专利名称：垂直式弹性探针结构的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种探针，特别是关于一种微型探针的设计，可运用于高频、高速的芯片测试装置中，具备能被纵向压缩的弹性，以维持测试过程中良好的接触状态。
背景技术：
探针卡主要用于裸晶(die)的测试作业，利用其上的多个探针与裸晶接触，配合相关的测试仪器与软件控制，进行裸晶各项功能的测试，筛选出不良品，进行修补或报废， 以便再进行后续的封装作业，并使产品的良率提升。随着集成电路工艺的演进，电路间的线宽与间距日益缩小，探针也从针尖弯曲、横向放置的悬臂式探针，改为针径更细且密集的垂直式探针。垂直式探针也因工艺技术的提升，可分为以机械加工而成的弹簧式探针，或以化学蚀刻来制作多样几何截面的探针，或以微机电工艺来制作的多层微探针，或是采微影深蚀刻模造(Lithographie Ga Vanoformung Abformung, LIGA)技术制成的探针等，例如台湾财团法人工业技术研究院在台湾发明专利第1284209号的『垂直式探针测试头之制造方法』。目前多数垂直式探针卡所采用的探针， 都是在探针的中段位置形成各式各样的弹性缓冲形状，使探针在测试接触时具有纵向的变形量及弹性，为此本发明人思考设计另一种探针结构。

发明内容
本发明主要目的是提供一种垂直式弹性探针结构，为一种微型探针的创新形状设计，可运用于高频高速的芯片测试装置中，主要是于探针中间位置形成有上、下非对称式的弹性体设计，使探针受力时弹性体的应力分布较为均勻，以延续探针的使用寿命。本发明另一个目的是提供一种定位精准的微型探针结构，该探针为微米(micro meter, μ m)级尺寸，在组装定位上要求相对较为严格，本发明于是将探针的单一接触方向设计成具有双接触件的形式，能在安装时让探针精确定位，以满足此类芯片测试装置的需求。本发明再一个目的是提供一种垂直式弹性探针结构，该探针能作为两构件(如两电路板)间的电性连接的导电元件。为达上述目的，本发明探针形状主要是由至少一第一接触件、一弹性体及至少一第二接触件所构成，该弹性体位于中间位置，该第一接触件及第二接触件分别形成于该弹性体周边的上、下不同位置处，该弹性体为似双环相叠型体，且上、下环体的形状并不对称， 其中一环体较另一环体宽大，藉此使该弹性体受压缩变形时应力分布较为均勻。配合下列图示、实施例的详细说明，将上述及本发明其他目的与优点详细描述于后。


图1为本发明第一种实施例的示意图。
图2为本发明第二种实施例的示意图。图3A为本发明第一接触件及第二接触件的另一种形状的示意图。图;3B为本发明第一接触件及第二接触件的另一种形状的示意图。图4为本发明第三种实施例的示意图。图5为运用本发明所制成的探针卡的示意图。图6A为本发明最初设计的探针的示意图。图6B为本发明最初设计的探针受力状态下的示意图。图7为本发明第三种实施例受力时的探针变形的示意图。其中，附图标记说明如下1 探针2探针卡11 第一接触件3电路板12 弹性体4 第一固定单元13 第二接触件41 容置槽IA 探针42 孔IlA 第一接触件5 第二固定单元13A 第二接触件51 容置槽IB 探针52 孔IlB 第一接触件6 待测芯片12B 弹性体13B 第二接触件IC 探针12C 弹性体
具体实施例方式如图1所示，为本发明的示意图。本发明的探针1主要是由第一接触件11、弹性体12及第一接触件13所构成，弹性体12位在中间位置，类似两个环相叠而成的型体，且上、下环体的形状并不对称，在本实施例中其中一环体呈现类似横躺的椭圆型体或圆型体， 另一环体呈直立式椭圆型体，为下宽上窄的设计。该弹性体12此种形状的设计能在受力被压缩时，使应力均勻分布于弹性体各处，避免应力集中在单一环体处，以延续探针的使用寿命。在本实施例中第一接触件11及第二接触件13数目只有一个，并呈现上下相互对应设置于弹性体12周围外壁处，第一接触件11、第二接触件13形状呈现细长的针状，但此仅为本发明的一种实施例，并不因此限制本发明的范围。本发明的探针1是用导电性佳的金属材料所构成，由于形状较为特殊，尺寸为微米规格，生产时是采用微影深蚀刻模造(LIGA) 技术制成。如图2所示，为本发明的第二种实施例图。