TW567316B - Conductive contact - Google Patents

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567316 A7 五、發明說明（1 ) [技術領域] 本發明係有關於一種導電性接觸器，其係用以於印刷配 線板與電子零件等之間收發電信號者。 [習知背景] 習知用作進行印刷配線板之導體圖案或電子零件等之 電性檢查的接觸探針之導電性接觸器中，有具有導電性針 狀體和容納該針狀體沿軸線方向自由位移之筒狀炎具，藉 線圈彈黃賦予一可使該針狀體之頂端從炎具前端突出之彈 ^勢此吏針狀體之頂端彈發地接觸被測量物者。 制又，半導體相關之矽晶圓或陶瓷封裝、液晶領域之玻璃 衣面板等’係由硬度尚之材料形成。其等設有電性配線， 於衣中進仃電性檢查。此檢查中使用導電性接觸器（接 觸仏針），使導電性接觸器接觸於電性配線之端子部等而通 電一規定之電信號。 線 但是，若作為被接觸體的被檢查體之材f如上所述很硬 2 ’使用由習知之SK材等構成之針狀體之接觸探針，隨 者使用頻率增加，接觸探針和被檢查體相觸之接觸部 經 濟 部 智 慧 財 產 局 7部）會磨損、變形’而致無法得到穩定之接觸阻抗。此 =須提早進行針狀體之更換，而因此有檢查裝置 成本上漲之問題。 科 [發明之揭示] ' 電,Λ提供r種解決上述課題、耐磨損性及持久性俱優之導 心’本發明係具料電性針㈣及心 狀體-可使該針狀體之頂端部朝向被接觸體接觸之彈發勢十 本紙張 Η 適 iTiiii*準(cns)A4 規 -4-

I 567316 五、發明說明（2) 能之線圈彈簧者’其係於該針狀體之該頂端部— 難以氧化且耐磨損性高之導電性物f者。 肢形成有 按此，可用難以氧化且耐磨損性高之 部，則即使被於杳麟在丄6 ^马針狀體之頂端 P使被核查體係由硬度高之材料構成 狀體之頂端部磨損、變形，因此可使針狀袖 十 持夂枓袒一# 之耐磨損性及 持久丨生耠向。错此亦可得到穩定之接觸阻抗。 特別係若前述針狀體中至少未有前述導電性物質—體 化^剩餘部分是藉導電率高之物質進行鍍敷，則即使以: 以乳化且耐磨触高之特性為優先而使用冑電 t電性物質，亦可用導電率高之物質鍍敷於從針狀體之頂 K5至與線圈彈簧結合部之間，而可確保從針狀體 線圈彈簧之導電路徑之低阻抗化。 一又，若前述導電性物質為敍、氮化鈦、錢及氮化給中任 :者’或其分別和金或始之合金中任-者，則可發揮欽、 氮化鈦'錄及氮化給之堅硬、不易受熱或酸之影響及接觸 阻抗S之特徵’而可使針狀體之頂端部之对磨損性及持 久性提高’而得到穩定之透過機械性接觸之導通狀態（接 觸阻抗恆定化等）。 又，右前述銥、氮化鈦、铑及氮化铪中任一者，或其分 別和金或始之合金中任一者，是隔著用以防止剝離之底層 而設置，則即使直接塗佈各物質後其強度不足之時，亦可 隔著底層於針狀體將其強固地一體形成，而可在毫無問題 下提供耐磨損性及持久性提高之導電性接觸器。 又’右前述藉導電性高之物質所進行之鍍敷為鍍金，則 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑽x 297公爱） 567316 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之 A7 五、發明說明（3) 即使在導電性物質中以難以氧化且耐磨損性高之特性為優 先而使用導電㈣夠高者’亦可提高針狀體之導電率。 特別係若前述鑛金係設於前述針狀體之整體，且，前述 銀、氮化鈦 '錢及氮化給中任_者，或其分別和金或始之 合金中任-者，是於前述鑛金之上隔著用以防止剝離之底 層而設置，則藉設於前述針狀體整體之链金層可穩定保持 良好之高導電率，亦可藉隔著底層於針狀體塗佈銀等各物 質等將其強固地一體形成。且，亦可藉銀等各物質之下的 鍍金通電，而能獲得更良好之電性特性。 進而，若前述銥、氮化鈦、铑及氮化铪中任一者，或其 分=和金或！白之合金中任一者之上設有鑛金層，則可確保 錶等各物質之耐磨損性增強’且’藉鍍金層可抑低針狀體 整體之阻抗。即使鍍金層磨損、變形而底層之銀等各物質 露出，因為其露出之周圍即存有鑛金層，所以可保持針狀 體整體之高導電率。 [圖式之簡單說明] 第1圖係顯示本發明應用作接觸探針之導電性接觸器 之縱截面圖。 ° 第2圖係顯示對應第1圖之接觸狀態者。 第3圖係顯不銥層之塗佈狀態之針狀體的主要部分放 大之部分截面圖。 第4圖係顯示濺鍍要領之說明圖。 第5圖之（a )、（ b )、（ c )係分別顯示針狀體前端部 形狀差異之主要部分放大透視圖。 Μ代張尺度剌?!國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 --------^---------線· 『-% (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -6- 567316 五、發明說明（4) 第6圖係顯示對應第3圖之依本發明之另一例者。 第7圖係顯示對應第3圖進一步之另一例者。 [發明之實施形態] 以下芩照附加圖示詳細說明本發明之實施態樣。 第1圖係顯示本發明應用作接觸探針之導電性接觸器 之縱截面圖。本導電性接觸器丨可單獨使用，但亦可作為 諸如在被安裝於使用於晶圓層級測試之檢查機之電路板上 隔著中繼基板，藉相互並列配置多個於一體形成之夾具（前 頭部），供多點同步測試用接觸探針之用者。又，該圖為一 杈式圖，徑向和軸線方向之比與實際尺寸不同。 本導電性接觸器1係由導電性針狀體2、壓縮線圈彈酱 3及設於可容納前兩者由絕緣材構成之夾具4中相互同轴 之大徑夾具孔4a及小徑夾具孔4b所構成。導電性針狀體 2係由頂端形成尖銳之針狀部2a、於針狀部以後端側從針 狀部2a擴控之凸緣部2b及從凸緣部⑪朝與針狀部^相 反方向（於圖示下方）突出且形成小徑之軸部2。所構成， 且分別呈圓形截面且相互同軸形成。 經 濟 部 智 慧 財 Λ 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 又V電性針狀體2之軸部2c的凸緣部2b側設有些言 擴徑之擴徑部2d，前述壓縮線圈彈簧3之_端部在彈發糾 繞捲壓入狀態下結合於該擴徑部2d。如此—來，於導電伯 針狀體2即連結有壓縮線圏彈簧3。χ，對於擴徑部μ之 壓縮線圈彈菩3 —踹邱的#人 ^ ^ ” σ的、，、σ 5，並不侷限於前述彈發地續 捲狀態》例如焊接亦可。^ ,,、 而對於刖述壓縮線圈彈簧3之繞 捲方式，如圖所示，結合於前述擴徑部2(1之一端部是密集

