TWI689727B - 用於測試電子裝置的設備的接觸探針及對應的測試頭 - Google Patents

用於測試電子裝置的設備的接觸探針及對應的測試頭 Download PDF

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Abstract

一種用於測試電子裝置的一設備的一測試頭的一接觸探針(20)，包含： 一探針本體(20C)，實質沿著一縱向方向而延伸於各終端部分(20A,20B)之間，適以實現與各接觸墊的接觸，至少一終端部分(20B)，具有大於該探針本體的橫向尺寸，並包含一擴展部分(22)，該擴展部分(22)僅對應該接觸探針(20)的一第一側壁(23a,23b)突出，其中，該至少一終端部分(22B)更包含至少一突起部(24)，該突起部(24)從與該第一側壁(23a,23b)相反的一第二側壁(23b,23a)突出，並且沿著該接觸探針(20)的一縱軸(HH)而從該擴展部分(22)大致延伸該相反的第二側壁(23b,23a)。

Description

用於測試電子裝置的設備的接觸探針及對應的測試頭
本發明是關於一種用於測試電子裝置的設備的接觸探針以及對應的測試頭。
本發明特別是關於但不限定為一種用於測試整合於晶圓上的電子裝置的設備的垂直接觸探針及測試頭，且以下描述係參照此領域的應用，並且主要目標在於簡化其描述。
如眾所皆知，探針頭實質上為一種裝置，適於實現微結構(特別是整合於晶圓上的電子裝置)的複數個接觸面或墊及執行功能性檢查(特別是電性方面的檢查，即測試)的測試設備的對應通道之間的電性連接。
於積體裝置上所執行的測試對於偵測及隔離製程階段的瑕疵裝置特別有效。藉此探針卡(Probe Cards)常被用於電性測試晶圓積體裝置，在它們的切割及組裝於晶片包覆封裝之前。
測試頭實質地包含複數個大致為棒狀的接觸元件或接觸探針，設有至少一接觸終端以適於貼靠至待測積體裝置的一接觸墊。
所謂的垂直探針頭(Vertical Probe Heads)被廣泛使用於此領域，其包含複數個接觸探針，藉由至少一對大致為板狀且互相平行的導板或導柱來保持。該些導柱間具有適當的導孔，且彼此間具有特定距離，以保留自由區域或氣體空間讓接觸探針移動及進行可能的形變。該對導柱特別包含一上壓模(Die)及一下壓模，各自設有導孔以讓接觸探針進行軸向滑動，且通常由具備良好電性及機械性的特殊合金線來形成。
常用於此領域的術語“上(upper)”及“下(lower)”，在本說明書中也一併被使用以讓說明更清楚，並請一併參考圖式上的範例，但並非限定。
測試探針與待測裝置的接觸墊之間的良好連接是藉由裝置的測試頭本身的壓力來確保，在該壓力接觸下，可在上導柱與下導柱所產生的導孔內移動的接觸探針會在二導柱間的自由區域內彎曲，並於該些導孔內滑動。
特別的是，圖1(A)示意地呈現一種測試頭10，其包含至少一下板狀支撐件或導柱2及一上板狀支撐件或導柱3，該等各自具備讓至少一接觸探針1在其中滑動的導孔2A、3A。
接觸探針1具有至少一終端部分或接觸尖端1A，用以貼靠至一待測裝置4的一接觸面或墊4A，進而產生該待測裝置4與測試裝置(圖未顯示)之間的機械性及電性接觸，使測試裝置所具有的該測試頭10形成端部元件。
以該術語“接觸尖端”，其在此處及他處係指示一終端區域或範圍是用以與接觸面或接觸墊接觸，該接觸區域或範圍不限定為尖銳的。
在某些情況，接觸探針以對應上導柱的一種固設方式與測試頭本身結合：此為阻擋探針頭的情況。
然而更多情況下，測試頭與探針不以固設方式來結合，而是藉由一種微接觸器手段來維持與一板面的接觸：此為不阻擋探針頭的情況。微接觸器常被稱為“空間轉換器”，因為除了與探針接觸外，其亦允許實現在其上之接觸墊的空間重新分配(相關於待測裝置上的接觸墊，特別是可減少接觸墊本身的中心之間所需的距離之要求。
在此情況，如圖1(A)所示，接觸探針1具有面向該空間轉換器5的一接觸墊5A的另一終端部分或接觸頭1B。探針1與空間轉換器5之間的良好電性接觸可藉由與待測裝置4接觸的相似方式來確保，即藉由將接觸探針1的接觸頭1B貼壓至空間轉換器5的接觸墊5A。
下導柱2及上導柱3藉由可讓接觸探針1進行形變的一自由區域6而適當地分開。最後，導孔2A、3A依照所述方式而具備特定的尺寸大小，以讓接觸探針1在其中滑動。
在測試頭實現技術所謂的“具有位移板”之情況下，也可將下導柱2與上導柱3之間的一位移納入考量，以在大致中央的位置產生探針本體的形變，如圖1(A)的範例所示。
測試頭製程的一個重要參數為待測裝置的接觸墊的中心之間的距離(所謂的間距(pitch))。隨著對應的製程技術的進步，積體電子裝置的間距實際上己越來越小，針對測試頭裡的接觸探針的高度封裝以及避免探針之間的相互接觸所產生的位置問題是必須的。
