導電測頭的製作方法

2023-08-09 02:08:56 1

專利名稱：導電測頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用螺旋壓簧使導電針彈性偏置地構成的導電測頭。確切地說，本發明涉及一種適於進行印刷電路板與半導體元件檢查和晶片測試的上述形式的導電測頭。
背景技術：
過去，在印刷電路板的印刷線路和半導體製品等的電氣檢查所用接觸探針的導電測頭中，導電針在軸線方向上伸縮自由地支承在容納筒內並且它在其伸出方向上是不能拔出來的，而且在伸出方向上通過螺旋壓縮彈簧使導電針彈性偏置。這樣的導電測頭使導電針的伸出方向前端彈力接觸檢查對象並在檢查對象與外部迴路之間傳遞電氣信號。
另外，為了對具有許多個檢查點的基板和多引線的半導體元件進行多點同時測試和檢查，在支承板上設置許多保持孔，同一申請人已經就導電針和螺旋壓簧容放於各孔內的導電測頭構造提出了申請(例如，參見特開平6-201725)。
根據上述結構，由於不必將每個導電針製成許多個容納管，同時由於不必設置其他零件的容納部，所以能夠儘量縮小各導電針之間距離，結果產生了適當對應於檢查對象側小間距化的效果。
由於上述導電針和導電螺旋彈簧容放在孔中，所以可加工絕緣樹脂板和陶瓷而製成支承板。但是，在使用例如直徑超過100毫米的大面積支承板並使用於高溫氛圍下時，就會因熱膨脹造成各孔(導電針)相對位置的變化。
發明概述鑑於這樣的現有技術問題，本發明的主要目的是提供一種可以高密度配置的且即使在高溫氛圍中也能獲得適當性能的導電測頭。
本發明的第二目的是提供一種具有低成本緊湊構成的且即使在高溫氛圍下也能獲得適當性能的導電測頭。
本發明的第三目的是提供一種適於大量生產的且即使在高溫氛圍下也能獲得適當性能的導電測頭。
本發明中，通過提供這樣的導電測頭來實現發明目的，它具有由貫通包括至少一片板材的容納部件的且在上述容納部件第一側上限定小徑部的容納孔構成的容納部，在上述容納部件的第二側上具有與上述容納孔相對印刷線路的且安裝在上述容納部件第二側上的基板，可軸向滑動地容納在上述容納孔中的、並且具有適於從上述小徑部向外突出的頭部和有與設置在該頭部底側對應環狀肩部配合的環狀肩部的導電針，為使上述導電針以從上述小徑部中向外突出地偏置而相對上述導電針同軸地容放在上述容納孔中的螺旋壓簧，所述容納部件是用熱膨脹率小的材料製成的。
通過這樣的設計，由於熱膨脹小，所以即使在高溫氛圍下使用，也可極力防止導電測頭的位置偏斜。由於容納部件被製成許多薄板堆積的結構，能夠容易地進行容納孔的加工，能夠適應大量生產。在這種情況下，能夠容易地將構成上述容納部件的最外層薄板的容納孔製成小直徑而形成小徑部。
可以容易地從金屬材料中挑選到具有所需機械性能以及低熱膨脹率的材料。但是，由於金屬材料一般是導電的，所以必須使容納部件相對導電針電氣絕緣。隨著導電測頭的小型化，由於難於形成物理絕緣層，所以最好通過容納部件材料的化學反應形成絕緣膜。這樣的絕緣膜通常能夠通過氧化容納部件材料或者通過化學蒸鍍而形成。當容納部件是由矽晶片製成時，也能夠通過化學蒸鍍成型方式形成絕緣膜。另外，絕緣膜最好是由耐久性能強且化學穩定的二氧化矽構成的絕緣膜。
螺旋壓簧最好是由導電材料製成的，因此適於使電氣信號應該從導電針起傳遞到上述基板的配線印刷線路上。這樣一來，無須採取別的手段來實現電氣信號從導電針到基板的傳遞。
圖面的簡要說明以下，參見圖面來詳細說明本發明的優選實施例。其中

圖1是表示本發明適用的導電測頭形狀的縱截面圖；圖2是表示本發明適用的導電測頭的其他實施例的且對應於圖1的視圖。
實施本發明的最佳實施例圖1是表示本發明適用的導電測頭1的形狀的縱截面圖。為了對設有許多個被接觸點的檢查對象進行多點同時測試，通常並排設置多個地使用如圖所示的導電測頭1。