567316 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（5 ) 繞捲，中間部分是稀疏繞捲，另一線圈端部側設有規定長 度之密集繞捲部3a。 藉夾具4之小搜失具孔4b支樓針狀部^之圓柱部分沿 轴線方向自由來回移動’大徑夾具孔4a内容納有凸緣部 2b、擴徑部2d、軸部2c及壓縮線圈彈簧3。又，位於圖中 之夾具4下方安裝有中繼基板5以堵住大經夹具孔如之開 口面。、又，中繼基板5係用圖中未顯示之螺絲等固定於夾 ，、成&者繼基板5設有一具有面向大徑炎具孔 4a之端子面之基板内配線&。 圖所7Γ豸夾具4和中繼基板5 一體組裝之狀態下， 使凸緣部2 b突接於择]你+ θ 7丨j u t 、稭j仏夾具孔4b與大徑夾具孔4a形成 之肩部4c，而可防止導電性針狀體2脫離。在該狀態下， 於壓縮線圈彈簧3藉壓縮變形產生—定的初始負載程度下 設定大徑夹具孔43之轴線方向長，同時，在圖之初期狀態 (非檢查狀態）下，設定軸部2c和密集繞捲部3a之各轴 線方向長’使轴部2c端部（位於圖示下端部）可與密集繞 捲部3 a相接觸者。 ^後’如第2圖所示，透過使針狀部h之頂端接觸於 作為被接觸體之檢查對象例如晶圓6之a u、c u或A i製之 墊6a，即可將從晶圓6側得到之電信號！由針狀體2開始 2由壓縮線圈㈣3傳至中繼基板5。進而，可經由圖中^ 顯不之與中繼基板5相結合之電路板 控制裝置，進行預定之檢查。 未·4不之 又，如上述初期狀態下軸部2c和密集繞捲部3a已有接 本紙張Z度適iTii家標準（CNS)-A4規格⑵ --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

