TW202206827A - 探針頭的接觸探針 - Google Patents

Abstract

一種用於電子裝置的測試設備的探針頭的接觸探針（30），包括一本體部（30C），沿著各自端部之間的一縱向發展軸（HH）延伸，配置成實現與適當的多個接觸結構的接觸，至少一端部（30A）包括一周圍突出元件（32），從該端部（30A）的一基部（31）開始突出，而配置成定義一中空部（34），該中空部（34）在基部（31）的一表面具有一基座（33），且由該周圍突出元件（32）所圍繞，該周圍突出元件（32）是配置成穿入該些接觸結構。

Description

探針頭的接觸探針

本發明是關於一種接觸頭的接觸探針。

本發明特別是，但非唯一，關於一種用於整合在晶圓上的電子裝置的測試設備的接觸頭的接觸探針，以下撰寫是參考本應用領域進行，其唯一目的是簡化說明。

已知，探針頭基本上是一種裝置，其配置成將一微結構（特別是整合在晶圓上的電子裝置）的多個接觸墊與執行其功能測試（特別是電性測試或一般測試）的測試設備的多個相應通道電性連接。

在積體裝置上執行測試對於及早在生產階段檢測及隔離有缺陷的裝置特別有用。因此，探針頭用於整合在晶圓上的裝置的電性測試，通常在切割及將它們組裝至晶片封裝之前。

探針頭通常包括具有良好電性、機械性的特殊合金多線所形成的多個接觸元件或接觸探針，並為了對應待測裝置的多個接觸墊設置有至少一接觸部。

這種形式的探針頭通常稱為「垂直探針頭」，其基本上包括由至少一對板或引導件保持的多個接觸探針，該至少一對板或引導件本質上為板狀且彼此平行。該些引導件配備有合適的引導孔且配置成彼此間具有一特定距離，以為接觸探針的移動或可能的形變保留一自由空間或氣隙。特別是，該對引導件包括一上引導件及一下引導件，兩者設置有各自的引導孔，接觸探針在該些引導孔內軸向滑動。

探針頭的接觸探針與待測裝置的接觸墊之間的良好連接是由探針頭在及其本身的裝置上的壓力來確保，在按壓接觸期間，在上、下引導件中所形成的引導孔中可移動的接觸探針在兩引導件之間的氣隙內彎曲，並且在該些引導孔內滑動。

此外，可以透過探針本身或其引導件的適當配置來促進接觸探針在氣隙內的彎曲，如圖1所示，為了圖式簡明起見，僅顯示通常包括多個探針的探針頭的其中一個接觸探針，所示的該探針頭形式即為所謂的「位移板探針頭」。

特別是，圖1顯示一種探針頭10包括至少一上板或上引導件12，及一下板或下引導件13，其等具有各自的上引導孔12A及下引導孔13A，至少一接觸探針1在其中滑動。

接觸探針1具有至少一接觸端或接觸尖端1A。這裡指出的端、尖端、及以下的端部等詞，並不必要為尖銳的。特別是，接觸尖端1A鄰接在整合在半導體晶圓15’的待測裝置15的接觸墊15A上，進而實現探針頭做為其一終端元件的測試設備（未繪示）及待測裝置之間的機械及電性接觸。

在某些例子中，接觸探針被牢固地固定至其本身探針頭的上引導件：這種探針頭被稱為「封閉式探針頭」。

或者，接觸探針沒有被牢固地固定在探針頭內，而是透過一微接觸電路板介接至一電路板：這種探針頭被稱為「非封閉式探針頭」。微接觸電路板通常稱作「空間轉換器」，因為除了與探針相接觸，微接觸電路板可相對於待測裝置的接觸墊（與製造技術有關）來將與探針相接觸的接觸墊空間重新分布，特別是放鬆其自身的墊的中心的距離約束。

在此情況下，如圖1所示，接觸探針1具有額外的一接觸尖端1B，通常稱之為接觸頭，其朝向空間轉換器16的多個接觸墊16A。類似地，探針及空間轉換器之間的適當電性連接是由接觸探針1的接觸頭1B在空間轉換器16的接觸墊16A上的壓力來確保。

如先前所述，上引導件12及下引導件13適於以氣隙17分開，氣隙17允許接觸探針1形變，並允許接觸探針1的接觸頭或接觸尖端分別與待測裝置15及空間轉換器16的接觸墊接觸。製造接觸探針1的材料是選自在測試期間能夠給予探針需要的彈性及允許彈性形變（亦稱為彎曲）的材料。