在最近的技術裡，積體裝置的接觸墊的中心之間的距離(即間距)已減少至介於30微米(μm)至80微米之間。間距的減少更嚴格地涉及矩陣型態的墊 片設置。在此情況，同一排或同一行的接觸墊的中心之間的距離皆介於30微米至80微米之間。
此間距的減少勢必會導致相鄰探針的突出部分之間的發生接觸的問題。
如圖1(A)所示，可明確知道接觸探針1，特別是接觸頭1B具有對應終端部分的至少一(特別是扁平的)擴展部分。接觸頭的該些擴展部分特別是用以確保探針不會從測試頭的上或下導柱所產生的對應導孔中滑出，且擴展部分具有與接觸探針剩餘部分有關的主要尺寸，特別是具有至少大於探針本體直徑的直徑，也就是該些部分的較大延伸尺寸的直徑；此外，接觸探針的該些擴展部分具有大於上導柱所生成的導孔直徑的直徑。
準確來說，接觸探針的擴展部分的過大尺寸使得前述的封裝問題更嚴重，大幅限制使鄰近探針靠近的可能性，特別是對應該些部分，鄰近探針之間的接觸(接觸探針以及包含接觸探針的測試頭的規劃)更像是且也應該注意維持鄰近探針之間的一個最小距離值，特別是與該等的擴展部分相對應的部分，例如接觸頭的部分。所述避免鄰近探針接觸的最小距離，確實會對具備可測量的測試頭的裝置的接觸墊的中心距離或間距造成影響。
目前亦有具備不對稱側面尺寸的終端部分(特別是接觸頭)的接觸探針，如圖1(B)所示：此為不對稱接觸頭的情況。所述不對稱接觸頭確實可確保在對應導孔內的探針的保持，並減少探針之間彼此接觸的風險，藉此可使探針之間更加靠近，進而使可由包含該些探針的測試頭來進行測試的裝置的接觸墊中心距離(間距)的減少。具備不對稱頭的該些接觸探針的範例可參考以申請人為代表之2015年3月13日所登記的義大利專利N.MI2015A000390。
更特別的是，接觸頭1B包含僅對應接觸探針1的一側壁突出的一擴展部分12，在此範例裡，其對應接觸探針1本身右方的第一側壁11a而突出。反之，在第二且相反的側壁11b之處，接觸頭1B不具有任何擴展及突出部分。於此，接觸頭1B具備不對稱設計。
須說明的是，接觸探針1的接觸頭1B因此具有對應擴展部分12的下切壁12a，適以貼靠至導柱(特別是上導柱3)的對應面，避免接觸探針1自導柱滑出進而滑出測試頭10，例如接觸探針1不貼靠對應接觸墊而下滑時，如圖所示。
然而，在實施上，當測試頭10不貼靠至待測裝置4時會發生探針浮動的情況，接觸探針可移動，特別是與導柱及導孔有關的橫向方向上移動，擴展部分12及對應的下切壁12a朝它們應貼靠的導柱的上表面移動，以確保探針被正確維持。
因此很明顯地，將接觸探針1的接觸頭1B的尺寸(特別是其擴展部分12)減至最小的需求，會與確保測試頭10的探針的正確保持的確實性有所牴觸，即便在測試頭10的正常運作期間沒有測試頭所能貼靠的待測裝置的情況下。
在測試頭10以及其所包含的接觸探針1的組裝運作及清理運作期間，此問題會更加嚴重，後者涉及強力空氣噴射的使用而導致接觸探針1不需要的浮動，並因此導致對應覆蓋測試頭的導柱裡的探針的導孔之對應接觸頭1B的擴展部分12的下切壁12a之不需要的位置，由於該突出部分12不再能夠貼靠導柱的支撐面，在此情況下可能會發生接觸探針1無法保持，特別是當該突出部分12具體被涵蓋時以及對應突出部分12的接觸頭1B的尺寸小於實現在上導柱3的導孔3A的直徑時。
本發明所欲解決的技術問題是在於，提供接觸探針及對應的測試頭，用於與電子裝置(特別是整合於晶圓的電子裝置)的測試設備連接，該等具有結構性及功能性的特徵，使目前困擾習知技術的測試頭的限制及缺點可被克服，特別是可使探針的封裝更好，避免任何鄰近探針接觸的情況，即便是接觸墊非常靠近的設計時，即具有極小間距且同時保證測試頭內的探針的正確保持，特別是於清理運作期間，缺少待測裝置貼靠該測試頭。
基於本發明的解決構想為實現具備終端部分(特別是接觸頭)的接觸探針，終端部分具備非對稱橫向尺寸且在相反於接觸頭的該橫向方向上設有至少一突起，其適當地對應接觸探針的一部分而實現，藉此在探針間的距離減少下，及因此在待測裝置的接觸墊的中心距離(間距)減少的情況下，能確保對應測試頭內的探針的維持而不會有探針彼此接觸的風險。實質上，導孔內的突起的存在主導了對應接觸探針而避免探針的橫向移動以及確保探針頭終端的擴展部分總是具有底部導柱部分，即探針不會滑出測試頭，即便測試頭所貼靠的待測裝置不存在時，特別是在清理及組裝運作期間。
隨著測試頭內的探針的適當配置，探針間的距離而可進一步減少，特別是鄰近的探針，即根據待測積體裝置的接觸墊的分布方向而對應的一連串探針，亦或根據探針墊的矩陣分布情況下的橫向方向或縱向方向的一連串探針。
