TWI435505B - Plug connector, connector and electronic components test device - Google Patents

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TWI435505B
TWI435505B TW099139697A TW99139697A TWI435505B TW I435505 B TWI435505 B TW I435505B TW 099139697 A TW099139697 A TW 099139697A TW 99139697 A TW99139697 A TW 99139697A TW I435505 B TWI435505 B TW I435505B
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Masanori Nagashima
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Description

插接頭、插接座以及電子元件測試裝置
本發明係有關於一種使用於半導體積體電路元件等電子元件(以下稱做DUT)測試之插接頭、具有該插接頭之插接座以及電子元件測試裝置。
構成插座頭之探針銷，有眾所周知由金屬製之管體、被固定在管體一端之固定柱塞、設於管體另一端之可動柱塞及位於固定柱塞與可動柱塞間地設於管體內之線圈彈簧所構成之物件(例如參照專利文獻1(第5頁～第6頁及第5圖～第7圖))。
【先行技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】國際公開第01/037381號公報
當同時測定數量(可同時進行測試之DUT數量)增加時，插接頭之數量或探針銷之數量也會增加，所以，這些成本會壓迫DUT之測試成本。但是，在上述之插接頭中，構成元件之數量很多，所以，有很難降低成本之問題。
本發明所欲解決之課題，係提供一種藉由削減元件數量以能減少成本之插接頭、插接座以及電子元件測試裝置。
[1]　本發明之插接頭之特徵係具有：抵接構件，以單一構件構成，抵接在被測試電子元件之端子上；套殼，保持前述抵接構件；以及導電性彈性構件，可彈性變形，同時中介在前述抵接構件與配線基板墊體之間，以電性連接前述抵接構件與前述墊體。
[2]　在上述發明中，也可以前述導電性彈性構件直接接觸到前述配線基板之墊體。
[3]　在上述發明中，也可以前述抵接構件可相對於前述套殼沿著前述抵接構件縱向相對移動地被前述套殼保持。
[4]　在上述發明中，也可以前述抵接構件具有：尖端部，抵接在前述被測試電子元件之前述端子上；後端部，接觸到前述導電性彈性構件；以及本體部，位於前述尖端部與前述後端部之間；前述套殼具有：收容部，保持前述本體部；第1穿孔，插入有前述尖端部；以及第2穿孔，插入有前述後端部。
[5]　在上述發明中，也可以前述本體部具有比前述第1穿孔及前述第2穿孔直徑還要大之外徑。
[6]　在上述發明中，也可以前述導電性彈性構件係具有橡膠片及埋設於前述橡膠片內之金屬粒子之異方向導電性橡膠片。
[7]　在上述發明中，也可以前述導電性彈性構件係具有橡膠片及埋設於前述橡膠片內之金屬細線之異方向導電性橡膠片。
[8]在上述發明中，也可以前述導電性彈性構件係金屬製之彈簧。
[9]本發明插接座之特徵係具有：前述插接頭；以及配線基板，具有對應前述抵接構件配置之墊體。
[10]本發明電子元件測試裝置之特徵係具有：測試頭，具前述插接座；測試器，電性連接有前述測試頭；以及處理器，按壓被測試電子元件到前述插接座之插接頭上。
在本發明中，係藉導電性彈性構件以確保行程，使抵接構件以單一構件來構成。因此，能削減插接頭之構成元件數量，而能減少插接頭之成本。
以下，依據圖面以說明本發明之實施形態。
第1圖係表示本實施形態中之電子元件測試裝置之全體構成示意剖面圖。
本實施形態中之電子元件測試裝置1，如第1圖所示，係具有用於環繞DUT之處理器2、在測試時電性連接DUT之測試頭4及透過測試頭4對於DUT送出測試訊號且執行DUT測試之測試器本體(主框架)3。前述電子元件測試裝置1在施加高溫或低溫之熱應力於DUT之狀態下，測試DUT之電氣特性等，對應該測試結果以分類DUT。
