專利名稱：接觸探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對半導(dǎo)體基片、液晶顯示裝置或者其他裝置進(jìn)行電學(xué)檢查的接觸探頭。
背景技術(shù)：
對用于半導(dǎo)體基片、液晶顯示裝置或者其他裝置的電路進(jìn)行檢查通常利用一個設(shè)置有多個接觸探頭的檢查設(shè)備來進(jìn)行。待測量線路的表面(下文中稱作對象表面)通常覆蓋有一個絕緣層，諸如一個自然形成的氧化層或者抗蝕劑殘留物。為了進(jìn)行檢查，必須破壞絕緣層，以確保與絕緣層下方的電路電極可靠地電接觸。為了破壞絕緣層，已經(jīng)采用了兩種方法。一種方法是沿著對象表面刮擦來去除絕緣層，從而使得可以確保與下方電極電接觸。另外一種方法是將一個尖銳邊緣壓在絕緣層上，以便將其刺穿。
在本說明書中，術(shù)語“刮擦”用于表示利用一個尖銳邊緣對對象表面進(jìn)行刮擦。研究人員和工程技術(shù)人員已經(jīng)提出了一種公知為“l(fā)ithographilegalvanoformung abformung(LIGA)”的工藝，用于形成一個執(zhí)行前述“刮擦”操作的接觸探頭。根據(jù)這種工藝，如在已公告日本專利申請?zhí)亻_No.2001-343397中闡述的那樣，利用一個具有特定圖案的掩膜，通過光刻和電鍍而形成一個接觸探頭。
利用LIGA工藝所形成接觸探頭的傳統(tǒng)形狀示例在圖12和13中示出。這些接觸探頭包括一個用于與對象表面20發(fā)生接觸的末端部1，一個具有彎曲部的彈性部2，以及一個支撐部3，用于支撐固附在檢查設(shè)備上的接觸探頭。彈性部2的形狀并不局限于如圖12和13中示出的單方向彎曲；也可以呈S形或者波浪形。如圖14中所示，接觸平面10設(shè)置于末端部1的最下部處。在接觸平面10的每一側(cè)設(shè)置有一個斜面15。當(dāng)圖12所示的接觸探頭的支撐部3固定到一個檢查設(shè)備上時，并且當(dāng)接觸探頭垂直壓在對象表面20上時，末端部1的接觸平面10與對象表面20區(qū)域接觸(areacontact)，并且彈性部2沿著由箭頭31所示方向彈性變形。在這種彈性變形的過程中，末端部1的姿態(tài)由將其壓在對象表面20上的力來約束。因此，末端部1沿著由箭頭32所示方向移動，同時幾乎保持與對象表面20區(qū)域接觸的姿態(tài)。由此，執(zhí)行“刮擦”操作。
圖13中所示接觸探頭的性能同樣在下面予以闡述。當(dāng)接觸探頭中的支撐部3被固定在一個檢查設(shè)備上并且當(dāng)接觸探頭垂直壓在對象表面20上時，末端部1的接觸平面10與對象表面20區(qū)域接觸，并且彈性部2沿著由箭頭33所示方向彈性變形。在這種彈性變形的過程中，末端部1的姿態(tài)由將其壓靠在對象表面20上的力約束。因此，末端部1沿著由箭頭34所示方向進(jìn)行移動，同時幾乎保持與對象表面20區(qū)域接觸。由此，執(zhí)行“刮擦”操作。
當(dāng)接觸探頭用相同材料形成為一個整體結(jié)構(gòu)時，壓靠在對象表面20上的末端部1的移動方向由末端部1、彈性部2以及支撐部3的形狀和相對位置決定。當(dāng)用于各個部分的材料不同時，材料的類型也是決定所述移動方向的一個因素。
參照圖15至17，下面將詳細(xì)闡述從末端部1與對象表面20開始接觸至接觸結(jié)束的一系列工作過程。在圖15所示示例的情況下，待測量對象是在其表面上設(shè)置有鋁電極22的基片21。鋁電極22的表面是對象表面20。鋁電極22的表面覆蓋有一個自然形成的氧化層25。如圖15所示，為了使得接觸平面10與對象表面20接觸，接觸探頭的末端部1從正上方下落。如圖16所示，彈性部2的彈性變形(在圖16中未示出)移動末端部1。在這種情況下，由于末端部1壓在對象表面20上，所以末端部1會向右移動，同時保持接觸平面10與對象表面20之間的接觸姿態(tài)。由此，執(zhí)行“刮擦”操作。在這種工作過程中，末端部1將氧化層25刮除，形成刮痕24。在這種狀況下，末端部1可以確保與先前覆蓋有氧化層25的鋁電極22的電接觸，從而能夠通過該接觸探頭進(jìn)行測量操作。
在測量結(jié)束之后，接觸探頭升高。但是，末端部1不會直接從圖16中所示的位置升高。如圖17中所示，隨著彈性部2彈性變形減小，末端部1會在繼續(xù)對所述表面進(jìn)行刮擦的同時向左移動，并隨后向上移動。
如圖16和17中所示，刮擦操作會使得鋁質(zhì)電極22和氧化層25的刮屑23粘附到末端部1上。每次用接觸探頭測量均需要進(jìn)行圖15至17中示出的工作過程。刮屑23不僅會在如圖16中所示通過將接觸探頭壓到對象表面20上來執(zhí)行刮擦?xí)r而且會在如圖17中所示在將接觸探頭從對象表面20上分離過程中進(jìn)行刮擦?xí)r粘附到末端部1上。盡管是無法避免的，但是后一種刮擦并無助于測量操作。粘附的刮屑23降低了接觸探頭在下次測量中的電接觸質(zhì)量。因此，為了保持一定程度的良好電接觸，必須在執(zhí)行特定次數(shù)的測量之后，比如1000次，對末端部1進(jìn)行清理。清理操作需要中斷測量操作，由此降低了生產(chǎn)率。
刮屑23的過量粘附會損害測量精度，從而一個優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品有可能被評判為不合格產(chǎn)品。這種誤判現(xiàn)象會導(dǎo)致產(chǎn)量以其他非必要的方式減少。
還有，如前所述，末端部1不僅在如圖16所示為了確保電接觸而通過將接觸探頭壓靠到對象表面20上來執(zhí)行刮擦操作時在對象表面20上產(chǎn)生刮痕24，而且會在如圖17中所示測量操作結(jié)束之后將接觸探頭從對象表面20上分離的過程中進(jìn)行刮擦?xí)r在對象表面20上產(chǎn)生刮痕24。因此，鋁電極22表面上的刮痕24會發(fā)展至超過破壞絕緣層所需的程度。過長的刮痕有可能導(dǎo)致在后續(xù)的超聲波粘接工藝中鋁電極22與金導(dǎo)線(a gold wire)之間無法令人滿意地發(fā)生粘接，這是因為鋁電極22與金導(dǎo)線之間的熔合工藝無法正確地進(jìn)行。
此外，對象表面無需是一個平面。其可以是一個曲面，比如一個球面。例如，圖28中所示的球柵陣列(BGA)封裝70需要通過與排布在BGA基片71下表面上的焊球72發(fā)生接觸來進(jìn)行測量。為了通過前述焊球72進(jìn)行檢查，已經(jīng)提出了若干種接觸探頭。這些接觸探頭以及由它們所導(dǎo)致發(fā)生的問題在下面予以闡述。
