CN119301462A - 用于电子器件接触的具有平面无偏压弹簧元件的探针、该探针的制造方法及该探针的使用方法 - Google Patents

Abstract

用于接触电子器件的探针阵列，包括用于在两个电子电路元件之间进行接触的多个探针(3500)以及双阵列板安装和保持构造。探针可以包括：从探针主体突出的下保持特征(3501)，其尺寸和构造限制了探针能够插入下阵列板(3450‑L)中的板探针孔(3541‑C)的纵向范围；和从探针主体横向延伸的上保持特征(3502)，其相对于上板探针孔(3541‑O)发生横向位移，使得上保持特征不再能够纵向穿过上阵列板(3540‑U)中的上板探针孔的延伸部。

Description

用于电子器件接触的具有平面无偏压弹簧元件的探针、该探 针的制造方法及该探针的使用方法

相关申请

本申请要求2023年4月4日提交的美国专利申请序列号18/295,712和2022年4月6日提交的美国临时专利申请序列号63/327,926的优先权和权益，这两件申请的全部公开内容都通过引用并入本文。

技术领域

本发明的实施例涉及微探针(例如，用于集成电路的晶片级测试或插座测试，或用于与PCB或其他电子器件进行电气连接)，更特别地，涉及销状微探针(即，具有竖向或纵向高度的微探针，其高度大于其宽度(例如，在一些实施例中为5倍，在其他实施例中为10倍，在又其他实施例中为20倍))或按钮状探针，其中弹簧元件在无偏压状态下具有平面构造。在一些实施例中，微探针至少部分地通过电化学制造方法制成，更特别地，通过多层、多材料电化学制造方法制成，并且其中，在一些实施例中，在保持阵列结构的同时多个探针被投入使用，所述阵列结构包括一个或多个具有通孔的板，所述通孔与探针和/或其他阵列保持结构的特征接合。

背景技术

探针：

商业上已经使用或提出了许多电接触探针和销构造，其中一些可能符合现有技术，而其他则不符合现有技术。例如，专利公开号US 2005-0104609、US2006-0006888、US2005-0184748、US2006-0108678、US2006-0238209和专利号US 7,640,651、US 7,265,565、US 7,412,767、US 7,273,812、US10,215,775、US11,262,383中阐述了这样的销、探针和制造方法的示例。

电化学制造：

由多个粘附层形成三维结构的电化学制造技术已经或正在由加利福尼亚州VanNuys的Inc.(前身为MEMGen Corporation)以工艺名称EFAB和MICA进行商业开发。

2000年2月22日授予Adam Cohen的美国专利号6,027,630中描述了各种电化学制造技术。

Henry Guckel的题为“用牺牲金属层通过多级深X射线光刻形成微结构(Formation of Microstructures by Multiple Level Deep X-ray Lithography withSacrificial Metal Layers)”的美国专利号5,190,637中教导了另一种使用电化学制造技术形成微结构的方法。

电化学制造提供了以合理的成本和合理的时间形成微型物体、零件、结构、装置和类似物的原型和商业数量的能力。事实上，电化学制造是形成许多迄今为止无法制成的结构的推动者。电化学制造为许多工业领域的新设计和产品打开了大门。尽管电化学制造提供了这种新能力，并且据了解，电化学制造技术可以与各个领域已知的设计和结构相结合来制成新的结构，但是电化学制造的某些用途提供了现有技术中未知或不明显的设计、结构、能力和/或特征。

在各个领域都需要具有改善的特性、减少的制造时间、降低的制造成本、简化的制造工艺、器件设计中的更大通用性、改善的材料选择、改善的材料性能、这样的器件的更具成本效益和更低风险的制造、和/或几何构造和选定制造工艺之间的更大独立性的微型器件。

发明内容

本发明的一些实施例的目的是提供一种改进的探针阵列，该探针阵列包括探针，所述探针包括由多个柔性模块形成的柔性元件，这些柔性模块在无偏压时包括平面但非线性(即非笔直)的弹簧构造(即弹簧构造不是没有弯曲或角度的直杆，而是在提供弯曲或曲线的至少一层的平面内具有一定二维构造)，其中，弹簧的平面垂直于探针的纵向轴线，并沿探针的纵向轴线提供柔性，其中，柔性模块以串联方式堆叠。具有非线性弹簧构造的探针可以在偏压时提供线性弹簧回弹力或非线性回弹力。

在本发明的另一方面中，一种探针阵列包括：(1)用于在两个电子电路元件之间进行接触的多个探针，每个探针包括：(a)至少一个柔性结构，其包括：(i)至少一个相对刚性的支架，其具有纵向分开的第一端和第二端；(ii)至少一个第一柔性元件，其在无偏压时包括二维基本平面弹簧，其中，第一柔性元件在基本垂直于平面构造的方向上提供柔性，其中，第一柔性元件的第一部分功能性地连结所述至少一个支架，并且第一柔性元件的第二部分功能性地连结第一末端臂，所述第一末端臂能够相对于所述支架柔性移动，其中，第一末端臂直接或间接地保持第一末端，当第一柔性元件无偏压时，该第一末端纵向延伸超过所述至少一个支架的第一端；和(iii)至少一个第二柔性元件，其包括弹簧，其中，所述第二柔性元件在基本垂直于所述平面构造的方向上提供柔性，其中，所述第二柔性元件的第一部分功能性地连结所述至少一个支架，并且所述第二柔性元件的第二部分功能性地连结第二末端臂，所述第二末端臂能够相对于所述支架柔性移动，其中，所述第二末端臂直接或间接地保持第二末端，当所述第二柔性元件无偏压时，所述第二末端纵向延伸超过所述至少一个支架的第二端，其中，第一柔性元件的第一部分和第二柔性元件的第一部分彼此纵向间隔开，并且其中，在将所述第一和第二末端中的至少一个朝向另一个偏压时，第一柔性元件的第二部分和第二柔性元件的第二部分以选自于由以下构成的组的方式纵向移动：(A)移动得更靠近；和(B)进一步分开；(2)下阵列板，其具有多个下板探针孔；(3)上阵列板，其具有多个上探针孔，其中，上探针孔的至少一部分包括至少一个侧壁特征，该侧壁特征提供将上探针孔延伸到比下阵列板上的对应下孔的对应部分更宽的宽度的延伸部；其中，所述下阵列板配置成用于从所述下阵列板上方接收探针；其中，所述上阵列板配置成用于从所述上阵列板下方接收探针；其中，所述多个探针的至少一部分进一步包括至少一个下保持特征和至少一个上保持特征，所述至少一个下保持特征配置成至少接合所述下阵列板，所述至少一个上保持特征配置成至少接合所述上阵列板；其中，所述至少一个下保持特征包括至少一个横向延伸特征，所述横向延伸特征从相应探针的主体突出，其尺寸和构造限制了相应探针能够插入所述下阵列板的孔中的纵向范围；其中，所述至少一个上保持特征包括至少一个突片状特征，所述突片状特征在所述下保持特征上方的水平面处从所述探针的主体横向延伸，并且与所述下保持特征纵向间隔开一间隙，所述间隙大于所述上阵列板的纵向接合部分的厚度，并且其中，所示至少一个上保持特征具有横向构造，所述横向构造的尺寸被设计为在对准时穿过由所述侧壁特征提供的延伸部；并且其中，在将所述上保持特征纵向定位在所述上阵列板中的所述孔的延伸部上方之后，所述保持特征相对于所述孔发生横向位移，使得所述至少一个上保持特征不再能够纵向穿过所述上阵列板中的所述孔的延伸部。

本发明的上述方面存在许多变化，并且这些变化对本领域技术人员而言在阅读本文的教导后将是明显的。

本领域技术人员在阅读本文的教导后将理解本发明的其他方面。本发明的其他方面可以涉及上述方面的组合。本发明的这些其他方面可以提供上述方面的各种组合，以及可以提供上面没有具体阐述、但由本文阐述的其他具体教导、由本说明书的整体教导、或由通过引用并入本文的教导而教导的其他配置、结构、功能关系和过程。

