專利名稱：探頭、探頭裝配方法和探針板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用以檢測例如半導體集成電路和液晶面板的電子裝置的電氣特性的探頭，該探頭的裝配方法以及一種探針板。在本發(fā)明實施例中，認為探針板具有安裝在檢測裝置(探測器)上的印刷電路板和固定到該印刷電路板上的探頭，并且，該探頭具有多個探針(探針插腳)。
背景技術：
在檢測電子裝置電氣特性的傳統(tǒng)方法中，將設置有多個具有突出頂端的探針的探針板降低，以便使探針的頂端和裝置的電極接觸。隨著電子裝置的集成度不斷增大，電極的間距變得越來越小。因此，更有必要以微米級的精確度在探針和電子裝置的電極之間執(zhí)行對準操作。
專利文獻#1、即日本已公開專利申請NoHEI-10-300784，專利文獻#2、即日本已公開專利申請No2000-46869，公開了一種通過將襯底吸附在傾斜面上而調整設置有探針的四個襯底的相對位置的技術。
專利文獻#3、即日本已公開專利申請No2000-65860公開了一種如下技術其中，均具有傾斜面并設置有探針的四個安裝基座設置在襯底上，此后，將襯底固定，從而相對矩形基座夾在每個安裝基座的x-，y-，z-方向上執(zhí)行位置對準。
根據專利文獻#1、#2和#3公開的技術，隨著沿設置有探針的多個襯底的z-方向對位置的調整，襯底沿x-和y-方向的位置發(fā)生變化。例如，根據專利文獻#3(參見該文獻的附圖4)，當z-軸調整螺釘62旋轉、以便在z-方向上一同移動接觸探針1和安裝基座36時，安裝基座36發(fā)生晃動，從而使接觸探針1的頂端沿x-和y-方向移動。因此，根據專利文獻#1、#2和#3公開的技術，因為沿x-和y-方向的調整以及沿z-軸方向的調整互相影響，所以難以沿襯底的x-、y-、和z-方向調整位置。
在專利文獻#1、#2和#3公開的技術探針板中，接觸探針和印刷電路板以下述方式電連接。接觸探針的接線布圖的局部區(qū)域暴露于形成在由樹脂膜形成的、用以支持接觸探針的襯底的窗中，并且，所述暴露在窗中的接線布圖通過和印刷電路板的電極壓力接觸而形成。通過這種設置，當接觸探針相對印刷電路板移動時，支持接觸探針的樹脂膜襯底發(fā)生變形。由于樹脂膜很難沿膜的表面方向彎曲，因此，接觸探針相對印刷電路板移動的方向受到限制。因此，對于專利文獻#1、#2和#3公開的探頭而言，難以自由并全方位地調整每個接觸探針的位置和姿態(tài)。
發(fā)明內容
本發(fā)明旨在解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠以高精度調整探針位置的探頭、其裝配方法以及探針板。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種探頭，包括具有平整滑動平面的臺；多個滑動單元，每個均具有用以在所述平整滑動平面上滑動的滑動面；為每個滑動單元設置的提升單元，該提升單元能沿著垂直方向移動；為每個提升單元設置的探針，每個探針的頂端從所述提升單元突起；以及，用以相對滑動單元定位提升單元和相對臺定位滑動單元的定位裝置。通過在所述平整滑動平面上滑動滑動單元，可以沿著平行于平整滑動平面的方向調整多個滑動單元的相對位置。即使滑動單元和提升單元一起沿著平行于平整滑動平面的方向移動，所述多個提升單元的相對位置不會沿著垂直于所述平整滑動平面的方向改變。即，通過在所述臺的所述平整滑動平面上滑動滑動單元以及沿著垂直于平整滑動平面的方向移動提升單元，可以分別和獨立地在平行和垂直所述平整滑動平面的方向上調整為各個提升單元設置的多個探針的相對位置。
因此，根據本發(fā)明，由于能夠在互相垂直的z-、y-和z-方向上分別和獨立地調整探針的相對位置，可以以高精度調整探針的相對位置。
在根據本發(fā)明的探頭中，提升單元包括沿著垂直方向相對滑動面移動的可動單元以及固定到可動單元上并和探針設置在一起的支持單元。通過將提升單元分為和探針設置在一起的支持單元和可動單元，例如，可以針對各個檢測對象裝置，根據裝置電極的節(jié)距通過一系列薄膜制造工藝整體形成探針和支持單元，并且，可以將該可動單元標準化，以便使其可以為多種檢測對象裝置通用。
