本發(fā)明涉及一種用于測(cè)試頭的接觸探針。

特別地但不排他地，本發(fā)明涉及一種接觸探針，其插入到用于測(cè)試集成在晶片上的電子器件的裝置的測(cè)試頭中，下述說(shuō)明僅為了方便說(shuō)明而參照了該應(yīng)用領(lǐng)域。

現(xiàn)有技術(shù)

眾所周知，測(cè)試頭或探頭本質(zhì)上是一種設(shè)備，其適合于將微觀結(jié)構(gòu)，尤其是集成于晶片上的電子器件的多個(gè)接觸墊電連接至與執(zhí)行其工作測(cè)試(尤其是電測(cè)試或一般測(cè)試)的測(cè)試機(jī)的對(duì)應(yīng)通道。

在集成器件上進(jìn)行的測(cè)試尤其用于檢測(cè)和隔離出在制造階段已出現(xiàn)的故障器件。因此，通常，在將晶片鋸開(kāi)并將其組裝在芯片包裝中之前，測(cè)試頭就被用于電測(cè)試集成在該晶片上的器件。

測(cè)試頭通常包括大量接觸元件或接觸探針，該大量接觸元件或接觸探針由具有良好機(jī)械和電性能的特殊合金制成，并且設(shè)置有用于被測(cè)器件的相應(yīng)的多個(gè)接觸墊的至少一個(gè)接觸部分。

所謂的垂直探針類(lèi)型的測(cè)試頭基本上包括由至少一對(duì)板或基本呈板狀并相互平行的導(dǎo)向件保持的多個(gè)接觸探針。這些導(dǎo)向件配置有特定孔并且彼此之間以特定的距離放置，從而為接觸探針的運(yùn)動(dòng)及可能的變形留有自由區(qū)域或空隙。特別地，該一對(duì)導(dǎo)向件包括上導(dǎo)向件和下導(dǎo)向件，其都配置有導(dǎo)向孔，接觸探針在此導(dǎo)向孔內(nèi)軸向滑動(dòng)，接觸探針通常由具有良好電和機(jī)械性能的特殊金屬制成。

接觸探針與被測(cè)器件的接觸墊之間的良好連接由測(cè)試頭在器件本身上的壓力來(lái)確保，在此壓力接觸下，在上導(dǎo)向件和下導(dǎo)向件中的導(dǎo)向孔內(nèi)可移動(dòng)的接觸探針在兩個(gè)導(dǎo)向件之間的空隙內(nèi)會(huì)彎曲，并且在這些導(dǎo)向孔內(nèi)滑動(dòng)。

此外，可以借助于探針本身或其導(dǎo)向件的適當(dāng)配置來(lái)輔助在空隙中彎曲的接觸探針，如圖1所示意的，其中，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，只表示了通常包括在測(cè)試頭中的多個(gè)探針中的一個(gè)接觸探針，所示測(cè)試頭是所謂的偏移板型。

特別地，在圖1中，示意性地示出了包括至少一個(gè)上板或?qū)蚣?和一個(gè)下板或?qū)蚣?的測(cè)試頭1，其具有相應(yīng)的上導(dǎo)向孔2A和下導(dǎo)向孔3A，其中至少一個(gè)接觸探針4在該上導(dǎo)向孔2A和下導(dǎo)向孔3A中滑動(dòng)。

該接觸探針4具有至少一個(gè)接觸端或尖端4A。這里的術(shù)語(yǔ)端或尖端以及下文中指定的端部，不一定是尖的。特別地，接觸尖端4A緊靠被測(cè)器件5的接觸墊5A，使所述器件和測(cè)試裝置(未示出)之間進(jìn)行電和機(jī)械接觸，測(cè)試頭形成所述測(cè)試裝置的終端元件。

在一些情況下，接觸探針在上導(dǎo)向件處固定地連接到頭部本身：在這種情況下，測(cè)試頭被稱(chēng)為受阻(blocked)探針測(cè)試頭。

或者，所使用的測(cè)試頭具有未固定連接，但通過(guò)微接觸保持裝置與板接合的探針：這些測(cè)試頭被稱(chēng)為非受阻探針測(cè)試頭。該微接觸保持裝置通常被稱(chēng)為“空間變換器(space transformer)”，因?yàn)槌私佑|這些探針之外，它還允許置于其上的接觸墊相對(duì)于存在于被測(cè)器件上的接觸墊在空間上重新分布，特別是放松接觸墊本身的中心之間的距離限制。

在這種情況下，如圖1所示，接觸探針4具有朝向該空間變換器6的多個(gè)接觸墊6A的另一接觸尖端4B(通常表示為接觸頭)。探針和空間變換器之間的良好電接觸可以通過(guò)將接觸探針4的接觸頭4B壓靠空間變換器6的接觸墊6A(類(lèi)似于與被測(cè)器件接觸的方式)來(lái)確保。