在某些應用中，積體裝置測試並非在本質上平面的結構執行，例如接觸墊，而是在三維接觸結構上，三維接觸結構的形狀為導體材料的球，稱為凸塊，或金屬柱（特別是銅），稱為凸柱，其突出自待測裝置的一表面。

在這個例子中，優選使用常稱為彈簧針的特定接觸探針，如圖2示意性所示。

彈簧針20基本上包括本體20C，形狀為根據彈簧針20的縱向發展軸（對應圖2局部參考系的z軸）自其兩端部的端點延伸的柱體，類似先前指出的，彈簧針20的接觸尖端20A及接觸頭20B的延伸。如前所述，接觸尖端20A配置成鄰接在待測裝置上，特別是在該裝置的凸塊或凸柱上，而接觸頭20B是配製成鄰接在實現測試設備接觸的電路板上。

適當地，彈簧針20的本體20C包括至少一殼體25A，用於容置連接至該接觸尖端20A的彈簧元件25，其形成在彈簧針20的本體20C的開口20D處，且在接觸尖端20A於待測裝置的凸部或凸柱的按壓接觸期間，能在本體20C內移動以進一步增加測試期間待測裝置施加於其上的推進力。

為了確保彈簧針及待測裝置的三維接觸結構（特別是凸塊或凸柱）之間的適當連接，已知可將彈簧針20的接觸尖端20A的一端部22製造成具有一或多個突出元件，如圖2示意性所示的多個突釘。這種型式的形狀稱為「皇冠型」且被用來確保彈簧針20的接觸尖端20A部分穿透至三維接觸結構（如凸塊或凸柱）的材料內，以提升與該些元件接觸時期望的電性接觸。

用來製造端部22、且可能更複雜的其它形狀，亦基於確保其部分穿透至三維接觸結構（如凸塊或凸柱）的目的。亦可使用彈簧針來達成與待測裝置的接觸墊的接觸，例如，在一種情況中，應該適當確保接觸尖端20A穿透進在該些墊表面上可能形成的氧化層或者灰塵，而因此確實確保彈簧針20的接觸尖端20A的接觸部22及待測裝置的接觸墊之間的接觸。

該些彈簧針的接觸尖端的特別形狀，以及經由穿透進三維接觸結構的材料或覆蓋接觸墊的層的操作機制，不利於彈簧針的端部材料的保留，其需要定時或頻繁地清潔操作，在已知技術中，這通常是經由與砂布接觸（即與彈簧針的接觸尖端的端部接觸）來執行並而在與砂布接觸時導致了材料的磨損，如彈簧針的接觸尖端的端部的材料。

然而，在效能嚴重惡化以前，彈簧針可進行的清潔操作數量非常有限。確實，接觸尖端上的特別形狀（例如存在能夠穿透進三維接觸結構或覆蓋接觸墊的材料的一或多個元件，如多個突釘）在彈簧針的縱向發展軸z沒有固定的橫截面，且當與砂布接觸而緩慢消磨他們時，快速消磨它們的效能。

彈簧針的接觸尖端的端部的該些特別形狀（它們沿著z軸並沒有固定截面）有時導致與三維接觸結構或與接觸墊的不均勻接觸，從第一次的操作開始，這可能影響彈簧針及待測裝置之間適當的電性連接。

本發明的技術問題是提供一種在接觸尖端具有至少一端部的接觸探針，接觸尖端的形狀能夠確保其穿透進製造三維接觸元件、或覆蓋於待測裝置接觸墊表層的材料，並且能夠承受多次清潔操作仍維持固定效能，以克服仍然影響著依現有技術所製造的接觸探針的限制及缺點。

本發明蘊含的方案思想是提供一種接觸探針，其具有一接觸尖端，該接觸尖端相對於其基部配置有至少一周圍突出元件，以在接觸尖端中定義出至少一中空部，並得以促進接觸尖端穿入待測裝置的接觸結構，例如是凸塊或凸柱的三維結構，或平面結構，例如是表層可能被氧化層或灰塵覆蓋的墊。

基於上述方案思想，上述的技術問題是透過一種用於電子裝置的測試設備的探針頭的接觸探針來解決，其包括一本體部，沿著各自端部之間的一縱向發展軸延伸，配置成實現與適當的多個接觸結構的接觸，其特徵在於，至少一端部包括：一周圍突出元件，從該端部的一基部開始突出，該端部配置成定義一中空部，該中空部在基部的一表面具有一基座，且由該周圍突出元件所圍繞，該周圍突出元件是配置成穿入該些接觸結構。

