CN116507922A - 用于测试高频电子器件探针头的改进接触元件及相关探针头 - Google Patents

用于测试高频电子器件探针头的改进接触元件及相关探针头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于电子器件测试装置的探针头的接触元件(10)，该接触元件(10)包括在第一接触端(10a)和与之相反的第二接触端(10b)之间沿纵轴(H‑H)延伸的主体(10'，10pp)，该第一接触端适于接触被测器件的垫(11)，其中所述主体(10'，10pp)包括第一区段(S1)、第二区段(S2)和第三区段(S3)，该第一区段从第一接触端(10a)开始向第二接触端(10b)沿纵轴(H‑H)延伸，由导电材料制成，所述第一区段(S1)延伸的距离小于1000微米，该第二区段从第二接触端(10b)开始向第一接触端(10a)沿纵轴(H‑H)延伸，并由导电材料制成，该第三区段夹在第一区段(S1)和第二区段(S2)之间，由电绝缘材料制成。所述区段(S1，S2，S3)沿纵轴(H‑H)相互跟随，使得第一接触端(10a)仅包括在第一区段(S1)中，第二接触端(10b)仅包括在第二区段(S2)中，并且其中第三区段(S3)配置为使第一区段(S1)与第二区段(S2)电绝缘。

Description

用于测试高频电子器件探针头的改进接触元件及相关探针头
技术领域
本发明涉及一种用于集成在半导体晶圆上的电子器件(例如高频器件)的测试装置的探针头的接触元件，下文的描述是参照这一应用领域进行的，目的只是为了简化其阐述。
背景技术
众所周知，探针头本质上是一种适于将微观结构(特别是集成在晶圆上的电子器件)的多个接触垫与执行其功能测试的探针机的相应通道进行电连接的器件。
对集成器件进行的测试有助于检测和隔离正在生产的有缺陷的器件。通常情况下，探针头用于在将集成在晶圆上的器件切割并安装在芯片密封包装内之前对其进行电气测试。
探针头通常包括大量的接触元件，例如由具有良好电气和机械性能的特殊合金制成的接触探针，每个接触探针都设有至少一个接触部分，用于被测器件的相应多个接触垫。
垂直探针头基本上包括由至少一对板或导引件固定的多个接触探针，这些板或导引件基本上是板状的并相互平行。所述导引件上设有适当的导引孔，并且彼此之间有一定的距离，从而为接触探针的移动和可能的变形留出自由区域或间隙。这对导引件包括上导引件和下导引件，两者都设有对应的导引孔，接触探针在其中轴向滑动。
接触探针和被测器件的接触垫之间的良好连接是通过探针头对器件的按压来保证的，其中接触探针在上下导引件上的导引孔中是可移动的，在所述按压接触中，在导引件之间的间隙中受到弯曲，在所述导引孔中受到滑动。
此外，接触探针在间隙中的弯曲可以通过接触元件本身或其导引件的适当配置来帮助，如图1所示，其中，为了简化说明，只表示了通常包含在探针头中的多个接触探针中的一个接触探针，图中的探针头是所谓的移位板类型。
特别是在图1中，示意性地说明了探针头1，包括至少一个上板或导引件2和一个下板或导引件3，具有对应的上导引孔2a和下导引孔3a，接触探针4在其中滑动。
接触探针4具有至少一个端或接触尖端4a，其中术语"端"或"尖端"在此表示端部，它不一定是尖的或锐的。特别是，接触头4a抵接被测器件5的接触垫5a，在所述器件和测试装置(未表示)之间进行机械和电气接触。
在某些情况下，接触探针被牢固地固定在探针头的上导引件上：在这种情况下，探针头被称为带有阻塞探针的探针头。另外，还有一些探针头，其探针没有被固定，而是通过微接触器与电路板保持连接：在这种情况下，探针头被称为具有非阻塞探针的探针头。微接触器通常被称为"空间变换器"，这是因为除了与探针接触外，它还允许相对于被测器件上的接触垫对探针上的接触垫进行空间布局，特别是放松了相同接触垫的中心(间距)之间的距离限制。
在这种情况下，如图1所示，接触探针4具有另外的接触尖端4b，表示为接触头，朝着空间变换器6的多个接触垫6a。探针和空间变换器之间的良好电接触是由接触探针4的接触尖端4b对空间变换器6的接触垫6a的按压保证的(类似于与被测器件的接触)。
上导引件2和下导引件3被气隙7适当地隔开，该气隙保证了接触探针4的变形，并允许接触探针4的接触尖端和头分别与被测器件5和空间变换器6的接触垫接触。
已知，探针头的正确操作基本上与两个参数有关：接触探针的垂直位移(或超程)和所述探针的接触尖端端的水平位移(或擦洗)。在制作探针头时要对这些特性进行评估和校准，并始终保证探针和被测器件之间的良好电连接。
同样重要的是，要保证探针的接触尖端在被测器件的接触垫上的按压接触不会太高，以至于造成探针或接触垫本身的断裂。
这对于所谓的短探针(即探针的主体长度有限)来说特别重要，特别是尺寸小于5000微米。这些探针例如用于高频应用，探针的长度减少限制了自感现象。特别是，术语“高频应用的探针”表示能够传输频率高于1GHz的信号的探针。
事实上，有必要制造能够传输频率越来越高直到射频信号的探针头，从而减少接触探针的长度，使得在不增加噪音(例如由于上述自感现象)的情况下传输所述信号。
