TW202223419A - 接觸探針與金屬化導孔之間的接觸經改善的探針頭 - Google Patents

接觸探針與金屬化導孔之間的接觸經改善的探針頭 Download PDF

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Abstract

本揭露涉及一種用於測試待測裝置的操作的探針頭(20)，該探針頭(20)包括複數接觸探針(10)，包括一主體(10’)，該主體(10’)在相應的端部(10a, 10b)之間沿一縱軸(H-H)延伸，適於接觸相應的接觸墊且具有實質上為方形或矩形的一橫截面，以及至少一引導件(40’)，位於一平面(α)上且設置有導孔(40’h)，用於滑動地容置該接觸探針(10)，該導孔(40’h)具有實質上為方形或矩形的一橫截面。適當地，在該引導件(40’)的該平面(α)上，該導孔(40’h)的該橫截面及容置在其中的該接觸探針(10)的該橫截面環繞該縱軸(H-H)相對於彼此旋轉，且相對於在該平面(α)上的一參考系統(x-y)具有各自不同的方向，使得該主體(10’)的至少一邊緣(S)與該導孔(40’h)的一對應壁(W)機械干涉。此外，該探針頭(20)包括一導電部(21)，形成於該引導件(40’)上及/或形成於該探針頭(20)的另一引導件(40”)上，該另一引導件(40”)包括相應的導孔(40”h)，該導電部(21)包含至少一組(40’h’, 40”h’)的導孔(40’h, 40”h)，並且適於接觸及短路一對應組的接觸探針，該接觸探針容置於該孔組(40’h’, 40”h’)中且適於承載一特定類型訊號。

Description

接觸探針與金屬化導孔之間的接觸經改善的探針頭
本揭露涉及一種用於測試集成在半導體晶圓上之電子裝置的探針頭。下文所述係參考此領域之應用，且僅以簡化說明為目的。
眾所周知，探針頭本質上為一種電子裝置，適於將微結構的複數接觸墊(特別是集成在半導體晶圓上之電子裝置)與進行其功能測試的測試設備的對應通道電性連接。
該測試對於在生產階段及早檢測和隔離有瑕疵的電路特別有用。因此，一般情況下，探針頭用於在晶圓切割並組裝於晶片包封(containment package)之前測試集成在晶圓上的電路。
探針頭主要包括由至少一對實質上為板狀且彼此平行的支撐件或引導件所保持的複數可移動接觸探針。該板狀支撐件設有合適的導孔，並相互間隔一定距離，以便為接觸探針的移動和可能的變形留出自由區域(free area)或氣隙，這些接觸探針通常由具有良好電性和機械性質的特殊合金線所製成。
接觸探針通常在第一端部和第二端部之間延伸，第一端部適於接觸待測裝置的接觸墊，第二端部適於接觸空間變換器(space transformer)或與探針頭相關的印刷電路板(PCB)。
垂直探針頭之正確操作基本上係與兩個參數相關聯：接觸探針之垂直移動(超程(overtravel))和該接觸探針之接觸尖端之水平移動(擦刮(scrub))。所有的這些特性都應在探針頭的製造步驟中進行評估和校準，並且應始終確保探針與待測裝置之間的適當電性連接。
於越來越多的應用中，例如在高頻應用中，探針頭的至少一引導件具有導電部(特別是金屬化層)，目的是將特定的接觸探針組彼此電性連接(即短路)，從而為該探針組形成共導電平面。如此一來，可以提高探針頭的頻率性能，並承載具低雜訊的高頻訊號。
為了在接觸探針與該導電部之間獲得良好的電性連接，通常還提供金屬化層於容納待短路探針的導孔的壁。在這種情況下，在裝置的測試過程中，接觸探針與引導件的導電部之間的電性連接是透過接觸探針的壁與金屬化導孔的壁之間的滑動接觸所發生的。
然而，眾所周知，通常不可能確保探針與金屬化層之間的有效電性連接，從而對探針頭的整體性能造成不可接受地受限。換句話說，並非總能確保接觸探針與導孔壁之間的適當滑動接觸，因此探針頭的高頻性能往往受到限制。
