CN111505348A - 一种用于探针台的测试头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于探针台的测试头，与载台和探针卡配合使用，包括盖板、固定框架、接口板、针塔和盒体；接口板上设有接头和向下的连接点，连接点与接头电连接，接口板与固定框架安装固定；针塔安装在固定框架下，针塔设置有针孔，针孔内安装有弹簧针，弹簧针的上端与接口板的连接点接触连接，弹簧针的下端用于和探针卡的探针接触连接；盖板另一端相对转动轴翻转实现盖板和盒体之间的闭盖状态和开盖状态；在闭盖状态下，针塔的弹簧针下端能穿过盒体底部的通孔A与探针卡上的探针形成接触连接。本申请能够通过简单的结构实现与探针的可靠连接。

Description

一种用于探针台的测试头

技术领域

本发明是关于半导体设计和生产领域，特别涉及一种用于探针台的测试头。

背景技术

在集成电路的制备过程中，晶圆测试是必不可少的一个过程，通过测量晶片上的测试键中的电阻、电容、晶体管等元件的电性参数来反映元件特性和生产线上的问题。

晶圆测试设备包括测试机和探针台(探针卡)，测量时，晶圆承载于探针台内的载晶盘上，通过晶圆上芯片的焊盘与探针卡上的探针连接，探针台设置有测试头，测试头通过电缆与测试机进行稳定连接，并利用测试头上弹簧针和探针卡上探针的接触连通，来完成测试通路以进行参数测量。故在晶圆测试中，探针台上的测试头起着完成测试通路的重要作用，测试头的结构以及弹簧针与探针的接触方式，会影响弹簧针和探针的使用寿命，而弹簧针和探针都价格昂贵，频繁更换造成经济损失，因此急需优化测试头的结构，使测试通路的连接简单可靠，并保证弹簧针和探针的使用寿命。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于探针台的结构简单可靠的测试头。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于探针台的测试头，与载台和探针卡配合使用，包括盖板、固定框架、接口板、针塔和盒体；

接口板上设有接头和向下的连接点，连接点与接头电连接，接口板与固定框架安装固定；盖板安装在固定框架上，盖板开有通孔B，使外部电缆能穿过盖板的通孔B与接口板上的接头连接；针塔安装在固定框架下，针塔设置有针孔，针孔内安装有弹簧针，弹簧针的上端与接口板的连接点接触连接，弹簧针的下端用于和探针卡的探针接触连接；

盒体为上端开口的结构，盒体安装在承载有探针卡的载台上，盒体底部设有用于探针卡向上露出的通孔A；

盒体的一侧和盖板的一侧连接形成转动轴，盖板另一端相对转动轴翻转实现盖板和盒体之间的闭盖状态和开盖状态；在闭盖状态下，针塔的弹簧针下端能穿过盒体底部的通孔A与探针卡上的探针形成接触连接。

上述用于探针台的测试头，结构简单可靠，通过控制盖板和盒体之间的开盖、闭盖，即可实现弹簧针与探针卡上探针的连接与否，方便测试通路的控制。

作为优选，所述用于探针台的测试头还包括气弹簧，气弹簧的一端连接在盒体上，气弹簧的另一端连接在盖板上，用于盖板翻转时提供支撑和缓冲。使用气弹簧能使盖板缓慢升降。

作为进一步的改进，盒体内设有锁紧组件，盖板与固定框架之间柔性连接(这个连接之间能浮动，即盖板和固定框架之间能进行相对位移)；锁紧组件包括用于连接固定框架的连接部和用于驱动固定框架及其上的接口板和针塔竖直升降一定距离的传动机构；当翻转盖板至闭盖状态时，针塔上的弹簧针靠近探针卡且弹簧针下端与探针卡上的探针相互平行且不接触，同时固定框架与锁紧组件的连接部形成连接，锁紧组件的传动机构动作使针塔上弹簧针的下端与探针卡上的探针接触连接。

