TW202443155A

TW202443155A - 用於接觸電子電路的針腳型探針

Info

Publication number: TW202443155A
Application number: TW112130572A
Authority: TW
Inventors: 艾倫Ｓ維拉馬尼; 明庭吳; 烏里佛洛迪斯; 西斯Ａ傑森
Original assignee: 美商微製造股份有限公司
Priority date: 2023-04-12
Filing date: 2023-08-15
Publication date: 2024-11-01
Also published as: WO2024215351A1

Abstract

提供的針腳探針允許與選定的電子電路元件進行電接觸。一些實施例包括位於引導結構內的一個或多個順應針腳元件，引導結構包括至少一個護套或內部剛性引導件，以允許沿著探針的縱向軸線壓縮針腳元件並抑制或限制針腳元件在其他方向的移動。

Description

用於接觸電子電路的針腳型探針

本揭露的實施例涉及微探針(例如，用於積體電路的晶圓級測試或插座測試，或用於進行與PCB或其他電子元件的電連接)，並且更具體地涉及針腳狀微探針(即，垂直或縱向高度遠大於其寬度的微探針)。在一些實施例中，微探針透過電化學製造方法並且更具體地透過多層多材料電化學製造方法來生產。

探針

多種電接觸探針和針腳配置已經在商業上使用或提出，其中一些可以符合作為現有技術，而另一些則不符合作為現有技術。

電化學製造

用於由多個黏附層形成三維結構的電化學製造技術正在商業上由加州Van Nuys的Microfabrica Inc. (前身為MEMGen公司)以工藝名稱EFAB和MICA FREEFORM ^TM進行商業開發。

電化學製造提供了以合理的成本並在合理的時間內形成微型物體、部件、結構、裝置等的原型和商業數量的能力。事實上，電化學製造能夠形成許多迄今無法生產的結構。電化學製造為許多工業領域的新設計和產品開闢了新的領域。儘管電化學製造提供了這種新的能力並且應當理解，電化學製造技術可以與各個領域內已知的設計和結構相結合以產生新的結構，但是電化學製造的某些用途提供了鑑於現有技術水平所未知或不明顯的設計、結構、能力和/或特徵。

在各個領域中存在有對微型裝置的需求，以具有此類裝置的改善的特性、減少的製造時間、降低的製造成本、簡化的製造流程、更大的裝置設計通用性、改進的材料選擇、改進的材料特性、更具成本效益和更低風險的生產，和/或幾何配置和所選製造工藝之間的更多獨立性。

本揭露的一些實施例的目的是提供具有改進的特性的針腳探針(例如，彈簧針腳探針)。

本揭露的一些實施例的目的是提供更可靠的針腳探針。

在回顧本文的教導後，本揭露的各種實施例的其他目的和優點對於本領域技術人員來說將是顯而易見的。本文明確闡述的或以其他方式從本文的教導確定的本揭露的各種實施例可以單獨或組合地解決一個或多個上述目的，或者可替代地可以解決從本文的教導確定的一些其他目的，不一定旨在透過本揭露的任何單一方面來解決所有目標，儘管關於某些方面可能是這種情況。

在本揭露的一方面，提出一種探針用於與電子電路元件進行電氣接觸，包括：一針腳元件，包括：一第一接觸尖端；和一第二接觸尖端；一順應偏置構件，具有一第一端功能性地連接到該第一接觸尖端的，和一第二端功能性地連接到該第二接觸尖端；該第一接觸尖端和該第二接觸尖端中的至少一個為一可移動接觸尖端，在該順應偏置構件移動期間連接到該順應偏置構件；和一導引結構，耦接至該順應偏置構件，以便偏置該順應偏置構件的移動，而不顯著限制該順應偏置構件沿著該探針的縱軸從該第一接觸尖端延伸到該第二接觸尖端的順應性，其中該引導結構選自由以下各項所組成的群組：(i)至少一護套，其沿該探針的縱軸至少包圍該順應偏置構件；(ii)一內護套包圍該順應偏置構件，一外護套圍繞該內護套並與該內護套間隔開；以及至少一介電材料，其將該內護套與該外護套間隔開並提供該內護套和該外護套的電隔離；以及 (iii)一內部剛性導引件，其沿著該探針的縱軸位於該順應偏置構件的側面。

本揭露的第一方面存在有多種變型，並且包括，例如：(1)引導結構可以被配置為抑制順應偏置構件的非縱向壓縮； (2)引導結構可以建構成限制順應偏置構件在垂直於探針的縱軸的至少一個軸線上的移動； (3) 順應偏置構件可以是針腳元件的順應部分，其沿著探針的縱軸在第一接觸尖端和第二接觸尖端之間延伸； (4)探針也可以包括能夠在至少一個可移動接觸尖端移動期間引導其的針腳套； (5)針腳套可以由對應於至少一個可移動接觸尖端的引導結構的適當形狀的端部部分形成；(6)針腳套可以透過對應的介電間隔物與對應於至少一個可移動接觸尖端的引導結構連接，針腳套和介電間隔物的組合形成至少一可移動接觸尖端的保持結構；(7)探針還可以包括可滑動接合元件，其包括能夠在透過對應於至少一可移動接觸尖端的引導結構的端部處的凹口實現的擴大區域中移動的順應滑動接觸件；(8)探針還可以包括接合特徵，其包括在對應於至少一個可移動接觸尖端的引導結構的端部處實現的接合止動特徵，並且包括引導結構的受限端部，對應於針腳元件穿過的開口，以及至少一可移動接觸尖端的擴大部分，其抵靠受限端部以限制至少一個可移動接觸尖端在引導結構之外的移動；(9)針腳元件的順應部分可以是包含多個堆疊的非平面板的彈簧，當提供彈簧力時，所述非平面板可以被壓縮以變得更加平面，因此順應偏置構件沿著探針的縱軸壓縮; (10)針腳元件的順應部分還可以包括將多個堆疊的非平面板彼此耦接的橋；(11)順應偏置構件可以包括一對順應元件，該對順應元件沿著探針的縱軸在引導結構的內部剛性引導件外部延伸並且連接到至少一可移動接觸尖端，該內部剛性導引件也連接到至少一可移動接觸尖端，藉由包括滑動接觸件的接合特徵； (12)所述滑動觸件可包括位於所述至少一個可移動接觸尖端的一端的彈簧鎖，和位於所述內部剛性引導件一端的保持結構，所述彈簧鎖沿工作範圍移動並藉由與保持結構接合而被阻止移動出工作範圍；(13)針腳元件的順從部分可包括至少一對偏置元件，其沿著探針的縱軸延伸並在附接點處彼此連接；(14) 針腳元件的順應部分也可以包括橋，該橋在附接點處將一對偏置元件彼此連接並連接至引導結構；(15) 針腳元件可以是中心導體，包括沿著探針的縱軸延伸的第一部分和第二部分，第一部分是連接到至少一個可移動接觸尖端並附接到順應偏置構件的剛性桿，且第二部分是固定接觸元件，其透過固定接觸件保持並與引導結構電隔離，第一部分和第二部分在滑動接觸件處彼此可滑動地接合，當順應偏置構件壓縮時，中心導體的第一部分在滑動接觸件上滑動，而附接至引導結構的中心導體的第二部分保持不動； (16) 滑動接觸件可透過介電隔離物連接至引導結構； (17)順應偏置構件可以是可壓縮彈簧，其透過接合針腳附接到中心導體的第一部分，接合針腳刺穿中心導體的第一部分到達可壓縮彈簧，並且在附接點處附接到引導結構; (18)接合針腳可以包括介電環，以使中心導體的第一部分和壓縮彈簧電絕緣；(19)針腳元件可以是由至少兩個滑動接觸元件形成的中心導電桿，每個滑動接觸元件具有各自的接觸尖端並且通過至少兩個滑動接觸件彼此連接，探針還可以包括順應偏置構件，由至少兩個順應接觸元件沿著探針的縱軸與中心導電桿相關聯所形成，引導結構圍繞中心導電桿和順應接觸元件； (20)滑動接觸件可以透過各自的介電間隔物連接至引導結構；(21)順應接觸元件可透過對應的接合針腳連接至中心導體，接合針腳穿過中心導體的滑動接觸元件至順應接觸元件； (22)中心導體的滑動接觸元件可在滑動部處連接，該滑動部包含在滑動接觸件之間，其中第二接觸元件具有在第一接觸元件的U形部分內滑動的桿部； (23)針腳元件可以是相對不可壓縮但可以彈性彎曲的中心導體，並且位於引導結構內並透過多個滑動接觸件與引導結構間隔開； (24)引導結構可以包括多個順應引導部，所述多個順應引導部插入成對的滑動接觸件之間並且隨著中心導體的彎曲而彎曲；(25)至少一個引導順應部分可以是線圈形的並且包括作為應力釋放特徵的擴大的孔；(26)順應偏置構件可包括選自由以下各項所組成的群組中的彈簧構造： (i)矩形線圈； (ii)多個連接的S型彈簧元件； (iii)多個可壓縮且接觸但未接合的順應元件； (iv)多個連接的矩形S形元件； (v)多個S形元件，其具有在單層的平面內限定的完整S形； (vi)多個S形元件，其S形僅由單層內存在的S形的部分限定，並且需要多個至少三層來限定完整的S形； (vii)多個彎曲的S形，其中每個S形具有不同寬度的區域，使得每個S形內的應力比對於均勻寬度的S形而言均勻地移動施加；(vii)多個彎曲的S形，其中每個S形具有不同寬度的區域，使得每個S形內的應力比對於均勻寬度的S形而言均勻地移動施加； (vii)至少一個多圈蛇形彈簧； (viii)多個多圈蛇形彈簧；(27)所述至少一種介電材料可以包括多個介電元件，所述多個介電元件沿著探針的縱軸間隔開並連接到引導結構；(28)探針還可以包括位於多個介電元件和引導結構之間的導電支架； (29)探針可以包括一對電隔離的探針元件，其在針腳元件的一端包括相應的可移動接觸尖端，其中引導結構包括相應的護套，每個護套容納針腳元件，通過介電材料彼此分隔開，可移動接觸尖端彼此電隔離並充分機械解耦合，以允許在非均勻接觸元件上改變觸摸； (30)順應偏置構件可以是彈簧，並且引導結構可以包括至少一個圍繞彈簧的內護套，並且具有包括選自由以下所組成的群組的特徵：(i)沿內護套長度尺寸的至少一個中間開口； (ii)沿著內護套的長度尺寸的多個中間開口； (iii)沿著探針的長度尺寸的至少一個開口，其中該開口位於在彈簧壓縮期間阻止彈簧移入該開口的位置； (iv)沿著探針的長度尺寸的至少一個開口，其中該開口具有在彈簧壓縮期間阻止彈簧移動到該開口中的尺寸。

