JP5995953B2 - 非線形垂直板バネ - Google Patents

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Description

背景
電気的に導電性の接触素子(例えば、プローブ)は電気デバイス間に電気接続を形成することができる。例えば、そのような接触素子はデバイス間に電気接続を形成するために電気デバイス間に配置されうる。別の例として、そのような接触素子は電子デバイスの一部とされ、接触素子は他のデバイスと圧力ベースの電気接続を形成するために別の電子デバイスの端子と接触させることができる。新規に製造された電子デバイス(例えば、半導体ダイ)の試験が前述の用途の一例である。しかしながら、用途にかかわらず、非線形ばねを呈する接触素子が接触素子を通じて力に応答することができるため、垂直接触素子は有利とされうる。
概要
いくつかの実施形態では、電気的に導電性の接触素子は、第1の基部と、第1の基部から離間して配置されうる第2の基部とを含みうる。接触素子は第1の板および第2の板をさらに含みうる。第1の板の第1の端部は第1の軸線上に配置することができ、かつ第1の基部に直接的に結合することができる。第1の板の第2の端部は第1の軸線上に配置することができ、かつ第2の基部に直接的に結合することができる。第2の板の第1の端部は第2の軸線上に同様に配置することができ、かつ第1の基部に直接的に結合することができる。第2の板の第2の端部は第2の軸線上に配置することができ、かつ第2の基部に直接的に結合することができる。第1の板および第2の板は、力が座屈力よりも小さい間は軸方向に収縮することによって、および力が座屈力よりも大きい間は屈曲することによって、第1の軸線と第2の軸線とに実質的に平行する、接触素子を通過する力に応答するよう十分に細長くされうる。
いくつかの実施形態では、接触器は、表面とその表面にあいた穴とを有しうる基板を含みうる。接触器は、また、電気的に導電性の接触素子を含むことができ、そのそれぞれは穴のうちの1つに配置されうる。接触素子のそれぞれは、タイバーによって連結された、間隔をおいて配置された実質的に平行な板を含むことができ、各板は、さらに、基板の表面から延びる第1の接触子を含みうる。
いくつかの実施形態では、接触素子を作製する方法は、第1の基部と第2の基部との間に、細長い、間隔をおいて配置された板を備えた第1の基部および第2の基部を製作するステップを含みうる。第1の板の第1の端部は第1の軸線上に配置することができ、かつ第1の基部に直接的に結合することができる。第1の板の第2の端部は第1の軸線上に配置することができ、かつ第2の基部に直接的に結合することができる。第2の板の第1の端部は、同様に、第2の軸線上に配置することができ、かつ第1の基部に直接的に結合することができる。第2の板の第2の端部は第2の軸線上に配置することができ、かつ第2の基部に直接的に結合することができる。第1の軸線および第2の軸線は第1の基部と第2の基部とを貫通する第3の軸線と実質的に平行しうる。
本発明のいくつかの実施形態による試験システムの一例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板を備えた本体を含む垂直接触素子の一例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板を備えた本体を含む垂直接触素子の一例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、図2Aおよび図2Bの垂直接触素子の圧縮を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、図2Aおよび図2Bの垂直接触素子の圧縮を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、図2Aおよび図2Bの垂直接触素子の座屈を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、負荷力に対する図2Aおよび図2Bの垂直接触素子の二分する(bifurcated)応答の一例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、本体の板が均等な距離離間していない図2Aおよび図2Bの垂直接触素子の変形形態を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、本体の板の厚さが変化する図2Aおよび図2Bの垂直接触素子の変形形態を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、図2Aおよび図2Bの垂直接触素子の変形形態を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、本体の板が片寄っていない図2Aおよび図2Bの垂直接触素子の変形形態を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、本体の板が異なる方向に片寄った図2Aおよび図2Bの垂直接触素子の変形形態を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、本体の板がタイバーによって結合された図2Aおよび図2Bの垂直接触素子の変形形態を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するためのリソグラフィ工程を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するためのリソグラフィ工程を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するためのリソグラフィ工程を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するためのリソグラフィ工程を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するためのリソグラフィ工程を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するためのリソグラフィ工程を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するためのリソグラフィ工程を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するための別の工程を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するための別の工程を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するための別の工程を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するための別の工程を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するための別の工程を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するための別の工程を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するための別の工程を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するための別の工程を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、間隔をおいて配置された板の本体を含む垂直接触素子を作製するための別の工程を示す。 空間板の本体を含む垂直接触素子を作製するためのさらに別の工程を示す。 空間板の本体を含む垂直接触素子を作製するためのさらに別の工程を示す。本発明のいくつかの実施形態による、結果として作製される接触素子の一例を示す。 空間板の本体を含む垂直接触素子を作製するためのさらに他の工程を示す。 空間板の本体を含む垂直接触素子を作製するためのさらに他の工程を示す。本発明のいくつかの実施形態による、結果として作製される接触素子の例を示す。 空間板の本体を含む垂直接触素子を作製するためのさらに他の工程を示す。本発明のいくつかの実施形態による、結果として作製される接触素子の例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、図1の接触器の一例とされうるプローブカードアセンブリの一例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、図1の接触器の一例とされうる試験ソケットの一例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、垂直接触素子を含む接触器を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、垂直接触素子を含む接触器を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、図2Aおよび図2Bの垂直接触素子の第1の基部端部および第2の基部端部の案内の例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、第1の基部端部および第2の基部端部が案内構造部内に配置された図2Aおよび図2Bの垂直接触素子の変形形態を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、図26Aの案内プレートにある穴の例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、図26Aの案内プレートにある穴の例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、図26Aの案内プレートにある穴の例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、第1の基部端部および第2の基部端部が案内構造部内に配置された図2Aおよび図2Bの垂直接触素子の別の変形形態を示す。 本発明のいくつかの実施形態による接触先端部の例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による接触先端部の例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による接触先端部の例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、分割チップ(split tip)の形態の接触先端部の別の例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、分割チップの形態の接触先端部の別の例を示す。 本発明のいくつかの実施形態による、複数の電気的に絶縁された電気路を有する接触素子の一例を示す。
例示的な実施形態の詳細な説明
本明細書は本発明の例示的な実施形態および用途を記載する。しかしながら、本発明は、これら例示的な実施形態および用途、もしくは例示的な実施形態および用途が本明細書中において動作するまたは記載される手法に限定されるものではない。さらに、図は簡略図または部分図を示しうるものであり、図中の要素の寸法は誇張されうるものであり、そうでなければ、明確化を求める比率にされるものではない。加えて、用語「上にある(on)」、「に取り付けられる(attached to)」または「に結合される(coupled to)」が本明細書中において使用される場合、1つの物体が別の物体の直接上にある、取り付けられる、または結合される、もしくは1つの物体と別の目的との間に1つまたは複数の介在する物体があるかどうかに関わらず、1つの物体(例えば、材料、層、基板等)が別の物体「上にある」、「に取り付けられる」または「に結合される」ものとされうる。また、方向(例えば、上方(above)、下方(below)、上部(top)、底部(bottom)、側部(side)、上(up)、下(down)、真下(under)、上(over)、さらに上(upper)、さらに下(lower)、水平(horizontal)、垂直(vertical)、「x」、「y」、「z」等)は、提供される場合、相対的なものであり、単に例としておよび説明および記載の容易性のために提供されるものであり、限定するものではない。加えて、要素の列挙(例えば、要素a、b、c)について参照する場合、そのような参照は、列挙された要素の任意の1つを単独で、列挙された要素の全てより少数の任意の組み合わせ、および/または列挙された要素全ての組み合わせを含むことを意図するものである。
非線形の電気接触素子の例が本明細書中に開示される。そのような接触素子は電気的に導電性とすることができ、かつ2つの電子的な装置またはデバイス間に圧力ベースの電気接続を形成するために使用することができる。別法として、非線形の接触素子を(例えば、はんだ付け、圧入等によって)1つの電子的な装置またはデバイスに結合することができ、別の電子的な装置またはデバイスと圧力ベースの電気接続を形成することができる。接触素子は略垂直とすることができ、かつ接触素子の端部間に板を含むことができる。板は接触素子が非線形バネ特性を有するように構成されうる。例えば、板は端部から接触素子を通過する力に応答して座屈するように構成されうる。接触素子は、座屈前に第1のバネ応答特性(spring response characteristic)、座屈後に第2のバネ応答特性を有することができる。