如前面所述，上導(dǎo)向件2和下導(dǎo)向件3通過(guò)空隙7方便地隔開(kāi)，從而允許接觸探針4變形并且確保接觸探針4的接觸尖端和接觸頭分別正接觸被測(cè)器件5和空間變換器6的接觸墊。顯然，應(yīng)該設(shè)定上導(dǎo)向孔2A和下導(dǎo)向孔3A的尺寸，以允許接觸探針4在其中滑動(dòng)。

事實(shí)上，應(yīng)該記住，測(cè)試頭的正確操作主要受限于兩個(gè)參數(shù)：接觸探針的垂直移動(dòng)或超程，以及這種探針的接觸尖端的水平移動(dòng)或擦洗(scrub)。

因此，在測(cè)試頭制造步驟應(yīng)該評(píng)估和校準(zhǔn)這些特征，因?yàn)樾枰冀K確保探針和被測(cè)器件之間的良好電連接。

還可以實(shí)現(xiàn)具有從通常由陶瓷制成的支撐件伸出的接觸探針的測(cè)試頭，該接觸探針可以方便地預(yù)變形，以便在接觸被測(cè)器件的接觸墊時(shí)確保其固定彎曲。此外，這些探針在接觸被測(cè)器件的接觸墊時(shí)會(huì)進(jìn)一步變形。

例如，在被稱(chēng)為Cobra技術(shù)下制造的測(cè)試頭的情況下，如圖2所示意的，接觸探針4'具有預(yù)變形的構(gòu)造，其中，接觸尖端4A和接觸頭4B之間的偏移已經(jīng)被限定在測(cè)試頭的剩余部分。特別是在這種情況下，接觸探針4'包括預(yù)變形部分4C，其有助于接觸探針4'的適當(dāng)彎曲，甚至不會(huì)使測(cè)試頭與被測(cè)器件5接觸。該接觸探針4'在其操作期間，即當(dāng)與被測(cè)器件5壓力接觸時(shí)會(huì)進(jìn)一步變形。

應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于正確的測(cè)試頭操作，接觸探針應(yīng)當(dāng)在導(dǎo)向孔內(nèi)具有適當(dāng)程度的軸向移動(dòng)自由度。以這種方式，這些接觸探針在單個(gè)探針斷裂的情況下也可以被提取和替換，而不需強(qiáng)制更換整個(gè)測(cè)試頭。

該軸向移動(dòng)自由度(特別是探針在導(dǎo)向孔內(nèi)滑動(dòng)時(shí))，與測(cè)試頭在其操作期間的正常安全要求形成對(duì)比。

特別地，在使用偏移板技術(shù)制造的測(cè)試頭的情況下，證實(shí)了接觸探針4在測(cè)試頭1的維護(hù)和清潔操作期間出來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)非常高，這些操作通常使用空氣吹送或超聲波進(jìn)行，由此在接觸探針4上產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，促使接觸探針從導(dǎo)向孔中出來(lái)。

應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，還存在一些廣泛使用的構(gòu)造，其中，接觸探針4在接觸尖端4A和接觸頭4B處(特別是包括適于在導(dǎo)向孔2A和3A中滑動(dòng)的探針部分)的端部相對(duì)于這些孔的軸線(通常垂直于由被測(cè)器件限定的平面)傾斜，以便確保接觸尖端在接觸墊上的期望擦洗。

因此，接觸探針的端部相對(duì)于導(dǎo)向孔的軸線的傾斜會(huì)在探針和孔之間形成一個(gè)或多個(gè)接觸點(diǎn)，適于將探針部分地保持在孔內(nèi)。

然而，探針(特別是它們的端部)在導(dǎo)向孔內(nèi)可能會(huì)被過(guò)度保持，從而影響探針本身的滑動(dòng)自由度，并且影響測(cè)試頭整體的正確操作。在極端條件下，接觸探針可能會(huì)“卡”在導(dǎo)向孔內(nèi)，從而完全停止測(cè)試頭的操作并導(dǎo)致需要更換該測(cè)試頭。

為了消除或至少減少探針卡在導(dǎo)向孔中的這些問(wèn)題，還已知使用具有高硬度的導(dǎo)電材料涂覆它們的端部，即，對(duì)應(yīng)于每個(gè)探針的接觸尖端和接觸頭的這些端部，該導(dǎo)電材料的硬度尤其大于制造探針的剩余部分的導(dǎo)電材料的硬度。以這種方式，事實(shí)上，被涂覆的端部和它們?cè)谄渲谢瑒?dòng)的導(dǎo)向孔的壁之間的摩擦減小，因此也減小了與這些端部對(duì)應(yīng)的接觸探針的磨損。

因此，通常，使用具有高硬度的涂覆導(dǎo)電材料能夠改善接觸探針在各自導(dǎo)向孔中的滑動(dòng)。

顯然，選擇涂覆導(dǎo)電材料是為了具有良好的導(dǎo)電性并因此不會(huì)使接觸探針測(cè)量的值顯著變差。

還已知通過(guò)多層結(jié)構(gòu)來(lái)制造接觸探針，除了可以使接觸探針彈性變形之外，還能夠優(yōu)化其良好操作所需的不同特性(尤其是它們的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性)，以便保證與被測(cè)器件和空間變換器的接觸墊的正確接觸。