上述用于探针台的测试头，由于盖板与固定框架之间柔性连接，使固定框架以及固定在固定框架上的接口板和针塔能够实现相对于盒体的二级升降，首先在盖板带动下转动至闭盖状态，此为第一次升降，在该阶段使弹簧针对准探针卡上的探针，并使所有弹簧针的下端所处的平面水平设置，然后通过锁紧组件带动其第二次升降，使弹簧针与探针接触连接，这样能使所有弹簧针同时接触探针。

上述用于探针台的测试头上安装了锁紧组件，优化了弹簧针下压接触探针卡上探针的方式，当盖板覆盖盒体时，针塔上的弹簧针与探针卡的探针不接触，通过控制锁紧组件中的传动，使固定框架、接口板和针塔整体下移，进而弹簧针水平下降至与探针形成接触连接，保证了针塔上的所有弹簧针同时与探针卡上的探针接触，消除了在盖板逐渐覆盖盒体时，不同位置的弹簧针先后与探针接触的问题，使不同位置的弹簧针和探针都接近与厂家给出的理论寿命。

作为进一步的改进，固定框架的一对侧边上设有定位销；

所述传动机构包括转轴、连杆、转动手柄、轴承、直线导轨和定位滑块；直线导轨设有两个，分别对称安装在盒体上通孔A的两侧，每个直线导轨上各滑动连接有一个定位滑块，即定位滑块A和定位滑块B；所述定位滑块的一侧开有滑槽，滑槽包括滑槽上段和滑槽下段，滑槽上段的上端开口至定位滑块的上端面，滑槽上段的下端和滑槽下段的上端连接且连接处设有定位点G，滑槽下段的下端设有定位点D，且定位点D低于定位点G；两个定位滑块分别安装在对应的直线导轨上后，使两个定位滑块开有滑槽的侧面相对设置；所述滑槽即锁紧组件中的连接部，固定框架上的定位销能进入对应滑槽内实现连接，当定位销处于定位点D时，盖板和盒体处于闭盖状态，针塔上的弹簧针下端与探针卡上的探针相互平行且不接触，当定位销处于定位点G时，针塔上弹簧针的下端与探针卡上的探针接触连接；所述轴承设为两个，即轴承A和轴承B，两个轴承分别套设安装在对应的转轴上，轴承A与轴承B之间、定位滑块A与轴承A之间、定位滑块B与轴承B之间均通过连杆连接，所述转动手柄设置在轴承A上。

当盖板逐渐覆盖盒体，固定框架侧边的定位销能分别进入定位滑块的对应滑槽内，并在盖板和盒体处在闭盖状态时，每个定位销分别处于对应滑槽的定位点G，使针塔的弹簧针穿过盒体的通孔A靠近安装在载台上的探针卡，并使弹簧针的下端与探针卡处于相互平行且不接触的状态；此时，能通过扳动转动手柄使轴承A沿着转轴旋转，带动定位滑块A沿着直线导轨滑动，同时，轴承A带动轴承B旋转，进而轴承B带动定位滑块B沿着直线导轨滑动，固定框架的定位销分别从对应滑槽的定位点G滑至定位点D，使固定框架、接口板和针塔整体下移至弹簧针与探针卡上的探针形成接触连接；当需要开盖时，能通过扳动转动手柄使轴承A沿着转轴反向旋转，使固定框架的定位销分别从对应滑槽的定位点D滑至定位点G，进而打开盖板。

采用上述结构的锁紧组件，能够通过简单的结构实现所有弹簧针同时与探针卡上的探针接触。

作为进一步的改进，所述固定框架的一对侧边上对称安装有四个定位销，即一条侧边上安装有两个定位销，所述定位滑块的一侧对应开有两道相同的滑槽。

作为进一步的改进，所述用于探针台的测试头还包括电缆箱体，电缆箱体为底部开口的箱型结构；电缆箱体安装在固定框架上，且盖板利用通孔B套设在电缆箱体上；电缆箱体上开有电缆孔，使电缆能穿过电缆孔进入电缆箱体内，实现和接口板上接头的连接。

