專利名稱：垂直式彈性探針結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種探針，特別是關于一種微型探針的設計，可運用于高頻、高速的芯片測試裝置中，具備能被縱向壓縮的彈性，以維持測試過程中良好的接觸狀態(tài)。
背景技術：
探針卡主要用于裸晶(die)的測試作業(yè)，利用其上的多個探針與裸晶接觸，配合相關的測試儀器與軟件控制，進行裸晶各項功能的測試，篩選出不良品，進行修補或報廢， 以便再進行后續(xù)的封裝作業(yè)，并使產品的良率提升。隨著集成電路工藝的演進，電路間的線寬與間距日益縮小，探針也從針尖彎曲、橫向放置的懸臂式探針，改為針徑更細且密集的垂直式探針。垂直式探針也因工藝技術的提升，可分為以機械加工而成的彈簧式探針，或以化學蝕刻來制作多樣幾何截面的探針，或以微機電工藝來制作的多層微探針，或是采微影深蝕刻模造(Lithographie Ga Vanoformung Abformung, LIGA)技術制成的探針等，例如臺灣財團法人工業(yè)技術研究院在臺灣發(fā)明專利第1284209號的『垂直式探針測試頭之制造方法』。目前多數(shù)垂直式探針卡所采用的探針， 都是在探針的中段位置形成各式各樣的彈性緩沖形狀，使探針在測試接觸時具有縱向的變形量及彈性，為此本發(fā)明人思考設計另一種探針結構。

發(fā)明內容
本發(fā)明主要目的是提供一種垂直式彈性探針結構，為一種微型探針的創(chuàng)新形狀設計，可運用于高頻高速的芯片測試裝置中，主要是于探針中間位置形成有上、下非對稱式的彈性體設計，使探針受力時彈性體的應力分布較為均勻，以延續(xù)探針的使用壽命。本發(fā)明另一個目的是提供一種定位精準的微型探針結構，該探針為微米(micro meter, μ m)級尺寸，在組裝定位上要求相對較為嚴格，本發(fā)明于是將探針的單一接觸方向設計成具有雙接觸件的形式，能在安裝時讓探針精確定位，以滿足此類芯片測試裝置的需求。本發(fā)明再一個目的是提供一種垂直式彈性探針結構，該探針能作為兩構件(如兩電路板)間的電性連接的導電元件。為達上述目的，本發(fā)明探針形狀主要是由至少一第一接觸件、一彈性體及至少一第二接觸件所構成，該彈性體位于中間位置，該第一接觸件及第二接觸件分別形成于該彈性體周邊的上、下不同位置處，該彈性體為似雙環(huán)相疊型體，且上、下環(huán)體的形狀并不對稱， 其中一環(huán)體較另一環(huán)體寬大，藉此使該彈性體受壓縮變形時應力分布較為均勻。配合下列圖示、實施例的詳細說明，將上述及本發(fā)明其他目的與優(yōu)點詳細描述于后。


圖1為本發(fā)明第一種實施例的示意圖。
圖2為本發(fā)明第二種實施例的示意圖。圖3A為本發(fā)明第一接觸件及第二接觸件的另一種形狀的示意圖。圖;3B為本發(fā)明第一接觸件及第二接觸件的另一種形狀的示意圖。圖4為本發(fā)明第三種實施例的示意圖。圖5為運用本發(fā)明所制成的探針卡的示意圖。圖6A為本發(fā)明最初設計的探針的示意圖。圖6B為本發(fā)明最初設計的探針受力狀態(tài)下的示意圖。圖7為本發(fā)明第三種實施例受力時的探針變形的示意圖。其中，附圖標記說明如下1 探針2探針卡11 第一接觸件3電路板12 彈性體4 第一固定單元13 第二接觸件41 容置槽IA 探針42 孔IlA 第一接觸件5 第二固定單元13A 第二接觸件51 容置槽IB 探針52 孔IlB 第一接觸件6 待測芯片12B 彈性體13B 第二接觸件IC 探針12C 彈性體
具體實施例方式如圖1所示，為本發(fā)明的示意圖。本發(fā)明的探針1主要是由第一接觸件11、彈性體12及第一接觸件13所構成，彈性體12位在中間位置，類似兩個環(huán)相疊而成的型體，且上、下環(huán)體的形狀并不對稱，在本實施例中其中一環(huán)體呈現(xiàn)類似橫躺的橢圓型體或圓型體， 另一環(huán)體呈直立式橢圓型體，為下寬上窄的設計。該彈性體12此種形狀的設計能在受力被壓縮時，使應力均勻分布于彈性體各處，避免應力集中在單一環(huán)體處，以延續(xù)探針的使用壽命。在本實施例中第一接觸件11及第二接觸件13數(shù)目只有一個，并呈現(xiàn)上下相互對應設置于彈性體12周圍外壁處，第一接觸件11、第二接觸件13形狀呈現(xiàn)細長的針狀，但此僅為本發(fā)明的一種實施例，并不因此限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的探針1是用導電性佳的金屬材料所構成，由于形狀較為特殊，尺寸為微米規(guī)格，生產時是采用微影深蝕刻模造(LIGA) 技術制成。如圖2所示，為本發(fā)明的第二種實施例圖。在本實施例中主要是改良第一接觸件 IlA及第三接觸件13A的形狀，在本實施例中探針I(yè)A主要是作為兩種物件間的電性傳輸用的導體元件，此時第一接觸件IlA及第二接觸件13A的長度就不需要太長。