TW201632892A - 用於高頻應用的具有垂直探針的測試頭 - Google Patents

用於高頻應用的具有垂直探針的測試頭 Download PDF

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Abstract

一種用於測試中裝置(26)之功能性測試並具有垂直接觸探針之測試頭(20)，該測試頭包括複數個垂直接觸探針(21)，每一垂直接觸探針(21)具有在第一端部(24)及第二端部(25)之間延伸一預定長度之棒狀本體，該第二端部為一適於抵靠在測試中裝置(26)之接觸墊(26A)上之接觸端部(25)，每一垂直接觸探針(21)之本體(22)具有小於5000 µm之長度且包括沿其整個長度延伸並定義出複數個支柱(22a, 22b, 22c)之至少一孔道(28)，該些支柱彼此平行、由該至少一孔道(28)分隔並連接至該垂直接觸探針(21)之該些端部(24, 25)，該測試頭(20)亦包括至少一輔助導引件(30)，沿著該本體(20)配置平行於測試中裝置所定義出之平面並設有適當的導向孔(30A)且一垂直接觸探針滑過其中，該輔助導引件(30)定義出一包含該至少一孔道(28)之一端部之間隙(31A)，該端部為該垂直接觸探針(21)之本體(22)之一關鍵部(28A)，即為該本體(22)中易於斷裂之一區域，該關鍵部(28A)設於該間隙(31A)中以使其承受相對於該本體(22)其他部分低或甚至沒有的彎曲應力。

Description

用於高頻應用的具有垂直探針的測試頭
本發明係關於一種包括複數個垂直探針之測試頭，特別是用於高頻應用中。
更具體地，本發明係關於一種用於鑑別測試中裝置之功能性並包含複數個接觸探針之垂直探針測試頭，每一接觸探針具有在一第一端部及一第二端部之間延伸之本體，該第二端部為一適於抵靠在測試中裝置之一接觸墊上之接觸端部。
本發明特別但並不排他地關於一用於測試在一晶圓上積體化之電子裝置之測試頭，且以下描述係指此應用領域以及僅有簡化說明之目的。
眾所周知，測試頭(探針頭)為一適於電性連接複數個微結構之接觸墊至進行其功能性測試(特別是電性測試或一般性測試)之測試機械之相應通道之裝置。
在積體電路上所做的測試是用以在生產階段偵測並隔離缺陷電路。一般而言，該些測試頭用於將晶圓切割並組裝至一含晶片封裝之前，對其積體電路進行電性測試。
一測試頭基本上包括複數個移動式接觸元件或接觸探針，其由彼此平行之至少一對實質上平板狀之支撐體或導引件所夾持。該些平板狀支撐體設有適當的導向孔並彼此配置在一定距離以留下作為該些接觸探針之移動及可能的變形之一自由空間或間隙。該對平板狀支撐體特別包括一上平板狀支撐體及一下平板狀支撐體，兩者設有相應的導向孔，該些接觸探針軸向滑入其中，該些探針通常由具有良好的電性及機械性質之特殊合金線製成。
透過施壓該測試頭在其裝置上能夠確保測試探針及測試中裝置之接觸墊之間的良好連接，在施壓接觸過程中，該接觸探針能在該上平板狀支撐體及該下平板狀支撐體中的導向孔內移動，經歷在兩個平板狀支撐體之間的間隙內的彎曲並滑入該些導向孔中。此類測試頭通常稱為具有「垂直探針」之測試頭。
基本上，具有垂直探針之測試投具有該接觸探針發生彎曲之一間隙，，該彎曲能夠透過該探針自身合適的構型或其支撐體所維持，如圖1所示，其中，為了說明簡單起見，僅顯示測試頭中通常所含的複數個探針之一個接觸探針。
特別是，圖1之測試頭1例示包括至少一下平板狀支撐體2(通稱「下模(lower die)」)以及一上平板狀支撐體3(通稱「上模(upper die)」)，分別具有導向孔4及導向孔5，且至少一接觸探針6滑入其中。
該接觸探針6在帶有意欲抵靠在測試中裝置10之接觸墊8之接觸端部7之處終止，以實現所述測試中裝置10及該測試頭1形成一終端元件之測試設備(圖未顯示)之間之電性及機械接觸。
在此及下述之術語「接觸端部」意指接觸探針接觸測試中裝置或測試設備之終端區域或範圍，該區域或範圍不需為尖端。
在某些情況中，該接觸探針將其頭部固定在該上平板狀支撐體：該測試頭稱為阻塞探針測試頭(blocked probes testing heads)。
然而，更多時候是使用沒有連接固定探針的測試頭，其可透過一微接觸夾持器的方式保持在所稱基板之介面，：該測試頭稱為非阻塞探針測試頭。該微接觸夾持器通常稱為「空間變換器(space transformer)」，因除了接觸探針外，其亦能在空間上重新分配製於該空間變換器上且該空間變換器分別對應測試中裝置之接觸墊之接觸墊，特別是放寬接觸墊自身中心之間的距離限制。
在此情況中，如圖1所示，該接觸探針6具有其他接觸端部，如接觸頭15，朝向該空間變換器12之複數個接觸墊之一接觸墊11。類似於接觸測試中裝置10，透過將該接觸探針6之接觸頭15施壓在該空間變換器12之接觸墊11上，可確保探針6及空間變換器12之間良好的電性接觸。
該上平板狀支撐體2及該下平板狀支撐體3能夠分隔出一允許該接觸探針6變形之間隙9。最後，可調整導向孔4及導向孔5尺寸以使該接觸探針6滑入其中。
在測試頭作為所稱「轉向板」技術的情況中，該接觸探針6亦稱為「屈曲樑(buckling beam)」，製為筆直狀，支撐體的轉向導致探針本體彎曲，並且因與該探針滑入之導向孔壁之間的摩擦而使探針自身所需握持。在此情況中，其稱為具有轉向板之測試頭。
