芯片插座、探针与其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种芯片插座、探针与其制造方法，特别是涉及一种以形状记忆合金所制成的芯片插座、探针与其制造方法。
背景技术
芯片插座(IC Socket)的功用是为了将芯片(即晶片，本文均称为芯片)的接点(如锡球或焊垫等)分别电性连接于电路板的个接点，以进行测试。
请参阅图1所示，是显示现有习知技术的芯片插座的剖面图，美国专利公告号US7,198,734揭露一种芯片插座，芯片插座1具有一壳体7，壳体7具有一定位面2用于容置一芯片3，定位面2下方具有多个探针5用于与芯片3接触，以及一上盖6用于覆盖定位面2与芯片3。当芯片3被放置在定位面2上，则芯片下方的多个接点4分别与多个探针5在上方的一端接触，而多个探针5在下方的另一端将分别与一电路板(未图示)的多个接点(未图示)接触，以进行测试。
请参阅图2所示，是显示探针的尖端部分放大图，在测试过程中，因为接触力的关系，探针与接点接触的尖端8，使用一段时间后会有磨耗、破损、变形等缺陷，使得尖端8无法确实的接触接点，导致测试结果显示为不良或造成短路/开路等问题。
由于探针5的尺寸相当微小，故制作成本高，探针损毁后不能再利用造成成本提高。此外，一个芯片插座1具有多根探针5，只要一根探针5损坏就可影响到整个芯片3的测试结果。因此，亟需提供一种新的探针结构与芯片插座，使探针的尖端更具耐磨耗、耐冲击的特性，以增加探针的生命周期(life cycle)，而损坏的探针经回复程序后可以重复使用，以降低设备成本。
由此可见，上述现有的芯片插座、探针与其制造方法在产品结构、制造方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的芯片插座、探针与其制造方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
有鉴于上述现有的芯片插座、探针与其制造方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的芯片插座、探针与其制造方法，能够改进一般现有的芯片插座、探针与其制造方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
【发明内容】
本发明的目的在于，克服现有的芯片插座、探针与其制造方法存在的缺陷，而提供一种新的芯片插座、探针与其制造方法，所要解决的技术问题是使探针的尖端更具耐磨耗、耐冲击的特性，以增加探针的生命周期，而损坏的探针经回复程序后可以重复使用，以降低设备成本，非常适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种探针，包含：一躯干；一第一尖端，其部分被该躯干包覆而其裸露部分用于与一外部的接点连接；一第二尖端，其部分被该躯干包覆而其裸露部分用于与另一外部的接点连接；以及一弹簧设置于该躯干内部，至少连接该第一尖端与该第二尖端其中之一；其中，该第一尖端与该第二尖端至少其中之一是以形状记忆合金(shape memory alloy)的材料制成。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的芯片探针，其中所述的形状记忆合金为金镉(AuCd)合金，镉的重量百分比为35～50％。
前述的探针，其中所述的形状记忆合金以铜为主要基材，次要材料包含铝、锌、钛或镍等其中之一或其组合，其中金地重量百分比为45～80％。
前述的探针，其中所述的形状记忆合金为铜锌(CuZn)合金，锌的重量百分比为25～41％。
前述的探针，其中所述的形状记忆合金为铜铝(CuAl)合金，铝的重量百分比为1～15％。
前述的探针，其中所述的形状记忆合金通过取消外力或加热至一回复温度以上而恢复原来形状，其中该回复温度为50℃以上。
前述的探针，其中所述的回复温度为65～85℃。
前述的探针，其中所述的形状记忆合金在该第一尖端或该第二尖端至少其中之一的表层选择电镀一层金属材料。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种芯片插座，包含：一壳体，具有一定位面用于容置一芯片；多个探针，位于该定位面下方，用于与该芯片接触；其中每一个多个探针包含：一躯干；一第一尖端，其部分被该躯干包覆而其裸露部分用于与一外部的接点连接；一第二尖端，其部分被该躯干包覆而其裸露部分用于与另一外部的接点连接；以及一弹簧设置于该躯干内部，至少连接该第一尖端与该第二尖端其中之一；其中，该第一尖端与该第二尖端至少其中之一是以形状记忆合金(shape memory alloy)的材料制成。
芯片本发明的目的及解决其技术问题另外再采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种探针，包含一第一尖端与一第二尖端且至少其中之一使用形状记忆合金材料(以下称合金材料)制造，其制造方法包含下列步骤：以800～900℃水淬方式进行热处理，将合金材料软化，使其维克氏硬度低于HV200；进行加工；以及以低温时效于200～400℃下3～9小时，之后炉冷达到室温的方式进行加工硬化，控制合金材料固溶强化，使其维克氏硬度达到HV450以上。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。芯片芯片芯片芯片芯片芯片借由上述技术方案，本发明芯片插座、探针与其制造方法至少具有下列优点及有益效果：本发明揭露的芯片插座、探针结构与其制造方法，使探针的尖端更具耐磨耗、耐冲击的特性，可增加探针的生命周期，而损坏的探针经回复程序后可以重复使用，因而降低设备成本。
