CN113466504B - 测试探针、测试探针模块及测试装置 - Google Patents

测试探针、测试探针模块及测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种测试探针，包括头部，其包括至少两个能够张开或闭合的针瓣；尾部形成该测试探针的主体；以及过渡部，其包括两端，其中一端连接头部，另一端连接尾部，且连接头部一端的横向尺寸大于连接尾部一端的横向尺寸，以使过渡部的外壁具有从头部向尾部收缩的斜面；当挤压件沿斜面从尾部向头部移动时，过渡部受到挤压力带动该至少两个针瓣闭合，以使闭合的头部能够进入载具板上的金属化通孔内，并在撤掉挤压力时，至少两个针瓣自然扩张从而抵触于载具板上的金属化通孔的内壁上。本发明能够避免因探针数量增多而导致载具板或测试探针模块的接触面容易变形翘曲出现接触不良的问题，省去了安装机构力学刚性度的预算。

Description

测试探针、测试探针模块及测试装置
技术领域
本发明涉及集成电路测试技术领域，尤其是指一种测试探针、测试探针模块及测试装置。
背景技术
集成电路自动测试机通常采用弹簧针盘来连接被测电路的载具板。弹簧针盘上由多个弹簧探针模块组成，每个弹簧探针模块上的每一个弹簧探针负责一根测试信号的连接。当测试机台连接载具板时，测试机台的弹簧探针要接触到载具板上对位的触点，并且要形成一定的压迫，使得每个弹簧探针均被有效压缩，以确保可靠的电导通。在典型的应用场景下，当弹簧探针被压缩1mm~2mm时，其产生的弹力为50g~200g。对于1000针的测试机台，会有至少50kg的压力，因此弹簧针盘和载具板需要有相应的强度和刚性，以避免压力造成的形变影响到弹簧探针的接触。
当自动测试机的测试信号密度很大时，传统的弹簧针盘的连接方式就会遇到压力过大的困难。例如市场上已经出现10000针以上的测试机台，如果仍然采用上述常规的弹簧探针连接方式，就会导致总体压力超过500kg，超过了载具板及其加强筋的刚性限度，使载具板或测试机弹簧针盘的接触面容易变形翘曲，从而出现接触不良的问题，甚至超过卡扣的力学极限导致无法安装。而且由于弹簧探针是纵向伸缩的，在连接状态下，弹簧探针持续处于压缩状态，压力是持续存在的，因此安装机构必须保证持续的克服这种压力，这就进一步增加了安装机构的力学刚性度的预算。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供一种利用头部的横向压力使得头部与金属化通孔的内壁充分接触，以保证良好的电导通，避免因探针数量增多而导致载具板或测试探针模块的接触面容易变形翘曲出现接触不良的测试探针、测试探针模块及测试装置。
为解决上述技术问题，本发明提供一种测试探针，其用于与载具板上的每个对位触点接触，其中对位触点为金属化通孔，所述测试探针包括：
头部，其包括至少两个能够张开或闭合的针瓣，所述针瓣于张开状态下围成的区域具有第一面积，所述针瓣于闭合状态下围成的区域具有第二面积，且所述第一面积大于所述金属化通孔的孔内面积，所述第二面积小于所述金属化通孔的孔内面积，在自然状态下，至少两个针瓣处于张开状态；
尾部，形成该测试探针的主体；以及
过渡部，其包括两端，其中一端连接所述头部，另一端连接所述尾部，且连接所述头部一端的横向尺寸大于连接所述尾部一端的横向尺寸，以使所述过渡部的外壁具有从所述头部向所述尾部收缩的斜面；
当一外部挤压件沿所述斜面从所述尾部向所述头部移动时，所述过渡部受到挤压力带动该至少两个针瓣闭合，以使闭合的头部能够进入所述载具板上的金属化通孔内，并在撤掉所述挤压力时，所述至少两个针瓣自然扩张从而抵触于所述载具板上的金属化通孔的内壁上。
在本发明的一个实施例中，至少两个针瓣两两之间设置有隔离槽，隔离槽的槽深从所述头部延伸至所述过渡部。
在本发明的一个实施例中，所述隔离槽的槽深从所述头部穿过所述过渡部并延伸至所述尾部。