如第1圖所示，在測試頭4上部組裝有中繼DUT與測 試頭4間之電性連接之高傳真測試器處理夾具(HIFIX：High Fidelity Tester Access Fixture)10。而且，在前述高傳真測試器處理夾具10上部設有組裝有插接頭20之插接座15。
如第1圖所示，插接頭20透過形成於處理器2之開口2a面對處理器2內部，被搬運到處理器2內之DUT被推壓到前述插接頭20，DUT電性連接在插接頭20。而且，在第1圖中，雖然插接頭20僅圖示2個，但是，實際上係設有64個或128個之很多插接頭20。又，處理器2可以使用熱板型或腔型之物件。
第2圖及第3圖係表示本實施形態中之插接頭的剖面圖；第4圖係柱塞之俯視圖；第5圖係異方向導電性橡膠片之剖面圖；第6圖係表示異方向導電性橡膠片變形例之剖面圖；第7圖係表示另一實施形態中之插接頭的剖面圖。
本實施形態中之插接頭20，如第2圖及第3圖所示，係具有抵接在DUT30軟銲球31上之多數柱塞21、保持柱塞21之套殼25及中介於柱塞21與配線基板16間之異方向導電性橡膠片28A。
柱塞21整體略呈棒狀，如第3圖所示，由抵接在DUT30軟銲球31上之尖端部22、接觸到異方向導電性橡膠片28A之後端部24及位於尖端部22與後端部24間之本體部23所構成。在本實施形態中，前述柱塞21係例如由鈹銅等銅系合金所製成之單一構件所構成。
尖端部22，如第3圖及第4圖所示，係具有自本體部 23延伸之圓柱狀第1小徑部222及形成於第1小徑部222尖端之四個凸起221。四個凸起221在同一圓周上實質等間隔配置。各凸起221具有具備銳角頂點之圓錐形狀，可良好接觸到DUT30之軟銲球31。
後端部24，如第3圖所示，係具有自本體部23延伸之圓柱狀第2小徑部241。在第2小徑部241之後端形成有直接接觸異方向導電性橡膠片28A之平坦的接觸面242。
本體部23位於尖端部22與後端部24之間，連接尖端部22與後端部24。本體部23具有比尖端部22第1小徑部222還要大之外徑，在本體部23與尖端部22之間形成有第1階梯223。同樣地，本體部23之外徑比後端部24第2小徑部241還要大，在本體部23與後端部24之間形成有第2階梯243。
以上說明過之柱塞21被保持在套殼25上。套殼25，如第2圖所示，係具有有底多邊形筒狀之套殼本體26及閉塞套殼本體26開口262之蓋體27。
在套殼本體26，如第2圖所示，係具有可收容柱塞21本體部23之收容部261。前述收容部261之上端藉底部263閉塞。另外，收容部261之下端成為開口262，前述開口262也藉蓋體27閉塞。
如第3圖所示，在套殼本體26底部263形成有第1穿孔264，第1穿孔264具有貫穿前述底部263之第1貫穿部265及具備比第1貫穿部265還要大之內徑之第1沈下部266。第1穿孔264在套殼本體26底部263例如配置成 矩陣狀，使得對應DUT30之軟銲球31。而且，套殼25中之第1穿孔264之配置係被設定成對應DUT軟銲球之配置，並不侷限於上述物件。
第1貫穿部265比柱塞21尖端部22之外徑還要大，而且，具有比本體部23還要小之內徑。另外，第1沈下部266具有比柱塞21本體部23還要大之內徑。因此，柱塞21之尖端部22貫穿第1貫穿部265以自套殼25凸出，同時柱塞21之第1階梯223可卡止在第1沈下部266。
在套殼25之蓋體27也形成有第2穿孔271，第2穿孔271具有貫穿前述蓋體27之第2貫穿部272及具有比第2貫穿部272還要大之內徑之第2沈下部273。前述第2穿孔271在蓋體27被配置成矩陣狀，使得相向於第1穿孔264，並對應DUT30之軟銲球31。而且，套殼25中之第2穿孔271之配置也與第1穿孔265相同地被設定成對應DUT軟銲球之配置，並不侷限於上述物件。
第2貫穿部272比柱塞21後端部24之外徑還要大，而且，具有比本體部23還要小之內徑。另外，第2沈下部273具有比柱塞21本體部23還要大之內徑。因此，柱塞21之後端部24貫穿第2貫穿部272以自套殼25凸出，同時柱塞21之第2階梯243可卡止在第2沈下部273。
以上說明過之套殼25，如下所述，係保持柱塞21。亦即，嵌合蓋體27到套殼本體26之開口262，使得插入尖端部22到套殼本體26之第1穿孔264，同時插入後端部24到蓋體27之第2穿孔271。藉此，本體部23被夾入套 殼本體26與蓋體27之間以被收容部261收容，柱塞21被套殼25保持。
而且，第1及第2沈下部266,273間之間隔係比柱塞21本體部23還要長，所以，柱塞21可相對於套殼25做若干之上下移動。