探針彎曲的形狀及導致彎曲所需力量取決於幾個因素，例如組成探針的合金物理特性及上平板狀支撐體中的導向孔及下平板狀支撐體中相應的導向孔之間的偏差值。
測試頭合宜的操作基本上取決兩個參數：探針之垂直移動(或大移動(overtravel))以及探針接觸端部之水平移動(或摩擦(scrub))。已知確保接觸端部之摩擦以刮去接觸墊表面之汙染物是重要的，例如薄氧化層或膜之形成，從而改善接觸頭進行之接觸。
在測試頭製造過程中對所有這些特性進行評估及校準，必須總是確保探針及測試中裝置之間的良好電性連接，特別是探針接觸端部與測試中裝置之接觸墊之間。
確保在裝置接觸墊上之探針接觸端部之加壓接觸不會太高以導致探針或接觸墊自身的斷裂破損也是相當重要的。
此課題特別是對於所謂的短探針，即具有有限長度(特別是尺寸小於5000 µm)之棒狀本體之探針。此類探針用於例如高頻應用中，探針減少的長度限制了有關的自感現象。具體地，術語「高頻應用」意指探針能夠承載具有頻率高於1000 MHz之訊號。
在此情況中，探針本體長度的縮減急遽增加探針自身的剛性，意味著接觸墊(如測試中裝置之接觸墊)上對應的接觸端部施加之力量之增加，會導致接觸墊的破損，不可避免地損壞測試中裝置，應當避免這樣的情況。在一更危險的情況中，因其本體長度縮減，接觸探針剛性的增加，提高了探針自身斷裂的風險。
如美國專利申請案(公開號：US 2015/0015289 ；January 15, 2015； Eldridge)，其揭露一多路徑探針。根據一實施態樣，該探針具有葉子結構。再者，PCT申請案(公開號：WO 2014/087906；June 12, 2014 ；Japan Electronic Material Corp)揭露一電子接觸探針，具有層狀結構並包括形成為包含三個相鄰排列的束狀部通過一間隙之一彈性變形部，此配置使其能夠縮短探針長度以提高探針高頻特性並確保過載量及探針壓力。
因此，本發明目的係在提供一測試頭，其具有此功能性及結構性特徵，能將其用於高頻應用，且具有長度小於5000 µm之探針，確保接觸探針有足夠的彈性以降低其斷裂風險及當抵靠在相應接觸墊上時相應端部施加的力量，克服習知技術實現仍在調整之測試頭之限制及缺點。
本發明係提供一具有探針之測試頭，該探針具有至少一延著相應棒狀本體延伸之孔道，能夠減少探針剛性並透過探針對接觸墊施加壓力，同時確保探針本體足夠的彈性，配置所述孔道以具有承受位於具有降低應力(特別是彎曲應力)的測試頭之一區域中的斷裂力至少一部分。
基於上述，其係提供一種用於測試中裝置之功能性測試並具有垂直接觸探針之接觸頭，所述接觸頭包括複數個垂直接觸探針，每一垂直接觸探針具有一棒狀本體，該棒狀本體延伸在一第一端部及一第二端部之間具有一預定長度，該第二端部為一適於抵靠在該測試中裝置之一接觸墊上之一接觸端部，每一垂直接觸探針之本體具有小於5000 µm之長度，並且包括沿著整個長度延伸之至少一孔道以及所定義之複數個支柱，該些支柱彼此平行並由該至少一孔道分隔並連接至該垂直接觸探針之該些端部，特徵在於該測試頭亦包括至少一輔助導引件，該至少一輔助導引件沿著該本體平行配置於由測試中的裝置所定義之一平面並設有複數個合適的導向孔且每一導向孔中滑過一個垂直接觸探針，該輔助導引件定義出一包含該至少一孔道之一端部之間隙，該至少一孔道之該端部為該垂直接觸探針之該本體之一關鍵部，該關鍵部為在該本體中更傾向於斷裂之一區域，該關鍵部設置在該間隙中，使其相對於該本體其他部分承受低彎曲應力或甚至不承受彎曲應力。
應當注意的是，該關鍵部對應一在截面發生時清楚變化之一部分，從而確定一機械應力之顯著濃度。
更具體地，本發明包括下述額外及選擇性特徵，如有所需可單獨或結合使用。
根據本發明另一目的，對於具有垂直接觸探針之測試頭且該些垂直接觸探針具有相應之接觸頭，其在一接觸面上固定耦合至一支撐體，其中該輔助導引件可與該支撐體定義該間隙，在該輔助導引件及由該測試中裝置所定義之平面之間定義一另一間隙(31)。
本發明另一目的係提供一具有至少一下導引件及至少一上導引件之測試頭，該至少一下導引件及至少一上導引件平坦且彼此平行並設有相應之導向孔，一相應之垂直接觸探針容置其中，該測試頭具有適於抵靠一空間變換器之接觸墊之接觸頭，該輔助導引件可分別與該上導引件或該下導引件定義包含該至少一孔道之一端部之該間隙。
在此情況中，該測試頭可包括一另一輔助導引件，其沿著該垂直接觸探針之本體配置，平行於該下導引件、該上導引件及該輔助導引件之平面，設有適當的導向孔，一垂直接觸探針滑入通過每一者並分別配置在該輔助導引件及該下導引件或該上導引件之間，其中該另一輔助導引件可分別與該下導引件或該上導引件定義出一額外間隙，該額外間隙包括該至少一孔道之另一端部，該另一端部為該垂直接觸探針之本體之另一關鍵部，該輔助導引件與該另一輔助導引件之間定義出一另一間隙，該另一間隙不包含該本體之該些關鍵部。
根據本發明另一態樣，該另一間隙可具有1000 µm至4000 µm之長度，較佳為2000 µm至3000 µm，且該間隙及該額外間隙可具有100 µm至500 µm之長度，較佳為200 µm至300 µm。
根據本發明另一態樣，該垂直接觸探針可包括複數個孔道，設於該本體中，全部沿著該本體長度並彼此平行，適於定義該些支柱。
根據本發明另一態樣，該垂直接觸探針可更包括複數個材料架橋，配置於該孔道內並適於連接該些支柱以便在本體中彼此限定，該材料架橋作為強化元件。
特別是，該些材料架橋可配置在該間隙內或配置在該額外間隙內或配置在該另一間隙內。