本發明之技術問題是提供一種接觸探針，具有功能性和結構特徵，以克服仍然影響已知解決方案的限制和缺點，特別是可確保接觸探針與容置它們的導孔壁之間的最佳滑動接觸。
蘊含本發明的解決思路是提供一種具有導孔的探針頭，該導孔相對於容置其中的接觸探針適當地旋轉，以確保探針主體(特別是其至少一邊緣)與導孔壁(特別是金屬化壁)之間的有效接觸。特別是，接觸探針和導孔的橫截面之相對旋轉使它們相對於引導件的平面呈現各自不同的方向，使得旋轉的導孔與容納在其中的接觸探針在電子裝置的測試過程中發生機械干涉。由於所採用的配置，在測試階段的探針移動過程中始終確保與導孔的金屬化壁滑動接觸，即使引導件存在移動也是如此。特別是，在保持探針與孔的常規尺寸比的情況下，接觸非常有效，而不具有連結問題，確保探針的滑動和滑動接觸，探針主體的邊緣始終保持與洞壁接觸。
基於此解決思路，上述技術問題透過一種用於測試待測裝置的操作的探針頭來解決，該探針頭包括複數接觸探針，包括一主體，該主體在相應的端部之間沿一縱軸延伸，適於接觸相應的接觸墊且具有實質上為方形或矩形的一橫截面，以及至少一引導件，位於一平面上且設置有導孔，用於滑動地容置該接觸探針，該導孔具有實質上為方形或矩形的一橫截面，其中，在該引導件的該平面上，該導孔的該橫截面及容置在其中的該接觸探針的該橫截面環繞該縱軸相對於彼此旋轉，且相對於在該平面上的一參考系統具有各自不同的方向，使得該主體的至少一邊緣與該導孔的一對應壁機械干涉；以及其中該探針頭更包括一導電部，形成於該引導件上及/或形成於該探針頭的另一引導件上，該另一引導件包括相應的導孔，該導電部包含至少一組的導孔，並且組態成接觸及短路一對應組的接觸探針，該接觸探針容置於該孔組中且適於承載一特定類型訊號。
如此一來，電性接觸得到改善。較佳地，包括導電板的引導件也是具有旋轉孔的引導件，但不排除探針頭還可以包括另一引導件，其孔如所示為適當地旋轉。根據本揭露，具有至少一引導件設置有導電部和至少一引導件設置有旋轉孔，其可以是相同的或者不同的引導件。
更特別的是，本發明包括以下附加的和選擇性的特徵，如果需要可以單獨地或組合地採用。
根據本發明之一態樣，該探針主體的所有邊緣都可以與該導孔的該對應壁機械干涉。
根據本發明之另一態樣，該導孔的該橫截面與該接觸探針的該橫截面可具有相同形狀，該形狀選自由不同尺寸的方形或矩形。
根據本發明之另一態樣，該導孔可相對於該接觸探針旋轉一角度，該角度在5 o至30 o之間。
根據本發明之另一態樣，該至少一導電部可覆蓋該孔組的該導孔的至少一壁的至少一部份，因此形成一金屬化部分，且該探針主體的該邊緣適於接觸該金屬化部分。
較佳地，該導孔的整個壁可被該導電部覆蓋。
根據本發明之另一態樣，該引導件可為該探針頭的一下引導件，即是在進行測試時最接近待測裝置的引導件。
根據本發明之另一態樣，該探針頭可更包括一上引導件，與該下引導件相隔一氣隙(air gap)且設置有相應的導孔，當測試進行時，該下引導件最靠近該待測裝置。
更特別的是，該下引導件及該上引導件可彼此移位，導致該接觸探針的一第一端部相對於與該第一端部相對的一第二端部的一偏移。
根據本發明之另一態樣，在該引導件的該平面的該橫截面上，該上引導件的該導孔與該接觸探針相對於在該平面上的該參考系統可具有相同方向，即它們不相對於彼此旋轉。
根據本發明之另一態樣，該探針頭可包括一第一下引導件及一第二下引導件，其中該導電部形成於該第一下引導件或該第二下引導件中的至少一者上；其中，在該第一下引導件及該第二下引導件中的至少一者的該平面上，該導孔的該橫截面及容置於其中的該接觸探針的該橫截面環繞該縱軸相對於彼此旋轉，且相對於在該平面上的一參考系統具有各自不同的方向，使得該探針主體的至少一邊緣與該導孔的一對應壁機械干涉。
根據本發明之另一態樣，該導電部可設置於該下引導件的一面上。
