用于探针头的接触探针制造技术

一种用于电子器件测试装置的探针头的接触探针，包括：主体部(30C)，该主体部在构造成实现与合适的接触结构的接触的相应端部之间沿纵向展开轴(HH)延伸；至少一个端部(30A)，该端部包括从端部(30A)的基部(31)开始的周边突出元件(32)，该周边突出元件构造成限定出中空部分(34)，该中空部分在基部(31)的表面处具有底部(33)并被周边突出元件(32)包围，所述周边突出元件(32)构造成穿透到接触结构中。突出元件(32)构造成穿透到接触结构中。突出元件(32)构造成穿透到接触结构中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于探针头的接触探针


[0001]本专利技术涉及一种用于探针头的接触探针。
[0002]本专利技术具体但不排他地涉及一种用于集成在晶圆上的电子器件的测试装置的探针头的接触探针，以下描述是参考该应用领域进行的，其唯一目的是简化其描述。

技术介绍

[0003]众所周知，探针头本质上是一种构造成将微结构(特别是集成在晶圆上的电子器件)的多个接触垫与执行其功能测试(特别是电气测试或一般测试)的测试设备的相应通道电连接的器件。
[0004]该测试是在集成器件上进行的，对于早在生产阶段就检测和隔离有缺陷的器件特别有用。因此，探针头通常用于在切割集成在晶圆上的器件并将其组装在芯片容纳封装件内之前对其进行电气测试。
[0005]探针头通常包括大量的接触元件或接触探针，这些接触元件或接触探针由具有良好电学和机械性能的特殊合金线形成，并具有至少一个用于被测器件的相应多个接触垫的接触部。
[0006]通常称为“垂直探针头(vertical probe head)”类型的探针头主要包括多个接触探针，这些探针头由至少一对板或导引件保持，这些板或导引件基本上是板形的并彼此平行。所述导引件配备有合适的导引孔并彼此间隔一定距离布置，从而为接触探针的移动和可能的变形留下自由空间或气隙。该对导引件具体包括上导引件和下导引件，两者均设有各自的导引孔，接触探针在导引孔内轴向滑动。
[0007]探针头的接触探针和被测器件的接触垫之间的良好连接是通过探针头对器件本身的按压确保的，接触探针可在上导引件和下导引件内形成的导引孔内移动，在所述按压解除过程中，在两个导引件之间的气隙内弯曲，并在所述导引孔内滑动。
[0008]此外，可以通过探针本身或其导引件的适当构造来促进接触探针在气隙中的弯曲，如图1中示意性地图示，其中，为了图示的简单起见，通常包括在探针头中的多个探针头中的仅一个接触探针已经被示出，所示的探针头是所谓的“移位板探针头(shifted plate probe head)”类型。
[0009]特别地，图1所示的探针头10包括至少一个上板或导引件12和下板或导引件13，它们具有相应的上导引孔12A和下导引孔13A，至少一个接触探针1在其中滑动。
[0010]接触探针1具有至少一个接触端或尖端1A。术语“端”或“尖端”在本文中和下文中指示端部，其不一定是尖的。具体地，接触尖端1A抵接在集成在半导体晶圆15'上的被测器件15的接触垫15A上，实现被测器件与所述探针是其端元件的测试装置(未示出)之间的机械接触和电接触。
[0011]在某些情况下，接触探针在上导引件处牢固地固定到探针头本身：这种探针头被称为“阻塞式探针头(blocked probe head)”。
[0012]可替代地接触探针可以不牢固地固定在探针头内，而是通过微接触板保持与板的
接口连接：这样的探针头被称为“未阻塞的探针头(unblocked probe head)”。微接触板通常被称为“空间转换器(space transformer)”，因为除了与探针接触外，它还允许相对于被测器件上的接触垫在空间上重新分布其上实现的接触垫，与制造技术相关，特别是放宽垫中心之间的距离限制。
[0013]在这种情况下，如图1所示，接触探针1具有朝向所述空间变换器16的多个接触垫16A的另外的接触尖端1B，通常表示为接触头。探针和空间变换器之间的正确电连接类似地通过接触探针1的接触头1B在空间变换器16的接触垫16A上的按压确保与被测器件的接触。
[0014]如已经解释的，上导引件12和下导引件13被气隙17适当地间隔开，该气隙允许接触探针1变形并允许接触探针1的接触尖端和接触头分别与被测器件15和空间变换器16的接触垫接触。选择制造接触探针1的材料，以赋予探针所需的弹性并允许在测试过程中发生弹性变形，也表示为弯曲。
[0015]在一些应用中，集成器件的测试不是在基本平面的结构(例如接触垫)上进行的，而是在从被测器件的表面突出的三维接触结构上进行的，以导电材料球(表示为凸点)或金属圆柱体(特别是铜，表示为柱)的形状。
[0016]在这种情况下，优选使用特定的接触探针，通常表示为弹簧针并在图2中示意性说明。
[0017]弹簧针20基本上包括圆柱体形状的主体20C，该主体根据弹簧针20的纵向展开轴(对应于图2的局部参考系的z轴)延伸，两个端部(与之前类似地表示为弹簧针20的接触尖端20A和接触头20B)从其两端开始延伸。如前所述，接触尖端20A构造成抵接被测器件，特别是在所述器件的凸点或柱上，而接触头20B构造成抵接实现与测试装置的接触的板。
[0018]适当地，弹簧针20的主体20C包括至少一个用于连接到接触尖端20A的弹簧元件25的壳体25A，该壳体形成在弹簧针20的主体20C的开口20D处并能够在所述主体20C内部移动，在接触尖端20A按压接触在所述被测器件的凸点或柱上期间，该主体进一步受到在测试期间由被测器件施加到其上的推力。
