專利名稱：導(dǎo)電性接觸件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種適用于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域的測(cè)試和其它應(yīng)用的導(dǎo)電性接觸件。
背景技術(shù)：
一般地，各種各樣的導(dǎo)電性接觸件已經(jīng)在如下方面得到應(yīng)用對(duì)印刷電路板和電子元件的導(dǎo)電圖形進(jìn)行電學(xué)測(cè)試(開/短路測(cè)試、環(huán)境測(cè)試、老化測(cè)試等等)，以及用在測(cè)試晶片和電接頭的接觸探頭上。
對(duì)于這樣的導(dǎo)電性接觸件，當(dāng)待測(cè)目標(biāo)(例如半導(dǎo)體器件的接頭)的接觸部分是用焊料制成或是被焊料覆蓋時(shí)，導(dǎo)電性接觸件在這種接頭上的重復(fù)使用會(huì)導(dǎo)致其尖端產(chǎn)生焊料沉積，該尖端呈針狀或線圈狀。
通常，導(dǎo)電性接觸件要經(jīng)過表面鍍金處理(其中摻入例如0.3％～4％的鈷)，以保證穩(wěn)定的電學(xué)性能和低的電阻。然而，在上述的焊料沉積過程中，導(dǎo)電性接觸件導(dǎo)電通路上的電阻就會(huì)偏離期望的范圍，測(cè)試的精度就有可能受損。因此，有必要在測(cè)試精度降到規(guī)定水平之前更換導(dǎo)電性接觸件。其結(jié)果是，導(dǎo)電性接觸件必須經(jīng)常被更換下來進(jìn)行清潔，以至于測(cè)試線的效率降低，保養(yǎng)費(fèi)用增加。
發(fā)明簡(jiǎn)述為消除現(xiàn)有技術(shù)的這些問題，本發(fā)明的主要目的就在于提供一種導(dǎo)電性接觸件，相對(duì)于傳統(tǒng)的導(dǎo)電性接觸件來說，它因焊料沉積而造成的更換次數(shù)要少得多。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種導(dǎo)電性接觸件，它在長(zhǎng)時(shí)間后仍顯示出低的電阻，從而它的使用壽命比傳統(tǒng)的導(dǎo)電性接觸件更長(zhǎng)。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種導(dǎo)電性接觸件，它具有能夠耐焊料沉積的接觸部分。
根據(jù)本發(fā)明，這些目的可以通過提供一種應(yīng)用到待接觸目標(biāo)上建立電接觸的導(dǎo)電性接觸件而達(dá)到，該導(dǎo)電性接觸件包括一層至少是在其導(dǎo)電接觸部分形成的耐焊料沉積的高導(dǎo)電性材料層。高導(dǎo)電性材料層可以優(yōu)選地用電鍍法形成，也可以用其它方法，其中包括但不限于無電電鍍法、濺射法、PVD、CVD和熱噴鍍法等。優(yōu)選地，高導(dǎo)電性材料基本上由金構(gòu)成，并摻有0.01％～8％的銀。導(dǎo)電性接觸件可以呈螺簧狀、針狀或棒狀，它的端部可以是尖的或平的。
這樣，由于這種對(duì)焊料沉積的耐受性，即使被重復(fù)應(yīng)用到待接觸目標(biāo)上，導(dǎo)電性接觸部分上的焊料沉積也將減至最小程度，導(dǎo)電性接觸部分的更換頻率也能降低。而且，盡管導(dǎo)電性接觸件的基本材料可能由具有良好力學(xué)性能的廉價(jià)材料組成，例如鋼，即使在穩(wěn)定狀態(tài)下經(jīng)過大量的測(cè)試周期或很長(zhǎng)的工作時(shí)間之后，導(dǎo)電性接觸件依然能夠持續(xù)地顯示出低的電阻。
附圖簡(jiǎn)述下面參考附圖更詳細(xì)地介紹本發(fā)明。其中

圖1為一個(gè)電接觸探頭的縱剖面圖，該探頭使用了實(shí)施本發(fā)明的螺簧狀導(dǎo)電性接觸件。
圖2為一線圈線的截?cái)嗤敢晥D，線圈線上形成了一層摻銀鍍金層。
圖3為圖2中的線圈線繞制起來之后的截?cái)嗤敢晥D。
圖4為在圖3中的裝置上形成第二層摻銀鍍金層之后的截?cái)嗤敢晥D。
圖5類似于圖1，示出了該接觸探頭的工作狀態(tài)。
圖6類似于圖1，示出了本發(fā)明的第二種實(shí)施方案。
圖7是一張放大的剖面圖，示出了該導(dǎo)電性接觸件頭部的狀態(tài)，其上形成了一層摻銀鍍金層。
圖8類似于圖5，示出了圖6中接觸探頭的工作狀態(tài)。
圖9類似于圖7，示出了該接觸探頭的一種變更實(shí)施方案，其末端是平的。
圖10類似于圖1，示出了本發(fā)明的第三種實(shí)施方案。
