TWI778865B

TWI778865B - 測試頭

Info

Publication number: TWI778865B
Application number: TW110142588A
Authority: TW
Inventors: 盧笙豐
Original assignee: 嘉微科技股份有限公司
Priority date: 2021-11-16
Filing date: 2021-11-16
Publication date: 2022-09-21
Also published as: TW202321706A

Abstract

測試頭包括：被隔板上下隔開的上導板和下導板，及用以接觸一被測元件的多個探針；上導板包括上基板及位於上基板上方或下方的上支撐板，上支撐板與上基板固定形成一個整體，上基板設有與探針對應而供探針穿過的多個上通孔，上支撐板設有上下貫穿上支撐板的上開口，以供多個探針穿過，上基板的材料為陶瓷，上支撐板的材料為金屬；隔板設有空間以收容多個探針，隔板於空間的周邊設有側部，沿上下方向側部與上支撐板和上基板重疊；下導板設有與探針對應而供探針穿過的多個下通孔。如此，改進導板的應力和抗拉力並解決導板成本昂貴的問題。

Description

測試頭

本發明涉及一種測試頭，尤其是涉及一種測試晶片的測試頭。

在積體電路上執行的測試對於檢測和隔離在製造步驟中已經存在的故障電路特別有用。因此，通常測試頭用於在將集成在晶片上的電路進行切割並且將其組裝在晶片封裝中之前對該電路進行電測試。

測試頭包括被隔板隔開一定間隙的至少兩個導板和穿過導板的多個探針，探針的下端接觸被測元件的接觸墊且上端接觸空間轉換器的接觸墊，導板設有與探針一一對應的多個通孔，探針在兩個導板之間的間隙內彎曲並且在按壓接觸期間在所述通孔中軸向滑動，故探針對導板有一定的作用力。現有技術的導板為一體成型的結構，從而導板由一種材料製成，為了成功地在導板形成微小通孔，加工條件被限制在需採用短脈衝的飛秒鐳射進行，且為了使導板具有足夠的剛性，導板通常採用陶瓷材料如氮化矽或三氧化二鋁（價格偏高）。另外，由於探針穿過導板，探針對導板有一定的作用力，因此導板需要有足夠的應力和抗拉，但由陶瓷材料構成的單一結構導板其應力和抗拉力有限且市面上陶瓷的價格偏高，所以完全使用陶瓷製成的導板應力和抗拉有限且生產成本就比較大。

因此，有必要設計一種具有新的導板的測試頭，以克服上述問題。

為解決上述現有技術的問題，本發明的目的在於提供一種具有用異質材料構成低成本導板的測試頭，其中導板是採用多板件的組合結構，並採用不同的材料與加工工藝，進而改進導板的應力與抗拉力並解決導板成本昂貴的問題。

為達成上述目的，本發明提供一種測試頭，包括：被隔板上下隔開的上導板和下導板，及用以接觸一被測元件的多個探針；其中上導板包括上基板及位於所述上基板上方或下方的上支撐板，所述上支撐板與所述上基板固定形成一個整體，所述上基板設有與探針一一對應而供探針穿過的多個上通孔，所述上支撐板設有上下貫穿所述上支撐板的一上開口，所述上開口供多個探針穿過，所述上基板的材料為陶瓷，所述上支撐板的材料為金屬；所述隔板設有一空間以收容多個探針，所述隔板於所述空間的周邊設有側部，沿上下方向所述側部與所述上支撐板和所述上基板重疊；所述下導板設有與探針一一對應而供探針穿過的多個下通孔。

進一步，所述探針具有一側面，自所述側面沿所述探針的寬度方向凸伸一凸塊，所述凸塊位於上基板的上方，一凹槽連接所述凸塊的下端與所述側面，當探針接觸被測元件時，所述側面沿所述凸塊的凸伸方向接觸所述上通孔的孔壁，且所述凸塊的下端接觸所述上基板的上表面。

進一步，所述隔板的材料為膨脹係數比所述上基板熱膨脹係數低的殷鋼。

進一步，所述上支撐板與所述上基板粘接，所述上支撐板的材料比所述上基板的材料更強應力和抗拉，所述上支撐板的材料熱膨脹係數介於所述上基板的材料熱膨脹係數+/- 2.0 ppm/℃內。

進一步，當所述上基板的材料為氮化矽或熱膨脹係數介於1.5至3.9之間的其他陶瓷材料，則所述上支撐板用牌號為4J32或4J38 或4J36的殷鋼；當所述上基板34的材料為氮化鋁或熱膨脹係數介於4至6之間的其他陶瓷材料，則所述上支撐板用牌號為4J29或4J33或4J42的殷鋼；當所述上基板的材料為三氧化二鋁或熱膨脹係數介於6至9之間的其他陶瓷材料，則所述上支撐板用牌號為4J33或4J34或4J45或4J47或4J48或4J50或4J36的殷鋼。

