专利名称：电接触装置及电接触方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测电气试样的电接触装置，它包括至少一个根据弯曲导线原理(Knickdrahtprinzip)工作的接触元件，这个元件穿过至少一个导孔中并在轴向上可位移和旋转。
背景技术：
上面所说的这种接触装置是已公知的。它具有两个在轴向上相隔一定距离的导板，导板带有导孔，在孔中是以弯曲导线形式出现的、自身具有弹性的接触元件。在对试样进行电气检测时，将接触元件的接触端部压到试样的接触位置上，这样就形成了试验电路(Prüfstrompfade)。接触元件被压到试样上时，朝侧面弹开，这样，一方面获得了接触力，另一面高度差别也可以得到补偿。接触元件上远离试样的一端与电气检测装置相连。一旦与试样的接触位置上带有例如由氧化反应所形成的脏物，那么接触电阻就可能不会达到最优状态。
发明内容
本发明的目的是提供本说明书开头部分所述的电接触装置，它结构简单，并保证与试样之间一直有着非常良好的电接触。
本目的通过以下方式实现接触元件在侧向上、至少朝着第一方向偏离形成偏置，并且为了接触元件，导孔具有至少一个指向至少一个侧向上的第二方向的导向段，其中，第一方向和第二方向之间形成一个非零的角。由于接触元件沿第一方向的侧向偏离，以及在与试样接触时出现的偏离沿第二方向的位移，使得一个转矩施加到接触元件上，这样，它就围绕着纵向轴旋转一定的角度。接触元件的这种自身引起的旋转运动，减少了与试样的接触电阻，从而与试样之间总是保持着非常良好的接触。这一定程度上是一种根据曲柄原理的运行方式，也就是说，接触元件的偏离在一个方向上位移，而这个方向与偏离方向并不一致，而是与其之间成一定角度，那么接触元件就“如同曲柄”旋转，通过这种方式形成与试样之间的最优电接触。尤其是精细的结构、特别是对晶片上的半导体芯片(微芯片)的检测，将通过根据本发明的电接触装置在非常良好的接触的情况下方便而又安全地进行。
本发明涉及一种用于检测电气试样的电接触装置，包括至少一个根据弯曲导线原理工作的接触元件，它在至少一个导向元件中沿轴向位移并可旋转，其中，接触元件具有以在侧向上、沿至少一个第一方向偏离为形式的偏置，而导向元件则可以沿至少一个侧向上的第二方向位移，在这里，第一方向和第二方向之间形成一个非零的角。通过导向元件在一个与接触元件的偏离即弧形的方向不一致的方向上的位移，在一定程度上使“曲柄力”作用于接触元件上使它旋转。通过对与试样接触的接触元件在轴向上加载，使得一个力在接触元件的偏离区域作用于导向元件上，这样使导向元件沿着第二方向位移。并且在这里，由接触元件自身所引发的旋转运动将改善与试样的接触性能。如上所述，接触元件在导向元件上可沿轴向位移并旋转。特别是销状的接触元件具有圆形的横断面，并且接触元件中的导向通过横断面为圆形的导孔进行，在这里，在导孔和接触元件之间只有着相对很小的活动间隙。
按照本发明的一个实施形式，导向元件可以通过至少一个孔状的导向段沿侧向位移。这个导向元件如导板优选地具有至少一个孔状的导向段，这个导向段被一静止的导向工具如导向销穿过。如果接触元件通过与试样的接触在导向元件上施加一个侧向力，那么导向元件由于所述的导向段/导向销-轴承的作用可相应地向侧向位移，并且在这里，接触元件(呈曲柄形)也一同位移，从而引发所需的旋转运动。
按照本发明的一个实施形式，导向段呈直线或非直线延伸。导向段可以呈弧形延伸。另外，导向段也可以呈角形延伸。当然也可以考虑采用混合形式。因此，导向段可以具有例如一个直线部分，而接在它之后是一个弧形或角形部分。也可以采用其它的组合形式。
按照本发明的一个实施形式，接触元件的偏置由自身结构、特别是自身弯曲决定。因为即使接触元件未插入到探针中，它在未带负载的状态下就已经出现侧向偏离，即偏置。所以接触元件上有着自身弯曲。另外，为了获得接触弹力，接触元件自身也总是带有弹性。
