TWI721151B - 探針及具有探針的測試插槽 - Google Patents

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Abstract

一種用於電連接一設於待量測之量測對象上之第一電接觸面以及一設於測試插槽中之第二電接觸面的探針，具有一與該測試插槽機械連接的長條形中心區域，具有一第一彈性臂，其第一末端與該中心區域之第一末端連接且其第二末端具有一用於與該第一電接觸面進行電接觸的第一接觸區域，並且具有一第二彈性臂，其第一末端與該中心區域之第一或第二末端連接且其第二末端具有一用於與該第二電接觸面進行電接觸的第二接觸區域。該第一及第二彈性臂分別在其第一末端之區域內與該中心區域之縱軸互成一小於等於90°的角度。

Description

探針及具有探針的測試插槽
發明領域 本發明係有關於一種探針，以及一種包含多個探針的測試插槽。
發明背景 用於對積體電路就其正確功能進行測試的自動測試環境(英文：a utomatict este quipment(ATE))大體由以下構成：一量測儀器(例如一網路分析器)；一所謂之負載板(英文：loadboard)，其為一印刷電路板，充當通用量測儀器與作為應用特定量測對象(英文：d eviceu ndert est(DUT))之積體電路之間的應用特定介面；以及一自動操作裝置，其將積體電路插入一固定於負載板上之測試插槽、壓緊至此測試插槽及重新移除。
為完整且正確地對積體電路進行測試，測試插槽具有一定數目之通常分別設於兩排或四排中之探針，其分別為待測試之積體電路之一接觸面(下文稱作第一接觸面)與位於測試插槽上之一對應接觸面(下文稱作第二接觸面)建立最佳的電連接。
EP 0 906 007 B1揭示過此種探針，其將待量測之積體電路之接觸面與測試插槽之接觸面連接。
此種探針具有兩個彈性區域，透過此等彈性區域相互獨立地為此探針與兩個接觸面中的一個建立兩個電連接。
積體電路之接觸面係由錫或其他導電接觸材料製成，故隨著時間推移，此等接觸面上可能例如因氧化而不利地形成覆層，其使接觸面與探針之對應接觸區域之間的電接觸惡化。透過探針之兩個接觸區域的摩擦運動(其皆平行於接觸面延伸，並且皆在將待測試之量測對象嵌入測試插槽時發生)，將顆粒自此等諸如氧化鋅層移除，從而重新建立或改善電接觸。
但EP 0 906 007 B1之探針具有空間伸展度相對較大的缺點。在積體電路愈發小型化的過程中，此種探針不適用。
發明概要 因此，本發明之目的在於提供一種克服上述缺點的探針以及一種包含此等探針的測試插槽。
本發明用以達成上述目的之解決方案為一種具有請求項1之特徵的探針，以及一種具有請求項17之特徵的測試插槽。有利的技術擴展方案參閱附屬項。
根據請求項1的探針具有一中心區域以及兩個充當彈性件的彈性臂。該第一及第二彈性臂分別藉由其第一末端與該中心區域連接，並分別在其第二末端上具有一用於與待量測之量測對象之第一接觸面或與該測試插槽之第二接觸面進行電接觸的接觸區域。下文將該第一彈性臂之接觸區域稱作第一接觸區域，並將該第二彈性臂之接觸區域稱作第二接觸區域。
為使本發明之探針儘可能地節省空間，將該第一彈性臂之第一末端與該大體呈長條形之中心區域的第一末端，以及將該第二彈性臂之第一末端與該中心區域之第一末端或第二末端連接。此外，第一及第二彈性臂在其第一末端之區域內分別與該中心區域之中軸線互成一小於等於90°之角度。
上述兩個技術措施有利地實現：該探針藉由其兩個彈性臂(由功能所決定地，該等彈性臂之長度為影響探針之伸展度的最重要因素)而具有最小化的幾何體積。此外，小型化之探針具有較短之信號通道，從而進一步優化探針之高頻傳輸特性。
在一較佳變體方案中，該第一及第二彈性臂藉由其第一末端分別在該中心區域之不同的末端上與該中心區域連接。在另一替代性的變體方案中，該第一及第二彈性臂藉由其第一末端分別在該中心區域之同一末端上與該中心區域連接。
為在保持該探針之總彈性的情況下就本發明之探針的進一步小型化將該第一及第二彈性臂之長度縮短，在本發明之探針的一第一擴展部中，較佳有其他第一彈性臂及/或其他第二彈性臂以平行於該第一及第二彈性臂的方式與該中心區域連接。該等彈性臂朝向該等接觸區域逐漸變細。在此，該第一彈性臂、該第二彈性臂以及該等其他第一及第二彈性臂較佳分別透過一開縫彼此隔開，在為該探針採用LIGA(Li thographie-G alvanik-A bformung，光刻鑄造成型)製程的情況下，該開縫通常處於與該等彈性臂之平均寬度相同的數量級。在採用另一製程的情況下，亦可實現遠小於該等彈性臂之平均寬度的開縫。
在藉由自動操作裝置之衝頭將待測試之量測對象壓入該測試插槽的情況下，該等其他第一及第二彈性臂之第二末端係與該第一彈性臂或第二彈性臂連接。
為提高本發明之探針的機械穩定性，在本發明之第二擴展方案中，該等其他第一彈性臂及該等其他第二彈性臂之第二末端係與該第一或第二彈性臂之第二末端的一橫向擴展部藉由插式連接相連。
為此，在本發明之第二擴展方案的第一子變體方案中，該等其他第一彈性臂及該等其他第二彈性臂之第二末端皆以針形擴展部來實施，其被導入及插入該第一彈性臂或第二彈性臂之第二末端的橫向擴展部中的對應凹部。
在本發明之第二擴展方案的第二子變體方案中，該等其他第一彈性臂及該等其他第二彈性臂之第二末端分別具有一凹部，其中導入及插入有對應的附加針形擴展部，該等針形擴展部係形成在該第一彈性臂或第二彈性臂之第二末端的橫向擴展部中。 作為該等其他第一及其他第二彈性臂之第一末端與該中心區域之間的固定連接的替代方案，在本發明之第三擴展方案中，亦可在該等其他第一及其他第二彈性臂之第一末端與該中心區域之間實現一插式連接：
