TWI613873B - 製造彈簧接觸探針裝置之方法及以此方法所製成之彈簧接觸探針裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及製造至少一用於電接觸點接通之彈簧接觸探針(9)或一具有至少一此種彈簧接觸探針(9)之彈簧接觸探針裝置(25)的方法。本發明的方法具有以下的步驟：製造彈簧接觸探針(9)的至少一基礎構件(8)，其中該基礎構件(8)至少有一部分是以塑膠製成，接著將基礎構件(8)之至少一塑膠構件金屬化。
此外，本發明還包括以本發明的方法製造的彈簧接觸探針(9)或具有至少一彈簧接觸探針(9)的彈簧接觸探針裝置(25)。

Description

製造彈簧接觸探針裝置之方法及以此方法所製成之彈簧接觸探針裝置
本發明涉及製造至少一用於電接觸點接通之彈簧接觸探針或一具有至少一此種彈簧接觸探針之彈簧接觸探針裝置的方法。
目前已知之製造彈簧接觸探針之各個構件(例如活塞、彈簧、頭部、外殼等)的方法均屬於切削加工方法或成型製造方法，例如車削、銑、深拉、鍛造等方法。在製造出各個構件後，再進行組裝。這種已知的彈簧接觸探針的直徑決定了所謂的柵距(到下一支探針的中心距離)，其中試體的柵距是預先給定的，也就是經由彈簧接觸探針被電接觸點接通的電氣構件的柵距是預先給定的，以產生一能夠判定試體之作用能力的測試電路。目前常見的是最小直徑約0.1mm且具有前面提及之典型構造的已知的彈簧接觸探針，其中典型的製造方法無法以經濟的方式製造出 高品質的這麼小直徑的彈簧接觸探針。之所以如此，一個重要的原因是對於製造各個構件的公差要求非常高，以及接下來僅能以人工方式將各個構件組裝成完整的彈簧接觸探針。
本發明的目的是提出製造至少一如前面所述之彈簧接觸探針的方法，此種彈簧接觸探針需具有一很小的柵距、能夠以低成本的方式製造、以及具有高品質及可靠的性能。上述要求亦適用於具有至少一彈簧接觸探針的彈簧接觸探針裝置。
為達到上述目的，本發明提出的方法(亦納入本文開頭提及的方法)具有以下的步驟：製造彈簧接觸探針的至少一基礎構件，其中該基礎構件至少有一部分是以塑膠製成，接著將基礎構件之至少一塑膠構件金屬化。透過金屬化會形成一具有導電性(最好是具有良好的導電性)的金屬鍍層/金屬罩。透過本發明將基礎構件的至少一部分金屬化的步驟，能夠製造出尺寸很小的彈簧接觸探針，而且僅需少數幾個組裝步驟或無需任何組裝步驟即可製造出這種彈簧接觸探針。基礎構件較佳是構成彈簧接觸探針的基本構造，其中基礎構件至少有一部分是以塑膠製成。為了能夠執行以彈簧接觸探針對電氣試體之電檢驗進行的接觸點接通，彈簧接觸探針必須具有導電性。導電性來自於基礎構件之金屬化後的至少一塑膠構件。由於使用塑膠的關 係，所以能夠以簡單且低成本的方式製造出整個構造物。塑膠經過金屬化後，即可形成完整且具有導電性的構造物，這種構造物是傳統製造方法無法製造出來的，或是傳統製造方法必須以極高成本才能夠製造出這種構造物，而且也無法製造出如本發明的尺寸如此小的構造物。金屬化步驟使彈簧接觸探針具有良好的導電性及力學特性。塑膠構件，尤其是塑膠基礎構件，能夠實現非常複雜的結構，但是這種結構的導電性及力學特性均不佳，但是透過金屬化即可達到足夠、甚至是非常好的導電性及力學特性。
本發明的一實施方式是利用加成製造方法製造基礎構件之至少一塑膠構件。此處所謂“加成製造方法”亦稱為“生成製造方法”，是指一種快速且低成本的製造方法，這種方法是透過化學及/或物理過程直接以無定形(例如液體或粉末)材料或中性形狀(例如帶狀或線狀)材料形成之計算機內部的數據模型為基礎進行製造。雖然這屬於一種原形製造方法，但無需使用儲存各個工件之幾何形狀的特殊模具(例如鑄模)，即可達到具體的製造結果。
一種特別有利的加成製造方法是雙光子雷射微影法，尤其是浸入式雷射微影法(DILL技術)。較佳是使用液態材料，尤其是漿膏狀材料，並照射雷射將該材硬化。較佳是將材料一層一層的疊在一起，以便以這種方式製造出塑膠製成的部件。這種加成製造方法能夠製造出各式各樣不同幾何形狀的產品，也就是說可以實現非常複雜的塑膠結構。利用DILL技術可以製造出次微米範圍的結構，因此 可以製造出柵距0.3mm或更小的本發明的彈簧接觸探針。利用本發明的技術亦可技術出柵距小於80μm的檢驗卡。而且技術無需使用特殊的模具即可製造出所需結構之構件。
較佳是以電鍍及/或化學方法實現金屬化。電鍍方法的特徵是使用電流；化學分離法亦稱為“無外電流金屬分離法”。不論是電鍍或化學方法都可以在前面提及的塑膠構件上形成一層金屬結構。較佳是利用電鍍及/或化學方法離析出一個金屬層。銅、銀、金、以及鎳都是適當的金屬。