用于球形對象表面的第一種現(xiàn)有技術(shù)利用圖29中示出的接觸探頭100，其是POGO銷(pin)類型中的一種。接觸探頭100包括一個用于與對象表面發(fā)生接觸的末端部121，和一個用于將末端部121連接到一圓柱形支撐部123上的彈性部122。接觸探頭100通過機(jī)械加工而制成。末端部121和支撐部123基本上呈圓柱形，并且末端部121的上端部呈圓錐形。彈性部122由一個螺旋彈簧制成。如圖29中的箭頭所示，直接被置于焊球72下方的接觸探頭100向上移動，并且導(dǎo)致末端部121的圓錐端部刺穿形成于焊球72表面上的絕緣層，從而可以確保與焊球72電連續(xù)性。
但是，如圖30中所示，在測量之后，接觸探頭100會在焊球72上遺留下一個凹坑53。如圖31中所示，當(dāng)具有凹坑53的焊球72用于與線路基片74上的焊盤電極73焊接在一起時，凹坑53會形成一個由焊球72和焊盤電極73包圍起來的封閉空間。當(dāng)在這種狀況下對該組件進(jìn)行加熱來焊接時，封閉凹坑53中的空氣膨脹，并且有可能使得焊球72發(fā)生爆炸。這種被稱作“爆米花現(xiàn)象”的現(xiàn)象會導(dǎo)致無法令人滿意的連接，這是一個嚴(yán)重問題。
用于球形對象表面的第二種現(xiàn)有技術(shù)提出了一種如圖32所示的接觸探頭。接觸探頭101包括一對臂114，這對臂114可以如同一對鉗子那樣打開和閉合。每個臂114均在其末端部設(shè)置有一個卡爪112，該卡爪面對著另一卡爪112。如圖32中箭頭所示，接觸探頭101從下方升高。如圖33中所示，這對臂114沿著一個朝向閉合位置的方向移動，使得卡爪112可以從側(cè)面與焊球72接合。結(jié)果，焊球72表面上的絕緣層被破壞，并且可以確保接觸探頭101與焊球72之間電連接性。
但是，接觸探頭101具有一個缺點。其難以根據(jù)焊球72的直徑對臂114的閉合運動進(jìn)行調(diào)整。如果臂114的閉合程度不充分，那么卡爪112將難以充分刺入。相反，如果臂114的閉合程度過大，那么卡爪112將過度刺入，損壞焊球72或者使它們自身鎖死。如果發(fā)生了鎖死現(xiàn)象，那么卡爪112將無法從焊球72上分離下來。因此，當(dāng)接觸探頭101下降時，卡爪112會將焊球72從BGA基片71上撕裂下來，而產(chǎn)生問題。接觸探頭101的另外一個缺點在于其需要一個用于將臂114打開和閉合的復(fù)雜機(jī)構(gòu)。
用于球形對象表面的第三種現(xiàn)有技術(shù)提出了一種如圖34所示的接觸探頭102。接觸探頭102具有一個圓柱形末端部，該圓柱形末端部的上端形成了一個尖銳邊緣115。當(dāng)使用接觸探頭102時，如圖34中箭頭所示，圓柱形末端部會朝向焊球72升高。最終，如圖35所示，邊緣115刺穿焊球72表面上的絕緣層，確保接觸探頭102與焊球72之間電連續(xù)性。
但是，難于以高精度制造接觸探頭102的圓柱形末端部。如果邊緣115的直徑比焊球72的直徑大一定程度，那么邊緣115會如圖36中示出的那樣在沒有刺入焊球72的條件下將焊球72推入接觸探頭102的圓柱形末端部內(nèi)。在這種情況下，由于焊球72表面上的絕緣層未破壞，所以無法進(jìn)行精確測量。如果發(fā)生這種現(xiàn)象，那么當(dāng)接觸探頭102下降時，它會將焊球72從BGA基片71上撕裂下來。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總的目的是提供一種方法，其能夠可靠地確保與隱藏在存在于對象表面的表面上的絕緣層之下的電極電接觸，該絕緣層諸如是自然形成的氧化層或者抗蝕劑殘留物。因此，本發(fā)明的一個特定目的是提供一種接觸探頭，其可以通過刮除電極上的絕緣層來確保與所述電極發(fā)生電接觸，使得粘附在末端部上的刮屑量減少，在對象表面的表面上形成的刮痕減小。
本發(fā)明的另一特殊目的在于提供一種接觸探頭，其可以通過破壞形成于球形電極(如焊球)的彎曲對象表面上的絕緣層來確保電接觸，但不會將撕裂球形電極或者過度損壞該球形電極。
為了實現(xiàn)前述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面的接觸探頭(在本“發(fā)明內(nèi)容”部分中被稱作第一接觸探頭)，包括(a)一個末端部，用于與對象表面接觸；(b)一個支撐部，其支撐其他部分并且執(zhí)行電連接操作；以及(c)一個彈性部，將末端部連接到支撐部上。
第一接觸探頭的末端部包括(a)一個接觸平面，其設(shè)置于末端部的末端處，用于與對象表面發(fā)生區(qū)域接觸；(b)一個第一斜面，其設(shè)置于接觸平面的一個端部處，使得該第一斜面與接觸平面之間的夾角至少為90度并且至多為170度。
(c)一個角部，其設(shè)置于第一斜面與接觸平面之間，并且以第一曲率半徑倒圓；(d)一個第二斜面，其設(shè)置于接觸平面的另一端部處，使得該第二斜面與接觸平面之間的夾角至少為90度并且至多為170度；以及(e)另一角部，其設(shè)置于第二斜面與接觸平面之間，并且以大于第一曲率半徑的第二曲率半徑倒圓。
在第一種接觸探頭中，末端部、支撐部以及彈性部構(gòu)造成在支撐部固定到一個檢查設(shè)備上并且接觸平面壓靠在對象表面上時，彈性部由壓力產(chǎn)生的彈性變形可以以第一斜面在前的方式移動末端部，同時保持接觸平面與對象表面之間的接觸。在這種結(jié)構(gòu)中，在通過壓力進(jìn)行刮擦操作的過程中與在前移動的側(cè)面相對的側(cè)面具有一角部，該角部的曲率半徑大于在相對側(cè)面的角部的曲率半徑。因此，這種結(jié)構(gòu)能夠形成如下的接觸探頭，該接觸探頭在通過壓力進(jìn)行刮擦操作的過程中能夠充分刮刨對象表面，以確保接觸，并且可以減少在將該接觸探頭從對象表面上分離的同時刮擦過程中的刮屑量。因此，該接觸探頭可以減少粘附到末端部上的刮屑量，并且減小在對象表面上形成的刮痕。
在該第一種接觸探頭中，第二曲率半徑可以至少為第一曲率半徑的兩倍。這種結(jié)構(gòu)可以形成如下的接觸探頭，該接觸探頭有效地減少在將該接觸探頭從對象表面上分離的同時刮擦過程中的刮屑量。因此，粘附到末端部上的刮屑量可以降低。最終，可以減小在對象表面上形成的刮痕。
在該第一種接觸探頭中，第一曲率半徑可以至少為0.1微米并且至多為5微米。這種結(jié)構(gòu)能夠形成如下的接觸探頭，該接觸探頭在通過壓力進(jìn)行刮擦操作的過程中充分地對對象表面進(jìn)行刮刨，并且有效減少在將該接觸探頭從對象表面上分離的同時的刮擦過程中的刮屑量。
為了實現(xiàn)前述目的，根據(jù)本發(fā)明另一方面的另一種接觸探頭(在本“發(fā)明內(nèi)容”部分中被稱作第二種接觸探頭)包括(a)一個末端部，其與對象表面發(fā)生接觸；(b)一個支撐部，其支撐其他部分并執(zhí)行電連接操作；以及(c)一個彈性部，其將末端部連接到支撐部上。
