TWI399897B - 半導體機電性接觸 - Google Patents
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Description
本申請案聲請美國臨時申請案序號為第60/973,358號(申請日2007年9月18日)的優先權。
本發明係有關於電氣互連系統的領域,且更特別的是有關於用於使積體電路之引腳與印刷電路板之對應端子互連的裝置,該印刷電路板與想要達成積體電路裝置之測試分析的測試器有界面。
有許多應用系統可用來達成兩個導體之間的電性接觸。應用系統包含積體電路裝置之引腳與印刷電路板上之導電焊盤(pad)或端子的互連,該印刷電路板係用作受測積體電路裝置與測試裝置之間的界面。
設計積體電路與印刷電路板(也習稱載板)之間的互連需要考慮電氣及機械因素。在設計互連系統時要納入考慮的機械因素之一是應藉由接觸嚙合來實現積體電路之引腳與接觸本身之間的滑觸作用(wiping action)。該滑觸作用的作用是在積體電路之引腳可能有氧化物累積的情形下可達成有效接觸的最大化。事實上,該滑觸作用使得在積體電路之引腳與接觸之間可實現良好的界面。此類電氣互連接觸系統的電氣考量包含接觸應為高速、短路徑的裝置。此
外,接觸應有低電感而不需控制阻抗。
美國專利第5,069,629號揭示電氣互連接觸系統之一例子的設計是針對與設計積體電路裝置之引腳與印刷電路板的互連有關的問題。專利第5,069,629號所揭示的電氣互連總成包含插在積體電路之引腳與印刷電路板之對應隔開端子之間的殼體。該殼體設有由第一表面延伸至反面的卡槽以及有形成於殼體表面上的凹槽。第一剛性元件是納入形成於一表面上的凹槽且延伸越過納入一或更多接觸的卡槽。有彈性的第二元件是納入形成於殼體第二表面的凹槽且延伸越過容納接觸的卡槽。該等彈性元件設有壓縮性以及拉伸延伸性的量度器。較平坦的接觸容納於卡槽內以及有從任一末端伸出以與積體電路之引腳及印刷電路板上之焊盤接觸的突出接觸面。
專利第5,069,629號所實作之設計的缺點在於接觸提供數量極小的移位(0.008英吋),以致誤差的空間很小。特別是,在積體電路之引腳與載板上之接觸焊盤的互連的可用空間很小時,會有問題。第二個缺點是載板會快速磨壞,因為裝置在積體電路引腳及載板焊盤兩邊會有滑觸作用。考慮到積體電路是連續循環地進行測試且在變化中,單一滑觸是有利的,不過,考慮到載板是連續地用來重覆測試積體電路,因此持續的滑觸會磨壞載板。
因此,亟須製造成本不昂貴且可針對與先前技術接觸裝置有關之問題的半導體機電性接觸。
本發明為一種順從性半導體機電性接觸總成,其係用於互連一積體電路或其他裝置之引腳或端子與隔開一段距離的對應端子(通常為測試裝置之印刷電路板或載板上的焊盤)。該總成包含用以下方式配置成的一或更多懸臂樑桿(cantilever beam):樑桿於彈性變形時有一部份與另一樑桿之一部份相互滑動或與該總成之殼體的一部份相互滑動以便允許樑桿有更多的移位(travel)及順從度(compliance)而不會屈服(yielding)或變形(deforming)。在變形期間的滑動作用有效地倍增該總成中的總順從度至高過且超出在不同狀況下由於懸臂樑桿構件之簡單彈性壓縮而可得到的順從度。