根據本發明另一態樣，每一垂直接觸探針亦可包括至少一從其側壁之一者開始之突出元件或制動器，該至少一制動器對應上述導引件一者之一導向孔之一壁並接觸該垂直接觸探針之側壁。
便利地，該測試頭可包括不具有孔道之另一垂直接觸探針，設有該些孔道之垂直接觸探針抵靠在屬於測試中裝置之一功率區域之接觸墊上且不具有孔道之另一垂直接觸探針抵靠在屬於測試中裝置之一訊號區域之另一些接觸墊上，該些接觸墊之尺寸及間距大於該另一些接觸墊。
根據本發明另一態樣，該不具有孔道之另一垂直接觸探針之探針直徑可小於該具有孔道之垂直接觸探針之探針直徑。
特別地，具有孔道之該些垂直接觸探針可易於承載第一訊號，不具有孔道之另一垂直接觸探針易於承載第二訊號，該第一訊號特別是供電訊號，該第二訊號特別是輸入/輸出訊號，該第一訊號之電流值高於該第二訊號之電流值。
最後，設有孔道之該垂直接觸探針及不具有孔道之該另一垂直接觸探針具有相同長度。
由下文所述透過參照隨附圖式之非限定實施例的方式給出的實施態樣，本發明之測試頭之特徵及優點是顯而易見的。
參考圖式，特別是圖2，其敘述並例示本發明之測試頭，以元件符號20表示。
應當瞭解的是，該些圖式呈現示意圖式且其並未依比例繪製，而是為了強調本發明重要特徵而刻意繪製。再者，在圖式中，以示意方式呈現不同的部分，其形狀能夠根據所需應用而變化。
該測試頭20包括複數個接觸探針，每一接觸探針具有至少一適於抵靠在測試中之一裝置之接觸墊上之接觸端部。為了簡單且清楚的說明，圖式中僅呈現一個接觸探針21，其包括一具有預定長度之棒狀本體22，該預定長度意指在非扭曲構造中該本體22之縱向長度。
更具體地，該測試頭20為所謂的短探針類型，用於如高頻應用中；在此情況中，每一接觸探針21包括具有長度小於5000 µm之一本體22。
每一接觸探針21亦包括至少一第一端部及至少一第二端部，具體為一接觸頭24及一接觸端部25，鄰接至該本體22。
於圖2所示的實施態樣中，該探針類型為一端自由物體，其具有固定耦合(如焊接)至一支撐體27(如陶瓷)之接觸頭24，具體為在接觸面27A，且該接觸端部25適於抵靠在測試中之一裝置26之接觸墊26A上。
一般而言，每一接觸探針21亦包括一孔道28，其沿著該本體22延伸且實質上沿其整個長度延伸。換言之，該接觸探針21之本體22因而由實質上彼此平行且由該孔道28分隔並連接至該些端部(具體為該接觸頭24及該接觸端部25)之至少一第一支柱22a及至少一第二支柱22b所形成。
在此情況中，顯著降低該接觸探針21之剛性。再者，相對於習知具有相同尺寸而無孔道28之接觸探針，該接觸探針21施加較少力量在測試中之裝置26之接觸墊26A上。
然而，申請人所作測試重點在於，由於壓縮力，尤其是對該接觸探針21(特別是其本體22)之彎曲力，在測試頭20使用壽命期間，包括在接觸端部25與測試中裝置26之接觸墊26A之間接觸之數千次接觸操作，其存在至少一傾向斷裂之本體22之關鍵部28A，特別是鄰近該些支柱22a及22b之接合處，大大地減少測試頭20之使用壽命。更具體地，其驗證了至少一關鍵部28A為在鄰近該接觸頭24之該孔道28之一端部。
特別是，該關鍵部28A對應一在截面中發生清楚變化之部位，因此確定一顯著的機械應力集中。
一般而言，根據本發明，該測試頭20包括至少一平板狀支撐體或至少一輔助導引件30，沿著該本體22平行配置於由該支撐體27或該測試中之裝置26所定義之一平面，通常為平坦且彼此平行，以定義出介於該輔助導引件30及該測試中裝置26之間之一間隙31，該間隙不包含該關鍵部28A。於是，其亦可定義一額外間隙31A，介於該輔助導引件30及該支撐體27之間，其中該接觸探針21之至少一關鍵部28A位於其中。
換言之，參照實施態樣及圖2，該輔助導引件30在該關鍵部28A之下及其鄰近處沿著該本體22配置。
該輔助導引件30亦設有適當的導向孔30A且每一導向孔30A之中滑過一個接觸探針21。
其重點應在於，該輔助導引件30所定義之該額外間隙31A在該接觸探針21具有低彎曲應力之部分，特別是低於該間隙31，減少了包含在額外間隙31A中的關鍵部28A鄰近該本體22之接合處之斷裂可能性。
一般而言，該間隙31具有一長度L1，定義為該輔助導引件30之一切面與包含該接觸墊26A之測試中裝置26之一表面之間的距離，該間隙31之長度L1介於1000 µm至4000 µm，較佳為介於2000 µm至3000 µm。類似地，該額外間隙31A具有一長度L1A，定義為介於相對於該輔助導引件30之該切面之一表面與該接觸探針21之該接觸頭24所連接(特別是焊接)之該支撐體27之一表面之間的距離，該額外間隙31A之長度L1A介於100 µm至500 µm，較佳介於200 µm至300 µm。
本發明優點在於設有至少一實施於其本體22中之孔道28之一接觸探針21及適於定義一額外間隙31A之輔助導引件30之結合使用，該接觸探針21在該額外間隙31A中經受低或甚至沒有應力且包含一關鍵部28A，該關鍵部28A即一易於斷裂之區域，透過該孔道28導入該本體22，允許實現具有短垂直探針(即長度短於5000 µm)之測試頭20， 因此適合用於高頻應用，相較於習知測試頭具有較長的使用壽命。具體地，該孔道28之使用允許降低該接觸探針21之本體之剛性以及在相同時間內降低在測試中裝置26之接觸墊26A上之探針之接觸端部25之衝擊力，且定義包括該接觸探針21之關鍵部28A之額外間隙31A之輔助導引件30之存在允許減少或甚至不發生探針在關鍵部28A之斷裂可能性。