附图说明

图1A至图1F示意性地描绘了使用粘附掩模镀层形成结构的第一层，其中，第二材料的毯式沉积覆盖第一材料的沉积位置之间的开口和第一材料本身二者。

图1G描绘了通过将所沉积的材料平坦化成期望级而完成的第一层的形成。

图1H和图1I分别描绘了在形成结构的多层之后且从牺牲材料释放结构之后的工艺状态。

图2描绘了示例性弹簧模块或柔性模块的等距视图，该模块具有两个连接的弹簧元件、基部和连接支撑件或支架，该模块可用于探针中或用作探针。

图3描绘了第二示例性弹簧模块或柔性模块的等距视图，该模块类似于图2的模块，可用于探针中或用作探针，不同之处在于，两个弹簧元件更厚，并且因此提供了比图2的元件更大的弹簧常数。

图4A至图4D4提供了探针的各种视图，其中，探针由两个背靠背的模块形成，这两个模块共享一个公共基部，该基部也用作支架并具有环形构造。

图4E1提供了图4A至图4D4的探针的侧视图，示出了17个样品层级，探针可以由这些样品层级制造，其中并非所有层都具有独特构造。

图4E2-A至图4E9-B示出了层L1-L17的独特构造的以俯视图(-A图)和等距视图(-B图)二者显示的横截面构造，其中，图4E2-A和图4E2-B示出了层L1和L17的视图；图4E3-A和图4E3-B示出了层L2、L4、L6和L8的视图；图4E4-A和图4E4-B示出了层L3和L7的视图；图4E5-A和图4E5-B示出了层L5的视图；图4E6-A和图4E6-B示出了层L9的视图；图4E7-A和图4E7-B示出了层L10、L12、L14和L16的视图；图4E8-A和图4E8-B示出了层L11和L15的视图；图4E9-A和图4E9-B示出了层L13的视图。

图5A1至图5H示出了根据本发明的一实施例的示例性探针和双阵列板安装和保持构造，该构造使用与两个阵列板结合的横向滑动锁或突片和保持环。

图5A1和图5A2分别从上方和下方提供了根据本发明的一实施例的示例性探针的等距视图，其中，探针包括用于接合下接合板中的圆形通孔的顶部边缘的安装环或止动环、以及位于探针右侧的用于接合上阵列板中的长圆形(oblong)通孔的右上边缘的滑动夹或突片。

图5B1和图5B2分别提供了下阵列板部分的等距视图和俯视图，示出了单个圆形通孔，图5A1和图5A2的探针的下部分可以插入穿过该通孔。

图5C1和图5C2分别提供了上阵列板部分的等距视图和俯视图，示出了单个长圆形通孔，图5A1和图5A2的探针的上部分可以纵向插入穿过该通孔，然后横向移位。

图5D提供了图5A1和图5A2的探针的等距视图，该探针在图5B1和图5B2的下阵列板部分的圆形开口上方横向对准，以便为通过沿箭头所示的方向相对移动探针来将探针相对纵向移动或装载到下阵列板中的圆形开口中做好准备。

图5E提供了图5A1和图5A2、图5B1和图5B以及图5D的探针和下阵列板部分的等距视图，在将探针纵向装载到下阵列板的圆形开口中之后，使得探针的保持环抵靠在下阵列板的上表面上，并且使得通过探针直径和下阵列板中的开口的直径的适当尺寸和公差设置来保持探针和下阵列板的横向对准。

图5F提供了图5A1和图5A2的探针处于相对于图5B1和图5B2的下阵列板部分的最终位置的等距视图，探针在图5C1和图5C2的上阵列板部分的长圆形开口下方横向对准，以便为通过上阵列板沿箭头指示的方向的相对运动将探针相对纵向移动或装载到长圆形开口中做好准备，其中，横向对准使得仅纵向运动将允许上阵列板滑过到达保持突片下方和旁边的位置。

图5G提供了处于其最终纵向位置的探针、下阵列板和上阵列板部分在图5F所示的运动之后、但没有完成如箭头所示的上阵列板相对于探针和下阵列板的必要相对横向移动以完成将上阵列板的边缘互锁在探针保持环和保持突片之间的等距视图。

图5H提供了处于其最终纵向位置和横向位置的探针、下阵列板和上阵列板部分在图5G所示的运动之后的等距视图，使得这些板在其相对位置的纵向定位的保持提供了探针的保持，其位置和对准由这三个部件的尺寸和公差设置决定。

具体实施方式

电化学制造概述

图1A至图1I示出了示例性多层多材料电化学制造工艺中的各种状态的侧视图。图1A至1G示出了多层制造工艺的单层形成的各个阶段，其中第二金属沉积在第一金属上以及第一金属中的开口中，使得第一和第二金属形成该层的一部分。在图1A中，示出了具有表面88的基板82的侧视图，如图1B所示，可图案化光致抗蚀剂84位于该表面上。在图1C中，示出了由抗蚀剂的固化、曝光和显影产生的抗蚀剂图案。光致抗蚀剂84的图案化导致开口或孔92(a)-92(c)从光致抗蚀剂的表面86延伸穿过光致抗蚀剂的厚度到达基板82的表面88。在图1D中，金属94(例如，镍)被示出为已经被电镀到开口92(a)-92(c)中。在图1E中，光致抗蚀剂已经被从基板移除(即，化学或其他方式剥离)，以暴露基板82上未被第一金属94覆盖的区域。在图1F中，第二金属96(例如，银)被示出为在基板82的整个暴露部分(其是导电的)和第一金属94(其也是导电的)上被毯式电镀。图1G描绘了结构的已完成的第一层，其是通过将第一和第二金属平坦化到暴露第一金属的高度并为第一层设置厚度而形成的。在图1H中，示出了多次重复图1B至图1G所示的工艺步骤以形成多层结构的结果，其中，每一层由两种材料构成。对于大多数应用，如图1I所示，移除这些材料中的一种，以产生期望的3D结构98(例如，器件或装置)或多个这样的结构。

本发明各个方面的各种实施例涉及由材料形成三维结构，其中一些材料或全部材料可以电沉积或无电沉积(如图1A至图1I的示例所示，以及通过引用并入本文的各个专利申请中所讨论的)。这些结构中的一些可以由由一种或多种沉积材料形成的单个构建级形成，而其他结构则由多个构建层形成，每个层包括至少两种材料(例如，两个或或多个层，更优选地五个或更多个层，最优选地十个或更多个层)。在一些实施例中，层厚度可以小至一微米或大至五十微米。在其他实施例中，可以使用较薄的层，而在其他实施例中，可以使用较厚的层。在一些实施例中，微尺度结构具有以0.1到10微米级精度定位的横向特征，最小特征尺寸在几微米到几十微米的数量级。在其他实施例中，可以形成具有较不精确的特征放置和/或较大的最小特征的结构。在又其他实施例中，可能期望较高精度和较小的最小特征尺寸。在本申请中，介观尺度和毫米尺度具有相同的含义，指的是可能具有一个或多个这样的尺寸的装置，所述尺寸可以延伸到0.5到50毫米的范围或更大，特征的定位精度在微米到100微米的范围内，最小特征尺寸在几十微米到几百微米的数量级。