作为进一步的改进，所述盖板的一侧与盒体连接，另一侧安装有翻转手柄，用于通过操作翻转手柄实现盖板和盒体之间的闭盖状态和开盖状态。

作为进一步的改进，所述固定框架为矩形的框架结构，且矩形框架中还设置有加强筋，接口板上对应开有通槽，针塔上对应开有安装槽，固定框架上的加强筋能穿过接口板的通槽后嵌入针塔上的安装槽内，实现固定框架、接口板和针塔之间的刚性连接。

作为进一步的改进，所述用于探针台的测试头包括载台，载台的中心设有下凹圆形台阶，用于承载探针卡；所述用于探针台的测试头能通过载台固定安装在探针台上。

作为进一步的改进，所述用于探针台的测试头还包括探针卡，探针卡通过定位销固定安装在载台上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明结构简单可靠，通过控制盖板和盒体之间的开盖、闭盖，即可实现弹簧针与探针卡上探针的连接与否，方便测试通路的控制。

2、本发明安装了锁紧组件，优化了弹簧针下压接触探针卡上探针的方式，当盖板覆盖盒体时，针塔上的弹簧针与载台上探针卡的探针不接触，通过控制锁紧组件中的转动手柄，使固定框架、接口板和针塔整体下移，进而弹簧针水平下降至与探针形成接触连接，保证了针塔上的所有弹簧针同时与探针卡上的探针接触，消除了在盖板逐渐覆盖盒体时，不同位置的弹簧针先后与探针接触的问题，使不同位置的弹簧针和探针都接近与厂家给出的理论寿命。

附图说明

图1为本发明开盖状态的结构示意图。

图2为本发明闭盖状态的结构示意图。

图3为本发明闭盖状态下的剖视图。

图4为本发明闭盖状态下的俯视图。

图5为本发明的爆炸图。

图中的附图标记为：1、固定框架；2、盖板；3、接口板；4、针塔；5、探针卡；6、盒体；7、载台；8、定位销；9、转轴；10、连杆；11、轴承A；12、轴承B；13、定位滑块A；14、定位滑块B；15、直线导轨；16、转动手柄；17、气弹簧；18、电缆；19、翻转手柄；20、电缆箱体。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1至图5所示的一种用于探针台的测试头包括盖板2、电缆箱体20、固定框架1、接口板3、针塔4、气弹簧17、盒体6、锁紧组件、载台7和探针卡5，该测试头利用载台7(cardholder)固定安装在探针台上。

所述接口板3的上平面设置有接头，接口板3的下平面设置有连接点；所述固定框架1为矩形的框架，且矩形框架中还设置有加强筋，接口板3上对应开有通槽，针塔4上对应开有安装槽，所述针塔4安装在固定框架1下，固定框架1上的加强筋能穿过接口板3的通槽后嵌入针塔4上的安装槽内，实现固定框架1、接口板3和针塔4之间的刚性连接。针塔4设置有针孔，针孔内安装有弹簧针，弹簧针的上端与接口板3的连接点接触连接，弹簧针的下端用于和探针卡5的探针接触连接。固定框架1的一对侧边上对称安装有四个定位销8，即一条侧边上安装有两个定位销8。所述电缆箱体20为底部开口的箱型结构，安装在固定框架1上，电缆箱体20上开有电缆孔，用于连接测试机的电缆18能穿过电缆孔进入电缆箱体20内，实现和接口板3上接头的连接。所述盖板2开有通孔B，盖板2利用通孔B套设在电缆箱体20上，并与固定框架1之间柔性连接，即盖板2和固定框架1之间能进行相对位移。

所述盒体6为上端开口的结构，且盒体6的底部开有通孔A。所述载台7固定在盒体6的底部，载台7的中心设有用于承载探针卡5的下凹圆形台阶，探针卡5能利用定位销固定安装在下凹圆形台阶上，以保证探针卡5水平安装在载台7上。