然而，在这种情况下，探针主体长度的减少大大增加了探针的刚度，这导致对应接触尖端对被测器件的接触垫施加的力增加，这可能导致所述垫断裂，对被测器件造成不可挽回的损害，这是需要避免的。更危险的是，由于接触探针的长度减少，其硬度增加，也增加了探针头本身的断裂风险。
在本领域中，也已知有弹簧针形式的接触元件，这些针基本上包括连接到两个端部的弹性主体，当端部接触到被测器件和空间变换器的接触垫时，所述弹性主体会被压缩。上述问题在这种情况下也可以发现，这就是为什么希望设计出一种通用的解决方案，允许在高频率下改进测试。
本发明的技术问题是设计出具有功能和结构特点的探针头用接触元件，使其能够在高频应用中使用，同时在不增加信号噪音的情况下降低所述接触元件和与之接触的被测器件的接触垫的断裂风险，从而以一种简单的方式克服了仍然影响已知解决方案的限制和缺点。
发明内容
本发明的基本解决思路是提供一种接触元件，其中的一区段(该区段包括用于接触被测器件的接触尖端)是导电的，其长度小于1000微米，优选小于500微米。该导电的区段适于与容纳接触元件的探针头的导电轨道或部分接触，该导电区段通过中间绝缘的区段与导电主体的其余部分分开，导电主体的其余部分具有阻尼功能，并适于通过其接触头抵接与探针头相关联的支撑板。接触元件可以有利地既是弹簧针(其中，由于弹簧的存在，上部确保了阻尼效果)，又是垂直接触探针(其中，这种解决方案可以保持足够的弹性)。
基于这样的解决思路，上述技术问题通过一种用于电子器件测试装置的探针头的接触元件得到了解决，所述接触元件包括沿纵轴在第一接触端(其适于接触被测器件的垫)和第二相反的接触端之间延伸的主体，其中所述主体包括第一区段、第二区段和第三区段，该第一区段从第一接触端开始向第二接触端沿纵轴延伸，并由导电材料制成，所述第一区段延伸的距离小于1000微米，第二区段从第二接触端开始向第一接触端沿纵轴延伸，由导电材料制成，第三区段夹在第一区段和第二区段之间，由导电材料制成，其中所述区段沿纵轴相互跟随，使第一接触端仅包括在第一区段中，第二接触端仅包括在第二区段中，并且其中第三区段配置为第一区段与第二区段电绝缘。
更特别的是，本发明包括以下额外的和可选的特征，如果需要的话，可以单独使用或组合使用。
根据本发明的一方面，第二区段可以具有从0.5毫米到8毫米的长度，第三区段可以具有从1微米到2毫米的长度。
根据本发明的一方面，第三区段的电绝缘材料可以是AI2O3、聚对二甲苯或硅中的一种。
根据本发明的一方面，第一区段可以配置为与探针头的导引件的导电元件接触。
根据本发明的一方面，接触元件可包括至少一个壁，该壁配置为在第一区段处与探针头的导引孔的相应金属化壁接触，所述第一区段配置为将信号从被测器件传输到该孔的金属化壁。在实施例中，第二区段配置为仅提供机械支撑。
根据本发明的一方面，第一区段可以包括从主体中伸出的突出元件，所述突出元件限定出导电对接面。
根据本发明的一方面，接触元件可以是屈曲梁式的垂直接触探针的形式。
或者，接触元件可以是弹簧针的形式，第二区段包括弹性元件，适于在测试期间被压缩，第三区段布置在所述弹性元件和第一区段之间。
本发明还涉及一种用于电子器件测试装置的探针头，包括至少一个导引件，该导引件上设有多个导引孔，用于容纳对应的多个接触元件，所述探针头的特征在于，接触元件是按上述公开的方式制造的，所述至少一个导引件包括导电元件，该导电元件配置为与所述接触元件的第一区段电接触。
根据本发明的一方面，该至少一个导引件可以是布置在接触元件的第一区段的下导引件。
根据本发明的一方面，导引件的导电元件可以包括从导引孔延伸出来的导电轨道，所述导电轨道形成在导引件的面上和/或嵌入所述导引件中。
根据本发明的一方面，导引件的导电元件可以包括至少一个导电部分，它包括至少一组导引孔，它配置为在第一区段处接触和短路相应的一组接触元件，这些接触元件容纳在所述一组孔中，并适于传输确定类型的信号。
根据本发明的一方面，导电部分可以形成在导引件的面上，也可以嵌入所述导引件中。
根据本发明的一方面，导电部分可以是多个导电层的形式，每个所述导电层包括对应组的导引孔的孔并相互电连接，并配置为与相应组的接触元件的第一区段相接触，其中每个对应组的接触元件都适于传输相同类型的信号。
根据本发明的一方面，导引孔内表面的至少一部分、优选整个孔壁可以由与导引孔的导电元件连接的导电部分覆盖，接触元件的第一区段适于与导引孔的导电部分电接触。
根据本发明的一方面，探针头可以包括另外的接触元件，这些元件完全是导电的，适于将信号从被测器件直接传输到与探针头相关联的支撑板，所述另外的接触元件适于在被测器件和支撑板之间传输电源信号和/或接地信号和/或低频信号。
根据本发明的一方面，接触元件在第一区段处可以包括从主体伸出的突出元件，所述突出元件限定出导电对接面，配置为与导引件的导电元件抵接，例如与导引件的导电部分或导电轨道抵接，或者还包括其他导电元件，例如柔性膜。
根据本发明的一方面，探针头可以还包括柔性膜，该柔性膜布置在导引件的表面上，是所述导引件的导电元件，即它作为导引件的导电元件，所述柔性膜的形状是，其一部分布置在第一区段的一个或多个导电对接面上，并适于在与被测器件接触时升起，所述柔性膜包括导电轨道，该轨道延伸用于引导第一区段所传输的信号。
根据本发明的一方面，导电元件可以是屈曲梁式的垂直接触探针的形式，探针头包括下导引件和上导引件，其导引孔相互错开，使所述接触探针的主体变形。