本文公开的各种实施例、替代方案和技术可以在所有层上使用单一图案化技术或在不同层上使用不同的图案化技术来形成多层结构。例如，本发明的各种实施例可以使用适形接触掩模和掩模操作(即，使用接触、但不粘附到基板的掩模的操作)、接近掩模和掩模操作(即，即使没有接触，使用掩模通过其与基板的接近至少部分选择性地屏蔽基板的操作)、非适形掩模和掩模操作(即，其接触表面不明显适形的掩模和基于该掩模的操作)、和/或粘附掩模和掩模操作(粘附到基板的掩模和使用该掩模的操作，选择性沉积或蚀刻将发生在基板上，而不是只与基板接触)来执行选择性图案化操作。适形接触掩模、接近掩模和非适形接触掩模共有这样的特性，即它们是预先形成的，并被带到或靠近待处理的表面(即，待处理的表面的暴露部分)。这些掩模通常可以在不损坏掩模或其接触或靠近的接收处理的表面的情况下被移除。粘附掩模通常形成在待处理的表面上(即，待掩模的表面部分)，并粘合到该表面上，这样它们就不能与该表面分离，除非在任何重复使用点之外被完全破坏或损坏。粘附掩模可以通过多种方式形成，包括：(1)通过施加光致抗蚀剂，选择性曝光光致抗蚀剂，然后对光致抗蚀剂进行显影；(2)选择性转移预图案化的掩模材料；和/或(3)通过计算机控制的材料沉积直接形成掩模。在一些实施例中，粘附掩模材料可以用作层的牺牲材料，或者可以仅用作掩模材料，该掩模材料在完成层的形成之前被另一种材料(例如，介电或导电材料)替换，其中替换材料将被视为相应层的牺牲材料。在将材料沉积到其中包括的空隙或开口中之前或之后，掩模材料可以被平坦化，也可以不被平坦化。

图案化操作可用于选择性地沉积材料和/或可用于材料的选择性蚀刻。选择性蚀刻区域可以用不同的期望材料选择性地填充或通过毯式沉积等填充。在一些实施例中，逐层构建可能涉及同时形成多层的各部分。在一些实施例中，与某些层级相关联的沉积可能导致沉积到与其他层级相关的区域(即，位于定义不同层的几何构造的顶部和底部边界级内的区域)。Smalley于2003年5月7日提交的美国专利申请号10/434,519中描述了与多层相关联的选择性蚀刻和/或交错材料沉积的这种使用，该申请当前是美国专利7,252,861，题为“通过交错层或通过选择性蚀刻和填充空隙来电化学制造结构的方法和设备(Methodsof and Apparatus for Electrochemically Fabricating Structures Via InterlacedLayers or Via Selective Etching and Filling of Voids)”。该引用的申请通过引用并入本文。

可以在其上形成结构的临时基板可以是牺牲型的(即，在沉积材料分离期间被破坏或损坏到不能再使用的程度)或非牺牲型的(即，没有被破坏或过度损坏，即，没有被损坏到不能再使用的程度，例如，在基板和形成的结构的初始层之间有一牺牲或释放层)。非牺牲基材可以被认为是可再使用的，几乎不需要或根本不需要返工(例如，通过重新规划一个或多个选定表面或通过施加释放层等等)，尽管它们可能会或可能不会因各种原因而被再使用。

本领域技术人员将理解可用于理解本发明的各实施例的各种术语和概念的定义(无论是装置本身、制造装置的某些方法，还是使用装置的特定方法)。本文讨论了一些此类术语和概念，而其他此类术语在本申请要求优先权和/或通过引用并入本文的各专利申请(例如，美国专利申请号16/584,818)中有所涉及。

本文使用的“纵向”是指探针的长尺寸、探针的端到端尺寸、或末端到末端尺寸。纵向可以指从探针的一个端延伸到探针的另一个端的大体直线，也可以指沿着探针高度具有倾斜甚至变化方向的弯曲或楼梯台阶状路径。当提及探针阵列或将被装载到阵列构造中的探针时，纵向尺寸可以指阵列中的探针指向或延伸的特定方向，但也可以简单地指阵列的整体高度，该高度从包含多个探针的第一端、末端或基部的平面开始，垂直于该平面延伸到包含探针的第二端、末端或顶部的平面。使用的上下文通常清楚地表明了对本领域技术人员来说尤其意味着什么。意图是，应用于本文术语的解释应尽可能狭义，只要所提供的描述的细节或使用该术语的上下文所保证。然而，如果没有这种狭义的解释是合理的，那么就应该适用最宽泛的合理解释范围。

本文使用的“横向”与“纵向”一词有关。就层的堆叠而言，横向是指每层内的方向，或每层内的两个垂直的方向(即，位于基本垂直于层堆叠方向的层的平面内的一个或多个方向)。当提及探针阵列时，横向通常具有类似的含义，因为横向尺寸通常是位于平行于阵列顶部或底部平面(即，基本垂直于纵向尺寸)的平面内的尺寸。当提及探针本身时，横向尺寸可以是垂直于探针的整体纵向轴线、探针的局部纵向轴线(即，局部横向尺寸)的尺寸、或简单地是与阵列或层的尺寸相似的尺寸。使用的上下文通常清楚地表明了对本领域技术人员来说尤其意味着什么。意图是，应用于本文术语的解释应尽可能狭义，只要所提供的描述的细节或使用该术语的上下文所保证。然而，如果没有这种狭义的解释是合理的，那么就应该适用最宽泛的合理解释范围。

本文使用的“基本平行”是指平行或接近平行，即在平行的15°以内，更优选在平行的10°以内，甚至更优选在平行的5°以内，最优选在平行的1°以内。如果使用该术语而不作澄清，则应将其解释为在平行的15°以内。当与具体澄清一起使用时，该术语应根据具体澄清进行解释。

本文使用的“基本垂直”或“基本正交”是指垂直或接近垂直，即在垂直的15°以内，更优选在垂直的10°以内，甚至更优选在垂直的5°以内，最优选在垂直的1°以内。如果使用该术语而不作澄清，则应将其解释为在垂直的15°以内。当与具体澄清一起使用时，该术语应根据具体澄清进行解释。

当提及表面时，本文使用的“基本平面”是指旨在为平面的表面，尽管正如本领域技术人员将理解的那样可能存在一些瑕疵(即，当提及毫米和微米级装置(是本文阐述的主要装置实施例)时，这些瑕疵可能偏离平面度高达1到5微米，但本质上通常是亚微米级的)。如果使用该术语而不作澄清，则应将其解释为具有偏离平面度不超过5微米的瑕疵。当与具体澄清一起使用时，该术语应根据具体澄清进行解释。当提及结构时，该术语不是指无限薄的结构，而是指由基本平面的顶表面和底表面形成的结构，例如，使用多材料多层电化学制造方法形成的结构的每一层或一组相继形成的层的顶表面或底表面，特别是当每一层经历诸如研磨、飞切、化学机械平坦化、通过旋转铺展等等的平坦化操作时。在某些情况下，基本平面结构也可能意味着，与结构在两个垂直维度上的尺寸相比，该结构或该结构的元件在高度或厚度上较小(即，垂直足迹与厚度的比率大于25，优选大于50，更优选大于100，最优选大于200)。如果针对结构使用该术语而不作澄清，则应将其解释为满足上表面和下表面两者的基本平面表面标准。在某些情况下，比率要求也可能适用，即，比率至少为25。当针对结构与具体澄清一起使用时，该术语应根据具体澄清进行解释。

本文使用的“相对刚性”是指当两个结构元件遭受工作载荷或应力时，两个结构元件之间的刚度比较，其中，相对刚性的结构元件与另一结构元件相比应减少至少2倍的偏转或扭曲，更优选5倍，最优选10倍。如果针对结构元件使用该术语而不作澄清，则应将其解释为满足系数2的要求。当针对结构元件与具体澄清一起使用时，该术语应根据具体澄清进行解释。

本文使用的“非线性构造”是指一种非直棒状构造的构造，特别是在应用于物理结构或元件时。非线性构造本质上是二维或三维的构造，其带有包括一个或多个弯曲或曲线的特征。例如，平面非线性结构可以是平面螺旋结构。当提及弹簧时，本文使用的非线性构造不是指力-偏转关系，除非特别毫无疑义地指示这种关系。

