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CN110226092A - 具有折叠部分和探针组件的弹簧加载探针 - Google Patents

具有折叠部分和探针组件的弹簧加载探针 Download PDF

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Publication number
CN110226092A
CN110226092A CN201780080705.0A CN201780080705A CN110226092A CN 110226092 A CN110226092 A CN 110226092A CN 201780080705 A CN201780080705 A CN 201780080705A CN 110226092 A CN110226092 A CN 110226092A
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CN
China
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test probe
iii
test
spring
test equipment
Prior art date
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Pending
Application number
CN201780080705.0A
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English (en)
Inventor
V.特雷伯格斯
J.布兰德斯
T.埃文斯
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Echo Of Serra Co
Xcerra Corp
Original Assignee
Echo Of Serra Co
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Publication date
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    • G01R1/067—Measuring probes
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Abstract

一种用于与测试设备一起使用的测试探针。所述测试探针包括第一部分、第二部分和第三部分，在所述第一部分与所述第二部分之间以及所述第二部分与所述第三部分之间具有铰链。所述第一部分在第一铰链处折叠在所述第二部分之上，所述第三部分在第二铰链处折叠在所述第二部分之上，其中所述第二部分堆叠在所述第一部分与所述第三部分之间。所述测试探针能够从第一非压缩状态压缩到第二压缩状态。

Description

具有折叠部分和探针组件的弹簧加载探针
优先权申请
本申请要求2016年12月16日提交的美国临时申请号62/435,366的优先权。上文所提及申请的全部内容特此以引用的方式并入本文。
技术领域
弹簧接触组件和可用于测试探针的组件以及相关方法。
背景技术
集成电路(IC)越来越多地在晶片级进行封装。晶片级芯片尺寸封装(WLCSP)在改进的电气性能、小成品封装尺寸和经济制造方面提供若干优点。为了充分利用经济封装方面，这些装置也在晶片级进行测试。
随着WLCSP的尺寸变小，触点之间的间距也在缩减。例如，0.4 mm的间距正在变为0.3 mm，并且对0.2和更小的需求在增长。传统晶片探针技术可应对更精细的间距，但不适合于晶片级测试(WLT)(最终测试)所需的更高的电气性能。