圖11類似于圖1，示出了本發(fā)明的第四種實(shí)施方案。
圖12類似于圖1，示出了本發(fā)明的第五種實(shí)施方案。
圖13類似于圖1，示出了本發(fā)明的第六種實(shí)施方案。
具體實(shí)施方案詳述圖1是實(shí)施了本發(fā)明的導(dǎo)電性接觸件3基本部分放大的剖面?zhèn)纫晥D)，該導(dǎo)電性接觸件用在接觸半導(dǎo)體器件用的接觸探頭上。在所示的導(dǎo)電探頭中，一對(duì)塑料的絕緣板狀構(gòu)件1a和1b緊密地堆疊起來，組成一個(gè)整體，形成了電絕緣支架1，通孔2(圖中僅示出其中的一個(gè))穿過支架1的整個(gè)厚度。每個(gè)通孔2中同軸地容納了一個(gè)螺簧狀導(dǎo)電性接觸件3。
通孔2具有位于其軸向的中部的垂直主體部分，具有恒定的直徑和規(guī)定的長(zhǎng)度；還有一對(duì)錐形部分2a，它們各有一個(gè)較窄的尾端，分別開向支架1的上端或下端，如圖所示。每個(gè)錐形部分2a縮小的開口端通過一小直徑部分2b與通孔2的外表相通，小直徑部分2b具有恒定的直徑和規(guī)定的長(zhǎng)度。
螺簧狀導(dǎo)電性接觸件3通過將諸如鋼之類彈簧材料制成的線卷繞成圈而形成，包括以規(guī)定螺距繞制而成的螺簧部分4，它以特定的徑向方式容納在形成于通孔2中部的垂直部分中，還包括一對(duì)電極針部分5a和5b，用作導(dǎo)電性接觸部分。每個(gè)電極針部分5a和5b由下面兩部分組成從螺簧部分4伸出的許多匝線圈線，與螺簧部分4具有相同的直徑；以及從這里一直延伸到一個(gè)線圈尾端的緊密繞制的錐形部分。每個(gè)電極針部分5a和5b的錐形部分形狀上基本與通孔2的錐形部分2a互補(bǔ)，并具有一直徑小于小直徑部分2b的外端，以便能夠向外伸出小直徑部分2b。
螺簧狀導(dǎo)電性接觸件3容納在通孔2中，其螺簧部分4被壓縮。例如，絕緣板狀構(gòu)件1a和1b堆疊在一起，電極針部分5a和5b容納在通孔2相應(yīng)的部分中，其結(jié)果是，在螺簧部分4上施加某種預(yù)應(yīng)力，將螺簧狀導(dǎo)電性接觸件3裝配到絕緣板3中。
因?yàn)殡姌O針部分5a和5b是錐形的，在將兩個(gè)絕緣板狀構(gòu)件1a和1b堆疊起來的工作步驟中，只需通過將電極針部分5a和5b的外端裝入通孔2的相對(duì)的開口端，就可以將電極針部分5a和5b分別引導(dǎo)裝入通孔2相應(yīng)的錐形部分2a。所以，與針狀導(dǎo)電性接觸件相比，其裝配工作可以大為簡(jiǎn)化，前者在裝配過程中需要被穿過一個(gè)支撐孔，而沒有上述的引導(dǎo)過程。
由于兩個(gè)絕緣板狀構(gòu)件1a和1b通過使用螺栓或類似物牢固而緊密地組裝到一起，螺簧部分4的彈性恢復(fù)力迫使電極針部分5a和5b分別緊貼在通孔2相應(yīng)的錐形部分2a的互補(bǔ)錐形面上，從而當(dāng)每個(gè)導(dǎo)電性接觸件3尖端側(cè)位置的變動(dòng)減至最小時(shí)，導(dǎo)電性接觸件3也不會(huì)從通孔2中脫出。所以，當(dāng)大量這樣的導(dǎo)電性接觸件3按照待測(cè)點(diǎn)的數(shù)目和分布排列成一個(gè)矩陣時(shí)，每個(gè)導(dǎo)電性接觸件突出尾端在笛卡爾坐標(biāo)系中的位置精確度可以通過將導(dǎo)電性接觸件3裝配進(jìn)支架1的支撐孔2中簡(jiǎn)單而自動(dòng)地得到保證。
這樣，在休止?fàn)顟B(tài)下，每個(gè)導(dǎo)電性接觸件3的電極針部分5a和5b的尖端按照規(guī)定的長(zhǎng)度伸出通孔2相應(yīng)的部分。這樣的導(dǎo)電性接觸件3可以用于接觸像BGA7的焊球7a這樣的半導(dǎo)體器件接頭，例如用在接觸探頭上。
通過預(yù)壓螺簧狀導(dǎo)電性接觸件3，使得將接觸負(fù)荷的變動(dòng)減至最小成為可能，該變動(dòng)來源于導(dǎo)電性接觸件3所要應(yīng)用的待測(cè)目標(biāo)(例如電路圖形6a和接頭7a)提升時(shí)的變動(dòng)所導(dǎo)致的偏斜劃動(dòng)的變動(dòng)。
圖2～4示出了根據(jù)本發(fā)明形成螺簧狀導(dǎo)電性接觸件3的方式。首先，在由彈簧材料(例如前面提到的鋼)制成的線圈線3a的表面鍍上一層摻銀0.01％～8％的金，作為形成高導(dǎo)電層的表面處理方法，由此在線圈線3a的整個(gè)外表面形成了一層摻銀鍍金層，如圖2所示。