带平面弹簧模块的探针：

本发明的平面弹簧或平面柔性元件可以以多种不同的方式形成，并且采用多种不同的构造。通常，柔性元件包括平面弹簧，其具有在间隙或开放区域上以悬臂或桥接方式从支架延伸到末端或末端臂的部分(例如，两个或多个弹簧从不同的横向支架位置开始，连接到一个共同的末端臂，这里通常称为一个或多个悬臂)，在正常操作期间，弹簧可能会偏转到所述间隙或开放区域中。这些柔性部分通常在横向平面内具有二维非线性构造，并且具有垂直于该平面延伸(例如，在纵向方向上)的厚度，其中二维构造可以是梁结构的形式，该梁结构具有弯曲或成角度构造，其长度远大于其宽度，例如在一些变型中至少为5、10、20或甚至50倍或更多，其中，厚度通常小于梁的长度，例如在一些变型中至少为5、10、20或甚至50倍或更多，或者小于弹簧元件的横向尺寸，例如在一些变型中为2、5、10或甚至20倍或更多。在一些实施例中，当探针或模块由多个粘附层形成时，这种构造的平面可以平行于层平面(例如X-Y平面)。弹簧的厚度(例如，在Z方向上)可以是单层的厚度，或者可以是多层的厚度。在一些实施例中，柔性元件包括多个间隔开的平面弹簧元件。

在一些实施例中，柔性元件可以包括平面弹簧元件，这些平面弹簧元件不仅在支架或末端结构处彼此连结，而且在到这些端元件的中间位置处也彼此连结。在一些这样的实施例中，平面弹簧元件可以从一个端(例如，支架或末端臂)开始，作为一个或多个具有相对较高弹簧常数的加厚弹簧，并且然后通过移除初始弹簧结构的顶部和底部之间的一些中间弹簧材料来提供减小的弹簧常数，由此从开始少量但较厚的平面柔性元件(例如，1、2或3个元件)过渡到更多的较薄平面元件，其中，在到达另一端(例如，支架的末端臂)之前，一些初始平面元件分为2、3、4、5个或更多个平面但较薄的元件，由此，例如，弹簧常数、力要求、超行程、应力、应变，载流容量、总体尺寸及其他操作参数可以定制以满足给定应用的要求。

在图2至图5H的许多图中包括参考数字，其中相同的数字用于表示不同实施例中的类似结构或特征。

示例性弹簧模块如图2至图3所示。图2描绘了示例性弹簧模块200的等距视图，该弹簧模块具有两个未偏转的弹簧元件221-1和221-2、与弹簧元件间隔开的基部201、以及桥接弹簧元件与基部之间的纵向模块间隙MG的连接支撑件(例如，支架或桥接件)211。在图2的示例中，两个弹簧元件中的每个都采用平面径向延伸螺旋的形式，该螺旋从径向位移的桥接件211经由末端结构的向下延伸部分延伸到中心或轴向定位的末端元件231。弹簧由间隙SG纵向分开。在这个示例中，桥接件211将每个弹簧元件的一个端连接在一起，而末端元件231通过末端结构的延伸部分将弹簧元件的另一个端连接在一起。末端元件231形成有期望宽度TW和在上弹簧上方延伸的期望末端高度TH，每个弹簧元件由期望材料形成并且形成有期望的梁厚度或弹簧高度SH、梁宽度或弹簧宽度SW、弹簧匝圈CS之间的间距、以及盘绕梁长度，盘绕梁长度允许弹簧偏转期望量，但不超过结构和形成该结构的相关材料的弹性偏转极限，同时在其偏转范围内提供期望的固定或可变弹簧力。特别地，末端的长度可以使得模块末端能够发生朝向基部的期望压缩，而基部、桥接件和弹簧元件不会相互干扰。在一些实施例中，例如，每个模块的末端的最大行进距离可以小至5μm(μm＝微米)或更小，或者可以大至500μm(例如，25μm、50μm、100μm或200μm)或更大。例如，在一些实施例中，每个模块的最大行进距离可以是25μm到200μm，而在其他示例实施例中。每个模块的最大行进距离可以是50μm到150μm。在一些实施例中，末端的最大行进距离可以通过硬止动器来设置，例如通过弹簧或末端的偏转部分与基部接触、通过基部上的止动结构、或者可能通过与末端接触的表面(例如，相邻模块的表面)与桥接件的上部分接触。在其他实施例中，最大行进距离可以通过柔性弹簧或末端部分与软止动器或柔性减小结构接触来实现。实现最大偏转(或行程)的力可以小至0.1克力，到大至20克力或更大。在一些实施例中，0.5克的力目标可能是合适的。在其他情况下，1克、2克、4克、8克或更大可能是合适的。在一些实施例中，可以以50μm或更小的模块高度MH(纵向尺寸)为目标，而在其他实施例中，可以以500μm或更大的模块高度为目标。在一些实施例中，总模块径向直径或宽度MW可以是100μm或更小，或者400μm或更大(例如，150μm、200μm或250μm)。模块的一个或多个弹簧梁元件可以具有从1μm或更小到100μm或更大的弹簧高度SH(例如，10、20、30或40μm)，以及从1μm或更小到100μm或更大的梁宽度或弹簧宽度SW(例如，10、20、30或40μm)。末端可以具有均一或变化的几何形状(例如，圆柱形、矩形、圆锥形、多叉、或其他构造，或构造组合)。末端(在这里连结到弹簧梁)将通常具有比它们连接的一个或多个梁的宽度SW更大的横截面宽度TW。

图3示出了第二示例性弹簧模块300的等距视图，该模块类似于图2的模块，不同之处在于，两个弹簧元件更厚，因此提供了比图2的元件更大的弹簧常数。从另一个角度来看，图3的示例对于给定的偏转将需要更大的力，因此，将达到组合的材料和结构几何形状的屈服强度(例如，达到弹性偏转极限)，其偏转比图2的示例小。

在其他实施例中，弹簧模块可以采取与图2或图3所示不同的形式。例如：(1)模块可以具有单个弹簧元件或两个以上的弹簧元件；(2)每个弹簧元件可以在宽度、厚度、长度或旋转范围中的一个或多个方面具有变化；(3)弹簧元件可以在元件的长度上变化；(4)弹簧元件可以具有除欧拉螺旋之外的构造，例如矩形螺旋、带圆角的矩形螺旋、S形结构、或C形结构；(5)各个弹簧元件可以连接到多个桥接接头，例如连接到位于绕模块180度、120度或90度的桥接连接点；(6)桥接接头可以位于不同的桥接件上；(7)基部元件的径向范围可以小于弹簧/桥接接头，使得当模块堆叠时，较高模块的基部在模块末端受到足够压缩时可以延伸到较低相邻模块的上部范围下方；(8)模块基部可以用附加的弹簧代替，这些附加的弹簧允许在偏转时从两个方向压缩模块弹簧；(9)探针末端可以不会相对于模块的整体横向构造横向居中(即，当逐层形成时，与压缩主轴或主构建轴不重合或甚至不共线)。

