CN101308163A - 具电性遮蔽结构的探针卡 - Google Patents

Abstract

一种具电性遮蔽结构的探针卡，是悬臂式探针卡，具有一探针座、多数个第一及第二探针，探针座具有具绝缘性的一周壁及多数个支撑部，以及设于周壁及支撑部之间电位接地的多数个导电部及金属片；各第一探针固定于周壁后即悬设于探针座上，各第二探针于探针座内与相邻的第一探针于铅垂方向上相隔有特定的间距，并依序穿设周壁、及支撑部后延伸悬设于探针座上，各第二探针于导电部中布设有金属片。

Description

具电性遮蔽结构的探针卡

技术领域

本发明是与悬臂式探针卡有关，特别是指一种使探针之间具有完全电性遮蔽效果的探针卡。

背景技术

一般悬臂式探针卡的探针模块工程是设置为如图1所示的探针装置1，具有设于探针卡电路板上的一探针座10以及多数个探针20，该探针座10为具良好绝缘及避震特性的材质所制成，使该些探针20以包覆绝缘外层的结构自电路板上朝该探针座10拉设以固定于该探针座10上，然后继续朝该探针座10中心延伸，最后裸露悬设有特定的力臂长度及垂直的针尖部位，针尖部位为金属裸针结构以点触待测电子组件，悬设的力臂部位可使针尖在正向点触电子组件时提供各探针20获得有弹性缓冲的纵向位移空间。

为适应电子电路中组件的高密集度，该些探针20亦设计为以高密集度排列，而于该探针座10内为区分有上、中、下排探针21、22、23的多层分布结构，该探针座10亦对应区分有位于周围的固定部11及自周边向内延伸的支撑部12，各排探针21、22、23接设于该探针座10时最先由该固定部11所固定，且该固定部11内朝向电路板的铅垂方向上依序设置该些下、中、上排探针23、22、21，以于纵向空间上相互错开避免造成电性短路，其中，下排探针23穿设该固定部11后即直接裸露悬设特定长度的力臂，上、中排探针21、22继续沿该支撑部12延伸设置，并同样穿设该支撑部12后裸露悬设特定长度的力臂，使最终各排探针21、22、23的针尖末端210、220、230对齐于同一水平面上，以同时接触于集成电路晶圆上多个待测组件的测试接点；如图2所示为该些针尖末端210、220、230于同一水平面上的对应分布，可环绕形成三测试窗口20a、20b、20c，分别对应于以1×3矩阵分布的三电子电路组件2的测试接点，对第一(或第三)测试窗口20a(或20c)而言，右(或左)侧有自该探针座10右(或左)方延伸接设的下排探针23的针尖末端230，左(或右)侧有自该探针座10右(或左)方延伸接设的中排探针22的针尖末端220，对第二测试窗口20b而言，右侧有自该探针座10右方延伸接设的上排探针21的针尖末端210，左侧有自该探针座10左方延伸接设的上排探针21的针尖末端210。

虽然此种多层分布的探针结构可使各排探针21、22、23之间于纵向空间上不致有电性短路的情形，但除了下排探针23于探针座10内设有最短的长度，其余的上、中排探针21、22皆继续延伸穿设于探针座10的支撑部12中，使其整体长度较之下排探针23更为增加，加上该些探针20为以高密集度设置集中于探针座10内，因此往往在电性传递的过程发生在探针座10中相邻探针20之间的串音现象，即使该探针座10为以高绝缘特性的环氧树脂材料所制成，然在高速量测的过程中，自电测机台传至电子组件的测试条件讯号大多尚未完全结束，但自电子组件即已回传测试结果讯号，故当任一测试条件讯号与任一测试结果讯号若为分别通过相邻二探针20传递，则容易以类似差动讯号对的电气特性形成串音现象而使双向测试讯号皆严重失真。