[0019]为了确保弹簧针与被测器件的三维接触结构(尤其是凸点和柱)之间的正确电连接，已知将弹簧针20的接触尖端20A的端部22制造成具有一个或多个突出元件，例如多个尖刺，如图2示意性所示。这种类型的形状通常表示为“皇冠形状(crown shape)”，用于确保弹簧针20的接触尖端20A部分地穿透进入三维接触结构(如凸点或柱)的材料内，以改善与所述元件的期望电接触。
[0020]或多或少复杂的其他形状用于制造端部22，目的仍然是确保其部分地穿透到三维接触结构(例如凸点和柱)的材料中。还可以使用弹簧针来与被测器件的接触垫接触，例如在这种情况下，应该适当地确保接触尖端20A穿透到可能在这些垫上表面形成的氧化物层或任何可能的污垢中，从而确保弹簧针20的接触尖端20A的端部22与被测器件的接触垫之间的正确接触。
[0021]然而，弹簧针接触尖端的这些特殊形状以及通过穿透三维接触结构的材料或覆盖接触垫的层的操作机制有利于所述弹簧针的端部保持材料，因此需要定期和频繁的清洁操作，众所周知，清洁操作通常通过接触砂布进行，并导致部分消耗与砂布接触的材料，即，弹簧针的接触尖端的所述端部。
[0022]然而，弹簧针在其性能严重恶化之前可能经历的这些清洁操作的次数是非常有限
的。事实上，用于接触尖端的特定形状(即存在一个或多个能够穿透材料制造三维接触结构或覆盖接触垫元件的材料的元件，例如多个尖刺)沿弹簧针的纵向展开轴z不具有恒定截面，并随着砂布上的接触慢慢消耗它们而失去其有效性。
[0023]沿z轴具有非恒定截面的弹簧针接触尖端端部的这些特殊形状有时会导致与接触三维结构或接触垫的不均匀接触，由于首次操作，可能会影响弹簧针和被测器件之间的正确电连接。
[0024]本专利技术的技术问题是提供一种接触探针，其接触尖端具有至少一个端部，其形状能够确保其穿透到制造三维接触元件的材料或覆盖被测器件的接触垫的层中，并能够以恒定的性能承受多次清洁操作，从而克服仍然影响根据现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于电子器件测试设备的探针头的接触探针(30)，包括主体部(30C)，所述主体部在构造成与合适的接触结构实现接触的相应端部之间沿纵向展开轴(HH)延伸，其特征在于，至少一个端部(30A)包括从所述端部(30A)的基部(31)开始的周边突出元件(32)，所述周边突出元件构造成限定出中空部分(34)，所述中空部分在所述基部(31)的表面处具有底部(33)并被所述周边突出元件(32)包围，所述周边突出元件(32)构造成穿入到所述接触结构中。2.根据权利要求1所述的接触探针，其特征在于，所述周边突出元件(32)在所述接触探针(30)的所述端部(30A)的整个圆周上连续延伸。3.根据权利要求1所述的接触探针，其特征在于，所述周边突出元件(32)在所述接触探针(30)的所述端部(30A)的圆周处不连续地延伸，并包括多个单个突出元件(32a
‑
32d)。4.根据权利要求3所述的接触探针，其特征在于，所述单个突出元件(32a
‑
32d)形成在所述接触探针(30)的所述端部(30A)的侧壁处。5.根据权利要求3所述的接触探针，其特征在于，所述单个突出元件(32a
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32d)形成在所述接触探针(30)的所述端部(30A)的边界处。6.根据权利要求3所述的接触探针，其特征在于，所述单个突出元件(32a
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32b)为L形并形成在边界处，以沿着所述接触探针的所述端部(30A)的邻接壁延伸(30)。7.根据权利要求3所述的接触探针，其特征在于，所述周边突出元件(32)包括形成在所述接触探针(30)的所述端部(30A)的侧壁处的多个单个突出元件(32a
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32d)，和/或形成在所述接触探针(30)的所述端部(30A)的边界处的多个单个突出元件(32a
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32d)，和/或形成在边界处的多个单个L形突出元件(32a
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32b)，以沿着所述接触探针(30)的所述端部(30A)的邻接壁延伸。8.根据前述权利要求中任一项所述的接触探针，其特征在于，所述端部(30A)仅由一种材料制成。9.根据权利要求8所述的接触探针，其特征在于，所述端部(30A)由金属材料制成。10.根据权利要求1至7中任一项所述的接触探针，其特征在于，所述端部(30A)通过多层结构制成，所述多层结构由相同金属材料或不同金属材料制成的多个导电层制成。11.根据权利要求10所述的接触探针，其特征在于，所述多个导电层中的所述导电层(36)在所述周边突出元件(32)处具有不同的高度。12.根据权利要求11所述的接触探针，其特征在于，所述导电层(36)具有逐渐增加的高度(H61，H62，H63)，分别沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯太法罗，
申请(专利权)人：泰克诺探头公司，
类型：发明
国别省市：