在本發明之第三擴展方案的第一子變體方案中，該等其他第一及第二彈性臂之第一末端係以針形擴展部來實施，其被導入及插入該中心區域之對應凹部。作為替代方案，在本發明之第三擴展方案的第二子變體方案中，在該中心區域內形成針形擴展部，其被導入及插入該等其他第一及第二彈性臂之第一末端上的對應凹部。
在本發明之第四擴展方案中，較佳如下實現該探針之進一步的機械穩定化：在該第一彈性臂之第二末端之橫向擴展部與該中心區域之第二末端之間，以及/或者，在該第二彈性臂之第二末端之橫向擴展部與該中心區域之第二末端或第一末端之間，分別實現一附加的插式連接。在此情形下進一步改善該探針之高頻傳輸特性，因為透過該二插式連接分別實現一有所縮短的附加信號通道。
在本發明之第四擴展方案的第一子變體方案中，該第一彈性臂及/或該第二彈性臂之第二末端的橫向擴展部分別具有一凹部，其中在該第一彈性臂之第二末端上的凹部中導入及插入有該中心區域之第二末端的橫向針形擴展部，以及/或者，在該第二彈性臂之第二末端上的凹部中導入及插入有該中心區域之第二末端或第一末端的橫向針形擴展部。
作為替代方案，在本發明之第四擴展方案的第二變體方案中，該第一彈性臂及/或該第二彈性臂之第二末端的橫向擴展部呈針形，其中該第一彈性臂之第二末端的針形橫向擴展部被導入及插入一形成於該中心區域之第二末端上的對應凹部，以及/或者，該第二彈性臂之第二末端的針形橫向擴展部被導入及插入一形成於該中心區域之第二或第一末端上的對應凹部。
根據第一實施方式，各第一及第二彈性臂較佳皆線性延伸，因為在此第一實施方式中，在未設其他第一及第二彈性臂的情況下，最小化之體積與最大化之彈性的組合已最佳化。
根據彈性臂之第二實施方式，各第一及第二彈性臂皆以相對該中心區域內凹彎曲的方式延伸。在此情形下實現略微增強之彈性，因為該等彈性臂略微延長，而所需體積較第一設計方案略微增大。
根據彈性臂之第三實施方式，各第一及第二彈性臂皆以相對該中心區域凸起彎曲的方式延伸。在探針之此設計方案中，所需體積最小。但該探針之彈性顯著減弱，因為在此實施方式中僅能實現少量其他第一及第二彈性臂，且其顯著縮短。
在第四實施方式中，該等第一及第二彈性臂呈曲折狀。基於該曲折狀，第一及第二彈性臂皆具有最大的長度。該探針之第四實施方式適用於對高度要求較低並且需要大幅減小之寬度的應用。
為在該探針之第一接觸區域與量測對象上之第一接觸面之間實現儘可能好的擦除過程，並且同時在該探針之第二接觸區域與測試插槽上之第二接觸面之間實現儘可能小的擦除過程，一在該第一彈性臂之第一與第二末端之間延伸的軸線與該中心區域之縱軸互成的角度遠遠大於一在該第二彈性臂之第一與第二末端之間延伸的軸線與該中心區域之縱軸互成的角度。
與該在第二彈性臂之第一與第二末端之間延伸的軸線與該中心區域之縱軸互成的角度相比，該在第一彈性臂之第一與第二末端之間延伸的軸線與該中心區域之縱軸互成的角度例如為1.5倍。與該在第二彈性臂之第一與第二末端之間延伸的軸線與該中心區域之縱軸互成的角度相比，該在第一彈性臂之第一與第二末端之間延伸的軸線與該中心區域之縱軸互成的角度較佳為2.0倍。與該在第二彈性臂之第一與第二末端之間延伸的軸線與該中心區域之縱軸互成的角度相比，該在第一彈性臂之第一與第二末端之間延伸的軸線與該中心區域之縱軸互成的角度尤佳為2.5倍。
在第一及第二彈性臂之長度近乎相同的情況下，該在第一彈性臂之第一與第二末端之間延伸的軸線與該中心區域之縱軸互成的角度大於該在第二彈性臂之第一與第二末端之間延伸的軸線與該中心區域之縱軸互成的角度方案使得：該第一接觸區域之平行於第一接觸面的運動大於該第二接觸區域之平行於第二接觸面的運動。
由於該第一接觸區域在第一接觸面上的運動長於該第二接觸區域在第二接觸面上的運動，能夠在第一接觸面上更大面積地將諸如氧化鋅顆粒刮除，特別是在該接觸區域之形成與第一接觸面的電接觸的接觸尖峰的區域內將諸如氧化鋅顆粒刮除。
在本發明之測試插槽中設有一定數目之本發明之探針，該數目與DUT之第一接觸面的數目對應。本發明之探針通常以與積體電路中之第一接觸面的佈局類似的方式設置在兩行或四行中，該等行以相對積體電路之矩形基面之兩側或四側的位置錯開一定距離的方式設置。亦可採用本發明之探針在本發明之測試插槽內的其他佈局，例如柵格或矩陣佈局，以及任何未來使用的本發明之探針的佈局，且其皆落入本發明之範圍。
各本發明之探針分別透過至少一固定裝置與本發明之測試插槽機械連接，並與本發明之測試插槽之對應的第二接觸面發生電接觸。
作為替代方案，各本發明之探針亦可整合在一可自本發明之測試插槽分離的模組中。最後，單獨一排的各本發明之探針可整合在一模組中，其亦可自本發明之測試插槽分離。
較佳實施例之詳細說明 本發明之探針為一微機械構件。本發明之探針較佳藉由LIGA製程製造。此外，亦可藉由其他微機械製程來製造本發明之探針，該等微機械製程亦落入本發明之範圍。
由於採用微機械製程，本發明之探針在厚度均勻的情況下具有基本為二維的幾何結構(本發明之探針的高度及寬度)。本發明之探針的高度及寬度通常分別介於一至三毫米之間，而厚度通常約為十分之一毫米。
在LIGA製程之一較佳應用中，本發明之探針通常由以下構成：金屬，金屬合金，或由金屬及非金屬元素構成之化合物系統(例如NiP)。本發明之探針的位於頂面與底面間之過渡處的、基本沿高度及寬度定向的側面配設有一塗層，例如一金塗層。
在圖1所示本發明之探針100的大幅簡化後的第一設計方案中(該圖為探針在高度及寬度維度上的二維圖)，本發明之探針100由一長條形中心區域1、一第一彈性臂21 以及一第二彈性臂31 構成。第一及第二彈性臂21 及31 分別具有一長條形線性形狀，其寬度通常皆小於中心區域1之寬度。
第一彈性臂21 在其第一末端41 上與中心區域1之第一末端5(該中心區域之在圖1中繪示於右側的末端)連接。第二彈性臂31 在其第一末端61 上與中心區域1之第二末端7(該中心區域1之在圖1中繪示於左側的末端7)連接。
