CN100387994C - 探头卡 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种拱型探头以及使用其的探头卡，即使使探头小型化该探头也能经受由过压引起的负荷。拱型探头200具有包括在其一端处由基板100支撑的第一四分之一圆弧部分210和连接到第一四分之一圆弧部分210的一端连接、向基板延伸并稍短于该第一四分之一圆弧部分221的第二四分之一圆弧部分220的形状。拱型探头200的顶部用于与半导体晶片B的电极接触的接触表面。

Description

探头卡
技术领域
本发明涉及测量对象的电气特性的测量中使用的探头，以及使用其的探头卡。
背景技术
可以获得具有与测量对象的电极接触的针状探头以及其上设置探头的基板的这种探头卡，其中探头与电极接触，此后向它们加压(过压)，从而确保探头的预定接触压力，同时另一方面，使得探头在电极的表面上横向滑动(引起擦磨产生)，从而实现探头和电极之间的导电(参见专利文献1)。
专利文献1是JP-A No.2001-41978。
在探头卡中，近些年在其集成电路中测量对象的复杂性有所提升(其电极的间距变窄)，随之而来的是探头被小型化以及必需将探头设置在基板上的窄间距处。
发明内容
但是，如果使针状探头小型化，探针就不能经受由于过压引起的负荷并断裂。这使得测量对象的集成电路中复杂性的进步很困难。
根据这种情况产生本发明，且本发明的目的在于提供一种拱型探头以及使用其的探头卡，即使探头被小型化它也能经受过压引起的负荷。
为了解决以上问题，本发明的拱型探头是半圆弧形状的探头，它形成与探头卡的基板表面上并通过该探头卡的基板表面在其一端处被支撑，它具有在其一端处由基板支撑的第一四分之一圆弧部分以及连接到第一四分之一圆弧部分的另一端并稍短于该第一四分之一圆弧部分的第二四分之一圆弧部分，其中位于探头的差不多中间处的探头顶部用作与测量对象的电极接触的接触表面。
期望在探头的顶部处提供突起的接触端子。探头的第二四分之一圆弧部分的远端部分可以是球形的。代替球形的远端部分，可以向第二四分之一圆弧部分的远端部分的远端表面应用涂层。可以将提高杨氏模量所必需的材料结合入探头中。
本发明的探头卡是这样一种探头卡，它是测量对象测量仪器的检测部分，具有安装到仪器的探测器上的基板和形成于基板表面上的拱型探头。
可以将涂层应用于第二四分之一圆弧部分的一部分远端表面上，该部分与基板表面接触并在其之上。
弹性高于拱型探头的加强部件可以与拱型探头整体地沿长度方向设置于与基板相对的其表面上。或者，弹性高于拱型探头的加强部件可以设置于基板和离开拱型探头顶部的拱型探头的另一侧上的拱型探头表面之间。
相应地，根据本发明的第一方面，提供一种探头卡，包括：一基板；和一作为部件成半圆弧形状的探头，所述探头形成于基板表面上并在其一端处由该基板表面支撑，且所述探头具有一位于探头中心的顶部，该顶部作为用来和测量对象的电极相接触的接触表面，其中，该探头具有在其一端处由基板支撑的第一四分之一圆弧部分以及连接到第一四分之一圆弧部分的另一端并短于该第一四分之一圆弧部分的第二四分之一圆弧部分，且探头的顶部被用作与测量对象的电极相接触并且弹性地被变形，从而所述第二四分之一圆弧部分的末端被用作与所述的基板和边缘相接触。在采用上述拱型探头的情况下，使得以圆弧形状形成的探头顶部与测量对象的电极接触，此后实现过压，从而探头弹性变形，与其平行，第二四分之一圆弧部分的远端部分与基板的表面接触且在这种状态下，在基板表面上横向移动(即滑动)；因此，分散了过压引起的负荷。因此，不存在探头断裂的机会，而这正是常规实例中会产生的。由于第二四分之一圆弧部分的远端部分与基板接触，还可以确保实现探头和电极之间导电所必需的预定接触压力以及通过在基板表面上滑动第二四分之一圆弧的远端部分并使该远端部分与基板接触以使探头的顶部在测量对象的电极上滑动，这还可以确保预定的擦磨距离。结果，可以使拱型探头小型化，从而适合于具有集成电路中先进的复杂性的测量对象。
在采用关于本发明第二方面的拱型探头的情况下，与测量对象的电极接触的接触端子设置于探头的顶部；因此，确信地确保与电极的接触。
在采用关于本发明第三方面的拱型探头的情况下，探头的第二四分之一圆弧部分的远端是球形的；因此，降低了探头的第二四分之一圆弧部分的远端和基板之间的摩擦系数。结果，第二四分之一圆弧部分的远端部分方便地在与基板表面接触的情况下横向滑动，因此更好地分散由过压引起的负荷。
