專利名稱：用于測試頭的接觸探針的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于有效測試多個半導(dǎo)體集成電子器件的測試頭的接觸探針，其中半導(dǎo)體集成電子器件包括多個所謂的接觸焊盤。
更具體地，本發(fā)明涉及一種用于有效測試多個半導(dǎo)體集成電子器件的測試頭的接觸探針，所述探針包括桿狀探針體，桿狀探針體具有預(yù)定輪廓的橫截面，并與具有偏心接觸測尖的至少一個尖端部相對應(yīng)而設(shè)置。
本發(fā)明還涉及一種具有這種類型的垂直探針的測試頭所述類型的垂直探針包括至少第一和第二板狀保持器，所述第一和第二板狀保持器分別設(shè)有至少一個引導(dǎo)孔，所述引導(dǎo)孔用于容納至少一個接觸探針，所述接觸探針具有至少一個接觸測尖，所述接觸測尖有效地保證與待測集成電子器件的對應(yīng)接觸焊盤的機械和電接觸，所述偏心接觸測尖包括桿狀探針體，所述桿狀探針體具有預(yù)定(prefixed)輪廓的橫截面，并被設(shè)置與具有偏心接觸測尖的至少一個尖端部相對應(yīng)。
最后，本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)這種類型的接觸探針的方法，所述類型的接觸探針包括至少一個桿狀探針體，所述桿狀探針體具有預(yù)定輪廓的橫截面，并被設(shè)置與具有偏心接觸測尖的至少一個尖端部相對應(yīng)。
本發(fā)明特別地、但非排他性地涉及一種具有垂直探針的、用于測試半導(dǎo)體集成電子器件的測試頭，下述的說明只是為了說明的方便而參照了該應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，測試頭本質(zhì)上是這樣的器件所述器件有效地將半導(dǎo)體集成電子器件的多個接觸焊盤與執(zhí)行其測試的測試機的對應(yīng)通道(channel)電氣互連。
對集成電子器件執(zhí)行的測試能有效地檢測和隔離在制造步驟期間已有缺陷的器件。通常，在切割硅圓片并將其組裝在用于容納芯片的封裝之內(nèi)之前，測試頭這樣被用于半導(dǎo)體集成電子器件的電測試、或者集成到硅圓片上。
通過使用多個接觸元件或探針，來執(zhí)行測試設(shè)備與被測試的測試集成電子器件的接觸焊盤之間的連接。
特別地，這些接觸探針通常是由具有良好電和機械性能的特殊合金線制成的。
每一個接觸探針對各個接觸焊盤的壓力也保證了探針與接觸焊盤之間的良好連接。
具有垂直探針的測試頭包括至少一對模具(die)或板狀的平行保持器，所述保持器彼此以特定的距離放置，從而留下空氣間隙以及多個探針。
每個板狀保持器分別設(shè)置多個貫穿引導(dǎo)孔，所述板狀保持器在這里所考慮的技術(shù)領(lǐng)域和此后的說明書中被稱作模具，模具之一中的每一個引導(dǎo)孔與另一模具中的孔相對應(yīng)，其中滑動地接合和引導(dǎo)各個接觸探針。特別地，可移動接觸探針在兩個模具之間的空氣間隙內(nèi)部有彈性地彎曲。
該類型的測試頭通常稱作“垂直探針”。
如圖1中示意所示，已知類型的測試頭1至少包括上模具2和下模具3，其分別具有上貫穿(through-going)引導(dǎo)孔4和下貫穿引導(dǎo)孔5，其中滑動地接合至少一個接觸探針6。
接觸探針6具有接觸端或測尖7。特別地，接觸測尖7與待測試的集成電子器件的接觸焊盤進行機械接觸，同時執(zhí)行所述器件與測試設(shè)備(未示出)之間的電接觸，其中，這種測試頭是該測試設(shè)備的端子元件。
上模具2與下模具3從空氣間隙9適當(dāng)?shù)胤珠_，空氣間隙9允許在測試頭的正常操作期間、即在測試頭與待測試的集成電子器件相接觸時接觸探針6的變形或傾斜。此外，上引導(dǎo)孔4和下引導(dǎo)孔5被調(diào)整尺寸，以引導(dǎo)接觸探針6。
圖1示意地顯示了具有與微接觸帶(macrio-contact strip)或空間轉(zhuǎn)換器(space transformer)相關(guān)聯(lián)的松散配合的探針的測試頭，其中用10總體指示微接觸帶或空間轉(zhuǎn)換器。
在這種情況下，接觸探針6具有朝向空間轉(zhuǎn)換器10的多個接觸焊盤11的另一接觸測尖，通過探針6對空間轉(zhuǎn)換器10的接觸焊盤11的壓力，探針與空間轉(zhuǎn)換器10之間的良好電接觸以相似的方式保證與集成電子器件接觸。
在特定技術(shù)領(lǐng)域中非常明顯的問題是對分開待測試的器件的接觸焊盤8的距離的減小，該距離在該領(lǐng)域中稱作“節(jié)距(pitch)”。
