CN102971842A - 探针 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稳定地传送测试信号的探针。探针电连接半导体装置和用于测试半导体装置的测试器。探针可以包括：上柱塞，所述上柱塞被构造成电连接到半导体装置；下柱塞，所述下柱塞被构造成电连接到测试器；弹性构件，所述弹性构件设置在上柱塞与下柱塞之间，并且弹性偏压上柱塞和下柱塞以使上柱塞和下柱塞彼此分隔开；导电构件，所述导电构件设置在弹性构件的内部或外部中并电连接上柱塞和下柱塞；和桶状部，在所述桶状部中容纳上柱塞、下柱塞、弹性构件和导电构件。

Description

探针

技术领域

根据示例性实施例的设备和方法涉及一种探针，并且更具体地，涉及一种稳定地传送测试信号的探针。

背景技术

诸如半导体芯片或晶片的半导体装置经历要测试其质量的预定测试。

测试插座或探针卡用于电连接测试器和半导体装置，所述测试器通过施加预定测试信号测试诸如半导体芯片或晶片的半导体装置的质量。

测试插座或探针卡具有设置在其中以将预定测试信号施加到半导体装置的焊球或焊盘的探针。

探针的第一端和第二端分别连接到半导体装置和测试器的载板以电连接半导体装置和测试器。

探针将测试信号(电流或电压)传送到半导体装置，并且非常重要的是稳定地传送测试信号。

发明内容

因此，一个或多个示例性实施例提供一种稳定地传送测试信号的探针。

另一个示例性实施例提供一种具有简单结构并提高传导性的探针。

另一个示例性实施例提供一种降低测试成本的探针。

上述和/或其它方面可以通过提供一种探针来实现，所述探针电连接半导体装置和用于测试半导体装置的测试器，所述探针包括：上柱塞，所述上柱塞被构造成电连接到半导体装置；下柱塞，所述下柱塞被构造成电连接到测试器；弹性构件，所述弹性构件设置在上柱塞与下柱塞之间，并且弹性偏压上柱塞和下柱塞以使所述上柱塞和所述下柱塞彼此分隔开；导电构件，所述导电构件设置在弹性构件的内部或外部中并电连接上柱塞和下柱塞；和桶状部，在所述桶状部中容纳上柱塞、下柱塞、弹性构件和导电构件。

只有当上柱塞和下柱塞中的至少一个朝向上柱塞和下柱塞中的另一个移动时，导电构件可以电连接上柱塞和下柱塞。

导电构件可以选择性地接触上柱塞和下柱塞中的至少一个。

导电构件可以将弹性力施加到上柱塞和下柱塞中的至少一个以使所述上柱塞和所述下柱塞彼此分隔开。

本发明的效果

导电构件可以包括导电卷簧和导电橡胶中的至少一个。

如上所述，根据本发明的探针具有以下效果：

1)在附加的导电构件设置在探针中时，测试信号可以稳定地被传送；

2)可获得相对简单的结构，并且可以提高传导性；和

3)可以减少测试成本。

附图说明

上述和/或其它方面将从以下结合附图对示例性实施例的说明变得清楚且更容易地理解，在附图中：

图1是根据本发明的第一示例性实施例的探针和其中容纳探针的测试插座的示意性剖视图；

图2显示根据本发明的第一示例性实施例的探针中的电阻的比较的图表；

图3和图4是根据本发明的第二示例性实施例的在接收外力之前和之后的探针的纵向剖视图；

图5是图3中的探针的横截面图；

图6是根据本发明的第三示例性实施例的探针的示意性纵向剖视图；

图7是根据本发明的第四示例性实施例的探针的示意性纵向剖视图；

图8是根据本发明的第五示例性实施例的探针的示意性纵向剖视图；以及

图9是根据本发明的第六示例性实施例的探针的示意性纵向剖视图。

具体实施方式

下面将详细参照附图说明示例性实施例以便本领域的技术人员容易实现。示例性实施例可以具体表现为各种形式而不限于在此陈述的示例性实施例。为了清楚起见省略公知部分的说明，并且相同的附图标记在全文中表示相同的元件。