根據本發明的一有利的實施方式，整個基礎構件都是以塑膠製成，而且較佳是以加成製造方法製成，尤其是製造成單件式的基礎構件。即使是將這種構件製成單件式構件，也能夠將許多不同的功能整合在一起。對彈簧接觸探針，較佳是將作為觸點接通用的頭部直接設置在一個彈簧區。由於加成製造方法能夠提供很高的造型自由度，因此可以將彈簧設計成無需支撐，也就是說無需額外的外殼或類似元件。這種設計方式的好處是可以省掉組裝單一構件的工作。利用加成製造方法製造出將彈簧接觸探針的所有功能整合在一起的塑膠製單件式構件，然後再將其金屬化，這樣就能夠以很簡單的方式製造出柵距小於0.1mm的彈簧接觸探針。較佳是將整個基礎構件金屬化，這樣就無需進行覆蓋步驟，例如以掩模遮蓋的步驟。
根據本發明的一有利的實施方式，在以電鍍進行金屬 化之前，先至少在基礎構件之塑膠構件上設置一可導電的起始層，或是至少在基礎構件之塑膠構件的表面形成一可導電的起始層。如果所使用的塑膠不能導電或導電性不足，則電鍍離析步驟需要一具有導電性的起始層，以確保在電鍍過程中有足夠的電流。另一種可行的方式是一開始就使用一具有導電性的塑膠，或是有添加導電成分的塑膠，以製造基礎構件。
根據一種特別有利的方式，在以化學法進行金屬化之前，先至少在基礎構件之塑膠構件上設置一籽晶層，尤其是在浸泡法或電漿法中設置籽晶層，或是至少在基礎構件之塑膠構件的表面形成一籽晶層。這樣做可以在相應之塑膠輪廓的表面上形成“籽晶”及“錨定位置”，以利於金屬化的進行。
根據一種特別有利的方式，在金屬化後不要去除塑膠構件，或至少是去除一部分的塑膠構件，尤其是以熱解法、濕化學法及/或乾化學法去除。當然，在金屬化後，一種可能的方式是將塑膠核心構件(也就是基礎構件的一部分或整個基礎構件)包覆在金屬外罩內。如前面所述，另一種可行的方式是利用適當的選擇方法將這個塑膠核心構件從金屬外罩中去除。例如利用前面提及的熱解法、濕化學法及/或乾化學法去除。
根據一種特別有利的方式，在金屬化形成的金屬外罩上至少形成或保留一開孔，以作為放出熱解產物之用，及/或取得執行濕化學法及/或乾化學法所需之至少一種濕化 學劑及/或乾化學劑之用。這樣就可以放出相應的殘留產物及，及/或提供一個通往要被去除的塑膠材料一條通路。
根據本發明的一實施方式，為實現彈簧接觸探針的彈簧功能，可透過材料的固有彈性及/或成型使彈簧接觸探針的至少一個區域具有彈性。本發明的彈簧接觸探針較佳是未具有提供彈簧功能的獨立彈簧構件，而是由彈簧接觸探針的一個區域負責這個功能，也就提由這個區域的材料的固有彈性及/或成型產生彈簧特性。
該彈簧區與彈簧接觸探針的其他部分構成一個單件式的彈簧接觸探針，也就是說所構成的單件式彈簧接觸探針有一個區域具有彈性作用。此處所謂的“單件式彈簧接觸探針”是指由金屬化的構件構成的彈簧接觸探針，不論塑膠核心構件是否仍位於金屬外罩內、或是塑膠核心構件是否已被去除或至少被部分去除。
較佳是利用至少一個壓縮彈簧、拉伸彈簧、彎曲彈簧、及/或按彎曲線材原理形成彈簧區。前句提及的彈簧較佳是與彈簧接觸探針的其他部分構成一單件式彈簧接觸探針。所謂“彎曲線材原理”是指在與試體產生接觸點接通時，沿著自身之縱向受到壓力的彈簧接觸探針會側向彈開。
根據本發明的一實施方式，在彈簧接觸探針的尾端形成至少一個接觸點接通用的頭部，而且該頭部較佳是具有至少一用於接觸點接通的尖銳的尖端及/或棱邊。較佳是 在彈簧接觸探針的每個尾端都形成一個這樣的頭部。前面提及的尖銳的尖端及/或棱邊較佳是由塑膠基礎構件形成，並經由接下來的金屬化步驟具有導電性及堅固性。
本發明提出的裝置除了具有一或多個彈簧接觸探針外，還具有其他的部件，在以下的說明中將稱呼此裝置為“具有至少一彈簧接觸探針的彈簧接觸探針裝置”。
根據本發明的一實施方式，彈簧接觸探針具有至少一可移除、尤其是可分離的連接件。這個連接件可用於操作/使用彈簧接觸探針，以便在組裝時能夠便於操作彈簧接觸探針，例如能夠將彈簧接觸探針置於檢驗銜接器內。結束操作時，較佳是將連接件移除，例如將連接件分離，例如經由一分離位置使其易於分離，或是透過另一個步驟將其分離。例如，此分離步驟可使用雷射分離法或是以聚焦離子束為基礎的分離法將連接件分離。
本發明的一種實施方式是將多個彈簧接觸探針，尤其是排列成二維或三維柵陣的彈簧接觸探針，經由至少一個連接件彼此連接。例如這樣就可以將這些已按照所需之柵距排列好的彈簧接觸探針當作一個共同單元進行操作，其中操作方式可以是人工操作，也可以是機器操作，或是人工與機器合併操作。
