用于探针卡组件的探针头控制机构的制作方法

专利名称：用于探针卡组件的探针头控制机构的制作方法
用于探针卡组件的探针头控制机构背景技术
探针卡组件是通常用于与测试电子器件的测试器连接的装置，该电子器件一般指 被测器件或DUT。探针卡组件可包括多个接触元件，接触元件具有能与DUT多个端子形成 弹性顺应性(compliant)压力接触的电学和机械特性。探针卡组件也可包括通过一个或多 个通信链路用于与测试器连接的多个连接器。探针卡组件也可以通过一侧连接连接器以及 另一侧连接接触元件的互连结构嵌入。当测试器连接到探针卡组件以及组件的接触元件与 DUT的端子接触时，测试器能向DUT发送测试信号，并从DUT接收结果信号。收到的结果信 号可经过分析以判断是否有DUT存在缺陷。
DUT端子之间的相对位置及其对应的探针卡组件的接触元件会在测试中由于温度 条件而变化。例如，在测试过程中，DUT能够被加热或致冷，这因此改变探针卡组件的一个 或多个元件的温度。DUT的加热和致冷可导致待测试DUT的膨胀或收缩。因为探针卡组件 一般由不同材料的层构成，每一层具有不同的热膨胀系数和不同的热导率，所以沿着这些 层的热梯度会变化，造成这些层膨胀或收缩量不同。因此，贴附到某一层的一些接触元件会 被损坏，或者从其对应的DUT端子移开，从而破坏其间的电接触。
一种解决探针卡组件不期望的热位移的技术注重于控制组成探针卡组件的元件 的材料特性。由于可用的材料特性是离散的，这种技术调节热位移的范围和精度有限。
另一种技术专注于控制探针卡组件的元件的几何形状。因为这种方法抑制了公认 好的元件的设计，所以其将探针卡组件的性能折中处理。
这样，需要解决探针卡的热位移。发明内容
本发明的实施例涉及探针卡组件，包括第一探针头，其具有在各个面上设置的接 触元件，用于与相应电子器件的相应端子形成电接触；第二探针头，其具有在各个面上设置 的接触元件，用于与相应电子器件的相应端子形成电接触；控制机构，耦合到第一和第二探 针头，用于控制使第一和第二探针头在与各个面基本平行的第一方向上的位移比在与各个 面基本正交的第二方向上的位移更大。
本发明实施例还涉及用于探针卡组件的控制机构。该控制机构包括控制件，其具 有一个或多个跨接件，每个跨接件用于越过探针卡组件的两个相邻探针头的边界线延伸， 并用于容纳能够通过跨接件将控制件机械耦合到探针头的耦合件，其中，当控制件耦合到 探针头时，控制件能够控制使探针头在与探针头各个面基本平行的第一方向上的位移比在 与各个表基本正交的第二方向上的位移更大。
本发明的实施例还涉及一种制造电子器件的方法。根据该方法，提供一种探针卡 组件，包括具有在各个面上设置的接触元件的第一探针头；具有在各个面上设置的接触 元件的第二探针头；以及耦合到第一和第二探针头的控制机构，用于控制使第一和第二探 针头在与各个面基本平行的第一方向上的位移比在与各个面基本正交的第二方向上的位 移更大；在第一或第二探针头的各个接触元件与电子器件的端子之间形成电接触；以及通过探针卡组件建立的电通道测试电子器件。


图1示出根据本发明一些实施例的测试系统的侧视图，该测试系统包括通过探针 头控制机构实现的探针卡组件。
图2示出根据本发明一些实施例的探针头控制机构和多个探针头的分解图。
图3部分示出根据本发明一些实施例的机械耦合到探针头的探针头控制机构的 截面图。
图4示出根据本发明一些实施例的与多个探针头机械耦合的探针头控制机构的 顶视图。
图5示出根据本发明一些实施例的探针头控制机构及多个探针头的分解图。
图6示出根据本发明一些实施例的与多个探针头机械耦合的探针头控制机构的 顶视图。
图7示出根据本发明一些实施例的与多个探针头机械耦合的探针头控制机构的 顶视图。
具体实施方式