如图1所示，根据本发明的第一示例性实施例的探针100包括：上柱塞110；下柱塞120；弹性构件140，所述弹性构件弹性偏压上柱塞110和下柱塞120以使所述上柱塞和所述下柱塞彼此分隔开；设置在弹性构件140内的导电构件150；和桶状部130，在所述桶状部中容纳上柱塞110和下柱塞120、弹性构件140以及导电构件150。

上柱塞110包括：接触半导体装置10的焊球11的末端111；形成在上柱塞110的外圆周中的沟槽113；和接触弹性构件140的弹性构件接触件115。

末端111的外径可以大于桶状部130的内径。使用者可以通过向桶状部130推上柱塞110直到沟槽113保持桶状部130的突出部131(随后说明)为止将上柱塞110固定到桶状部130。

图1显示了末端111，该末端具有类似于形成在其上的具有多个三棱锥的王冠的形状，但是末端111的形状不限制于此。可选地，末端111的形状可以根据接触目标的形状而改变。例如，如果半导体装置10包括为球状栅格阵列的半导体芯片，则末端111可以如上所述成形为类似于王冠的形状。另外，末端111可以具有A形形状，该形状具有单个尖锐末端，或者末端111可以具有凹陷形状，该凹陷形状的内部凹入以使焊球11插入到该处。另外，如果接触目标为焊盘，则末端111可以成形为类似于诸如下柱塞120的末端121的半球形(随后说明)。

上柱塞110的沟槽113连接到桶状部130的突出部131。上柱塞110连接到桶状部130，使得上柱塞110不会上下移动且贴附到所述桶状部。

弹性构件接触件115可以成形为类似于朝向下柱塞120突出的锥形。在一些情况下，弹性构件接触件115可以具有类似于圆筒的形状，弹性构件140插入所述圆筒中。弹性构件接触件115可以具有其它各种形状，只要该形状可以保持与弹性构件140接触即可。

上柱塞110可以形成为单个主体。

下柱塞120包括：接触测试器的载板20的焊盘21的末端121；主体122，所述主体由桶状部130的末端132保持；和接触弹性构件140的弹性构件接触件123。

末端121可以成形为类似于半球形，以便容易接触焊盘21。

主体122的外径D1大于桶状部130的末端132的内径D3并小于桶状部130的内径D2。因此，下柱塞120可以通过桶状部130的第二端插入，并且主体122由末端132保持，使得下柱塞120不会朝向载板20分离。

弹性构件接触件123可以成形为类似于朝向上柱塞110突出的锥形形状。不同地，弹性构件接触件123可以成形为类似于可以插入弹性构件140的桶状部的形状。弹性构件接触件123可以具有其它各种形状，只要该形状可以保持与弹性构件140接触即可。

下柱塞120可以形成为单个主体。

在桶状部130中容纳上柱塞110、下冲杆120、弹性构件140和导电构件150。

桶状部130可以成形为类似于圆筒的形状，所述圆筒的上侧开口以用于使上柱塞110插入到该处。

桶状部130包括：由上柱塞110的沟槽113保持的突出部131；和防止下柱塞120向下分离的末端132。如果施加大于弹性构件140的弹性偏压的外力，则下柱塞120可以朝向上柱塞110移动。末端132用作调节下柱塞120的向下运动的止动件。

