TWI823560B - 探針接頭及所組成的彈簧式探針 - Google Patents

Abstract

一種探針接頭，包括探針頭及導電件，該探針頭包括相連的至少一接觸部及至少一對接部，該探針頭由微機電製程所製成，該接觸部位於該對接部一端，且隨著遠離該對接部愈遠尺寸愈小，該接觸部用於與被測物接觸，該對接部於徑向方向延伸至少一個可變形部；該導電件具有一連接段，該連接段具有至少一個凸部及至少一個缺口，該凸部合圍形成一個承載空間，該缺口連通該承載空間，組裝時該承載空間供該對接部設置其中，該可變形部經該缺口延伸至該連接段外，該可變形部受外力施壓得變形且形成變形部包覆於該凸部外周邊表面的至少一部份，使該探針頭與該導電件無法分離，此結構並能應用於一彈簧式探針，藉此本發明具有微機電探針頭高硬度、測試壽命長的特性外，整體更具有低成本、交期短、易生產的優點，在測試時又具有較高電流傳輸效果及低阻值穩定性。

Description

探針接頭及所組成的彈簧式探針

本發明為一種用於電性測試的探針之技術領域，尤其指一種具有低成本、交期短、易生產的微機電探針接頭，組裝後的牢固性佳且具較高電流傳輸的探針接頭及所組成的彈簧式探針結構。

晶圓經半導體製程完成後，需要透過電性接觸測試訊號傳輸是否能正常操作或運算，以確定眾多之晶粒的品質。一般而言，要測試晶粒線路的電性連接是否確實，或者是訊號傳輸是否有問題，通常利用探針作為測試裝置與待測晶片之間的測試介面，藉由訊號傳輸以及電性訊號分析，獲得待測晶粒的測試結果。

在某些應用中，探針裝置在測試時並非在平面的結構執行，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，其突出自待測物的一表面。而運用於上述的測試作業中，較優選的方案是使用一彈簧式探針。

如圖1所示，為習用彈簧式探針的示意圖，如申請案號109143333之專利案。該彈簧式探針是於一長管狀的殼體90兩端分別組裝一探針頭91及一頂針92，該探針頭91能固定於該殼體90頂部，並使該頂針92能短距離線性移動但無法脫離該殼體90，該殼體90 內另設有一彈簧93，該彈簧93兩端分別與該探針頭91及該頂針92接觸，使接觸時具有緩衝的彈性，在測試時該頂針92與探針測試裝置的電路相接觸，該探針頭91與待測物接觸，該待測物如晶圓中分佈的晶粒。

在圖1的實施例中，該探針頭91是由微機電製程所製成，其結構包括接觸部911、第一主體部912、第二主體部913及第三主體部914，該接觸部911為突出的尖狀物。然而此類由微機電製成的該探針頭91屬於多層平面堆疊式結構，運用半導體製程以垂直方式依序堆疊而成，但必須堆疊至一固定高度，才能降低組裝難度，利於與該金屬殼體90、該彈簧93、該頂針92等結構，組合成彈簧式探針，更詳而言之，該探針頭91中的每一個部位結構需進行圖案轉移製程、圖案顯影製程、金屬沉積製程、研磨平坦化製程及蝕刻製程等多道工序而成，且每一個部位因厚度或高度不同，更需重覆上述多道工序以數層平面結構堆疊而成一個部位，因此，其採用全微機電技術製造探針頭的成本高昂及生產工時冗長，難以符合市場的價格及交期需求，然而，雖然可以藉由減少該微機電探針頭91的平面結構數量以降低其製造成本及生產工時，但該微小探針頭91須再結合該金屬殼體90、該彈簧93、該頂針92等結構，才能形成一完整的彈簧式探針，隨著該探針頭91尺寸微小化，也讓加工組裝上困難度也提高，因為探針不僅須要具備微機電技術製造的高硬度接觸端，且在不斷地反覆電性接觸與分離的測試作業中，構件之間的牢固性也必須維持。因此，如何具有高測試壽命、生產成本低、交期快速、簡易生產的微機電探針頭的彈簧式探針，則是本發明此次研究設計的重點。