此外，該導電部可為複數金屬化層的形式，該些金屬化層彼此電性絕緣，且組態成形成該接觸探針的群組之複數相應導電平面。
最後，於特定態樣下，該引導件可包括導孔及接觸探針，該導孔與該接觸探針之該橫截面不相對於彼此旋轉，並因此在該引導件所在的該平面上相對於該參考系統具有相同方向。
根據本發明之探針頭之特徵與優點在配合圖式詳述於以下實施例，但實施例僅為示例而非限制。
參照這些圖式，特別是圖1的實施例，根據本發明的探針頭總體地且示意性地標示為20。
值得注意的是，圖式為示意圖，並未按比例繪製，但其等是繪製成強調本發明的重要技術特徵。此外，於圖式中，不同元件是以示意方式呈現，其形狀取決於所需應用而變化。亦值得注意的是，於圖式中，相同符號是指相同形狀或功能的元件。最後，一圖式所繪示的一實施例所描述的特定特徵亦可應用於其他圖式所繪示的其他實施例。
探針頭20適於與設備(圖中未揭示)連接以對集成在半導體晶圓23上之電子裝置(例如高頻裝置)進行測試。
探針頭20包括複數接觸探針10，滑動地容置於探針頭中且適於將集成在半導體晶圓23上之待測裝置與測試設備連接。為了容納接觸探針10，探針頭20包括至少一引導件40’，設置有導孔40’h，該接觸探針10能夠在導孔40’h內滑動。
每個接觸探針10包括探針主體10’，該探針主體10’在第一端部10a與第二端部10b之間沿縱軸H-H延伸，適於接觸相應的接觸墊。舉例來說，第一端部10a(也稱為接觸尖端)適於接觸集成在半導體晶圓23上的待測裝置的接觸墊22，而與第一端部10a相對的第二端部10b(也稱為接觸頭)適於接觸空間變換器或印刷電路板(PCB)的接觸墊24，後者部件一般用元件符號25標示。明顯地，儘管圖式中的端部10a和10b以尖頭形狀結束，但並不限於此，它們可以具有符合需求及/或環境之任何形狀。
引導件40’較佳為探針頭20的下引導件，並因此如本領域所知的，其靠近適於接觸待測裝置的第一端部10a，即其在測試時比上引導件更靠近待測裝置。
探針主體10’較佳為具有方形或矩形的橫截面(即，較佳為棒狀)。因此，於一實施例中，探針主體10’具有至少一壁Wp，其表面是平面的且適於接觸導孔的相應壁。
根據本發明之實施例，接觸探針10為本領域中稱為“彎樑探針(buckling beam)”的探針，即在其整個長度上具有恆定的橫截面，較佳為方形或矩形，其中探針主體10’在實質上位於中心的位置處具有變形且適於彎曲，並因此在待測裝置的測試過程中進一步變形。
如下文描述的，探針主體10’的上述變形通常透過探針頭20的特定構造來獲得，即所謂的移板式探針頭(shifted-plate type probe head)，其中一對引導件先重疊，以匹配相應的導孔。之後，一旦接觸探針10已經插入該導孔中，則引導件被間隔開來，從而在其間形成氣隙，接著它們移位，因此導致探針本體10’的上述變形。
通常來說，上述類型的接觸探針在與待測裝置的墊22接觸的過程中能夠再彎曲，該彎曲確定探針在特定方向上的側向移動，在此表示為彎曲方向。引導件的相對位移決定了接觸探針的彎曲方向，從而決定了探針的端部和壁Wp的移動方向。
此外，在接觸探針10的彎曲過程中(特別是在探針的垂直移動過程中，於該領域中表示為超程)，探針主體10’與導孔壁之間發生滑動接觸。
因此，探針主體10’包括一部分，適於至少部分地插入到探針頭20的引導件40’的導孔40’h中，並且在接觸探針10的移動的過程中，該部分與該導孔40’h接觸，特別是滑動接觸。
本領域所知的是，電源和接地訊號的固定位置(由於待測裝置的墊的佈局)和探針的形狀限制了對探針頭內訊號阻抗的控制，並且限制了被其他鄰近訊號在訊號探針上造成的雜訊之控制，從而限制了探針頭的頻率性能。