在本发明的一个实施例中，所述头部的针瓣的数量为两个，该两个针瓣之间的隔离槽为一字槽。
在本发明的一个实施例中，所述头部的针瓣的数量为三个，该三个针瓣之间的隔离槽为人字槽。
在本发明的一个实施例中，所述头部的针瓣的数量为四个，该四个针瓣之间的隔离槽为十字槽。
在本发明的一个实施例中，所述头部的针瓣的数量为五个，该五个针瓣之间的隔离槽为＊字槽。
在本发明的一个实施例中，所述头部的针瓣的数量为六个，该六个针瓣之间的隔离槽为*字槽。
在本发明的一个实施例中，所述头部远离所述过渡部的一端设置有倒角。
此外，本发明还提供一种测试探针模块，其上的探针阵列用于与载具板上的对位触点接触，其中对位触点为金属化通孔，包括：
探针阵列，其包括至少两个如上述所述的测试探针；
针孔套件，其包括活动板和挤压件，所述活动板包括能够容置所述测试探针于其内运动的第一通孔，所述第一通孔的内侧壁设置有与所述测试探针的过渡部上的斜面相配合的挤压件，所述挤压件能够在所述斜面上移动；
顶针，其用于推顶所述活动板，以使所述活动板相对所述测试探针产生位移，当所述挤压件沿所述斜面从尾部向头部移动时，所述过渡部受到挤压力带动该至少两个针瓣闭合，以使闭合的头部能够进入所述载具板上的金属化通孔内，并在撤掉所述挤压力时，所述至少两个针瓣自然扩张从而抵触于所述载具板上的金属化通孔的内壁上。
在本发明的一个实施例中，所述针孔套件还包括固定板，所述固定板包括能够容置所述测试探针于其内的第二通孔，所述第二通孔的中心与所述第一通孔的中心对准。
在本发明的一个实施例中，所述固定板和所述活动板均采用绝缘材料，其中所述活动板采用耐磨绝缘材料。
在本发明的一个实施例中，所述针孔套件还包括定位销，所述定位销设置在所述活动板上。
并且，本发明还提供一种测试装置，包括测试机台以及如上述所述的测试探针模块，所述测试探针模块组装在所述测试机台上。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明利用头部的横向压力使得头部与金属化通孔的内壁充分接触，以保证良好的电导通，这时候载具板与测试探针模块之间的纵向压力为0，即使测试探针的数量再多仍然不会使得载具板承受纵向压力，能够避免因探针数量增多而导致载具板或测试探针模块的接触面容易变形翘曲出现接触不良的问题，而且省去了安装机构力学刚性度的预算，尤其适用于高精度集成电路测试领域。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明测试探针的示例性结构示意图。
图2是本发明测试探针设置三个针瓣的截面外轮廓示意图。
图3是本发明测试探针设置四个针瓣的截面外轮廓示意图。
图4是本发明测试探针设置两个针瓣的截面外轮廓示意图。
图5是本发明测试探针模块的结构示意图。
图6是图5中的局部结构示意图。
图7是本发明活动板移动挤压测试探针闭合的状态示意图。
图8是图7中的局部状态示意图。
图9是本发明闭合的测试探针进入载具板上的金属化通孔内的状态示意图。
图10是图9中的局部状态示意图。
图11是本发明测试探针与载具板上的金属化通孔完全接触的状态示意图。
图12是图11中的局部状态示意图。
附图标记说明：
10、测试探针；11、头部；111、针瓣；12、过渡部；121、斜面；13、尾部；14、隔离槽；15、倒角；
21、活动板；211、第一通孔；22、固定板；221、第二通孔；23、挤压件；24、顶针；25、定位销；30、载具板；31、对位触点。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一
本实施例提供一种测试探针10，其用于与载具板30上的每个对位触点31接触，其中对位触点31可以是金属化通孔。测试探针10包括头部11、过渡部12和尾部13，其中头部11和尾部13形成该测试探针的主体，过渡部12设置在头部11与尾部13之间。