然后，鍍金線圈線3a經(jīng)過一道繞制工序，形成圖1所示的螺簧部分4以及電極針部分5a和5b。線圈線3a在電極針部分5a和5b中是緊密繞制的，如圖3所示，并被額外地施加了預(yù)應(yīng)力，以使電極針部分5a和5b的線圈線3a相鄰匝之間緊密地壓在一起。結(jié)果，在電極針部分5a和5b中，軸向相對(duì)的摻銀鍍金層8a之間以某種預(yù)負(fù)載而互相緊靠在一起。
接著，如圖4所示，在圖3所示狀態(tài)下的導(dǎo)電性接觸件3的外表面鍍上摻銀的金，以在緊密繞制部分的整個(gè)外周形成第二層摻銀鍍金層8b。結(jié)果，除了機(jī)械力迫使它們互相靠攏之外，還有沿軸向連續(xù)形成的摻銀鍍金層8b將線圈線3a各相鄰匝互相結(jié)合在一起。所以，線圈線3a相鄰匝之間的緊密接觸被大大加強(qiáng)了，相鄰匝之間的接觸電阻也大為降低。就流過第二層摻銀鍍金層8b的電流而言，可以認(rèn)為不存在接觸電阻。
在圖2～4所示的實(shí)施方案中，摻銀鍍金層8a是在線圈線3a繞制之前形成于其上的。然而，也可以不鍍金而直接繞制線圈線3a，然后再在整個(gè)表面形成摻銀鍍金層(類似于第二層摻銀鍍金層8b)。無論是何種情況，都可以自由地選擇制造線圈線3a的材料，而無須考慮其電學(xué)性能，也可以由諸如彈簧材料這樣既有良好的力學(xué)性能而又不昂貴的材料構(gòu)成。
由上述方法制成的螺簧狀導(dǎo)電性接觸件3的工作方式示于圖5中。在這種情況下，因?yàn)殡娦盘?hào)僅僅通過螺簧狀導(dǎo)電性接觸件3傳導(dǎo)，而且在電路板6和BGA7之間不存在焊接部分或其它連接部分，導(dǎo)電通路上的電阻保持了高度穩(wěn)定。要將導(dǎo)電性接觸件3彈性地應(yīng)用于待接觸目標(biāo)上，螺簧部分4是必需的。螺簧的匝數(shù)N關(guān)聯(lián)于其電感H的大小，它們之間的關(guān)系如下面給出的公式所示H＝AN2/L其中A為系數(shù)，L為螺簧長(zhǎng)度。所以，為了將電感減至最小，必須盡可能減少匝數(shù)N。為此，希望匝數(shù)為10或小于10，但更優(yōu)選地，如所示實(shí)施方案采用2或更小。
由于每個(gè)電極針部分5a和5b是緊密繞制的，而且以軸向連續(xù)的方式覆蓋有第二層摻銀金屬層，電極針部分的導(dǎo)電通路在螺簧的軸向延伸。所以，即使線圈線被盤繞成圈，電流也不沿著螺旋形路徑流動(dòng)，這有利于減小電阻和電感。
由于垂直小直徑部分2b形成于通孔2的錐形部分2a的外端和通孔2的外面之間，錐形的電極針部分5a和5b的尖端避免了被通孔2的這一部分卡住。同樣地，由于垂直小直徑部分2b的使用確保了開口的外圍部分具有相當(dāng)?shù)谋诤?，從而垂直小直徑部?b開口端的外圍部分避免了與焊球7a等構(gòu)成的接頭的無意碰觸而造成的破壞。
當(dāng)使用這樣的導(dǎo)電性接觸件來測(cè)試?yán)鏐GA7的半導(dǎo)體器件時(shí)，電極針部分5a重復(fù)地與沿測(cè)試線傳送的大量BGA7逐個(gè)接觸，如圖5中箭頭A所示。作為這種與接頭7a重復(fù)接觸的結(jié)果，每個(gè)接頭的一小部分焊料沉積到電極探針5a上，隨著接觸次數(shù)的增加，沉積的總量也隨之上升。
根據(jù)本發(fā)明，由于對(duì)電極針5a進(jìn)行了上面所討論過的摻銀鍍金處理，與傳統(tǒng)的摻鈷(0.3％～4％)鍍金相比，焊料沉積可以大為減少。例如，若傳統(tǒng)的導(dǎo)電性接觸件在經(jīng)過3000個(gè)測(cè)試周期之后就要更換，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電性接觸件卻可以經(jīng)受超過20000個(gè)測(cè)試周期。
盡管根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電性接觸件在前述實(shí)施方案中被應(yīng)用在接觸探頭上，它還可以用作半導(dǎo)體器件的電管座。在這種情況中，管座可能的重復(fù)使用次數(shù)能大為增加，管座的耐用性也得以提高。
根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電性接觸件并不僅限于螺簧狀導(dǎo)電性接觸件3，也可以由用于接觸探頭11的導(dǎo)電性針狀件14組成。下面介紹這種導(dǎo)電性接觸件14。