出於這個原因，於高頻應用(特別是RF的應用)中，接地探針(以及功率探針)透過引導件上的金屬化層短路，藉由將同一區域的探針短路並使在探針頭內部的接地探針能與可能的遮蔽物連接。此外，在裝置上有多個接地/電源域(power domain)而後連接到PCB上的情況下，金屬化層可以降低電源與相應接地之間的環路電感(loop inductance)。
舉例來說，若是考慮待測裝置的給定電源與探針頭的單個探針接觸的情況下，該探針與共享相同電源的攜帶電源的其他探針短路。在這種情況下，當此電源的電流遇到使該區域的所有探針短路的金屬化層時，它會在所有短路的探針之間分配，允許以這種方式降低電感和等效電阻，相比於將該電流限制在單個探針直至PCB的情況。
因此，很明顯的在引導件上存在金屬化層，使探針組短路並形成共導電平面，可以降低雜訊並提高探針頭的頻率性能。
為此，根據本發明，圖1所示的探針頭20的引導件40’包括至少一導電部21(也表示為導電板)，該導電部21包括至少一組(以元件符號40’h’標示)導孔40’h的孔，並彼此電性連接且適於接觸，而因此與對應組的接觸探針短路，其適於承載相同類型的訊號，特別適用於承載特定接地域(ground domain)或電源域或操作訊號域(operative signal domain)。
例如，靠導電部21短路的接觸探針10可以是適於承載接地訊號的接觸探針，也可以是適於承載電力訊號的接觸探針。換句話說，於探針頭20中，由於引導件40’的金屬化層而彼此短路並容置於導孔40’h的組40’h’中的接觸探針適於承載相同的接地訊號或相同的電力訊號，從而提高探針頭的性能。
此外，如上所述，短路探針也可以是適於在待測裝置和與探針頭20界接的測試設備之間承載輸入/輸出操作訊號的接觸探針，就像是在迴歸技術(loop-back technique)中發生的那樣。
在任何情況下，導電部21使得在探針頭中形成共導電平面。
顯然，探針頭20可以包括以任何方式設置在引導件上或甚至是嵌入其中(或設置在另一引導件上，或者在更多引導件上可以有更多導電部)的任何數量的導電部21，以承載任何類型的訊號。例如，導電部可以設置在引導件40’的上表面F1上(如圖1的非限制性實施例所示)，以及其下表面F2上，並且可以形成於該引導件內。
此外，可以存在複數金屬化層，這些金屬化層彼此電性絕緣，並且被配置成為接觸探針10組形成複數相應導電平面。例如，可以提供第一導電部，使接地探針短路；以及第二導電部，使設置在引導件的反面上或甚至另一引導件(例如圖中未示出的中間引導件)上的功率探針短路，以及可以提供許多其他配置，例如申請人之國際專利申請No.PCT/EP2017/082180所描述的。製造此導電部之方法也不限於特定一種，例如可以透過在陶瓷引導件上沉積導電材料來製造。
換句話說，本發明不受導電部的數量及/或排列的限制，可依需要及/或情況而定。
如上所述，引導件40’較佳為下引導件，因為盡可能靠近待測裝置使探針短路是有利的；於一些實施例中，引導件也可以是中間引導件。於一些實施例中，可以在下引導件和中間引導件兩者上製造金屬化層。
在任何情況下，至少一導電部21的存在允許形成將多個接觸探針(即容置於孔組40’h’中的接觸探針10)彼此電性連接的共導電平面，並且如上所述能夠提高探針頭20的整體性能。
此外，於一些實施例中，導電部21覆蓋該組40’h’的導孔的壁W的至少一部分21w，以這種方式形成導孔的金屬化部分，接觸探針10與金屬化部分相接觸，特別是接觸探針10與其進行上述滑動接觸。
較佳地，導電部21可以完全覆蓋導孔的壁中的一個、一些或全部(因此在這種情況下金屬化部分與孔的整個壁W重合)，或者是，於其他實施例中，導電部21僅部分地覆蓋了導孔的壁。
於本發明的上下文中，引導件40’是指位於平面α中，該平面被表示為引導件的平面。
有鑑於導電部21的重要性，因此，在測試裝置的過程中，需要確保接觸探針10與該導電部21之間(特別是探針和導孔的金屬化壁之間)的最佳接觸，特別是需要始終確保接觸探針與導孔之間的上述滑動接觸。