特別地，技術(shù)發(fā)展和芯片小型化要求不斷減小待測試的集成電子器件的節(jié)距，從而也要減小執(zhí)行測試的測試頭的兩個相鄰探針6之間的距離。
根據(jù)以下關(guān)系，最小的節(jié)距取決于探針6的幾何形態(tài)和尺寸Pitchmin＝E+2Amin+Wmin其中Amin＝(F-E)/2圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的測試頭1的一部分的剖面圖，如圖2所示Pitchmin是最小節(jié)距，即，待測集成電子器件的兩個相鄰接觸焊盤8的中心之間的最小距離；E是探針6的橫截軸(cross section axis)的值。
Wmin是引導(dǎo)孔4和5與后續(xù)引導(dǎo)孔之間的壁厚度的最小值，以為測試頭1的結(jié)構(gòu)保證特定的機械強度；以及F是引導(dǎo)孔4的橫截軸的值。
在當(dāng)前的垂直技術(shù)中，正常使用具有圓形橫截面的探針，通過減小探針6的尺寸，特別是其最小軸E(在探針具有圓形截面的情況下，與最小直徑相對應(yīng))，來獲得節(jié)距值的減小，其中最小軸E是由實際中實現(xiàn)測試頭的技術(shù)局限來固定的前述關(guān)系中的其它因素。
這種解決方案與以下需求相沖突使用具有充分高的截面的探針6，能夠保證由這些探針執(zhí)行的接觸的強度，同時小型化所述觸點。
此外，大多數(shù)集成器件具有安置在待測器件的所有四個側(cè)面上的接觸焊盤(contact pad)。在這種情況下，要考慮與器件角度相對應(yīng)的探針的布置，以避免彼此相接觸而使所執(zhí)行測試的結(jié)果無效。
從同一申請人在2001年3月19日提交的意大利專利申請No.MI2001A000567和對應(yīng)的2002年3月15日的歐洲專利申請No.1243 931中獲知來實現(xiàn)用于測試頭的接觸探針，其設(shè)有從探針體橫向凸出的剛性臂，如圖3示意所示。
特別地，圖3所示的測試頭30包括分別具有有效地容納接觸探針14的引導(dǎo)孔13A和13B的上模具12A和下模具12B。
接觸探針14具有用于鄰接在由17示意性指示的待測集成電子器件的多個接觸焊盤16上的接觸測尖15。
圖3所示的測試頭30包括松散配合的探針，所述探針的另一端18與微接觸帶或空間轉(zhuǎn)換器19相接觸。
剛性臂20沿與探針14垂直，或以適當(dāng)角度與探針14傾斜的方向延伸，即，剛性臂20具有與接觸探針14的軸A-A垂直或相傾斜的軸B-B，其末端是針對待測集成電子器件17的接觸焊盤16的探針14的接觸測尖15。
這樣，探針14的測尖15與焊盤16之間相對于接觸探針14本身的軸A-A以值Z分開，從而允許減小接觸測尖15的最小節(jié)距值，并可以用具有緊密接觸中心C，即，具有減小的節(jié)距的接觸焊盤16來測試集成電子器件，Z是軸AA與通過探針的接觸中心C的平行軸之間的距離。
雖然在幾個方面是有利的，但是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)的測試頭30也具有不同的缺陷。
其中的第一個缺陷在于需要將探針體21變形，以實現(xiàn)剛性臂20。因此，接觸探針的實現(xiàn)方法必須提供變形步驟，所述變形步驟必須非常精確，并且可重復(fù)，從而保證屬于相同測試頭的所有探針的配合性(fittingness)。
除了向接觸探針的實現(xiàn)方法添加了關(guān)鍵步驟之外，這種變形還在探針體21本身中引入了薄弱元件。
此外，這樣實現(xiàn)的接觸探針的總空間受到由剛性臂20引入的縱向尺寸D的影響。
本發(fā)明的技術(shù)問題是，設(shè)計一種接觸探針，所述探針具有簡單配置，并不需要探針體本身的變形操作，有效保證與待測集成電子器件的良好電接觸，并同時允許減小測試頭中相鄰探針之間的距離最小值，從而也減小待測集成電子器件的接觸焊盤的節(jié)距。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)方案思想是，提供一種具有偏心接觸測尖的接觸探針，其中偏心接觸測尖被定位在探針體的橫截面的輪廓之內(nèi)。
根據(jù)本解決方案思想，所述技術(shù)問題通過前述指示類型且在權(quán)利要求1的特征部分中限定的接觸探針?biāo)鉀Q。
所述技術(shù)問題也通過前述指示類型且通過權(quán)利要求7的特征部分中限定的測試頭、以及通過前述指示的類型且在權(quán)利要求14的特征部分中限定的接觸探針的方法來解決。