基於該解決構想，可藉由下列方式來解決技術問題：一種用於測試電子裝置的設備的測試頭的接觸探針，包含：探針本體，大致沿著縱向方向 而延伸於各終端部分之間，適以產生與各接觸墊的接觸，至少一終端部分，具有相對於探針本體較大的橫向尺寸，並包含擴展部分，擴展部分僅對應接觸探針的一第一側壁突出，其特徵在於，至少一終端部分更包含從一第二側壁突出之至少一突起部，其與該第一側壁相對，並且為相反之第二壁沿著該接觸探針的一縱向發展軸而從該擴展部分的實質延伸。
更特別的是，本發明包含以下額外且非限定的特徵，可視需求單獨或合併使用。
根據本發明的一觀點，突起部可產生於被用以覆蓋接觸探針的導柱的導孔所容納的接觸探針的一部分裡。
根據本發明的另一觀點，至少一終端部分可為測試頭，適以貼靠空間轉換器的接觸墊，以及另一終端部分可為接觸尖端，適以貼靠待測裝置的接觸墊。
再者，根據本發明的另一觀點，擴展部分可定義出至少一下切壁，且突起部可具有主要橫向延伸之點，其遠離高度介於10微米至100微米之間的下切壁。
更加特別的是，至少一終端部分可具有等同於探針本體的直徑與擴展部分對應下切壁的長度的第一橫向尺寸的總和的尺寸直徑，其中直徑為對應橫切部分的最大延伸尺寸，且突起部具有等同於第一橫向尺寸增減50%的第二橫向尺寸。
根據本發明的此觀點，擴展部分的第一橫向尺寸及突起部的第二橫向尺寸各自滿足下列條件：L1+L2+Ds>Df
L1+Ds<Df,and
L2+Ds<Df其中，L1為擴展部分的第一橫向尺寸；L2為突起部的第二橫向尺寸；Ds為接觸探針的直徑；以及Df為適以容納接觸探針並包含突起部的導孔的直徑。
特別地，擴展部分的第一橫向尺寸可介於5微米至25微米之間，且突起部的第二橫向尺寸可介於2微米至20微米之間。
此外，探針的直徑可介於20微米至150微米之間，且接觸頭的直徑可介於15微米至120微米之間。
根據本發明的另一觀點，突起部可進一步包含一凹部，對應擴展部分而實現於接觸探針的第二側壁，並相對突出擴展部分的第一側壁。
特別地，該凹部可在接觸探針的終端部分內自第二側壁延伸等同於擴展部分的橫向尺寸增減50%的長度。
此外，該凹部的長度可介於1微米至20微米之間。
再者，凹部可沿著終端部分的全部橫向尺寸延伸。
根據本發明的另一觀點，接觸探針可包含另一凹部，對應突起部而產生於接觸探針的終端部分的第一側壁，並相對突出突起部的第二側壁。
特別地，該另一凹部可在接觸探針的終端部分自第一側壁延伸等同於終端部分的橫向尺寸增減20%的長度。
根據本發明的另一觀點，接觸探針可進一步包含生成於接觸探針其中一側壁的至少一突出元件或停止件。
根據本發明的此一觀點，停止件可自突出擴展部分的終端部分的第一側壁而突出。
更特別的是，停止件可自探針本體突出等同於探針直徑的10-50%的橫向突出尺寸。
再者，停止件的橫向突出尺寸可介於5微米至25微米之間。
根據本發明的另一觀點，停止件可由特定方法來定位，而在正常工作期間不與包含接觸探針的測試頭的導柱接觸，進而不影響接觸探針的移動。
前述技術問題亦可藉由下列方式來解決：一種具有垂直探針而用於一電子裝置的功能性測試的測試頭，包含：至少一組上及下導柱，藉由適當的自由區域而分離，並各自設有導孔，用於滑動先前所述的複數個接觸探針的覆蓋部分。
根據本發明的另一觀點，上及下導柱可適當地彼此滑動，進而產生對應空氣區域的預形變給在對應導孔內滑動的接觸探針，且任一接觸探針的終端部分的擴展部分可自接觸探針的一側壁而突出，並橫臥於上導柱的導孔的一壁，擴展部分的下切壁適以貼靠上導柱的第一面，特別是橫臥於與測試頭貼靠的空間轉換器前方的面，以及突起部可具有主要橫向延伸點適以橫臥於上導柱的導孔的相反的第二壁上。
根據本發明的另一觀點，測試頭可包含沿著縱向或橫向方向而相鄰的探針，且所有探針具有的擴展部分皆自對應側壁而突出。
或者，測試頭可包含沿著縱向或橫向方向而相鄰的探針，且探針具有的擴展部分選擇性地從相反的側壁突出。
根據本發明的另一觀點，探針可包含自探針的其中一側壁所生成的至少一突出元件或停止件。
特別的是，停止件可定位於自由區域裡，並自突出擴展部分的側壁突出，該停止件具有支撐面積，顯露於上導柱上，及適以貼靠上導柱相對於擴展部分的下切壁所貼靠的面的一面。
最後，上導柱可包含相互平行且藉由額外自由區域而分離的至少一組支撐件，停止件實現於額外自由區域，並自突出擴展部分的一壁或其相反壁而突出。
本發明的接觸探針以及具有接觸探針的測試頭的特徵及優點將清楚地由實施例於說明書此處或後續及圖式所呈現，且並非限定。
1:接觸探針
1A:終端部分或接觸尖端
1B:接觸頭
2:(下)導柱
2A:導孔
3:(上)導柱
3A:導孔
4:待測裝置
4A:接觸面或墊
5:空間轉換器
5A:接觸墊
6:自由區域
10:測試頭
11a:第一側壁
11b:第二側壁
12:擴展部分
12a:下切壁
20:接觸探針
27:待測裝置
27A:接觸墊
28:空間轉換器
28A:接觸墊