在本實施例中第一接觸件IlA及第二接觸件13A的形狀則呈圓弧曲面體，僅突出于彈性體12的圓周外壁。由此可知，本發(fā)明的第一接觸件及第二接觸件并不限于特定的形狀，只須方便與欲接觸的物件(如電路板、待測芯片)配合即可，又如圖3A所示及圖;3B所示，第一接觸件及第二接觸件末端的形狀也可為尖端或雙尖端的形狀。另外第一接觸件及第二接觸件的數(shù)目也不限一個，如圖4所示，為本發(fā)明第三種實施例圖。在本實施例中探針I(yè)B具有一個第一接觸件IlB及二個第二接觸件13B，彈性體 12B形狀則與上述實施例相同。由于本發(fā)明為微型探針，其中二個第二接觸件13B的設計， 目的為精準定位探針，能使探針不會左右搖擺，發(fā)生θ角位移問題，同樣的第一接觸件IlB 的數(shù)目也可數(shù)個。本發(fā)明的探針1能運用于許多產品中，現(xiàn)僅就其中一種實例范例作說明，但并不因此限制本發(fā)明的應用范圍。如圖5所示，為本發(fā)明運用于探針卡產品時的剖面示意圖。探針卡2包括有電路板3、第一固定單元4、第二固定單元5以及多個探針1。第一固定單元4 處形成有多個容置槽41及貫穿容置槽41的孔42，而第二固定單元5處也形成有多個容置槽51及貫穿容置槽51的孔52，組裝時第一固定單元4及第二固定單元5呈上下相對接合， 并使探針1被第一固定單元4及第二固定單元5所固定，其中彈性體12位于容置槽41及容置槽51所形成的空間內。第一接觸件11則孔42處延伸出來與電路板3的線路相接，第二接觸件13則經孔52延伸至外界，在本實施例中第二接觸件13是與待測芯片6相接觸。 電路板3、第一固定單元4及第二固定單元5能以螺絲或其他輔助固定裝置而結合在一起， 藉此能將本發(fā)明運用于探針卡產品處使用。本發(fā)明人最初在設計探針時，如圖6Α所示，探針I(yè)C位于中間位置的彈性體12C是呈現(xiàn)類似多圓環(huán)相疊的型體，但上下形狀相互對應。但此類探針I(yè)C在受力時(如圖6Β所示)，無法使力均勻分布于探針各處，應力容易集中于鄰近受力端的環(huán)體(如圖中的上環(huán)體)處，在長時間的反復操作下，容易使探針于應力集中處斷裂。然而，本發(fā)明后來所設計的探針1Β，如圖7所示，當?shù)谝唤佑|件1IB受力時，彈性體12Β能均勻使力分布于各處，不會產生應力集中某處的情形，故能有效延續(xù)探針的使用壽命。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡依本發(fā)明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種垂直式彈性探針結構，其特征在于包括有至少一第一接觸件、一彈性體以及至少一第二接觸件，該彈性體具有雙環(huán)相疊的型體且上、下環(huán)體的形狀并不對稱，其中一環(huán)體較另一環(huán)體寬大，該第一接觸件及該第二接觸件位于該彈性體周邊的上、下不同位置處。
2.如權利要求1所述的垂直式彈性探針結構，其特征在于該第一接觸件與該第二接觸件皆突出于該探針的圓周外壁面。
3.如權利要求2所述的垂直式彈性探針結構，其特征在于該第二接觸件與該第一接觸件為圓弧曲面體。
4.如權利要求1所述的垂直式彈性探針結構，其特征在于該第一接觸件與該第二接觸件為細長的針形。
5.如權利要求1所述的垂直式彈性探針結構，其特征在于一環(huán)體呈似橫躺的橢圓型體或圓型體，另一環(huán)體呈直立式橢圓型體。
6.如權利要求1所述的垂直式彈性探針結構，其特征在于該第一接觸件的數(shù)目與該第二接觸件的數(shù)目相同。
7.如權利要求1所述的垂直式彈性探針結構，其特征在于該第一接觸件的數(shù)目不同于該第二接觸件的數(shù)目。
8.如權利要求7所述的垂直式彈性探針結構，其特征在于該第一接觸件的數(shù)目為二個。
9.如權利要求7所述的垂直式彈性探針結構，其特征在于該第二接觸件的數(shù)目為二個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種垂直式彈性探針結構，該探針主要包括有第一接觸件、彈性體及第二接觸件。該彈性體位于中間位置，第一接觸件及第二接觸件分別形成于彈性體周邊處，彈性體為似雙環(huán)相疊型體但上、下形狀并不對稱，使彈性體受壓縮變形時應力分布較為均勻。本發(fā)明的探針能運用于兩構件間作電性連接或安裝于探針卡中，具有接觸性佳、并能作高速、高頻的芯片測試。
文檔編號G01R1/067GK102478592SQ20101057113
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權日2010年11月30日
發(fā)明者李昌澤, 薛明泰, 趙建彥, 黃鄭隆 申請人:勵威電子股份有限公司