在導電測頭1中，在圖的下側設置了由老化插件板等構成的基板2。在基板2的上側上，一體地設置與其上表面同平面的印刷線路2a。在如圖所示的上述基板2的上表面上，在負載狀態下設置容納部件3。容納部件3與基板2可以通過圖中未示出的彈簧等連接手段連成一體地使用。
在容納部件3上，在厚度方向上貫通地形成了朝向上述印刷線路2a地開設的容納孔4，在如圖所示的容納部件3的上端部上同軸地開設比容納孔4還小的小孔部5。比容納孔4內徑還小一些的螺旋壓簧6大致同軸地容放在容納孔4內。同時，導電針7的一部分同軸地容放在如圖所示的容納孔4的上側部分中。
導電針7是由通過小孔部5同軸支承的針頭7a、容放在容納孔4內的且比小孔部5直徑大一些的凸緣部7b、比螺旋壓簧6的內徑略大的軸環部7c、比螺旋壓簧6的內徑小一些的軸部7d依序同軸形成的，並且導電針可以通過上述小孔部5伸到外面(圖中的上方)。
容放在容納孔4內的螺旋壓簧6在壓縮變形狀態下安裝在基板2和凸緣部7b之間，通過螺旋壓簧6的彈性力使導電針7的針頭7a有向外突出的趨勢。因此，在裝配狀態下，凸緣部7b的環狀肩7f彈性地抵靠在以容納孔4的小孔部5為邊界地形成的徑向向內的肩部4a上，由此阻止了導電針7的彈出。通過將螺旋壓簧6的上端彈性鑲嵌在導電針7的軸環部7c上而保證了導電針7與螺旋壓簧6之間的電氣連接。
當用這樣組裝起來的導電測頭1檢查半導體元件等的被檢查體8時，使導電針7的針頭7a接觸被檢查體8的觸點8a並且在其與基板2之間進行電氣信號傳遞。在本發明的導電測頭1中，如圖1所示，螺旋壓簧6因壓縮變形而彎曲，所以螺旋壓簧6的內周部的一部分接觸軸部7d。至於螺旋壓簧6，在圖1所示的待機狀態(組裝狀態)下，它從與軸部7d接觸部分起直到與印刷線路2a接觸的螺圈端為止地被密繞起來。
因此，電氣信號從導電針7的軸部7d起沿軸線方向流過螺旋壓簧6的密繞部6a而到達印刷線路2a。由於電氣信號不是螺旋地流過密繞部6a，而是在螺旋壓簧6的軸線方向上流過，所以在高頻情況下尤其是增強了低感抗和低電阻化。
如圖所示，在平面狀觸點8a的場合中，導電針7的針頭7a的接觸突出端成尖角形，可以穿破表皮等地使導電針針頭接觸端可靠接觸，在被檢查體觸點為焊點時，導電測頭7的頭部突出端形狀也可以成平面形狀。
本發明的導電測頭適用於對許多觸點同時進行接觸檢查。因此，儘管在圖1中只示出了一個，但是可以在具有比較寬廣面積(直徑100毫米以上)的容納部件3上並排設置許多個地使用圖1所示的導電測頭1。此時，當在高溫氛圍下進行檢查等時，因容納部件3的熱膨脹而產生的影響大，在許多個導電測頭1相互分離的情況下，即使其中一些與對應於被檢查體的觸點對接，另一些也會對不準對應的觸點。
對此，根據本發明，容納部件3用由玻璃、陶瓷等非金屬材料以及矽、因瓦合金材料等金屬材料構成的熱膨脹係數小的材料形成。另外，由於因壓縮變形而彎曲的螺旋壓簧6接觸容納孔4的內周面，所以在用矽和因瓦合金材料形成容納部件3的情況下，必須阻止電流流向容納部件3。
根據本發明，在圖1所示的容納孔4和小孔部5的內周面上形成了作為絕緣處理物的絕緣膜9。這樣一來，也可以將熱膨脹係數小的導電材料用於容納部件3，由此能夠確保容納部件3之間的絕緣性。
尤其是可以將在矽晶片上單純加熱而形成的氧化皮用作絕緣膜9。這樣一來，由於可以通過蝕刻等加工方法對應大量地加工，所以在每個容納孔4處形成絕緣膜9是不成問題的。至於絕緣膜9，它不局限於上述氧化皮，也例如可以製成樹脂和陶瓷等材料表皮。另外，作為覆膜成型方法，蒸鍍(CVD等)也是有效的。
不用說，在容納部件3由玻璃、陶瓷等非導電材料構成的情況下，不用進行容納孔4的絕緣處理。
圖2是與圖1相同的表示容納部件3的其他實施例的圖。與圖1所示實施例相同的部分用相同標記表示並省去了對它們的詳細說明。在圖2所示的實施例中，許多片薄板10a-10f堆積起來構成了容納部件3並形成了與圖1相同的容納孔4以及小孔部5。就是說，在圖2的最上層薄板10a上開設了小孔部5，在摞在其下面的其它薄板10b-10f上在層層堆積的狀態下分別開設了形成容納孔4的直徑相同的孔。