本發明之主要目的提供一種探針接頭及所應用的彈簧式探針，該探針接頭是由微機電探針頭及導電件所構成，兩者皆能以最佳生產模式分別同步製造，後續再以鉚接固定完成構件連接，確保組裝後的牢固性，除了具有微機電探針頭高硬度特性外，整體更具有生產成本低、交期快速、簡易生產的優點，後續製成彈簧式探針後，在探針長時間運用於測試中也不會有構件分離的情形，能滿足高測試壽命、牢固性佳、高電流傳輸效果及低阻值穩定性的要求。

為實現前述目的，本發明採用了如下技術方案：

本發明為一種探針接頭，包括探針頭及導電件，該探針頭包括相連的至少一接觸部及至少一對接部，該探針頭由微機電製程所製成，該接觸部位於該對接部一端，且隨著遠離該對接部愈遠尺寸愈小，該接觸部用於與被測物接觸，該對接部於徑向方向延伸至少一個可變形部；該導電件具有一連接段，該連接段一端具有至少一個凸部及至少一個缺口，該凸部合圍形成一個承載空間，該缺口連通該承載空間，組裝時該承載空間供該對接部設置其中，該可變形部經該缺口延伸至該連接段外，該可變形部受外力施壓變形時於凸部位置形成至少一個變形部，該變形部部份包覆於該凸部外周邊表面的至少一部份，使該探針頭與該導電件無法分離。

作為較佳優選實施方案之一，該對接部具有500維氏硬度或小於500維氏硬度的硬度。

作為較佳優選實施方案之一，該對接部及該可變形部具有小於或等於該接觸部硬度的硬度。

作為較佳優選實施方案之一，該接觸部的高度小於525微米，該對接部的高度小於1000微米。

作為較佳優選實施方案之一，該對接部及該可變形部為等於或大於國際退火銅標準的30%的材料。

作為較佳優選實施方案之一，該對接部及該可變形部的材料皆包含以下至少一種元素：銅 (Cu)、銀 (Ag)、金 (Au)、碳 (C)、鉑 (Pt)、鈀 (Pd)、鎢 (W)、鋁 (Al)、錫 (Sn)、銠 (Rh)、銥 (Ir)、銦 (In)及釕 (Ru)。

作為較佳優選實施方案之一，該可變形部至少一部份超出該接觸部及該缺口範圍之外。

作為較佳優選實施方案之一，該對接部及該可變形部所形成的徑向尺寸大於該承載空間與該缺口所形成的徑向尺寸。

作為較佳優選實施方案之一，該可變形部的寬度小於或等於該缺口的寬度。

作為較佳優選實施方案之一，至少一個該變形部的數目為兩個或更多個，且兩個或更多個該變形部中的至少一者具有與兩個或更多個該變形部中的其它該變形部面積不同的面積。

作為較佳優選實施方案之一，該可變形部的外周邊表面還具有至少一凸瓣，組裝時該凸瓣部份圍繞於該凸部的外周邊表面。

作為較佳優選實施方案之一，該導電件的材料可為銅及銅合金，且該銅合金包含銅 (Cu)以及選自由以下組成的群組中的至少一種合金元素：銀 (Ag)、金 (Au)、碳 (C)、鉑 (Pt)、鈀 (Pd)、鎢 (W)、鋁 (Al)、錫 (Sn)、銠 (Rh)、銥 (Ir)、銦 (In)、硼 (B)、磷 (P)、鋅 (Zn)、鉻 (Cr)及釕 (Ru)。

作為較佳優選實施方案之一，至少一個該缺口的數目為兩個或更多個，且兩個或更多個該缺口中的至少一者具有與兩個或更多個該缺口中的其它該缺口寬度不同的寬度。

作為較佳優選實施方案之一，至少一個該凸部的數目為兩個或更多個，且兩個或更多個該凸部中的至少一者具有與兩個或更多個該凸部中的其它該凸部形狀不同的形狀。

一種彈簧式探針結構，包括一探針接頭，該探針接頭的該連接段遠離該承載空間所在處的另一區段還包括一第一頸段、一第二頸段及一第三頸段，該第二頸段位於該第一頸段與該第三頸段之間且徑向尺寸小於該第一頸段及該第三頸段各自的徑向尺寸；一管件，具有一容置空間，在該導電件以該第三頸段插入該容置空間內，該管件外壁得施以外力形成一向管內凸起的卡部，該卡部並卡掣於該第二頸段，使該管件與該導電件兩者無法分離；一可移動的頂針，設置於該管件的該容置空間內，該頂針尺寸較小的一針部能伸出該管件外，但該頂針於該管件內移動且無法脫離；一彈性件，為可壓縮彈簧，該彈性件設置於該容置空間內，兩端分別會與該頂針及該探針頭接觸。