根據(jù)本發(fā)明的接觸探針、測試頭和方法的特征與優(yōu)點將從以下參考附圖的、通過指示性和非限制性的示例來給出的實施例的描述中而變得顯而易見。


在這些圖中圖1示意地顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的測試頭實施例；圖2示意地顯示了圖1的測試頭的部分剖面圖；圖3示意地顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的測試頭的第二實施例；圖4A和4B示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的用于測試頭的接觸探針；圖5示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的用于測試頭的接觸探針的另一實施例；圖6A和6B示意地顯示了圖5的多個接觸探針的特定頂部配置。
具體實施例方式
參考這些圖，特別是圖4A，40總體地并示意性地指示根據(jù)本發(fā)明的接觸探針。
圖4B示出探針的單獨的端部或測尖部分42的放大圖，該部分與有效地放入以與待測器件(未示出)的接觸焊盤接觸的接觸測尖P相對應(yīng)。
參考現(xiàn)有技術(shù)可見，接觸探針40具有大體上桿狀的探針體41，探針體41具有軸XX和預(yù)定(prefixed)輪廓的橫截面。與具有偏心接觸測尖P的至少一個端部相對應(yīng)地設(shè)置探針體41。
根據(jù)本發(fā)明，有利的是，如圖4B所示，探針40的接觸測尖P被定位在探針體41的橫截面輪廓之內(nèi)，在圖4B中指示出了與截面平面π相對應(yīng)的接觸測尖P的投影P’。
要強調(diào)的是，廣義地講，探針體橫截面的“輪廓”表示限定探針體的最大空間的截面包絡(luò)，在形態(tài)是特殊的、葉狀的或具有凸角的情況下，這種包絡(luò)與截面的幾何周長不一致。相似地，在具有非均勻的截面的探針體的情況下，單詞“輪廓”表示不同截面的聯(lián)合，再次限定探針體的最大空間。
根據(jù)本發(fā)明，有利的是，這樣，測尖部分42限定偏離探針的軸XX的測尖P，但是這并沒有增加總的空間。
這樣，通過使用根據(jù)本發(fā)明的多個探針40實現(xiàn)測試頭，分別在沿待測器件的單個側(cè)面或沿更多個側(cè)面安置接觸焊盤50的情況下，就可以通過使用如圖6A和6B所示的交替的配置來減小探針本身之間的距離。
實際上，具有偏心接觸測尖P的接觸探針40相對于軸YY具有不同空間，軸YY通過接觸測尖P且平行于軸XX。
特別地，如圖4B所示，通過軸YY的平面τ限定第一探針部分40A和第二探針部分40B，這些部分具有不同的空間，特別地，該第一部分40A的整個空間低于所述第二部分40B。
因此，可以交替方式來定向探針40的具有更大空間的部分，來增加探針本身的緊束(packing)，從而減小由此實現(xiàn)的測試頭能夠測試的器件的節(jié)距。
圖5示出探針40的優(yōu)選實施例，其中接觸測尖P屬于探針體橫截面的輪廓。
以這種方式，探針40具有完全相對軸YY成橫向的空間，并且如圖6A和6B所示，通過交替與接觸焊盤相對應(yīng)的布置，可以使探針最大程度地彼此接近。
特別地，在圖6A中，探針40具有相對于接觸焊盤50的對準(zhǔn)軸WW傾斜的橫截軸ZZ。
此外，根據(jù)本發(fā)明，有利的是，以交替方式安置接觸探針40，且特別地，探針40以角度45°傾斜。如圖6B所示，以這種方式，與待測集成器件的四個面上的接觸焊盤的分布角度相對應(yīng)地保證了接觸探針40之間距離，在圖6B中，焊盤具有彼此正交的對準(zhǔn)軸WW和W’W’。
此外，在圖4A、4B和5所示的實施例中，接觸探針40有利地具有非圓形截面。以這種方式，通過使用對應(yīng)的具有矩形截面的引導(dǎo)孔，可以簡單和安全的方式，根據(jù)需要來定向探針。此外，可以有利地使用具有大體上矩形截面、特別是帶圓角的矩形截面的接觸探針40。
實際上，雖然圖4A、4B和5示出具有非圓形、特別是矩形截面的接觸探針，但是本發(fā)明不限于這些實施例，傳統(tǒng)的具有圓形截面的探針，以及具有橢圓形截面的探針也是可用的。
因此，可以獲得包括多個接觸探針的測試頭，所述接觸探針具有偏心接觸測尖，從而具有不同空間的部分，并被適當(dāng)?shù)囟ㄏ?，以交替這些不同間距的部分，這減小了探針之間的最小安全距離，從而可以使待測器件上的對應(yīng)接觸焊盤彼此靠近，即，減小了該器件的節(jié)距。