所述锁紧组件安装在盒体6内，锁紧组件包括转轴9、连杆10、转动手柄16、轴承、直线导轨15和定位滑块。直线导轨15设有两个，分别对称安装在盒体6内通孔A的两侧，且每个直线导轨15上各安装有一个定位滑块，即定位滑块A13和定位滑块B14；所述定位滑块的一侧开有两道相同的滑槽，滑槽呈逆时针旋转后的“L”状，包括滑槽上段和滑槽下段，滑槽上段的上段开口至定位滑块的上端面，滑槽上段的下端和滑槽下段的上端连接且连接处设有定位点G，滑槽下段的下端设有定位点D，且定位点D低于定位点G；定位滑块分别安装在对应的直线导轨15上后，使两个定位滑块开有滑槽的侧面相对设置。所述轴承设有两个，即轴承A11和轴承B12，两个轴承分别套设安装在对应的转轴9上，定位滑块A13通过连杆10与轴承A11连接，定位滑块B14通过连杆10与轴承B12连接，且轴承A11和轴承B12之间也安装有连杆10，其中，轴承A11上还安装有转动手柄16。

盖板2的一侧和盒体6的一侧连接，盖板2的另一侧安装有翻转手柄19，且盖板2和盒体6之间还安装有气弹簧17，通过控制翻转手柄19，使盖板2以与盒体6连接的一侧为轴进行旋转，实现盖板2和盒体6之间的闭盖状态和开盖状态。

当盖板2逐渐覆盖盒体6，固定框架1侧边的四个定位销8能分别进入定位滑块的对应滑槽内，并在盖板2和盒体6处在闭盖状态时，每个定位销8分别处于对应滑槽的定位点G，使针塔4的弹簧针穿过盒体6的通孔A靠近安装在载台7上的探针卡5，此时，固定框架1、接口板3、针塔4、探针卡5和载台7的中心都在同一条直线上，且使弹簧针的下端与探针卡5处于相互平行且不接触的状态。此时，通过扳动转动手柄16使轴承A11沿着转轴9旋转，带动定位滑块A13沿着直线导轨15滑动，同时，轴承A11带动轴承B12旋转，进而轴承B12带动定位滑块B14沿着直线导轨15滑动，固定框架1的定位销8分别从对应滑槽的定位点G滑至定位点D，使固定框架1、接口板3和针塔4整体下移至弹簧针与探针卡5上的探针形成接触连接。

当需要开盖时，通过扳动转动手柄16使轴承A11沿着转轴9反向旋转，使固定框架1的四个定位销8分别从对应滑槽的定位点D滑至定位点G，进而打开盖板2。

上述用于探针台的测试头结构简单可靠，并加装了锁紧组件，优化了弹簧针下压接触探针卡5上探针的方式，当盖板2覆盖盒体6时，针塔4上的弹簧针与探针卡5的探针不接触，通过控制锁紧组件中的转动手柄16，使固定框架1、接口板3和针塔4整体下移，进而弹簧针水平下降至与探针形成接触连接，保证了针塔4上的所有弹簧针同时与探针卡5上的探针接触，消除了在盖板2逐渐覆盖盒体6时，不同位置的弹簧针先后与探针接触的问题，使不同位置的弹簧针和探针都接近与厂家给出的理论寿命。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于探针台的测试头，与载台和探针卡配合使用，其特征在于，所述用于探针台的测试头包括盖板、固定框架、接口板、针塔和盒体；

接口板上设有接头和向下的连接点，连接点与接头电连接，接口板与固定框架安装固定；盖板安装在固定框架上，盖板开有通孔B，使外部电缆能穿过盖板的通孔B与接口板上的接头连接；针塔安装在固定框架下，针塔设置有针孔，针孔内安装有弹簧针，弹簧针的上端与接口板的连接点接触连接，弹簧针的下端用于和探针卡的探针接触连接；

