TWI412749B

TWI412749B - A contact head, a probe having the same, and an electrical connection device using the probe

Info

Publication number: TWI412749B
Application number: TW100111317A
Authority: TW
Inventors: Akihiko Hemmi
Original assignee: Yamaichi Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2013-10-21
Also published as: US20120122355A1; TW201202709A; WO2011161855A1; US8591267B2; JP4941853B2; JPWO2011161855A1

Description

接觸頭，具備其之探針，以及使用該探針之電氣連接裝置

本發明係關於電氣接觸接觸對象物之電極的接觸頭、具備該接觸頭之探針、及使用該探針之電氣連接裝置。

作為以特定的壓力和形成於IC(積體電路)封裝、IC晶圓、顯示器面板等之接觸對象物的電極電氣接觸的接觸件，例如以往以來知道有專利文獻1所記載之探針。

專利文獻1所記載之探針，係由：軸部及被接合於該軸部的一端部之接觸頭所形成。構成探針之軸部，係藉由將由黃銅、銅鈹合金、磷青銅等所形成的棒材予以切削加工或鍛造加工來形成。另外，接觸頭係藉由將鎳或鎢當成成形金屬的電鑄成形所形成。

於接觸頭的一端部，設置有複數或單數的尖銳端，該尖銳端與形成於接觸對象物的電極碰觸，在被加上特定的接觸壓力的狀態下，和電極電氣接觸。

另外，於專利文獻1也有記載尖銳端以直接切削加工來形成在軸部的一端部。

先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2006-337202號公報

作為設置於專利文獻1之軸部或接觸頭的一端部之接觸片的尖銳端，皆形成為剛體，因此，尖銳端與接觸對象物的電極之接觸，成為剛體與剛體碰觸，以被加上特定壓力的狀態接觸。此處，在尖銳端的硬度比電極的硬度還軟的情形，於加壓接觸時，尖銳端有崩潰之虞。特別是尖銳端和電極複數次加壓接觸的情形，尖銳端崩潰之概率非常地高。如此，尖銳端崩潰，會產生有損複數次接觸後的尖銳端和電極的接觸可靠性之問題。另外，尖銳端的硬度比電極的硬度還硬的情形，對電極造成損傷或因變形導致的損傷有變大的問題產生。另外，於製造或搬運中中之構件彼此的接觸中，尖銳端碰觸其它的構件，會產生同樣的問題，有損傷產品的品質之虞。

本發明係有鑑於上述問題點，目的在於提供：可以減輕接觸片的崩潰或對電極造成損傷之接觸頭、具備該接觸頭之探針、及使用該探針之電氣連接裝置。

為了達成上述目的，關於本發明之接觸頭，為具備：頭底座、及於該頭底座上端部和接觸對象物電氣接觸之至少2個以上的彈性接觸片，其特徵為：於被前述至少2個以上的彈性接觸片所包圍的中央部分，形成有水平剖面形狀為圓形的凹處，前述彈性接觸片之各個，其作為該彈性接觸片的自由端之前端，係被配置於與內接前述頭底座的水平剖面形狀的內接圓為同心圓，且具有和該內接圓的直徑相同或比其小的直徑之至少1個假想圓的圓周上，並且彈性接觸片是以延伸為渦卷狀的方式形成，且在垂直方向可以彈性變形。

關於本發明之接觸頭，另外，接觸頭之彈性接觸片之各個，也可以朝向各個之前端，對於頭底座的上端面為傾斜地形成。

關於本發明之接觸頭，另外，頭底座的水平剖面形狀也可以是正多角形。

進而關於本發明之接觸頭，也可以是至少2個彈性接觸片，被線對稱地配置。

關於本發明之探針，係由至少其上端部具備上述接觸頭所構成，電氣連接裝置係具備複數個該探針所構成。

關於本發明之接觸頭，藉由將彈性接觸片沿著比頭底座的內接圓的直徑還小直徑的假想圓形成為渦卷狀，彈性接觸片可以在垂直方向彈性變形。藉此，即使和電極抵接，完全不會如以往之尖銳端般崩潰、變形，或變少，且對於電極，也不會給予想像以上的損傷。另外，和以往的尖銳端般之構造相比，儘管具備複雜的構造，但藉由在中央部分形成凹處，比起切削加工，可以容易地加工。進而，彈性接觸片的前端不會超過頭底座的輪廓而朝外側變形，將其使用於探針時，可以對應窄間距化。

另外，關於本發明之接觸頭，彈性接觸片係朝其前端，對於頭底座的上端面傾斜地形成，對於接觸對象物，可以摩擦接觸。

以下，參照圖面說明本發明之接觸頭、具備其之探針、及使用該探針之電氣連接裝置。

最初，利用第23圖簡單地說明適用本發明之接觸頭的電氣連接裝置80。

如第23圖所示般，電氣連接裝置80，概略而言，係具備：外殼構件81、第1插座底座構件82、第2插座底座構件83、及複數個接觸用之探針400。電氣連接裝置80雖沒有圖示在第23圖，但係使第1接觸對象物之IC封裝和第2接觸對象物之測試埠之類的配線基板電氣地接觸。

外殼構件81係由金屬材料或電氣絕緣性之合成樹脂材料所形成，呈概略長方體。於外殼構件81形成有：貫穿該外殼構件81之方形筒狀貫穿孔81a及朝下方開口之收容凹部81b。方形筒狀貫穿孔81a係在水平剖面呈長方形狀，形成IC封裝載置空間。收容凹部81b係在水平剖面呈比方形筒狀貫穿孔81a的水平剖面的形狀還大，且與方形筒狀貫穿孔81a的形狀為相似形之長方形狀，形成為可以收容第1及第2插座底座構件82、83。

