用于测试高频电子器件探针头的改进接触元件及相关探针头制造技术

本发明专利技术公开了一种用于电子器件测试装置的探针头的接触元件(10)，该接触元件(10)包括在第一接触端(10a)和与之相反的第二接触端(10b)之间沿纵轴(H

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测试高频电子器件探针头的改进接触元件及相关探针头


[0001]本专利技术涉及一种用于集成在半导体晶圆上的电子器件(例如高频器件)的测试装置的探针头的接触元件，下文的描述是参照这一应用领域进行的，目的只是为了简化其阐述。

技术介绍

[0002]众所周知，探针头本质上是一种适于将微观结构(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的探针机的相应通道进行电连接的器件。
[0003]对集成器件进行的测试有助于检测和隔离正在生产的有缺陷的器件。通常情况下，探针头用于在将集成在晶圆上的器件切割并安装在芯片密封包装内之前对其进行电气测试。
[0004]探针头通常包括大量的接触元件，例如由具有良好电气和机械性能的特殊合金制成的接触探针，每个接触探针都设有至少一个接触部分，用于被测器件的相应多个接触垫。
[0005]垂直探针头基本上包括由至少一对板或导引件固定的多个接触探针，这些板或导引件基本上是板状的并相互平行。所述导引件上设有适当的导引孔，并且彼此之间有一定的距离，从而为接触探针的移动和可能的变形留出自由区域或间隙。这对导引件包括上导引件和下导引件，两者都设有对应的导引孔，接触探针在其中轴向滑动。
[0006]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的按压来保证的，其中接触探针在上下导引件上的导引孔中是可移动的，在所述按压接触中，在导引件之间的间隙中受到弯曲，在所述导引孔中受到滑动。
[0007]此外，接触探针在间隙中的弯曲可以通过接触元件本身或其导引件的适当配置来帮助，如图1所示，其中，为了简化说明，只表示了通常包含在探针头中的多个接触探针中的一个接触探针，图中的探针头是所谓的移位板类型。
[0008]特别是在图1中，示意性地说明了探针头1，包括至少一个上板或导引件2和一个下板或导引件3，具有对应的上导引孔2a和下导引孔3a，接触探针4在其中滑动。
[0009]接触探针4具有至少一个端或接触尖端4a，其中术语"端"或"尖端"在此表示端部，它不一定是尖的或锐的。特别是，接触头4a抵接被测器件5的接触垫5a，在所述器件和测试装置(未表示)之间进行机械和电气接触。
[0010]在某些情况下，接触探针被牢固地固定在探针头的上导引件上：在这种情况下，探针头被称为带有阻塞探针的探针头。另外，还有一些探针头，其探针没有被固定，而是通过微接触器与电路板保持连接：在这种情况下，探针头被称为具有非阻塞探针的探针头。微接触器通常被称为"空间变换器"，这是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对探针上的接触垫进行空间布局，特别是放松了相同接触垫的中心(间距)之间的距离限制。
[0011]在这种情况下，如图1所示，接触探针4具有另外的接触尖端4b，表示为接触头，朝着空间变换器6的多个接触垫6a。探针和空间变换器之间的良好电接触是由接触探针4的接
触尖端4b对空间变换器6的接触垫6a的按压保证的(类似于与被测器件的接触)。
[0012]上导引件2和下导引件3被气隙7适当地隔开，该气隙保证了接触探针4的变形，并允许接触探针4的接触尖端和头分别与被测器件5和空间变换器6的接触垫接触。
[0013]已知，探针头的正确操作基本上与两个参数有关：接触探针的垂直位移(或超程)和所述探针的接触尖端端的水平位移(或擦洗)。在制作探针头时要对这些特性进行评估和校准，并始终保证探针和被测器件之间的良好电连接。
[0014]同样重要的是，要保证探针的接触尖端在被测器件的接触垫上的按压接触不会太高，以至于造成探针或接触垫本身的断裂。
[0015]这对于所谓的短探针(即探针的主体长度有限)来说特别重要，特别是尺寸小于5000微米。这些探针例如用于高频应用，探针的长度减少限制了自感现象。特别是，术语“高频应用的探针”表示能够传输频率高于1GHz的信号的探针。
[0016]事实上，有必要制造能够传输频率越来越高直到射频信号的探针头，从而减少接触探针的长度，使得在不增加噪音(例如由于上述自感现象)的情况下传输所述信号。
[0017]然而，在这种情况下，探针主体长度的减少大大增加了探针的刚度，这导致对应接触尖端对被测器件的接触垫施加的力增加，这可能导致所述垫断裂，对被测器件造成不可挽回的损害，这是需要避免的。更危险的是，由于接触探针的长度减少，其硬度增加，也增加了探针头本身的断裂风险。
[0018]在本领域中，也已知有弹簧针形式的接触元件，这些针基本上包括连接到两个端部的弹性主体，当端部接触到被测器件和空间变换器的接触垫时，所述弹性主体会被压缩。上述问题在这种情况下也可以发现，这就是为什么希望设计出一种通用的解决方案，允许在高频率下改进测试。
[0019]本专利技术的技术问题是设计出具有功能和结构特点的探针头用接触元件，使其能够在高频应用中使用，同时在不增加信号噪音的情况下降低所述接触元件和与之接触的被测器件的接触垫的断裂风险，从而以一种简单的方式克服了仍然影响已知解决方案的限制和缺点。