該第二種接觸探頭的末端部包括(a)一個第一角部，其設(shè)置于末端部的一個側(cè)面處(下文中被稱作第一側(cè)面)，并且以第一曲率半徑倒圓；以及(b)一個第二角部，其設(shè)置于末端部的相對側(cè)面處(下文中被稱作第二側(cè)面)，在末端部末端、在連接點處連接于第一角部上，并且以不同于第一曲率半徑的第二曲率半徑倒圓。
在該第二種接觸探頭中，末端部、支撐部、彈性部被構(gòu)造成在支撐部固定到一個檢查設(shè)備上并且當(dāng)末端部被壓在對象表面上時，彈性部由壓力產(chǎn)生的彈性變形可以以第一側(cè)面在前的方式移動末端部，同時保持末端部與對象表面之間的接觸。這種結(jié)構(gòu)能夠形成如下的接觸探頭，該接觸探頭在兩個刮擦動作(一個是通過將末端部壓在對象表面上的刮擦，而另外一個是在從對象表面上分離過程中的刮擦)中之一的過程中，將對象表面的絕緣層去除，以便確保電接觸，并且減少在所述另外一個刮擦動作中的絕緣層去除量。
在該第二種接觸探頭中，第二曲率半徑可以大于第一曲率半徑。這種結(jié)構(gòu)能夠形成如下的接觸探頭，該接觸探頭在通過壓力進(jìn)行刮擦的過程中充分地去除對象表面上的絕緣層，并減少在分離時的刮擦過程中的去除量。
在該第二種接觸探頭中，第一側(cè)面可以設(shè)置有一個鄰接第一角部的抑制部。該抑制部將由第一角部形成一個凸起部壓靠在對象表面上。(如果該凸起部生長和剝落，那么將成為刮屑。)這種結(jié)構(gòu)能夠在確保與第一角部電接觸的同時防止由第一角部形成的凸起部生長。因此，可以解決由于刮屑粘附所導(dǎo)致的問題。
在該第二種接觸探頭中，在第一側(cè)面處的抑制部可以包括至少一個與對象表面對置的抑制面。這種結(jié)構(gòu)能夠使抑制面朝向?qū)ο蟊砻嫱崎_所述凸起部，即使當(dāng)凸起部的生長方向發(fā)生某種程度變化時亦如此。換句話說，這種簡單結(jié)構(gòu)能夠可靠地抑制凸起部的生長。
在該第二種接觸探頭中，第一側(cè)面處的抑制部可以包括多個前述抑制面，它們以階梯狀結(jié)構(gòu)的形式連接。這種結(jié)構(gòu)能夠使得抑制面中的一個發(fā)揮作用，即使當(dāng)末端部朝向第一側(cè)面的初始傾斜度大至某種程度時亦如此。換句話說，這種結(jié)構(gòu)能夠形成如下的接觸探頭，該接觸探頭抑制由末端部初始傾斜度的變化而產(chǎn)生的負(fù)面影響。
該第二種接觸探頭可以具有下述特征(a)第一曲率半徑大于第二曲率半徑；(b)第二側(cè)面設(shè)置有鄰接第二角部的抑制部；以及(c)抑制部將由第二角部形成的凸起部壓在對象表面上。
這種結(jié)構(gòu)能夠使接觸探頭通過在末端部從對象表面上分離時進(jìn)行刮擦來確保電接觸，而并非通過在將末端部壓靠在對象表面上時進(jìn)行刮擦來確保電接觸。這種接觸探頭可以抑制凸起部在從對象表面分離時的刮擦過程中生長。
在該第二種接觸探頭中，在第二側(cè)面處的抑制部可以包括一個與對象表面對置的抑制面。在這種結(jié)構(gòu)中，在從對象表面分離時的刮擦過程中產(chǎn)生的凸起部會被抑制面推向?qū)ο蟊砻?。換句話說，這種簡單結(jié)構(gòu)能夠可靠地抑制凸起部的生長。
為了實現(xiàn)前述目的，根據(jù)本發(fā)明的再一種接觸探頭(在本“發(fā)明內(nèi)容”部分中被稱作第三種接觸探頭)包括一個末端部，用于與待測量對象上的球形電極發(fā)生接觸。該末端部在其末端設(shè)置有一個凹槽，用于允許球形電極進(jìn)入該凹槽內(nèi)，以便使得該末端部可以與球形電極發(fā)生接觸。所述凹槽設(shè)置有(a)一個底部，其通過與球形電極接觸來限制末端部朝向球形電極運動；(b)兩個傾斜側(cè)壁；以及(c)至少一個從傾斜側(cè)壁之一上突伸出來的突起，用以刮擦球形電極，從而實現(xiàn)與球形電極接觸。
這種結(jié)構(gòu)能夠形成如下的接觸探頭，該接觸探頭確保測量所需的電連續(xù)性，這是因為當(dāng)接觸探頭被壓在球形電極上時，該突起或每個突起會咬住球形電極，如用于BGA封裝的球形電極，的側(cè)部，從而去除電極表面上的絕緣層。在這種情況下，凹槽的底部與球形電極的最下部接觸，以便防止該突起或每個突起過度咬入電極內(nèi)。結(jié)果，接觸探頭可以避免在相鄰電極之間由于毛刺過大而造成的短路現(xiàn)象。這種接觸探頭還可以避免由于過度咬入而使得該突起或者每個突起鎖死在電極中。
在該第三種接觸探頭中，該突起或每個突起可以被設(shè)置在這樣一個位置處，即該位置在從點O至點A的觀看方向上朝側(cè)面偏移至少為45度且至多為90度的角度，其中，點O是凹槽開口的中心，而點A是凹槽底部的中心。這種結(jié)構(gòu)能夠形成如下的接觸探頭，該接觸探頭僅在球形電極上刮刨一個合適的距離，由此防止爆米花現(xiàn)象。
在第三種接觸探頭中，該突起或者每個突起的高度(從根部至尖端)至多為球形電極半徑的1/4。在這種結(jié)構(gòu)中，由該突起或者每個突起咬入球形電極的深度可以被限制在一個特定程度。結(jié)果，這種結(jié)構(gòu)可以避免相鄰電極之間由于毛刺過大而短路。
在該第三種接觸探頭中，接觸探頭還可以包括(a)一個支撐部，其支撐其他部分并且執(zhí)行電連接操作；以及(b)一個彈性部，其將末端部連接到支撐部上。
在這種情況下，末端部、支撐部以及彈性部可以形成為一個整體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠使得接觸探頭容易地通過LIGA工藝以高精度制造。


圖1是放大的平面圖，示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的接觸探頭的第一示例的末端部；圖2是放大的平面圖，示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的接觸探頭的第二示例的末端部；圖3是透視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的接觸探頭的第二示例；圖4是放大的平面圖，示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的接觸探頭的末端部；圖5是放大的平面視圖，示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的接觸探頭的末端部；圖6是示出在沒有抑制部的角部附近發(fā)生的現(xiàn)象的第一示意圖；圖7是示出在沒有抑制部的角部附近發(fā)生的現(xiàn)象的第二示意圖；圖8是示出在具有抑制部的角部附近發(fā)生的現(xiàn)象的第一示意圖；圖9是示出在具有抑制部的角部附近發(fā)生的現(xiàn)象的第二示意圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的接觸探頭的末端部的放大的平面圖；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