在采用关于本发明第四方面的拱型探头的情况下，将涂层应用于第二四分之一圆弧部分的远端部分的远端表面上；因此，产生探头的第二四分之一圆弧部分和远端部分和基板之间的摩擦系数的减小；因此，可以获得与权利要求3的效果相类似的效果。
在采用关于本发明第五方面的拱型探头的情况下，将提高杨氏模量所必需的材料结合入探头中，所述材料选自由镍钴合金、锰、钨和铼钨合金构成的组；因此改善了探头的强度。因此，可能使拱型探头小型化。
在采用关于本发明第六方面的拱型探头的情况下，将涂层应用于与第二四分之一圆弧部分的远端表面相接触的基板的一部分表面上；因此，能降低基板和探头之间的摩擦系数。结果，第二四分之一圆弧部分的远端部分在与基板表面相接触的情况下方便地横向滑动，因此能更好地分散由过压引起的负荷。
在采用关于本发明第七方面的拱型探头的情况下，沿长度方向在与基板相对的其表面上与拱型探头整体地提供弹性高于拱型探头的加强部件；因此，即使使探头小型化，也没有断裂探头的机会(这是常规实例中产生的)。
在采用关于本发明第八方面的拱型探头的情况下，弹性高于拱型探头的加强部件设置于基板和在离开其顶部的另一侧上的拱型探头表面之间；因此，能更好地分散由于过压引起的负荷。因此，即使使探头小型化也没有探头断裂的机会(这是常规实例中产生的)。
附图说明
图1是使用与本发明实施例有关的拱型探头的探头卡的模型剖视图。
图2是示出探头卡的使用状态的模型剖视图。
图3是探头卡的拱型探头的第二四分之一圆弧部分的模型示图，其中第二四分之一圆弧部分的远端部分是球形的。
图4是用于描述探头卡的拱型探头的加强部件的模型示图，该部件与拱型探头不同。
标号说明
A：探头卡
100：基板
200：探头
210：第一四分之一圆弧部分
220：第二四分之一圆弧部分
300：加强部件
B：测量对象
10：电极
具体实施方式
以下将使用关于本发明实施例的拱型探头给出探头卡的描述。图1是使用与本发明实施例有关的拱型探头的探头卡的模型剖视图，图2是示出探头卡的使用状态的模型剖视图，图3是探头卡的拱型探头的第二四分之一圆弧部分的模型图，该第二四分之一圆弧部分的远端部分是球形的，以及图4是描述探头卡的拱型探头的加强部件的模型图，该部件与拱型探头不同。
图1所示的探头卡A是用于测量对象B的测量仪器(未示出)的检测部分并具有由测量仪器的探测器保持的基板100，从而被设置成与测量对象B相对且多个拱型探头200形成于基板100的表面上。以下将给出其构成的详细描述：
在将保护层涂覆到基板表面上以便在该保护层上形成图案并将其表面镀成与图案一致的过程中，拱型探头200以半圆弧的形状与其表面整体地形成于基板100的表面上，且重复该过程。拱型探头200的间距与测量对象B的电极10的间距相同，从而拱型探头200可以与测量对象B的相应电极10接触，在这种情况中，该间距被设定为25μm。
拱型探头200具有包括通过基板100在其一端处被支撑的第一四分之一圆弧部分210和连接到第一四分之一圆弧部分210的另一端、向基板100延伸并稍短于该第一四分之一圆弧部分221的第二四分之一圆弧部分220的形状。这样，第二四分之一圆弧部分220的远端部分221与基板100相对。作为与测量对象B的电极接触的突起的接触端子230被设置在拱型探头200的顶部。
例如，PCB等可用作基板100。印刷线路(未示出)形成于基板表面上。外部电极(未示出)设置于基板100上其边缘部分处。外部电极通过印刷线路电气连接到第一四分之一圆弧部分210的一端。
加强部件300是弹性高于拱型探头200的弹性树脂，它被设置于基板100和离开其顶部的其另一侧上的拱型探头表面之间的间隙中，其中探头与测量对象B的电极10(例如弹性体等)接触。在拱型探头200的制造过程中，加强部件300被放入间隙中。
如上所述，具有这种结构的探头卡A被安装在测量仪器的探测器上并用于弹性对象B的电气特性的测量。以下将给出其使用方法的详细信息。应注意，测量仪器的测试器和探头卡A通过外部电极相互电连接。
激活探测器的驱动装置，以使基板100和测量对象B相对地相互靠近地移动。这种移动使得拱型探头200的接触端子230和测量对象10的相应电极10相互接触。此后，基板100和测量对象B移动地相互更加靠近，从而将接触端子230压向测量对象B的相应电极10(即，过压)。