作为补充或者替代，接触元件的偏置受到作用于接触元件的外力的影响，特别是外部的侧向力和/或轴向力。外部的侧向力使具有弹性的接触元件出现偏离，并因此导致偏置。也可以作为补充或者替代的是，尤其是在与试样接触时出现的轴向力，使具有弹性的接触元件向侧向偏移，因而出现了侧向偏离，从而形成了偏置。偏置也受到以下因素的影响，即接触元件穿过至少两个相隔一定距离导孔，这些孔之间并没有对准，即相互错开。通过这种方式，接触元件被相应地弯曲。
按照本发明的一个实施形式，接触元件上远离试样的一端在轴向上不可移动，但可旋转。因此，由于与试样接触而出现的轴向力被接触元件在轴向上不可移动的端部吸收，但同时接触元件的旋转性必须保持，从而使触头能够旋转，以减少与试样之间的接触电阻。
另外，本发明还涉及一种用于检测电气试样的电接触方法，特别是用于上面所述的接触装置，这个装置包括至少一个根据弯曲导线原理工作的接触元件，它在轴向上可移动并可旋转，同时，接触元件具有以在侧向上、沿至少一个第一方向的偏离为形式的偏置，并且在偏离区域，由于与试样接触，偏离沿着第二方向位移，这个方向与第一方向之间形成一个非零的角。
下面通过附图和实施例对发明进行详细说明，其中，图1一个未与试样接触的电接触装置，图2图1所示装置与试样接触，图3到5电接触装置的接触元件的导向段的不同实施形式，图6电接触装置的另一个实施形式的导向元件，图7用于说明根据本发明的基本原理的原理图。
具体实施例方式
图1是用于检测电气试样2的电接触装置1的立体示意图。电接触装置1具有探针3，它具有第一导向元件4和第二导向元件5。在第一和第二导向元件4、5之间布置着探针3的第三导向元件6。导向元件4到6分别以导板7到9的形式出现。导板7到9相互平行并在轴向上相隔一定距离。
导板7带有圆形导孔10，而导板8则带有圆形导孔11。导板9带有导孔12，它具有一个导向段13，也就是说，导孔不是圆形的，而是-在图1所示的实施例中-长孔形。因此，具有导向段13的导孔12形成了长孔14。两个导孔10和11以及长孔14被一个接触元件15穿过，所述接触元件具有一个圆形的横断面，并由于自身弹性形成弯曲导线16。接触元件15在未插入到导板7到9中时，它的纵向延伸呈直线轨迹。
两个导孔10和11相互对准。长孔14的端部区域17则与两个导孔10和11不对准，这样，所插入的弯曲导线16相对于其直线形状出现侧向偏移18，即出现偏置O。偏置O的方向在图1中由箭头表示。箭头的方向代表着侧向偏移18的方向；它指向第一方向19。长孔14的纵向延伸朝着第二方向20，即导向段13朝着方向20，这个方向在图中用F表示。
从图1中可以看出，第一方向19与第二方向20之间成一个夹角α，它不等于零。在这里它是一个锐角。
接触元件15上远离试样2的一端21支撑在一个对向的电气触头上，这个对向触头接到一个检测装置上。为了简便起见，该对向触头和检测装置在图中未示。图1中只出现了探针3的唯一一个接触元件15。由于试样2可以是例如在晶片上的半导体芯片，而为了进行检测必须使它接通大量电流，因此，在实际中探针具有多个接触元件15，它们全部同时与试样接触。为此，试样2相对于探针3进行运动，以使每个接触元件15上优选地带有触点22的端部23放置在试样2之上，这样就有一个轴向的力作用于每个接触元件15上，从而使它按照弯曲导线原理朝侧向弯曲。由于接触元件15的端部21支撑在前面所提到的对向触头上，从而防止它在轴向上出现位移。当然端部21只支撑在了对向触头上，也就是说，接触元件15还可以进行旋转运动，这一点将在下面详细说明。
