用于电子装置的测试设备的探针卡和相应的空间变换器的制作方法

本发明涉及一种用于电子装置的测试设备的探针卡。本发明特别、但不排他地涉及一种探针卡，该探针卡包括中间板，该中间板是空间变换器，该空间变换器插置在多个接触探针和用于连接到测试设备的板之间，下面的描述就是针对这一应用领域进行的，目的只是为了简化阐述。

背景技术：

1、众所周知，探针卡本质上是一种适于将微型结构、特别是集成在晶片上的电子装置的多个接触焊盘与执行其测试的测试设备的相应通道进行电气连接的装置。

2、对集成装置进行的测试特别用于在生产阶段及早检测和隔离有缺陷的装置。通常，探针卡用于对集成在晶片或芯片上的装置进行电气测试，然后再将其切割或单片化并将其组装到容纳包装内。

3、探针卡包括探针头，该探针头又主要包括多个可移动的接触元件或接触探针，这些接触元件或探针设置有至少一个端部或接触尖端，该端部或接触尖端适于抵接到被测装置的相应多个接触焊盘。术语端或尖端在此或以下指的是端部，不一定是尖的。

4、众所周知，测量测试的有效性和可靠性，除其他因素外，仅仅取决于在被测装置和测试设备之间建立良好的电气连接，从而建立最佳的探针/焊盘电气接触。

5、在这里考虑的技术领域中用于测试集成在晶片上的装置的各类探针头中，所谓的竖直探针头非常普遍，其中接触探针布置成基本上垂直于被测装置。

6、特别是，竖直探针头包括多个接触探针，该多个接触探针通常由一对板状且彼此平行的板或引导件保持。这些引导件彼此保持一定距离，以便为接触探针的移动和可能的变形留出自由空间或空气间隙，并且这些引导件设置有适当的引导孔，这些引导孔适于滑动容纳所述接触探针。更具体地说，这对引导件包括上引导件（上模）和下引导件（下模），两者都配备有引导孔，接触探针轴向滑动通过这些引导孔，这些引导件通常由具有良好电气和机械性能的特殊合金丝制成，术语下引导件通常表示更靠近被测装置的引导件。

7、探针头的接触探针与被测装置的接触焊盘之间的良好连接是通过将探针头按压在被测装置本身上来确保的，接触探针可在上下引导件的引导孔内移动，在所述按压接触过程中，接触探针在两个引导件之间的气隙内发生弯曲，并在容纳接触探针的引导孔内滑动。

8、此外，可以通过探针本身或引导件的适当构造，特别是使用预变形接触探针或适当横向移动包含接触探针的引导件，来帮助和引导气隙中接触探针的弯曲。

9、一般来说，使用具有这样的探针的探针头，这些探针不是牢固固定的，而是保持与适当的主板或主电路板对接，并依次连接到测试设备：这种探针头被称为无堵塞探针头。所述主板也称为主板或主印刷电路板，因为它通常采用印刷电路或印刷电路板（源自英文“printed circuit board（印刷电路板）”）技术制造，这种技术允许形成具有尺寸非常大的有源区域的电路板，但在接触焊盘之间的最小可达到的距离（间距）值方面有很大的限制，因此通常只作为主板的备用，由于使用中间板或空间变换器，主板的距离限制比被测装置的距离限制要宽松，该中间板或空间变换器具有在其相对面上以不同距离制成的接触焊盘，这些接触焊盘借助在空间变换器本身内形成的连接件适当地彼此连接。

10、在这种情况下，接触探针的另一端部或接触头适于抵接到空间变换器的多个接触焊盘。通过将探针按压到在空间变换器上形成的接触焊盘上，确保了接触探针和空间变换器之间的良好电气接触，类似于与被测装置的接触。

11、此外，主板一般借助加强件保持就位。探针头、主板、中间板或空间变换器和加强件的组件形成探针卡，在图1中整体且示意性用10表示。

12、特别是，探针卡10包括探针头1，在图中的示例中，探针头1包括多个竖直探针2，适于抵接到集成在半导体晶片3’上的被测装置3的接触焊盘3a上。在这种情况下，探针头1又包括至少一个上引导件4和下引导件5，该引导件4和下引导件5具有相应的上引导孔4a和下引导孔5a，接触探针2滑动通过这些上引导孔4a和下引导孔5a。

13、每个接触探头2具有至少一个第一端部或接触尖端2a，该第一端部或接触尖端2a抵接到被测装置3的接触焊盘3a，在被测装置和测试设备（未示出）之间进行机械和电气接触，所述探针头1形成该测试设备的端元件。