567316 觸，進而在檢查時如第2圖所示，可確實地使輛部^和戈 集繞捲部3a相接觸。可推斷出是因為電信號^圖所干 軸線線方向流通過導電性針狀體2傳至密集繞捲部 即使在密集繞捲部3a亦可沿壓縮線圈彈簧3之軸線流通而 致者。藉此’可推斷出其流通過壓縮線圈彈箐3之稀疏繞 捲邛，即以螺旋狀流通者極少，因此有效於低電感化。 對於按本發明之導電性接觸器1中，如第3圖所示於其 導電性針狀體2之整體隔著Ni底層7a設有鍍金層8，進 而於其針狀部2a，在鍍金層8上隔著Ni底層^設有銥層 9。從而，針狀部2a之表面係由銥層9所形成。又，心 N!底層7a設有鍍金層8係為提高鍍金層8之密接性。又， 銀層9係由银或銥合金所構成。 在此乃顯示前述各層形成之一形態。首先，由諸如鐵系 之高硬度材、銅合金材或貴金屬合金材形成具有呈同軸之 針狀部2a、凸緣部2b、軸部^及擴徑部^之針狀體2， 於該針狀體2將其整體鍍Ni形成前述州底層"，進而於 其上鍍敷為導電率高之物質且耐蝕性優之金形成鍍金声 其次，如上述形成有鍍金層8之導電性針狀體2，如第 4圖所示，藉炎具10支標針狀部以之基端部（凸緣部孔 側），對從夾具10露出之針狀部2a進行和前述相同處理， 形成例如厚度約Ιμηι以下之Ni底層7b，使藉夾具1〇支 撐狀態下之針狀部2a朝ΙΓ靶丨丨露出，再從上方及側面進 行濺鍍。如此一來，藉為難以氧化且耐磨損性高之導電性 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公愛了

------------裝·！ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1-] ;線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9- 567316 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（7) 物質之銥Ιι* (或銥合金亦可）的濺鍍，形成覆蓋針狀部“ 整體之例如厚度約〇·5μηι以下之銥層9。又，對於藉失具 10支撐針狀部2a，第4圖中係藉夾具i 〇夾住針狀部2a， 不過，若藉夾具勾住凸緣部2b以支撐時，亦可使其成為第 4圖橫放之狀態，或使其上下顛倒。 又’前述圖示實施例中係針對銥顯示，但若按本發明並 不偏限於銀，氮化鈦（TiN )、铑（Rh )及氮化铪（) 中任一者亦是其他能發揮同等效果之物質。以氮化鈦為靶 取代前述圖示實施例中之銥，同樣可形成氮化鈦層。又， 對於铑，藉於鉑（Pt)和鍺之混合環境中進行濺鍍，同樣 可形成鉑和鍺之合金層。 又，對於氮化鈦、氮化铪，藉鉑（Pt )或金（Au )和 氮化鈦或氮化铪同時於氮環境中進行濺鍍，同樣可形成氮 化鈦或氮化铪和金或鉑之合金層。如前述形成氮化鈦層、 铑層或氮化铪層以取代前述鉉層9,亦可發揮和前述銥層9 同等之特性，使針狀體2之頂端部變成具導電性且難以氧 化、耐磨損性高者。 按此則可發揮為銥、氮化鈦、铑及氮化銓之特徵，即堅 硬、不易受熱或酸之影響及接觸阻抗穩定之效果，而可使 針狀σ卩2 a中特別是頂端部之耐磨損性及持久性提高，得到 穩定之透過機械性接觸之導通狀態（接觸阻抗恆定化等）。 又，因為如前述藉鍍敷或濺鍍可形成合金層或金屬層，可 在不變更（設計變更）現狀之導電性針狀體2之形狀下， 發揮前述效果，所以抑制製造成本之上漲。 Μ氏張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格⑵〇 x 297公髮） ---------------------訂---------線 Γ 请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} -10- 567316 經 濟 部 智 慧 財 產 % 員 -工 消 費 合 作 社 印 製 A7 B7 五、發明說明（8) 又，只須將因衝擊、按壓而磨損或變形部分進行硬化處 理（如前例之銥層之形成）即可，所以針對其他未進行= 化處理之剩餘部分，如以鍍金用導電率更高之材質物形成 一 表面。例如，對於擴徑部2d之壓縮線圈彈簧3之壓入狀態 P刀口為°又有破金層8 ,所以可抑低和壓縮線圈彈簧3 之壓入。卩分相觸的接觸阻抗。從而，即使電信號丨之一部 ^分流通過壓縮線圈彈簧3日寺，亦可減小該接觸阻抗造成之 影響。 按第2圖所示之電信號丨之流向，電信號將經由針狀部 2之軸部2c和線圈彈簧3之密集繞捲部&之相觸部流通。 此時，對於針狀體2，電信號會藉表面效應而沿鍍金層8 流通。X，針狀部2a之頂端部中，電信號會沿銀層9而流 通，不過針狀部之下層已設有鍍金層8，亦可經由鍍金層8 流通。如此，即可發揮於針狀體2之整體設鍍金層8之效 果。又，藉於軸部2c設有鍍金層8，則使線圈彈簧3進行 ► 焊接時之焊接性亦佳。又，藉鍍金可確保耐蝕性，而可不 考慮導電性或耐蝕性下較能自由地選擇針狀體2之材料。 又’形成前述銥層9前先行形成Ni底層7b，此係因為 用銀作為難以氧化且耐磨損性高之導電性物質時，難以在 鐘金層8之上直接塗佈處理銥。藉隔著Ni底層7b ?遂可 大巾田提昇鈒之塗佈強度（耐剝離性）。又，底層7b並不偈 限於Νι ’只要可提升銥之耐剝離性者亦可為其他材質者。 如此一來，藉於針狀體2之頂端部之表面設银層9，使 其例如接觸於玻璃基板100萬次時之磨損部分的直徑可得 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 裝·-------訂·-----I--^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11- 567316 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9) 到-實驗結果即：相對於表面為錢金者會露㈣

