专利名称：整体形成的探针及其制造方法
技术领域：
本发明涉及整体形成的探针，更具体地说，涉及一种探针，在使用连续模 (progressive die)将作为探针部件的主体切割并弯曲后，使用连续模内的板形材料，通过 缠绕螺旋弹簧，所述探针能够将连接端口的一侧或两侧连接于螺旋弹簧，从而产生弹性，以 平顺地进行检测。此外，由于探针是整体地形成，因此该探针具有相对较低的阻力，并且为电信号传 输线路保持相同的阻抗。
背景技术：
一般来说，探针本身或具有不同种针的探针广泛应用于检测座(testsocket)中， 以检测半导体芯片包(package)和形成在晶片上的元件。1999年申请的名称为“用于包的 座(Socket forpackage) ”的韩国专利申请第68258号和2001年申请的名称为“用于检测 芯片的座装置(Socket device for testingchip) ”的韩国实用新型申请第31810号中公 开了用于检测座的探针的例子。图1所示为探针1。参考图1，探针1包括套筒4，在该套筒4的两端向内形成有 上钩颚2和下钩颚3 ；上接触件5和下接触件6，该上接触件5和下接触件6的部分区域分 别安装在所述套筒4的内部；以及螺旋弹簧7，该螺旋弹簧7安装在所述套筒4中并设置在 上接触件5和下接触件6之间。上接触件5包括形成在套筒4内的上主体部8和从该上主体部8的上表面形成并 垂直延伸的上接触销9。所述上主体部8安装于套筒4，通过钩颚2而使上主体部8不会脱罔。下接触件6具有形成在套筒4内的下主体部10和从该下主体部10的下表面形成 并垂直延伸的下接触销11。下主体部10安装于套筒4，通过钩颚3而使下主体部10不会 脱离。上接触销9和下接触销11的端部总是与外部连接端口的形状相匹配。例如，在使用安装于检测座中的探针1的情况中，当半导体芯片包的外部连接端 口为球型时，上接触销9形成为向下弯曲。在传统的探针1中，当对上接触件5和下接触件6施加压力时，上接触件5和下接 触件6能够在套筒4内朝向相对的部件滑动。如上所述，根据上接触件5和下接触件6的滑动移动，螺旋弹簧7收缩，因而，上接 触销9和下接触销11与一对外部连接端口弹性连接。在上接触销9和下接触销11与一对 外部连接端口弹性连接的状态中，电信号传递给包括上接触件5、下接触件6和套筒4的传 导通路。这种传统的探针1根据下面工序来制造。首先，分别制造上接触件5、下接触件6、 螺旋弹簧7和套筒4 (两端都不弯曲的状态)。通过钻削圆形的轴，能够制造管状的套筒4。
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因而，一旦制造上接触件5、下接触件6、螺旋弹簧7和套筒4，在将螺旋弹簧7插入 套筒4内后，将上主体部8和下主体部10插入套筒4的两端，以彼此相对，螺旋弹簧7位于 所述上主体部8和下主体部10之间。在插入所述部件后，将套筒4的两端向内弯曲，上接 触件5和下接触件6不会从套筒4的内部脱离到外部。
发明内容
然而，在传统的探针中，作为探针的一个元件的套筒具有非常小的内径，一般为 0. 4mm。因而，为了准确加工，需要通过普通的钻机进行钻削加工，这需要较长的加工时间， 由于较高的不合格率以及制造成本的上升，从而导致生产率的下降。另外，上接触件、下接触件和插入套筒内径中的螺旋弹簧应该嵌入内径为0.4mm 的套筒的内部。在嵌入所述部件之后，需要单独进行将套筒的上端和下端圆形切割到内部 的操作，以免上接触件和下接触件会脱离到外部，这会导致工作效率的显著下降。此外，由于包括上接触件、下接触件、套筒和螺旋弹簧，根据每个部件的阻抗值的 偏差，不能传递稳定的电信号，而是会传递不稳定的电信号，这会降低测试的可靠性。