TW567512B - Roller contact with conductive brushes - Google Patents
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Description
567512 玖、發明說明 .. I',-’... , V. . - …. ... . . r::…::- V--:::….
【相關申請案之相互參照】I 本申請案主張美國臨時申請案第6 0 /3 5 5,1 4 6 號之權益;該申請案於2 0 0 1年1 1月1 4日提出申請 〇 【發明所屬之技術領域】 本發明係槪括關於懸臂式電氣接觸器領域;尤指在接 觸待測元件時擦拭(以下將會界定「擦拭(w i p e )」 )待測元件之終端接點面或區域所運用的懸臂式電氣接觸 器。 【先前技術】 在微電子兀件領域中,有許多兀件(例如具有導電終 端接點的微型電容器)必須接受測試,以確保其電子性能 的品質。目前係利用一或多種接觸器來測試此類元件,其 中接觸器用來暫時連接導電端,以利進行電子測量。第一 種爲「擦拭」或懸臂接觸器,另一種則爲「致動式」接觸 懸臂式接觸器通常有一相對於被接觸元件傾斜或形成 一角度的平坦彈簧金屬臂。接觸器位在此臂之自由端上。 待測元件(以下稱作” DUT”)之接觸區域會確實或相 對移動,使得接觸器摩擦或通過(即「擦拭」)該區域, 懸臂則會稍微偏斜。懸臂內的彈簧對D U 丁之接觸區域施 加壓力,此壓力足以產生良好的電性接觸。此種擦拭技術 可使用一個懸臂及一個相對的靜置接觸點,或使用兩個懸 567512 臂,而D U T各端各有一個懸臂。 雖然該擦拭方法簡單且可靠,但有某些缺點。懸臂所 施加的接觸壓力必須謹慎加以控制。壓力過小會造成較差 的電性接觸,而當終端接點(亦即被接觸元件之接觸區域 )塗佈有錫或錫/鉛的電鍍錫鉛時,壓力過大則可能會破 壞終端接點。元件的終端接點損壞界定爲電鍍錫鉛(厚度 通常爲1 0 0 - 2 0 0微英吋)之任何移除或嚴重損害。 相對處於靜置狀態的懸臂尖端會擦過元件終端接點所露出 的整個長度範圍,並在終端接點上形成較大的標記,因而 大幅增加破壞終端接點的可能性。 此外,由於電子元件持續縮小的緣故,用來固定D U Τ的固定裝置表面與元件終端接點之間必須存在最小空隙 。其結果爲:懸臂尖端週期性地與固定裝置接觸。由於懸 臂尖端相對處於靜置狀態,因此懸臂尖端會受到測試固定 材料(通常爲F R - 4玻璃環氧化物或類似的非導電性材 料)的摩擦,進而傾向於具有中等或高度硏磨性特質。由 於此接觸而使懸臂尖端變得較爲粗糙,並且更容易進一步 破壞D U Τ的終端接點。此外,接觸器尖端會因氧化或污 染物附著在接觸尖端(或兩者皆有)而變得較髒污。爲了 淸理接觸尖端,實不易接近接觸尖端,因爲接觸尖端非常 接近D U Τ和元件固定裝置。 致動接觸器技術使用移動的接觸尖端(通常爲往復運 動),並將接觸尖端帶往接觸DUT。接觸尖端在各測試 循環當中被致動,並移動直到接觸尖端接觸D U Τ,而後 567512 在測量過程中保持靜止。測量過後,從D U T處移開接觸 ,而後固定板或固定裝置經過指引而將下一個DUT帶至 定點以供下一段測量。致動接觸可以非常小的尖端來進行 ,以利減少在待測元件之終端接點產生任何標記,而不像 擦拭接觸技術一般。由於測試設備的產量很高,此種致動 循環必須在非常高速且高效率下完成。舉例而言,如同Ρ a 1 〇 m a r Model 3 3 0 0此種元件測試機需 要每小時3 7,5 0 0次接觸器致動循環,且每一小時執行 1 5 0,0 0 0個零件。