WLT需要高带宽来进行RF装置的全速测试，需要低电感来进行清洁功率输送，并且需要高载流能力来进行一些DC参数测试。
发明内容
一种用于与测试设备一起使用的测试探针。所述测试探针包括第一部分、第二部分和第三部分，在所述第一部分与所述第二部分之间以及所述第二部分与所述第三部分之间具有铰链。所述第一部分在第一铰链处折叠在所述第二部分之上，所述第三部分在第二铰链处折叠在所述第二部分之上，其中所述第二部分堆叠在所述第一部分与所述第三部分之间。所述测试探针能够从第一非压缩状态压缩到第二压缩状态。
在一个或多个实施方案中，所述第一铰链是第一环圈。
在一个或多个实施方案中，所述第二铰链是第二环圈。
在一个或多个实施方案中，所述第二环圈朝向所述第一部分弯曲并且提供用于冗余电流流动。
在一个或多个实施方案中，所述第一部分、所述第二部分或所述第三部分中的至少一者包括弹簧。
在一个或多个实施方案中，所述第一部分包括蛇形扁平压缩弹簧。
在一个或多个实施方案中，所述第二部分包括蛇形扁平拉伸弹簧。
在一个或多个实施方案中，所述第三部分包括蛇形扁平压缩弹簧。
在一个或多个实施方案中，所述第一部分包括蛇形压缩弹簧，所述第二部分包括蛇形拉伸弹簧，并且所述第三部分包括蛇形压缩弹簧。
在一个或多个实施方案中，所述第二部分是不变形刚性部分，并且所述第一部分和所述第三部分包括压缩弹簧。
在一个或多个实施方案中，所述第二部分包括拉伸弹簧，并且所述第一部分和所述第三部分包括不变形刚性部分。
在一个或多个实施方案中，一种测试设备包括：外壳；至少一个测试探针，所述至少一个测试探针从第一端延伸到第二端，并且所述至少一个测试探针设置在所述外壳内。所述测试探针包括第一部分，所述第一部分在第一部分第一端与第一部分第二端之间延伸且在其间具有第一部分中间部分。所述测试探针包括第二部分，所述第二部分在第二部分第一端与第二部分第二端之间延伸且在其间具有第二部分中间部分。所述测试探针还包括第三部分，所述第三部分在第三部分第一端与第三部分第二端之间延伸且在其间具有第三部分中间部分，其中所述第二部分设置在所述第一部分与所述第三部分之间。
所述测试探针还包括连接所述第一部分与所述第二部分的第一铰链，以及连接所述第二部分与所述第三部分的第二铰链。所述测试探针的所述第一部分在所述第一铰链处折叠在所述第二部分之上，并且所述第三部分在所述第二铰链处折叠在所述第二部分之上，并且
所述测试探针能够从第一非压缩状态压缩到第二压缩状态。
在一个或多个实施方案中，所述第一铰链是第一环圈。
在一个或多个实施方案中，所述第二铰链是第二环圈。
在一个或多个实施方案中，所述第二环圈朝向所述第一部分弯曲并且提供用于冗余电流流动。
在一个或多个实施方案中，所述第一部分、所述第二部分或所述第三部分中的至少一者包括弹簧。
在一个或多个实施方案中，所述第一部分包括蛇形扁平压缩弹簧。
在一个或多个实施方案中，所述第二部分包括蛇形扁平拉伸弹簧。
在一个或多个实施方案中，所述第三部分包括蛇形扁平压缩弹簧。
在一个或多个实施方案中，所述测试设备包括两个或更多个探针，其中至少两个探针的第一部分第一端彼此偏移。
在一个或多个实施方案中，所述外壳是金属管。
在一个或多个实施方案中，其中所述外壳是具有封闭端且具有用于第一端和第二端的开口的金属管。
在一个或多个实施方案中，所述第三部分包括蛇形扁平压缩弹簧。
在一个或多个实施方案中，所述第一部分包括蛇形压缩弹簧，所述第二部分包括蛇形拉伸弹簧，并且所述第三部分包括蛇形压缩弹簧。
在一个或多个实施方案中，所述第二部分是不变形刚性部分，并且所述第一部分和所述第三部分包括弹簧。
在一个或多个实施方案中，所述第二部分包括弹簧，并且所述第一部分和所述第三部分包括不变形刚性部分。
本发明的这些和其他实施方案、方面、优点和特征将在以下说明中部分地陈述，并且通过参考本发明的以下描述和所提及附图或者通过实践本发明，对于本领域技术人员将显而易见。本发明的方面、优点和特征通过随附权利要求及其等效物中特别指出的手段、程序和组合来实现或获得。