圖6是一個(gè)接觸探頭11示意的側(cè)視中剖面圖，該探頭使用了實(shí)施本發(fā)明的導(dǎo)電性接觸件14。待測(cè)目標(biāo)通常包括大量需要同時(shí)接近的待測(cè)點(diǎn)，許多這樣的導(dǎo)電性接觸件14互相并聯(lián)排列。它也可以作為單獨(dú)的導(dǎo)電性接觸件14用在接觸探頭上。
通過使支撐孔13穿過絕緣板狀構(gòu)件12的厚度，形成一個(gè)支架，導(dǎo)電性針狀件14同軸地容納在支撐孔13中。壓縮螺簧15彈性地將導(dǎo)電性針狀件14推向支撐孔13之外。圖中所示在板狀構(gòu)件12的上端安置一個(gè)繼電器盤16，用作信號(hào)交換裝置，導(dǎo)電通路16a與繼電器盤16整體地形成，用以傳導(dǎo)電信號(hào)穿過繼電器盤16的厚度。
導(dǎo)電性接觸件14在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，測(cè)試電路板19通常放置在中繼盤16上方。這樣，通過根據(jù)不同的電路圖形和不同待測(cè)目標(biāo)的接頭布局準(zhǔn)備相應(yīng)不同的繼電器盤，該接觸探頭可以適用于待接觸目標(biāo)不同的版圖模式。
導(dǎo)電性針狀件14包括這幾個(gè)部分頭部14a，它有一尖端用以接觸待接觸目標(biāo)；大直徑部分14b，位于頭部14a的內(nèi)端；以及莖部14c，從大直徑部分14b的內(nèi)端延伸至最內(nèi)端；它們都是同軸關(guān)系。支撐孔13容納了導(dǎo)電性針狀件14的大直徑部分14b和同軸繞制在莖部14c上的壓縮螺簧15。支撐孔13在背向繼電器盤16的那一端有一小直徑部分13a，它僅能同軸滑動(dòng)地支撐頭部14a；由支撐孔13的小直徑部分13a所確定的肩部約束了大直徑部分14b以使導(dǎo)電性針狀件14維持在支撐孔13內(nèi)。
在所示的實(shí)施方案中，頭部14a的突出端由一尖端組成，這樣，即使是對(duì)小焊盤，也能進(jìn)行精確的接觸。頭部14a的終端也可以采用其它形式，這取決于待接觸目標(biāo)的形狀，例如可以用平端代替尖端來接觸焊球。
與前述實(shí)施方案類似，導(dǎo)電性針狀件14的頭部14a也要鍍上摻銀0.5％～8％的金，以形成圖7所示的摻銀鍍金層。這樣，當(dāng)接觸待測(cè)目標(biāo)時(shí)，導(dǎo)電性針狀件14上的焊料沉積可以顯著減少，并獲得上面所提到的那些優(yōu)點(diǎn)。
繞制在莖部14c上的壓縮螺簧15以預(yù)壓縮的狀態(tài)裝配在大直徑部分14b和繼電器盤16之間。在所示的實(shí)施方案中，在莖部14c毗鄰大直徑部分14b的地方形成稍大一些的突出部14d，它的外徑比壓縮螺簧15的內(nèi)徑稍大一些，這樣壓縮螺簧15的線圈末端可以彈性地纏繞在突出部14d上。所以，可以在導(dǎo)電性針狀件14裝入支撐孔13之前，將壓縮螺簧15和導(dǎo)電性針狀件14整體組合起來，簡(jiǎn)化了裝配過程。壓縮螺簧15可以如所示實(shí)施方案那樣彈性地纏繞在突出部14d上而與它結(jié)合在一起，也可以焊在突出部上以獲得相同的連接作用。并且，只要能獲得所需的接觸壓力，簡(jiǎn)單配合嚙合方式也就足夠了。
壓縮螺簧15擁有一緊密繞制部分15a，它位于朝向繼電器盤16的一端或者說相應(yīng)于導(dǎo)電性針狀件14回縮方向的一端，而且在休止?fàn)顟B(tài)下保持緊密繞制狀態(tài)。緊密繞制部分向下延伸到與莖部14c頂端稍有重疊的地方，如顯示非工作狀態(tài)的圖6所示。以這種方式安置的壓縮螺簧15的線圈末端(下端，如圖所示)固定在導(dǎo)電性針狀件上毗鄰大直徑部分14b形成的突出部14d上；另一相應(yīng)于緊密繞制部分15a的線圈末端(上端，如圖所示)容納在一凹槽內(nèi)并緊靠凹槽的下表面，該凹槽形成于面向支撐孔13的繼電器盤16導(dǎo)電通路16a的一部分中。為了使壓縮螺簧15能夠平滑地進(jìn)行軸向形變，壓縮螺簧15的內(nèi)徑要比莖部14c的外徑稍大一些。
導(dǎo)電性針狀件14同樣要進(jìn)行摻銀鍍金處理或其它表面處理(例如鍍銠)，不僅在頭部14a上，而且在整個(gè)表面進(jìn)行。作為選擇，導(dǎo)電性針狀件14可以使用具有良好電學(xué)性能的材料(例如貴重金屬合金和銅合金)制成，以便不對(duì)電信號(hào)產(chǎn)生負(fù)面影響，同時(shí)可以僅對(duì)頭部進(jìn)行摻銀鍍金處理。壓縮螺簧15通常使用像鋼這樣具有彈簧特性的導(dǎo)電材料制成，但也要進(jìn)行上面提到的表面處理。