29:自由區域
30:測試頭
F1:第一面
F2:第二面
31:停止件
31a:支撐區域
L5:長度
20’:接觸探針
Dm:距離
P1:間距
23a’:壁
23b’:壁
P2:間距
251:第一支撐件
20A:接觸尖端
20B:接觸頭
20C:探針本體
20F:探針本體的一部分
21A:接觸部分
21B:接觸部分
22:擴展部分
22a:下切壁
23a:第一側壁
23b:第二側壁
24:突起部
L1:第一橫向尺寸
L2:第二橫向尺寸
Dt:頂部直徑(軌跡直徑)
Df:導孔的直徑
Ds:探針直徑
HH:縱向發展軸
H*:高度
G:導柱
FG:導孔
L3:長度
L4:長度
25:下導柱
25A:導孔
252:第二支撐件
253:黏合劑材料
261:第一支撐件
262:第二支撐件
263:粘合劑材料
25B:導孔
26B:導孔
22C:凹部
22’:擴展部分
26:上導柱
26A:導孔
圖1(A)及1(B)示意地顯示先前技術所實現的垂直探針的可選用實施例)圖2示意地顯示本發明所實現的垂直接觸探針；圖3(A)至3(F)示意地以放大尺度來顯示圖2的接觸探針細節的可選用實施例；圖4(A)至4(B)示意地顯示本發明的測試頭，特別是位移板型態，包含了本發明的接觸探針的可選用實施例，而為了簡化僅呈現單一探針；圖5(A)至5(B)示意地顯示本發明的測試頭，包含了至少一組不同排列的鄰近接觸探針；以及圖6(A)、6(B)、7(A)、7(B)及8示意地顯示本發明的測試頭的可選用實施例。
參照該些圖式，特別是圖2，元件符號20全面顯示本發明一實施例之適以被用於測試電子裝置(特別是整合於晶圓上的電子裝置)的測試頭所覆蓋的接觸探針。
須注意的是，這些圖式以本發明接觸探針及測試頭的示意觀點來強調本發明的重要特徵，而沒有按比例繪製。
此外，關於圖式中本發明不同觀點所呈現範例的明顯地可組合在一起，且不同實施例之間可相互適用。
根據本發明的一觀點，接觸探針20包含所謂的探針本體20，探針本體20延伸於各終端部分之間，特別是接觸尖端20A及接觸頭20B。適當地，至少一終端部分，特別是接觸頭20B，具有對探針本體20C而言較大的橫向尺寸。更特別的是，接觸頭20B所具有的橫向部分具有至少一頂部直徑Dt，其大於探針本體20C的橫向部分的探針直徑Ds(Dt>Ds)，且直徑定義為該些部分的最大延伸的尺寸。
接觸探針20的接觸尖端20A是錐形且終止於接觸部分21A，接觸部分21A可貼靠待測裝置的接觸墊；相似地，接觸頭20B具有終止於接觸部分21B的錐形部分，在測試頭不阻擋探針的情形，接觸部分21B可貼靠空間轉換器的接觸墊或接觸面。
接觸部分21A及21B可定義為大致點狀接觸的方式，或可為圓形，又或者可為大致板狀，並盡可能地具有對剩餘終端部分而言較小的直徑。
適當地，根據本發明，接觸頭20B包含僅對應接觸探針20的側壁突出的擴展部分22，在一實施例裡，其係對應接觸探針20的第一側壁23a而突出，配置於探針本身的右側，如圖式之範例所示。相較之下，接觸探針20的相反的 第二側壁23b則不具有擴展及突出部分。在此方式下，接觸探針20B對接觸探針20的縱向發展軸HH而言具有不對稱設計。
在此方式下，須強調的是，接觸探針20B具有對應擴展部分22的下切壁22a，適以貼靠導柱的對應面，避免接觸探針從導柱滑出進而脫離測試頭，例如當接觸探針20未貼靠對應的接觸墊並順應滑下時，如圖式之範例所示。更特別的是，擴展部分22定義出具有長度L1的下切壁22a，長度L1等同於探針直徑Ds的20%至60%。此方式下，接觸探針頭20B具有一尺寸直徑，特別是等同於探針直徑Ds與長度L1總和的頂部直徑Dt，即Dt=Ds+L1。長度L1亦可為第一側壁尺寸。
在最廣泛的應用之中，下切壁22a的第一側壁尺寸L1介於5微米至25微米之間，探針直徑Ds介於20微米至150微米之間，以及頂部直徑Dt介於15微米至120微米之間。
有益地，根據本發明，接觸探針20亦包含至少一突起部24，突起部24對應探針本體20C的一壁突出，並相反於突出有擴展部分22的壁。如圖式之範例所示，突起部24因此突出於圖式範例中位於探針本身左側的第二側壁23b。
突起部24則定義出第二橫向尺寸L2，第二橫向尺寸L2為第一橫向尺寸L1增減50%。
第二橫向尺寸L2的大小可在2微米至20微米之間變化。
此外，突起部24適當地實現於探針本體20的一部分20F所對應的將被包含於覆蓋接觸探針20的導柱G所定義的導孔FG的接觸頭20B上。
在此方式下，可明確得知該突起部24避免探針20在導孔FG內移動(例如擴展部分22的下切壁22a落入其對應的導孔FG)，藉此即便在測試頭及接 觸探針20所貼靠的待測裝置不存在的情況下，也能確保接觸探針20正確保持，因為下切壁22a本身總是會碰到底部的導柱G的至少一部份。