附图说明
图1是根据一个或多个实施方案的未组装测试探针的透视图。
图2是根据一个或多个实施方案的已组装测试探针的透视图。
图3是根据一个或多个实施方案的位于插口孔内的测试探针的俯视图。
图4是根据一个或多个实施方案的位于插口孔内的测试探针的透视图。
图5是根据一个或多个实施方案的处于未压缩状态的测试探针的透视图。
图6是根据一个或多个实施方案的处于压缩状态的测试探针的透视图。
图7是根据一个或多个实施方案的测试探针的功能框图，其示出处于未压缩状态和压缩状态的测试探针。
图8是根据一个或多个实施方案的位于插口外壳内的测试探针组件的功能框图，所述测试探针组件被示出为处于未压缩状态和压缩状态。
图9是根据一个或多个实施方案的测试探针组件的测试构型，其示出以开尔文构型接合BGA装置的探针对。
图10是根据一个或多个实施方案的测试探针组件的一部分的测试构型，其示出以开尔文构型接合BGA装置的探针对。
图11是根据一个或多个实施方案的处于未压缩位置的测试探针的一部分的侧视图。
图12是根据一个或多个实施方案的处于压缩位置的测试探针组件的第一侧视图。
图13是根据一个或多个实施方案的测试探针的放大透视图。
图14是根据一个或多个实施方案的处于未压缩位置的测试探针组件的侧视图。
图15是根据一个或多个实施方案的处于压缩位置的测试探针组件的侧视图。
图16是根据一个或多个实施方案的测试探针组件的放大透视图。
图17是图16的测试探针组件的放大剖视图。
图18是图14的测试探针组件的剖视图。
图19是图15的测试探针组件的剖视图。
图20是根据一个或多个实施方案的未组装测试探针的侧视图。
图21是根据一个或多个实施方案的已组装测试探针的透视图。
图22是根据一个或多个实施方案的未组装测试探针的侧视图。
图23是根据一个或多个实施方案的已组装测试探针的透视图。
图24是根据一个或多个实施方案的位于外壳内的测试探针的侧视图。
图25是根据一个或多个实施方案的图24的端视图。
图26是根据一个或多个实施方案的测试探针的第一部分的侧视图。
图27是根据一个或多个实施方案的测试探针的第三部分的侧视图。
图28是根据一个或多个实施方案的测试探针的中间部分的侧视图。
具体实施方式
以下具体实施方式包括对形成具体实施方式的一部分的附图的参考。附图通过说明示出可实践设备的特定实施方案。足够详细地描述这些实施方案(本文中也称为“示例”或“选项”)，以使本领域技术人员能够实践本发明的实施方案。在不脱离本发明的范围的情况下，可组合这些实施方案，可利用其他实施方案，或者可作出结构或逻辑改变。因此，以下具体实施方式不应以限制性意义来理解，并且本发明的范围由所附权利要求及其等效物来定义。
在本文档中，术语“一个”或“一种”用于包括一个或多于一个，并且术语“或”用于指代非排他性“或”，除非另外指明。此外，应理解，本文中所采用且未另外定义的措辞或术语是出于描述而不是限制的目的。
本文描述了具有测试探针120的测试设备100，所述测试探针120具有改进的偏置和保持。探针120可设置在诸如塑料外壳的测试设备外壳170中，如图4所示。测试探针120包括第一部分130、第二部分140和第三部分150，在所述第一部分与所述第二部分之间以及所述第二部分与所述第三部分之间具有铰链。第一部分130在第一铰链138处折叠在第二部分140之上，第三部分150在第二铰链148处折叠在第二部分140之上，其中第二部分140设置在第一部分130与第三部分150之间，使得第一部分130、第二部分140和第三部分150堆叠在彼此之上。测试探针120可从第一非压缩状态压缩到第二压缩状态。
