CN104977440B - 测试探针和制造测试探针的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测试探针和制造测试探针的方法。提供了一种用于测试芯片封装的测试探针，其中测试探针包括包含传导材料的测试探针主体；以及布置在测试探针主体的末端上并且包括碳纳米管的探针端部。

Description

测试探针和制造测试探针的方法

技术领域

各种实施例涉及测试探针和制造测试探针的方法。

背景技术

典型的现代电路板或IC封装趋向于包括各种组件。例如，大多数电路板或IC封装可以包括在封装的两侧上具有一组引线、管脚、垫或插针的一个或多个集成电路。还存在许多圆形或不规则成形的器件，诸如陶瓷电阻器、电容器和通孔插针。诸如以上描述的那些之类的IC封装组件通常需要被监视或通过诸如示波器和其他测量、监视、诊断和信号处理仪器之类的测试仪器测试。

一般而言，测试探针用于测试型测试以便提供IC封装组件与测试仪器之间的电气连接。随着技术的进步和发展，集成电路在尺寸方面有所减小，这导致IC封装的相邻引线或插针之间更加细小的间距。为了仍旧使得能够实现IC封装的测试，在尺寸方面减小测试探针，即在尺寸方面缩小测试探针端部。

本领域中已知的典型测试探针在图2中示出。具体地，图2示出包括柱形探针主体201和与探针主体一体化形成的探针端部202的测试探针200。探针端部包括锥形或尖端末端，使得有待测试的IC封装的接触引线或插针的区域尺寸减小。端部末端充当到IC封装的引线或垫的电流传导路径。然而，在高电流的情况下，例如在测试功率封装或功率模块时，测试探针的端部末端的小尺寸可能导致测试探针端部的熔化。

发明内容

因此，可能存在对于提供探针端部和制造所述探针端部的方法的需要，其中探针端部具有高传导率和/或高温度稳定性。

各种实施例提供了一种用于测试芯片封装的测试探针，其中测试探针包括包含传导材料的测试探针主体；以及布置在测试探针主体的末端上并且包括碳纳米管的探针端部。

另外，各种实施例提供了一种用于测试芯片封装的测试探针，其中测试探针包括测试探针主体；以及包括碳纳米管束的探针端部。

而且，各种实施例提供了一种制造测试探针的方法，其中方法包括提供包含传导材料的测试探针主体；以及在测试探针主体的末端处布置多个碳纳米管。

附图说明

在附图中，贯穿不同视图，相同的附图标记一般是指相同的部分。附图不一定是按比例的，而是一般将重点放在图示本发明的原理上。在以下描述中，参考以下附图描述各种实施例，其中：

图1A至1F示出根据示例性实施例的测试探针的横截面视图；

图2示意性地示出常见测试探针。

具体实施方式

在下文中，将解释测试探针和制造测试探针的方法的另外的示例性实施例。应当指出的是，在一个特定示例性实施例的上下文中描述的特定特征的描述也可以与其他示例性实施例组合。

词语“示例性”在本文中用于意指“充当示例、实例或说明”。在本文中被描述为“示例性”的任何实施例或设计不一定被解释为比其他实施例或设计优选或有利。

各种示例性实施例提供了一种用于测试芯片或IC封装的测试探针，其中测试探针包括测试探针主体和包含多壁碳纳米管（MWCNT）的高密度束或丛（或者由其构成）的探针端部。特别地，碳纳米管可以形成垂直排列的碳纳米管高密度束或丛。

特别地，探针端部可以包括碳纳米管（CNT）或由碳纳米管构成，例如CNT的高密度束或丛。例如，CNT可以布置在测试探针主体的末端处，例如端面。测试探针主体可以是柱形测试探针主体。术语“柱形”应当以宽泛的含义来解释，即不限于具有圆形或椭圆形底面的主体，而是还涵盖包括矩形、多边形或甚至不规则成形的底面的柱体。测试探针主体可以包括或者可以具有纵轴。应当指出的是，传导材料可以是热传导和/或电传导材料。