適當地，擴展部分22及突起部24的實現使得對應的後續橫向尺寸L1及L2避免接觸探針20滑出其所被容納的測試頭，同時它們在測試頭本身的組裝期間內讓接觸探針20從導孔通過。
特別的是，擴展部分22及上導柱23滿足下列條件：L1+L2+Ds>Df
L1+Ds<Df，以及
L2+Ds<Df其中，L1為擴展部分22的第一橫向尺寸的長度；L2為突起部24的第二橫向尺寸的長度；Ds為接觸探針20的直徑；以及Df為對應導孔FG的直徑。
特別的是，突起部24被實現為擴展部分22沿著接觸探針20的縱向發展軸22至接觸尖端20A方向的一個實質延伸。更特別的是，突起部24之主要橫向延伸的點遠離擴展部分22的下切壁22a的高度H*，此高度H*介於10微米至100微米之間。
突起部24亦可實現為不同的有益的形狀，如圖3(A)至3(F)所示的範例。
如圖3(A)所示，該突起部24可具有大致圓弧形狀，且突起部24的橫向尺寸L2為突起部24的一頂端點與凸出有突起部24的接觸探針20的壁(例如範例中的第二側壁23b)之間的距離。
或者，該突起部24可具有更多方形形狀，如圖3(B)所示，又或者可具有簡單的尖端形狀，如圖3(C)所示。
在一較佳實施例裡，如圖3(D)所示，接觸探針20的接觸頭20B可進一步包含凹部22C，凹部22C大致對應擴展部分22，並且屬於相反於接觸探針20突出有擴展部分22的壁，例如第二側壁23b。
特別的是，凹部22C於接觸探針20的接觸頭20B內從第二側壁23b開始延伸的長度L3等同於擴展部分22以壁23a為起點的第二橫向尺寸L2增減50%(L3=L2±50%)。在此情況下，接觸頭20B對應該擴展部分22處的直徑Dt*會減少。
特別的是，長度L3的值可在1微米至20微米之間變化。
如圖3(E)所示的又另一實施例，凹部22C沿著接觸頭20B(特別是個別探針部分21B)的全部縱向延伸部分而延伸，且整體尺寸一併減少長度L3。
為了減少探針直徑Ds及第二橫向尺寸L2的總和尺寸(Ds+L2)，亦可考慮減少探針直徑Ds右邊對應突起部24之處，如圖3(F)所示，其產生另一凹部24C，凹部24C具有一彎折，彎折對探針本體(特別是接觸探針20相反於突出有突起部24的一壁，例如第一橫向牆23a)而言內縮長度L4；更特別的是，額外凹部24C的尺寸等同於第二橫向尺寸L2增減20%(L4=L2±20%)。
先前描述的接觸探針型態可用以生成測試頭，其示意地顯示於圖4(A)及4(B)的範例，並全面標示為元件30。
特別的是，測試頭30覆蓋複數個接觸探針20，並包含各自設有導孔25A及26A的至少一下導柱25及上導柱26，接觸探針20精確來說會於導孔25A及26A之中滑動。為了使說明精簡，圖4(A)及4(B)僅顯示一個接觸探針20。
每一接觸探針20A具有接觸尖端20A及接觸頭20B，接觸尖端20A適以貼靠待測裝置27的對應面或接觸墊27A，接觸頭20B適以貼靠空間轉換器28的面或接觸墊28A。
如範例所示，測試頭30屬於垂直探針並具有位移板之型態；所示的探針包含探針本體20C，延伸於上導柱26及下導柱25之間的自由區域29內。如先前所述，為了方便，”上”及”下”等詞已被典型地使用於本發明的技術領域及參照如圖所示的局部參考系統，但不代表其係用以限定本發明。
特別的是，下及上導柱25及26適當地在彼此之間位移，進而產生對應於導柱之間的自由區域29的預形變以供滑入該等的導孔25A及26A的接觸探針20，於測試頭30的工作期間裡，該預形變會增加，在接觸探針20的接觸尖端20A擠壓貼靠待測裝置27的接觸墊27A且接觸探針20對應自由區域29而彎曲時。
接觸探針20具有複數個部分，特別是對應探針本體20C的部分，具有介於0.5密耳(mils)至5密耳之間探針探針直徑Ds，依據測試頭30所需的應用來選擇，同時配有擴展部分22的接觸探頭20B具有複數個部分，具有介於0.8密耳至3.5密耳之間的頂部直徑Dt，其中，直徑通常是指該些非必要圓形部分的最大尺寸。
應注意的是，於圖4(A)所示之具備位移板的設計，接觸探針20被覆蓋於測試頭30，使得自接觸探針20的一壁(例如第一側壁23a)突出的擴展部分22會橫臥於該擴展部分22下方的上導柱26的導孔26A的壁。
在此方式下，擴展部分22的下切壁22適以貼靠上導柱26的第一面F1，特別是在空間轉換器28前方的面，其也被稱為上表面，通常使用圖式的局部參考所示上導柱26更具有相反的第二面F2，其也被稱為下表面。
適當地，如圖4(B)所示意，接觸探針20亦包含從各自探針本體20C突出的至少一元件，並對應接觸探針20的第一側壁23a或第二側壁23b。該突出元件特別有利於實現接觸探針20的停止手段，以避免接觸探針20滑出測試頭30，即使當待測裝置27不存在或對測試頭20B而言為相反方向的空間轉換器28不存在時；該停止手段藉此作為停止件31。