第五實施例的接觸探頭的末端部的放大的平面圖；圖12是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的接觸探頭的第一示例的示意圖；圖13是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的接觸探頭的第二示例的示意圖；圖14是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的接觸探頭的末端部的放大的平面視圖；圖15是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的接觸探頭的功能的第一示意圖；圖16是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的接觸探頭的功能的第二示意圖；圖17是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的接觸探頭的功能的第三示意圖；圖18是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的接觸探頭的末端部的進(jìn)一步放大的平面視圖；圖19是示出根據(jù)本發(fā)明第六實施例的第一種接觸探頭的透視圖；圖20是示出根據(jù)本發(fā)明第六實施例的第一種接觸探頭的末端部的經(jīng)放大的平面視圖；圖21是示出利用根據(jù)本發(fā)明的第六實施例中的第一種接觸探頭穿過焊球進(jìn)行測量的情況的橫截面圖；圖22是示出被設(shè)想為第六實施例的對比例的接觸探頭的工作狀況的第一示意圖；圖23是示出被設(shè)想為第六實施例的對比例的接觸探頭的另一種工作狀況的第二示意圖；圖24是示出利用被設(shè)想為第六實施例的對比例的接觸探頭進(jìn)行測量時相鄰毛刺發(fā)生接觸的情況的示意圖；圖25是示出根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的第二種接觸探頭的末端部的經(jīng)放大的平面圖；圖26是示出利用根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的第二種接觸探頭穿過焊球進(jìn)行測量的情況的橫剖視圖；圖27是示出根據(jù)本發(fā)明第六實施例的第一種接觸探頭的卡爪的位置的示意圖；圖28示出一個普通的BGA封裝的正視圖；圖29是示出現(xiàn)有技術(shù)中用于球形對象表面的第一種接觸探頭的應(yīng)用示例的示意圖；圖30是示出利用現(xiàn)有技術(shù)中用于球形對象表面的第一種接觸探頭進(jìn)行測量之后的焊球的橫剖視圖；圖31是示出在利用現(xiàn)有技術(shù)中用于球形對象表面的第一種接觸探頭進(jìn)行測量之后利用焊球進(jìn)行焊接操作的情況的橫剖視圖；圖32是示出現(xiàn)有技術(shù)中用于球形對象表面的第二種接觸探頭的應(yīng)用示例的第一示意圖；圖33是示出現(xiàn)有技術(shù)中用于球形對象表面的第二種接觸探頭的應(yīng)用示例的第二示意圖；圖34是示出了現(xiàn)有技術(shù)中用于球形對象表面的第三種接觸探頭的應(yīng)用示例的第一示意圖；圖35是示出現(xiàn)有技術(shù)中用于球形對象表面的第三種接觸探頭的應(yīng)用示例的第二示意36是示出在利用現(xiàn)有技術(shù)中用于球形對象表面的第三接觸探頭進(jìn)行測量時焊球被推入圓柱形末端部之內(nèi)的情況的橫剖視圖。
具體實施例方式
圖18是傳統(tǒng)接觸探頭的末端部1的經(jīng)放大視圖。在接觸平面10與該接觸平面10每端處的斜面15之間的邊界形成一個角部16。在傳統(tǒng)接觸探頭中，角部16的形狀和尺寸較為隨意(are determined without paying muchattention)。不考慮用于在末端部1壓靠在對象表面上時進(jìn)行刮擦的移動方向，角部16對稱成形。另一方面，本發(fā)明人仔細(xì)地考慮了角部的尺寸并且完成了本發(fā)明。
第一實施例(結(jié)構(gòu))下面將參照圖1對在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例中的接觸探頭進(jìn)行闡述。圖1是末端部1的放大視圖。在這種接觸探頭中，第一斜面11指的是在通過將接觸探頭用力壓到對象表面上而為了執(zhí)行刮擦而末端部1移動時在前移動的斜面。如圖1所示，第一斜面11位于接觸平面10的左手側(cè)。相對的斜面被稱作第二斜面12。接觸平面10的一個端部通過其連接在第一斜面11上的角部13具有與接觸平面10的另一端部通過其連接在第二斜面12上的角部14的曲率半徑不同的曲率半徑。正如可以從圖1中看到的那樣，角部14的曲率半徑R2大于角部13的曲率半徑R1。
(功能和效果)如前所述，與利用壓力進(jìn)行刮擦的側(cè)面相對的側(cè)面具有一個角部，該角部的曲率半徑大于另一側(cè)角部的曲率半徑。因此，當(dāng)這種接觸探頭被使用時，對象表面可以在利用壓力進(jìn)行刮擦的過程中得以充分刮刨，以便確保電連續(xù)性，并且可以減少在將接觸探頭從對象表面上分離同時的刮擦過程中的刮刨量。因此，可以減少粘附到末端部上的刮屑量。從而，這種結(jié)構(gòu)可以增加接觸探頭無需清理連續(xù)使用的次數(shù)。
如前所述，可以抑制在將接觸探頭從對象表面上分離時的刮擦過程中刮痕的形成。因此，這種結(jié)構(gòu)可以減小在每次測量過程中形成于電極表面上的刮痕長度，由此降低在后續(xù)焊接步驟中出現(xiàn)不良連接的次數(shù)。
盡管圖1中所示曲率半徑的差異會帶來一些效果，但是這種差異可以增大。圖2示出了差異增大的一種示例。圖3示出了具有前述末端部1的接觸探頭的總體視圖。如圖2中所示增大的差異增強(qiáng)了刮屑粘附量以及在分離時的刮擦過程中的刮痕形成的減少效果。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)角部14的曲率半徑至少為角部13曲率半徑的兩倍時，效果得以增強(qiáng)。此外，當(dāng)R1至少為0.1微米并至多為5微米時，效果明顯。尤其是，當(dāng)R1至少為0.5微米并至多為3微米時，效果更為明顯。當(dāng)由每個角部13和14形成的夾角至少為90度并至多為170度時，效果顯著。如果夾角大于170度，那么刮屑趨于積聚在末端部與對象表面之間，由此降低可靠性。
由角部13與14形成的夾角可以相同或者不同。接觸探頭可以利用LIGA工藝作為一個整體結(jié)構(gòu)制造。因此，可以通過改變掩膜圖案來自由地調(diào)制末端部的角部的曲率半徑和夾角。