若致動機構所使用的元件持續3 〇, 0 0 0,0 0 0次循環,並假設機器每日運作2 0小時,則 此等元件每4 0日必須更換一次。若各致動方向之致動時 間僅約1 0微秒,則系統產量將會每小時減少1 〇,〇 〇 〇 個零件。致動式接觸亦可將D U T推向固定板/固定裝置 ,或將其拉出固定板/固定裝置;接觸尖端會變得更爲昂 貴,且需要具移動性或彈性的導電元件,例如鍍金彈簧或 具高彈性的金屬線。 習知技術的懸臂式接觸器亦包含一滾輪,此滾輪由輪 軸支承;輪軸另裝設在一對分隔的凸緣之間,並在其內由 頂上輪軸夾固定而構成滾動接觸器。上述凸緣由懸臂支承 ,且在進行測試時,懸臂與凸緣會下降到滾輪被帶往與元 件終端接點之頂部接觸的位置。D U T在滾輪下方移動使 其與滾輪接觸;從另一端通過元件(反之亦然)的測試訊 號在滾輪內被接收並向上傳送通過輪軸,而後到達凸緣並 進入懸臂內,藉以將訊號傳送到位在懸臂遠端的測試元件 567512 。如此所設計之滾輪與D U T終端接點之間的接觸爲三種 不同向下力的作用結果,即:彈簧懸臂之向下力、輪軸夾 之向下力,以及輪軸施加在滾輪內緣的向下力。進行測量 時,三種向下力藉D U Τ透過D U Τ終端接點面與滾輪外 表面之間的接觸向上力而抵銷。 雖然運用此種滾輪係首次大體上改善了高速元件測試 之習知技術,但上述三種合力經常呈現對D U Τ終端接點 的劇烈影響而破壞終端接點表面。一旦表面受到破壞,該 元件即無法在高品質電子環境中執行其電子功能,從而被 降級到其它低品質的應用環境。職是之故,吾人仍需要一 種測試接觸器,此種測試接觸器能提供與D U Τ終端接點 的快速正向接觸,然而不會使正向向下力造成終端接點表 面之損壞。 此外,在某些情況下,習知技術之接觸器並列成四組 或四組以上而集結在一起,遂使四個不同的D U Τ能同時 被帶往與四組接觸器當中的一組接觸而提昇機台產量。習 知技術未能適當控制滾輪的高度,因而導致一個或一個以 上的滾輪位在另一滾輪之上方或之下方。爲要確保與最高 的滾輪正向接觸,其它滾輪更用力向下推,以使包括最高 滾輪在內的所有滾輪正向接觸其各自的D U Τ之終端接點 面,因而造成不同元件承受不同的壓力。此壓力差異經常 導致測試設備的測量讀取値不正確,而且會破壞DUT之 終端接點面。 本發明之接觸器能重複進行多種D U Τ之終端接點面 567512 的快速電性連接,而且極少或不會破壞或標記其個別的表 面。相較於習知技術,本發明之電氣接觸器具重大進步性 。本發明之電氣接觸器能消除因懸臂式接觸器之「擦拭」 動作而對元件之終端接點上的電鍍錫鉛之破壞;此外’本 發明之電氣接觸器較爲簡易,且使用壽命比致動式接觸器 長。本發明特別適用於處理及測試電氣電路元件(例如陶 瓷電容器)時所使用的元件搬運器及測試機。(在此,「 元件」係指陶瓷電容器和其它任何可被本發明之接觸器接 觸的電氣元件。) 【發明內容】 本發明係一種滾動接觸器,其提供元件終端接點與滾 動接觸器的支承結構之間的電氣訊號連通,該滾動接觸器 包含一限定厚度的圓形滾輪,該圓形滾輪形成一外滾動面 及一內中央孔,該中央孔位在兩分隔側壁之間,並在一D U T之終端接點面上滾動。在此設有一對外徑小於滾輪的 圓形管軸,各管軸鄰接其中一滾輪側壁並與其同心,其中 穿過各管軸形成支承軸之中央孔。輪軸托架係用於容納位 在其上方的輪軸夾,並以旋轉位置支承輪軸,以便讓滾輪 旋轉並壓在元件之終端接點面上。