另外，导电元件可以是弹簧针的形式，第二区段包括弹性元件，适于在测试期间被压缩，第三区段布置在所述弹性元件和第一区段之间。
根据本发明的接触元件和探针头的特点和优点将从下文参考附图对其实施例的描述中显而易见，该描述通过指示性和非限制性示例给出。
附图说明
在图中：
-图1示意性地示出了根据现有技术的接触元件；
-图2示意性地示出了根据本发明的接触元件；
-图3示意性地示出了根据本发明的实施例的接触元件；
-图4示意性地示出了包括根据本发明的接触元件的探针头；
-图5示意性地示出了根据本发明的探针头的剖面立体图，其中其导引件包括表层和嵌入式导电轨道；
-图6和图7示意性地示出了根据本发明的实施例的探针头，其中其导引件包括将接触元件短路的导电部分；
-图8示意性地示出了根据本发明的实施例的探针头；
-图9示意性地示出了根据本发明的另一实施例的探针头的一部分；以及
-图10示意性地示出了根据本发明的实施例的探针头。
具体实施方式
参照这些图，用于集成在半导体晶圆上的电子器件测试装置的探针头的接触元件总体上用10示意性地表示。
值得注意的是，这些图代表了示意图，并没有按比例绘制，而是为了强调本发明的重要特征而绘制。此外，在图中，不同的元素是以示意图的方式描述的，它们的形状可能根据所需的应用而变化。我们还注意到，在图中，相同的附图标记指的是形状或功能相同的元件。最后，就一个图中说明的实施例所描述的特定特征也适用于其他图中说明的其他实施例。
正如下文将详细说明的那样，接触元件10适于容纳在用于测试高频电子器件的探针头中。
接触元件10包括主体，该主体在第一接触端或接触尖端10a和第二接触端或接触头10b之间沿纵轴H-H延伸，其中术语“接触尖端”和“接触头”在此表示接触部分，它们不一定是尖的或锐的，可以具有任何合适的形式或形状。第一接触端10a适于与被测器件的垫接触，而第二接触端10b适于与支撑板或一般情况下与探针头或探针板的元件抵接。
有利地根据本发明，接触元件10被分为三个区段，它们沿纵轴H-H相互跟随，所述区段在导电性方面具有不同的特性。
特别是，在本发明的实施例中，接触元件10包括第一区段S1，它从第一接触端10a开始向第二接触端10b沿纵轴H-H延伸，并由导电材料制成；以及第二区段S2，它从第二接触端10b开始向第一接触端10a沿所述纵轴H-H延伸，所述第二区段S2也是导电的。如图所示，第一区段S1没有到达第二接触端10b，第二区段S2也没有到达第一接触端10a，这是因为第三区段S3(由绝缘材料制成)被插在它们之间，下面将详细说明。
换句话说，接触元件10的第一接触端10a仅包括在第一区段S1中，其中不包括第二接触端10b，而所述第二接触端10b仅包括在第二区段S2中，其中不包括第一接触端10a。
两个都是导电的区段S1和S2优选由相同的导电材料制成，即使显然也可以使用对应不同的材料，其中每种合适的导电材料都可以用来保证所需的阻尼效果。
下面将根据非限制性示例初步说明本发明，其中接触元件是垂直接触探针，其主体在与被测器件接触过程中会受到弯曲，即使本公开的所有教导也适用于其他接触元件，例如弹簧针。为此，还将描述实施例，其中接触元件是弹簧针，以下所有意见也适用于该实施例。
接触探针10具有总长度，这里指的是沿纵轴H-H测量的尺寸，包括3毫米和10毫米之间。
合适地，第一区段S1从第一接触端10a开始延伸，距离小于1000微米，优选地小于500微米，从而使接触探针10和容纳它的探针头特别适合测试高频器件。事实上，接触探针10的第一接触端10a与被测器件的接触垫进行电气和机械接触，而第二接触端10b只适合与支撑板进行机械接触，第二区段S2具有阻尼功能。这样，来自被测器件的信号只由第一区段S1传输，它的长度小于1000微米，因此远远小于接触探针10的整个长度。通过这种方式，接触探针10适于承载高频信号，就像一个短探针。特别是，正如下文将详述的那样，第一区段S1配置为接触探针头的导引件的导电元件，例如导电轨道或板。
在本发明的实施例中，第二区段S2的长度基本上在0.5毫米到8毫米之间，这足以保证上述的阻尼效果。
如上所述，探针主体10'还包括夹在第一区段S1和第二区段S2之间的第三区段S3，所述第三区段S3适当地由电绝缘材料制成，从而将第一区段S1与第二区段S2绝缘。所述第三区段S3不包括第一接触端10a，也不包括第二接触端10b。
举例来说，中间绝缘的第三区段S3是由AI2O3、聚对二甲苯(parylene)或绝缘硅中的一种制成。显然，本发明不受特定绝缘材料的限制，可以使用任何合适的绝缘材料，也可以使用半导体。
此外，在本发明的实施例中，第三区段S3的长度基本上在1微米到2毫米之间。
这样，各区段S1、S2和S3沿接触探针的纵轴H-H相互跟随，这样第一接触端10a只包括在第一区段S1中，第二接触端10b只包括在第二区段S2中。适当地，在本实施例中，第三区段S3配置为将第一区段S1与第二区段S2电绝缘。基于这种配置，信号只在短的第一区段S1中传输，而通过第三区段S3与第一区段S1绝缘的第二区段S2只执行机械接触；更特别的是，所述第二区段S2有一定的长度，并由一种材料制成，以保证在测试期间接触探针的预期弯曲(或挠曲)，防止断裂的风险，即它能够保证与传统探针一样的阻尼效果。这样一来，接触探针10作为一个整体，具有比传统接触探针高得多的电气性能，同时具有不低的机械性能。