進一步的變型是可能的並且包括：例如：(1)在第一接觸尖端和順應部分之間可以存在剛性中間區域，其中從剛性中間區域延伸存在至少一個順應滑動接觸元件，其提供第一接觸尖端、護套本體和第二尖端之間的導電路徑，於第一接觸尖端被壓向第二接觸尖端之時；(2)至少一個順應滑動接觸元件可包括兩個相反定向的順應滑動接觸元件，其提供與護套的順應接觸； (3)當不存在第一尖端朝向第二尖端的壓縮時，滑動接觸元件可以不被迫與護套接觸； (4)第一接觸尖端或第二尖端中的至少一個可以包括在至少一個維度上的彎曲接觸，該彎曲接觸被配置為提供與電子元件上的凸塊接觸的穩定配合；(5)護套可以是與外護套電隔離的內護套，並且當第二尖端與電子電路元件接觸時可以相對於外護套滑動； (6)探針可以包括第一針腳元件，第一針腳元件具有用於接合電子電路元件的第一端和第二滑動接合端，其中第一針腳可以連接到兩個順應彈簧元件的第一端；第二針腳元件，具有用於接觸第二電子電路元件的第二端並具有第一滑動接合端，其中第二針腳連接到兩個順應性彈簧元件的第二端，並且其中第一針腳的第二滑動接合端和第二針腳探針的第一滑動接合端可以在第一端和第二端朝向彼此壓縮時彼此可滑動地接合，從而提供穿過第一針腳到第二針腳的導電路徑，其中，至少兩個順應彈簧元件中的一個可以位於第一針腳元件和第二針腳元件的第一側上，並且順應彈簧元件中的另一個位於第一針腳元件和第二針腳元件的第二側上； (7)當第一尖端和第二尖端被朝向彼此壓縮時，順應彈簧可以被壓縮； (8)當第一和第二尖端被朝向彼此壓縮時，彈簧元件可以被拉伸； (9)所述順應彈簧可以包括至少四個順應彈簧； (10)當第一尖端和第二尖端被朝向彼此壓縮時，可以阻止彈簧向外彎曲； (11)可以包括外護套，而第一和第二尖端中的至少一個可以相對於該外護套移動，其中第一和第二針腳元件可以透過至少一個介電隔離物與外護套電隔離； (12)針腳元件的接合元件可以不彼此接合，直到針腳被朝向彼此壓縮並且使至少一個針腳的順應元件接合另一個針腳上的鎖定元件；(13)接合元件一旦接合即可在正常操作條件下鎖定在可滑動位置； (14)針腳元件可以相對於其第一端經歷不同量的順應壓縮，以確保第一和第二電路元件的接點之間的充分電氣連接； (15)至少一種介電材料可以與至少一個保持元件相關聯，該至少一個保持元件透過選自由以下各項組成的群組的配置在相應的保持元件和外護套之間提供固定間距：(i)介電質與外護套中的開口的凹入接合； (ii)介電質與相應保持元件中的開口的凹入接合； (iii)外護套的特徵與介電元件中的開口之間的凹入接合； (iv)與相應保持元件的特徵和介電元件中的開口的凹入接合； (v) 介電質與外護套及對應的保持元件之間的凹入接合； (16)所述至少一種介電材料包括至少兩種介電材料； (17)所述至少一種介電材料可以包括用於所述第一接觸尖端和所述第二接觸尖端中的每一個的至少兩種介電材料；(18) 針腳元件和接觸元件均可與外護套電隔離，且其中接觸元件透過至少一個介電隔離物固定地安裝至外護套；其中，至少一個順應彈簧元件的第二端連接到外護套和接觸元件中的至少一個，其中，當針腳元件的第一端和接觸元件朝向彼此相對壓縮克服至少一個順應彈簧元件所提供的力時，提供從針腳元件到接觸元件的導電路徑，同時保持針腳元件和接觸元件與外護套的電氣隔離； (20)護套可包括在相對剛性區域之間的柔性結構，其允許護套沿至少一個平面彎曲，以在接觸電子電路元件時為針腳探針提供順應性，其中介電隔離物位於至少一部分中相對剛性區域； (21)柔性結構可選自由以下組成的群組： (i)矩形螺旋彈簧； (ii) 垂直於縱向方向延伸並允許在單一平面內運動的凹口； (iii) 允許在單一平面內但僅在單一方向上運動的凹口； (iv) 具有應力消除結構的凹口。

其他變型包括源自上文所指出的本文闡述的其他方面的特徵的組合的變型，可經必要修正，只要此類組合不完全消除優點或功能性，而其他變型可源自其組合。

本領域技術人員在審閱本文的教導後將瞭解本揭露的其他方面。本揭露的其他方面可以涉及本揭露的上述方面的組合。本揭露的這些其他方面可以提供上述方面的各種組合，並且提供上面未具體闡述但由本文闡述的其他具體教導或透過本文作為一個整體闡述的教導。

電化學製造概述

圖1A-1I示出了替代的多層、多材料電化學製造工藝中的各種狀態的側視圖。圖1A-1G示出了多層製造工藝的單層形成的各個階段，其中第二金屬沉積在第一金屬上以及第一金屬的開口中，使得第一和第二金屬形成該層的一部分。在圖1A中，示出了具有表面88的基底82的側視圖，可圖案化光致抗蝕劑(photeresist)84位於其上，如圖1B所示。在圖1C中，示出了由抗蝕劑(resist)的固化、曝光和顯影產生的抗蝕劑圖案。光致抗蝕劑84的圖案化產生從光致抗蝕劑的表面86穿過光致抗蝕劑的厚度延伸至基底82的表面88的開口或孔92(a)-92(c)。在圖1D中，金屬94(例如，鎳)被示出為已被電鍍到開口92(a)-92(c)中。在圖1E中，光致抗蝕劑已經從基底去除(即，化學地或以其他方式剝離)以暴露基底82的未被第一金屬94覆蓋的區域。在圖1F中，第二金屬96(例如，銀)被示為已被毯式電鍍在基底82的整個暴露部分(其是導電的)之上以及第一金屬94(其也是導電的)之上。圖1G描繪了結構的完成的第一層，其是由將第一金屬和第二金屬平坦化至暴露第一金屬並設定第一層的厚度的高度而產生的。在圖1H中，是顯示重複圖1B-1G所示的處理步驟多次的結果，以形成多層結構，其中每層由兩種材料組成。對於大多數應用，這些材料中的一種被去除，如圖 1I 所示，以產生期望的3-D結構98(例如，組件或裝置)。

本發明各個方面的各個實施例涉及由材料形成三維結構，其中一些或全部可以是電沉積或化學沉積的(如圖1A-1I的示例中所示)。這些結構中的一些可以由一種或由多種沉積材料形成的單個構建層形成，而其他結構由多個構建層形成，每個構建層包括至少兩種材料(例如，兩層或更多層，更優選五層或更多層) ，並且最優選十層或更多層)。在一些實施例中，層厚度可以小至一微米或大至五十微米。在其他實施例中，可以使用較薄的層，而在其他實施例中，可以使用較厚的層。在一些實施例中，微米級結構具有以0.1-10微米級精度定位的橫向特徵以及微米至數十微米量級的最小特徵尺寸。在其他實施例中，可以形成具有不太精確的特徵配置及/或更大的最小特徵的結構。在又一些實施例中，可能需要更高的精度和更小的最小特徵尺寸。在本申請中，介觀尺度(meso-scale)和毫米尺度具有相同的含義，並且指的是可具有可延伸至0.5-50毫米範圍或更大的一個或多個尺寸的裝置，並且特徵定位精度在微米到100微米範圍內，最小特徵尺寸在數十微米到數百微米的量級。

