CN112384811A - 用于高频应用的探针卡 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于电子器件的测试装置的探针卡，包括至少一个支撑板(33)、以及柔性膜(32)和与该柔性膜的第一面(F1)相关联的多个接触探针(35)，所述多个接触探针(35)易于抵接在集成在半导体晶片(34)上的被测器件(34')的多个接触垫(34A)上并且易于携带高频信号，探针卡包括至少一个滑动接触接触区域(36)，该滑动接触区域包括形成在支撑板(33)上的第一接触垫(36A)、在柔性膜(32)的外围部分(32C)处形成在柔性膜(32)上的易于在滑动接触区域(36)处按压接触在支撑板(33)上的第二接触垫(36B)、以及在滑动接触区域(36)处按压接触在柔性膜(32)的外围部分(32C)上的至少一个按压元件(37)，以将第二接触垫(36B)按压接触在第一接触垫(36A)上来在柔性膜(32)和支撑板(33)之间提供电接触和机械接触。

Description

用于高频应用的探针卡

技术领域

本发明涉及一种用于测试集成在半导体晶片上的电子器件的探针卡。

更特别地，本发明涉及一种探针卡，其包括用于连接到测试装置的至少一个支撑板以及柔性膜和与柔性膜的第一面相关联的多个接触探针，这些接触探针易于抵接在集成在半导体晶片上的被测器件的多个接触垫上并且易于携带高频信号。

参照该应用领域进行以下描述，其唯一目的是简化其说明。

背景技术

如广泛已知的，探针卡本质上是易于将微结构、特别是集成在半导体晶片上的电子器件的多个接触垫电连接到测试装置的对应通道的器件，测试装置执行电子器件的功能性测试，特别是电测试或一般测试。

在集成电路上执行的测试尤其用于早在生产阶段就检测并隔离有缺陷的电路。因此，通常在将晶片切割并组装到芯片容纳封装之前，将探针卡用于晶片上的集成电路的电测试。

探针卡包括探针头，探针头又基本上包括由至少一个支撑件保持的多个活动接触探针，该至少一个支撑件通常是基本上为板状并且彼此平行的一对支撑件或导引件。这些板状支撑件配备有合适的孔，并且彼此之间保持一定距离，以留出自由区域或间隙用于接触探针的运动和可能的形变，接触探针通常由具有良好的电气和机械性能的特殊合金丝形成。

特别地，在图1中示意性地示出了探针卡15，其包括探针头1，探针头1包括至少一个通常也被称为“上模”的上板状支撑件或导引件2以及通常也表示为“下模”的下板状支撑件或导引件3，这两个支撑件或导引件分别具有相应的导引孔4和5，多个接触探针6在该导引孔4和5中滑动。

每个接触探针6的末端都具有接触尖端7，接触尖端7旨在抵接在集成于晶片9上的被测器件的接触垫8上，以机械和电接触该被测器件以及测试装置(未示出)，该探针卡15形成测试装置的一个端元件。

如图1所示，上导引件2和下导引件3由间隙10适当地间隔开，间隙10允许接触探针6形变。

通过将探针头1压在器件本身上，可确保接触探针6和被测器件的接触垫8之间的良好连接，可在导引件中形成的导引孔中移动的接触探针6在该按压接触期间经历在间隙10内的弯曲以及在这些导引孔内的滑动。这种类型的探针头通常称为垂直探针。

在某些情况下，接触探针在上板状支撑件或导引件处固定连接到探针头本身：这种情况下探针头称为受阻(blocked)探针头。

然而，更经常地使用的探针头具有没有固定地阻塞、而是保持接合到所谓的板(可能通过微接触板)的探针：这种探针头称为非受阻探针头。该微接触板通常被称为“空间变换器”，因为除了接触探针外，它还允许形成在其上的接触垫相对于被测器件上的接触垫在空间上重新分布，特别地放宽了垫本身的中心之间的距离约束。

在这种情况下，仍参考图1所示的示例，每个接触探针6具有另一端区或区域，该另一端区或区域终止于所谓的接触头11，接触头朝向包括探针头1的探针卡15的空间变换器13的多个接触垫中的接触垫12。接触探针6和空间变换器13之间的良好电接触是通过接触探针6的接触头11在该空间变换器13的接触垫12上的按压抵接确保的，这类似于接触尖端7与集成在晶片9上的被测器件的接触垫8之间的接触。

此外，探针卡15包括支撑板14，支撑板14通常是印刷电路板(PCB)，支撑板14连接至空间变换器13，探针卡15通过支撑板14与测试器件对接。

探针卡的正确工作基本上与两个参数有关：接触探针的垂直移动或超程以及这些接触探针在被测器件的接触垫上的水平移动或刮擦(scrub)。众所周知，重要的是要确保接接触尖端的刮擦，以允许这些接触垫在表面上被刮擦来移除杂质，例如以薄氧化层或膜的形式，从而改善由探针卡形成的接触。

在探针卡的生产步骤中所有的这些特征都要被评估并且校准，这是由于应当一直确保探针和被测器件之间的良好电连接。

同样重要的是，要确保探针的接触尖端与器件的接触垫之间的按压接触不会过高而导致探针或垫本身损坏。

在所谓的短探针，即具有有限长度的主体、特别是尺寸小于5000μm的探针的情况下，尤其会感到这个问题。这种类型的探针例如用于高频应用，探针减小的长度限制了相关的自感现象。特别要指出的是，术语“用于高频应用的探针”是指能够携带频率超过1GHz的信号的探针。

实际上，最近需要制造能够在越来越高的频率(高达射频)下携带信号的探针卡，并且随之而来的是大大减少了接触探针的长度，以允许在不增加噪声(例如，由于上述的自感现象)的情况下携带这些信号。