在桶状部130中容纳上柱塞110和下柱塞120而将上柱塞110的末端111和下柱塞120的末端121暴露到外部。

弹性构件140设置在上柱塞110与下柱塞120之间，并且弹性偏压上柱塞110和下柱塞120以使所述上柱塞和所述下柱塞彼此分隔开。

弹性构件140可以包括导电金属。

导电构件150电连接上柱塞110和下柱塞120。

导电构件150的第一端接触上柱塞110的弹性构件接触件115，导电构件150的第二端接触下柱塞120的弹性构件接触件123。

导电构件150的第一端和第二端保持与弹性构件接触件115和123接触而与下柱塞120的向上和向下运动无关。

导电构件150可以在上柱塞110和下柱塞120彼此分隔开的方向上将弹性力施加到上柱塞110和下柱塞120中的至少一个。如图1所示，导电构件150可以形成为类似于卷簧的形状。导电构件150的外径小于弹性构件140的内径。因此，导电构件150可以容纳在弹性构件140中。

导电构件150可以包括导电金属。在一些情况中，导电构件150可以包括导电橡胶或导电塑料。在诸如硅的非导电材料中包括多个导电金属球的情况下，导电橡胶可以具有导电特性。导电构件150的材料不限于上述情况，而可以包括其它各种材料，只要该材料能够导电即可。

导电构件150优选地具有等于或高于桶状部130的导电率的导电率。桶状部130用作容纳柱塞110和120、弹性构件140以及导电构件150的外壳并传导电力。因此，具有高机械强度和良好导电率的材料可以用于桶状部130。

导电构件150可以由具有等于或高于弹性构件140的导电率的材料制成。

导电构件150可以包括与上柱塞110和下柱塞120相同的材料。

采用上述结构，探针100容纳在插座壳体210中。

插座壳体210在其中容纳探针100，并且插座壳体210支撑探针100，而使上柱塞110的末端111和下柱塞120的末端121暴露到外部。

如果夹持半导体装置10的操纵器(未示出)向下推压半导体装置10并具有接触上柱塞110的半导体装置10的焊球11，则测试信号(电流)通过彼此接触的下柱塞120和载板20从载板20传送到半导体装置10。由半导体装置10的向下压力产生的任何冲击都可以被弹性构件140吸收。

由测试器的载板20施加的测试信号(电流)根据以下三个路径通过上柱塞110被传送到半导体装置10的焊球11：

1)第一路径：接触焊盘21的下柱塞120→弹性构件140→上柱塞110；

2)第二路径：下柱塞120→导电构件150→上柱塞110；和

3)第三路径：下柱塞120的主体122和桶状部130的末端132接触情况下的下柱塞120→桶状部130→上柱塞110。

上述三个路径具有与包含三个并联电路的闭合电路相同的结构。因此，探针100的整个电阻值显著被减小以稳定地传送测试信号。

在本发明的第一示例性实施例中，上柱塞110粘附到桶状部130，并且下柱塞120相对于桶状部130上下移动，但是不限制于此。可选地，上柱塞110可以上下移动，并且下柱塞120可以粘附到桶状部130。

图2显示比较根据本发明的第一示例性实施例的探针100和其中不具有导电构件160的探针的电阻值的图表。

如图1所示，导电构件160包括卷簧。对于100个探针分别进行测试。

对于每一个探针，测量上柱塞与下柱塞之间的总电阻值，并且计算平均值和标准偏差。总电阻值表示来自下柱塞与上柱塞之间的三个信号传送路径的电阻值的总和。

如果不存在导电材料160([表1]中的‘B’)，则由100个探针测量的电阻值(mΩ)最大为90.8，最小为18.9，平均值为27.3，并且具有7.0的标准偏差。

根据本发明的第一示例性实施例，如果存在导电构件160([表1]中的‘A’)，则由相同数量的探针测量的电阻值(mΩ)最大为41.6，最小为15.0，平均值为19.3，并且具有3.1的标准偏差。

以上所述如下面的表格概述。

[表1]

测量电阻[mΩ]	平均值	标准偏差	最大值	最小值
					A	19.3	3.1	41.6	15.0
B	27.3	7.0	90.8	18.9

概括地说，根据本发明的第一示例性实施例，如果导电构件160设置在探针100中，则平均电阻值降低大约30％且标准偏差降低55％或更多。即，根据第一示例性实施例的探针100具有更稳定的电阻值，并因此在测试器与半导体装置之间稳定地传送测试信号。