そのような接触素子のいくつかの用途がある。例えば、そのような接触素子は電子機器のシステム内の2つの電子的な素子を相互接続するために使用することができる。例えば、そのような接触素子は、2つの半導体ダイ、2つのプリント回路基板、ダイとプリント回路基板等の端子、パッド、バンプ等を相互接続することができる。そのような接触素子の用途の別の例は試験である。図1は、垂直非線形接触の、電気的に導電性の素子112がDUT114の端子116と圧力ベースの電気接続を形成することができる試験システムの一例を示す。
図1は、垂直非線形の接触素子112がDUT114の端子116と圧力ベースの電気接続を形成することができるDUT114試験用の試験システム100を示す。頭字語DUTは「被試験デバイス(device under test)」の頭文字であり、図1のDUT114は1つまたは複数の電子デバイスとされうる。実際、DUT114は接触素子112との接触により試験されるあらゆる種類の電子デバイス(単数)またはデバイス(複数)とされうる。DUT114の例には、半導体ダイ(単体またはウェーハ形態、パッケージ化または非パッケージ化された)、マルチダイモジュールまたは他の種類の電子的なモジュール、プリント回路基板等を含むが、これらに限定されるものではない。端子116はあらゆる形体とすることができる(例えば、パッド、試験機能、バンプ、はんだボール等)。それによって、電力、アース、信号(例えば、制御、ステータス、データ、アドレス等)等をDUT114に供給することができ、かつそれらをDUT114から得ることができる。
図1に示すように、試験システム100は、DUT114の試験を制御するように構成された試験器102と、試験器102とDUT114との間のインターフェースとなるよう構成された接触器106とを含みうる。通信チャネル104は試験器102と接触器106を相互接続することができる。いくつかの実施形態では、DUT114は、DUT114を保持および移動するように構成されたステージ(図示せず)上に配置されうる。
試験器102は、1つまたは複数のコンピュータまたはコンピュータシステムなどの電子制御装置を含みうる。試験器102は、通信チャネル104および接触器106を通じてDUT114の端子116に提供される試験信号(例えば、電力およびアースおよびDUT114に入力される制御信号、データ信号等などの信号)を発生させることによってDUT114の試験を制御することができる。試験器102は、DUT114が試験信号に応答して発生させた応答信号を受信および/または評価することができる。応答信号はDUT114の端子116において検知することができ、かつ接触器106および通信チャネル104を通じて試験器102に提供されうる。別法としてまたは加えて、試験器102の機能の一部または全てが接触器106に配置されうる。例えば、試験器102の一部または全てが接触器106に配置されうる。
通信チャネル104は任意の機構とされうる。これによって、電力およびアース、試験信号、応答信号等を試験器102から提供することができ、かつそれらを試験器102に提供することができる。例えば、チャネル104は、ワイヤ、ケーブル、光ファイバー線等とされうる。他の実施例として、チャネル104は無線通信チャネルとされうる。
接触器106は、基板(例えば、支持基板)ほど簡素にすることも、複数の構成要素(そのいずれかを支持基板の一例とすることができる)を含むこともできる。いずれにしても、接触器106は、チャネル104との電気接続を形成することができる電気的インターフェース108を含むことができ、接触器106は、また、DUT114の端子116を接触させるための電気的に導電性の接触素子112を含むことができる。いくつかの実施形態では、隣接する端子116間の間隔は200ミクロン、100ミクロン、90ミクロン、80ミクロン、50ミクロン以下まで小さくすることができるが、他の実施形態における隣接する端子116間の間隔は200ミクロンよりも大きくすることができる。示されるように、いくつかの実施形態では、接触素子112は間隔をおいて配置された板を含む垂直接触素子とされうる。そのような垂直接触素子112は上述のように接近しつつも離間した端子116の接触を容易にすることができる。いずれにしても、接触素子112は接触器106の表面122または接触器106の構成要素から延びることができる。例えば、接触器106は複数の構成要素(図示せず)を含むことができ、接触素子112はそれら構成要素の1つまたは複数の表面122から延びることができる。接触器106または接触器106の構成要素は接触素子112を支持する支持構造の一例とされうる。
接触器106は、また、電気的インターフェース108(したがって、チャネル104がインターフェース108に連結されている場合はチャネル104)と接触素子112(したがって、接触素子112が端子116と接触している場合はDUT114の端子116)との間の電気相互接続部110を含みうる。電気的インターフェース108は、チャネル104との電気接続を形成するのに好適な任意のコネクタを含みうる。例えば、電気的インターフェース108はゼロ挿入力電気コネクタ、ポゴピンパッド等を含みうる。他の実施例として、電気的インターフェースは光ファイバコネクタ、無線トランシーバ等を含みうる。実際には、接触器106はDUT114にインターフェースを提供するための多くの種々のタイプのデバイスのいずれとすることもできる。例えば、接触器106は、(例えば、図22に示され、かつ以下に記載されるような)プローブカードアセンブリ、(例えば、図23に示され、かつ以下に記載されるような)試験ソケット、荷重ボード(load board)等とされうる。
図1に示すように、DUT114の端子116に直接接触するように構成された接触素子112の接触部(例えば、接触先端部)は、実質的に接触面120内にあることができるように、または実質的に接触面120内にあるように調整することができる。接触面120はDUT114の端子116の面124に実質的に一致しうる。DUT114の端子116の面124に実質的に一致する実質的に接触面120内にある接触素子112の接触部により、接触素子112が端子116と接触することができ、それによって、端子116と電気接続を形成することができる。端子116の面124に加えて、接触面120は、接触素子112がそこから延びる接触器106または接触器106の構成要素の表面122および/または端子116が配置されたDUTの表面126に実質的に一致しうる。したがって、接触面120は接触器表面122またはDUT表面126に実質的に平行しうる。
言及したように、各接触素子112は板の本体を含む垂直接触素子とされうる。図2Aおよび図2Bは、図1の接触素子112の一例とされうる垂直接触素子200の一例を示す。つまり、図1では接触素子112のそれぞれの代わりに接触素子200を使用することができる。
図2Aおよび図2Bに示すように、接触素子200は、第1の基部端部202と、本体204と、第2の基部端部212とを含みうる。第1の基部端部202は、接触器106または接触器106の構成要素の表面122と、またはその近傍と結合されうる、またはそうでなければ接触状態に維持されうる。例えば、第1の基部端部202は、接触器106の表面122上の電気的に導電性の端子(図示せず)と、またはその近傍と結合されうる、または接触状態に維持されうる。そのような端子(図示せず)は相互接続部110(図1を参照)の1つまたは複数に電気的に接続されうる。第2の基部端部212は、DUT114の端子116と直接接触を形成するように構成された接触先端部214を含みうる。示されるように、本体204は、複数の、細長い板206を含みうる。各板206は弾性的に、可塑的に、または弾性的と可塑的の組み合わせにおいて変形しうる。各板206の両端208はそれぞれ第1の基部端部202と第2の基部端部212とに結合することができ、各板206間には間隔210を設けることができる。第1の基部202、板206、第2の基部212および接触先端部214は電気的に導電性とされうる。
間隔をおいて配置された、細長い板206を含むその本体204は、本発明のいくつかの実施形態において利点を提供することができる。例えば、間隔をおいて配置された板206は、機械的応力を低減することができ、かつ(例えば、DUT114の端子116との接触による)接触先端部214にかかる力に応答してたわみを増加することができる。これは、第1の基部端部202から第2の基部端部212までの本体204の長さの低減を可能にしうる。これは、また、接触素子200がより大きな全有効断面積、したがって、増加した電流容量を有することを可能にしうる。
上に言及したように、接触素子200は垂直接触素子とされうる。垂直接触素子は、その第1の基部端部202および第2の基部端部212が、接触面120に実質的に垂直な軸線216上にある接触素子と定義されうる。実質的に垂直とは、例えば、垂線のプラスマイナス20度、15度、10度または5度の範囲内を意味しうる。あるいは、実質的に垂直とは、垂線の4度、3度、2度または1度の範囲内を意味しうる。上述のように、接触面120は接触器表面122および/またはDUT116の端子116の面124と実質的に平行にされうるため、別法として、軸線216は、接触器表面122および/またはDUT116の端子116の面124に対して実質的に垂直とされうる。接触先端部214は、示されるように軸線216上とすることも軸線216から離すこともできる。
いくつかの実施形態では、本体204の板206は片寄らせることができる。例えば、図2Aおよび図2Bに示すように、各板206の体積または質量の大部分は板206の各端部208を貫通する軸線218から移動されうる。別の例として、各板206の質量中心は軸線218から移動されうる。図2Aおよび図2Bに示すように、軸線218は軸線216と平行にされうる。板206は、したがって、板206の体積または質量の大部分または板206の質量中心が板206の両端208を貫通する軸線218から移動された場合「片寄る(offset)」ことができる。図2Aおよび図2Bに示すように、いくつかの実施形態では、接触素子200の本体204の板206の全てを同じ方向に片寄らせることができる。図2Aおよび図2Bに示される例では、各板206は「y」軸に沿って片寄る。当然、別法として、各板206は、例えば、「x」軸に沿ってまたは「x」軸と「y」軸の組み合わせに沿って片寄らせることができる。
上述のように、接触素子200の本体204のその板206は細長く、かつ軸線218上に配置されることは本発明のいくつかの実施形態において利点を提供することができる。例えば、本体204、したがって、接触素子200は、軸218と実質的に垂直な本体204を通過する力に応答し、制御された圧縮を経て、その後、座屈しうる。例えば、そのような力は(例えば、DUT114の端子116との接触により)接触先端部214に印加される力を含みうる。図3A〜図3Cは一例を示す。
図3Aは、DUT114の端子116が接触素子200の接触先端部214と最初の接触を行う際の接触素子200を示す。図3A〜図3Cにおいて、接触先端部214と端子116が最初に接触する位置には302の符号が付されている。図3Bは、端子116が接触先端部214との最初の接触302から位置304に移動した後の接触素子200を示し、これには図3Bにおいて距離Dの符号が付されている。端子116が、接触先端部214を302における最初の接触から距離Dにわたり位置304まで移動させると、接触素子200の本体204は軸方向に収縮する。例えば、本体204の板206のそれぞれは、上述のように、板206の端部208を貫通するその軸線218に実質的に沿って収縮しうる。さらに、上述のように、板206は片寄るため、第2の基部端部212、したがって、チップ214は、摩擦または他の力がそのような側方移動または回転を妨げないことを想定すると、全般的に図3Cに示すように、端子116の端から端まで(「x,y」面内において)側方に移動する、および/または回転する傾向を有しうる。
図4は、接触先端部214にかかる増加する力に対する接触素子200の応答の力対移動のグラフの一例を示す。線402によって示されるように、接触先端部214、したがって、接触素子200にかかる力は、接触先端部214が302における端子116との最初の接触から位置304に移動すると関数402に従い増加しうる。これは、フックの法則に従う略線形関数として図4に示される。しかしながら、関数402は線形である必要もフックの法則に従う必要もない。
図3Cを参照すると、端子116が位置304を越えて第1の基部端部202の方に(例えば、「z」軸に沿って)移動すると、図3Cに示すように、本体204は軸方向の収縮に反して湾曲または座屈することができる。図4に線406で示すように、本体204が(2つの線形関数402と406との間の実際の点または図4に示すように点として近似されうる曲線とすることができる)座屈点404において湾曲または座屈した後、接触先端部214、したがって、接触素子200にかかる力は、(いくつかの実施形態では非線形とされうる)線406によって示される異なる関数に従い増加しうる。例えば、端子116のさらなる移動による接触先端部214のさらなる移動は、接触先端部214、したがって、接触素子200にかかる力のごくわずかな増加または減少となる場合がある。したがって、全般的に図4に示すように、力対移動の関数402の実際のまたは有効勾配は力対移動の関数406の実際のまたは有効勾配に比べて、2倍、3倍、4倍、5倍またはそれを超える倍数大きくすることができる。接触先端部214にかかる力は、したがって、本体204が座屈する座屈点404の後よりも接触素子200の本体204が座屈する座屈点404の前において、接触先端部214の(例えば、「z」軸に沿った」)単位変位当たりの割合の2倍、3倍、4倍、5倍またはそれを超える倍数で増加することができる。いくつかの実施形態では、前述のものは、低抵抗接触を行うのに十分な接触力を迅速に達成する、および/または接触先端部214にかかる力、したがって、接触先端部214を押す接触子114の端子116にかかる力を制限するという利点を提供することができる。