图4A至图4D4提供了探针3400或该探针的各部分的各种视图，其中探针由两个背对背(或基部到基部)模块形成，其中，这两个模块共享一个具有环形构造的公共基部，并且探针包括许多不同的特征：(1)环形基部或框架3401，其通过其最外横向范围保持上螺旋弹簧阵列3421-UC和下螺旋弹簧阵列3421-LC，以在上弹簧阵列和下弹簧阵列之间提供基本的支架功能，其中基部或框架3401具有圆形外部，该外部具有内部开口，该内部开口具有相对的弓形侧3401-A和较窄的相对平坦侧3401-F，其中，连结平坦侧的上表面和下表面提供用于与上支撑件或支架和下支撑件或支架3411-1、3411-2、3412-1和3412-2连结的附接区域，这些上支撑件或支架和下支撑件或支架则支撑螺旋弹簧元件的端部，而弓形区域提供间隙，弹簧的最外悬臂部分可以位于该间隙上(在变形之前)，其中基部的厚度用作支架间隔件，其中，螺旋弹簧的部分可以在探针末端压缩期间朝向彼此偏转；(2)上弹簧阵列和下弹簧阵列中的每个以两个纵向分开的共面卷绕螺旋悬臂对3421-1U和3421-2U(位于基部上方)以及3421-1L和3421-2L(位于基部下方)从相对的支架对开始其向内路径，每个元件的每个悬臂在其向内行程的中途分成两个纵向间隔的悬臂，使得四个上悬臂元件UC1-UC4连结上末端臂3431-UA的每一侧，而四个下悬臂元件LC1-LC4连结下末端臂3431-LA的任一侧，下末端臂则分别支撑接触或结合末端3431-U和3431-L；(3)连结上接触末端的螺旋弹簧元件的旋转取向相对于连结下接触末端的弹簧元件具有相反的旋转取向；以及(4)支架3411-1、3411-2、3412-1和3412-2仅在上螺旋阵列的多个梁之间以及在下螺旋阵列的多个螺旋梁之间提供中间支架功能，而不在两个弹簧组之间提供支架功能，因为该功能由基部3401直接提供。

图4A、图4B1和图4B2分别提供了探针3400的侧视图、上等距视图和下等距视图，其中可以看到探针的不同特征。图4B1提供了探针的上弹簧部段的最上一对螺旋弹簧的视图，而图4B2提供了探针的下弹簧部段的最下一对螺旋弹簧的视图。图4A、图4B1和图4B2中的每个提供了上末端3431-U和下末端3431-L与中心基部3401一起的视图。图4A、图4B1和图4B2还提供了上支架3411-1和3411-2以及下支架3412-1和3412-2的视图，以及纵向分开的上悬臂元件3421-1U和3421-2U以及下悬臂元件3421-1L和3421-2L的外部分的视图。还可以看到，共面悬臂元件对的交错路径从它们各自的支架向内伸展，在各自的中心末端处相遇。

图4C1和图4C2分别提供了从上部和下部透视的探针3400的分解等距视图，这样不仅可以看到下悬臂元件的底部和上悬臂元件的顶部，而且还可以看到下悬臂元件的顶部和上悬臂元件的底部，以及包括平坦和弧形侧壁3401-F和3401-A的环形基部3401的内部。在图4C1和图4C2中，探针的上弹簧部段或上柔性元件3421-UC与中心框架或基部元件3401分开，该中心框架或基部元件则与探针的下弹簧部段或下柔性元件3421-LC分开。在图4C1中可以看到上末端3431-U，以及上弹簧部段和下弹簧部段的顶部及中心框架元件的顶部。在图4C2中可以看到下末端3431-L，以及上弹簧部段和下弹簧部段3421-UC和3421-LC的底部及中心框架元件3401的底部。如连接分解元件的虚线所示，中心框架元件3401对上弹簧部段和下弹簧部段的最外横向范围进行支撑，更尤其是，该中心框架元件对支撑这些悬臂元件的支架3411-1、3411-2、3412-1和3412-2进行支撑。

图4D1至图4D4提供了探针3400的四个不同的剖视图，其中探针侧面的逐渐增大的部分被切掉，以揭示探针的内部结构，这样更容易看到和理解悬臂的变化。当螺旋元件向内朝向横向居中的末端元件旋转时，悬臂元件经历从基部3401上方的两个纵向分开的悬臂元件3421-2U和3421-1U以及基部3401下方的两个纵向分开的悬臂元件3421-1L和3421-2L到基部上方的四个纵向分开的悬臂元件UC1-UC4和基部下方的四个纵向分开的元件LC1-LC4的过渡，其中梁到达其各自可纵向移动的末端臂元件3431-UA和3431-LA(如图4D3清楚所示)，这些末端臂元件则分别连结或变成末端3431-U和3431-L。

图4E1提供了类似于图4A的探针3400的侧视图，不同之处在于限定有17个样品层级别L1至L17，每个层沿着探针的纵向轴线(即所示的Z轴)具有限定的厚度，探针可以由这些层例如通过多层制造工艺制造，如使用单种或多种结构材料(连同牺牲材料)并使用与探针的纵向轴线对应的构建轴线或层堆叠轴线的多层多材料电化学制造工艺。在这种形成实施例中，虽然探针可以一次一个地形成，但通常优选的是，通过相继的逐层堆积同时形成数百甚至数千个探针，批量形成探针。

图4E2-A至图4E9-B示出了层L1-L17的八种独特构造的以俯视图(-A图)和等距视图(-B图)二者显示的横截面构造。

图4E2-A和图4E2-B示出了层L1和L17的视图，其中可以看到末端，该末端是层L1的下末端3431-L和层L17的上末端3431-U。

图4E3-A和图4E3-B示出了层L2、L4、L6和L8的视图，这些视图提供了平面弹簧螺旋3421-1L、3421-2L的部分及其形成悬臂部段LC1至LC4(未标记)的最内区域、下中心末端臂3431-LA的部分以及下支架3412-1和3412-2的部分，其中可以看到双交错螺旋构造。

图4E4-A和图4E4-B示出了层L3和L7的视图，其中可以看到不完整的螺旋元件3421-1L、3421-2L和支架3412-1和3412-2(类似于图4E3-A和图4E3-B的特征，但缺少LC1-LC4部分)。这些图中反映的螺旋部分与图4E3-A和图4E3-B的重叠和下层部分相结合，在弹簧的最外横向部分中形成加厚的螺旋部段，其中，与在弹簧的最内部分处连接末端臂的四个较薄的悬臂元件LC1-LC4相对，下柔性元件3421-LC仅包括两个加厚的悬臂元件。

图4E5-A和图4E5-B示出了层L5的视图，该层包括下末端臂3431-LA的一部分以及支架3412-1和3412-2的部分，这些部分在悬臂弹簧部分3421-1L和3421-2L之间提供连接。

图4E6-A和图4E6-B示出了层L9的视图，该层包括环状基部3401，该环状基部通过用作支架的所述基部的两个部分将上柔性元件3421-UC和下柔性元件3421-LC分开和连接，其中基部的一些横向部分与弹簧的支架区域3411-1、3411-2、3412-1和3412-2中与弹簧对准并接合弹簧。探针3400的向内旋转螺旋的实际开始取决于层L8的特征与层L9的特征的交接以及还同样取决于层L9的特征与层L10的特征的交接。特别地，交接面不垂直于缠绕螺旋的局部长度(例如，以便提供最小宽度的交接面)，而是以一定角度形成，使得与基部相交接的螺旋梁的外部分沿其长度被支撑的量与内部分被支撑的量不同。在一些变型中，交接面可以以使得交接面垂直于梁的局部长度提供的方式提供，这样由基部(或其他支架区域)提供的支撑在被支撑的梁区域和未被支撑的梁区域之间提供横向垂直或基本垂直的过渡部。特别地，在由层L4与L5、L5与L6、L12与L13、以及L13与L14形成的交接面中以及在其他梁分割区域(如层L2至L3、L3至L4、L6至L7、L7至L8、L10至L11、L11至L12、L14至L15、以及L15至L16)中可以看到，在其他梁到支架区域中提供了垂直过渡部，其中梁过渡部沿着基本垂直于梁的即时或局部长度的横向线延伸。这种垂直交接和非垂直交接及其一致或变化的用途可用于定制探针性能或操作特性。特别是，由于与基部的非垂直交接以及由于由悬臂的其他梁和其间提供的交接，悬臂的外部分被设置为单个厚梁，而悬臂结构的内部分开始为两个中等厚度的梁，悬臂在探针臂处终止为四个较薄的梁。在一些变型中，初始悬臂结构(当它们横向离开基部时)可以从整个宽度上的单个厚梁或多个梁开始。沿着梁长度的其他过渡部还可以设置为提供平整或垂直的过渡部，或者可以设置为提供可变或非垂直的过渡部。图4E7-A和图4E7-B示出了层L10、L12、L14和L16的视图，其提供了：(1)上平面弹簧螺旋3421-1U和3421-2U的部分及其形成悬臂部分UC1至UC4(未标记)的最内延伸部；(2)上中心末端臂3431-UA的部分以及上支架3411-1和3411-2的部分，其中可以看到双交错螺旋构造。这些是与图4E3-A和图4E3-B所示的下柔性元件特征对应的上柔性元件。对这些图进行比较表明，上柔性元件和下柔性元件的螺旋的旋转取向具有相反的旋转取向。在某些情况下，这种方向的相逆可能被认为是有益的，而在其他情况下则是不必要的，甚至是有害的。在压缩弹簧元件时，末端可能倾向于沿着与螺旋元件的向内旋转相反的方向旋转，这可能会导致擦刷或刮擦效应，该效应可能有助于使氧化物涂层崩裂或对接触的表面造成损坏。下探针末端和上探针末端之间的擦刷方向的相逆可能是期望的，也可能是非期望的，因此在初始探针设计时可以纳入考虑。类似地，分开的上弹簧元件的相对方向的相逆是可行的，并且分开的下弹簧元件的方向的相逆也是可行的。