14、此外，每个接触探针2具有第二端部，通常表示为接触头2b，在接触尖端2a和接触头2b之间，探针体2c沿着接触探针2的纵向展开轴线延伸。

15、接触头2b又适于执行与中间板6上的多个接触焊盘6a进行接触，该），该中间板6尤其是空间变换器，连接到主板7，主板7又连接到实际测试设备。

16、由中间板6进行的空间变换特别涉及在其相对面上形成的接触焊盘的中心之间的距离；特别是，所述中间板6包括在其面向探针头1的第一面fa上形成的第一多个接触焊盘6a，该多个第一接触焊盘6a与接触探针2的接触头2b相对应并借助适当的金属化6c连接到在其面向主板7的第二相对面fb上形成的第二多个接触焊盘6b，所述多个第二接触焊盘6b具有不同的空间分布，尤其是各焊盘的中心距离较大，即间距大于多个第一接触焊盘6a的间距，而多个第一接触焊盘6a的分布方式与被测装置3的接触焊盘3a基本上对应。这样，中间板6执行空间变换，特别是使形成在其第二面fb上的接触焊盘6b相对于形成在其第一面fa上的接触焊盘6a拉开距离。多个第一接触焊盘6a和多个第二接触焊盘6b通常分别表示为探针侧或细间距焊盘和pcb侧或大间距焊盘。

17、通过将探针按压到形成在中间板6的第一面fa上的接触焊盘6a上，确保了接触探针2和中间板6之间的良好电接触，类似于与被测装置3的接触。

18、如前所述，主板7也借助加强件8来保持就位。

19、在图1所示的实施例中，探针头1包括另一中间引导件5’（中引导件），该另一中间引导件5’呈板状并且平行于上引导件4和下引导件5并布置在两者之间，优选靠近下引导件5，中间引导件5’又设置有多个中间引导孔5’a，接触探针2滑动容纳在这些中间引导孔5’a中。

20、合适地，上引导件4、下引导件5和中间引导件5’彼此偏移，以确保相对于接触探针2的优选弯曲方向，还将其正确保持在探针头1内，这由将引导件彼此整体连接的壳体9完成。

21、因此，在竖直探针技术中，确保接触探针与被测装置（尤其是与其接触尖端对应）以及与测试设备（尤其是与其接触头对应）之间的良好连接非常重要，因此在空间变换器处的良好连接也非常重要，该空间变换器尤其是在测试根据最新集成技术制造的集成电路时起着非常重要的作用，这种集成技术要求被测装置上的接触焊盘非常接近且尺寸非常小，这种限制与制造主板的印刷电路板技术很难协调。

22、已知有用于形成空间变换器的不同技术，该空间变换器通常具有非常小的厚度，在0.5mm至3mm的范围内，尤其存在平面度问题。

23、更具体地说，第一种已知解决方案是基于陶瓷的技术或mlc（“multilayerceramic（多层陶瓷）”的首字母缩写），该技术可形成具有高平面度的多层刚性陶瓷材料，其中穿插着导电层，这些导电层可连接形成在空间变换器的相对面上的接触焊盘。

24、在mlc型空间变换器中，导电路径6c尤其是借助导电层和非导电层（例如陶瓷层）的适当构造来形成的，这些导电层和非导电层彼此重叠和穿插。

25、替代地，取代陶瓷多层mlc，还已知借助与刚性支撑件相关联的、例如粘合到刚性支撑件的有机多层板（mlo，“multilayer organic”的首字母缩写）来形成空间变换器，所述mlo包括形成多个非导电层的多层有机材料，一个或多个导电层以适当的构造布置在所述非导电层上，适于形成导电路径6c。刚性支撑件优选是陶瓷支撑件。

26、组成探针卡的元件之间的相互定位对于探针卡本身的正确运行是一个极其重要的参数，并且用于形成这些元件的多种技术带来平面度问题，使整个探针卡的构造复杂化，特别是在中间板或空间变换器与主板的相互定位方面。即使存在使整个组件更加刚性和坚固的加强件，通常也无法充分消除空间变换器的平面度缺陷，也无法确保其与主板的正确和完全接触。

27、特别是在极端温度下进行测试时，探针卡本身的工作温度会使这种情况更加复杂。事实上，在这种情况下，由于形成所述这些元件的不同材料的热膨胀系数不同，构成探针卡的这些元件的热膨胀会影响其正确性能。事实上，通常是借助螺钉将组成探针卡的元件相互固定，特别是在温度测试期间，螺钉会对不同的板施加约束，从而导致探针卡弯曲，进而导致探针卡整体失灵，甚至达到与被测装置的接触焊盘没有接触的极限。

28、这个问题在大型探针卡中尤为突出，例如用于测试dram等存储装置的探针卡。对于这类探针卡，由于缺乏对元件热膨胀的控制，在测试阶段实际上会产生相当大的问题。

29、本发明所要解决的技术问题是提供一种探针卡，其结构和功能特点能够克服已知技术制造的探针卡所存在的局限性和缺点，尤其是在大尺寸探针卡和高温测试的情况下，能够确保所有不同探针卡组件的正确平面度，同时具有简单和易于组装的结构。

技术实现思路

1、本发明的解决思路是提供一种探针卡，该探针卡的中间板或空间变换器由多个独立模块组成，这些模块可以在组装到空间变换器中之前进行测试，并在出现故障的情况下还可以丢弃，所述模块设置有用于连接到主板或附加支撑结构的适当器件。