本说明书描述了本发明的示意性实施例和应用。但是，本发明不限于这些示意性 实施例和应用，也不限于这里示意性实施例和应用所操作或记载的方式。而且，附图可能示 出简化或部分示图，以及为清楚起见，图中元件的尺寸可能经过放大或不按比例绘制。此 外，对于这里使用的术语“上面”和“连结到”，一个对象(如，材料、层、基板等)可以是在另 一个对象“上面”或“连结到”另一个对象，无须考虑一个对象是否直接在另一个对象“上面” 或“连结到”另一个对象，或是否在一个对象和另一个对象间存在一个或多个中间对象。而 且，方向(如，上方、下方、顶部、底部、侧面、上、下、“x”、“y”、“z”等)，如果有，是相对的，只 通过例子用其来便于解释和说明，而不是作为限制。另外，当参考元件的列表(如，元件a， b，c)时，意在包括任何一个通过其自身列举的元件、比所有列举元件少的任意组合，和/或 所有列举元件的组合。
本发明实施例可涉及用于控制探针卡组件中元件移动的控制机构。受控元件可包 括探针头，探头一般是具有从各个面延伸用于与DUT的对应端子形成电接触的接触元件的 基板。控制机构可控制使探针头在与探针头各个表面基本平行的方向上的位移比在与各个 表面基本正交的方向上的位移更大。因此，在一些实施例中，控制机构可缩短探针头的恒温 时间(soak time)，这是关于探针头在与探针头的表面基本平行方向上达到空间稳定性的 时间。在本发明一些实施例中，可将控制机构配置成在与探针头各个表面基本正交的方向 上比与其各个表面基本平行的方向上更具有顺应性。这样，当调节探针头的平面性时，如有 必要控制机构能够在正交方向上挠曲，这从而获得探针头(以及接触元件)理想的平面性。 接触元件具有理想的平面性有利于在接触元件和DUT端子之间建立电接触。在本发明的一 些实施例中，可将控制机构配置成改变探针头的有效热膨胀系数，以控制它的热位移，而不 改变对探针头的已知好的材料选择。因此，可以限制通过向探针卡组件增加控制机构而引 入的设计变数。
图1示出根据本发明一些实施例的测试系统100的侧视图，该测试系统包括通过 探针卡控制机构20实现的探针卡组件1。测试系统100可包括测试器102、多个通信链路 104、探针卡组件1以及用于支撑和移动多个DUT 100的组块(或台架)112。虽然示出有8 个DUT 110，但更多或更少的DUT都可测试。而且，虽然图1中所示的DUT 110是半导体晶 片108的半导体晶粒，但DUT 110也可替换为其他类型的电子器件。DUT 110的例子可包括 任何一种待测试的电子器件，包括但不限于未切割半导体晶片108的一个或多个晶粒(如 图1所示)、从晶片切割的一个或多个半导体晶粒(封装或未封装)、在载体或其他容纳器 中放置的切割后半导体晶粒阵列(封装或未封装)、一个或多个多晶粒电子模块、一个或多 个印刷电路板、或任何其它类型的电子器件。
测试器102可包括配置来控制测试DUT 110的计算机和/或其它电子元件。通信 链路104可提供测试器102和探针卡组件1之间的电通信路径。通信链路104可包括任何 媒介，电、光或任何其它信号可通过其传送。非限制性的例子包括同轴电缆、光纤链路、无线 发送器/接收器、驱动器、接收器等，或其任意组合。测试DUT 110的电源、接地及测试信号 可通过通信链路104以及探针卡组件1从测试器102提供给DUT 110。DUT 110产生的结 果信号可通过探针卡组件1和通信链路104提供给测试器102。
探针卡组件1可包括布线基板2。可在布线基板2的上表面3上设置用于连接到 通信链路104的电连接器11。探针卡组件1还可包括接触元件4，接触元件4可配置为被 按压并由此与DUT 110的端子电接触。探针卡组件1可包括从电连接器11到布线基板2 的下表面5的导电互连结构(未示出)。电连接器11到布线基板2的下表面5的互连结构 (未示出)可包括在布线基板2上和/或内的导电迹线、过孔和/或端子(未示出)。如下 文将详细描述，接触元件4可通过探针头9a和9b (图中仅示出两个，但可有更多)、插入物 10以及布线基板2内的互连结构(未示出)电连接到电连接器11。从而探针卡组件1可 在电连接器11和接触元件4之间提供电通道。进而，探针卡组件1可以提供通信链路104 和DUT 110的端子之间的电接口。
接触元件4可以是任何类型的导电探针，包括但不限于针式探针、扣梁探针、凸块 探针或弹簧探针。接触元件4可以是弹性、导电结构。不考虑探针类型，探针尖端可以是锥 形、锥台、三角形、刀刃形、块形，或适合与DUT端子形成电接触的任何其它形状。