特別地，根據(jù)本發(fā)明的測試頭至少包括分別具有上和下貫穿引導(dǎo)孔的上模具和下模具，在引導(dǎo)孔內(nèi)，滑動地接合至少一個具有偏心接觸測尖P的接觸探針40。
通常，測試頭包括多個接觸探針40，所述多個接觸探針40被安置，從而彼此相鄰的探針具有相對于待測器件的接觸焊盤50的對準(zhǔn)軸WW而傾斜的軸ZZ。
在優(yōu)選實施例中，如圖6A和6B所示，探針40的軸ZZ與接觸焊盤的對準(zhǔn)軸WW形成45°的角度。
還可以提供如下測試頭包括放置在模具之間的至少一個空氣間隙，在所述接觸測尖P鄰接在待測器件的對應(yīng)接觸焊盤上時，該空氣間隙有效地允許接觸探針40變形。
在根據(jù)本發(fā)明的測試頭的優(yōu)選實施例中，接觸探針40至少具有預(yù)變形截面。
本發(fā)明還涉及一種實現(xiàn)此類接觸探針的方法，其中接觸探針至少包括一個探針體和其中限定了偏心接觸測尖的測尖部分，該方法包括根據(jù)相對于截面平面π傾斜、通過偏心接觸測尖P的多個切割平面，至少一個對探針的測尖部分的切割步驟。
如圖5所示，在探針具有矩形截面的情況下，用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的接觸探針的方法有利地包括以下步驟-沿第一切割平面α的第一切割步驟，其中第一切割平面α相對于截面平面π傾斜，并通過接觸測尖P，以及-沿第二切割平面β的第二切割步驟，其中第二切割平面β相對于截面平面π傾斜，并通過接觸測尖P。
特別地，這些切割平面α和β相對于截面平面π，以45°傾斜，并且以90°彼此旋轉(zhuǎn)，從而限定位于探針體橫截面的輪廓內(nèi)部的偏心接觸測尖P。
總之，根據(jù)本發(fā)明，有利的是，所提出的具有偏心測尖的接觸探針允許實現(xiàn)能夠減小接觸測尖P的最小節(jié)距值的測試頭，從而可以測試具有接觸焊盤的集成電子器件，其中，接觸焊盤具有非常接近的接觸中心C，即，減小了很多的節(jié)距。
實際上，接觸探針的接觸測尖P與縱向軸A-A之間的偏心、接觸測尖P在探針體橫截面的輪廓內(nèi)部的定位以及探針的適當(dāng)定向允許將接觸探針40相對于接觸焊盤放置在可選的相對位置，從而顯著增加可用于實現(xiàn)引導(dǎo)孔的空間，并允許使用具有比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)可用的探針的直徑更大的直徑的探針。因此，獲得了更加可靠地測試具有非常小的節(jié)距的集成電子器件的測試頭。
此外，根據(jù)本發(fā)明，有利的是，通過沿相對于截面平面π傾斜、通過偏心接觸測尖P的切割平面的切割步驟，來實現(xiàn)偏心接觸測尖P。
特別地，在探針具有矩形截面，只需要沿相對于截面平面π傾斜，并通過接觸測尖P的第一α和第二β平面執(zhí)行兩個切割操作的情況下，顯著地簡化了根據(jù)本發(fā)明的方法，其中接觸測尖P屬于探針體橫截面的輪廓。
權(quán)利要求
1.一種接觸探針(40)，用于有效測試多個半導(dǎo)體集成電子器件的測試頭中，所述探針包括桿狀探針體(41)，所述桿狀探針體(41)具有預(yù)定輪廓的橫截面，并與具有偏心接觸測尖(P)的至少一個尖端部相對應(yīng)而設(shè)置，其特征在于所述探針體(41)具有非圓形橫截面，并且所述接觸測尖(P)被定位在所述截面輪廓之內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸探針(40)，其特征在于，所述探針測尖(P)屬于所述橫截面的所述輪廓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸探針(40)，其特征在于，所述探針體(41)具有矩形橫截面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸探針(40)，其特征在于，所述偏心接觸測尖(P)是通過沿切割平面(α)切割來獲得的，其中所述切割平面(α)相對于與所述探針體(41)的軸(XX)正交的截面平面(π)而傾斜，并通過所述偏心接觸測尖(P)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的接觸探針(40)，其特征在于，所述偏心接觸測尖(P)是通過沿另一切割平面(β)切割來獲得的，其中所述切割平面(β)相對于所述截面平面(π)而傾斜，并通過所述偏心接觸測尖(P)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的接觸探針(40)，其特征在于，所述切割平面(α，β)相對于所述截面平面(π)以45°傾斜，并且它們以90°彼此旋轉(zhuǎn)。
