專利名稱：接觸器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有能把半導體組件的基板的電接點和布線板的導體部進行電連接的接觸彈簧的導電性接觸器(conductive contactor，以下稱接觸器)。
背景技術：
圖1-圖3B表示現有的縱型接觸器100。圖1是接觸器100的平面圖、圖2是接觸器100的重要部分截面圖；圖3A是表示為了進行半導體組裝件P的通電測試而在所述組裝件P和布線板4之間裝入接觸器100之后的狀態(tài)的截面圖；圖3B是表示為了得到所述通電測試必須的接觸電阻而施加外部壓力后的狀態(tài)下的截面圖。
所述接觸器100由接觸彈簧2和托架6以及懸浮式導向板5(floatingguide plate，以下稱為導向板)構成，所述接觸彈簧2如圖1所示成矩陣式配置、如圖2所示上下方向長且有許多(數十～數千根)根；所述托架6為板狀，保持所述彈簧2的下部并對布線板4的導體部4a進行定位；所述懸浮式導向板5把彈簧2的上部捕捉導向，使其與半導體組裝件P的基板P1的背面的接點P2對中。
所述各個接觸彈簧2，如圖2所示，具有直徑比較大并稍長的體部2C和從此體部2c的上端部向上方延伸出的比較小的直徑的頸部2a和從體部2c的下端部縮徑為錐形并向下延伸出的稍短的腳部2b，并且，從體部2c向頸部2a變徑形成肩部2d，從體部2c向腳部2b變徑而形成坐部2e。接觸彈簧2由繞成螺旋彈簧的單一的導電型彈簧鋼線構成，在彈簧2的常態(tài)(即無負荷狀態(tài))，除去上下的端部的體部2c的中間部是由節(jié)距比鋼線徑大的線圈(以下稱節(jié)距線圈)構成的，剩下的部分(即，頸部2a和體部2c的上端部、下端部和腳部2b)是由有與鋼線徑實質上相同節(jié)距的線圈(以下稱閉式線圈)構成的。閉式線圈的部分與相鄰的圈線之間無縫隙地接觸、可作為筒狀導體發(fā)揮功能。
托架6如圖2所示，有互相平行的上側面6a和下側面6b，并有下側彈簧保持孔7和貫穿孔7d，所述下側彈簧保持孔7口徑大于彈簧體部2c，在上側面開口，并向下延伸；所述貫穿孔7d口徑小于彈簧坐部2e，在下側面6b開口并與保持孔7連通，利用從保持孔7向貫穿孔7d的縮徑變化形成錐形狀的段部11。
把接觸彈簧2放入保持孔7后，在所述座部2e在所述段部11入座的狀態(tài)下彈簧2停止下來，由保持孔7保持直立狀態(tài)、彈簧2的上半部分從托架上側面6a突出來，腳部2b的下端從托架下側面6b突出來。
導向板5也如圖2所示，有相互平行的上側面5a和下側面5b，并有在下側面開口并向上方延伸的口徑比彈簧體部2c大的彈簧保持孔9和在上側面開口并向下方延伸的口徑比彈簧體部2c小并與保持孔9連通的導向孔3，利用從保持孔9向導向孔3縮徑變化形成錐狀的段部8。
此導向板5如圖1所示具有正方形或長方形的外形。
把導向板5的保持孔9嵌套在從托架上側面6a突出來的彈簧2的上半部上，放開導向板5后，導向板5一面把導向彈簧2的頸部2a從保持孔9引導入導向孔3，一面下降，所述段部8與所述肩部2d抵接，然后把每根彈簧2壓縮至對應導向板5的自重量L5的長度，并在此狀態(tài)下停止、托架6和導向板5之間的距離d是適合通電測試的數值。此時，彈簧2的頸部2a，在比導向板上側面5a低的位置，上端在導向孔3的上半部的位置。如把各彈簧2的總負重量用Lt表示，接觸器100的常態(tài)(圖2)下即為Lt＝L5。
接觸器100是以在托架下側面配設有布線板4的組裝件的狀態(tài)(從圖3A取掉組裝件P的狀態(tài))提供給通電測試用的。
在此狀態(tài)下，與托架下側面6b緊貼的布線板4的上側面和導體部4a的上側面與接觸器彈簧2的腳部2b下端線接觸，彈簧2的座部2e被從托架6的段部11抬起，由此相應地，導向板5也被抬起，其與托架6的距離d增大。
