[发明专利]弹簧接触组件

说明书

发明领域

本发明涉及形成电气互连的电接触探针，并且更具体涉及具有两个 可移动且重叠的柱塞的弹簧接触组件，所述柱塞具有外部弹簧包围的扁 平接触表面。

发明背景

传统的弹簧装载式接触探针通常包括可移动的柱塞和容纳柱塞增大 的直径部分的具有开口端的套筒，以及用来偏置套筒中柱塞行程的弹簧。 柱塞支座与套筒的内表面可滑动地接合。增大的支座部分通过靠近套筒 开口端的卷边(crimp)被保持在该套筒中。在作用力直接作用于弹簧的 情况下，柱塞通常向外偏置一个由弹簧选定的距离，并且可向内偏置或 压缩入套筒的一个选定的距离。柱塞对套筒的轴向和侧向偏置防止了柱 塞与套筒之间没有接触的错误打开或间断点。柱塞一般是实心的并且包 括用于接触被测电气装置的头部或尖部。套筒也可包括与套筒开口端相 对的尖部。

套筒、柱塞和尖部形成了被测电气装置与测试装置等之间的电气互 连，并且同样地，由导电材料制成。通常探针配合到穿过测试板或测试 座的厚度而形成的腔体中。通常被测电气装置的接触侧，例如集成电路， 会与穿过测试板或测试座一侧而凸出的柱塞的尖部产生压力接触，从而 产生抵靠电气装置的弹簧压力。与测试装置相连的接触板被用来与从测 试板或测试座的另一侧凸出的柱塞的尖部接触。该测试装置将信号传送 给接触板，这些信号通过互连的测试探针从该接触板被传送给被测装置。 在测试完电气装置后，弹簧探针施加的压力被释放并且解除该装置与每 个探针尖部的接触。

制造传统的弹簧探针的过程包括分别制造压缩弹簧、套筒和柱塞。压 缩弹簧是卷绕的并且是经过热处理而制造成有精确尺寸和受控弹簧力的 弹簧。柱塞通常是通过车削加工且经过热处理而成的。套筒有时也经过 热处理。套筒可使用车床或通过深冲压加工形成。所有的部件可采用电 镀工艺来增强导电性。弹簧探针部件通过手工或通过自动工艺装配。

测试集成电路的重要方面是它们在高频率下被测量。由于在测试装置 与集成电路之间需要阻抗匹配，从而避免高频率信号的衰减。考虑到在 测试座内的间距是最小的，为了避免了高频率信号的衰减，探针形成的 电气互连的长度必须保持在最小值。为了解决这个问题，外部弹簧探针 已经发展成具有比传统探针更短的长度。外部弹簧探针包括两个分离的 部分，其每部分都有尖部和凸缘。接触部件从与尖部相对的每个探针区 域延伸。两个接触部件相互接触并且弹簧被夹在包围接触部件的两个凸 缘之间。通常第一个接触部件是套筒，而第二个接触部件是支撑面。该 支撑面与套筒的内表面可滑动地接合。这些探针配合到测试过程中使用 的测试座中形成的腔体内。由于昂贵的机械加工与这些类型的外部弹簧 探针相关的问题是加工费用。

为了解决上述问题，外部弹簧探针被设计为具有扁平部件，其可通过 冲压而更廉价地制造。通常这些设计包含相互垂直连接的两个部件并且 在该两部件之间的电通路穿过凸出端表面。这种设计的问题是部件很快 磨损并且有很短的生命周期需要定期更换。

因此，需要设计一种加工成本很低的新的弹簧接触组件。

发明内容

本发明主要涉及弹簧接触组件，其具有由外部弹簧包围的两个可移动 且重叠的接触构件或柱塞。每个柱塞有接触部分和尾部部分，其中尾部 部分具有平表面，当装配时该平表面经过弹簧内部的相对的柱塞尾部部 分并且与其相接触。弹簧有按压到每个相对的柱塞上的端部线圈以防止 柱塞与弹簧分离，从而相对于弹簧的每个端部固定柱塞的接触部分和尾 部部分。当弹簧被压缩时，利用其固有的扭转运动，柱塞尾部部分的平 表面在该接触组件的整个压缩行程中保持接触。相对的扁平区域之间的 接触防止了将弹簧的扭弯或扭转运动传递给接触部分上的尖部。抵抗固 有的扭转增强了部件的电导率，反过来其提高了弹簧接触之间的性能。 弹簧还可具有沿弹簧长度而直径减小的线圈部分以进一步限制柱塞尾部 并且增加两个柱塞间的相互作用，或可通过在弹簧中增加偏置线圈部分 进一步增强偏置效果。

柱塞尾部部分上的平表面通常与每个柱塞的柱形尾部部分直径的中 线平行而形成。在可替换的实施例中，该平表面可在柱形尾部直径的中 线上方平行而形成以增加产生的组件的组合厚度，从而在两个柱塞间产 生附加的相互作用。在另一个实施例中尾部部分上的平表面可与柱形尾 部部分直径的中线成一定角度或螺旋形围绕该中线而形成。