根据本申请，术语“热传导材料”可以具体地指代具有给定阈值以上的热传导率的材料，其中阈值可以取决于应用。例如，给定阈值可以是100 W/(m▪K)，特别地200 W/(m▪K)，更特别地250 W/(m▪K)，甚至更特别地300 W/(m▪K)（对应于例如典型的铜合金），或者甚至500 W/(m▪K)。

根据本申请，术语“电传导材料”可以具体地指代具有给定阈值以上的电传导率的材料，其中阈值可以取决于应用。例如，给定阈值可以是1▪10⁶ S/m，特别地5▪10⁶ S/m，更特别地10▪10⁶ S/m，甚至更特别地20▪10⁶ S/m，或者甚至50▪10⁶ S/m。例如，用于电传导率的合适范围可以是i在6▪10⁶ S/m（对应于钢）与59▪10⁶ S/m（对应于铜）之间。

可选地，可以在测试探针上（例如在测试探针主体上）形成涂层。然而，由于碳纳米管具有合适的柔性或顺从性，因此可以省略至少在探针端部处的涂层。

术语“高密度”或“丛”可以具体地指代每单位面积碳纳米管的数目在预定阈值以上。针对这样的预定阈值的示例可以由本领域技术人员取决于测试探针的预期应用来确定。取决于应用或领域，合适的密度值可以在数千CNT每平方毫米到10¹⁰ CNT每平方毫米或者甚至更高的范围中，或者可以是10⁵到10¹⁰ CNT的总数目。

通过提供包括CNT或者由其构成的探针端部，提供潜在地抗高电流同时提供小接触区域的测试探针或许是可能的。也就是说，CNT可以是在应当向封装传输或从封装向测试装备或测试电路传输高电流负载或高电流密度时用于测试探针的接触端部的合适材料。要由测试探针传输的电流负载或电流密度的典型示例可以是在1A到大约60A或甚至到大约150A或甚至更高的范围中。应当提到的是，这些负载可以对应于脉冲模式负载，即不对应于恒定负载。例如负载可以是1ms内60A或者5ms内30A等等。

同时，CNT的使用由于CNT的高柔性或顺从性而可以（相比于常见金属端部）增加测试探针端部的寿命并且因此增加整个测试探针的寿命，并且因此在相比于常见金属时降低磨损。其由于CNT相比于常见金属的高电和/或热传导率而也可以使得能够使用小间距。特别地，CNT可以起作用或者可以提供到IC封装的引线或垫的电流传导路径。这样的CNT可以具有比当今使用的典型金属更高的电和热传导率，特别是沿CNT的纵轴。

根据测试探针的示例性实施例，碳纳米管是多壁碳纳米管。

根据测试探针的示例性实施例，传导材料是金属。

特别地，测试探针主体可以是整块或中空的金属主体。例如，探针主体可以包括单个金属或者可以由单个金属构成，所述单个金属例如是铜、铝铍铜、钯钴、钢合金或具有高电传导率和/或热传导率的另一金属、或金属合金或金属非金属混合物。可替换于整块金属主体，传导材料可以布置在测试探针中作为线缆、导体或引线，并且可以被非传导或绝缘材料包围或围封。应当提到的是，探针主体可以被涂敷或不被涂敷。

根据测试探针的示例性实施例，探针主体包括探针端部至少部分地***到其中的凹陷。

相应技术可以类似于所谓的波纹技术，即探针端部可以形成到探针主体的一种镶嵌物。然而，有利地，探针端部的一些部分或部件在测试探针主体的末端以上突出或伸出。这些突出或伸出部可以形成在测试探针用于测试IC封装期间接触到IC封装的区域或区。