由於上述所採用的方法的協同效應，根據本發明之接觸頭適於高頻應用且具有長的使用壽命，具有因高剛性或在孔道在導入的關鍵部所致之探針斷裂可能性之降低。
其也可能實施為所謂的轉向板型(shifted plates type)測試頭20，如圖3A所例示，特別包括至少一平板狀支撐體或下導引件32(通稱『下模具』)以及至少一平板狀支撐體或上導引件33(通稱『上模具』)，平坦且彼此平行並分別設有導向孔32A及33A，該些接觸探針滑入容置其中，圖式為簡單起見總是僅例示一個。
於圖3A所示範例中，該測試頭20亦為非固定探針類型且每一接觸探針21之接觸頭24適於抵靠在一空間變換器29之接觸墊29A上。
在此情況中，每一接觸探針21包括一個孔道28，沿著該本體22延伸，實質上沿其整個長度，從而定義出實質上彼此平行且由該孔道28分隔並連接至該接觸探針21之該些端部(具體為該接觸頭24及該接觸端部25)之至少一第一支柱22a及至少一第二支柱22b。該孔道28實質上具有一沿著介於端部間(配置在該接觸頭24及該接觸端部25之間)之該接觸探針21之該本體22發展的切口形狀。
再者，該測試頭20亦包括至少一平板狀支撐體或輔助導引件30，沿著該本體22平行配置於該下導引件32及該上導引件33之平面，該些平面平行於通常是彼此平行之該測試中裝置26及該空間變換器29之平面。在此情況中，介於該輔助導引件30及該下導引件32之間之一間隙31不包括至少一關鍵部28A，該至少一關鍵部28A由該孔道28導入該接觸探針21之該本體22，意指為該本體22在承受應力時最易於斷裂之部分，特別是該接觸探針21在測試頭20操作過程中承受彎曲應力時。
如上，其一額外間隙31A亦定義為介於該輔助導引件30及該上導引件33之間，且該關鍵部28A設於其中。
在此情況中，該額外間隙31A對應該接觸探針21具有低彎曲應力之部分，降低包含在其中之關鍵部28A處之本體斷裂可能性。
該間隙31具有一長度L1，定義為在該間隙31內且介於該輔助導引件30之一切面與該下導引件32之一表面之間；如上述，該長度L1可為1000 µm至4000 µm，較佳介於2000 µm至3000 µm。
該額外間隙31A具有一長度L1A，定義為介於相對於該輔助導引件30之切面之一表面及該上導引件33之一切面之間之距離；該額外間隙31A之長度L1A可為100 µm至500 µm，較佳為200 µm至300 µm。
根據圖3B所示之另一實施態樣，該測試頭20亦可包括至少一另一輔助導引件34，其沿著該本體22配置平行於該下導引件32、上導引件33及該輔助導引件30，該下導引件32、上導引件33及該輔助導引件30平坦且彼此平行並平行於通常彼此平行之測試中裝置26及該空間變換器29之平面，且該另一輔助導引件34配置於該輔助導引件30及該下導引件32之間。
該另一輔助導引件34能夠定義出一另一額外間隙31B，包圍該本體22易於斷裂之另一關鍵部28B，特別是支柱22a及22b，配置在鄰近該接觸端部25之該孔道28之另一端部。
換言之，參考圖3B之實施態樣及局部參考，該另一輔助導引件34沿著該本體配置於該關鍵部28B及其周邊之上。
在此情況中，該另一額外間隙31B對應具有低彎曲應力之該接觸探針21之一部位，降低該本體22在包含於其中之該關鍵部28B斷裂之可能性。
顯見其可認為在鄰近接觸頭24之該孔道28之一端部，測試頭20包含配置於該上導引件33及該下導引件32之間以定義該額外間隙31A之輔助導引件30、設於該輔助導引件30及該上導引件33之間之關鍵部28A。
在類似的情況中，在該測試頭20可包括一配置在該輔助導引件30及該下導引件32之間以定義出一額外間隙31B之另一輔助導引件34，該額外間隙31B包圍該本體22易於斷裂之一另一關鍵部28B，該另一關鍵部28B配置在鄰近該接觸端部25之該孔道28之另一端部。
參照圖式所示實施例，由於該輔助導引件30及該另一輔助導引件34之存在，在該輔助導引件30及該另一輔助導引件34之間定義出不包括該關鍵部28A及8B之一間隙31，在該關鍵部28A設於其中之該輔助導引件30及該上導引件33之間定義出一另一額外間隙31A，且在該關鍵部28B設於其中之該另一輔助導引件34及該下導引件32之間定義出一另一額外間隙31B。
明顯地，在此情況中，該間隙31之長度L1定義為該輔助導引件30及該另一輔助導引件34面向內側之壁之間的距離，而該另一額外間隙31B具有一長度L1B，意指為介於該另一輔助導引件34及該下導引件32面向內側之壁之間的距離。
該額外間隙31A之長度L1A及該另一額外間隙31B之長度L1B之範圍可與圖3A實施態樣所示數值範圍相同。
應當注意到的是，拜包圍該關鍵部28A及28B於具有低或非常低應力(特別是彎曲應力)之區域中之該輔助導引件30及該另一輔助導引件34所賜，圖3B所示測試頭20之實施態樣更降低了因應力(特別是彎曲應力)所致之設有個別孔道28使其適用於高頻應用之接觸探針21之斷裂可能性。因此，可預期該測試頭20具有適當的使用壽命週期，特別是比習知方法更長的使用壽命週期。
根據本發明測試頭20之另一實施態樣，該接觸探針21之本體22在其內亦可包括複數個孔道以沿著該本體22定義出複數個支柱，該些支柱實質上彼此平行且由該些孔道所分隔。