本發明之一具體實施例在殼體之矩形卡槽中是由兩個獨立樑桿的總成構成。各個樑桿是由通常為矩形的原料折成以便具有由銳角隔開的兩段。這兩個樑桿是用以下方式插入該卡槽:樑桿各有一段是貼著卡槽的牆體滑動,而每個樑桿的另一段會以與第一段在其上滑動之壁有一角度的方式在卡槽中央會合。在此組態中,在壓迫該等樑桿一起進入該卡槽時,該等樑桿中相互接觸的段會變形以及相對滑動。該等樑桿的變形會產生將各樑桿推向它所靠扺滑動的卡槽之邊界的側向力,以及在與樑桿的運動方向相反之方向上的力。
這兩個導電樑桿均安置於塑膠殼體的卡槽中,而且可包含一金屬保持架(metal cage),其係可用來使以其他方式通過各接觸之全長的較長電氣路徑短路。
這兩個懸臂樑桿在彼此相對滑動時會壓縮以及增加移位距離達0.035英吋的移位量。兩個栓塞可在殼體的卡槽中呈偏移或對齊。本發明的另一個優點是可排除載板的多次滑觸。當懸臂樑桿壓縮時,只滑觸載板上的測試焊盤一次而且在測試多個積體電路時會保持接觸。
於一實施例中,本發明提供一種機電性接觸總成,其係包含:有至少一卡槽的一殼體;以及兩個設置在該卡槽內的懸臂樑桿接觸元件,其等在壓縮下彈性變形,該壓縮係藉由該等接觸元件之一部份沿著彼此且在該卡槽之側壁內非垂直於變形方向地滑動而產生,藉此倍增該總成的有效順從度使其大於該等接觸元件的實際變形,並且該等懸臂樑桿接觸元件各具有靠在該卡槽之一側壁滑動且彼此水平相隔地延伸離開該卡槽的一接觸梢端。
於一實施例中,本發明提供一種用於積體電路封裝件的測試插座,其包含:有多個卡槽的一殼體,該等卡槽各有呈相對的側壁;配置於該卡槽內抵靠該卡槽之一側壁滑動的具有一接觸梢端之第一接觸元件及具有一接觸梢端之第二接觸元件,其中該等接觸元件各為一具有由一銳角彎頭所形成之至少兩段的懸臂樑桿,且該第一接觸元件之接觸梢端延伸離開該卡槽並係水平相隔於延伸離開該卡槽之一相對側的該第二接觸元件之接觸梢端;以及一載板,其係具有用於該第一接觸元件或該第二接觸元件中之一者的數個測試焊盤位置,使得在該第一接觸元件及該第二接觸元件的壓縮期間,該第一接觸元件與該第二接觸元件各彼
此相靠扺地滑動並沿著該卡槽的側壁滑動。
第1圖為本發明機電性接觸的部份透視圖;第2圖為第1圖接觸之一替代具體實施例的透視圖;第3圖為第1圖接觸的第二替代具體實施例;第4圖為第1圖接觸之替代懸臂樑桿設計的透視圖;以及第5圖為第1圖接觸之第二替代懸臂樑桿設計的透視圖。
第1圖係圖示本發明之一順從性半導體機電性接觸總成10。總成10是用來互連積體電路14或其他裝置的引腳或端子12與和積體電路隔開一段距離的對應端子。例如,在第1圖中,該端子為印刷電路板(習稱載板18)上的測試焊盤16。總成10包含配置於殼體26之卡槽24裡面的數對懸臂樑桿20、22。應瞭解,儘管殼體26是以單一卡槽24及一對懸臂樑桿20、22圖示,然而在殼體26內隔開的卡槽中可具有數對懸臂樑桿,這取決於受測之特定積體電路14的引腳12數。樑桿20、22在卡槽24內係經配置成:在樑桿受壓期間,滑動面28及30中有一部份可相互滑動。該等樑桿會彈性變形以便允許樑桿有更多的移位及順從度而不會屈服或完全變形。在受壓期間的滑動作用有效地倍增該總成中的總順從度至高過且超出在不同狀況下由於構件之彈性壓縮而可得到的順從度。
圖示於第1圖的具體實施例包含配置於一矩形卡槽中