第一及第二彈性臂21 及31 分別在其第一末端41 或61 之區域內與中心區域1互成一小於等於90°的角度ϕ1 或ϕ2 。在此，第一彈性臂21 在其第一末端41 之區域內與中心區域1之間的定向角ϕ1 為第一彈簧21 上的切線在第一末端41 之區域內與中心區域1之位於中心區域1內的縱軸9之間的角度，在採用線性第一彈性臂21 的情況下，該定向角等於第一彈性臂21 之縱軸8(即第一彈性臂31 之第一末端41 與第二末端111 之間的軸線)與中心區域1之位於中心區域1內的縱軸9之間的角度。與此對應地，定向角ϕ2 為第二彈簧31 上的切線在第一末端61 之區域內與中心區域1之縱軸9之間的角度，在採用線性第二彈性臂31 的情況下，該定向角等於第二彈性臂31 之縱軸10(即第二彈性臂31 之第一末端61 與第二末端151 之間的軸線)與中心區域1之縱軸9之間的角度。
在第一彈性臂21 之第二末端111 上形成有一第一接觸區域12，在待量測之量測對象(即待量測之積體電路)被壓入測試插槽的情況下，該第一接觸區域形成與該量測對象之對應的第一接觸面13的電接觸。
如圖1所示，此第一接觸區域12較佳由一面向第一接觸面13的凸緣狀擴展部構成，其包含一建立與量測對象之第一接觸面13的實際電接觸的接觸區14。
此外，第一接觸區域12具有一未繪示於圖1中之突出部或尖峰，其在將待量測之量測對象嵌入測試插槽的過程中與第一接觸區域12一起實施在第一接觸面13上的微小平移運動。基於第一彈性臂21 的彈力，以及附加之突出部或尖峰的銳邊設計方案，透過第一接觸區域12之平移運動將第一接觸面13上之氧化物層的顆粒刮除。第一接觸面13的此氧化物層因時間推移過程中之氧化而形成，並使電接觸惡化。透過將此氧化物層之顆粒刮除，重新改善第一接觸面13與第一彈性臂21 之第一接觸區域12之間的電接觸。
在第二彈性臂31 之第二末端151 上形成有一第二接觸區域16，其為面向測試插槽中之第二接觸面17並具有接觸尖峰18的凸緣狀擴展部。此接觸尖峰18形成第二彈性臂31 之第二接觸區域16與測試插槽中之第二接觸面17之間的實際電接觸。
為將探針100機械固定在該測試插槽中，在中心區域1中設有至少一卡合件。如圖1所示，例如在中心區域1之兩端上分別設有一卡合件191 及192 ，其分別與測試插槽中之一對應的卡合件形成一形狀配合式連接。作為形狀配合式連接的替代方案，探針與測試插槽之間的壓緊配合式連接亦落入本發明之範圍。在此情形下，探針100中或測試插槽中之一接觸件與測試插槽中或探針100中之一對應接觸面發生壓緊配合。
透過由本發明之探針之第一彈性臂21 施加至待量測之量測對象之第一接觸面13的彈力，以及由第二彈性臂31 施加至測試插槽中之第二接觸面17的彈力，在待量測之量測對象的第一接觸面13與本發明之探針之間，或在本發明之探針100與測試插槽中之第二接觸面17之間確保充分的電連接。
為縮短第一彈性臂21 及第二彈性臂31 的長度，以及藉此將本發明之探針100進一步縮小，根據第一擴展方案，本發明之探針100除第一彈性臂21 以外還具有其他第一彈性臂22 及23 ，並且除第二彈性臂31 以外還具有其他第二彈性臂32 及33 。
在如圖2A所示之本發明之探針100的第一擴展方案的第一子變體方案中，此等其他第一彈性臂22 及23 平行於第一彈性臂21 延伸，並藉由其第一末端42 或43 ，在中心區域1之第一末端5上或以與中心區域1之第一末端5相鄰的方式與中心區域1連接。各第一彈性臂21 、22 及23 分別透過一開縫彼此分隔，該開縫之平均寬度通常處於各第一彈性臂21 、22 及23 之平均寬度的數量級。
第二彈性臂31 及其他第二彈性臂32 及33 亦相互平行延伸，並藉由其第一末端62 及63 ，在中心區域1之第二末端7上或以與中心區域1之第二末端7相鄰的方式與中心區域1連接。各第二彈性臂61 、62 及63 亦分別透過一開縫彼此分隔，該開縫之平均寬度通常處於各第二彈性臂31 、32 及33 之平均寬度的數量級。
平行的第一及第二彈性臂的數目並不侷限於圖2A所示方案。但凡第一或第二彈性臂沿中心區域1之長度以中間設有開縫的方式與中心區域1連接，任意其他數目之平行的第一或第二彈性臂亦落入本發明之範圍。
在如圖2B所示之本發明之探針100的第一擴展方案的第二子變體方案中，第二彈性臂31 及所有其他第二彈性臂32 及33 皆在中心區域1之就第一彈性臂而言的同一末端上或以與該同一末端相鄰的方式(即在第一末端5上或以與在中心區域1的第一末端5相鄰的方式)與中心區域1連接，其中第一彈性臂21 及所有其他第一彈性臂22 及23 亦在該末端上與中心區域1連接。
在本發明之探針100的第一擴展方案中，所有其他第一彈性臂22 及23 以及所有其他第二彈性臂32 及33 分別具有第二末端112 、113 或152 、153 ，其在待量測之量測對象被壓入測試插槽的狀態下與第一彈性臂21 或第二彈性臂31 接觸，如圖9所示。如此便透過其他第一彈性臂22 及23 以及其他第二彈性臂32 及33 產生附加的信號通道，其進一步改善本發明之探針100的高頻傳輸特性。
在本發明之探針100的第二擴展方案中，其他第一彈性臂22 及23 或其他第二彈性臂32 及33 之第二末端112 、113 及152 、153 分別與第一彈性臂21 之第二末端111 的一橫向擴展部，或與第一彈性臂31 之第二末端151 的一橫向擴展部連接。