图4E8-A和图4E8-B示出了层L11和L15的视图，其中可以看到不完整的螺旋元件3421-1U和3421-2U以及支架3411-1和3411-2的连接区域，所述连接区域桥接了图4E7-A和图4E7-B的螺旋的部分，以在弹簧的最外横向部分中形成加厚的螺旋部段，其中，与在螺旋的最内横向区域处连结末端臂3431-UA的四个较薄元件相对，上柔性元件3421-UC仅包括两个加厚元件。图4E8-A和图4E8-B提供了与图4E4-A和图4E4-B所示的下柔性元件对应的上柔性元件。

图4E9-A和图4E9-B示出了层L13的视图，该层包括上末端臂3431-UA的一部分以及支架3411-1和3411-2U的部分，其在悬臂3421-1U和3421-2U之间提供了连接。图4E9-A和图4E9-B提供了与图4E5-A和图4E5-B中发现的下柔性元件对应物对应的上柔性元件的部分的图像。

图4A至图4E9-B的探针的许多附加变型是可行的，并且对于本领域技术人员而言在阅读本文的教导后将是显然的，并且包括，例如：(1)材料的变化；(2)构造的变化，包括每个弹簧元件包含的旋转或部分旋转的数量、在每个纵向级上使用的交错弹簧的数量、使用的纵向间隔弹簧的数量(例如，偶数、奇数等等)、沿螺旋长度出现的纵向梁过渡部的数量和位置、相继的螺旋的旋转方向(例如，CW-CCW-CW-CCW-CW、CW-CCW-CCW-CW等等)、末端的形状、悬臂梁的宽度和厚度；(3)使用将上弹簧模块和下弹簧模块中的一个或两个与环形框架隔开的支架，(4)使用更靠近探针中心部分、而不是探针外周的支架；(5)使用不同类型的框架或基部结构和/或在该框架和基部结构中的开口；(6)使用不是由不同支架支撑的共面交错螺旋对的弹簧结构，而是给定纵向级上的单个螺旋或给定纵向级上的多于两个的交错螺旋；以及(7)取自本文所阐述的其他实施例和方面的特征及其变型中的变型。

图5A1至图5H示出了根据本发明的一实施例的示例性探针3500和双阵列板安装和保持构造，该构造使用与两个阵列板3540-L和3540-U结合的横向滑动锁或突片3502和保持环或环形基部3501。

图5A1和图5A2分别提供了从上方和下方观察的根据本发明的一实施例的示例性探针3500的等距视图，其中，探针包括探针主体3504(例如，探针的一部分，不包括横向延伸的外围特征，例如其主要目的是安装或对准的结构)、安装环、止动环、或基部3501(用于接合下接合板或下阵列板3540-L中的圆形通孔或下板探针孔3541-C的顶部边缘周边)以及位于探针3500右侧的滑动夹或突片3502(用于接合上阵列板3540-U中的长圆形通孔3541-O的右上边缘区域)。以双重方式，滑动夹或突片3502可以设置在探针3500左侧，用于接合上阵列板3540-U中的长圆形通孔3541-O的左上边缘区域。

探针3500包括柔性结构，该柔性结构包括具有纵向分开的第一端和第二端的支架、包括二维基本平面弹簧3521-U的第一柔性元件3500-U、和包括弹簧3521-L的第二柔性元件3500-L。可替代地，第一柔性元件3500-U和第二柔性元件3500-L二者包括各自的二维基本平面弹簧。

更特别地，第一柔性元件3500-U在基本垂直于平面构造的方向上提供柔性，其中，第一柔性元件的第一部分功能性地连结至少一个支架，第一柔性元件的第二部分功能性地连结第一末端臂，该第一末端臂可以相对于至少一个支架弹性移动，其中，第一末端臂直接或间接地保持第一末端3531-U，当第一柔性元件无偏压时，该第一末端纵向延伸超过至少一个支架的第一端。

而且，第二柔性元件3500-L在基本垂直于平面构造的方向上提供柔性，其中，第二柔性元件的第一部分功能性地连结至少一个支架，第二柔性元件的第二部分功能性地连结第二末端臂，该第二末端臂可以相对于至少一个支架弹性移动，其中，第二末端直接或间接地保持第二末端3531-L，当第二柔性元件无偏压时，该第二末端纵向延伸超过至少一个支架的第二端。

图5B1和图5B2分别提供了下阵列板3540-L部分的等距视图和俯视图，示出了单个下板探针孔，特别是单个圆形通孔3541-C，图5A1和图5A2的探针3500的下部分可以通过该通孔插入。

图5C1和图5C2分别提供了上阵列板3540-U部分的等距视图和俯视图，示出了单个上板探针孔，特别是单个长圆形通孔3541-O，图5A1和图5A2的探针3500的上部分可以通过该通孔纵向插入，然后横向位移，使得设置在探针3500一侧的滑动夹或突片3502将接合长圆形通孔3541-O的上边缘区域。

图5D提供了图5A1和图5A2的探针3500的等距视图，该探针3500在图5B1和图5B2的下阵列板3540-L部分的圆形通孔3541-C上方横向对准，以便为通过沿箭头3545所示的方向相对移动探针3500而将探针3500相对纵向位移或装载到下阵列板3540-L中的圆形通孔3541-C中做好准备。

图5E提供了在将探针3500纵向装载到下阵列板3540-L中的圆形通孔或开口3541-C中之后的图5A1和图5A2、图5B1和图5B、以及图5D的探针3500和下阵列板3540-L部分的等距视图，使得探针3500的保持环3501抵靠在下阵列板3540-L的上表面上，并且使得通过探针直径和下阵列板3540-L中的圆形通孔3541-C的直径的适当尺寸和公差设置来保持探针3500和下阵列板3540-L的横向对准。这样，保持环3501用作探针3500的配置成至少接合下阵列板3540-L的下保持特征。

图5F提供了图5A1和图5A2的探针3500的等距视图，该探针相对于图5B1和图5B2的下阵列板3540-L部分处于最终位置，并且在图5C1和图5C2的上阵列板3540-U部分的长圆形通孔或开口3541-O下方横向对准，以便为通过上阵列板3540-U在箭头3545所示的方向上的相对运动而将探针3500相对纵向位移或装载到长圆形通孔3541-O中做好准备，其中，横向对准使得单独的纵向运动将允许上阵列板3540-U滑过到达保持突片3502下方和旁边的位置，该保持突片用作配置成至少接合上阵列板3540-U的上保持特征。保持突片3502与保持环3501纵向间隔开间隙3543，该间隙大于上阵列板3540-U的纵向接合部分的厚度。