在根據本發(fā)明的探頭中，提升單元包括和所述滑動單元整體形成并且其一端和所述滑動單元連接而另一端為自由端的可動單元；以及，固定到所述可動單元上并和探針設置在一起的支持單元。所述定位裝置包括擰入滑動單元的螺釘，用以沿著遠離滑動面延伸和靠近滑動面延伸的方向移動可動單元。和滑動單元整體形成的可動單元沿著垂直于所述滑動面的方向可動，這樣，可以減小組件的數(shù)目。尤其是，將一端和所述滑動單元連接而另一端為自由端的可動單元和滑動單元整體形成，且可動單元的位置由螺釘決定，所以，可以減小組件的數(shù)目。
在根據本發(fā)明的探頭中，提升單元包括由滑動單元可樞轉地支持的可動單元以及固定到所述可動單元且和探針設置在一起的支持單元，定位裝置包括擰入滑動單元的螺釘，用以沿著遠離滑動面延伸和靠近滑動面延伸的方向移動可動單元。由于可動單元由滑動單元可樞轉地支持，所以可以拓寬可動單元的調整范圍。
在根據本發(fā)明的探頭中，滑動單元包括用以沿著相對滑動面傾斜的方向引導提升單元的引導裝置。由于提升單元可以沿著相對滑動面傾斜的方向相對滑動單元滑動，所以可以減小組件的數(shù)目。
在根據本發(fā)明的探頭中，提升單元包括在引導裝置的引導下沿著相對滑動面傾斜的方向滑動的可動單元；和探針設置在一起的支持單元；以及，用以可拆分地使支持單元和可動單元配合的配合單元。能夠沿著相對滑動面傾斜的方向滑動的可動單元以及和探針設置在一起的支持單元可以制成彼此可拆分的分離組件。所以，當沿著支持單元更換探針時，無需再次調整探針相對臺的位置和姿態(tài)以在更換前獲得調整狀態(tài)。本發(fā)明的探頭還包括插入提升單元和滑動單元之間的彈性件，其中，定位裝置包括擰入提升單元和滑動單元的螺釘。插入提升單元和滑動單元之間的彈性件的變形允許可動單元沿著垂直滑動面的方向移動。因此，可以在不存在游隙的情況下決定提升單元的位置。
在本發(fā)明的探頭中，將臺固定到印刷電路板上，以便和探針電連接。由于可以在將臺固定到印刷電路板之前調整探針的相對位置，因此可以標準化該印刷電路板?？梢酝瑫r準備印刷電路板和裝配探針，并且，還可以將標轉化的印刷電路板再次和其他組件一起使用。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于上述探頭的裝配方法，包括步驟沿著垂直方向相對滑動面移動提升單元，以確定提升單元相對滑動單元的相對位置；以及，在平整的滑動平面上滑動滑動單元，以確定滑動單元相對臺的位置。通過在平整滑動平面上滑動滑動單元，可以沿著平行于平整滑動平面的方向調整多個滑動單元的相對位置。即使滑動單元和提升單元一起沿著平行于平整滑動平面的方向移動，多個提升單元的相對位置不會沿著垂直于平整滑動平面的方向改變。即，通過在所述臺的所述平整滑動平面上滑動滑動單元以及沿著垂直于平整滑動平面的方向移動提升單元，可以分別和獨立地在平行和垂直所述平整滑動平面的方向上調整為各個提升單元設置的多個探針的相對位置。因此，根據本發(fā)明，由于能夠在互相垂直的z-、y-和z-方向上分別和獨立地調整探針的相對位置，可以以高精度調整探針的相對位置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種探針板，包括印刷電路板；支持單元，其位置相對印刷電路板確定；由支持單元保持的探針；用來調整支持單元相對印刷電路板的位置或姿態(tài)的調整裝置；以及，將探針和印刷電路板的電極電連接的接線。由于該接線易于彎曲，所以，將探針和印刷電路板的電極互相連接的接線有助于相對印刷電路板自由并全方位地調整探針的位置和姿態(tài)。因此，根據本發(fā)明，能夠以高精度調整探針的位置和姿態(tài)。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種探針板，包括印刷電路板；支持單元，其位置相對印刷電路板確定；由支持單元保持的探針；用來調整支持單元相對印刷電路板的位置或姿態(tài)的調整裝置；以及，具有浮動引腳(flyinglead)的柔性印刷電路板，其頂端和探針或印刷電路板的電極相連，該柔性印刷電路板將探針和印刷電路板的電極電連接。由于該接線易于彎曲，所以，將探針和印刷電路板的電極互相連接的接線有助于相對印刷電路板自由并全方位地調整探針的位置和姿態(tài)。此外，由于多個浮動引腳的近端固定到印刷電路板上，所以，可以改進將浮動引腳的遠端連接到電極上的過程的操作性能。
圖1是根據本發(fā)明實施例的探針板的剖視圖；圖2是根據本發(fā)明實施例的探頭的透視圖；圖3是根據本發(fā)明實施例的探針板的透視圖；圖4A-4C是示出根據本發(fā)明實施例的探針基座和探針單元的透視圖；