根据测试探针的示例性实施例，探针端部包括具有来自包括以下各项的组的形式的端部末端：尖端末端；球壳端部末端；圆形端部末端；波纹状端部末端；和平面端部末端。

根据测试探针的示例性实施例，探针端部附着到探针主体。

特别地，可以使用（电和/或热）传导粘合剂、金属或胶合剂。可能的粘合剂的示例可以包括高温焊接材料或高温传导粘合剂。

根据测试探针的示例性实施例，碳纳米管关于彼此对准。

特别地，碳纳米管可以形成碳纳米管的丛或束。碳纳米管的纵轴可以平行于或基本上平行于测试探针主体的纵轴排列。

根据测试探针的示例性实施例，测试探针包括每一个包含碳纳米管的多个探针端部。

根据方法的示例性实施例，布置包括将多个碳纳米管附着到测试探针主体。

根据方法的示例性实施例，布置包括碳纳米管在测试探针主体上的生长。

因此，CNT的布置可以通过所生长的CNT到测试探针主体的附着或固定来执行或者可以通过在测试探针主体上直接生长CNT或者这两种方法的组合来执行。在CNT生长在测试探针主体上的情况中，可以提前在测试探针主体上布置合适的种子层。

根据示例性实施例，方法还包括形成到测试探针主体的末端中的凹陷，其中多个碳纳米管布置在凹陷中。

以下详细描述参考通过图示的方式示出其中可以实践本发明的特定细节和实施例的附图。

图1A至图1F示出根据示例性实施例的测试探针的横截面视图。所描绘的测试探针的典型尺寸可以为直径在0.1mm到1.0mm的范围中，更特别地从0.3mm到0.5mm，并且长度为1mm到10mm的范围中，更特别地从3mm到5mm高。

特别地，图1A示出包括金属（例如铜）的测试探针主体101的测试探针100的横截面视图。在金属主体101中，凹陷102形成在金属主体101的一个端面103处。多个CNT布置在凹陷中。特别地，CNT（例如多壁CNT（MWCNT））可以以具有关于彼此的基本上平行或平行取向的CNT的丛或束的形式布置。CNt形成测试探针100的探针端部104并且提供测试探针主体和连接于此的电气电路到封装（特别地其引线或垫）之间的传导路径，所述封装通过测试探针被接触。根据图1A的实施例，探针端部的自由端或接触端105是平坦或平面的。特别地，MWCNT可以形成提供传导路径的高密度MWCNT丛或束端部，所述传导路径提供关于高电流和（机械）磨损的高耐久性或稳定性。测试探针主体和/或探针端部可以具有任何合适的形式或形状，例如柱形、立方体、锥体等等。

特别地，图1B示出另一测试探针110的横截面视图，所述测试探针110与图1A中所示的那个的不同之处在于图1A的探针端部104的接触端或自由端105具有平坦或平面表面，而布置在测试探针主体111的端面113处的图1B的探针端部114具有锥形或尖表面115。也就是说，图1B的实施例示出通过MWCNT的丛或束形成并且提供小接触区域的尖探针端部。

特别地，图1C示出另一测试探针120的横截面视图，所述测试探针120与图1A和1B中所示的那些的不同之处在于测试探针主体121包括具有锥形或倾斜侧壁的凹陷122，而所附接（或直接生长）的探针端部124（包括多个CNT）仍旧具有平直侧壁。因此，结果得到的测试探针可以具有形成在其中的凹陷，甚至是在多个CNT的布置之后。CNT的自由端125可以是如图1C中所示的平坦末端，或者可以是如图1B中所示的锥形或尖末端。

特别地，图1D示出另一测试探针130的横截面视图，所述测试探针130与图1A至1C中所示的那些的不同之处在于测试探针主体131具有平坦端面133，即其中不形成凹陷，并且包括多个CNT或者由其构成的探针端部134形成在该平坦端面133上。CNT的自由端135可以是如图1D中所示的平坦末端，或者可以是如图1B中所示的锥形或尖末端。

