一种电磁驱动旋转探针及固定插座结构

摘要

本发明一种电磁驱动旋转探针及固定插座结构属于半导体测试技术领域；包括相互匹配的电磁驱动旋转探针结构和固定插座结构，电磁驱动旋转探针结构包括限位板，贯穿限位板成阵列分布的探针；探针与限位板之间设置有轴承；探针下方设置有凸起结构，探针在限位板上方设置有齿A，并配合设置有双侧齿条，双侧齿条两侧设置有缠有线圈的齿B；固定插座结构包括基板，设置在基板上的侧板和挡板，侧板侧壁设置有导电层，并通过导线穿过基板连接外部；本发明不仅同样能够降低探针与插座的对准难度，不易损坏探针，实现拆装过程可逆，有利于重复测试，同样能够解决大电流下探针之间放电而造成的短路问题，而且同在先申请专利相比，结构更简单，制作成本更低。

权利要求

1.一种电磁驱动旋转探针及固定插座结构，包括相互匹配的电磁驱动旋转探针结构和固定插座结构，其特征在于，

所述电磁驱动旋转探针结构包括限位板（1‑1），贯穿限位板（1‑1）并成阵列分布的探针（1‑2）；所述探针（1‑2）与限位板（1‑1）之间设置有轴承（1‑3），所述轴承（1‑3）的外圈与限位板（1‑1）过盈配合，所述轴承（1‑3）的内圈与探针（1‑2）过盈配合，探针（1‑2）能够以自身为轴旋转；探针（1‑2）下方设置有用于与插座结构电连的凸起结构（1‑4），在初始位置，所有探针（1‑2）的凸起结构（1‑4）均指向同一方向；探针（1‑2）在限位板（1‑1）上方设置有齿A（1‑

5），在与齿A（1‑5）同平面上，设置有双侧齿条（1‑6），所述双侧齿条（1‑6）的两侧均设置有齿B（1‑7），所述齿B（1‑7）缠绕有线圈；

每个探针（1‑2）的齿A（1‑5）均匀分布有四个，与每个探针（1‑2）相对应的齿B（1‑7）有六个，以2行3列的阵列形式分布，分别为齿B‑1、齿B‑2、齿B‑3、齿B‑4、齿B‑5和齿B‑6；其中，齿B‑1和齿B‑3对称分布在齿B‑2两侧，齿B‑4和齿B‑6对称分布在齿B‑5两侧，齿B‑1、齿B‑2和齿B‑3为一组，齿B‑4、齿B‑5和齿B‑6为一组，两组对称分布在探针（1‑2）两侧；

所述固定插座结构包括基板（2‑1），设置在基板（2‑1）上的侧板（2‑2）和挡板（2‑3），所述侧板（2‑2）的侧壁设置有导电层（2‑4），所述导电层（2‑4）通过导线（2‑5）穿过基板（2‑1）连接外部；

在所述初始位置，电磁驱动旋转探针向固定插座插入，探针（1‑2）与侧板（2‑2）和挡板（2‑3）均无接触。

说明书

一种电磁驱动旋转探针及固定插座结构

技术领域

[0001] 本发明一种电磁驱动旋转探针及固定插座结构属于半导体测试技术领域。

背景技术

[0002] 芯片在封装前要进行测试。早期的方式是将探针与裸芯的焊盘或凸块相接触实现电连接，这种方式，对探针的平面度要求极高，否则，就会出现一些探针接触到裸芯，而另外一些探针与裸芯断路，无法测试的问题。

[0003] 申请号为201711115635.6的发明专利《垂直式探针卡之探针装置》，涉及到了一种装针方法，该方法通过移动中间导板，使探针弯曲，利用弯曲程度可以不同，来确保探针与裸芯有效接触。然而，由于缺少对中间导板进行精密定位的结构，因此在移动中间导板时，非常容易造成探针弯曲程度超出弹性变形范围，即探针塑性变形不可恢复，进而出现装针拆针不可逆，无法反复拆装测试的问题。

[0004] 为了不让探针弯曲，可以利用探针插入插座的结构来代替直接接触裸芯，而且，由于探针可以在侧面实现与插座的电连接，因此对平面度要求大幅降低。然而，随着MEMS技术的发展，探针尺寸已经达到微米级甚至亚微米级，在这样小的尺寸下，探针与插座的对准就变得困难，探针直接插入插座很有可能造成探针塑性弯曲甚至损坏。