根據本發明的一實施方式，連接件是由連接片或連接板(尤其是導向板)所構成。如果彈簧接觸探針具有連接片，則可以在金屬化步驟及/或裁製過程及/或組裝過程中更好的操作彈簧接觸探針。如果連接片連接多個彈簧接觸 探針，則這一組彈簧接觸探針會非常易於操作。如果是以連接板作為連接件，則可以將多個彈簧接觸探針以三維方式裝置，也就是說，連接板將這些彈簧接觸探針排列成三維柵陣，因此非常容易將這些彈簧接觸探針當成一個共同的單元進行操作。如果是以導向板作為連接件，則可以在導向板上設置被彈簧接觸探針穿過的導向孔。操作時，彈簧接觸探針與導向孔壁至少有部分區域連接在一起。可之後可以去除這個連接，使導向孔能夠在接觸點接通時作為彈簧接觸探針之軸向導引之用。可以設置多個這樣的導向板，尤其是設置兩個彼此相隔一段距離的導向板，以便完全的固定、定位及導引彈簧接觸探針。
根據一種特別有利的方式，連接件是以加成製造法製成或伴隨製成。另一種可行的方式是，連接件是一種預先製好的加入構件，也就是說，在以加成製造法製造至少一個彈簧接觸探針時，將預先製好的連接件加到彈簧接觸探針內。
根據本發明的一實施方式，連接件是一電路載板，尤其是一印刷電路板。電路承載件，尤其是印刷電路板，可以具有電氣/電子裝置，因此該至少一個彈簧接觸探針是位於一電氣/電子電路裝置上。
根據本發明的一實施方式，該至少一個彈簧接觸探針是形成於連接件的一個電接觸面上。連接件及電接觸面是用於接觸點接通，也就是說，彈簧接觸探針是形成於一個構件上，而且這個構件在之後會被用於以彈簧接觸探針對 試體進行電氣檢驗。
一種特別有利的方式將電接觸面一起金屬化。也就是說除了將基礎件金屬化之外，也將連接件的電接觸面金屬化，尤其是對二者一起進行金屬化。
另一種有利的方式是，在連接件的接觸面上製作/固定一個以導電材料(較佳是金屬)製成的管座，並在管座上製造彈簧接觸探針，其中金屬化的範圍一直延伸到管座與基礎構件交界的區域，但是並未延伸到接觸面。管座可以防止在金屬化的過程中金屬鍍層的範圍延伸到連接件(例如連接板，尤其是導向板)，因而使相鄰的彈簧接觸探針之間發生短路。由於金屬化的範圍僅延伸到管座，並未延伸到非常靠近接觸面的位置，因此可以防止發生短路。
一種有利的方式是，以加成製造法製造管座，尤其是以燒結(較佳是雷射燒結)的方式將粉末材料製造成管座。較佳是在接觸面上形成管座，並使其與接觸面電連接。以燒結方式製造管座可以使製造出的管座與接觸面形成電連接，以便在形成接觸點接通試體進行檢驗時，能夠同時為所屬之檢驗電路形成一相應的段落。
另外一種有利的方式是，所製造的管座具有至少一個彈性結構，尤其是單件式管座的一個彈簧區，以便在接觸點接通的方向上產生彈性作用。這樣管座就會在接觸點接通時產生彈性作用，並能夠與彈性接觸探針的彈性作用互為補充。尤其是管座及彈簧接觸探針的彈性結構具有不同的彈簧常數。另一種可能性是，由於管座具有彈簧區，因 此將彈簧接觸探針製作成僅是一軸向短結構，也就是基本上只是一彈性接觸頭。
本發明還包括以前面在不同的實施例中描述的本發明的方法製造的彈簧接觸探針或具有至少一彈簧接觸探針的彈簧接觸探針裝置。
關於本發明的其他實施方式及/或優點均記載於主申請專利範圍及附屬申請專利範圍中。
以下配合圖式及實施例對本發明的內容進一步的說明：
1‧‧‧工件承裝裝置
2‧‧‧電腦
3‧‧‧雷射控制器
4‧‧‧雷射
5‧‧‧雷射光束/聚焦/及影響裝置
6‧‧‧物鏡
8‧‧‧基礎構件
9‧‧‧彈簧接觸探針
10‧‧‧金屬鍍層
11‧‧‧電鍍設備
12，13‧‧‧頭部
14‧‧‧尖端
15‧‧‧彈簧區
16‧‧‧彈簧元件
17‧‧‧彈簧臂
18‧‧‧壓縮彈簧
19‧‧‧彎曲片
20，21，22，23‧‧‧止檔
24‧‧‧連接件
25‧‧‧彈簧接觸探針裝置
26‧‧‧連接板
27‧‧‧導向板
28‧‧‧導向孔
29‧‧‧電路載板
30‧‧‧印刷電路板
31‧‧‧介面
32‧‧‧(電)接觸面
33‧‧‧管座
34‧‧‧區域
35‧‧‧彈簧結構
36‧‧‧弧形面
37‧‧‧支撐環
38‧‧‧盤子
39‧‧‧單重尖端
40‧‧‧多重尖端
41‧‧‧三指輪廓
42‧‧‧多指輪廓
43‧‧‧錐形結構
44‧‧‧半球結構
45‧‧‧開關觸點
46，47‧‧‧觸點結構
50‧‧‧區域
第1圖：用於製造至少一彈簧接觸探針或一彈簧接觸探針裝置之3D雷射微影設備的示意圖。
第2圖：用於至少一彈簧接觸探針或一彈簧接觸探針裝置之金屬化的電鍍設備的示意圖。
第3圖：一彈簧接觸探針之塑膠製基礎構件。
第4圖：一彈簧接觸探針，具有如第3圖之基礎構件，且該基礎構件已被金屬化。
第5圖：彈簧接觸探針的另一種實施方式，此時彈簧接觸探針處於未觸點接通狀態。
第6圖：如第5圖之彈簧接觸探針在處於觸點接通狀態的情況。