第二實施例(結(jié)構(gòu))下面將參照圖4對根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的接觸探頭進(jìn)行闡述。圖4是末端部1的放大視圖。在通過將接觸探頭壓靠在對象表面上進(jìn)行刮擦操作的過程中，末端部1在圖4中向左移動。在下文中，沿該方向在前移動的側(cè)面被稱作“第一側(cè)面”，而相對側(cè)(圖4中的右手側(cè))被稱作“第二側(cè)面”。因此，第二側(cè)面代表了在將接觸探頭從對象表面上分離時的刮擦過程中在前移動的側(cè)面。
如圖4中所示，接觸探頭的末端部1沒有在第一實施例中描述的接觸平面10(參見圖1和2)。末端部1具在第一側(cè)面具有作為第一角部的角部13(從點B至點D)并在第二側(cè)面具有作為第二角部的角部14(從點B至點C)。
角部13和14具有不同的曲率半徑。角部13的曲率半徑為r，而角部14的曲率半徑為R。正如可以從圖4中看到的那樣，R大于r。R的大小被確定為不會在預(yù)期接觸力的作用下產(chǎn)生刮屑，而r的大小被確定為能夠通過在預(yù)期接觸力下刮擦對象表面來確保電接觸。角部14的曲率中心被表示為點O。第一斜面11在點D處連接到角部13上，而第二斜面12在點C處連接到角部14上。
在這種接觸探頭中，在與對象表面發(fā)生接觸之前最接近該對象表面的點被稱作初始最低點A。初始最低點A位于角部13的某些中點位置處，也就是說接觸點B與點D之間的某些位置處。當(dāng)支撐部3被固定到檢查設(shè)備上并且接觸探頭垂直朝向?qū)ο蟊砻嫦陆禃r，初始最低點A首先與對象表面接觸。接著，彈性部2的彈性變形使得整個末端部1沿著圖4中的順時針方向發(fā)生傾斜。結(jié)果，末端部1與對象表面的接觸中心偏移到一個受壓最低點，該受壓最低點略微從初始最低點A向右偏移。在這種狀況下，末端部1以第一側(cè)面在前進(jìn)行移動(朝向圖4中左側(cè))，同時保持與對象表面接觸，來執(zhí)行刮擦操作。
所希望的是，受壓最低點與連接點B重合。更具體地說，所希望的是當(dāng)達(dá)到相對于對象表面的預(yù)期接觸力時，夾角AOB的值φ等于末端部1的傾斜角度。其原因在于，當(dāng)受壓最低點與連接點B重合時，在通過將接觸探頭壓靠在對象表面上而刮擦的過程中，整個角部13刮刨對象表面，由此有助于確保所需的電接觸。
但是，在實際中末端部1的傾斜度會發(fā)生變化?？紤]到這種變化，所希望的是受壓最低點位于從連接點B至點C(包括點C)的范圍內(nèi)。更具體地說，當(dāng)支撐部3到達(dá)最接近對象表面的位置時，也就是說當(dāng)彈性部2彈性變形到最大程度時，夾角AOC的值Θ必須大于末端部1的最大傾斜角度。其原因在于如果末端部1由將其壓靠在對象表面上的力而導(dǎo)致傾斜角度大于Θ，那么斜面12將與對象表面接觸。結(jié)果，由于對象表面無法合適地得以刮刨而無法確保電接觸。
(功能和效果)如前所述，第二實施例可以獲得類似于第一實施例中獲得的效果，因為與利用壓力進(jìn)行刮擦的側(cè)面相對的側(cè)面具有一個角部，該角部的曲率半徑大于在相對側(cè)的角部的曲率半徑。
第三實施例下面將參照圖5對根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的接觸探頭進(jìn)行闡述。圖5是末端部1的放大視圖。如第二實施例中所述的接觸探頭那樣，這種接觸探頭具有最低點A、連接點B、作為第一角部的角部13、作為第二角部的角部14、第一斜面11、第二斜面12以及作為角部14的曲率中心的點O。但是，與第二實施例中的接觸探頭不同，第三實施例的這種接觸探頭在角部13與第一斜面11之間具有一個抑制部。該抑制部設(shè)置成抑制對象表面由角部13從對象表面上形成的凸起部。該抑制部從角部13朝向第一側(cè)面延伸，并且包括一個與對象表面對置的抑制面41(從點E至點F)。抑制面距最低點A的高度h必須不超過可以防止凸起部延伸至抑制部外側(cè)的限度。如果高度h過大，那么凸起部會在未正確壓靠對象表面上的條件下延伸到外側(cè)。如果高度h過小，那么由于末端部1的初始傾斜度沿著逆時針方向變化而會產(chǎn)生問題。更具體地說，如果這種變化量大至一定的程度，較大的初始傾斜度會導(dǎo)致抑制面41與第一斜面11之間的角部13d與對象表面發(fā)生接觸，并且不希望地產(chǎn)生刮屑。高度h必須足夠大，以便末端部1的初始傾斜度的變化不允許角部13d與對象表面發(fā)生接觸，并且必須足夠小，以防止由于角部13產(chǎn)生的凸起部延伸至外側(cè)。
(功能和效果)下面將參照圖6至9對抑制部的功能進(jìn)行闡述。圖6和7是示出當(dāng)角部13上沒有設(shè)置抑制部時該角部13附近的部分的放大視圖。首先，末端部1以第一側(cè)面在前(朝向圖中左側(cè))向前行進(jìn)，同時保持與對象表面20接觸。如圖6中所示，角部13刮刨對象表面20表層中的材料，形成一個凸起部23。凸起部23沿著由箭頭44示出的方向受到擠壓。如圖7中所示，凸起部23沿著第一斜面11持續(xù)生長。當(dāng)凸起部23生長至一定限度時，集中在凸起部23面對著角部13的根部處的應(yīng)力會達(dá)到一個臨界點，形成一個斷裂區(qū)域46。在斷裂之后，凸起部23變成刮屑并且會如同圖16和17中示出的刮屑23那樣粘附到末端部1的不希望粘附的部分上，導(dǎo)致產(chǎn)生問題。
另一方面，圖8和9是示出當(dāng)角部13上設(shè)置有抑制部時該角部13附近的部分的放大視圖。首先，末端部1以第一側(cè)面在前(朝向圖中左側(cè))向前行進(jìn)，同時保持與對象表面20接觸。如圖8中所示，角部13刮刨對象表面20表層中的材料，形成一個凸起部23。凸起部23首先沿著由箭頭44示出的方向受到擠壓。與圖6和7中所示情況不同的是，抑制部的抑制面41設(shè)置成在生長的凸起部23前方的一個位置處與對象表面20對置。因此，凸起部23的前端部受到抑制面41的阻擋，并且如圖9中箭頭47所示那樣被推向?qū)ο蟊砻?3。由于抑制面41的高度h(參見圖5)足夠小以便使得凸起部23不會延伸到外側(cè)，所以凸起部23被壓靠在對象表面20上，而不會進(jìn)一步生長。由于凸起部23與末端部1接觸的區(qū)域S被拓寬，所以應(yīng)力被分散。由此，對凸起部23生長的抑制可以防止凸起部23作為刮屑粘附到末端部1上，從而避免產(chǎn)生問題。
正如可以從圖5中看到的那樣，第三實施例中的接觸探頭不僅可以獲得與第二實施例中相同的效果，而且因為在角部13與第一斜面11之間設(shè)置有包括抑制面41的抑制部而可以抑制凸起部的生長。結(jié)果，可以解決迄今為止未能解決的由刮屑帶來的問題。
第四實施例
