本發(fā)明涉及一種可安裝在電子器件測試裝置探針卡上的探針頭。本發(fā)明尤其（但不限于）涉及一種探針頭，該探針頭配有多個接觸探針，這些探針容納在至少一個導(dǎo)向件的導(dǎo)引孔中，并適于與被測器件的接觸墊相抵接，以下描述以該應(yīng)用領(lǐng)域為例，僅旨在簡化其說明。

背景技術(shù)：

1、如廣泛已知的，探針卡本質(zhì)上是一種適于將微型結(jié)構(gòu)（尤其是集成在晶片上的電子器件）的多個接觸墊與執(zhí)行功能測試的測試設(shè)備的相應(yīng)通道進行電氣連接的裝置。

2、在集成器件上進行的這種測試，對于在生產(chǎn)階段盡早檢測和隔離有缺陷的器件特別有用。因此，探針卡通常用于對集成在晶片或芯片上的器件進行電氣測試，然后再將其切割并組裝到芯片包圍內(nèi)。

3、探針卡包括探針頭，該探針頭基本上包括多個可移動的接觸元件或接觸探針，這些接觸元件或探針配備有至少一個端部或接觸尖端，適于抵接在被測器件的相應(yīng)多個接觸墊上。以下術(shù)語“端部”或“尖端”表示所述探針的末端部分，不一定是尖的。

4、如廣泛已知的，測量測試的有效性和可靠性，除其他因素外，恰恰取決于被測器件和測試儀器之間的良好電氣連接，因此也取決于探針/墊片是否建立了最佳的電氣接觸。

5、在本文考慮的用于測試晶圓上集成器件的技術(shù)領(lǐng)域中，廣泛使用的是所謂的垂直探針頭，其中的接觸探針基本上垂直于被測器件所在的平面。

6、特別地，垂直探針頭包括多個接觸探頭，由至少一塊板或?qū)бㄍǔＪ且粚Π寤驅(qū)б┕潭?，這些板或?qū)б笾鲁拾鍫畈⑾嗷テ叫?。所述?dǎo)引件彼此之間保持一定距離，以便在測試操作期間為接觸探針的移動和可能的變形留出自由空間或氣隙，并配有適于滑動地容納所述接觸探針的導(dǎo)引孔。更具體地說，這對導(dǎo)引件包括上導(dǎo)引件（上模）和下導(dǎo)引件（下模），二者都帶有導(dǎo)引孔，接觸探針可在其中軸向滑動，接觸探針通常由具有良好電氣和機械性能的特殊合金絲形成，在該領(lǐng)域也被稱為針，術(shù)語“下”通常表示最靠近被測器件的導(dǎo)引件。

7、探針頭的接觸探針和被測器件的接觸墊之間的良好連接是通過探針頭對器件本身的壓力來保證的，接觸探針可在上下導(dǎo)引件形成的導(dǎo)引孔內(nèi)移動，在所述壓力接觸過程中，在兩個導(dǎo)引件之間的氣隙內(nèi)發(fā)生彎曲，并在容納它們的導(dǎo)引孔內(nèi)發(fā)生滑動。

8、接觸探針在氣隙中的彎曲也可以通過探針本身或?qū)б倪m當配置來促進和引導(dǎo)，特別是使用預(yù)變形接觸探針或適當橫向移動包括探針在內(nèi)的導(dǎo)引件，橫向方向是與被測器件和導(dǎo)引件所在的平面基本平行的方向。

9、一般情況下，探針頭不固定在探針上，而是與合適的主板或主電路板相連接，然后再與測試設(shè)備相連接：這種探頭被稱為未阻塞探針頭。所述主板也被稱為主板或主pcb（印刷電路板），因為它通常是通過印刷電路技術(shù)制造的，這種技術(shù)可以制造具有活動區(qū)域的電路板，即提供接觸墊，甚至是大型接觸墊，盡管與接觸墊中心之間的距離（間距）可達到的最小值相比有很大的限制，因此通常保留用于制造所述主板，實際上，與被測器件相比，其墊之間的距離限制更為寬松。

10、這種對接觸墊之間距離限制的放寬，特別是主板上相鄰接觸墊之間的距離放寬，得益于使用了中間板或空間變換器。該中間板或空間變換器在其相對的兩面上設(shè)置了接觸墊，且接觸墊的中心在相對的兩面之間的距離不同，通過空間變換器本身內(nèi)部形成的連接（特別是金屬導(dǎo)線）適當?shù)剡B接在一起。

11、在這種情況下，接觸探針具有另一端部或接觸頭，適于與在空間變換器的第一面（尤其是朝向探針頭和被測器件布置的表面）上形成的多個接觸墊抵接。接觸探針和空間變換器之間的良好電氣連接通過將探針壓在空間變換器上形成的接觸墊的壓力來確保，就像與被測器件的接觸一樣。

12、此外，主板一般由加強筋固定到位。由探針頭、主電路板、中間電路板或空間變換器和加強筋組成的組件形成探針卡，圖1中整體示意性地以參考數(shù)字10表示。

13、特別是，探針卡10包括探針頭1，在圖中的示例中，探針頭1包括多個垂直探針2和至少一個上導(dǎo)引件4和一個下導(dǎo)引件5，上導(dǎo)引件4和下導(dǎo)引件5分別有上導(dǎo)引孔4a和下導(dǎo)引孔5a，接觸探針2可在其中滑動。