的兩個獨立樑桿。樑桿係各由矩形原料折成有兩段40、42的樑桿20,有兩段44、46的樑桿22。各段是用銳角彎頭48及50隔開。兩個樑桿插入卡槽的方式是在每個樑桿中有一段40、44可沿著呈相對的壁36、38滑動而每個樑桿的另一段42、46會以與第一段在其上滑動之壁有一角度的方式在卡槽中央會合。在此組態中,當在受壓期間壓迫該等樑桿一起進入卡槽時,樑桿的段42、46會變形以及彼此可滑動地相互接觸。該等樑桿的變形會產生將各樑桿推向它所靠扺滑動的卡槽之側壁36、38的側向力,以及在與樑桿的運動方向相反之方向上的力。
替換地,可將壁36、38安置成相對於引腳12或測試焊盤16有小角度,或與該等外部接觸形成平行四邊形使得該等樑桿與該等外部接觸也有相對滑動。最理想的是,該等樑桿均由次貴重合金(例如,Palliney 6)製成,而不是更常見的電鍍電性接觸材料,藉此該等樑桿之間的磨擦及碰磨(rubbing)不會導致電鍍表面立即磨損而導致在組件與外部引腳或與總成接觸之引腳之間有較高的電阻。殼體26通常是由塑膠或其他不導電材料製成。
第2圖係圖示殼體配置的替代具體實施例。在此具體實施例中,樑桿52、54均配置在金屬保持架58的卡槽56內,該金屬保持架58隨後會安置於第1圖殼體的卡槽內。該金屬保持架可用來使以其他方式通過各接觸之全長的較長電氣路徑短路。第3圖圖示另一個替代具體實施例配置,其中樑桿60、62都比較寬而且有延伸穿過樑桿之一部份的卡槽64
使得該樑桿可跨過保持架68的壁66。保持架68有會被插入第1圖殼體之卡槽的端壁(end wall)70。在此具體實施例中,保持架68包含貼著壁66的柄舌(tang)72、74以在變形期間協助導引樑桿60、62。
第4圖圖示複雜的替代樑桿形狀,其中樑桿76、78有3段,亦即樑桿76有段80、82及84,而樑桿78有段86、88及90。各個樑桿的每一段用銳角彎頭92連接。第5圖圖示另一替代樑桿設計用於希望接觸端子沒有橫向偏移而只有垂直偏移的應用。在第5圖中,樑桿94有第一段96與第二段98,而樑桿100也包含第一段102與第二段104。兩個樑桿的每一段都用銳角彎頭106連接。儘管圖示於附圖的樑桿組態都是矩形橫截面,應瞭解其他的幾何也有可能,包含圓形及方形的組態。
兩個樑桿在殼體中可以有偏移的方式對齊。而且,該配置考慮到較大的力作用於該等樑桿之移位量。在圖示於第2圖及第3圖的配置中,該保持架可環繞如第2圖所示的樑桿,或者如第3圖所示,該等樑桿分叉使得它們可騎上保持架。如文,該等保持架在殼體的插座中可堆疊以最小化電容並提高速度。
儘管已用特定的具體實施例來圖解說明本發明,應瞭解這不是要用來限定本發明而且可包含變更及修改,例如把接觸總成用來作為彈簧、互連或測試接觸。以下的申請專利範圍係定義上述及其他的本發明特徵以及本發明的範疇。
10‧‧‧順從性半導體機電性接觸總成
12‧‧‧引腳或端子
14‧‧‧積體電路
16‧‧‧測試焊盤
18‧‧‧載板
20、22‧‧‧懸臂樑桿
24、56、64‧‧‧卡槽
26‧‧‧殼體
28、30‧‧‧滑動面
36、38、66‧‧‧壁
40~46、80~84、90‧‧‧段
48、50、92、106‧‧‧銳角彎頭
52、54、60、62、76、78、86、88、94、100‧‧‧樑桿
58‧‧‧金屬保持架
68‧‧‧保持架
70‧‧‧端壁
72、74‧‧‧柄舌
96、102‧‧‧第一段
98、104‧‧‧第二段
第1圖為本發明機電性接觸的部份透視圖;第2圖為第1圖接觸之一替代具體實施例的透視圖;第3圖為第1圖接觸的第二替代具體實施例;第4圖為第1圖接觸之替代懸臂樑桿設計的透視圖;以及第5圖為第1圖接觸之第二替代懸臂樑桿設計的透視圖。