更具體地，這些多層探針通常從多層金屬片開(kāi)始制造，其中接觸探針被方便地切割，特別是通過(guò)激光切割。

根據(jù)已知技術(shù)制造的多層探針包括涂覆有一層或多層適于改善整個(gè)探針的電性能和硬度性能的涂覆層的中心或芯體。

例如，多層探針可以包括例如由鎢制成的芯體，該芯體涂覆有例如由金制成的第一高導(dǎo)電層和例如由銠制成的具有高硬度的第二層，該第一和第二層布置在該芯體的相對(duì)側(cè)。

本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題是提供一種接觸探針，其能夠保證與被測(cè)器件的接觸墊進(jìn)行良好的電氣和機(jī)械接觸，這優(yōu)化了導(dǎo)熱和導(dǎo)電以及機(jī)械強(qiáng)度的特性，同時(shí)避免了探針被損壞或卡在各自的導(dǎo)向孔中的問(wèn)題，以便克服根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造的測(cè)試頭仍然存在的限制和缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所基于的技術(shù)方案思想在于，通過(guò)具有高導(dǎo)電性和熱導(dǎo)性的至少一個(gè)第一導(dǎo)電材料和具有高硬度和耐腐蝕性的第二導(dǎo)電材料的結(jié)合來(lái)制造接觸探針。

基于該技術(shù)方案思想，技術(shù)問(wèn)題通過(guò)一種用于測(cè)試電子器件的裝置的測(cè)試頭的接觸探針來(lái)解決，該接觸探針包括在接觸尖端和接觸頭之間延伸的主體，所述接觸探針包括至少一個(gè)第一部分和第二部分，該至少一個(gè)第一部分和第二部分由至少兩種不同的材料制成并且對(duì)應(yīng)于焊接線連接在一起。

更具體地，本發(fā)明包括以下附加和可選特征，這些特征可單獨(dú)使用也可組合使用(若需要)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述第一部分可由第一導(dǎo)電材料制成，并且所述第二部分可由第二導(dǎo)電材料制成，所述第二導(dǎo)電材料的硬度值大于所述第一導(dǎo)電材料的硬度值。

此外，第二導(dǎo)電材料可以具有比第一導(dǎo)電材料的表面粗糙度值低的表面粗糙度值。第一導(dǎo)電材料還可以具有低于10μΩ/cm的電阻率的值和高于110W/(m-K)的熱導(dǎo)率λ的值。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述第一導(dǎo)電材料可以是選自以下中的金屬或金屬合金：銅、銀、金或它們的合金，例如銅-鈮合金或銅-銀合金，所述第一導(dǎo)電材料優(yōu)選為銅。

此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述第二導(dǎo)電材料可具有大于250Hv(相當(dāng)于2451.75MPa)的維氏硬度值，優(yōu)選具有大于400Hv(相當(dāng)于3922.8MPa)的維氏硬度值。

此外，第二導(dǎo)電材料可以具有小于0.05微米的表面粗糙度Ra的值，Ra是實(shí)際表面輪廓相對(duì)于平均線的絕對(duì)值偏差的平均值。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述第二導(dǎo)電材料可以是選自以下中的金屬或金屬合金：鎳或其合金，例如鎳-錳、鎳-鈷、或鎢或其合金，例如鎳-鎢或包含鎢的多層材料、或鈀或其合金，例如鎳-鈀或鈀-鎢、或銠或其合金，所述第二導(dǎo)電材料優(yōu)選為鎢。

此外，第一部分可以包括預(yù)變形部分。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一部分可以包括接觸探針的接觸頭，第二部分可以包括接觸探針的接觸尖端。

此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，接觸探針可以包括對(duì)應(yīng)于另一焊接線接合到第一部分的另一部分。

特別地，所述第一部分可相對(duì)于所述接觸探針的縱向軸線居中布置，并且所述第二部分和所述另一部分相對(duì)于所述第一部分布置在所述接觸探針的相對(duì)側(cè)的端部處的。

更特別地，所述第二部分可包括所述接觸尖端，所述另一部分可包括所述接觸頭。

此外，所述另一部分可由制成所述第二部分的所述第二導(dǎo)電材料或另一導(dǎo)電材料制成，該另一導(dǎo)電材料不同于制成所述第二部分的所述第二導(dǎo)電材料，所述另一導(dǎo)電材料的硬度值大于所述第一導(dǎo)電材料的硬度值。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述另一導(dǎo)電材料可以具有比第一導(dǎo)電材料的表面粗糙度值低的表面粗糙度值。

此外，所述另一導(dǎo)電材料可以具有大于250Hv(等于2451.75MPa)的維氏硬度值，優(yōu)選地具有大于400Hv(等于3922.8MPa)的維氏硬度值。

所述另一導(dǎo)電材料還可以具有小于0.05微米的表面粗糙度Ra的值，Ra是實(shí)際表面輪廓相對(duì)于平均線的絕對(duì)值偏差的平均值。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述另一導(dǎo)電材料可以是選自以下中的金屬或金屬合金：鎳或其合金，例如鎳-錳、鎳-鈷、或鎢或其合金，例如鎳-鎢或包含鎢的多層材料、或鈀或其合金，例如鎳-鈀或鈀-鎢、或銠或其合金，所述另一導(dǎo)電材料優(yōu)選為鎢。