[0005] 针对上述问题，本公司申请了两项发明专利：

[0006] 2020113659506一种探针及插座结构

[0007] 2020113659718一种探针及插座匹配方法

[0008] 首次设计出了旋转探针及与之相对应的具有能够滑动的三角体基座的插座，同时配合先插入、再对准、后接触的步骤，大幅降低了探针与插座的对准难度，不容易损坏探针，实现拆装过程简单可逆，有利于进行重复性测试。

[0009] 虽然上述探针及插座原理简单，结构也不复杂，但是在微米级甚至亚微米级尺寸下，由于对加工精度要求高，因此制作成本非常高。

发明内容

[0010] 为了进一步降低成本，本申请在本公司现有技术的基础上，对探针和插座均进行了改进，设计了一种电磁驱动旋转探针及固定插座结构，并提供了它们之间的匹配方法，在电磁驱动旋转探针结构中，由于摒弃了所有探针同步旋转的技术方案，因此可以省略使探针同步旋转的所有结构；而在固定插座结构中，由于不再要求三角体基座具有滑动功能，不再需要均分架，因此可以大幅降低制作成本。

[0011] 本发明的目的是这样实现的：

[0012] 一种电磁驱动旋转探针及固定插座结构，包括相互匹配的电磁驱动旋转探针结构和固定插座结构，

[0013] 所述电磁驱动旋转探针结构包括限位板，贯穿限位板并成阵列分布的探针；所述探针与限位板之间设置有轴承，所述轴承的外圈与限位板过盈配合，所述轴承的内圈与探针过盈配合，探针能够以自身为轴旋转；探针下方设置有用于与插座结构电连的凸起结构，在初始位置，所有探针的凸起结构均指向同一方向；探针在限位板上方设置有齿A，在与齿A同平面上，设置有双侧齿条，所述双侧齿条的两侧均设置有齿B，所述齿B缠绕有线圈；

[0014] 所述固定插座结构包括基板，设置在基板上的侧板和挡板，所述侧板的侧壁设置有导电层，所述导电层通过导线穿过基板连接外部；

[0015] 在所述初始位置，电磁驱动旋转探针向固定插座插入，探针与侧板和挡板均无接触。

[0016] 上述的一种电磁驱动旋转探针及固定插座结构，每个探针的齿A均匀分布有四个，与每个探针相对应的齿B有六个，以2行3列的阵列形式分布，分别为齿B‑1、齿B‑2、齿B‑3、齿B‑4、齿B‑5和齿B‑6；其中，齿B‑1和齿B‑3对称分布在齿B‑2两侧，齿B‑4和齿B‑6对称分布在齿B‑5两侧，齿B‑1、齿B‑2和齿B‑3为一组，齿B‑4、齿B‑5和齿B‑6为一组，两组对称分布在探针两侧。

[0017] 进一步地，齿B‑1到齿B‑2的距离L1与齿B‑2到探针的距离L2之间满足如下关系：arctan(L1/L2)=π/6。

[0018] 再进一步地，凸起结构从探针上伸出的距离为L，则侧板到探针的距离在Lcos(π/6)和L之间；挡板到探针的距离在0和Lsin(π/6) 之间。

[0019] 一种电磁驱动旋转探针结构，包括限位板，贯穿限位板并成阵列分布的探针；所述探针与限位板之间设置有轴承，所述轴承的外圈与限位板过盈配合，所述轴承的内圈与探针过盈配合，探针能够以自身为轴旋转；探针下方设置有用于与插座结构电连的凸起结构，在初始位置，所有探针的凸起结构均指向同一方向；探针在限位板上方设置有齿A，在与齿A同平面上，设置有双侧齿条，所述双侧齿条的两侧均设置有齿B，所述齿B缠绕有线圈。

[0020] 一种固定插座结构，包括基板，设置在基板上的侧板和挡板，所述侧板的侧壁设置有导电层，所述导电层通过导线穿过基板连接外部。

[0021] 有益效果：

[0022] 第一、在本发明结构中，由于只需要探针落入侧板和挡板之间即可，因此降低了探针与插座之间的对准难度，同时，由于探针在插入过程中不接触侧板和挡板，因此避免了“硬插入”的情况，使得探针不易损坏，有利于进行重复性测试。

[0023] 第二、在本发明结构中，依靠探针旋转，凸起结构与侧板或挡板自然搭接来实现探针和插座的电气连接，因此探针永远不会弯曲，这样就可以有效避免因探针弯曲，间距过近而出现的短路问题。

[0024] 第三、本发明结构中，探针和插座拆装过程互逆，且在探针插座拆装过程中，设计有探针复位的步骤，因此探针不会与其他结构部分发生干涉，进一步确保装拆过程中探针不被损坏，这同样有利于进行重复性测试。