测试系统100可如下测试DUT 110。如图1所示，可将DUT 110放置于能移动的 组块112上，探针卡组件1可连结(如螺栓结合、夹持等)到结合有外壳或其它装置(未示 出)的安装结构114，该外壳或其它装置中放置组块112。如图1所示，组块112可移动DUT 110的端子，使其与接触元件4接触。可选地或作为补充，可移动探针卡组件1以实现DUT 110的端子和接触元件4之间的电接触。测试器102可以产生测试信号，通过通信链路104 和探针卡组件1将该测试信号提供给DUT 110。响应于测试信号DUT 110产生的结果信号 经过探针卡组件1和通信链路被送回测试器102，测试器102能评价结果信号，并判定结果 信号是否如预期，从而判定DUT 110是否通过测试。
布线基板2可包括适合支撑电连接器11并密封其中的互连结构的任何基板。例 如，布线基板2可包括印刷电路板。电连接器11可包括适合与通信链路104电连接的任何 电连接器。例如，电连接器11可包括弹簧针头焊盘、零插入力(ZIF)连接器等。
可配置加强件7来帮助防止移动、变形、弯曲等，这些一般是在测试DUTllO过程中，在与布线基板2的表面3的垂直方向，例如由环境温度、温度梯度、机械负荷等的变化而 产生。加强件7可包括任何刚性结构，例如金属板。
可配置控制机构20控制探针头9a和9b在与其各表面基本平行的方向上的移动。 控制机构20可包括至少一个控制件22和多个耦合元件对，耦合元件M用于将控制件22 机械耦合至探针头9a和％，以及将探针头9a和9b耦合至加强件7。耦合元件M可包括 能将控制件22固定到探针头9a和9b的多个延伸件14。根据本发明的一些实施例，可在延 伸件14外部形成螺纹，从控制件22向上延伸，并与穿过加强件7和布线基板2中的孔(未 示出)从加强件7延伸的螺纹固定件120咬合。耦合件M可包括，例如差动螺钉组件。耦 合元件M足够将控制件22耦合到探针头9a和％。
除了将探针头9a和9b耦合到控制件22和加强件7之外，耦合件M可有其它功 能。例如，可配置耦合件M来选择性调节接触元件4所贴附的探针头9a和9b的各个面的 方位。例如，可将耦合件M配置成向探针头9a和9b上的不同位置选择性施加推力或拉 力，从而选择性地改变探针头9a和9b相对于加强件7和/或布线基板2的平面性(即，方 位)。这种选择性地调整可在探针卡组件的制造或组装过程中或之后进行。因此，无论接触 元件是否与电子器件接触，可保持对调探针平面性的调整。在一些实施例中，控制机构20 更具顺应性的能力，以及在一些例子中，在与探针头表面基本垂直的方向上比在与探针头 平行方向上更具顺应性的能力，能够允许控制探针头9a、9b、9c和9d在平行方向的热位移， 而基本不影响对探针头表面方位的调节能力。
图2示例根据本发明一些实施例的探针头控制机构20和多个探针头9a、9b、9c及 9d的分解图。该图比图1更好地示出四个探针头9a、9b、9c及9d可设置成彼此关于各个 探针头9a、9b、9c及9d的相邻角处的参考点沈对准。在图2所示的本发明实施例中，探针 头9a、9b、9c及9d可配置成相似或相同尺寸的正方形。在本发明的一些其它实施例中，探 针头的数量可以大于或小于四个，而且探针头可以配置成正方形以外的形状，例如三角形、 矩形、平行四边形、正多边形、不规则多边形，以及其它合适形状。
探针头9a、9b、9c及9d可由能够支撑导电结构的刚性材料制成，导电结构嵌入在 刚性材料中或在其上构造而成。这些材料的例子可包括陶瓷、硅及其它合适材料。探针头 9a、9b、9c及9d可具有多个接触元件(未在图中示出)，接触元件从能够与DUT端子(未在 图中示出)形成弹性且顺应性压力接触的底面27a、27b、27c及27d延伸。探针头9a、9b、9c 及9d还可包括从探针头9a、9b、9c及9d的各自顶面^aJ8b、28c及28d延伸的多个螺柱 30。螺柱30可通过例如软钎焊、粘结、硬钎焊、焊接及其它合适方法连结到探针头9a、9b、9c 及9d。可在螺柱30外部形成螺纹以与探针卡组件的其它元件的其它螺纹部匹配。每个探 针头9a、9b、9c及9d的螺柱30的数量可以相同也可不同。在图2所示的本发明实施例中， 每个探针头9a、9b、9c及9d可包括均勻间隔配置在各个表面^aJ8b、28c及28d上对称设 置的9个螺柱30。在本发明的一些实施例中，每个探针头9a、9b、9c及9d的螺柱30的数量 可以大于或小于9个，且可以不对称或不规则地设置螺柱30。