更特別地，本發明包括以下附加或可選特徵，若必要，可單獨或組合使用。

根據本發明的一種觀點，該周圍突出元件可在該接觸探針的該端部的整個周圍連續延伸。

特別地，該周圍突出元件可在該接觸探針的該端部的周圍不連續延伸，並包括多個單一突出元件。

根據本發明的此種觀點，該些單一突出元件可形成在該接觸探針的該端部的側壁。

特別地，該些單一突出元件可形成在該接觸探針的該端部的側邊。

該些單一突出元件可為L型且形成在側邊以沿著與該接觸探針的該端部的連續壁延伸。

根據本發明的另一種觀點，該周圍突出元件可包括多個單一突出元件，形成在該接觸探針的該端部的側壁，及／或多個單一突出元件，形成在該接觸探針的該端部的側邊，及／或L型的多個單一突出元件且形成在側邊以沿著與該接觸探針的該端部的連續壁延伸。

此外，根據本發明的另一種觀點，該端部可僅以單一材料製造，優選是金屬材料。

或者，該端部可由多個導體層構成的一多層膜來製造，該些導電層為相同金屬材料或不同金屬材料。

根據本發明的另一種觀點，該些導體層的該些導體層可在該周圍突出元件處具有不同的高度。

特別地，該些導體層可具有向該中空部的該方向逐漸遞增或遞減的高度。

根據本發明的再一種觀點，該些導體層的至少一層可以一第二導體材料製造，該第二導體材料具有較一第一導體材料的硬度高的硬度，該第一導體材料形成該端部的該些導體層的剩餘部分。

特別地，該至少一層相對該端部的該些剩餘導體層突出，例如其值介於2微米至50微米的一高度。

根據本發明的另一種觀點，該端部的該中空部的該基座可具有不規則或不平坦的形狀，優選是包括浮雕部。

此外，該周圍突出元件可具有介於5微米至30微米變化的一厚度。

再根據本發明的另一種觀點，該周圍突出元件可具有根據介於10微米至200微米變動的該縱向發展軸而為的一尺寸，優選為該端部的該縱向發展軸的尺寸的15～80%。

此外，該接觸探針可具有一方形截面，其具有介於10微米至80微米之間的側邊。

根據本發明的另一種觀點，該端部包括，位於該周圍突出元件處的一第二導體材料的至少一塗佈層，該第二導體材料具有較形成該端部的第一導體材料的硬度更高的硬度。

特別地，該第一導體材料可為金屬或金屬合金，選自鎳或其合金、銅或其合金、鈀或其合金、鈷或其合金，更優選是鈀鈷合金；該第二導體材料可為金屬或金屬合金，選自銠或其合金、鉑或其合金、銥或其金屬合金，更優選是銠。

根據本發明的另一種觀點，該塗佈層可設置在由該周圍突出元件定義在該端部的該中空部。

適當地，該接觸探針可選自彈簧針探針或垂直探針兩者之一。

此外，該端部可為配置成接觸一待測裝置的接觸結構的一接觸尖端。

該接觸結構可為一種三維接觸結構，優選是凸塊或凸柱，或平面接觸結構，優選是被氧化層或灰塵覆蓋的接觸墊。

本發明的技術問題已透過一種電子裝置的測試設備的探針頭解決，探針頭包括多個上述使用的接觸探針。

下述說明其實施例，其為指示性而非限制性的例子，參考圖式，本發明的接觸探針的該些特徵及優點將更明顯。

參考該些圖式，特別是圖3，其說明用於整合在晶圓上的電子裝置的測試設備的探針頭的接觸探針，全文以元件符號30表示。

值得注意的是，這些圖式代表本發明接觸探針的示意圖，並非按比例繪製，而是繪製成強調本發明的重要特徵。此外，在這些圖式中，不同的元件以示意性方式描繪，它們的形狀可依照所需要的應用而變化。

特別地，結合先前技術可知，接觸探針30是用於整合在晶圓上的待測裝置及測試設備（未示於圖式）之間的電性連接，包括一本體部30C、及一第一端部30A、及一第二端部30B（通常分別稱為接觸尖端30A及接觸尖端30B），接觸尖端30A配置成鄰接在待測裝置的接觸結構上，接觸尖端30B配置成介接至電路板，該電路板配置成與測試設備接觸。

接觸探針30可為一垂直接觸探針或一彈簧針式探針；本質上在縱向發展軸HH（設置成如圖3的局部參考系的z軸）延伸，優選具有如示意性的例子所示的矩形截面。

在一實施例中，本體部30C具有縱向尺寸LC，縱向即根據軸HH，介於70微米至7000微米之間，該接觸尖端30具有橫向尺寸LA介於12微米至1000微米，接觸頭30B具有縱向尺寸LB，介於20微米至2000微米。