上之底層之金屬，塗佈錶者則露出約—以下且銀層9之 磨損亦少。 S 、對於前述實關之針狀部〜之頂端形狀，如圖示 為尖銳圓錐狀，但並不限定於該形狀。可應用諸如第5圖 所示之各種頂端形狀。第5圖（a)者係頂端有點圓之圓錐 狀’第5圖（b )者係設有複數個角狀部之形狀，第$圖（。) 者係。又有平坦面之形狀。其等宜配合被接觸體之形狀適當 使用，例如第5圖（c )者適合接觸於焊球。 ，進而’透過限定賴方向為以第5 @ (a)為代表顯示 之箭頭s，則可只在朝濺鍍方向之各面12a、l2b、i2c (針 狀體之頂端部）形成銥層。若為此等情形，則可只在接觸 於被接觸體之面設銥層，而能降低材料成本。 又，前述圖示實施例中係針對一端可動型之導電性接觸 為顯不，但對於本發明，可應用於在壓縮線圈彈簧之兩線 圈端部分別設有導電性針狀體之兩端可動型之導電性接觸 器，更不用說亦可使導電性針狀體成為單臂樑狀者。若為 此等情形，只須至少於針狀體之頂端部（接觸於被接觸體 之部分），設有一體形成之銥等難以氧化且耐磨損性高之導 電性物質即可。 又，如第6圖所示，形成銥層9後，亦可進而鍍金，於 敢外層没錢金層1 3。按此，藉銀層9可確保财磨損性，同 時’藉艘金層13可尋求針狀體2之耐蝕性及低阻抗化，而 能提供耐磨損性高且接觸阻抗更穩定之針狀體2。進而， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） --------訂---------線 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -12- 567316 A7 B7 10 五、發明說明（ 即使鑛金層13磨損、變形而下層之銥層9露出，因為其露 出之周圍即存有鍍金層13，所以可保持針狀體2整體之高 導電率。 又，前述各圖示實施例中雖然於針狀體2之整體設鍍金 層8，在整體設有鍍金| 8之狀態下之針狀體2的頂端部 形成銥層9,但於將設銥層9之部分亦可不設鍍金層8。即， 至少只須於不設銥^ 9之部分（圖示實施例中之凸緣部 2b、擴徑部2d、軸部2c )設鍍金層即可。 第7圖係顯示其一型態。又，第7圖係對應第3圖，同 樣部分賦予同-標號，其詳細說明則省略。如圖所示，於 針狀體2之整體設Ni底層7a’於針狀部2a之部分形成銥 層9。於該未設銥層9之部分（凸緣部孔、擴徑部2d、軸 部2c)設鍍金層8。其8、9各層之形成順序不拘，只須於 分別形成時將其他部分掩蔽即可。如第7圖所示時，電作 號可流過銀層9後傳至鑛金層8再流通。又，對應第" f可攸鑛金層13傳至鑛金層8，而充分發揮透過錄金之 電性特性。 以上，賤本發明之特定實施例說明，但本業者可在不 脫離申請專利範圍所載之本發明之概念下作各種變形、變 更。 [產業可利用性] 從前述說明可明白，按本發明’可在針狀體材質中不採 用特殊者之情形下’使其頂端部成為難以氧化且耐磨損性 高者，而能輕易使針狀體之耐磨損性及持 高。又， ^--------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產，局員工消費合作社印製