控制机构20可包括控制件22和用于将控制件22机械耦合到探针头9a、9b、9c及 9d的一个或多个耦合件只在图中示出一个作为示例)。在图2所示的本发明实施例中， 控制件22可包括多个臂30a、30b、30c及30d，每个臂在其纵向方向(即，比宽度更长的长度 方向)上，与任意两个相邻探针头9a、9b、9c及9d间的边界线平行延伸。控制件22还可包括多个跨接件32a、32b、32c及32d，每一个跨接件延伸越过任意两个相邻探针头9a、9b、9c 及9d间的边界线。控制件22还可包括与探针头9a、9b、9c及9d的相邻角处的参考点沈对 准连接臂30a、30b、30c及30d的集中器；34。控制件22还可包括在臂30a、30b、30c及30d 的相对于集中器34的末梢处将其连接框架36。框架36可配置成与探针头9a、9b、9c及9d 的至少一边对齐。
为与各种可能的探针头配置相匹配，可对控制件22的形状加以修改。在图2所示 的本发明的实施例中，探针头9a、9b、9c及9d可配置成相似或相同尺寸的正方形。在本发 明的一些其它实施例中，探针头的数量可以大于或小于四，而且探针头可以配置成正方形 以外的形状，例如三角形、矩形、平行四边形、正多边形、不规则多边形，以及其它合适形状。 控制件22可相应地加以配置。
控制件22可具有在跨接件32a、32b、32c及32d以及集中器；34上设置的多个开口 38。每个开口 38可配置成与探针头9a、9b、9c及9d上的各个螺柱30对齐。每个开口 38 的直径可足够大以允许它相应的螺柱30穿过，这样控制件22可以放置在探针头9a、9b、9c 及9d的顶部。
在图2所示的本发明的实施例中，开口 38的数量及螺柱30的数量相同。但是，不 一定总是需要这样。在本发明的一些其它实施例中，开口 38的数量可以比螺柱30的数量 多。可选择性地形成不与任何螺柱匹配的其它开口，以改变控制件36的结构强度和热导率。
在图2所示的本发明实施例中，虽然在图2中为清楚起见仅示出一套，但耦合件 24可包括多套延长件14及垫圈40。每套延长件14及垫圈40可用来将控制件20耦合到 探针头9a、9b、9c及9d。图3中的视图可更好地解释使用延长件14及垫圈40将控制件22 与探针头9a、9b、9c及9d耦合的机构，图3部分示例根据本发明实施例的控制机构20和探 针头9a的截面图。每个延长件14可具有中空部42，其内径与其相应螺柱30的外径匹配， 并且长度比螺柱30的匹配部分更长。延长件14的中空部42可形成螺纹以与螺柱30外部 的螺纹部匹配，这样可以将延长件14螺旋连接到螺柱30上，并将控制件22固定到探针头 9a。垫圈40可放置在延长件14和螺柱30之间，以分散控制件22上的负重。这样，可将控 制件22相对于探针头9a束缚住。
图4示例根据本发明一些实施例的与探针头9a、9b、9c及9d耦合的控制机构20的 顶视图。可将容纳件22配置成在与探针头9a、9b、9c及9d的表面基本平行(如图中的xy 方向所示)方向上比在与探针头9a、9b、9c及9d的表面基本正交的方向上(如图中的ζ方 向所示)更硬。这样，耦合到探针头9a、9b、9c及9d的控制机构20可控制探针头9a、9b、9c 及9d，使得在与它们各个表面基本平行方向上的移动比在与各个表面基本正交方向上探针 头9a、9b、9c及9d的挠曲更大。
对探针头9a、9b、9c及9d的不期望的移动的控制有助于探针卡组件1有效测试 DUT 110。探针头9a、9b、9c及9d的不期望的移动可能是由环境温度、穿过探针卡组件1的 温度梯度以及探针头9a、9b、9c及9d上机械负载的变化所引起。这些位移可明显改变接触 元件4在与探针头9a、9b、9c及9d的表面基本平行方向上的位置，这将由此破坏接触元件4 与它们相应的DUT 110端子间的电接触。因此，探针卡组件1可能在测试DUT时变得无效。