此时，拱型探头200弹性变形，同时，如图2所示，第二四分之一圆弧部分220的远端部分221与基板100的表面接触，此后其远端部分在基板100的表面上移动(沿图1的箭头方向)。加强部件300弹性变形并吸收通过过压施加到拱型探头200上的负荷。
在采用这种探头卡A的情况中，拱型探头200弹性变形，同时，第二四分之一圆弧部分220的远端部分221与基板100的表面接触，此后使得远端部分221在基板100的表面上移动，从而使得由施加到拱型探头200上的过压引起的负荷被分散。由于第二四分之一圆弧部分220的远端部分221与基板100的接触，还可能确保拱型探头200和相应电极10之间导电所需的预定接触压力以及预定的擦磨距离(即，第二四分之一圆弧部分220的远端部分221在测量对象B的电极10的表面上滑动的距离)，因为由于拱型探头200的弹性变形接触端子230在电极10上滑动。
可以对拱型探头200进行任何设计变化而不引起任何问题，只要它是半圆弧形状的探头，形成于探头卡的基板100的表面上并在探头的一端处由该表面支撑，该探头具有在一端处由基板100支撑的第一四分之一圆弧部分210和连接到第一四分之一圆弧部分210的另一端并稍短于该第一四分之一圆弧部分210的第二四分之一圆弧部分220，其中差不多位于探头中心的探头200的顶部用作与测量对象B的电极10接触的接触表面。
拱型探头200的第二四分之一圆弧部分220的远端部分221成形为图3所示的球形，从而减小了远端部分221和基板100的表面之间的摩擦系数。由于采用了球形形状的远端部分，远端部分221方便地在基板100的表面上滑动；因此，能改善由过压引起的负荷的分散。
远端部分221的远端表面可以涂覆有减小基板表面和远端部分221的远端表面之间的摩擦系数所必需的材料，例如Teflon(注册商标)、乙烯等，代替采用第二四分之一圆弧部分220的球形形状的端部221。
为了增加拱型探头200的强度，拱型探头200可以被制成为包括提高杨氏模量所必需的材料，例如镍钴合金、锰、钨、铼钨合金等等。应注意，不必在拱型探头200的顶部处提供接触端子230。
可以采用任何部件作为基板100，只要它是可以形成如上所述的拱型探头200并允许设计上的任何变化的板。例如，如图1中的虚线所示，可以用减小基板100的表面和第二四分之一圆弧部分220的远端部分221的远端表面之间的摩擦系数所必需的材料(例如Teflon(注册商标)、乙烯等)将涂层应用于与第二四分之一圆弧部分220的远端部分221相对的基板100的一部分表面上。应注意，例如，也可以使用片部件代替基板100。
可以以如下的方式获得加强部件300：在图4所示的制造过程中，将弹性高于探头220的诸如铝的加强部件与拱型探头整体地沿长度方向形成于其背面上，从而以多层结构形成拱型探头200用于加强。应注意，无需说明的是，不必一定要提供加强部件300。

Claims (8)

1.一种探头卡，包括：
一基板；和
一作为部件成半圆弧形状的探头，所述探头形成于基板表面上并在其一端处由该基板表面支撑，且所述探头具有一位于探头中心的顶部，该顶部作为用来和测量对象的电极相接触的接触表面，其中，
该探头具有在其一端处由基板支撑的第一四分之一圆弧部分以及连接到第一四分之一圆弧部分的另一端并短于该第一四分之一圆弧部分的第二四分之一圆弧部分，且探头的顶部被用作与测量对象的电极相接触并且弹性地被变形，从而所述第二四分之一圆弧部分的末端被用作与所述的基板和边缘相接触。
2.如权利要求1所述的探头卡，其特征在于，突出的接触端子设置于所述探头的顶部处。
3.如权利要求1所述的探头卡，其特征在于，所述探头的第二四分之一圆弧部分的远端部分是球形的。
4.如权利要求1所述的探头卡，其特征在于，将涂层应用于第二四分之一圆弧部分的远端部分的远端表面上。
5.如权利要求1所述的探头卡，其特征在于，将提高杨氏模量所必需的材料结合进所述探头，且所述材料选自由镍钴合金、锰、钨和铼钨合金构成的组。
6.如权利要求1至5中任一所述的探头卡，其特征在于，将涂层施涂于与所述第二四分之一圆弧部分的远端表面接触的基板的一部分表面上。
7.如权利要求1至5中任一所述的探头卡，其特征在于，弹性高于探头的加强部件与探头整体地沿长度方向设置在探头的面向基板的表面上。
8.如权利要求1至5中任一所述的探头卡，其特征在于，弹性高于探头的加强部件设置于基板和离开其顶部的其另一侧上的探头表面之间。
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