CN1206511A - 电接触单元 - Google Patents

Abstract

根据本发明的电接触单元1,包括一个装有弹性螺旋形导电元件3的绝缘基板2。各螺旋形导电元件可以包括少数几圈(例如单圈)的螺旋导线,并且有一个固定在基板2上的中间部分和一对从基板两侧伸出的轴向伸出部分。基板2相对于半导体器件4和电路板6以如下方式固定,使得各螺旋形导电元件的两端与通过焊接固紧在半导体器件4下表面上的用作端子的导电球4以及形成在位于该球相对位置的电路板6上的端子图案7弹性啮合。由于螺旋形导电元件的圈数可根据需要减少,以致于无需电流通过具有不利的大量圈数的通路,因而该导电元件的电感和电阻可以最大限度降低,并能保持该导电元件以足够的弹性。

Description

电接触单元

技术领域

本发明涉及一种电接触单元，可用作测试半导体器件的接触探针，半导体器件的插座以及电连接件。

发明背景

通常，在一绝缘基板两侧具有伸出的活动接触件的电接触单元已有人提出，用作对电子元件和印刷电路板的导电图案进行电测试的接触探针单元，半导体器件的插座以及电接插件。在采用此种活动接触件的典型接触探针单元中，在多个支架的每一个中都同轴地装有一压缩螺旋弹簧，以便在支架轴向的两个相反端产生一对接触针形件。接触针形件和压缩螺旋弹簧的相应端一般彼此焊接在一起。这样，由一个接触针形件接收的电信号可通过压缩螺旋弹簧传输至另一接触针形件。

然而，当通过接触探针单元的电信号处于高频范围(例如从10MHz至几个GHz)时，由于电流通过螺旋形导电件传导，会产生一些不利影响。更具体地说，当高频信号通过螺旋形导电件传输时，会产生电感负载。而且，所导致的延伸导电通路会给被探测信号产生电阻负载。

考虑到现有技术的这些问题，本发明的主要目的在于提供一种电感和电阻都很低的电接触单元。

发明概述

为实现此目的，本发明提供一种用于在一对互相相对的待接触部件之间传导电流的电接触单元，其包括：一基板，带有多个贯穿该基板的通孔；通过相应的一些通孔的多个螺旋形弹性导电元件；用于使这些螺旋形导电元件彼此绝缘的绝缘装置；各个螺旋形导电元件包含有一紧固安装在相应通孔中的中间部分和一对从基板两侧伸出的轴向伸出部分。

因此，各导电元件可单独地由一导电压缩螺旋弹簧件构成，并且可使导电通路的长度最大限度地减小。其结果是，可最大限度减小其电感和电阻。当半导体器件的插座中采用此电接触单元时，可最大限度降低插座高度。

根据本发明的优选实施例，各螺旋形导电元件的所述每一部分包含大约不超过一圈。

该导电元件的电感随着其圈数的增加而增加。因此，通过最大限度地减少导电元件的圈数且保持其所需弹性，可以既达到所需的高频特性也具有满意的弹性。

根据本发明的另一优选实施例，各螺旋形导电元件包含大约不超过一圈。根据此实施例，可获得很高的所需高频特性。

根据本发明的另一方面，各螺旋形导电元件的中间部分被模制插在绝缘基板中。或者，各通孔由导电通孔构成，并且各螺旋形导电元件的中间部分被焊接或钎接在相应通孔中。

当需要高接触压力时，螺旋形导电元件的至少一个轴向伸出部分可以由从基板主表面以一定角度伸出的导线端构成。当需要接触压力尽量小时，螺旋形导电元件的至少一个轴向伸出部分由以一定角度朝向基板主表面延伸的导线端构成，或者螺旋形导电元件的至少一个轴向伸出部分由基本上平行于基板主表面延伸的导线端构成。