第1插座底座構件82係由電氣絕緣性之合成樹脂材料所形成，呈概略長方體。於第1插座底座構件82係對應設置於搭載在IC封裝載置空間內的IC封裝之複數個銲錫球般之外部接點(電極)，形成有複數個之第1圓筒狀貫穿孔82a。複數個第1圓筒狀貫穿孔82a係為了收容接觸IC封裝之複數個電極的探針400的一部份所形成，和IC封裝的電極排列相同地被排列為矩陣狀。另外，複數個第1圓筒狀貫穿孔82a之各個，係具有比第1圓筒狀貫穿孔82a直徑還小之小直徑部分82b，使得探針400不會從該貫穿孔82a內朝上方突出。如後述般，於該小直徑部分82b內，嵌合有構成探針400的上部柱塞401之接觸頭的頭底座。第2插座底座構件83係和第1插座底座構件82相同，由電氣絕緣性之合成樹脂材料形成為概略長方體。對應設置於第1插座底座構件82之複數個第1圓筒狀貫穿孔82a，於第2插座底座構件83形成有複數個第2圓筒狀貫穿孔83a。第2插座底座構件83係和第1圓筒狀貫穿孔82a相同，被排列為矩陣狀。另外，複數個第2圓筒狀貫穿孔83a之各個，係具有比第2圓筒狀貫穿孔83a直徑還小之小直徑部分83b，使得探針400不會從該貫穿孔83a內朝下方突出。於該小直徑部分83b內嵌合有探針400的下部柱塞403。設置於第1插座底座構件82之第1圓筒狀貫穿孔82a，係如第23圖所示般，和設置於第2插座底座構件83之對應的第2圓筒狀貫穿孔83a一同地，形成收容後述的探針400之探針收容空間。

如第23圖所示之複述各探針400之各個，係採用後述之第17圖所是的探針400。該探針400係由：由關於本發明之接觸頭所形成的上部柱塞401、氣缸402、下部柱塞403及未在第23圖顯示出之螺旋彈簧404所構成。關於探針400，於第17圖中詳細說明，此外之說明予以省略。

第1及第2插座底座構件82、83在將複數個探針400的氣缸402收容於探針收容空間內之後，藉由螺絲等之固定構件，被收容固定於外殼構件81之收容凹部81b內。

於第23圖所示之電氣連接裝置80中，IC封裝被導引於形成在外殼構件81之方形筒狀貫穿孔81a內，藉由為圖示出之按壓板等，IC封裝被按壓於複數個探針400。此時，被設置於探針400之上部柱塞401的上端之彈性接觸片電氣地接觸IC封裝的電極。另外，設置於下部柱塞403之下端的接點，係電氣地接觸測試埠之類的印刷配線板的外部接點(電極)。

接著，說明關於本發明之接觸頭的詳細。第1A圖～第11圖係表示本發明之接觸頭的代表性實施例。

第1圖係表示本發明之第1實施例之接觸頭。第1圖所示之實施例中之接觸頭10，係由黃銅、銅鈹合金、磷青銅之類的金屬材料，藉由切削加工所形成，且具備頭底座11及2個彈性接觸片13、15。關於本實施例之接觸頭10的頭底座11，呈水平剖面形狀為圓形之圓筒狀，如第1B圖所示般，具有在上下(垂直)方向延伸存在的中心軸線O-O。

2個彈性接觸片13、15係具備：連接於頭底座11的上端部(前端部)之個別的基端部13b、15b、及作為個別的自由端之前端13a、15a。於本實施例中，2個彈性接觸片13、15係形成於對於中心軸線O-O為點對稱之位置。另外，個別之前端13a、15a係形成為被配置於和圓筒狀的頭底座11的水平剖面圓的同心圓，且具有與該水平剖面圓的直徑D相同或還小直徑d之假想圓A的圓周上。更具體而言，2個彈性接觸片13、15之各個係如第1A、1C圖所示般，從個別之基端部分13b、15b朝順時鐘旋轉方向渦卷狀地延伸存在，且朝向個別之前端，對於頭底座11之水平上端面為傾斜地形成。此時，於被2個彈性接觸片13、15所包圍之中心部分，在第1A～1C圖中，其輪廓雖不明確，但形成有圓筒狀或倒圓錐狀(第1B圖中，朝向下方縮徑之形狀)的凹處12。即本實施例中之凹處12的形狀為倒圓錐狀。該凹處12係於後述的接觸頭的製造工程的中途，被形成為圓筒狀或倒圓錐狀(參照第19C圖)。該凹處12的形狀即使是為圓筒狀或倒圓錐狀，但製造時所形成的凹處12的最上端(製造工程中之)的直徑，略等於上述假想圓A之直徑d(參照第19B圖、第19C圖)。該凹處12的形成，係如後述般，決定配置有此種2個彈性接觸片13、15之個別的前端13a、15a之假想圓A的大小，且使得彈性接觸片的製造變得容易。2個彈性接觸片13、15之各個還如第1A圖所示般，從上來看，朝向個別之前端13a及15a，前端變細地形成。進而如第1B圖所示般，從基端部13b朝斜上方延伸存在，於對於頭底座11之水平上端面11a傾斜之2個彈性接觸片13、15之各個之下方形成有變形空間。第1B圖中，只顯示彈性接觸片13之下的變形空間13c。藉由於2個彈性接觸片13、15各個之下方形成有變形空間，包含2個彈性接觸片13、15之各個的前端13a、15a之前端區域，可以在上下(垂直)方向彈性地變形。前端13a及15a的形狀雖以尖銳為佳，但並不限定於此，例如也可以是包含平坦部分之形狀，也可以帶有圓形。另外，如上述般，配置有彈性接觸片13、15之前端13a、15a的假想圓A的直徑d，即使是和頭底座11的水平剖面圓之直徑D相同的情形，彈性接觸片13、15只在上下方向變形，不會朝向半徑方向外側變形。此係彈性接觸片13、15如上述般，從個別之前端13a、15a朝個別的基端部分13b、15b，形成為末端寬廣之形狀，朝半徑方向之剖面二次慣量比上下方向的剖面二次慣量還大的關係。