在此至少提供一導電刷 ,該導電刷延伸以切線配置接觸其中一管軸,藉以取得來 自於滾輪表面的訊號。最後,細長彈簧臂在輪軸托架與支 承結構之間延伸,以形成D U T之終端接點面之間的電氣 路徑,同時滾輪及管軸透過導電刷接觸輪軸托架;另提供 彈簧壓力將滾輪壓在終端接點面上。 12 567512 習知技術之D U T上的接觸力始終大於形成輪軸與滾 輪內緣之間或滾輪與D U Τ之間電性連接所需要的力,但 本發明讓D U Τ只承受形成滾輪與D U Τ之可靠連接所需 要的力。在本發明中,電性連接所需要的接觸力一即導電 刷壓在管軸上的力一不會施加在D U Τ上。此外,導電刷 向上擠壓管軸,管軸則另將滾輪向上壓在輪軸上。不論懸 臂是否對滾輪施加向下力,此將致使輪軸底部始終保持與 滾輪內緣接觸的狀態。如此即能消除輪軸與滾輪內緣之間 的任何空隙。當接觸器開始向下朝向D U Τ移動以決定滾 輪底部至D U Τ的啓始接觸點時,上述功效特別有價値, 因爲如此能有效地消除輪軸上滾輪內緣當中的任何「晃動 j ° 藉由使成組的接觸器更容易對準排列,這種做法對該 成組的接觸器有重大功效,進而該新的對準排列方式能降 低最高與最低滾輪之間的整體差異程度,進一步在上述四 個並列的D U Τ組上提供更平均的壓力。 因此之故,本發明之主要目的係提供一種接觸器;相 較於習知技術,此種接觸器對位在下方的D U Τ終端接點 面施加較小的壓力。本發明之其它目的包括提供:一種接 觸器,相較於習知裝置,此種接觸器能在必須更換之前被 使用及循環較長的時間及測試更多的D ϋ Τ ; —種接觸器 ,相較於習知接觸器,此種接觸器能較爲一致地使用,且 顯示較爲準確;以及一種接觸器,此種接觸器能更準確地 組合而提供複數個D U Τ的測試,以增加測試機的產能及 13 567512 產量。 參酌以下詳細說明並配合圖式時,吾人當能明瞭本發 明之上述及其它目的。本發明人所要求之保護範圍可由歸 納本說明書的申請專利範圍經公平檢閱而推知。 【實施方式】 現請參照各圖式,其中各元件以數字標示;在六個圖 式中,相同的元件係以相同數字標示。圖1顯示接觸器之 習知建構方式,滾輪接觸器1包含一導電滾輪3,導電滾 輪3有一圓形外部滾動面5,其被支承繞著輪軸7進行同 心轉動,且輪軸穿過形成於滾輪3中央並由該處延伸的中 央孔9。滾輪3由導電性材料製成,例如黃銅、鋼或鋁, 其外表面爲高導電非反應性有價金屬,例如鈾、金或銀。 在較佳實施例中,滾輪3之厚度不應大於終端接點之寬度 ,且被設計爲接觸通過兩分隔相互平行的側壁(圖中未顯 示)並與兩者相鄰。滾輪3通過(滾過)待測元件(在此 爲陶瓷電容器)1 5之上部終端接點1 3,D U T 15 固定在底部支座1 9上方的固定板1 7,且支座1 9作爲 測試過程中的另一電極。在實作時,電子測試訊號透過底 部支座1 9輸入DUT 1 5,並向上通過DUT而至終 端接點1 3輸出。此訊號在滾輪3之外部滾動面5上被擷 取並進入輪軸7內;一對分隔的輪軸支承凹槽2 1形成於 一對分隔的凸緣2 3 (圖中僅顯示一個凸緣)上,該凸緣 將輪軸7 (及滾輪3 )支承在滾輪托架2 5上,而該托架 將滾輪3固定在細長彈簧臂2 7上,以便將訊號傳送到測 567512 試元件(圖中未顯示)。 如圖2、3、4a及4b所示,本發明包含一對較薄 的圓形管軸2 9 a和2 9 b,此等管軸相鄰配置,其最好 倚靠滾輪3之側壁3 1 a和3 1 b,且用於與輪軸7上的 滾輪3 —同轉動。最好之情況爲,管軸2 9 a和2 9 b與 滾輪3共同形成單一整體單元,以使D U T 1 5之終端 接點面13所擷取的電子訊號能傳送通過輪軸3與管軸2 9 a和2 9 b,而且不會使訊號大幅衰減。