本發明將基於非限制性實施例於下文中進行描述，其中引導件40’是設置有導電板(例如，如圖1所示的導電部21)的單個下引導件，即使如下文中所討論的，可以提供多種配置，例如其中第二下引導件與引導件40’相關聯以形成一對下引導件的配置。
如圖2和圖3更好地說明，有利地，根據本發明，在引導件40’的平面α中，導孔40’h的橫截面和容置在其中的接觸探針10的橫截面環繞縱軸H-H相對於彼此旋轉。
以這種方式，該橫截面佔據相應方向，該相應方向與相對於固定在引導件40’的平面α中的參考系統(例如，與引導件40’一體的參考系統，於圖中表示為參考系統x-y)不同，使得探針主體的至少一邊緣S與導孔40’h的對應壁W機械干涉。
於本發明的上下文中，x軸對應於所採用的參考系統的水平笛卡爾軸，y軸對應於垂直笛卡爾軸。
於圖2的實施例中，考慮到接觸探針10和導孔40’h在引導件40’的平面α上的橫截面(即，沿圖1繪製的水平虛線的橫截面)，導孔40’h的橫截面的側面不平行於參考系統x-y的軸線，而是傾斜一定角度，其中接觸探針10的橫截面的一對側面(特別是水平側面)平行於x軸，而另一對側面(特別是垂直側面)平行於y軸。換句話說，於此實施例中，接觸探針10的橫截面與標示的參考系統對齊，因此不具有旋轉。以這種方式，接觸探針和導孔相對於彼此具有上述旋轉配置。以這種方式，仍舊考慮接觸探針10和導孔40’h在引導件40’的平面α上的橫截面、接觸探針和導孔的局部參考(例如具有平行於相應橫截面的側面的軸)相對於彼此為不同方向(旋轉)，從而獲得如下文所示的重要優勢。
顯然，圖中所示的配置僅是對本發明範圍的說明而非限制，因為探針和孔也可以具有其他特定的相對方向，並且可以使用不同的參考系統；根據本發明，接觸探針的截面和導孔相對於給定的參考系統的方向彼此不同，從而導致接觸探針與導孔壁之間的上述機械干涉。可觀察到的是，於本發明的上下文中和本領域熟知的，術語“方向”是指橫截面的側面相對於固定參考軸(為圖的參考系統x-y)的特定方向。接觸探針的縱軸可以看作是對稱軸或旋轉軸。
換句話說，導孔40’h和接觸探針10如此配置以確保探針本體10’與該導孔40’h的一個或多個壁之間始終存在機械干涉，從而確保接觸探針與導孔之間達到理想的滑動接觸，所採用的配置使得在測試過程中的該接觸永遠不會消失。
較佳地，探針本體10’的所有邊緣S與導孔40’h的對應壁W機械干涉，以進一步優化接觸探針與導孔之間的接觸。
於本發明的一實施例中，導孔40’h的橫截面與接觸探針10的橫截面具有相同形狀。於圖2和圖3的實施例中，該橫截面都是方形(並因此該橫截面看起來像是內接在另一個旋轉方形中的方形)，即使於其他實施例中，它們可以是矩形或是可以具有其他合適的形狀。
一般而言，導孔40’h相對於接觸探針10旋轉一角度，該角度在5°至30°之間。
如圖2所示，接觸探針10在引導件40’的平面內的方向與傳統探針頭中的接觸探針的方向實質上相同，而引導件40’的導孔40’h的側面適當地傾斜以確保最佳的滑動接觸。相對於圖中的參考系統x-y，因此導孔40’h的橫截面的側面是傾斜的，正如它們也相對於接觸探針10的橫截面的對應側面傾斜。
顯然，在不限制本發明的範圍的情況下，還可以想出一種互補的情況，其中導孔不相對於引導件的參考旋轉，例如相對於參考系統x-y，但是接觸探針的橫截面旋轉；於後者一種情況下，可以認定導孔是按傳統方式製造的，並且探針安裝在相對於引導件的平面旋轉的位置。
於任何情況下，術語“旋轉”或“旋轉配置”是指一種配置，其中無論所使用的參考資料為何，橫截面的方向都相對於彼此旋轉，以確保如上所述的最佳滑動接觸。
因此，明確的是，本文所述之配置允許改善接觸探針10與導孔40’h的金屬化壁之間的滑動接觸的品質，從而解決現有技術的問題，始終確保在接觸探針的彎曲過程中以最佳方式抵靠壁滑動。