然而，探针的主体长度的减小极大地增加了探针本身的刚度，这涉及由相应的接触尖端施加在被测器件的接触垫上的力的增加，这可能导致这些垫的损坏，并且对被测器件造成不可挽回的损坏，显然要避免这种情况。更危险的是，由于接触探针的主体长度的减小而导致接触探针刚度的增加也增加了损坏探针本身的风险。

为了解决这些问题，已知一些解决方案，其中探针卡包括柔性膜以及至少一个阻尼结构，多个长度减小的接触探针或微探针与该柔性膜相关联以倾向于提供与被测器件的接触垫的机械和电接触，至少一个阻尼结构在这些接触探针处与膜相关联。

图2A示意性地示出了这种类型的已知的解决方案。

特别地，图2示出了探针卡20，探针卡20包括至少一个阻尼结构21，阻尼结构21插入到柔性膜22和支撑板23之间，支撑板23优选为确保该探针卡20与测试装置(未示出)之间的连接的印刷电路板(PCB)。

适当地，柔性膜22包括第一部分或中心部分22A、第二部分或中间部分22B以及第三部分或外围部分22C。更具体地，如下文将阐明的，中心部分22A旨在与阻尼结构21接触，并且外围部分22C旨在与支撑板23接触，而中间部分22B则是旨在发生形变的部分，特别是在集成在半导体晶片24上的与中心部分22A接触的被测器件在测试操作期间移动后变长和缩短。

探针卡20还包括多个接触微探针25，多个接触微探针25布置在柔性膜22的第一面F1上、特别是在其中心部分22A处形成，该第一面F1是根据图2A的局部参考系的柔性膜22的下表面。

接触微探针25易于与集成在半导体晶片24上的被测器件的接触垫24A接触并且由例如选自铂、铑、钯、银、铜或其合金(优选铂合金)的导电材料制成。

适当地，特别是在高频应用的情况下，接触微探针25具有减小的高度，例如至少小于200μm的高度(通常在10μm至200μm之间)，该高度是指在与被测器件正交的方向上测量、即沿着图中所示局部参考系的Z轴测量的这些探针的尺寸。在市场上已知的解决方案中，这些微探针25形成为通过光刻工艺直接生成在柔性膜22上的锥体。

此外，位于该柔性膜22的中心部分22A处(即设置有接触微探针25的部分，这部分因此对应于晶片24包括集成在其上的被测器件的接触垫24A的区域)的阻尼结构21抵接在柔性膜22的第二面F2上，第二面F2与第一面F1相对。由此，阻尼结构21在该中心部分22A中形成用于柔性膜22的抵接元件，并且在将接触微探针25按压接触在集成于半导体晶片24上的被测器件的接触垫24A上期间允许其保持在Z轴方向上。

该阻尼结构21还用作接触微探针25的阻尼元件，调节其在集成于半导体晶片24上的被测器件的接触垫24A上的接触力。适当地，阻尼结构21也可以由易于最大化接触微探针25的阻尼效果并在与集成在半导体晶片24上的被测器件接触期间确保膜22的中心部分22A平坦的材料制成。

柔性膜22还包括导电轨道，该导电轨道易于从接触微探针25向支撑板23传送信号并适当地连接至支撑板23。导电轨道可以形成在膜22的表面上，特别是形成在第二面F2或其上表面上(根据附图中的局部参考系)、或者形成在膜本身内部，并且导电轨道从该柔性膜22的中心部分22A，在其与之连接的对应的接触微探针25处沿该柔性膜22的中间部分22B延伸，以在膜22的外围部分22C处连接至支撑板23。

更具体地，如图2A的示例所示，膜22通过在其外围部分22C处形成的焊接部26连接到支撑板23。该焊接部26适当地在支撑板23的接触区域(例如在其上形成的垫或接触垫)处形成。

因此，焊接部26在膜22(特别是其导电轨道)与支撑板23(特别是其接触垫)之间提供机械和电接触。因此，同样是柔性的导电轨道执行信号从接触微探针25向支撑板23的垫的期望的重定向。更具体地，在已知的解决方案中，导电轨道将形成在柔性膜22的第一面F1上的接触微探针25与支撑板23面向柔性膜22本身的第二面F2的接触垫连接在一起，这是由于其中形成了适当的孔以允许这些导电轨道的通过。可替代地，支撑板23配备有用于柔性膜22通过的合适的开口，以允许形成在其第一面F1上的导电轨道与形成在与表面F相对的表面(特别是支撑板23的上表面)上的支撑板23的接触垫接触。

也可以使用导电胶膜或橡胶膜或实心螺钉来连接膜22和支撑板23。

然而，众所周知，这些由焊接、导电胶或橡胶、螺钉形成的接触在携带诸如射频信号的高频信号时实际上会造成严重的问题，实际上使探针卡整体的执行表现不是很好。

一些已知的解决方案还提供了：柔性膜22在与支撑板23接触处配备有局部导电微突起，例如通过光刻工艺生成在膜本身上的微锥体，这些微锥体与导电轨道接触并且能够在柔性膜22被压到支撑板23上(例如由于使用适当位置的螺钉)时局部地刺入支撑板23的接触垫中，从而在它们之间提供期望的机械和电接触。

如图2B中示意性示出的，还可以通过在支撑板23内形成合适的通孔27A来将柔性膜22与测试装置(未示出)直接连接，特别是通过合适的射频连接结构27，例如，从测试装置发出的同轴电缆或SMA连接器。适当地，用于容纳这些射频连接结构27的相应开口可以形成在膜22中，特别是在其外围部分22C处。因此，膜22中的导电轨道可以通过这些射频连接结构27直接连接至测试装置。

在膜和支撑板或测试装置之间提供固定联接的这些已知的解决方案在测试操作期间(当探针卡与半导体晶片按压接触时)具有膜本身的移动和形变有关的问题。

实际上，在这种情况下，中心部分22A由于集成在半导体晶片24上的被测器件的压力而上升，特别是由于接触微探针25和该被测器件的接触垫24A之间的接触而上升。膜的中心部分22A的运动涉及中间部分22B的弹性形变，这具有随后的应力，特别是剪切应力，还涉及在其与支撑板23或与测试装置的接触的外围部分22C处的弯曲类型的形变