第7圖：彈簧接觸探針的一個實施例，此彈簧接觸具有一較佳是可移除的連接件。
第8圖：多個彈簧接觸探針，這些彈簧接觸探針與一作為導向板用的連接件連接。
第9圖：多個彈簧接觸探針，這些彈簧接觸探針與連接件的一個可導電的接觸面(接觸板)連接，其中連接件是一電路承載件，尤其是一印刷電路板。
第10圖：彈簧接觸探針的另一個實施例，此彈簧接觸具有一帶有接觸面的連接件，此時整個裝置處於未金屬化狀態。
第11圖：如第10圖之裝置，但此時處於金屬化狀態。
第12圖：通過第11圖之裝置的下方區域的一個縱斷面圖。
第13圖：彈簧接觸探針的另一個實施例，此彈簧接觸具有一帶有接觸面的連接件，其中在接觸面及彈簧接觸探針之間有一管座，此時整個裝置處於未金屬化狀態。
第14圖：如第13圖之裝置，但此時處於金屬化狀態。
第15圖：彈簧接觸探針的另一個實施例，此彈簧接觸具有接觸面及連接件。
第16圖：彈簧接觸探針的另一個實施例。
第17圖：彈簧接觸探針的另一個實施例。
第18圖：彈簧接觸探針的另一個實施例。
第19圖：彈簧接觸探針的另一個實施例。
第20圖：彈簧接觸探針之頭部的不同實施例。
第21圖：彈簧接觸探針之頭部的彈簧接觸探針之頭部的一個實施例。
第22圖：彈簧接觸探針之頭部的彈簧接觸探針之頭部的另一個實施例。
第23圖：一彈簧接觸探針或彈簧接觸探針的一個帶有開關觸點的段落，此時彈簧接觸探針處於塮接通狀態。
第24圖：如第23圖的裝置，但此時處於接通狀態。
第25圖：如第23及24圖之裝置線圖。
第26圖：一個不同於第9圖的實施例，具有多個彈簧接觸探針及一個連接件。
根據第1圖，製造至少一用於電接觸點接通之彈簧接觸探針或一具有至少一此種彈簧接觸探針之彈簧接觸探針裝置所使用之方法為一加成製造方法。如第1圖所示，加成製造方法較佳是使用一種浸入式雷射微影設備(DILL技術)，此設備包括工件承裝裝置1、電腦2、雷射控制器3、雷射4、雷射光束/聚焦/及影響裝置5、以及物鏡6。配屬於工件承裝裝置1的材料(尤其是液態或漿膏狀材料)會在電腦2及前面提及之雷射設備的控制下被交聯，因而形成工件。交聯過程是一層一層進行，也就是說，工件是一步一步形成的，因此工件的各式各樣輪廓具有非常高的造型自由度。本實施例使用的材料能夠實現塑膠製的基礎構件8。基礎構件8(第3圖)較佳是構成彈簧接觸探針9 的基本結構。以下將配合第3圖及第4圖對彈簧接觸探針9做進一步的說明。
如果是以第1圖的設備製造第3圖的基礎構件8，則下一個步驟是將基礎構件8金屬化，也就是說為基礎構件8的塑膠部分加上一金屬鍍層10。例如以電鍍實現金屬化。在第2圖的實施例有繪出一電鍍設備11的示意圖，其中在一液體浴內，銅從陽極A被離析到陰極K上，也就是說，在陰極K上會形成一個銅鍍層。如果以基礎構件8作為陰極K，則基礎構件8會被一個由銅構成的金屬鍍層10覆蓋。當然也可以使用其他的金屬，例如銀、金、鎳、以及其他導電金屬。為了能夠在電鍍設備11內將塑膠製成的基礎件電鍍金屬化，需為塑膠加上一個可導電的起始層，以使塑膠具有導電性。這個起始層被設置在基礎構件8上，且因其具有導電性，因此可在其上離析出金屬鍍層10。原則上這種起始層係屬於先前技術。
第3圖及第4圖顯示製造彈簧接觸探針9的方法。不論彈簧接觸探具體形狀是什麼，第3圖中的基礎構件8都是以前面提及的加成製造方法製成。基礎構件8的兩個尾端各有一個頭部12，13，而且頭部12，13較佳是各帶有一尖銳的尖端14，此外基礎構件8還具有一個區域，這個區域亦稱為彈簧區15。基礎構件8是一單件式構件，因此兩個頭部12，13及彈簧區15都是由組合成單件式的塑膠構成。彈簧區15是由多個單一的盤形彈簧元件16組成，這些彈簧元件彼此結合在一起，而且每一個彈簧元件 均具有數個弧形的彈簧臂17。彈簧區15構成一個在軸向上作用的壓縮彈簧18。
比較第3圖及第4圖可以看出，在為基礎構件8加上金屬鍍層10之後，第4圖原則上保留了第3圖之塑膠構件的基本構造。視所使用的導電金屬而定，會使如第4圖之製造完成的彈簧接觸探針9具有相應的電學及力學特性。金屬鍍層10是形對於製基礎構件8的表面上，因為在承受機械負荷時，最大應力會出現在此處。第4圖的彈簧接觸探針9可以具有第3圖中由塑膠構成且體積非常小(例如體積5.19E-04mm3，高度2mm，最大直徑0.3mm)的基礎構件8。第4圖之製造完成的帶有金屬鍍層的彈簧接觸探針9的金屬鍍層10的層厚度較佳是0.01mm。
