专利名称：一种探针及安装有该探针的垂直探针晶元探针卡的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种集成电路(IC)测试装置。
背景技术：
集成电路UC)在应用前， 一般均需要进行测试。例如，集成电路(ic)在晶元封装前、封装后和焊接在线路板后，都需要进行测试。在晶元上测试集成电路(IC),用探针卡接触集成电路(IC)的焊盘上，探针卡输入电信号到 集成电路(IC),并接收集成电路(IC)输出的电信号。集成电路(IC)输出 的电信号为对输入电信号的反应，输入探针卡和集成电路(IC)的电信号一般 由信号发生器(例如自动测试机)所产生。通过编写好程序的自动测试机以 对比从集成电路(IC)输出的电信号是否合格的模式去决定该集成电路(IC) 是否合格，然后选择合格者进行封装。早期的探针卡只能测试单一晶元(即单 一IC)，这些早期的探针卡一般用针尖弯曲、水平放置的鴒探针。然后，将这 些探针排放成对角方向，这样可以测试二个或二个以上的IC。这些探针片均有 一个缺点只能一次测试有限数量的IC。随着近年来生产商需要一次性测试晶 元上更大数量的IC,此缺点就存在非常大的影响。因此，需要一种在一次接触中便能完成测试更多数量的集成电路(IC)的 探针卡。 发明内容本实用新型的目的在于解决上述存在问题，提供一种受压缩弹性好、检测 可靠，且可垂直安装的探针卡探针；在此基础上，本实用新型进一步的目的在 于提供一种在一次接触测试中便能完成测试更多数量的集成电路(IC)，检测结构准确、测试效率高的垂直探针晶元探针卡。 本实用新型的技术方案是这样实现的一种探针卡的探针，其特点在于所述探针包括上接触端头、下接触端头及 上、下接触端头之间设置有的多个方形弯折结构。 其中上述探针的方形弯折结构的弯折角为圓弧角。上述探针的每一方形弯结构的深度为45um 55um。 上述^:针的每一方形弯结构的宽度为45um 55um。上述探针上位于多个方形弯折结构之中设置有一水平支架，且该水平支架 靠近方形弯折结构数量较少的一端设置。上述探针上位于水平支架上方的方形弯结构的深度和宽度与位于其下方 的方形弯结构不相同。上述探针的上接触端头与下接触端头之间的长度为2誦 3mm。上述探针为沿长度方向具有受压缩弹性的探针结构。上述相邻二个探针的距离为5um 25um。一种利用上述探针组装成的垂直探针晶元探针卡，其特点在于包括顶测试 盘、底测试盘及设置于其中的若干探针，其中所述探针包括上接触端头、下接 触端头及上、下接触端头之间设置有的多个方形弯折结构，所述顶测试盘、底 测试盘分别相对地开有贯通的上、下锥孔，且该上锥孔与下锥孔的锥底口呈相 对准设置，该探针穿置于上、下锥孔之间，且其上、下接触端分别伸出于顶、 底测试盘外。其中，上述安装于顶测试盘与底测试盘上的相邻二个探针之间距离为20um 或大于20um。本实用新型的探针具有受压缩弹性好、检测可靠、且可垂直安装等特点， 使得可以根据具有这些特点探针组装出在一次接触测试中便能完成测试更多 数量的集成电路(IC)的探针卡，而且该探针卡还具有检测结构准确、测试效 率高的优点。
以下结合附图对本实用新型的结构和优点作进一步的说明。
图1为本实用新型的简化结构的侧面图。图2为本实用新型的简化结构的底面图。 图3为本实用新型图1的A-A部分的局部放大简图。 图4为本实用新型的多种不同方案的探针的侧面简图。 图5为本实用新型的探针的侧面简图之一。 图6为本实用新型的探针的侧简图之二。 图7为本实用新型图5 C-C部分的局部放大简图。 图8为本实用新型的带间距的探针卡的局部放大结构示意图之一。 图9为本实用新型的带间距的探针卡的局部放大结构示意图之二。 图10为本实用新型的揮:针卡的其中一具体实施方案的侧面结构示意图。