在半導體組裝件P的通電測試進行時，首先，按圖3A所示那樣，組裝所述組裝件P。也就是說，把組裝件P的基板P1的背面上突出設置的例如半球狀的電接點P2嵌入導向板5的導向孔3中，讓基板P1的背面在導向板上側面5a上入座。接點P2是圓柱狀的，抵接在可撓的頸部2a的上端，通過與此上端的內徑部線接觸，頸部2與接點P2對中。
在此組裝狀態(tài)，一根彈簧上所受的組裝件的負重Lp作用在各個彈簧2上，彈簧2相應地壓縮，托架6和導向板5之間地距離d相應減小為do，彈簧2的總負重Lt為Lt＝L5+Lp。
此時，因為彈簧2的肩部2d承受著導向板5的段部8，所以頸部2a進入到導向孔3的深度對于各彈簧是一定的，其頸部2a與所對應的接點P2之間的接觸程度由接點P2進入導向孔3的深度所決定，因此由于基板P1的背面和導向板5的上側面5a的面接觸的不均等和接點P2的制造上的不一致，使頸部2a和接點P2之間的接觸電阻比起圖1所示接觸彈簧2的位置稍有變化，變得不相同。
因此，如圖3B所示，把外力均等地施加在導向板5上，此外力使每一根彈簧上的附加負重成為規(guī)定值La；通過使基板P1的背面和導向板5的上側面5a均等地面接觸來達成所述接觸電阻的均等，在此基礎上，進行組裝件P的通電測試。此時，彈簧2縮短與外力相應的長度、托架6和導向板5之間的距離d減少為dt、彈簧2的總負重Lt成為Lt＝L5+Lp+La。

發(fā)明內容
本發(fā)明人在進行使所述接觸電阻的均等化時，注意到以下幾點(1)在把許多的接觸彈簧2對于接點P2高精度地確定位置時，必須有托架6和導向板5。
(2)因為導向板5的外形精度與接點P2的位置精度不同，所以不與托架6或組裝基板P1連在一起，以懸浮式為佳。
(3)把保持許多接觸彈簧2的托架6的板厚增加以提高剛性的同時，把懸浮式導向板5的板厚減少以降低剛性，通過這種方法，使基板P1的背面和導向板5的上側面5a能較易于均等地面接觸。
(4)但是，如把承受許多接觸彈簧2的彈簧力的導向板5的剛性降低，會受到彈簧力的局部矢量和以及整體的矢量和對應的應力而增加變形的傾向，使基板P1的背面和導向板5的上側面5a難于均等地面接觸。
(5)即使讓基板P1的背面和導向板5的上側面5a實現均等地面接觸，在用彈簧2的肩部2d支撐段部8的結構下，因為彈簧2的頸部2a和接點P2之間的接觸程度依存于接點P2進入導向孔3的深度，如果有接點P2的突出的大小等的制造上的不一致，就得不到同樣的接觸電阻。
(6)接觸彈簧2兼有支撐功能(Lt+Lp)和彈性接觸功能(對La的反作用力)。因此缺乏彈簧剛度設計的自由度。
(7)如用接觸彈簧2單獨支撐導向板5，由于彈簧的根數或彈簧力的變化所引起的外壓La的過大或者過小會導致耐久性的降低或者測試精度的降低。
(8)如導向板5受到接觸彈簧2的負重而產生翹曲變形后，會導致耐久性的降低及例如和焊錫球接點P2的接觸不良而引起的測試精度的降低。
此發(fā)明，是鑒于上述(1)-(8)項，特別是(5)、(6)項而作出的，其目的為提供一種接觸電阻均等的接觸器。
此發(fā)明，目的是提供，不論接觸彈簧的設置根數的數量為多少，都能得到安定的動作，還可防止導向板的翹曲，具有耐久性，能得到安定的導電性的接觸器。
此發(fā)明的目的還在于，提高接觸彈簧的彈簧剛度的設計自由度。
為達成上述目的的權利要求1所記載的發(fā)明的接觸器，其特征是，它包括接觸彈簧，所述接觸彈簧有腳部和體部及閉式繞法的頸部；托架，所述托架有容納所述腳部和頸部的突出并防止體部的脫落的容納孔；懸浮式的導向板，此導向板有用于嵌套在所述頸部的導向孔；設置在所述托架和導向板之間的支撐彈簧。
利用權利要求1所述的發(fā)明，因為可以把接觸彈簧的頸部插入導向板的導向孔內期望的長度，即使半導體組裝件的接點有制造上的不一致，也能得到均等的接觸電阻，另外，因為導向板是被支撐彈簧支撐的，可以增加接觸彈簧的彈簧剛性設定的自由度。