進一步，上導板有上下設置的兩個，定義在上的為第一上導板，在下的為第二上導板，第一上導板的上支撐板有兩個，位於上基板上方和下方，第二上導板的上支撐板只有一個，位於所述上基板下方，所述隔板向上與第二上導板的上支撐板接觸。

本發明還提供一種測試頭，包括：多個探針，分別用以接觸一被測元件；上導板，包括一上基板及位於所述上基板上方或下方的上支撐板，所述上支撐板與所述上基板固定形成一個整體，所述上基板設有與探針一一對應而供探針穿過的多個上通孔，所述上支撐板設有上下貫穿所述上支撐板的一上開口，所述上開口供多個探針穿過，所述上基板的材料與所述上支撐板的材料不同，且所述上支撐板的材料比所述上基板的材料更強應力和抗拉；一隔板，位於所述上導板下方且向上支撐所述上導板，所述隔板設有一空間以收容多個探針，所述隔板於所述空間的周邊設有側部，沿上下方向所述側部與所述上支撐板和所述上基板重疊；一下導板，位於所述隔板下方且向上接觸所述隔板，所述下導板設有與探針一一對應而供探針穿過的多個下通孔。

進一步，所述上支撐板與所述上基板粘接，所述上基板的材料為陶瓷，所述上支撐板的材料為金屬或有機材料。

進一步，所述下導板包括上下交替設置的兩個下支撐板和兩個下基板，下基板與下支撐板粘接，所述隔板向下接觸其中一個下支撐板，所述下通孔設於所述下基板，所述下支撐板設有上下貫穿所述下支撐板的一下開口，所述下開口供多個探針穿過，所述下基板的材料為陶瓷，所述下支撐板的材料為比所述下基板的材料更強應力和抗拉的金屬或有機材料。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

所述測試頭的上導板具有異質材料形成的多板件的組合結構（測試頭的上導板包括不同材料的基板與支撐板），所述支撐板採用比所述基板具有更強應力和抗拉的金屬或有機材料，這樣不僅可以給探針在穿過基板時因受力而對基板有對應的作用力時給基板提供支撐作用，還可以減少使用陶瓷材料（本發明所述基板厚度與原有完全使用陶瓷材料製作單一結構導板的厚度相比要薄）從而降低生產成本。

為便於更好的理解本發明的目的、結構和特徵，現結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步說明。

如圖1至圖4所示，為本發明的實施例，所述測試頭100包括多個探針1（為了使圖簡潔清楚，圖1和圖2中只畫3根探針1來示意，實際上探針1的數量是很多的）、及被隔板2上下隔開一定間隙的上導板3和下導板4。隔板2、上導板3與下導板4相互平行且彼此獨立，且隔板2、上導板3與下導板4通過螺絲固定在一起。

所述隔板2設有一空間21用以收容多個探針1，所述隔板2於所述空間21的周邊設有側部22。上導板3包括上下對齊設置的上支撐板33和上基板34，上支撐板33與上基板34的前、後、左、右邊緣對應對齊，上支撐板33與所述上基板34採用樹脂相互粘接形成一個整體，所述上支撐板33與所述上基板34的熱膨脹係數接近。所述上支撐板33設有上下貫穿所述上支撐板33的一上開口331，所述上開口331供多個探針1穿過，所述上基板34設有與探針1一一對應而供探針1穿過的多個上通孔341，所述上基板34的材料為陶瓷，所述上通孔341採用機械鑽孔或鐳射鑽孔形成。所述隔板2的材料為膨脹係數比所述上基板34熱膨脹係數低的殷鋼。

所述上支撐板33的材料為比所述上基板34的材料更強應力和抗拉的金屬材料。

本實施例中，當所述上基板34的材料為氮化矽或熱膨脹係數介於1.5至3.9之間的其他陶瓷材料，則所述上支撐板33用牌號為4J32或4J38或4J36的殷鋼；當所述上基板34的材料為氮化鋁或熱膨脹係數介於4至6之間的其他陶瓷材料，則所述上支撐板33用牌號為4J29或4J33或4J42的殷鋼；當所述上基板34的材料為三氧化二鋁或熱膨脹係數介於6至9之間的其他陶瓷材料，則所述上支撐板33用牌號為4J33或4J34或4J45或4J47或4J48或4J50或4J36的殷鋼。當然，在其它實施例中，所述上支撐板33的材料也可為殷鋼以外的其它金屬，殷鋼或其它金屬材料熱膨脹係數介於所述上基板34的材料熱膨脹係數+/- 2.0 ppm/℃內。另外，在其它實施例中，所述隔板2的材料也可為陶瓷材料，此時所述上支撐板33的材料（殷鋼或其它金屬）熱膨脹係數介於陶瓷隔板2的材料熱膨脹係數+/- 2.0 ppm/℃內。