當(dāng)使用這樣的導(dǎo)電性針狀件進(jìn)行實(shí)際測(cè)試時(shí)，由絕緣板狀構(gòu)件12組成的支架下降到待測(cè)目標(biāo)17上，由于每個(gè)頭部14a的尖端被壓到相應(yīng)的焊盤17a上，以及壓縮螺簧15被壓縮，導(dǎo)電性針狀件14以合適的負(fù)荷開始接觸焊盤17a，負(fù)荷使其能夠穿透焊盤17a表面上形成的氧化膜。這時(shí)，如果在前面處理步驟中有任何一點(diǎn)焊料W沉積到焊盤17a的表面，作為接觸的結(jié)果，焊料W的一部分就可能粘到頭部14a上。但是，由于頭部14a上形成了一層能夠抵制焊料沉積的摻銀金屬層，使得順利地避免來自頭部14a要接觸的待測(cè)目標(biāo)的焊料轉(zhuǎn)移成為可能。
在測(cè)試過程中，電信號(hào)經(jīng)由導(dǎo)電性針狀件14和壓縮螺簧15從焊盤17a傳送到導(dǎo)電通路16a上，如圖8中箭頭I所示。因?yàn)閴嚎s螺簧15的內(nèi)徑比莖部14c的外莖稍大一些，螺簧15的壓縮迫使它在支撐孔13中彎曲呈蛇狀，因而使緊密繞制部分15a的內(nèi)圓周與莖部14c的外圓周表面相接觸。
因?yàn)榫o密繞制部分15a由緊密接觸的多匝線圈線組成，從導(dǎo)電性針狀件14傳到壓縮螺簧15上的電信號(hào)可以沿著壓縮螺簧的軸向傳送，如圖8所示，而無須沿著松散繞制的線圈線所限定的螺旋形路徑傳送，所以電阻和電感都減至最小。而且，壓縮螺簧15的下端繞制在突起部14d上，提供了一條相對(duì)于莖部14c所限定的電通路的替代或平行的電通路。這也有利于獲得由接觸探頭傳送的電信號(hào)的穩(wěn)定的低電阻。
在圖6所示的非工作狀態(tài)下，莖部14c的自由端與緊密繞制部分15a稍有重疊。它們也可以在更大長(zhǎng)度上相互重疊，或者不重疊。無論在何種情況下，一旦導(dǎo)電性針狀件14與焊盤17a發(fā)生接觸而稍有回縮，莖部14c就會(huì)與緊密繞制部分15a發(fā)生接觸，以便緊密繞制部分15a必定可與導(dǎo)電性針狀件14接觸，而無須考慮待接觸點(diǎn)高度的變化以及壓縮螺簧15對(duì)于每個(gè)導(dǎo)電性針狀件14壓縮形變的變化。
在前述的實(shí)施方案中，每個(gè)導(dǎo)電性針狀件的自由端由一尖錐端構(gòu)成，但如果待接觸目標(biāo)是焊球7a等等，它也可以由平端構(gòu)成，如圖9所示。這里，導(dǎo)電性接觸件14頭部14a’的圓柱端表面形成一層摻銀鍍金層18’，端面通過摻銀鍍金層與焊球7a相觸。
實(shí)施本發(fā)明的導(dǎo)電性接觸件并不僅限于上述幾種。下面參照?qǐng)D10描述本發(fā)明的第三種實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中，與前述實(shí)施方案相應(yīng)的部分用相同數(shù)字表示，不再重復(fù)說明。
圖10所示的導(dǎo)電性針狀件14不具備與前述實(shí)施方案中大直徑部分14b相應(yīng)的部分，但其它部分卻是類似的。壓縮螺簧15的一端通過纏繞在相應(yīng)導(dǎo)電性針狀件14的突出部14d上而與導(dǎo)電性針狀件14相連，另一端類似地與一完全相同且同軸安置的導(dǎo)電性針狀件14相連，這樣就形成了具有一對(duì)可動(dòng)端的接觸探頭。導(dǎo)電性針狀件14的這兩個(gè)頭部14a互相背對(duì)對(duì)方。
支架12確定了一個(gè)支撐孔13，用以容納壓縮螺簧15和兩個(gè)導(dǎo)電性針狀件14，它通過將一對(duì)塑料板狀構(gòu)件12a和12b堆疊起來而形成。板狀構(gòu)件12a和12b的上下表面各形成一個(gè)小直徑孔13a和13b，它們比支撐孔13其它部分的直徑更小，但可以滑動(dòng)地容納相應(yīng)頭部14a的圓柱部分。圖中每個(gè)頭部14a的圓柱部分與相應(yīng)的小直徑孔13a和13b之間存在縫隙，但這僅僅表示小直徑孔13a和13b的內(nèi)徑比頭部14a圓柱部分的外徑大，各部分之間的比率并不一定與實(shí)際裝置相一致。前述的那些實(shí)施方案也是如此。在本實(shí)施方案中，纏繞于突出部14d的壓縮螺簧的外圍部分抵在由支撐孔13與相應(yīng)的小直徑孔13a和13b所形成的肩部上，防止了導(dǎo)電性針狀件14從支撐孔13中脫出。