此外，所述接觸探針還可以包括由第三導(dǎo)電材料制成的外涂層，該第三導(dǎo)電材料的硬度值大于所述第一導(dǎo)電材料和所述第二導(dǎo)電材料的硬度值。

特別地，所述外涂層可以具有大于500Hv(等于4903.5MPa)的維氏硬度值。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述外涂層可以為金屬或金屬合金，特別是銠、鉑或其金屬合金、或鈀或其合金，例如鈀-鈷合金、鈀-鎳合金或鎳-磷合金，所述外涂層優(yōu)選為銠。

該技術(shù)問(wèn)題還通過(guò)用于測(cè)試電子器件的裝置的測(cè)試頭來(lái)解決，其特征在于，該測(cè)試頭其包括多個(gè)如上所述制成的接觸探針。

特別地，該測(cè)試頭可以包括板狀陶瓷支撐件，多個(gè)接觸探針對(duì)應(yīng)于各自的接觸頭固定地連接到該板狀陶瓷支撐件。

或者，該測(cè)試頭可以包括至少一對(duì)設(shè)有各自的導(dǎo)向孔的導(dǎo)向件，接觸探針在該導(dǎo)向孔中滑動(dòng)。

最后，通過(guò)一種用于制造如上所述制成的接觸探針的方法來(lái)解決該技術(shù)問(wèn)題，該方法包括以下步驟：

-制備多材料層壓制品，該多材料層壓制品通過(guò)將由第一導(dǎo)電材料制成的第一片材對(duì)應(yīng)于焊接線(soldering string)焊接到由第二材料制成的第二片材獲得；并且

-在所述多材料層壓制品中實(shí)現(xiàn)接觸探針，以在所述第一片材中限定所述接觸探針的第一部分和在所述第二片材中限定所述接觸探針的第二部分，所述第一部分和所述第二部分對(duì)應(yīng)于焊接線連接，該焊接線是所述焊接線的一部分。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述制備多材料層壓制品的步驟可包括將由另一材料制成的另一片材對(duì)應(yīng)于另一焊接線焊接到所述第一片材，并且其中，所述在所述多材料層壓制品中實(shí)現(xiàn)接觸探針的步驟還包括在所述另一片材中限定另一部分，所述第一部分和所述另一部分對(duì)應(yīng)于另一焊接線連接，該另一焊接線是所述另一焊接線的一部分。

所述焊接步驟可以通過(guò)選自傳統(tǒng)焊接、涂覆、釬焊的工藝進(jìn)行。

此外，該制造方法還可以包括在焊接步驟之后的層壓步驟。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述在所述多材料層壓制品中實(shí)現(xiàn)接觸探針的步驟可包括掩模工藝和隨后的化學(xué)蝕刻，其具有一個(gè)或多個(gè)掩模和蝕刻步驟。

或者，所述在所述多材料層壓制品中實(shí)現(xiàn)接觸探針的步驟可包括激光切割步驟。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述激光切割步驟可包括對(duì)應(yīng)于所述接觸探針的輪廓的切割激光束的多個(gè)通道。

最后，所述激光切割步驟可包括校準(zhǔn)所述切割激光束的多個(gè)通道，以便分離用在所述多材料層壓制品中的硬度較大的材料。

根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試頭和調(diào)整方法的特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下參考附圖的，通過(guò)指示性和非限制性的示例所給出的實(shí)施例的示例的描述中顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

在這些附圖中：

圖1示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造的垂直探針測(cè)試頭的接觸探針；

圖2示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)以Cobra技術(shù)制造的測(cè)試頭的接觸探針；

圖3A和3B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括自由體接觸探針的測(cè)試頭；

圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的包括垂直技術(shù)中的接觸探針的測(cè)試頭；

圖5示意性地示出了圖3A的在其制造過(guò)程期間的接觸探針；以及

圖6示意性地示出了圖4的在其制造過(guò)程期間的接觸探針。

具體實(shí)施方式

參照這些附圖，特別是圖3A和3B，下面描述用于測(cè)試集成在晶片上的電子器件的裝置的測(cè)試頭的接觸探針。

應(yīng)注意的是，這些附圖示出了根據(jù)本發(fā)明的接觸探針的示意圖，而沒(méi)有按比例繪制，相反，這些附圖繪制成突出本發(fā)明的重要特性。在附圖中，不同的部分被示意性地示出，它們的形狀能夠根據(jù)所需應(yīng)用而變化。此外，關(guān)于一個(gè)實(shí)施例所描述的并且在一個(gè)附圖中示出的手段也可用于其它附圖所示的其它實(shí)施例。

為求簡(jiǎn)化，測(cè)試頭10被示為僅包括一個(gè)接觸探針11，接觸探針11又包括至少一個(gè)適于抵靠被測(cè)器件13的接觸墊13A的接觸尖端11A。