管軸2 9 a和 2 9 b之外徑小於滾輪3,且其厚度比滾輪3薄,以容許 複數個滾輪3如圖5所示並排裝設。如圖4 a所示,以較 佳實施例而言,管軸2 9 a和2 9 b之周圍或周邊表面3 5平行形成於滾輪3之外部滾動面5。在本發明之另一實 施例中,如圖4 b所示,小凹槽或溝轍3 7形成於管軸周 邊表面35。在兩實施例中,管軸29a和29b之周邊 表面3 5係用於在其上容納並以切線方式接觸至少一導電 刷。 雙指輪軸夾4 1有一主體4 3,該主體在其內形成一 孔4 7,以使壓制螺栓4 9穿過該孔而將固定夾4 1壓制 在滾輪托架2 5上。分隔的指狀物5 3 a和5 3 b延伸通 過凹槽2 1 a和2 1 b上方,並將輪軸7維持其內。 至少一導電刷(兩導電刷較佳)5 9從托架2 5向外 延伸並接觸管軸周邊表面3 5,以接收從滾輪3獲得的電 子訊號,並將該訊號傳送到托架2 5上。最好是,一對直 導線型(如圖2所示)或U字形刷組件(如圖3所示)導 15 567512 電刷5 9從托架2 5延伸,其藉由刷固定器6 1固定於托 架25上(如圖2及圖3所示),並以切線方式接觸周邊 表面(平面或溝轍3 7 ) 3 5。 滾輪托架2 5藉螺栓6 5附著於細長彈簧臂2 7,該 細長彈簧臂2 7具導電性,並由分隔的第一和第二端部6 3 a和6 3 b界定,螺栓6 5穿過形成於端部6 3 a內的 螺孔67,並進入托架25下側的螺紋開口(圖中未顯示 )。當托架2 5附著於彈簧臂第一端部6 3 a時,其以操 作對準方式托住由滾輪3、輪軸7、管軸2 9 a和2 9 b 以及導電刷5 9所構成之組件,以容許從D U T之端部擷 取滾輪內的訊號;此訊號進入管軸2 9 a和/或2 9 b, 以便進一步由導電刷5 9擷取;而後進入托架2 5並沿彈 簧臂2 7傳遞到第二端部6 3 b ;第二端部6 3 b被組合 而固定在支承結構7 1 (請參照圖5 )內,藉以彈性地從 支承結構71懸吊滾動的接觸器1,以回應DUT使滾輪 3偏移而彎曲。 請參照圖5,圖4 a和4 b之滾動接觸器可平行安裝 在支承結構7 1內,以便同時接觸多個D U T (圖中未顯 示)。(就此而言,應瞭解的是,圖2與圖3所示單一接 觸器可如同多個接觸器被安裝並配接於支承結構71。) 圖5所示支承結構71緊密固定在測試搬運器夾具73 ( 圖中未全部顯示)。複數個懸臂滾動接觸器1沿縱向固定 在支承結構7 1內。 在上述實施例可運用的架構中,本發明之接觸器與某 567512 元件之一終端接點(例如平面裝設的陶瓷電容器之一端) 接觸,另一終端接點則接觸靜置接點。然而,滾動接觸器 可接觸兩終端接點,其係取決於測試搬運器之配置方式而 定。同樣地,多接點模組可被建構成能讓緊密相鄰的兩個 接觸器接觸待測元件之單一終端接點。電子元件之其它終 端接點亦可接觸靜置接點或者一或兩個滾動接點。 以上說明及圖式僅爲舉例說明;當瞭解的是,本發明 不限定於在此揭露的實施例。在此說明的本發明範圍實則 包含元件之所有替換、均等物、更改及重新配置。雖然本 * 發明已參照其特定實施例加以說明,但熟習相關技術者當 能針對在此說明的本發明實施例進行各式變更而仍不脫離 本發明之實質精神及範圍。當各式元件及步驟之所有組合 方式以實質上相同的手段執行實質上相同的功能而達成實 質上相同的結果,則此等組合方式均爲本發明之範圍所涵 蓋。 