專利名稱：伸縮探針及其制造方法和采用該伸縮探針的測試插座的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種伸縮探針(pogopin)，更具體地，涉及一種伸
可以增強電導率和剛度，以及該伸縮探針的制造方法和采用該伸縮 才笨針的測試插座。
背景技術：
工業市場對于具有多功能、高速運4亍和低功肆毛等特性的半導體 器件的需求大大增加。在這樣的需求下，在封裝的半導體器件中， 通過在其本體部分的較低表面上形成多個具有球形的外部端子實 現多引腳的球柵陣列(BGA)型已受到喜愛，而非具有從本體部分 的側表面向外凸起的外部端子的方型扁平封裝(QFP)型。
經歷了復雜工藝過程的半導體器件要接受各種類型的電測試， 以測試它們的特性及其缺陷。為了這個目的，利用測試插座將金屬 電線或安裝在測試設備內的測試板(印刷電路板)的接觸墊和待測 試器件(半導體封裝)的外部接頭進行電連接。也就是說，當測試 半導體器件時，插座用作電連接測試設備的印刷電路和被測試半導 體器件的接口。
4由于趨勢驅動著BGA型封裝，用于測試封裝電特性的測試設 備也在就其合適類型改變著。例如，改進并4是出了電連4妄至測試i殳 備并且能夠可拆卸地安裝至待測試封裝的各種類型的插座。
圖1為用于測試半導體封裝的示范性的相關技術插座的縱向剖 視圖，示出了采用伸縮探針連接半導體封裝的外部接頭和印刷電路 板(PCB)上的金屬電線。
參照圖1,用于測試半導體封裝的相關技術插座20包括伸縮探 針6和主體1，伸縮探針6用于電連接待測器件(半導體封裝)的 外部4妾頭3a和測i式才反5的4妄觸墊5a，主體1具有絕縛4爭性，并以 預定間隔排列伸縮探針以固定并支撐伸縮探針從而防止伸縮探針 變形和外部實體^童擊。
伸縮探針6包括管狀探針本體11、金屬上接觸器12、金屬下 接觸器13和螺旋彈簧14,金屬上接觸器12連接至探針本體11上 端并4妻觸封裝3的外部4妄頭3a，金屬下4妄觸器13連4妄至纟笨針本體 11下端并4妄觸測試斧反5的4妄觸墊5a，螺:旋彈簧14布置在纟笨針本體 11內，以4更上端與上接觸器12相4妄觸并且它們的下端與下4妻觸器 13相接觸，并在測試中當上"l妄觸器12接觸到封裝3的外部4妄頭3a 并且下4妄觸器13 4妄觸到測試纟反5的4妄觸墊5a時產生彈性4妄觸。
在這種結構下，當相關技術半導體封裝測試插座20用于測試 半導體封裝時，打開插座20的蓋子(未示出)，然后將要測試的封 裝3安裝在形成于插座的主體1的前表面內的封裝安裝部4內，然 后關閉蓋子(未示出)。于是，安裝在安裝部4內的封裝的外部接 頭3a、伸縮^笨4十6和測試才反的才妄觸墊5a 4皮此連《1妄，從而在它們之 間建立了電連接。在這種狀態下，執行電特性的測試。
5然而，測試時，在封裝的外部接頭3a和測試板的接觸墊5a之 間產生電接觸，這種經由伸縮探針6電連接的相關技術插座20具 有太多觸點，例如在封裝的外部接頭3a和伸縮探針的上接觸器12 的上端之間，在上4妄觸器12的下端和螺:旋彈簧14的上端之間，在 螺4t彈簧14的下端和下4妄觸器13的上端之間，以及在下4妄觸器13 的下端和測試才反的4妄觸墊5a之間。因此，這么多觸點的存在導致 不穩定阻抗和不良高頻特性，乂人而降^氐了測試的可靠性。