具体实施方式
如本实用新型的揮:针卡的侧面和底面的简化结构示意图图i与图2所示，所述探针卡一般包括顶测试盘1、底测试盘2和一定数量探针3,以及空间转 换器4和线路板5，其中，底测试盘2形成有数组由探针3排列组成的接触晶 元组IO,以使探针卡能够一次完成一个或多个集成电路(IC)的测试。测试时， 每一探针3的下接触端头对应接触被测集成电路(IC )的一个探测点。所述探 针3排列方式，可以按集成电路(IC)的探测点排列方式进行排列和安置，以使排列形成接触晶元组10能够方便与被测集成电路(IC)进行相触接测试。图1与图2为探针3排列方式中的其中一方案示例。如A-A局部放大图图3所示，所述^果针3安置在顶测试盘1和底测试盘2 上分别开设有贯通的上锥孔11与下锥孔21中，其中上锥孔11与下锥孔21的 锥底口呈相对准设置，并垂直对准，以使探针3能相应地垂直安置于其中。本 实用新型的每一探针3均以这种方式安装于顶测试盘1和底测试盘2上。所述 顶测试盘1与底测试盘2的每一锥孔均由激光钻孔形成，而且激光钻孔的激光 进入的孔径通常比激光射出的孔径要大，以此形成锥孔。并且，所形成的锥孔 可以是圆形的锥形孔，或者椭圆形的锥形孔。又如图3所示，本实用新型的顶测试盘1和底测试盘2放置方式是以锥孔 的孔径较大呈垂直相对准、锥孔的孔径较小呈相背方式放置一起。以此得到， 每对上锥孔11与下锥孔21的二个口径较小孔口的相距距离大于其二个口径较 大孔口，把二个口径较小孔口放置成距离较远，是为了相对地增加探针3的探 测方向的稳定性。根据设计要求，所述空间转换器4是为了减少探针卡的电接触密度与间距， 也就说，分布于顶测试盘1与底测试盘2的探针3的密度(即探测密度)要大 于被分布到PCB线路板5底部表面的接触焊盘52的密度，间距(探测间距) 要小于被分布到PCB线路板5底部表面的接触焊盘52的间距。所述接触焊盘 52可以为焊接环或焊接盘。而图2所示是以焊接盘为例子。又如图3所示，所 述空间转换器4的底面上对应于每一探针3的上接触端头设置有一个与之相触 接的接触焊盘41，而探针3的下接触端头则对应地设置一接触晶元焊盘。所述 空间转换器4底面的接触焊盘41与其底面设有的一条连接线43连接，该连接 线43可以连接到与空间转换器4的顶面相通的孔42,而该孔42则连接到空间转换器4顶面对应设有的焊盘44。所述连接线43可以设置在空间转换器4底 面，也可以设置在空间转换器4的顶面或者内部，如图3所示，本实施例采用 将连接线43设置在空间转换器4的底面上为一例子结构。按此设计要求，一 个空间转换器4底面的接触焊盘41至少有一个通孔直接连接至其顶面的焊盘 44，不一定要通过连接线43进行连接。其如图1 B-B局部所示，也就是说， 空间转换器4底面的接触焊盘41与其顶面的焊盘44可以通过孔42进行连接 一起。如图l所示，本实用新型的探针卡的顶测试盘1与底测试盘2、空间转换 器4与线路板5可以由一个或多个固定器6固定一起，所述固定器6可以是螺 丝钉、夹具等。而已组合好的顶测试盘1和底测试盘2、空间转换器4和线路 板5之间则可以用一个或多个固定器6固定一起组成探针卡。而且，已固定顶 测试盘1和底测试盘2、空间转换器4和线路板5可以进行分离，以使探针卡 需要更换时(如探针损坏或磨损等)，能方便更换。如图4所示，本实用新型的探针3按不同方案就可以有不同形状。 如图4中的a方案，该探针3包括上部的上弹簧31、下部的下弹簧32和 上、下弹簧之间的水平支架33,上弹簧31、下弹簧32的形状可以巻状、蛇形 状或类似的能达到垂直挤压作用的结构。以达到探针3的上弹簧31在连接空 间转换器4时被挤压，其底部与集成电路(IC)接触时被挤压，水平支架33 支承在顶测试盘1的锥孔孔口 ，使探针3不会掉下。