图1至图6更详细地示出测试探针120。测试探针120从第一端122延伸到第二端124，并且在其间包括折叠部分。例如，三个单独部分在铰链处折叠在彼此之上，以形成测试探针，其中图1示出处于未成形状态(即，在折叠之前)的测试探针的示例。第一端122具有尖端，所述尖端用于与被测试IC装置(例如，焊球或焊盘)电气连接并与其对接。第二端124用于与无焊印刷电路板焊盘电气连接。第一端122和第二端124可具有适于确保或增强测试探针与被测试IC装置/pcb焊盘之间的电气连接性的几何形状。在一个或多个实施方案中，测试探针120具有矩形剖面。
测试探针120包括第一部分130，所述第一部分130在第一部分第一端132与第一部分第二端134之间延伸且在其间具有第一部分中间部分136。在一个或多个实施方案中，第一部分中间部分136包括但不限于弹簧135，诸如蛇形扁平压缩弹簧。
测试探针120包括第二部分140，所述第二部分140在第二部分第一端142与第二部分第二端144之间延伸且在其间具有第二部分中间部分146。在一个或多个实施方案中，第二部分中间部分146包括但不限于弹簧145，诸如蛇形扁平拉伸弹簧。
测试探针120还包括第三部分150，所述第三部分150在第三部分第一端152与第三部分第二端154之间延伸且在其间具有第三部分中间部分156。在一个或多个实施方案中，第一部分中间部分156包括但不限于弹簧155，诸如蛇形扁平压缩弹簧。当处于已成形状态时，如图2所示，第二部分140设置在第一部分130与第三部分150之间。
第一铰链138设置在第一部分130与第二部分140之间并将它们连接起来。在一个或多个实施方案中，第一铰链138形成第一环圈。在一个或多个实施方案中，第一环圈包括发卡形结构。第二铰链148设置在第二部分140与第三部分150之间并将它们连接起来。在一个或多个实施方案中，第二铰链148形成第二环圈。在一个或多个实施方案中，第二环圈包括发卡形结构。在一个或多个实施方案中，第一部分在第一铰链处折叠在第二部分之上，如图2所示。在一个或多个实施方案中，折叠操作通过使环圈永久性地变形或将其捏紧来进行。在一个或多个实施方案中，第三部分在第二铰链处折叠在第二部分之上。在一个或多个实施方案中，测试探针可从如图5所示的第一未压缩状态压缩到如图6所示的第二压缩状态。如图11 (未压缩状态)和图12 (压缩状态)可见，当探针置于压缩状态时，第二铰链148朝向第一部分130偏置，这提供用于冗余电气接触可靠性。
图7示出使用中的测试探针的功能图。总探针柔度是第一部分130 (上部分)的压缩外加第二部分140 (中心部分)的拉伸外加第三部分150 (下部分)的压缩的总和。
图8示出位于插口外壳170内的使用中的测试探针的功能图。测试探针可与外壳对准，使得探针的纵向轴线与插口的纵向轴线平行。在一个或多个实施方案中，探针并不平行并且略微偏移，如示出处于压缩状态和未压缩状态的探针的图8所示。
图9和图10示出可应用于IC测试的探针。在一个或多个实施方案中，单个探针可与单个被测试装置(DUT)焊球进行接触。一个或多个探针也可定位成有所偏移，以形成每个焊球两个探针的开尔文布置，如图9所示。这为更精确的DC参数测量提供力/感测能力。
图14至图19示出测试探针组件的另一个实施方案。在一个或多个实施方案中，组件包括设置在管190 (诸如具有例如封闭端的金属管)内的测试探针。金属管允许更容易地握持探针，并且提供通往较低接触电阻的次级导电路径，增大电导率，并且使RF信号不连续性最小化。图14、图18示出探针处于未压缩状态的组件。图15、图19示出探针处于压缩状态的组件。
图20、图21示出测试探针组件的另一个实施方案。在一个或多个实施方案中，组件包括具有第二部分140的测试探针，所述第二部分140具有刚性不变形部分，并且第一部分130和第三部分150具有弹簧，如上文所论述。探针中的附加金属质量将增大总电导率。总弹簧柔度将略有减小。
图22、图23示出测试探针组件的另一个实施方案。在一个或多个实施方案中，组件包括具有刚性不变形部分的第一部分130和第三部分150。第二部分140包括弹簧。探针中的附加金属质量将增大总电导率。总弹簧柔度将略有减小。