圖5A1、5B1和5C1是示出根據本發(fā)明實施例的探針基座和探針單元的接合結構的示例的剖視圖，圖5A2、5B2和5C2是對應于圖5A1、5B1和5C1的俯視圖；圖6A1、6B1和6C1是示出根據本發(fā)明實施例的探針基座和探針單元的接合結構的示例的剖視圖，圖6A2、6B2和6C2是對應于圖6A1、6B1和6C1的俯視圖；圖7是根據本發(fā)明實施例的探頭的剖視圖；圖8A-8C是示出根據本發(fā)明實施例的探頭的示例的剖視圖；圖9A-9C是示出根據本發(fā)明實施例的探頭的示例的剖視圖；圖10A和10B是示出根據本發(fā)明實施例的印刷電路板和探針單元之間的接線狀態(tài)的剖視圖和俯視圖；圖11A和11B是示出根據本發(fā)明實施例的印刷電路板和探針單元之間的接線狀態(tài)的剖視圖和俯視圖；圖12A和12B是示出根據本發(fā)明實施例的印刷電路板和探針單元之間的接線狀態(tài)的剖視圖和俯視圖；圖13是用于根據本發(fā)明實施例的探頭的裝配裝置的側視圖；圖14A-14C是示出用于根據本發(fā)明實施例的探頭的裝配方法的簡要示圖；圖15A和圖15B是示出根據本發(fā)明實施例的探針套件的剖視圖和俯視圖；圖16A和圖16B是示出根據本發(fā)明其他實施例的印刷電路板和探針單元之間接線狀態(tài)的剖視圖和俯視圖；圖1 7A、17B和17C是示出根據本發(fā)明實施例的印刷電路板和探針單元之間接線狀態(tài)的俯視圖和剖視圖；圖18A和18B是示出根據本發(fā)明其他實施例的印刷電路板和探針單元之間接線狀態(tài)的俯視圖和剖視圖；圖19A和19B是示出根據本發(fā)明其他實施例的印刷電路板和探針單元之間接線狀態(tài)的俯視圖和剖視圖；圖20A-20C是示出根據本發(fā)明實施例的、位于支持件上的接線布圖的示例的俯視圖；圖21是根據本發(fā)明其他實施例的探針板的剖視圖；
圖22A和22B是示出根據本發(fā)明其他實施例的印刷電路板和探針單元之間接線狀態(tài)的俯視圖和剖視圖；圖23A和23B是示出根據本發(fā)明其他實施例的印刷電路板和探針單元之間接線狀態(tài)的俯視圖和剖視圖；圖24A-24C是示出根據本發(fā)明其他實施例的印刷電路板和探針單元之間接線狀態(tài)的俯視圖和剖視圖；圖25A和25B是示出根據本發(fā)明其他實施例的印刷電路板和探針單元之間接線狀態(tài)的俯視圖和剖視圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。
(探針板的整體結構)圖1是探針板的剖視圖；圖2是探針板的探頭1的透視圖；圖3是根據本發(fā)明實施例的探針板的透視圖。該探針板安裝在用以檢測例如半導體集成電路和液晶面板的電子裝置的電氣特性的檢測裝置(探測器)上。該探針板具有多個和電子裝置的電極接觸的探針14。探頭1利用螺釘33固定到印刷電路板12上。印刷電路板12將探測器主系統(tǒng)的檢測電路和探針14電連接。隔片(未示出)可以插入在探頭1和印刷電路板12之間以調整從印刷電路板12到探針14遠端之間的高度h1。
探頭1具有多個和多個探針14一起設置的探針單元18；多個用以支持探針單元18的探針基座20；以及，用以支持探針基座20的臺24。探針單元18和探針基座20所形成的一套被稱為探針套件10。該探針基座20和臺24起調整裝置的功能。
(探針單元)探針單元18具有多個探針14和用以支持探針14的支持件16。多個探針單元18對應于電子裝置的電極組的布局設置。探針14根據電子裝置的電極布局布圖設置在支持件16上。每個探針14均由銅、鎢、鎳鋼合金等制成。例如，探針由銅薄膜等經過光蝕刻處理成具有一定微觀布圖而形成。支持件16由陶瓷、樹脂膜、金屬薄膜等制成。支持件16和探針14通過粘結劑或薄膜成型處理而緊密接觸。由于支持件16具有一定剛性，因此，探針的布局可以固定，并且，可以整體處理以狹窄節(jié)距設置的整個探針14。