つまり、接触素子200、したがって、本体204の各板206は、軸218に実質的に平行する、前記本体204を通過する(接触先端部204にかかる力から生じうる)力に応答して、座屈点404の前における第1の力対移動の関数402に従い軸方向に収縮するよう十分に細長くされうる。座屈点404において、接触素子200、したがって、本体204の板206の1つまたは複数は湾曲することも座屈することもでき、その後、座屈点404後における第2の力対移動の関数406に従い上述の力に応答する。以下に示すように、関数406は線形である必要はなく、実際には、特定の用途の要求に適合させることができる。
図4に示されるグラフは単に一例である。例えば、関数402と関数406とは異なる勾配を有することができ、座屈点404は異なる位置に配置することができる。別の例として、座屈点404は単一点である必要はなく、複数の点とすることも領域とすることもできる。いくつかの実施形態では、そのような複数の点または領域は、板206の1つまたは複数を図4に示されるグラフ上の異なる座屈点において座屈するように構成することによって形成されうる。さらに別の例として、関数402および関数406の1つまたは両方は線である必要はなく(したがって、線形関数である必要はない)、簡単な曲線または複雑な曲線によって示される関数とすることができる。いずれにしても、接触素子200(および本明細書中に開示される接触素子200の任意の変形形態)は、接触素子200が、座屈点404における座屈前の第1の関数402に従いおよび座屈後の第2の関数406に従い本体204を通過する力(例えば、接触先端部214にかかる力から生じる力)に応答するという意味で非線形とされうる。
図2Aおよび図2Bに示される接触素子200の実施形態は一例であり、変形形態も当然可能である。例えば、第1の基部端部202、第2の基部端部212および/または接触先端部214は本明細書中に示される図とは異なる形状を有することができる。別の例として、3つの板206が示されるが、より少数またはより多数の板206とすることもできる。例えば、4、5、10、20、50、100またはそれを超える数の板206、もしくは板206の前述の数の間のあらゆる数とすることができる。さらに別の例として、板206の1つまたは複数(全てを含む)は板206の両端208を貫通する軸線218から片寄っている必要はない。なおさらなる例として、全ての板206が同じ方向に片寄っている必要はない。図5〜図10は、接触素子200の変形形態のさらなる実施例を示し、図5〜図10に示される接触素子500、600、700、800、900および1000のいずれも図1の接触素子112それぞれの代わりに使用することができる。
図5は、接触素子200の同様の名称および符号が付された要素と同一とされうる、第1の基部端部202と、本体204と、接触先端部214を備えた第2の基部端部212とを含む垂直接触素子500を示す。接触素子500は、上述したような(第1の基部端部202および接触子204が軸線216上にある)電気的に導電性で、非線形の(例えば、図3A〜図4に示し、かつ上述したような力に応答する)垂直接触素子とされうる。示されるように、本体204は、以下に記載されるいくつかの例外を除いては、板206と同一または類似のものとされうる板506a、板506bおよび板506cを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、全般的に上述のように、各板506a、板506bおよび板506cは板端部508を貫通する軸線218から片寄ることができる。図5に示すように、しかしながら、各板506a、506bおよび506cは異なる曲率半径を有することができる。例えば、板506aは曲率半径502aを有することができ、板506bは曲率半径502bを有することができ、板506cは曲率半径502cを有することができる。図5に示される例では、曲率半径502cは曲率半径502bよりも大きくすることができ、曲率半径502bは曲率半径502aよりも大きくすることができる。これにより、板506cと板506bとの間の間隔510bが板506bと板506aとの間の間隔510aよりも(例えば、1.1倍、1.25倍、1.5倍,1.75倍、2倍またはそれを超えて)大きくなりうる。別法として、曲率半径502a、502bおよび/または502cの2つ以上を等しくすることができる。例えば、図2Aおよび図2Bの板206はほぼ等しい曲率半径を有するものとして示される。いずれにしても、示されるように、各曲率半径502a、502b、および502cは共通点を起点とすることができる。別法として、各曲率半径502a、502bおよび502cは異なる点(図示せず)を起点とすることができる。上に示したように、3つの板506a、板506bおよび板506cより多数またはより少数を有することができ、したがって、対応する異なる数の曲率半径502a、502bおよび502cならびに隣接する板間の間隔510aおよび間隔510bを有することができる。
図6は、接触素子200の同様の名称および符号が付された要素と同一とされうる、第1の基部端部202と、本体204と、接触先端部214を備えた第2の基部端部212とを含む垂直接触素子600を示す。接触素子600は、上に定義したような(第1の基部端部202および接触子204が軸線216上にある)、電気的に導電性で、非線形の(例えば、図3A〜図4に示し、かつ上述のように、力に応答する)垂直接触素子とされうる。示されるように、本体204は、以下に記載されるいくつかの例外を除いては、板206と同一または類似のものとされうる板606を含みうる。しかしながら、図6に示すように、各板606の厚さは変化させることができる。例えば、各板606の厚さTは各板606の中央近傍の厚さTよりも端部608近傍において薄くすることができる。例えば、厚さTは厚さTの1.1倍、1.25倍、1.5倍、1.75倍、2倍またはそれを超える倍数とすることができる。厚さTは図6において厚さTより厚く示されるが、別法として、板606の1つまたは複数においてTを厚さTよりも厚くすることができる。さらに別の代替例として、別法として、板606の1つまたは複数は(例えば、図2Aおよび図2Bの各板206のように)ほぼ均一な厚さを有することができる一方で、1つまたは複数の板606は図6に示すように、変化する厚さを有する。さらに別の代替例として、一端または両端608の近傍における板606の剛性を中央近傍の板606の剛性よりも高く形成することも低く形成することもできる。これは、例えば、板606の厚さを変化させることによって、または剛性を変化させるために切り込み、穴等を設けることによって得ることができる。いずれにしても、板606の剛性または厚さは板606に沿って滑らかにまたは段階的に変化させることができる。板606の剛性または厚さは、また、板に沿って1つまたは複数の起伏において変化させることができ、各起伏はより堅い状態からより堅くない状態に変化し、より堅い状態に戻る(例えば、厚い状態から薄い状態、そして厚い状態に戻る)。逆の場合も同様である。当然、3つより少数または多数の板606を有することができ、したがって、隣接する板606間に対応する異なる数の間隔610を有することができる。
図7に示すように、本体204の板は単純な曲線以外の形状とすることができる。図7は、接触素子200の同様の名称および符号が付された要素と同一とされうる、第1の基部端部202と、本体204と、接触先端部214を備えた第2の基部端部212とを含む垂直接触素子700を示す。接触素子700は、上に定義したような(第1の基部端部202および接触子204が軸線216上にある)、電気的に導電性で、非線形の(例えば、図3A〜図4に示し、かつ上述のように、力に応答する)垂直接触素子とされうる。示されるように、本体204は、以下に記載されるいくつかの例外を除いては、板206と同一または類似のものとされうる板706を含みうる。例えば、図7に示すように、板706は略「S」字形を有しうる。示されるように、各板706は、板706の端部202および端部212を貫通する軸線218から1つの方向に片寄った上部と、板706の端部202および端部212を貫通する軸線218から反対方向に片寄った下部とを含みうる。
本体204は、板706が収縮し、その後、座屈するとほぼ等しい側方(「x、y」面内における)力が生成されるように構成することができる。例えば、板706の端部708を貫通する軸線218から1つの方向に片寄った各板706の上部は軸線218から反対方向に片寄った各板706の下部と同一とすることができる。板が収縮し、その後、座屈すると、ほぼ等しいが反対の力、つまり実質的にゼロの正味の力が各板706において生成されうる。別法として、本体204は、板706が収縮し、その後、座屈するとほぼ等しくない側方(「x、y」面内における)力が生成されるように構成することができる。例えば、軸線218から1つの方向に片寄った各板706の上部は、板706の端部708を貫通する軸線218から反対方向に片寄った各板706の下部よりも大きなまたは小さな力を生成するように構成することができる。したがって、板が収縮し、その後、座屈すると、等しくない力を各板706において生成することができ、これにより、第2の基部端部212、したがって、チップ214の側方(「x、y」面内における)移動を生じさせることができる。接触素子の他の例において示したように、接触素子700は、3つより多数または少数の板706、したがって、隣接する板706間に対応する異なる数の間隔710を有することができる。さらに、各板706は、板706の端部708を貫通する軸線218の一方の側に上部分が配置され、軸線218の逆側に下部分が配置された状態で示される。別法として、各板706は、板706の端部708を貫通する軸線218の交互する両側にそれぞれが配置された2つを超えるそのような部分を含むことができる。
図8に示すように、本体204は湾曲した板806を含む必要はない。図8は、接触素子200の同様の名称および符号が付された要素と同一とされうる、第1の基部端部202と、本体204と、接触先端部214を備えた第2の基部端部212とを含む垂直接触素子800を示す。接触素子800は、上に定義したような(第1の基部端部202および接触子204が軸線216上にあるか、軸線216上に整列した)、電気的に導電性で、非線形の(例えば、図3A〜図4に示し、かつ上述のように、力に応答する)垂直接触素子とされうる。示されるように、本体204は、以下に記載されるいくつかの例外を除いては、板206と同一または類似のものとされうる板806を含みうる。例えば、各板806の本体は板806の反対端806を貫通する軸線218上に実質的に配置されうる。5つより多数またはより少数の板806、したがって、隣接する板806間に、対応する異なる数の間隔810を有しうる。
図9は、また、接触先端部214が片寄っているため第2の基部端部212の中心にない例を示す。これにより、板806が収縮し、その後、座屈すると、第2の基部端部212を(「x、y」面内において)側方に移動させることができる。そのような側方移動は、「x」軸、「y」軸および/または「z」軸を中心とした回転を含みうる。
図9に示すように、本体204は同じ方向に配置された板を含む必要はない。図9は、接触素子200の同様の名称および符号が付された要素と同一とされうる、第1の基部端部202と、本体204と、接触先端部214を備えた第2の基部端部212とを含む垂直接触素子900を示す。接触素子900は、上に定義したような(第1の基部端部202および接触子204が軸線216上にある)、電気的に導電性で、非線形の(例えば、図3A〜図4に示し、かつ上述のように、力に応答する)垂直接触素子とされうる。示されるように、本体204は、以下に記載されるいくつかの例外を除いては、板206と同一または類似のものとされうる板906aおよび板906bを含みうる。例えば、上述のように、板906aおよび板906bの1つまたは複数は板端部908を貫通する軸線218から片寄らせることができる。しかしながら、図9に示すように、板906aおよび板906bは、それら軸線218から同じ方向に片寄っている必要はない。例えば、図9に示すように、板906aのそれぞれは、その端部908を貫通する軸線218から1つの方向に片寄ることができ、板906bのそれぞれは、その端部908を貫通する軸線から反対方向に片寄ることができる。板906aが収縮し、その後、座屈する際、側方(「x、y」面内における)力はほぼ等しいが、板906bが収縮し、その後、座屈する際、側方力と反対になり、したがって、側方力を相殺するように、板906aは板906bにほぼ等しいが板906bに対向しうる。これにより、第2の基部端部212、したがって、チップ214の側方移動を皆無かそれに近くすることができる。別法として、板906aおよび板906bが収縮し、その後、座屈すると、チップ214を側方に移動させる正味の側方力があるように、板906aを板906bと異なるものとすることができる(例えば、異なる剛性、厚さ、材料等)。いずれにしても、4つより多数またはより少数の板906aおよび板906b、したがって、隣接する板906aと板906bとの間に、対応する異なる数の間隔910を有しうる。