存在于膜22的外围部分22C上的这些应力增加了将其损坏、可能是局部的微断裂的风险。

在任何情况下，这些应力和随后的形变的存在以及膜22的外围部分22C可能的微小或宏观的损坏都会恶化所携带的信号的质量，特别是高频信号的质量。

因此，本发明的技术问题是提供一种探针卡，其具有的功能和结构特征能够克服仍然影响根据现有技术制造的探针卡的局限性和缺点，该探针卡特别是能够携带高频信号而不会在这些信号上添加任何噪声，同时确保相关的接触探针与被测器件的垫接触期间其正确工作，从而消除了与这些接触探针相关联的膜(特别是在提供了机械和电接触的其外围部分处)损坏、形变和/或移动的风险。

发明内容

本发明所基于的解决方案是为探针卡配备弹性的按压元件，该按压元件能够在膜和其中包括的支撑板之间提供所需的机械接触，还配备有用于彼此电接触的合适的垫，同时沿其纵向方向拉伸膜以确保其完整性(即使在同一膜的不同定位操作的情况下)。

基于该解决方案理念，主要通过一种用于电子器件的测试装置的探针卡来解决该技术问题，该探针卡包括至少一个支撑板、以及柔性膜和与柔性膜的第一面相关联的多个接触探针，这些接触探针易于抵接在集成在半导体晶片上的被测器件的多个接触垫上并且易于携带高频信号，其特征在于，包括至少一个滑动接触区域，至少一个滑动接触区域包括形成在支撑板上的第一接触垫和在柔性膜的外围部分处形成在柔性膜上的易于在滑动接触区域按压接触在支撑板上的第二接触垫，以及至少一个按压元件，该至少一个按压元件在该滑动接触区域处按压接触在柔性膜的外围部分上，以将第二接触垫按压接触在第一接触垫上，从而提供柔性膜和支撑板之间的电接触和机械接触。

更具体地，本发明包括以下附加和可选特征，这些附加和可选特征被单独地或组合地采用。

根据本发明的一方面，按压元件可包括至少一个柔性头，至少一个柔性头易于在柔性膜的第一面上抵接在柔性膜的外围部分上，该柔性头易于在按压元件的压紧条件下挤压(squeeze)并且具有布置在柔性膜上形成的第一接触垫处的至少一个接触面。

特别地，该按压元件还包括与柔性头相关联的支撑体，该支撑体配备有用于压紧条件下柔性头的抵接的至少一个台阶。

此外，该支撑体可以包括至少一个突起，至少一个突起易于在按压元件的压紧条件下抵接在支撑板上，并且该支撑体在该支撑板上形成的导电轨道处设置有开口。

根据本发明的一方面，柔性头能够在与参考平面正交的方向上挤压，该平面基本上对应于包括至少一个被测器件的半导体晶片的平面。

特别地，该柔性头的形状可以设置成还包括相对于参考平面的至少一个倾斜面，以在该压紧期间在纵向方向上拉伸柔性膜。

柔性头的倾斜面可以与参考平面形成15°至75°之间、优选为45°的角度。

根据本发明的另一方面，柔性头可以由硅胶或弹性体制成。

此外，根据本发明的一方面，按压元件可以与固定在支撑板上的导引件相关联，该导引件用作按压元件的反压紧器。

探针卡还可包括布置在导引件与支撑体之间的压紧销。

根据本发明的另一方面，柔性膜还可包括至少一对翼部，该至少一对翼部形成为在第一接触垫处从其主体部分突出，并且包括用于保持柔性膜的定位销的相应容纳槽，这些容纳槽沿纵向方向具有细长形状，以允许定位销相对于该纵向方向沿相反的方向移动。

此外，根据本发明的一方面，柔性膜可以由电介质材料、优选地由聚酰胺制成，并且其厚度可以在10至100μm之间，优选地等于50μm。

此外，接触探针的高度可以小于200μm。

根据本发明的另一方面，支撑板可以是易于连接到测试装置的印刷电路板。

根据本发明的另一方面，柔性膜可包括导电轨道，该导电轨道在柔性膜的中间部分处从中心部分向外围部分延伸，这些导电轨道将接触探针连接至滑动接触区域的接触垫。

这些导电轨道可以在柔性膜的第一面上和/或在柔性膜的相对的第二面上形成，和/或这些导电轨道可以在多个层上嵌入到柔性膜中。

此外，柔性膜可包括用于在第一面和第二面之间的连接的导电通孔，该导电通孔适于在柔性膜上形成的导电轨道的通过。

根据本发明的另一方面，支撑板可以配备有用于柔性膜通过的开口。

最后，接触探针可以是T形的。

参考附图，从以非限制性示例给出的实施例的如下描述中，根据本发明的探针卡的特征和优点将更为清楚。

附图说明

在附图中：

-图1示意性地示出了根据现有技术实现的探针卡；

-图2A示意性地示出了根据现有技术实现的配备有膜的用于高频应用的探针卡；

-图2B示意性地示出了根据现有技术实现的配备有膜的用于高频应用的探针卡的替代实施例；

-图3A示意性地示出了根据本发明实现的配备有膜的用于高频应用的探针卡；

-图3B示意性地示出了根据本发明实现的配备有膜的用于高频应用的探针卡的替代实施例；

-图4A和图4B示出了图3A和3B的探针卡在其不同工作条件下的放大比例的细节；

-图5A和图5B示意性地示出了根据本发明实现的配备有膜的用于高频应用的探针卡的其他替代方案；

-图6A和图6B以放大的比例和简化形式示出了图5A和5B的探针卡在其不同工作条件下的细节；

-图7示意性地示出了包括在图3A、图3B或图5A、图5B中的探针卡中的膜的俯视图；以及

-图8示意性地示出了图5A和图5B中的探针卡的俯视轴测图。

具体实施方式

参考附图，特别是参考图3A和图3B，根据本发明实现的探针卡总体上以附图标记30示意性地表示。

应当注意，附图是示意图并且未按比例绘制，而是绘制为强调本发明的重要特征。此外，在附图中，示意性地示出了不同的元件，其形状可以取决于期望的应用而改变。此外，应当注意，在附图中，相同的附图标记指的是形状或功能方面相同的元件。最后，关于在附图之一中示出的实施例描述的特殊布置也可以用于在其他附图中示出的其他实施例。

