專利名稱：用于具有界面的微結(jié)構(gòu)的測試頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有可以與測試中的電氣元(部)件的測試點相接觸的裝置的測試頭，其中，這些測試點最好排列得彼此非常接近。
上面所述的測試頭是用于與一測試中的電氣元(部)件，例如半導(dǎo)體元(部)件的多個排列得非常接近的測試點同時進行接觸的那種測試頭。此測試頭包括多個針形的接觸單元，該接觸單元均由彈性材料組成，且諸測試端被引導(dǎo)得壓靠在一個預(yù)定的測試點上。接觸力是當(dāng)諸接觸單元分別置于諸測試點上或諸測試點被分別置于接觸單元上時，在垂直于其縱向長度的方向上由于彈性伸展彎折或彎曲接觸單元而產(chǎn)生的。諸接觸單元被安排在兩導(dǎo)向板的饋入開口(以下簡稱開口)內(nèi)，所述導(dǎo)向板是彼此互相間隔開的。由于接觸單元所要起的作用，接觸單元必須軸向可移動地安裝在導(dǎo)向板的開口內(nèi)。希望能防止這樣的情況，即當(dāng)接觸單元位于測試頭的準(zhǔn)備測試的位置時，接觸單元由于重力方向的作用而脫出測試頭或開口，例如在兩次測試步驟之間脫出測試頭或開口。DE2364786建議在接觸單元的端部區(qū)域提供一支承頭，所述支承頭的外部尺寸大于開口的凈寬度。由于采用支承頭會使接觸單元的直徑擴大從而接觸單元就需要較大的設(shè)置空間。接觸單元之間的距離的增大之后就不再可能與安排得非常接近的小的測試點進行接觸，而要進行測試的半導(dǎo)體元(部)件的測試點往往是非常靠近的。
本發(fā)明的目的是提供一種測試頭，其中，諸接觸單元可以排列得非常靠近并且非常容易更換。
本發(fā)明測試頭，用于與測試中的一電氣元(部)件的至少一個測試點以及一個電路的至少一個接觸點進行接觸，所述測試頭包括一由彈性導(dǎo)電材料制成的接觸單元，所述接觸單元，當(dāng)測試中的電氣元(部)件和電路的接觸點相隔開一距離時，具有一接觸電氣元(部)件的測試點的第一端和接觸該電路的接觸點的相對的第二端；一離開測試點一定距離的第一導(dǎo)向板，一離開接觸點一定距離的第二導(dǎo)向板，且該第一導(dǎo)向板和第二導(dǎo)向板彼此互相隔開一定距離；對于每一接觸單元，該第一導(dǎo)向板設(shè)有一相應(yīng)的第一饋入開口和該第二導(dǎo)向板設(shè)有一相應(yīng)的第二饋入開口，其特點是該接觸單元穿過第一導(dǎo)向板中相應(yīng)的第一開口和第二導(dǎo)向板中相應(yīng)的第二開口，所述第一和第二開口彼此橫向錯開而互不對齊，其錯開的程度應(yīng)使彈性材料制成的接觸單元被摩擦鎖定地充分保持在相應(yīng)的第一和第二開口中至少一個開口之內(nèi)，使接觸單元可以緊壓在測試點和接觸點上而不會由于與測試點和接觸點的接觸的壓力而脫出第一和第二開口，并且所述接觸單元可以移進移出所述第一和第二開口以便從中取出或更換接觸單元。
上述測試頭，其結(jié)構(gòu)特征還在于，它包括多個組，每一組由一個測試點，一個相應(yīng)的接觸點和對于每一測試點和接觸點組的一個相應(yīng)的接觸單元所組成；每個第一和第二導(dǎo)向板具有對于每一接觸單元的各自的第一及第二開口，每一個第一及第二開口橫向錯開以便通過摩擦嚙合保持穿過它的相應(yīng)的接觸單元。
所述測試頭使用多個接觸單元，每一接觸單元都是呈由具有彈性和回彈力的導(dǎo)電材料制成的長條形式并且在其兩端具有接觸尖端。測試頭是用于例如與一測試中的電氣元(部)件的諸測試點和線路板上的接觸點進行接觸的。多根長的富有彈性的電氣接觸單元各具有相對的兩端，其一端接觸一測試點，另一端接觸一接觸點。多塊導(dǎo)向板，至少兩塊，最好是三塊導(dǎo)向板位于諸測試點和接觸點之間的空間內(nèi)。在第一、第二、第三導(dǎo)向板上為每一接觸單元分別提供一第一、第二和第三開口，其中相鄰兩塊導(dǎo)板的開口的位置橫向錯開，即開口的位置彼此不相對齊，以使穿過開口的接觸單元處于摩擦鎖定的狀態(tài)。