(結(jié)構(gòu))下面將參照圖10對根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的接觸探頭進(jìn)行闡述。圖10是末端部1的放大視圖。如同在第三實施例中所述的接觸探頭那樣，這種接觸探頭具有最低點A、連接點B、作為第一角部的角部13、作為第二角部的角部14、第一斜面11、第二斜面12以及作為角部14的曲率半徑中心的點O。還有，其在角部13與第一斜面11之間具有一個抑制部。但是，與其抑制部僅包括一個抑制面41的第三實施例中的接觸探頭不同的是，第四實施例的抑制部包括多個抑制面41a、41b和41c，它們以階梯狀結(jié)構(gòu)連接。在抑制面41a與41b之間設(shè)置一個角部13a，在抑制面41b與41c之間設(shè)置一個角部13b。在抑制面41c與第一斜面11之間設(shè)置一個角部13c。抑制面41a、41b和41c的長度分別為L1、L2和L3。它們的關(guān)系被表示為L1＞L2＞L3。
盡管在這種情況下抑制部包括三個抑制面，但是抑制面的數(shù)目可以改變。
(功能和效果)如前所述具有多個抑制面的結(jié)構(gòu)可以形成這樣一種接觸探頭，即不僅具有在第三實施例中獲得的效果，而且能夠抑制由末端部的初始傾斜度發(fā)生變化而帶來的負(fù)面影響。下面將參照圖10對這種工藝進(jìn)行闡述。
在一種理想狀態(tài)下，末端部1的初始傾斜度為零，并且對象表面20首先在最低點A處以線AX所示的姿態(tài)與末端部1接觸。在壓力使末端部沿著順時針方向略微傾斜之后，角部13刮刨對象表面20。在抑制面41a抑制凸起部生長的同時，末端部1以第一側(cè)面在前(朝向圖10中的左側(cè))進(jìn)行移動。
在圖10中，線HG是角部13和13a的共同切線，而α指代由線HG與AX形成的夾角。線IJ是角部13a和13b的共同切線，而β指代由線IJ與AX形成的夾角。線MN是角部13b和13c的共同切線，而γ指代由線MN與AX形成的夾角。
如果末端部1在逆時針方向上的初始傾斜度小于α，那么對象表面20將不會與角部13a接觸。因此，角部13刮刨對象表面20，并且抑制面41a可以抑制凸起部的生長。
如果末端部1在逆時針方向上的初始傾斜度為α或更大但小于β，那么對象表面20將與角部13a接觸但是不與角部13b接觸。因此，角部13a刮刨對象表面20，并且抑制面41b可以抑制凸起部的生長。
如果末端部1在逆時針方向上的初始傾斜度為β或者更大但小于γ，那么對象表面20將與角部13b接觸但是不與角部13c接觸。因此，角部13b刮刨對象表面20，并且抑制面41c可以抑制凸起部的生長。
如果末端部1在逆時針方向上的初始傾斜度為γ或者更大，那么對象表面30將與角部13c接觸。因此，角部13c刮刨對象表面20，并且無法抑制凸起部的生長。
如前所述，當(dāng)所述抑制部僅有一個抑制面41a時，凸起部的生長僅在末端部1在逆時針方向上的傾斜度小于α?xí)r受到抑制。相反，當(dāng)抑制部具有三個抑制面時，能夠抑制凸起部生長的角度可以擴(kuò)展至γ。換句話說，通過形成階梯狀結(jié)構(gòu)來增加抑制面的數(shù)目，能夠使得所形成的接觸探頭更為有效地抑制由于末端部在逆時針方向上的初始傾斜度的變化而帶來的負(fù)面影響。
第五實施例(結(jié)構(gòu))下面將通過參照圖11對根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的接觸探頭進(jìn)行闡述。圖11是末端部1的放大視圖。在通過將接觸探頭壓在對象表面上而進(jìn)行刮擦的過程中，這種接觸探頭也以“第一側(cè)面”在前的方式朝圖11的左側(cè)移動。在將接觸探頭從對象表面上分離時而進(jìn)行刮擦的過程中，這種接觸探頭以“第二側(cè)面”在前的方式朝圖11的右側(cè)移動。這種接觸探頭設(shè)計成在從對象表面上分離時的刮擦過程中確保電接觸，而并非在將接觸探頭壓靠在對象表面上時而進(jìn)行刮擦操作過程中確保電接觸。
這種接觸探頭具有末端部1，該末端部1設(shè)置有作為存在于第一側(cè)面的第一角部的角部17(從點B至點C)和作為存在于第二側(cè)面的第二角部的角部18(從點B至點D)。角部17和18在連接點B處相互連接。
角部17和18具有不同的曲率半徑。角部17的曲率半徑為R，而角部18的曲率半徑為r。正如可以從圖11中看到的那樣，R大于r。角部17的曲率中心被表示為點O。一個第一斜面11在點C處連接在角部17上，而一個第二斜面12被連接在角部19上。在角部19與角部18端部處的點D之間設(shè)置有一個抑制面41。
在這種接觸探頭中，在與對象表面發(fā)生接觸之前最接近對象表面的點被稱作初始最低點A。該初始最低點A位于角部17的某些中間點處，也就是說連接點B與點C之間的某些位置處。當(dāng)支撐部3固定到一個檢查設(shè)備上，并且當(dāng)接觸探頭朝向?qū)ο蟊砻娲怪毕陆禃r，初始最低點A首先與對象表面接觸。接著，彈性部2的彈性變形使得整個末端部1在圖11的順時針方向上傾斜。結(jié)果，末端部1與對象表面的接觸中心會偏移至受壓最低點，該受壓最低點略微從初始最低點A向右偏移。在這種狀況下，末端部1以第一側(cè)面在前(朝圖11中左側(cè))的方式移動，同時保持與對象表面接觸，來執(zhí)行刮擦操作。但是，具有曲率半徑R的角部17不會產(chǎn)生任何刮屑。
另一方面，當(dāng)接觸探頭從對象表面20上分離時，末端部1會以第二側(cè)面在前(在圖11中朝向右側(cè))的方式移動，同時利用角部18刮擦對象表面20。如前所述，抑制面41設(shè)置在角部18右側(cè)的第二側(cè)面中。由角部18產(chǎn)生的凸起部被抑制面41壓靠在對象表面20上，并且其生長受到抑制。抑制面41距連接點B的高度h必須不超過可以防止凸起部延伸至抑制部外側(cè)的限度。如果高度h過大，那么凸起部會延伸至外側(cè)，而未正確地壓靠在對象表面上。
由這兩條線產(chǎn)生夾角Ψ一條是角部18和19的共同切線，另外一條是當(dāng)對象表面20與角部17在最低點A處發(fā)生接觸時的對象表面20。當(dāng)抑制部3到達(dá)最接近對象表面的位置時，也就是說當(dāng)彈性部2彈性變形到最大程度時，夾角Ψ必須大于末端部1的最大傾斜角度。其原因在于如果末端部1由將末端部1壓靠在對象表面上的力以大于Ψ的角度傾斜，那么角部19將與對象表面20發(fā)生接觸，刮擦對象表面20。
所希望的是，受壓最低點與連接點B重合。更具體地說，所希望的是當(dāng)相對于對象表面達(dá)到預(yù)期的接觸力時，夾角AOB的大小Φ等于末端部1的傾斜角度。其原因在于當(dāng)受壓最低點與連接點B重合時，在將接觸探頭從對象表面上分離時刮擦?xí)谌缦聽顟B(tài)下開始，即允許整個角部18刮擦對象表面的狀態(tài)。這種狀況在確保所需電接觸方面是有益的。
