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CN103959577A - 具有高密度导电单元的测试插座以及用于制造该测试插座的方法 - Google Patents

具有高密度导电单元的测试插座以及用于制造该测试插座的方法 Download PDF

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CN103959577A CN201380003857.2A CN201380003857A CN103959577A CN 103959577 A CN103959577 A CN 103959577A CN 201380003857 A CN201380003857 A CN 201380003857A CN 103959577 A CN103959577 A CN 103959577A
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Abstract

本发明涉及一种具有高密度导电单元的测试插座并且涉及一种用于制造该测试插座的方法，并且更具体地涉及一种被插在一个待测试装置与一个测试装置之间以便将该待测试装置的一个端子电联接至该测试装置的一个垫片上的测试插座。本发明的测试装置包括：一个弹性导电薄片，该弹性导电薄片被安排在对应于该待测试装置的该端子的一个位置处并且包括一个第一导电单元和一个绝缘支撑单元，在该第一导电单元中多个第一导电颗粒在厚度方向上被安排在一种弹性材料中，并且该绝缘支撑单元用于支撑该第一导电单元并且使该第一导电单元与一个相邻的第一导电单元绝缘；一个支撑薄片，该支撑薄片被附接至该弹性导电薄片的上表面或下表面中的至少一者上并且具有在与该待测试装置的端子相对应的各个点中形成的多个通孔；以及一个第二导电单元，该第二导电单元被安排在该支撑薄片的这些通孔中并且在该第二导电单元中多个第二导电颗粒在厚度方向上被安排在一种弹性材料中。这些第二导电颗粒比这些第一导电颗粒更密集地安排在该弹性材料中。

Description

具有高密度导电单元的测试插座以及用于制造该测试插座的方法
技术领域
本发明涉及一种具有高密度导电单元的测试插座及其制造方法，并且更具体地涉及具有可以相对于待测试装置的端子来增强关电接触性能并且可以具有优良耐久性的高密度单元的一种测试插座及其制造方法。
背景技术
总体上，为了测试待测试装置的电性能，应在该待测试装置与一个测试装置之间建立稳定的电联接。典型地，将一个测试插座用作该待测试装置与该测试装置之间的联接单元。
此类测试插座将该待测试装置的一个端子联接至该测试装置的一个垫片上并且使得电信号能够在两个方向上流动。为此，将一个弹性导电薄片或弹簧销用作一个在该测试插座中使用的接触单元。此类弹性导电薄片将一个弹性导电单元连接至该待测试装置的端子上并且由于弹簧销中具有一个弹簧，它确保了待测试装置与测试装置之间的顺畅联接，它可以缓解在进行联接时可能出现的机械冲击，并且因此它已被用于大多数测试插座。
作为该测试插座的一个实例，图1中示出的测试插座20包括一个导电硅单元8和一个介电硅单元6，该导电硅单元与一个球栅阵列(BGA)半导体装置2的端子4相接触并且该介电硅单元不与该半导体装置2的端子4接触以便能够支撑该导电硅单元8并且起到一个介电层的作用。一个环型导电环7被布置在该导电硅单元8的上表面上，该环型导电环将一个插座板(该插座板在该半导体装置2上进行测试)的接触垫片电联接至该半导体装置2的端子4上。
该测试插座在测试系统中是有效的，该测试系统按压若干个半导体装置以建立电连接，其中每个导电硅单元被独立地按压，它容易与一个外围设备的平整度相匹配，并且因此有可能增强其电特性。另外，由于该测试插座防止金属环的导电硅单元在被该半导体的导线端子按压时变得铺展开并且将位移最小化，所以它具有延长接触器的寿命的特征。
