[发明专利]电子器件的测试头

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电子器件的测试设备的测试头。

本发明尤其但非排他性地涉及一种具有不限用于测试电子器件的垂直探针的测试头，具体地，该垂直探针集成于晶片上，下述说明仅为了方便说明而参照了该应用领域。

背景技术

众所周知，测试头本质上是一种适合于使微观结构尤其是集成于晶片上的电子器件的多个接触垫与验证它们的功能，尤其是电功能或用于进行它们测试的一般功能的测试机的对应通道电气连接的设备。

对集成器件进行的测试尤其能检测和隔离出在生产阶段已出现的故障器件。通常，在切割晶片并将其组装在芯片容纳包装中之前，测试头就被用于集成在晶片上的器件的电测试。

测试头本质上包括多个可移动接触元件或接触探针，其由至少一对平行板件或大致呈板状的平行导向件保持。这种导向件配置有合适的孔，彼此之间以特定的距离放置，从而为接触探针的运动及可能的变形留有自由区或空气间隙。特别地，所述一对导向件包括上导向件和下导向件，其都配置有导向孔，接触探针在此种导向孔内轴向滑动，接触探针通常由具有良好电和机械性能的特定金属制成。

此外，测试头最后还包括探针的容纳元件，其设置在上导向件和下导向件之间，通常由陶瓷制成。

接触探针和待测器件的接触垫之间的良好连接由测试头在设备本身上的压力来保证，然而，在此压力接触下，在制作于上下导向件中的导向孔内可移动的接触探针在两个导向件之间的空隙内会弯曲，并且在这种导向孔内滑动。这种类型的测试头通常被称作垂直探针，用盎格鲁-撒克逊(Anglo-Saxon)术语“垂直探测器”表示。

实质上，这种配有垂直探针的测试头具有空隙，接触探针在该空隙中发生弯曲，此弯曲适合探针本身或探针的导向件的适当结构，如图1所示意的，为了简化说明，只表示了通常包括在测试头中的多个探针中的一个接触探针。

特别地，图1中示意地显示了测试头1，其包括至少一个上导向件3和一个下导向件4，该至少一个上导向件3和一个下导向件4具有各自的上和下导向孔5,6，至少一个接触探针10在该导向孔5,6内滑动。

测试头1还包括探针的容纳元件7，其设置在上下导向件3,4之间。

接触探头10具有至少一个端部或接触尖端8。此处和下文中端子部分意味着术语端部或尖端，但并不必然是指它们。特别地，接触尖端8紧靠待测器件2的接触垫9，使所述器件和其测试设备(未示出)之间产生机械和电接触，其中，此测试头形成为端部元件。

在一些情况下，接触探针以固定方式在它们的上导向件处被限制(bound)至头部本身：参考具有限制(blocked)探针的测试头。

然而，测试头经常的使用方式是，探针以非固定方式被限制、而是通过称为“空间变换器(spacetransformer)”的微接触垫被保持衔接至所谓的板：参照具有非限制(non-blocked)探针的测试头。

在此情况下，接触探针具有朝向空间变换器的多个接触垫的另一接触尖端。通过探针在空间变压器的接触垫上的压力，确保了探针和空间变换器之间的与待测器件的接触类似的良好的电接触。

上和下导向件3,4适合被空隙隔开，该空隙使得接触探针10能够变形。最后，上和下导向孔5,6的尺寸设计成能够使接触探针10在该导向孔内部滑动。

探针导致的变形的形状和产生这种变形所需的力取决于许多方面，例如：

--制作探针的合金的物理性质；

--上导向件中的导向孔与下导向件中各自导向孔之间的偏差；以及

--板之间的距离。

此外，应该注意的是，测试头的正确功能主要受制于两个参数：接触探针的垂直位移或超程，和这种接触探针的接触尖端的水平位移或擦洗(scrub)。

在生产测试头时应该评估和校准所有这些特征，但是应该始终保证探针和器件之间的良好电接触。

特别地，保证接触尖端的擦洗使接触垫的表面能够“洁净”极其重要，以便能够提高测试头在其整个工作寿命期间形成的接触。

接触探针的接触尖端，尤其是用于接触待测器件的接触垫的接触尖端在使用期间会受到材料堆积(通常表示为灰尘)的影响，由此降低它们的性能。

因此，通过研磨制品对接触尖端进行清洁操作是众所周知的。

很明显，这种清洁操作涉及探针的一部分尖端的消耗，因此，它们在数量上被探针的尖端的长度限制。特别地，尖端部分随后的研磨应该限制于从下导向件4伸出的适合制作接触探针的锥形探针部分。