如上所述，本文所述之探針與孔之間的配置較佳在下引導件處製作，因此在接觸探針10的第一端部10a處。第一端部10a是適於接觸待測裝置的墊的探針部，且在本發明的努力之下，因此在探針頭20的正常操作過程中(例如，在測試過程中)，最接近待測裝置的是探針部。換句話說，本領域技術人員必定知道術語“第一端部”10a是指最靠近待測裝置的探針部，其結束於接觸尖端，並且還包括可能容置於下引導件40’的探針部。此實施例是特別有利的，因為較佳使盡可能靠近待測裝置的接觸探針短路，以獲得最佳頻率性能。
仍參考圖1，於本發明的一實施例中，探針頭20還包括上引導件50’，與下引導件40’相隔氣隙G，該上引導件50’相對於下引導件40’適當地偏移或移位(即相應引導件的導孔沿縱軸彼此偏移)以形成探針主體10’的變形。上引導件50’包括複數導孔50’h，對應於下引導件40’的導孔40’h，適於滑動地容置接觸探針10。
於圖1的非限制性實施例中，探針頭20是垂直探針頭，其中接觸探針10的第一端部10a適於接觸集成在半導體晶圓23上的待測裝置的接觸墊22，而第二端部10b適於接觸空間變換器或與探針頭20相關聯的PCB 25的接觸墊24。
儘管出於上述原因較佳在下引導件40’上形成導電部21，但是如果情況需要，則不禁止在上引導件50’上附加地或替代地形成導電部，或如下文中看到的，在與下引導件40’相關聯的再一下引導件上，甚至不包括相對於彼此旋轉的孔和探針。
如上所述，下引導件40’和上引導件50’彼此移位，定義了接觸探針10的第一端部10a相對於與第一端部10a相對的第二端部10b的偏移。
此外，於本發明的一實施例中，在平面α的橫截面上，上引導件50’的導孔50’h與接觸探針10相對於在該平面α上的該參考系統x-y具有相同方向(即，上引導件50’的導孔50’h不旋轉且與接觸探針具有相同方向)。
於其的一般形式下，如圖3所示，探針頭20包括接觸探針和導孔兩者，設置為相對於彼此旋轉；以及接觸探針和導孔，相對於彼此不旋轉。例如在接觸探針不需要短路的情況下，因此接觸探針不需要電性連接至導電部。換句話說，於圖3的實施例中，引導件40’還包括導孔(表示為導孔40hbis)及接觸探針10，導孔與接觸探針10之橫截面不相對於彼此旋轉，且在平面α上相對於參考系統x-y具有相同方向。
於一實施例中，相對於先前所觀察到的，探針頭20還可包括再一引導件。在這種情況下，除了已經觀察到的引導件40’之外，或者是已經觀察到的引導件40’，接觸探針與導孔之間的不同方向(即，旋轉配置)甚至可以設置在該再一引導件上。
更特別的是，如圖4A-圖4D所示，於本發明之實施例中，探針頭20包括第一下引導件40’(例如，其可以類似於前述的下引導件)及第二下引導件40”，以形成一對下引導件。相似地，探針頭20可以包括第一上引導件50’及第二上引導件50”，以形成一對上引導件。該對引導件各自間隔適當的氣隙G’，該氣隙G’通常小於氣隙G，並且實質上彼此平行。
在這種情況下，可以在第一下引導件40’處形成導電部21，並且配置成僅該第一下引導件40’的導孔40’h相對旋轉(圖4A，為較佳的示例性實施例)。於另一實施例中，第二下引導件40”(即在該非限制性實施例中最靠近待測裝置的下引導件)也可以具有相對於接觸探針10的方向旋轉的導孔40”h，該導孔40”h與第一下引導件40’的導孔40’h具有相同方向，其中該第二下引導件40”不包括導電部21(圖4B)。於另一實施例中，第二下引導件40”的導孔40”h相對於第一下引導件40’的導孔40’h以不同方向旋轉，例如為以相反方向(圖4C)。最後，於另一實施例中，第一下引導件40’(其包括導電部21)包括導孔40’h，與接觸探針10具有相同方向(即不旋轉)，而第二下引導件40”的導孔40”h(其不包括導電部21)相對於接觸探針10旋轉(圖4D)。於其他實施例(未揭示)中，導電部21也可以形成在第二下引導件40”處，其中探針在標示為40”h’的孔組中短路。