図10は、接触素子200のさらに別の変形形態を示す。示されるように、接触素子1000は、タイバー1002を隣接する板206間に配置することができ、かつそれらを連結する以外は接触素子200と同一とされうる。接触素子1000は、上に定義したような(第1の基部端部202および接触子204が軸線216上にあるか、軸線216上に整列されうる)、電気的に導電性で、非線形の(例えば、図3A〜図4に示し、かつ上述のように、力に応答する)垂直接触素子とされうる。接触素子1000は図1の接触素子112の代わりに使用することができる。タイバー1002は隣接する板206間に任意のパターンにおいて配置することができ、したがって、図10に示されるものとは異なる数のタイバー1002とすることができる。さらに、タイバー1002は図10に示されるものとは異なる位置とすることができる。板206は3つより多数またはより少数とすることができる。
上述のように、図7および図9は、側方力の合計がほぼゼロになるように板が構成されうる例を示す。その一方で、図2A、図2B、図5、図6および図10においては、これら図の接触素子200、500、600および1000が収縮し、その後、座屈すると、全般的に板の片寄りの方向に側方力が生じうる。しかしながら、図2A、図2B、図5、図6および図10に示される接触素子200、500、600および1000は、1つの接触素子にかかる側方力が別の接触素子にかかる側方力にほぼ等しいが反対となるように配置されうる。例えば、複数の接触素子200、500、600および/または1000は、接触素子の第1の半分にかかる側方力が1つの方向になるように配向され、接触素子の第2の半分がほぼ等しいが反対の側方力が接触素子の第2の半分にかかるように接触素子の第1の半分が配向されるように配置されうる。このようにして、接触素子の全てにかかる側方力の合計をほぼゼロとすることができる。
図6〜図10に示される接触素子200の変形形態は単に実施例であり、接触素子200はそれらおよび/または他の変形形態を含みうる。例えば、板206の1つまたは複数は湾曲している必要も曲線を含む必要もないが、連結された直線分などの他の形状を有することができる。さらに、接触素子200の板206の全てが同じ方向に片寄っている必要はなく、むしろ、板206のいくつかまたは全てをそれぞれ異なる方向に片寄らせることができる。例えば、図2Bを参照すると、1つの板206はその軸線218から「y」軸に沿う1つの方向に片寄ることができ、別の板206はその軸線218から「y」軸に沿う反対方向に片寄ることができる。別の例として、接触素子200の板206の1つまたは複数は、異なる方向、複数の異なる連結スプライン、複数の異なる連結曲線、または前述の組み合わせにおいて配向される、複数の異なる連結線分を含みうる。さらに別の例として、接触先端部214は第1の基部端部202および第2の基部端部212を貫通する軸線216から移動されうる。これにより、700および800のような接触素子であっても所望の方向に座屈させることができる。
さらに、図5〜図10に示される変形形態の例は組み合わせることができる。例えば、図5の板506a、板506bおよび/または板506cの1つまたは複数の厚さまたは剛性を図6の板606のように変化させることができる、および/または図10のように板506aと、板506bと、板506cとの間にタイバー1002を設けることができる。別の例として、図6の板606の曲率半径は図5のように異なるものとすることができる、および/または図10のように、図6の板606間にタイバー1002を設けることができる。さらに別の例として、図7の板706の1つまたは複数の厚さまたは剛性を図6の板606のように変化させることができる、および/または図10のように、図7の板706間にタイバー1002を設けることができる。さらに別の例として、図8の板806の1つまたは複数の厚さまたは剛性を図6の板606のように変化させることができる、および/または図10のように、図8の板806間にタイバー1002を設けることができる。またさらなる例として、図9の接触素子900は図5、図6、図7、図8および/または図10に示される変形形態のいずれかを組み込むことができ、図10の接触素子1000は、同様に、図5、図6、図7、図8および/または図9に示される変形形態のいずれかを組み込むことができる。
図5〜図10に示される接触素子200の異なる可能な特徴は、とりわけ、接触素子の異なる力対移動応答(例えば、図4に示されるような)関数402および406を変化させることができる。例えば、図5の接触素子500の異なる曲率半径502a、502bおよび502cにより、接触素子500の特定の力対移動応答関数402および406が生じうる。同様に、図6の接触素子600の板606の変化する厚さおよび板706の形状はそれら接触素子600および接触素子700の力対移動応答関数402および力対移動応答関数406に影響しうる。同様に、図10の接触素子1000のタイバー1002の数および配置は接触素子1000の力対移動応答関数402および力対移動応答関数406に影響しうる。プローブの力対移動応答関数402および力対移動応答関数406は、このため、特定の用途の要求に適合させることができる。
接触素子200(接触素子500、600、700、800、900および/または1000などの、上述の接触素子200のあらゆる変形形態を含む)は任意の適切な手法で作製することができる。(本明細書中において接触素子200または接触素子200の言及には全て接触素子500、600、700、800、900および/または1000などの、上述の接触素子200の全ての変形形態を含む。)図11A〜図14は、接触素子200を作製するためのリソグラフィ工程の一例を示す。そのようなリソグラフィ工程は、マイクロサイズの接触素子200を作製するために使用されうる。例えば、いくつかの実施形態では、そのようなリソグラフィ工程は、上述のように、200ミクロン、100ミクロン、90ミクロン、80ミクロン、50ミクロン以下ほど互いに近接しつつも間隔をおいて配置されうるDUTの端子116に接触するほど十分に小さな接触素子200を作製するために使用されうるが、他の実施形態における隣接する端子116間の間隔は200ミクロンよりも大きくすることができる。
図11Aおよび図11Bに示すように、マスキング材料1104が基板1102上に堆積され、開口部を有するようにパターニングされうる。開口部には、その後、第1の基部部分1106、板部1110および第2の基部部分1108を形成するための材料が充填される。示されるように、第1の基部部分1106は接触素子200の第1の基部端部202の一部とすることができ、板部1110は接触素子200の板206の一部とすることができ、第2の基部部分1108は第2の基部端部212の一部とすることができる。
マスキング材料1104は、基板1102上に容易に堆積され、そのような開口部を有するようにパターニングされうる材料とすることができる。マスキング材料1104の非限定的な例はフォトレジスト材料とされうる。第1の基部部分1106、板部1110および第2の基部部分1108を形成するために開口部内に堆積される材料は、接触素子200の第1の基部端部202、板206および第2の基部端部212に好適な材料とされうる。そのような材料の非限定的な例は電気的に導電性の金属を含む。開口部内に堆積される材料は第1の基部部分1106、板部1110および第2の基部部分1108のそれぞれについて同じ材料とされうる、もしくは、開口部内に堆積される材料は第1の基部部分1106、板部1110および/または第2の基部部分1108の1つまたは複数について異なる材料とされうる。さらに別の代替例として、第1の基部部分1106、板部110および第2の基部部分1108の1つまたは複数のそれぞれについて複数の材料を開口部内に(例えば、層において)堆積させることができる。例えば、所望の機械的特性(例えば、バネ特性)を有する1つまたは複数の材料および所望の電気的特性を有する1つまたは複数の材料を堆積させることができる。
いずれにしても、第1の基部部分1106、板部1110および第2の基部部分1108を形成するためにマスキング材料1104の開口部内に堆積される材料は、マスキング材料1104の開口部内に任意の適切な手法で堆積させることができる。例えば、基板1102とマスキング材料1104との間に、マスキング材料1104の開口部を通じて露出される電気的に導電性のシード層(図示せず)を設けることができる。第1の基部部分1106、板部1110および第2の基部部分1108の材料は露出したシード層(図示せず)上に電気めっきすることができる。別法として、第1の基部部分1106、板部1110および第2の基部部分1108の材料は、スパッタ堆積法、物理蒸着法、化学蒸着法、無電解めっき法、電子ビーム蒸着法、熱蒸着法等などの他の手法でマスキング材料1104の開口部内に堆積させることができる。
図12Aおよび図12Bに示すように、マスキング材料1204は、マスキング材料1104、第1の基部部分1106、板部1110および第2の基部部分1108上に堆積させることができ、開口部を有するようにパターニングされうる。開口部には、その後、第1の基部部分1206、板部1210、第2の基部部分1208および接触先端部1212を形成するための材料が充填される。示されるように、第1の基部部分1206は接触素子200の第1の基部端部202の一部とすることができ、板部1210は接触素子200の板206の一部とすることができ、第2の基部部分1208は第2の基部端部212の一部とすることができ、接触先端部1212は接触先端部214に一致するものとされうる。
マスキング材料1204はマスキング材料1104と同一または類似のものとされうる。第1の基部部分1206、板部1210、第2の基部部分1208および接触先端部1212を形成するために開口部内に堆積される材料は、接触素子200の接触先端部214、板212、第1の基部端部202および第2の基部端部212に好適な材料とされうる。そのような材料の非限定的な例は電気的に導電性の金属を含む。開口部内に堆積される材料は第1の基部部分1206、板部1210、第2の基部部分1208および接触先端部1212のそれぞれについて同じ材料とされうる、もしくは、開口部内に堆積される材料は第1の基部部分1206、板部1210、第2の基部部分1208および/または接触先端部1212の1つまたは複数について異なる材料とされうる。
第1の基部部分1206、板部1210、第2の基部部分1208および接触先端部1212を形成するためにマスキング材料1204の開口部内に堆積される材料は、基部部分1106、板部1110および接触部1108をマスキング材料1104の開口部内に形成する材料を堆積させるための上述の手法のいずれかを含む任意の適切な手法でマスキング材料1204の開口部内に堆積させることができる。例えば、電気的に導電性のシード層(図示せず)を、一方では、マスキング材料1104と、基部部分1106と、板部1110と、接触部1108との間に、他方では、マスキング材料1204との間に堆積させることができる。そのシード層(図示せず)はマスキング材料1204の開口部を通じて露出させることができ、第1の基部部分1206、板部1210、第2の基部部分1208および接触先端部1212の材料は露出させたシード層(図示せず)上に電気めっきすることができる。別法として、第1の基部部分1206、板部1210、第2の基部部分1208および接触先端部1212の材料はスパッタ堆積法、物理蒸着法、化学蒸着法、無電解めっき法、電子ビーム蒸着法、熱蒸着法等などの他の手法でマスキング材料1204の開口部内に堆積させることができる。
図13Aおよび図13Bに示すように、マスキング材料1304はマスキング材料1204ならびに第1の基部部分1206、板部1210、第2の基部部分1208および接触先端部1212上に堆積させることができ、開口部を有するようにパターニングされうる。開口部には、その後、基部部分1306、板部1310および接触部1308を形成するための材料が充填される。示されるように、第1の基部部分1306、板部1310および第2の基部部分1308は接触素子200の第1の基部端部202、板206および第2の基部端部212の一部とされうる。
マスキング材料1304はマスキング材料1104またはマスキング材料1204と同一または類似のものとされうる。第1の基部部分1306、板部1310および第2の基部部分1308を形成するために開口部内に堆積される材料は接触素子200の第1の基部端部202、板206および第2の基部端部212に好適な材料とされうる。そのような材料の非限定的な例は電気的に導電性の金属を含む。開口部内に堆積される材料は第1の基部部分1306、板部1310および第2の基部部分1308のそれぞれについて同じ材料とされうる、もしくは、開口部内に堆積される材料は第1の基部部分1306、板部1310および/または第2の基部部分1308の1つまたは複数について異なる材料とされうる。
第1の基部部分1306、板部1310および/または第2の基部部分1308を形成するためにマスキング材料1304の開口部内に堆積される材料は、マスキング材料1104の開口部内に基部部分1106、板部1110および接触部1108を形成する材料を堆積させるための上述の手法のいずれかを含む任意の適切な手法でマスキング材料1304の開口部内に堆積させることができる。例えば、電気的に導電性のシード層(図示せず)を、一方では、マスキング材料1204と、第1の基部部分1206と、板部1210と、第2の基部部分1208と、接触先端部1212との間に、他方では、マスキング材料1304との間に堆積させることができる。そのシード層(図示せず)はマスキング材料1304の開口部を通じて露出させることができ、第1の基部部分1306、板部1310および第2の基部部分1308の材料は露出させたシード層(図示せず)上に電気めっきすることができる。別法として、第1の基部部分1306、板部1310および第2の基部部分1308の材料の材料は、スパッタ堆積法、物理蒸着法、化学蒸着法、無電解めっき法、電子ビーム蒸着法、熱蒸着法等などの他の手法でマスキング材料1304の開口部内に堆積させることができる。