第2A圖～第2C圖係表示本發明之第2實施例之接觸頭10’。第2A圖～第2C圖所示之接觸頭10’，只在2個彈性接觸片13’、15’在反時鐘旋轉方向形成為渦卷狀這一點和第1A圖～第1C圖所示之實施例的接觸頭10構造上不同。但是本實施例之接觸頭10’，其他的構造係和第1A圖～第1C圖所示之實施例的構造完全相同。因此，本實施例之接觸頭10’的構造，於上述第1A圖～第1C圖所示之實施例的說明中，於引用數字附上[’]來讀取理應可以瞭解。

於第3A圖～第3C圖係表示本發明之第3實施例之接觸頭10”。第3A圖～第3C圖所示之接觸頭10”，只在包含2個彈性接觸片13”、15”的前端13”a、15”a之前端部份略水平地形成這一點和第1A圖～第1C圖所示之實施例的接觸頭10構造上不同。本實施例之接觸頭10”，關於其他的構造，和第1A圖～第1C圖所示之實施例的構造完全相同。因此，本實施例中之接觸頭10”的構造，於上述第1A圖～第1C圖所示之實施例的說明中，於引用數字附上[”]來讀取理應可以瞭解。

第4A圖～第4C圖係表示本發明之第4實施例之接觸頭20。第4A圖～第4C圖所示之接觸頭20，只在2個彈性接觸片23、25對於正交於頭底座21之中心軸線O-O的中心線O₁ -O₁ (參照第4A圖)，形成為線對稱之點和第1A圖～第1C圖所示之實施例的接觸頭10構造上不同。本實施例的接觸頭20，關於其他的構造，和第1A圖～第1C圖所示之實施例的構造完全相同。因此，本實施例中之接觸頭20的構造，於上述第1A圖～第1C圖所示之實施例的說明中，將引用數字10置換為20來讀取理應可以瞭解。

第5A圖～第5C圖係表示本發明之第5實施例之接觸頭30。第5A圖～第5C圖所示之接觸頭30，只在形成有個別具有作為自由端的前端33a、35a及37a之3個彈性接觸片33、35及37之點和第1A圖～第1C圖所示之實施例的接觸頭10構造不同。本實施例之接觸頭30，關於其他的構造，和第1A圖～第1C圖所示之實施例的構造完全相同，其構造的說明予以省略。另外，本實施例中之接觸頭30的構造，於上述第1A圖～第1C圖所示之實施例的說明中，將引用數字10置換為30來讀取理應可以瞭解。

第6A圖～第6C圖係表示本發明之第6實施例之接觸頭40。第6A圖～第6C圖所示之接觸頭40，只在形成有個別具有作為自由端的前端43a、45a、47a及49a之4個彈性接觸片43、45、47及49之點和第1A圖～第1C圖所示之實施例的接觸頭10構造不同。本實施例之接觸頭40，關於其他的構造，和第1A圖～第1C圖所示之實施例的構造完全相同，其構造的說明予以省略。另外，本實施例中之接觸頭40的構造，於上述第1A圖～第1C圖所示之實施例的說明中，將引用數字10置換為40來讀取理應可以瞭解。另外，關於後述之本發明的接觸頭的作用效果及製造方法的說明，將本實施例之接觸頭40選擇為代表性的接觸頭來說明。

第7A圖～第7C圖係表示本發明之第7實施例之接觸頭50。第7A圖～第7C圖所示之接觸頭50，只在形成有個別具有作為自由端的前端之5個彈性接觸片53、54、55、56、57之點和第1A圖～第1C圖所示之實施例的接觸頭10構造不同。本實施例之接觸頭50，關於其他的構造，和第1A圖～第1C圖所示之實施例的構造完全相同，其構造的說明予以省略。另外，本實施例中之接觸頭50的構造，於上述第1A圖～第1C圖所示之實施例的說明中，將引用數字10置換為50來讀取理應可以瞭解。

第8A圖～第8C圖係表示本發明之第8實施例之接觸頭60。第8A圖～第8C圖所示之接觸頭60，只在形成有個別具有作為自由端的前端之6個彈性接觸片63、64、65、66、67、68之點和第1A圖～第1C圖所示之實施例的接觸頭10構造不同。本實施例之接觸頭60，關於其他的構造，和第1A圖～第1C圖所示之實施例的構造完全相同，其構造的說明予以省略。另外，本實施例中之接觸頭60的構造，於上述第1A圖～第1C圖所示之實施例的說明中，將引用數字10置換為60來讀取理應可以瞭解。

第9A圖～第9C圖係表示本發明之第9實施例之接觸頭40’。第9A圖～第9C圖所示之接觸頭40’，只在形成有個別具有作為自由端的前端43’a、45’、47’a及49’a之4個彈性接觸片43’、45’、47’及49’之點及頭底座41’的水平剖面形狀為正四方形(正方形)之點和第1A圖～第1C圖所示之實施例的接觸頭10構造不同。在本實施例之情形，應配置有4個彈性接觸片43’、45’、47’及49’個別之前端43’a、45’a、47’a及49’a之假想圓A1，係被設定成內接正四方形的頭底座41’之內接圓B的同心圓，且具有和該內接圓B的直徑D_B 相同或比其小的直徑d₈ 。本實施例中之接觸頭40’係作成頭底座41’為正多角形(正四方形)狀。因此，在將接觸頭40’適用於上述電氣連接裝置等之情形，藉由將收容有該接觸頭40’之第1插座底座構件82的第1貫穿孔82a從圓筒狀變成正多角形狀，可以抑制接觸頭40’之旋轉。本實施例之接觸頭40’，關於其他的構造，和第1A圖～第1C圖所示之實施例的構造完全相同。另外，本實施例中之接觸頭40’的構造，於上述第1A圖～第1C圖所示之實施例的說明中，將引用數字10置換為40’來讀取理應可以瞭解。