作為較佳優選實施方案之一，該連接段的外徑大於或等於該管件的內徑。

作為較佳優選實施方案之一，該第三頸段的外徑小於或等於該管件的內徑。

作為較佳優選實施方案之一，該卡部部份固定於該第二頸段部份的外周邊表面的至少一部份。

與現有技術相比，本發明結合微機電製程技術與機械加工方式製作一微機電探針接頭，該探針接頭除了具有高硬度的接觸部及高導電率的連接段等特性外，最主要的是在巨量製造生產情況下，相比全採用微電機製程製造的探針頭，本發明因縮減探針頭採用微機電製造的部位結構的數量，例如，習用具有四層部位的微機電探針頭，本發明則縮減至兩層部位的微機電探針頭，可縮短探針頭全採用微機電技術生產的製造工時及生產成本，且該導電件為機械加工方式所製造的實心柱體，讓具有該對接部的微機電探針頭能夠簡易快速與該導電件一端形成牢固的該探針接頭，可提高縮減微機電製造部位結構數量的探針頭與管件的組裝良率，該導電件的另一端能與該管件以現有的鉚合方式形成具有微機電探針接頭的彈簧式探針， 雖然本發明微機電探針接頭增加一個該導電件的成本，但同時也大幅減少微機電探針頭的生產成本及製造工時，其導電件成本遠小於微機電製程的生產成本及時間成本，並藉此探針頭結構形狀設計可改善低結構層數微機電探針頭的組裝良率不佳等問題，且該微機電探針頭及該導電件在前期製程生產作業可同步各別進行，縮短製造生產工時，後續對接鉚合即形成具有生產成本低、交期快速、簡易生產的微機電探針接頭，節省全採用微機電製程製造的探針頭的生產成本，之後與管件組裝成一具有微機電探針頭的彈簧式探針，在測試時就具有高硬度、測試壽命長、高電流傳輸效果及低阻值穩定性表現，且能滿足現今探針要求微小化的需求 。

下面將結合具體實施例和附圖，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述。需要說明的是，當元件被稱為「安裝於或固定於」另一個元件，意指它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，意指它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。「軸向」為元件中心軸的方向。「徑向」為垂直於元件中心軸的方向。在所示出的實施例中，方向表示上、下、左、右、前和後等是相對的，用於解釋本案中不同部件的結構和運動是相對的。當部件處於圖中所示的位置時，這些表示是恰當的。但是，如果元件位置的說明發生變化，那麼認為這些表示也將相應地發生變化。

除非另有定義，本文所使用的所有技術和科學術語與屬於本發明技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中所使用的術語只是為了描述具體實施例的目的，不是旨在限制本發明。本文所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

如圖2及圖3所示，分別為本發明第一實施例的分解圖及組裝後的立體圖。本發明為一種探針接頭包括探針頭10及導電件20，該探針頭10包括相連的至少一接觸部11及至少一對接部12，該探針頭10由經微機電製程的多層平面結構垂直堆疊所製成，該接觸部11位於該對接部12一端且隨著遠離該對接部12愈遠尺寸愈小，該接觸部11用於與被測物接觸，該對接部12周邊具有可變形部121，該可變形部121是於該對接部12以徑向向外延伸。該導電件20為導電金屬柱狀，具有一連接段21，該連接段21一端具有至少一個凸部211及至少一個缺口212，該凸部211合圍形成一個承載空間213，該缺口212連通該承載空間213，組裝時該承載空間213供該對接部12設置其中，該可變形部121經該缺口212延伸至該連接段21外，該可變形部121受外力施壓變形時於該凸部211外周邊表面形成至少一個變形部122，該變形部122部份包覆於該凸部211外周邊表面的至少一部份，使該探針頭10與該導電件20無法分離。藉此結構所形成的探針接頭，具有微機電製程製作而成的高硬度接觸部，及機械加工的導電件，更詳而言之，降低微機電製程的平面結構數量，縮短微機電探針頭的生產工時，改以機械加工的導電件補強，兩者在同時進行製造生產的情況下，相較全採取微機電製程製造而成的探針頭，本發明更能各自快速生產後進行組裝成探針接頭，有效提高產能、縮短交期及降低生產成本，且構件鉚接後仍具有微機電探針頭的功能特性及易於後續組裝成彈簧式探針的結構。