换句话说，第二区段S2的长度远远大于第一区段S1的长度，保证了接触探针10在与被测器件的接触垫接触时具有良好的弯曲能力，避免了其和/或器件的接触垫的断裂。第二区段S2可以使用适合在与被测器件接触过程中最大限度发挥这种阻尼作用的材料。
在本发明的另一个不太优选的实施例中，第二区段S2也可以由不同于第三区段S3的绝缘材料制成，所述第二区段S2在任何情况下都具有阻尼功能。在这种情况下，第三区段S3基本上是两个区段S1和S2之间的物理连接，这两个区段由所述第三区段S3分开，也就是说，它是所述区段之间的接口元件。在这个实施例中，接触探针将被分为三个不同的区段，其中只有第一区段是导电的。
在本发明的实施例中，如图3所示，第一区段S1包括从探针主体10'中伸出的突出元件15，所述突出元件15限定出导电对接面CS。更具体地说，突出元件15按照相反的方向，优选与纵轴H-H正交的方向从探针主体10'伸出(或突出)。每个突出元件15包括相对于投影轴彼此相对的面，所述面限定出上述的导电对接面CS。在具体实施例中，突出元件15被制成使第一区段S1基本上是T形的，其中所述突出元件15限定出T的横杆。
根据本发明的实施例，第一区段S1和第二区段S2例如通过胶水、粘合剂层或可以局部焊接(例如通过激光焊接)的金属层或以任何其他合适的方式连接到第三非导电区段S3。
如前所述，多个上述类型的接触探针10容纳在用于测试集成在半导体晶圆上的电子器件的探针头中，所述探针头在此用附图标记20表示，如图4中示意性地说明。
为简单起见，图中表示探针头20包括有限数量的接触探针10，即使它可以根据需要和/或情况包括任何数量的接触探针，图中只是以本发明的指示性和非限制性示例的方式提供。此外，如前所述，探针头20最初被说明为包括多个垂直接触探针，即使它可以包括各种类型的导电元件，例如弹簧针，同样的意见也适用于此。
每个接触探针10的第一接触端10a适于抵接集成在半导体晶圆12上的被测器件的接触垫11，而第二接触端10b适于抵接与探针头20相关联的支撑板13，其中，支撑板可以是例如印刷电路板(PCB)，或任何其他合适的支撑物。
探针头20包括至少一个导引件21，该导引件设有多个导引孔22，适于容纳相应的多个接触探针10。
有利地根据本发明，导引件21是布置在每个接触探针10的第一导电区段S1处的下导引件，这样，所述导引件21的导引孔22的内壁可以接触所述第一区段S1，特别是通过电气连接手段或包含在导引件21中的导电元件。显然，探针头中可以包括上导引件，所述上导引件的导引孔可以相对于相应的下导引孔移位；还可以提供一对下导引件和/或一对上导引件。
仍然参考图4，导引件21的导电元件包括合适的导电轨道23，它从导引孔22延伸出来，并适于提取和传输由接触探针10、特别是由第一区段S1传输的信号，所述导电轨道23适于被所述第一区段S1电接触(直接或间接接触)。
因此，导引件21适于通过其中延伸的导电轨道23来引导(route)布局信号(例如朝向与探针头20相关联的印刷电路板)，因此所述导引件21也执行通常由与已知探针头相关联的空间变换器执行的功能。
在图4的实施例中，接触探针10的第一区段S1与导电轨道23之间的接触是滑动接触，其中所述滑动接触可以通过导电轨道23本身的厚度来保证，或者优选通过导引孔的金属化壁来保证，这一点将在下文中详细说明。
如图4所示，导电轨道23是表面导电轨道，它形成在导引件21的面(图中示例中的面Fa)上，所述导电轨道23出现在导引孔22处(或所述导引孔的金属化处)。
即使图4示出了在导引件21的面Fa(根据图中的局部参考系，是在其上表面)上的表面导电轨道23，所述导电轨道23也可以在导引件21的与面Fa相对的面Fb(根据图中的局部参考系，是在其下表面)以及在其任何其他面上形成。
在图中没有说明的实施例中，导电轨道23也可以嵌入导引件21中，它可以在导引孔22处出现。
如上所述，根据图5中更详细说明的本发明的优选实施例，导引孔22的内表面至少有一部分被导电部分22w覆盖。甚至更优选的是，导引孔22的内表面完全被导电部分22w覆盖。这样，第一导电区段S1能够通过滑动接触与导引孔22的导电部分22w接触，这样，由接触探针10传输的、特别是由所述第一区段S1传输的信号可以在导引孔22处被导电轨道23提取出来，这些轨道与导电部分22w、即与孔的金属化壁相连，特别是这些轨道从它们开始延伸。
换句话说，接触探针10包括至少一个壁W(特别是在第一区段S1处)，配置为在第一区段S1处与导引件21的导引孔22的相应金属化壁22w接触，所述第一区段S1配置为将信号从被测器件传输到导引孔的金属化壁，然后传输到导电轨道23和/或导引件21的其他导电元件；另一方面，第二区段S2配置为仅提供机械支撑。
此外，如图5所示，导引件21可以包括表面导电轨道和嵌入其中的导电轨道。
一般来说，当几个导电轨道23同时在导引件21的面Fa和/或Fb上和内部延伸时，所述导电轨道23可以从导引件21的表面开始在不同的层面上形成。导引件21的导电轨道23的层数可以根据需要和/或情况而变化，特别是根据要传输的信号的数量，从而根据要在所述导引件21中的布局模式的复杂性而变化。例如，在实施例中，第一层可以包括适于传输第一类型的信号的导电轨道，第二层可以包括适于传输第二类型的信号的导电轨道。