第10A圖～第10C圖係表示本發明之第10實施例之接觸頭40”。第10A圖～第10C圖所示之接觸頭40”，只在形成有個別具有作為自由端的前端43”a、45”a、47”a及49”a之4個彈性接觸片43”、45”、47”及49”之點及頭底座41”的水平剖面形狀為正八角形之點和第1實施例的接觸頭10構造不同。換言之，本實施例只在頭底座41”的水平剖面形狀為正八角形之點和上述第9實施例不同。在本實施例之情形，應配置有4個彈性接觸片43”、45”、47”及49”個別之前端43”a、45”a、47”a及49”a之假想圓A，係被設定成內接正八角形的頭底座41”之內接圓C的同心圓，且具有和該內接圓C1的直徑D_C 相同或比其小的直徑d_c 。本實施例中之接觸頭40”係作成頭底座41”為正多角形(正八角形)。因此，在將接觸頭40”適用於上述電氣連接裝置等之情形，藉由將收容有該接觸頭40”之第1插座底座構件82的第1貫穿孔82a從圓筒狀變成正多角形狀，可以抑制接觸頭40”之旋轉。本實施例之接觸頭40”，關於其他的構造，和第1A圖～第1C圖所示之實施例的構造完全相同。另外，本實施例中之接觸頭40”的構造，於上述第1A圖～第1C圖所示之實施例的說明中，將引用數字10置換為40”來讀取理應可以瞭解。

第11圖係表示關於本發明之第11實施例之接觸頭70的上視圖。第11圖所示之接觸頭70，只在形成有個別具有作為自由端的前端73a、75a、77a及79a之4個彈性接觸片73、75、77及79之點及4個彈性接觸片73、75、77及79各別之前端73a、75a、77a及79a所被配置的假想圓為2個之點和第1實施例之接觸頭10構造不同。在本實施例之情形，4個彈性接觸片73、75、77及79中，應配置有對向之2個彈性接觸片73和77之假想圓A2，係被設定為具有和圓筒形狀的頭底座71的直徑D₂ 相同或比其小的直徑d₂ 。同樣地，應配置有剩餘之對向的2個彈性接觸片75及79之假想圓A3，被設定為具有比假想圓A2的直徑d₂ 還小的直徑d₃ 。另外，在本實施例之情形，凹處72係形成為倒圓錐狀。

關於本發明之接觸頭10～70，並不限定於此等者，如上述般，其特徵為具備至少2個以上的彈性接觸片。藉此，至少2個彈性接觸片各別之前端，在被加上特定的壓力的狀態下和接觸對象物的電極接觸時，可在垂直方向變位。因此，接觸頭的至少2個彈性接觸片，即使和電極抵接，完全不會如以往的接觸頭的尖銳端般崩潰、變形或會變少，且對電極不會造成假定以上的損傷。另外，彈性接觸片的前端不會超過頭底座的輪廓而朝外側變形，在將其使用於探針時，可以將探針的配置對應探針的直徑來設計，結果，可以對應窄間距化。此處，利用第18A圖～第18D圖來簡單說明本發明之接觸頭的彈性接觸片和接觸對象物的電極(外部接點)之接觸原理。另外，第18A圖～第18C圖所示之接觸頭，雖採用第6A圖～第6C圖所示之第6實施例之接觸頭40，但其他的實施例也可以期待略微相同的作用效果。

接觸頭40從第18A圖所示之非接觸狀態變成如第18B圖所示般，與作為接觸對象物之IC封裝90的外部電極之電極(銲錫球)91成為接觸狀態。此處，如第18B圖及其之重要部位放大圖之第18C圖所示般，如著眼於接觸頭40的彈性接觸片43時，彈性接觸片43的前端43a，最初和電極91的表面之點P接觸。進而，IC封裝90被進一步下壓，包含前端43a之彈性接觸片43的前端區域變形。此係如第18D圖所示般，表示於電極91的表面之接點P中，按壓力(加壓力)F被朝垂直方向下方加壓於彈性接觸片43之前端43a的狀態。此時，彈性接觸片43如本實施例般傾斜的情形，如第18D圖所示般，按壓力F在前端43a中，被分為法線方向的力量F1與切線方向(即彈性接觸片43的延伸方向)之力量F2。其中，力量F1係作用為使彈性接觸片43變形(撓曲)之力量。即是藉由此力量F1之垂直方向的分力的作用，如上述般，彈性接觸片43的前端43a，在垂直方向變位。此時，彈性接觸片的數目愈多，一個彈性接觸片受到的下壓力量F，變得愈小，彈性接觸片不會受到過大的力量，因此，彈性接觸片的崩潰或變形等，會變得更少。另外，來自彈性接觸片的反作用力也變小，電極91的損傷可更容易受到控制。

且說，力量F1還具有垂直方向的分力和水平方向的分力。此水平方向的分力在作用為將彈性接觸片43的前端43a朝第18C圖中左方向移動的力量。假如接觸頭40設為可以旋轉自如地構成時，則接觸頭40整體可以中心軸線O-O為中心來旋轉。在此情形，彈性接觸片43和銲錫球90的接點P，係沿著彈性接觸片43而朝其基端部側移動。但是接觸頭40如設為不能旋轉地被固定，此水平方向的分力係如第18C圖所示般，使彈性接觸片43和銲錫球90的接點P沿著銲錫球91的表面朝接點P1移動。由此，如將接觸頭40設為不能旋轉地構成，可以理解電極91的表面會藉由彈性接觸片43的前端43a而表面被摩擦(即摩擦接觸)。之後敘述關於能發揮此摩擦接觸作用的接觸頭、探針。

接著，利用第19A圖～第19E圖簡單說明本發明之接觸頭10～70之製造方法。另外，於第19A圖～第19E圖中所表示的接觸頭，雖採用第6A圖～第6C圖所示之第6實施例的接觸頭40，但其他的接觸頭也能以同樣的方法來製造。

首先，於步驟1，於本實施例中，由於所製造的接觸頭40的頭底座41為圓筒狀，如第19A圖所示般，準備具有特定長度H及特定直徑D之中實的圓筒狀棒(即中實圓柱)41a。