接著就各構件的結構作一詳細的說明：

本發明之探針頭10包括依序堆疊而成的接觸部11及對接部12，是由導電材料以微機電系統（microelectromechanical systems, MEMS）製程所製成，首先是形成該接觸部11，之後於該接觸部11上一體成型形成該對接部12及可變形部121，後續依成型的時間控制該對接部12及該可變形部121的軸向尺寸，此製程方式是利用半導體製程中先於基板蝕刻預定圖案後，之後依序沉積對應導電材料，最後去除多餘材料，即形成本發明之探針頭10結構。

該接觸部11及該對接部12雖皆由導電性佳的材料所構成，但材料並不需完全相同。該接觸部11負責在電性測試時重複與待測物接觸，由可耐磨耗佳及較硬材料所構成，例如為鎳及鎳合金且該鎳合金包含鎳以及選自由以下組成的群組中的至少一種合金元素：鐵 (Fe)、鎢 (W)、銅 (Cu)、硼 (B)、磷 (P)、碳 (C)、鈷 (Co)、銀 (Ag)、錳 (Mn)、鈀 (Pd)及銠 (Rh)。該接觸部11形狀會隨著離該對接部12愈遠尺寸漸漸縮小，形狀可為圓錐狀、四邊型的金字塔狀、或多邊型的立體斜錐狀。另外該接觸部11亦可選用具有中磨耗、低阻值的鈀、鈀合金材料，且該鈀合金包含鈀 (Pd)以及選自由以下組成的群組中的至少一種合金元素：鎳 (Ni)、銅 (Cu)、鈷 (Co)、鉬 (Mo)、銀 (Ag)、銦 (In)、錳 (Mn)及碳 (C)。在本實施例中，該接觸部11連接於該對接部12的所在位置，在該對接部12位於該承載空間213內時，該可變形部121會對應於該缺口212，且該可變形部121部份超出該缺口212，兩者位於相對應位置。該接觸部11的數量在本實施例中僅畫出一個，但並不以此為限亦可為多個，如圖4A及圖4B所示，在圖4A中該接觸部11為數個圓錐體，在圖4B中該接觸部11為四邊型的金字塔狀。該接觸部11數量為一個或數個時，高度小於525微米，尖端最大徑向尺寸小於25微米，另外該接觸部11數量為多個時，彼此間隔距離至少為10微米。

該對接部12由等於或大於30%國際退火銅標準(IACS)之導電率的材料所構成，該材料包括以下至少一種元素的材料：銅 (Cu)、銀 (Ag)、金 (Au)、碳 (C)、鉑 (Pt)、鈀 (Pd)、鎢 (W)、鋁 (Al)、錫 (Sn)、銠 (Rh)、銥 (Ir)、銦 (In)及釕 (Ru)。該對接部12及該可變形部121具有等於或小於該接觸部11硬度的硬度，在本實施例中該對接部12及該可變形部121具有500維氏硬度或小於500維氏硬度的硬度。該對接部12徑向尺寸小於700微米，高度小於1000微米，用以安裝於該承載空間213內。該對接部12形狀為圓形或多邊形柱狀，且於其徑向方向延伸至少一該可變形部121，因該可變形部121凸出於該對接部12，此有助於利用自動光學檢查（Automated Optical Inspection，簡稱AOI）進行圖形判別的影像辨視，並以設備進行物件自動化拿取、放置行為，藉此在該探針頭10拿取、放置及對準接合上，更為精準快速，滿足本發明於自動化生產的需求。

