从材质 和针头类型两个维度进行细致的剖析。
第一部分：探针针尖材质的选择
探针材质是决定其电气性能、机械寿命和成本的核心。其选择是一场针对"硬度、导电性、耐磨性、成本"的权衡艺术。
1. 主流材质详解
| 材质 | 核心特性与优势 | 劣势与挑战 | 典型应用场景 |
|---|---|---|---|
| 钨 (W) | 硬度最高 ，耐磨性极佳，使用寿命长；成本最低；制造工艺成熟。 | 易氧化 ，针尖表面会形成高电阻氧化层；硬度高导致易碎 ，韧性差；与铝（Al）焊垫接触时，粘附（Sticking）风险高，可能拉起金属碎屑。 | 最通用、使用量最大的材质。适用于大多数常规测试，尤其是对成本敏感、焊垫（PAD）硬度较高（如铜垫）或测试力要求不高的量产测试。 |
| 铼钨 (ReW) | 在钨中添加3%-25%的铼 ，显著提升韧性 ，抗疲劳断裂能力更强；耐磨性 和高温稳定性优于纯钨；粘附问题略有改善。 | 成本高于纯钨；导电性提升有限。 | 适用于需要高可靠性、长寿命的测试，如汽车电子、军工芯片测试；也常用于测试压力较大或针尖尺寸更细的场合。 |
| 铍铜 (BeCu) | 导电性极佳 ，接触电阻低且稳定；弹性好 ，不易碎裂；几乎不粘附铝材，特别适合铝焊垫测试。 | 硬度低、耐磨性差，寿命显著短于钨针；在高压下易变形；长期使用后弹性会疲劳（松弛）；铍有毒性，制造和处理需特殊管控。 | 大电流测试 （如电源、功率器件）的首选；高精度、低损伤测试（如对表面要求极高的铝垫、软质焊垫）；对接触电阻稳定性要求极高的射频（RF）测试。 |
2. 材质选择逻辑树
选择时可遵循以下思路：
- 看焊垫材质 ：
- 铝垫 ：优先考虑铍铜 ，其次铼钨，避免纯钨（粘附风险）。
- 铜垫 ：钨 或铼钨是理想选择，耐磨性好。
- 金垫/镍钯金垫：三种材质均可，根据其他条件选择。
- 看测试电学要求 ：
- 大电流 ：必须使用铍铜。
- 射频/高频 ：优选铍铜 （低电阻），其次铼钨。
- 常规直流/数字测试 ：钨 或铼钨是经济之选。
- 看测试寿命与成本 ：
- 超长寿命、高产能 ：铼钨是最佳平衡点。
- 极致成本控制 ：纯钨。
- 特殊性能需求 ：为铍铜的高导电性支付更高的更换成本。
第二部分：探针针头（Tip）类型的选择
针头形状直接影响接触点的大小、压强和穿透能力，目标是实现稳定、低阻、低损伤的电接触。
1. 主流针头类型详解
| 针头类型 | 形状描述与特点 | 优势 | 劣势 | 典型应用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 铲形/平头 (Spade/Flat) | 针尖呈扁平铲状，接触面为矩形或椭圆形。 | 接触面积最大，接触电阻低且稳定；能承受较大**过载（Overdrive）**而不刺穿焊垫。 | 对焊垫表面清洁度和平整度要求高；若表面有氧化层，不易刺破。 | 大电流、电源/地线 测试；焊垫面积较大 的芯片；对焊垫损伤要求极低的场合（如最终出货晶圆）。 |
| 尖头 (Pointed) | 针尖呈锥形，顶端尖锐。 | 穿刺能力最强 ，能刺破焊垫表面的氧化层或污染物，确保接触到下层新鲜金属。 | 接触面积小，局部压强大，易在焊垫上留下较深的刺痕；不适用于软质或薄层金属。 | 焊垫表面氧化严重 或有钝化层开口较小 的工艺；需要高精度定位的微间距焊垫。 |
| 圆头/球形 (Round/Ball) | 针尖呈半球形。 | 在穿刺能力和接触面积间取得最佳平衡 ；对焊垫的损伤较小，刺痕平滑；滚动接触有助于刮擦清洁表面。 | 穿刺厚氧化层能力弱于尖头。 | 最通用、最常用 的类型，尤其适合铝焊垫；适用于绝大多数间距的常规测试，是量产测试的主力。 |
| 冠状/多面体 (Crown) | 针尖顶部有多个微小的锥形突起，形似皇冠。 | 多个接触点并联 ，提供了冗余接触路径，接触可靠性极高；能有效刺破氧化层。 | 制造复杂，成本最高；清洁维护要求高。 | 高可靠性 测试（如汽车电子）；对接触稳定性 要求极端严格的测试；低良率分析时，用于排除接触问题。 |
2. 针头选择逻辑树
- 评估焊垫状况 ：
- 表面有氧化/污染 ：首选尖头 或冠状。
- 表面洁净、材质较软（如铝） ：首选圆头 或铲形。
- 考虑测试目的 ：
- 追求最低接触电阻 ：铲形 > 圆头 > 冠状。
- 追求最小焊垫损伤 ：铲形 > 圆头 > 尖头。
- 追求最高接触可靠性 ：冠状 > 圆头 > 尖头。
- 考虑焊垫尺寸与间距 ：
- 大焊垫、大间距 ：铲形优势明显。
- 微间距、小焊垫 ：尖头 或微型圆头更易对准。
- 常规间距 ：圆头是万能选择。
总结与综合选型建议
在实际操作中，材质 和针头 需要联合选型：
-
场景一：高性能处理器/SoC（铜垫，微间距，高速测试）
- 材质 ：铼钨（兼顾硬度与韧性，适合密集接触）。
- 针头 ：微圆头 或精磨尖头（平衡接触与损伤）。
-
场景二：功率器件/电源管理芯片（大电流，铝垫或厚铜垫）
- 材质 ：铍铜（必须满足大电流需求）。
- 针头 ：铲形（最大化接触面积，降低电阻和发热）。
-
场景三：低成本MCU/消费类芯片（铝垫，常规测试，成本敏感）
- 材质 ：纯钨 或低铼含量铼钨。
- 针头 ：标准圆头（最经济通用的组合）。
最终决策前，强烈建议进行实际的 "针痕检查"和 "接触电阻测试"，以验证所选探针在特定工艺晶圆上的真实表现。最好的选择永远是能在成本、寿命、性能和焊盘损伤之间找到最佳平衡点**的方案。