根據本發明的一種觀點，接觸探針30（特別是接觸尖端30A）的至少一端部包括一基部31及自該基部31起突出的一周圍突出元件32。一中空部34在基部31的一上表面（根據圖中的局部參考系）具有一基座33，且被周圍突出元件32圍繞，中空部34因此定義於接觸尖端30A中。

特別地，周圍突出元件32自基座33開始（即自基部31開始）延伸，根據接觸探針30的縱向發展軸HH，以與本體部30C相反的方向，延伸介於10微米至150微米的一縱向尺寸L1，即等同於接觸尖端30A的縱向尺寸LA的15%～85%。因此，本體部30C、基部31、及周圍突出元件32沿著軸HH（即根據圖式中的局部參考系的z軸方向）連續設置，且彼此相鄰。在一優選實施例中，如圖中所示，接觸探針30具有一方形截面，該方形截面具有介於10微米至80微米的側邊D。

確實，周圍突出元件32實現了用來與待測裝置（未繪示）的接觸結構接觸的部分。這種接觸結構可為墊或接觸墊，即本質平坦的結構，或三維結構，如凸塊或凸柱。

適當地，周圍突出元件32可至少部分地穿透三維接觸結構，及平坦接觸結構可能存在的表面層（例如覆蓋著接觸墊的氧化層或灰塵），進而確保接觸探針30及待測裝置之間的適當電性接觸。

接觸探針30的接觸尖端30A本質上包括周圍突出元件32，具有一管狀，在圖中的示例是一方形截面管。顯然，可將接觸探針30及其接觸尖端30A製造成具有不同的截面，例如根據需要，製造成圓形或方形截面。

由申請人所進行的測試突顯到，藉助於周圍突出元件32，接觸探針表現優秀的穿透力，此外，更對於測試操作而言，減少中空部34內部材料的累積，特別是三維接觸結構材料的累積。

此外，值得一提的是，形成接觸尖端30A的真實接觸部的周圍突出元件32在縱軸HH具有一固定截面，其本質上不會隨著時間變化，即使例如砂布的磨擦或碰觸的清潔操作後。因此，接觸探針30在幾次清潔操作後仍表現相同的效能，進而具有長久的使用壽命。

適當地，根據本發明的圖3所示的實施例，周圍突出元件32在接觸探針30（特別是接觸尖端30A）的整個周圍或圓周延伸，即，其繞著本質為一圓環狀的側壁連續繞，根據圖中所示的實施例具有一方形截面。

幾種其它替代實施例中的周圍突出元件32亦可，例如圖4A～4D中所示，其僅顯示接觸探針30的接觸尖端30A。

特別地，根據圖4A所示的第一實施例，周圍突出元件32是連續的圓環形，其自基部31開始延伸，繞行其整個圓周，並在其中定義接觸尖端30A的中空部34，其本質上對應圖3所示的例子。

根據圖4B示意性所示於的替代實施例，周圍突出元件32是有中斷的，特別是在轉角處。據此，周圍突出元件32是以多個單一突出元件32a～32d構成，設置在接觸探針30的接觸尖端30A的壁的位置且僅靠著該些壁延伸，而不包括該些轉角。在一優選實施例中，如圖4B所示，單一突出元件32a～32d在接觸尖端30A的側壁的中央部延伸，具有橫向尺寸Lt，該尺寸本質上彼此相同，進而形成本質上為對稱的周圍突出元件32。顯然，可以將單一突出元件32a～32d製造成具有不同的橫向尺寸，並且以任何方式設置在接觸探針30的接觸尖端30A的側壁。亦可提供有一周圍突出元件32，包括多個單一突出元件，其等僅位在接觸尖端30A側壁某些位置而不是全部，可能在鄰近且彼此相對的兩個壁上。

根據額外的替代實施例，如圖4C示意性所示，周圍突出元件32被等長地中斷開，特別是在接觸探針30的接觸尖端30A的側壁的中央部。據此，周圍突出元件32是以多個設置在接觸尖端30A的側邊的單一突出元件32a～32d構成。在一優選實施例中，如圖4C所示，單一突出元件32a～32d具有面積相同的方形截面。也可以將單一突出元件32a～32d製造成具有不同形狀或尺寸的截面，例如矩形，或者提供包括單一突出元件一周圍突出元件32，單一突出元件僅位在某些而非全部側邊，甚至可能僅位在兩側邊，該些側邊相鄰且彼此相對。