該接觸探針11還可以包括也稱(chēng)為接觸頭11B的頭部，在這種情況下，該頭部接合在至少一個(gè)上板或?qū)蚣?2的導(dǎo)向孔12A中。該接觸頭11B可以抵靠空間變換器的接觸墊(如在未緊固的垂直探針的實(shí)施例中)，或者其可以固定地關(guān)聯(lián)(例如焊接)到陶瓷支撐件(如在從這樣的支撐物伸出的探針的實(shí)施例中)。

特別地，在圖3A所示的示例中，接觸探針11是自由體探針，并且其接觸頭11B容納在上導(dǎo)向件12的導(dǎo)向孔12A中。也可以使用用于焊接到作為測(cè)試裝置(未示出)的接口的外部支撐件12'的自由體類(lèi)型的接觸探針11，如圖3B中示意性所示。在該實(shí)施例下，接觸探針11在接觸頭11B處具有用于外部支撐件12'的焊接區(qū)域12B。

接觸探針11還包括預(yù)變形部分14，其設(shè)置于上導(dǎo)向件12或外部支撐件12'與被測(cè)器件13之間(對(duì)應(yīng)于在涉及現(xiàn)有技術(shù)的說(shuō)明中所述的空隙15)，預(yù)變形部分14在接觸尖端11A按壓接觸被測(cè)器件13的接觸墊13A時(shí)進(jìn)一步變形。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，接觸探針11包括至少一個(gè)第一部分20和一個(gè)第二部分21，兩者由兩種不同材料制成并且對(duì)應(yīng)于焊接線22連接在一起，以便形成接觸探針11。特別地，該第一部分20包括接觸探針11的接觸頭11B，而第二部分21包括接觸探針11的接觸尖端11A。方便地，該第一部分20也包括預(yù)變形部分14。

應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，術(shù)語(yǔ)“焊接”用于指定第一和第二部分之間的固結(jié)，該固結(jié)可以通過(guò)傳統(tǒng)的焊接工藝，或者通過(guò)涂覆工藝或釬焊來(lái)實(shí)現(xiàn)。

第一部分20由具有高導(dǎo)電率和熱導(dǎo)率值的第一導(dǎo)電材料制成，該第一導(dǎo)電材料特別是選自銅、銀、金或它們的合金(例如銅-鈮或銅-銀合金)的金屬或金屬合金，優(yōu)選為銅。特別地，該第一導(dǎo)電材料具有小于10μΩ/cm的電阻率的值和大于110W/(m-K)的熱導(dǎo)率λ的值。

相反，第二部分21由硬度值大于第一導(dǎo)電材料的硬度值的第二導(dǎo)電材料制成。此外，第二導(dǎo)電材料具有比第一導(dǎo)電材料的表面粗糙度值低的表面粗糙度值。特別地，第二導(dǎo)電材料是選自鎳或其合金(例如鎳-錳，鎳-鈷)、或鎢或其合金(例如鎳-鎢或包含鎢的多層材料)、或鈀或其合金(例如鎳-鈀或鈀-鎢)、或銠或其合金中的金屬或金屬合金，優(yōu)選為鎢。特別地，第二導(dǎo)電材料具有大于250Hv(相當(dāng)于2451.75MPa，使用轉(zhuǎn)換公式Hv x 9,807＝MPa)的維氏硬度值，優(yōu)選地具有大于400Hv(等于3922.8MPa)維氏硬度值。

此外，第二導(dǎo)電材料具有小于0.05微米的表面粗糙度Ra值(Ra是實(shí)際表面輪廓相對(duì)于平均線的絕對(duì)值偏差的平均值)。

應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，具有高導(dǎo)電性(即低電阻率)的第一部分20的存在改變了接觸探針11的電性能。

事實(shí)上，例如由銅制成的高導(dǎo)電部分的存在有效實(shí)現(xiàn)了與接觸探針11的第二部分21的電阻串聯(lián)的電阻。換言之，好像接觸探針11是由具有第一部分20的第一導(dǎo)電材料與第二部分21的第二導(dǎo)電材料兩者的平均導(dǎo)電性的材料制成。

因此，以這種方式，與例如完全由鎢制成的傳統(tǒng)探針相比，該接觸探針11能夠承受更高的電流密度，因?yàn)槭┘拥皆摻佑|探針11上的大部分電流被帶到其具有高導(dǎo)電性或低電阻率的第一部分20中。最后，具有高導(dǎo)電性的第一部分20的第一導(dǎo)電材料的存在保證了接觸探針11的更好散熱。

相反，選擇第二部分21的第二導(dǎo)電材料是為了具有與第一導(dǎo)電材料相比更高的硬度值，從而提高(在第二部分21處制得的)接觸尖端11A在被測(cè)器件13的接觸墊13A上的滑動(dòng)。以此方式，可延長(zhǎng)探針的使用壽命，確保探針在大量測(cè)試操作(其中接觸尖端11A按壓接觸被測(cè)器件13的接觸墊13A)，并且還在對(duì)尖端本身所進(jìn)行的通常涉及摩擦布(所謂的清潔“觸摸(touch downs)”)的數(shù)次清潔和再成形操作之后進(jìn)行正確操作。