為了方便說明，圖4A例示一具有至少一第一孔道28及至少一第二孔道28’之接觸探針21，且該至少一第一孔道28及該至少一第二孔道28’能夠由一第一支柱22a、一第二支柱22b及一第三支柱22c定義於其本體22中。如上述，該孔道28及28’沿著介於在該接觸頭24及該接觸端部25之端部之間的整個本體22延伸。顯而易見地，可認為該些孔道可具有不同長度，圖式僅為例示的方式。
再者，本發明之優點在於，在該些孔道28及28’之一端部，該測試頭20包括至少一輔助導引件30，適於定義出一探針在其中承受低或非常低應力(主要為彎曲應力)之額外間隙31A，且至少一關鍵部28A設於其中。此外，如圖4A之情況所示，在該些孔道28及28’之另一端部，該測試頭20亦可包括一另一輔助導引件34，適於定義出一另一關鍵部28B設於其中之另一額外間隙31B。
根據再一實施態樣，如圖4B所例示，該接觸探針21亦可包括複數個材料架橋35，其配置在該些孔道28內並適於連接由該些孔道所定義出之該本體22之該些支柱，以實質上作為強化元件。根據本發明之優點在於，該些材料架橋35設於該接觸探針21之關鍵部中。
更具體地，圖4B所示實施態樣呈現四個材料架橋35A、35B、35C及35D，其成對配置在該關鍵部28A及另一關鍵部28B中並分別介於該第一支柱22a及該第二支柱22b之間與該第二支柱22b及該第三支柱22c之間，即在該第一孔道28及該第二孔道28’。
反之，該些材料架橋35可設於該間隙31中。
應當注意的是，該些材料架橋35可由恰好被該些架橋中斷之一非連續孔道28所定義。
最後，由申請人所進行的測試，已能夠驗證除了該上導引件33，在轉向板類型測試頭之情況中，該輔助導引件30的存在顯著增加在導向孔30A及33A中的接觸探針21之滑動。
具體地，移動彼此對應之該下導引件32及該上導引件33以實現該接觸探針21之該本體22之所需彎曲為眾所周知。再者，類似於習知技術且如上所示，移動彼此對應之該上導引件33及該輔助導引件30以實現該測試頭內之探測所需維持是可能的。然而，在不存在測試中裝置26或空間變換器29的情況下，由該上導引件33及該輔助導引件30之相對移動獲得之該接觸探針21之維持不能夠避免接觸探針21滑出測試頭20。在下導引件32及該另一輔助導引件34(如存在)的考量有類似的考量。
根據本發明測試頭20之另一實施態樣，如圖5A例示，該接觸探針21亦可包括在其壁上之一者，自對應的本體22突出之至少一元件。所述突出元件特別需要用來實現適於作為在測試中裝置26或空間變換器29不存在的情況中避免該接觸探針21從該測試頭20中掉出之該接觸探針21之制動構件，且以下將表示為制動器23。一般而言，該制動器23與該接觸探針21之該本體22為一體成形。
具體而言，該制動器23能夠防止對應的接觸探針21之向上運動(參見圖5A)。
於圖式所示實施態樣中，該制動器23為齒狀，與該接觸探針21之本體22一體成形，自該本體突出為一橫向突出部，其尺寸與該接觸探針21直徑相當且具體為5至40 µm，其中尺寸相當意指整體橫向尺寸與該接觸探針21之直徑之間的差異小於20%。所述用語之直徑在此及以下所意指為最大橫向尺寸，在非圓形橫截面的情況中也是如此。
於圖5A所示實施態樣中，該制動器23設於該間隙31中，自該接觸探針21之一壁21a上突出，適於接觸在其上之該輔助導引件30之導向孔30A之一壁。
應當注意的是，該制動器23沿著該接觸探針21之該本體22設置，從而在對應的測試頭20之正常操作過程中，該制動器23不會接觸該輔助導引件30，以避免干擾對應的接觸探針21之移動。在此情況下，該制動器23僅在該接觸探針21可能向上移動的時候才作用，例如該空間變換器29移除及不期望的探針的接觸頭24與空間變換器29的接觸墊29A之間的「黏著」(即使是暫時的)的情況。
實際上，該制動器23設於該輔助導引件30之該導向孔30A之該壁上，該輔助導引件30精確抵靠在制動器23突出之該接觸探針21之該壁21a上，若該接觸探針試圖向上移動，確保同樣抵靠在該輔助導引件30之底切面，如圖5A所示。
應當注意的是，在該測試頭20之清洗操作時，該制動器23也能夠避免該接觸探針21之不期望移動。習知清洗操作通常是由強力的空氣噴射進行，特別是能夠移動接觸探針(因該輔助導引件30的存在，在導向孔中的探針容易滑動，促使接觸探針的移動)。
再者，因習知慣用而沒有呈現，該接觸頭24可具有大於設於上導引件33中的該導向孔33A直徑之尺寸，避免對應的接觸探針21之向下滑動(圖5A所示)。所述用語之直徑意指為最大橫向尺寸，在非圓形橫截面的情況中也是如此。
於另一實施態樣中，該接觸探針21包括至少一制動器23’，其自相對於該壁21a之另一壁21b突出並設於該額外間隙31A中；具體地，該另一壁21b適於接觸在其上之該上導引件33之導向孔33A之一壁。
應當注意的是，由於該額外間隙31A為具有降低應力之區域(特別是幾乎沒有彎曲應力)，該制動器23’設於該上導引件33及該輔助導引件30之間(即設於該額外間隙31A中)是特別有利的。在此情況中，沒有僅在因制動器23之形狀為自接觸探針21之壁突出而不可避免地引入應力累積點之該制動器23處引發不期望的斷裂的風險。
需要注意的是，設於不同導引件(32、33、30或34)中的導向孔具有適當的尺寸以允許有制動器23之接觸探針21通過。
更具體地，該些導向孔之直徑對應該接觸探針21之直徑及該制動器23之整體橫向尺寸之總和，加上製程公差之數值。