【圖式簡單說明】 (一)圖式部分 _ 圖1爲典型習知滾輪擦拭型接觸器之剖面側視圖; 圖2爲本發明之較佳實施例的分解圖,圖中顯示構成 本發明之接觸器的某些元件; 圖3爲本發明之另一導電刷實施例的分解圖,圖中顯 示構成本發明之接觸器的某些元件; 圖4 a爲本發明之滾輪、管軸與導電刷之較佳實施例 · 的側視圖; 17 567512 圖4 b爲本發明之滾輪、管軸與導電刷之另一實施例 的側視圖; 圖5爲本發明之複數個導電刷的立體圖,其中導電刷 群集在一起用來測試複數個D U T。 (二)元件代表符號 1 滾輪接觸器 3 導電滾輪 5 圓形外部滾動面 7 輪軸 9 中央孔 13 終端接點 15 待測元件 17 固定板 19 底部支座 2 1 凹槽 2 1a 凹槽 2 lb 凹槽 2 3 凸緣 2 5 滾輪托架 2 7 彈簧臂 2 9 a 管軸 2 9b 管軸 3 la 側壁 3 1b 側壁 3 5 周邊表面 3 7 溝轍 4 1 輪軸夾 4 3 主體 4 7 孔 4 9 螺栓 5 3 a 指狀物 5 3b 指狀物 5 9 導電刷 6 1 刷固定器 6 3 a 端部 6 3b 朗部 6 5 螺栓 6 7 螺孔 7 1 支承結構 7 3 搬運器夾具
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Claims (1)
- 567512 拾、申請專利範圍 1 .一種滾動接觸器,其提供微電子待測元件(D U T )之導電終端接點面與該滾動接觸器之支承結構之間的電 子訊號連通,該滾動接觸器包含: a ) —限定厚度的導電圓形滾輪,該圓形滾輪形成一 外滾動面及一內中央孔,該中央孔位在兩分隔側壁之間, 用以在該D U T之導電終端接點面上滾動,以連通一或多 個訊號; b )至少一導電圓形管軸,其外徑小於該滾輪,該管 軸鄰接並接觸該等滾輪側壁其中之一,且穿過該管軸形成 一中央孔; c ) 一支承輪軸,用於沿軸向穿過形成於該滾輪內的 中央孔及該管軸,並從該處延伸; d ) —導電輪軸托架,用於以繞著該輪軸之旋轉配置 支承該輪軸,以便讓該滾輪面旋轉並壓在該D U T之終端 接點面上; e ) —導電刷,該導電刷從該輪軸托架延伸而在旋轉 期間以切線方式接觸該管軸;以及 f ) 一導電細長彈簧臂,其在該輪軸托架與該支承結 構之間延伸,以形成該D U T之終端接點面之間的電氣路 徑,該滾動面與該管軸透過該導電刷接觸該輪軸托架,並 提供偏壓彈簧壓力,以將該滾輪壓在該終端接點面上。 2 ·如申請專利範圍第1項之滾動接觸器,進一步包含 :另一管軸,其外徑小於該滾輪,該管軸鄰接並接觸其他 19 567512 滾輪側壁,且穿過該管軸形成一中央孔;以及另一導電刷 ,該導電刷從該輪軸托架延伸並在旋轉期間以切線方式接 觸該另一管軸。 3 .如申請專利範圍第1項之滾動接觸器,其中該圓形 滾輪之厚度係不大於其所接觸之D U T的終端接點面寬度 〇 4 .如申請專利範圍第1項之滾動接觸器,其中該外滾 輪面與該對圓形管軸之外表面同心。 5 .如申請專利範圍第1項之滾動接觸器,其中該滾輪 之兩分隔側壁爲平面且相互平行。 6 .如申請專利範圍第1項之滾動接觸器,其中該滾輪 內的內中央孔與該圓形管軸內的內中央孔對準排列在該輪 軸上,以使該滾輪之外表面與該管軸之外表面呈同心配置 〇 7 .如申請專利範圍第1項之滾動接觸器,進一步包含 一周邊平面,其形成平行於該圓形滾輪之外滾動面,以滑 動容納該導電刷,以擷取從該滾輪面通過該滾輪的電氣訊 號。 8 ·如申請專利範圍第1項之滾動接觸器,進一步包含 一溝轍面,其形成於各該圓形管軸之周圍,以滑動容納該 導電刷,以擷取從該滾輪面通過該滾輪的電氣訊號。 