還應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，在第二部分21中并且由第二高硬度材料制成的接觸探針11的接觸尖端11A在被用于接觸由非常硬的材料(例如銅柱和微銅柱)制成的接觸墊時(shí)，以及在尖端本身在特定摩擦布上進(jìn)行多次清潔“觸摸”之后，也能有利地保持其形狀。

根據(jù)一個(gè)可選實(shí)施例，接觸探針11還可以包括外涂層(未示出)。特別地，該外涂層可以由第三導(dǎo)電材料制成，該第三導(dǎo)電材料的硬度值大于制成第一部分20和第二部分21的第一和第二導(dǎo)電材料的硬度值，并且特別地，其維氏硬度值大于500Hv(相當(dāng)于4903.5MPa)。優(yōu)選地，該第三導(dǎo)電材料為金屬或金屬合金，特別是銠、鉑、或其金屬合金；或鈀或其合金，例如鈀-鈷合金、鈀-鎳合金或甚至鎳-磷合金。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該外涂層由銠制成。

應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，選擇第三導(dǎo)電材料，是為了具有良好的導(dǎo)電性，特別是使電阻率值低于10μΩ/cm，并且為了不使接觸探針測(cè)量的值顯著變差。此外，外涂層允許使接觸探針11(特別是在其接觸尖端11A處)具有甚至更大的外硬度。

實(shí)質(zhì)上，外涂層通常改善了接觸探針11整體的機(jī)械性能。

或者，如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的接觸探針11可以是豎直型的，其被插入到至少一對(duì)板的各自的導(dǎo)向孔并被方便地偏移。

事實(shí)上，在該實(shí)施例下，如關(guān)于已知技術(shù)所述，測(cè)試頭10除了上板或?qū)蚣?2之外還包括下板或?qū)蚣?6，上板或?qū)蚣?2和下板或?qū)蚣?6具有各自的上導(dǎo)向孔12A和下導(dǎo)向孔16A，至少一個(gè)接觸探針11在其中滑動(dòng)。

在該實(shí)施例下，接觸探針11還具有至少一個(gè)適于抵靠被測(cè)器件13的接觸墊13A上的接觸端或尖端11A。

在該實(shí)施例下，接觸探針11具有另一個(gè)接觸尖端，其通常表示為接觸頭并在圖4中標(biāo)示為11B。該接觸頭朝向空間變換器18的多個(gè)接觸墊18A。以類(lèi)似于與被測(cè)器件接觸的方式，通過(guò)將接觸探針11的接觸頭11B壓靠在空間變換器18的接觸墊18A來(lái)確保探針和空間變換器之間的良好電接觸。

如已關(guān)于已知技術(shù)所述，上導(dǎo)向件12和下導(dǎo)向件16通過(guò)空隙15方便地隔開(kāi)，該空隙15允許接觸探針11變形并且確保接觸探針11的接觸尖端和頭部正分別接觸被測(cè)器件13和空間變換器18的接觸墊。顯然，上導(dǎo)向孔12A和下16A導(dǎo)向孔的尺寸應(yīng)當(dāng)做成能夠成允許接觸探針11在其中滑動(dòng)。

此外，接觸探針11具有通過(guò)上導(dǎo)向件12和下導(dǎo)向件16的適當(dāng)偏移而獲得的偏移部19，并且該偏移部19可在測(cè)試頭10操作期間變形，特別是在接觸尖端11A按壓接觸被測(cè)器件13的接觸墊13A以及接觸頭11B按壓接觸空間變換器18的接觸墊18A時(shí)變形。

根據(jù)圖4所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，接觸探針11在該實(shí)施例中包括第一部分20和第二部分21以及另一部分21'。

特別地，第一部分20對(duì)應(yīng)于接觸探針11的縱向軸線的中央布置并且包括偏移部19。而第二部分21和另一部分21'布置在第一中央部分20的相對(duì)兩側(cè)，特別是與接觸探針11的端部對(duì)應(yīng)。更具體地，第二部分21包括接觸探針11的接觸尖端11A，而另一部分21'包括接觸探針11的接觸頭11B。

方便地，這些中央部分20和端部部分21和21'由至少兩種不同的材料制成，并且對(duì)應(yīng)于焊接線22、22'連接在一起以形成接觸探針11。特別地，第一部分20對(duì)應(yīng)于焊接線22連接至第二部分21，第一部分20對(duì)應(yīng)于另一焊接線22'連接至另一部分21'.