本文公開的各種實施例、替代方案和技術可以在所有層上使用單一圖案化技術或在不同層上使用不同圖案化技術來形成多層結構。例如，本發明的各種實施例可以執行選擇性圖案化操作，使用適形接觸掩模和掩模操作(即，使用接觸但不粘附到基底的掩模的操作)、接近掩模和掩模操作(即，使用掩模的操作，即使沒有進行接觸，掩模也通過接近基底而至少部分地選擇性地屏蔽基底)、非適形掩模和掩模操作(即掩模和基於接觸表面不明顯適形的掩模的操作)，和/或粘附掩模和掩模操作(掩模和使用粘附到基底的掩模的操作，在該基底上將發生選擇性沉積或蝕刻，而不是僅與其接觸)。適形接觸掩模、接近掩模和非適形接觸掩模具有相同的特性，即它們被預先形成並帶到或接近待處理的表面(即，待處理的表面的暴露部分)。這些掩模通常可以在不損壞掩模或它們所接觸或位於附近的接受處理的表面的情況下被移除。粘附的掩模通常形成在待處理的表面(即，該表面的待被掩模的部分)上並粘合到該表面，使得它們不能與該表面分離，除非在任何再利用點之外被完全破壞或損壞。粘合掩模可以多種方式形成，包括：(1)通過施加光致抗蝕劑，選擇性曝光光致抗蝕劑，然後顯影光致抗蝕劑，(2)選擇性轉移預圖案化掩模材料，及/或( 3)通過計算機控制的材料沉積直接形成掩模。

圖案化操作可以用於選擇性沉積材料及/或可以用於選擇性蝕刻材料。選擇性蝕刻的區域可以選擇性地填充或通過毯式沉積等用不同的期望材料填充。在一些實施例中，逐層構建可以涉及同時形成多個層的部分。在一些實施例中，與一些層水平相關聯地進行的沉積可以導致對與其他層水平相關聯的區域(即，位於限定不同層的幾何配置的頂部和底部邊界水平內的區域)的沉積。

其上可形成結構的臨時基底可以是犧牲型的(即，在沉積材料的分離過程中被破壞或損壞到不能再使用的程度)或非犧牲型的(即，沒有被破壞或過度破壞)損壞，即未損壞到不能重複使用的程度，例如，犧牲層或釋放層位於基底和所形成結構的初始層之間。非犧牲基底可以被認為是可重複使用的，幾乎不需要重工(例如，通過重新平坦化一個或多個選定的表面或施加釋放層等)，儘管它們可能由於多種原因而可以或不可以重複使用。

可以用來理解本揭露實施例的各種術語和概念的定義(對於裝置本身、用於製造裝置的某些方法、或用於使用裝置的某些方法)將被本領域技術人員理解。此外，為了簡潔起見，此處和下文中，諸如「頂部」、「底部」、「上」、「下」和類似術語的相對術語旨在參考附圖中給出的圖式。類似地，「左」、「右」、「上」、「下」等術語仍是參考附圖而採用。

許多附圖中都包括附圖標記，其中相同的附圖標記用於表示不同實施例中的類似結構或特徵，具體地，當各個實施例的附圖使用附圖標記時，附圖標記以3或4位數字的格式提供，其後可以是字母、破折號及/或附加數字，其中第一位數字或前兩位數字(從左邊開始)代表圖形編號，而右邊的最後一個數字以及任何尾隨字母、破折號或數字代表特定的一般結構或特徵。當兩個或多個附圖包括具有相同的最右邊數字(以及後面的字母、破折號和附加數字)的附圖標記時，其旨在指出所指示的特徵的相似性。

增強型針腳探針

圖2A-2R提供了根據另一個實施例的同軸針腳探針範例的各種視圖，其中針腳探針包括針腳元件，其被矩形螺旋彈簧順應地偏置以在第一護套內移動，此第一護套透過介電間隔物與第二周圍護套分開。

在本實施例中，矩形同軸針腳探針200設定有針腳元件205，該針腳元件205包含兩個接觸尖端207、208，也表示為針腳尖端或探針尖端，其透過作為順應偏置構件210的中間部分連接，例如包括用於從引導結構200G向外順應地偏置每個針腳尖端的螺旋彈簧，引導結構200G是剛性引導結構，其至少包括內導電護套215和外導電護套220。引導結構200G還包括至少一接合特徵260，特別是順應偏置構件210的每一端上的止動特徵，其阻止順應偏置構件210的任一端過度延伸出內導電護套215。

內導電護套215具有頂表面215T和底表面215B (但開放側)，圍繞針腳元件205並且又被外導電護套220包圍及間隔開，並且與外導電護套220電隔離，這提供了外部屏蔽導體與組合的內部導電護套215和針腳元件205間隔開以提供同軸針探針。具體地，介電材料或介電元件230將內導電護套215與外導電護套220分開。

適當地，至少一個接觸尖端207、208是可移動接觸尖端。根據圖2A-2R的實施例，探針200的第一接觸尖端207和第二接觸尖端208都是可移動接觸尖端。

包括頂表面 215T、底表面 215B 和兩個側表面的內導電護套 215 抑制順應偏置構件 210 的非縱向壓縮，即抑制順應偏置構件 210 沿軸線不同於從第一接觸尖端207延伸到第二接觸尖端208的探針200的縱向軸線，在圖中表示為X，針腳元件205沿著此縱向軸線X延伸和壓縮。

間距和材料可以設定提供期望的阻抗給同軸探針200 (例如，50Hz或75Hz)。在一實施例中，可移動接觸尖端207、208可以由例如鈀或銠製成。順應偏置構件210可以由例如鎳鈷或鈀製成，而內導電護套215可以由例如金製成或塗有金。外導電護套220可以由例如金、鈀或鎳鈷形成。介電材料或介電元件230可以是塑膠或光致抗蝕劑材料(例如，SU8、聚對二甲苯等)，特別是沉積材料(例如，旋塗、濺鍍、噴塗、鋪展或以其他方式沉積)。或者，介電材料或介電元件230可以是陶瓷。內導電護套215和外導電護套220具有對應於第一接觸尖端207和第二接觸尖端208的各自的開放側或開口，第一接觸尖端207和第二接觸尖端208自由地穿過並且縱向移動穿過這些開口，內導電護套215和外導電護套220具有矩形管或通道的形式。以此方式，針腳元件205可沿縱向軸線X壓縮和延伸，同時其沿橫向軸線Y或寬度以及沿構建軸線Z或高度方向的移動被外導電護套220阻止或至少限制。內導電護套215的適當形狀的部分可以設置在接觸尖端207、208處，以便充當能夠在接觸尖端207、208移動期間引導接觸尖端207、208的針腳套筒240。適當地，如圖所示。參考圖2N，針腳套筒240可包括上滑動件240U和下滑動件240L。此外，針腳套筒240可包括鄰接順應偏置構件210的端部的表面，以達到止動特性260。

儘管介電材料230可以完全填充內導電護套215和外導電護套220之間的空隙，但根據較佳實施例，其局部地定位在足夠數量的位置處以確保電隔離和位置穩定性，同時充分限制使用以允許內導電護套215和外導電護套220之間的絕大多數空間被空氣填充。例如，內導電護套215的端部和中心部分可以包括適當厚度、寬度和長度的介電材料230以確保穩定的位置，如圖2H所示。在其他實施例中，只有端部可以包括這樣的介電材料230。在又一些實施例中，外導電護套220的靠近端部並且可能在一個或多個中間位置處的側面也可以包括介電材料230。

在一些實施例中，金屬和介電材料的延伸可以佔據內護套215和外護套220之間的空間，形成支座，特別是導電支座250，如圖2E所示，而在其他實施例中，僅介電材料可佔據內護套215和外護套220之間的空間，形成一種介電支座。具體地，根據圖2E所示的實施例，導電材料設置在內導電護套215和外導電護套220之間，從內導電護套215開始作為導電支座250，介電材料230設置在內導電護套215和外導電護套220之間。導電支座250和外部導電護套220作為介電間隔物230T、230B，特別是兩個對稱設定的介電間隔物分別位於導電支座250的頂部和底部。當同時使用金屬和介電材料時，介電材料230可以定位在內導電護套215的外表面處、外導電護套220的內表面處或在間隙中填充有金屬的中間位置處。在一些實施例中，介電材料230及/或內護套215和外護套220可具有有助於確保這些元件的黏附或鎖定連接的凹入特徵。在一些實施例中，介電材料230可以僅定位在內護套215和外護套220的一側上(例如，僅底部或僅頂部)，而在其他實施例中，介電材料230可以沿著內護套215和外護套220的相對側，或沿內護套215和外護套220的長度的不同位置處從一側到另一側的交替位置，形成相應的頂部間隔物230T和底部間隔物230B，其沿著探針200的縱軸X 面向或設置在不同位置。