请参阅图1所示，上述头部11包括至少两个能够张开或闭合的针瓣111，针瓣111于张开状态下围成的区域具有第一面积，针瓣111于闭合状态下围成的区域具有第二面积，且第一面积大于金属化通孔的孔内面积，第二面积小于金属化通孔的孔内面积，在自然状态下，至少两个针瓣111处于张开状态。
上述过渡部12包括两端，其中一端连接头部11，另一端连接尾部13，且连接头部11一端的横向尺寸大于连接尾部13一端的横向尺寸，以使过渡部12的外壁具有从头部11向尾部13收缩的斜面121。
当一外部挤压件沿斜面121从尾部13向头部11移动时，过渡部12受到挤压力带动该至少两个针瓣111闭合，以使闭合的头部11能够进入载具板30上的金属化通孔内，并在撤掉挤压力时，至少两个针瓣111自然扩张从而抵触于载具板30上的金属化通孔的内壁上。
其中，至少两个针瓣111两两之间设置有隔离槽14，隔离槽14的深度要保证当挤压件23移动至过渡部12及头部11受到挤压力时，能够使得至少两个针瓣111闭合。作为优选的，隔离槽14的深度可以从头部11延伸至过渡部12，隔离槽14的深度还可以从头部11穿过过渡部12延伸至尾部13，如此能够使得隔离槽14的深度足够的长，这样能够使得至少两个针瓣111更加容易闭合。
作为优选的，载具板30上的金属化通孔的内径应控制在头部11外径的3/4左右，如此能够保证当头部11的外壁与金属化通孔的内壁完全接触时，这时候的头部11包括的至少两个针瓣111仍然处于未完全张开的状态，即头部11始终会对金属化通孔的内壁产生挤压力，从而使得头部11与金属化通孔的内壁始终充分接触，以保证其良好的电导通。
请参阅图2所示，在本发明的一个优选方案中，测试探针10的截面外轮廓可以是圆形，针瓣111的数量可以是三个，该三个针瓣之间的隔离槽14为人字槽，如图2所示，当然针瓣111的数量还可以是两个、四个、五个、六个，当头部11的针瓣111的数量为两个，该两个针瓣之间的隔离槽14为一字槽，如图4所示；当头部11的针瓣111的数量为四个，该四个针瓣111之间的隔离槽14为十字槽，如图3所示；当头部11的针瓣111的数量为五个，该五个针瓣111之间的的隔离槽14为＊字槽；当头部11的针瓣111的数量为六个，该六个针瓣111之间的隔离槽14为*字槽。
可以理解，上述关于针瓣111数量的举例仅仅是为了说明头部11的具体结构，并不能对本发明构成任何形式上的限定。当然本发明的针瓣111的数量并不限于上述举例中的几个。例如，还可以是七个、八个等等。需要说明的是，当针瓣111的数量为两个时，为避免其与载具板30上的圆形的通孔干涉，可以将测试探针10的截面外轮廓切削为扁的，例如图4所示。
还有，头部11远离过渡部12的一端可以设置有倒角15，倒角15的设置便于头部11与载具板30上的金属化通孔在连接配合过程中更容易对准，避免发生失误。
本发明利用头部11的横向压力使得头部11与金属化通孔的内壁充分接触，以保证良好的电导通，这时候载具板30与测试探针模块之间的纵向压力为0，即使测试探针10的数量再多仍然不会使得载具板30承受纵向压力，能够避免因探针数量增多而导致载具板30或测试探针模块的接触面容易变形翘曲出现接触不良的问题，而且省去了安装机构力学刚性度的预算，尤其适用于高精度集成电路测试领域。
实施例二
请参阅图5和图6所示，本实施例提供一种测试探针模块，其上的探针阵列用于与载具板30上的对位触点31接触，其中对位触点31可以为金属化通孔。测试探针模块包括探针阵列、针孔套件和顶针24。
上述探针阵列包括至少两个如实施例一的测试探针10，关于测试探针10的具体结构已经在实施例一中进行了详细的阐述，本实施例在这里不做赘述。
上述针孔套件包括活动板21、固定板22和挤压件23，活动板21包括能够容置测试探针10于其内运动的第一通孔211，第一通孔211的内侧壁设置有与测试探针10的过渡部12上的斜面121相配合的挤压件23，挤压件23能够在斜面121上移动，固定板22包括能够容置测试探针10于其内的第二通孔221，第二通孔221的中心与第一通孔211的中心对准。