[0025] 以上三条有益效果与本公司在先申请发明《一种探针及插座结构》（2020113659506）和《一种探针及插座匹配方法》（2020113659718）一致。

[0026] 第四、本发明与本公司先申请发明《一种探针及插座结构》（2020113659506）和《一种探针及插座匹配方法》（2020113659718）相比，探针结构由齿轮替换成了齿A，并配合双侧齿条，代替了齿条框架复杂结构，因此降低了原料成本和加工成本，同时，对探针采用非接触式控制，因此避免机械磨损，有利于延长探针使用寿命。

[0027] 第五、本发明与本公司先申请发明《一种探针及插座结构》（2020113659506）和《一种探针及插座匹配方法》（2020113659718）相比，插座结构设计成了无需内部结构移动的方式，节省了均分架和滑道等结构，进一步降低了加工难度和加工成本。

附图说明

[0028] 图1是本发明电磁驱动旋转探针及固定插座结构匹配关系示意图。

[0029] 图2是本发明电磁驱动旋转探针结构示意图一。

[0030] 图3是本发明电磁驱动旋转探针结构示意图二。

[0031] 图4是本发明电磁驱动旋转探针结构示意图三。

[0032] 图5是本发明固定插座结构示意图。

[0033] 图6是本发明探针及插座匹配方法流程图。

[0034] 图中：1‑1限位板、1‑2探针、1‑3轴承、1‑4凸起结构、1‑5齿A、1‑6双侧齿条、1‑7齿B、2‑1基板、2‑2侧板、2‑3挡板、2‑4导电层、2‑5导线。

具体实施方式

[0035] 下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。

[0036] 具体实施方式一

[0037] 以下是本发明电磁驱动旋转探针及固定插座结构的具体实施方式。

[0038] 该具体实施方式下的电磁驱动旋转探针及固定插座结构，匹配关系示意图如图1所示，包括相互匹配的电磁驱动旋转探针结构和固定插座结构，

[0039] 所述电磁驱动旋转探针结构如图2、图3和图4所示，包括限位板1‑1，贯穿限位板1‑1并成阵列分布的探针1‑2；所述探针1‑2与限位板1‑1之间设置有轴承1‑3，所述轴承1‑3的外圈与限位板1‑1过盈配合，所述轴承1‑3的内圈与探针1‑2过盈配合，探针1‑2能够以自身为轴旋转；探针1‑2下方设置有用于与插座结构电连的凸起结构1‑4，在初始位置，所有探针
1‑2的凸起结构1‑4均指向同一方向；探针1‑2在限位板1‑1上方设置有齿A1‑5，在与齿A1‑5同平面上，设置有双侧齿条1‑6，所述双侧齿条1‑6的两侧均设置有齿B1‑7，所述齿B1‑7缠绕有线圈；

[0040] 所述固定插座结构如图5所示，包括基板2‑1，设置在基板2‑1上的侧板2‑2和挡板2‑3，所述侧板2‑2的侧壁设置有导电层2‑4，所述导电层2‑4通过导线2‑5穿过基板2‑1连接外部；

[0041] 在所述初始位置，电磁驱动旋转探针向固定插座插入，探针1‑2与侧板2‑2和挡板2‑3均无接触。

[0042] 具体实施方式二

[0043] 以下是本发明电磁驱动旋转探针及固定插座结构的具体实施方式。

[0044] 该具体实施方式下的电磁驱动旋转探针及固定插座结构，每个探针1‑2的齿A1‑5均匀分布有四个，与每个探针1‑2相对应的齿B1‑7有六个，以2行3列的阵列形式分布，分别为齿B‑1、齿B‑2、齿B‑3、齿B‑4、齿B‑5和齿B‑6，如图3和图4所示；其中，齿B‑1和齿B‑3对称分布在齿B‑2两侧，齿B‑4和齿B‑6对称分布在齿B‑5两侧，齿B‑1、齿B‑2和齿B‑3为一组，齿B‑4、齿B‑5和齿B‑6为一组，两组对称分布在探针1‑2两侧。

[0045] 进一步地，齿B‑1到齿B‑2的距离L1与齿B‑2到探针1‑2的距离L2之间满足如下关系：arctan(L1/L2)=π/6。

[0046] 凸起结构1‑4从探针1‑2上伸出的距离为L，则侧板2‑2到探针1‑2的距离在Lcos(π/6)和L之间；挡板2‑3到探针1‑2的距离在0和Lsin(π/6) 之间。