如前所述，接触探针10、特别是其第一区段S1与优选设有导电部分22w(即优选金属化的，甚至更优选完全金属化的)的导引孔22的壁之间的接触是一种滑动接触，保证所述第一区段S1与所述导电部分22w(或可能直接与导电轨道23)之间的电连接。
适当地，仍然参考图5，在实施例中，导电轨道23(特别是其与导引孔22两端相对的两端)与对应的接触垫25相连，这些接触垫是在导引件21的面(图5的示例中的面Fa)上制成。这样，就可以从探针头20中提取对应的信号，并将其例如传输到与所述探针头20相连的PCB上(例如通过专门指定的导线或探针)。
此外，如果导电轨道23被嵌入导引件21中，则所述导电轨道23的接触端可以在其面上出现，从而使所述导电轨道23和对应的接触垫25之间进行电连接。
现在参考图6，根据本发明的实施例，探针头20包括作为导电元件的导电部分24，它包括导引孔22的一组22'的孔并相互电连接，所述组22'容纳相应的一组接触探针10，其中所述导电部分24可以与导电轨道23一起使用，也可以替代。
这样，至少有两个接触探针10可以通过导引件21的导电部分24电连接，所述导电部分24覆盖了导引件21的一个区域，该区域包括容纳必须短路的接触探针的导引孔的组22'。
换句话说，导电部分24包围着一组孔(优选金属化的)，该孔容纳了相应的一组探针，这样，所述探针被所述导电部分24短路，形成一个共同的导电平面。
如果只需要对两个接触探针10进行短路，则优选使用导电轨道23作为它们之间的电连接手段，而如果需要对多个接触探针10进行短路，则优选使用导电部分24作为它们之间的电连接手段，所述导电部分24为所述接触探针10形成一个共同的导电(接地或电源)平面。共同的导电平面的存在有助于减少探针头中的噪音，例如，由于几个接触元件的存在而导致的阻抗难以控制，所述共同的导电平面将几个接触元件短路。这样，当导电部分24用于电连接多个信号探针或接地探针时，探针头20的频率性能得到改善，传输的信号中的噪音减少了。
如果需要对被测器件的两个或更多个接触垫进行短路，那么将不同的信号接触探针(通过导电轨道23或导电部分24)电连接的可能性、特别是将不同的信号接触探针的第一区段S1电连接的可能性是特别有利的，这是因为可以形成环回配置，以这种方式大大缩短了信号的路径，这些信号不是从测试装置中穿过所有的接触探针，而是停在导电轨道或共同的导电平面上，因此在整个探针头20的频率性能方面有优势。
仍然参考图6，导电部分24布置在导引件21的表面部分，特别是在其面Fa上(即使它可以布置在其相反的面Fb上)，或者，在非图示的实施例中，它可以布置在Fa和Fb两个面上，例如，当需要不同组的探针(接地和电源，或不同接地和电源域)的短路时。作为本发明的非限制性示例，图6示出了包括表面导电部分24的探针头20，它将容纳在孔的组22'中的两个接触探针相互短路。
另外，根据非图示的实施例，导电部分24可以嵌入导引件21中，在所述导引件21内形成一个导电平面。
显然，本发明并不局限于金属化的特定配置，它可以根据需要和/或情况变化。
此外，根据图7所示的实施例，导电部分24是以多个重叠的导电层24a-24n的形式出现的，其中每个导电层包括导引孔22的对应组22a-22n的孔并相互电连接。这样，每个导电层24a-24n都适于与根据本发明的接触探针10的相应组、特别是与其第一区段S1接触，其中每个对应组的接触探针都适于传输相同类型的信号。
在这种情况下，导引件21是由多个非导电层组成的多层，优选是陶瓷多层，导电层24a-24n布置在所述非导电层上，它将一个导电层与下面的导电层电绝缘。
特别是，每个导电层24a-24n都布置在导引件21的对应非导电层的一个面上，其面积小于所述面的面积。
或者，每个导电层24a-24n覆盖对应的非导电层的一个面，但形成容纳接触探针的导引孔的区域除外，这些接触探针不需要短路。
导电层24a-24n也可以包括在导引件21的至少一个暴露面Fa和Fb上制作的表面层，或者它们可以只嵌入所述导引件21中，如图7中所示。
如果要短路的接触探针靠近(例如交替)不要被短路的接触探针，则导电部分24(或者每个导电层24a-24n)局部被非导电区域打断，从而不将适于传输不同信号的接触探针电连接。因此，非导电区域在局部上阻止了适于传输不同信号的相邻接触探针之间的电连接。
例如，在多个导电层24a-24n的情况下，特定导电层的非导电区域是在容纳将不被所述特定导电层短路的接触元件的导引孔处制作的，而所述特定层至少部分覆盖容纳将被其短路的接触元件的导引孔壁。
此外，根据在图中没有说明的实施例，与接触探针10的第一区段S1接触的两个导引孔的金属化或者也是两个导电部分24可以通过例如滤波电容等电路元件，彼此电连接，从而优化环回技术，这是因为所述滤波电容被放置在尽可能靠近探针的接触尖端。
显然，电路元件也可以是任何其他适应特定需要的电路元件，例如电感或电阻，也可以是继电器。
如前所述，根据本领域已知的解决方案，除了下导引件21外，探针头20还可以包括一个以上的导引件，例如中间导引件和/或上导引件(在图中未说明)