控制机构20可控制在与探针头9a、9b、9c及9d的各个表面基本平行方向上单个探针头9a、9b、9c及9d的位移，以及它们之间的相对位移。例如，控制件22可由热膨胀系 数比探针头9a、9b、9c及9d的热膨胀系数小的材料制成。当环境温度升高时，控制件22， 以及控制机构20作为整体，在与探针头9a、9b、9c及9d的各个表面基本平行方向上比探针 头9a、9b、9c及9d更不容易受热位移的影响，因此在平行方向上将探针头9a、9b、9c及9d 束缚住。在另一个实例中，控制件22可由热膨胀系数比探针头9a、9b、9c及9d的热膨胀系 数大的材料制成。当环境温度升高时，控制件22，以及控制机构20作为整体，在与探针头 9a.9b.9c及9d的各个表面基本平行方向上比探针头9a、9b、9c及9d更容易受热位移的影 响，因此在平行方向上将探针头9a、9b、9c及9d伸长。而且，当环境温度改变时，控制机构 20可使探针头9a、9b、9c及9d的质心的中心相对于质心基本固定。通过将探针头9a、9b、 9c及9d连接起来，控制机构20能够将探针头9a、9b、9c及9d在与其各个表面基本平行的 方向上的单个位移结合在一起，从而使探针头9a、9b、9c及9d以一致方式移动。
当使用装备有控制机构20的探针卡组件1测试DUT时，与无控制机构20或等同替 代物的探针头相比，探针头9a、9b、9c及9d达到空间稳定的恒温时间能得以缩短。改变控 制机构20的配置和特性，例如热膨胀系数，可调节恒温时间，以满足测试条件的不同需求。
缩短探针卡组件恒温时间的一个好处是可以提高DUT的吞吐量。在探针卡组件的 安装、晶片交换、以及探针卡组件的批次更换和维护时，必须重校准测试温度。在测试温度 重校准过程中，探针卡组件达到空间稳定所需要的恒温时间总共可能达到每天损失几百个 生产小时。因此，探针卡组件的恒温时间越短，DUT的吞吐量越高。
延长件14和螺柱30可机械耦合到探针卡组件1的元件，以允许调整探针头9a、 9b、9c及9d的平面性，无论接触元件是否与DUT接触均可保持这种调整。如图1所示，延长 件14可通过它们各自的螺纹固定件120耦合到加强件7。虽然未在图1探针卡组件1的侧 视图中示出，螺柱30也可通过例如螺纹固定件120的器件耦合到加强件7。通过调节螺纹 固定件120，可以改变螺柱30连结到各个探针头9a、9b、9c及9d的每一点处与加强件7之 间的距离。根据图4所示的本发明实施例，由于每个探针头9a、9b、9c及9d上有9个连结 点，所以通过调整各个螺纹固定件120，可以调节探针头相对于加强件7的平面性。
控制机构20有助于对探针头9a、9b、9c及9d平面性的调节。将控制件22配置成 在与探针头9a、9b、9c及9d的各个面基本平行的方向上比在与其基本正交的方向上更硬， 这样，当调整探针头9a、9b、9c及9d的平面性时，控制件22可根据需要在正交方向上弯曲。 而且，控制机构20能够减小由通过探针头9a、9b、9c及9d在与其各个面基本平行方向上的 位移所引起的剪力而耦合的延长件120所产生的弯曲力矩。这利于保持探针头9a、9b、9c 及9d的表面平坦。
对于有效测试DUT的探针卡组件1来说，将探针头9a、9b、9c及9d保持在理想的 平面性很重要。如上所述，需要对探针卡组件1的接触元件4精确定位，以使得与DUT的端 子形成需要的电接触。探针头9a、9b、9c及9d应该以这样的方式保持平坦，即接触元件4 的顶端形成与包含DUT 110的半导体晶片108表面的匹配面。在某些情形下，半导体晶片 108的表面不平坦，则可将接触元件4的顶端配置成与半导体晶片108的轮廓以非平面方式 匹配。在本发明的一些实施例中，每一单个的接触元件4可具有顺应性特性，使得在接触元 件4的顶端与半导体晶片108的表面匹配时，可提供需要的由例如晶片、接触元件或其它制 造容差变化所引起的设计容差，以及在一些例子中，在触头弹性范围内、在垂直方向提供有限的热位移，但仍保持与DUT的电及压力接触。因为控制机构20利于调节探针头9a、9b、9c 及9d的平面性，所以在测试DUT 110时它能提高探针卡组件1的效率。