異方向導電性橡膠片28A，如第5圖所示，係具有由可彈性變形之矽橡膠等所構成之橡膠片281及埋設於橡膠片281內之多數金屬粒子282。
如第5圖所示，金屬粒子282沿著橡膠片281厚度方向排列，前述金屬粒子282之列係實質上等節距排列。這種異方向導電性橡膠片28A可例示例如JSR股份有限公司製之PCR(註冊商標)等。
當柱塞21之接觸面242按壓橡膠片281時，金屬粒子282沿著厚度方向被導通，藉此，柱塞21與配線基板16墊體17成電性連接。在本實施形態中，廢棄線圈彈簧等之彈性構件以使柱塞21以單一構件構成，因此，藉前述異方向導電性橡膠片28A吸收插接頭20之尺寸誤差或DUT30軟銲球31之高度誤差。
而且，柱塞21與配線基板16墊體17間之中介物只要具有導電性與彈性即可，並不侷限於上述異方向導電性橡膠片28A。
例如，也可以取代異方向導電性橡膠片28A，而使用第6圖所示之異方向導電性橡膠片28B。前述異方向導電性橡膠片28B係具有由可彈性變形之矽橡膠等所構成之橡 膠片283及埋設於橡膠片283內之多數金屬細線284。
如第6圖所示，金屬細線284係實質上等節距排列，使得相對於橡膠片283厚度方向成若干傾斜。當柱塞21之接觸面242按壓橡膠片283時，柱塞21與配線基板16墊體17透過金屬細線284成電性導通。這種異方向導電性橡膠片28B可例示例如信越聚合物股份有限公司製之MT型連接器等。
而且，超過行程會造成異方向導電性橡膠片28A,28B或DUT30破損，所以，最好在異方向導電性橡膠片28A,28B不破損之位置上，機械性地限制柱塞21之上下移動，或者，以對應異方向導電性橡膠片28A,28B適當行程之負荷將DUT30推壓到插接頭20。
而且，如第7圖所示，也可以取代異方向導電性橡膠片28A,28B，而使金屬製小線圈彈簧28C中介在柱塞21與配線基板16墊體17之間，以藉線圈彈簧28C電性導通柱塞21與墊體17。
本實施形態之中之插接座15，如第2圖所示，由上述之插接頭20及組裝有前述插接頭20之配線基板16所構成。前述插接座15係如下組立。亦即，在配線基板16上層積異方向導電性橡膠片28A，而且在前述異方向導電性橡膠片28A上載置收容柱塞21之套殼25。此時，柱塞21之接觸面242係透過異方向導電性橡膠片28A使套殼25載置於異方向導電性橡膠片28A上，使得相向於配線基板16之墊體17。如此層積之套殼25及異方向導電性橡膠片28A 透過導引器18例如使用螺絲等被固定在配線基板16上。
接著，說明作用。
第8圖及第9圖係表示本發明實施形態中之插接頭之作用的圖面。
當插接頭20被組裝在插接座15時，如第8圖所示，柱塞21之第1階梯223卡止在套殼本體26之第1沈下部266，自套殼25蓋體27凸出之柱塞21的接觸面242按壓異方向導電性橡膠片28A。在此狀態中，異方向導電性橡膠片28A在柱塞21與墊體17間按壓，所以，柱塞21與墊體17成電性導通。
而且，如第9圖所示，當DUT30接近插接頭20，而軟銲球31抵接在柱塞21之尖端部22時，柱塞21藉軟銲球31之按壓相對於套殼25往下方移動，柱塞21之後端部24自套殼25更加凸出。藉前述柱塞21之相對移動，插接頭20之尺寸誤差或DUT30軟銲球31之高度誤差被容許。而且，前述柱塞21之相對移動藉異方向導電性橡膠片28A之壓縮被吸收。而且，在軟銲球31與柱塞21抵接後之狀態下，測試器3透過測試頭4輸出入測試訊號到DUT30，藉此，執行DUT30之測試。
如上所述，在本實施形態中，係藉異方向導電性橡膠片28A確保上下方向之行程，使柱塞21以單一構件構成。因此，能削減插接頭20構成元件之數量，能降低插接頭20之成本。尤其，隨著同時測試數量之增加，其效果特別顯著。
又，插接頭一般之壽命係由軟銲附著所做之電阻惡化所造成，但是，在本實施形態中，並非更換插接頭20全體，而僅更換附著有軟銲之柱塞21及套殼25，就能繼續使用異方向導電性橡膠片28A，所以，更能減少插接頭20之成本。此時，柱塞21係以不具有線圈彈簧等彈性構件之單一圓柱構件所構成，所以，特別能抑制更換部分之成本。
又，當使異方向導電性橡膠片28A直接接觸DUT30之軟銲球31時，因為重複接觸與脫離，異方向導電性橡膠片28A之壽命會顯著變短，但是在本實施形態中，柱塞21之接觸面242長時間接觸在異方向導電性橡膠片28A而僅壓力變動，所以，能使異方向導電性橡膠片28A長壽命化。