除了根据本发明的接触探针10外，探针头20还可以包括根据现有技术制造的接触探针10bis(即完全由相同的导电材料制成)，所述接触探针10bis容纳在对应的导引孔22bis中，如图8所示。因此，在本实施例中，探针头20一般包括根据本发明的第一组接触探针10和根据现有技术的第二组接触探针10bis。
由于第一导电区段S1的长度减少，接触探针10优选适于传输高频信号，而接触探针10bis通常适于传输接地或电源信号或低频输入/输出信号，即已知类型的探针可以传输的信号，而不会产生自感问题，在任何情况下都可以简化信号在导引件21中的布局。
在这种情况下，接触探针10bis适于将信号从被测器件直接传输到支撑板13上，该支撑板包括合适的导电垫14，所述探针10bis的接触头适于与之抵接。
在一些实施例中，也可以提供使所述接触探针10bis短路的已知类型的导电部分。
如前所述，在本发明的实施例中，接触探针10在第一区段S1包括从主体10'伸出的突出元件15，这些元件限定出导电对接面CS，配置为与导引件的导电元件(如导电轨道)抵接，可能在导引孔处与导电垫相连，以保证与探针的导电对接面CS和/或与导电部分更好地接触。
根据图9所示的本发明的实施例，探针头20还包括柔性膜26，它具有第一面Fl和与第一面Fl相反的第二面F2，根据图9的局部参考系，所述第二面F2是一个下部面，即面向被测器件的面，而所述第一面Fl是一个上部面。
柔性膜26布置在导引件21的表面上，特别是在其面Fa上，所述柔性膜26的形状包括多个通道(切口)，用于接触元件10的通过和连接，所述柔性膜26例如在突出元件15处与之连接。柔性膜26中的通道至少在导引件21的孔处形成。柔性膜26包括导电轨道(图中没有说明)，它从通道中延伸出来，也就是从与接触探针接触的地方延伸出来，用于重定向(引导)由接触探针的第一区段S1传输的信号。导电轨道可以做在柔性膜的表面上和/或嵌入其中。
在实施例中，柔性膜26的切口是这样的：它包括多个与接触元件10、特别是其第一导电区段S1连接的条状物。这些条状物可以在第一端或近端(与柔性膜26相连)和第二端或远端(突出且不与柔性膜26的任何部分相连，与探针相连)之间突出和延伸。换句话说，柔性膜26可以包括至少一个开口，优选在其中央部分制成，条状物在其中延伸，所述条状物的远端是自由的，在相邻条状物之间限定出合适的空隙，该空隙将它们分开。
在图9的实施例中，柔性膜26的一部分、例如其条形物的一端抵接第一区段S1的导电对接面CS，所述柔性膜26包括合适的导电轨道，该导电轨道从所述对接点延伸，以引导所述第一区段S1中传输的信号，所述柔性膜在与被测器件接触期间升高(提升)。可以提供预升高的部分，以缓解柔性膜26的升高(提升)，减少膜所承受的压力。如果有条状物，可以包括预升高部分以减少应力的所述条状物的两端在接触探针接触被测器件时移动。
在这个实施例中，第二区段S2通过第三区段S3与第一区段S1分开，它只作为探针头20的阻尼支撑元件发挥作用。
如前所述，在图1至图9中，接触元件10是“屈曲梁”类型的接触探针的形式。在本发明的另一个备选的有利实施例中，如图10所示，探针头20的接触元件是弹簧针的形式，总是用标记10表示。如上所述，为接触探针讨论的所有有利技术特征也以明显的方式转移到了弹簧针上，弹簧针也被分为三区段，其中第一区段S1很短(小于1000微米)，是导电的，适于与探针头的导引件的导电元件(导电部分)接触。以同样的方式，所描述的与探针头20有关的所有特征也适用于本实施例，并采用本领域技术人员熟知的适当技术手段。
在这个实施例中，探针头20包括下导引件40，一般还包括由气隙分隔的上导引件50。在任何情况下，本发明不受导引件数量的限制。
适当地，在这个实施例中，第二区段S2包括弹性元件34(优选导电的，即使也可以提供其他材料，也是绝缘材料)，适合在测试期间被压缩，绝缘的第三区段S3布置在所述弹性元件34和第一区段S1之间。这些材料可以是上面定义的相同材料。弹性元件优选使用导电材料，即使如上所述，也可以使用其他材料，其中最重要的是保证所需的阻尼效果。
换句话说，弹簧针10的主体10pp包括弹性元件34(例如弹簧)，该弹性元件34形成第二区段S2的至少一个局部，该第二区段S2通过第三绝缘区段S3与第一区段S1电绝缘。在实施例中，第三区段S3连接到弹性元件34的一端，特别是弹性元件34的靠近第一区段S1的一端。
特别是，弹性元件34的第一下端与第三区段S3相连，可以类似于参考图2至图9说明的第三区段S3，所述第三区段S3然后与第一区段S1的上端相连，上端与被测器件和导引件的导电元件接触。换句话说，第一区段S1是弹簧针的尖端元件，可以具有任何合适的形式。弹性元件34的第二端可以直接与上层支撑物连接，其中本发明不受特定配置的限制。然后，第一区段S1被插入下导引件的导引孔中，并适于通过接触尖端10a抵接被测器件的垫11，而第二区段S2通过弹性元件34保证所需的阻尼效果，并且不传输信号。
在本发明的非限制性实施例中，弹簧针10的主体10pp包括套管33，该套管至少包围弹性元件34的一部分。每个弹簧针的套管33优选是圆柱形的，但显然也可以具有其他形状，以及在一些实施例中，所述套管不存在，只有弹性元件34存在。