顯然，實際上其他的配置也是可行的，並落入本發明的範圍內，每個配置的目的是透過運用一個或多個引導件的孔的旋轉，來改善接觸探針10與引導件的導電部21之間的電性接觸，因此在該接觸探針10與該導電部21之間獲得更有效的機械相互作用(mechanical interaction)。
總而言之，本發明提供了一種具有導孔的探針頭，該導孔相對於容置在其中的接觸探針適當地旋轉，以確保探針主體(特別是其至少一邊緣)與導孔壁(特別是金屬化壁)之間的有效接觸。特別是，接觸探針和導孔的橫截面的相對旋轉使它們相對於引導件的平面呈現各自不同的方向，使得旋轉的導孔與容置在其中的接觸探針在電子裝置測試過程中機械干涉。由於所採用的配置，在測試階段的探針移動過程中始終確保探針與導孔的金屬化壁的滑動接觸，即使引導件存在移動也是如此。特別是，在保持探針與孔的常規尺寸比(即修改了相對方向，而非形狀)的情況下，接觸非常有效，而不具有連結問題，確保探針的滑動和滑動接觸，探針主體的邊緣始終保持與洞壁接觸。
根據本發明有利的是，上述旋轉配置因此能夠始終確保接觸探針與引導件的金屬化孔之間的最佳滑動接觸，特別是在接觸探針的移動和彎曲過程中，這是由於在測試過程中其端部壓在待測裝置的墊上造成的，以這種方式克服已知解決方案的所有問題。因此，探針與孔壁的金屬化層之間的該接觸的品質大幅提高，而在測試過程中沒有不接觸的風險，從而提高探針的整體性能。
於測試過程中，接觸探針進一步受到力矩(扭矩，特別是由於作用在探針上的接觸力之組合)，導致其邊緣相對於縱軸輕微旋轉，從而進一步滑動到孔的金屬化壁上，提升接觸品質。
最後觀察到，即使在測試過程中存在引導件移動的情況下，該旋轉配置也允許始終保持電性和機械接觸，並且探針沒有卡在孔中的風險，例如減小間隙會發生這種情況，而根據本發明不會發生這種情況。
如此一來，適當地根據本發明，可以透過引導件上導電板有效地使多組接觸探針短路，從而提高容置該探針的探針頭的頻率性能。由此可見，本發明的探針頭解決了技術問題，特別適用於測試高頻裝置，甚至是在射頻領域。
顯然，本領域技術人員為了滿足可能的和特定的需要，可以對上述探針頭進行多種修改和變化，並且均包括在本發明申請專利範圍的保護範圍內。
10:接觸探針 10’:主體 10a,10b:端部 20:探針頭 21:導電部 21w:部分 22,24:墊 23:半導體晶圓 25:PCB 40’,40”,50’,50”:引導件 40’h,40”h,40hbis,50’h:導孔 40’h’,40”h’:組 α:平面 F1,F2:表面 G,G’:氣隙 H-H:縱軸 S:邊緣 W,Wp:壁 x-y:參考系統
於圖式中： 圖1示意性地顯示根據本發明之一探針頭； 圖2示意性地顯示根據本發明之一引導件的上視圖； 圖3示意性地顯示根據本發明一實施例之一引導件的上視圖；以及 圖4A-4D顯示本發明的可能實施例。
10:接觸探針
21:導電部
40’:引導件
40’h:導孔
α:平面
S:邊緣
W:對應壁
x-y:參考系統

Claims (14)

  1. 一種用於測試待測裝置的操作的探針頭(20)，該探針頭(20)包括： 複數接觸探針(10)，包括一主體(10’)，該主體(10’)在端部(10a, 10b)之間沿一縱軸(H-H)延伸，適於接觸相應的接觸墊且具有實質上為方形或矩形的一橫截面；以及 至少一引導件(40’)，位於一平面(α)上且設置有導孔(40’h)，用於滑動地容置該接觸探針(10)，該導孔(40’h)具有實質上為方形或矩形的一橫截面； 其中，在該引導件(40’)的該平面(α)上，該導孔(40’h)的該橫截面及容置在其中的該接觸探針(10)的該橫截面環繞該縱軸(H-H)相對於彼此旋轉，且相對於在該平面(α)上的一參考系統(x-y)具有各自不同的方向，使得該主體(10’)的至少一邊緣(S)與該導孔(40’h)的一對應壁(W)機械干涉；以及 其中該探針頭(20)更包括一導電部(21)，形成於該引導件(40’)上及/或形成於該探針頭(20)的另一引導件(40”)上，該另一引導件(40”)包括相應的導孔(40”h)，該導電部(21)包含至少一組(40’h’, 40”h’)的導孔(40’h, 40”h)，並且組態成接觸及短路一對應組的接觸探針，該接觸探針容置於該孔組(40’h’, 40”h’)中且適於承載一特定類型訊號。