以日本专利公开第H09-304436所提供的『探针卡』为例，其中继续朝中心延伸的上排探针之间虽然以空气作为电性隔绝，较之上述常用所提供的绝缘探针座有更加的绝缘效果，但由于空气本身并无法作为电性屏蔽的效果，因此在高速量测的过程中，同样将面临因探针过长而发生测试条件讯号与测试结果讯号之间的串音现象。

纵使有如台湾专利公告第I274164所提供的『高频电路测试的探针卡』，通过涂布导电胶将探针身部固定于金属探针座上，欲防止外界电磁干扰对探针传递讯号造成影响，然而当探针卡在实际测试过程中，自探针座上悬设的探针会受到来自待测晶圆的正向作用力，若仅以导电胶将探针黏附于探针座上则无法有效的稳固探针，很容易于受力瞬间产生些微的滑动，因此造成探针与待测集成电路组件之间的位移误差；且以金属探针座作为固定探针的底座，不但无法提供受力瞬间的避震效果，而容易使探针本身承受过大应力而损毁，更容易受到温度变化影响而发生金属热涨冷缩的现象，同样造成探针与待测集成电路组件之间的位移误差；再者，由于导电胶本身材质的导电性有限，亦即其介电特性较之一般做为电性传导的金属导体为大，若探针周围以导电胶间接与金属探针座的接地电位电性连接，相邻探针之间仍然存在一定的介电环境，则一旦应用于高速量测的高频条件下，不但无法有效维持高频讯号传输的阻抗匹配特性，同样无法避免相邻探针之间的电性干扰现象，因此使上述探针卡不具有高频电测的可靠性。

发明内容

本发明的主要目的乃在于提供一种具电性遮蔽结构的悬臂式探针卡，可提供高稳定度及精密度的测试环境，并有效避免相邻各探针之间的电性干扰现象。

为达成前述目的，本发明的技术解决方案是提供一种具电性遮蔽结构的悬臂式探针卡，包括有一探针座、多数个第一及第二探针；探针座具有具绝缘性的一周壁及多数个支撑部，以及设于周壁及支撑部之间具导电性的多数个导电部及金属片，该金属片电性连接于接地电位；各该第一探针固定于周壁后延伸悬设其力臂及其针尖，各该第二探针于该探针座内是与相邻的该第一探针于铅垂方向上相隔有特定的间距，并依序穿设该周壁、导电部及该支撑部后延伸悬设其力臂及其针尖，且该些第二探针于该导电部内布设有该金属片；该悬臂式探针卡除了可应用于高密集的电子电路量测，且在探针座中延伸较长的各该第二探针之间更有对应填设的该导电部以及电位接地的该金属片，使用以传递讯号的各单一裸针结构外具有可维持讯号完整性的绝缘材质及接地电位。

本发明具电性遮蔽结构的悬臂式探针卡，如此高密度的探针分布结构仍可于各单一裸针结构外具有可维持讯号完整性的绝缘材质及接地电位，有效避免相邻各探针之间的电性干扰现象。