這些薄板10a-10f相互間通過粘接材料相連或者擴散接合或通過釺焊等方式相互固定。由這樣形成一體的各薄板10a-10f構成了容納部件10，在容納孔4和小孔部5的內周面上如上所述地形成了絕緣膜9，其效果與上述情況相同。絕緣膜9能夠以除了CVD、氧化外的其他方式附著方式形成，而且能夠在薄板10a-10f組裝前或之後進行。
根據這種疊層構造，由於給薄板加工了孔，所以能夠容易地進行容納孔4和小孔部5的製作，在容納部件是上述因瓦合金材料和矽的情況下，由於可以進行蝕刻等成批處理，所以當在一片板材上進行許多孔的加工和大量生產時，能夠縮短每個導電測頭的加工時間，並提高了成本降低效果。
根據本發明，由於在熱膨脹率小的容納部件上開設孔而形成了容納部，所以即使在高溫氛圍下使用時，容納部件的熱膨脹也小，當設置許多個導電測頭時，在測頭相互分開情況下的彼此間距離也沒有大的變化，由此能夠防止高溫下許多個導電測頭間的偏移。而且，由於疊放薄板地構成了容納部件，所以能夠容易地通過蝕刻等工藝進行薄板開孔加工。另外，由於對孔的內周面進行絕緣處理，所以熱膨脹率小，因此能夠用導電材料形成容納部件並且能夠擴寬容納部件材料的選擇範圍。
雖然以上描述了本發明的特定實施例，但是從業者還可以在不超出權利要求書範圍所述的本發明概念的前提下作出各種變形和改動。
權利要求
1.一種導電測頭，其特徵在於，它具有由在包括至少一片板材的容納部件貫通的且在上述容納部件第一側上確定小徑部的容納孔構成的容納部，在上述容納部件的第二側上具有與上述容納孔相對印刷線路的且安裝在上述容納部件第二側上的基板，可軸向滑動地容納在上述容納孔中的、並且具有適於必然從上述小徑部向外突出的頭部和有與設置在該頭部底側的對應環狀肩部配合的環狀肩部的導電針，為使上述導電針具有從上述小徑部中向外突出地偏置而相對上述導電針同軸地容放在上述容納孔中的螺旋壓簧，所述容納部件是用熱膨脹率小的材料製成的。
2.如權利要求1所述的導電測頭，其特徵在於，上述容納部件的上述材料大致是導電的，在上述容納孔的內周面上設置絕緣膜。
3.如權利要求2所述的導電測頭，其特徵在於，上述螺旋壓簧是由導電材料製成的，所述導電測頭適於應該將電氣信號從上述導電針起傳遞給上述基板的上述印刷線路。
4.如權利要求1所述的導電測頭，其特徵在於，上述容納部件是由許多片薄板堆積構成的。
5.如權利要求1所述的導電測頭，其特徵在於，位於容納部件的第一側上的上述薄板具有可限定出上述小徑部的小徑容納孔。
6.如權利要求2所述的導電測頭，其特徵在於，上述容納部件包括金屬板，上述絕緣膜是通過上述容納部件材料的化學反應形成的。
7.如權利要求6所述的導電測頭，其特徵在於，上述容納部件包括矽晶片，上述絕緣膜是通過使上述容納孔內周面氧化而形成的。
8.如權利要求6所述的導電測頭，其特徵在於，上述容納部件包括矽晶片，上述絕緣膜是通過在上述容納孔內周面上進行化學蒸鍍而形成的。
9.如權利要求6所述的導電測頭，其特徵在於，上述容納部件包括金屬板，上述絕緣膜是通過在上述容納孔內周面上進行化學蒸鍍而形成的。
全文摘要
一種導電測頭,它具有一個包括由熱膨脹係數小的材料構成的帶孔板狀件的容納部。用於高溫氛圍時,可儘量縮小容納部件熱膨脹以避免間隔測頭之間的累積位置偏差,確保測頭的高位置精度。容納部件由許多薄板構成的疊層結構時,可以通過蝕刻方式給薄板開孔,有助於成批生產。由於對孔的內周面進行絕緣處理,所以容納部件可以是由熱膨脹係數小的導電材料製成的,於是擴寬了容納部件材料的選擇範圍。
文檔編號G01R3/00GK1264470SQ98807243
公開日2000年8月23日 申請日期1998年7月13日 優先權日1997年7月14日
發明者風間俊男 申請人:日本發條株式會社