以最通常的方式，探针卡30易于连接至设备(图中未示出)以执行集成在半导体晶片上的电子器件的测试。更特别地，探针卡30适用于高频应用，即携带频率大于1GHz的信号。

特别地，探针卡30包括至少一个阻尼结构31，阻尼结构31插入到柔性膜32和支撑板33之间，支撑板33优选是确保该探针卡30与测试装置(未示出)之间的连接的印刷电路板(PCB)。

探针卡30易于抵接在半导体晶片34上，半导体晶片34包括至少一个配备有多个接触垫34A的被测器件34'。

适当地，柔性膜32包括彼此相邻的第一部分(或中心部分)32A、第二部分(或中间部分)32B以及第三部分(或外围部分)32C。更具体地，如以上涉及现有技术所解释的，中心部分32A用于接触阻尼结构31，并且中心部分32A形成在该半导体晶片34的至少一个被测器件34'以及对应的接触垫34A处，并且外围部分32C旨在接触支撑板33，而中间部分32B为旨在形变、特别是变长或缩短的部分(在测试操作期间集成在半导体晶片34上的被测器件34'与中心部分32A接触之后)。

探针卡30还包括布置在柔性膜32的第一面F1上的多个接触探针35，特别地这些接触探针在柔性膜的中心部分32A处形成，该第一面F1是根据图3A的局部参考系的柔性膜32的下表面，即面向半导体晶片34并因此面向被测器件34'及其接触垫34A的表面。

接触探针35特别地易于机械和电接触集成在半导体晶片34上的被测器件34'的这些接触垫34A并且，这些接触探针35由例如选自铂、铑、钯、银、铜或其合金(优选铂合金)制成。

接触探针35可以是T形的(或倒置的蘑菇形)，其中，T的杆部连接到柔性膜32，而T的头部易于接触被测器件34'的接触垫34A。可替代地，接触探针35的形状可以为导电块，其可以依次包括由铑制成的用于接触被测器件34'的接触垫34A的突出的接触部分。显然，上述示例不应解释为对本发明的限制，接触探针35能够具有用于连接至集成在半导体晶片34上的被测器件34'的接触垫34A的任何合适的形状，例如形状可以为所谓的柱状或倒置的、可能被截断的棱锥。

适当地，接触探针35具有减少的高度，特别是至少小于200μm的高度，该高度通常在10μm至200μm之间，该高度指的是在正交于被测器件34'并因此正交于半导体晶片34的方向(即沿图中所示的局部参考系的Z轴)上测量的这些接触探针35的尺寸。因此，本发明的探针卡30的接触探针35适合于测试高频器件，其高度能够避免不利的自感现象。

此外，阻尼结构31抵接在柔性膜32的与第一面F1相对的第二面F2上，并且阻尼结构31位于该柔性膜32的中心部分32A处，以在该中心部分32A处(在此处发生与接触探针35的接触)形成用于柔性膜的抵接元件并且在这些接触探针35按压接触在被测器件34'的接触垫34A上期间允许将其保持在Z轴方向上。

如上所述，该阻尼结构31因此用作用于接触探针35的阻尼器，调节其在接触垫34A上的接触力并且特别地，其可以由在与集成在半导体晶片34上的被测器件34'的接触期间(即由探针卡30执行的测试操作期间)能够最大化这些接触探针35的阻尼效果同时确保膜32的中心部分32A的平坦的材料制成。

柔性膜32还包括合适的导电轨道，导电轨道易于将信号从接触探针35传送到支撑板33。导电轨道可以形成在柔性膜32的表面上，特别是形成在第二面F2或其根据附图的局部参考系的上表面上，或者形成在柔性膜32本身内部，导电轨道从柔性膜32的中心部分32A(与相应的接触探针35接触)沿该柔性膜32的中间部分32B延伸直到到达其外围部分32C。还可以在柔性膜32的第一面F1上形成金属轨道，并在柔性膜32的第一面F1和第二面F2之间形成合适的电接触结构，例如金属化的通孔或导电通孔，用于轨道与支撑板33的接触。

适当地，将表面上没有形成导电轨道的位置接地金属化或接地，以建立同轴类型的高频信号的传输。

有利地，根据本发明并且如图3A示意性所示，探针卡30还包括形成在柔性膜32和支撑板33之间、特别是在柔性膜32的外围部分32C处(此处发生与支撑板33的接触)的滑动接触区域36。更具体地，滑动接触区域36包括形成在支撑板33上(特别地形成在面向柔性膜32的面F上，即附图的局部参考系中的下表面)的多个第一接触垫36A、以及形成在柔性膜32上(特别地形成在面向支撑板33的其第二面F2上，即附图的局部参考系的上表面)并且与导电轨道接触的多个第二接触垫36B，这些第一和第二接触垫36A和36B因此面向彼此并且倾向于在柔性膜32(特别是其外围部分32C)按压接触在支撑板33上时彼此按压接触。适当地，这些第一接触垫36A和第二接触垫36B可以定位成相应成对并面向彼此。

更特别地，如图3A的示例所示，探针卡30还包括按压元件37，按压元件37在滑动接触区域36处按压接触在柔性膜32的外围部分32C、特别是其第一面F1上并且易于与该滑动接触区域36的第一和第二接触垫36A和36B按压接触。