如果接触元件15在与试样接触时侧向偏转，那么它就沿着一个偏离了偏置O方向(第一方向19)的方向偏转，因为长孔14的走向规定了弯曲方向，而长孔则是指向第二方向20的。因此，在比较图1和2后就会发现，在接触时偏移18在长孔14中从端部区域17位移到端部区域24。由于偏置O沿着其第一方向19与长孔F的走向(第二方向20)偏离(偏离由角α表示)，因此，在接触运动的影响下接触元件15出现一定角度的扭转24，结果压在试样2上的触点22也出现旋转运动。这一旋转运动导致了非常良好的电接触，因为以这种方式可穿透例如氧化膜。
一旦试样2脱离探针3，那么接触元件15就回弹到在图1中所示的位置，在这一过程中发生反转。
上面的说明清楚地表明，接触元件15由于导孔10到12的偏置而具有以偏置O为形式的偏移18。原则上，也可以通过自我弯曲/自我挠曲而产生偏置O，即可以通过接触元件自身的固有结构而产生偏置，也就是说，未带负载的、即没有插入到探针3中的接触元件15的走向自动地偏离直线形状，例如呈弧形。偏置O的形成也可以通过以下方式补充或替代一个外部的力从侧面施加到接触元件15上，与例如图1所示实施例中由于导孔10到12的位置未相互对准而出现的情况一样。但是也可以考虑其它施加力的方式，它同样也可以导致相应的偏离18。作为补充或替代，偏离也可以通过以下方式产生，即使接触元件15与试样2接触，这样根据弯曲导线原理就出现偏离(通过触及到试样而产生偏离)。为了能在接触时出现旋转运动，要求接触元件15在导向段13中移动，而这个导向段没有沿着偏离18的方向，而是偏离这个方向。这可以通过例如以下方式实现，即长孔不是一个笔直的长孔，而是一个弧形的长孔。
在图3到5中是不同类型的以长孔14形式出现的导向段13，它们-无论偏离18是由自身弯曲或外部的力造成-是弧形的、特别是香蕉形，或其它类似形状。
在图4和图5中还显示有其它非直线延伸的长孔14，也就是说，在图4中，各导向段13呈角形，而在图5中-为了清楚地说明图1中实施例-又再次呈直线。另外，在图3到5中还画出了以偏置O形式表现的偏离18，它具有第一方向19。此外，在图中还画出了由于各长孔14的形状而形成的导向F，它导致形成第二方向20。可以看出第一方向19和第二方向20之间始终有一个角α，这个角不是零度角。在长孔的走向出现弯曲的情况下，当接触元件15位移时，第二方向20也发生变化。
图6中是根据本发明的接触装置1的另一个实施例，在图中只有它的导向元件6，即导板9。除了在下面的实施例中所指出的地方之外，图6中所示的结构与图1的结构相同。与图1中的实施例不同的是，接触元件15不能在长孔14中位移，各接触元件15只是穿过导板9中的导孔12，它在孔中具有很小的间隙，在那里它既可以沿纵向移动又可以旋转。为了在与试样3接触时实现所述的第二方向20，导向元件6具有多个以长孔14形式出现的导向段13，这样整个导向元件就可以侧向位移，在这里，多个长孔14完全相同，并在纵向延伸上朝着同一方向布置。长孔14被固定在探针上的导杆25穿过，导杆在孔中具有很小的间隙。在图6中长孔14呈直线，但也可以不是直线，而是例如弧形或角形。
如果在图6的实施例中试样2被接触，那么各具有偏置O的接触元件15在接触时分别向导向元件6施加力，从而使它侧向偏离，同时偏离方向由长孔14的走向决定。由于在这里偏置(第一方向19)还和由长孔14所形成的相应的导向(第二方向20)之间有一个非零的角，各接触元件5出现旋转运动，从而相应地与试样2形成良好的电接触。
在图7中再次阐明了本发明的原理。在图中是具有偏置O的接触元件15，它开始与试样2接触。如果现在-为了达到完全的接触压力-试样2进一步压在接触元件15上，这样由于前面所述的销的导向(F)，一个力被施加倒偏离区域，而力的方向与偏置的方向不一致，这样，偏离区域在一定程度上如同曲柄一样运动，从而使触头22在试样2上出现旋转运动。