9 ·如申請專利範圍第1項之滾動接觸器,其中該圓形 管軸與該滾輪形成爲單一整體單元。 1 〇 ·如申請專利範圍第1項之滾動接觸器,進一步包 567512 含兩導電刷,該等導電刷分隔排列並從該輪軸托架平行延 伸,而在旋轉期間以切線方式接觸各該管軸。 1 1 .如申請專利範圍第1項之滾動接觸器,其中該導 電細長彈簧臂包含分隔配置的第一和第二端部。 1 2 .如申請專利範圍第1 0項之滾動接觸器,其中該 導電細長彈簧臂之第一端部包含: a ) —對凸緣,從該細長彈簧臂之相對側以直角方式 突出; b ) —對對準排列凹槽 < 該等凹槽由各該凸緣界定以 容納輪軸端,且該輪軸垂直於該臂配置;以及 c)用於從一支承結構彈性地懸吊該滾動接觸器之裝 置,以回應該滾動接觸器滾動經過該D U T之偏移而彎曲 〇 1 3 ·—種滾動接觸器,其提供元件終端接點與該滾動 接觸器之支承結構之間的電氣訊號連通,該滾動接觸器包 含·· a )複數個並列配置的導電圓形滾輪,各滾輪具限定 厚度’且各滾輪在其上形成一外滾動面及一內中央孔,該 中央孔位在兩分隔側壁之間,用以在一以並排位置配置的 待測元件(D U T )之傳導終端接點面上滾動,以連通一 或多個訊號; b )用於各滾輪之至少一導電圓形管軸,該導電圓形 管軸之外徑小於該滾輪,且該管軸鄰接並接觸該等滾輪側 壁其中之一,並穿過該管軸形成一中央孔; 21 567512 c )用於各滾輪之一支承輪軸,該支承輪軸係用以軸 向穿過形成於該滾輪內的中央孔及該管軸’並從該處延伸 d)—導電輪軸托架,用以以旋繞配置方式支承各該 輪軸,以便讓該滾輪面旋轉並壓在該D u T之終端接點面 上; e ) —導電刷,該導電刷從各輪軸托架延伸而在旋轉 期間以切線方式接觸該管軸;以及 f ) 一導電細長彈簧臂,其在各輪軸托架與該支承結 構之間延伸’以形成該0 υ τ之終端接點面之間的電路徑 ,該滾輪面與該管軸透過該導電刷接觸該輪軸托架’並提 供彈簧壓力將該滾輪壓在該終端接點面上。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之滾動接觸器’進一步 包含:另一管軸,其外徑小於該滾輪,該管軸鄰接並接觸 其他滾輪側壁,且穿過該管軸形成一中央孔;以及另一導 電刷,該導電刷從該輪軸托架延伸並在旋轉期間以切線方 式接觸該另一管軸。 1 5 .如申請專利範圍第1 3項之滾動接觸器,其中該 等圓形滾輪之厚度係不大於其所接觸之D U T的終端接點 面寬度。 1 6 .如申請專利範圍第1 3項之滾動接觸器,其中該 等外滾輪面與該對圓形管軸之外表面同心。 1 7 .如申請專利範圍第1 3項之滾動接觸器,其中各 該滾輪之兩分隔側壁爲平面且相互平行。 22 567512 1 8 ·如申請專利範圍第1 3項之滾動接觸器,其中各 該滾輪內的內中央孔與該等圓形管軸內的內中央孔對準排 列在該等輪軸上,以使該等滾輪之外表面與該等管軸之外 表面呈同心配置。 1 9 .如申請專利範圍第1 3項之滾動接觸器,進一步 包含一周邊平面,其形成於各該圓形管軸之周圍,以滑動 容納該導電刷,以擷取從該滾輪面通過該滾輪的電氣訊號 〇 2 0 .如申請專利範圍第1 3項之滾動接觸器,進一步 包含一溝轍面,其形成於各圓形管軸之周圍,以滑動容納 該導電刷,以擷取從該滾輪面通過該滾輪的電氣訊號。 拾壹、圖式 如次頁 23
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