於圖5B所示例子中，該接觸探針21包括設於該間隙31中的制動器23以及設於該額外間隙31A中的另一制動器23’，該制動器23及該另一制動器23’ 自該接觸探針21之相對壁21a及21b突出。
根據這樣的配置，制動器23及制動器23’兩者皆在接觸相應的導向孔的壁之接觸探針21之壁上，因此確保測試頭20內的接觸探針21的加強握持並防止任何可能具有雙力(double)之向上移動。
另外，制動器23及制動器23’也可以是從該接觸探針21之同一壁21a或21b上突出。
在此情況中，實際上，由於制動器23及制動器23’位在接觸該接觸探針21之壁之導向孔的壁上，制動器23及制動器23’之至少一者防止其移動通過導向孔，獨立於探針自身彎曲，通常稱為探針安裝角度，而圖5B所示實施態樣可用作為該接觸探針21之單一彎曲角度。
再者，制動器23及制動器23’在相同方向導入整體尺寸，因此確保當實現導引件32、33、30或34之導向孔(假如存在)時，需考慮最小直徑數值之最小化。
根據另一實施態樣(圖未示)，該接觸探針21可包括至少四個自該接觸探針21的壁上突出之制動器，且分別成對配置在額外間隙31A及間隙31中。
在此情況中，在獨立於接觸探針21之安裝角度之非期望向上移動發生之際，由於成對的制動器總是適當的抵靠在導引件的底切面上，可確保一加強握持。
再者，應當注意的是，在所述的所有替換性實施態樣中，在該測試頭20之正常操作過程中，該制動器23不會接觸該導引件33或30，以避免干擾相應的接觸探針21之移動。便利地，該制動器23改為進行作用以防止該接觸探針21之向上移動，例如在該空間變換器29之移除之際。
具體地，應當注意的是，設置該制動器23以避免該接觸探針21之接觸端部25能夠從下導引件32出來，特別是從相應的導向孔32A。實際上，當該接觸探針21被放回位置上，若該導向孔32A對該接觸端部25沒有重新校準，接觸端部25的落出會使得包括該接觸探針21之測試頭20無法使用的。
因此，該制動器設置在該導引件上距離D之處，例如如圖5A所示情況中的輔助導引件30，特別是從該輔助導引件30之底切壁，小於測試頭20自該下導引件32外側突出的接觸端部25之長度Lp與該下導引件32之厚度Sp之總和，特別是對應該相應導向孔32A之高度，即D＜Lp+Sp。應當注意的是，制動器23的適當設置特別有利於屈曲樑型的接觸探針的情況；實際上在此情況中，從下導引件32之導向孔32A擠出接觸探針的接觸端部25可能導致探針自身突然拉直，而防止任何將其推回位置的嘗試。
再者，該制動器23較佳設置在大於最小值(等於5-10µm)之距離D之處，以確保該制動器不會干擾包含接觸探針21之測試頭20之正常操作。為了避免任何干擾問題，距離D較佳為大於100 µm，更佳為大於150 µm。
便利地，相較於習知無孔道之接觸探針，設有孔道28之接觸探針21可具有較大的直徑，沒有探針自身或其接觸之接觸墊斷裂之風險。
跟據本發明時之接觸頭20之具體有利實施態樣例示於圖6。
該測試頭20即包括複數個設有孔道28之接觸探針21以及如上述與複數個接觸探針一起實施，如21B所示，以習知方式實施，因此不設有任何縱向孔道。
如圖式所示例子，轉向版型測試頭20從而包括該下導引件32即該上導引件33，其平坦且彼此平行並分別設有另一導向孔32B及33B，並且無孔道之接觸探針21B滑入容置其中。
更具體地，每一部具有孔道的接觸探針21B包括一適於抵靠該空間變換器29之另一接觸墊29B之接觸頭24B，以及一適於抵靠該測試中裝置26之另一接觸墊26B之接觸端部25B。
再者，在通過圖式方式給出的例子中，該測試頭20也包括至少一輔助導引件30及另一輔助導引件34，如前述，其設有適當的另一導向孔30B及34B以容置不具有孔道之接觸探針21B。
應當注意的是，圖6所示測試頭20之接觸探針21及21B實質上具有相同長度。然而，不具有孔道之接觸探針21B之探針直徑小於具有孔道28之接觸探針21之相應探針直徑。因此，以此方式實施的探針具有適當的彈性以確保對包含其之測試頭20之適當的操作及足夠的使用壽命。
應當注意的是，可利用如圖6所示相同的測試頭20測試具有不同間距區域之積體化元件。
實際上，已知該技術最近期的發展為用來實現積體化線路，其允許在裝置自身不同區域中具有不同的相對距離或間距之接觸墊二維陣列之裝置實現。更具體地，具有不同間距之該些區域也可包括用來處理不同訊號之具有不同尺寸之接觸墊。
更具體地，該裝置包括一第一區域及一第二區域，該第一區域稱為功率區域，該第二區域稱為訊號區域，相較於第二區域，第一區域中的接觸墊具有較大的橫向尺寸及相應中心之間的距離，在第二區域中的接觸墊較小且彼此較靠近。在此情況中，其稱為多間距裝置。
一般而言，在第一功率區域處理具有高電流值(1A範圍內)的供應訊號，而在第二訊號區域中處理具有低電流值(特別是在0.5A範圍內)的輸入/輸出訊號。
便利地，如圖6所示本發明之測試頭20可進行該些裝置之測試，特別是在該第一功率區域利用設有孔道28之接觸探針21及在第二訊號區域利用不具有孔道之接觸探針21B，且所有探針具有相同長度。在此情況中，可進行多間距裝置之測試。
總結，拜減少包含其中之探針本體尺寸(長度小於5000 µm)所賜，根據本發明之測試頭證實其具有特別優異的操作性且適合用於高頻應用中，特別是頻率高於1000 MHz。