如图4中的b方案，该揮:针3也可以由垂直的上部31、垂直的下部32 和设置于其之间的水平支架33构成。其中，水平支架33的作用与a方案相 同。当探针3的上部和上部受到垂直挤压时，可以向水平方向弯曲，产生弹性， 起到弹簧的作用。例如，当空间转换器4连接顶测试盘1与底测试盘2时，其接触焊盘41压在探针3的上部31,该上部31在压力作用下向水平方向弯曲， 而探针3的下部32被挤压在集成电路(IC)的晶元焊盘时向水平方向弯曲。 按此设计，空间转换器4的接触焊盘41压着探针3的上接触端头而产生接触 压力，而不会损坏空间转换器4的接触焊盘41。这表示探针的接触端头与接触 焊盘41的接触面大约相当于探针的接触端头的大小，使探针的接触端头在接 触点上不会大量移动，因此接触焊盘41不会受损坏。例如，当探针3推向晶 元焊盘时，空间转换器4的接触焊盘41的探针端不会对接触焊盘41有太大的 损伤，在空间转换器4与探针3的水平支架33间所受挤压力(该挤压力由空 间转换器产生)比探针3与晶元焊盘接触时的冲齐压力(该冲齐压力由纟笨针推向晶 元焊盘产生)大。如图4中的c方案，该探针3还可以是包含一个曲形水平支架33的上部 31与下部32垂直的探针结构。当空间转换器4连接探针卡的顶测试盘1与底 测试盘2时，能受到^^压，所起到作用与a、 b方案相同。如图4中的d方案，该探针3也还可以是包含有二个曲形的水平支架33 的上部31与下部32垂直的探针结构。当空间转换器4连接探针卡的顶测试盘 l与底测试盘2时，能受到挤压，所起到作用与a、 b方案相同。如图4中的e方案，该探针3或者也可以是包含一个弯折状的阶梯形式水 平支架33的上部31与下部32垂直的探针结构。图4中的a h方案为举例， 任何借此类似方式所设计得到的探针3，都包含于本实用新型的保护范围内。 例如，可以将b、 c、 d、 e方案中的上部31和下部做成类似a方案中的巻状、 蛇形或类似形状的结构。或者，如图4中的f、 g、 h方案所示，该採:针3可以 包含巻状、蛇形或类似形状的上部31与下部32,同时也包含一水平支架33。 所述水平支架33可以^t成为直形、弯形、方形或弹簧状。如图5所示，本实用新型的探针3包括具有多个方形弯折结构的上部31 与下部32,以及设置于上部31与下部32之间的与探针卡的顶测试盘1接触的 水平支架33，探针3上位于水平支架33上方的方形弯结构的深度和宽度与位 于其下方的方形弯结构不相同。该方案的探针的上接触端头与下接触端头之间 的长度为2mm 3mm。并且可以根据接触压力、探针3滑行长度、探针卡的盘体 的高度而更改。其上的方形弯折结构的深度'd，和宽度V可以约为45um 55um 或更大。该深度'd，与宽度V可以根据所需的特定接触压力和滑行长度进 行更改。如图7所示，在本实施例中，该方形弯折结构的深度'd，约为45um， 宽度'w，约为55um或更大，其深度'd，与宽度'w，可以根据实施需要进行 大幅度更改。而所述揮:针的宽度'wl，和'w2，可以为5um 25um。例如，可 以将探针的宽度wl，和'w2，做成约为IO咖，其厚度则可以做成为5um或更 大。所述探针的深度可以做成约为IO咖，此时，由于探针很小，安装在探针卡 上的相邻二支探针距离可以做得很小。例如，相邻二支探针距离可以做成为 20咖或更大。所述探针的方形弯折结构设计可以令探针在压着晶元焊盘、接触 焊盘或铅锡凸起时不会发生弯曲。由于探针不会发生弯曲，使纟笨针压着晶元焊 盘、接触焊盘或铅锡凸起所产生的接触压力可以得到精确控制。例如，接触压 力可以相对地减小，从而防止探针穿破焊盘或其它金属，造成焊盘损坏，同时 能达到良好地接触。为了防止信号在弯折角位的反射，如图7所示，探针3的 方形弯折结构的弯折角位做成为圆弧角。