因此，有利地根据本发明，滑动接触区域36在柔性膜32和支撑板33之间、特别是在柔性膜32的第一接触垫36A(连接至其导电轨道)以及支撑板23的第二接触垫36B之间提供电接触，同时按压元件37确保这些接触点36A，36B之间的机械接触。

适当地，根据本发明，按压元件37包括至少一个柔性头38，柔性头38特别地形成在柔性膜32的外围部分32C处并且在探针卡30的滑动接触区域36处接触。此外，按压元件37包括与柔性头38相关联的支撑体39，该支撑体39配备有合适的压紧元件用于其与柔性膜32相关联，这将在下面更详细地示出。

更具体地，柔性头38易于沿着与参考平面π正交的方向挤压，该平面基本上对应于包括至少一个被测器件34'的半导体晶片34的平面以及支撑板33的平面，特别是根据附图的局部参考系的Z轴，这两个平面通常彼此平行。

适当地，柔性头38包括至少一个易于沿柔性膜32的中间部分32B布置的倾斜面38F以及易于在其上形成的第二接触垫36B处抵接在柔性膜32的外围部分32C上的接触面38C。因此，柔性头38、特别是其接触面38C实际上恰好在这些第二接触垫36B处抵接在柔性膜32上，这形成了其机械支撑。由于倾斜面38F的存在，柔性头38的挤压沿其纵向方向施加张力，该张力在图中表示为S1，导致柔性膜32在该方向S1上拉伸。

此外，支撑体39有利地包括台阶39H，该台阶39H形成为在相对于其倾斜面38F相对的位置处与柔性头38接触，以形成用于柔性头38的容纳座。合适地，支撑体39还包括至少一个突起39S，突起39S从支撑体朝向支撑板33突出并且在按压元件37的压紧条件下、即当柔性头38被挤压时易于抵接在支撑板33上，由于支撑体39在突起39S处的最大高度Ht，确保了按压元件接近支撑板33并且因此接近柔性膜32的预设最大值。

柔性头38可以由硅胶或弹性体制成，而支撑体39可以由钢或其他金属或陶瓷材料制成。此外，支撑体39的台阶39H可具有200至400μm之间内的高度H。

根据图3B所示的替代实施例，探针卡30包括作为阻尼结构31的探针头40，该探针头40容纳多个接触元件41，仅作为示例这些接触元件41中的八个在图3B中示出。

通常，探针头40包括旨在容纳接触元件41的主体42，因此该主体42形成了这些接触元件41的支撑和保持结构。

更具体地，接触元件41包括在第一端部41A和第二端部41B之间沿纵轴HH延伸的大致杆状的主体，第一端部41A易于抵接在支撑板43上并且第二端部41B易于抵接在柔性膜32的第二面F2或上表面上。

尽管接触探针35的分布在数量和位置上必须与集成在半导体晶片34上的被测器件34'的接触垫34A的数量和位置相匹配，但是探针头40的接触元件41的分布和数量可以是不同的，并且可以特别地选择以满足其他要求，诸如形成用于柔性膜32的中心部分32A的充足的支撑以及防止该中心部分32A的局部或整体移动。

根据未示出的替代实施例，每个接触元件41在形成在该柔性膜32的第一面F1上的接触探针35处以一对一的方式抵接在柔性膜32的第二面F2上，从而每个接触元件41用作相应接触探针35的阻尼元件，从而调节其在集成在半导体晶片34上的被测器件的接触垫34A上的接触力。

探针头40的主体42还可以包括上板或上导引件和下板或下导引件，其具有各自的导引孔，其中接触元件41滑动地容纳在导引孔中；上导引件和下导引件可以通过间隙彼此分隔，以在接触元件41与支撑板33和柔性膜32接触期间允许接触元件41形变。

探针头40的接触元件41特别地可以具有1.5mm到10mm之间的长度，该长度比对应的接触探针35的高度(如上所述，该对应的接触探针35的高度小于200μm)大得多，因此具有更高的弯曲能力。适当地，这些接触元件41也可以由能够最大化对应的接触探针35的阻尼效果的材料制成。

此外，要指出的是，每个接触元件41独立于相邻的接触元件移动，从而每个接触探针35在与被测器件34'的接触垫34A接触期间同样可以独立于相邻的接触元件移动。

适当地，接触元件41与接触探针35电绝缘，特别地这是由于在它们之间插入了柔性膜32。

此外，柔性膜32进而可包括形成在其第二面F2上的接触垫形式的多个抵接结构，接触元件41的第二端部41B易于抵接在其上。抵接结构特别地易于削弱接触元件41的第二端部41B在柔性膜32上的抵接，本质上用作膜本身的保护结构。

适当地，接触探针35直接地或通过插入诸如导电胶膜之类的元件而电连接至形成在柔性膜32中的导电轨道。

因此，同样是柔性的导电轨道当按压抵接在柔性膜32上时可以用于执行从接触探针35向滑动接触区域36、特别是向形成在柔性膜32上的第二接触垫36B并且因此向形成在支撑板33的第一接触垫36A的信号的所需的重定向。

导电轨道可以在柔性膜32的一个表面上延伸，优选地在其第一或第二面F1，F2上或在膜本身内部延伸，也就是说，它们可以嵌入其中，这些构造的组合(甚至在不同层上)对于导电轨道而言是可能的。特别地，其中形成导电轨道的柔性膜32的层的数量可以根据要求和/或情况而变化，例如取决于被传送的信号的数量并且因此取决于在该柔性膜32上要形成的重定向形式的复杂性。例如，可以提供一种配置，其中第一层包括易于携带电源信号的轨道，第二层包括易于携带接地信号的轨道。