停止件31如此可避免對應接觸探針20的向上位移(如圖4(B)之範例所示)。適當地，停止件31形成接觸探針的本體20C的一部份。
如圖4(B)所示的實施例，停止件31位於自由區域29內，並從第一側壁23a突出，特別是突出有接觸頭20B的擴展部分22的相同壁。在此方式下，停止件31導致由接觸探針20的側壁突出，其接觸於覆蓋在其上方的上導柱26的導孔26A的壁，亦即，如圖範例所示的第二側壁23b。
更加特別的是，停止件31具有支撐區域31a，顯露於上導柱26，並適以貼靠該導柱的第二面F2，即擴展部分22的下切壁22a所貼靠的第一面F1的相反面。支撐區域31a自接觸探針20的第一側壁23a突出一長度L5，即停止件31具有橫向突出尺寸L5，其特別等同於探針直徑Ds的10至15%(L5=10-50%*Ds)。
更特別的是，停止件31具有介於5微米至25微米之間的橫向突出尺寸L5。
有益地，根據本發明，由於接觸探針20的設計，測試頭30裡的鄰近接觸探針20彼此間可更加靠近，以任何可行方法提供應位於該等探針的主要尺寸的部分之間的最小距離Dm，即與所對應的接觸頭20B對應，如圖5(A)所示，其中最小距離Dm為適以避免鄰近探針之間接觸的一值，通常介於10微米至20微米之間。
明顯地，接觸探針20的接觸尖端20A之間因而更加靠近，且盡可能地貼近待測裝置27的接觸墊27A，或更好能減少該些接觸墊中心的間距P1，特別是可與最先進的積體電路的整合設計技術相容。
根據如圖5(B)所示的另一實施例，在測試頭30內，亦可能將接觸探針20設置為鄰近探針20、20’於縱向或橫向方向上各自具有從壁23a、23’b之相反壁所突出的擴展部分22、22’。在此情況下，第一探針20包含突出自雙壁之其中一壁23b的突出部分22，且根據待測裝置27的墊27A的設計而於縱向或橫向方向上鄰近第一探針20的第二探針20’則包含從一相反壁23a’突出的個別突出部分22’；換句話說，鄰近的探針20、20’具有從探針所齊列的該縱向或橫向方向的相反側所突出的擴展部分22、22’。
以此方式，可使鄰近的探針更靠近，特別是對應它們的接觸頭，但仍保有最小距離Dm來避免探針間可能的接觸。該些接觸墊彼此的中心因而更加靠近，進而使間距P2減少，如圖所示(P2<P1)。
需注意的是，有益地，根據本發明，所述的接觸頭30可使待測裝置27的間距減少，使對應的接觸墊27A的中心更加靠近，可因應最先進的積體電路整合及設計技術的需求。
根據圖6(A)及6(B)所示的本發明其它實施例，測試頭30更包含由複數個支撐件所形成的至少一導柱。更特別的是，在圖6(A)及6(B)的實施例裡，上導柱26包含彼此平行的至少一組第一及第二支援件261、262，該些支援件261、262藉由額外自由區域而分離，並設有用於覆蓋接觸探針20的對應導孔。適當地，第一及第二支援件261及262可透過粘合劑材料263，特別是膠框，而連接在一起。
相似地，如範例所示，下導柱25包含至少一組彼此平行的第一及第二支撐件251及252，該等藉由額外自由區域而分離，並設有對應的導孔以覆蓋接觸探針20，並且可藉由黏合劑材料253而連接在一起。明顯地，測試頭30可包含僅有上導柱26或僅有下導柱25是由一組支撐件來形成，而剩餘的導柱則可由單一支撐件來形成。
須強調的是，上導柱26及下導柱25在彼此之間位移，進而實現接觸探針20的本體20C需要的形變。
藉此可實現使接觸探針20的至少一突起部24對應設置於上導柱26的第一支撐件261的導孔中，如圖6(A)所示，或使接觸探針20的至少一突起部24對應設置於第二支撐件262的導孔裡，如圖6(B)所示。
接觸探針20設有停止件31的優點在於可改善測試頭30的接觸探針20的保持，即便在待測裝置27或空間轉換器28不存在的情況，如圖7(A)及7(B)所示。
如圖7(A)所示的實施例，位於自由區域29的停止件31突出自第一壁23a，特別是突出有測試頭20B的擴展部分22的同一壁。此方式下，自接觸探針20的壁突出的停止件31會與重疊該些停止件31的第二支撐件263的導孔的壁接觸。
可選擇地，在圖7(B)的實施例裡，停止件31位於定義為在上導柱26的第一及第二支撐件261及262之間的額外自由區域裡，並自接觸探針20的第一壁23a突出，即自突出有接觸頭20B的擴展部分22的同一壁突出。此方式下，停止件31自接觸探針20的壁突出，並與重疊於該停止件31的第一支撐件261的導孔的壁接觸。
需注意的是，停止件31在此方式下可避免接觸探針20在測試頭30的清理運作期間不需要的移動，如同常見的強力氣流所引起，而特別可使接觸探針移動。此外，停止件31的存在確保了測試頭30內的接觸探針的保持，即便於藉由破壞了保持接觸頭20B於空間轉換器28本身的接觸墊28A之可能氧化物，而使空間轉換器28被移除的情況下。