由参照附图的下述说明，将清楚这些及其它特色和优点。

附图的简要说明

现在参照附图对本发明加以说明，其中

图1(a)是应用本发明的用于半导体器件的一插座的主要部件的放大侧剖面图；

图1(b)是从图1(a)的箭头1a方向观看的平面图；

图1(c)为主要表示图1所示用于半导体器件的该插座的使用方式的放大侧剖面图；

图2(a)是作为图1实施例的改进实施例给出的用于半导体器件的插座的主要部件的放大侧剖面图；

图2(b)为主要表示图2(a)所示用于半导体器件的该插座的使用方式的放大侧剖面图；

图3(a)是表示图1实施例的替代实施例的放大侧剖面图；

图3(b)为主要表示图3(a)所示用于半导体器件的该插座的使用方式的放大侧剖面图；

图4(a)是表示图2实施例的替代实施例的放大侧剖面图；

图4(b)为主要表示图4(a)所示用于半导体器件的该插座的使用方式的放大侧剖面图；

图5(a)类似于图1(a)，表示采用含有多圈的螺旋形导电元件的实施例；

图5(b)类似于图1(b)，表示采用含有多圈的螺旋形导电元件的实施例；

图6(a)类似于图2(a)，表示采用含有多圈的螺旋形导电元件的实施例；

图6(b)类似于图2(b)，表示采用含有多圈的螺旋形导电元件的实施例；

图7(a)类似于图3(a)，表示采用含有多圈的螺旋形导电元件的实施例；

图7(b)类似于图3(b)，表示采用含有多圈的螺旋形导电元件的实施例；

图8(a)类似于图4(a)，表示采用含有多圈的螺旋形导电元件的实施例；

图8(b)类似于图4(b)，表示采用含有多圈的螺旋形导电元件的实施例；

图9类似于图1(c)，表示图1实施例的另一种使用方式；

图10类似于图2(b)，表示图2实施例的另一种使用方式；

图11类似于图3(b)，表示图3实施例的另一种使用方式；

图12类似于图4(b)，表示图4实施例的另一种使用方式；

图13类似于图5(b)，表示图5实施例的另一种使用方式；

图14类似于图6(b)，表示图6实施例的另一种使用方式；

图15类似于图7(b)，表示图7实施例的另一种使用方式；

图16类似于图8(b)，表示图3实施例的另一种使用方式；

图17(a)类似于图3(a)，图17(b)类似于图3(a)，两者都表示图3实施例的替代实施例；

图18(a)类似于图4(a)，图18(b)类似于图4(a)，两者都表示图4实施例的替代实施例；

图19(a)类似于图5(a)，图19(b)类似于图5(a)，两者都表示图5实施例的替代实施例；

图20(a)类似于图6(a)，图20(b)类似于图6(a)，两者都表示图6实施例的替代实施例；

图21为表示插座使用方式的局部透视图；

图22为图21插座的侧剖面图；

图23为类似于图1(a)的视图；以及

图24为类似于图2(a)，表示图23实施例的改进实施例。

最佳实施例的详细描述

下面参照附图说明本发明的最佳实施例。

图1(a)是半导体器件用的插座1的主要部分的放大剖面图。用于半导体器件的该插座1，主要由装有多个弹性螺旋形导电元件3的绝缘基板2构成。为便于说明起见，该图以及其他绝大多数附图均只画出了多个导电元件中的一个。该螺旋形导电元件3由一在一定程度上沿轴向延伸的大约为单圈的弹性压缩螺旋件构成，其螺旋间距或螺距小于绝缘基板2的厚度，使得螺旋形导电元件3的两端从绝缘基板2的两端伸出，并使得螺旋形导电元件3的剩余中间部分通过模制固定嵌在绝缘基板2中。然而，该螺旋形导电元件3也可包含稍微小于一圈或者包含稍微多于一圈。

图1(c)中画出了用于半导体器件的该插座1的使用方式。如图所示，在作为待接触的互相相对部件的半导体器件4和电路板6之间，插入根据本发明的电接触单元实施例构成的插座1。多个导电球5通过焊接或其他方式固定在半导体器件4的下表面上，作为半导体器件4的引线端，且在与半导体器件4相对设置的电路板6上设置有导电端子图案7，作为另一个有待电接触的部件。半导体器件4可以直接用于本发明，也可以装置在BGA．CSP或其它封壳内再用于本发明中。