為了解決這個問題，在韓國專利申請第555713號中，披露了 一種伸縮探針，其集成了在其中具有空心內部空間的圓柱形金屬本 體和至少部分地在本體中部的外表面上以螺紋狀(螺旋狀)切削的 彈簧結構。當此伸縮探針應用于圖1所示的測試半導體封裝的插座 時，只有封裝的外部接頭和伸縮探針的上端之間，以及伸縮探針的 下端和測試板的接觸墊之間存在接觸。因此，這可以使錯誤接觸顯 著減少。
然而，韓國專利申請第555713號中4皮露的伸縮纟罙針通過螺旋 的切削本體中部的部分外表面實現了彈簧結構。因此，諸如剛度的 機械性能，以及諸如此類性能退化。當伸縮探針被重復使用時，伸 縮探針的原形將發生變形，從而導致接觸不良的問題。
此外，因為本體的外表面被螺旋的切削，封裝的外部接頭和測 試板的接觸墊之間的通路變長，從而增加了電阻。
發明內容
技術問題
為了克月良這些問題并且才艮據本發明的目的，如在此具體表達和 一般地描述的，本發明提供了 一種可以在測試半導體封裝時減少接觸不良并同時可以增強電導率和剛度的伸縮揮:4t,以及其制造方 法。
技術方案
為了實現這些和其它優點并根據本發明的 一 方面，提供了 一種
伸縮探針，包括具有通過螺旋切削至少其一部分外表面而形成的 彈簧結構的空心本體；和至少填充主體內部的導電材泮牛。
還提供了一種測試插座，包括上主體和下主體；以及插入形 成于每個上主體和下主體中的通孔內的伸縮探針，并包括具有通過 螺旋切削至少其一部分外表面而形成的彈簧結構的空心本體和至 少填充本體內部的導電材料。
此外還提供了一種伸縮探針的制造方法，包括準備具有通過 螺旋切削至少其一部分外表面而形成的彈簧結構的空心本體；將本 體插入才莫具；并向本體內部填充導電材料。
發明影響
不同于已有的伸縮探針，根據本發明的伸縮探針只有兩個電觸 點，從而顯著的減少了錯誤接觸，并且同時，其本體被結合到導電 材料，從而增加了本體的剛度和電導率。此外，伸縮探針簡單的組 件可以便于制造、降低制造成本，甚至可以預見到微伸縮探針的制 造。
圖1為采用根據在先技術的伸縮探針測試半導體封裝的示例性 插座的纟從向剖一見7圖2示出了根據本發明的一個實施例的伸縮探針的各平面視 圖、正^L圖和仰一見圖3為i兌明縱向切分的圖2所示伸縮揮:針的透^L圖4到圖6示出了根據本發明的另一個實施例的伸縮探針的各 平面一見圖、正^L圖和仰4見圖；以及
圖7為根據本發明的示例性測試插座的正向剖視圖。
具體實施例方式
現在詳細描述根據本發明的伸縮探針的最佳實施例。
參照圖2，伸縮探針100包括空心本體110和導電材料120， 空心本體110具有通過螺旋切削至少其一部分外表面而形成的彈簧 結構，導電材料120至少填充本體110內部。
既然螺旋的切削〗象金屬管子(例如注射器針) 一樣的空心圓柱 體的外部圓周表面，那么根據本發明的伸縮探針的本體110采用螺 旋彈簧的形狀。因此，提供了主體，該主體中伸縮探針的螺旋彈簧 應用于圖l所示的插座，并且集成了上/下接觸器。盡管在本例中本 體110表示為圓柱狀，但是本發明并不局限于圓柱狀。
如圖所示，螺旋的切削伸縮探針的本體110除了上部111和下 部112以外的外表面部115。為了便于操作和精密加工，可以利用 激光進行切削加工。然而，也可以采用其它切削工藝。這樣的外表 面部115為如彈簧或線圏之類的具有彈性的部分，并且為伸縮纟笨針 100自身提供了應對外力的彈性。彈簧結構外表面部115的長度或 其切削間隔可以才艮據所采用的測試設備的意圖而改變。
8本體110的上部111指得是其內具有空心內部空間的筒單圓柱 體的一端并且可以具有平直端llla。或者，本體110的上部分111