而且，以上說明過之實施形態係為了容易理解本發明而記載者，並非為了侷限本發明而記載者。因此，開示於上述實施形態之各要素，係也包含屬於本發明技術性範圍全部之設計變更或均等物之旨趣。
1．．．電子元件測試裝置
2．．．處理器
2a．．．開口
3．．．測試器本體(主框架)
4．．．測試頭
10．．．高傳真測試器處理夾具(HIFIX)
15．．．插接座
16．．．配線基板
17．．．墊體
20．．．插接頭
21．．．柱塞(抵接構件)
22．．．尖端部
23．．．本體部
24．．．後端部
25．．．套殼
26．．．套殼本體
27．．．蓋體
28A．．．異方向導電性橡膠片
28B．．．異方向導電性橡膠片
28C．．．線圈彈簧
30．．．DUT
31．．．軟銲球(端子)
221．．．第1小徑部
222．．．凸起
223．．．第1階梯
241．．．第2小徑部
242．．．接觸面
243．．．第2階梯
261．．．收容部
262．．．開口
263．．．底部
264．．．第1穿孔
265．．．第1貫穿部
266．．．第1沈下部
271．．．第2穿孔
272．．．第2貫穿部
273．．．第2沈下部
281‧‧‧橡膠片
282‧‧‧金屬粒子
283‧‧‧橡膠片
284‧‧‧金屬細線
第1圖係表示本發明實施形態電子元件測試裝置之全體構成示意剖面圖。
第2圖係表示本發明實施形態插接頭之全體構成剖面圖。
第3圖係本發明實施形態插接頭之分解剖面圖，其係第2圖III部之放大剖面圖。
第4圖係表示第3圖所示插接頭的柱塞之俯視圖。
第5圖係表示第3圖所示插接頭之異方向導電性橡膠片之示意圖，其係V部之放大剖面圖。
第6圖係表示異方向導電性橡膠片變形例之示意圖。
第7圖係表示本發明另一實施形態中之插接頭之剖面圖。
第8圖係表示本發明實施形態中之插接頭之作用的圖面(其一)。
第9圖係表示本發明實施形態中之插接頭之作用的圖面(其二)。
1．．．電子元件測試裝置
2．．．處理器
2a．．．開口
3．．．測試器本體(主框架)
4．．．測試頭
10．．．高傳真測試器處理夾具
15．．．插接座
20．．．插接頭

Claims (8)

  1. 一種插接座，包括：配線基板，具有墊體；以及插接頭，該插接頭具有：抵接構件，以單一構件構成，對應前述墊體而設置，抵接在被測試電子元件之端子上；套殼，保持前述抵接構件；異方向導電性橡膠片，可彈性變形，同時中介在前述抵接構件與配線基板墊體之間，以電性連接前述抵接構件與前述墊體；以及固定構件，可安裝拆卸般地將前述套殼固定於前述配線基板；前述套殼係可被拆卸般地載置於前述異方向導電性橡膠片；前述異方向導電性橡膠片係被夾持固定於於前述套殼與前述配線基板之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之插接座，其中，前述異方向導電性橡膠片直接接觸到前述配線基板之墊體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之插接座，其中，前述抵接構件係可相對於前述套殼沿著前述抵接構件縱向相對移動地被前述套殼保持。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之插接座，其中，前述抵接構件具有：尖端部，抵接在前述被測試電子元件之前述端子上； 後端部，接觸到前述異方向導電性橡膠片；以及本體部，位於前述尖端部與前述後端部之間；前述套殼具有：收容部，保持前述本體部；第1穿孔，插入有前述尖端部；以及第2穿孔，插入有前述後端部。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之插接座，其中，前述本體部具有比前述第1穿孔及前述第2穿孔直徑還要大之外徑。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之插接座，其中，前述異方向導電性橡膠片係具有橡膠片及埋設於前述橡膠片內之金屬粒子。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之插接座，其中，前述異方向導電性橡膠片係具有橡膠片及埋設於前述橡膠片內之金屬細線。
  8. 一種電子元件測試裝置，具有：測試頭，具有如申請專利範圍第1~7項所述之插接座；測試器，電性連接有前述測試頭；以及處理器，按壓被測試電子元件到前述插接座之插接頭上。
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