因此，本发明的内容在于，各弯曲导线在接触时分别进行一个自身引起的旋转运动，以减少试样的接触电阻或保证与试样的良好接触。第一方向19和第二方向20之间的角可优选为45°。按照本发明，横断面为圆形的接触元件的旋转运动或滚动运动通过以下方式进行，即接触元件本身沿偏置方向弯曲，但在导向元件的强制下沿另一个方向运动。在所考虑的实施形式中，相应的导向元件可以是香蕉形、角形、S形、Z形等等。必须使方向一直出现变化，从而接触元件开始滚动，并进行旋转运动。在导向元件整体出现位移的实施例(图6中的实施例)中，长孔可以采用相应的各种不同的结构，即弧形、香蕉形、S形、Z形等等。也可以采用反向运动的实施形式，即在图6的实施例中，长孔14在探针3之上，而导向杆25则布置在导向元件6的固定位置上。
权利要求
1.一种用于检测电气试样的电接触装置，包括至少一个根据弯曲导线原理工作的接触元件，它穿过至少一个导孔且可沿轴向移动并可旋转，其特征在于，接触元件(15)具有以在侧向上、沿至少一个第一方向(19)的偏离(18)为形式的偏置(0)，并且，导孔(10、11、12)具有至少一个指向侧向上的第二方向(20)的、接触元件(15)的导向段(13)，其中，第一方向(19)与第二方向(20)之间形成一个非零的角(α)。
2.用于检测电气试样的电接触装置，包括至少一个根据弯曲导线原理工作的接触元件，它穿过至少一个导向元件且可沿轴向移动并可旋转，其特征在于，接触元件(15)具有以在侧向上、沿至少一个第一方向(19)的偏离(18)为形式的偏置(0)，并且，导向元件(4、5、6)沿至少一个侧向上的第二方向(20)位移，其中，第一方向(19)与第二方向(20)之间形成一个非零的角(α)。
3.根据前面的权利要求中任一项所述的电接触装置，其特征在于，导向元件(4、5、6)通过至少一个孔状的导向段(13)侧向位移。
4.根据前面的权利要求中任一项所述的电接触装置，其特征在于，导向段(13)呈直线或非直线延伸。
5.根据前面的权利要求中任一项所述的电接触装置，其特征在于，导向段(13)呈弧形延伸。
6.根据前面的权利要求中任一项所述的电接触装置，其特征在于，导向段(13)呈角形延伸。
7.根据前面的权利要求中任一项所述的电接触装置，其特征在于，接触元件(15)的偏置(0)由接触元件(15)的自身结构、特别是自身弯曲决定。
8.根据前面的权利要求中任一项所述的电接触装置，其特征在于，接触元件(15)的偏置(0)受到作用于接触元件(15)的外力、特别是外部的侧向力和/或轴向力的影响。
9.根据前面的权利要求中任一项所述的电接触装置，其特征在于，接触元件(15)的偏置(0)受到至少两个导孔(10、11、12)的没有对准的位置的影响。
10.根据前面的权利要求中任一项所述的电接触装置，其特征在于，接触元件(15)上远离试样(2)的一端(21)在轴向上不可移动，但可旋转.
11.用于检测电气试样的电接触方法，采用根据前面的权利要求中任一项所述的装置，这个装置包括至少一个根据弯曲导线原理工作的接触元件，它在轴向上可移动并可旋转，其特征在于，该接触元件具有以在侧向上、沿至少一个第一方向的偏离为形式的偏置，并且在偏离区域，由于与试样接触，偏离沿着第二方向位移，这个方向与第一方向之间形成一个非零的角。
全文摘要
本发明涉及一种用于检测电气试样(2)的电接触装置(1)，包括至少一个根据弯曲导线原理工作的接触元件(15)，它穿过至少一个导孔(10、11、12)且可沿轴向移动并可旋转。按照本发明，接触元件(15)具有以在侧向上、沿至少一个第一方向(19)的偏离(18)为形式的偏置(0)，并且，导孔(10、11、12)具有至少一个指向侧向上的第二方向(20)的、接触元件(15)的导向段(13)，其中，第一方向(19)与第二方向(20)之间形成一个非零的角(α)。此外，本发明还涉及一种相应的方法。
文档编号H01R11/18GK101017183SQ20071000513
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月7日 优先权日2006年2月7日
发明者赖纳·施密德 申请人:精炼金属股份有限公司