マスキング材料1104、1204および1304は除去することができ、基部部分1106、板部1110および接触部1108は基板1102から外すことができる。結果は図14に示すような接触素子200とされうる。示されるように、第1の基部端部202は第1の基部部分1106、1206および1306を含むことができ、板206は板部1110、1210および1310を含むことができ、第2の基部端部212は第2の基部部分1208、1208および1308を含むことができる。接触先端部214は図11A〜図13Aに示される工程中に形成される接触先端部1212を含むことができる。別法として、接触先端部214を別個に形成し、その後、第2の基部端部212に取り付けることができる。
接触素子200の変形形態の別の例として、板部1110、板部1210および/または板部1310のいずれも1つより多い材料を含むことができる。さらに別の例として、板206は異なる材料で作製することができる。例えば、板部1110、板部1210および板部1310の2つ以上または全てが異なる材料を含むことができる。さらに別の例として、図14には接触素子200が3つの層を含むものとして示されるが、別法として、接触素子200は異なる数の層(例えば、1、2、4、5、6、7、8、9またはそれより多い数の層)を含むことができる。さらに別の例として、接触素子200の全ての部分、材料および/または層が電気的に導電性である必要はない。さらに、接触素子200のいくつかの部分、材料および/または層を、他の部分、材料および/または層に比してより良好な電気伝導体とすることができる。
図15A〜図21は、接触素子200を作製するための工程の別の例を示す。
図15Aおよび図15Bに示すように、第1の基部端部202および第2の基部端部212は、基板1502上で製作することができ、またはそうでなければ、基板1502上に配置することができ、成形表面1504を第1の基部端部202と第2の基部端部212との間に設けることができる。表面1504は板206の所望の形状に成形されうる。板206は、示されるように、成形表面1504上において製作されうる。示されるように、所望であれば、成形表面が基板1502の表面下に延びることを可能にするためトレンチ1506を基板1502内に設けることができる。別法として、第1の基部端部202および第2の基部端部212を基板1502の表面上に延びる上昇部(risers)に配置することができる。さらに別の代替例として、表面1504を基板1502自体に形成することができる。
いずれにしても、第1の基部端部202と第2の基部端部212との間に成形表面を作製するための任意の適切な手法で成形表面1504を形成することができる。例えば、成形表面1504はマスキング材料の表面とされうる。マスキング材料はマスキング材料1104、1204または1304のようなものとすることができる。そのようなマスキング材料を打ち抜きまたは成形し成形表面1504を形成することができる。別の例として、そのようなマスキング材料は、成形表面1504の所望の形状のメニスカスを形成し、その後、硬化させるため、第1の基部端部202と第2の基部端部212との間に(例えば、液体またはほぼ液体状態で)堆積させることができる。別の例として、マスキング材料の表面とするよりもむしろ、成形表面1504は、第1の基部端部202と第2の基部端部212との間に配置された可撓性材料(例えば、金属、プラスチック等)のシートの表面とすることができる。
図16Aおよび図16Bに示すように、板206は、例えば、板206の材料を成形表面1504上に堆積させることによって成形表面1504上に形成されうる。板206の材料は任意の適切な手法で成形表面1504上に堆積させることができる。例えば、板206の材料は、電気めっき、化学蒸着法等によって成形表面1504上に堆積させることができる。板206の材料が電気めっきされる場合、成形表面1504は電気的に導電性とされうる。例えば、成形表面1504は電気的に導電性の材料を含みうる、または電気的に導電性のシード層(図示せず)が成形表面1504上に設けられうる。
どのように堆積されるかに関わらず、板206を形成するために成形表面1504上に堆積される材料は接触素子200の板206に好適な材料とされうる。そのような材料の非限定的な例は電気的に導電性の金属を含む。板206を形成するために成形表面1504上に堆積される材料は第1の基部端部202および/または第2の基部端部212の材料と同じ材料とされうる、もしくは異なる材料とされうる。さらに、成形表面1504上に堆積される材料は同じ材料または異なる材料を含みうる1つの層または複数の層として堆積させることができる。例えば、接触素子200は複数の材料を含むことができ、その1つまたは複数がバネ特性などの機械的特性のために選択されうる、およびその1つまたは複数が電気的特性のために選択されうる。さらに、上に示したように、接触素子200のいくつかの部分、材料および/または層は電気的に導電性である必要はない。別法として、接触素子200のいくつかの部分、材料および/または層は、他の部分、材料および/または層に比してより良好な電気伝導体とされうる。
図17Aおよび図17Bに示すように、別の成形表面1704を板206上および第1の基部端部202と第2の基部端部212との間に設けることができる。成形表面1704は、上述の成形表面1504を形成する手法のいずれかを含む任意の適切な手法で形成することができる。例えば、成形表面1704は(例えば、マスキング材料1104、1204または1304のような)マスキング材料の表面とされうる、または成形表面1504は板206上および第1の基部端部202と第2の基部端部212との間に配置された可撓性材料(例えば、金属、プラスチック等)のシートの表面とされうる。
図18Aおよび図18Bに示すように、別の板206を成形表面1704上に(例えば、板206を成形表面1504上に形成するための上述の手法のいずれかにおいて)形成することができる。別の成形表面1804を板206上および第1の基部端部202と第2の基部端部212との間に(例えば、成形表面1504または成形表面1704を設けるための上述の手法のいずれかにおいて)設けることができる。さらに別の板206を(例えば、板206を成形表面1504上に形成するための上述の手法のいずれかにおいて)成形表面1804上に形成することができる。
図18Aおよび図18Bに示すように、板206を成形表面1804上に形成することができる。例えば、板206の材料を堆積させることによって成形表面1804上に堆積させることができる。板206の材料は成形表面1804上に任意の適切な手法で堆積されうる。例えば、板206の材料は電気めっき、化学蒸着法等によって成形表面1804上に堆積させることができる。板206の材料が電気めっきされる場合、成形表面1804を電気的に導電性とすることができる。例えば、成形表面1804は電気的に導電性の材料を含みうる、または電気的に導電性のシード層(図示せず)を成形表面1804上に設けることができる。
成形表面1504、1704および1804の材料は除去することができ(例えば、エッチングにより除去される)、第1の基部端部202および第2の基部端部212は基板1502から分離することができる。結果は、図19に示すように、接触素子200とされうる。接触先端部214は図15A〜図18Bに示される工程中に形成することができる、または図19に示すように、接触先端部214を別個に形成し、その後、第2の基部端部212に取り付けることができる。
図20Aおよび図20Bは、接触素子200のような接触素子を作製するための方法のさらに別の例を示す。図20Bに示される、結果として作製される接触素子2000は、接触素子200の変形形態の別の例であり、接触素子2000は図1の接触器106の接触素子112のそれぞれの代わりに使用することができる。
図20Aに示すように、第1の基部部分2006と第2の基部部分2010とをそれぞれが含む接触片2004と、第1の基部部分2006と第2の基部部分2010との間の板部2008とを得ることができる。例えば、接触片2004は、切断し、打ち抜き、エッチングすることも、そうでなければ、材料(例えば、金属などの電気的に導電性の材料)のシート2002から形成することもできる。別の例として、接触片2004は基板(図示せず)上に形成し、基板から外すこともできる。また、図20Aに示すように、板部2008は第1の基部部分2006および第2の基部部分2010を貫通する軸線2022から片寄ることができる。例えば、図20Aに示すように、板2008の体積または質量の大部分または板2008の質量中心を軸線2022から移動することができる。
図20Bに示すように、1つより多い接触片2004の第1の基部部分2006は接触素子2000を形成するため互いに結合されうる。例えば、第1の基部部分2006は止め金2014によって結合されうる。別法としてまたは加えて、第1の基部部分2006は、ろう付け、溶接、はんだ付け等などの他の方法で結合されうる。さらに別の例として、第1の基部部分2006は案内構造部(図示せず)などのプレート内の穴に挿入されることによって結合されうる。第2の基部部分2010は、また、例えば、止め金2016によって互いに結合されうる。第2の基部部分2010は、別法として、ろう付け、溶接、はんだ付け等などの他の方法で、または案内構造部(図示せず)などのプレート内の穴に挿入されることによって結合されうる。
さらに図20Bを参照すると、結果として作製される接触素子2000は、第1の基部端部2018と、第2の基部端部2020と、板2008を含む本体2028とを含みうる。したがって、接触素子2000は図2Aおよび図2Bの接触素子200と同様とされうる。つまり、接触素子2000の第1の基部端部2018は接触素子200の第1の基部端部202と同様とすることができ、接触素子2000の接触2018は接触素子200の第2の基部端部212と同様とすることができ、接触素子2000の板2008の間に間隔2012を有する本体2028は接触素子200の板206の間に間隔210を有する本体204と同様とすることができる。図20Bに示すように、接触素子2000は接触先端部2026も含みうる。接触先端部2026は、示されるように、別個に形成し、第2の基部端部2020に取り付けることも、図20Aの第2の基部部分2010の一部とすることもできる。したがって、接触素子2000は接触素子200と同様にすることができ、接触片2004を図20Aに示すように作製し、それら接触片2004を図20Bに示すように一つに結合することは、したがって、接触素子200のような接触素子を作製するための別の方法である。
接触素子2000は垂直接触素子とされうる。例えば、各複数の接触素子2000の第1の基部端部2018および第2の基部端部2020は、接触素子200および図2Aおよび図2Bについて全般的に上述のように、接触素子2000の接触先端部2026の接触面に対して(上述のように、)実質的に垂直とされうる軸線2024上に設けることができる。全般的に図3A〜図4に示され、かつそれら図に関して上述のように、接触素子2000は、接触素子2000を通過する力に応答して、まず収縮し、その後、座屈しうる。例えば、線402によって示されるように、接触端部2018または接触端部2020が本体2028の軸方向圧縮に従い移動すると、接触端部2018または接触端部2020にかかる力は関数402に従い増加しうる。全般的に上述のように、本体2028は点404において湾曲することも座屈することもでき、その後、接触端部2018または接触端部2020にかかる力は線406によって示される異なる関数に従い増加しうる。また、上に示したように、図4に示されるグラフは単に一例であり、関数402および関数406は異なる勾配を有することができ、かつ線形である必要はなく、座屈点404を異なる位置に配置することもできる。
さらに、図20Bに示すように、各板2008は、上述のように、板2008の端部が結合される第1の基部部分2006および第2の基部部分2010を貫通する軸線2022から片寄らせることができる。図20Bに示すように、および接触素子200および図2Aおよび図2Bについて全般的に上述のように、板2008の全てを同じ方向に片寄らせることができる。
図20Bに示される接触素子2000は単に一例であり、変形形態も当然可能である。例えば、図5〜図10に示される変形形態の任意の1つまたは複数を接触素子2000に適用可能とされうる。例えば、全般的に図20Bに示すように、板2008はそれぞれ実質的に同じ曲率半径を有することができるが、全般的に図5に示すように、各板2008は異なる曲率半径を有することもできる。板2008の1つまたは複数は図6に示すように変化する幅を有することもでき、図7に示すように異なる形状を有することもでき、および/または図10のタイバー1002のようなタイバーを板2008の間に有することもできる。同様に、板2008は、例えば、図7に示すように同じ方向に片寄っている必要はなく、全般的に図8に示すように板が全く片寄らない必要もない。また、第1の基部端部2018は図1の接触器106のようにデバイスに結合することも、図9について全般的に示しかつ上述したようなデバイス(例えば、接触器106)に単に接触状態に維持するかその近傍に維持することもできる。さらに、図20Bに示される3つの板2008(および接触片2004)よりも少数とすることも多数とすることもできる。