图2披露的作为另一个典型实例的测试插座包括通过镀敷、蚀刻或涂覆技术而位于该导电硅单元8的上表面和下表面上的一个导体22，该导体将对该半导体装置2进行测试的该插座板12的接触垫片10电联接至该半导体装置2的端子4上。
根据上述典型的测试插座，由于该刚性导体22是通过镀敷、蚀刻或涂覆技术被布置在该完整的导电硅单元的上表面和下表面上，所以与没有该导体的硅单元相比降低了接触单元的弹性。因此，一个旨在与该半导体装置的端子和测试板的垫片进行弹性接触的整合的硅接触器的优点减少了，并且由于频繁的接触，它具有以下限制，即，一个镀敷的、蚀刻的或涂覆的表面以及配对的半导体装置的端子或该测试板的垫片被损坏并且外来的材料可以进入。
为了解决这些限制，披露了如图3所示的测试插座。此类测试插座包括一个导电硅单元8和一个介电硅单元6，该导电硅单元与BGA半导体装置2的端子4相接触并且是通过将硅与导电金属粉末混合而形成的，并且该介电硅单元不与该半导体装置2的端子4相接触以便能够支撑该导电硅单元8并且起到一个介电层的作用。在这种情况下，该导电硅单元8的上部分或下部分中的一者或两者具有多个导电增强层30、30’，这些层具有比该导电硅单元8的导电粉末更高的密度。如图3所示的此类测试插座具有增强导电性的功能。
然而，此类典型技术具有以下限制。
虽然导电性通过该导电增强层而增强，但是该导电增强层在与该半导体装置2的端子的频繁接触过程中可能容易变形或损坏，因为它从该导电硅单元的上部分上突出。具体而言，由于与该端子的频繁接触，该突出的导电增强层可能被损坏并且可能不维持其适当形状。
本发明的详细说明
技术问题
本发明提供了一种具有高密度导电单元的测试插座以及制造该测试插座的方法，该测试插座改善了电接触并且增强了耐久性。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种测试插座，该测试插座被安排在一个待测试装置与测试装置之间并且将该待测试装置的一个端子电联接至该测试装置的一个垫片上，该测试插座包括：一个弹性导电薄片，该弹性导电薄片包括一个被安排成面向该待测试装置的该端子的第一导电单元以及一个介电支撑单元，在该第一导电单元中多个第一导电颗粒在厚度方向上被安排在一种弹性材料中，并且该介电支撑单元支撑该第一导电单元并且使该第一导电单元与一个相邻的第一导电单元绝缘；附接至该弹性导电薄片的顶部和底部中的至少一者上的一个支撑薄片，其中该支撑薄片具有面向该待测试装置的该端子的一个通孔；以及被安排在该支撑薄片的该通孔中的一个第二导电单元，在该第二导电单元中多个第二导电颗粒在厚度方向上被安排在一种弹性材料中，并且其中该第二导电颗粒是以比该第一导电颗粒更高的密度安排在该弹性材料中的。
该第二导电颗粒的中值滴径可以小于该第一导电颗粒的中值滴径。
该第二导电颗粒的中值滴径可以比该第一导电颗粒的中值滴径小两倍至10倍。
该第二导电颗粒可以一体地附接至该通孔中。
该第二导电单元可以一体地附接至该第一导电单元中。
该支撑薄片可以具有比该介电支撑单元更高的强度。
在该支撑薄片中形成了一个分隔区段以便允许多个相邻的第二导电单元独立地运作。
该分隔区段可以是通过切削该支撑薄片而形成的一个切削槽或切削孔。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于制造测试插座的方法，该测试插座被安排在一个待测试装置与测试装置之间并且将该待测试装置的一个端子电联接至该测试装置的一个垫片上，该方法包括：在一个薄片型支撑薄片上形成有待面向该待测试装置的多个端子的多个通孔；提供具有一个空腔的一个模具并且将该薄片型支撑薄片安排在该空腔中；在该通孔中装入在其中分布有多个第二导电颗粒的一种液体弹性材料；在该空腔中装入在其中分布有多个第一导电颗粒的一种液体弹性材料；并且通过施加一个磁场使这些第一导电颗粒排列成排而向该待测试装置的这些端子，并且其中确定被分布在该液体弹性材料中的这些第二导电颗粒的数目以便允许这些第二导电颗粒是以比这些排列成排的第一导电颗粒更高的密度安排的。