在一些實施例中，探針可以採用其他橫斷面構造(例如，正方形、長方形、圓形或階梯狀圓形、六邊形、階梯六邊形等)。在一些實施例中，順應偏置構件210是偏置彈簧，其可呈現其他構造(例如，S形或階梯蛇形、鋸齒形、具有或不具有間隔物的堆疊彎折板)，接觸尖端可以呈現為在其他構造中，探針的長度可以變化，如壁、彈簧元件等的厚度也可以變化，其可以是針腳元件205的一部分或與其相關聯。

在一些實施例中，探針可以具有任何期望量(例如，50-400um(微米))的總寬度和高度、任何期望量(例如，0.5mm至5mm)的長度、任何期望量的護套壁厚度，其高度和寬度可能不同，甚至沿著探針的長度變化(例如，5-30 um)，任何期望量的間隙，或高度和寬度可能不同，並且可能沿探針的長度變化(例如，5 - 80 um)，彈簧尺寸可能會根據彈簧類型、彈簧長度、彈簧元件的並聯或串聯分組、材料或塗層類型、期望的力、超程要求等而變化(例如，5-50 um)。

在一些實施例中，順應偏置構件210和針腳元件205的接觸尖端207、208可以與內導電護套215和外導電護套220分開形成，且引導結構200G的內護套215和外護套220可以彼此分開地形成。根據較佳實施例，所有探針元件可以在單一製造流程中一起形成以最小化組裝成本。

在一些實施例中，接觸尖端207、208可從內護套215延伸以用於形成之目的，並且允許在接觸尖端207、208的整個位移工作範圍上的期望水平的彈簧偏置(經由期望的位移)，由於針腳元件205的順應偏置構件210的壓縮之故。在一些實施例中，多個內護套可存在於同一外護套220內，具有或不具有位於內護套之間的中間介電材料230或隔離外護套延伸部。

在一些實施例中，一個可移動接觸尖端可以被固定接觸尖端取代。

探針可用於各種應用，例如，以各種節距間距(例如，75-500微米，例如，100-200微米，例如，120-180微米)進行晶圓測試或封裝測試、老化等。其他替代方案也是可能的，並且包括本文闡述的其他實施例的特徵以及那些其他實施例的各種替代方案。

圖3A-3O提供了包含針腳元件305和引導結構300G的範例針腳探針300的各種視圖，引導結構300G包括護套315，護套315可以將電流從針腳元件305的可移動尖端308分流至護套315，然後分流至固定尖端307。分流可以發生在針腳元件305的可移動尖端308處或附近。在本實施例中，探針300設置有位於矩形螺旋順應偏置構件310的一端處的可移動尖端308、和位於順應偏置構件310的另一端處的固定尖端307。在本實施例中，可移動尖端308具有圓柱形、橢圓形或其他凹形部分的形狀，並且可用於接合焊料凸塊或其他非平面接觸件，例如電子元件的柱體，例如待測元件或測試電路的界面元件，例如連接到測試設備(圖未示)的空間變換器、中介器或印刷電路板。

可移動尖端308，或可移動尖端308附近的針腳元件305的單獨特徵，包括接合特徵360，特別是彈簧加載的可滑動側接觸結構或可滑動接合元件360，用於接觸可移動尖端308的內表面。一旦順應偏置構件310從構建長度被壓縮(其中順應偏置構件310的相對特徵彼此間隔開足以確保滿足最小特徵尺寸公差的間隙，也表示為構建位置間隙)到工作範圍(其中可移動尖端308仍然可以輕鬆移動，同時在足夠的行程長度上提供軸向順應性，並且同時進行電接觸以形成可靠的徑向彈簧偏置，並且縮短從可移動尖端308到固定尖端307的路徑，其中路徑包括護套315的實質長度)。

在本實施例的一些變型中，包括所描繪的範例，護套315或探針300的其他部分可以由完全或基本上被殼材料包圍的芯材料製成(例如，被鈀、金或鎳鈷殼包圍的銅芯)，以提高探針300的電導率和載流能力。

在一些變型中，可滑動接合元件360 (包括徑向偏置元件)可以是針腳元件305的可移動尖端308的一部分，並且它們可以在工作範圍內時接觸並被偏置抵靠護套315的內側壁，而在其他實施例中，它們可以與護套315的底板及/或天花板(即，內部下壁或上壁)接觸。在又一些實施例中，可滑動接合元件360可以不是針腳元件305的可移動接觸尖端308的一部分，但替代地可以是護套315的一部分，使得它們向內延伸以接觸順應偏置構件310的一部分、可移動尖端308或針腳元件305的其他部分。

在一些替代實施例中，可移動尖端307、308設定在探針300的每一端上。在其他實施例中，可移動尖端308可以是其他形狀。在一些實施例中，凹形可移動尖端308可設定有一定的順應性，以在焊料凸塊等偏離中心接觸時允許一定程度的傾斜。

在一些實施例中，探針尺寸可以類似圖2A-2P的範例中指出的那些尺寸，而在其他實施例中，當相對於探針200不使用另外的護套時，探針300可以甚至更小。在一些實施例中，例如，可能需要2mm探針來處理200um的超程(overtravel)。儘管一些實施例可能需要探針部件的一些組裝，而其他實施例可能需要針腳元件從製造或建造位置移動到工作範圍內的位置，但某些實施例可能根本不需要後層製造組裝。其他替代方案也是可能的，並且包括本文闡述的其他實施例的特徵以及那些其他實施例的各種替代方案。

如圖3A所示，護套315可設置有合適的蝕刻孔315H，以用於探針300形成期間的蝕刻步驟。

根據一個實施例，如圖3G-3O所示，可滑動接合元件360包括順應滑動接觸件360A，其能夠在以凹口360I對應於可移動尖端308而在護套315的端部處實現的擴大區域360E中移動。

此外，探針300可以設置有另外的護套，特別是外護套，護套315是內護套，其被另外的外護套圍繞、間隔開並且與另外的外護套電隔離，從而形成提供同軸探針、適當的介電材料，例如形成多個介電間隔物，以使內護套和外護套電絕緣。

圖4A-4H提供了另一個範例針腳探針400的不同視圖，其具有具備可移動尖端408和固定尖端407的針腳元件405，其中順應偏置構件410是定位在尖端407、408之間的彈簧，其包括多個附接或分離但堆疊的彎曲或非平面板或盤410A，其可被壓縮以變得更加平面，同時提供彈簧力，順應偏置構件410因此沿著縱向軸線X壓縮。適當的橋410B可將盤410A彼此耦接以形成順應偏置構件410。橋410B還可將盤410A耦接至護套415的內表面。

探針400還包括接合特徵460，接合特徵460包括接合止動特徵460B、460T，接合止動特徵460B、460T設置在順應偏置構件410的一端處，對應於可移動尖端408 。更具體地，限制端部460T形成在護套415的頂部處，對應於針腳元件405所穿過的開口，以及擴大部分460B定位在可移動尖端408的面向順應偏置構件410的端部處，且緊靠護套415的限制端部460T以限制可移動尖端408在護套415外部的移動。

圖5A-5I提供了另一個範例針腳探針500，其具有針腳元件505，該針腳元件505具有與順應偏置構件510相關聯的可移動尖端508和固定尖端507。根據本實施例，順應偏置構件510是一彈簧構造，包括不同於工作範圍的製造或構建位置，其中可移動尖端508經由移動經過接合特徵560從構建位置移動到使用位置，其為滑動接觸件560允許與可移動尖端508一起移動的特徵在壓縮期間滑動過它，同時在存在由偏置彈簧提供的返迴力的情況下抑制在該特徵上向後移動，使得針腳元件505的可移動接觸尖端508在正常工作條件下保持在工作範圍內並且不返回到製造位置。

根據圖5H所示的實施例，滑動接觸件560包括位於可動尖端508一端的彈簧鎖560T和位於內部剛性引導件515一端的保持結構560B，彈簧鎖560T沿工作範圍移動並透過與保持結構560B接合而被阻止移動出工作範圍。

在本實施例中，探針500包括引導構件500G，引導構件500G包括內部剛性引導件515，順應偏置構件510包括頂部順應元件510T及底部順應元件510B，其為位於內部剛性引導件515的相對側的蛇形偏置彈簧元件，其限制順應偏置構件510沿著橫向軸線Y的移動，橫向軸線Y垂直於從尖端507、508之間延伸的探針的縱向軸線X。在一些在替代實施例中，將本實施例的頂部和底部順應元件510T、510B的蛇形偏置彈簧元件更換為螺旋彈簧或包括將兩個軸向偏置彈簧彼此附接的元件的彈簧可能是有用的 (例如，透過外部接合結構，例如延伸穿過引導構件中的狹槽的元件，或者圍繞引導構件延伸的元件，以幫助確保移動彈簧元件不會向外彎折並短靠相鄰的探針)。存在有本實施例的許多其他替代方案，並且可以包括本文闡述的其他實施例的特徵以及那些其他實施例的各種替代方案。