在圖10所示的實(shí)施方案中，圖的下半部是一電路板20，例如老化板，導(dǎo)電性針狀件14中的一個(gè)和齊平于電路板20其余部分的電路圖形20a相接觸。進(jìn)行測(cè)試時(shí)，接觸探頭移向圖的上半部所示的待測(cè)目標(biāo)，另一個(gè)導(dǎo)電性針狀件14與待測(cè)目標(biāo)21的測(cè)試盤21a彈性接觸。在測(cè)試過程中，兩個(gè)導(dǎo)電性針狀件14都處于圖中所示的下方導(dǎo)電性針狀件相似的狀態(tài)。
同樣是在這種情況下，在測(cè)試過程中，電信號(hào)從測(cè)試焊盤21a傳送到上方的導(dǎo)電性針狀件14上，進(jìn)而在電信號(hào)最終由下方的導(dǎo)電性針狀14傳送到電路圖形20a之前，它通過位于壓縮螺簧15中部的緊密繞制部分15b從上方導(dǎo)電性針狀件14的莖部14c傳送到下方導(dǎo)電性針狀件14的莖部14c。還是在這種實(shí)施方案中，導(dǎo)電通路穿過壓縮螺簧15的緊密繞制部分15b，并沿著壓縮螺簧15的軸向直線延伸。這樣，可以避免由于高頻信號(hào)在粗糙繞制部分沿螺旋形通路傳播而導(dǎo)致的電感和電阻的增加，從而可以減小電感和電阻。該實(shí)施方案可以通過減小至少是大直徑部分14b的長(zhǎng)度而使裝置的總長(zhǎng)度得以減小，導(dǎo)電性針狀件14這種形狀上的簡(jiǎn)化可以降低組合成本。
還是在圖10所示的實(shí)施方案中，導(dǎo)電性針狀件14的頭部14a以類似于前述實(shí)施方案的方式進(jìn)行摻銀鍍金處理。由于頭部14a上覆蓋了一層耐焊料沉積的摻銀鍍金層，即使在重復(fù)接觸待測(cè)目標(biāo)之后，也能避免頭部14a上的焊料沉積。
根據(jù)本發(fā)明，還可以有如圖11所示的第四種實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中，與前述實(shí)施方案相應(yīng)的部分用相同數(shù)字表示，不再重復(fù)說明。與圖10所示有兩個(gè)可動(dòng)端的實(shí)施方案不同，根據(jù)圖11所示的實(shí)施方案，僅用了一個(gè)導(dǎo)電性針狀件14，而將壓縮螺簧15的一螺旋端用作一個(gè)導(dǎo)電性接觸件。如圖11所示，壓縮螺簧15沒有連接單獨(dú)的導(dǎo)電性針狀件的線圈末端擁有一緊密繞制部分15a，它包括一毗鄰松散繞制部分或說壓縮螺簧主體部分的垂直部分，直徑與主體部分大致相等，還有一錐形部分，其較大端與垂直部分相連，另有一垂直小直徑部分15c，與錐形部分的較小端相連。
所以，根據(jù)圖11所示的實(shí)施方案，垂直小直徑部分15c與電路圖形20a相接觸。壓縮螺簧15從與導(dǎo)電性針狀件14的莖部14c稍有重疊的地方開始緊密繞制，直到由垂直小直徑部分15c所限定的外端為止。
還是在圖11中，壓縮螺簧15的緊密繞制部分15a與上方導(dǎo)電性針狀件14的莖部14c相接觸，所以傳導(dǎo)至導(dǎo)電性針狀件14上的電信號(hào)穿過了緊密繞制部分15a。所以，電信號(hào)沿壓縮螺簧15的軸向傳播，可以避免高頻信號(hào)沿螺旋形路徑傳播所導(dǎo)致的電感和電阻的增加。
仍然是在圖11所示的實(shí)施方案中，導(dǎo)電性針狀件14的頭部14a以類似于前述實(shí)施方案的方式進(jìn)行摻銀鍍金處理。由于頭部14a上覆蓋了一層耐焊料沉積的摻銀鍍金層，即使在重復(fù)接觸待測(cè)目標(biāo)之后，也能避免頭部14a上的焊料沉積。
根據(jù)本發(fā)明，還可以有如圖12所示的第五種實(shí)施方案。在圖12中，與前述實(shí)施方案相應(yīng)的部分用相同數(shù)字表示，不再重復(fù)說明。根據(jù)圖12所示的實(shí)施方案，該接觸探頭具有和圖10所示實(shí)施方案類似的兩個(gè)可動(dòng)端，但是省去了每個(gè)導(dǎo)電性針狀件14上的莖部14c。
支架包括一個(gè)主體，由中部板狀構(gòu)件12以及上下兩個(gè)板狀構(gòu)件23和24組成，上下兩個(gè)板狀構(gòu)件23和24分別整體地裝配在中部板狀構(gòu)件的上、下表面。中部板狀構(gòu)件12形成一個(gè)垂直孔，作為支撐孔13的主體部分。上下兩個(gè)板狀構(gòu)件23和24分別擁有小直徑孔23a和24a，均與主體支撐孔13同軸排列。壓縮螺簧15容納在主體支撐孔13內(nèi)。每個(gè)導(dǎo)電性針狀件14都包括下面幾個(gè)部分頭部14a，向外伸出相應(yīng)的小直徑孔23a和24a；大直徑部分14b，形成于頭部14a的內(nèi)端；以及突出部14d，從大直徑部分14b的尾部或者說內(nèi)端伸出，直徑比大直徑部分14b小。在主體支撐孔13與相應(yīng)的小直徑孔23a和24a之間形成環(huán)形的肩部，每個(gè)導(dǎo)電性針狀件14都被其限制在支撐孔中，并在大直徑部分14b所限定的外端與它們相接。每個(gè)導(dǎo)電性針狀件14的頭部14a由上下兩個(gè)相應(yīng)的板狀構(gòu)件23和24所提供的小直徑孔23a和24a滑動(dòng)地支撐。