可以这样说，如上所述，下导引件和/或上导引件包括用于提取第一区段所传输的信号的导电元件。换句话说，与被测器件的接触是由第一区段S1进行的，就像上面看到的与垂直探针有关的那样，导引件的导电元件提取信号。弹性元件34保证了阻尼效果，它代表了第二区段S2(或至少是所述第二区段的局部)，它通过第三区段S3与第一区段S1分开，与上面的情况类似。
这种实施例导致界面S3/S2和S3/S1之间的机械应力较低，因此它是有利的。
总之，本发明提供了一种接触元件，其中的一个区段(该区段包括用于接触被测器件的接触尖端)是导电的，其长度小于1000微米，优选小于500微米。该导电的区段适于与容纳接触元件的探针头的导电轨道或部分接触，该导电的区段通过中间绝缘区段与导电主体的其余部分分开，导电主体的其余部分具有阻尼功能，并适于通过其接触头抵接与同探针头相关联的支撑板或一般情况下抵接其他合适的支撑物。接触元件可以利地既是弹簧针(其中，由于弹簧的存在，上部确保了阻尼效果)，又是垂直接触探针(其中，这种解决方案可以保持足够的弹性)。
有利的是，由于本发明的接触元件，探针头在高频应用中的性能特别好，这要归功于接触元件的导电区段的尺寸减小，所述导电区段适于传输操作信号，其长度小于1000微米，因此远远小于现有技术中的接触元件。
信号因此仅由所述短的导电区段传输向在探针头的下导引件处制造或在布置在所述导引件处的薄膜上制造的导电轨道(或导电部分)，接触元件的导电主体的其余部分由中间非导电区段分开，仅作为机械支撑。因此，导电主体的其余部分保证了与支撑板(可以是PCB或任何其他支撑物)的最佳接触，以及所需的弯曲(在垂直探针的情况下)或一般情况下所需的接触的阻尼效果，同时避免所述导电主体的其余部分作为天线或存根，这是因为信号不在其中传输。
换句话说，根据本公开内容，适于传输信号的导电区段作为一个非常短的探针，从而消除了已知解决方案中存在的不利的自感问题。同时，由于剩余的第二上区段的存在，本公开的接触元件从机械的角度来看是完美的，该上区段与第一导电区段电绝缘，并且不传输信号，所述剩余区段由适合保证所需的阻尼效果的材料制成，例如优选是合适的导电材料(例如在传统的长探针中出现的阻尼效果，同时减少仅在第一区段传输的信号中的噪音)，从而解决了本发明的技术问题。第二区段使用导电材料保证了最佳的阻尼效果。
因此，所提出的解决方案可以有效地进行高频器件的测试，而不存在短探针的刚性问题，大大降低了接触元件断裂的可能性，同时保证适当减少所述接触元件施加的压力，也防止所述接触元件所接触的被测器件的接触垫可能断裂。如上所述，第二区段(不打算传输信号)由导电材料制成，保证了最佳的阻尼效果(例如，在垂直探针的情况下的最佳弯曲)，这一切都得到了缓解。
采用混合配置的可能性(其中另外的接触元件适于传输特定的信号)大大简化了信号由导引件的引导，根据本发明的实施例，导引件作为一个空间变换器。这在有多个信号要通过探针头的情况下尤其有用。例如，通过所述的另外的接触元件，可以传输电源信号和/或接地信号，即不需要特别短的接触元件的信号，而根据本发明的接触元件的短的第一导电区段传输高频信号，这些信号应该需要短的探针以避免自感问题。
最后，接触元件为弹簧针的实施例是有利的，因为接触元件各部分之间的机械应力被降低了。事实上，弹簧针在垂直方向上工作，在导引件之间没有移动，因此减少了绝缘界面S3及区段S1和S2之间的应力。事实上，确保上述不同界面之间有良好的粘合力是很重要的，在带有垂直接触探针的探针头的情况下，由于导引件之间的偏移，特别是在超程时，这些界面会受到剪切应力的影响。这种问题通过弹簧针来解决，其中区段S2包括垂直工作的弹性元件(例如弹簧)。
显然，本领域的技术人员为了满足偶然和特定的要求，可以对上述接触元件和探针头进行大量的修改和变化，所有这些都包括在所附权利要求所定义的本发明的保护范围内。

Claims (20)

1.一种用于电子器件测试装置的探针头的接触元件(10)，所述接触元件(10)包括沿纵轴(H-H)在第一接触端(10a)和与第一接触端相反的第二接触端(10b)之间延伸的主体(10'，10pp)，所述第一接触端适于接触被测器件的垫(11)，其中所述主体(10'，10pp)包括：
-第一区段(S1)，所述第一区段从所述第一接触端(10a)开始沿所述纵轴(H-H)朝向所述第二接触端(10b)延伸，并且由导电材料制成，所述第一区段(S1)延伸的距离小于1000微米；
-第二区段(S2)，所述第二区段从所述第二接触端(10b)开始沿所述纵轴(H-H)朝向所述第一接触端(10a)延伸，并且由导电材料制成；以及
-第三区段(S3)，所述第三区段夹在所述第一区段(S1)和所述第二区段(S2)之间，并且由电绝缘材料制成，
其中，所述区段(S1，S2，S3)沿所述纵轴(H-H)相互跟随，使得所述第一接触端(10a)仅包括在所述第一区段(S1)中，并且所述第二接触端(10b)仅包括在所述第二区段(S2)中，并且其中，所述第三区段(S3)配置为使所述第一区段(S1)与所述第二区段(S2)电绝缘。
2.根据权利要求1所述的接触元件(10)，其中，所述第二区段(S2)的长度范围为从0.5毫米至8毫米，并且其中，第三区段(S3)的长度范围为从1微米至2毫米。
3.根据权利要求1或2所述的接触元件(10)，其中，所述第三区段(S3)的电绝缘材料选自AI2O3、聚对二甲苯、硅。