因而，本发明的目的是克服现有技术中的问题，提供一种探针，该探针用于在分隔 为预定距离的外部连接端口之间通过经由阻抗不变的传输通路来发送电信号而传输稳定 的电信号。所述探针包括形成为一体的套筒、上接触件和下接触件以及螺旋弹簧，能够自动 地制造该探针，以提高生产率。为了制造本发明的探针，压模(the die ofpress)用作实现该目的的装置。也就是说，当压模上下移动一次，则完成一个步骤。在下文中，一旦所述压模离开 固定的距离，则反复进行下一步骤(工序)的操作，这能够连续地制造产品。具体来说，在反复操作压模过程中，套筒的上部和下部、螺旋弹簧和主体等移动规 定的距离，以在所述模的内部进行制造。在最后步骤(工序)中，具有制造状态的每个部件 (完成的产品)自动地排出到压模之外。因而，能够显著地降低制造成本。特别是，提供由具有较好电学特性和极佳弹性和强度的元件制成的探针是很重要 的。当前优选地使用镀金铍青铜合金和铍镍合金的元件。但是如果可以开发出具有强化的 电特征、弹性和强度的元件，则当然完全可以使用该元件。本发明通过根据采用一个压模的连续操作来制造探针，提供了显著地减少制造时 间和降低产品成本的效果。此外，通过将探针制造成为一体，能够进行大规模生产，并且提 高了电学特性。
图1为表示传统探针的结构的截面图；图2为表示本发明的探针的第一实施方式的结构的展开图；图3为图2中第一实施方式的装配试图的纵向截面图；图4为图3中第一实施方式的侧向截面图；图5为表示在作为本发明的芯件(core)的弹性弹簧件模塑为螺旋弹簧之前的状 态的透视图；图6为表示作为本发明的芯件的弹性弹簧件模塑为螺旋弹簧的状态的透视图7为表示第二实施方式的结构的展开图；图8为表示第二实施方式的结构的正视图；图9为表示第三实施方式的结构的展开图；图10为表示第三实施方式的装配状态的透视图；图11为表示第三实施方式的结构的截面图；图12为表示第四实施方式的结构的展开图；图13为表示第四实施方式的装配结构的透视图；图14为表示第四实施方式的结构的截面图；图15为表示第五实施方式的结构的展开图；图16为表示第五实施方式的结构的透视图；图17为表示第五实施方式的结构的截面图；图18为表示本发明的第六实施方式的结构的展开图；图19为本发明的第六实施方式的截面图。
具体实施例方式在下文中，将参考附图对本发明进行描述。本发明中的探针的制造方法包括切割步骤，切割主体，从而能够在一个主体100 中形成上接触件101、下接触件102和弹性弹簧件103 ；烧制步骤，烧制螺旋弹簧106，使弹 性弹簧件103具有弹性力；下端口成型步骤，使下接触件102形成圆形；弯曲步骤，将弹性 弹簧件103弯曲到上述主体100的内部；完成步骤，在将主体100模塑为圆形后，将上接触 件101卷为比主体100的外径更小并突出。而且，通过确定如何烧制弹性弹簧件，根据下接触件102是否能够具有弹性力，本 发明的烧制步骤具有差别。根据位于所述主体内的弹性弹簧件103的形状，主体100和下接触件102可以形 成为圆形或方形。现在详细参考本发明的优选实施方式，该优选实施方式的例子图示在附图中。图2至图5表示实现本发明的第一实施方式。图2为实现本发明第一实施方式的 展开图，其中，在一个主体100中形成上接触件101、下接触件102和弹性弹簧件103。然后，如图6所示，由于弹性弹簧件103仅具有板，因此使A压接件104向上塑性 变形，而使B压接件105向下塑性变形，以提供弹性力。弹性弹簧件制造为螺旋弹簧106的 形状，以具有弹性特征，如图3所示。然后，在下接触件102模塑为圆形的状态下，将弹性弹 簧件103弯曲到主体100的内部，并且将所述主体100模塑为圆形，接着下接触件102突出 到主体100的外部，从而形成探针P。这时，形成用于固定下接触件102的行程的部件。然而，通过形成主体100中的凸 起部108 (protrusion)和下接触件102中的凹槽107，凸起部108仅能够在凹槽107中移 动，从而能够调节所述行程。也可以通过压制与凹槽107和凸起部108相对应的部件来实现，而不用形成凹槽 107和凸起部108。通过该制造方法，因为所述探针整体形成，因而探针具有相同的阻抗，并且因而弹