於步驟2中，如第19B圖所示般，切削加工中實圓柱41a的上方部分成為前端變細狀，使得於比成為頭底座41之部分還上方部分形成有圓錐梯形部分41b。此時，於圓錐梯形部分41b的上端面41c，如上述般，配置有接觸頭40的4個彈性接觸片各個之前端之對應具有直徑d的特定的假想圓的圓A，被形成為和中實圓柱41a的水平剖面圓為同心狀。

接著，於步驟3中，從圓錐梯形部分41b的上端面朝向下方，藉由切削加工等形成凹處42。此時，該凹處42的上端開口部分之直徑係和在步驟2所形成的上端面41c的圓A的直徑d相同或比其小。凹處42的形狀，以圓筒狀或倒圓錐狀或倒圓錐梯形為佳，但只要製造上可以容易地製造，並不限定於此。總之，凹處42的上端開口部分為圓形，其直徑只要和圓A的直徑略相同即可。

於步驟4中，將凹處42的周圍之圓錐梯形部分41b從對該圓錐梯形部分41b為概略水平方向外側朝向凹處42予以切削加工形成彈性接觸片。在此情形，實質上，切削為形成4個鄰接彈性接觸片之間的空間41d。

於步驟5中，完成具備4個彈性接觸片43、45、47、49之接觸頭40。

如此，關於本發明之接觸頭，儘管若干複雜的構造，但藉由切削加工，可以容易地製造。

如上述般，雖就本發明之接觸頭的幾個實施例、作用(功能)、效果及其製造方法做說明，以下說明具備此等接觸頭之探針及使用該探針之電氣連接裝置。

第12圖係表示將接觸頭原樣地使用為探針之形式的1個實施例。於第12圖所示實施例中，作為接觸頭雖採用第6A圖～第6C圖所示之第6實施例的接觸頭40，但於其他的接觸頭中，也同樣地可以作為探針利用。

如第12圖所示般，構成探針之接觸頭40，係介由支持部(大徑部或寬幅部)40h，以直接、接著或銲錫或壓入被安裝於作為印刷配線板95之外部接點的電極。接觸頭40和支持部40h可以相同材料被形成為一體，也可以不是一體。接觸頭40可藉由使印刷配線板95和IC封裝90相對地接近，使印刷配線板95和IC封裝90電氣地接觸。4個彈性接觸片與IC封裝90的電極91抵接時，可以彈性地在垂直方向變位，能吸收接觸時之衝擊，藉此，接觸片不會有其前端崩潰、變形情形，另外，不會傷及電極。

第13圖係表示將接觸頭原樣地當成探針使用之形式的別的實施例。於第13圖所示之實施例中，作為接觸頭，雖採用第6A圖～第6C圖所示之第6實施例的接觸頭40，但於其他的接觸頭中，也同樣地可以作為探針利用。

如第13圖所示般，於本實施例中，接觸頭40進而具備支持部40h、連結部40j及連接線40k，介由彈性體97被安裝於支持基板98。於本實施例中，例如在和上述第12圖所示之IC封裝的電極電氣地連接之情形，不單是4個彈性接觸片，藉由彈性體97，可以吸收接觸頭40與電極接觸時中之衝擊地構成。於本實施例中，接觸頭40介由連結部40j及連接線40k，例如被連接於探針卡基板等。另外，號碼96係將接觸頭40及彈性體97保持在支持基板98用之連結構件。

第14圖～第17圖係表示將接觸頭當成所謂探針使用之形式的4個實施例。第14圖～第17圖所示之實施例中，作為接觸頭，雖採用第6A圖～第6C圖所示之第6實施例的接觸頭40，但於其他的接觸頭中，也同樣地可以利用。

第14圖所示之探針100，係具備：接觸頭40、作為支持部之大徑部40h、由下部接觸片40m所形成之柱塞部101及螺旋單元部110。柱塞部101以同一材料形成為一體為佳。螺旋單元部110係包含：可以彈性變形之螺旋彈簧部分110a及其下端部和印刷基板等之外部接點連接的密接捲繞部分110b。本實施例之探針100可以當作上述電氣連接裝置80的探針使用。本實施例中之探針100例如在和上述第12圖所示之IC封裝的電極電氣地連接之情形，不單是4個彈性接觸片，藉由螺旋彈簧部分110a，可以吸收接觸時之衝擊。在本實施例中，接觸頭40被下壓，與其為一體的下部接觸片40m被插入密接捲繞部分110b內，藉由下部接觸片40m和密接捲繞部分110b接觸完成電氣路徑。

第15圖所示之探針200係具備：由接觸頭40、第1支持部40h、氣缸部40n所形成之上方構件201、由柱塞部210a、第2支持部210b、下部接點部210c所形成之下方構件211、及螺旋彈簧220。下方構件之柱塞210a係在上方構件之氣缸部40n內可在上下方向移動地嵌合。螺旋彈簧220係被配置於作為上方構件201之大徑部的第1支持部40h與作為下方構件211之大徑部的第2支持部210b之間，且為氣缸部40n與柱塞部210a的外側，將上方構件201與下方構件211往分離方向彈撥。本實施例之探針200，也可以當成上述電氣連接裝置80的探針使用。

本實施例中之探針200例如在與上述第12圖所示之IC封裝的電極電氣地連接之情形，不單4個彈性接觸片，藉由螺旋彈簧220，可以吸收接觸時之衝擊。於本實施例中，接觸頭40被下壓，柱塞部210a在與其為一體之氣缸部40n內上升移動之同時，介由和該氣缸部40n接觸完成電氣路徑。另外，於本實施例中，也可以本發明之接觸頭40來形成下方構件之下部接點部210c。