(探針套件)如圖4A、4B和4C所示，探針單元18通過例如粘結劑固定到探針基座20上。當探針單元18和探針基座20粘結在一起時，其相對位置不需具有很高的精度，這是因為后述的裝配過程會調整每個探針套件10的探針單元18的位置。由于將探針單元18和探針基座20分開制作，可以為每個檢測目標電子裝置設計合適的探針單元18，并使探針基座20標準化。例如，如果檢測目標的電極節(jié)距很窄，便使用如圖4A所示的、探針14的節(jié)距較窄的探針單元18。如果檢測目標的電極節(jié)距較寬，便使用如圖4B所示的、探針14的節(jié)距較寬的探針單元18。該探針單元18可以被標準化。例如，如圖4C所示，使用標準化的探針單元38，其探針14的數(shù)目和檢測目標的電極數(shù)目的所希望的最大值相同。當已經確定實際檢測目標時，對標準探針單元38的側面進行切割、劈分或蝕刻，以形成和檢測目標匹配的探針單元18。通過標準化探針單元18和探針基座20，可以降低探頭1的制造成本。圖5A1、5B1和5C1以及圖6A1、6B1和6C1是示出探針基座20和探針單元18的接合結構的其他實施例的剖視圖，圖5A2、5B2和5C2以及圖6A2、6B2和6C2是對應于圖5A1、5B1和5C1以及圖6A1、6B1和6C1的俯視圖。如圖5A1和圖5A2所示，探針單元18和探針基座20通過螺釘40固定。如圖5B1和圖5B2所示，可以在探針單元18的上表面上安裝加強板44，通過螺釘42固定探針單元18、探針基座20和加強板44。如圖5C1和圖5C2所示，可以在探針單元18和探針基座20之間設置隔片50，通過螺釘46將探針單元18固定到隔片50上，通過螺釘48將隔片50固定到探針基座20上。如圖6A1和圖6A2所示，可以通過螺釘54在探針基座20的兩側上固定側板52，用以通過兩個側板52調整探針單元18的位置。如圖6B1和圖6B2所示，可使探針單元18跨坐在探針基座20的凹部58之上，以便通過螺釘56將探針單元18以彎曲的狀態(tài)固定。如圖6C1和圖6C2所示，可以在一個探針基座20上固定兩個或更多探針單元18。
如圖7所示，探針基座20由滑動區(qū)域32和可動區(qū)域34的整體結構形成。由于滑動區(qū)域32和可動區(qū)域34整體地形成，故可以減少組件的數(shù)目。槽22形成在滑動區(qū)域32和可動區(qū)域34之間。隨著槽22寬度的改變，可動區(qū)域34沿著垂直于滑動區(qū)域32的滑動平面13的方向移動。
滑動區(qū)域32的滑動平面13具有光滑表面，其在臺24的平整滑動平面上滑動?；瑒悠矫?3可以為平整平面，或者形成在以三點支持滑動區(qū)域32的三個突起上。作為定位裝置的z方向調整螺釘30被從滑動平面擰入滑動區(qū)域32并穿過滑動區(qū)域32，螺釘30的頂端被擰入可動區(qū)域34。z方向調整螺釘30的頂端可以僅僅抵靠在可動區(qū)域34上。
可動區(qū)域34的近區(qū)域和滑動區(qū)域32整體地聯(lián)接?？蓜訁^(qū)域34的上表面相對滑動平面13傾斜。當探針單元18固定到可動區(qū)域34的上表面時，探針14的軸線相對滑動平面13傾斜地固定。通過相對滑動平面13傾斜探針14的軸線，探針14可以在探針基座20固定到臺24上的情況下相對平整滑動平面25傾斜。因此，即使在電極靠近電子插件的中心設置的情況下，也可以容易地使探針14接觸檢測目標電子裝置的電極。
可動區(qū)域34的遠區(qū)域是自由端。在可動區(qū)域34的遠區(qū)域一側，z方向調整螺釘30的頂端被擰入可動區(qū)域34。當z方向調整螺釘30旋轉時，可動區(qū)域34變形，從而調整槽22的寬度d。隨著槽22的寬度d變窄，可動區(qū)域34的上表面相對滑動平面13的坡度變陡，這樣，探針14的頂端升高。隨著槽22變寬，可動區(qū)域34的上表面的坡度變得緩和，這樣，探針14的頂端下降。由于可動區(qū)域34的近側通過z方向調整螺釘30上下移動，因此可以精細地調整可動區(qū)域34的上表面的坡度角度。通過沿著探針14的布局方向(垂直于探針14軸線的方向)為每個探針基座20設置兩個z方向調整螺釘30(參見圖2)，可以相對臺24的滑動平面25沿著探針14的布局方向調整軸線的傾斜角度。