附图说明

图1是常用探针装置的结构示意图；

图2是图1中常用探针装置的针尖末端于待测平面上对应各电子组件的分布示意图；

图3是本发明所提供第一较佳实施例的探针卡局部底视图；

图4是图3中4-4联机的剖视图；

图5是本发明所提供第二较佳实施例的探针卡结构示意图；

图6是本发明所提供第三较佳实施例的探针卡结构示意图；

图7是图6中第三较佳实施例所提供探针卡的局部放大结构示意图；

图8是图6中第三较佳实施例所提供各探针的针尖末端于待测平面上对应各电子组件的分布示意图。

主要组件符号说明

2电子电路组件

3、4、5悬臂式探针卡

30、60电路板            301下表面

31焊垫

40、70探针座            41、71周壁

411、421顶面            412、422内侧面

42、72、74支撑部        43、73、75导电部

44、45、507金属片

50、55、80探针组        501针尖

502连接部               503焊接部

504力臂                 505身部

506绝缘层

50a、50b、50c、50d测试窗口

51、56下排探针          52、57中排探针

53、58上排探针          54上层探针

具体实施方式

以下，兹配合附图列举若干较佳实施例，用以对本发明的结构与功效作详细说明，其中：

图3是本发明所提供第一较佳实施例的探针卡局部底视图；

图4是图3中4-4联机的剖视图；

图5是本发明所提供第二较佳实施例的探针卡结构示意图；

图6是本发明所提供第三较佳实施例的探针卡结构示意图；

图7是图6中第三较佳实施例所提供探针卡的局部放大结构示意图；

图8是图6中第三较佳实施例所提供各探针的针尖末端于待测平面上对应各电子组件的分布示意图。

请参阅如图3及图4所示本发明所提供第一较佳实施例的一悬臂式探针卡3，包括有一电路板30、一探针座40及一探针组50，其中：

该电路板30是布设有电子电路，并于下表面301设有多数个焊垫31与电子电路电性连接，该些焊垫31供该探针组50相焊接，因此该电路板30可通过电子电路传递测试讯号于测试机台与该探针组50之间。

该探针座40设于该电路板30的下表面301，是区分有一周壁41及多数个支撑部42，为具良好绝缘及避震特性的材质一体成形制成，该周壁41位于该探针座40周围，以固定自电路板30上所延伸设置的该探针组50，该些支撑部42是由该周壁41所环绕，为自该探针座40底部所凸设的近似长方体结构，请配合图4参照，该周壁41以及各该支撑部42皆定义有一顶面411、421及一内侧面412、422，该周壁41的内侧面412与各该支撑部42的内侧面422之间形成一凹槽，并填设有如导电银胶等具黏着性及导电性的一导电部43。

该探针组50是为沿铅垂方向上朝该电路板30依序迭置的多数个下、中、上排探针51、52、53所组成，各该探针51、52、53皆具有一针尖501、一连接部502及一焊接部503，且自该针尖501向该连接部502延伸形成有一力臂504，自该连接部502向该焊接部503延伸形成有一身部505，自该连接部502至焊接部503周围并包覆有一绝缘层506，各该探针51、52、53的焊接部503焊接于该电路板30的焊垫31后则朝该探针座40延伸拉设，并固定于该探针座40的周壁41中，请配合图4参照，各该下排探针51以连接部502穿设该周壁41后直接裸露悬设其力臂504，使其针尖501沿铅垂方向延伸凸设于该周壁41的顶面411；各该上、中排探针53、52的身部505延伸穿设该周壁41及导电部43并固定其连接部502于该支撑部42上后，直接裸露悬设其力臂504使其针尖501沿铅垂方向延伸凸设于该支撑部42的顶面421，然后各该导电部43中以如铜箔等具极佳导电性的一金属片44贴附于各该上、中排探针53、52的绝缘层506上，再将各该金属片44延伸布设至该电路板30上使电性连接于该电路板30的接地电位，最后于该些绝缘层506周围填设该探针座40的导电部43。

因此上述该悬臂式探针卡3具有多层结构的该探针组50，除了可应用于高密集的电子电路量测，且在探针座40中长度较长的中、上排探针52、53之间更有对应填设的该导电部43，有效避免了该些探针52、53之间的串音问题，且该绝缘层506上直接设置有电位接地的该金属片44，如同传输线的阻抗匹配原理，使用以传递讯号的各单一裸针结构外具有可维持讯号完整性的绝缘材质及接地电位。

当然利用该些金属片44电性连接于接地电位的结构，亦可如图5所示本发明第二较佳实施例所提供的一悬臂式探针卡4，将上述实施例所提供的探针组50取代为同轴探针结构的一探针组55，该探针组55同样具有以多层结构分布的多数个下、中、上排探针56、57、58，所差异者在于该绝缘层506的***更同轴包覆有一金属片507，该金属片507电性连接于该电路板30的接地电位，因此用以作为各该探针56、57、58的同轴接地金属，更能有效用以做高频量测的应用，使讯号于各该探针56、57、58中传输时皆能具有良好的阻抗匹配特性。