第16圖所示之探針300，係具備：由接觸頭40、第1支持部40h、氣缸部40n所形成之上方構件301、由柱塞部310a、下部接點部310c所形成之下方構件311、及螺旋彈簧320。氣缸部40n係形成為具有內部空間之中空狀的圓筒體。另外，氣缸部40n的內部空間係如第16圖所示般，可以貫穿第1支持部40h而延伸至接觸頭40的頭底座內。下方構件之柱塞310a係在上方構件之氣缸部40n內可在上下方向移動地嵌合。另外，於本實施例中，柱塞部310a雖於圖中未明確表示出，以形成為具有比下部接點部310c的直徑還大的直徑，且不會從氣缸部40n突出地構成為佳。進而，於本實施例中，螺旋彈簧320係被配置於上方構件的氣缸部40n與下方構件之柱塞部310a之間，且為氣缸部40n的內側，將上方構件與下方構件往分離方向彈撥。即本實施例之探針300，和上述第15圖所示之探針200相比，實質上，螺旋彈簧320的配置不同而已，其他的構成略為相同。本實施例之探針300也可以當成上述電氣連接裝置80的探針使用。

本實施例中之探針300，例如在與IC封裝的電極電氣地連接之情形，不單是4個彈性接觸片，也藉由螺旋彈簧320可以吸收接觸時中之衝擊。於本實施例中，接觸頭40被下壓，柱塞310a在與其為一體之氣缸部40n內上升移動，藉由與該氣缸40n接觸來完成電氣路徑。另外，於本實施例中，可以本發明之接觸頭40來形成下方構件之下部接點部310c。

第17圖所示之探針400，係具備：由接觸頭40所形成之上部柱塞401、氣缸構件(筒體)402、下部柱塞403、及螺旋彈簧404。上部及下部柱塞401及403係在氣缸402內，能在上下方向移動地嵌合於該氣缸402。於本實施例中，上部及下部柱塞401及403雖於圖中沒有明確地表示，但以不會從氣缸402突出地構成為佳。另外，於本實施例中，螺旋彈簧404係被配置於上部柱塞401與下部柱塞403之間，且為氣缸402的內側，將上部柱塞401與下部柱塞403往分離方向彈撥。即本實施例之探針400，和上述第15圖所示之探針300相比，實質上，螺旋彈簧404的配置不同而已，其他的構成略為相同。本實施例之探針400也可以當成上述電氣連接裝置80的探針使用。

本實施例中之探針400，例如在與IC封裝的電極電氣地連接之情形，不單是4個彈性接觸片，也藉由螺旋彈簧404可以吸收接觸時中之衝擊。於本實施例中，接觸頭40被下壓，由該接觸頭40所構成之上部柱塞401在氣缸402內下降移動，且與氣缸402接觸。另一方面，下部柱塞403與印刷配線板95等之電極接觸，且被往上推，在氣缸402內上升移動，與該氣缸402接觸。如此，完成本實施例中之探針400的電氣路徑。另外，於本實施例中，可以本發明之接觸頭40來形成下部柱塞403。

最後，說明以能發揮摩擦接觸作用所構成之接觸頭、探針或電氣連接裝置之實施例。如上述般，為了使發揮摩擦接觸作用，例如如第12圖般，以使接觸頭或探針對於接觸電極不能旋轉地構成為佳。但是要使第14圖～第17圖的探針構成為不能旋轉，實質上不可能，摩擦接觸作用也被少許抑制的傾向。於第20A圖～第20C圖、第21圖及第22圖係表示可以更發揮摩擦接觸作用所構成之接觸頭或探針之3個實施例。此等實施例所示者，係以能抑制接觸頭或探針的旋轉所構成。第20A圖～第20C圖、第21圖及第22圖所示之實施例中，作為接觸頭，雖採用第6A圖～第6C圖所示之第6實施例之接觸頭40，但在其他的接觸頭，也同樣可以利用。為了能發揮摩擦接觸作用，不限定於以下實施例，包含與此等實施例之組合，可做變更或改良。

第20A圖～第20C圖所示實施例，係藉由探針與電氣連接裝置來抑制接觸頭的旋轉之例子。第20A圖～第20C圖所示之探針500，係具備：由接觸頭501、支持部502、氣缸部503所形成之上方構件505、由柱塞部511、下部接點部512所形成之下方構件515、及螺旋彈簧520。由此構造可以理解地，本實施例中之探針500，與上述第16圖所示之探針300構造略為相同。因此，於本實施例中，接觸頭501為與接觸頭40相同，於上端形成有4個彈性接觸片。另外，形成於氣缸部503之收容螺旋彈簧520的內部空間，係超過支持部502而形成至接觸頭501的頭底座內。本實施例中之探針500可以適用於上述電氣連接裝置80。

於本實施例中，為了抑制接觸頭501之旋轉，如第20A圖及第20C圖中明確表示般，與接觸頭501形成為一體之大徑部的支持部502的水平剖面形狀，係被設為切除水平剖面圓形的一部分之形狀。更具體而言，支持部502係從上來看水平剖面圓形，為切除對向之圓弧部分，此切除之對向部分形成為相互為平行的平坦面502a、502b。另一方面，形成於構成收容有支持部502之電氣連接裝置80的探針收容空間之第1插座底座構件82之第1圓筒狀貫穿孔82a的水平剖面形狀，也形成為和支持部502的水平剖面形狀相同的形狀。第20B圖、第20C圖雖係第1圓筒狀貫穿孔82a被極端大地描繪，但藉由使第1圓筒狀貫穿孔82a的水平剖面形狀和支持部502的水平剖面形狀相同，支持部502對於第1插座底座構件82之旋轉被抑制。藉此，與支持部502形成為一體之接觸頭501，對於第1插座底座構件82而言，旋轉被抑制。因此，搭載於接觸頭501上之IC封裝的電極的表面，藉由IC封裝和接觸頭501抵接，將其下壓，藉由接觸頭501的4個彈性接觸片之前端被摩擦接觸。作為本實施例之變形例，可以考慮使支持部502的水平剖面形狀成為正多角形，將設置於電氣連接裝置80的第1插座底座構件82之第1狀貫穿孔82a的水平剖面形狀和上述實施例同樣地形成或做成和支持部502的水平剖面形狀相同的正多角形。另外，也可以使接觸頭501本身之水平剖面形狀，如第9A圖～第9C圖及第10A圖～第10C圖所示般，做成正多角形。在此情形，設置於第1插座底座構件82之第1貫穿孔82a的接觸頭501之頭底座所嵌合的小徑部分82b之水平剖面形狀，係和接觸頭501的水平剖面形狀相同，被形成為正多角形。