本實施例中上導板3有上下設置的兩個，定義為第一上導板3a和第二上導板3b，所述第二上導板3b向下與所述隔板2的側部22接觸，所述第一上導板3a位於所述第二上導板3b上方並沿上下方向與所述第二上導板3b重疊。所述第一上導板3a包括兩個上支撐板33和一個上基板34，所述上基板34沿上下方向位於兩個所述支撐板33中間。所述第二上導板3b包括一個上支撐板33和一個上基板34，所述上支撐板33位於所述上基板34下方。

所述下導板4位於所述隔板2的下方並向上與所述隔板2的側部22接觸，所述下導板4包括上下交替設置的兩個下基板41和兩個下支撐板42，所述下基板41與所述下支撐板42粘接形成一個整體，所述隔板2向下接觸其中一個下支撐板42，所述下基板41設有與探針1一一對應供探針1穿過的多個下通孔411，所述下支撐板42設有上下貫穿所述下支撐板42的一下開口421，所述下開口421供多個探針1穿過，所述下基板41的材料與所述上基板34相同，所述下支撐板42的材料與所述上支撐板33相同。沿上下方向，所述上開口331、所述空間21、所述下開口421的前、後、左、右邊界對齊。

所述探針1的上端抵接一空間轉換器200且下端抵接一被測元件300(在本實施例中被測元件300為晶片) ，所述探針1具有一側面11，自所述側面11沿所述探針1的寬度方向凸伸一凸塊12，所述凸塊12位於上基板34的上方，當測試時，探針1在所述空間21內彎曲並且在所述上通孔341和所述下通孔411中移動，所述側面11沿所述凸塊12的凸伸方向接觸所述上通孔341的孔壁，且所述凸塊12的下端接觸所述上基板34的上表面。一凹槽13連接所述凸塊12的下端與所述側面11，凹槽13為探針1與所述上基板34接觸時的逃角，作用為凸塊12與側面11的拐角處不會與所述上通孔341的孔壁干涉可讓探針1與所述上基板34接觸面積變多。探針1還設有一凸起14，所述凸起14和凸塊12位於探針1的相對兩側，當上導板3翻轉到下方時所述凸起14能卡住所述上導板3，防止探針1掉落。

另外，本發明所說的上支撐板33和下支撐板42的材料不僅限於金屬，還可以是比所述上基板34或下基板41具有更強應力和抗拉的有機材料，本發明所說下導板4的結構不僅限於上述4層板件構成，還可以是只有一種材料的單一結構或由一個下基板41和一個下支撐板42構成。同理，第一上導板3a不限於兩個上支撐板33和一個上基板34，第二上導板3b不僅限於一個上支撐板33和一個上基板34，上導板3不僅限於2個，可以是一個或多於兩個等。

綜上所述，本發明導板通過採用多板件的結構並根據不同的材料製作導板，用具有更強應力和抗拉的金屬材料或有機材料替代原來部分陶瓷材料，從而既增強了導板的應力和抗拉，又減少陶瓷材料的使用量，降低生產成本。

以上詳細說明僅為本發明之較佳實施例的說明，非因此局限本發明之專利範圍，所以，凡運用本創作說明書及圖示內容所為之等效技術變化，均包含於本創作之專利範圍內。

100:測試頭 1:探針 11:側面 12:凸塊 13:凹槽 14:凸起 2:隔板 21:空間 22:側部 3:上導板 3a:第一上導板 3b:第二上導板 33:上支撐板 331:上開口 34:上基板 341:上通孔 4:下導板 41:下基板 411:下通孔 42:下支撐板 421:下開口 200:空間轉換器 300:被測元件

圖1為本發明實施例的測試頭未與被測元件接觸時的剖視圖。圖2為本發明實施例的測試頭與被測元件接觸時的剖視圖。圖3為圖2的探針與上導板接觸時的局部放大圖。圖4為本發明實施例的探針的立體圖。