7.一種具有垂直探針的測試頭，所述類型的垂直探針包括至少分別具有至少一個引導(dǎo)孔的第一和第二模具，所述引導(dǎo)孔用于容納至少一個接觸探針，所述接觸探針有效保證與待測集成電子器件的對應(yīng)接觸焊盤(50)的機械和電接觸，所述偏心接觸測尖包括桿狀探針體(41)，所述桿狀探針體(41)具有預(yù)定輪廓的橫截面，并與具有偏心接觸測尖(P)的至少一個尖端部相對應(yīng)而設(shè)置，所述測試頭的特征在于，所述探針體(41)具有非圓形橫截面，所述接觸測尖(P)被定位在所述橫截面的輪廓之內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有垂直探針的測試頭，其特征在于，相鄰接觸探針(40)具有所述探針體(41)的所述橫截面的軸(ZZ)，所述軸(ZZ)相對于所述接觸焊盤(50)的對準(zhǔn)軸(WW)傾斜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有垂直探針的測試頭，其特征在于，所述探針體(41)的所述橫截面的所述軸(ZZ)與所述接觸焊盤(50)的所述對準(zhǔn)軸(WW)形成45°的角度。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有垂直探針的測試頭，其特征在于，所述測試頭包括至少一個在所述第一和第二模具之間放置的空氣間隙，在所述接觸測尖(P)鄰接在所述接觸焊盤上時，有效地允許所述接觸探針(40)變形。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有垂直探針的測試頭，其特征在于，所述接觸探針(40)具有至少一個預(yù)變形截面。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有垂直探針的測試頭，其特征在于，所述偏心探針測尖(P)屬于所述輪廓。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有垂直探針的測試頭，其特征在于，所述接觸探針(40)具有矩形截面。
14.一種實現(xiàn)接觸探針的方法，所述類型的接觸探針包括至少一個桿狀探針體(41)，所述桿狀探針體(41)具有預(yù)定輪廓的橫截面，并與具有偏心接觸測尖(P)的至少一個尖端部相對應(yīng)而設(shè)置，其特征在于，所述方法包括至少一個沿著多個切割平面對所述測尖部分的切割步驟，所述多個切割平面相對于與所述探針體(41)的軸(XX)正交的截面平面(π)而傾斜，所述切割平面通過定位在所述橫截面的輪廓內(nèi)的所述偏心接觸測尖(P)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法包括-沿第一切割平面(α)的第一切割步驟，其中第一切割平面(α)相對于所述截面平面(π)傾斜，并通過所述偏心接觸測尖(P)，以及-沿第二切割平面(β)的第二切割步驟，其中第二切割平面(β)相對于所述截面平面(π)傾斜，并通過接觸測尖(P)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述傾斜平面(α，β)限定定位在所述橫截面的輪廓上的所述偏心接觸測尖(P)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述傾斜平面(α，β)相對于所述截面平面(π)以45°傾斜，并且彼此旋轉(zhuǎn)90°。
全文摘要
本發(fā)明描述一種用于有效測試多個半導(dǎo)體集成電子器件的測試頭的接觸探針(40)。接觸探針(40)包括桿狀探針體(41)，桿狀探針體具有預(yù)定輪廓的橫截面，并設(shè)置與具有偏心接觸測尖(P)的至少一個尖端部相對應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明，有利的是，接觸測尖(P)被定位在探針體橫截面的輪廓內(nèi)。本發(fā)明還描述一種包括具有垂直探針的測試頭和用于實現(xiàn)具有偏心接觸測尖的接觸探針的方法，所述測試頭包括多個具有偏心接觸測尖(P)的接觸探針(40)。
文檔編號G01R1/073GK1934453SQ200580009531
公開日2007年3月21日 申請日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月24日
發(fā)明者朱塞佩·克里帕, 斯太法羅·費利奇 申請人:泰克諾探頭公司