6性特征也是较好的。通过本发明的上述方法制造的探针包括形成为一个主体100的上接触 件101、下接触件102和弹性弹簧件103。弹性弹簧件103的一端具有连接于主体100的螺旋弹簧106的形状，弹性弹簧件 103的另一端一体形成下接触件102。而且，由于凹槽107形成在下接触件102的柱侧，而 凸起部108形成在主体100中，因而，下接触件102能够通过凸起部108而仅在凹槽107的 长度内上下移动，从而能够调整所述行程。与传统的探针类似，本发明的探针可以以每个探针来提供，或者通过模来制造而 以卷绕方式来提供，这通过使用自动插入机来实现插座的自动化生产，从而能够降低成本
并提高质量。当电源端口与下接触件102接触以接通电力时，下接触件102通过接触力以轻微 压缩的方式吸收冲击，而电流经过下接触件102、螺旋弹簧106和上接触件101并流过主体 100，以接通电力。此时，即使电流流过螺旋弹簧106，电阻也能够最小化，因为电流迅速通过上述主体。当具有弹性的下接触件102滑入主体100的内侧时，凸起部109起到作为导电路 径的作用，以通过凸起部109与主体100的内侧相接触而保持恒定压力，同时保持恒定的电 阻值。图7至图8表示本发明的第二实施方式，其中，上接触件101、下接触件102和弹性 弹簧件103形成为一个主体100。然后，如图6所示，由于在初始操作时弹性弹簧件103具有板(坯料)，因此使A压 接件104向上塑性变形，而使B压接件向下塑性变形，以提供弹性力。弹性弹簧件制造为螺 旋弹簧106的形状，以具有弹性特征，如图8所示。然后，下接触件102和上接触件101卷 为圆形，以形成探针P。这表明，当探针通过下接触件102而接通时，电流通过上接触件101和螺旋弹簧 106。这里，上接触件101和下接触件102可以制造为各种形状，如圆形或弯曲形状。可以 提供在制造插座中需要的制动功能。当制造较小直径(40至200微米)的探针时，由于在第二实施方式中不会看到图 3至图5中的主体部100，因而本发明的第二实施方式能够应用于探针板(probe card)或 探针的针销。图9至图11表示本发明的第三实施方式，其中，上接触件101、下接触件102和弹 性弹簧件103形成为一个主体100。主体100中形成有两个用于制造弹性弹簧的坯料件110，弹性弹簧件103在坯料件 110结束的位置开始，而且下接触件102在弹性弹簧件103的端部形成为一体。使形成板的弹性弹簧件103构造为圆形，因而下接触件102可以位于与上接触件 101相反的方向，如图10，处于下接触件102与印刷线路板(PCB)部件接触的状态。严格地说，弹性弹簧件产生螺旋弹簧和板簧的作用。在本发明的探针P中，上部分的接触件101、下部分的接触件102和弹性弹簧件 103包括于一个主体100中。而且，弹性弹簧件103的端部包括连接于主体100的如图9所 示的板的形状。弹性弹簧件102从所述主体的底面圆形地模塑。另外，弹性弹簧件103中模塑部分的外部邻接主体100的内表面，以接通电力。所附的图12至图14为表示作为本发明的第三实施方式的修改实施例的第四实施 方式，在用于探针长度为1. 5mm的高速小探针的情况中，用于加强弹性力的弹性弹簧件103 以与第三实施方式相同的方式圆形地进行模塑，仅在电流方面有所不同。当从如图14所示 的下部分的接触件102供应电源时，弹性弹簧件103的顶部的侧面与上部分的接触件101 的翼状(wing-shape)内表面接触，从而接通电力。