图5G提供了在图5F所示的运动之后、但没有完成如箭头3545所示的上阵列板3540-U相对于探针3500和下阵列板3540-L的必要的相对横向运动以将间隙3543从探针主体3504的右侧改变到探针主体3504的左侧、从而完成上阵列板3540-U的边缘在探针保持环3501和保持突片3502之间的互锁的探针3500、下阵列板3540-L和上阵列板3540-U部分在其最终纵向位置的等距视图。

图5H提供了在图5G所示的运动之后的探针3500、下阵列板3540-L和上阵列板3540-U部分在其最终纵向位置和横向位置的等距视图，使得探针主体和上阵列板3540-U中的长圆形开口3541-O的边缘之间的间隙3543从探针主体3504的右侧(在保持环3501和保持突片3502之间)改变到探针主体3504的左侧，使得这些板在它们的相对位置的纵向定位的保持为探针3500的保持提供由为这三个部件设置的尺寸和公差决定的位置和对准。

图5A1至图5H的实施例的许多替代方案是可行的，包括例如：(1)将开口形状从圆形和长圆形构造中的一种或两种改变为其他构造，例如方形、矩形、三角形或其他一些简单或复杂的多边形或闭合曲形构造，这些构造可能会或可能不会将探针装载限制在顶板和底板中的一个或两个的单一旋转取向，或者甚至是定向取向，以确保探针和每个板在装载期间是正面朝上的，和/或确保下板和上板正确堆叠；(2)改变探针主体、突片和/或保持环的形状；(3)阵列板中的孔或开口可以不是笔直纵向延伸通孔，而是可以包括台阶、突出部、凹口等等、或沉头部分，它们可以提供增强的相互接合或与探针本身的增强的接合；以及(4)关于本文所述的其他实施例的其他变型。在大多数实际实施方式中，阵列板将均包括成期望阵列图案的多个通孔。在一些变型中，阵列板可能限于介电质，而探针可能限于导电材料。在其他变型中，阵列板可以包括提供与一些或所有探针的电接触的导电元件(例如，迹线)，而探针包括提供单个探针中或相邻探针之间的不同元件的电隔离的介电元件。

进一步评论和结论：

上面已经提出了许多实施例，但在不偏离本发明精神的情况下，许多其他实施例也是可行的。这些附加实施例中的一些可以基于本文的教导与通过引用并入本文的各种教导的组合。一些制造实施例可以使用多层电化学沉积工艺，而其他制造实施例则可以不使用。一些实施例可以使用选择性沉积工艺和毯式沉积工艺的组合，而其他实施例则可以两者都不使用，而还有一些实施例可以使用不同工艺的组合。例如，一些实施例可以不使用任何毯式沉积工艺和/或在形成相继的层时可以不使用平面化工艺。一些实施例可以在一些不是电沉积工艺的层上使用选择性沉积工艺或毯式沉积工艺。例如，一些实施例可以使用镍(Ni)、镍磷(Ni-P)、镍钴(NiCo)、金(Au)、铜(Cu)、锡(Sn)、银(Ag)、锌(Zn)、焊料、铑(Rh)、铼(Re)、铍铜(BeCu)、钨(W)、铼钨(ReW)、铝铜(AlCu)、钯(Pd)、钯钴(PdCo)、铂(Pt)、钼(Mo)、锰(Mn)、钢、P7合金、黄铜、铬(Cr)、铬合金(chrome)、铬铜(CrCu)、其他钯合金、铜银合金作为结构材料或牺牲材料，而其他实施例可以使用不同的材料。例如，上述材料中的一些可以优先用于其弹性性能，而另一些可以用于其增强的导电性、其耐磨性、其阻隔性、其热性能(例如，高温下的屈服强度或高导热性)，而一些可以选择用于其粘合特性、与其他材料的可分离性，甚至可以选择用于期望应用或用途中的其他感兴趣的特性。其他实施例可以使用不同的材料或材料的不同组合，包括介电质(例如，陶瓷、塑料、光致抗蚀剂、聚酰亚胺、玻璃、陶瓷或其他聚合物)、其他金属、半导体等等作为结构材料、牺牲材料或图案材料。例如，一些实施例可以使用铜、锡、锌、焊料、光致抗蚀剂或其他材料作为牺牲材料。一些实施例可以在不同层或单层的不同部分上使用不同的结构材料。一些实施例可以移除牺牲材料，而其他实施例可以不移除。一些实施例可以形成探针结构，而其他实施例可以将本发明的弹簧模块用于非探测目的(例如，以期望的弹簧力或柔性接合偏压其他操作装置)。

还应理解的是，本发明的一些方面的探针元件可以用与本文阐述的工艺非常不同的工艺形成，并且不意味着本发明的结构方面需要仅由本文所教导的那些工艺形成或由本文所教导的那些工艺显然的工艺形成。

尽管本说明书的各个部分都提供了标题，但标题并不意味着限制说明书的一个部分中的教导不能应用于说明书的其他部分。例如，与一个实施例相关联地承认的替代方案意图适用于所有实施例，只要不同实施例的特征使这种应用具有功能，并且不会与所采用的实施例的所有优点相矛盾或消除这些优点。

意图是本文所述的本发明的任何方面代表独立的发明描述，申请人认为这些独立的发明描述是全面的和完整的发明描述，申请人认为可以作为独立权利要求提出，而不需要从本文阐述的其他实施例或方面引入额外的限制或元件来进行解释或澄清，一旦撰写，不必在这些独立权利要求中明确提出。还应理解的是，本文阐述的方面的任何变型代表了可以形成单独的独立权利要求、单独添加到独立权利要求中或作为从属权利要求添加以进一步定义由这些相应的从属权利要求(如果被撰写)所要求保护的发明的独立和单独的特征。

鉴于本文的教导，本发明的许多其他实施例、设计和使用中的替代方案对于本领域技术人员而言将是显然的。因此，本发明不意图局限于上述特定的说明性实施例、替代方案和使用，而是仅受下文提出的权利要求的限制。

Claims (16)

1.一种探针阵列，包括：

(1)用于在两个电子电路元件之间进行接触的多个探针(3500)，每个探针包括：

(a)至少一个柔性结构，包括：

(i)至少一个支架，其具有纵向分开的第一端和第二端；

(ii)至少一个第一柔性元件(3500-U)，其在无偏压时包括二维基本平面弹簧(3521-U)，其中，所述第一柔性元件(3500-U)在基本垂直于一平面构造的方向上提供柔性，其中，所述第一柔性元件的第一部分功能性地连结所述至少一个支架，所述第一柔性元件的第二部分功能性地连结第一末端臂，所述第一末端臂能够相对于所述至少一个支架弹性移动，其中，所述第一末端臂直接或间接地保持第一末端(3531-U)，当所述第一柔性元件无偏压时，所述第一末端纵向延伸超过所述至少一个支架的第一端；和

(iii)至少一个第二柔性元件(3500-L)，其包括弹簧(3521-L)，其中，所述第二柔性元件(3500-L)在基本垂直于所述平面构造的方向上提供柔性，其中，所述第二柔性元件的第一部分功能性地连结所述至少一个支架，所述第二柔性元件的第二部分功能性地连结第二末端臂，所述第二末端臂能够相对于所述至少一个支架弹性移动，其中，所述第二末端臂直接或间接地保持第二末端(3531-L)，当所述第二柔性元件无偏压时，所述第二末端纵向延伸超过所述至少一个支架的第二端，

其中，所述第一柔性元件(3500-U)的第一部分和所述第二柔性元件(3500-L)的第一部分通过所述至少一个支架彼此纵向间隔开，并且其中，当所述第一末端和所述第二末端中的至少一个朝向另一个偏压时，所述第一柔性元件的第二部分和所述第二柔性元件的第二部分以选自于由以下构成的组的方式纵向移动：(A)移动得更靠近；和(B)进一步分开；