圖8A-8C和圖15A是示出探針套件10的其他實施例的剖視圖，圖15B是圖15A所示探針套件的俯視圖。如圖8A所示，可動區(qū)域34可以相對滑動區(qū)域32可樞轉地被轉軸60支持。通過相對滑動區(qū)域32可樞轉地支持可動區(qū)域34，可以拓寬可動區(qū)域34的調整范圍。如圖8B所示，探針單元18的支持件16可以形成為提升單元的形式。即，相對滑動平面13傾斜的斜面63形成在滑動區(qū)域32上，并利用螺釘64、夾板62等相對斜面63推動支持件16，從而調整支持件16的運動方向。斜面63、螺釘64和夾板62引導支持件16以及支持件16的運動方向軸線，該運動方向軸線限定在相對滑動平面13傾斜的直線上。通過使支持件16可以在滑動區(qū)域32上沿著相對滑動平面13傾斜的方向滑動，可以減少組件的數(shù)目。還可以在保持探針14軸線相對滑動平面25的傾斜角度恒定的同時，調整探針14頂端的高度h2。如圖8C所示，可以在可動區(qū)域34和滑動區(qū)域32之間設置由彈性材料制成的調整板68，通過螺釘66固定可動區(qū)域34、滑動區(qū)域32和調整板68。因為設置在可動區(qū)域34和滑動區(qū)域32之間的調整板68的變形，所以可以通過可動區(qū)域34能夠沿著垂直于滑動平面13的方向移動的結構，而在沒有任何游隙的條件下定位可動區(qū)域34。
如圖15A和15B所示，探針單元18的支持件16可拆卸地安裝在可以沿著相對滑動平面13傾斜的方向滑動的可動區(qū)域34上。即，相對滑動平面13傾斜的斜面63形成在滑動區(qū)域32上，并通過螺釘64、夾板62等(參見圖8B)相對斜面63推動可動區(qū)域34，從而調整可動區(qū)域34的移動方向，可動區(qū)域34設置有配合單元，該配合單元由插入通過支持件16形成的通孔的定位銷61和定位引導件等構成。螺釘64將支持件16固定到可動區(qū)域34(探針基座20)上。
對于支持件16供定位銷61插入的通孔，希望通過平版印刷布圖方法以很高的精度形成。探針18的可拆卸結構可以應用到具有不同結構的提升單元中，例如圖8B所示的。
圖9A至9C是示出探針套件10的其他實施例的剖視圖。如圖9A所示，可以以探針14的軸線變成垂直于滑動平面13的方式將探針單元18固定到探針基座20上。如圖9B所示，可以以探針14的軸線變成平行于滑動平面13的方式將探針單元18固定到探針基座20上。如圖9C所示，可以將每個由鎢等制成的探針14直接插入探針基座20中。
(臺)臺24為高剛度平整板件，用以支持多個如圖1所示的探針套件10，并被用來固定探針套件的相對位置。該臺24具有平整滑動平面25，探針套件10置于該平面上。由于平整滑動平面25的平面度直接影響探針14的z方向定位精度，因此，希望盡可能地將平整滑動平面25形成得像鏡面一樣平整。該臺24并不限于平整板件，而可以是形成為臺階狀的、彼此平行的多個平整滑動平面。臺24通過螺釘33等固定到印刷電路板12上。
臺24可以如圖1所示地固定在印刷電路板12的下側上，或者，可以如圖21所示地固定在印刷電路板12的上側上。可以將該臺24組裝在印刷電路板12的下側或上側上，以便于遵照探針說明書設定精度。在裝配到上側和下側上的兩種情況下，可以通過隔片35等(參見圖21)調整每個探針14從印刷電路板12的上表面的高度h1。
(接線)圖10A、11A和12A是示出印刷電路板12和探針單元18之間的接線狀態(tài)的剖視圖，圖10B、11B和12B是圖10A、11A和12A所示接線狀態(tài)的頂試圖。如圖10A和圖10B所示，可通過未示出的各向異性導電薄膜(ACF)將探針14和柔性印刷電路板(FPC)70相連，F(xiàn)PC70和印刷電路板12的電極72通過釬焊相連。如圖11A和11B所示，通過使用FPC70和ACF，可以在不使用接線的條件下將探針14和印刷電路板12相連。如圖12A和12B所示，可以通過ACF使探針14和FPC70相連，可以通過連接器74使FPC70和印刷電路板12相連。如果每個探針單元18的探針14的數(shù)目很大，那么，可以如圖22A和圖22B所示地將多個FPC70和每個探針單元18相連。利用這種設置，可以標準化FPC70。通過使使多個FPC70中每一個的寬度變窄，可以緩解對形成在印刷電路板12上的接線布圖的影響，所述影響是當通過加熱利用ACF將FPC70接合到印刷電路板12上時印刷電路板的收縮和擴張造成的。這樣有助于考慮到柔性印刷電路板的收縮和擴張來設計FPC70的接線節(jié)距。
如圖16A和16B所示，可以通過接線19連接探針14和印刷電路板12的電極72。接線19可以包覆有金線、裸露的金線或鋁線。包覆金線適合于大量接線的情況。裸露的金線適合于降低接線阻抗的情況。鋁線適合于具有很小節(jié)距的探針14。
通過粘結、釬焊或者低阻抗焊接將各接線19的端部、對應電極14和印刷電路板12的對應電極接合在一起。各接線19處于稍微彎曲狀態(tài)的兩端固定到印刷電路板12的對應探針14和對應電極上。利用這種設置，即使在裝配探針板之后，仍然可以全方位地改變探針14和印刷電路板12的相對位置。由于接線19的電阻抗小于FPC的，所以可以降低探針板的接線阻抗。如果由于溫度的變化而使印刷電路板12變形，接線19也發(fā)生變形，從而吸收了印刷電路板12的變形。因此，可以通過印刷電路板12的變形防止探針14的位置變化。