10‧‧‧順從性半導體機電性接觸總成
12‧‧‧引腳或端子
14‧‧‧積體電路
16‧‧‧測試焊盤
18‧‧‧載板
20,22‧‧‧懸臂樑桿
24‧‧‧卡槽
26‧‧‧殼體
28,30‧‧‧滑動面
36,38‧‧‧壁
40,42,44,46‧‧‧段
48,50‧‧‧銳角彎頭
Claims (15)
- 一種機電性接觸總成,其係包含:有至少一卡槽的一殼體;以及兩個設置在該卡槽內的懸臂樑桿接觸元件,其等在壓縮下彈性變形,該壓縮係藉由該等接觸元件之一部份沿著彼此且在該卡槽之側壁內非垂直於變形方向地滑動而產生,藉此倍增該總成的有效順從度使其大於該等接觸元件的實際變形,並且該等懸臂樑桿接觸元件各具有靠在該卡槽之一側壁滑動且彼此水平相隔地延伸離開該卡槽的一接觸梢端。
- 如申請專利範圍第1項的總成,其中該等接觸元件各為有一尖銳彎頭以形成第一滑動面與第二滑動面的一樑桿,其中第一樑桿的第一滑動面與第二樑桿的第一滑動面毗鄰。
- 如申請專利範圍第1項的總成,其中該等兩個接觸元件係包含在一設置於該殼體之卡槽內的導電保持架內。
- 如申請專利範圍第1項的總成,其中該等兩個接觸元件包含一卡槽以供安置該等接觸元件於該卡槽內的一導電板上。
- 如申請專利範圍第1項的總成,其中該等接觸元件均為具有以尖銳彎頭隔開之數段的一樑桿。
- 如申請專利範圍第1項的總成,其中該等兩個接觸元件係組配成於該殼體中之卡槽內對齊。
- 如申請專利範圍第1項的總成,其中該等兩個接觸元件 係組配成於該殼體中之卡槽內呈偏移。
- 如申請專利範圍第1項的總成,其中該等兩個接觸元件以一角度由該殼體中之該卡槽伸出。
- 一種用於積體電路封裝件的測試插座,其包含:有多個卡槽的一殼體,該等卡槽各有呈相對的側壁;配置於該卡槽內抵靠該卡槽之一側壁滑動的具有一接觸梢端之第一接觸元件及具有一接觸梢端之第二接觸元件,其中該等接觸元件各為一具有由一銳角彎頭所形成之至少兩段的懸臂樑桿,且該第一接觸元件之接觸梢端延伸離開該卡槽並係水平相隔於延伸離開該卡槽之一相對側的該第二接觸元件之接觸梢端;以及一載板,其係具有用於該第一接觸元件或該第二接觸元件中之一者的數個測試焊盤位置,使得在該第一接觸元件及該第二接觸元件的壓縮期間,該第一接觸元件與該第二接觸元件各彼此相靠扺地滑動並沿著該卡槽的側壁滑動。
- 如申請專利範圍第9項的測試插座,其中該第一接觸元件及該第二接觸元件各有第一滑動面與第二滑動面,其中該等第一滑動面係相互毗鄰,而該等第二滑動面毗鄰於呈相對的側壁。
- 如申請專利範圍第9項的測試插座,其中該第一接觸元件及該第二接觸元件係包含在一配置於該殼體之各個卡槽內的導電保持架內。
- 如申請專利範圍第9項的測試插座,其中該第一接觸元件及該第二接觸元件係安置在該殼體中之各個卡槽內的一導電板上。
- 如申請專利範圍第9項的測試插座,其中該第一接觸元件及該第二接觸元件有用尖銳彎頭隔開的數段。
- 如申請專利範圍第9項的測試插座,其中該第一接觸元件及該第二接觸元件係為具有矩形橫截面的一懸臂樑桿。
- 如申請專利範圍第9項的測試插座,其中該第一接觸元件及該第二接觸元件係為具有圓形橫截面的一懸臂樑桿。
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