或者，如圖4D示意性所示，中斷的周圍突出元件32包括L形的單一突出元件32a～32b，設置在接觸探針30的接觸尖端30a的側邊。在該圖的例子中，單一突出元件32a～32b是L形、具有等長的雙臂、且延伸超過接觸尖端30A的兩相鄰側壁的一半，該些元件的數量為兩個且設置在相對的側邊。也可以將單一突出元件32a～32b製造成L形、但不等長的雙臂、或為其提供數個（大於兩個）L形的單一突出元件，例如在接觸探針30的接觸尖端30A的四個側邊的四個L形單一突出元件。

此外，也可以提供圖4B～4D所示的不同的替代實施例中的該些中斷的周圍突出元件32的組合，例如，經由圖4B及圖4C所示的替代實施例的組合，由同時設置在接觸尖端30A的兩個側壁及其側邊的單一突出元件來塑造城堡的城垛。藉由圖4B及圖4D的替代實施例的組合，也可以將周圍突出元件32製造成同時包括在接觸尖端30A的兩個側壁上的單一突出元件及其側邊的L形元件。中斷的周圍突出元件32亦可包括一些設置在側壁的突出元件、一些設置在側邊的突出元件、以及一些設置在側邊的L形元件，尺寸適當，以適於設置在接觸尖端30A的圓周內，以此來結合圖4B、4C、及4D的實施例。

其它的替代實施例中可提供具有數量不同、形狀或配置為對稱或不對稱的單一突出元件，無論如何，其等形成在接觸探針30的接觸尖端30A圓周部，以形成中斷的周圍突出元件32。

要指出的是，在不同的替代實施例中所示的周圍突出元件32，縱使有中斷，仍然能在其中定義出接觸尖端30A的中空部34，其對應接觸尖端30A的基部31的上表面向上延伸至一基座33。

示於圖4A～4B的接觸探針30的接觸尖端30A是以單一種材料製造。特別是，接觸尖端30A是以第一導體材料製造，該第一導體材料是金屬或金屬合金，例如，其可為鎳或其合金，例如：鎳錳合金、鎳鈷合金、或鎳鎢合金，銅或其合金，鈀或其合金，鈷或其合金。在本發明的一優選實施例中，第一導體材料是鈀鈷合金。

在一優選實施例中，接觸尖端30A是單一構件且與接觸探針30的本體部30C以相同的材料製造。還可以提供接觸尖端30A一塗佈材料，例如以低內應力導體合金製造的覆蓋層，例如可提升接觸探針30的接觸尖端30A的機械性能的鎳合金。

接觸探針30亦可經由多個導體層構成的多層膜來形成，該些導體層為相同或不同材料。在此情況下，接觸尖端30A亦可經由多層膜來形成，圖5A～5D示意性所示，該接觸尖端30A對應到圖4A～4D的不同替代實施例中的接觸尖端30A，且特別包括連續的周圍突出元件32（圖5A）或中斷的周圍突出元件32，周圍突出元件32的類型包括設置在接觸尖端30A（圖5B）的側壁的單一突出元件32a～32d，或包括設置在接觸尖端30A（圖5C）的側壁的單一突出元件32a～32d，或包括設置在接觸尖端30A（圖5D）的側壁的單一突出元件32a～32d。在此情況下，要指出的是，基座33包括多層膜，示於圖5A～5D，該基座33為本質上平坦。

可將基座33製造成具有不規則或非平坦的形狀，例如包括浮雕部，如圖6示意性所示。儘管在圖6中接觸尖端30是從多層膜開始製造（因此基座33也是），但縱使接觸尖端30A是以單一材料製造，仍然可獲得具有浮雕部的不規則或不平坦基座33。

有利地，根據本發明，亦可使周圍突出元件32（無論是連續的或中斷的）具有不同的厚度S1、S2，如圖7A～7B所示是中斷的周圍突出元件32，其包括設置在接觸探針30的接觸尖端30A側壁的單一突出元件32a～32d，如圖8A～8B所示是中斷的周圍突出元件32，其包括設置在接觸探針30的接觸尖端30A側邊的單一突出元件32a～32d。在圖式所示的例子中，接觸尖端30A優選是以多層膜製造，該多層膜是形成在單一突出元件32a～32d的一或多個層。

更特別地，周圍突出元件32，特別是其單一突出元件32a～32d可具有介於5微米及30微米之間變化的厚度。

更有利地，可使連續或中斷的周圍突出元件32具有不同高度H1～H3，高度H1～H3從基部31開始突出，如圖9A～9C所示是中斷的周圍突出元件32，其包括設置在接觸探針30的接觸尖端30A的側壁的單一突出元件32a～32d，如圖10A～10B所示是中斷的周圍突出元件32，其包括設置在接觸探針30的接觸尖端30A的側邊的單一突出元件32a～32d。