4.根据前述权利要求中任一项所述的接触元件(10)，其中，所述第一区段(S1)配置为与探针头的导引件的导电元件接触。
5.根据权利要求4所述的接触元件(10)，包括至少一个壁(W)，所述壁配置为在所述第一区段(S1)处与所述探针头的导引件的导引孔的相应金属化壁接触，所述第一区段(S1)配置为将信号从所述被测器件传输到所述导引孔的金属化壁，所述第二区段(S2)配置为仅提供机械支撑。
6.根据前述权利要求中任一项所述的接触元件(10)，其中，所述第一区段(S1)包括从所述主体(10')伸出的突出元件(15)，所述突出元件(15)限定出导电对接面(CS)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的接触元件(10)，其中，所述接触元件的形式是屈曲梁式的垂直接触探针。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的接触元件(10)，其中，所述接触元件是弹簧针的形式，所述第二区段(S2)包括适于在测试期间被压缩的弹性元件(34)，并且所述第三区段(S3)布置在所述弹性元件(34)和所述第一区段(S1)之间。
9.一种用于电子器件测试装置的探针头(20)，所述探针头(20)包括至少一个导引件(21)，所述导引件设置有多个导引孔(22)，用于容纳对应的多个接触元件(10)，所述探针头(20)的特征在于，所述接触元件(10)是根据前述权利要求中任一项制造的，所述至少一个导引件(21)包括导电元件，所述导电元件配置为与所述接触元件(10)的第一区段(S1)电接触。
10.根据权利要求9所述的探针头(20)，其中，所述至少一个导引件(21)是布置在所述接触元件(10)的第一区段(S1)处的下导引件。
11.根据权利要求9或10所述的探针头(20)，其中，所述导引件(21)的导电元件包括从所述导引孔(22)延伸出来的导电轨道(23)，所述导电轨道(23)形成在所述导引件(21)的面(Fa，Fb)上和/或嵌入所述导引件(21)中。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的探针头(20)，其中，所述导引件(21)的导电元件包括至少一个导电部分(24)，所述导电部分包括至少一组(22')所述导引孔(22)，并配置为在所述第一区段(S1)处接触并短路一组相应的接触元件，该相应的接触元件容纳在所述一组(22')孔中并适于传输确定类型的信号。
13.根据权利要求12所述的探针头(20)，其中，所述导电部分(24)形成在所述导引件(21)的面(Fa，Fb)上或嵌入所述导引件(21)中。
14.根据权利要求12所述的探针头(20)，其中，所述导电部分(24)为多个导电层(24a-24n)的形式，每个所述导电层(24a-24n)包括所述导引孔(22)的对应组(22a-22n)的孔并相互电连接，且配置为与所述接触元件(10)的相应组的第一区段(S1)接触，其中每个对应组的接触元件都适于传输相同类型的信号。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的探针头(20)，其中，所述导引孔(22)的内表面的至少一部分被与所述导引件(21)的导电元件连接的导电部分(22w)所涂覆，所述接触元件(10)的第一区段(S1)适于与所述导引孔(22)的导电部分(22w)电接触。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的探针头(20)，包括另外的接触元件(10bis)，所述另外的接触元件是完全导电的，并适于将信号从被测器件直接传输到与所述探针头(20)相关联的支撑板(13)，所述另外的接触元件(10bis)适于在所述被测器件与所述支撑板(13)之间传输电源信号和/或接地信号和/或低频信号。
17.根据权利要求9至16中任一项所述的探针头(20)，其中，所述接触元件(10)在所述第一区段(S1)处包括从所述主体(10')伸出的突出元件(15)，所述突出元件(15)限定出导电对接面(CS)，所述导电对接面配置为与所述导引件(21)的导电元件抵接。
18.根据权利要求17所述的探针头(20)，还包括柔性膜(26)，所述柔性膜布置在在所述导引件(21)的表面上并且是所述导引件(21)的导电元件，所述柔性膜(26)的形状使得其一部分布置在所述第一区段(S1)的一个或多个导电对接面(CS)上并适于在与所述被测器件接触期间升起，所述柔性膜(26)包括导电轨道，所述导电轨道延伸以引导所述第一区段(S1)传输的信号。
19.根据权利要求9至18中任一项所述的探针头(20)，其中，所述导电元件(10)是屈曲梁式的垂直接触探针的形式，所述探针头(20)包括下导引件和上导引件，所述下导引件和所述上导引件的导引孔相互错开。
20.根据权利要求9至16中任一项所述的探针头(20)，其中，所述导电元件(10)为弹簧针形式，所述第二区段(S2)包括适于在测试期间被压缩的弹性元件(34)，所述第三区段(S3)布置在所述弹性元件(34)和所述第一区段(S1)之间。
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