本發(fā)明測試頭引導(dǎo)穿過諸導(dǎo)向板中各自預(yù)定開口的接觸單元作軸向可移動的方式運動。用于每一接觸單元的諸導(dǎo)向板的開口安排得彼此橫向錯開即互不對齊以使位于導(dǎo)向板諸開口中的接觸單元，或者至少位于一個開口內(nèi)的接觸單元是處于或保持于摩擦鎖定狀態(tài)。作用于接觸單元的保持力來自于一個開口或諸開口與穿過開口的接觸單元之間的摩擦嚙合，此保持力具有足夠的強度以致當(dāng)測試點處于備用位置時，即，接觸單元不壓在測試中的電氣元(部)件的諸測試點上時，接觸單元被保持在一個開口或諸開口內(nèi)而可以可靠地防止它們在自重力的作用下脫出測試頭。與此同時，作用在接觸單元上的來自摩擦嚙合的保持力又足夠的小以致在測試過程中接觸單元可以作軸向移動。接觸單元在導(dǎo)向板之間的空間內(nèi)，由于其彈性延伸，在垂直于或基本上垂直于其縱向長度的方向上彎折和/或彎曲，結(jié)果，就產(chǎn)生了接觸力。測試中的電氣元(部)件的接觸單元可以排列得彼此相近，最好彼此之間的距離很小，以便對具有小的測試點，又安排在很小的空間內(nèi)的諸元(部)件的功能也可以進行測試。這樣就可以避免用加大接觸單元的直徑的辦法來把它們保持在測試頭上，也就是說加大直徑來把它們置于導(dǎo)向板的開口之內(nèi)。接觸單元的摩擦鎖定保持法的另一個優(yōu)點是這樣的安排便于修理，既便于把它們放進測試頭也便于在必要時對它們進行更換。為此，只要把它們拉出導(dǎo)板的開口或把它穿進去就可以。
在測試頭的一個較佳的實施例中，在進行接觸用的裝置的第一導(dǎo)向板和第二導(dǎo)向板之間的空間內(nèi)安排了一塊第三導(dǎo)向板，至少一塊導(dǎo)向板中的用于接觸單元的一個開口，相對于別的導(dǎo)向板中用于該接觸單元的另一個開口的位置是橫向錯開的，最好，該第三導(dǎo)向板或中間導(dǎo)板的開口，相對于該第一和第二導(dǎo)向板的對應(yīng)開口，呈橫向錯開，從而當(dāng)測試頭裝配起來之后，使接觸單元以確定的方式彎曲或變形。打折的力完全消除，而摩擦嚙合則在接觸單元和至少導(dǎo)向板的一個開口之間形成。第三塊導(dǎo)向板還可以保證接觸單元不互相接觸，特別是可以保證在測試過程中不互相接觸。因此，如果合適的話，接觸單元之間的電氣絕緣可以不用，而這是可以降低測試頭的成本的。
在一個較佳實施例中，每一接觸單元的自由端有一個接觸尖端，該尖端面向和/或背離各自的測試點。此舉使得可以與測試點很小而又排列得彼此非常接近的測試點進行接觸。接觸尖端的很小的接觸面接觸在測試點上使相對較大的表面壓力形成一個良好的電氣接觸。在本發(fā)明的第一個有所改變的實施例中，針形的由彈性材料制成的接觸單元在一端或兩個自由端趨向于一點，或者呈尖頭形以形成一個接觸尖端或兩個接觸尖端。因此，接觸單元及其接觸尖端是形成一體的。在另一實施例中，接觸尖端是一種另外裝到接觸單元的自由端上的分離部分。結(jié)果，具有不同形狀和/或不同大小的接觸尖端可以根據(jù)每一測試頭的測試中的要求使用，從而提高了測試頭的適應(yīng)性。無論接觸尖端的設(shè)計如何，它的最大直徑和最大寬度都可以小于或大于接觸單元的直徑，要不然它們應(yīng)能彼此相對應(yīng)。從接觸單元到接觸尖端的過渡可以是易變連續(xù)的或者過渡至少有一臺階。
本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點在下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的描述中將變得更為明顯。