2、根据这一解决思路，该技术问题通过一种探针卡得以解决，该探针卡适于安装在电子装置的测试装置中，所述探针卡包括至少一个探针头，该探针头容纳多个接触探针，每个接触探针具有至少一个适于抵接到被测装置的接触焊盘的第一端部、以及主板和中间板，该中间板连接到主板并适于在其相对面上形成的接触焊盘之间提供距离空间变换，所述中间板是空间变换器，其特征在于，所述空间变换器包括呈板状且共面、在结构上和功能上彼此独立的多个模块，每个模块具有第一面和第二面，该第一面面向探针头并设置有多个第一接触焊盘，接触探针的相应第二端部与之抵接；该第二面与第一面相对并面向主板，所述第二面又设置有多个第二接触焊盘，该多个第二接触焊盘通过形成在模块内的电气连接件连接到多个第一接触焊盘，并且空间变换器包括在模块的第二面处形成的连接结构，模块具有相同厚度。

3、更具体地说，本发明包括以下附加的和可选的特征，这些特征可单独使用，也可在必要时组合使用。

4、根据本发明的一个方面，空间变换器的连接结构可以包括多个连接区域，所述连接区域中的每一个与模块中的一个的第二面对应形成。

5、此外，每个连接区域沿与主板正交的z轴的厚度可以小于每个模块沿所述z轴的厚度的10%，优选小于1%。

6、根据本发明的另一方面，每个连接区域可以包括焊接。

7、此外，每个连接区域可以包括粘合膜或胶水，该粘合膜或胶水优选是导电的。

8、根据本发明的又一方面，连接结构可以将空间变换器的模块在对应于主板的面向探针头的面整体连接到主板。

9、特别是，与模块整体连接的主板的面的表面粗糙度小于5微米。

10、根据本发明的另一方面，空间变换器可以还包括支撑件，并且连接结构可以将空间变换器的模块在对应于支撑件面向探针头的面整体连接到支撑件，所述支撑件又整体连接到主板。

11、特别是，与模块整体连接的支撑件的面的表面粗糙度可以小于5微米、优选小于1微米。

12、根据本发明的另一方面，空间变压器可以还包括多个与模块共面的分隔元件，所述分隔元件以棋盘式构造插入并散布在所述模块中，每个分隔元件将一对模块隔开。

13、特别是，每个分隔元件可以包括与其面向主板的面对应形成的连接区域，分隔元件的连接区域包括在空间变换器的连接结构中。

14、根据本发明的另一方面，分隔元件中的至少一个可以包括有源和/或无源部件，优选是电容器。

15、此外，根据本发明的另一方面，每个连接区域可以借助单个区域来形成，或者可以包括多个连接区域，这些连接区域彼此分立并布置在模块的第二面上。

16、根据本发明的另一方面，模块中的每一个具有板状形状，特别是具有矩形或六边形底的棱柱形状。

17、最后，根据本发明的另一方面，模块中的每一个可以包括至少一个多层，优选是有机多层mlo。

18、此外，该技术问题通过一种空间变换器得到解决，该空间变换器适于插入用于电子装置的测试设备的探针卡中，其特征在于，该空间变换器包括多个呈板状且共面、在结构上和功能上彼此独立的模块，每个模块具有设置有多个第一接触焊盘的第一面和与第一面相对的第二面，所述第二面又设置有通过形成在模块内的电气连接件连接到多个第一接触焊盘的多个第二接触焊盘，并且该空间变换器包括与模块的第二面对应形成的连接结构，模块具有相同厚度。

19、根据本发明的另一方面，连接结构可以包括多个连接区域，每个连接区域都与其中一个模块的第二面相对应。

20、根据本发明的又一方面，每个连接区域的厚度可以小于沿相同z轴的模块中的每一个的厚度的10%，最好小于1%。

21、此外，根据本发明的另一方面，每个连接区域可以包括焊接或粘合膜或胶水，该焊接或粘合膜或胶水优选是导电的。

22、空间变换器可以还包括支撑件，连接结构将模块整体连接到所述支撑件的对应面上。

23、特别是，与模块整体连接的支撑件的面具有小于5微米、优选小于1微米的表面粗糙度。

24、根据本发明的另一方面，空间变换器可以还包括多个与模块共面的分隔元件，这些分隔元件以棋盘式构造插入并散布在所述模块中，每个分隔元件分隔一对模块。

25、根据本发明的另一方面，每个分隔元件可包括连接区域，该连接区域与模块的第二面对齐并对应形成在其上，分隔元件的连接区域包括在空间变换器的连接结构中。

26、根据本发明的又一方面，所述分隔元件中的至少一个可以包括有源和/或无源部件，优选是电容器。

27、此外，根据本发明的另一方面，每个连接区域可以通过单个区域来形成，或者可以包括多个连接区域，这些连接区域彼此分立并布置在模块的第二面上。

28、根据本发明的另一方面，模块中的每一个可以具有板状形状，特别是具有长方形或六边形底的棱柱形状。

29、最后，根据本发明的另一方面，模块中的每一个可以包括至少一个多层，优选是有机多层mlo。

30、根据本发明的探针卡和空间变换器的特点和优点将从下面参照附图以非限制性举例的方式给出的示例性实施例的描述中显而易见。