(2)下阵列板(3540-L)，其具有多个下板探针孔(3541-C)；

(3)上阵列板(3540-U)，其具有多个上板探针孔(3541-O)，其中，所述上板探针孔(3541-O)的至少一部分包括至少一个侧壁特征，所述侧壁特征提供使所述上阵列板(3540-U)上的每个上板探针孔(3541-O)延伸到比所述下阵列板(3540-L)上的对应下板探针孔(3541-C)的对应部分更宽的宽度的延伸部，

其中，所述下阵列板(3540-L)配置成从所述下阵列板(3540L)上方接收所述探针(3500)；

其中，所述上阵列板(3540-U)配置成从所述上阵列板(3540-U)下方接收探针；

其中，所述多个探针的至少一部分进一步包括至少一个下保持特征(3501)和至少一个上保持特征(3502)，所述至少一个下保持特征(3501)配置成至少接合所述下阵列板(3540-L)，所述至少一个上保持特征(3502)配置成至少接合所述上阵列板(3540-U)；

其中，所述至少一个下保持特征(3501)包括至少一个横向延伸特征，所述横向延伸特征从相应探针(3500)的主体突出，其尺寸和构造限制了相应探针(3500)能够插入所述下阵列板(3540-L)的所述下板探针孔(3541-C)的纵向范围；

其中，所述至少一个上保持特征(3502)包括至少一个突片状特征，所述突片状特征在所述下保持特征(3501)上方的水平面处从相应探针(3500)的主体横向延伸，并且与所述下保持特征(3501)纵向间隔开一间隙(3543)，所述间隙大于所述上阵列板(3540-U)的纵向接合部分的厚度，并且其中，所示至少一个上保持特征(3502)具有横向构造，所述横向构造的尺寸被设计为在对准时穿过由所述上阵列板(3540-U)上的所述上板探针孔(3541-O)的侧壁特征提供的延伸部；并且

其中，在将所述上保持特征(3502)纵向定位在所述上阵列板(3540-U)中的所述上板探针孔(3541-O)的延伸部上方之后，所述上保持特征(3502)相对于所述上板探针孔(3541-O)发生横向位移，使得所述至少一个上保持特征(3502)不再能够纵向穿过所述上阵列板(3540-U)中的所述上板探针孔(3541-O)的延伸部。

2.根据权利要求1所述的探针阵列，其中，所述上阵列板(3540-U)的横向位移致使所述上阵列板(3540-U)滑过到达所述上保持特征(3502)下方和旁边的位置。

3.根据权利要求1所述的探针阵列，其中，所述上保持特征(3502)相对于所述上阵列板(3540-U)中的所述上板探针孔(3541-O)的横向位移致使相应探针(3500)的所述主体和所述上阵列板(3540-U)中的所述上板探针孔(3541-O)的边缘之间的间隙(3543)从所述主体的一侧改变到所述主体的相对一侧，使得所述下阵列板(3540-L)和所述上阵列板(3540-U)在它们的相对位置中的纵向定位的保持为所述探针(3500)的保持提供了由为所述上保持特征(3502)、所述上板探针孔(3541-O)和所述探针(3500)的直径设置的尺寸和公差决定的位置和对准。

4.根据权利要求1所述的探针阵列，其中，所述下阵列板(3540-L)的所述下板探针孔(3541-C)具有选自于由以下构成的组的形状：(A)圆形；(B)长圆形；(C)正方形；(D)矩形；(E)三角形；(F)简单多边形；(G)复杂多边形；和(H)闭合弯曲构造。

5.根据权利要求1所述的探针阵列，其中，所述上阵列板(3540-U)的所述上板探针孔(3541-O)具有选自于由以下构成的组的形状：(A)圆形；(B)长圆形；(C)正方形；(D)矩形；(E)三角形；(F)简单多边形；(G)复杂多边形；和(H)闭合弯曲构造。

6.根据权利要求1所述的探针阵列，其中，所述下阵列板(3540-L)的所述下板探针孔(3541-C)具有选自于由以下构成的组的形状：(A)笔直纵向延伸的通孔；(B)包括台阶的孔；(C)包括突出部的孔；(D)包括凹口的孔；(E)包括彼此接合的埋头部分的孔；和(F)包括与相应探针接合的埋头部分的孔。

7.根据权利要求1所述的探针阵列，其中，所述上阵列板(3541-U)的所述上板探针孔(3541-O)具有选自于由以下构成的组的形状：(A)笔直纵向延伸的通孔；(B)包括台阶的孔；(C)包括突出部的孔；(D)包括凹口的孔；(E)包括彼此接合的埋头部分的孔；和(F)包括与相应探针接合的埋头部分的孔。

8.根据权利要求1所述的探针阵列，其中，所述探针(3500)由导电材料制成。

9.根据权利要求1所述的探针阵列，其中，所述下阵列板(3540-L)和所述上阵列板(3540-U)由介电材料制成。

10.根据权利要求9所述的探针阵列，其中，所述下阵列板(3540-L)和所述上阵列板(3540-U)进一步包括导电元件，以提供与至少一个探针(3500)的电接触。

11.根据权利要求10所述的探针阵列，其中，所述探针(3500)包括介电元件，所述介电元件提供单个探针中或相邻探针之间的不同元件的电隔离。

12.根据权利要求1所述的探针阵列，其中，所述下保持特征(3501)具有环形构造。

13.一种用于在两个电子电路元件之间进行接触的探针，包括：

(a)至少一个柔性结构，包括：

(i)至少一个支架，其具有纵向分开的第一端和第二端；

(ii)至少一个第一柔性元件(3500-U)，其在无偏压时包括二维基本平面弹簧(3521-U)，其中，所述第一柔性元件(3500-U)在基本垂直于一平面构造的方向上提供柔性，其中，所述第一柔性元件的第一部分功能性地连结所述至少一个支架，所述第一柔性元件的第二部分功能性地连结第一末端臂，所述第一末端臂能够相对于所述至少一个支架弹性移动，其中，所述第一末端臂直接或间接地保持第一末端(3531-U)，当所述第一柔性元件无偏压时，所述第一末端纵向延伸超过所述至少一个支架的第一端；和

(iii)至少一个第二柔性元件(3500-L)，其包括弹簧(3521-L)，其中，所述第二柔性元件(3500-L)在基本垂直于所述平面构造的方向上提供柔性，其中，所述第二柔性元件的第一部分功能性地连结所述至少一个支架，所述第二柔性元件的第二部分功能性地连结第二末端臂，所述第二末端臂能够相对于所述至少一个支架弹性移动，其中，所述第二末端臂直接或间接地保持第二末端(3531-L)，当所述第二柔性元件无偏压时，所述第二末端纵向延伸超过所述至少一个支架的第二端，

其中，所述第一柔性元件(3500-U)的第一部分和所述第二柔性元件(3500-L)的第一部分通过所述至少一个支架彼此纵向间隔开，并且其中，当所述第一末端和所述第二末端中的至少一个朝向另一个偏压时，所述第一柔性元件的第二部分和所述第二柔性元件的第二部分以选自于由以下构成的组的方式纵向移动：(A)移动得更靠近；和(B)进一步分开；

其中，所述探针的至少一部分进一步包括至少一个下保持特征(3501)和至少一个上保持特征(3502)；

其中，所述至少一个下保持特征(3501)包括从所述探针(3500)的主体突出的至少一个横向延伸特征；

其中，所述至少一个上保持特征(3502)包括至少一个突片状特征，所述突片状特征在所述下保持特征(3501)上方的水平面处从所述探针(3500)的主体横向延伸，并且与所述下保持特征(3501)纵向间隔开一间隙(3543)。

14.根据权利要求13所述的探针，其中，所述探针(3500)由导电材料制成。

15.根据权利要求14所述的探针，其中，所述探针(3500)包括介电元件，所述介电元件提供单个探针中或相邻探针之间的不同元件的电隔离。

16.根据权利要求13所述的探针，其中，所述下保持特征(3501)具有环形构造。