在完成金屬化之後有兩個可能性。第一個可能性是使塑膠核心構件(基礎構件8)留在金屬外罩(金屬鍍層10)內，另一個可能性是利用適當的方法將塑膠核心構件自金屬外罩移除，例如熱解法、濕化學法或乾化學法。一種特別有利的情況是金屬鍍層10具有至少一個開孔，這樣就可以將熱解產物排出，及/或使濕化學劑或乾化學劑能夠觸及塑膠核心構件。
第5圖顯示以本發明之方法製成的彈簧接觸探針9的另一個實施例。在頭部12及頭部13之間(彈簧區15)有兩個略微彎曲的彎曲片19，在接觸點接通的過程中，也就是在檢驗試體的功能並經由至少酪彈簧接觸探針形成電觸點接通時，彎曲片19會向側面彎曲(彎曲線材原理)。 根據第6圖，為了限制側向彎曲的程度，從頭部12，13伸出止檔20，21，當彈簧接觸探針9的軸向負荷達到相應的大小時，彎曲片19就會頂到止檔20，21。
第7圖顯示以本發明之方法製成的彈簧接觸探針9的另一個實施例，其中彈簧接觸探針9具有一帶有金屬鍍層10的塑膠製基礎構件8。在彈簧接觸探針9的兩個頭部12，13之間有一彈簧區15，在本實施例中，彈簧區15是由螺旋彈簧構成。和前面的實施例一樣，彈簧接觸探針9也具有單件式的構造，而且不論彈簧接觸探針9是否具有塑膠核心構件，均符合單件式彈簧接觸探針的定義。為了限制軸向彈簧路徑，可以在彈簧區15的尾端設置環形止檔22，23。在一個嵌入檢驗銜接器內或處於類似狀態的彈簧接觸探針內，止檔22，23會與檢驗銜接器之相應的導向板共同作用。彈簧接觸探針9會穿過導向板的開孔，其中止檔22，23位於導向板之間。這種裝置方式使彈簧接觸探針9處於嵌入狀態，並被支撐在導向板上的止檔22，23預加應力，也就是說產生軸向補償。第7圖的實施例的特殊處是，彈簧接觸探針9具有一可移除的連接件24。較佳是在以加成製造方法製造基礎構件8的過程中一併製造連接件24，或是使用預先製作好的連接件24，並在操作時使連接件24與彈簧接觸探針連接，另一種可行的方式是另外以一獨立的加成製造方法製造連接件24，並將其固定在基礎構件8上，其中這另外一個加成製造方法較佳是燒結法，尤其是雷射燒結法，這種方法是透過燒 結，尤其是雷射燒結，使粉末材料交聯，以形成連接件24。在進行金屬化時，可以使連接件24不被金屬化，或是使連接件24也被金屬化。連接件24的作用是使彈簧接觸探針9更易於操作，尤其是是基礎構件的金屬化過程變得更容易，及/或使製造完成的彈簧接觸探針9更易於使用，例如將彈簧接觸探針9放到檢驗銜接器內。在第7圖的實施例中，一種特別有利的方式是在完成相應的作後將連接件24移除，例如將連接件折斷，較佳是在一額定斷裂位置將連接件折斷，或是利用雷射將連接件去除。第7圖的實施例是一個彈簧接觸探針裝置25，也就是一個彈簧接觸探針9及設置在其上的連接件24。
第8圖顯示一彈簧接觸探針裝置25，也就是在連接件24上有設置多個彈簧接觸探針9的裝置。彈簧接觸探針9是以本發明的方法製成。連接件24是製作成連接板26，尤其是導向板27。導向板27可以和彈簧接觸探針29的基礎構件8一樣，都是以加成製造方法製成，或是使用預先製作好的導向板27，並在操作時彈簧接觸探針連接，另一種可行的方式是另外以一獨立的加成製造方法製造導向板27。根第8圖，導向板27具有在一柵陣(尤其是二維柵陣)內具有導向孔28，其中至少有若干個導向孔28彈簧接觸探針9穿過，尤其是被彈簧接觸探針9的頭部12，13穿過。導向板27的作用是承載彈簧接觸探針9，並使彈簧接觸探針9對準所需要的柵陣及設計，尤其是檢驗銜接器所需要的柵陣及設計。彈簧接觸探針9被軸向導 引進入導向孔28，並被固定在該位置，且僅容許彈簧接觸探針9僅有軸向壓縮的移動自由度，尤其是一或兩個頭部12，13的軸向壓縮。如前面所述，連接件24(也就是導向板27)可以在同一加成製造過程中與彈簧接觸探針9一起被製成。但由於連接件24的結構相當大，並具有相應大小的體積，因此較佳的方式是將連接件製作成加入件加到加成製造過程中。然後將彈簧接觸探針9直接設置在連接件24的表面上，尤其是放到導向孔28內。如果要在彈簧接觸探針9及連接件24之間形成電連接及/或機械連接，可以在之後將彈簧接觸探針9拆開。使用導向板27的一個優點是可以將彈簧接觸探針9直接設置在正確的位置，以供之後的檢驗之用。另一個優點是可以省掉將彈簧接觸探針9放入連接件24(尤其是導向板27)的組裝步驟。如果製造時是在連接件24上製造彈簧接觸探針9的塑膠製基礎構件8，則在接下來的金屬化步驟需確保只有基礎構件8被加上金屬鍍層10，也就是說不能將連接件24金屬化，以避免發生短路。例如，一種可行的方式是以一種不會像製造基礎構件8的塑膠一樣會被電鍍或化學金屬化的材料來製造連接件24，或是將這種材料加到連接件24中。例如可以用陶瓷作為製造連接件24的材料。另一種可行的方式是在後續處理步驟中將可能被加到連接件24上的金屬鍍層10去除。例如利用雷射去除連接件24上的金屬鍍層10。另一種可行的方式是使用掩模，尤其是在形成起始層的電鍍過程之前即使用掩模，或是在化 學金屬化過程之前即使用掩模。在某些情況下，掩模上也可能形成金屬鍍層10。如果有這種情況發生，可以利用所謂的剝離技術將金屬鍍層10去除。