図21A〜図21Cは、接触素子200のような接触素子を作製するための方法のさらに別の例を示す。図20Bおよび図20Cに示される、結果として作製される接触素子2100または接触素子2100’は接触素子200の変形形態の別の例であり、接触素子2100または接触素子2100’は図1の接触器106の接触素子112それぞれの代わりに使用することができる。
図21Aに示すように、(示されるよりも多数または少数とすることができるが)タイバー2104によって結合された複数の板2102(そのうち3つが示されるがより多数またはより少数とすることもできる)を含む構造を得ることができる。例えば、図21Aに示される構造は、切断し、打ち抜き、エッチングすることも、そうでなければ、材料(例えば、金属などの電気的に導電性の材料)のシート(図示せず)から形成することもできる。別法として、図21Aに示される構造は基板(図示せず)上において形成され、その後、基板(図示せず)から外すことができる。いずれにしても、示されるように、板2102の1つまたは複数は基部端部2106および基部端部2108を含むことができる。
図21Bに示すように、板2102はタイバー2104を中心に曲げることができ、したがって、タイバー2104によって連結された板2102のスタックを含む接触素子2100を形成する。示されるように、板2102の面2112はスタック内において全般的に並列とすることができ、タイバー2104は、平行する板2102にほぼ垂直ことができ、かつ板2102の長さ(示されるように軸線2124に沿って細長くされうる)に対してほぼ垂直とすることができる。図21Cに示すように、各板2112が板2112の両端2114を貫通する軸線2114から片寄り、接触素子2100’を形成することができるように、板2112を曲げることができる。
図21Bの接触素子2100または接触素子2100’は、電気的に導電性で、非線形の(例えば、図3A〜図4に示し、かつ上述のように、力に応答する)垂直接触素子とすることができる。例えば、接触素子200の接触先端部214および図2Aおよび図2Bについて全般的に上述のように、複数の接触素子2100または接触素子2100’それぞれの基部端部2106および基部端部2108は、(上述のように、)基部端部2106または基部端部2108の接触面に対して実質的に垂直とされうる軸線2122上に配置することができる。さらに、図21Cに示すように、各板2112は、上述のように、板2112の両端2114を貫通する軸線2124から片寄らせることができる。図21Cに示すように、および接触素子200および図2Aおよび図2Bについて全般的に上述のように、いくつかの実施形態では、板2112の全てを同じ方向に片寄らせることができる。
全般的に図3A〜図4に示すように、接触素子2100および接触素子2100’は、接触素子2100または接触素子2100’を通過する力に応答して、まず収縮し、その後、座屈しうる。例えば、線402によって示されるように、2106または2108が板2102の軸方向圧縮に従い移動すると、基部端部2106または基部端部2108にかかる力が関数402に従い増加しうる。板2102は点404において湾曲することも座屈することもでき、その後、全般的に上述のように、2106または2108にかかる力が線406によって示される異なる関数に従い増加しうる。また、上に示したように、図4に示されるグラフは単に一例であり、関数402および関数406は異なる勾配を有することができ、かつ線形である必要はなく、座屈点404を異なる位置に配置することもできる。
図21Bに示される接触素子2100および図21Cの接触素子2100’は単に実施例であり、変形形態も当然可能である。例えば、図5〜図10に示す変形形態の任意の1つまたは複数は接触素子2100または接触素子2100’に適用可能とされうる。全般的に図21Cに示すように、接触素子2100’の板2112はそれぞれ実質的に同じ曲率半径を有することができるが、全般的に図5に示すように、各板2112は異なる曲率半径を有することもできる。図21Bの接触素子2100または図21Cの接触素子2100’の板2112の1つまたは複数は、図6に示すように変化する幅を有することも、図7に示すように異なる形状を有することもできる。図21Cの接触素子2100’において板2112は同じ方向に片寄っている必要はないが、例えば、図7に示すように、異なる方向に片寄らせることができる。さらに、図21Bの接触素子2100または図21Cの接触素子2100’において3つより少数または多数の板2112を有することができる。
言及したように、垂直相互接続素子200、600、700、800、900、1000、2000、2100および2100’は図1の接触器106の相互接続素子112の例とすることができ、したがって、図1の交換相互接続素子112することができる。また、上に言及したように、図1の接触器106はデバイスの中でも、プローブカードアセンブリとされうる。そのようなプローブカードアセンブリ2200の一例が図22に示される。したがって、図22のプローブカードアセンブリ2200を図1の接触器106の代わりに使用することができる。
図22に示すように、プローブカードアセンブリ2200は、図1のチャネル104との電気接続を形成することができる電気コネクタ2204を含みうる。電気コネクタ2204、したがって、図1のインターフェース108の一例は、チャネル104との電気接続を形成するのに好適な任意のコネクタとされうる。例えば、電気コネクタ1606はゼロ挿入力電気コネクタ、ポゴピンパッド等を含みうる。別法として、電気コネクタ2204は、例えば、図24Aおよび図24Bに示される接触器2400のような接触器とされうる。
図22に示すように、いくつかの実施形態では、プローブカードアセンブリ22は、また、配線基板配線基板2202と、インターポーザ2208と、DUT114の端子116(図1を参照)を接触させるためのプローブ2220を備えたプローブ基板2216とを含みうる。(配線基板2202、インターポーザ基板2212および/またはプローブ基板2216のいずれも支持基板の一例とされうる。)プローブ基板2216の表面2222から延びうるプローブ2220は、したがって、図1の接触素子112の実施例することができ、図1について上述のように、DUT114の端子116を接触させるためのプローブ2220の接触先端部は接触面120に配置されうる。プローブ基板2216と、インターポーザ2208と、配線基板202とは、例えば、ボルト、ネジ、クランプ、ブラケット等(図示せず)によって互いに結合することができる。プローブ基板2216、インターポーザ2208および配線基板202は接触器106の一例とすることができ、プローブ基板2216はプローブ2220の支持構造の一例とすることができる。
配線基板2202は、コネクタ2204から配線基板2202を通る、配線基板2202上および/または内の電気的導電路2206(例えば、電気的に導電性のトレースおよび/またはビア)を含みうる。プローブ基板2216は、同様に、プローブ基板2216を通りプローブ2220に達する、プローブ基板2216上および/または内の電気的導電路2218(例えば、電気的に導電性のトレースおよび/またはビア)を含みうる。
インターポーザ2208は、インターポーザ基板2212と、電気的に導電性の相互接続素子2210と、電気的に導電性の相互接続素子2214とを含みうる。相互接続素子2210はインターポーザ基板2212を介して相互接続素子2214に電気的に接続されうる。(弾性構造とされうる)相互接続素子2210は、配線基板2202を介して電気路2206と接触し、それによって、電気路2206との電気接続を形成することができる。(弾性構造とされうる)相互接続素子2214は、プローブ基板2216を介して電気路2218と接触し、それによって、電気路2218との電気接続を形成することができる。したがって、インターポーザ2208は、電気路2206間に配線基板2202を介して、および電気路2218間にプローブ基板2216を介して弾性的な電気接続を提供することができる。電気路2206、インターポーザ2208および電気路2218は、したがって、コネクタ2204とプローブ2220を電気接続することができ、したがって、図1の電気接続部110の例とされうる。
図22のプローブカードアセンブリ2200では、プローブ2220は、接触素子200、500、600、700、800、900、1000、2000、2100および/または2100’(本明細書中に示されるまたは記載されるそれらの任意の変形形態を含む)のような板を含む本体を有する電気的に導電性で、非線形の(例えば、図3A〜図4に示し、かつ上述のように、力に応答する)垂直接触素子とされうる。したがって、接触素子200、500、600、700、800、900、1000、2000、2100および/または2100’(本明細書中に示されるまたは記載されるそれらの任意の変形形態を含む)のいずれもプローブカードアセンブリ2200のプローブ2220の代わりに使用することができる。別法としてまたは加えて、相互接続素子2210および/または相互接続素子2214は接触素子200、500、600、700、800、900、1000、2000、2100および/または2100’(本明細書中に示されるまたは記載されるそれらの任意の変形形態を含む)のような板を含む本体を有する垂直接触素子とされうる。したがって、接触素子200、500、600、700、800、900、1000、2000、2100および/または2100’(本明細書中に示されるまたは記載されるそれらの任意の変形形態を含む)のいずれもプローブカードアセンブリ2200の相互接続素子2210および/または相互接続素子2213の代わりに使用することができる。さらに別の代替例として、インターポーザ2208およびプローブ基板2216を排除することができ、(例えば、接触素子200、500、600、700、800、900、1000、2000、2100および/または2100’のいずれかとして、または本明細書中に示されるまたは記載されるそれらの任意の変形形態として構成された)プローブ2220を配線基板2202内の電気接続部の端部に直接的に結合することができる。上に示したように、接触素子200、500、600、700、800、900、1000、2000、2100および/または2100’(本明細書中に示されるまたは記載されるそれらの任意の変形形態を含む)のいずれかとして構成された場合、プローブ2220は、200ミクロン、100ミクロン、90ミクロン、80ミクロン、50ミクロン以下ほど互いに近接して間隔をおいて配置されたDUT114の端子116(図1を参照)にプローブ2220が接触できるパターンにおいて配置されうるが、他の実施形態における隣接する端子2220間の間隔は200ミクロンよりも大きくすることができる。
図22に示されるプローブカードアセンブリ2200は単に一例であり、変形形態も当然可能である。例えば、プローブカードアセンブリ2200は構成要素の全てを含んでいる必要はない。例えば、インターポーザ2208が含まれる必要はなく、電気路2206を電気路2218に直接電気的に接続することも、電気路2206を電気路2218に電気的に接続するために他の手段を設けることもできる。別の例として、プローブカードアセンブリ2200は、1つまたは複数の補強材(図示せず)などの追加の構成要素を含むことができる、および/またはプローブカードアセンブリ2200は1つより多いプローブ基板2216を含むことができる。
上に言及したように、図1の接触器106の別の例は試験ソケットとすることができ、図23はそのような試験ソケット2300の一例を示す。したがって、図23の試験ソケット2300は図1の接触器106の代わりに使用することができ、ダイ2316(2つが示されるが、より少数またはより多数とされうる)はDUT114の等価物とされうる。(端子2322は図1のDUT端子116の等価物とされうる。)
1つまたは複数のダイ2316aおよび2316bは試験のため試験ソケット2300内に挿入されうる。試験ソケット2300は基板2310を含むことができる(支持基板の一例とされうる)ダイ2316a、ダイ2316bを受容することができるレセプタクル2318を有する。ダイ2316aはレセプタクル2318内に完全に挿入された状態で示され、ダイ2316bはレセプタクル2318内に挿入されている状態で示される。基板2310から延びる接触素子2314は、ダイ2316上に端子2322との電気接続を形成することができる。接触素子2314は(例えば、配線基板2310上および/または内の電気路2304によって)1つまたは複数の電気コネクタ2302と電気的に接続されうる。電気コネクタ2302は図1のチャネル104に連結可能とされうる。接触素子2314は、接触素子200、500、600、700、800、900、1000、2000、2100および/または2100’(本明細書中に示されるまたは記載されるそれらの任意の変形形態を含む)のような板を含む本体を有する電気的に導電性で、非線形の(例えば、図3A〜図4に示し、かつ上述のように、力に応答する)垂直接触素子とされうる。したがって、接触素子200、500、600、700、800、900、1000、2000、2100および/または2100’、ならびに以下に記載される(本明細書中に示されるまたは記載されるそれらの任意の変形形態を含む)接触素子2500、2600および2700のいずれかを試験ソケット2300内の接触素子2314の代わりに使用することができる。
上に言及したように、試験用途(例えば、試験接触器106(プローブカードアセンブリ2200または試験ソケット2300を含む)は本明細書中に開示される電気的に導電性で、非線形の、垂直接触素子の唯一の用途ではない。また、言及したように、用途の別の例では2つ以上の電子デバイスを相互に連結する。例えば、本明細書中に開示される垂直接触素子は他の種類の接触器において使用することができる。したがって、垂直接触素子200、500、600、700、800、900、1000、2000、2100および/または2100’ならびに以下に記載される(本明細書中に示されるまたは記載されるそれらの任意の変形形態を含む)接触素子2500、2600および2700のいずれかを他の種類の接触器の一部とすることができる。