使探針14和印刷電路板12電連接的FPC70和接線19最好包覆有電磁屏蔽膜，以便提高電磁兼容性能(EMC)。
如圖17A所示，可以通過接線19連接探針14和輔助襯底的接線，如圖17B和17C所示，可以將輔助襯底21和安裝在印刷電路板12上的連接器17相連。通過粘結、釬焊或者低阻抗焊接將各接線19的端部、對應電極14和輔助襯底21的對應電極接合在一起。由于使用了輔助襯底21，可以改進探針頭1的整體裝配過程和操作性能，并且，改進了探針14損壞時更換工作的操作性能。
如圖18A和18B所示，可以在支持件16的表面上形成用于探針14的電極接觸墊15和用于安裝電子元件的焊接區(qū)(land)29。通過使用支持件16上的焊接區(qū)21，可以靠近探針14的頂端安裝例如去噪聲電容器的芯片元件，從而在探針14的頂端附近執(zhí)行去噪聲。
如圖19A和19B所示，可以通過具有浮動引腳27的FPC29連接探針14和印刷電路板12。浮動引腳27處于稍微彎曲狀態(tài)的頂端固定到探針14或印刷電路板12上。因此，即使在組裝探針板之后，仍然可以全方位地改變探針14和印刷電路板12的相對位置。由于浮動引腳27集中地和FPC29的主體聯(lián)接，因此，可以改進浮動引腳27和探針14或印刷電路板12之間的接合過程的操作性能。和各接線的兩端和對應探針14和印刷電路板12的對應電極相連的情況相比，可以更多地減少接線連接的數(shù)目。
如圖23A和23B所示，可以在在探針板的裝配狀態(tài)下具有從印刷電路板12的不同高度的接線19所處的位置處形成多個用于連接接線19的電極接觸墊15。因此，可以防止接線19之間的交叉，從而防止接線之間發(fā)生電氣短路以及防止產生噪聲。接線19的接合過程的工作性能得到改進。
圖20A、20B和20C為形成在支持件16的表面上的接線布圖的俯視圖。
如圖20A所示，可以集中地設置預定數(shù)目的探針14的電極接觸墊15。隨著接線的增加，在于接線接合區(qū)域上涂覆加強樹脂的過程中，樹脂可能會流入無需加強的區(qū)域中。通過集中地設置電極接觸墊15以及利用樹脂加強電極接觸墊15的集合體，可以容易地僅僅局部加強所需的區(qū)域。
如圖20B所示，可以為探針14形成用于FPC的接合區(qū)域P和用于接線的接合區(qū)域Q。在用于FPC的接合區(qū)域中，以對應于FPC電極節(jié)距的節(jié)距形成探針。在用于接線的接合區(qū)域，形成用以連接接線19的電極接觸墊15。通過為FPC形成接合區(qū)域P和為接線形成接合區(qū)域Q，可以提高通用目的的用途。
如圖20C所示，可以為每個探針14形成連接接線和檢測接觸墊31的電極接觸墊15。當檢測探針單元18的電氣特性時，如果有其他的檢測探針和用于接線的電極接觸墊15接觸，電極接觸墊15的表面會被污染，這將導致電極接觸墊15和接線之間的連接失效。當檢測探針單元18的電氣特性時，檢測探針和不同于電極接觸墊15的檢測接觸墊31接觸，從而防止電極接觸墊15的表面受到污染。通過標準化檢測接觸墊31的節(jié)距和尺寸，可以標準化探針單元18的檢測過程。
如圖24B和24C所示，可以將多個FPC疊置以連接探針14和印刷電路板12。尤其是，如圖24A所示，在探針側和印刷電路板側，在下FPC41的上表面上形成平行的接線接觸墊。位于探針一側的平行接線接觸墊37和位于印刷電路板一側的平行接線接觸墊39通過上FPC43互相電連接，如圖24B和24C所示。由于FPC41和FPC43的總阻抗小于單個FPC的阻抗，因此可以降低探針板的接線阻抗。由于通過疊置FPC來使接線平行，因此，即使在使用平行接線的條件下仍然可以使接線過程不太復雜。
如圖25A和25B所示，在下FPC41上，分別位于探針一側的一些平行接線接觸墊37和位于印刷電路板一側的一些平行接線接觸墊39可以通過上FPC43電連接；在下FPC41上，分別位于探針一側的一些平行接線接觸墊37和位于印刷電路板一側的一些平行接線接觸墊39可以通過上接線45電連接。接線45的使用允許獨立于每個探針14控制接線阻抗。即，可以優(yōu)選地使需要降低阻抗的那些探針平行。而且，如果以連續(xù)的方式設置需要降低阻抗的接線，那么，可以集中地使以連續(xù)方式設置的接線平行于FPC43。