具體地，該接觸探針本體中的切口狀孔道降低該些探針的剛性，顯著地降低探針自身斷裂的可能性並同時確保由相應接觸探針施加的壓力之適當降低，避免任何測試中裝置之接觸墊之斷裂。
便利地，孔道及至少一輔助導引件之結合使用，該至少一輔助導引件適於定義一具有探針本體低或非常低應力區域，被合適地放置以包括該本體一個以上的關鍵部，關鍵部意指在區域中易於斷裂的部分，由於孔道的存在，使測試頭具有適當的使用壽命。
再者，包含用於接觸探針滑入之適當導向孔之至少兩個導引件的存在，增強滑動並確保不會有不期望的探針堵塞。
應當注意的是，測試頭內的摩擦力減少轉換成其加強的操作性，並且延長個別元件的壽命，以及成本節約。
再者，至少一制動器確保測試頭的適當操作，特別是包含於其中的接觸探針之設置及適當握持。
更具體地，在測試頭清洗操作之際，該制動器能夠防止接觸探針的不期望移動，清洗操作通常以強力空氣噴射方式進行，特別能夠移動接觸探針，在空間變換器移除之際，該制動器能保持該接觸探針在測試頭裡，由制動器抵靠在相應的上支撐體之導引件之底切壁上實現反向力，
再者，應當注意的是，在測試頭正常操作的過程中，該制動器不會接觸該些導引件，因此其不會干擾相應的接觸探針21之移動。
更具體地，該制動器能夠避免接觸探針在通常以強力空氣噴射方式進行測試頭清洗之時發生非期望移動，具體來說也能夠在移除空間變換器時移動接觸探針並保持接觸探針於測試頭內部，透過將制動器抵靠在相應的上支撐體之導引件之底切面，確保破除接觸頭對空間變換器接觸墊支真空時實現反向力。
特別是，設置該制動器以避免接觸探針之接觸端部能夠自下導引件出來，即從相應的導向孔出來，使得測試頭無法使用，特別是在屈曲樑技術(buckling beams technology)的情況中。
再者，應當注意的是，接觸探針易於製造且成本低的優點，以及能透過習知光刻技術方式透過模具、或透過MEMS(微機電系統)技術方式或雷射技術方式直接一體製造各個制動構件。
便利地，根據再另一實施態樣，本發明測試頭能夠進行多間距裝置測試，特別是在裝置的第一功率區域(其中具有尺寸及間距較大的接觸墊)利用設有孔道的接觸探針以及在裝置的第二訊號區域(其中具有較小尺寸及間距的接觸墊)利用不具有孔道的接觸探針，且所有的探針具有相同長度。
在此為說明但為本發明目的之不同實施態樣也持有上述考量，例如具有許多孔道且僅有一個輔助導引件之測試頭或者具有配置在鄰近下導引件之制動器之測試頭或者具有較多數量的導引件之測試頭。再者，與一實施態樣相關的變化也可用於其他實施態樣且彼此能夠自由地結合兩者以上。
顯而易見，對上述的測試頭，具有滿足具體和特定需求的目的，所屬技術領域中具有通常知識者將能夠作出若干修改和變化，都被包括在由以下權利要求所限定的本發明的保護範疇中。
20‧‧‧測試頭
21,21B‧‧‧接觸探針
21a,21b‧‧‧壁
22‧‧‧本體
22a,22b,22c‧‧‧支柱
23,23’‧‧‧制動器 
24,24B‧‧‧接觸頭
25,25B‧‧‧接觸端部
26‧‧‧裝置
26A,26B,29A,29B‧‧‧接觸墊
27‧‧‧支撐體
27A‧‧‧接觸面
28,28’‧‧‧孔道
28A,28B‧‧‧關鍵部
29‧‧‧空間變換器
30,34‧‧‧輔助導引件
30A,30B‧‧‧導向孔
31‧‧‧間隙
31A,31B‧‧‧額外間隙
32‧‧‧下導引件
32A,32B,33A,33B‧‧‧導向孔
33‧‧‧上導引件
35A,35B,35C,35D‧‧‧材料架橋
圖1例示習知測試頭。 圖2例示本發明一實施態樣之測試頭。 圖3A至圖3B、圖4A至圖4B、圖5A至圖5B及圖6本發明另一實施態樣之測試頭。
20‧‧‧測試頭
21‧‧‧接觸探針
22‧‧‧本體
22a,22b‧‧‧支柱
24‧‧‧接觸頭
25‧‧‧接觸端部
26‧‧‧裝置
26A‧‧‧接觸墊
27‧‧‧支撐體
27A‧‧‧接觸面
28‧‧‧孔道
28A‧‧‧關鍵部
30‧‧‧輔助導引件
30A‧‧‧導向孔
31‧‧‧間隙
31A‧‧‧額外間隙

Claims (13)

  1. 一種用於一測試中裝置(26)之功能性測試且具有垂直接觸探針(21)之測試頭(20)，該測試頭包括複數個垂直接觸探針，每一垂直接觸探針(21)具有一棒狀本體(22)且該棒狀本體具有在一第一端部(24)及一第二端部(25)之間延伸之一預設長度，該第二端部係為適於抵靠在測試中之該裝置(26)之一接觸墊(26A)之一接觸端部(25)，每一垂直接觸探針(21)之該本體(22)具有小於5000 µm之長度且包括至少一孔道(28)，該至少一孔道(28)沿著整個長度延伸並限定複數個彼此平行之支柱(22a, 22b, 22c)，該些支柱由該至少一孔道(28)分隔並連接至該垂直接觸探針(21)之該些端部(24, 25)，特徵在於該測試頭(20)亦包括至少一輔助導引件(30)，該至少一輔助導引件沿著該本體(22)平行配置於由測試中的裝置(26)所定義之一平面並設有複數個合適的導向孔(30A)且每一導向孔中滑過一個垂直接觸探針(21)，該輔助導引件(30)定義出一包含該至少一孔道(28)之一端部之間隙(31A)，該至少一孔道(28)之該端部係為該垂直接觸探針(21)之該本體(22)之一關鍵部(28A)，該關鍵部(28A)為在該本體(22)中更傾向於斷裂之一區域，該關鍵部(28A)設置在該間隙(31A)中，使其相對於該本體(22)其他部分承受低彎曲應力或甚至不承受彎曲應力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之測試頭(20)，其具有與該些垂直接觸探針相對應之複數個接觸頭(24)，該些接觸頭在一接觸面(27A)固定耦合至一支撐體(27)，其中該輔助導引件(30)與該支撐體(27)定義出該間隙(31A)，且在該輔助導引件(30)及由測試中之該裝置(26)所定義之該平面之間定義出另一間隙(31)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之測試頭(20)，其具有至少一下導引件(32)及至少一上導引件(33)，該至少一下導引件(32)及該至少一上導引件(33)平坦且彼此平行並設有相對應之導向孔(32A, 