14、每個接觸探頭2具有至少一個第一端部或接觸尖端2a，與集成在半導(dǎo)體晶片3'上的被測器件3的接觸墊3a抵接，實現(xiàn)被測器件與測試儀器（未示出）之間的機械和電氣接觸，所述探針頭1是該測試儀器的末端元件。

15、此外，每個接觸探針2均有第二端部，在本領(lǐng)域稱為接觸頭2b。在接觸尖端2a和接觸頭2b之間，探針主體2c沿接觸探針2的縱向展開軸延伸，所述縱向展開軸與被測器件的平面基本正交，因此也與導(dǎo)引件正交。

16、反過來，接觸頭2b則適用于與形成在中間板上的多個接觸墊6a進行接觸，該中間板特別地充當空間變換器6，并與主板或主電路板7相連，進而與測試裝置相連。

17、空間變換器6所實現(xiàn)的空間變換尤其與形成在其相對面上的接觸墊中心之間的距離有關(guān)；所述空間變換器6包括形成于其朝向探針頭1的第一面fa上的多個第一接觸墊6a，布置在接觸探針2的接觸頭2b上，并通過適當?shù)腻兘饘?c連接到形成于其朝向主板7的與第一面相反的第二面fb上的多個第二接觸墊6b，所述多個第二接觸墊6b具有不同的空間分布，特別是墊的中心之間的距離更大，即與多個第一接觸墊6a的間距相比間距更大，而第一接觸墊是以與被測器件3的接觸墊3a基本對應(yīng)的方式分布。這樣，空間變換器6通過使形成在其第二面fb上的接觸墊6b相對于形成在其第一面fa上的接觸墊6a移開，實現(xiàn)了空間變換。它們通常被稱為探針側(cè)焊盤或小節(jié)距以及pcb側(cè)焊盤或大節(jié)距，以分別表示多個第一接觸墊6a和多個第二接觸墊6b。

18、接觸探針2和空間變換器6之間的良好電氣連接與被測器件3的接觸方式類似，是通過探針對在空間變換器6的第一面fa上形成的接觸墊6a施加壓力來確保的。

19、如前所述，主板7還通過加強筋8保持在適當位置，加強筋8的配置可以使整個組件更加堅固耐用，并能減少平整度缺陷，特別是與空間變換器6有關(guān)的缺陷，因為空間變換器6的厚度通常非常小，因此平整度問題很嚴重。

20、在圖1所示的實施例中，探針頭1還包括中間導(dǎo)引件5'（中導(dǎo)引件），該中間導(dǎo)引件呈板狀，與上導(dǎo)引件4和下導(dǎo)引件5平行，并布置在二者之間，優(yōu)選地靠近下導(dǎo)引件5，中間導(dǎo)引件5'上又設(shè)置有多個中間導(dǎo)引孔5'a，接觸探針2可滑動地安裝在這些孔中。

21、適當?shù)兀蠈?dǎo)引件4、下導(dǎo)引件5和中間導(dǎo)引件5'相對于彼此沿與圖1局部參照物x軸相對應(yīng)的橫向方向相互移動，以確保接觸探針2具有優(yōu)先彎曲方向，同時通過容器（外殼）9確保其在探針頭1內(nèi)得到適當固定，該容器將導(dǎo)軌相互連接，使其成為一個整體。

22、因此，在垂直探針技術(shù)中，確保接觸探針與被測器件（尤其是在其接觸尖端處）以及測試儀器（尤其是在其接觸頭及空間變換器處）的良好連接至關(guān)重要，這一點在根據(jù)最新集成技術(shù)制造的集成電路的測試操作中起著非常重要的作用，這些技術(shù)涉及被測器件上的接觸墊，這些墊相互之間非常接近，且尺寸非常小，這些約束與形成探針卡的主板的印刷電路板技術(shù)的兼容性很差。

23、組成探針卡的元件之間的相互定位對于探針卡本身的正常運行來說是一個極其重要的參數(shù)，而用于制造這些元件的多種技術(shù)都會帶來平整度問題，使整個探針卡的配置變得復(fù)雜，尤其是與中間板或空間變換器和主板之間的相互定位有關(guān)的問題。即使加裝了加強筋，使整體更加堅固耐用，但一般也無法充分消除空間變換器的平整度缺陷，也不能確保其與主電路板正確且完全地接觸。

24、探針卡本身的工作溫度使整個情況變得更加復(fù)雜，特別是在極端溫度下進行測試時。在這種情況下，由于構(gòu)成探針卡的不同材料的熱膨脹系數(shù)不同，構(gòu)成探針卡的元件的熱膨脹可能會影響探針卡的正常工作。事實上，通常使用螺釘將組成探針卡的元件固定在一起，尤其是在溫度測試操作過程中，螺釘會對不同的電路板產(chǎn)生約束，導(dǎo)致它們彎曲，從而導(dǎo)致整個探針卡出現(xiàn)故障，嚴重時甚至導(dǎo)致探針頭的接觸探針與被測器件的接觸墊失去接觸。