圖6A-6B提供了包括一對電隔離的探針元件600A、600B的另一種範例針腳探針600，探針元件600A、600B分別在針腳元件605A、605B的一端處包括至少相應的可移動接觸尖端608A、608B。針腳元件605A、605B的另一端上的另外的尖端607A、607B可以是固定尖端或可移動尖端，在圖6A所示的範例中，其為可移動尖端。

適當地，可移動尖端608A、608B通過橋(圖未示)彼此剛性地連接，用於一致的移動，但充分分離以允許在具有不均勻性的墊上的觸摸的變化，並且其中可移動尖端608A、608B透過位於該對之間或至少該對中的彼此間隔的構件之間的介電阻擋層彼此電隔離。這種類型的探針及其變型可以用於基板和探針封裝的細間距開爾文(Kelvin)測試。本實施例的探針可以具有與圖2A-5H的範例探針相似的尺寸和間距。存在有本實施例的許多其他替代方案，並且可以包括本文闡述的其他實施例的特徵以及那些其他實施例的各種替代方案。

探針600包括引導結構600G，引導結構600G包括對應的護套615A、615B，每個護套分別容納針腳元件605A、605B。適當地，介電材料630設置在護套615A、615B之間，以便將其電絕緣。此外，蝕刻孔615H可以設置在護套615A、615B之一或兩者。

圖7A-7H提供了根據本揭露的另一實施例的屏蔽假同軸探針700的各種視圖，屏蔽假同軸探針700包括作為針腳元件705的中心導體和圍繞中心導體705的引導結構700G。更具體地，引導結構700G包括內屏蔽導體或內導電護套715和具有固定長度的外屏蔽導體或外導電護套720。

中心導體705包括順應偏置構件710，順應偏置構件710又包括第一偏置元件710A和第二偏置元件710B，第一偏置元件710A和第二偏置元件710B在附接點710X處彼此連接並被內導電護套715包圍，內導電護套715又被外導電護套720包圍、間隔開並電隔離，外部導電護套720提供與組合的內部導電護套715和針腳元件705間隔開的外屏蔽導體，以提供同軸針腳探針。具體地，介電材料或介電元件730將內導電護套715與外導電護套720分開。

如前所述，介電材料730被局部定位以形成相應的頂部間隔物730T和底部間隔物730B，沿著探針700的縱軸X面對或設置在不同位置處，在足夠數量的位置處以確保電隔離和位置穩定性，同時在使用上受到充分限制以允許內導電護套715和外導電護套720之間的絕大多數空間被空氣填充。根據本實施例，介電材料730設置在內導電護套715的端部和中心部分處，其還可包括導電支座750。

此外，根據本實施例，第一偏置元件710A在中心導體705的一端連接到第一接觸尖端707，且第二偏置元件710B連接到第二接觸尖端708和中心導體705的另一端，兩者都是可移動的尖端。在中心導體705的每一端處，引導結構200G還包括至少一接合特徵760，特別是阻止相應偏置元件710A、710B的任一端過度延伸出內導電護套715的止動特徵。此外，內導電護套715包括用作針腳套筒740的適當形狀的端部，能夠在各自的接觸尖端707、708的移動期間引導相應的接觸尖端707、708。

第一和第二偏置元件710A、710B透過適當的橋710XB在附接點710X處連接，橋710XB連接頂部和底部導電支座250，能夠在內導電護套715與第一和第二偏置元件710A、710B之間設定適當的間隙715G，如圖7H所示。

第一偏置元件710A和第二偏置元件710B因此在中間位置延伸至內導電護套715的下表面和上表面，並且在延伸穿過內導電護套和外導電護套715和720的開口的任一端上連接到接觸尖端707、708，其包括止動元件，當尖端不接觸待電連接的表面並且彈簧元件不在壓縮負荷下時，藉由止動元件和成形側壁之間的相互作用，可防止接觸尖端從護套伸出太遠。

本實施例的多種變型是可能的並且包括與本文闡述的其他實施例相關聯的變型和特徵。這種變型可以包括放棄彈簧與任一表面的連接，而採用一個或多個滑動元件，這些滑動元件附接到彈簧的任一側並且可以沿著頂部及/或底部表面的邊緣滑動以確保彈簧保持位於表面之間，其中這種卡扣元件可以在彈簧和表面之間提供額外的週期性導電路徑，用於承載電流並改善探針的RF特性。在一些實施例中，表面區域和滑塊本身可以由高磨損、良好電接觸材料(例如，銠)形成，以改善接觸/導電探針性能或延長探針的磨損壽命。

圖8A-8C描繪了包括可用於本揭露的各種實施例中的多個S形段的彈簧810，其中每個S形段或至少選定的S形段被配置為具有不同尺寸的寬度，如圖8B所示，特別地，包括一些較窄的區域和一些較寬的區域，其可以被設計和形成以優化彈簧的性能，例如，如圖8C的應力模擬圖像中所示的應力負載，單獨或組合地最佳化其他參數(例如，長度、彈簧常數、超程、應力負載、載流能力等)。對本實施例的結構的修改是可能的，並且可以包括例如並聯或串聯定位的附加彈簧元件、呈現除S形以外的構造的節段、在彈簧的長度上變化的構造等。。

圖9A-9E提供了本揭露的另一個實施例的屏蔽假同軸探針900的各種視圖，在一些方面類似於圖7A-7H的實施例，但顯著的例外是，針腳元件905是被作為引導結構900G的單一導電護套915包圍的中心導體905，並且在每一端由相應的保持結構970保持，保持結構970包括具有充當保持的針腳套筒940的中心通道的矩形結構，通過介電間隔物980相對於導電屏蔽915就位。介電間隔物980可以接合導電屏蔽915以及具有凹入特徵或沿介電間隔物980的徑向長度變化寬度的簡單特徵的矩形針腳套筒940，以便將矩形針腳套筒940、導電屏蔽915和介電間隔物980本身機械鎖定在一起，從而減少單獨將相鄰元件或結構保持就位所需的結合強度。具體地，如圖9E所示，每個保持結構970包括設置在矩形針腳套筒940和導電護套915的相對面之間的第一或頂部介電間隔物980和第二或底部介電間隔物980B 。

與其他實施例一樣，多種變型是可能的，並且包括例如包含一個或多個中間固定裝置，用於可滑動地保持彈簧，從而沿著中心軸線或沿著裝置的長度的其他期望的縱向線形成順應偏置構件910。在其他實施例中，安裝件(例如，介電安裝件)可以位於探針的兩端之間，以便沿著形成順應偏置構件910的彈簧的長度將期望的點固定到位於導電屏蔽915內的期望的位置。在其他實施例中，形成順應偏置構件910的彈簧可以包括一個或多個不可壓縮或非順應區域。

圖10A-10D提供了另一個範例假同軸探針1000，但其中僅一端具有顯著的順應性。具體地，探針1000包括針腳元件1005，該針腳元件1005是具有相應的接觸尖端1007、1008的中心導體1005，並且與順應偏置構件1010相關聯且被形成探針1000的引導結構1000G的導電護套1015圍繞。

在本實施例中，中心導體1005包括在探針的大部分長度上的第一部分1005A，第一部分1005A是實質上不可壓縮的剛性桿，其終止於可移動接觸尖端1008並且透過接合針腳1090附接至順應偏置構件1010，其為壓縮彈簧1010，穿過中心導體1005的第一部分1005A至壓縮彈簧1010，並且包括介電環1090S以將兩個元件電絕緣。可壓縮彈簧1010在附接點1010Y處連接至導電護套1015。更具體地，在可移動接觸尖端1008附近，探針1000包括保持結構1070，保持結構1070具有容納中心導體1005的第一部分1005A並且經由介電間隔物1080連接到導電護套1015的矩形針腳套筒1040。導體1005還包括在相對於第一部分1005A的相對端處的第二部分1005B，其在滑動接觸件或安裝件1075處可滑動地接合第二部分1005B，進而通過相應的介電間隔物1075T、1075B連接到導電護套1015。中心導體1005的第二部分1005B是實質上固定的接觸元件，其透過包括相應的介電間隔物1085T、1085B的固定接觸件1085保持並與導電護套1015電隔離。以此方式，當形成順應偏置構件1010的彈簧壓縮時，中心導體1005的第一部分1005A可抵靠滑動接觸件或安裝件1075滑動，而中心導體1005的第二部分1005B以另一接觸尖端結束。接觸尖端1007連接到導電護套1015並且保持不動，因此另一接觸尖端1070是固定尖端。

根據本實施例的滑動接觸機構允許形成中心導體1005的第一部分1005A的桿在壓縮力或恢復彈簧力的作用下的可控接觸和移動。

與其他實施例一樣，多種替代方案是可能的，並且包括例如包含彈簧捕獲或保持、將可壓縮彈簧1010保持到相對於導電屏蔽1015的期望徑向位置的元件或結構。可壓縮彈簧1010可以在沒有介電環的情況下固定到中心導體1005，介電質可以用於將可壓縮彈簧1010的相對端與導電屏蔽1015隔離。在一些實施例中，可壓縮彈簧1010可以由介電元件形成也抑制與表面的接觸，從而避免短路。