技术实现思路

[0020]本专利技术的基本解决思路是提供一种接触元件，其中的一区段(该区段包括用于接触被测器件的接触尖端)是导电的，其长度小于1000微米，优选小于500微米。该导电的区段适于与容纳接触元件的探针头的导电轨道或部分接触，该导电区段通过中间绝缘的区段与导电主体的其余部分分开，导电主体的其余部分具有阻尼功能，并适于通过其接触头抵接与探针头相关联的支撑板。接触元件可以有利地既是弹簧针(其中，由于弹簧的存在，上部确保了阻尼效果)，又是垂直接触探针(其中，这种解决方案可以保持足够的弹性)。
[0021]基于这样的解决思路，上述技术问题通过一种用于电子器件测试装置的探针头的接触元件得到了解决，所述接触元件包括沿纵轴在第一接触端(其适于接触被测器件的垫)和第二相反的接触端之间延伸的主体，其中所述主体包括第一区段、第二区段和第三区段，该第一区段从第一接触端开始向第二接触端沿纵轴延伸，并由导电材料制成，所述第一区段延伸的距离小于1000微米，第二区段从第二接触端开始向第一接触端沿纵轴延伸，由导电材料制成，第三区段夹在第一区段和第二区段之间，由导电材料制成，其中所述区段沿纵
轴相互跟随，使第一接触端仅包括在第一区段中，第二接触端仅包括在第二区段中，并且其中第三区段配置为第一区段与第二区段电绝缘。
[0022]更特别的是，本专利技术包括以下额外的和可选的特征，如果需要的话，可以单独使用或组合使用。
[0023]根据本专利技术的一方面，第二区段可以具有从0.5毫米到8毫米的长度，第三区段可以具有从1微米到2毫米的长度。
[0024]根据本专利技术的一方面，第三区段的电绝缘材料可以是AI2O3、聚对二甲苯或硅中的一种。
[0025]根据本专利技术的一方面，第一区段可以配置为与探针头的导引件的导电元件接触。
[0026]根据本专利技术的一方面，接触元件可包括至少一个壁，该壁配置为在第一区段处与探针头的导引孔的相应金本文档来自技高网...

【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装置的探针头的接触元件(10)，所述接触元件(10)包括沿纵轴(H
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H)在第一接触端(10a)和与第一接触端相反的第二接触端(10b)之间延伸的主体(10'，10pp)，所述第一接触端适于接触被测器件的垫(11)，其中所述主体(10'，10pp)包括：
‑
第一区段(S1)，所述第一区段从所述第一接触端(10a)开始沿所述纵轴(H
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H)朝向所述第二接触端(10b)延伸，并且由导电材料制成，所述第一区段(S1)延伸的距离小于1000微米；
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第二区段(S2)，所述第二区段从所述第二接触端(10b)开始沿所述纵轴(H
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H)朝向所述第一接触端(10a)延伸，并且由导电材料制成；以及
‑
第三区段(S3)，所述第三区段夹在所述第一区段(S1)和所述第二区段(S2)之间，并且由电绝缘材料制成，其中，所述区段(S1，S2，S3)沿所述纵轴(H
‑
H)相互跟随，使得所述第一接触端(10a)仅包括在所述第一区段(S1)中，并且所述第二接触端(10b)仅包括在所述第二区段(S2)中，并且其中，所述第三区段(S3)配置为使所述第一区段(S1)与所述第二区段(S2)电绝缘。2.根据权利要求1所述的接触元件(10)，其中，所述第二区段(S2)的长度范围为从0.5毫米至8毫米，并且其中，第三区段(S3)的长度范围为从1微米至2毫米。3.根据权利要求1或2所述的接触元件(10)，其中，所述第三区段(S3)的电绝缘材料选自AI2O3、聚对二甲苯、硅。4.根据前述权利要求中任一项所述的接触元件(10)，其中，所述第一区段(S1)配置为与探针头的导引件的导电元件接触。5.根据权利要求4所述的接触元件(10)，包括至少一个壁(W)，所述壁配置为在所述第一区段(S1)处与所述探针头的导引件的导引孔的相应金属化壁接触，所述第一区段(S1)配置为将信号从所述被测器件传输到所述导引孔的金属化壁，所述第二区段(S2)配置为仅提供机械支撑。6.根据前述权利要求中任一项所述的接触元件(10)，其中，所述第一区段(S1)包括从所述主体(10')伸出的突出元件(15)，所述突出元件(15)限定出导电对接面(CS)。7.根据前述权利要求中任一项所述的接触元件(10)，其中，所述接触元件的形式是屈曲梁式的垂直接触探针。8.根据权利要求1至5中任一项所述的接触元件(10)，其中，所述接触元件是弹簧针的形式，所述第二区段(S2)包括适于在测试期间被压缩的弹性元件(34)，并且所述第三区段(S3)布置在所述弹性元件(34)和所述第一区段(S1)之间。9.一种用于电子器件测试装置的探针头(20)，所述探针头(20)包括至少一个导引件(21)，所述导引件设置有多个导引孔(22)，用于容纳对应的多个接触元件(10)，所述探针头(20)的特征在于，所述接触元件(10)是根据前述权利要求中任一项制造的，所述至少一个导引件(21)包括导电元件，所述导电元件配置为与所述接触元件(10)的第一区段(S1)电接触。10.根据权利要求9所述的探针头(20)，其中，所述至少一个导引件(21)是布置在所述接...

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