須強調的是，根據圖7(B)所示的實施例，上導柱26的第一支撐件261及第二支撐件262之間的停止件31的位置會具有優點，因為此區域具有減少的引力，特別是，相較於位於自由區域29的接觸探針20的部分，此區域裡的部分幾乎不會彎曲。在此方式下，不會發生關於停止件31不期望的破壞的風險，實際上，接觸探針20的壁上突出的停止件31勢必會產生壓力累積點。
此外，停止件31是與擴展部分22以同一側的方式來突出，減少了整體探針的尺寸。特別的是，在停止件31的突出具有少於或等於擴展部分22的下切壁22a的第一橫向尺寸L1的尺寸L5的情況下，停止件31的尺寸實際上隱含於接觸頭20B的尺寸裡。
適當地，即使在此情況下，停止件31亦以在測試頭30的正常工作期間不與上導柱26接觸的方式來放置，因此不會影響對應的接觸探針20的移動。停止件31僅在接觸探針20可能的向上運動的情況下作用，舉例來說，在空間轉換器28移除的情況下以及不需要的“膠合”位於探針的接觸頭20與空間轉換器28的接觸墊28A之間(不論多短暫)的情況下或由於清理空氣的氣流將接觸探針20推往此方向時。
為了進一步改善測試頭30裡接觸探針20的保持，上導柱26的第一支撐件261及第二支撐件262也可在彼此間位移，如圖8所示。
在此實施例裡，停止件31位於自由區域29裡，並從與接觸頭20B突出有擴展部分22的壁的相反壁上突出。此方式下，從接觸探針20的壁突出的停止件31與重疊它且相對於第一支撐件261已位移的第二支撐件262的導孔的壁接觸。
需注意的是，不同實施例未說明的部分仍屬於本發明的目的，例如，測試頭所具有的上導柱僅包含一個支撐件，而下導柱包含至少二支撐件，也可以是上導柱及下導柱皆以至少二支撐件或更多數量的支撐件與停止件的方式來實現，並以對稱或非對稱的方式設置。此外，對於其它實施例而言，也可使用與某個實施例相關的特徵，且即使是二個以上的實施例，其彼此間亦可以組合。
總結地，根據本發明的實施例，接觸探針及對應的測試頭的結構可實現探針本身的高度封裝，並因此可執行積體電路的探針彼此非常靠近的設計的測試，它們的擴展部分的限制相對於具備非對稱頭的現有裝置而言是可以減少，因為具備了對應於覆蓋探針的導孔的突起部。
在此方式下，有益地，根據本發明，可減少待測積體裝置的間距(pitch)，即對應的接觸墊的中心之間可接近並提升至最先進的積體電路的整合及設計技術之必要需求。
此外，需強調的是，具備停止件可避免接觸探針不期望的移動，舉例來說，在測試頭的清理運作期間(通常利用強力的氣流噴射來實現)；此外，測試頭內的接觸探針的維持是可確定的，即使在空間轉換器移除的情況，藉由將停止件抵靠至上導柱的對應面上，以確保破壞用以保持接觸頭於空間轉換器本身的墊上的可能氧化物。
明顯地，此領域的技術人員可因可能發生的特定需求而製造出各種改變及變形的探針卡，而這些皆屬於本發明的申請專利範圍所定義的範圍。
20:接觸探針
20A:接觸尖端
20B:接觸頭
20C:探針本體
20F:探針本體的一部分
21A:接觸部分
21B:接觸部分
22:擴展部分
22a:下切壁
23a:第一側壁
23b:第二側壁
24:突起部
L1:第一橫向尺寸
L2:第二橫向尺寸
Dt:頂部直徑(軌跡直徑)
Df:導孔的直徑
Ds:探針直徑
HH:縱向發展軸
H*:高度
G:導柱
FG:導孔

Claims (19)

  1. 一種測試頭，其具有多個垂直探針，以供一電子裝置的功能測試，該測試頭包括至少一組上導柱及下導柱，藉由一適當的空氣區域所分隔，並分別配備有多個導孔，以滑動地容置多個接觸探針，各接觸探針包含：一探針本體，實質沿著一縱向方向而延伸於各終端部分之間，適以實現與各接觸墊的接觸，至少一終端部分，具有大於該探針本體的橫向尺寸，並包含一擴展部分，該擴展部分僅對應該接觸探針的一第一側壁突出，其中，該至少一終端部分更包含至少一突起部，該突起部從與該第一側壁相反的一第二側壁突出，並且沿著該接觸探針的一縱軸而從該擴展部分延伸該相反的第二側壁，該突起部形成於該接觸探針容置在一導孔中的一部分，該接觸探針停止於導孔的一第一壁，且該突起部具有一最大橫向延伸之點，停止於該導孔的相對的一第二壁。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之測試頭，其中該接觸探針的該至少一終端部分為一接觸頭，適以貼靠一空間轉換器的一接觸墊，且另一終端部分為一接觸尖端，適以貼靠至一待測裝置的一接觸墊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之測試頭，其中該接觸探針的該擴展部分定義出至少一下切壁，且該突起部的該最大橫向延伸之點遠離高度範圍介於10微米(μm)至100微米之間的該下切壁。