本发明更可如图6所示第三较佳实施例所提供的一悬臂式探针卡5，为更高密度的探针结构，是具有一电路板60、一探针座70及一探针组80，与上述实施例所提供者的差异在于：

该探针座70除了有类似的一周壁71、一第一支撑部72及一第一导电部73外，更自该支撑部72朝该探针座70中心多设一第二支撑部74及一第二导电部75。

请配合图7参照，该探针组80除了有原本的各下、中、上排探针51、52、53外，更于靠近电路板60的方向上多设一层的多数个上层探针54，各该上层探针54同样于裸针结构上包覆有该绝缘层506，并自该电路板60上依序延伸穿设该周壁71、第一导电部73、第一支撑部72、第二导电部75及第二支撑部74，然后裸露悬设其力臂及针尖，对应于各该第一及第二导电部73、75处同样以如铜箔等具极佳导电性的一金属片45贴附于各该上层探针54、上排探针53及中排探针52的绝缘层506上，再将各该金属片45延伸布设至该电路板60上使电性连接于该电路板60的接地电位，最后于该些绝缘层506周围填设该探针座70的第一及第二导电部73、75；如此各探针51、52、53、54的针尖末端于同一水平面上的对应分布可如图8所示环绕形成四测试窗口50a、50b、50c、50d，分别对应于以1×4矩阵分布的四电子电路组件2的测试接点。

因此本实施例所提供的该悬臂式探针卡5为使用更多层探针结构应用于更大量的电子电路量测，只要该探针座70有对应的纵向空间足以供各探针51、52、53、54设置，且该探针组80在探针座70中长度较长的中、上排探针52、53及上层探针54之间有对应包覆的该些绝缘层506、金属片45及导电部73、75，则如此高密度的探针分布结构仍可于各单一裸针结构外具有可维持讯号完整性的绝缘材质及接地电位，有效避免相邻各探针之间的电性干扰现象。

以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，故举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为的等效结构变化，理应包含在本发明的权利要求保护的范围内。

Claims (15)

1.一种具电性遮蔽结构的探针卡，是悬臂式探针装置，其特征在于，包括有：

一探针座，是具有具绝缘性的一周壁及多数个支撑部，以及具导电性的多数个导电部，该周壁位于该探针座周围，该些支撑部为该周壁所环绕，各该支撑部相邻于该周壁之间设有该导电部，各该导电部内具有至少一金属片，该金属片电性连接于接地电位；以及，

多数个第一及第二探针，各该第一及第二探针是延伸区分有一身部、一连接部、一力臂及一针尖，各该第一探针的身部位于该探针座外，其连接部固定于该探针座的周壁，其力臂朝该探针座中延伸悬设，其针尖沿铅垂方向延伸凸设于该探针座，各该第二探针的身部自该探针座外朝该周壁及导电部延伸穿设并固定其连接部于该支撑部上，其力臂朝该探针座中延伸悬设，其针尖沿铅垂方向延伸凸设于该探针座，各该第二探针于该探针座内是与相邻的该第一探针于铅垂方向上相隔有特定的间距，该些第二探针的身部于该导电部内是布设该金属片。

2.依据权利要求1所述的具电性遮蔽结构的探针卡，其特征在于，各该第二探针是具有一绝缘层，以同轴环绕该第二探针。

3.依据权利要求2所述的具电性遮蔽结构的探针卡，其特征在于，各该导电部内具有多数个金属片，分别对应于各该第二探针所设置，各该金属片是同轴包覆各该第二探针的绝缘层。

4.依据权利要求1所述的具电性遮蔽结构的探针卡，其特征在于，该探针座上更设有多数个第三探针，迭置于该第二探针上，各该第三探针于该探针座内是与相邻的该第二探针于铅垂方向上相隔有特定的间距，各该第三探针穿设该探针座的周壁、二该支撑部及二该导电部。