所附的图15至图17为表示作为本发明的第三实施方式的另一修改实施例的第五 实施方式。上接触件101、下接触件102、弹性弹簧件103形成为一个主体100。与下接触件 102连接的电源通过弹性弹簧件103而传递到上接触件101。图18至图19表示本发明的第六实施方式，其中，形成在主体100上的弹性弹簧件 103包括上接触件101和下接触件102。此时，弹性弹簧件103形成为字母S的形状，或可 以形成为圆形。在本发明中，主体100、上接触件101、下接触件102和弹性弹簧件103形成为一个 主体，从而具有较好的电学特性。此外，由于弹性弹簧件103整体连接于下接触件102，因而 具有较好的弹性力。而且，通过使用模具，能够缩短制造时间，并且能够进行大规模制造。工业实用性本发明的探针可以用于广泛应用在当前电子产品的半导体检测或PCB(印刷线路 板)检测中的所有探针。此外，由于能够进行质量相同的产品供给和大规模制造，因而，能 够解决由于手工制造而引起的大规模制造的限制以及世界标准化的困难。特别是，由于探 针的较高价格而难以进入市场，通过较低探针的制造成本，使得进入BGA检测座、LGA检测 座和存储模块测试的市场成为可能。而且，本发明中探针的最小直径能够制造至少40微米 的探针，而在现有系统中，不能制造直径至少为100微米的探针，这能够应用于探针卡的针 销或用于影响探针卡市场的探针。顺序文字上接触件、下接触件、弹性弹簧件、螺旋弹簧、凹槽、钩颚、凸起部。
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权利要求
整体形成的探针的制造方法，其特征在于，该方法包括切割步骤，切割主体(100)，从而能够在一个主体(100)中形成上接触件(101)、下接触件(102)和弹性弹簧件(103)；烧制步骤，烧制螺旋弹簧(106)，使弹性弹簧件(103)具有弹性力；下端口成型步骤，使下接触件(102)形成圆形；弯曲步骤，将所述弹性弹簧件(103)在所述主体(100)的内部从顶到底地弯曲；完成步骤，将所述主体(100)模塑为圆形之后，将所述上接触件(101)卷为比所述主体(100)的外径更小，使所述上接触件(101)突出以接触半导体的端口或印刷电路板的端口。
2.整体形成的探针的制造方法，其特征在于，该方法包括切割步骤，切割主体(100)，从而能够在一个主体(100)中形成上接触件(101)、下接触 件(102)和弹性弹簧件(103)；烧制步骤，烧制螺旋弹簧(106)，使弹性弹簧件(103)具有弹性力； 下端口成型步骤，使下接触件(102)和上接触件(101)形成圆形； 弯曲步骤，将弹性弹簧件(103)从主体(100)的侧部向主体的内部弯曲； 完成步骤，将主体(100)形成为圆形。
3.根据权利要求1所述的整体形成的探针的制造方法，其中，在所述切割步骤中，所述 弹性弹簧件(103)切割为波浪形(字母S)，在所述烧制步骤中，A压接件(104)向上塑性变 形，B压接件(105)向下塑性变形，从而具有所述弹性力。
4.根据权利要求1所述的整体形成的探针的制造方法，其中，在所述切割步骤中，进行 切割时，在所述主体上成型凸起部，在所述上接触件和所述下接触件上成型凹槽，或者仅在 所述下接触件上成型凹槽。
5.根据权利要求1所述的整体形成的探针的制造方法，其中，在所述切割步骤中，将所 述弹性弹簧件(103)切割为细长板形，在成型步骤中，将所述弹性弹簧件(103)的上部卷成 圆形，使所述下接触件(102)具有弹性力。
6.根据权利要求1所述的整体形成的探针的制造方法，其中，所述主体(100)、上接触 件(101)和下接触件(102)成型为四边形或圆形，而与所述弹性弹簧件(103)的完成形状 是螺旋弹簧的形状、圆形、四边形或椭圆形无关。