應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，借助根據(jù)本發(fā)明的接觸探針11的截面構(gòu)造，只有端部部分接觸設(shè)置在包括接觸探針11的測(cè)試頭的板形導(dǎo)向件中的導(dǎo)向孔。

方便地，還根據(jù)該實(shí)施例，第一部分20由具有高導(dǎo)電率和熱導(dǎo)率值的第一導(dǎo)電材料制成，該第一導(dǎo)電材料可特別是選自銅、銀、金或它們的合金(例如銅-鈮或銅-銀)的金屬或金屬合金，優(yōu)選為銅。特別地，該第一導(dǎo)電材料具有小于10μΩ/cm的電阻率的值和大于110W/(m-K)的熱導(dǎo)率λ的值。

第二部分21和另一部分21'都由硬度值大于第一導(dǎo)電材料的硬度值的第二導(dǎo)電材料制成。此外，第二導(dǎo)電材料也具有比第一導(dǎo)電材料的表面粗糙度值低的表面粗糙度值。特別地，第二導(dǎo)電材料是選自鎳或其合金(例如鎳-錳、鎳-鈷)、或鎢或其合金(諸如鎳-鎢或包含鎢的多層材料)、或鈀或其合金(如鎳-鈀或鈀-鎢)、或銠或其合金的金屬或金屬合金，優(yōu)選為鎢。特別地，第二導(dǎo)電材料具有大于250Hv(相當(dāng)于2451.75MPa)的維氏硬度值，優(yōu)選具有大于350Hv(相當(dāng)于3432.45MPa)的維氏硬度值。此外，第二導(dǎo)電材料具有小于0.05微米的表面粗糙度Ra的值(Ra是實(shí)際表面輪廓相對(duì)于平均線的絕對(duì)值偏差的平均值)。

或者，另一部分21'可由另一導(dǎo)電材料制成，該另一導(dǎo)電材料不同于制作第二部分21的第二導(dǎo)電材料。同樣選擇另一導(dǎo)電材料是為了具有大于第一導(dǎo)電材料的硬度值。此外，該另一導(dǎo)電材料也具有比第一導(dǎo)電材料的表面粗糙度值低的表面粗糙度值。類(lèi)似地，另一導(dǎo)電材料是選自鎳或其合金(諸如鎳-錳、鎳-鈷)、或鎢或其合金(諸如鎳-鎢或包含鎢的多層材料)、或鈀或其合金(例如鎳-鈀或鈀-鎢)、或銠或其合金的金屬或金屬合金，優(yōu)選為鎢，并且具有大于250Hv(相當(dāng)于2451.75MPa)的維氏硬度值，優(yōu)選具有大于400Hv(相當(dāng)于3922.8MPa)的維氏硬度值。此外，該另一導(dǎo)電材料具有小于0.05微米的表面粗糙度Ra的值(Ra是實(shí)際表面輪廓相對(duì)于平均線的絕對(duì)值偏差的平均值)。

按照這種方式，當(dāng)接觸探針11滑動(dòng)地組裝在板形導(dǎo)向件(特別是陶瓷導(dǎo)向件)中的導(dǎo)向孔中時(shí)，探針本身在操作期間不會(huì)發(fā)生摩擦或“劃痕”。

此外，如前所述，由該另一材料制成的接觸尖端11A在被用于接觸由非常硬的材料(例如銅柱和微銅柱)制成的接觸墊時(shí)，以及在尖端本身在特定摩擦布上的多次清潔“觸摸”之后，同樣能有利地保持其形狀。

測(cè)試頭將包括多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的接觸探針11類(lèi)型的探針。特別地，這種測(cè)試頭可包括板狀支撐件(特別是陶瓷支撐件)，該多個(gè)接觸探針在探針頭處固定地連接到該支撐件，而探針尖端從板狀支撐件開(kāi)始自由地伸出，以便緊靠對(duì)應(yīng)的被測(cè)器件的多個(gè)接觸墊，如圖3A和3B所示，附圖中僅示出一個(gè)接觸探針11。

或者，測(cè)試頭可以包括彼此相對(duì)間隔的上導(dǎo)向件和下導(dǎo)向件，以限定空隙，并且該上導(dǎo)向件和下導(dǎo)向件設(shè)置有相應(yīng)的上導(dǎo)向孔和下導(dǎo)向孔，多個(gè)接觸探針在其中滑動(dòng)，如圖4所示，其僅示出一個(gè)接觸探針11。

本發(fā)明還涉及一種用于制造上述類(lèi)型的接觸探針11的方法。

用于制造圖3所示類(lèi)型的接觸探針11的方法，例如特別包括以下步驟：

-制備多材料層壓制品23，該層壓制品通過(guò)將由第一導(dǎo)電材料制成的第一片材24對(duì)應(yīng)于焊接線(soldering string)26焊接到由第二材料制成的第二片材25而獲得；并且

-在多材料層壓制品23中實(shí)現(xiàn)接觸探針11，以在第一片材24中限定接觸探針11的第一部分20和在第二片材25中限定第二部分21，兩個(gè)部分對(duì)應(yīng)于焊接線22連接，該焊接線22是焊接線26的一部分。

同樣在該實(shí)施例中，術(shù)語(yǔ)“焊接”用于指定第一和第二片材之間的固結(jié)以形成多材料層壓制品23，該固結(jié)可以通過(guò)傳統(tǒng)的焊接工藝、或者通過(guò)涂覆工藝或釬焊獲得。