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 例如即使用如鉉之導電率不夠高者作為前述材料，至少亦 可藉用導電率高之物質㈣於針狀體之剩餘部分，而二確 保從針狀體傳導至線圈彈簣之導電路徑之低阻抗化。特別 係藉以鍍金為導電率高之物質之鍍敷，可得到長期且穩定 之電性特性。因此，可使針狀體之持久性延長、運轉成本 低廉化。 特別係將針狀體之整體鍍金，同時藉隔著為防止剝離之 底層而設銥、氮化鈦、铑及氮化铪中任一者，或其分別和 金或鉑之合金中任一者，則即使使用習知諸如SK材為針 狀體之材質時，藉鍍金可使針狀體之頂端部至線圈彈簧之 間低阻抗化，同時，對於鍍金藉隔著底層可強固地塗佈銥 等各物質。按此，於針狀體，可發揮為銥等各物質之特徵， 即堅硬、不易受熱或酸之影響及接觸阻抗穩定之效果，同 時，藉鍍金可使導電率高且穩定。 進而，透過於銀4各物質之上設鑛金層，則可確保銀等 各物質之耐磨損性增強，且，藉鍍金層可抑低針狀體整體 之阻|几。此時，即使錢金層磨損、變形而下層之錶等各物 質露出，因為其露出之周圍即存有鍍金層，所以可保持針 狀體整體之高導電率。 [圖中標號說明] 1···導電性接觸器 2···導電性針狀體 2a···針狀部 2b...凸緣部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11^-I--------訂---------線Φ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -14- 567316 A7 B7 12 五、發明説明（ 2 c…軸部 2d.··擴徑部 3.. .壓縮線圈彈簧 3a...密集繞捲部 4，10…夾具 4a...大徑夾具孔 4b...小徑夾具孔 4 c…肩部 5.. .中繼基板 5 a…基板内配線 6.. .晶圓 6a…墊 7a，7b...Ni 底層 8，1 3 ...鍵金層 9.. .錶層 11···Ιγ 靶 12a，12b，12c···濺鍍方向之各面 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -----------------------裝.................、可.........-.......線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -15-

Claims (1)

1. 567316 A8 B8 ---------——______ 、申請專利範圍 ---—-- 11性接觸器’係具有導電性針狀體及用以賦予該 針狀體一可传兮私处 Μ十狀肢頂端部朝向被接觸體接觸之彈 發勢能之線圈彈簧者； 其係於該針狀體之該頂端部一體形成有難以氧化且 耐磨損性高之，導電&物質者。 2·如申二專利範11第i項之導電性接觸器，其中該針狀體 一 /未有則述導電性物質一體化之剩餘部分係藉導 電率高之物質進行鍍敷者。 3·如申請專利範圍帛1項之導電性接觸器，其中該導電性 物質為銀、氮化鈦、姥及氮化給中任一者，或其分別和 金或鉑之合金中任一者。 4·如申请專利範圍帛3項之導電性接觸器，其中前述銥、 氮化鈦、铑及氮化铪中任一者，或其分別和金或鉑之合 金中任一者，是隔著用以防止剝離之底層而設置者。 5·如申請專利範圍第2項之導電性接觸器，其中前述導電 性物質為銥、氮化鈦、铑及氮化铪中任一者，或其分別 和金或鉑之合金中任一者。 6.如申請專利範圍第5項之導電性接觸器，其中前述銀、 氮化鈦、铑及氮化姶中任一者，或其分別和金或鉑之合 金中任一者，是隔著用以防止剝離之底層而設置者。 7·如申請專利範圍第2項之導電性接觸器，其中前述藉導 電率高之物質所進行之鍍敷為鍍金者。 8.如申請專利範圍第7項之導電性接觸器，其中前述導電 性物質為銥、氮化鈦、铑及氮化铪中任一者，或其分別 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210 X 297公釐） #.! (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、？7· -16- 567316 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 和金或翻之合金中任一者。 9. 如申請專利範圍第8項之導電性接觸器，其中前述鍍金 係設於前述針狀體之全部，且，前述銥、氮化鈦、铑及 氮化铪中任一者，或其分別和金或鉑之合金中任一者， 是隔著用以防止剝離之底層而設置者。 10. 如申請專利範圍第9項之導電性接觸器，其中前述銥、 氮化鈦、铑及氮化铪中任一者或其分別和金或鉑之合金 中任一者之上設有鍍金層者。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、>I :線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） -17-