第9圖顯示一具有多個以本發明之方法製造的彈簧接觸探針9的彈簧接觸探針裝置25的另一個實施例。此外，彈簧接觸探針裝置25還具一連接件24，其中連接件24是作為電路載板29，尤其是作為印刷電路板30。和第8圖的實施例不同的是，第9圖的連接件24不僅具有力學功能，同時亦具有電學功能(在第8圖的實施例中，連接件8僅具有力學功能，也就是對準、固定及導向功能)。在第9圖的實施例中，每一個彈簧接觸探針9都有一個介面31。介面31是一額外的構件，其作用是將彈簧接觸探針固定在連接件24上，以及形成電觸點接通。較佳是以本發明的方法直接在位於電路載板29上的接觸面32上製造出彈簧接觸探針9。彈簧接觸探針9的基礎構件8的金屬化會在金屬鍍層10及接觸面32之間形成電連接，所因此每一個彈簧接觸探針9及電路載板29之間都存在一不會消除的電連接。當然在各個接觸面32之間並不存在這樣的電連接，否則就會發生短路。同樣的，這樣的系統結構不像先前技術需組裝及調整電路載板上的每酪彈簧接觸探針。因此本發明提供的是一種高度整合且簡單的解決方案。只需將彈簧接觸探針9未與電路載板29連接的尾端放到待檢驗之試體的相應的觸點上，即可形成觸點接通。如前面關於第8圖的實施例所言，有3種不同 的方式可用來製作第9圖的連接件24，也就是以加成製造方法一起製造彈簧接觸探針9及連接件，或是使用預先製造好的連接件，或是以另外一個加成製造方法(尤其是將粉末材料燒結)製造連接件。以導電材料(尤其是金屬)製成的接觸面32可以是預先製好再加進上的接觸面，也可以是在連接件24的表面加上金屬鍍層形成的接觸面。
第10至12圖再次顯示了以上提及的實施方式。從第10圖可以看出，首先是以是以本發明的方法製造位於連接件24之接觸面32上的彈簧接觸探針9的塑膠製基礎構件8。接下來是如第11圖顯示的金屬化，其中在基礎構件8及接觸面32上均形成金屬鍍層10，但是不會在連接件24的表面上形成金屬鍍層10。接著是如前面所述，可以選擇性決定是否要移除塑膠製基礎構件8。另一種可行的方式是使基礎構件8留在彈簧接觸探針9內。從第12圖顯示的斷面圖可以看出，在基礎構件8及接觸面32上均有形成金屬鍍層10。也就是說實現了單件式的金屬鍍層10。
第13圖顯示本發明的一個相當於第10圖的實施例，但是在第13圖的實施例中，接觸面32及基礎構件8之間有設置/形成一個管座33，尤其是一個以導電材料製成的管座。第13及14圖的實施例基本上源自第9至12圖的實施例，因此以下僅著重說明第13及14圖的實施例異於第9至14圖之實施例的地方。位於接觸面32上的管座33可以是預先製好再被放入本發明之製造過程中的構 件，也可以是與製造基礎構件8一起以加成製造方法被製成，其中基礎構件8是以不導電的塑膠製成，而管座33較佳是以導電材料製成。另一種可能的方式是以前面提及的另一個加成製造方法製造管座33，尤其是燒結至少一種粉末材料，以製造管座33。較佳是直接在電路載板29上進行加成製造的步驟，尤其是在電路載板29的接觸面32上進行。在以加成製造方法製造出管座33後，接下來的步驟是在管座33上製造彈簧接觸探針9的基礎構件8。然後是形成金屬鍍層10，也就是為基礎構件8加上金屬鍍層10，其中金屬鍍層10延伸到管座33與基礎構件8交界的區域34，但是並未向連接件24的方向延伸，尤其是不能延伸到接觸面32。這樣做可以防止在各個彈簧接觸探針之間發生短路。由於管座33是以導電材料製成，因此可以確保形成從彈簧接觸探針9的金屬鍍層10到管座33，然後從管座33到接觸面32的導電路徑。只需將管座33部分浸入鍍層電解液中，即可實現前面提及的僅在管座33上形成部分金屬鍍層的要求。為了確保金屬鍍層10能夠很好的附著在管座33上，一種可行的方式是使管座33具有相應的結構，例如穿孔狀的結構，以使金屬鍍層10與管座33之間存在很好的形狀配合。
如前面所述，一種有利的方式是以加成製造方法製造管座33，尤其是在接觸面32上以微雷射燒結金屬末材料，以製作造座33。這樣做可以在管座33及接觸面32之間形成良好的連接，而且這個連接除了具有力學作用 外，也具有電連接的作用。上句提及的微雷射燒結技術是一種前途看好的技術，因為這種技術能夠實現兩種不同的構件材料的混合(熔接)。