7.整体形成的探针，其特征在于，所述主体(100)的上部中形成有上接触件(101)，所 述主体(100)包括弹性弹簧件(103)和下接触件(102)，所述弹性弹簧件(103)连接于所 述主体(100)的一端，所述下接触件(102)与弹性弹簧件(103) —体形成，所述弹性弹簧件 (103)位于所述主体(100)内，使下接触件(102)能够突出于所述主体的下部。
8.根据权利要求7所述的探针，其中，所述弹性弹簧件(103)形成为连接于所述主体 (100)的螺旋弹簧(106)的形状。
9.根据权利要求7所述的探针，其中，所述弹性弹簧件(103)具有细长板形，并在连接 于所述主体(100)的部分成型为圆形，使下接触件(102)能够具有弹性。
10.根据权利要求7所述的探针，其中，所述凹槽(107)形成在所述下接触件(102)的 柱侧，所述凸起部(108)形成在所述主体(100)中，因而所述下接触件(102)通过所述凸起 部(108)仅能够在所述凹槽(107)的长度内上下移动，从而能够调整行程。
11.根据权利要求7至8中任意一项所述的探针，其中，所述主体(100)、上接触件(101)和下接触件(102)形成为四边形。
12.根据权利要求8所述的探针，其中，所述弹性弹簧件(103)中圆形形成部分的一部 分与所述主体(100)的内表面邻接。
13.根据权利要求8所述的探针，其中，所述弹性弹簧件(103)中圆形形成部分的两侧 突出到所述主体(100)的外部。
14.整体形成的探针，其特征在于，所述主体(100)的上部中形成有上接触件(101)，所 述主体(100)包括弹性弹簧件(103)和下接触件(102)，所述弹性弹簧件(103)连接于所述 主体(100)的一端，所述下接触件(102)与弹性弹簧件(103) —体形成，而且所述弹性弹簧 件(103)为螺旋弹簧(106)的形状。
15.根据权利要求14所述的探针，其中，所述上接触件(101)和下接触件(102)向内侧 倾斜或弯曲，使端部能够互相匹配。
16.整体形成的探针，其特征在于，当具有弹性的下接触件(102)滑入主体(100)的内 部时，凸起部(109)起到作为导电路径的作用，以通过凸起部(109)与所述主体(100)的内 侧相接触而保持恒定的压力，同时保持恒定的电阻值。
17.根据权利要求14所述的探针，其中，上、下弹性弹簧件(103)形成在所述主体 (100)的中央部，所述上接触件(101)和下接触件(102)形成在所述弹性弹簧件(103)的两 端，因而所述上接触件和下接触件具有弹性。
全文摘要
本发明涉及整体形成的探针，更具体地说，涉及一种探针，在使用连续模将作为探针部件的主体切割并弯曲后，所述探针能够将连接端口的一侧或两侧连接于螺旋弹簧，从而产生弹性，以平顺地进行检测。所述探针的制造方法，该方法包括切割步骤，切割主体，使上接触件(101)、下接触件(102)和弹性弹簧件(103)能够形成为一个主体(100)；烧制步骤，烧制螺旋弹簧(106)，使弹性弹簧件(103)具有弹性力；下端口成型步骤，使下接触件(102)形成圆形；弯曲步骤，将所述弹性弹簧件(103)在所述主体(100)的内部弯曲；完成步骤，在将所述主体(100)模塑为圆形后，使所述上接触件(101)卷为比所述主体(100)的外径更小，并且突出。由于不会浪费制造时间，另外能够进行大规模制造，并通过制造形成为一体的探针而提高电学特征，从而本发明具有显著地减少制造时间和降低制造成本的效果。
文档编号H01L21/66GK101911273SQ200880123862
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年1月2日
发明者李洪大 申请人:中村敏幸;人类照明有限责任公司