在支架頂端的那個(gè)板狀構(gòu)件24上表面上放置了一個(gè)布線板25，如圖所示，它具有與支撐孔13同軸排列的通孔28。通孔28包括固定孔28a，具有較大的直徑并與小直徑孔24a相對(duì)；引線導(dǎo)孔28b，具有較小的直徑并背向小直徑孔24a。固定孔28a容納了一個(gè)圓板狀扁平部分26a，該部分形成于引線26的尾部，引線26由漆包線或其它單實(shí)心線構(gòu)成，用作信號(hào)傳輸線。扁平部分26a通過側(cè)向沖壓引線26的一端而形成，否則會(huì)引起塑性形變，扁平部分基本上形成板狀，確定了比引線26的直徑(漆包線的外徑)更大的直徑。
引線26通過具有較小直徑的引線導(dǎo)孔28b引出，從固定孔28a連續(xù)地穿過布線板25，與外電路27相連，外電路27可以由測(cè)量?jī)x器構(gòu)成。引線導(dǎo)孔28b有尺寸上的限制，以使扁平部分不能通過而允許引線26的其余部分通過。因此，由于固定孔28a和引線導(dǎo)孔28b所確定的肩部的約束，防止了容納在固定孔28a中的扁平部分26a被拉出固定孔28a。
扁平部分限制在固定孔28a中的引線26的軸向端面26b位于固定孔28a內(nèi)，以便直接面對(duì)小直徑孔24a，導(dǎo)電性針狀件14的頭部14a可以彈性地接觸引線26的端面26b。
還是在圖12所示的實(shí)施方案中，導(dǎo)電性針狀件14的頭部14a以類似于前述實(shí)施方案的方式進(jìn)行摻銀鍍金處理。由于頭部14a上覆蓋了一層耐焊料沉積的摻銀鍍金層，即使在重復(fù)接觸待測(cè)目標(biāo)之后，也能避免頭部14a上的焊料沉積。
根據(jù)本發(fā)明，還可以有如圖13所示的第六種實(shí)施方案。在圖13中，與前述實(shí)施方案相應(yīng)的部分用相同數(shù)字表示，不再重復(fù)說明。根據(jù)圖13所示的實(shí)施方案，該接觸探頭具有和圖10所示實(shí)施方案類似的兩個(gè)可動(dòng)端，由圖可見，下方的導(dǎo)電性針狀件14與圖6中的類似，而上方的導(dǎo)電性針狀件14取消了莖部14c。在本例中，用以維持導(dǎo)電性針狀件14和壓縮螺簧15的支架通過將兩個(gè)板狀構(gòu)件12a和12b堆疊起來而形成，與圖6所示的實(shí)施方案類似；有一個(gè)支撐孔13穿過互相覆蓋的板狀構(gòu)件12a和12b的厚度。支撐孔13包括分別形成于上表面和下表面的小直徑孔13a和13b，其直徑小于支撐孔13。
兩個(gè)導(dǎo)電性針狀件14以相似的方式與壓縮螺簧15的兩端相連，如圖6所示，但是其相應(yīng)于上方導(dǎo)電性針狀件14的上方緊密繞制部分15a比突出部14b的軸向長(zhǎng)度長(zhǎng)，而下方緊密繞制部分15b僅由數(shù)匝線圈線組成，以纏繞在相應(yīng)的突出部14d上。壓縮螺簧15和兩個(gè)導(dǎo)電性針狀件14的大直徑部分14b容納在支撐孔13內(nèi)，通過在支撐孔13和小直徑孔13a和13b之間確定的肩部對(duì)大直徑部分14b的限制，避免了導(dǎo)電性針狀件14的脫出。
如圖中所示，在上方板狀構(gòu)件12a的上表面放置了一個(gè)繼電器盤16，作為信號(hào)交換裝置，用來中繼電信號(hào)，這與圖6所示的實(shí)施方案相似。形成于繼電器盤16內(nèi)的導(dǎo)電通路面向小直徑孔13的表面需要與導(dǎo)電性針狀件14頭部14a的尖端相接觸，所以做成與繼電器盤16的下表面(與底板部件12a的交界面)相平齊，如圖所示。
根據(jù)圖13所示的實(shí)施方案，在圖13所示的非工作狀態(tài)下，上方緊密繞制部分15a的末端(圖中所示的下端)與下方導(dǎo)電性針狀件14莖部14c的上端相接，如圖所示。因此，當(dāng)下方導(dǎo)電性針狀件14開始接觸焊盤17a時(shí)，正如表示電信號(hào)傳播的箭頭J所指示的，在壓縮螺簧15和每個(gè)導(dǎo)電性針狀件14之間僅有一個(gè)滑動(dòng)接觸點(diǎn)D，可以使導(dǎo)電通路上電阻的波動(dòng)減至最小。而且，電信號(hào)也無需沿著螺旋形路徑傳播。