图6所示的探针为图5所示方案的其中一简化方案，该探针与图5所示方 案相比减少了上部31。其它结构与图5所示方案相同。图8为本实用新型的一个实施方案的切面简图，其与前面所述揮3十卡不同 的地方在于此探针卡在顶测试盘1、底测试盘2之间形成有一间距，该间距中设置有一块或多块间隔块7。该间距使顶测试盘l、底测试盘2之间有一空间，以容许不同长度的探针3安装于探针卡中。同时，该间距亦容许探针有相对更大的水平方向弯曲空间。图9为本实用新型的另一个实施方案的切面简图，此〗笨针卡与前面的採:针 卡不同之处在于，此探针卡包含在顶测试盘1与底测试盘2之间形成有一间隔 板8,该间隔板8对应于每一〗采针3、锥孔的位置开有穿孔81,该该间隔板8 的穿孔81起到的作用与间隔块7相同，能容许不同长度的探针3使用以及增 加探针3水平方向弯曲空间。图10为本实用新型的探针卡的其中一具体实施方案的切面简图，该探针 卡与图l所示方案不同之处在于顶测试盘1与空间转换器4之间设有一隔板 9,该隔板9上对应于每一探针3的位置开有容许〗笨针3的顶部穿过的通孔91, 该通孔91可以用激光或其它方法形成。此方案的探针卡同样也可以包含图5 与图6方案中的间隔块7、间隔板8结构。按上述任何探针卡的一个方案，首先把顶测试盘1和底测试盘2偶合。顶 测试盘1和底测试盘2偶合后可以相对地水平移动，顶测试盘1或底测试盘2 可以偶合到一个或多个移动平台上，使能向一个或多个水平方向移动。顶测试 盘1或底测试盘2水平方向移动调整孔的位置。通过对孔的位置的移动，探针 3的垂直角度得到调整，使探针3与晶元焊盘对应。上述顶测试盘l和底测试 盘2的移动，亦可用已知的其它方法和工艺去移动。顶测试盘1和底测试盘2 偶合后，该探针3在顶测试盘1和底测试盘2的孑L内。空间转换器4可以装在 已装好的顶测试盘1和底测试盘2，线路板5偶合到空间转换器4上。或者线 路板5与空间转换器4偶合后，再接到顶测试盘1和底测试盘2上。间距板9 可以在组合过程中用已知的工艺偶合到各个部件上。按设计要求，空间转换器4可以是陶资片或柔性基板或低温共烧陶瓷(LTCC)。线路板5可以用多种材料制造，例如FR4、聚酰亚胺、聚酯等，探针 3可以用鴒、镍、铍铜合金或多种合金或其它已知材料制造。上述举例的方案只是为显示目的，不同的改变或更改可以按以下的权利要 求和应用了解该技术的人进行。因此上述描述不能对该发明的权利要求有所限制。
权利要求1. 一种探针卡的探针，其特征在于所述探针(3)包括上接触端头、下接触端头及上、下接触端头之间设置有的多个方形弯折结构。
2、 根据权利要求1所述探针卡的撰:针，其特征在于上述纟采针(3)的方形 弯折结构的弯折角为圆弧角。
3、 根据权利要求1所述探针卡的探针，其特征在于上述4笨针(3 )的上接 触端头和下接触端头可以是直形、巻状、蛇形或微型弹簧状结构。
4、 根据权利要求1所述探针卡的探针，其特征在于上述探针(3 )的每一 方形弯结构的深度为45um 55um。
5、 根据权利要求1所述探针卡的探针，其特征在于上述探针(3 )的每一 方形弯结构的深度为才艮据所需压力、滑行长度和与晶元的距离而定。
6、 根据权利要求1所述探针卡的探针，其特征在于上述探针(3 )的每一 方形弯结构的宽度为45um 55um。
7、 根据权利要求1所述探针卡的探针，其特征在于上述探针(3 )的每一 方形弯结构的宽度为才艮据所需压力、滑行长度和与晶元的距离而定。
8、 根据权利要求1所述探针卡的探针，其特征在于上述〗笨针(3)上位于 多个方形弯折结构之中设置有一水平支架(33),且该水平支架(33)为直形、 弯形、方形或弹簧状。