圖11A-11I提供了類似圖10A-10D的實施例的各種視圖，主要的例外是探針1100具有針腳元件1105，針腳元件1105包括由兩個滑動接觸元件1105A、1105B形成的中心導電桿1105，每個滑動接觸元件具有相應的接觸尖端1107、1108，以及形成的順應偏置構件1110。沿著探針1100的縱向軸線X，兩個順應接觸元件1110A、1110B與中心導電桿1105相關聯。兩個順應性接觸元件1110A、1110B是可壓縮彈簧，其中一個位於中心導體桿1105下方，另一個位於中心導體桿1105上方。探針1100還包括引導結構1000G，引導結構1000G是圍繞中心導體桿1105和兩個順應接觸元件1110A、1110B的導電屏蔽1115。此外，在可移動接觸尖端1107、1108附近，探針1100包括相應的保持結構1070，每個保持結構1070具有矩形針腳套筒1140容納中心導體1105的兩個滑動接觸元件1105A、1105B的其中之一，且經由介電間隔物1180連接到導電護套1115。

中心導體1105的兩個滑動接觸元件1105A、1105B在兩個滑動接觸件或安裝件1175A、1175B處彼此連接，進而透過對應的介電間隔物連接到導電護套1115。此外，兩個順應接觸元件1110A、1110B透過對應的接合針腳1190A、1190B連接至中心導體1105，接合針腳1190A、1190B穿過中心導體1105的滑動接觸元件1105A、1105B至相應的兩個順應接觸元件1110A、1110B。如前所述，接合針腳1190A、1190B可以包括介電環以使兩個元件電絕緣。

中心導體1105的滑動接觸元件1105A、1105B在包含在兩個滑動接觸件1175A、1175B之間的滑動部分1105XS處連接，其中第一接觸元件1105A抵靠第二接觸元件1105B滑動。特別地，第二接觸元件1105B具有在第一接觸元件1105A的U形部分1105AXS內滑動的桿部分1105BXS。

與其他實施例一樣，多種變化是可能的，並且包括透過徑向延伸臂將彈簧移動到屏蔽導體或護套的外部，所述徑向延伸臂透過介電界面將彈簧連接到中心導體上的點，並且將彈簧的相對端連接到屏蔽導體，其中徑向延伸的臂可以位於屏蔽導體中足夠長度和位置的槽中，以允許探針的一個或多個接觸端在接觸時經歷所需的超程到電氣元件。

圖12A-12D提供了假同軸探針1200的各種視圖，假同軸探針1200包括作為中心導體1205的針腳元件1205，中心導體1205相對不可壓縮但可以彈性地彎曲或彎折，並且位於在引導結構1200G內，引導結構1200G是籠狀屏蔽導體或護套1215，中心導體1205經由多個滑動接觸件1275與導電護套1215間隔開，滑動接觸件1275由介電材料1230製成並沿中心導體1205的長度設置，並且保持結構1270位於中心導體1205的端部處。適當地，導電護套1215包括多個順應引導部分1215CP，其插入成對的滑動接觸件1275之間並且能夠隨著變形而彈性地彎曲或彎折，特別是中心導體1205的彎曲。順應引導部分1215CP實質上是線圈形狀的並且包括作為應力釋放特徵1215SR的擴大的孔，如圖12C所示。

根據一實施例，探針1200包括特徵允許順應性為沿著一軸線，對於橫向軸線Y或寬度，其實質上垂直於探針的縱向軸線X，但不沿著另一軸線，例如構建軸線Z或高度，其係局部垂直於兩者。

存在有對本實施例的各種替代方案，並且包括，例如，中心導體還包括優先地實現沿第一軸線的順應性並且抑制沿另一軸線的順應性的特徵，另一軸線係垂直於第一軸線及探針的縱向軸線X。

在另一個實施例中，帶護套的針探針結構可僅在護套的一端提供順應尖端，而與非順應端的電接觸可透過焊料接合、引線接合、擴散接合、超音波焊接、銅焊，或類似的方式來實現。或者，與非順應端的結合可以簡單地由將順應端配合到接觸位置而產生的壓力而發生。在一些實施例中，特別是在元件或結構可能發生彼此滑動的情況下，結構可以形成有耐磨及/或良好電接觸材料(例如，銠)的區域，以提高電接觸的可靠性及/或探針的磨損壽命。在這種情況下，可能需要在任何給定的滑動位置處由單層形成接觸區域，該單層相對於上面和下面的層在接觸區域的每一側上包括突出部，以確保任何層到層位置變化(例如，由於偏移容差)不會影響效能。

也可以透過將本文中已闡述的各種實施例及其替代方案與本文中已闡述的其他實施例及其替代方案相組合來創建其他實施例。

進一步的評論和結論

存在有本揭露的各種其他實施例。例如，一些實施例可以不使用任何毯式沉積製程。一些實施例可以在不是電沉積製程的某些層上使用選擇性沉積製程或毯式沉積製程。一些實施例可以使用鎳或鎳鈷作為結構材料，而其他實施例可以使用不同的材料。例如，較佳的彈簧材料包括鎳(Ni)、銅(Cu)、鈹銅(BeCu)、鎳磷(Ni-P)、鎢(W)、鋁銅(Al-Cu)、鋼、P7合金、鈀、鉬、錳、黃銅、鉻、鉻銅(Cr-Cu) 及其組合。一些實施例可以使用銅作為具有或不具有犧牲材料的結構材料。

結構或犧牲介電材料可以以各種不同的方式併入本揭露的實施例中。這些材料可以形成沉積在所選層上的第三材料或更高的材料，或者可以形成沉積在一些層上的前兩種材料之一。一些實施例可以採用擴散接合等來增強連續材料層之間的黏附力。

存在有本揭露的各種其他實施例。一些實施例可以不使用任何毯式沉積製程及/或它們可以不使用平坦化製程。一些實施例可以在不是電沉積製程的某些層上使用選擇性沉積製程或毯式沉積製程。例如，一些實施例可以使用鎳、鎳-磷、鎳-鈷、金、銅、錫、銀、鋅、焊料、銠、錸作為結構材料，而其他實施例則可以使用不同的材料。例如，一些實施例可以使用銅、錫、鋅、焊料或其他材料作為犧牲材料。一些實施例可以在不同層上或在單層的不同部分上使用不同的結構材料。有些實施例可以去除犧牲材料，而其他實施例則不能。一些實施例可以使用光致抗蝕劑、聚醯亞胺、玻璃、陶瓷、其他聚合物等作為介電結構材料。

本領域技術人員將瞭解，可以在上述實施例的變型中使用附加操作。這些附加操作可以例如執行清潔功能(例如，在上面討論的主要操作之間)，它們可以執行激活功能和監視功能。

也應理解，本揭露的一些方面的探針元件可以利用與本文闡述的工藝非常不同的工藝來形成，並且並不意味著本揭露的結構方面只能由那些本文教導的工藝或透過本文所教導而變得顯而易見的工藝才能形成。

儘管本說明書的各個部分已經提供有標題，但並非旨在使用標題來限制在本說明書的一個部分中發現的教導的應用以應用於本說明書的其他部分。例如，與一個實施例相關的承認的替代方案旨在應用於所有實施例，只要不同實施例的特徵使這種應用發揮作用並且不會以其他方式矛盾或消除所採用的實施例的所有優點。存在有本揭露的各種其他實施例。

本文闡述的揭露內容的任何方面旨在代表獨立的揭露描述，申請人將其視為充分且完整的揭露描述，申請人認為可以將其闡述為獨立權利要求，而不需要從其他實施例引入額外的限制或元素，來用於解釋或澄清，除非在此類獨立權利要求一旦書面明確闡述時。也應理解，當以書面表示時，本文闡述的方面的任何變型代表單獨及分開的特徵可形成單獨地獨立權利要求，可以單獨地添加到獨立權利要求，或者添加作為從屬權利要求以進一步限定那些相應的從屬權利要求所要求保護的揭露內容。

鑑於本文的教導，本發明的實施例的許多進一步的實施例、設計的替代方案和用途對於本領域技術人員來說將是顯而易見的。因此，本發明並非限於上述特定說明性實施例、替代方案和用途，而是僅由下文提出的申請專利範圍所限制。