盒体为上端开口的结构，盒体安装在承载有探针卡的载台上，盒体底部设有用于探针卡向上露出的通孔A；

盒体的一侧和盖板的一侧连接形成转动轴，盖板另一端相对转动轴翻转实现盖板和盒体之间的闭盖状态和开盖状态；在闭盖状态下，针塔的弹簧针下端能穿过盒体底部的通孔A与探针卡上的探针形成接触连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于探针台的测试头，其特征在于，所述用于探针台的测试头还包括气弹簧，气弹簧的一端连接在盒体上，气弹簧的另一端连接在盖板上，用于盖板翻转时提供支撑和缓冲。

3.根据权利要求1所述的一种用于探针台的测试头，其特征在于，盒体内设有锁紧组件，盖板与固定框架之间柔性连接，能进行相对移动；锁紧组件包括用于连接固定框架的连接部和用于驱动固定框架及其上的接口板和针塔竖直升降一定距离的传动机构；当翻转盖板至闭盖状态时，针塔上的弹簧针靠近探针卡且弹簧针下端与探针卡上的探针相互平行且不接触，同时固定框架与锁紧组件的连接部形成连接，锁紧组件的传动机构动作使针塔上弹簧针的下端与探针卡上的探针接触连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于探针台的测试头，其特征在于，固定框架的一对侧边上设有定位销；

所述传动机构包括转轴、连杆、转动手柄、轴承、直线导轨和定位滑块；直线导轨设有两个，分别对称安装在盒体上通孔A的两侧，每个直线导轨上各滑动连接有一个定位滑块，即定位滑块A和定位滑块B；所述定位滑块的一侧开有滑槽，滑槽包括滑槽上段和滑槽下段，滑槽上段的上端开口至定位滑块的上端面，滑槽上段的下端和滑槽下段的上端连接且连接处设有定位点G，滑槽下段的下端设有定位点D，且定位点D低于定位点G；两个定位滑块分别安装在对应的直线导轨上后，使两个定位滑块开有滑槽的侧面相对设置；所述滑槽即锁紧组件中的连接部，固定框架上的定位销能进入对应滑槽内实现连接，当定位销处于定位点D时，盖板和盒体处于闭盖状态，针塔上的弹簧针下端与探针卡上的探针相互平行且不接触，当定位销处于定位点G时，针塔上弹簧针的下端与探针卡上的探针接触连接；所述轴承设为两个，即轴承A和轴承B，两个轴承分别套设安装在对应的转轴上，轴承A与轴承B之间、定位滑块A与轴承A之间、定位滑块B与轴承B之间均通过连杆连接，所述转动手柄设置在轴承上。

5.根据权利要求4所述的一种用于探针台的测试头，其特征在于，所述固定框架的一对侧边上对称安装有四个定位销，即一条侧边上安装有两个定位销，所述定位滑块的一侧对应开有两道相同的滑槽。

6.根据权利要求1所述的一种用于探针台的测试头，其特征在于，所述用于探针台的测试头还包括电缆箱体，电缆箱体为底部开口的箱型结构；电缆箱体安装在固定框架上；盖板利用通孔B套设在电缆箱体上；电缆箱体上开有电缆孔，使电缆能穿过电缆孔进入电缆箱体内，实现和接口板上接头的连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于探针台的测试头，其特征在于，所述盖板的一侧与盒体连接，另一侧安装有翻转手柄，用于通过操作翻转手柄实现盖板和盒体之间的闭盖状态和开盖状态。

8.根据权利要求1所述的一种用于探针台的测试头，其特征在于，所述固定框架为框架结构，且框架中还设置有加强筋，接口板上对应开有通槽，针塔上对应开有安装槽，固定框架上的加强筋能穿过接口板的通槽后嵌入针塔上的安装槽内，实现固定框架、接口板和针塔之间的刚性连接。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的一种用于探针台的测试头，其特征在于，所述用于探针台的测试头包括载台，载台的中心设有下凹圆形台阶，用于承载探针卡；所述用于探针台的测试头能通过载台固定安装在探针台上。

10.根据权利要求9所述的一种用于探针台的测试头，其特征在于，所述用于探针台的测试头还包括探针卡，探针卡通过定位销固定安装在载台上。

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