圖是1是本發(fā)明測試頭的第一個實施例的示意性剖視圖，它示出了本發(fā)明第一實施例的基本輪廓。
圖2是本發(fā)明測試頭的又一實施例的基本的、示意性的輪廓圖。
下面描述的測試頭是用于測試測試點很小而又排列得很接近的電子元(部)件的。此測試頭例如可廣泛地用于半導(dǎo)體領(lǐng)域，用以測試高精度的印刷電路板及半導(dǎo)體晶片。
參閱

圖1，本發(fā)明測試頭1用于同時與測試中的電氣元(部)件5的多個測試點3進行接觸，其中這些測試點3排列得彼此非常接近。所述測試頭1包括一進行接觸的裝置7，該裝置7可拆卸地通過連接裝置9連接于一測試裝置的印刷電路板11，該連接裝置9例如可以是螺釘。所述測試裝置本身又連接到一測試器件，例如一測試電壓源等等。
所述用于進行接觸的裝置7包括1套狀(Sleeve)基體13，它具有一穿引孔15。一第一導(dǎo)向板17，一第二導(dǎo)向板19以及一第三導(dǎo)向板21沿著套的軸線彼此平行地設(shè)置并且彼此之間有一定距離。導(dǎo)向板17、19、21各具有幾個開口23，針狀接觸單元25，也叫做測試探頭，從中穿過，并軸向可移動地被引導(dǎo)。接觸單元25由富有彈性(最好是彈簧彈性)和回彈性材料，例如彈簧金屬所制成，并在此設(shè)計成抗彎線材。導(dǎo)向板17、19、21最好由不導(dǎo)電的材料制成，例如塑料，玻璃，陶瓷，硅等。
從圖1可以清楚地看出，用于一個接觸單元25的第一，第二導(dǎo)向板17、19的每組開口23基本上是彼此互相對齊的，而位于第一，第二導(dǎo)向板之間的第三導(dǎo)向板21的開口23相對于導(dǎo)向板17、19的開口23是橫向錯開即互相不對齊的。其結(jié)果是安排在一組開口23中的每一接觸單元25在其中有一個彎曲部，對接觸單元25的垂直于縱向長度的方向上的偏移在接觸元件25和至少導(dǎo)向板17、19、21的一個開口23的壁之間形成了摩擦嚙合，這種摩擦嚙合在用于進行接觸的裝置7的基體13中由摩擦唯一地保持(約束)著接觸元件25。因此例如當(dāng)測試在進行時可靠地防止了接觸元件25滑出或脫出開口23。
每一接觸單元25，在其面向在測試中的電氣元(部)件5的相應(yīng)的測試點3的自由端27，以及也在其面向印刷電路板11的自由端28，具有由該針狀接觸元件25的尖端形成的一接觸尖端29。藉助與測試點3背離的自由端28，該接觸單元25在每一情況下都可緊壓在預(yù)定的接觸點31上。圖1中所示的實施例中的接觸點31是在測試裝置的印刷電路板11上的。該接觸單元25的另一諸自由端27則可以緊壓在測試中的電氣元(部)件5的各自預(yù)定的測試點3上。
下面結(jié)合測試步驟說明測試頭1是如何工作的。在圖1所示的用于接觸的裝置7的工作位置中，接觸單元25是與測試中的元(部)件5的測試點3以及印刷電路板11上的接觸點31相接觸的。由于用于接觸的裝置7及測試中的元(部)件5之間的相對移動，所述接觸單元25在導(dǎo)向板19、21的開口23中作軸向位移。已經(jīng)由第三導(dǎo)向板21的開口的偏移而彎曲的接觸單元25再由于加在針形接觸單元25上的縱向壓力而被偏移。由接觸單元的材料的彈性性質(zhì)產(chǎn)生的恢復(fù)或復(fù)原力把帶有接觸尖端29的接觸單元25以確定的方式壓在測試中元(部)件5的測試點3上，以及壓在印刷電路板11的接觸點31上。其結(jié)果是達到了低的電接觸電阻的目的。因此可以測試測試點3的連續(xù)性及其彼此之間的絕緣性，并且測試測試中的元(部)件5的功能。在測試步驟結(jié)束后，用于接觸的裝置7和被測試的元(部)件彼此分開。由于其本身的彈性性質(zhì)，被偏移/彎曲的接觸單元25自動地回到它們的原來的位置。