(探頭裝配裝置)圖13是用于探頭1的裝配裝置的側視圖。其上放置臺24的基座82可以和滑架90一起沿著安裝在底板88上的軌道92往復運動。用于保持探針套件10的卡具80設置在軌道92的縱向軸線的上方。通過旋轉x方向調整軸96使基座82沿著x方向往復運動，通過旋轉y方向調整軸94使基座82沿著y方向(和圖13所在紙張垂直的方向)往復運動，通過旋轉角度調整軸84使基座82繞z軸方向旋轉較小角度。當基座82位與距離卡具80最遠的位置(旋轉區(qū)域)時，基座82可以旋轉360度。能夠沿著z軸往復運動的目標保持件78受基座82支持。平板目標76以和基座82的表面平行的姿態(tài)被目標保持件78保持，該平板目標以和檢測目標電子裝置電極的布局布圖相同的布圖形成。如果目標76由透明材料制成，那么，基于用數(shù)碼相機從目標76的上方位置獲取的圖像信息，可以更加精確地對準目標76以及實現(xiàn)其自動化。例如，目標的布圖通過對形成在透明襯底上的例如銅薄膜的金屬薄膜進行光蝕刻而形成。由于目標76的布圖由金屬薄膜制成，可通過檢測目標76的布圖和探針14來檢測目標76的布圖和探針14之間出現(xiàn)的對不準。
如圖14A所示，認為可以透過透明襯底觀察到目標76上的金屬電極布圖98和探針單元18的探針14。電極布圖98和探針14在平面的x方向和y方向兩個方向上移動，并且還在圍繞平面法線(z方向)的旋轉方向上移動。
首先，基座82的角度調整軸84旋轉，以平行于電極布圖98和探針14。
如圖14B所示，x方向調整軸96旋轉，以調整x方向位置，y方向調整軸94旋轉，以調整y方向位置?？梢愿淖兘嵌取和y方向的調整量的級數(shù)，或者，可以執(zhí)行多個調整過程。
如圖14C所示，當探針14位于相對電極布圖98的正確位置時，完成調整。
(探頭裝配方法)首先，如圖7所示，調整和探針單元18聯(lián)接的探針基座20的槽22的寬度d，以便設定同一水平面內的所有探針套件的探針14的端部的高度h2。更具體的，通過使用作為定位裝置的螺釘28等，將所有的探針套件10暫時地裝配起來。為了允許暫時組裝的探針套件10在平整滑動平面25上滑動，在臺24中的螺釘孔26內形成適當?shù)挠蜗?。接下來，當利用具有設定為預定距離的焦距的顯微鏡可視地監(jiān)測探針14的頂端時，可以調整槽22的寬度d等，直到得到焦點對準的狀態(tài)，從而設定所有探針套件的探針14的頂端。
處于探針14的高度調整完成狀態(tài)下的探頭1放置在基座82上，如圖13所示。臺24通過安裝在基座82上的定位銷(未示出)正確地定位在基座82的平整表面上。在這種情況下，探頭1在基座82已經移動到旋轉區(qū)域的狀態(tài)下位于基座82之上。接下來，將基座82運動到靠近卡具80的位置(調整區(qū)域)。
然后，在臺24的平整滑動平面25上滑動探針套件10，以對準探針14的頂端和目標的布圖98，如圖14A至14C所示。更具體的，探針基座20中的一個被卡具80保持。以這種方式，探針基座20和探針單元18可以相對臺24正確定位。接下來，旋轉角度調整軸84，以繞z軸旋轉基座82以及臺24和目標76，從而使目標布圖98的布局方向平行于探針14頂端的布局方向。即，相對于靜止的探針單元18移動臺24，以調整探針14的頂端的布局方向。接下來，旋轉x方向調整軸96和y方向調整軸94，以使基座82、臺24和x-y平面上的目標76平行。
隨著探針套件10在臺24的平整滑動平面上滑動，探針基座20的滑動面13在平整滑動平面上滑動，所以，已經調整過的探針14的頂端的高度h2不會改變。而且，通過使用角度調整軸84、x軸調整軸96和y軸調整軸94，可以針對繞z軸的各個旋轉角度和沿x和y方向的各個位置，獨立地執(zhí)行探針套件10和臺24的位置對準。因此，可以以很高的精度調整多個探針套件10的相對位置和姿態(tài)。
每當完成探針套件10的位置調整時，將探針套件10從卡具80上拆除，并將基座82從調整區(qū)域移動到旋轉區(qū)域。然后，將基座82在旋轉區(qū)域旋轉90度，隨后將基座82移動到調整區(qū)域，再用卡具80夾持下一個探針套件10，從而在下一個探針套件10和臺24之間執(zhí)行位置對準。