特别地，柔性膜32的导电轨道使接触探针35与接触垫36B接触；因此，它们形成在接触探针35处的柔性膜32的第一面F1上、也就是柔性膜32的中心部分32A处，并且形成在第二接触垫36B处的柔性膜32的第二面F2上、也就是柔性膜32的外围部分32C处。特别地，柔性膜32可包括适当的开口或通孔以允许其导电轨道从一面通过到另一面。可替代地，导电轨道可形成为嵌入在柔性膜32中，并使其在其第二面F2上的中心部分32A和在其第一面F1上的其外围部分32C处露出。

柔性膜32由能够提供所需的柔韧性和所需的电绝缘的电介质材料、优选地聚酰胺制成，而导电轨道优选地由铜制成。此外，柔性膜32的厚度可以在10至100μm之间，优选地等于50μm。

可替代地，在未示出的实施例中，一个或多个接触元件41可以用于在被测器件和测试装置之间传送信号。在这种情况下，接触元件41通过在柔性膜32的中心部分32A处形成的导电电接触元件电连接到相应的接触探针35，这些导电电接触元件在柔性膜32的第一面F1和第二面F2之间延伸，以将这些相对的面F1和F2彼此连接。特别地，导电电接触元件可以例如通过将该柔性膜32中形成的与面F1和F2正交的通孔或路径填充适当的导电材料而形成。

由此，所涉及的接触元件执行双重功能，一方面用作接触探针35的阻尼元件，另一方面向支撑板33传递信号。

在该实施例中，支撑板33在具有双重功能的接触元件41的第一端部41A处包括另外的导电接触垫(图中未示出)，这些端部抵接这些导电接触垫以实际上向测试装置传递信号，特别是不需要短探针携带的信号，即不具有高频的信号，从而也简化了柔性膜32对信号的解扰，仅限于由接触探针35携带的高频信号。

要指出的是，有利地根据本发明，按压元件37因此能够向柔性膜32施加张力，该张力使柔性膜沿着图所示的方向S1形变。适当地，柔性膜32的张力还引起滑动接触区域36的接触垫36A，36B的局部滑动，通过刮擦的方式获得其表面清洁并移除了可能的表面氧化物，这改善这些垫之间的电接触。

更具体地，这种机制是由于柔性头38的适当构造而获得的，该柔性头38的形状为至少具有相对于参考平面π倾斜的面38F，参考平面π基本上对应于包括至少一个被测器件的半导体晶片34的平面以及支撑板33的平面，这两个平面通常彼此平行。柔性头38的倾斜面38F可以特别地与该参考平面π形成角度α，即与附图的局部参考系的轴线X成角度α，其值在15°至75°之间，优选地为45°。此外，该倾斜面38F布置成基本上平行于柔性膜32的中间部分32B。

因此，配备有倾斜面38F的柔性头38能够在纵向方向上、特别是在图中所示的方向S1上适当地向探针卡30的外部(即相对于阻尼结构31所处的区域相反的方向)拉伸柔性膜32。

更特别地，如图4A和图4B示意性所示，在按压元件37压紧在滑动接触区域36处期间(这导致柔性膜32在其外围部分32C处按压接触在支撑板33上，并且因此导致形成在支撑板33上的第一接触垫36A按压接触在形成在柔性膜32上的第二接触垫36B上)，柔性头38从图4A所示的第一高度H1挤压到如图4B所示的更低的第二高度H2。特别地，该第一高度H1具有介于1-2mm之间、优选地等于1.5mm的值，并且第二高度H2具有介于0.8mm与1.2mm之间、优选地等于1mm的值。

如图4B所示，按压元件37的柔性头38的挤压是由于其支撑体39的压紧并因此是由于其沿方向S2的运动导致的。

如图4B所示，这种挤压还导致柔性头38的接触面38C从第一长度L1延长到第二长度L2，但是保持在形成在柔性膜32的外围部分32C上的第二接触垫36B处，因此这用作被挤压的柔性头38的机械支撑。

适当地，由于台阶39H，处于挤压状态的柔性头38的接触面38C抵接在支撑体39上，在支撑体39和柔性膜32之间保持具有高度H3的分离区域，以避免膜本身任何可能的损坏。特别地，该高度H3具有介于100到400μm之间的值，优选地等于250μm。

因此，如图4A和图4B所示，适当地，按压元件37与导引件45相关联，该导引件45与支撑板33通过适当的压紧螺钉33V相关联，该紧紧螺钉33V用作按压元件37的压紧体39的反压紧器。此外，在导引件45和按压元件37的支撑体39之间布置有压紧销45S，该支撑体39配备有用于该压紧销45S的合适的容纳孔39F。按压元件37相对于导引件45的压紧涉及将压紧销45S插入到容纳孔39F中以及在挤压条件下将按压元件37正确地保持在柔性头38上。

应当指出的是，在柔性膜32中形成有孔以连接其表面F1和F2，从而允许导电轨道接触第一面F1上的接触探针35和第二面F1上的第二接触垫36B，不幸的是，这些孔的存在导致高频信号传输中的损失和问题。

根据图5A中示意性示出的有利替代实施例，探针卡30可以包括支撑板33，该支撑板33适当地配备有开口33S，该开口33S允许柔性膜32通过并且还允许在柔性膜32的外围部分的第一面F1处形成第二接触垫36B。因此，连接接触探针35和第二接触垫36B的导电轨道可以全部形成在该第一面F1上，从而允许柔性膜32保持完整并改进其执行的高频信号的传输。

在这种情况下，类似于图3A和图3B的实施例形成的按压元件37位于与支撑板33的表面F相对的表面，也就是根据附图的局部参考系的支撑板33上方的表面，柔性膜32和支撑板33之间形成的滑动接触区域36也位于该位置，还是在柔性膜32的外围部分32C处。

探针卡30可以包括如图5A示意性所示的阻尼结构31或探针头40，如图5B所示，探针头40容纳多个接触元件41，这些接触元件41在柔性膜32的中心部分32A处插入到支撑板33和柔性膜32之间。