此外，在设计和制造平面性调节机构时，控制机构20可简化结构和配置。通常，平 面性调节机构不仅需要调节探针头的平面性，还要调节它们的横向位移。在本发明的实施 例中，由于控制机构20提供控制探针头9a、9b、9c及9d在与其各个表面基本平行方向上移 动的功能，可将平面性调节机构的结构和配置设计成无需横向控制功能，所以简化了它们 的制造。
控制机构20还可允许将探针头9a、9b、9c及9d独立组装到控制件22。此特征能 够简化对探针头9a、9b、9c及9d的维修和更换，这意味着节约时间及提高DUT的吞吐量。 例如，可通过拆下延长件14现场移除控制件22，这样可以用替代探针头更换有缺陷的探针 头。在一些实施例中，还可通过松紧器件14来现场调节延长件14向控制件22施加的力。 这会使探针卡组件1的停机时间更短。
图5示例根据本发明一些实施例的控制机构40及多个探针头42a、42b、42c及42d 的分解图。探针头42a、42b、42c及42d可设置成彼此关于各个探针头的相邻中心角处的参 考点44对准。在图4所示的本发明实施例中，探针头42a、42b、42c及42d可配置成相似或 相同尺寸的五边形。探针头42a、42b、42c及42d可由能够保持足够平面性以及支撑嵌入其 中或在其上构造的导电结构的材料制成。这些材料的例子可包括陶瓷、硅及其它合适材料。 探针头42a、42b、42c及42d可具有多个接触元件(未在图中示出)。探针头42a、42b、42c 及42d还可包括从其各自顶面延伸的多个螺柱46，用于将探针头42a、42b、42c及42d耦合 到探针卡组件的其他元件，例如加强件。螺柱46可通过例如软钎焊、粘结、硬钎焊、焊接及 其它合适方法连结到探针头42a、42b、42c及42d。可在螺柱46外部形成螺纹以与其它元件 的其它螺纹部匹配。每个探针头42a、42b、42c及42d的螺柱46的数量可以相同也可不同。
控制机构40可包括控制件48和用于将控制件48机械耦合到探针头42a、42b、42c 及42d的多个耦合件50。控制件48可包括多个臂52a、52b、52c及52d，每个臂在其纵向方 向上以与任意两个相邻探针头42a、42b、42c及42d间的边界线平行地延伸。控制件48还 可包括多个跨接件Ma、Mb、5k及Md，每一个跨接件延伸越过任意两个相邻探针头42a、 42b、42c及42d间的边界线。控制件48还可包括与探针头42a、42b、42c及42d的相邻角处 的参考点对准连接臂30a、30b、30c及30d的集中器56。集中器56可在中心具有开口 53， 用于调节控制件48的结构强度。例如，增大开口 53的尺寸能使控制件48在与探针头42a、 42b,42c及42d的表面正交的方向上更具顺应性。
控制件48可具有在跨接件52a、52b、52c及52d以及集中器56上设置的多个开口 58。每个开口 58可配置成与探针头42a、42b、42c及42d上的各个螺柱46对齐。每个开口 58的直径可足够大以允许它相应的螺柱46穿过，这样控制件48可以放置在探针头42a、 42b,42c及42d的顶部，但不是大得使探针头42a、42b、42c及42d能够相对控制件48略微移动。
在图5所示的本发明实施例中，开口 58的数量和螺柱46的数量相同。但是，不一 定总是需要这样。在本发明的一些实施例中，开口 58的数量可以比螺柱46的数量多。可 选择性地形成不与任何螺柱匹配的其它开口，以改变控制件48的结构强度和热导率。
耦合件50可包括多套延长件60及垫圈62。每套延长件60及垫圈62可用来将控制件48耦合到探针头42a、42b、42c及42d。使用延长件60及垫圈62将控制件48与探针 头42a、42b、42c及42d耦合的机构与上文参考图3所描述的类似。