図24Aおよび図24Bは、接触素子2100’が配置されうる接触器2400の一例を示す。図24Aおよび図24Bに示すように、接触素子2100’は、表面および2408を含む(支持基板の一例とされうる)基板2402内の穴2404に配置されうる。接触素子2100は弾性材料を含むことができ、それぞれが圧縮されて穴2404に嵌入し、その後、圧縮から解放されると、穴2404の側壁に対して拡張することにより、穴2404内に保持されるような大きさにすることができる。図示しないが、いくつかの実施形態では、外側板2102および穴2404の側壁は、接触素子2100’を穴2404内に配置および/または保持することができる嵌合機能(図示せず)を含みうる。さらに、穴2404は、図24Aおよび図24Bに示すものとは異なるように構成することができる。例えば、穴2404は、異なる形状とすることができ、かつ基板2402を貫通する均一な通路である必要はない。いくつかの実施形態では、穴2404の代わりに、表面2406の近傍に配置されたガイドおよび表面2408の近傍に配置されたガイドを使用することができる。
接触器2400は図22のプローブカードアセンブリ2200のインターポーザ2208の一例とされうる。したがって、接触器2400を図22のプローブカードアセンブリのインターポーザ2208の代わりに使用することができる。基板2402をインターポーザ基板2212の代わりに使用することができる。基板2402の外側にあり、かつ(接触端部2106を含む)表面2406から離れる方に延びる板2102の部分を素子2210の代わりに使用することができる。基板2402の外側にあり、かつ(接触端部2108を含む)表面2408から延びる板2102の部分を素子2214の代わりに使用することができる。
図24の接触器2400は単に一例である。接触素子200、500、600、700、800、900、1000、2000および/または2100、ならびに以下に記載される接触素子2500、2600および2700(本明細書中に示されるまたは記載されるそれらの任意の変形形態を含む)のいずれも、接触素子2100’の代わりに使用することができ、したがって、図24の接触素子2100’の代わりに使用することができる。
図2Aおよび図2Bに示される接触素子200を再度参照すると、本発明のいくつかの実施形態では、第1の基部端部202および第2の基部端部212の位置を案内するための設備が含まれうる。例えば、第1の基部端部202を接触器106に取り付けることにより、第1の基部端部202を「x、y」面内においてほぼ静止状態に維持することができる。例えば、第1の基部端部202は、はんだ、ろう付け、接着剤等によって接触器106または接触器106の構成要素の表面122に取り付けることができる。別の例として、全般的に図2Aおよび図2Bに示すように第2の基部端部202は自由にされうる。図25〜図27は示す。
図25は、接触素子200の同様の名称および符号が付された要素と同一とされうる、間隔をおいて配置された板206を含む本体204と、第2の基部端部212とを有する垂直接触素子2500を示す。しかしながら、図25の第1の基部端部2502を図2Aおよび図2Bの第1の基部端部202の代わりに使用することができ、図25の接触先端部2508を図2Aおよび図2Bの接触先端部214の代わりに使用することができる。いずれにしても、接触素子2500は接触素子200と同様、上述のように、(第1の基部端部2502および第2の基部端部212は軸線216のような軸線上にある)、電気的に導電性で、非線形の(例えば、図3A〜図4に示し、かつ上述のように、力に応答する)垂直接触素子とされうる。
示されるように、第1の基部端部2502は、接触器106の表面122上の案内機能部2506に対応する案内機能部2504を含みうる。例えば、案内機能部2506または案内機能部2506のいずれかを雄コネクタまたは雌コネクタとすることができる。案内機能部2504および案内機能部2506は、第1の基部端部2502を「x、y」面内の所望の位置に案内および維持することができる。第1の基部端部2502ははんだ、ろう付け、接着剤等などによって接触器106の表面122に取り付けることができる。別法として、第1の基部端部2502は、表面122に取り付けずに接触器106の表面122の近傍に保持することができる。
同様に図25に示すように、接触先端部2508はDUT114の端子2512に対応する(示されるように、例えば、カップ形状のチップの形態の)案内機能部2510を含みうる。例えば、DUT114の端子2512はバンプ(例えば、はんだバンプ)とすることができ、案内機能部2510は端子2512と嵌合し、それによって第2の基部端部212を「x、y」面内の所望の位置に案内および維持するように構成されうる。例えば、案内機能部2510または端子2512のいずれかを雄コネクタまたは雌コネクタとすることができる。
図26Aは、接触素子200の同様の名称および符号が付された要素と同一とされうる、第1の基部端部202と、板206を含む本体204とを含む垂直接触素子2600を示す。接触素子2600は、上に定義したような(第1の基部端部202および第2の基部端部2612が軸線216上にあるか、軸線216上に整列した)電気的に導電性で、非線形の(例えば、図3A〜図4に示し、かつ上述のように、力に応答する)垂直接触素子とされうる。
しかしながら、図26Aに示すように、第1の基部端部202は接触器106に結合されない。例えば、第1の基部端部202は接触先端部2602(接触先端部214と類似または同一とされうる)を含むことができ、接触先端部2602により、接触器106(例えば、接触器106の端子(図示せず))の表面122との接触を維持することも、接触器106の表面122の近傍にある状態を維持することもできるが、接触先端部2602が接触器106に結合されることはない。いくつかの実施形態では、第1の基部端部202は案内構造部2604によって保持することができ、案内構造部2604は、接触先端部2602が接触器106の表面122に接触している状態またはその近傍にある状態となるように接触器106に結合されうる。例えば、第1の基部端部202を、第1の基部端部202を「x、y」面内の所望の位置に維持することができる案内構造部2604の穴2606内に配置することができる。案内構造部2604は、例えば、複数の接触素子を保持するための複数の穴2606を有する案内プレートとすることができる。
図26Aに示すように、第2の基部端部2612を、また、案内構造部2608の穴2610内に配置することができる。一般に、第2の基部端部2612の接触先端部2616がDUT(図1を参照)の端子116に対して押されると、第2の基部端部2612は穴2610内において上下に移動する。しかしながら、図26Aに示すように、「x」軸を中心とした回転を最小限にしつつ「z」軸に沿う第2の基部端部2612の動きを容易にする切り欠き部2614を設けることができる。他の実施形態では、第2の基部端部2612および/または第1の基部端部202により多くの切り欠き部を設けると回転を容易にすることも防止することもできる。いずれにしても、案内構造部2608は第2の基部端部2612を「x、y」面内の所望の位置に維持することができる。案内構造部2608は、例えば、複数の接触素子を保持するための複数の穴2610を有する案内プレートとすることができる。
図26B〜図26D(そのそれぞれが図26Aの接触素子2600の底面図を示す)は、本発明のいくつかの実施形態による案内構造部2608内の穴2610の例を示す。全般的に上述のように、(および図26B〜図26Dの矢印によって示されるように)、接触素子2600が収縮し、その後、座屈すると、第2の基部端部2612は、(例えば、「x、y」面内において)側方に移動しがちとなりうる。図26Bおよび図26Cに示すように、第2の基部端部2612および穴2610は、第2の基部端部2612が穴2610の壁に接触するような形状とされうる。このため、第2の基部端部2612のかなりの動きを妨げ、したがって、また、第2の基部端部2612および接触先端部2616の任意の軸線を中心としたかなりの回転を防止する。図26Bの正方形または矩形の第2の基部端部2612および正方形または矩形の穴2610の例は単に例であり、それら形状は、前述の、第2の基部端部2612の、穴2610の壁との接触を生じさせる任意の形状とすることができる。同様に、矩形の第2の基部端部2612および円形穴2610の例は単に例であり、それら形状は、同様に、前述の、第2の基部端部2612の、穴2610の壁との接触を生じさせる任意の形状とすることができる。
しかしながら、図26Cに示すように、接触素子2600(図26Aを参照)の本体204が収縮し、その後、座屈すると、第2の基部端部2612の突起物または非対称部2620は、第2の基部端部2612、したがって、接触先端部2616を(例えば、「z」軸を中心として)回転させることができる。例えば、図26Cに示すように第2の基部端部2612が側方に移動すると突起物2620は穴2610の壁に接触することができる。その後、第2の基部端部2612のさらなる側方移動により、示されるように、第2の基部端部2612、したがって、接触先端部2616が「z」軸の周りを回転することができる。
図26Dは、接触素子2600の本体204が収縮し、その後、座屈すると、第2の基部端部2612、したがって、接触先端部2616が回転することができる別の例を示す。示されるように、穴2610は、第2の基部端部2612の側部と異なる角度をなす側壁を有しうる。したがって、図26Dに示すように、第2の基部端部2612が示されるように側方に移動し、第2の基部端部2612の角が穴2610の側壁に接触すると、第2の基部端部2612、したがって、接触先端部2616は(例えば、「z」軸を中心として)回転することができる。
また、図26Cおよび図26Dの第2の基部端部2612、突起物2620および穴2610の特定の形状は単に例であり、他の形状も、第2の基部端部2612、したがって、接触先端部2616を回転させることはできる。例えば、図26Dの第2の基部端部2612を対称な形状とすることができ、穴2610を非対称の形状とすることができる。例えば、往復回転運動を生成するため、またはより大きな回転運動を得るため、図26Cおよび図26Dに示される構成を組み合わせることができる。
図26B〜図26Dに示される図は単に例である。例えば、図26Aの第1の基部端部202は、図26B〜図26Dの第2の基部端部2612の例のいずれかのように構成することができ、図26Aの案内構造部2604の穴2606は、同様に、図26B〜図26Dの第2の案内構造部2614の穴2610の例のいずれかのように構成することができる。
上述のように、図26Cおよび図26Dに示される穴2610は、第2の基部端部2612、したがって、接触先端部2616を回転させることができる。接触素子を回転させるためのさらに別の手法は異なる剛性の領域を有する接触素子を作製することである。例えば、図14に示される接触素子200を参照すると、板部1110の剛性は板部1310の剛性とは異なるものとすることができ、これにより、板206が圧縮され、その後、座屈する際、本体204を回転させることができる。別の例として、図2Aおよび図2Bの接触素子200の本体204の剛性は軸線216の一方の側と軸線216の反対側とで異なるものとすることができる。例えば、軸線216の一方の側と他方の側とで異なる剛性は、異なるモジュラスを有する材料によって、または異なる数の板によって、または軸線216の一方の側と他方の側とで板の厚さを変化することによって得ることができる。
回転を発生させるまたは回転を制限するためのさらに別の方法は「y」軸に沿って異なる剛性を有する接触素子の本体204を作製することである。例えば、図8に示される接触素子800を参照すると、各板810の剛性は異なるものとされうる。例えば、図8において最も左の板806は剛性を有することができ、残りの板806のそれぞれはそのすぐ右の板806よりも大きな剛性を有することができる。この不均衡により、接触素子800を好ましい方向に座屈させることができる。前述の、板810の変化する剛性のパターンまたは板810の変化する剛性の他のパターンは、また、第1の基部端部202および/または第2の基部端部212の回転を制限することも付与することもできる。板の変化する剛性のそのような構成またはパターンは本明細書中に示されかつ記載される接触素子のいずれかにおいて実施することができる。
接触先端部の回転を発生させるためのさらに別の手法は、例えば、図30に示すように、および図30に関して以下に説明するように、接触先端部を片寄った状態に配向することである。図31Aおよび図31Bに示す(以下に記載される)ような分割接触先端部は接触先端部の回転を発生させるためのさらに別の手法である。
図26Aに図示しないが、接触素子2600は案内構造部2604または案内構造部2608のいずれかを含んでいる必要はない、もしくは、接触素子2600は案内構造部2604または案内構造部2608の1つのみを含むことができることに留意されたい。例えば、接触素子2600は案内構造部2608を含むことができるが案内構造部2604を含むことはできない。この場合、接触先端部2602または基部端部202(接触素子2600が接触先端部2602を含まない場合)を基板106に結合することができる(例えば、はんだ付け、フォームフィット等)。別の例として、接触素子2600は案内構造部2604を含むことができるが案内構造部2608を含むことはできない。