图24至图28示出测试探针组件的另一个实施方案。组件包括具有第一部分第一端132的第一部分130、第二部分140、第三部分150，和第三部分第二端154，如上文所论述。测试探针组件设置在外壳170的外壳孔172中。在一个或多个实施方案中，第一部分第一端132和/或第三部分第二端154包括允许端部132、154与外壳孔中心线174对准的偏移构件160，如图25所示。
偏移构件160可与端部132、154成一体，或者可以是例如单独的材料套筒。在一个或多个实施方案中，偏移构件160具有基本上类似于外壳孔直径的宽度。在一个或多个实施方案中，第二部分140由宽度162 (图28)限定，并且宽度162比第一部分130宽。在一个或多个实施方案中，端部132、154的宽度与宽度162基本上相同。偏移构件160允许使用外壳孔172的直径使端部132、154朝向外壳孔中心线174偏置。组件的总挠性和弹性实现这种偏置而不会有性能退化。此外，端部132、154朝向中心线174的偏置还改进了部件对于冗余电流流动的阻碍和优异性能，并且使接触尖端相对于外壳孔的居中有所改进。
一种方法包括使用例如在测试设备内的各种测试探针组件。所述方法还包括或可替代地包括组装包括上文所论述的测试探针组件的测试设备。
探针可使用诸如但不限于冲压、化学蚀刻、水射流切割或EDM线割机加工的材料去除工艺来制造。其他选项包括增材制造工艺，诸如但不限于3D打印、晶片光刻或电铸。测试探针由具有高硬度、高弹性和高强度的导电材料(诸如金属)制成。测试探针还可例如通过电镀在外表面上进行涂覆，以增强电气可靠性并且防止腐蚀。
测试探针组件的几何形状实现易组装性，并且向用户指示组件的适当取向。单件式构造实现经济组装和来自滑动触点的最小电噪音。短的总长度提供低电感、高带宽和高载流能力。此外，测试探针实现改进的机械性能，其中三个弹簧串联以获得机械柔度和力。诸如尖齿的尖端在DUT触点处提供压力。
应理解，以上描述意图是说明性的而非限制性的。在阅读和理解以上描述后，许多其他实施方案对于本领域技术人员将显而易见。应注意，可组合在描述的不同部分中论述并且在不同附图中提及的实施方案以形成本申请的附加实施方案。因此，发明范围应参考随附权利要求以及此类权利要求享有权利的等效物的全部范围来确定。

Claims (29)

1.一种用于与测试设备一起使用的测试探针，其包括：
所述测试探针从第一端延伸到第二端；
所述测试探针包括第一部分，所述第一部分在第一部分第一端与第一部分第二端之间延伸且在其间具有第一部分中间部分；
所述测试探针包括第二部分，所述第二部分在第二部分第一端与第二部分第二端之间延伸且在其间具有第二部分中间部分；
所述测试探针包括第三部分，所述第三部分在第三部分第一端与第三部分第二端之间延伸且在其间具有第三部分中间部分，其中所述第二部分设置在所述第一部分与所述第三部分之间；
第一铰链，所述第一铰链将所述第一部分与所述第二部分连接起来；
第二铰链，所述第二铰链将所述第二部分与所述第三部分连接起来；
所述第一部分在所述第一铰链处折叠在所述第二部分之上；
所述第三部分在所述第二铰链处折叠在所述第二部分之上；并且
所述测试探针能够从第一非压缩状态压缩到第二压缩状态。
2.如权利要求1所述的测试探针，其中所述第一铰链是第一环圈。
3.如权利要求1-2中任一项所述的测试探针，其中所述第二铰链是第二环圈。
4.如权利要求3所述的测试探针，其中所述第二环圈朝向所述第一部分弯曲并且提供用于冗余电流流动。
5.如权利要求1-4中任一项所述的测试探针，其中所述第一部分、所述第二部分或所述第三部分中的至少一者包括弹簧。
6.如权利要求1-5中任一项所述的测试探针，其中所述第一部分包括蛇形扁平压缩弹簧。
7.如权利要求1-6中任一项所述的测试探针，其中所述第二部分包括蛇形扁平拉伸弹簧。
8.如权利要求1-7中任一项所述的测试探针，其中所述第三部分包括蛇形扁平压缩弹簧。