5.依据权利要求4所述的具电性遮蔽结构的探针卡，其特征在于，该些支撑部区分有第一及第二支撑部，该些导电部区分有第一及第二导电部，各该第一支撑部与该周壁相邻并列，各该第二支撑部与该周壁之间具有该第一支撑部，该第一导电部设于该第一支撑部与该周壁之间，该第二导电部设于该第一支撑部与该第二支撑部之间。

6.依据权利要求4或5所述的具电性遮蔽结构的探针卡，其特征在于，各该第三探针是延伸区分有一身部、一连接部、一力臂及一针尖，其身部自该探针座外朝该周壁、第一导电部、第一支撑部及第二导电部依序延伸穿设，并固定其连接部于该第二支撑部上，其力臂朝该探针座中延伸悬设，其针尖沿铅垂方向延伸凸设于该探针座。

7.依据权利要求1所述的具电性遮蔽结构的探针卡，其特征在于，该金属片具有较该导电部为高的导电率。

8.依据权利要求7所述的具电性遮蔽结构的探针卡，其特征在于，该导电部为具有黏着性及导电性的材质所制成。

9.依据权利要求1所述的具电性遮蔽结构的探针卡，其特征在于，该探针座的周壁与各支撑部为相同材质所制成。

10.一种具电性遮蔽结构的探针卡，是悬臂式探针装置，其特征在于，包括有：

一探针座，是具有具绝缘性的一周壁及多数个支撑部，该周壁位于该探针座周围，该些支撑部为该周壁所环绕；以及，

多数个第一及第二探针，各该第一及第二探针是延伸区分有一身部、一连接部、一力臂及一针尖，各该第一探针的身部位于该探针座外，其连接部固定于该探针座的周壁，其力臂朝该探针座中延伸悬设，其针尖沿铅垂方向延伸凸设于该探针座，各该第二探针的身部自该探针座外朝该周壁延伸穿设并固定其连接部于该支撑部上，其力臂朝该探针座中延伸悬设，其针尖沿铅垂方向延伸凸设于该探针座，各该第二探针于该探针座内是与相邻的该第一探针于铅垂方向上相隔有特定的间距，各该第二探针上同轴包覆有一绝缘层，该些绝缘层上贴附有至少一金属片，该金属片电性连接于接地电位。

11.依据权利要求10所述的具电性遮蔽结构的探针卡，其特征在于，各该第二探针的绝缘层上设有各该金属片，该金属片是同轴包覆该第二探针。

12.依据权利要求10所述的具电性遮蔽结构的探针卡，其特征在于，该探针座的各支撑部相邻于该周壁之间设有一导电部，各该第二探针的身部为延伸穿设该周壁及导电部。

13.一种具电性遮蔽结构的探针卡，是悬臂式探针装置，其特征在于，包括有：

一探针座，是具有具绝缘性的一周壁及多数个支撑部，以及具导电性的多数个导电部，该周壁位于该探针座周围，该些支撑部为该周壁所环绕，各该支撑部相邻于该周壁之间设有该导电部，各该导电部电性连接于接地电位；以及，

多数个第一及第二探针，各该第一及第二探针是延伸区分有一身部、一连接部、一力臂及一针尖，各该第一探针的身部位于该探针座外，其连接部固定于该探针座的周壁，其力臂朝该探针座中延伸悬设，其针尖沿铅垂方向延伸凸设于该探针座，各该第二探针的身部自该探针座外朝该周壁及导电部延伸穿设并固定其连接部于该支撑部上，其力臂朝该探针座中延伸悬设，其针尖沿铅垂方向延伸凸设于该探针座，各该第二探针于该探针座内是与相邻的该第一探针于铅垂方向上相隔有特定的间距。

14.依据权利要求13所述的具电性遮蔽结构的探针卡，其特征在于，各该导电部内更设有至少一金属片，该金属片电性导通于接地电位，各该导电部是透过该金属片与接地电位电性连接。

15.依据权利要求14所述的具电性遮蔽结构的探针卡，其特征在于，各该第二探针的身部于该导电部内是布设于该金属片上。

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