  2. 如請求項1所述的探針頭(20)，其中該主體(10’)的所有邊緣(S)與該導孔(40’h, 40”h)的該對應壁(W)機械干涉。
  3. 如請求項1或2所述的探針頭(20)，其中該導孔(40’h, 40”h)的該橫截面與該接觸探針(10)的該橫截面具有相同形狀。
  4. 如前述請求項中任一項所述的探針頭(20)，其中該導孔(40’h, 40”h)相對於該接觸探針(10)旋轉一角度，該角度在5 o至30 o之間。
  5. 如前述請求項中任一項所述的探針頭(20)，其中該至少一導電部(21)覆蓋該孔組(40’h’, 40”h’)的該導孔的至少一壁(W)的至少一部分(21w)，該導電部(21)形成一金屬化部分，且該邊緣(S)適於接觸該金屬化部分。
  6. 如請求項5所述的探針頭(20)，其中該導孔(40’h, 40”h)的整個壁(W)被該導電部(21)覆蓋。
  7. 如前述請求項中任一項所述的探針頭(20)，其中該引導件(40’, 40”)為該探針頭(20)的一下引導件。
  8. 如請求項7所述的探針頭(20)，更包括一上引導件(50’)，與該下引導件(40’, 40”)相隔一間隙(G)且設置有相應的導孔(50’h)，該下引導件(40’, 40”)最靠近該待測裝置。
  9. 如請求項8所述的探針頭(20)，其中該下引導件(40’, 40”)及該上引導件(50’)彼此移位，定義該接觸探針(10)的一第一端部(10a)相對於該接觸探針(10)的與該第一端部相對的一第二端部(10b)的一偏移。
  10. 如請求項8或9所述的探針頭(20)，其中在該引導件(40’)的該平面(α)的該橫截面上，該上引導件(50’)的該導孔(50’h)與該接觸探針(10)相對於在該平面(α)上的該參考系統(x-y)具有相同方向。
  11. 如前述請求項中任一項所述的探針頭(20)，包括一第一下引導件(40’)及一第二下引導件(40”)，其中該導電部(21)形成於該第一下引導件(40’)或該第二下引導件(40”)中的至少一者上；其中，在該第一下引導件(40’)及該第二下引導件(40”)中的至少一者的該平面(α)上，該導孔(40’h, 40”h)的該橫截面及容置於其中的該接觸探針(10)的該橫截面環繞該縱軸(H-H)相對於彼此旋轉，且相對於在該平面(α)上的該參考系統(x-y)具有各自不同的方向，使得該探針主體(10’)的至少一邊緣(S)與該導孔(40’h, 40”h)的一對應壁(W)機械干涉。
  12. 如前述請求項中任一項所述的探針頭(20)，其中該導電部(21)設置於該引導件(40’, 40”)的一面(F1, F2)上。
  13. 如前述請求項中任一項所述的探針頭(20)，其中該導電部(21)為複數金屬化層的形式，該些金屬化層彼此電性絕緣，且組態成形成該接觸探針(10)的群組之複數相應導電平面。
  14. 如前述請求項中任一項所述的探針頭(20)，其中該引導件(40’, 40”)包括導孔(40hbis)及接觸探針(10)，該導孔(40hbis)與該接觸探針(10)之該橫截面不相對於彼此旋轉，且在該平面(α)上相對於該參考系統(x-y)具有相同方向。
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