该第二导电颗粒的中值滴径可以小于该第一导电颗粒的中值滴径。
该第二导电颗粒的中值滴径可以等于该第一导电颗粒的中值滴径。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于制造测试插座的方法，该测试插座被安排在一个待测试装置与一个测试装置之间并且将该待测试装置的一个端子电联接至该测试装置的一个垫片上，该方法包括：在一个薄片型支撑薄片上形成面向该待测试装置的多个端子的多个通孔；在该通孔中装入在其中分布有多个第二导电颗粒的一种液体弹性材料并且固化该液体弹性材料；在一个模具中装入在其中分布有多个第一导电颗粒的一种液体弹性材料、通过将一个磁场施加至与该待测试装置的这些端子相对应的多个部分上来使这些第一导电颗粒排列成排、并且固化该液体弹性材料从而制造一个弹性导电薄片；并且将该支撑薄片附接至该弹性导电薄片的顶部和底部中的至少一者上。
该弹性导电薄片和该支撑薄片可以通过一种粘性材料彼此粘连。
有利作用
根据本发明的多个实施例的测试插座包括被安排支撑薄片中的一个第二导电单元，在该第二导电单元中以高密度整合了多个第二导电颗粒。因此，可以增强导电性和耐久性。
附图说明
通过参照附图来详细描述本发明的多个示例性实施例，本发明的上述和其他特征及优点将变得清楚，附图中：
图1至图3是多种典型的测试插座的视图；
图4是根据本发明的一个实施例的测试插座的视图；
图5是图4的运作视图；
图6至图8是制造图4的测试插座的多个实施例的视图；
图9至图10是制造图4的测试插座的多个其他实施例的视图；
图11是根据本发明的另一个实施例的测试插座的视图；并且
图12是根据本发明的另一个实施例的测试插座的视图。
最佳方式
在下文中将参照附图更详细地描述根据本发明的多个实施方案的测试插座。
图4是根据本发明的一个实施例的测试插座100的视图，并且图5是图4的一个操作视图。根据本发明的测试插座100被安排在一个待测试装置900与一个测试装置800之间并且将该待测试装置900的多个端子910电联接至该测试装置800的多个垫片810。
此类测试插座100包括一个弹性导电薄片110、一个支撑薄片120以及一个第二导电单元130。
该弹性导电薄片110使得电流能够在厚度方向上流动并且使得电流不能在垂直于该厚度方向的表面方向上流动。该弹性导电薄片110被设计成能够吸收从该待测试装置900的端子910施加的冲击而同时被弹性地压缩。此类弹性导电薄片110包括多个第一导电单元111和一个介电支撑单元112。
这些第一导电单元111被安排成面向该待测试装置900的端子910并且多个第一导电颗粒111a在厚度方向上在一种弹性材料中排列成排。
可以将一种具有桥结构的耐热聚合物材料用作形成这些第一导电单元111的弹性材料。可以将多种多样的材料用作一种可以用来获得此类桥结构聚合物材料的热固性聚合物材料形成要素，并且在本实施例中选择的是液体硅橡胶。该液体硅橡胶可以是加成型或缩合型，并且在本实施例中选择的是加成型液体硅橡胶。在这些第一导电单元111是由液体硅橡胶的硫化材料(在下文中称为“硅橡胶硫化材料”)形成的情况下，该硅硫化材料在150℃下的压缩变形率可以小于或等于10％、8％或6％。如果该压缩变形率超过10％，则当所得的各向异性导电连接器被反复使用多次或在高温环境下反复使用时，该导电单元111处的一连串导电颗粒将变得失序。因此，难以维持所希望的导电性。可以将在内芯颗粒的表面上用高导电性金属涂覆的、展现出磁性的一种材料用作这些第一导电颗粒111a。在这种情况下，该高导电性金属是指在0℃下具有高于5×106Ω/m的电导率的金属。用于获得导电性颗粒P的磁性内芯颗粒可以具有3μm至40μm的数均粒径。在这种情况下，该磁性内芯颗粒的数均粒径是指通过激光衍射技术所测量的值。虽然可以将钢、镍、钴或通过用铜或树脂涂覆而获得的材料用作该磁性内芯颗粒，但是可以选择具有等于或大约0.1Wb/m2、0.3Wb/m2、或0.5Wb/m2的饱和磁化强度的材料，并且尤其可以选择钢、镍、钴或其合金。