該導電件20是利用機械加工方式生產而成，例如以機械切割方式製成所需之型體，此為目前工藝技術，藉此成熟製程大幅降低生產時間及成本。該導電件20材料可為銅及銅合金，且該銅合金包含銅 (Cu)以及選自由以下組成的群組中的至少一種合金元素：銀 (Ag)、金 (Au)、碳 (C)、鉑 (Pt)、鈀 (Pd)、鎢 (W)、鋁 (Al)、錫 (Sn)、銠 (Rh)、銥 (Ir)、銦 (In)、硼 (B)、磷 (P)、鋅 (Zn)、鉻 (Cr)及釕 (Ru)。該導電件20為實心柱體，對應於該探針頭10的一端具有該凸部211及與之相連通的該缺口212，該凸部211合圍形成該承載空間213，該承載空間213內的空間對應於該對接部12型體，並可讓該對接部12設置於該承載空間213。該缺口212的寬度L1大於或等於該可變形部121的寬度L2，且徑向長度小於該可變形部121的徑向長度，因此該可變形部安裝於該缺口212後，凸出的徑向長度等於或小於該連接段21徑向尺寸的百分之五十 。

本發明的設計重點是利用可機械加工製成的該導電件20與利用微機電系統製成的探針頭10組裝而成一探針接頭，因此該探針頭10的尺寸可以變薄，以節省微機電製程生產所需工時及成本，配合加工簡易快速且成本低的該導電件20，藉此在該探針頭10與該導電件20鉚合對接後即形成具有微機電探針頭的探針接頭，此微機電探針接頭具有生產低成本低、交期快速短、簡易生產組成彈簧式探針的優勢，在測試時具有高硬度、測試壽命長、高電流傳輸效果及低阻值穩定性表現，且能滿足現今探針要求微小化的需求。如圖5所示，在組裝對接時，該對接部12設置於該承載空間213內，該可變形部121經該缺口212延伸至外界，以機械輔助施加外力，例如以機械鉗夾持，讓該可變形部121在受外力施壓時於該凸部211外形成至少一個變形部122，該變形部122為由該可變形部121部份材料延伸包覆該凸部211外周邊表面的至少一部份，讓兩者達到良好的鉚合固定效果。另外至少一個該變形部122的數目為兩個或更多個時，兩個或更多個該變形部122中的至少一者具有與兩個或更多個該變形部122中的其它該變形部122面積不同的面積。

在上述實施例中，本發明探針接頭是由該探針頭10利用一個該可變形部121與該導電件20處的一個該缺口212相配合，但並不以此為限，以下將列舉多種不同實施例作說明：

如圖6A所示，為本發明第二實施例的分解圖，在本實施例中，探針接頭仍由探針頭10A及該導電件20A所構成，但該探針頭10A由該接觸部11、該對接部12及其徑向延伸的二個可變形部121所構成。該導電件20A之該連接段21則具有該承載空間213及兩個與之連通的該缺口212，其中兩個該可變形部121及兩個該缺口212皆相隔180度設置，且位置相互對應。如圖6B所示，當該探針頭10A設置於該導電件20A後，兩個該可變形部121分別經由不同位置的該缺口212延伸至外界，在以機械施力後，就會形成數個該變形部122以增加該變形部122包覆該凸部211的面積，且以不同位置包覆於該凸部211外周邊表面的一部份，達到更好的牢固性。

如圖7所示，為本發明第三實施例的分解圖。在上述第二實施例中，該承載空間213內壁距該連接段21外壁的徑向距離為皆相同，但並不以此為限，在本實施例該承載空間213內壁距該連接段21外壁的徑向距離有部份位置並不相同，例如以兩個該缺口212為界，兩側的壁厚並不相同，此不影響該探針頭10B與該導電件20B對接，但因該導電件20B具有非對稱的形狀，可使用光學影像辨視其角度及位置，並搭配機械手臂自動取放及定位，在組裝及生產上更為精確快速。

如圖8所示，為本發明第四實施例的分解圖。在本實施例中，探針接頭由探針頭10C及該導電件20C所構成，但對接部12與其徑向延伸的二個該可變形部121的寬度皆相同，使得整體形成該長條狀，相對地該連接段21的該承載空間213及與之連通的兩個該缺口212寬度也相同，該對接部12與該可變形部121的寬度小於或等於該承載空間213及該缺口212的寬度，且可設置於該承載空間213內，而該對接部12與該可變形部121兩者形成的徑向長度大於該承載空間213與該缺口212兩者形成的徑向長度。此方式能讓該導電件20C因結構簡單，在生產加工上更為方便快速且成本較低。