印刷電路板11上的接觸點31用作接觸單元25的對接點。在一個未示出的處于備用狀態(tài)的測試頭的實施例中，接觸單元25是與接觸點31離開一定距離的，結(jié)果，為了與測試點接觸，接觸單元25起初被軸向位移到壓在接觸點31上，只有在此時，才可使接觸單元25進一步彎曲從而產(chǎn)生把接觸單元25的接觸尖端29壓向測試點3或接觸點31的接觸力。
圖1所示實施例測試頭1的特點是結(jié)構(gòu)設(shè)計非常緊湊，而且對例如測試中的不同的元(部)件和/或測試參數(shù)具有很高的適用性。
圖2示意性地示出了測試頭1的又一個實施例。對應(yīng)于圖1中的那些零部件具有相同的編號，因此對相同的零部件可參閱對圖1的描述。下面只是對有所不同的地方才作詳細的描述。
用于進行接觸的裝置7以可拆卸的方式，用連接裝置9連接于其上有接觸點31的連接頭33。那些接觸點中的每一個點都連接于一線35的自由端，這些線35都通過插塞式連接器(未示出)連接到測試裝置，或直接連接而不用插塞式連接器。這些線35，例如通過束捆，連接到連接頭33的孔37里。
圖1和圖2中的實施例的一個共同之點是用于接觸的裝置7通過拆下連接裝置9可以很容易與測試頭1的其他部件分開來。接觸單元25于是就可以從穿引通孔15的兩個開孔而被接觸得到，這樣更換起單個接觸單元25來就非常方便。由于每一個接觸單元25都只是在導(dǎo)向板17、19、21的至少一組開口23中通過摩擦嚙合而被保持住，每一個接觸單元25都可以很方便地從其開口中取出，而且一個新的接觸單元也可以很容易地換上(插進)去。
總之，參照圖1圖2在這里所描述的測試頭1，其結(jié)構(gòu)設(shè)計非常簡單而且制造起來成本也比較低，特別是因為接觸單元只被諸導(dǎo)向板中的開口通過摩擦嚙合所保持住或者只被諸導(dǎo)向板中一個導(dǎo)向板的開口所摩擦嚙合地保持住。測試頭可以測試結(jié)構(gòu)非常細，測試點非常小而且彼此排列得非常接近的元(部)件。通過尖的接觸單元，接觸單元的接觸尖端，藉由其高的表面壓力，在接觸單元和測試點之間以及在接觸單元和接觸點之間都達到了良好的電氣接觸。
雖然以上對本發(fā)明結(jié)合具體的實施例作了描述，但是對本技術(shù)領(lǐng)域中的熟練人員來說，從中作出其他改變和變化以及用于其他用途，都是顯而易見的，因此本發(fā)明不受上述具體描述所揭示的內(nèi)容的限制，而是本發(fā)明的保護范圍只由所附權(quán)利要求的闡述內(nèi)容的限制。
權(quán)利要求
1.一種測試頭，用于與測試中的一電氣元(部)件的至少一個測試點以及一個電路的至少一個接觸點進行接觸，所述測試頭包括一由彈性導(dǎo)電材料制成的接觸單元，所述接觸單元，當(dāng)測試中的電氣元(部)件和電路的接觸點相隔開一距離時，具有一接觸電氣元(部)件的測試點的第一端和接觸該電路的接觸點的相對的第二端；一離開測試點一定距離的第一導(dǎo)向板，一離開接觸點一定距離的第二導(dǎo)向板，且該第一導(dǎo)向板和第二導(dǎo)向板彼此互相隔開一定距離；對于每一接觸單元，該第一導(dǎo)向板設(shè)有一相應(yīng)的第一饋入開口和該第二導(dǎo)向板設(shè)有一相應(yīng)的第二饋入開口，其特征是該接觸單元穿過第一導(dǎo)向板中相應(yīng)的第一開口和第二導(dǎo)向板中相應(yīng)的第二開口，所述第一和第二開口彼此橫向錯開而互不對齊，其錯開的程度應(yīng)使彈性材料制成的接觸單元被摩擦鎖定地充分保持在相應(yīng)的第一和第二開口中至少一個開口之內(nèi)，使接觸單元可以緊壓在測試點和接觸點上而不會由于與測試點和接觸點的接觸的壓力而脫出第一和第二開口，并且所述接觸單元可以移進移出所述第一和第二開口以便從中取出或更換接觸單元。