在一个优选的示例性结构中，自然状态下的头部11的横向尺寸大于尾部13的横向尺寸，其中尾部13有部分容置于第二通孔221内，还有部分容置于第一通孔211内，为保证通孔与测试探针10的匹配度，因此第一通孔211包括两个尺寸，一个尺寸与头部11的横向尺寸相匹配，另一个尺寸与尾部13的横向尺寸相匹配，而且与头部11的横向尺寸相匹配的第一通孔211的内侧壁设置有挤压件23，挤压件23具有一挤压面，该挤压面的倾斜角度要保证其在移动一段行程后能够挤压过渡部12及头部11，以使头部11的至少两个针瓣111闭合。
顶针24，其用于推顶活动板21，以使活动板21相对测试探针10产生位移，当挤压件23沿斜面121从尾部13向头部11移动时，过渡部12受到挤压力带动该至少两个针瓣111闭合，以使闭合的头部11能够进入载具板30上的金属化通孔内，并在撤掉挤压力时，至少两个针瓣111自然扩张从而抵触于载具板30上的金属化通孔的内壁上。
可以理解的是，一个测试探针模块可以有不止一个顶针24，当顶针24的数量为不止一个时，能够提高活动板21移动时的平稳性，本发明不对顶针的数量做出限定。
上述活动板21的运动是通过顶针24推顶，为避免出现顶针24推不动活动板21的现象，原则上最好要使得顶针24推顶活动板21的力要尽可能的小一点，因此针瓣111之间的隔离槽14的深度要足够的长，这样能够使得至少两个针瓣111更加容易闭合，即闭合所需的挤压力会比较小，由于该挤压力为合成力，即挤压力由横向上的力与纵向上的力合成，这里横向上的力固定，即表示纵向上所需的力较小，相当于顶针24推顶活动板21的力要小一点。
可以想到的是，顶针24带动活动板21运动可以由某种连动机构驱动，关于连动机构的具体结构可以采用现有技术，本发明在这里不做阐述。
上述针孔套件还包括定位销25，定位销25设置在活动板21上，载具板30上设置有与定位销25相配合的定位孔，即定位销25与定位孔配合以保证定位精度，避免配合连接时测试探针10没有正常插入载具板30的金属化通孔内。由于活动板21是活动件，当其被顶针24撑起时，活动板21箍住了所有的测试探针10，且活动板21能够在一定范围内克服所有测试探针10的横向弹性而带动所有测试探针10做细微的横向活动，因此当测试探针10需要连接载具板30上的对位触点31时，可以利用定位销25使活动板21做横向调整，使得所有的测试探针10能够与载具板30上的对位触点31精确连接，从而能够纠正测试探针模块在横向范围内局部的定位误差，确保测试探针模块上的所有测试探针10能够对准载具板30上的对应的金属化通孔的中心。当测试探针10的数量很大时，这种分模块定位的机制能够有效防止定位偏差而损害测试探针10的情况。
可以理解的是，一个测试探针模块可以有不止一个定位销25，当定位销25的数量为不止一个时，能够提高测试探针10与载具板30上的对位触点31的对准精度，本发明不对定位销25的数量做出限定。
还有，上述固定板22和活动板21均采用绝缘材料，其中活动板21采用耐磨绝缘材料，以保证测试时的安全性。
在实际测试时，先利用顶针24将活动板21推顶至挤压件23挤压测试探针10使其闭合，如图7和图8所示，然后将载具板30上的金属化通孔与测试探针10对准，使得闭合的测试探针10进入金属化通孔内，如图9和图10所示，之后给载具板30施加一次纵向压力，该压力用于克服测试探针10与活动板21之间的摩擦力，使得活动板21向靠近固定板22的方向移动，这时候挤压件23对测试探针10的挤压力逐渐变小，闭合的测试探针10慢慢张开，直至其与金属化通孔完全接触，如图11和图12所示。根据计算，每个测试探针10与活动板21之间的摩擦力显著小于常见的测试探针10的弹力50g。而且在施力过程中这个纵向压力会越来越小，当测试探针10与载具板30上的金属化通孔完全接触时，这时候测试探针10与载具板30之间的纵向压力为0，因此测试探针10的数量再多也不会导致载具板30承受纵向压力。