如先前於連續的周圍突出元件32所示，中斷的周圍突出元件32且特別是單一突出元件32a～32d，亦可具有自10微米至200微米之間變化的高度。

還要指出的是，在冒險修改與待測裝置的三維或平面接觸結構接觸區域的截面之前，將接觸尖端30A製造成具有可觀高度的周圍突出元件32，如圖9C及10C所示，是適合確保可能經歷多次清潔操作的接觸尖端30A，特別是透過砂布或碰觸的清潔操作，從而確保延長接觸探針30的使用壽命。

最後，根據本發明的優選實施例，接觸尖端30A在周圍突出元件32包括至少一第二導體材料的塗佈層，該第二導體材料具有較形成接觸探針30（因此形成接觸尖端30A）的第一導體材料更大的硬度，如圖11A～11C示意性所示，具有連續的周圍突出元件32的替代實施例（圖11A）、具有中斷的周圍突出元件32的替代實施例，特別是包括設置在接觸探針30的接觸尖端30A的側壁的單一突出元件32a～32d的替代實施例（圖11B）、及包括設置在接觸探針30的接觸尖端30A的側邊的單一突出元件32a～32d的替代實施例（圖11C）。

更特別地，第二導體材料是金屬或金屬合金，可為銠或其合金，鉑或其合金，銥或其合金，例如鈀鈷合金、鈀鎳合金、或鎳磷合金。在本發明一優選實施例中，第二導體材料是銠。

適當地，塗佈層35設置在由連續的或中斷的周圍突出元件32定義的接觸元件30A中的中空部34。

據此，除了延緩周圍突出元件32的損耗，從而延長接觸探針30的使用壽命外，高硬度材料的塗佈層35還可減少接觸尖端30A穿入三維或者平面接觸結構期間中空部34內部的材料的累積，特別是在接觸墊的表層中。

根據一替代實施例，由相同或不同材料的多層膜導電層36製造的接觸探針30，且特別是接觸尖端30A，在周圍突出元件32的位置可具有不同高度的層，具有向中空部34的方向遞增或遞減高度值。

更特別地，將圖12A和圖12B的截面對應於沿著探針30的縱向發展軸HH設置的平面

，並穿過設置在接觸尖端30A的相對壁上的兩個單一突出元件的中心的截面，如圖11B所示，在這個例子中，各單一突出元件包括不同高度（分別為H61、H62、H63）的三個導電層，其等可具有從外圍向中空部34逐漸減小的值，如圖12A所示，或逐漸增大的值，如圖12B所示。

需要指出的是，本發明的接觸接觸件30的接觸尖端30A的替代實施例增加了其周圍突出元件32的穿透能力，特別是單一突出元件32a～32d的穿透能力，特別是在測試操作期間，減少了在三維接觸結構上累積在接觸元件30A上的不需要的殘餘材料的數量。

藉由使接觸尖端30A的周圍突出元件32（特別是單一突出元件32a～32d）的至少一層形成更高的層，以及藉由具有高硬度的第二導體材料，特別是銠，從而形成設置在中空部34處的塗佈層35，即在具有逐漸增加的高度的導電層的情況下，如圖13A和13B所示，可以進一步提高接觸尖端30A的穿透能力，並減少可能的累積材料。

更特別地，塗佈層35可以沿整個接觸尖端30A發展，如圖13A所示（也可能在接觸探針30中的其它地方繼續延續）或僅在中空部34處形成，如圖13B所示。

優選地，在這種情況下，塗佈層35被製成相對於其它層突出，從而形成周圍突出元件32，或單一突出元件32a～32d，突出部分數值為2微米到50微米變化的高度H6。

適當地，該接觸尖端30A可被用來製造垂直接觸探針或彈簧針型探針的端部。

基本上，具有配備周圍突出元件的接觸尖端的接觸探針確保了與待測裝置的接觸結構的適當接觸，接觸結構特別是三維接觸結構，例如凸塊或凸柱，以及平面接觸結構，例如墊，且特別確保了當覆蓋氧化層或灰塵時，該接觸探針確實有適當穿透。

有利地，包括該周圍突出元件的接觸尖端，在本身的接觸探針的縱向發展軸有保持不變的截面，並且也進一步確保其在多次清潔操作後，具有恆定的效能。適當地，該周圍突出元件可具有適於製造會「持續耗損」的尖端的尺寸，並且特別有利於製作所謂彈簧針探針的接觸探針。