插座1如此置于球5和端子图案7之间，使得螺旋形导电元件3的两端分别与球5和端子图案7弹性接触。半导体器件4和电路板6固定在一个图中未画出的支架上，以使螺旋形导电元件3由基板2伸出的部分产生一定程度的弹性弯曲。

其结果是，螺旋形导电元件3的轴向端部分别弹性地紧靠在球5和端子图案7上。球5一般由一个焊接球构成，且其弹性力足以破坏其表面氧化膜以便能建立稳定的电接触。具体地说，在此实施例中，螺旋形导电元件的轴向伸出部分各包括一个从基板主表面以一定角度伸出的导线端。根据此实施例，由于螺旋形导电元件3的各轴向端是弧形的，所以在构成导电元件3的螺旋导线中既产生弯曲形变也产生扭曲形变，从而产生一个较强的而且持久的弹性力。即使当螺旋形导电元件3从基板2伸出一定长度，其轴向分量也是相当有限的，从而可以容易地将插座1的整个高度控制在一个较小值。

图2表示图1实施例的一种改型。与前述实施例相对应的部件以相同的附图标记表示，并且为简便起见省略了这些部件的某些说明。参见图2(a)，螺旋形导电元件13由绝缘基板2以类似方式支承，但其导电元件13伸出绝缘基板2的部分13a的长度都比图1中所示要长，并且其每个端部13a盘绕在相对于与螺旋形导电元件3轴线垂直的平面或者基板2的主表面成一定程度倾斜的平面内。换句话说，螺旋形导电元件的轴向伸出部分各包含一个以一定角度朝向基板主表面延伸的导线端。也可以是，螺旋形导电元件的轴向伸出部分各包含一个基本上平行于基板主表面延伸的导线端。

由于这种结构，当螺旋形导电元件3以与图1中所示相同的方式与球5和端子图案7相接触时，螺旋形导电元件3在各种情况下均以平面(或线)接触形式紧靠在球5和端子图案7上，如图2(b)所示。因为其表面没有任何氧化膜或者因为氧化膜非常薄，所以这对于避免待接触部件的任何损害时是有益的。另外，当各个端部13a盘绕在一个相对于基板2主表面一定程度倾斜的平面内时，由于在螺旋形导电元件3的尖锐的螺旋导线端紧靠在待接触部件之前，其每个轴向伸出部的弧形截面的中间部分紧靠在待接触部件上，所以可最大限度减少对待接触部件的损害。

在图1和2所示的实施例中，插座被简单地置于待接触部件之间，但是也可以将插座1的一端通过焊接等方式固定在待接触部件之一(在所示实施例中为电路板6)上，如图3和4所示。在所示实施例中，用作半导体器件4引脚的球5的接触方式与图1和2中所示类似。

在图1至4所示的各螺旋形导电元件3和13中，在螺旋导线的整个长度上具有大约一圈螺旋。因此，其电流不会通过多圈螺旋通路传导，而是沿基本上为直线的通路传导，以致于与采用具有多圈的螺旋形导电通路的结构相反，可以避免电感的增加，并且可以减小其整个轴向长度。其整体电阻也可以得到降低。

图5和6表示采用具有多圈的螺旋形导电元件23和33的实施例。与前述实施例中部件相对应的部件，以相同的附图标记表示，并且为简便起见省略了这些部件的某些说明。在这些实施例中，螺旋形导电元件23或33伸出绝缘基板2的部分，包含大约一圈螺旋线。绝缘基板2上设有通孔2a，各通孔2a的内表面镀有导电材料从而形成一导电通孔8。螺旋形导电元件23或33的中间部分装在导电的通孔8中，并且通过焊接、钎接或类似方式固定其上。上面提到的螺旋形导电元件23或33伸出绝缘基板2的部分，更确切地被限定为能够弯曲的部分。

图5中螺旋形导电元件23伸出绝缘基板2的部分的形状与图1中所示相似，而且图6中螺旋形导电元件33伸出绝缘基板2的部分与图2中所示相似。图5和6所示实施例的工作方式也与图1(c)和2(b)所示实施例相似，并且表示在图5(b)和6(b)中。这些实施例关于其待接触球的优点与前述实施例中类似。同样，螺旋形导电元件33伸出绝缘基板2的部分33a与图2中所示伸出部分13a的形状相似，其优点也类似于图2所示实施例。