為此，在如圖3A所示之本發明之探針100的第二擴展方案的第一子變體方案中，第一彈性臂21 之第二末端111 的橫向擴展部20具有多個凹部212 及213 ，其中分別導入及插入有其他第一彈性臂22 及23 之第二末端112 及113 。其他第一彈性臂22 及23 之第二末端112 及113 與第一彈性臂21 之第二末端111 之橫向擴展部20中的對應凹部212 及213 分別形成一插式連接。在此插式連接中，其他第一彈性臂22 及23 之各第二末端112 及113 相對對應的凹部212 及213 具有一定的軸向及徑向滑動能力。但此等第二末端之相對對應凹部212 及213 的軸向及徑向相對運動受限。
與此對應地，其他第二彈性臂32 及33 之第二末端152 及153 分別被導入及插入第二彈性臂31 之第二末端151 之橫向擴展部23的對應凹部222 及223 。其他第二彈性臂32 及33 之第二末端152 及153 亦與第二彈性臂31 之第二末端151 之橫向擴展部23的對應凹部222 及223 分別形成一插式連接。
在如圖3B所示之本發明之探針100的第二擴展方案的第二子變體方案中，其他第一彈性臂32 及33 之第二末端112 及113 分別具有一凹部242 或243 。在此等凹部242 及243 中導入及插入有第一彈性臂21 之第二末端111 之橫向擴展部20的對應的針形擴展部252 或253 。此等針形擴展部252 或253 亦近乎為橫向，即與第一彈性臂21 之第二末端111 之橫向擴展部20互成近乎90°的角度。此等針形擴展部252 及253 與其他第一彈性臂22 及23 之第二末端112 及113 上的對應凹部242 或243 分別形成一插式連接。
與此對應地，第二彈性臂31 之第二末端151 之橫向擴展部23上的針形擴展部262 及263 被導入及插入其他第二彈性臂32 或33 之第二末端152 或153 上的對應凹部272 或273 。此等針形擴展部262 或263 亦近乎為橫向，即與第二彈性臂31 之第二末端151 之橫向擴展部23互成近乎90°的角度。此等針形擴展部262 及263 與其他第二彈性臂32 或33 之第二末端152 及153 上的對應凹部272 或273 分別形成一插式連接。
在如圖4A所示之本發明之探針100的第三擴展方案中，該等其他第一及第二彈性臂之第一末端與中心區域1分別形成一插式連接，而該等其他第一及第二彈性臂之第二末端則分別與第一及第二彈性臂之第二末端的對應的橫向擴展部固定連接。
在此情形下，在本發明之探針100的第三擴展方案的第一子變體方案中，其他第一彈性臂22 或23 之第一末端42 及43 分別具有一凹部272 或273 ，而其他第一彈性臂22 或23 之第二末端112 及113 則與第一彈性臂21 之第一末端111 的橫向擴展部20固定連接。
在其他第一彈性臂22 或23 之第一末端42 及43 上的凹部272 及273 中導入及插入有中心區域1之對應的橫向擴展部282 及283 。此等橫向擴展部282 及283 具有與其他第一彈性臂22 及23 相同的定向，並在中心區域1之與中心區域1的第一末端5相鄰的匹配位置上自中心區域1伸出。如此便確保該等其他第一彈性臂22 及23 平行於第一彈性臂21 並且彼此分別透過一開縫隔開，該開縫之平均寬度近乎等於各第一彈性臂21 、22 及23 之平均寬度。中心區域1之橫向擴展部282 及283 與其他第一彈性臂22 或23 之第一末端42 及43 上的對應凹部272 及273 分別形成一插式連接。
與此對應地，其他第二彈性臂32 或33 之第一末端62 及63 分別具有一凹部292 或293 ，而其他第二彈性臂32 或33 之第二末端152 及153 則與第二彈性臂31 之第二末端151 的橫向擴展部23固定連接。
在其他第二彈性臂32 或33 之第一末端62 及63 上的凹部292 及293 中導入及插入有該中心區域之對應的橫向擴展部302 及303 。此等橫向擴展部302 及303 亦具有與其他第二彈性臂32 及33 相同的定向，並在中心區域1之與中心區域1的第二末端7相鄰的匹配位置上自中心區域1伸出。中心區域1之此等橫向擴展部302 及303 與其他第二彈性臂32 或33 之第一末端62 及63 上的對應凹部292 及293 分別形成一插式連接。
在如圖4B所示之本發明之探針100的第三擴展方案的第二子變體方案中，其他第一彈性臂22 或23 之第二末端112 及113 係固定地與第一彈性臂21 之第二末端111 的橫向擴展部20連接，而其他第一彈性臂22 或23 之第一末端42 及43 則被導入及插入形成於中心區域1之橫向擴展部302 或303 中的對應凹部312 或313 。中心區域1之此等橫向擴展部302 及303 透過其凹部312 或313 具有與對應之其他第一彈性臂22 及23 近乎相同的定向，並在中心區域1之與中心區域1的第一末端5相鄰的適當位置上自中心區域1伸出。如此便確保該等其他第一彈性臂22 及23 平行於第一彈性臂21 並且彼此分別透過一開縫隔開，該開縫之平均寬度近乎等於各第一彈性臂21 、22 及23 之平均寬度。
在本發明之探針100的第四擴展方案中，在待量測之量測對象插在測試插槽中的狀態下，如下進一步實現本發明之彈性探針的機械穩定化：第一彈性臂21 之第二末端111 之橫向擴展部20與中心區域1之第二末端7，且第二彈性臂31 之第二末端151 之橫向擴展部23與中心區域1之第一末端5或第二末端7分別建立起插式連接。
在如圖5A所示之本發明之探針100的第四擴展方案的第一子變體方案(其在如圖2A所示之本發明的探針的第一擴展方案的第一子變體方案的基礎上構建)中，為此在第一彈性臂21 之第二末端111 之橫向擴展部20中設有一凹部34。在此凹部34中導入及插入有中心區域1之第二末端7的橫向擴展部35。為在中心區域1之橫向擴展部35與第一彈性臂21 之第二末端111 之橫向擴展部20中的凹部34之間建立插式連接，在插入狀態下，中心區域1之橫向擴展部35與第一接觸區域12之橫向擴展部20中的凹部34具有近乎相同的定向以及近乎相互匹配的形狀。