第15圖顯示彈簧接觸探針裝置25的另一個實施例。第15圖的構造基本上與第14圖相同，但是在第15圖的實施例中，管座33具有至少一個彈簧結構35，其作用是在彈簧接觸探針9之外另外提供一個軸向彈性變形的可能性，以確保能夠形成良好的接觸點接通。除此之外，第15圖的管座33與第13及14圖之實施例的管座33是相同的。第15圖的彈簧接觸探針9基本上是一個以本發明的方法製造的頭狀彈簧結構，也就是先在管座33上製造出塑膠製基礎構件8，然後為基礎構件8加上金屬鍍層，而且較佳是逐個在管座33上進行金屬化步驟。
第16圖顯示以本發明之方法製造的彈簧接觸探針9的另一個實施例。為了達到彈簧接觸探針9的彈簧作用，故將多個作用如盤形彈簧的彈簧元件16串接在一起，其中位於頭部的彈簧元件16構成尖端14。
第17圖顯示以本發明之方法製造的彈簧接觸探針9的另一個實施例。第17圖的彈簧接觸探針9是由兩個彼此捲繞在一起的螺旋件構成。形成接觸點接通的頭部是由弧形面36構成。
第18及19圖顯示以本發明之方法製造的彈簧接觸探針9的另一個實施例，其中彈簧區15是由一多重螺旋構成。為了提高穩定性，多重螺旋件具有彼此相隔一段距離 的支撐環37。頭部12是由一插座件構成。由於多重螺旋件的關係，當結構受到壓縮時會產生一轉矩，這個轉矩使彼此接觸的構件產生一有利的很小的“損傷”，因而達到完美的觸點接通效果。
第20圖顯示彈簧接觸探針9的其他實施例，這些實施例各自具有不同的頭部結構。同樣的，這些實施例彈簧接觸探針9也是以本發明的方法製成。每一個頭部12都具有一個盤子38，而且在盤子38上分別形成單重尖端39、多重尖端40、三指輪廓41、或多指(多於三指)輪廓。
第21及22圖顯示兩個可選擇性具有盤子38的頭部12，而且在盤子38上分別形成一具有尖銳棱邊的錐形結構43(第21圖)或一凹陷的半球結構44。第21及22圖的彈簧接觸探針9可以在圖式未繪出的尾端區具有另一個凸起(尤其是盤子)之類的結構。如前面描述的第7圖的實施例，這樣就可以將彈簧接觸探針設置在兩個導向板之間，其中兩個盤子或類似結構均支撐在兩個導向板的內面上。
第23至25圖以本發明之方法製造的顯示彈簧接觸探針9或彈簧接觸探針9的一個段落。在承受軸向負荷時(第24圖中的力F)，開關觸點45(斷開的中心柱)會被接通(比較第23及24圖)。以彈簧接觸探針9與試體形成接觸點接通，就會接通開關觸點45。由於第23及24圖的彈簧結構(彈簧臂17)已被金屬化，因此會導電。在中心柱的兩個相向而立的觸點結構46，47相碰而接通開關觸點45 時，整個裝置的電阻會降低，也就是說會在特徵曲線上產生一個梯級，如第25圖所示。第25圖顯示電阻R隨壓入深度E的變化曲線，也就是電阻R隨彈簧接觸探針9的軸向壓縮路徑的變化曲線。如果彈簧接觸探針9是由多個串接在一起的第23圖的結構構成，而且每一個這種結構的觸點結構46，47彼此間的距離都不同(在未觸點接通的情況下)，則會產生第25圖的曲線圖，也就是說，隨著壓入深度變大，愈來愈多的開關觸點45會接通，因而在特徵曲線上產生一個梯級。
第26圖的實施例與第9圖的實施例類似，因此以下僅說明第26圖之實施例與第9圖之實施例的不同之處。首先要注意的是，第26圖的彈簧接觸探針9院非沿著自身的中心軸軸向伸縮，而是按照所謂的伸臂原理工作，也就是說彈簧接觸探針9具有向側面伸出的區域50，並因為區域50而具有彈性。彈簧接觸探針9具有一沿著其長度彎曲的S形形狀。彈簧接觸探針9的直徑在朝向尖端14的方向上逐漸變小。每一個彈簧接觸探針9都具有一個帶有金屬層10的基礎構件8，而且較佳是以加成製造方法製成。
以上提及的所有實施例的本發明的彈簧接觸探針9均可單獨應用於一試體觸點的接觸點接通，當然也可以將多個彈簧接觸探針9並聯在一起用於一試體觸點的接觸點接通，這樣做可以加大觸點接通力，較大的觸點接通力對觸點接通具有正面影響，而且並聯的電路能夠產生非常低歐 姆的觸點接通。
9‧‧‧彈簧接觸探針
10‧‧‧金屬鍍層
12、13‧‧‧頭部
14‧‧‧尖端
15‧‧‧彈簧區

Claims (23)

  1. 一種製造具有至少一用於電接觸點接通之彈簧接觸探針之彈簧接觸探針裝置的方法，其具有以下步驟：製造彈簧接觸探針(9)的至少一基礎構件(8)，其中該基礎構件(8)至少有一部分是以塑膠製成；以及接著將基礎構件(8)之至少一塑膠構件金屬化，其中基礎構件(8)之至少一塑膠構件是由加成製造方法製成；其特徵在於至少一彈簧接觸探針(9)形成於連接件(24)的電接觸面(32)上，其中該連接件(24)是電路載板件(29)。
  2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：該加成製造方法是雙光子雷射微影法。