如圖9所示，為本發明第五實施例的分解圖。第五實施例結構類似於第四實施例，不同之處在：該探針頭10D的形狀。在本實施中該可變形部121遠離與該對接部12的一端側壁還具有至少一凸瓣123，在組裝後該凸瓣123部份圍繞該凸部211的外周邊表面且易於被施壓形成該變形部122。當該探針頭10D軸向設置於該導電件20D後，因相隔180度的位置皆有該凸瓣123，使兩者進行旋轉移動幅度變小，後續加壓施作時，該凸瓣123易於形成該變形部122包覆於該凸部211外周邊表面的至少一部份，達到更佳的牢固性。另外本實施例的該凸瓣123結構能廣泛應用於各實施例之中。

如圖10所示，為本發明第六實施例的分解圖。在本實施例中，探針接頭仍由探針頭10E及該導電件20E所構成，該探針頭10E包括該接觸部11、該對接部12及其徑向延伸的四個該可變形部121，該導電件20E之該連接段21則由該承載空間213及四個與之連通的該缺口212所構成，其中該可變形部121及該缺口212皆與相鄰之該可變形部121及該缺口212以相隔90度設置，且機械鉚合後，具有更多該變形部122部份包覆該凸部211的外周邊表面的至少一部份，可強化該探針頭 10E與該導電件20E的牢固性。

如圖11所示，為本發明第七實施例的分解圖。第七實施例結構類似於第六實施例，不同之處在於該可變形部121遠離與該對接部12的一端側壁具有至少一凸瓣123，在組裝時該凸瓣123部份圍繞該凸部211的外周邊表面且易於被施壓形成該變形部122，數個該凸瓣123被施壓形成更多個該變形部122時，除了可以強化該探針頭10F與該導電件20F的牢固效果外，更可以提高其鉚合製程的良率。

如圖12所示，為本發明第八實施例的分解圖。在本實施例中，探針接頭仍由探針頭10G及該導電件20G所構成，但在本實施例中該對接部12的軸向長度大於該可變形部121的軸向長度，且於相鄰兩個可變形部121之間形成徑向尺寸較小的對接區124。該導電件20G由數個凸部211合圍的該承載空間213較深且對應於該對接部12，該缺口212連通該承載空間213。組裝後該可變形部121亦能延伸至該缺口212外，該可變形部121在受力後變形成該變形部122包覆該凸部211外周邊表面的至少一部份。

在上述實施例中，該缺口212及該凸部211數目為多個時，其形狀大部份皆相同，但並不以此為限。例如該缺口212的數目為兩個或更多個，且兩個或更多個該缺口212中的至少一者具有與兩個或更多個該缺口212中的其它該缺口212寬度不同的寬度。同理，該凸部211的數目為兩個或更多個，且兩個或更多個該凸部211中的至少一者具有與兩個或更多個該凸部211中的其它該凸部211形狀不同的形狀。

如圖13所示，為本發明探針接頭應用於一彈簧式探針結構的分解圖，該彈簧式探針包括該探針頭10、該導電件20、一管件30、一彈性件40及一可移動的頂針50。該探針頭10與該導電件20的結合方式如上述實施例所述，故不再詳加贅述，後續其他構件間的結構作一說明：該導電件20之該連接段21遠離該承載空間213所在處的另一區段還包括一第一頸段22、一第二頸段23及第三頸段24，該第二頸段23位於該第一頸段22與該第三頸段24之間，且徑向尺寸小於該第一頸段22及該第三頸段24各自的徑向尺寸。該管件30為一中空管，具有一容置空間31，該容置空間31供該頂針50置入，並使該頂針50尺寸較小的一針部51能伸出該管件30外，但該頂針50僅能於該管件30內移動但無法由下方脫離該容置空間31。該彈性件40為一可壓縮彈簧，當該彈性件40設置於該容置空間31內，兩端分別會與該頂針50及該導電件20接觸。

請一併參閱圖14所示，在組裝時，該頂針50先由上而下置入該管件30的該容置空間31內，之後該彈性件40也由上而下置入該容置空間31內，該探針頭10可事先與該導電件20相鉚合對接，之後該第三頸段24置入該容置空間31內，再於該管件30外壁施加外力形成一向管內凸起的卡部32，該卡部32並卡掣於該第二頸段23位置，該管件30與該導電件20兩者就無法分離，且同時讓所有構件相互限制而在一起，形成該彈簧式探針。在測試時是由數個該彈簧式探針安裝一測試座(圖中未畫出)上，兩端分別為由該探針頭10與被測試物接觸，該頂針50電性連接於電路板上相對應的線路，以進行所需之測試作業，上述各實施例皆應用於此結構之間，故不再一一說明。