該制造方法還可包括另一層壓步驟，特別是在固結(jié)之后使多材料層壓制品23平整，例如去除多材料層壓制品23本身在焊接后留下的任何表面不均勻物。

此外，在多材料層壓制品23中實(shí)現(xiàn)接觸探針11的步驟可以通過(guò)激光切割、或通過(guò)掩模工藝和隨后的化學(xué)蝕刻來(lái)進(jìn)行，其進(jìn)一步可包括一個(gè)或多個(gè)掩模和蝕刻步驟。

如圖5所示，激光切割操作例如可通過(guò)能夠?qū)⑶懈罴す馐?8引導(dǎo)在多材料層壓制品23上的專(zhuān)用激光設(shè)備27來(lái)執(zhí)行。

以非常類(lèi)似的方式，可以通過(guò)包括以下步驟的方法制造圖4所示類(lèi)型的接觸探針11：

-制備多材料層壓制品23，該層壓制品通過(guò)將由第一導(dǎo)電材料制成的第一片材24對(duì)應(yīng)于焊接線26焊接到由第二材料制成的第二片材25，并且將該第一片材24對(duì)應(yīng)于焊接線26'焊接到由另一材料制成的另一片材25'而獲得；并且

-在多材料層壓制品23中實(shí)現(xiàn)接觸探針11，以在第一片材24中限定接觸探針11的第一部分20和在第二片材25中限定第二部分21以及在另一片材25'中限定另一部分21'，第一部分20和第二部分21對(duì)應(yīng)于焊接線22連接，該焊接線22是焊接線26的一部分，第一部分20和另一部分21'對(duì)應(yīng)于另一焊接線22'連接，該焊接線22'是另一焊接線26'的一部分。

同樣在該實(shí)施例中，術(shù)語(yǔ)“焊接”用于指定第一和第二片材之間的固結(jié)以形成多材料層壓制品23，該固結(jié)也可以通過(guò)傳統(tǒng)的焊接工藝、或者通過(guò)涂覆工藝或釬焊獲得。

該制造方法還可包括另一層壓步驟，特別是在固結(jié)之后使多材料層壓制品23平整，例如去除多材料層壓制品23本身在焊接后留下的任何表面不均勻物。

此外，在多材料層壓制品23中實(shí)現(xiàn)接觸探針11的步驟可通過(guò)激光切割、或通過(guò)掩模工藝和隨后的化學(xué)蝕刻來(lái)進(jìn)行，其進(jìn)一步可包括一個(gè)或多個(gè)掩模和蝕刻步驟。

此外，在該實(shí)施例中，如圖6所示，激光切割操作例如也可通過(guò)能夠?qū)⑶懈罴す馐?8引導(dǎo)在多材料層壓制品23上的專(zhuān)用激光設(shè)備27來(lái)執(zhí)行。

應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，接觸探針11從多材料層壓制品23的實(shí)際切割和分離可以包括切割激光束28對(duì)應(yīng)于接觸探針11的輪廓的多個(gè)通道。

此外，考慮到使用不同的材料來(lái)制造多材料層壓制品23的片材，切割激光束28的通道數(shù)量可根據(jù)所考慮的材料而有所不同，特別是對(duì)于具有更大硬度的材料而言，通道數(shù)量也更多。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，制造方法包括校準(zhǔn)切割激光束28的多個(gè)通道，以便分離在多材料層壓制品23中使用的硬度較大的材料。

總之，有利地根據(jù)本發(fā)明，可獲得具有高導(dǎo)電率部分的接觸探針，其能夠增加探針可以承受的電流密度并且改善散熱性，能夠焊接到對(duì)應(yīng)于被測(cè)器件的接觸墊布置的較高硬度部分，并且能夠改善接觸尖端在接觸墊上的滑動(dòng)并且延長(zhǎng)探針使用壽命，同時(shí)探針部分在導(dǎo)向孔中滑動(dòng)，可避免探針刮傷或探針本身卡住。

此外，接觸探針可以包括具有甚至更高硬度的外涂層，從而能夠總體上提高探針的機(jī)械性能。

此外，由于接觸探針的性能的改進(jìn)(例如通過(guò)高導(dǎo)電層和外涂層的硬度提高的電流能力)，可以減小探針的橫截面并因此也減小探針的長(zhǎng)度，例如與用于類(lèi)似應(yīng)用的已知探針相比減少達(dá)其一半。立即可以清楚探針長(zhǎng)度減小、性能相當(dāng)如何能夠降低RLC寄生效應(yīng)(特別是電感值)，同時(shí)這有利于接觸探針的整體性能，特別是在頻率上。

最后，方便地，根據(jù)本發(fā)明的探針可通過(guò)激光切割由焊接不同材料的片材而獲得的多材料層壓制品并使用多個(gè)通道的切割激光束而制得，該多個(gè)通道基于待切割的材料(特別是在形成多材料層壓制品的材料中具有最高硬度的材料)被校準(zhǔn)。

很明顯，為了滿足特定的要求和規(guī)格，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)上文所述的測(cè)試探針進(jìn)行多種改變和變型，這些改變和變型全部都包括在如所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)。