權利要求2所述的發(fā)明，即，在具有接觸彈簧的接觸器中，半導體組裝件的基板的接點被嵌入所設置的導向孔，所述接觸彈簧的頸部被嵌入所述導向孔中與所述接點電接通，同時，所述接觸彈簧的腳部與布線板的導電部電接通，其特征是，所述導向孔是貫通設置在導向板上的，并具有可插通所述頸部的孔徑；所述導向板被設置成可相對可伸縮容納所述接觸彈簧的托架進退；所述頸部由閉式繞法形成，從所述托架向外突出，同時移動自由地插入所述導向孔中；所述導向板由支撐彈簧支撐相對所述托架被彈性推向后退方向。
這樣，因為在權利要求2所述的發(fā)明中，接觸彈簧被安裝為，在托架中可伸縮地被容納的同時，其頸部向托架的外方突出，并可移動自由地插入導向板的導向孔中，所以組裝時導向板不會受到任何接觸彈簧的負重。
另外，因為導向孔有接觸彈簧的頸部可插通的孔徑，所以比所述頸部的外徑大的基板的接點也可嵌入定位。
并且，因為彈性作用導向板的支撐彈簧與接觸彈簧是分別設置的，可以通過適當地選擇支撐彈簧的彈簧力，在完全不損害電特性的同時，任意設定對導向板的向上推力。
還有，導向板與托架的間隔，通過適當選擇支撐彈簧的長度，以及接觸彈簧的頸部的圈數，可以完全不改變導向板的板厚以及接觸彈簧的電特性，任意的設定，這樣，可以容易地把導向板的上側面設定在縮短測試時的半導體組裝件的降落距離的高度上。
權利要求3所述的發(fā)明是權利要求2所述的接觸器，其特征是，所述接觸彈簧上鍍有不易粘著焊錫的金屬層。
這樣，在權利要求3的發(fā)明，可預先防止測試時的半導體組裝件的接點和接觸彈簧的頸部的熔接。


圖1為現有的接觸器的平面圖。
圖2為現有的接觸器的重要部分截面圖。
圖3A表示在上述重要部分上安裝半導體組裝件的狀態(tài)的截面圖。
圖3B表示在上述重要部分上進行通電測試時的狀態(tài)的截面圖。
圖4是關于本發(fā)明的一個實施例的接觸器的平面圖。
圖5為上述實施例的重要部分截面圖。
圖6A表示在上述重要部分上安裝半導體組裝件的狀態(tài)的截面圖。
圖6B表示在上述重要部分上進行通電測試時的狀態(tài)的截面圖。
具體實施例方式
以下，根據圖4、5、6A、6B說明此發(fā)明的一個實施例。與圖1、2、3A、3B對應的部件用相同的符號表示以省去重復說明、就不同的結構進行說明。
圖4時涉及本發(fā)明的一個實施例的縱型接觸器10的平面圖，圖5為其重要部分截面圖，圖6A、6B表示導通測試時的工作狀態(tài)。
接觸器10由在一定位置上配置的許多的接觸彈簧2和、把這些彈簧面對布線板4定位保持的托架6和、引導從此托架突出的彈簧2的頸部2a使其與半導體組裝件P的導體對接的導向板5和、把此導向板從托架支撐起來的支撐彈簧15構成。支撐彈簧15如圖4所示，被設置在導向板5地中央區(qū)域51和外周區(qū)域52中，接觸彈簧2被矩陣狀配置在所述中央區(qū)域51和外周區(qū)域52之間地口型中間區(qū)域53之中。
接觸器10設有嵌入半導體組裝件P的基板P1的接點P2的導向孔3，和在讓頸部2a進入此中與嵌入所述導向孔3的接點P2接觸后電連接的同時，把腳部2b與布線板4的導電部4a接觸后電連接的接觸彈簧2。
接點P2在本實施例中設為焊錫球構成的球柵矩陣，也可用于平面格柵矩陣。
接觸彈簧2，除去頸部2a較長而外，與接觸器100相同，由體部2c、頸部2a以及腳部2b構成，所述體部2c至少包括一部分的節(jié)距圈而形成，所述頸部2a及腳部2b各自與體部2c的兩端連續(xù)，形成比體部2c口徑小的閉式線圈。這樣，接觸彈簧2在體部2c和頸部2a以及腳部2b的分界部形成肩部2d和坐部2e。接觸彈簧2的體部2c容納在托架6的保持孔7內，使其不能從保持孔7脫落并且可伸縮；接觸彈簧2的頸部2a和腳部2b可向托架6的外部突出。