再者，在上述實施例中，該連接段21的外徑大於或等於該管件30的內徑，且該第三頸段24外徑小於或等於該管件30的內徑，如此在該管件30與導電件20接對固定後形成外徑相同或相似的探針組件，以利在組裝成探針測試裝置時，各探針之間的間距相同或能精準地控制。

綜合以上所述，本發明是結合微機電製程技術與機械加工方式製作一微機電探針接頭，所述該探針接頭除了具有高硬度的接觸部及高導電率的連接段等特性外，最主要的是在巨量製造生產情況下，相比全採用微電機製程製造的探針頭，本發明因降低探針頭採用微機電製造的部位結構的數量，例如，習用具有四層部位的微機電探針頭，本發明則縮減至兩層部位的微機電探針頭，可縮短探針頭全採用微機電技術生產的製造工時及生產成本，且該導電件為機械加工方式所製造的實心柱體，讓具有該對接部結構形狀設計的微機電探針頭能夠簡易快速與該導電件一端形成牢固的該探針接頭，可提高縮減微機電製程製造部位結數量的探針頭與管件的組裝良率，接著該導電件的另一端再與該管件以鉚合方式形成具有微機電探針接頭的彈簧式探針，雖然本發明微機電探針接頭增加一個該導電件的成本，但同時也大幅減少全採用微機電探針頭的生產成本及製造工時，其導電件成本遠小於微機電製程的生產成本及時間成本，並可改善低結構層數之微機電探針頭組裝良率不佳等問題，且該微機電探針頭及該導電件在前期製程生產作業可同步各別進行，以縮短製造生產工時，後續對接鉚合即形成具有生產成本低、交期快速、簡易生產的微機電探針接頭，節省探針頭的生產成本，之後與管件組裝成一具有微機電探針頭的彈簧式探針，在測試時就具有高硬度、測試壽命長、高電流傳輸效果及低阻值穩定性表現，且能滿足現今探針要求微小化的需求 。

以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施例之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所作的均等變化及修飾，皆為本發明之專利範圍所涵蓋。

10:探針頭 11:接觸部 12:對接部 121:可變形部

122:變形部

123:凸瓣

124:對接區

20:導電件

21:連接段

211:凸部

212:缺口

213:承載空間

22:第一頸段

23:第二頸段

24:第三頸段

L1:寬度

L2:寬度

10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G:探針頭

20A、20B、20C、20D、20E、20F、20G:導電件

30:管件

31:容置空間

32:卡部

40:彈性件

50:頂針

51:針部

90:殼體

91:探針頭 911:接觸部 912:第一主體部 913:第二主體部 914:第三主體部 92:頂針 93:彈簧

圖1為習用彈簧式探針的分解示意圖。

圖2為本發明之第一實施例的分解圖。

圖3為本發明之第一實施例組裝後的立體圖。

圖4A為本發明之接觸部的另一種實施例圖。

圖4B為本發明之接觸部的再一實施例圖。

圖5為本發明第一實施例的剖面放大圖。

圖6A為本發明第二實施例的分解圖。

圖6B為本發明第二實施例的剖面示意圖。

圖7為本發明第三實施例的分解圖。

圖8為本發明第四實施例的分解圖。

圖9為本發明第五實施例的分解圖。

圖10為本發明第六實施例的分解圖。

圖11為本發明第七實施例的分解圖。

圖12為本發明第八實施例的分解圖。

圖13為本發明應用於彈簧式探針的立體圖。

圖14為本發明應用於彈簧式探針的剖面示意圖。

10:探針頭

11:接觸部

12:對接部

121:可變形部

20:導電件

21:連接段

211:凸部

212:缺口

213:承載空間

22:第一頸段

23:第二頸段

24:第三頸段

L1、L2:寬度

Claims (18)

