[發明專利]扁平柱塞圓筒測試探針

有效

• 申請號: 201080005905.8
• 申請日: 2010-01-15
• 公開（公告）號: CN102301250A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 馬克·A·斯沃特;史蒂夫·B·薩金特;查爾斯·J·約翰斯通
• 申請（專利權）人: 特拉華資本構造公司
• 主分類號: G01R31/06
• 分類號: G01R31/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 陳煒;李德山

技術領域

本發明涉及形成電互連的電接觸探針，更具體地，涉及具有扁平柱塞和圓筒的接觸探針。

背景技術

傳統的彈簧加載接觸探針通常包括：可移動的圓形柱塞和具有用于容納該柱塞的擴大的直徑部分的開口端的管形筒，以及用于使柱塞的行程在筒中偏移的彈簧。柱塞軸承可滑動地與筒的內表面相接合。通過筒開口端附近的彎邊，擴大的軸承部分保持在筒內。柱塞通常通過彈簧向外偏移一段選定的距離，并且可以在逆著彈簧的力的作用下向內偏移或壓縮到筒中一段選定的距離。柱塞對筒的軸向偏移和側向偏移防止了在柱塞與筒之間的沒有接觸的錯誤開口或間斷點。柱塞通常是實心的并且包括用于與受測電氣設備相接觸的頭或尖端。筒還可以包括與該筒的開口端相對的尖端。

筒、柱塞和尖端形成了測試裝備與受測電氣設備之間的電互連，因而是由導電材料制成的。典型地，探針被配合到穿透測試板或測試座的厚度所形成的腔中。通常，使得待測電氣設備的接觸側如集成電路與如下的柱塞尖端進行壓力接觸：該柱塞尖端突出穿過測試板或測試座的一側以用于產生對電氣設備的彈簧壓力。使得連接到測試裝備的接觸板與從測試板或測試座的另一側突出的柱塞的尖端相接觸。測試裝備將信號傳輸到接觸板，在該處，這些信號通過測試探針的互連從接觸板傳輸到正被測試的設備。在測試了電氣設備之后，釋放由彈簧探針所施加的壓力，并且設備不再與每個探針的尖端相接觸。

制作傳統彈簧探針的工藝涉及到分別生產壓縮彈簧、筒和柱塞。對壓縮彈簧進行卷繞和熱處理來生產具有精確尺寸和受控的彈簧彈力的彈簧。通常，在車床上車柱塞并對柱塞進行熱處理。有時候還對筒進行熱處理。筒可以在車床中或通過深沖壓工藝來形成。可以對所有的元件都進行電鍍工藝處理，從而增強傳導性。彈簧探針元件或者是手工裝配的，或者是通過自動工藝裝配的。

測試集成電路的重要方面是：集成電路是在高頻條件下被測試的。因而，在測試裝備和集成電路之間需要阻抗匹配從而避免高頻信號的衰減。考慮到測試座之內的空間是極小的，為了避免高頻信號的衰減，由探針形成的電互連的長度必須保持在最小。為了處理這個問題，開發了具有比傳統探針更短長度的外部彈簧探針。外部彈簧探針包括兩個分開的部分，每部分都有尖端和凸緣。接觸元件與每個尖端相對而從探針部分延伸出來。兩個接觸元件相互接觸，彈簧被夾在圍繞著接觸元件的兩個凸緣之間。通常地，第一接觸元件是筒，而第二接觸元件是軸承表面。軸承表面可滑動地接合到筒的內表面。這些探針被配合到在測試期間使用的測試座中所形成的腔中。與這些類型的外部彈簧探針相關聯的問題是由于昂貴的機械加工而引起的制造費用。

為應對上述問題，設計了具有扁平的元件的外部彈簧探針，該扁平的元件可以通過沖壓而經濟地生產出來。通常地，這些設計結合了正交連接的兩個元件，并且這兩個元件之間的電通路通過了突出的端表面。這種設計的問題在于：元件磨損相當快并且壽命短，需要經常替換。

非正交地連接的外部彈簧接觸組件具有兩個由外部彈簧圍繞的、可移動的且線性重疊的接觸構件或柱塞。每個柱塞都有接觸部分和尾部分，其中，尾部分具有在裝配時越過彈簧內側的相對的扁平柱塞尾部分并與該扁平柱塞尾部分相接觸的扁平面。彈簧具有如下的端線圈：這些端線圈壓在相對的柱塞中的每個之上，以防止柱塞與彈簧分離，由此使柱塞接觸部分和尾部分相對于彈簧的各個端部被固定。當彈簧被壓縮時，利用彈簧的自然扭轉移動，貫穿接觸組件的壓縮沖程，柱塞尾部分的各個扁平面始終保持接觸。相對的扁平的部分之間的接觸防止了彈簧的扭曲或扭轉移動轉到接觸部分上的尖端。對自然扭曲的對抗增強了元件的導電性，這又改進了彈簧接觸組件的性能。彈簧還可以具有沿著彈簧長度方向的減小了直徑的線圈部分，以進一步約束柱塞尾部并增強兩個柱塞之間的相互作用，或者，可以通過增加彈簧中的偏置線圈部分來產生進一步的偏移效應。

以總體上圓柱形狀所形成的各個柱塞都借助了車床、螺絲機或其他類似制造裝備。以總體上扁平的形狀形成的柱塞借助了用于產生基本二維的幾何形狀的沖壓、蝕刻、光刻蝕法或其他類似制造技術。

扁平的探針配置和圓的探針配置分別具有各自的優點和缺點。因此，需要有結合了兩種類型探針的優點的混合探針。

發明內容

本發明涉及具有扁平柱塞、圓柱形的筒和壓縮彈簧的彈簧接觸組件，其中，柱塞具有偏移部件以改進與筒的接觸。接觸尖端可以有包括波洛尼亞(bologna)切割尖端在內的多種配置。微滑臂部件可以添加到柱塞、添加到筒、或者作為附加元件，以改進柱塞與筒之間的內部接觸。彈簧具有協助使柱塞在筒之內進行偏移的端線圈。