图5和6中的螺旋形导电元件23和33在其总长度上各包含多圈，但是由于螺旋形导电元件23或33容纳在绝缘基板2中的部分被焊接或钎接在导电通孔8中，所以电流直线通过通孔8。因此，即使螺旋形导电元件23或33具有多圈，其电流的流动也基本上直线通过通孔8，并且跨越绝缘基板2的厚度通过大致最短的可能通路，从而可以显著地降低其电感。

将螺旋形导电元件23或33固定至导电通孔8中的这种结构，与需要将螺旋形导电元件模制插入或者以其它方式固定在绝缘基板上的实施例相反，可简化将螺旋形导电元件23或33安装至绝缘基板2上的过程。如果通孔8的镀覆材料包括钎料，则通过焊接组装螺旋形导电元件23或33可进一步简化。

图7和8表示不同的实施例，其中采用了图5和6所示的螺旋形导电元件23或33，且其插座都通过焊接或类似方式在其一侧固定至待接触部分之一(在这些情况下为电路板6)上，与图3和4中情况类似。图号后的共同字母(a)和(b)表示不同实施例之间的相互对应关系。与前述实施例中相对应的部件以相同的附图标记表示，并且为简便起见省略了这些部件中一部分的详细说明。

图7和8所示实施例具有与前述实施例类似的优点。通过使螺旋形导电元件23或33在电路板6一端的螺旋的外径略大于通孔8的内径，可以防止螺旋形导电元件23或33如图中所示向上运动出通孔8，并且可以简化螺旋形导电元件23或33的轴向定位。

待接触部件在图1至8所示实施例中包括球5和端子图案7，但是这不应限制待接触部件的可能结构。例如，图9至16表示的实施例中，半导体器件4设有接触面(端子图案)9作为半导体器件4的引脚，以替代前述实施例中采用的球5。图9至16按顺序对应于图1(b)至8(b)，但是因为图9至16所示插座1的结构本身与前面实施例中的相应插座并无不同，所以与前面实施例相对应的部件简单地以相同的附图标记表示，并且不再重复其详细说明。这些实施例的优点与前面实施例同样并无不同，其唯一区别仅在于待接触部件之一的形状。

图17至20所示实施例中，绝缘基板2通过使用可包含粘合剂的密封胶10固定至电路板6上，而不是象图3至6所示实施例的情况那样将插座1的螺旋形导电元件3之一焊接在电路板6的端子图案上，从而使螺旋形导电元件3之一可以弹性地啮合在电路板6的端子图案7上。类似地，附有(a)的图号互相对应，附有(b)的图号也互相对应。

按照这种结构，与采用钎料的情况相比，可最大限度减少钎料或铅的使用，但是这些实施例的接触性能与图1和2所示实施例的相似。

螺旋形导电元件的材料可以优选包括铜基或金基材料或者高强钢丝，根据所需的电特性和耐久性以及应用场合的重要性决定。

上述实施例都是就单个螺旋形导电元件而言加以说明的，但是当用于LSI插座时，与LSI引脚数目相对应的多个此种螺旋形导电元件按矩阵设置。这种实施例表示在图21和22中。

图21是插座一部分的局部透视图，图22是插座主要部分的侧剖面图。在此实施例中，插座主体11由导电金属材料制成，以金属板冲孔的方式在此插座主体11中形成多个孔。在各个孔中按共轴排列固定设有管状绝缘部件12。在各管状绝缘部件12的内表面上以与图20所示实施例类似地方式制成导电通孔8。螺旋形导电元件33通过各个通孔8，并通过例如焊接方式固定其中。插座主体11利用密封胶10固着在电路板6上，使得螺旋形导电元件33的一个伸出端33a弹性啮合至电路板6上形成的端子图案7上。插座主体11的一部分通过接地线15与电路板6的接地端图案14电连接，使得插座主体11可靠地接地。