第21圖所示之探針600，係以探針本身來抑制旋轉所構成。於本實施例中，探針600係由：上接觸頭601、支持部(大徑部)602、下接觸頭603所構成。本實施例之探針600，其上接觸頭601、支持部602、下接觸頭603係被形成為一體。上接觸頭601之4個彈性接觸片，從上來看，從個別的基端部分朝順時鐘旋轉方向渦卷地狀延伸存在，且朝向上方對於頭底座的水平上端面為傾斜地形成。另一方面，下接觸頭603的4個彈性接觸片，從下來看，從個別的基端部分朝順時鐘旋轉方向渦卷狀地延伸存在，且朝向下方對於頭底座的水平下端面為傾斜地形成。下接觸頭603的4個彈性接觸片，從上來看，朝反時鐘旋轉方向渦卷狀地延伸存在配置。於本實施例之探針600中，設為上接觸頭601的4個彈性接觸片例如以特定的壓力和IC封裝的電極接觸，下接觸頭603的4個彈性接觸片以特定的壓力和印刷配線板的電極接觸。在此情形，上接觸頭601的4個彈性接觸片，從上來看，於順時鐘旋轉方向受力，下接觸頭603的4個彈性接觸片在反時鐘旋轉方向受力。此表示上下接觸頭601、603相互反方向地受力。個別在相互反方向受到的力量，成為抵銷相互受到的力量，因此，作為探針600，其旋轉受到阻止。結果而言，上接觸頭601摩擦接觸IC封裝的電極，下接觸頭摩擦接觸印刷配線板的電極。

第22圖所示之探針700，係以探針本身來抑制旋轉地構成。於本實施例中，探針700係和第17圖所示之探針400的構造略為相同。即本實施例中之探針700係具備：作為上部柱塞之接觸頭701、氣缸構件(筒體)702、下部柱塞703、及螺旋彈簧704。上部及下部柱塞701及703係在氣缸構件702內，可於上下方向移動而嵌合於該氣缸構件702內。另外，螺旋彈簧704被配置於上部柱塞701與下部柱塞703之間，且為氣缸構件702的內側之點，也具有和探針400相同的構造。於本實施例中，使上部柱塞701的下端面701a構成為傾斜面(第22圖中，形成為向左下斜之傾斜面)之點，係和探針400之構成不同。如此，藉由將下端面701a形成為傾斜面，上部柱塞701例如和IC封裝的電極接觸，一朝下方受到按壓力時，藉由彈簧704朝向左側受到反作用力F，上部柱塞701被按壓於氣缸構件702的內壁。藉此，上部柱塞701與氣缸構件702之間的摩擦力作用，作為上部柱塞之上部柱塞701的旋轉受到阻止。結果而言，上部柱塞701的4個彈性接觸片得以摩擦接觸IC封裝的電極。

此外，作為接觸頭的旋轉被抑制之探針，可舉第12圖所示實施例之探針(接觸頭40與支持部40a之組合)。另外，也可以考慮將第4A圖～第4C圖所示之接觸頭20使用於探針之情形。第4A圖～第4C圖所示之接觸頭20，係如上述般，2個彈性接觸片23、25對於中心線O₁ -O₁ 形成為線對稱。如第4A圖～第4C圖所示般，一方之彈性接觸片23於第4A圖～第4C圖中，係於反時鐘旋轉方向呈渦卷狀地延伸存在，且朝上方對於頭底座21的水平上端面傾斜地形成。相對於此，另一方的彈性接觸片25於第4A圖～第4C圖中，朝順時鐘旋轉方向呈渦卷狀地延伸存在，且朝上方對於頭底座21的水平上端面為傾斜地形成。因此，接觸頭20例如在從上方接觸IC封裝的電極而被按壓時，一方的彈性接觸片23朝反時鐘旋轉方向受力，另一方的彈性接觸片25朝順時鐘旋轉方向受力，結果而言，個別受到的力量彼此抵銷，藉此，接觸頭20的旋轉被阻止。

10、20、30、40、50、60、70．．．接觸頭

11．．．頭底座

12．．．凹處

13、15．．．彈性接觸片

41．．．頭底座

42．．．凹處

43、45、47、49．．．彈性接觸片

43a、45a、47a、49a．．．彈性接觸片的前端

80．．．電氣連接裝置

82．．．第1插座底座構件

82a．．．第1圓筒狀貫穿孔(探針收容空間)

83．．．第2插座底座構件

83a．．．第2圓筒狀貫穿孔(探針收容空間)

90．．．IC封裝

91．．．電極(銲錫球)