可以将金、银、铑、铂、铬等用作涂覆在该磁性内芯颗粒的表面上的高导电性金属，并且在这些之中可以选择金，因为它是化学稳定的并且具有高电导率。
这些介电支撑单元112起到了维持这些导电单元之间的介电特性同时支撑这些导电单元的作用。此类介电支撑单元112可以使用与这些第一导电单元111相同的弹性材料，但是本发明不局限于此，并且可以使用具有良好弹性和优良介电特性的任何材料。
该支撑薄片120可以附接至该弹性导电薄片110的顶部上。在该支撑薄片120中可以形成有待面向该待测试装置900的这些端子910的多个通孔121。该支撑薄片120起到支撑多个第二导电单元130(以下将描述)的作用，并且对于该支撑薄片120可以使用具有比该第二导电单元130的弹性材料更高强度的一种材料。例如，可以使用合成树脂材料，例如聚酰亚胺。然而，本发明不局限于这种材料并且可以使用硅、氨基甲酸酯、或弹性材料。
该支撑薄片120的这些通孔121可以通过使用激光来形成或者可以通过另一种形式的机械加工来形成。
该第二导电单元130被安排在该支撑薄片120的这些通孔121中，并且多个第二导电颗粒131在厚度方向上被安排在一种弹性材料中。形成此第二导电单元130的弹性材料可以是与该第一导电单元111的弹性材料相同或相似的。另外，可以根据需要来使用具有比该第一导电单元111的材料更高强度的材料。被安排在单位面积的第二导电单元130中的弹性材料量可以小于被安排在第一导电单元111中的弹性材料量。
该第二导电颗粒131的材料可以是与该第一导电颗粒111a的材料相同或相似的。然而，该第二导电颗粒131可以按比该第一导电颗粒111a更高的密度安排在该弹性材料中。例如，单位面积上第二导电颗粒131所占的份额可以大于该第一导电颗粒111a所占的份额。因此，这些第二导电颗粒131可以是密集地安排的。
此类第二导电颗粒131的中值滴径可以小于该第一导电颗粒111a的中值滴径。例如，具有比该一导电颗粒111a更小粒径的第二导电颗粒131可以密集地安排在该弹性材料中。在这种情况下，第二导电颗粒131的中值滴径可以比第一导电颗粒111a的中值滴径小两倍至十倍。
该第二导电单元130可以一体地附接至该支撑薄片120的第一通孔121上并且附接至该第一导电单元111上。由于该第二导电单元130是一体地附接至该支撑薄片120上和该第一导电单元111上，所以即使与该待测试装置900的端子910频繁接触，仍不容易分离或损坏。
参考数字140和320分别指代一个金属框架和一个引导销。该金属框架140形成了该弹性橡胶薄片110的外周并且该引导销320从该待测试装置800向上突出以便将一个测试插座与测试装置对齐。
根据本发明的一个实施例的测试插座100可以如下进行制造。
首先，图6至8中示出了制造该测试插座100的方法的一个实例。为了制造该测试插座100，在该薄片型支撑薄片120上形成有待面向该待测试装置900的这些端子910的多个通孔121。此类通孔121可以通过使用激光或通过机械加工来形成。
随后，将该薄片型支撑薄片120插入一个模具400中，如图6所示。在这种情况下，该模具400包括成对的并且面向彼此的上模具和下模具，并且在该上模具与下模具之间的内部空间中形成了一个空腔C。
对该上模具而言，在一个基底410的底部上形成了有待面向该待测试装置900的这些端子910的多个铁磁层411并且在除这些铁磁层411之外的部分上形成了多个非铁磁层412。另外，对该下模具而言，在一个基底417的顶部上形成了有待面向该待测试装置900的这些端子910的多个铁磁层416并且在除这些铁磁层416之外的部分上形成了多个非铁磁层415。在这些非铁磁层的边缘处安排了一对间隔件413和414并且在这些间隔件413与414之间安排该金属框架140。