托架6由相互重合的上半部分托架61和下半部分托架62組成，布線板4配置在下半部分托架62的下側面62b上，導向板5有與基板P1抵接的上側面5a，被配置為對于上半部分托架61的上側面61a可進退的狀態(tài)。
在上半部分托架61上，形成有貫穿孔7a和保持孔7b，此貫穿孔7a為在上半部分托架61的上側面61a上開的小徑的孔，此保持孔7b為與所述貫穿孔7a連通，在托架61的下側面61b開口，口徑比貫穿口7a大；在保持孔7b和貫穿孔7a的邊界部形成段部12。在下半部分托架62上，形成有保持孔7c和貫穿孔7d，所述保持孔7c在下半部分托架62的上側面62a上開口，口徑與保持孔7b同樣，此貫穿孔7d與此保持孔7c連通，在此托架的下側面62b開口，口徑比保持孔7c小；在保持孔7c和貫穿孔7d的邊界部形成段部11。
接觸彈簧2，如圖5所示，組裝在上半部分托架61和下半部分托架62之間，其體部2c容納在保持孔7b以及保持孔7c中，肩部2d以及坐部2e分別嵌套在段部12和段部11中。在此組裝狀態(tài)下，頸部2a以及腳部2b分別貫穿上半部分托架61的貫穿孔7a和下半部分托架62的貫穿孔7d向外部突出。腳部2b如圖6A所示，與配置在下半部分托架62的下側面62b上的布線板4的導電部4a接觸。
導向孔3，以可插通頸部2a的孔徑貫穿形成在懸浮式導向板5上，此導向板5相對于把接觸彈簧2可伸縮地容納的托架6，是可進退地配置的。
導向孔3的口徑比接觸彈簧2的頸部2a的外徑稍大，在導向板5的厚度方向上貫穿形成，在成為半導體組裝件P的基板P1的抵接面的導向板5的上側面5a上開口。如圖5所示，接觸彈簧2的頸部2a可自由移動地插入導向孔3中。
導向板5通過支撐彈簧15支撐，相對于托架6被彈性向后退方向推。
支撐彈簧15，如圖5所示，被配置在托架6和導向板5之間。此支撐彈簧15，相對于有數十～數千根接觸彈簧2的導向板5，例如被設有數根～數十根。支撐彈簧15，其兩端分別嵌入在導向板5的下側面5b開口的凹部5c和在上半部分托架61的上側面61a開口的凹部61c。此時，L2t(加在彈簧2上的總負重)＝0、L15t(加在彈簧15上的總負重)＝L5。
利用接觸器10，在把接點P2嵌入導向孔3的同時，可通過把基板P1與導向板5的上側面5a面抵接來安裝半導體組裝件P(參照圖6A，d＝do、L2t＝0、L15t＝L5+Lp)、其后加上適當的外力，克服支撐彈簧15的彈簧力，把半導體組裝件P與導向板5一同按下，在接點P2和接觸彈簧2的頸部2a之間加上適當的接觸壓進行電測試(參照圖6B，d＝dt、L2t＝La·k、L15t＝L5+Lp+La(1-k)、但是可設為k的系數為＜1)、測試完成后，通過除去所述外力，導向板5由于支撐彈簧15的彈簧力回復到原位置，這樣可以使半導體組裝件P離開接觸器10。
接觸彈簧2被安裝為，其體部2c在托架6中可伸縮地被容納的同時，其頸部向托架6的外方突出，可自由移動地插入導向板的導向孔中，這樣組裝時，導向板5不會受到任何接觸彈簧2的負重。
接觸器10，不管接觸彈簧2的設置根數的數量的多少，導向板5的動作安定、并可防止由接觸彈簧2的負重的附加而引起的導向板5的翹曲的發(fā)生，增加耐久性和例如與焊錫球的接觸性，從而提高測試精度。
導向孔3口徑大小被加工成接觸彈簧2的圓筒狀的閉式繞法的頸部2a可自由移動插入的大小，及半導體組裝件P的基板P1的接點P2可容易地插入的大小。在半導體組裝件P的基板P1的接點P2為球柵矩陣時，其不能形成為同樣的尺寸，是在數值差范圍內形成的，在與此對應的點上也可提高測試精度。不論接點P2的大小比接觸彈簧2的頸部2a的外徑大還是小，都由可嵌入導向孔3來確定。
因為在接觸器10中，彈性支撐導向板5的支撐彈簧15是與接觸彈簧2分別設計的，通過適當選擇支撐彈簧15的彈簧力，可在不損害電特性的同時，設定對導向板5的推力，確保動作的安定。
