可能的每種探針斜面，而方法Μ 2 則假設一種最佳化的探針排列方式。此種最佳化的探針排 列方式是利用製造測試用治具時使用的特殊電腦程式獲得 的。藉由最佳化前述的排列方式，可在測試用治具中降低 探針的最大傾斜度。 實例計算顯示，若為單一密度基板且探針徑粗D為 0 · 3 mm時，接觸部的長度可為1 5 mm。至於其餘的實例計算 中，接觸部3的最小長度為等於或大於20mm。接觸部的長 度越長，從接觸尖端4朝接觸部3之末端區段5增加的直徑 越少。使用最佳化的探針排列方法Μ 2時，探針的最大傾斜

第10頁 480787 五、發明說明（7) 度降低，使接 極柵型樣 SD 方法 Ml 0.3 L 15 DD Ml 0. 3 20 DD M2 0. 3 20 DD M2 0. 3 3 0 SD Ml 0. 4 30 DD Ml 0.4 40 DD M2 0. 4 25 DD M2 0. 4 45 若 路板測 試點節 時，不 試節距 0.4mm 現在已 以 探針總 的性質 針。因 探針直 試點陣 距為0. 需要調 緊密之 長度L 可確實 上實例 長，這 而定 。 此，這 板測試用治具 作為一種指南 觸部的長度L可對應減少 接觸部長度L計算表 附註 20X20 2 0 X 2 Q且旋轉 20X20 2 0 X 2 0且旋轉 徑為0.3mm且接觸尖端之直徑為0.1mm時，電 列可用3 0 mm長的接觸部選通脈衝，而每一測 3mm，因此，電路板測試點與基板極柵對比 正。正因如此，所以此種探針可滿足現行測 電路板測試點陣列的需求。若採用直徑D為 為4 5 m m的接觸部時，此種電路板測試點陣列 地選通脈衝。 計算係以某些參數為基礎，例如鑽孔直徑與 些參數允許一般性的改變，且視測試用治具 此外，亦可利用其他方法來安排治具中的探 些實例計算的結果不能直接轉用於所有電路 。它們只能在建立本發明之探針的尺寸時， ，並證明有了本發明的探針後，受測電路板

第11頁 480787 五、發明說明（8) 上極密緻的結構現在已可選通脈衝。 - 由於本發明之探針係從接觸尖端4開始呈錐狀加寬〃 因此，比起其他可在受測電路板上使同等結構選通脈衝的 " 探針，本發明之探針實質上更加堅硬。 本發明之探針較佳是用二步驟之程序製造。首先利周 諸如研磨方式使探針粗成型，然後利用諸如化學研磨方式 使其表面光滑。利用化學研磨方式使其表面光滑時’同時 也造成表面硬化，因此可進一步增進探針的強度。亦可使 用雷射光束加工法來製造探針。使用雷射時’也可利用表 面氧化而在探針上形成記號，如此允許凹割各種不同類型 鲁的探針。適合探針的材料為鋼料、硬質合金或硬彈性合 金，諸如鈦合金、鎳鈦合金等。

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Claims (1)

1. 480787 六、申請專利範圍 1 · 一種電路板測試用治具之探針，其中該探針（1 )包括一 接觸部（3 )用以接觸一電路板測試點，該接觸部（3 )之外觀 係朝一自由尖端（4 )主錐狀漸尖細，其長度（l )至少為 15mm，該接觸尖端（4)之直徑（d)小於〇· 2mm，且該接觸部 (3)上與該接觸尖端（4)相反之一末端區段（5)，其直徑（D) 比遠接觸尖端（4)之直徑至少大Q.imm。 2 ·如申請專利範圍第1項所述一種電路板測試用治具之探 針’其中，該接觸部（3 )之長度（L )至少為2 〇 m m，且該末端 區段（5)之直徑（D)至少為〇. 3mm。 3 ·如申清專利範圍第1項所述一種電路板測試用治具之探 針’其中’該接觸部（3 )之長度（L)至少為3 〇 m m，i該末 區段（5)之直徑（D)至少為〇. 4mm。 1 用治具之探針，其中 於0· 1 mm 〇 5. 如申請專利範圍第1 用治具之探針，其中 6. 如申請專利範圍第1 用治具之探針，其中 4·如申請專利範圍第1 \第2或第3項所述一種電路板測試 邊接觸尖端（4 )之直徑（d )小於或等 第2或第3項所述一種電路板測試 該接觸尖端（4 )為倒圓角。 )第2或第3項所述一種電路板測試 该接觸尖端相反之末端區段（5 )鄰 接一基部（2 )’此基部具有一貫之直徑。 7·如申請專利範圍第6項所述一種電路板測試用、λ且 針，其中，該基部（2)之長度至少為30mm。 ~八 ^ 8.如申請專利範圍第丨、第2或第3項所述—種電 用治具之探針’其中’該探針（1 )係以粗成型及表面處理

   第14頁 480787 六、申請專利範圍 製成的。 9 .如申請專利範圍第8項所述一種電路板測試用治具之探 針，其中，該粗成型為研磨，該表面處理為化學磨光。 1 0 .如申請專利範圍第1、第2或第3項所述一種電路板測試 用治具之探針，其中，該探針（1 )係以雷射加工製成的。 1 1 . 一種電路板測試用治具，包括彼此間隔排列之導板， 其上設置導孔用以容置探針，探針之外觀如申請專利範圍 第1至第1 0項中任一項所述，其中，至少有一部份探針係 相對彼此呈傾斜排列在該型樣適配器中，使其接觸尖端非 常靠近但彼此間隔。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項所述之電路板測試用治具，其 特徵在於相鄰之接觸尖端間，其間距小於或等於0 . 3 m m， 或者小於或等於0. 25mm。

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