9.如权利要求1所述的测试探针，其中所述第一部分包括蛇形压缩弹簧，所述第二部分包括蛇形拉伸弹簧，并且所述第三部分包括蛇形压缩弹簧。
10.如权利要求1所述的测试探针，其中所述第二部分是不变形刚性部分，并且所述第一部分和所述第三部分包括弹簧。
11.如权利要求1所述的测试探针，其中所述第二部分包括弹簧，并且所述第一部分和所述第三部分包括不变形刚性部分。
12.一种测试设备，其包括：
外壳；
至少一个测试探针，所述至少一个测试探针从第一端延伸到第二端，所述至少一个测试探针设置在所述外壳内；
所述测试探针包括第一部分，所述第一部分在第一部分第一端与第一部分第二端之间延伸且在其间具有第一部分中间部分；
所述测试探针包括第二部分，所述第二部分在第二部分第一端与第二部分第二端之间延伸且在其间具有第二部分中间部分；
所述测试探针包括第三部分，所述第三部分在第三部分第一端与第三部分第二端之间延伸且在其间具有第三部分中间部分，其中所述第二部分设置在所述第一部分与所述第三部分之间；
第一铰链，所述第一铰链将所述第一部分与所述第二部分连接起来；
第二铰链，所述第二铰链将所述第二部分与所述第三部分连接起来；
所述第一部分在所述第一铰链处折叠在所述第二部分之上；
所述第三部分在所述第二铰链处折叠在所述第二部分之上；并且
所述测试探针能够从第一非压缩状态压缩到第二压缩状态。
13.如权利要求12所述的测试设备，其中所述第一铰链是第一环圈。
14.如权利要求12-13中任一项所述的测试设备，其中所述第二铰链是第二环圈。
15.如权利要求14所述的测试设备，其中所述第二环圈朝向所述第一部分弯曲并且提供用于冗余电流流动。
16.如权利要求12-15中任一项所述的测试设备，其中所述第一部分、所述第二部分或所述第三部分中的至少一者包括弹簧。
17.如权利要求12所述的测试设备，其中所述第一部分包括蛇形扁平压缩弹簧。
18.如权利要求12所述的测试设备，其中所述第二部分包括蛇形扁平拉伸弹簧。
19.如权利要求12所述的测试设备，其中所述第三部分包括蛇形扁平压缩弹簧。
20.如权利要求12-19中任一项所述的测试设备，其中所述测试设备包括两个或更多个探针，其中至少两个探针的所述第一部分第一端彼此偏移。
21.如权利要求12-20中任一项所述的测试设备，其中所述外壳是金属管。
22.如权利要求12-21中任一项所述的测试设备，其中所述外壳是具有封闭端且具有用于所述第一端和所述第二端的开口的金属管。
23.如权利要求12所述的测试设备，其中所述第三部分包括蛇形扁平压缩弹簧。
24.如权利要求12所述的测试设备，其中所述第一部分包括蛇形压缩弹簧，所述第二部分包括蛇形拉伸弹簧，并且所述第三部分包括蛇形压缩弹簧。
25.如权利要求12所述的测试设备，其中所述第二部分是不变形刚性部分，并且所述第一部分和所述第三部分包括弹簧。
26.如权利要求12所述的测试设备，其中所述第二部分包括弹簧，并且所述第一部分和所述第三部分包括不变形刚性部分。
27.如权利要求12所述的测试设备，其中所述外壳具有外壳孔，所述第一部分第一端具有偏移构件，所述偏移构件使所述偏移构件朝向所述外壳孔的中心线偏置。
28.如权利要求27所述的测试设备，其中所述外壳具有外壳孔，所述第三部分第二端具有偏移构件，所述偏移构件使所述偏移构件朝向所述外壳孔的所述中心线偏置。
29.如权利要求12所述的测试设备，其中所述外壳具有外壳孔，所述第一部分第一端具有偏移构件，所述第二部分具有第二部分宽度，所述偏移构件具有基本上类似于所述第二部分宽度的宽度，所述偏移构件使所述偏移构件朝向所述外壳孔的中心线偏置。
CN201780080705.0A 2016-12-16 2017-12-14 具有折叠部分和探针组件的弹簧加载探针 Pending CN110226092A (zh)

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