在本实施例中主要是改良第一接触件 IlA及第三接触件13A的形状，在本实施例中探针IA主要是作为两种物件间的电性传输用的导体元件，此时第一接触件IlA及第二接触件13A的长度就不需要太长。在本实施例中第一接触件IlA及第二接触件13A的形状则呈圆弧曲面体，仅突出于弹性体12的圆周外壁。由此可知，本发明的第一接触件及第二接触件并不限于特定的形状，只须方便与欲接触的物件(如电路板、待测芯片)配合即可，又如图3A所示及图;3B所示，第一接触件及第二接触件末端的形状也可为尖端或双尖端的形状。另外第一接触件及第二接触件的数目也不限一个，如图4所示，为本发明第三种实施例图。在本实施例中探针IB具有一个第一接触件IlB及二个第二接触件13B，弹性体 12B形状则与上述实施例相同。由于本发明为微型探针，其中二个第二接触件13B的设计， 目的为精准定位探针，能使探针不会左右摇摆，发生θ角位移问题，同样的第一接触件IlB 的数目也可数个。本发明的探针1能运用于许多产品中，现仅就其中一种实例范例作说明，但并不因此限制本发明的应用范围。如图5所示，为本发明运用于探针卡产品时的剖面示意图。探针卡2包括有电路板3、第一固定单元4、第二固定单元5以及多个探针1。第一固定单元4 处形成有多个容置槽41及贯穿容置槽41的孔42，而第二固定单元5处也形成有多个容置槽51及贯穿容置槽51的孔52，组装时第一固定单元4及第二固定单元5呈上下相对接合， 并使探针1被第一固定单元4及第二固定单元5所固定，其中弹性体12位于容置槽41及容置槽51所形成的空间内。第一接触件11则孔42处延伸出来与电路板3的线路相接，第二接触件13则经孔52延伸至外界，在本实施例中第二接触件13是与待测芯片6相接触。 电路板3、第一固定单元4及第二固定单元5能以螺丝或其他辅助固定装置而结合在一起， 藉此能将本发明运用于探针卡产品处使用。本发明人最初在设计探针时，如图6Α所示，探针IC位于中间位置的弹性体12C是呈现类似多圆环相叠的型体，但上下形状相互对应。但此类探针IC在受力时(如图6Β所示)，无法使力均勻分布于探针各处，应力容易集中于邻近受力端的环体(如图中的上环体)处，在长时间的反复操作下，容易使探针于应力集中处断裂。然而，本发明后来所设计的探针1Β，如图7所示，当第一接触件1IB受力时，弹性体12Β能均勻使力分布于各处，不会产生应力集中某处的情形，故能有效延续探针的使用寿命。以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种垂直式弹性探针结构，其特征在于包括有至少一第一接触件、一弹性体以及至少一第二接触件，该弹性体具有双环相叠的型体且上、下环体的形状并不对称，其中一环体较另一环体宽大，该第一接触件及该第二接触件位于该弹性体周边的上、下不同位置处。
2.如权利要求1所述的垂直式弹性探针结构，其特征在于该第一接触件与该第二接触件皆突出于该探针的圆周外壁面。
3.如权利要求2所述的垂直式弹性探针结构，其特征在于该第二接触件与该第一接触件为圆弧曲面体。
4.如权利要求1所述的垂直式弹性探针结构，其特征在于该第一接触件与该第二接触件为细长的针形。
5.如权利要求1所述的垂直式弹性探针结构，其特征在于一环体呈似横躺的椭圆型体或圆型体，另一环体呈直立式椭圆型体。
6.如权利要求1所述的垂直式弹性探针结构，其特征在于该第一接触件的数目与该第二接触件的数目相同。
7.如权利要求1所述的垂直式弹性探针结构，其特征在于该第一接触件的数目不同于该第二接触件的数目。
8.如权利要求7所述的垂直式弹性探针结构，其特征在于该第一接触件的数目为二个。
9.如权利要求7所述的垂直式弹性探针结构，其特征在于该第二接触件的数目为二个。
全文摘要
本发明公开了一种垂直式弹性探针结构，该探针主要包括有第一接触件、弹性体及第二接触件。该弹性体位于中间位置，第一接触件及第二接触件分别形成于弹性体周边处，弹性体为似双环相叠型体但上、下形状并不对称，使弹性体受压缩变形时应力分布较为均匀。本发明的探针能运用于两构件间作电性连接或安装于探针卡中，具有接触性佳、并能作高速、高频的芯片测试。
文档编号G01R1/067GK102478592SQ20101057113
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者李昌泽, 薛明泰, 赵建彦, 黄郑隆 申请人:励威电子股份有限公司