図27は、図27に示される接触素子2600の変形形態を示す。図27に示すように、板2608が収縮し、その後、座屈すると、板2706の端部が案内構造部2608の穴2610を貫通することができ、板2706の端部が穴2610内において上下に移動することを可能にするため、第2の基部端部212を、板2706の端部の、案内構造部2608の十分に下方に配置することができる。図示しないが、板2706が収縮し、その後、座屈すると、板2706の端部が穴2606を貫通することができ、板2706の端部が穴2606内において上下に移動することを可能にするため、第1の基部端部202を、板2706の端部の、案内構造部2604の十分に上方に配置することができる。
図27に図示しないが、接触素子2700は案内構造部2604または案内構造部2608のいずれかを含んでいる必要はない。もしくは、接触素子2700は案内構造部2604または案内構造部2608の1つのみを含むことができる。例えば、接触素子2700は案内構造部2608を含むことができるが案内構造部2604を含むことはできない。この場合、接触先端部2602または基部端部202(接触素子2700が接触先端部2602を含まない場合)を基板106に結合することができる(例えば、はんだ付け、フォームフィット等)。別の例として、接触素子2700は案内構造部2604を含むことができるが案内構造部2608を含むことはできない。
図25、図26および図27の接触素子2500、2600および2700の例は組み合わせることができる。例えば、図25の第1の接触端部2502を図26および図27では第1の接触端部202および案内構造部2604の代わりに使用することができる。同様に、図26および図27の第1の接触端部202および案内構造部2604を図25の第1の接触端部2502の代わりに使用することができる。さらに別の例として、図25の第2の基部端部212および接触先端部2508を図26Aの第2の連結端部2612および案内構造部2608または図27の第2の接触端部212および案内構造部2608の代わりに使用することができる。同様に、図26Aの第2の接触端部2612および案内構造部2608または図27の第2の接触端部212および案内構造部2608を図25の第2の基部端部212および接触先端部2508の代わりに使用することができる。別の例として、案内構造部2604の穴2606および/または案内構造部2608の穴2610は図26B〜図26Dに示される穴2610の例のいずれかのように構成することができる。同様に、第1の基部端部202および/または板2706の端部は図26B〜図26Dに示される第2の基部端部2612の例のいずれかのような形状とすることができる。
接触素子2500、接触素子2600および/または接触素子2700(上述したそれらの任意の変形形態を含む)を、上のいずれの図または説明における接触素子112、接触素子200、相互接続素子2210、相互接続素子2214、プローブ2220および/または接触素子2314の代わりに使用することができる。さらに、第1の基部端部2502交換しうる上のいずれの図または説明における第1の基部端部202、および接触先端部2508は、同様に、上のいずれの図または説明における接触先端部214の代わりに使用することができる。同様に、上のいずれの図または説明における第1の基部端部202は、図26Aに示すように、接触先端部2602と共に構成することができ、かつ案内構造部2604と共に構成することができる。上のいずれの図または説明における第2の基部端部212を、同様に、図26Aの第2の基部端部2612および案内構造部2608または図27の第2の基部端部212および案内構造部2608の代わりに使用することができる。
図28〜図31Bは、接触先端部214、2006、2602または2616のいずれかの代わりに使用することができる接触先端部2802、2902、3002および3102の形状の例を示す。例えば、図28は、正方形または矩形の接触端部2804を有する接触先端部2802を示す。いくつかの実施形態では、接触端部2804の側部は4ミクロン〜25ミクロンの長さとされうるが、他の実施形態では、この側部はより長くすることもより短くすることもできる。別の例として、図29はブレードの形態の接触先端部2902を示す。示されるように、ブレード形状は湾曲させることができる。別法として、ブレード形状は真直とすることができるため、湾曲した端部2904ではなく真直の端部を有する。接触先端部の形状の他の例は、図25の接触先端部2508に類似するカップの形状の接触先端部を含む。
図31A(斜視図を示す)および図31B(底面図を示す)は接触先端部3102のさらに別の例を示す。示されるように、接触先端部3102は、第2の基部端部212から延びる交差アーム3104を含む分割接触先端部とされうる。示されるように、アーム3104(2つが示されるがより多数とすることもできる)は第2の基部端部212の端部から延びることができ、アーム3104は交差し全般的に図25の案内機能部2510のように機能することができる案内機能部を形成することができる。例えば、アーム3104の交差は、DUT114の端子2512を受容し(上の図25の説明を参照のこと)、それによって、第2の基部端部212を「x、y」面内の所望の位置に案内および維持する案内機能部を形成することができる。アーム3104は、第2の本体端部212に「z」軸の周りを回転させることができる。この回転は、アーム3104の、ボール形状の端子2512との相互作用に起因しうる。図25に示さないが、接触先端部3102のような分割接触先端部を図25の基部端部2502の代わりに使用することができる。図31Aに示さないが、別法として、端子2512を平面パッド構造とすることができ、アーム3104の、そのような端子との相互作用により、アームが端子全体を側方にこする(scrub)ことができる。
接触先端部3002が図30の第2の基部端部212の中心から片寄ると、接触先端部214、2006、2602、2616、2802、2902および/または3102のいずれも第2の基部端部212の中心から片寄らせることができる。接触先端部2802および/または接触先端部2902は、同様に、第2の基部端部212の中心から片寄らせることができる。実際、接触素子の板が収縮し、その後、座屈すると、接触先端部の片寄りにより接触素子を回転させることができる。
図32は、複数の板を備えた接触素子のさらに別の変形形態を示す。図32の接触素子3200はケルビン接触素子の一例とされうる。示されるように、接触素子3200は、DUTの端子116の電気抵抗を測定するような特定の電気測定を行うための検知路および力路(force path)を設けることができる。
示されるように、接触素子3200は第1の基部端部3206を含みうる。第1の基部端部3206はそれ自体、電気的に導電性の検知部3208と、電気的に導電性の力部3212と、それらの間の電気絶縁部3210とを含みうる。第2の基部端部3214は、同様に、電気的に導電性の検知部3216と、電気的に導電性の力部3220と、それらの間の電気絶縁部3218とを含みうる。示されるように、1つまたは複数の板206a(1つが示されるがそれより多数とすることもできる)を両端において検知部3208と検知部3216とに取り付けることができる。同様に、示されるように、1つまたは複数の板206b(2つが示されるが、より少数またはより多数とすることもできる)を両端において力部3212と力部3220とに取り付けることができる。したがって、接触素子3200は、接触器106の検知端子3202と検知接触先端部3222との間に、検知部3210と、板206aと、検知部3216とを含む電流検知路を設けることができる。接触素子3200は、また、接触器106の力端子3204と力接触先端部3224との間に、力部3212と、板206bと、力部3220とを含む電流力路を設けることができる。公知の原理を使用して、4ワイヤケルビン測定を実施するために電流検知路および電流力路を有する接触素子3200を使用することができる。
本明細書において本発明の特定の実施形態および用途を記載したが、これら実施形態および用途は単に例示的なものであり、多くの変形形態が可能である。

Claims (24)

  1. 電気的に導電性の接触素子であって、
    第1の基部と、
    前記第1の基部から離間して配置された第2の基部と、
    第1の板であって、前記第1の板の第1の端部が第1の軸線上に配置され、かつ前記第1の基部に直接的に結合され、前記第1の板の第2の端部が前記第1の軸線上に配置され、かつ前記第2の基部に直接的に結合された、第1の板と、
    第2の板であって、前記第2の板の第1の端部が第2の軸線上に配置され、かつ前記第1の基部に直接的に結合され、前記第2の板の第2の端部が前記第2の軸線上に配置され、かつ前記第2の基部に直接的に結合された、第2の板と、を含み、
    前記第1の板および前記第2の板が、前記接触素子を通過する力が座屈力よりも小さい間は軸方向に収縮することによって、前記力が前記座屈力よりも大きい間は屈曲することによって前記第1の軸線と前記第2の軸線とに実質的に平行する、前記力に応答するよう十分に細長い、接触素子。
  2. 前記接触素子の前記板がそれぞれ同じ曲率を有する、請求項1に記載の接触素子。
  3. 前記接触素子の前記板それぞれが互いに異なる曲率を有する、請求項1に記載の接触素子。
  4. 前記板のそれぞれの剛性がその長さに沿って変化する、請求項1に記載の接触素子。
  5. 前記接触素子が、前記接触素子の前記板のうち隣接している前記板の間にタイバーをさらに含む、請求項1に記載の接触素子。
  6. 前記第1の板の前記第1の端部と前記第2の端部との間の本体が前記第1の軸線から片寄っており、
    前記第2の板の前記第1の端部と前記第2の端部との間の本体が前記第2の軸線から片寄っている、請求項1に記載の接触素子。
  7. 前記第1の板の前記本体と前記第2の板の前記本体が同じ方向に片寄っている、請求項6に記載の接触素子。
  8. 前記第1の板および前記第2の板が互いにスタックされており、
    前記接触素子が前記第1の板と前記第2の板とを連結するタイバーをさらに含む、請求項1に記載の接触素子。
  9. 前記第1の基部および前記第2の基部が前記力と実質的に平行する第3の軸線上に配置されている、請求項1に記載の接触素子。
  10. 前記第1の板および前記第2の板が前記力に応答して軸方向に収縮すると、前記第1の板および前記第2の板が前記力に垂直な等しい反対の力を発生させるように構成されている、請求項1に記載の接触素子。
  11. 前記接触素子が、互いに電気的に絶縁された前記第1の基部端部から前記第2の基部端部までの複数の電気路を含む、請求項1に記載の接触素子。
  12. 前記接触素子が、第1の材料と、前記第1の材料と異なる第2の材料とを含み、前記第2の材料が前記第1の材料よりも高い導電率を有する、請求項1に記載の接触素子。
  13. 前記第1の板および前記第2の板が前記力に応答して軸方向に収縮すると、前記第2の基部端部を回転させる手段をさらに含む、請求項1に記載の接触素子。
  14. 前記回転が、前記第1の板および前記第2の板が前記力に応答して収縮する方向に実質的に平行する軸線を中心とする、請求項13に記載の接触素子。
  15. 前記第2の基部端部に結合された接触先端部をさらに含む、請求項1に記載の接触素子。
  16. 前記接触先端部がブレードまたはカップ形状のうちの1つを含む、請求項15に記載の接触素子。
  17. 前記接触先端部が前記第2の基部端部から延びる交差アームを含む、請求項15に記載の接触素子。
  18. 前記接触先端部が、4ミクロン〜25ミクロンの側部を有する接触端部を含む、請求項15に記載の接触素子。
  19. 支持基板と、
    複数の請求項1に記載の前記接触素子であって、それぞれが前記支持基板に接触し、かつ前記支持基板から延びており、各前記接触素子が前記接触素子の前記第2の基部に接触先端部を含み、前記接触素子の前記接触先端部が実質的に平面内に配置されている、複数の請求項1に記載の前記接触素子と、
    を含む、接触器。
  20. 前記接触素子のそれぞれの前記第1の基部および前記第2の基部が前記平面に実質的に垂直な軸線上に配置されている、請求項19に記載の接触器。
  21. 前記接触先端部のうちの隣接している前記接触先端部が互いから90ミクロン以下に配置されている、請求項19に記載の接触器。
  22. 前記接触先端部が、被試験デバイス(DUT)の端子に接触するように構成されており、前記接触が、
    前記DUTの試験を制御するための試験制御部のインターフェースと、
    前記インターフェースから前記接触素子までの電気相互接続部と、
    をさらに含む、請求項19に記載の接触器。
  23. 前記接触器がプローブカードアセンブリであり、前記支持基板に結合された配線基板をさらに含み、かつ前記インターフェースを含み、前記電気相互接続部が、前記インターフェースから前記配線基板を通る電気と、前記支持基板を通り前記接触素子に達する電気接続部とを含む、請求項22に記載の接触器。
  24. 前記接触器が試験ソケットであり、前記DUTが単体半導体ダイを含み、
    前記接触器が前記単体半導体ダイを受容するためのレセプタクルをさらに含み、
    前記電気相互接続が、前記支持基板上および/または前記支持基板内に、前記インターフェースから前記接触素子までの電気接続部を含む、請求項22に記載の接触器。
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