可以形成有峰和谷(參照圖6)以便于和封裝的外部接頭相接觸。 也就是i兌，當測試時，甚至當該端的平坦度不統一時或者當才艮據器 件的封裝的外部接頭的間隔或高度不統一時，這用來防止與本體接 觸不良。
本體110的下部112可以具有向內錐形部分以保i正與金屬線或 測試板的接觸墊接觸的可靠性。使用這種形狀，接觸部112a具有 相只t大的面積并且內部真空112b的面積稍孩支減小。
優選地，由于本體110為電連接部分，如果可能的話，釆用具 有低阻抗的材料，并且也可以采用具有良好電導率的金屬材料，例 ^口A1、 Cu、 Ag、 Pt、 Au以及i者3口ot匕類的才才沖牛。
同時，參照圖3,根據本發明導電材料120至少填充伸縮探針 100的本體110的內部。此處所用的術語"至少"指的是導電材料 120可以只填充本體110的內部。如圖3所示，導電材料120既可 以填充在本體110上螺旋切削的部分內又可以填充在本體110的內 部。這用于增強本體110的剛度。在這種情況下，導電材料120優 選地可以具有彈性。此外，導電材料120可以通過結合到本體110 的外表面部115而形成凸起部，這將在后面描述(參照圖6)。
螺旋切削伸縮探針的本體的外表面部115，從而削弱了它的機 械性能，例如剛度以及諸如此類的性能。因此，當伸縮探針被重復 使用時，伸縮探針的原形可能發生變形，除此之外還可能引起接觸 不良。另外，由于螺旋切削本體的外表面部，封裝的外部接頭和測 試板的接觸墊之間的通路變長，從而增加了電阻。為了解決上述問題，本發明在伸縮探針的本體110的內部填充 導電材料120。這里，優選地，導電材料具有彈性使得由伸縮探針 的外表面部115的彈簧結構產生的彈性不會被抑制。因此，導電彈 性橡膠(例如導電硅橡膠)可以被用作導電材料。此外，導電材料 中可以加入具有良好電導率的金屬粉末以增強電導率。
優選地，為了增強伸縮探針的電導率和剛度，形成導電材料120 的上端以^接觸^寺測半導體封裝的外部接頭。并且，優選地，形成導 電材料120的下端以接觸金屬線或電路板的接觸墊。
特別地，不同于已有的伸縮探針，根據本發明的伸縮探針僅有 兩個電4妄觸，/人而顯著地減少了4晉誤*接觸，并且同時，其本體結合 至導電材料，從而增強了本體的剛度和電導率。
此外，由于半導體器件尺寸變小，封裝的引腳或^t (在BGA 情況下)之間的間隔變窄。因此，伸縮探針的尺寸和長度逐漸小型 化，例如形如直徑小于lmm (甚至直徑為0.35mm)的4及細的4十。 隨著這個趨勢，如果上/下接觸器、螺旋彈簧和探針本體按照現有技 術形成一個伸縮探針，每個部件的尺寸就會太小以至于不能制造。 此外，將每個部件裝配進一個伸縮探針內是很困難的。
根據本發明，螺旋彈簧形狀甚至可以形成于直徑小于O.lmm的 圓柱形管的外部圓周表面里，那么根據后面所描述的方法導電材料 能填充在本體內。因此，沒有必要制造孩i型部件，并且將孩i型部件 裝配進一個組件內并不困難，從而降低了制造成本。激光工藝能夠 實現甚至0.025mm的細微間隔的切削，從而可以預見微型伸縮探針 的制造。
同時，由于伸縮探針100的本體的外表面部115具有螺旋彈簧 結構，當伸縮探針與用于接收伸縮探針的上主體和/或下主體連接
10時，可以通過摩纟察力維持該連接狀態而無需單獨的連^姿裝置。然而， 如果伸縮探針的尺寸非常小并且需要較精密的測試，就有需要固定