還是在圖13所示的實(shí)施方案中，導(dǎo)電性針狀件14的頭部14a以類似于前述實(shí)施方案的方式進(jìn)行摻銀鍍金處理。由于頭部14a上覆蓋了一層耐焊料沉積的摻銀鍍金層，即使在重復(fù)接觸待測(cè)目標(biāo)之后，也能避免頭部14a上的焊料沉積。
在上面所述的這些實(shí)施方案中，銀的含量為0.01％～8％；但是，在螺簧狀導(dǎo)電性接觸件的情況下更優(yōu)選2％～6％，在針狀導(dǎo)電性接觸件的情況下優(yōu)選0.5％～2％。在前述的這些實(shí)施方案中，對(duì)導(dǎo)電性接觸件進(jìn)行了摻銀鍍金處理，但也可以采用其它表面處理方法。例如，鍍銠也可以有效地減少導(dǎo)電性接觸件上的焊料沉積，并獲得類似的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，可以有許多應(yīng)用，例如用作測(cè)試具有焊料沉積的焊球或焊接接頭的半導(dǎo)體器件和電路板的裝置，或用作半導(dǎo)體器件的電管座，在這些應(yīng)用當(dāng)中，從待測(cè)目標(biāo)到導(dǎo)電性接觸件上的焊料轉(zhuǎn)移得以減少，在必須清除焊料沉積之前導(dǎo)電性接觸件可能的使用次數(shù)得以增加。因此，測(cè)試線的運(yùn)行時(shí)間得以增加，維護(hù)費(fèi)用得以降低。
盡管只依據(jù)其具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是顯然的是，對(duì)一個(gè)熟練的技術(shù)人員來說，不超出本發(fā)明范圍的各種更改和變體都是可行的，在后附的權(quán)利要求書中將闡明這個(gè)范圍。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電性接觸件，用于通過應(yīng)用到待接觸目標(biāo)上而建立電接觸，它包括一層耐焊料沉積的高導(dǎo)電性材料，該層材料至少形成在所述導(dǎo)電性接觸件的導(dǎo)電性接觸部分上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)電性接觸件，其中，所述層通過鍍膜形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)電性接觸件，其中，所述高導(dǎo)電性材料基本上由摻銀的金構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的導(dǎo)電性接觸件，其中，金中摻入0.01％～8％的銀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)電性接觸件，其中，所述的導(dǎo)電性接觸件可以以以下幾種形式組成的組中的一種構(gòu)件存在，包括具有尖端的螺簧、針狀件，以及具有平端的棒狀件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)電性接觸件，其中，所述的導(dǎo)電性接觸件由鋼制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)電性接觸件，其中，所述的導(dǎo)電性接觸件呈壓縮螺簧形式，并且在形成所述螺簧的線圈線上形成所述的耐焊料層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)電性接觸件，其中，所述的導(dǎo)電性接觸件呈壓縮螺簧形式，其具有由緊密繞制的數(shù)匝線圈線所構(gòu)成的接觸部分，在所述緊密繞制的數(shù)匝線圈線的外表面形成所述的耐焊料層。
全文摘要
一種導(dǎo)電性接觸件,用于測(cè)試具有焊球或焊料沉積端的半導(dǎo)體器件和電路板的設(shè)備,或者用作半導(dǎo)體器件的管座;其中,至少在該導(dǎo)電性接觸件的導(dǎo)電性接觸部分鍍上一層與焊料不相容的高導(dǎo)電性材料,以減小從待接觸元件到接觸部分的焊料沉積,并顯著地增加在沉積的焊料總量增加到需要清除之前可進(jìn)行的接觸次數(shù),由此提高檢測(cè)線的工作效率并降低維護(hù)費(fèi)用。
文檔編號(hào)H05K7/10GK1386197SQ01802211
公開日2002年12月18日 申請(qǐng)日期2001年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月28日
發(fā)明者風(fēng)間俊男 申請(qǐng)人:日本發(fā)條株式會(huì)社