如图3-5所示，根据本发明的第二示例性实施例的探针100a包括上柱塞110；下柱塞120；弹性构件140；导电构件160；和桶状部130。

在根据本发明的第一示例性实施例的导电构件150的情况下，导电构件150的相对端部分别接触上柱塞110和下柱塞120。同时，根据本示例性实施例的导电构件160的相对端部中的至少一个不接触上柱塞110和下柱塞120。

图3和图4显示导电构件160，所述导电构件的第一端与上柱塞110分隔开而不接触上柱塞110。然而，导电构件160的相对端部可以与上柱塞110和下柱塞120分隔开而不是相接触。在这种情况下，导电构件160可以通过连接到桶状部130的连接器(未示出)由桶状部130支撑。

如图5所示，由于导电构件160的外径小于弹性构件140的内径，因此导电构件160可以容纳在弹性构件140中。

导电构件160的第一端与上柱塞110分隔开预定间隙G，并且所述导电构件的第二端接触下柱塞120。

返回图3，除非半导体装置10向下移动且焊球11接触上柱塞110并将外力施加到探针100a，否则上柱塞110和下柱塞120通过弹性构件140彼此分隔开。因此，导电构件160的相对端部中的至少一个与上柱塞110和下柱塞120分隔开且不接触所述上柱塞和所述下柱塞。

导电构件160在为被推压时具有长度H1。

上柱塞110与下柱塞120之间的间隙为G+H1。

如图4所示，如果外力被施加到探针100a，则上柱塞110和下柱塞120通过克服弹性构件140的弹性偏压移动并彼此靠近。更具体地，由于上柱塞110粘附到桶状部130且下柱塞120由载板20支撑，因此弹性构件140被压缩且上柱塞110和桶状部130向下移动。接着，上柱塞110的弹性构件接触件115接触导电构件160。因此，测试信号(电流)通过导电构件160、弹性构件140和上柱塞110被从载板20传送到半导体装置10。

即，根据第二示例性实施例，导电构件160只有当正在测试半导体装置10时同时接触上柱塞110和下柱塞120。如果不进行测试，则导电构件160与上柱塞110和下柱塞120或者与上柱塞和下柱塞中的至少一个分隔开而不进行接触。

在桶状部130由于半导体装置10的向下压力而向下移动时，桶状部130的内侧面和下柱塞120的外表面彼此接触，并且形成下柱塞120、桶状部130和上柱塞110的电流传送路径。另外，形成下柱塞120、弹性构件140和上柱塞110的路径以及下柱塞120、导电构件160和上柱塞110的路径。因此，可以更稳定地传送测试信号。

桶状部130在施加外力之前和之后的移动距离J与导电构件160与上柱塞110之间的预定间隙G相同或大于间隙G。移动距离J下降到外力施加到桶状部的末端132之前的位置Y0与施加外力之后的位置Y1之间的差值之下。

即，上柱塞110与下柱塞120之间在施加外力之后的间隙H2与导电构件160的长度H1相同或小于该长度(H2＜H1)。

如图6所示，根据本发明的第三示例性实施例的探针110b包括：上柱塞110；下柱塞120；弹性构件140；导电构件170；和容纳上述元件的桶状部130。

根据第二示例性实施例的导电构件160包括卷簧，但是根据第三示例性实施例的导电构件170可以包括圆柱形管，但是不限制于此。可选地，根据本示例性实施例的导电构件170可以具有各种形状，例如三角形、长方形或其它多边形形状或者椭圆形。

下柱塞120可以还包括朝向导电构件170突出的突出部124。具有类似于棒状形状的导电构件170可以以推压方式插入到突出部124中。

导电构件170可以包括薄且高导电性的金属。

导电构件170可以包括导电合成树脂。导电合成树脂可以包括其中具有多个金属球而能够导电的硅树酯或橡胶。导电构件170可以改变，只要该导电构件能够导电即可。

突出部(未示出)可以形成在导电构件170中，并且插入部件(未示出)可以形成在下柱塞120中以便以推压方式将突出部插入到所述下柱塞中。插入部件可以包括沟槽或突出部。