通过如此制成插座，即使在高频信号通过这些螺旋形导电元件时，也可能避免相邻螺旋形导电元件之间的电干扰。

图23类似于图1(a)为表示本发明再一个实施例的附图。在此图中，省略了待接触部件的图示，并且与前述实施例中部件相对应的部件，以相同的附图标记表示。

螺旋形导电元件43包括一紧固在绝缘基板2上的部分，和一对从绝缘基板2的相应两侧伸出的部分，每个部分包含多圈。例如，整个导电元件可以具有十圈。当待处理信号的频率较低时，通过具有多圈的螺旋线传导电流不会产生任何显著的不利影响。导电元件中含有大量圈数，具有在与待接触部件接触时提供充分弹性的优点。换句话说，应当根据所需的弹性和高频特性的相对重要性，选择导电元件的圈数。

图24类似于图2(a)，表示根据图23改进的实施例。在此图中，也省略了待接触部件的图示，并且与前述实施例中部件相对应的部件，也以相同的附图标记表示。

图24的螺旋形导电元件53的圈数与图23的螺旋形导电元件43的圈数相同，并且以类似方式支承在绝缘基板2中。因此，该实施例具有类似于图23中所示实施例的优点。另外，螺旋端53与图2实施例的螺旋端相似，因而此实施例具有类似于图2中所示实施例的优点。

上述实施例为用于半导体器件的插座的应用，但是本发明并不局限于这些应用，而是可以应用于在例如半导体器件等电子元件之间进行电连接的宽范围的应用场合，包括用作半导体器件的电连接件。

Claims (14)

1．一种用于在一对互相相对的待接触部件之间传导电流的电接触单元，包括：

一基板，带有多个贯穿其中的通孔；

多个螺旋形弹性导电元件，其通过相应的上述一些通孔；和

绝缘装置，用于使所述这些螺旋形导电元件彼此绝缘；

所述各个螺旋形导电元件包含有一紧固安装在相应通孔中的中间部分，和一对从所述基板两侧伸出的轴向伸出部分。

2．根据权利要求1所述的电接触单元，其中，所述螺旋形导电元件的上述每一部分包含大约不超过一圈。

3．根据权利要求1所述的电接触单元，其中所述各螺旋形导电元件包含大约不超过一圈。

4．根据权利要求1所述的电接触单元，其中所述基板由一个绝缘基板构成，并且各所述螺旋形导电元件的所述中间部分固紧在相应通孔中。

5．根据权利要求4所述的电接触单元，其中所述各螺旋形导电元件的所述中间部分被模制插在所述绝缘基板中。

6．根据权利要求4所述的电接触单元，其中各所述通孔由导电通孔构成，并且各所述螺旋形导电元件的所述中间部分被焊接或钎接在相应通孔中。

7．根据权利要求4所述的电接触单元，其中所述基板由导电金属板制成，并且在各所述通孔中装有管状绝缘件，用于容纳相应一个所述螺旋形导电元件。

8．根据权利要求1所述的电接触单元，其中所述螺旋形导电元件的至少一个所述轴向伸出部分，由从所述基板主表面以一定角度伸出的导线端构成。

9．根据权利要求1所述的电接触单元，其中所述螺旋形导电元件的至少一个所述轴向伸出部分，由以一定角度伸向所述基板主表面的导线端构成。

10．根据权利要求1所述的电接触单元，其中所述螺旋形导电元件的至少一个所述轴向伸出部分，由基本上平行于所述基板主表面延伸的导线端构成。

11．根据权利要求1所述的电接触单元，其中所述螺旋形导电元件的至少一个所述轴向伸出部分，由围绕该导电元件中心轴盘绕的导线端构成，使得其所限定的外径略大于相应通孔的相关内径。

12．根据权利要求1所述的电接触单元，还包括用于将所述基板以与电路板之间限定的既定间距安装在电路板上的装置。

13．根据权利要求1所述的电接触单元，其中所述的电接触单元适用作将半导体器件安装于电路板上的插座。

14．根据权利要求1所述的电接触单元，其中所述的电接触单元适用作将一对相对组的待接触部件加以电连接的电连接器。

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