根據適當選擇支撐彈簧15的長度、以及接觸彈簧2的頸部2a的圈數，可在不改變導向板5的板厚和接觸彈簧2的結構的條件下，設定導向板5和托架6的間隔d(參照圖2)，另外，因為不改變接觸彈簧2的體部2c，只改變頸部2a的部分，所以可把電特性變更限制在最小范圍內。
可把導向板5的上側面5a設定為縮短測試時的半導體組裝件P的降落距離的高度，在不改變現有的半導體組裝件P的搬運裝置的條件下，可減小半導體組裝件P降落時的撞擊，精度良好地把接點P2向導向孔3進行嵌入，以增加工作的安定化和提高測試精度。
在接觸彈簧2上，鍍上與焊錫不易粘著的金屬。這是為了半導體組裝件P的接點P2，在測試時的過大的接觸壓(或高溫)下接觸接觸彈簧2的頸部2a時，不使兩者熔接，而鍍上，例如含有銀的金、鎳、銠、銥等的金屬?？深A先防止測試時的接點P2和頸部2a的熔接、可增加接觸器10的耐久性、工作的安定化和提高測試精度。
如以上的說明所述，利用權利要求1的發(fā)明，可得到同樣的接觸電阻、還可增加接觸彈簧的彈簧剛度設定的自由度。
利用權利要求2的發(fā)明，因為導向板是組裝為不承受任何接觸彈簧的負重的，所以不論接觸彈簧的設置根數為多少，導向板的工作安定，同時，可防止由接觸彈簧的負重而引起導向板的翹曲的發(fā)生，進而可增加耐久性和提高測試精度。
而且，因為導向孔的口徑被加工成接觸彈簧的頸部可自由移動地插入的大小，可容易地應對較大的半導體組裝件的基板的接點。
另外，因為彈性支撐導向板的支撐彈簧是與接觸彈簧分別設計的，通過適當選擇支撐彈簧的彈簧力，在完全不損害電特性的條件下，可任意設定對導向板的推力，由此，可進一步保障工作的安定。
而且，通過適當選擇支撐彈簧的長度和接觸彈簧的頸部的閉式繞法的圈數，在不改變導向板的板厚和接觸彈簧的電特性的條件下，把導向板的上側面設定為縮短測試時的半導體組裝件的降落距離的高度，從而在不改變現有的半導體組裝件的搬運裝置的條件下，可減少半導體組裝件的降落時的撞擊，同時，把接點精度良好地嵌入導向孔中，進而增加工作地安定化并同時提高測試精度。
另外，利用權利要求3的發(fā)明，因為可預先防止測試時半導體組裝件的接點與接觸彈簧的頸部的熔接，再增加權利要求2的發(fā)明的效果，可進一步增加接觸器自身的耐久性、工作的安定化、并進一步提高測試精度。在產業(yè)上利用的可能性利用此發(fā)明，可得到接觸電阻相同的接觸器，使半導體組裝件的測試變得容易進行。
權利要求
1.一種接觸器，其特征是，由接觸彈簧、托架和懸浮式導向板、支撐彈簧組成，所述接觸彈簧有腳部和體部和閉式繞法的頸部；所述托架具有容納所述腳部和頸部的突出并防止體部脫落的容納孔；所述懸浮式導向板具有嵌套所述頸部的導向孔；所述支撐彈簧設置在所述托架和導向板之間。
2.一種接觸器，具有接觸彈簧，并且半導體組裝件的基板的接點被嵌入所設置的導向孔，所述接觸彈簧的頸部被嵌入所述導向孔中與所述接點電接通，同時，所述接觸彈簧的腳部與布線板的導電部電接通，其特征是，所述導向孔是貫通設置在導向板上的，并且有可插通所述頸部的孔徑；所述導向板被設置成可相對可伸縮容納所述接觸彈簧的托架進退；所述頸部由閉式繞法形成，從所述托架向外突出，同時移動自由地插入所述導向孔中；所述導向板由支撐彈簧支撐，相對所述托架被彈性推向后退方向。
3.根據權利要求2所述的接觸器，其特征是，所述接觸彈簧上，鍍有不易粘著焊錫的金屬。
全文摘要
通過具有腳部(2b)、體部(2c)和用閉式繞法繞成的頸部(2a)的接觸彈簧(2)和、可伸出所述腳部(2b)和頸部(2a)并防止體部(2c)的脫落的容納孔(7)的托架(6)和、具有用于嵌套在所述頸部(2a)上的導向孔(3)的懸浮式導向板(5)和、設置在所述托架和導向板(5)之間的支撐彈簧(15)得到同樣的接觸電阻。
文檔編號H01R13/24GK1528034SQ0281407
公開日2004年9月8日 申請日期2002年7月12日 優(yōu)先權日2001年7月13日
發(fā)明者風間俊男 申請人:日本發(fā)條株式會社