在伸縮4果針和用于^妻收伸縮探:針的主體之間的連4妄狀態和連4妄位 置。在這種情況下，希望得到具有下列改進形狀的伸縮探針。
與圖2類似，圖4中的實例示出了通過激光切割螺旋切削的圓 柱狀伸縮探針本體210的外表面部215。然而，本體的外表面部215 的中部215c橫向凸起。這種凸起部與用于接收伸縮探針的測試插 座的主體連"t妄并且/或者固定連4姿的位置。這個凸起部可以通過才黃向 擠壓本體的中部形成。
此外，與圖2類似，圖5中的例子示出了通過激光切割螺4t切 削的圓柱狀伸縮探針本體310的外表面部315。然而，本體的外表 面部315的中部315c橫向凹進。這種凹進部與用于接收伸縮探針 的測試插座的主體連接并且/或者固定連接的位置。這個凹進部可以 通過向本體內4p施壓形成。
此外，與圖2類似，圖6中的例子示出了通過激光切割螺4t切 削的圓柱狀伸縮探針本體410的外表面部415。本體410的上端部
觸。導電材并牛420填充在本體410上的螺i走激光切削的部分中以及 本體410的內部。此外，不同于上面描述的實例，在這個實例中， 導電材料420形成了結合至本體410的外表面的凸起部。這個凸起 部425與用于接收伸縮探針400的測試插座的主體連接并且/或者固 定連接的位置。凸起部425可以由另一種材料構成，區別于導電材 并牛420。不過，為了節省制造時間和成本，凸起部425優選地由導 電材料420構成。形成凸起部425的方法將在下面描述。
同時，參照圖7,本發明的測試插座500包括伸縮探針505、 以及用于接收伸縮探針505的上主體530和下主體550。上主體530和下主體550通過多個彈簧540連接。由于彈簧540 的彈性，當從上主體530上向下壓時，如果半導體封裝10被安全 的安裝，那么上主體530和下主體550之間的距離變短。使用這種 結構，小型化和多引扭卩型的封裝的外部4妄頭10a可以容易地定位于 相應伸縮揮:針505的上端以產生4妄觸。
伸縮探針505插入形成于上主體530和下主體550中的通孔內。 伸縮探針505包括空心本體510和導電材料520，空心本體510具 有通過螺旋切削至少其一部分外表面形成的彈簧結構，導電材料 520至少填充本體內部。
另夕卜，凸起部或凹進部(即4吏未示出)可以形成于本體510的 外表面的中部，使得伸縮探針505與接收伸縮探針505的上主體530 和/或550的連4妾狀態，和/或連4妄位置能#皮固定。由于同才羊的原因， 如圖7所示，通過將導電材料520結合至本體510的外表面部分形 成凸起部525，并且在下主體550處形成止擋肩552使凸起部525 不能通過形成于下主體550中的通孔。在這種情況下，凸起部525 的頂表面被具有更小面積的通孔的上主體530的下表面阻止，從而 不能通過形成在上主體530中的通孔。這里，止擋肩552可以形成 于上主體530處，或可以既形成于上主體530處又形成于下主體550 處。此夕卜，凸起部525可以以適當方式固定至形成于上主體530處 或形成于下主體550處的止擋肩552。
在下文中，將詳細描述根據本發明的伸縮探針的制造方法。
首先，準備空心本體，該空心本體具有通過螺旋切削至少其一 部分外表面而形成的彈簧結構。為了便于操作和精密加工可以使用 激光進行切削加工。不過，也可以采用其它切削工藝。彈簧結構的 切削部分的長度或者其切削間隔可以根據所使用的測試裝置的意 圖而改變。