9、 根据权利要求8所述探针卡的探针，其特征在于上述探针(3 )上位于 水平支架(33)上方的方形弯结构的深度和宽度与位于其下方的方形弯结构不 相同。
10、 根据权利要求1所述探针卡的探针，其特征于上述探针(3)的上接 触端头与下4妻触端头之间的长度为2mm 3mm。
11、 根据权利要求1所述探针卡的探针，其特征在于上述探针(3)为沿 长度方向具有受压缩弹性的探针结构。
12、 根据权利要求1所述探针卡的探针，其特征在于上述相邻二个探针的 3巨离为5um~25um。
13、 一种利用权利要求1所述探针组装成的垂直探针晶元探针卡，其特征 在于包括顶测试盘(1)、底测试盘(2)及设置于其中的若干探针(3)，其中 所述探针(3)包括上接触端头、下接触端头及上、下接触端头之间设置有的 多个方形弯折结构，所述顶测试盘(1)、底测试盘(2)分别相对地开有贯通 的上、下锥孔(11、 21)，且该上锥孔(11)与下锥孔(21)的锥底口呈相对 准设置，该探针(3)穿置于上、下锥孔(11、 21)之间，且其上、下接触端 分别伸出于顶、底测试盘(1、 2)夕卜。
14、 根据权利要求13所述垂直探针晶元探针卡，其特征在于上述揮:针(3 ) 的方形弯折结构的弯折角为圆弧角。
15、 根据权利要求13所述垂直探针晶元探针卡，其特征在于上述探针(3 ) 的每一方形弯结构的深度为45um 55um。
16、 根据权利要求13所述垂直探针晶元探针卡，其特征在于上述探针(3 ) 的每一方形弯结构的深度为根据所需压力、滑行长度和与晶元的距离而定。
17、 根据权利要求13所述垂直探针晶元探针卡，其特征在于上述探针(3 ) 的每一方形弯结构的宽度为45um 55um。
18、 根据权利要求13所述垂直探针晶元探针卡，其特征在于上述探针(3 ) 的每一方形弯结构的宽度为根据所需压力、滑行长度和与晶元的距离而定。
19、 根据权利要求13所述垂直探针晶元探针卡，其特征在于上述探针(3 ) 上位于多个方形弯折结构之中设置有一水平支架(33)，且该水平支架(33)为直形、弯形、方形或弹簧状。
20、 根据权利要求19所述垂直探针晶元探针卡，其特征在于上述探针(3 ) 上位于水平支架(33)上方的方形弯结构的深度和宽度与位于其下方的方形弯结构不相同。
21、 根据权利要求13所述垂直探针晶元探针卡，其特征于上述探针(3 ) 的上接触端头与下接触端头之间的长度为2mm 3隱。
22、 根据权利要求13所述垂直探针晶元探针卡，其特征在于上述探针(3 ) 为沿长度方向具有受压缩弹性的纟笨针结构。
23、 根据权利要求13所述垂直探针晶元探针卡，其特征在于上述安装于 顶测试盘(1)与底测试盘(2 )上的相邻二个探针(3 )之间距离为20um或大 于20um。
24、 根据权利要求13所述垂直探针晶元探针卡，其特征在于上述探针(3 ) 是可拆去或可替换的。
专利摘要本实用新型涉及一种探针及安装有该探针的垂直探针晶元探针卡，其特点在于包括顶测试盘、底测试盘及设置于其中的若干探针，其中所述探针包括上接触端头、下接触端头及上、下接触端头之间设置有的多个方形弯折结构，所述顶测试盘、底测试盘分别相对地开有贯通的上、下锥孔，且该上锥孔与下锥孔的锥底口呈相对准设置，该探针穿置于上、下锥孔之间，且其上、下接触端分别伸出于顶、底测试盘外。本实用新型的探针具有受压缩弹性好、检测可靠、且可垂直安装等特点，使得可以根据具有这些特点探针组装出在一次接触测试中便能完成测试更多数量的集成电路(IC)的探针卡，而且该探针卡还具有检测结构准确、测试效率高的优点。
文档编号G01R1/067GK201090983SQ20072013895
公开日2008年7月23日 申请日期2007年8月24日 优先权日2006年8月28日
发明者徐家梧, 丹尼尔 杨 申请人:嘉兆科技有限公司