與此對應地，在第二彈性臂31 之第二末端151 之橫向擴展部23中設有一凹部36，在該凹部中導入及插入有中心區域1之第一末端5上的橫向擴展部37。第二彈性臂31 之第二末端151 之橫向擴展部23中的凹部36與中心區域1之橫向擴展部37亦具有近乎相同之定向以及近乎相互匹配的形狀，從而在中心區域1之橫向擴展部37與第二彈性臂31 之第二末端151 之橫向擴展部23中的凹部36之間可靠地實現一插式連接。
在如圖5B所示之本發明之探針100的第四擴展方案的第二子變體方案中，第一彈性臂21 之第二末端111 之橫向擴展部20被導入及插入在一凹部38中，其係形成於中心區域1之第二末端7上的橫向擴展部35中。為在第一彈性臂21 之第二末端111 之橫向擴展部20與中心區域1之橫向擴展部35中的凹部38之間實現一可靠的插式連接，在插入狀態下，橫向擴展部20與凹部38具有近乎相同之定向以及近乎相互匹配的形狀。
與此對應地，第二彈性臂31 之第二末端151 之橫向擴展部23被導入及插入在一凹部39中，其係形成於中心區域1之第一末端5上的橫向擴展部37中。為實現擴展部23與凹部39之間的插式連接，擴展部23與凹部39之定向亦近乎相同，且擴展部23與凹部39具有近乎相互匹配的形狀。
在本發明之探針100的第一實施方式中，各第一及第二彈性臂皆具有線性(即直線)走向，而在如圖6A所示之本發明之探針100的第二實施方式中，所有第一彈性臂21 、22 及23 以及所有第二彈性臂31 、32 及33 皆相對中心區域1內凹彎曲。各第一彈性臂21 、22 及23 以及各第二彈性臂31 、32 及33 之在相應第一末端41 、42 及43 或61 、62 及63 之區域內相對中心區域1之縱軸9的定向根據以下得出：各第一彈性臂21 、22 及23 以及各第二彈性臂31 、32 及33 上之切線在相應第一末端41 、42 及43 或61 、62 及63 之區域內與中心區域1之縱軸9之間的角度ϕ1 或ϕ2 。在本發明之探針100的第一實施方式中，角度ϕ1 及ϕ2 皆小於等於90°。
在本發明之探針100的第二實施方式中，包含任意數目之可在本發明之探針100中實現的第一及第二彈性臂的佈局，特別是包含單獨一個第一彈性臂及單獨一個第二彈性臂的佈局，亦落入本發明之範圍。
在如圖6B所示之本發明之探針100的第三實施方式中，各第一彈性臂21 、22 及23 以及各第二彈性臂31 、32 及33 皆相對中心區域1凸出彎曲。在相應第一彈性臂21 、22 及23 或第二彈性臂31 、32 及33 之第一末端41 、42 及43 或61 、62 及63 之區域內，各第一彈性臂21 、22 及23 以及各第二彈性臂31 、32 及33 之相對中心區域1的定向根據以下得出：各第一彈性臂21 、22 及23 以及各第二彈性臂31 、32 及33 上之切線在相應第一末端41 、42 及43 或61 、62 及63 之區域內與中心區域1之縱軸9之間的角度ϕ1 或ϕ2 。在本發明之探針100的第一實施方式中，角度ϕ1 及ϕ2 皆小於等於90°。
對於本發明之探針100的第三實施方式而言，任意數目之可在本發明之探針100中實現的第一及第二彈性臂，特別是單獨一個第一彈性臂及單獨一個第二彈性臂，亦落入本發明之範圍。
在本發明之探針100的第四實施方式中，第一彈性臂21 與第二彈性臂31 皆如圖6C所示呈曲折狀。
如圖6C所示，第一彈性臂21 之第一末端41 在中心區域1之第二末端7上，且第二彈性臂31 之第一末端61 在中心區域1之第一末端5上與中心區域1連接。作為替代方案，第一或第二彈性臂21 或31 之第一末端41 及61 亦可在反向的末端5或7上中心區域1連接。
除第一及第二曲折狀彈性臂21 及31 以外，還可設有其他未繪示於圖6C中之第一及第二彈性臂，其以平行於第一彈性臂21 或第二彈性臂31 並透過一開縫彼此分隔的方式與中心區域1連接。此等其他第一及第二彈性臂並不完全呈曲折狀延伸，並且僅沿第一或第二彈性臂21 或31 延伸至一位於第一及第二彈性臂21 及31 之第一及第二曲折之間的區域。
在第一或第二彈性臂21 或31 之第一末端41 或61 的區域內，第一彈性臂21 及第二彈性臂31 之相對中心區域1的定向根據以下得出：各第一彈性臂21 、22 及23 以及各第二彈性臂31 、32 及33 上之切線在相應第一末端41 、42 及43 或61 、62 及63 之區域內與中心區域1之縱軸9之間的角度ϕ1 或ϕ2 。在本發明之探針100的第四實施方式中，角度ϕ1 及ϕ2 皆小於等於90°。
在將待量測之量測對象壓入該測試插槽的過程中，第一彈性臂21 之第一接觸區域12與第二彈性臂31 之第二接觸區域16分別實施一圍繞其旋轉中心的旋轉運動，該旋轉中心沿第一彈性臂21 之縱軸8(即第一彈性臂21 之第一末端41 與第二末端111 之間的軸線)或沿第二彈性臂31 之縱軸10(即第二彈性臂31 之第一末端61 與第二末端151 之間的軸線)遷移。
第一彈性臂21 之第一接觸區域12以及第二彈性臂31 之第二接觸區域16的旋轉運動可如圖7所示拆分成兩個平移運動分量，即一平行於第一或第二接觸面13或17延伸的平移運動分量以及一垂直於第一或第二接觸面13或17延伸的平移運動分量。
就第一接觸區域12之平行於第一接觸面13的平移運動而言，由於發生對第一接觸面13上的覆層的有利刮除，故絕對期望此平移運動。而就第二接觸區域16之平行於第二接觸面17的平移運動而言，儘管將第二接觸面17上的干擾性覆層擦除，但並不非常期望此平移運動。