图6示例根据本发明一些实施例的与探针头42a、42b、42c及42d耦合的控制机构 40的顶视图。如以上所述，控制机构40能够控制使探针头42a、42b、42c及42d在与其各个 面基本平行方向上的位移比与各个面基本正交方向上的挠曲大。还可将控制机构40配置 成在探针头42a、42b、42c及42d的表面基本平行的方向上比探针头42a、42b、42c及42d更 不容易受热位移的影响。如上所述，控制机构40能够缩短探针头42a、42b、42c及42d在与 它们的各个表面基本平行的方向上的恒温时间，利于调节它们的平面性，简化平面性调节 机构的配置和制造，以及允许探针头的独立组装。
图7示例根据本发明实施例的与探针头72a、72b、72c及72d耦合的控制机构70的 顶视图。某种意义上，控制机构70可以与以上描述的控制机构类似，例如，它也包括将一个 或多个控制件76耦合至探针头72a、72b、72c及72d的一个或多个耦合件74。某种意义上， 控制机构70可以与以上描述的控制机构不同，例如，控制件76可包含在越过两个相邻探针 头72a、72b、72c及72d间边界线的多个分离的跨接件内。如上所述，控制机构70能够控制 使探针头72a、72b、72c及72d在与其各个面基本平行方向上的位移比与该方向基本正交方 向上的挠曲大。还可将控制机构70配置成在探针头72a、72b、72c及72d的表面基本平行 的方向上比探针头72a、72b、72c及72d更不容易受热膨胀的影响。在一些实施例中，可以 选择单块控制件76的不同材料，当探针卡组件1存在不均勻热场时，以允许探针头质心的 均勻移动。如上所述，控制机构能够缩短探针头72a、72b、72c及72d在与探针头的表面基 本平行的方向上的恒温时间，利于调节它们的平面性，简化平面性调节机构的配置和制造， 以及允许探针头的独立组装。
在本发明的一些实施例中，控制件76可以是有源元件，如致动器，它能够将探针 头72a、72b、72c及72推和拉到它们的各个位置，并且一旦探针头72a、72b、72c及72定位 后，能在与这些探针头的表面基本平行方向上控制它们。在探针卡组件中可装配一个或多 个传感器(未在图中示出)，以决定探针头72a、72b、72c及72的位置。在探针卡组件中可装 配一个或多个控制器(未在图中示出)，响应来自传感器的指示探针头72a、72b、72c及72 位置的反馈信号，以控制致动器。如上所述，有源元件可控制探针头72a、72b、72c及72，使 得它们在与其各个表面基本平行方向上的移动比在与各个表面基本正交方向上的移动的 挠曲更大。还可将它们配置成在探针头72a、72b、72c及72d的表面基本平行的方向上比探 针头72a、72b、72c及72d更不容易受热位移的影响。如上所述，它们能够缩短探针头72a、 72b、72c及72d在与探针头的表面基本平行的方向上的恒温时间，利于调节它们的平面性， 简化平面性调节机构的配置和制造，以及允许探针头的独立组装。
应注意的是，虽然图2-7中所示例的耦合件包括延长件及垫圈，但它可用其它各 种配置设计。例如，垫圈可以是可选配件。在本发明的一些实施例中，可将耦合件配置成通 过各种机构把控制件耦合到探针头。例如，耦合件可以是通过摩擦力将控制件耦合到探针 头的离合器。也可用压力配合机构来将控制件耦合到探针头。在本发明的其它实施例中， 销、铆钉、夹、键槽内的锁、磁铁、粘合剂、软钎焊、硬钎焊、焊接、其它合适装置以及它们的组 合，可用来将控制件耦合到探针头。耦合机构将控制件耦合到探针头已经足够。
虽然在说明书中描述了本发明的具体实施例和应用，但这并未意在将本发明限制于这些示意性实施例和应用，或限制于这里这些示意性实施例和应用操作及描述的方式。 任何能够以以上描述方式控制探针头移动的等同结构都落入本发明的精神和范围。例如， 控制件可为多种具体形式和/或多块，以及是无源或有源元件。耦合件可以是以上描述的 用于将控制件耦合之探针头的任何机构或其等同物。
权利要求
1.一种探针卡组件包括第一探针头，其具有在各个面上设置的接触元件，用于与相应电子器件的相应端子形 成电接触；第二探针头，其具有在各个面上设置的接触元件，用于与相应电子器件的相应端子形 成电接触；以及控制机构，耦合到第一和第二探针头，用于控制使第一和第二探针头在与各个面基本 平行的第一方向上的位移比在与各个面基本正交的第二方向上的位移更大。