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之測試頭，其中該接觸探針的該至少一終端部分具有一足跡直徑，該足跡直徑相等於該探針本體的直徑與該擴展部分對應該下切壁的一長度的一第一橫向尺寸的總和，其中直徑為等於橫切部分的 一最大延伸尺寸，且該接觸探針的該突起部具有一第二橫向尺寸，該第二橫向尺寸為該第一橫向尺寸增減50%。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之測試頭，其中該接觸探針的該擴展部分的該第一橫向尺寸及該突起部的該第二橫向尺寸分別符合下列條件：L1+L2+Ds>Df L1+Ds<Df，以及L2+Ds<Df其中，L1為該擴展部分的該第一橫向尺寸，L2為該突起部的該第二橫向尺寸，Ds為該接觸探針的一直徑，Df為容置該接觸探針的該導孔的直徑，並包含該突起部。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之測試頭，其中該接觸探針的該擴展部分的該第一橫向尺寸介於5微米至25微米之間，且該接觸探針的該突起部的該第二橫向尺寸介於2微米至20微米之間。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之測試頭，其中該探針直徑介於20微米至150微米之間，且該足跡直徑介於15微米至120微米之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之測試頭，其中該接觸探針的該突起部更包含一凹部，該凹部對應該擴展部分而形成於該接觸探針的第二側壁，且相反於突出該接觸探針的該擴展部分的該第一側壁。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之測試頭，其中該凹部沿著該終端部分的全部縱向尺寸延伸。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之測試頭，其中各接觸探針包含另一凹部，該另一凹部對應於該突起部而形成於該接觸探針的該終端部分的該第一側壁，且相反於突出該突起部的該第二側壁。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之測試頭，該接觸探針更包含自一側壁突出的至少一突出元件或停止件。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之測試頭，其中該停止件自突出該終端部分的該擴展部分的該第一側壁突出。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之測試頭，其中該停止件自該探針本體橫向突出一尺寸，該尺寸為該探針直徑的10%-15%。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之測試頭，其中該停止件所橫向突出的該尺寸介於5微米至25微米之間。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之測試頭，其中該停止件被定位，進而在正常工作期間不與包含該接觸探針的一測試頭的一導柱接觸，藉此使該接觸探針的移動不受干擾。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之測試頭，其中該下及上導柱適當地於彼此之間移動，進而產生對應該空氣區域的一預形變，使該等接觸探針於各自導孔內滑動，其中每一接觸探針的該終端部分的該擴展部分自該接觸探針的一側壁突出，並橫臥於該上導柱的該導孔的一壁上，該擴展部分的該下切壁適以貼靠該上導柱的一第一面，該第一面朝向該測試頭所貼靠的一空間轉換器，以及該突起部具有一最大橫向延伸之點，適以停止於該上導柱的該導孔相反的一第二壁。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之測試頭，更包含沿著一相同方向而相鄰的探針，該等探針皆具有自一對應壁突出的擴展部分。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之測試頭，更包含沿著一縱向或橫向方向而相鄰的多個探針，該等探針具有從各別的相反壁所交替地突出的擴展部分。
  19. 如申請專利範圍第11項所述之測試頭，其中該停止件位於該自由區域，並自突出該擴展部分的一側壁突出。
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