(功能和效果)如前所述，在第五實施例中的結(jié)構(gòu)能夠形成如下的接觸探頭，該接觸探頭不僅能夠在從對象表面上分離時的刮擦過程中而并非在將接觸探頭壓靠在對象表面上而進(jìn)行刮擦的過程中確保電接觸，而且能夠抑制在分離時的刮擦過程中的凸起部生長現(xiàn)象。
前面針對如下結(jié)構(gòu)解釋了第二實施例至第五實施例，該結(jié)構(gòu)中，第一角部和第二角部由連接點B而并非由第一實施例中所述的接觸平面10(參見圖1)連接。盡管如此，接觸平面10可以在不改變第二至第五實施例的構(gòu)思的條件下取代連接點B。
第六實施例(結(jié)構(gòu))下面將參照圖19和20對根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的接觸探頭進(jìn)行闡述。如圖19中所示，接觸探頭80包括一個末端部51、一個彈性部52以及一個支撐部53。末端部51設(shè)置成與具有球形電極的對象接觸，比如帶有焊球的對象。末端部51的形狀在下面予以詳細(xì)闡述。末端部51通過彈性部52被連接在支撐部53上。接觸探頭80利用“l(fā)ithographie galvanformungabformung”(LIGA)工藝制成一個整體結(jié)構(gòu)。用于形成接觸探頭的LIGA工藝?yán)缭谝压_的日本專利申請?zhí)亻_2001-343397中予以闡述。根據(jù)該工藝，接觸探頭通過下述步驟制造。在基片的表面上成形一個抗蝕層。利用光刻技術(shù)對所述抗蝕層進(jìn)行處理，以便具有預(yù)期圖案。在抗蝕層被去除的區(qū)域通過電鍍技術(shù)形成一個金屬層。最終，金屬層部分與其它部分分離開，以獲得接觸探頭。當(dāng)通過這種工藝進(jìn)行制取時，接觸探頭具有如下形狀，其中，如圖19中所示，特定的平整圖案具有近乎均勻的厚度。因此，如此制取的接觸探頭具有末端部51和支撐部53，二者均基本上呈矩形實體形狀而并非利用機(jī)械方式常規(guī)制取的圓柱形狀。
圖20是示出圖19所示接觸探頭80上的末端部51的放大的平面視圖。該末端部51在其末端具有一個凹槽60。該凹槽60的形狀為倒置的等邊梯形，在其最內(nèi)側(cè)部分具有一個平整底部61。底部61設(shè)置成與待測量對象的球形電極接觸，從而可以限制末端部51朝向電極的運動。換句話說，底部61作用為一個止擋裝置。從凹槽60的每個傾斜側(cè)壁上均突伸出一個卡爪62。當(dāng)接觸探頭80利用LIGA工藝成形時，卡爪62可以被制成所述整體結(jié)構(gòu)的一部分。
(功能和效果)下面將參照圖21對接觸探頭80的功能進(jìn)行闡述。圖21示出其中接觸探頭80與作為球形電極的焊球72形成電接觸的情況，所述焊球72被置于BGA組件71下表面上。當(dāng)末端部51沿著由箭頭所示方向受壓時，凹槽60允許焊球72進(jìn)入其中，導(dǎo)致卡爪62咬入焊球72內(nèi)。在這種情況下，焊球72的運動受到底部61的限制，從而可以將卡爪62咬入的深度限制為一個特定的值。
在此，作為接觸探頭80的一個對比例，設(shè)想到一種接觸探頭，這種接觸探頭沒有設(shè)置用作止擋裝置的前述底部61。例如，圖22示出了一個接觸探頭103，其設(shè)置有固定的桿狀或者板狀構(gòu)件，在這些構(gòu)件的上端部處具有相互面對的卡爪112。隨著接觸探頭103如圖22中箭頭所示那樣朝向焊球72向前移動，卡爪112會咬入焊球72內(nèi)。在這種情況下，缺乏用作止擋裝置的底部61會產(chǎn)生如下的情況，在該情況下卡爪112咬入的深度僅僅取決于接觸探頭103的前移距離。結(jié)果，卡爪112趨于過度咬入焊球72內(nèi)。還有，如圖23中所示，卡爪112通過用卡爪112的上側(cè)壓焊球72的側(cè)部而非戳入焊球72內(nèi)而導(dǎo)致焊球72變形。因此，易于形成毛刺75。即使在接觸探頭103從焊球72上分離之后，毛刺75仍舊保持它們的形狀。如果剩余毛刺75大至一定的程度，那么以較小間距排布的焊球72上的相鄰毛刺75有可能如圖24中所示那樣相互發(fā)生接觸，導(dǎo)致短路問題。
另一方面，參照圖19至21描述的接觸探頭80設(shè)置有末端部60，該末端部60具有用作止擋裝置的底部61。底部61可以防止卡爪62過度咬入焊球72內(nèi)。因此，即使產(chǎn)生了毛刺，它們的尺寸也有限，從而可以避免短路現(xiàn)象。
如前所述，卡爪62設(shè)置在凹槽60的側(cè)壁上而并非底部61上。隨著末端部51向前移動，卡爪62刮擦焊球72，去除表面上的絕緣層并且與焊球72接合。換句話說，卡爪62可以執(zhí)行刮擦操作來確保電連續(xù)性。因此，不會在焊球72上的最下部形成凹坑，而是會在略微朝向側(cè)部偏移的地方形成凹坑。因此，這種結(jié)構(gòu)可以避免由于凹坑所導(dǎo)致的“爆米花”現(xiàn)象。
對于末端部上的凹槽的形狀，圖19至21中示出的凹槽60近乎呈梯形，帶有平的底部和平的斜面。但是，所述形狀并不局限于此。例如，可以采用如圖25中所示的弧形凹槽60h。在這種情況下，如圖26中示出的那樣，凹槽60h的最低部(稱作61h)用作止擋裝置。
在前述說明中，不考慮其形狀，凹槽具有兩個雙邊對稱的卡爪62。盡管如此，其可以具有非對稱排布的卡爪。此外，卡爪的數(shù)目沒有限制，只要至少設(shè)置一個卡爪。
接下來，將參照圖27對卡爪62在凹槽60中的位置進(jìn)行闡述。作為突起的卡爪62的位置可以被表示為位置B，該位置B在從由點O至點A的觀看方向上朝向側(cè)部偏移一個角度θ，其中點O是凹槽60的開口中心，而點A是底部61的中心。在這種情況下，為每個卡爪建立一個轉(zhuǎn)動坐標(biāo)，使得正值θ賦予每個卡爪。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)角度θ至少為45度并且至多為90度時，可以獲得令人滿意的結(jié)果。如果角度θ小于45度，那么卡爪62會在焊球72上的最低位置附近咬入焊球72內(nèi)，導(dǎo)致有可能存在爆米花現(xiàn)象。如果角度θ大于90度，那么卡爪62會在焊球72上刮擦不必要的距離。相反，當(dāng)角度θ至少為45度并且至多為90度時，焊球72可以刮擦合適的距離，并且可以防止出現(xiàn)薄米花現(xiàn)象。
此外，本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)作為突起的卡爪62的高度H(從根部至尖端部)至多是作為對象球形電極的焊球72的半徑的1/4時，可以最為有效地防止出現(xiàn)毛刺。如果高度H大于焊球72的半徑的1/4，那么由卡爪咬入焊球的深度會過度增加，導(dǎo)致毛刺問題。相反，當(dāng)高度H小于焊球72的半徑的1/4時，可以抑制毛刺問題的發(fā)生。
在前面通過參照圖27中示出的梯形凹槽60對卡爪的位置和高度進(jìn)行了闡述。同樣的闡述不僅可以應(yīng)用于如圖25中示出的弧形凹槽60h，而且可以應(yīng)用于具有其它形狀的凹槽。