2.根据权利要求1所述的探针卡组件，还包括第三探针头，其具有在各个面上设置的接触元件，用于与相应电子器件的相应端子形 成电接触；第四探针头，其具有在各个面上设置的接触元件，用于与相应电子器件的相应端子形 成电接触，其中，随着环境温度变化，第一、第二、第三和第四探针头的质心的各个中心相对于所 述质心保持基本稳定。
3.根据权利要求1所述的探针卡组件，其中，束缚机构在第二方向比在第一方向更具 有顺应性，以允许调节第一和第二探针头的平面性，并且无论接触元件是否与电子器件接 触，都保持所述调整。
4.根据权利要求1所述的探针卡组件，其中，控制机构包括控制件，以及将控制件耦合 到第一和第二探针头的耦合件。
5.根据权利要求4所述的探针卡组件，其中，控制件包括一个或多个臂，每个臂在其纵 向方向上与第一和第二探针头的边界线平行地延伸。
6.根据权利要求4所述的探针卡组件，其中，控制件包括一个或多个跨接件，每一个跨 接件越过第一和第二探针头的边界线延伸。
7.根据权利要求6所述的探针卡组件，其中，控制件包括连接所述臂的集中器。
8.根据权利要求7所述的探针卡组件，其中，控制件包括在臂相对于集中器的远端处 连接臂的框架。
9.根据权利要求4所述的探针卡组件，其中，耦合件包括至少一个延长件，使得延长件 被用于相对于第一和第二探针头限制控制件。
10.根据权利要求9所述的探针卡组件，其中，延伸件用于机械耦合到除了第一探针头 和第二探针头之外的探针卡组件的元件，所述元件在第一方向上比在第二方向上具有更少 的顺应性。
11.根据权利要求1所述的探针卡组件，其中，控制机构包括能够主动控制第一和第二 探针头的致动器。
12.根据权利要求11所述的探针卡组件，其中，控制机构包括传感器，用于检测第一和 第二探针头各个位置并产生指示位置的反馈信号以控制致动器。
13.一种用于探针卡组件的控制机构，包括控制件，其具有一个或多个跨接件，每个跨接件用于越过探针卡组件的两个相邻探针 头的边界线延伸，并用于容纳能够通过跨接件将控制件机械耦合到探针头的耦合件，其中，当控制件耦合到探针头时，控制件能够控制使探针头在与探针头各个面基本平行的第一方向上的位移比在与各个表基本正交的第二方向上的位移更大。
14.根据权利要求13所述的控制机构，其在第二方向上比在第一方向上更具有顺应 性，以允许调节探针头的平面性。
15.根据权利要求13所述的控制机构，其中，控制件包括一个或多个臂，每个臂在其纵 向方向上与探针头的边界线平行延伸。
16.根据权利要求15所述的控制机构，其中，控制件包括连接所述臂的集中器。
17.根据权利要求16所述的控制机构，其中，控制件包括框架，在臂相对于集中器的远 端处连接臂。
18.一种制作电子器件的方法，包括 提供探针卡组件，该探针卡组件包括具有在各个面上设置的接触元件的第一探针头； 具有在各个面上设置的接触元件的第二探针头；以及耦合到第一和第二探针头的控制机构，用于控制使第一和第二探针头在与各个面基本 平行的第一方向上的位移比在与各个面基本正交的第二方向上的位移更大；在第一或第二探针头的各个接触元件与电子器件的端子之间形成电接触；以及 通过探针卡组件建立的电通道测试电子器件。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括 调整第一和第二探针头中至少一个的平面性。
全文摘要
本发明涉及用于探针卡组件的探针头控制机构。探针卡组件包括第一探针头，具有在各个面上设置的接触元件，用于与相应电子器件的相应端子形成电接触；第二探针头，具有在各个面上设置的接触元件，用于与相应电子器件的相应端子形成电接触，以及控制机构，耦合到第一和第二探针头，用于控制使第一和第二探针头在与它们各个表面基本平行的第一方向上的位移比在与各个表面基本正交的第二方向上的位移更大。
文档编号G01R1/073GK102033143SQ200910221459
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者凯文·Y.·安村, 安德鲁·W.·麦克法兰, 小詹姆斯·M.·波特, 布兰登·利夫 申请人:佛姆法克特股份有限公司