在將量測對象壓入測試插槽時，每個壓入測試插槽的量測對象的第一接觸面13皆經歷此種擦除過程，而僅在將測試插槽安裝至負載板時，測試插槽中之第二接觸面17才經受此種擦除過程。
因此，與第一接觸面13之區域(在圖7中透過第一接觸區域12之接觸尖峰14上的水平箭頭的明顯更長的長度表示)內相比，在第二接觸面17之區域(在圖7中透過第二接觸區域16之接觸區18上的水平箭頭的明顯更短的長度表示)內期望的擦除運動大幅減小。
為使第二接觸區域16之平行於第二接觸面16延伸的平移擦除運動明顯小於第一接觸區域12之平行於第一接觸面13延伸的平移擦除運動，將第二彈性臂31 之縱軸10與中心區域1之縱軸9之間的定向角ϕ2 '設計成明顯小於第一彈性臂21 之縱軸8與中心區域1之縱軸9之間的定向角ϕ1 '。 為確定第一彈性臂21 或第二彈性臂31 之定向角ϕ1 '及ϕ2 '的大小，較佳實施以下參數化：
彈性臂21 之縱軸8與中心區域1之縱軸9之間的角度ϕ1 '例如為第二彈性臂31 之縱軸10與該中心區域之縱軸之間的角度ϕ2 '的1.5倍。彈性臂21 之縱軸8與中心區域1之縱軸9之間的角度ϕ1 '較佳為第二彈性臂31 之縱軸10與中心區域1之縱軸9之間的角度ϕ2 '的2.0倍。彈性臂21 之縱軸8與中心區域1之縱軸9之間的角度ϕ1 '尤佳為第二彈性臂31 之縱軸10與中心區域1之縱軸9之間的角度ϕ2 '的2.5倍。
在上文建議的參數化中，對於彈性臂21 之縱軸8與中心區域1之縱軸9之間的定向角ϕ1 '以及彈性臂21 之縱軸8與中心區域1之縱軸9之間的定向角ϕ2 '而言，第一或第二接觸區域12或16之垂直於第一及第二接觸面13及17延伸的運動分量近乎相同，如圖7所示。
就本發明之探針的第一實施方式而言，即在第一及第二彈性臂21 及22 近乎線性延伸的情況下，第一彈性臂21 之縱軸8或第二彈性臂31 之縱軸10與中心區域1之縱軸9之間的定向角ϕ1 '及ϕ2 '等於第一彈性臂21 或第二彈性臂31 之在第一彈性臂21 之第一末端41 的區域內或在第二彈性臂31 之第一末端61 的區域內的定向角ϕ1 及ϕ2 。
就第二實施方式(內凹彎曲的彈性臂)、第三實施方式(凸起彎曲的彈性臂)以及第四實施方式(曲折狀彈性臂)而言，不再存在此種關係。必須單獨針對第一彈性臂21 或第二彈性臂31 在第一彈性臂21 之第一末端41 的區域內或在第二彈性臂31 之第一末端61 的區域內的對應定向角ϕ1 及ϕ2 ，設定第一彈性臂21 之縱軸8或第二彈性臂31 之縱軸10與中心區域1之縱軸9之間的定向角ϕ1 '及ϕ2 '。
圖9以虛線示出在待量測之測試對象被壓入測試插槽且本發明之探針因而處於壓縮狀態下的情況下，本發明之探針中的各信號通道。圖9示出本發明之探針的第一擴展方案(多個平行的第一及第二彈性臂)與本發明之探針的第四擴展方案(第一及第二彈性臂之第二末端額外地與中心區域之第二或第一末端連接)的組合，以及本發明之探針的第二實施方式的應用(內凹彎曲的第一及第二彈性臂)。
該等平行的信號通道一方面將高頻信號在第一與第二接觸區域之間的信號路徑縮短，另一方面防止該探針內的歐姆損耗。總體而言，藉此顯著改善本發明之探針的高頻傳輸特性。 下面結合圖8A至8D對本發明之測試插槽進行詳細說明：
圖8A以俯視圖示出本發明之測試插槽200，在其中心設有一用於待量測之量測對象，特別是用於待量測之積體電路的插槽201。未繪示於圖8A中之積體電路大體具有一正方形基面，在其底面上，在四側之區域內分別設有一定數目之第一接觸面13。作為替代方案，亦可採用一任意定尺寸的矩形基面，在其底面上，在兩側或四側之區域內分別設有一定數目之第一接觸面13。若該積體電路插在本發明之測試插槽200的插槽201中，則設於該積體電路之底面上的第一接觸面13分別與對應的本發明的探針100發生電接觸。
為此，如圖8A所示，設有總共四排探針，每排分別包含一定數目N之本發明的探針10011 、10012 、…、1001N ，10021 、10022 、…、1002N ，10031 、10032 、…、1003N ，10041 、10042 、…、1004N 。在積體電路插在測試插槽200中的情況下，在測試插槽200內，分別設於四排中的探針因而分別位於四排第一接觸面13下方，該等接觸面在底面上設於待量測之積體電路的四個側邊上。此外，亦可在該四排內之區域中，特別是在中心處分佈有探針，其與對應的第一接觸面發生電接觸。
在如圖8B所示之本發明之測試插槽200的橫截面側視圖中，待量測之量測對象300，即待測試之積體電路300係插在插槽201中。其中示例性地示出兩個本發明之探針10012 及10032 的側視圖，以及本發明之探針10041 、10042 、…、1004N 的正視圖。
本發明之探針10012 在測試插槽200中透過其第一接觸區域12與待測試之積體電路300的第一接觸面1312 發生電接觸，並藉由其第二接觸區域16與第二接觸面1712 發生電接觸，而在本發明之探針10032 的第一接觸區域12與待測試之積體電路300的第一接觸面1332 之間，以及在本發明之探針10032 的第二接觸區域16與測試插槽200中之第二接觸面1732 之間分別發生電接觸。
理想情形下，各第二接觸面17延伸至本發明之測試插槽200的底面，並在該處形成用於連接至負載板(一稱作loadboard的印刷電路板)的電氣接頭。此負載板或是與本發明之測試插槽機械及電氣連接，或是被單獨定位至該測試插槽或量測儀器，並透過電線與測試插槽或量測儀器連接。