88:表面 82:基底 84:光致抗蝕劑 92(a)-92(c):開口或孔 94、96:金屬 98:3-D結構 200:探針 205:針腳元件 207、208:接觸尖端 210:順應偏置構件 200G:引導結構 215:內導電護套 220:外導電護套 260:接合特徵 215T:頂表面 215B:底表面 230:介電材料(或介電元件) 240:針腳套筒 240U:上滑動件 240L:下滑動件 260:止動特性 250:導電支座 230T、230B:介電間隔物 305:針腳元件 300G:引導結構 300:探針 315:護套 308:可移動尖端 307:固定尖端 310:順應偏置構件 360:接合特徵(或可滑動接合元件) 315H:蝕刻孔 360A:順應滑動接觸件凹口360I對應 360E:擴大區域 400:探針 408:可移動尖端 407:固定尖端 405:針腳元件 410:順應偏置構件 410A:板(或盤) 410B:橋 460:接合特徵 460B:接合止動特徵(或擴大部分) 460T:接合止動特徵(或限制端部) 415:護套 500:探針 505:針腳元件 510:順應偏置構件 508:可移動尖端 507:固定尖端 560T:彈簧鎖 515:內部剛性引導件 560B:保持結構 500G:引導構件 510T:頂部順應元件 510B:底部順應元件 600A、600B:探針元件 600:探針 605A、605B:針腳元件 608A、608B:可移動接觸尖端 607A、607B:尖端 600G:引導結構 615A、615B:護套 630:介電材料 615H:蝕刻孔 700:屏蔽假同軸探針 705:針腳元件(或中心導體) 700G:引導結構 715:內屏蔽導體(或內導電護套) 720:外屏蔽導體(或外導電護套) 710:順應偏置構件 710A、710B:偏置元件 710X:附接點 730:介電材料(或介電元件) 730T:頂部間隔物 730B:底部間隔物 750:導電支座 740:針腳套筒 707、708:接觸尖端 710XB:橋 715G:間隙 900:屏蔽假同軸探針 905:針腳元件 900G:引導結構 915:導電護套(或導電屏蔽) 905:中心導體 970:保持結構 940:針腳套筒 980、980B:介電間隔物導電屏蔽就915位 910:順應偏置構件 1000:假同軸探針 1005:針腳元件 1007、1008:接觸尖端 1005:中心導體 1010:順應偏置構件(或可壓縮彈簧) 1000G:引導結構 1015:導電護套 1005A:第一部分 1090:接合針腳 1090S:介電環 1010Y:附接點 1070:保持結構(或接觸尖端) 1080:介電間隔物 1040:針腳套筒 1005B:第二部分 1075:滑動接觸件(或安裝件) 1075T、1075B、1085T、1085B:介電間隔物 1085:固定接觸件 1100:探針 1105:針腳元件 1105A、1105B:滑動接觸元件 1105:中心導電桿(或中心導體) 1107、1108:接觸尖端 1110:順應偏置構件 1110A、1110B:順應接觸元件 1000G:引導結構 1115:導電屏蔽(或導電護套) 1070:保持結構 1140:針腳套筒 1180:介電間隔物 1175A、1175B:滑動接觸件(或安裝件) 1190A、1190B:接合針腳 1105XS:滑動部分 1105AXS:U形部分 1105BXS:桿部分 1200:假同軸探針 1205:中心導體(或針腳元件) 1200G:引導結構 1215:屏蔽導體(或導電護套) 1230:介電材料 1270:保持結構 1215CP:順應引導部分 1215SR:應力釋放特徵

圖 1A-1F示意性地描繪了使用黏附掩模電鍍形成結構的第一層，其中第二材料的毯式沉積覆蓋第一材料的沉積位置之間的開口和第一材料本身兩者。

圖1G描繪了由於將沉積的材料平坦化至期望水平而完成的第一層的形成。

圖1H和1I分別描繪了形成多層結構之後以及在從犧牲材料釋放該結構之後的製程狀態。

圖2A-2R提供了根據一個實施例的範例同軸針腳探針的各種視圖，其中針腳探針包括針腳元件，該針腳元件被偏置以在剛性引導構件內移動，該剛性引導構件包括第一導電護套，此第一導電護套與第二周圍導電護套隔開介質間隔物。

圖3A-3O提供了包括針腳元件和剛性引導構件的範例針腳探針的各種視圖，該剛性引導構件包括護套，該護套可以將電流從針腳元件一端的可移動尖端分流到護套，然後分流到探針的另一端的固定尖端。

圖4A-4H提供了包括針腳元件和剛性引導構件的另一範例針探針的各種視圖，該範例針腳探針具有單一可移動接觸尖端和具有堆疊的彎折板狀彈簧構造的固定尖端。

圖5A-5I提供了另一種範例針腳探針，其具有單一可移動接觸尖端和固定尖端，其具有另一種替代性彈簧構造，包括位於剛性引導構件兩側的一對蛇形彈簧，其中針腳元件包括與使用位置不同的製造位置，其中可移動針腳透過移動經過順應接合元件從製造位置移動到使用位置，以抑制尖端在初始加載之後從可用範圍延伸回到製造位置。

圖6A-6B提供了另一種範例針腳探針，其包括一對電隔離的針腳元件，其包括一側上的可移動接觸尖端和另一側上的固定尖端，其中，對於開爾文(Kelvin)型探針，可移動接觸尖端被剛性地連接以用於一致的移動，或被鬆散地連接以用於實質上一致的移動，範例針腳探針包括剛性引導構件，其包括圍繞一對針腳元件的一對護套。

圖7A-7H提供了根據本揭露的另一個實施例的屏蔽假同軸探針的各種視圖，其包括作為針腳元件的中心導體和作為剛性引導構件的固定長度屏蔽導體，其中中心導體包括連接的下固定長度表面和上固定長度表面，透過介電間隔物連接到屏蔽導體。

圖8A-8C描繪了可以在本揭露的各種實施例中使用的包括多個S形段的彈簧(圖8A)。

圖9A-9E提供了本揭露的另一個實施例的屏蔽假同軸探頭的各種視圖，在一些方面與圖7A-7H的探針類似，但顯著的例外是中心導體的上表面和下表面被移除以有利於使用彈簧作為中心導體或針腳元件。

圖10A-10D提供了假同軸探針的另一個範例，但其中只有一端具有顯著的順應性。

圖11A-11I提供了類似圖10A-10D的實施例的各種視圖，主要的例外是探針具有兩個順應接觸元件作為針腳元件，並且中心導體的滑動接觸元件沿探針的縱向長度更居中地定位，並且與圖10A-10D的實施例一樣，探針設有一對可壓縮彈簧，其中一個位於中心導體下方，另一個位於中心導體上方且位於屏蔽內部。

圖12A-12D提供了假同軸探針的各種視圖，其包括相對不可壓縮的中心導體，其可以彈性地彎曲或彎折，並位於籠狀外部屏蔽導體內，並且透過附接至中心或外部導體的介電元件與外部導體間隔開，其中外部導體包括特徵，其允許沿著實質上垂直於探針的局部縱向軸線的一軸線但不沿著局部垂直於兩者的另一軸線的順應性。

200:探針

207:接觸尖端

210:順應偏置構件

200G:引導結構

215:內導電護套

220:外導電護套

215T:頂表面

230:介電材料(或介電元件)