要進一步指出的是，包括連續的、或不連續的周圍突出元件的接觸尖端還可以進一步由適於使尖端本身的穿透能力最大化的多層膜材料製成，以及確保材料保留的最小化，特別是進一步確保穿透到三維接觸結構或在平面接觸結構（例如待測裝置的墊）上可能的氧化層中。適當地，該接觸尖端在周圍突出元件的位置亦可配備有第二導體材料的塗佈層，該第二導體材料具有較形成接觸探針（也因此是形成接觸尖端）的第一導體材料的硬度更大的硬度，優選設置在定義在接觸尖端中的中空部，該塗佈層延緩周圍突出元件的消耗並因此延長接觸探針的使用壽命，同時可在其穿透待測裝置的接觸結構期間減少接觸尖端的中空部內的材料累積。

適當地，周圍突出元件，或其單一突出元件，可由多個不同高度的導電層構成，較高的層優選是由第二半導體材料構成並設置在中空部，以增加周圍突出元件或構成它的單一突出元件的穿透能力，同時限制其隨著時間的耗損，並因此得以減少的接觸尖端的中空部內的材料累積。

顯然，本領域技術人員為滿足特定的需求及規格，可針對上述接觸探針實現多種修飾與變化，所有這些修飾與變化都包括在由以下申請專利範圍所界定的本發明範圍內。

例如，可將不同的圖式說明的實施例組合，以一步一步地達成廣為使用的彈簧針尖端的皇冠型，同時當接觸砂布時進一步確保截面不變，並減少待測裝置測試後殘留在接觸原狀內的任何材料。特別地，可使接觸尖端配備有同時位在該接觸探針側壁及其側邊的包括單一突出元件的周圍突出元件，以及配備有浮雕的基座。

進一步地，可以多層膜來製造接觸探針，也可僅用一種材料製造接觸尖端，反之亦然。

最後，可使用上述多個實施例中的任一實施例來完成探針的接觸頭，即，組態成接觸用於與測試設備連接的空間轉換器（一般而言是電路板）的端部。

[先前技術] 1:接觸探針 1A:接觸尖端 1B:接觸尖端、或接觸頭 10:探針頭 12:上引導件 12A:上引導孔 13:下引導件 13A:下引導孔 15:待測裝置 15’:半導體晶圓 15A:接觸墊 16:空間轉換器 16A:接觸墊 17:氣隙 20:彈簧針 20A:接觸尖端 20B:接觸頭 20C:本體 20D:開口 22:端部 25:彈簧元件 25A:殼體 [本發明] 30:接觸探針 30A、30B:端部 30C:本體部 31:基部 32:周圍突出元件 32a～32d:單一突出元件 33:基座 34:中空部 35:塗佈層 36:導體層 D:側邊 HH:縱向發展軸 H1～H3、H5:高度 H61～H63:高度 L1:尺寸 LA、LB、LC、Lt:尺寸 S1、S2:厚度

:平面

圖1示意性地顯示習知技術中具有垂直探針的探針頭。 圖2示意性地顯示習知技術中彈簧針式的垂直探針。 圖3示意性地顯示根據本發明一實施例的觸探針的部分透視圖。 圖4A～4D、5A～5D、7A～7B、8A～8B、9A～9C、10A～10C、及11A～11C示意性地顯示根據本發明一替代實施例的接觸探針的透視圖。 圖12A～12B及13A～13B示意性地顯示根據本發明多個額外替代實施例的接觸探針的剖面圖。

30:接觸探針

30A、30B:端部

30C:本體部

31:基部

32:周圍突出元件

33:基座

34:中空部

HH:縱向發展軸

L1:尺寸

LA、LB、LC:尺寸

Claims (30)