12接下來，將準備好的本體插入模具中。模具可以包括上模具和 下模具。通過上下模具彼此接觸形成的內部空間可以對準備好的伸 縮探針本體的外部形狀形成精確的補充，或者可以在模具的相應位 置形成附加的凹槽以形成應用于如圖7所示的測試插座的伸縮探針 的凸起部。
然后，將導電材料填充在本體內部。對于在伸縮探針本體內部 填充導電材料的方法有各種可能的例子。例如，可以形成流槽以與 形成于上才莫具或下才莫具內部的空間中的伸縮4笨針本體的內部對應
的位置相通。通過流槽，導電樹脂溶液;陂注入，然后硬化。另一種 方法是，將導電薄膜或導電漿料置于本體外面，然后向本體施壓使 得導電薄膜或導電漿料可以穿透本體中螺旋切削部分的間隙。
前述的實施例和優點4又4叉用于示例性i兌明，而不能解釋為對本 發明的限制。對于那些本領域沖支術人員，許多選沖奪、 -修改和變形將 是顯而易見的。
1權利要求
1. 一種伸縮探針，包括空心本體，具有通過螺旋切削至少其一部分外表面而形成的彈簧結構；以及導電材料，至少填充所述本體的內部。
2. 根據權利要求1所述的伸縮探針，其中，所述本體形成圓柱形。
3. 根據權利要求1所述的伸縮探針，其中，所述本體的中部凸起 或凹進。
4. 根據權利要求1所述的伸縮探針，其中，所述本體由金屬材料 形成。
5. 根據權利要求1所述的伸縮探針，其中，所述導電材料為彈性 橡膠材料。
6. 根據權利要求1所述的伸縮探針，其中，在所述導電材料中添 加有金屬粉末。
7. 根據權利要求5所述的伸縮探針，其中，所述導電材料填充在 所述本體內部和所述本體上螺旋切削的所述部分中。
8. 根據權利要求1或7所述的伸縮探針，其中，所述導電材料形 成結合至所述本體外表面的凸起部。
9. 一種測試插座，包括上主體和下主體；以及伸縮#1針，插入所述上主體和下主體中每一個內形成的通孔中，并包括空心本體，具有通過螺旋切削至少其一部分 外表面而形成的彈簧結構，和導電材料，至少填充所述本體內部。
10. 根據權利要求9所述的測試插座，其中，所述上主體通過彈簧 連才妄至所述下主體。
11. 根據權利要求9所述的測試插座，其中，凸起部，通過將所述 導電材津牛結合至所述本體的所述外表面而形成，以及，止擋肩，形成于所述上主體和所述下主體中的至少一個中，^f吏;得所述凸 起部不能通過所述上主體和下主體內形成的通孔。
12. —種伸縮探針的制造方法，包括準備空心本體，所述空心本體具有通過螺旋切削至少其 一部分外表面而形成的彈簧結構；將所述本體插入才莫具中；以及向所述本體內填充導電材料。
13. 4艮據片又利要求12所述的方法，其中，向所述本體內填充導電 材并牛的步驟包4舌將導電薄膜或導電漿料置于所述本體外面；對所述導電薄膜或導電漿料向本體方向施壓；以及使所述導電薄膜或導電漿料穿透所述本體上被螺旋切削 的部分。
全文摘要
本發明披露了一種伸縮探針，包括具有通過螺旋切削至少其一部分外表面而形成的彈簧結構的空心本體，以及至少填充本體內部的導電材料。根據本發明，當測試半導體封裝時，能顯著降低封裝、伸縮探針和測試板之間接觸的錯誤率，并且同時能增強伸縮探針的剛度和電導率。此外，伸縮探針簡單的組件可以便于制造、降低制造成本，甚至可以預見微型伸縮探針的制造。
文檔編號H01L21/66GK101512745SQ200780033192
公開日2009年8月19日 申請日期2007年8月8日 優先權日2006年8月8日
發明者鄭運永 申請人:鄭運永