在完成所有的探針套件10和臺24之間的對準后，使探針14接觸目標76的布圖98，以在探針14和目標布圖98之間執(zhí)行檢測。這種檢測操作檢測探針14和目標布圖98之間的位置沒對準狀況，這樣，能夠可靠地執(zhí)行探針14和檢測目標電子裝置的電極之間的位置對準狀況。
最后，將基座82移動到旋轉區(qū)域，以將探頭1從基座82拆除，并利用螺釘28等如圖1所示地將探針基座20和臺24完美地固定在一起。利用螺釘33等將裝配好的探頭1固定到印刷電路板12上。由于在臺24固定到印刷電路板12上之前調整探針14的相對位置，因而可以標準化印刷電路板12。
上文結合優(yōu)選實施例說明了本發(fā)明。本發(fā)明并不限于上述實施例。對于本領域技術人員而言，其他各種改變、改進和組合等顯然是可行的。
權利要求
1.一種探頭，包括具有平整滑動平面的臺；多個滑動單元，每個均具有用以在所述平整滑動平面上滑動的滑動面；為所述滑動單元中的每一個設置的提升單元，所述提升單元能夠沿垂直方向移動；為所述提升單元中的每一個設置的探針，每個所述探針的頂端從所述提升單元突出；以及定位裝置，用以相對所述滑動單元定位所述提升單元，以及相對所述臺定位所述滑動單元。
2.如權利要求1所述的探頭，其中，所述提升單元包括可以沿著垂直方向相對所述滑動面移動的可動單元，以及固定到所述可動單元上并與所述探針設置在一起的支持單元。
3.如權利要求1所述的探頭，其中所述提升單元包括可動單元和支持單元，所述可動單元和所述滑動單元整體形成，并且其一端和所述滑動單元相連，其另一端為自由端，所述支持單元固定到所述可動單元上并和所述探針設置在一起；以及所述定位裝置包括擰入所述滑動單元的螺釘，所述螺釘用以沿著遠離所述滑動面的方向和沿著靠近所述滑動面的方向移動所述可動單元。
4.如權利要求1所述的探頭，其中所述提升單元包括可動單元和支持單元，所述可動單元由所述滑動單元可樞轉地支持，所述支持單元固定到所述可動單元上并和所述探針設置在一起；以及所述定位裝置包括擰入所述滑動單元的螺釘，所述螺釘用以沿著遠離所述滑動面的方向和沿著靠近所述滑動面的方向移動所述可動單元。
5.如權利要求1所述的探頭，其中，所述滑動單元包括用以引導所述提升單元沿著相對所述滑動面傾斜的方向滑動的引導裝置。
6.如權利要求5所述的探頭，其中，所述提升單元包括可動單元、支持單元和配合單元，所述可動單元在所述引導裝置的引導下沿著相對所述滑動面傾斜的方向滑動，所述支持單元和所述探針設置在一起，所述配合單元用于可拆卸地使所述支持單元和所述可動單元配合。
7.如權利要求1所述的探頭，還包括插入所述提升單元和所述滑動單元之間的彈性件，其中，所述定位裝置包括擰入所述提升單元和所述滑動單元的螺釘。
8.如權利要求1所述的探頭，其中，所述臺固定到印刷電路板上，以便和所述探針電連接。
9.一種裝配如權利要求1所述探頭的方法，包括步驟沿垂直方向相對所述滑動面移動所述提升單元，以確定所述提升單元相對所述滑動單元的位置；以及在所述平整滑動平面上滑動所述滑動單元，以確定所述滑動單元相對所述臺位置。
10.一種探針板，包括印刷電路板；支持單元，其位置相對所述印刷電路板來決定；由所述支持單元保持的探針；調整裝置，用以相對所述印刷電路板調整所述支持單元的位置和姿態(tài)；以及接線，其將所述探針和所述印刷電路板的電極電連接。
11.一種探針板，包括印刷電路板；支持單元，其位置相對所述印刷電路板來決定；由所述支持單元保持的探針；調整裝置，用以相對所述印刷電路板調整所述支持單元的位置和姿態(tài)；以及具有浮動引腳的柔性印刷電路板，其頂端和所述探針或所述印刷電路板的電極相連，所述柔性印刷電路板將所述探針和所述印刷電路板的電極電連接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種探頭、探頭裝配方法和探針板?；瑒訂卧谂_的平整滑動平面上滑動，以便沿著和所述平整滑動平面平行的方向調整多個滑動單元的相對位置。即使滑動單元和可動單元一起沿著平行于平整滑動平面的方向移動，多個可動單元沿垂直于平整滑動平面的方向的相對位置不會改變。通過在所述臺的平整滑動平面上滑動滑動單元并沿著垂直于滑動面的方向移動可動單元，可以獨立且分別地沿著平行和垂直所述平整滑動平面的方向調整安裝在可動單元上的多個探針的相對位置。
文檔編號G01R1/06GK1523361SQ20041000543
公開日2004年8月25日 申請日期2004年2月18日 優(yōu)先權日2003年2月18日
發(fā)明者澤田修一, 土江雅也, 也 申請人:雅馬哈株式會社