1. 一種用於電子裝置的測試設備的探針頭的接觸探針（30），包括一本體部（30C），沿著各自端部之間的一縱向發展軸（HH）延伸，配置成實現與適當的多個接觸結構的接觸，其特徵在於，至少一端部（30A）包括：一周圍突出元件（32），從該端部（30A）的一基部（31）開始突出，配置成定義一中空部（34），該中空部（34）在基部（31）的一表面具有一基座（33），且由該周圍突出元件（32）所圍繞，該周圍突出元件（32）是配置成穿入該些接觸結構。
2. 如請求項1所述的接觸探針，其中，該周圍突出元件（32）在該接觸探針（30）的該端部（30A）的整個周圍連續延伸。
3. 如請求項1所述的接觸探針，其中，該周圍突出元件（32）在該接觸探針（30）的該端部（30A）的周圍不連續延伸，並包括多個單一突出元件（32a～32d）。
4. 如請求項3所述的接觸探針，其中，該些單一突出元件（32a～32d）是形成在該接觸探針（30）的該端部（30A）的側壁。
5. 如請求項3所述的接觸探針，其中，該些單一突出元件（32a～32d）是形成在該接觸探針（30）的該端部（30A）的側邊。
6. 如請求項3所述的接觸探針，其中，該些單一突出元件（32a～32b）為L型且形成在側邊以沿著與該接觸探針（30）的該端部（30A）的連續壁延伸。
7. 如請求項3所述的接觸探針，其中，該周圍突出元件（32）包括多個單一突出元件（32a～32d），形成在該接觸探針（30）的該端部（30A）的側壁，及／或多個單一突出元件（32a～32d），形成在該接觸探針（30）的該端部（30A）的側邊，及／或L型的多個單一突出元件（32a～32d）且形成在側邊以沿著與該接觸探針（30）的該端部（30A）的連續壁延伸。
8. 如請求項1所述的接觸探針，其中，該端部（30A）是僅以單一材料製造。
9. 如請求項8所述的接觸探針，其中，該端部（30A）是以金屬材料製造。
10. 如請求項1所述的接觸探針，其中，該端部（30A）是由多個導體層構成的一多層膜來製造，該些導電層為相同金屬材料或不同金屬材料。
11. 如請求項10所述的接觸探針，其中，該些導體層的該些導體層（36）在該周圍突出元件（32）處具有不同的高度。
12. 如請求項11所述的接觸探針，其中，該些導體層（36）具有向該中空部（34）的該方向逐漸遞增或遞減的高度（H61、H62、H63）。
13. 如請求項11所述的接觸探針，其中，該些導體層（36）的至少一層（35）是以一第二導體材料製造，該第二導體材料具有較一第一導體材料的硬度高的硬度，該第一導體材料形成該端部（30A）的該些導體層（36）的剩餘部分。
14. 如請求項13所述的接觸探針，其中，該至少一層（35）相對該端部（30A）的該些剩餘導體層（36）突出。
15. 如請求項14所述的接觸探針，其中，該至少一層（35）突出一高度（H5），其值介於2微米至50微米。
16. 如請求項1所述的接觸探針，其中，該端部（30A）的該中空部（34）的該基座（33）具有不規則或不平坦的形狀，包括浮雕部。
17. 如請求項1所述的接觸探針，其中，該周圍突出元件（32）具有介於5微米至30微米變化的一厚度。
18. 如請求項1所述的接觸探針，其中，該周圍突出元件（32）具有根據介於10微米至200微米變動的該縱向發展軸（HH）而為的一尺寸（L1）。
19. 如請求項18所述的接觸探針，其中，該周圍突出元件（32）具有一尺寸（L1），為該端部（30A）的該縱向發展軸（HH）尺寸（LA）的15～80%。
20. 如請求項1所述的接觸探針，更具有一方形截面，其具有介於10微米至80微米之間的側邊（D）。
21. 如請求項9所述的接觸探針，其中，該端部（30A）包括，位於該周圍突出元件（32）處的一第二導體材料的至少一塗佈層（35），該第二導體材料具有較形成該端部（30A）的第一導體材料的硬度更高的硬度。
22. 如請求項13所述的接觸探針，其中，該第一導體材料是金屬或金屬合金，選自鎳或其合金、銅或其合金、鈀或其合金、鈷或其合金；該第二導體材料是金屬或金屬合金，選自銠或其合金、鉑或其合金、銥或其金屬合金。
23. 如請求項21所述的接觸探針，其中，該第一導體材料是金屬或金屬合金，選自鎳或其合金、銅或其合金、鈀或其合金、鈷或其合金；該第二導體材料是金屬或金屬合金，選自銠或其合金、鉑或其合金、銥或其金屬合金。
24. 如請求項23所述的接觸探針，其中，該塗佈層（35）設置在由該周圍突出元件（32）定義在該端部（30A）的該中空部（34）。
25. 如請求項1所述的接觸探針，其中，該接觸探針為彈簧針探針或垂直探針。
26. 如請求項1所述的接觸探針，其中，該端部（30A）是配置成接觸一待測裝置的接觸結構的一接觸尖端（30A）。
27. 如請求項1所述的接觸探針，其中，該接觸結構是選自三維接觸結構或平面接觸結構兩者之一。
28. 如請求項27所述的接觸探針，其中，該接觸結構是選自凸塊（bump）或凸柱（pillar）兩者之一的三維接觸結構。
29. 如請求項27所述的接觸探針，其中，該接觸結構是選自接觸墊或被氧化層或灰塵覆蓋的接觸墊兩者之一。
30. 一種用於電子裝置的測試設備的探針頭，其特徵在於，其包括多個接觸探針（30），各接觸探針是使用如前述任一請求項中的接觸探針。

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