综上所述，本发明使探针的尖端更具耐磨耗、耐冲击的特性，以增加探针的生命周期，而损坏的探针经回复程序后可以重复使用，以降低设备成本。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【附图说明】
图1是显示现有习知技术的芯片插座的剖面图。
图2是显示探针的尖端部分放大图。
图3至图8是显示本发明实施例的探针的剖面图。
图9A至图9B是显示本发明实施例的芯片插座的分解立体图。
图10是显示本发明实施例的探针的尖端部分的制造方法的流程示意图。
1：芯片插座 2：定位面
3：芯片 4：接点
5：探针 6：上盖
7：壳体 8：尖端
10：探针 11：躯干
12：第一尖端 13：第二尖端
14：弹簧 15：探针
16：芯片插座 17：壳体
18：定位面 19：探针
20：热处理将合金材料软化，使其维克氏硬度低于HV200
21：进行加工
22：加工硬化，控制合金材料固溶强化，使其维克氏硬度达到HV450以上
【具体实施方式】
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的芯片插座、探针与其制造方法其具体实施方式、结构、制造方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
请参阅图3所示，是显示本发明实施例的探针的剖面图，探针10包含一躯干11、一第一尖端12其部分被躯干11包覆而其裸露部分用于与外部的接点(例如芯片的锡球)连接、一第二尖端13其部分被躯干11包覆而其裸露部分用于与外部的接点(例如电路板的接点)连接、以及一弹簧14设置于躯干内部，连接第一尖端12与第二尖端13。
其中，第一尖端12与第二尖端13至少其中之一是以形状记忆合金(shape memory alloy)的材料制成。形状记忆合金是一种具有记忆力的合金，如施加外力使形状记忆合金产生塑性变形，不同于一般金属其塑性变形不可回复，形状记忆合金可通过取消外力或加热等方式而恢复原来形状。
形状记忆合金的种类非常多，其性质取决于其组成，根据本发明，探针10的第一尖端12与第二尖端13至少其中之一使用形状记忆合金材料制成，其材料的选择考量是必需有良好的耐磨耗、耐冲击、耐腐蚀，且变形量与回复温度等特性符合需求。
在一实施例中，形状记忆合金以金为主要基材，其成分重量百分比大约为45～80％。在一具体实施例中，形状记忆合金为金镉(AuCd)合金，镉的重量百分比约为35～50％，且可能包含其他元素，以调整合金的性质。
在一实施例中，形状记忆合金以铜为主要基材，其成分重量百分比大约为45～80％，次要材料可为铝、锌、钛或镍等其中之一或其组合。在一具体实施例中，形状记忆合金为铜锌(CuZn)合金，锌的重量百分比约为25～41％。在一具体实施例中，形状记忆合金为铜铝(CuAl)合金，铝的重量百分比约为1～15％。上述实施例都可能包含其他元素，以调整合金的性质。
根据本发明实施例，当探针达到生命周期而磨耗、破损、变形，可将探针加热至一回复温度或施加电压，使得探针回复原来形状，探针得以重新使用。而回复温度视形状记忆合金的材质有所不同，一般而言大约是50度C以上，例如钛镍铜(TiNiCu)的形状记忆合金，以热水加热至大约65～85℃，即可恢复探针的形状。
此外，本发明上述各实施例可选择在第一尖端12或第二尖端13的表层镀上一层金属材料，例如镀金。
此外，第一尖端12与第二尖端13不限定于图3中所示的冠状与针状，亦可为其他形状，以因应各种型态的接点。图4至图7仅仅例示本发明一些第一尖端12与第二尖端13可能的形状，尖端部分的形状至少有杯状、锥状、平坦状、锯齿状等情形。
此外，图3显示一种双动针型态的探针10，本发明理所当然可应用于其他种类，例如单动针型态的探针，如图8所示。图8显示的单动针型态的探针15与图3的探针10不同处在于，探针15的弹簧14并未与第一尖端12连接，因此仅第二尖端13会因弹力而有伸缩的动作，而相同处在于第一尖端12与第二尖端13至少其中之一使用形状记忆合金材料制成。
请参阅图9A与图9B所示，是显示本发明实施例的芯片插座的分解立体图，图中仅显示重要的元件而忽略其他部分，以突显本发明的特征。芯片插座16包含一壳体17，壳体17具有一定位面18用于容置一芯片(未图示)，定位面18下方具有多个探针19用于与芯片接触，其中探针19的第一尖端12与第二尖端13至少其一使用形状记忆合金材料制成，而探针19的其他结构及其变化与图3至图8的探针相同，此不再赘述。
请参阅图10所示，是显示本发明实施例的探针的尖端部分的制造方法的流程示意图，本发明上述实施例中探针的第一尖端或第二尖端使用形状记忆合金材料(以下称合金材料)的制造方法。制造方法包含下列步骤：在步骤20，以热处理将合金材料软化，使其维克氏硬度低于HV200，以利于加工，其中热处理的方式例如以800～900℃水淬方式；在步骤21，进行加工，可以一般加工机加工，不需昂贵或特殊规格的加工刀具；在步骤22，加工硬化，控制合金材料固溶强化，使其维克氏硬度达到HV450以上，其中加工硬化的方法例如以低温时效方式于200～400℃下3～9小时，之后炉冷达到室温，或使用体积加工量滚扎、锻造的方法加工硬化。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。