实施例三
本发明实施例提供一种测试装置，包括测试机台以及如实施例二的测试探针模块，测试探针模块组装在测试机台上。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (14)

1.一种测试探针，其用于与载具板上的每个对位触点接触，其中对位触点为金属化通孔，其特征在于，所述测试探针包括：
头部，其包括至少两个能够张开或闭合的针瓣，所述针瓣于张开状态下围成的区域具有第一面积，所述针瓣于闭合状态下围成的区域具有第二面积，且所述第一面积大于所述金属化通孔的孔内面积，所述第二面积小于所述金属化通孔的孔内面积，在自然状态下，至少两个针瓣处于张开状态；
尾部，形成该测试探针的主体；以及
过渡部，其包括两端，其中一端连接所述头部，另一端连接所述尾部，且连接所述头部一端的横向尺寸大于连接所述尾部一端的横向尺寸，以使所述过渡部的外壁具有从所述头部向所述尾部收缩的斜面；
当一外部挤压件沿所述斜面从所述尾部向所述头部移动时，所述过渡部受到挤压力带动该至少两个针瓣闭合，以使闭合的头部能够进入所述载具板上的金属化通孔内，并在撤掉所述挤压力时，所述至少两个针瓣自然扩张从而抵触于所述载具板上的金属化通孔的内壁上。
2.根据权利要求1所述的测试探针，其特征在于：至少两个针瓣两两之间设置有隔离槽，隔离槽的槽深从所述头部延伸至所述过渡部。
3.根据权利要求2所述的测试探针，其特征在于：所述隔离槽的槽深从所述头部穿过所述过渡部并延伸至所述尾部。
4.根据权利要求3所述的测试探针，其特征在于：所述头部的针瓣的数量为两个，该两个针瓣之间的隔离槽为一字槽。
5.根据权利要求3所述的测试探针，其特征在于：所述头部的针瓣的数量为三个，该三个针瓣之间的隔离槽为人字槽。
6.根据权利要求3所述的测试探针，其特征在于：所述头部的针瓣的数量为四个，该四个针瓣之间的隔离槽为十字槽。
7.根据权利要求3所述的测试探针，其特征在于：所述头部的针瓣的数量为五个，该五个针瓣之间的隔离槽为＊字槽。
8.根据权利要求3所述的测试探针，其特征在于：所述头部的针瓣的数量为六个，该六个针瓣之间的隔离槽为*字槽。
9.根据权利要求1所述的测试探针，其特征在于：所述头部远离所述过渡部的一端设置有倒角。
10.一种测试探针模块，其上的探针阵列用于与载具板上的对位触点接触，其中对位触点为金属化通孔，其特征在于，包括：
探针阵列，其包括至少两个如权利要求1所述的测试探针；
针孔套件，其包括活动板和挤压件，所述活动板包括能够容置所述测试探针于其内运动的第一通孔，所述第一通孔的内侧壁设置有与所述测试探针的过渡部上的斜面相配合的挤压件，所述挤压件能够在所述斜面上移动；
顶针，其用于推顶所述活动板，以使所述活动板相对所述测试探针产生位移，当所述挤压件沿所述斜面从尾部向头部移动时，所述过渡部受到挤压力带动该至少两个针瓣闭合，以使闭合的头部能够进入所述载具板上的金属化通孔内，并在撤掉所述挤压力时，所述至少两个针瓣自然扩张从而抵触于所述载具板上的金属化通孔的内壁上。
11.根据权利要求10所述的测试探针模块，其特征在于：所述针孔套件还包括固定板，所述固定板包括能够容置所述测试探针于其内的第二通孔，所述第二通孔的中心与所述第一通孔的中心对准。
12.根据权利要求11所述的测试探针模块，其特征在于：所述固定板和所述活动板均采用绝缘材料，其中所述活动板采用耐磨绝缘材料。
13.根据权利要求10所述的测试探针模块，其特征在于：所述针孔套件还包括定位销，所述定位销设置在所述活动板上。
14.一种测试装置，其特征在于，包括测试机台以及如权利要求10-13任一项所述的测试探针模块，所述测试探针模块组装在所述测试机台上。
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