[0047] 需要说明的是，双侧齿条1‑6需要设置有绝缘结构，确保某个齿上线圈通电时，其他齿不受影响。

[0048] 具体实施方式三

[0049] 以下是本发明电磁驱动旋转探针结构的具体实施方式。

[0050] 该具体实施方式下的电磁驱动旋转探针结构，如图2、图3和图4所示，包括限位板1‑1，贯穿限位板1‑1并成阵列分布的探针1‑2；所述探针1‑2与限位板1‑1之间设置有轴承1‑
3，所述轴承1‑3的外圈与限位板1‑1过盈配合，所述轴承1‑3的内圈与探针1‑2过盈配合，探针1‑2能够以自身为轴旋转；探针1‑2下方设置有用于与插座结构电连的凸起结构1‑4，在初始位置，所有探针1‑2的凸起结构1‑4均指向同一方向；探针1‑2在限位板1‑1上方设置有齿A1‑5，在与齿A1‑5同平面上，设置有双侧齿条1‑6，所述双侧齿条1‑6的两侧均设置有齿B1‑
7，所述齿B1‑7缠绕有线圈。

[0051] 具体实施方式四

[0052] 以下是本发明固定插座结构的具体实施方式。

[0053] 该具体实施方式下的固定插座结构，如图5所示，包括基板2‑1，设置在基板2‑1上的侧板2‑2和挡板2‑3，所述侧板2‑2的侧壁设置有导电层2‑4，所述导电层2‑4通过导线2‑5穿过基板2‑1连接外部。

[0054] 具体实施方式五

[0055] 以下是本发明电磁驱动旋转探针及固定插座的匹配方法的具体实施方式。

[0056] 该具体实施方式下的电磁驱动旋转探针及固定插座的匹配方法，流程图如图6所示，包括以下步骤：

[0057] 步骤a、将电磁驱动旋转探针结构向固定插座结构方向插入到固定深度；

[0058] 步骤b、按照齿B‑2和齿B‑5→齿B‑1和齿B‑6→齿B‑3和齿B‑4→齿B‑2和齿B‑5的顺序，给线圈通电，使探针1‑2下方的凸起结构1‑4与导电层2‑4接触；

[0059] 步骤c、完成测试工作；

[0060] 步骤d、按照齿B‑3和齿B‑4→齿B‑1和齿B‑6→齿B‑2和齿B‑5→齿B‑3和齿B‑4的顺序，给线圈通电，使探针1‑2下方的凸起结构1‑4与挡板2‑3接触；

[0061] 步骤e、给齿B‑2和齿B‑5的线圈通电，使探针1‑2复位，凸起结构1‑4指向齿B‑5所在方向；

[0062] 步骤f、将电磁驱动旋转探针结构向固定插座结构相反方向从固定插座结构中拔出。

[0063] 在步骤b中，共有四个通电步骤，如下：

[0064] 步骤b1、给齿B‑2和齿B‑5的线圈通电，凸起结构1‑4指向齿B‑5所在方向；

[0065] 步骤b2、给齿B‑1和齿B‑6的线圈通电，凸起结构1‑4指向齿B‑6所在方向，即相对于步骤b1，探针1‑2逆时针旋转30度；

[0066] 步骤b3、给齿B‑3和齿B‑4的线圈通电，探针1‑2相对于步骤b2再次逆时针旋转30度；

[0067] 步骤b4、给齿B‑2和齿B‑5的线圈通电，根据侧板2‑2位置的不同，探针1‑2相对于步骤b3再次逆时针旋转0度‑30度，使探针1‑2下方的凸起结构1‑4与导电层2‑4接触。

[0068] 在步骤d中，共有四个通电步骤，如下：

[0069] 步骤d1、给齿B‑3和齿B‑4的线圈通电，探针1‑2复位到步骤d中给齿B‑3和齿B‑4的线圈通电时的位置；

[0070] 步骤d2、给齿B‑1和齿B‑6的线圈通电，凸起结构1‑4指向齿B‑6所在方向，即相对于步骤d1，探针1‑2顺时针旋转30度；

[0071] 步骤d3、给齿B‑2和齿B‑5的线圈通电，凸起结构1‑4指向齿B‑5所在方向，即相对于步骤d2，探针1‑2顺时针旋转30度；

[0072] 步骤d4、给齿B‑3和齿B‑4的线圈通电，根据挡板2‑3位置的不同，探针1‑2相对于步骤d3再次顺时针旋转0度‑30度，使探针1‑2下方的凸起结构1‑4与挡板2‑3接触。

[0073] 需要说明的是，以上所有具体实施方式所列举的技术特征，只要不矛盾，都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据高中阶段学习过的排列组合数学知识穷尽每一种排列组合后的结果，所有排列组合后的结果都应该理解为被本申请所公开。