100:測試頭

1:探針

11:側面

12:凸塊

13:凹槽

14:凸起

2:隔板

21:空間

22:側部

3:上導板

3a:第一上導板

3b:第二上導板

33:上支撐板

331:上開口

34:上基板

341:上通孔

4:下導板

41:下基板

411:下通孔

42:下支撐板

421:下開口

Claims

一種測試頭，包括：被一隔板上下隔開的至少一上導板和至少一下導板，及用以接觸一被測元件的多個探針；其中所述至少一上導板包括一上基板及位於所述上基板上方或下方的一上支撐板，所述上支撐板與所述上基板固定形成一個整體，所述上基板設有與所述多個探針一一對應而供所述多個探針穿過的多個上通孔，所述上支撐板設有上下貫穿所述上支撐板的一上開口，所述上開口供所述多個探針穿過，所述上基板的材料為陶瓷，所述上支撐板的材料為金屬；所述隔板設有一空間以收容所述多個探針，所述隔板於所述空間的周邊設有一側部，沿上下方向所述側部與所述上支撐板和所述上基板重疊；所述至少一下導板設有與所述多個探針一一對應而供所述多個探針穿過的多個下通孔；其中當所述上基板的材料為氮化矽或熱膨脹係數介於1.5至3.9之間的其他陶瓷材料，則所述上支撐板用牌號為4J32或4J38或4J36的殷鋼；當所述上基板的材料為氮化鋁或熱膨脹係數介於4至6之間的其他陶瓷材料，則所述上支撐板用牌號為4J29或4J33或4J42的殷鋼；當所述上基板的材料為三氧化二鋁或熱膨脹係數介於6至9之間的其他陶瓷材料，則所述上支撐板用牌號為4J33或4J34或4J45或4J47或4J48或4J50或4J36的殷鋼。
如請求項1所述之測試頭，其中各所述多個探針具有一側面，自所述側面沿所述探針的寬度方向凸伸一凸塊，所述凸塊位於所述上基板的上方，一凹槽連接所述凸塊的下端與所述側面，當所述探針接觸所述被測元件時，所述側面沿所述凸塊的凸伸方向接觸所述上通孔的孔壁，且所述凸塊的下端接觸所述上基板的上表面。
如請求項1所述之測試頭，其中所述隔板的材料為膨脹係數比所述上基板熱膨脹係數低的殷鋼。
如請求項1所述之測試頭，其中所述上支撐板與所述上基板粘接，所述上支撐板的材料比所述上基板的材料更強應力和抗拉，所述上支撐板的材料熱膨脹係數介於所述上基板的材料熱膨脹係數+/-2.0ppm/℃內。
如請求項1所述之測試頭，其中所述至少一上導板有上下設置的兩個，定義在上的為一第一上導板，在下的為一第二上導板，所述第一上導板的所述上支撐板有兩個，位於所述上基板上方和下方，所述第二上導板的所述上支撐板只有一個，位於所述上基板下方，所述隔板向上與所述第二上導板的所述上支撐板接觸。
一種測試頭，包括：多個探針，分別用以接觸一被測元件，各所述多個探針具有一側面，自所述側面沿所述探針的寬度方向凸伸一凸塊，一凹槽連接所述凸塊的下端與所述側面；至少一上導板，包括一上基板及位於所述上基板上方或下方的一上支撐板，所述上支撐板與所述上基板固定形成一個整體，所述上基板設有與所述多個探針一一對應而供所述多個探針穿過的多個上通孔，所述上支撐板設有上下貫穿所述上支撐板的一上開口，所述上開口供所述多個探針穿過，所述上基板的材料與所述上支撐板的材料不同，且所述上支撐板的材料比所述上基板的材料更強應力和抗拉，其中所述凸塊位於所述上基板的上方，當所述探針接觸所述被測元件時，所述側面沿所述凸塊的凸伸方向接觸所述上通孔的孔壁，且所述凸塊的下端接觸所述上基板的上表面；一隔板，位於所述至少一上導板下方且向上支撐所述至少一上導板，所述隔板設有一空間以收容所述多個探針，所述隔板於所述空間的周邊設有一側部，沿上下方向所述側部與所述上支撐板和所述上基板重疊；至少一下導板，位於所述隔板下方且向上接觸所述隔板，所述至少一下導板設有與所述多個探針一一對應而供所述多個探針穿過的多個下通孔。
如請求項6所述之測試頭，其中所述上支撐板與所述上基板粘接，所述上基板的材料為陶瓷，所述上支撐板的材料為金屬或有機材料。
如請求項6所述之測試頭，其中所述至少一下導板包括上下交替設置且相鄰兩者彼此粘接的兩個下支撐板和兩個下基板，所述隔板向下接觸其中一個下支撐板，所述下通孔設於所述下基板，所述下支撐板設有上下貫穿所述下支撐板的一下開口，所述下開口供所述多個探針穿過，所述下基板的材料為陶瓷，所述下支撐板的材料為比所述下基板的材料更強應力和抗拉的金屬或有機材料。