Claims

一種探針(200…1200)，用於與電子電路元件進行電氣接觸，包括：一針腳元件(205…1205)，包括：一第一接觸尖端(207…1207)；和一第二接觸尖端(208…1208)；一順應偏置構件(210…1210)，具有一第一端功能性地連接到該第一接觸尖端(207…1207)，和一第二端功能性地連接到該第二接觸尖端(208…1208)；該第一接觸尖端(207…1207)和該第二接觸尖端(208…1208)中的至少一個為一可移動接觸尖端，在該順應偏置構件(210…1210)移動期間連接到該順應偏置構件(210…1210)；和一導引結構(200G…1200G)，耦接至該順應偏置構件(210…1210)，以便偏置該順應偏置構件(210…1210)的移動，而不顯著限制該順應偏置構件(210…1210 )沿著該探針的縱軸 (X) 從該第一接觸尖端 (207…1207) 延伸到該第二接觸尖端 (208…1208) 的順應性，其中該引導結構(200G…1200G)選自由以下各項所組成的群組：(i)至少一護套(315…1215)，其沿該探針的縱軸 (X)至少包圍該順應偏置構件(310… 1210)； (ii)一內護套(215、715)包圍該順應偏置構件(210、710)，一外護套(220 、720)圍繞該內護套(215、715)並與該內護套(215、715)間隔開；以及至少一介電材料(230、730)，其將該內護套(215、715)與該外護套(220、720)間隔開並提供該內護套(215、715)和該外護套(220 , 720)的電隔離；以及 (iii)一內部剛性導引件(515)，其沿著該探針的縱軸 (X)位於該順應偏置構件(510)的側面。
如請求項1所述的探針，其中該引導結構(200G…1200G)被配置成抑制該順應偏置構件(210…1010)的非縱向壓縮。
如請求項1所述的探針，其中該引導結構(200G…1200G)被配置為限制該順應偏置構件(210…1010)在垂直於該探針的縱向軸線(X)的至少一個軸線(Y，Z)上的移動。
如請求項1所述的探針，其中該順應偏置構件是該針腳元件(205、305、405、705、905)的一順應部分(210、310、410、710、910)，其沿著該探針的縱向軸線(X)延伸在第一接觸尖端(207、307、407、707、907)和第二接觸尖端(208、308、408、708、908)之間。
如請求項4所述的探針，更包括能夠引導該至少一可移動接觸尖端(207、208；707、708；907、908；1008；1107、1108)的針腳套筒(240、 740、940、1040、1140)在其移動過程中。
如請求項5所述的探針，其中該針腳套筒(240、740)由對應於該至少一個可移動接觸尖端(207、208；707、708)的該引導結構(200G、700G)的適當形狀的端部所形成。
如請求項5所述的探針，其中該針腳套筒(940、1040、1140)透過相應的介電間隔物(980, 1080, 1180)連接到對應於該至少一可移動接觸尖端(907, 908; 1007, 1008; 1107, 1108)的該引導結構(900g，1000g，1100g)，該針腳套筒(940、1040、1140)和介電間隔物的組合形成該至少一個可移動接觸尖端(907, 908; 1007, 1008; 1107, 1108) 的保持結構。
如請求項4所述的探針，更包括可滑動接合元件(360)，該可滑動接合元件(360)包括一順應滑動接觸件(360A)，該順應滑動接觸件(360A)能夠在由對應於該至少一可移動接觸尖端(308)的該引導結構(300G)的一端部處的一凹口(360I)實現的一擴大區域(360E)中移動。
如請求項4所述的探針，更包括一接合特徵(460)，該接合特徵包括一接合止動特徵(460B、460T)，實現在對應於該至少一可移動接觸尖端(408)的引導結構(400G)的端部處，並且包括該引導結構(400G)的一限制端部(460T)，對應於該針腳元件(405)穿過的一開口，以及該至少一可移動接觸尖端(408)的一擴大部分(460B)，其抵靠該限制端部(460T)以限制該至少一可移動接觸尖端(408) 於該引導結構(400G)之外的移動。
如請求項4所述的探針，其中該針腳元件(405)的順應部分(410)是一包括多個堆疊的非平面板(410A)的彈簧，其能夠在提供彈簧力的同時被壓縮以變得更加平面，該順應偏置構件(410)沿著該探針的縱向軸線(X)壓縮。
如請求項4所述的探針，其中該針腳元件(405)的順應部分(410)更包括將該多個堆疊的非平面板(410A)彼此耦合的橋(410B)。
如請求項1所述的探針，其中該順應偏置構件(510)包括一對順應性元件(510T、510B)，沿著該探針的縱向軸線(X)延伸到該引導結構(500G)的一內部剛性引導件(515)的外部，並連接到該至少一可移動接觸尖端(508)，該內部剛性引導件(515)還透過包含一滑動接觸件(560)的一接合特徵連接到該至少一可移動接觸尖端(508)。
如請求項12所述的探針，其中該滑動接觸件 (560)包括定位在該至少一可移動接觸尖端(508)的一端處的一彈簧鎖(560T)和定位在該內部剛性導引件(515)的一端處的一保持結構(560B)，該彈簧鎖(560T)沿著一工作範圍移動並且透過與該保持結構(560B)接合而被防止移出該工作範圍。
如請求項4所述的探針，其中該針腳元件(705)的順應部分(710)包括至少一對偏置元件(710A，710B)，沿著該探針的縱向軸線(X)延伸並且彼此連接在附接點 (710X) 處。
如請求項14所述的探針，其中該針腳元件(705)的順應部分(710)更包括一橋(710XB)，其在該附接點(710X)處將該對偏置元件(710A，710B) 彼此連接並且連接至該引導結構(700G)。
如請求項1所述的探針，其中該針腳元件(1005)是一中心導體(1005)，其包括沿該探針的縱向軸線(X)延伸的一第一部分(1005A)和一第二部分(1005B)，該第一部分(1005A)是連接到該至少一可移動接觸尖端(1008)並附接到該順應偏置構件(1010)的剛性桿，並且該第二部分(1005B)是一固定接觸元件，其被一固定接觸件(1085)保持並與該引導結構(1000G)電隔離，第一部分(1005A)和第二部分(1105B)在滑動接觸件(1075)處彼此可滑動地接合，當順應偏置構件(1010)壓縮時，該中心導體(1005)的第一部份(1005A)抵靠該滑動接觸件(1075)滑動，而附接至該引導結構(1000G)的該中心導體(1005)的第二部分(1005B)保持不動。
如請求項16所述的探針，其中該滑動接觸件(1075)透過介電間隔物(1075T、1075B)連接到該引導結構(1000G)。
如請求項16所述的探針，其中該順應偏置構件是一可壓縮彈簧(1010)，其透過一接合針腳(1090)附接至該中心導體(1005)的第一部分(1005A)，該接合針腳穿過該中心導體(1005)的第一部分(1005A)到達可壓縮彈簧(1010)，並在附接點(1010Y)處到達該引導結構(1000G)。
如請求項18所述的探針，其中該接合針腳(1090)包括一介電環(1090S)，以將該中心導體(1005)的第一部分(1005A)與該可壓縮彈簧(1010 )電絕緣。
如請求項1所述的探針，其中所述針腳元件是由至少兩個滑動接觸元件(1105A、1105B)形成的一中心導電棒(1105)，每個滑動接觸元件具有各自的接觸尖端(1107、1108)並且透過至少兩個滑動接觸件(1175A、1175B)彼此連接，探針還包括由至少兩個順應接觸元件(1110A、1110B)形成的一順應偏置構件(1110)，其沿著該探針的縱向軸線(X)與中心導電桿(1105)相關聯，該引導結構(1100G)圍繞該中心導電桿(1105)和該順應接觸元件(1110A、1110B)。
如請求項20所述的探針，其中該滑動接觸件(1175A、1175B)透過相應的介電間隔物連接至該引導結構(1100G)。
如請求項20所述的探針，其中該順應接觸元件(1110A、1110B)透過對應的接合針腳(1190A、1190B)連接到該中心導體(1105)，該接合針腳穿過該中心導體(1105)的滑動接觸元件(1105A、1105B)到達該順應接觸元件(1110A、1110B)。
如請求項20所述的探針，其中該中心導體(1105)的滑動接觸元件(1105A、1105B)在一滑動部分(1105XS)處連接，包括在該滑動接觸件(1175A、1175B)之間，其中該第二接觸件元件(1105B)具有在該第一接觸元件(1105A)的一U形部分(1105AXS)內滑動的一桿部分(1105BXS)。
如請求項1所述的探針，其中該針腳元件是一中心導體(1205)，其相對不可壓縮但能夠彈性彎曲，並且位於該引導結構(1200G)內並通過多個滑動接觸件(1275)與該引導結構(1200G)間隔開。
如請求項24所述的探針，其中該引導結構(1200G)包括多個順應引導部分(1215CP)，其插入成對的滑動接觸件(1275)之間並且隨著該中心導體(1205)的彎曲而彎曲。
如請求項25所述的探針，其中至少一順應引導部分(1215CP)是線圈形的並且包括作為應力釋放特徵(1215SR)的擴大的孔。
如請求項1所述的探針，其中該順應偏置構件(210…1210)包括選自由以下各項所組成的一群組中的一彈簧構造： (i)一矩形線圈； (ii)多個連接的S型彈簧元件； (iii)多個可壓縮且接觸但未接合的順應元件； (iv)多個連接的矩形S形元件； (v)多個S形元件，其具有在單層的一平面內限定的完整S形； (vi)多個S形元件，其S形僅由單層內存在的S形的部分限定，並且需要多個至少三層來限定完整的S形； (vii)多個彎曲的S形，其中每個S形具有不同寬度的區域，使得每個S形內的應力比對於均勻寬度的S形而言均勻地移動施加； (vii)至少一個多圈蛇形彈簧；(viii)多個多圈蛇形彈簧。
如請求項1所述的探針，其中該至少一介電材料(230…1230)包括沿該探針的縱軸(X)間隔開並連接到該引導結構(200G… 1200G)的多個介電元件。
如請求項28所述的探針，更包括位於該多個介電元件(230T、230B；730T、730B)和該引導結構(200G、700G)之間的導電支座(250、750 )。
如請求項1所述的探針，包括一對電隔離的探針元件(600A、600B)，其在該針腳元件(605A、605B)的一端處包括相應的可移動接觸尖端(608A、608B)，其中該引導結構(600G) )包括各自的護套(615A、615B)，每一護套容納一針腳元件(605A、605B)，透過介電材料(630)彼此分隔開，該可移動接觸尖端(608A、608B)彼此電隔離並且充分機械地解耦以允許非均勻接觸元件上的觸摸的變化。
如請求項1所述的探針，其中該順應偏置構件(210…1210)是一彈簧，並且該引導結構(200G…1200G) 包括至少一個圍繞彈簧的內護套，並且具有包括選自由以下各項所組成的群組的特徵：(i)沿著該內護套的一長度尺寸的至少一個中間開口；(ii)沿著該內護套的長度尺寸的多個中間開口； (iii)沿著該探針的一長度尺寸的至少一個開口，其中該開口位於在該彈簧的壓縮期間阻止該彈簧移入該開口的位置； (iv)沿著該探針的一長度尺寸的至少一個開口，其中該開口具有在該彈簧的壓縮期間阻止該彈簧移動到該開口中的尺寸。