该支撑薄片被安排在此类模具400中。具体而言，该支撑薄片120被安装在该模具400的空腔C中，使得该支撑薄片120的这些通孔121可以面向这些铁磁层416。
随后，在这些通孔121中装入在其中分布有多个第二导电颗粒131的液体弹性材料130'(参见图6)。
随后，在该空腔中装入在其中分布有多个第一导电颗粒111a的液体弹性材料111'(参见图7)。
随后，通过一个电磁块(未示出)施加磁场，并且因此当该磁场穿过相向的铁磁层411与416之间时，这些第一导电颗粒111a可以排列成排(参见图8)。
随后，该第一液体弹性材料130’和该第二液体弹性材料111’被加热并且被固化，并且因此完成了制造。
在这种情况下，可以将这些第二导电颗粒131安排成使得它们可以按比这些排列成排的第一导电颗粒111a更高的密度被安排在该弹性材料中。即，希望的是预先计算出单位面积上要分布的导电颗粒的数目并且确定第一导电颗粒111a和第二导电颗粒131的数目，以使得第二导电颗粒131可以比第一导电颗粒111a更密集地安排。
在这种情况下，这些第二导电颗粒131的中值滴径可以小于第一导电颗粒111a的中间液体直径但是本发明不局限于此，并且该第二导电颗粒的中值滴径可以等于该第一导电颗粒的中间液体直径。
图9和10中示出了制造本发明的测试插座100的方法的另一个实例。首先，如图9所示，在该薄片型支撑薄片120中形成有待面向该待测试装置900的这些端子910的多个通孔121，并且随后在这些通孔121中装入在其中分布有多个第二导电颗粒131的一种液体弹性材料并且该液体弹性材料被固化。
另外，在一个模具中装入在其中分布有多个第一导电颗粒111a的一种液体弹性材料，并且接着通过将一个磁场施加至与该待测试装置900的这些端子910相对应的部分上来使这些第一导电颗粒111a排列成排。接着，固化该液体弹性材料从而制成该弹性导电薄片110。制造弹性导电薄片110的方法类似于图6至8的方法并且因此其详细说明将不在此重复。所制造的支撑薄片120是靠近该弹性导电薄片110而布置的(参见图9)。
随后，将该支撑薄片120附接至该弹性导电薄片110的顶部和底部中的任一者上。在这种情况下，该支撑薄片120是通过一种接触材料而附接至该弹性导电薄片110上的(参见图10)。
根据本发明的多个实施例的此类测试插座具有以下优点。
首先，根据本发明的一个实施例的测试插座具有的一个优点在于，电连接是优良的，因为在与待测试装置接触的第二导电单元中以高密度装入了多个导电颗粒。具体而言，它具有的优点在于，尽管频繁地接触该待测试装置，仍容易维持该第二导电单元的原始外观，因为该导电薄片的外周是由该支撑薄片支撑的。
具体而言，该第二导电颗粒的尺寸可以小于该第一导电颗粒的尺寸，这样使得这些第二导电颗粒可以是以高密度安排的。另外，如果该第二导电颗粒的中值滴径小，则与待测试装置的端子形成点接触的部位可以增多。例如，如果该第二导电颗粒的尺寸小并且这些第二导电颗粒是密集安排的，则与待测试装置的端子相接触的这些第二导电颗粒的数量增加并且因此与该待测试装置的端子相接触的部位增多。因此，本发明具有的优点在于，可以增强电连接。
根据本发明的一个实施例的此类测试插座可以如下发生改变。
首先，如图11所示，可以在该支撑薄片220中形成一个分隔区段222，而使得多个相邻的第二导电单元230可以独立地运作。此类分隔区段222可以是通过切削该支撑薄片220的一部分而形成的一个切削槽或切削孔。如果该支撑薄片220被该分隔区段222所分隔，则多个相邻的第二导电单元230可以独立地上下移动。即，这些第二导电单元230中的任一个并不下降至与另一个第二导电单元230相同或相等高度、而是可以独立地移动。
另外，如图12所示，可以将支撑薄片320和340分别安排在一个弹性导电薄片310的顶部和底部上。同样，可以将第二导电单元330和350分别施加在该弹性导电薄片310的第一导电单元311的顶部和底部上。另外，本发明不限于此并且可以仅在该弹性导电薄片的底部上安排该支撑薄片。