如上所述，按压元件包括柔性头38，该柔性头38易于沿与对应于半导体晶片34的平面和支撑板33的平面的参考平面π正交的方向挤压，从而将张力沿其纵向方向S1施加到柔性膜32上，导致柔性膜32在该方向S1上的拉伸，并且还引起滑动接触区域36的接触垫36A，36B的局部滑动。

更具体地，如图6A和图6B示意性所示，按压元件37在滑动接触区域36处的定位导致柔性膜32在其外围部分32C处按压接触在支撑板33上，并且因此导致形成在支撑板33上的第一接触垫36A和形成在柔性膜32上的第二接触垫36B的机械接触；此外，该按压元件37的压紧、即其沿方向S2的运动导致柔性头38的挤压，并因此导致其接触面38C的伸长以及第一和第二接触垫36A和36B在彼此上的滑动，从而确保摩擦并且因此确保其清洁并且因此确保正确的电接触。

如已经指出的，支撑体39包括突起39S，突起39S在按压元件37的压紧状态下、即在挤压柔性头28被挤压时易于抵接在支撑板33上。适当地，突起39S在形成在支撑板33上的导电轨道处设置有开口39S1。开口39S1优选地具有大于400μm的高度Hsl，以即使在RF(射频)应用的情况下也避免了对这些导电轨道的任何可能的干扰。因此，突起39S是基本上桥形的，跨在支撑板33的导电轨道上。

根据图7中示意性地示出的替代实施例，柔性膜32还可以包括至少一对翼部32L，如图所示，至少一对翼部32L从形成在该柔性膜32上(特别是形成在其第一面F1上并且连接到沿其纵向方向延伸的导电轨道43)的第一接触垫36A处的其主体部分32'突出。

适当地，翼部32L包括用于保持柔性膜32的定位销44的相应的容纳槽32S。有利地根据本发明，槽32S具有沿纵向方向S1的细长形状，以允许当柔性膜32被拉长(如图5中箭头S1’所示)时定位销44在相对于该拉长相反的方向上的移动。因此，柔性膜32的拉长不会导致膜32在其接口32I(在主体部分32'和翼32L之间)处的问题，并且因此允许柔性膜32本身重定位若干次，确保其较长的使用寿命，而不会在这些接口32I处形变并且不会在槽32S处微损坏或宏观损坏。

在图8中示意性地示出了根据图5B的实施例的探针卡30的轴测图，探针卡30包括配备有多个接触元件(图中未示出)的探针头40，这些接触元件抵接柔性膜32。

可以检验在支撑板33中是否存在用于柔性膜32通过的开口33A以及检验是否存在除了具有用于将对应的支撑体39压紧到支撑板33的适当的螺钉39V之外，还配备有定位销45S的通孔39F的按压元件37。

探针卡30还包括导引件45，导引件45通过合适的压紧螺钉33V用作与支撑板33相关联的反压器，并且还包括抵接在支撑板33上并配备有合适的压紧螺钉50V的另一反压器50，该另外的反压力器50能够用作加强件或CTE(热膨胀系数)调节器。

最后探针卡30包括多个导电轨道33T，导电轨道33T在按压元件37处从接触柔性膜32的区域形成在支撑板33上。如上所述，按压元件37的支撑体39包括突起39S，突起39S易于在压紧条件下抵接在支撑板33上并且在形成于支撑板33上的这些导电轨道33T处配备有开口39S1，从而即使在RF应用的情况下也避免任何可能的干扰。

总而言之，本发明提供了一种探针卡，其接触探针的形状为连接至柔性膜的表面的非常短的接触尖端，从而允许携带高频信号。适当地，探针卡包括至少一个包括第一接触垫和第二接触垫的滑动接触区域，其分别在柔性膜的外围部分和支撑板上形成并易于彼此按压接触以提供这些垫和对应的连接的导电轨道之间所需的电接触。此外，探针卡包括至少一个按压元件，至少一个按压元件形成在该滑动接触区域处并且能够在柔性膜的外围部分处拉伸柔性膜。

有利地根据本发明，由于包括在其中的接触尖端的尺寸减小并且高度不足200μm，因此多普达夫(ptopodrf)探针卡特别适用于射频应用。

配备有接触垫和按压元件的滑动接触区域的存在允许在集成在半导体晶片上的被测器件的测试操作期间确保探针卡的正确工作，而不会在所携带的信号中引入噪声，而且没有任何微观或宏观破坏该柔性膜的风险。

适当地，探针卡包括用于接触探针的阻尼结构以补偿其刚度，大幅度降低其损坏的可能性，同时确保充分减少其施加的压力，从而避免了短探针抵接的被测器件的接触垫可能的损坏。

因此，本发明的探针卡，即使在组成它的元件或晶片以及其中包括的被测器件的平面度问题的情况下，也能正确地工作。

此外，可以采用混合配置，其中一些接触元件也易于携带特定信号，大大简化了柔性膜对信号的解扰，特别是要通过探针卡携带多种信号的情况下。例如，通过这些接触元件，可以携带电源信号和/或接地信号，即不需要特别短的接触探针的信号，而需要短探针以避免自感问题的高频信号仅由与柔性膜相关的接触尖端携带。

按压元件的柔性头的构造确保其在滑动接触区域的接触垫处的正确定位以及其正确的支撑。此外，该按压元件的支撑体的构造确保了挤压状态下其柔性头的正确抵接，而没有损坏柔性膜的任何风险。

该柔性膜还可以通过容纳在细长槽中的定位销来保持，以避免柔性膜或槽本身的局部损坏。

此外，探针卡可以包括支撑板，该支撑板配备有用于柔性膜通过的开口，以确保其结构完整性并减少高频信号的传输中的损耗。

要指出的是，本发明的探针卡的各种优点是通过利用垂直探针头的技术来实现的，因此不会过度地使其制造过程复杂化。

显然，为了满足偶然的和特定的要求，本领域技术人员可以对上述探针卡进行多种修改和替换，这些都落入由所附权利要求书限定的本发明的保护范围内。

Claims (20)