100、200、300、400、600、700．．．探針

第1A圖係設置於本發明之接觸頭的一端部之彈性接觸片的數目為2之接觸頭的實施例之上視圖。

第1B圖係第1A圖所示之接觸頭的側面圖。

第1C圖係第1A圖所示之接觸頭的斜視圖。

第2A圖係設置於本發明之接觸頭的一端部之彈性接觸片的數目為2之接觸頭的別的實施例之上視圖。

第2B圖係第2A圖所示之接觸頭的側面圖。

第2C圖係第2A圖所示之接觸頭的斜視圖。

第3A圖係設置於本發明之接觸頭的一端部之彈性接觸片的數目為2之接觸頭的進而別的實施例之上視圖。

第3B圖係第3A圖所示之接觸頭的側面圖。

第3C圖係第3A圖所示之接觸頭的斜視圖。

第4A圖係設置於本發明之接觸頭的一端部之彈性接觸片的數目為2之接觸頭的進而別的實施例之上視圖。

第4B圖係第4A圖所示之接觸頭的側面圖。

第4C圖係第4A圖所示之接觸頭的斜視圖。

第5A圖係設置於本發明之接觸頭的一端部之彈性接觸片的數目為3之接觸頭的實施例之上視圖。

第5B圖係第5A圖所示之接觸頭的側面圖。

第5C圖係第5A圖所示之接觸頭的斜視圖。

第6A圖係設置於本發明之接觸頭的一端部之彈性接觸片的數目為4之接觸頭的實施例之上視圖。

第6B圖係第6A圖所示之接觸頭的側面圖。

第6C圖係第6A圖所示之接觸頭的斜視圖。

第7A圖係設置於本發明之接觸頭的一端部之彈性接觸片的數目為5之接觸頭的實施例之上視圖。

第7B圖係第7A圖所示之接觸頭的側面圖。

第7C圖係第7A圖所示之接觸頭的斜視圖。

第8A圖係設置於本發明之接觸頭的一端部之彈性接觸片的數目為6之接觸頭的實施例之上視圖。

第8B圖係第8A圖所示之接觸頭的側面圖。

第8C圖係第8A圖所示之接觸頭的斜視圖。

第9A圖係關於本發明之接觸頭，且其水平剖面形狀為正方形之實施例的上視圖。

第9B圖係第9A圖所示之接觸頭的側面圖。

第9C圖係第9A圖所示之接觸頭的斜視圖。

第10A圖係關於本發明之接觸頭，且其水平剖面形狀為正八角形之實施例的上視圖。

第10B圖係第10A圖所示之接觸頭的側面圖。

第10C圖係第10A圖所示之接觸頭的斜視圖。

第11圖係表示設置於本發明之接觸頭的一端部之彈性接觸片的構造和第1圖至第10C圖所示之實施例的任一者都不同之接觸頭的實施例。

第12圖係表示具備本發明之接觸頭的探針之實施例。

第13圖係表示具備本發明之接觸頭的別的探針之實施例。

第14圖係表示具備本發明之接觸頭的進而別的探針之實施例。

第15圖係表示具備本發明之接觸頭的進而別的探針之實施例。

第16圖係表示具備本發明之接觸頭的進而別的探針之實施例。

第17圖係表示具備本發明之接觸頭的進而別的探針之實施例。

第18A圖係說明本發明之接觸頭的彈性接觸片和接觸對象物的電極之接觸原理用之圖，且是表示彈性接觸片與電極沒有接觸之非接觸狀態圖。

第18B圖係說明本發明之接觸頭的彈性接觸片和接觸對象物的電極之接觸原理用之圖，且是表示彈性接觸片與電極被加上特定的壓力而接觸之狀態圖。

第18C圖係說明本發明之接觸頭的彈性接觸片和接觸對象物的電極之接觸原理用之圖，且是第18B圖之圓XVIIIC部分的放大圖。

第18D圖係說明本發明之接觸頭的彈性接觸片和接觸對象物的電極之接觸原理用之圖，且是作用於第18C圖的接觸點P之力量的向量圖。

第19A圖係說明本發明接接觸頭的製造用之工程圖，係表示製造步驟1。

第19B圖係說明本發明接接觸頭的製造用之工程圖，係表示製造步驟2。

第19C圖係說明本發明接接觸頭的製造用之工程圖，係表示製造步驟3。

第19D圖係說明本發明接接觸頭的製造用之工程圖，係表示製造步驟4。

第19E圖係說明本發明接接觸頭的製造用之工程圖，係表示製造步驟5。

第20A圖係說明防止探針之旋轉用的方法圖，且是表示探針之上視圖。

第20B圖係說明防止探針之旋轉用的方法圖，且是表示探針被安裝於電氣連接裝置時之概略剖面圖。

第20C圖係說明防止探針之旋轉用的方法圖，且是表示沿著第20B圖的XXC-XXC線之部分剖面圖。

第21圖係說明防止探針之旋轉用之別的方法圖。

第22圖係說明防止探針之旋轉用之進而別的方法圖。

第23圖係表示使用具備本發明之接觸頭的探針的電氣連接裝置的實施例。

30．．．接觸頭

41．．．頭底座

42．．．凹處

43、45、47、49．．．彈性接觸片

43a、45a、47a、49a．．．彈性接觸片的前端

Claims

一種接觸頭，為具備：頭底座、及於該頭底座上端部和接觸對象物電氣接觸之至少2個以上的彈性接觸片，其特徵為：於被前述至少2個以上的彈性接觸片所包圍的中央部分，形成有水平剖面形狀為圓形的凹處，前述彈性接觸片之各個，其作為該彈性接觸片的自由端之前端，係被配置於與內接前述頭底座的水平剖面形狀的內接圓為同心圓，且具有和該內接圖的直徑相同或比其小的直徑之至少1個假想圓的圓周上，並且彈性接觸片是以延伸為渦卷狀的方式形成，且在垂直方向可以彈性變形。
一種探針，其特徵為：適用申請專利範圍第1項所記載之接觸頭。
如申請專利範圍第2項所記載之探針，其中進而具備：將前述接觸頭朝接觸對象物彈撥之彈性構件所構成。
如申請專利範圍第3項所記載之探針，其中，前述彈性構件為螺旋彈簧。
如申請專利範圍第2項所記載之探針，其中，接觸頭被適用於上下兩端，接觸頭各個之至少2個的彈性接觸片的延伸方向，從上來看，一方為順時鐘旋轉，另一方為反時鐘旋轉。
一種電氣連接裝置，其至少具備：如申請專利範圍第4項所記載之探針、及具備有收容該探針的收容空間之插座底座構件。
如申請專利範圍第6項所記載之電氣連接裝置，其中，前述探針具備：接觸頭、及作為保持該接觸頭之寬幅部的支持部、及氣缸部及下部柱塞部，支持部之水平剖面為切開圓的對向之圓弧，形成為平行線的形狀，下部柱塞可在氣缸部內上下方向移動，前述插座底座構件，係形成為：收容前述探針的前述收容空間之水平剖面形狀，係具有和前述支持部的水平剖面形狀相同形狀。
一種電氣連接裝置，其至少具備：如申請專利範圍第5項所記載之探針、及具備收容該探針的收容空間之插座底座構件。