虽然通过参考本发明的示例性实施例具体地展示和说明了根据本发明的测试插座，但本领域的普通技术人员将会理解，在不脱离由以下权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做出不同的改变。

Claims (13)

1.一种测试插座，该测试插座被安排在一个待测试装置与测试装置之间并且将该待测试装置的一个端子电联接至该测试装置的一个垫片上，该测试插座包括：
一个弹性导电薄片，该弹性导电薄片包括一个被安排成面向该待测试装置的端子的第一导电单元以及一个介电支撑单元，在该第一导电单元中多个第一导电颗粒在厚度方向上被安排在一种弹性材料中，并且该介电支撑单元支撑该第一导电单元并且使该第一导电单元与一个相邻的第一导电单元绝缘；
附接至该弹性导电薄片的顶部和底部中的至少一者上的一个支撑薄片，其中该支撑薄片具有面向该待测试装置的端子的一个通孔；以及
被安排在该支撑薄片的通孔中的一个第二导电单元，其中多个第二导电颗粒在厚度方向上被安排在一种弹性材料中；并且
其中该第二导电颗粒是以比该第一导电颗粒更高的密度安排在该弹性材料中的。
2.如权利要求1所述的测试插座，其中该第二导电颗粒的中值滴径小于该第一导电颗粒的中值滴径。
3.如权利要求2所述的测试插座，其中该第二导电颗粒的中值滴径比该第一导电颗粒的中值滴径小两倍至10倍。
4.如权利要求1所述的测试插座，其中该第二导电单元是一体地附接至该通孔中的。
5.如权利要求1所述的测试插座，其中该第二导电单元是一体地附接至该第一导电单元中的。
6.如权利要求1所述的测试插座，其中该支撑薄片具有比该介电支撑单元更高的强度。
7.如权利要求1所述的测试插座，其中在该支撑薄片中形成了一个分隔区段以便允许多个相邻的第二导电单元独立地运作。
8.如权利要求7所述的测试插座，其中该分隔区段是通过切削该支撑薄片而形成的一个切削槽或一个切削孔。
9.一种用于制造测试插座的方法，该测试插座被安排在一个待测试装置与一个测试装置之间并且将该待测试装置的一个端子电联接至该测试装置的一个垫片上，该方法包括：
在一个薄片型支撑薄片上形成有待面向该待测试装置的多个端子的多个通孔；
提供具有一个空腔的一个模具并且将该薄片型支撑薄片安排在该空腔中；
在该通孔中装入在其中分布有多个第二导电颗粒的一种液体弹性材料；
在该空腔中装入在其中分布有多个第一导电颗粒的一种液体弹性材料；并且
通过施加一个磁场使这些第一导电颗粒排列成排而面向该待测试装置的这些端子；并且
其中确定被分布在该液体弹性材料中的这些第二导电颗粒的数目以便允许这些第二导电颗粒是以比这些排列成排的第一导电颗粒更高的密度安排的。
10.如权利要求9所述的方法，其中该第二导电颗粒的中值滴径小于该第一导电颗粒的中值滴径。
11.如权利要求9所述的方法，其中该第二导电颗粒的中值滴径等于该第一导电颗粒的中值滴径。
12.一种用于制造测试插座的方法，该测试插座被安排在一个待测试装置与一个测试装置之间并且将该待测试装置的一个端子电联接至该测试装置的一个垫片上，该方法包括：
在一个薄片型支撑薄片上形成有待面向该待测试装置的多个端子的多个通孔；
在该通孔中装入在其中分布有多个第二导电颗粒的一种液体弹性材料、并且固化该液体弹性材料；
在一个模具中装入在其中分布有多个第一导电颗粒的一种液体弹性材料、通过将一个磁场施加至与该待测试装置的这些端子相对应的部分上而使这些第一导电颗粒排列成排、并且固化该液体弹性材料从而制造一种弹性导电薄片；并且
将该支撑薄片附接至该弹性导电薄片的顶部和底部中的至少一者上。
13.如权利要求12所述的方法，其中该弹性导电薄片和该支撑薄片是通过一种粘性材料彼此粘连的。
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