  3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：以電鍍或化學製程實現金屬化。
  4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：整個基礎構件(8)以塑膠製成。
  5. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：整個基礎構件(8)被金屬化。
  6. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：在以電鍍進行金屬化之前，先至少在基礎構件(8)之塑膠構件上設置可導電的起始層，或是至少在基礎構件(8)之塑膠構件的表面形成可導電的起始層。
  7. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：在進行金屬化之前，先至少在基礎構件之塑膠構件上設置一籽晶 層，或是至少在基礎構件之塑膠構件的表面形成一籽晶層。
  8. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：在金屬化後不去除塑膠部件，或至少是去除一部分的塑膠構件。
  9. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：在金屬化形成的金屬外罩上至少形成或保留一開孔，以作為放出熱解產物之用、取得執行濕化學法或乾化學法所需之濕化學劑或乾化學劑之用。
  10. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：為實現彈簧接觸探針(9)的彈簧功能，透過材料的固有彈性或成型使彈簧接觸探針(9)的至少一個彈簧區(15)具有彈性。
  11. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：彈簧區(15)與彈簧接觸探針(9)的其他部分形成為一體。
  12. 如申請專利範圍中第1項的方法，其中：利用壓縮彈簧、拉伸彈簧、彎曲彈簧、扭轉彈簧或依據彎曲線材原理形成彈簧區(15)。
  13. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：在彈簧接觸探針(9)的尾端形成至少一個接觸點接通用的頭部(12，13)。
  14. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：多個彈簧接觸探針(9)經由至少一個連接件(24)彼此連接。
  15. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：連接件(24)是以加成製造法製成。
  16. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：連接件(24)是印刷電路板(30)。
  17. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：電接觸面(32)也被金屬化。
  18. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：將存在於至少兩個彈簧接觸探針(9)之間的金屬化去除，以使兩個彈簧接觸探針(9)彼此電絕緣。
  19. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：在連接件(24)的電接觸面(32)上形成以導電材料製成的管座(33)，並在管座(33)上製造彈簧接觸探針(9)，其中金屬化的範圍一直延伸到管座(33)與基礎構件(8)交界的區域，但是並未延伸到電接觸面(32)。
  20. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：該管座(33)以粉末材料由加成製造法製成。
  21. 如申請專利範圍第1項的方法，其中：在該電接觸面(32)上形成管座(33)。
  22. 如申請專利範圍第19項至第21項中任一項的方法，其中：管座(33)具有至少一個彈性結構，以在接觸點接通的方向上產生彈性作用。
  23. 一種彈簧接觸探針裝置，其以申請專利範圍第1項至第22項中任一項的方法製成。
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