如图7所示，根据本发明的第四示例性实施例的探针100c包括：上柱塞110；下柱塞120；弹性构件190；导电构件180；和其中容纳上述元件的桶状部130。

弹性构件190的相对端部接触上柱塞110和下柱塞120，并且弹性偏压柱塞110和120以使所述柱塞彼此分隔开。

导电构件180设置在弹性构件190的外部中。即，导电构件180的内径大于弹性构件190的外径。

导电构件180的第一端与上柱塞110分隔开预定间隙G，并且所述导电构件的第二端接触下柱塞120。当施加外力时，导电构件180的相对端部可以与上柱塞110和下柱塞120分隔开。如果施加外力，即只有当半导体装置10向下移动并推压上柱塞110时，上柱塞110与下柱塞120之间的间隙减小，并且导电构件180的相对端部可以接触上柱塞110和下柱塞120。

如图8所示，根据本发明的第五示例性实施例的探针100d包括：上下移动的上柱塞110a；下柱塞120；弹性构件140，所述弹性构件弹性偏压上柱塞110和下柱塞120以使所述上柱塞和所述下柱塞彼此分隔开；导电构件150；和桶状部130a。

当根据第一至第四示例性实施例的上柱塞110粘附到桶状部130时，根据本示例性实施例的上柱塞110a可以相对于桶状部130a上下移动。

桶状部130a中可移动地容纳上柱塞110a和下柱塞120。

桶状部130a还包括末端133，所述末端向内弯曲以防止上柱塞110a向上分离。

在接收到压力时，上柱塞110a向下移动，并且上柱塞110a的圆锥形弹性构件接触件115接触导电构件150。因此，测试信号(电流)通过下柱塞120、桶状部130a、导电构件150和弹性构件140被传送到上柱塞110a。

如图9所示，根据本发明的第六示例性实施例的探针100e包括：上下移动的上柱塞110a；下柱塞120；弹性构件140，所述弹性构件弹性偏压上柱塞110a和下柱塞120以使所述上柱塞和所述下柱塞彼此分隔开；导电构件170；和桶状部130a。

虽然已经显示和说明了几个示例性实施例，但是本领域的技术人员将会认识到在不背离本发明的原理和精神的情况下可以在这些示例性实施例中做出改变，本发明的保护范围限定在所附权利要求及其等效形式中。

Claims (5)

1.一种探针，所述探针电连接半导体装置和用于测试半导体装置的测试器，所述探针包括：

上柱塞，所述上柱塞被构造成电连接到所述半导体装置；

下柱塞，所述下柱塞被构造成电连接到所述测试器；

弹性构件，所述弹性构件设置在所述上柱塞与所述下柱塞之间，并且弹性地偏压所述上柱塞和所述下柱塞以使所述上柱塞和所述下柱塞彼此分隔开；

导电构件，所述导电构件设置在所述弹性构件的内部或外部中并电连接所述上柱塞和所述下柱塞；和

桶状部，在所述桶状部中容纳所述上柱塞、所述下柱塞、所述弹性构件和所述导电构件。

2.根据权利要求1所述的探针，其中，所述导电构件只有当所述上柱塞和所述下柱塞中的至少一个朝向所述上柱塞和所述下柱塞中的另一个移动时才电连接所述上柱塞和所述下柱塞。

3.根据权利要求1所述的探针，其中，所述导电构件选择性地接触所述上柱塞和所述下柱塞中的至少一个。

4.根据权利要求3所述的探针，其中，所述导电构件将弹性力施加到所述上柱塞和所述下柱塞中的至少一个以使所述上柱塞和所述下柱塞彼此分隔开。

5.根据权利要求4所述的探针，其中，所述导电构件包括导电卷簧和导电橡胶中的至少一个。

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