33A)，一相應之垂直接觸探針(21)容置其中，該測試頭具有適於抵靠在一空間變換器(29)之一接觸墊(29A)之一接觸頭(24)，其中該輔助導引件(30)分別與該上導引件(33)或該下導引件(32)定義出包括該至少一孔道(28)之該端部之該間隙(31A, 31B)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之測試頭(20)，其包括另一輔助導引件(34)，該另一輔助導引件(34)沿著該些垂直接觸探針(21)之該本體(22)配置，平行於該下導引件(32)、上導引件(33)及該輔助導引件(30)之平面並設有複數個合適的導向孔(34A)，其中一個垂直接觸探針(21)滑過並分別配置在該輔助導引件(30)及該下導引件(32)或該上導引件(33)之間，該另一輔助導引件(34)分別與該下導引件(32)及該上導引件(33)定義出一額外間隙(31B, 31A)，該額外間隙包括該至少一孔道(28)之另一端部，該另一端部為該垂直接觸探針(21)之該本體(22)之另一關鍵部(28B)，該輔助導引件(30)及該另一輔助導引件(34)之間定義出一另一間隙(34)且該另一間隙不包括該本體(22)之該些關鍵部(28A, 28B)。
  5. 如申請專利範圍第2、3或4項所述之測試頭(20)，其中，該另一間隙(31)具有介於1000 µm及4000 µm之間之一長度(L1)，較佳介於2000 µm及3000 µm之間，且該額外間隙(31B)具有介於100 µm及500 µm之間之長度(L1A, L1B)，較佳介於200 µm及300 µm之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之測試頭(20)，其中，該垂直接觸探針(21)在該本體(22)中沿著該本體之長度包括複數個孔道(28, 28’)，該些孔道彼此平行且定義出該些支柱(22a, 22b, 22c)。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之測試頭(20)，其中，該垂直接觸探針(21)更包括配置在該孔道(28, 28’)內並連接該些支柱(22a, 22b, 22c)之材料架橋(35)以在該本體(22)中彼此定義，該些材料架橋(35)作為一強化元件。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之測試頭(20)，其中，該些材料架橋(35)配置在該間隙(31A, 31B)內或配置在該另一間隙(31)內。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之測試頭，其中，每一垂直接觸探針(21)包括從其側壁(21a, 21b)之一者啟動之至少一突出元件或至少一制動器(23)，該至少一制動器(23)設於對應在相同或接觸該垂直接觸探針(21)之該側壁(21a, 21b)上的一導引件(30, 33)之一導向孔(30A, 33A)之一壁。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之測試頭(20)，其包括複數個不具有孔道之另一垂直接觸探針(21B)且設有孔道(28)之該些垂直接觸探針(21)鄰接在屬於測試中之該裝置(26)之一功率區域之該些接觸墊(26A)，且不具有孔道之該些另一垂直接觸探針(21B)鄰接在屬於測試中之該裝置之一訊號區域之另一接觸墊(26B)，該些接觸墊(26A)相較於另一接觸墊(26B)具有較大尺寸及間距。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之測試頭(20)，其中，不具有孔道之該些另一垂直接觸探針(21B)之探針直徑小於具有孔道之該些垂直接觸探針(21)之探針直徑。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之測試頭(20)，其中，具有孔道之該些垂直接觸探針(21)易於承載一第一訊號，不具有孔道之該些另一垂直接觸探針(21B)易於承載一第二訊號，該第一訊號特別是供電訊號，該第二訊號特別是輸入/輸出訊號，該第一訊號之電流值高於該第二訊號之電流值。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之測試頭(20)，其中，設有孔道(28)之該些垂直接觸探針(21)及不具有孔道之該些另一垂直接觸探針(21B)具有相同長度。
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