作為替代方案，如圖8B所示，該等電氣接頭亦可以在本發明之測試插槽中與對應的第二接觸面間隔一定距離的方式設置。在此情形下，該二第二接觸面1712 及1732 分別透過一電氣信號線20412 或20432 與電氣接頭20312 或20332 電連接。透過此等電氣接頭20312 及20332 在“負載板”與待測試之積體電路300之第一接觸面1312 或1332 之間交換測試或量測信號，以用於測試。
以本發明之探針10012 為例，對透過測試插槽200對本發明之探針10012 的機械固定進行說明：分別設於歸屬於本發明之探針10012 的中心區域1之第一或第二末端5或7上的卡合件191 及192 ，分別與測試插槽200之對應的卡合件2021 及2022 建立起形狀配合式機械連接。
圖8C及8D分別示出本發明之測試插槽200'的一實施方式，其中各排本發明之探針分別整合在一可分離之模組2051 、2052 、2053 及2054 中，其皆可置入本發明之測試插槽200'並從而與本發明之測試插槽200'機械連接(參閱圖8C)，且其皆可自本發明之測試插槽200'重新移出並從而重新自本發明之測試插槽200'機械分離(參閱圖8D)。
除各排本發明之探針以外，此種可分離之模組2051 、2052 、2053 及2054 亦分別包含與各探針100對應的第二接觸面13以及卡合件2021 及2022 ，以及可選地包含電氣信號線204及電氣接頭205。
為對所有探針進行最佳且特別是均勻的調溫，較佳在本發明之測試插槽內設有風道，其透過測試插槽上之經適當定位的接頭為各探針提供經適當調溫的沖洗空氣。
除分別透過一可分離之模組2051 、2052 、2053 及2054 將一排探針移出的方案以外，透過單獨一個可分離之模組將設置於所有四排中的探針移出的方案亦落入本發明之範圍。
最後，以其他方式(例如以矩陣或柵格形式)設置本發明之各探針的測試插槽亦落入本發明之範圍。在此情形下，將所有本發明之探針整合在單獨一個可分離之模組中的方案，或將相鄰之本發明之探針的分區分別整合在一可分離之模組中的方案，亦落入本發明之範圍。
本發明不侷限於所揭示的實施方式、變體方案及子變體方案。特別是說明書中揭示之特徵、申請專利範圍中申請保護之特徵以及附圖示出之特徵的所有組合，若其技術上可行，則皆落入本發明之範圍。
1‧‧‧中心區域21 ‧‧‧第一彈性臂22 、23 ‧‧‧其他第一彈性臂31 ‧‧‧第二彈性臂32 、33 ‧‧‧其他第二彈性臂41 ‧‧‧第一彈性臂之第一末端42 、43 ‧‧‧其他第一彈性臂之第一末端5‧‧‧中心區域之第一末端61 ‧‧‧第二彈性臂之第一末端62 、63 ‧‧‧其他第二彈性臂之第一末端7‧‧‧中心區域之第二末端8‧‧‧第一彈性臂之縱軸9‧‧‧中心區域之縱軸10‧‧‧第二彈性臂之縱軸111 ‧‧‧第一彈性臂之第二末端112 、113 ‧‧‧其他第一彈性臂之第二末端12‧‧‧第一接觸區域13、1312 、1332 ‧‧‧量測對象上之第一電接觸面14‧‧‧第一接觸區域之接觸尖峰151 ‧‧‧第二彈性臂之第二末端152 、153 ‧‧‧其他第二彈性臂之第二末端16‧‧‧第二接觸區域17、1712 、1732 ‧‧‧測試插槽中之第二電接觸面18‧‧‧第二接觸區域之接觸區191 、192 ‧‧‧探針之卡合件20‧‧‧第一彈性臂之第二末端的橫向擴展部212 、213 、34‧‧‧第一彈性臂之第二末端的橫向擴展部中的凹部222 、223 、36‧‧‧第二彈性臂之第二末端的橫向擴展部中的凹部23‧‧‧第二彈性臂之第二末端的橫向擴展部242 、243 ‧‧‧其他第一彈性臂之第二末端上的凹部252 、253 ‧‧‧第一彈性臂之第二末端的橫向擴展部上的針形擴展部262 、263 ‧‧‧第二彈性臂之第二末端的橫向擴展部上的針形擴展部272 、273 ‧‧‧其他第二彈性臂之第二末端上的凹部，其他第一彈性臂之第一末端上的凹部282 、283 、302 、303 ‧‧‧中心區域之橫向擴展部292 、293 ‧‧‧其他第一彈性臂之第一末端上的凹部312 、313 、332 、333 ‧‧‧中心區域之橫向擴展部中的凹部35‧‧‧中心區域之第二末端的橫向擴展部37‧‧‧中心區域之第一末端的橫向擴展部38‧‧‧中心區域之第二末端的橫向擴展部中的凹部39‧‧‧中心區域之第一末端的橫向擴展部中的凹部100、10011 、10012 、1001N 、10021 、10022 、1002N 、10031 、10032 、1003N 、10041 、10042 、1004N ‧‧‧探針200、200'‧‧‧測試插槽201‧‧‧插槽2021 、2022 ‧‧‧固定裝置，測試插槽之卡合件20312 、20332 ‧‧‧電氣接頭20412 、20432 ‧‧‧電氣信號線2051 、2052 、2053 、2054 ‧‧‧模組300‧‧‧量測對象
下面結合圖式對本發明之探針及本發明之測試插槽的各實施方式、變體方案、子變體方案及擴展方案進行詳細說明。圖中： 圖1為本發明之探針的示意圖，其中針對每個接觸側分別設有一線性延伸的彈性臂； 圖2A為本發明之探針的第一擴展方案的第一變體方案的示意圖； 圖2B為本發明之探針的第一擴展方案的第二變體方案的示意圖； 圖3A為本發明之探針的第二擴展方案的第一子變體方案的示意圖； 圖3B為本發明之探針的第二擴展方案的第二子變體方案的示意圖； 圖4A為本發明之探針的第三擴展方案的第一子變體方案的示意圖； 圖4B為本發明之探針的第三擴展方案的第二子變體方案的示意圖； 圖5A為本發明之探針的第四擴展方案的第一子變體方案的示意圖； 圖5B為本發明之探針的第四擴展方案的第二子變體方案的示意圖； 圖6A為本發明之探針的第二實施方式的示意圖； 圖6B為本發明之探針的第三實施方式的示意圖； 圖6C為本發明之探針的第四實施方式的示意圖； 圖7為本發明之探針的示意圖，其中各接觸側上之擦除行程的長度不同； 圖8A為本發明之測試插槽的俯視圖； 圖8B為本發明之測試插槽的橫截面側視圖； 圖8C為本發明之測試插槽在模組裝入情況下的三維圖； 圖8D為本發明之測試插槽在模組移出情況下的三維圖；及 圖9為本發明之探針的示意圖，其中示出各信號通道。 下面結合附圖對本發明之探針的各實施方式、變體方案、子變體方案及擴展方案進行詳細說明：