特别地，图1E示出另一测试探针140的横截面视图，所述测试探针140类似于图1A和1B中所示的那些，但是与这些实施例的不同之处在于以下事实：探针端部144（由MWCNT形成）的自由或接触末端145具有球壳形式并且布置在测试探针主体141的凹陷中。

特别地，图1F示出另一测试探针150的横截面视图。根据图1F的实施例，不是单个凹陷形成在测试探针主体151的端面153中或端面153处，而是***斜坡（grade）或台阶152形成在端面153的周界处。在该台阶中或台阶处布置多个MWCNT，其形成测试探针150的探针端部154。

取决于测试探针将用于的应用，测试探针的许多其他实施例是可能的。例如，测试探针可以包括布置在测试探针主体的端面处的多个（例如两个、三个、四个或甚至更多）不同或分离的探针端部。另外，相应探针端部的接触或自由端可以具有不同形式，如已经在图1A至1F中所指示的那样。例如，冠状结构（即用于单个探针端部的若干峰）或者用于探针端部的自由端的波纹状形状也可以是可能的。

虽然已经参考特定实施例特别地示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解的是，可以在其中做出形式和细节方面的各种改变而不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。本发明的范围因而由所附权利要求指示并且进入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变因此意图被包含。

Claims (11)

1.一种用于测试芯片封装的测试探针，所述测试探针包括：

包含传导材料的测试探针主体；以及

布置在测试探针主体的末端上并且包括碳纳米管的探针端部；

其中所述探针主体包括探针端部至少部分地***到其中的内凹陷；

其中所述内凹陷具有含有锥形和倾斜侧壁中的一个的第一区域，同时所述内凹陷的第二底部区域具有平直侧壁；以及

其中所述探针端部具有平直侧壁，所述平直侧壁横向远离所述内凹陷的锥形或倾斜侧壁的部分，使得甚至在所述探针端部布置在所述内凹陷中的情况下，所述测试探针仍具有形成在其中的凹陷部分，其中在所述探针端部的平直侧壁与所述内凹陷的锥形或倾斜侧壁的部分之间具有处于一个平面中的横向距离。

2.根据权利要求1的测试探针，其中碳纳米管是多壁碳纳米管。

3.根据权利要求1的测试探针，其中传导材料是金属。

4.根据权利要求1的测试探针，其中探针端部包括具有来自包括以下各项的组的形式的端部末端：

尖端末端；

球壳端部末端；

圆形端部末端；以及

波纹状端部末端。

5.根据权利要求1的测试探针，其中探针端部附着到探针主体。

6.根据权利要求1的测试探针，其中碳纳米管关于彼此对准。

7.根据权利要求1的测试探针，其中测试探针包括每一个包含碳纳米管的多个探针端部。

8.根据权利要求1的测试探针，其中所述探针端部包括具有平面端部末端的形式的探针端部。

9.一种制造测试探针的方法，所述方法包括：

提供包含传导材料的测试探针主体；

在测试探针主体的末端处布置多个碳纳米管;以及

形成到测试探针主体的末端中的内凹陷，其中多个碳纳米管布置在内凹陷中;

其中所述内凹陷利用具有锥形和倾斜侧壁中的一个的第一区域形成，同时所述内凹陷的第二底部区域具有平直侧壁；以及

其中所述探针端部具有平直侧壁，所述平直侧壁横向远离所述内凹陷的锥形或倾斜侧壁的部分，使得甚至在所述探针端部布置在所述内凹陷中的情况下，所述测试探针仍具有形成在其中的凹陷部分，其中在所述探针端部的平直侧壁与所述内凹陷的锥形或倾斜侧壁的部分之间具有处于一个平面中的横向距离。

10.根据权利要求9的方法，其中布置包括将多个碳纳米管附着到测试探针主体。

11.根据权利要求9的方法，其中布置包括碳纳米管在测试探针主体上的生长。

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