[发明专利]具有屈曲柱的用于电子部件的弹性接触器件

说明书

技术领域

根据本发明实施例的解决方案涉及电子装置领域。更具体地说，该解决方案涉及电子部件的电接触。

背景技术

任何电子部件为了其操作都需要被电接触；此外，在一些情况下，优选的是该接触应该以弹性的方式存在。

典型示例是，在电子部件在封装级的测试期间用于接触电子部件的插座(socket)；另一示例是，在电子部件在圆片级的测试期间用于接触电子部件的探针卡(probe card)。在两个情况中，以弹性的方式接触要测试的电子部件以便避免它们的损伤。例如在倒装芯片技术中，还需要弹性结构来将半导体材料的芯片(其中集成有电子部件)电连接到对应的封装的电路化的衬底，以便减少在芯片和衬底之间的机械应力。在需要电连接多芯片模块(MCM)中和DCB(直接铜接合)板上的功率部件中的不同的电子部件时存在同样的必要性。

出于此目的，已经提出了几种弹性类型的电接触器件(或简单地，接触件)。

特别地，被称为“弹簧针(pogo-pin)”的接触件通常被用在插座和探针卡中。通常，弹簧针由金属弹簧或者通过嵌入适当的金属粒子而使得导电的聚合部件形成，例如，如文献US-A-2006/0145719(其整个公开内容通过参考而被并入于此)中所述的。

然而，基于弹簧的接触件相对笨重，并且因此它们不能够获得具有减少的间距的结构。实际上，弹簧具有由允许维持它们的弹性的最大变形限定的最小工作长度，其相当受限(例如，几乎不高于它们的静止(resting)长度的60％)；因此，弹簧应该被维持为相对长，以便允许响应于相应的压缩力而提供可接受值的反作用力的变形。此外，弹簧表现出在(压缩/反作用)力和变形之间的正比例性；这在一些应用中(例如，在探针卡中和在插座中)可能是缺点。实际上，为了获得与要测试的(圆片的或者封装体的)电子部件正确的电接触，每个接触件应该提供由相应的标称(nominal)变形引起的标称反作用力。一般，探针卡和插座包括非常高数量的接触件(几千左右)，使得不可能确保所有接触件在同时分别到达圆片或者封装体(由于不可避免的平面性误差)。因此，必须施加允许移动接触件更接近一个距离的压缩力，所述距离高于为至少获得期望的平面性误差的标称变形所需的距离(以便保证所有接触件经历标称变形)。然而，在变形和力之间的比例性引起由到达标称变形的第一接触件施加的反作用力明显地增大(由于它们的附加变形)，具有可能破坏这种接触件的风险；此外，这要求要被施加到探针卡或插座的压缩力的显著增大(以便分别克服由首先到达圆片或封装体的接触件施加的附加反作用力)。

作为替代，基于导电聚合物的接触件具有减少的工作寿命(由于通过添加的金属粒子在聚合物中导致的结构修改)；在任何情况下，为了获得可接受的导电性而向聚合物添加金属粒子的高量的需要(甚至在体积上高于50％)相当限制控制它的机械特性的可能性，从而使得获得期望的弹性即使不是不可能的也是非常困难的。

在文献US-A-6796810(其整个公开内容通过参考被并入于此)中描述的结构也遭受与上面针对基于弹簧的接触件而指出的相同的缺点。实际上，在该情况下提出了使用弹性的导电柱，其由绝缘材料包围。

可替代地，文献US-A-2002/0086566(其整个公开内容通过参考被并入于此)提出了使用在液态时嵌入电导体的弹性的聚合物元件。然而，该结构较难制作，要求非标准的专用的工艺，并且受限于需要使用在接触件的正常工作温度下为液体的导电材料。

另一种可能性被描述在文献US-A-4820376(其整个公开内容通过参考被并入于此)中，其提出了将导电粒子的柱嵌入到弹性的聚合物元件中。该结构的缺点是，导电率不是固定的，而是随施加于其的压缩力而改变。

对于探针卡的不同的接触件结构被描述在文献US-A-5367254(其整个公开内容通过参考被并入于此)中。该文献提出了使用导电线，其被安放在具有纵向地彼此交错的凹口的刚性导轨(其中每对相邻的凹口被布置在径向相对的位置中)内；导线能够自由地沿着导轨滑动，其中一端被固定到导轨，而另一端从其突出。以这种方式，在负载被施加到导线的突出端时，它屈曲(buckle)(倒塌(collapse))由此再进入导轨；提出的导轨的结构允许控制导线的变形，从而确保它在去除负载时回到它的原始位置。然而，如此获得的电接触明显不稳定。