25、這個問題在大型探針卡（例如用于dram等存儲設(shè)備測試操作的探針卡）中尤為突出。對于這類探針卡，如果無法控制組件的熱膨脹，就會在測試階段引發(fā)嚴重問題。

26、此外，在測試操作過程中，接觸探針會因多個信號的傳遞而發(fā)熱，從而增加探針頭內(nèi)部的熱量，尤其是在探針頭配備大量接觸探針的情況下。

27、本發(fā)明的技術(shù)問題是提供一種探針頭，其功能和結(jié)構(gòu)特征能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中探頭存在的局限性和缺點，從而有利于消除測試操作過程中產(chǎn)生的熱量，并限制探針頭本身和包括探針頭在內(nèi)的探針卡工作溫度的升高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的解決思路是為探針頭配備一種結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以散去測試操作產(chǎn)生的熱量，最好是通過空氣散熱，以限制探針頭工作溫度的升高，從而避免探針頭本身和包括探針頭在內(nèi)的探針卡發(fā)生變形和故障。

2、基于這一解決思路，該技術(shù)問題通過一種探針頭得以解決，該探針頭包括至少一個導(dǎo)引件和多個接觸探針，多個接觸探針容納在所述至少一個導(dǎo)引件上形成的多個導(dǎo)引孔中，多個接觸探針適于抵接在被測器件的多個接觸墊上，探針頭還包括至少一個殼體元件，適于包圍所述接觸探針。適當?shù)那闆r下，探針頭還包括散熱結(jié)構(gòu)，能夠收集和散發(fā)電子器件測試過程中由所述探針頭和其中包括的接觸探針產(chǎn)生的熱量。此外，散熱結(jié)構(gòu)還包括至少一個熱導(dǎo)率大于100w/(m?k)的層。

3、更具體地說，本發(fā)明包括以下附加的和可選的特征，可以單獨使用，也可以根據(jù)需要組合使用。

4、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，層可選自：沿至少一個導(dǎo)引件的至少一個面布置的涂層、殼體元件的橫向涂層、至少一個導(dǎo)引件的覆蓋層（包括沿至少一個導(dǎo)引件的側(cè)壁延伸的至少一個橫向部分和沿至少一個導(dǎo)引件的另一面延伸的至少一個平面部分，所述另一面與側(cè)壁正交）以及殼體元件的全覆蓋層。

5、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該層可包括至少一個與空氣接觸的部分。

6、另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，該層可以由熱導(dǎo)率大于500w/(m?k)的材料制成。

7、此外，該層可由一種材料制成，其電阻率大于104ω?m，優(yōu)選地大于1016ω?m。

8、更特別的是，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，該層可由選自氮化硅、碳化硅和cvd-d（chemical?vapor?deposition-diamond，化學(xué)氣相沉積-金剛石）的材料制成，優(yōu)選地由cvd-d制成。

9、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該層可形成于至少一個導(dǎo)引件的表面。優(yōu)選地在至少一個導(dǎo)引件的活動區(qū)域之外形成所述層，在活動區(qū)域中存在用于容納接觸探針的導(dǎo)引孔。

10、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，該層的厚度可以介于50到500微米之間，優(yōu)選地等于150微米。

11、此外，該層可以在至少一個導(dǎo)引件的表面形成，甚至在至少一個導(dǎo)引件的活動區(qū)域形成，在該活動區(qū)域存在用于容納所述接觸探針的導(dǎo)引孔。在這種情況下，探針頭可以在接觸探針和層之間設(shè)置電氣去耦結(jié)構(gòu)。電氣去耦結(jié)構(gòu)可以選擇覆蓋接觸探針與層接觸部分的介電涂層，也可以選擇沿用于容納接觸探針的導(dǎo)引孔邊緣與層無關(guān)的修剪（clipping）區(qū)域。

12、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，散熱結(jié)構(gòu)可進一步包括與層熱連接的外部散熱器。

13、更具體地說，散熱器可以環(huán)繞在探針頭外圍。

14、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，散熱結(jié)構(gòu)可進一步包括強制供氣結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)適于將空氣輸送到探頭中。優(yōu)選地在層上輸送空氣。

15、最后，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，強制供氣結(jié)構(gòu)可在至少一個導(dǎo)引件的活動區(qū)域之外的層的一部分產(chǎn)生強制氣流，在該部分存在用于容納接觸探針的導(dǎo)引孔。

16、該技術(shù)問題還可以通過一種探針卡來解決，該探針卡可安裝在電子器件的測試裝置中，所述探針卡包括至少一個如上所述制造的探針頭。

17、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，探針卡可以進一步包括熱擴散裝置，該裝置配備有至少一個主動或被動熱管，與探針卡的空間變換器熱接觸，以增加探針頭在工作期間產(chǎn)生的熱量的擴散。

18、下面將參考附圖，以指示性和非限制性示例的方式對本發(fā)明的探針頭和探針卡的實施例進行描述，其特征和優(yōu)點將一目了然。