1:中心區域
21:第一彈性臂
22、23:其他第一彈性臂
31:第二彈性臂
32、33:其他第二彈性臂
41:第一彈性臂之第一末端
42、43:其他第一彈性臂之第一末端
5:中心區域之第一末端
61:第二彈性臂之第一末端
62、63:其他第二彈性臂之第一末端
7:中心區域之第二末端
111:第一彈性臂之第二末端
112、113:其他第一彈性臂之第二末端
12:第一接觸區域
14:第一接觸區域之接觸尖峰
151:第二彈性臂之第二末端
152、153:其他第二彈性臂之第二末端
16:第二接觸區域
18:第二接觸區域之接觸區
191、192:探針之卡合件
20:第一彈性臂之第二末端的橫向擴展部
23:第二彈性臂之第二末端的橫向擴展部
34:第一彈性臂之第二末端的橫向擴展部中的凹部
35:中心區域之第二末端的橫向擴展部
36:第二彈性臂之第二末端的橫向擴展部中的凹部
37:中心區域之第一末端的橫向擴展部
100:探針

Claims (18)

  1. 一種用於電連接一設於待量測之量測對象上之第一電接觸面以及一設於測試插槽中之第二電接觸面的探針，包含一與該測試插槽機械連接的長條形中心區域，包含一第一彈性臂，其第一末端與該中心區域之第一末端連接且其第二末端具有一用於與該第一電接觸面進行電接觸的第一接觸區域，並且包含一第二彈性臂，其第一末端與該中心區域之第一或第二末端連接且其第二末端具有一用於與該第二電接觸面進行電接觸的第二接觸區域，其中該第一及第二彈性臂分別在其第一末端之區域內與該中心區域之縱軸互成一小於等於90°的角度，其特徵在於，該第一彈性臂之第二末端與該中心區域之第二末端透過一插式連接相連，以及/或者，該第二彈性臂之第二末端與該中心區域之第二末端或第一末端分別透過一插式連接相連。
  2. 如請求項1之探針，其中，該第一彈性臂之第二末端具有一帶有凹部的橫向擴展部，在該凹部中插入有該中心區域之第二末端的一對應的橫向擴展部，以及，該第二彈性臂之第二末端具有一帶有凹部的橫向擴展部，在該凹部中插入有該中心區域之第二末端或第一末端的一對應的橫向擴展部。
  3. 如請求項1之探針，其中，該第一彈性臂之第二末端具有一橫向擴展部，其插入 該中心區域之第二末端之一橫向擴展部中的一對應的凹部，以及，該第二彈性臂之第二末端具有一橫向擴展部，其插入該中心區域之第一或第二末端之一橫向擴展部中的一對應的凹部。
  4. 如請求項2或3之探針，其中，平行於該第一及第二彈性臂，分別有至少另一第一彈性臂或至少另一第二彈性臂透過其第一末端與該中心區域連接，該等彈性臂分別透過一開縫彼此隔開。
  5. 如請求項4之探針，其中，在該量測對象被壓入該測試插槽的情況下，該等其他第一彈性臂及該等其他第二彈性臂之第二末端分別與該第一或第二彈性臂連接。
  6. 如請求項4之探針，其中，該等其他第一彈性臂及該等其他第二彈性臂之第二末端分別與該第一彈性臂或該第二彈性臂之第二末端的橫向擴展部連接。
  7. 如請求項6之探針，其中，每個其他第一彈性臂及每個其他第二彈性臂之第二末端分別插入一形成於該第一彈性臂或該第二彈性臂之第二末端之橫向擴展部中的對應的凹部。
  8. 如請求項6之探針，其中，在一分別形成於每個其他第一彈性臂及每個其他第二彈性臂之第二末端上的凹部中，分別插入有一對應的針形擴展部，其分別額外地形成於該第一彈性臂或該第二彈性 臂之第二末端的橫向擴展部上。
  9. 如請求項4之探針，其中，每個其他第一彈性臂及每個其他第二彈性臂之第一末端分別具有一針形擴展部，其插入一形成於該中心區域中的對應的凹部。
  10. 如請求項4之探針，其中，在每個其他第一彈性臂及每個其他第二彈性臂之第一末端上分別形成一凹部，其中分別插入有該中心區域之一對應的橫向擴展部。
  11. 如請求項1之探針，其中，與一在該第二彈性臂之第一與第二末端之間延伸的軸線與該中心區域之縱軸互成的角度相比，一在該第一彈性臂之第一與第二末端之間延伸的軸線與該中心區域之縱軸互成的角度為1.5倍。
  12. 如請求項4之探針，其中，該第一彈性臂及/或該第二彈性臂及/或該等其他第一彈性臂及/或該等其他第二彈性臂皆線性延伸。
  13. 如請求項4之探針，其中，該第一彈性臂及/或該第二彈性臂及/或該等其他第一彈性臂及/或該等其他第二彈性臂皆以相對該中心區域之中軸線內凹彎曲的方式延伸。
  14. 如請求項4之探針，其中，該第一彈性臂及/或該第二彈性臂及/或該等其他第一彈性臂及/或該等其他第二彈性臂皆以相對該中心區域之 中軸線凸起彎曲的方式延伸。
  15. 如請求項1之探針，其中，該第一彈性臂及/或該第二彈性臂呈曲折狀延伸。
  16. 一種用於電連接一待量測之量測對象及一印刷電路板的測試插槽，包含一定數目之如請求項1至15之其中一項之探針，一對應數目之第二電接觸面，其分別與對應之探針的第二接觸區域以及該印刷電路板發生電接觸，並且包含數目至少與探針之數目對應的固定裝置，其用於將每個探針機械固定在該測試插槽中。
  17. 如請求項16之測試插槽，其中，該等探針與對應的固定裝置及對應的第二電接觸面係設置在單獨一個模組中，該模組可自該測試插槽分離。
  18. 如請求項16之測試插槽，其中，相鄰探針的多個子集與對應的固定裝置及對應的第二電接觸面係分別設置在一模組中，其皆可自該測試插槽分離。
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