1.一种用于电子器件的测试装置的探针卡(30)，包括至少一个支撑板(33)、以及柔性膜(32)和多个与所述柔性膜(32)的第一面(F1)相关联的接触探针(35)，所述接触探针(35)易于抵接在集成在半导体晶片(34)上的被测器件(34')的多个接触垫(34A)上并且易于携带高频信号，其特征在于：

包括至少一个滑动接触区域(36)，所述至少一个滑动接触区域(36)包括形成在所述支撑板(33)上的第一接触垫(36A)，形成在所述柔性膜(32)的外围部分(32C)处的易于在所述滑动接触区域(36)处按压接触在所述支撑板(33)上的第二接触垫(36B)，以及至少一个按压元件(37)，所述至少一个按压元件(37)在所述滑动接触区域(36)处按压接触在所述柔性膜(32)的外围部分(32C)上以将所述第二接触垫(36B)按压接触在所述第一接触垫(36A)上，以提供所述柔性膜(32)和所述支撑板(33)之间的电接触和机械接触。

2.根据权利要求1所述的探针卡(30)，其特征在于，所述按压元件(37)包括至少一个柔性头(38)，所述至少一个柔性头(38)易于在所述柔性膜(32)的的第一面(F1)抵接在所述柔性膜(32)的的所述外围部分(32C)上，所述柔性头(38)易于在所述按压元件(37)的压紧条件下挤压并且具有布置在形成在所述柔性膜(32)的所述第一接触垫(36A)处的至少一个接触面(38C)。

3.根据权利要求2所述的探针卡(30)，其特征在于，所述按压元件(37)还包括支撑体(39)，所述支撑体(39)与所述柔性头(38)相关联，所述支撑体(39)配备有用于在压紧条件下所述柔性头(38)的抵接的至少一个台阶(39H)。

4.根据权利要求3所述的探针卡(30)，其特征在于，所述支撑体(39)还包括至少一个突起(39S)，所述至少一个突起(39S)易于在所述按压元件(37)的压紧条件下抵接在所述支撑板(33)上并且在形成在所述支撑板(33)上的导电轨道处配备有开口(39S1)。

5.根据权利要求2所述的探针卡(30)，其特征在于，所述柔性头(38)能够在正交于参考平面(π)的方向(Z)上挤压，该参考平面(π)对应于包括至少一个被测器件(34')的所述半导体晶片(34)的平面。

6.根据权利要求5所述的探针卡(30)，其特征在于，所述柔性头(38)的形状为还包括相对于所述参考平面(π)的至少一个倾斜面(38F)，以在所述压紧期间沿纵向方向(S1)上拉伸所述柔性膜(32)。

7.根据权利要求6所述的探针卡(30)，其特征在于，所述柔性头(38)的所述倾斜面(38F)与所述参考平面(π)形成角度(α)，该角度(α)的值在15°到75°之间、优选地为45°。

8.根据权利要求2所述的探针卡(30)，其特征在于，所述柔性头(38)由硅胶或弹性体制成。

9.根据权利要求1所述的探针卡(30)，其特征在于，所述按压元件(37)与固定至所述支撑板(33)的用作所述按压元件(37)的反压器的导引件(45)相关联。

10.根据权利要求9所述的探针卡(30)，其特征在于，还包括布置在所述导引件(45)和与所述柔性头(38)相关联的支撑体(39)之间的压紧销(45S)。

11.根据权利要求1所述的探针卡(30)，其特征在于，所述柔性膜(32)还包括至少一对翼部(32L)，所述至少一对翼部(32L)形成为在所述第一接触垫(36A)处从其主体部分(32')突出并且包括定位销(44)的对应的容纳槽(32S)以保持所述柔性膜(32)，所述容纳槽(32S)具有沿所述纵向方向(S1)的细长形状以允许所述定位销(44)沿相对于所述纵向方向(S1)的相反方向(S1’)的移动。

12.根据权利要求1所述的探针卡(30)，其特征在于，所述柔性膜(32)由电介质材料、优选聚酰胺材料制成。

13.根据权利要求1所述的探针卡(30)，其特征在于，所述柔性膜(32)的厚度介于10到100μm之间，优选地为50μm。

14.根据权利要求1所述的探针卡(30)，其特征在于，所述接触探针(35)的高度小于200μm。

15.根据权利要求1所述的探针卡(30)，其特征在于，所述支撑板(33)是易于连接到所述测试装置的印刷电路板。

16.根据权利要求1所述的探针卡(30)，其特征在于，所述柔性膜(32)包括导电轨道(43)，所述导电轨道(43)在所述柔性膜(32)的中间部分(32B)处从所述中心部分(32A)向所述外围部分(32C)延伸，所述导电轨道(43)将所述接触探针(35)连接到所述滑动接触区域(36)的所述接触垫(36A，36B)。

17.根据权利要求16所述的探针卡(30)，其特征在于，所述导电轨道(43)形成在所述柔性膜(32)的第一面(F1)处和/或所述柔性膜(32)的相对的第二面(F2)处和/或在可能的若干层上嵌入所述柔性膜(32)中。

18.根据权利要求17所述的探针卡(30)，其特征在于，所述柔性膜(32)包括用于所述第一面(F2)和第二面(F2)之间的连接的导电通孔，所述导电通孔适于形成在所述柔性膜(32)上的所述导电轨道(43)的通过。

19.根据权利要求1所述的探针卡(30)，其特征在于，所述支撑板(33)配备有用于所述柔性膜(32)的通过的开口(33S)。

20.根据权利要求1所述的探针卡(30)，其特征在于，所述接触探针(35)是T形的。

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