2.如權(quán)利要求1所述的測試頭，其特征是，它包括多個組，每一組由一個測試點，一個相應(yīng)的接觸點和對于每一測試點和接觸點組的一個相應(yīng)的接觸單元所組成；每個第一和第二導(dǎo)向板具有對于每一接觸單元的各自的第一及第二開口，每一個第一及第二開口橫向錯開以便通過摩擦嚙合保持穿過它的相應(yīng)的接觸單元。
3.如權(quán)利要求2所述的測試頭，其特征是，它還包括一第三導(dǎo)向板，該第三導(dǎo)向板與第一和第二導(dǎo)向板間隔開，并且至少和一個測試點和接觸點間隔開；該第三導(dǎo)向板設(shè)有相應(yīng)的第三導(dǎo)向開口以供每一接觸單元穿過，該第三導(dǎo)向板的第三導(dǎo)向開口與鄰近的第一、第二導(dǎo)向板中的一個導(dǎo)板的開口橫向錯開，以在接觸單元和第一、第二、第三開口中至少一個開口之間提供摩擦接觸以便將接觸單元保持在諸開口內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的測試頭，其特征是，諸導(dǎo)向板依次按第一、第二、第三導(dǎo)向板排列，并且第一和第二開口互不對齊，第二和第三開口也互不對齊。
5.如權(quán)利要求4所述的測試頭，其特征是，對于每一接觸單元在相應(yīng)第一和第三導(dǎo)向板中，該第一和第三開口彼此相互對齊，而對于該相應(yīng)的接觸單元，第二導(dǎo)向板中的第二導(dǎo)向開口與第一、第三開口是互不對齊的。
6.如權(quán)利要求4所述的測試頭，其特征是，每一接觸單元由彈性導(dǎo)電材料制成。
7.如權(quán)利要求6所述的測試頭，其特征是，每一接觸單元由抗彎金屬線材制成。
8.如權(quán)利要求6所述的測試頭，其特征是，該接觸單元的末端中至少一個末端具有一接觸尖端。
9.如權(quán)利要求8所述的測試頭，其特征是，接觸單元的面向測試點的一端可以壓在測試點上。
10.如權(quán)利要求9所述的測試頭，其特征是，接觸單元的朝向接觸點之一的相應(yīng)端可以壓在接觸點上，并且當(dāng)壓在測試點上時使測試點和接觸點之間形成電氣接觸。
11.如權(quán)利要求4所述的測試頭，其特征是，接觸點在一測試裝置上。
12.如權(quán)利要求4所述的測試頭，其特征是，每一接觸點連接到一可通向另一裝置的線上。
13.如權(quán)利要求1所述的測試頭，其特征是，它還包括一與第一和第二導(dǎo)向板相隔一定距離并與測試點和接觸點相隔一定距離的第三導(dǎo)向板，一穿過第三導(dǎo)向板的第三開口，用以讓接觸單元穿過其間，第三導(dǎo)向板的第三開口與第一和第二導(dǎo)向板的開口橫向錯開互不對齊以在接觸單元和第一、第二、第三開口至少一個開口之間形成摩擦接觸從而通過摩擦嚙合力將接觸單元保持在諸開口之內(nèi)。
全文摘要
一種測試頭,用于與一測試中的電氣元(部)件的諸測試點和印刷電路板上的諸接觸點進行接觸。多根彈簧彈性的、長的、有兩相對端的電氣接觸單元,其一端接觸一測試點,另一端接觸一接觸點,至少兩個最好三個導(dǎo)向板彼此間隔開地設(shè)置在測試點和接觸點之間的空間。對于每一接觸單元,第一、第二、第三導(dǎo)向板相應(yīng)的第一、第二、第三饋入開口,其中,兩相鄰開口之間的位置橫向錯開互不對齊以使穿過開口的接觸單元被保持在摩擦鎖定狀態(tài)。
文檔編號G01R1/06GK1216369SQ9812411
公開日1999年5月12日 申請日期1998年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月5日
發(fā)明者賴訥·施密德, 克勞斯·吉林格爾, 烏爾里?！じ咚? 海因茨·多伊施 申請人:精密金屬有限公司