1. 一種探針接頭，包括探針頭及導電件，該探針頭包括相連的至少一接觸部及至少一對接部，該探針頭由經微機電製程所製成，該接觸部位於該對接部一端，且隨著遠離該對接部愈遠尺寸愈小，該接觸部用於與被測物接觸，該對接部於徑向方向延伸至少一個可變形部；該導電件具有一連接段，該連接段一端具有至少一個凸部及至少一個缺口，該凸部合圍形成一個承載空間，該缺口連通該承載空間，組裝時該承載空間供該對接部設置其中，該可變形部經該缺口延伸至該連接段外，該可變形部受外力施壓變形時於該凸部形成至少一個變形部，該變形部部份包覆於該凸部外周邊表面的至少一部份，使該探針頭與該導電件無法分離。
2. 如請求項1所述之探針接頭，該對接部具有500維氏硬度或小於500維氏硬度的硬度。
3. 如請求項1所述之探針接頭，該對接部及該可變形部具有小於或等於該接觸部硬度的硬度。
4. 如請求項1所述之探針接頭，該接觸部的高度小於525微米，該對接部的高度小於1000微米。
5. 如請求項1所述之探針接頭，該對接部及該可變形部為等於或大於國際退火銅標準的30%的材料。
6. 如請求項5所述之探針接頭，該對接部及該可變形部的材料包含以下至少一種元素：銅 (Cu)、銀 (Ag)、金 (Au)、碳 (C)、鉑 (Pt)、鈀 (Pd)、鎢 (W)、鋁 (Al)、錫 (Sn)、銠 (Rh)、銥 (Ir)、銦 (In)及釕 (Ru)。
7. 如請求項1所述之探針接頭，該可變形部至少一部份超出該接觸部及該缺口範圍之外。
8. 如請求項1所述之探針接頭，該對接部及該可變形部所形成的徑尺寸大於該承載空間及該缺口所形成的徑向尺寸。
9. 如請求項1所述之探針接頭，該可變形部的寬度小於或等於該缺口的寬度。
10. 如請求項1所述之探針接頭，至少一個該變形部的數目為兩個或更多個，且兩個或更多個該變形部中的至少一者具有與兩個或更多個該變形部中的其它該變形部面積不同的面積。
11. 如請求項1所述之探針接頭，該可變形部的外周邊表面還具有至少一個凸瓣，該凸瓣部份圍繞於該凸部的外周邊表面。
12. 如請求項1所述之探針接頭，該導電件的材料可為銅及銅合金，且該銅合金包含銅 (Cu)以及選自由以下組成的群組中的至少一種合金元素：銀 (Ag)、金 (Au)、碳 (C)、鉑 (Pt)、鈀 (Pd)、鎢 (W)、鋁 (Al)、錫 (Sn)、銠 (Rh)、銥 (Ir)、銦 (In)、硼 (B)、磷 (P)、鋅 (Zn)、鉻 (Cr)及釕 (Ru)。
13. 如請求項1所述之探針接頭，至少一個該凸部的數目為兩個或更多個，且兩個或更多個該凸部中的至少一者具有與兩個或更多個該凸部中的其它該凸部形狀不同的形狀。
14. 如請求項1所述之探針接頭，至少一個該缺口的數目為兩個或更多個，且兩個或更多個該缺口中的至少一者具有與兩個或更多個該缺口中的其它該缺口寬度不同的寬度。
15. 一種彈簧式探針結構，包括請求項1至14中任一種所述的探針接頭，該連接段遠離該承載空間所在處的另一區段還包括一第一頸段、第二頸段及一第三頸段，該第二頸段位於該第一頸段與該第三頸段之間且徑向尺寸小於該第一頸段及該第三頸段各自的徑向尺寸；一管件，具有一容置空間，在該導電件以該第三頸段插入該容置空間內，該管件外壁得施以外力形成一向管內凸起的卡部，該卡部並卡掣於該第二頸段，使該管件與該導電件兩者無法分離；一可移動的頂針，設置於該管件的該容置空間內，該頂針尺寸較小的一針部能伸出該管件外，但該頂針於該管件內移動且無法脫離；一彈性件，為可壓縮彈簧，該彈性件設置於該容置空間內，兩端分別會與該頂針及該探針頭接觸。
16. 如請求項15所述之彈簧式探針結構，該連接段的外徑大於或等於該管件的內徑。
17. 如請求項15所述之彈簧式探針結構，該第三頸段的外徑小於或等於該管件的內徑。
18. 如請求項15所述之彈簧式探針結構，該卡部部份固定於該第二頸段部份的外周邊表面的至少一部份。

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