與通過機(jī)械加工形成的傳統(tǒng)接觸探頭不同，利用LIGA工藝制成整體結(jié)構(gòu)的接觸探頭的優(yōu)點在于，無需考慮卡爪的數(shù)目，可以在卡爪的位置、方向、高度方面以較高精度方便地制造。
在本說明書中公開的實施例應(yīng)該在所以方面均被看作例證目的，而并非限制性的。本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求而并非由前面的描述加以明示。因此，落入權(quán)利要求的含義和等效范圍內(nèi)的所有變型均被認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
工業(yè)實用性本發(fā)明的接觸探頭設(shè)置有一個具有兩個角部的末端部。與在通過壓力作用而進(jìn)行刮擦操作的過程中在前移動的角部相對的角部的曲率半徑大于前者的曲率半徑。因此，在由壓力進(jìn)行的刮擦操作充分地去除對象表面的表層以確保電接觸的同時，可以減少在分離時的刮擦去除的量。最終，這種接觸探頭可以使得刮屑的產(chǎn)生最少，并且減小在對象表面上的刮痕。
本發(fā)明中另外一種用于球形電極的接觸探頭設(shè)置有一個具有凹槽的末端部。該凹槽設(shè)置有一個特定的突起和一個底部。所述突起咬入一個球形電極，比如用于BGA組件中的球形電極，的側(cè)部之內(nèi)，來去除該電極表面上的絕緣層。由此，可以確保用于進(jìn)行測量所需的電連續(xù)性。凹槽的底部用于與球形電極的最下部發(fā)生接觸，來限制末端部的運動，由此防止所述突起過度咬入電極內(nèi)。最終，這種接觸探頭可以避免在相鄰電極之間由于毛刺過大而發(fā)生短路現(xiàn)象。這種接觸探頭還可以避免所述突起由于過度咬入而鎖死在電極中。
權(quán)利要求
1.一種接觸探頭，包括末端部，用于與待測定面接觸；以及支撐部，用于支撐并且進(jìn)行電連接；以及彈性部，將所述末端部連接到所述支撐部上；所述末端部還包括接觸平面，該接觸平面設(shè)置于末端部的末端處，用以與所述待測定物面接觸；第一傾斜面以及第二傾斜面，其是夾著所述接觸平面而設(shè)置的傾斜面；所述末端部、所述支撐部以及所述彈性部被構(gòu)造成，當(dāng)固定所述支撐部之后所述接觸平面壓靠在所述待測定面時，通過所述彈性部產(chǎn)生的彈性變形，在保持所述接觸平面與所述待測定面接觸的同時，移位到從所述接觸平面觀察到的所述第一傾斜面一側(cè)；所述第一斜面與接觸平面之間的夾角至少為90度并且至多為170度；所述第二斜面與接觸平面之間的夾角至少為90度并且至多為170度；所述第一斜面與接觸平面之間的夾角部以第一曲率半徑倒圓；所述第二斜面與接觸平面之間的夾角部以大于第一曲率半徑的第二曲率半徑倒圓。
2.如權(quán)利要求1所述的接觸探頭，其中，第二曲率半徑為第一曲率半徑的兩倍以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的接觸探頭，其中，第一曲率半徑至少為0.1微米并且至多為5微米。
4.一種接觸探頭，包括末端部，用于與待測定面接觸；以及支撐部，用于支撐并且進(jìn)行電連接；以及彈性部，將所述末端部連接到所述支撐部上；所述末端部、所述支撐部以及所述彈性部被構(gòu)造成，當(dāng)固定所述支撐部之后所述接觸平面壓靠在所述待測定面時，通過所述彈性部產(chǎn)生的彈性變形，在保持所述接觸平面與所述待測定面接觸的同時，移位到第一側(cè)；所述末端部，在其末端處中間介有連接點而相鄰具有，設(shè)置在所述第一側(cè)上的第一角部，以及設(shè)置在與所述第一側(cè)為相反側(cè)的第二側(cè)上的第二角部；所述第一角部以第一曲率半徑倒圓；所述第二角部以不同于第一曲率半徑的第二曲率半徑倒圓。
5.如權(quán)利要求4所述的接觸探頭，其中，第二曲率半徑大于第一曲率半徑。
6.如權(quán)利要求5所述的接觸探頭，其中，從所述第一角部觀察所述第一側(cè)上具有抑制部，該抑制部將由第一角部產(chǎn)生的切屑壓靠在所述待測定面上。
7.如權(quán)利要求6所述的接觸探頭，其中，所述抑制部包括朝向所述第一側(cè)延伸，并與所述待測定面相對的抑制面。
8.如權(quán)利要求7所述的接觸探頭，其中，所述抑制部包括多個階梯狀的所述抑制面。
9.如權(quán)利要求4所述的接觸探頭，其中第一曲率半徑大于第二曲率半徑；從所述第二角部觀察所述第二側(cè)上具有抑制部，該抑制部將由第二角部產(chǎn)生的切屑壓靠在所述待測定面上。
10.如權(quán)利要求9所述的接觸探頭，其中，所述抑制部包括朝向所述第二側(cè)延伸，并與所述待測定面相對的抑制面。
11.一種接觸探頭，包括用于與具有球形電極的被測定物接觸的末端部；所述末端部在其末端設(shè)置有凹槽，用于允許球形電極進(jìn)入該凹槽內(nèi)，從而使得末端部可以與球形電極接觸；所述凹槽設(shè)置有底部，該底部通過與球形電極接觸來限制所述末端部朝向球形電極的移位；至少一個設(shè)置在側(cè)壁上的突起，以刮擦并接觸所述球形電極。
12.如權(quán)利要求11所述的接觸探頭，其中，所述突起設(shè)置于在從所述凹槽開口的中心到所述凹槽底部的中心的觀察方向上，朝向側(cè)部偏移至少為45度并且至多為90度的角度的位置處。
13.如權(quán)利要求11或12所述的接觸探頭，其中，所述突起從根部至尖端部的高度至多為球形電極半徑的1/4。
14.如權(quán)利要求11～13中任一項所述的接觸探頭，其還包括支撐部，用于支撐以及電極取出；以及彈性部；所述末端部通過所述彈性部與所述支撐部連接；所述末端部、彈性部以及支撐部一體地形成。
全文摘要
一種接觸探頭，包括一個用于與待測量的表面接觸的末端部、一個用于支撐和電連接的支撐部、以及一個用于將末端部連接到支撐部上的彈性部。在壓接觸同時進(jìn)行刮擦的過程中的末端部后側(cè)上的角部的曲率半徑小于在前側(cè)上的角部的曲率半徑。在刮擦過程中，待測量的表面的絕緣膜可以被充分去除，同時確保電連接。此外，在探頭從表面上移去時可以減少刮屑粘附，并且也可以減小在表面上的刮痕。本發(fā)明的接觸探頭在末端部的凹槽內(nèi)具有預(yù)定的突起和底部。突起破開待測量的彎曲表面的絕緣膜，以確保電接觸。凹槽的底部與待測量的對象接觸，由此防止突起過渡咬入。
文檔編號G01R1/067GK1496482SQ0280627
公開日2004年5月12日 申請日期2002年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月25日
發(fā)明者羽賀剛, 島田茂樹, 木村淳, 樹 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社