CN104345186A - 光电元件检测用的高频探针卡 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光电元件检测用的高频探针卡，包含有一具有一第一开口及至少一第一通孔的基板、一设于基板且具有一第二开口及至少一第二通孔的间隔板、一底面设于间隔板且具有一第三开口及至少一第三通孔的电路板，以及一固设于基板且包含有至少一接地探针及至少一高频阻抗匹配探针的探针模块，各开口相连通以供光线通过，高频阻抗匹配探针包含有穿过各通孔的一讯号传递结构及一接地匹配结构，讯号传递结构及接地匹配结构分别与电路板顶面的讯号接点及接地接点电性连接。由此，该探针卡符合高频测试需求、容易制造，并让讯号传递得较为平顺。

Description

光电元件检测用的高频探针卡
技术领域
本发明与探针卡有关，特别是指一种光电元件检测用的高频探针卡。
背景技术
半导体芯片进行测试时，测试机是通过一探针卡(probe card)接触受测物(deviceunder test；简称DUT)，探针卡通常包含有一电路板及多个探针，该电路板的顶面设有多个用于与测试机电性连接的上接点，该电路板的底面则设有多个与上接点电性连接的下接点，各探针焊接于下接点并分别对应受测物上特定的电性接点，当探针接触受测物上的对应电性接点时，可在测试机与受测物之间传递测试讯号，使得测试机能感测及分析受测物的电性特征。
对于诸如CIS(CMOS image sensor)等影像感测元件或者其他光电元件，其测试作业所使用的探针卡还具有一穿孔以及一设于该穿孔的光学镜头；由此，该探针卡在对受测物进行点测时，光线能通过该光学镜头照射于受测物，以使受测物在接收光源之后，转换成电信号，通过探针卡再回传到测试机，以量测受测物接收光源的讯号是否有问题。
现今电子产品所使用的镜头尺寸越来越小且像素需求越来越高，因此光电元件的运行条件越趋高频。为达到有效传输高频测试讯号的目的，探针卡必须具有与检测机及受测物相匹配的阻抗，如此方能准确地反应出通电测试结果。然而，目前光电元件检测用的探针卡却已无法满足如此高频测试的需求。
另外，探针卡的电路板主要是通过其内部走线使上接点与下接点电性连接，如此的电路板不但制造上较为困难，且电路板的内部走线因多转折而容易使讯号传递不平顺，此外，若要通过电路板内部走线使高频讯号走线分别搭配有接地走线以产生阻抗匹配，则会使电路板更难以制造。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种光电元件检测用的高频探针卡，其能符合高频测试需求，且较容易制造，并能让讯号传递得较为平顺。
为达到上述目的，本发明所提供的一种光电元件检测用的高频探针卡，其特征在于包含有：一基板，具有一用于供光线通过的第一开口，以及至少一第一通孔；一间隔板，设于所述基板，且具有一与所述第一开口连通并用于供光线通过的第二开口，以及至少一与所述第一通孔连通的第二通孔；一电路板，具有一顶面、一底面、位于所述顶面的至少一接地接点及至少一讯号接点，以及贯穿所述顶面及所述底面的一第三开口及至少一第三通孔，所述底面设于所述间隔板，所述第三开口与所述第二开口连通并用于供光线通过，所述第三通孔与所述第二通孔连通；一探针模块，固设于所述基板，所述探针模块包含有至少一接地探针及至少一高频阻抗匹配探针，所述高频阻抗匹配探针包含有穿过所述第一通孔、第二通孔及第三通孔的一讯号传递结构及一接地匹配结构，所述讯号传递结构及所述接地匹配结构分别与所述电路板的讯号接点及接地接点电性连接。
上述本发明的技术方案中，所述电路板具有多个所述第三通孔，所述探针模块包含有多个所述高频阻抗匹配探针，各所述高频阻抗匹配探针分别穿过一所述第三通孔。
所述电路板具有多个所述第三通孔，所述接地探针与所述高频阻抗匹配探针分别穿过一所述第三通孔。
各所述第三通孔中包含有一孔壁设有导电材料的导电通孔，所述接地探针设于所述导电通孔并通过其导电材料与所述接地接点电性连接。
所述高频阻抗匹配探针包含有相互绝缘的一针体及一导线，所述针体及所述导线分别形成所述讯号传递结构及所述接地匹配结构。
所述电路板的第三通孔中包含有一孔壁未设有导电材料的绝缘通孔，所述高频阻抗匹配探针设于所述绝缘通孔。
所述高频阻抗匹配探针包含有一针体、一包围所述针体的绝缘体，以及一至少有一部分包围所述绝缘体的接地导体，所述针体及所述接地导体分别形成所述讯号传递结构及所述接地匹配结构。
所述高频阻抗匹配探针包含有一针体及一同轴线，所述同轴线包含有一线芯、一包围所述线芯的绝缘体，以及一包围所述绝缘体的接地导体，所述针体及所述同轴线的线芯相接而形成所述讯号传递结构，所述同轴线的接地导体形成所述接地匹配结构。
所述电路板的第三通孔中包含有一孔壁设有导电材料的导电通孔，所述高频阻抗匹配探针设于所述导电通孔，且所述接地导体通过所述导电通孔的导电材料与所述接地接点电性连接。
所述电路板的第三通孔中包含有孔壁设有导电材料的一第一导电通孔及一第二导电通孔，所述第二导电通孔的孔径大于所述第一导电通孔的孔径，所述高频阻抗匹配探针设于所述第二导电通孔，且所述接地导体通过所述第二导电通孔的导电材料与所述接地接点电性连接。
所述间隔板的第二通孔为一长槽孔。
所述基板的第一通孔为一长槽孔。
所述基板具有多个所述第一通孔，各所述第一通孔分别供一所述接地探针或一所述高频阻抗匹配探针穿过。
所述接地匹配结构的两端，分别电性连接所述接地接点与所述接地探针。
采用上述技术方案，本发明的第一开口、第二开口及第三开口所形成的空间能用于容置一光学镜头，并供光线通过进而照射于受测物，因此该探针卡能用于检测光电元件；而且，该探针卡的高频阻抗匹配探针可具有与检测机及受测物相匹配的阻抗，因此能符合高频测试需求；再者，由于该高频阻抗匹配探针是穿过基板、间隔板及电路板而与电路板顶面的讯号接点电性连接，该讯号接点可通过图形化(layout)于电路板顶面的电路而与供测试机接触的测试接点电性连接，因此该电路板不需通过内部走线传递测试讯号，因而较容易制造并能让讯号传递得较为平顺。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例所提供的光电元件检测用的高频探针卡的剖视图，其中显示出第一种高频阻抗匹配探针及其所点触的受测物；
图2是该光电元件检测用的高频探针卡的剖视图，其中主要显示出第一种接地探针；
图3是该光电元件检测用的高频探针卡的一基板、三探针模块及三固定件的立体示意图；
图4是采用第一种高频阻抗匹配探针及第一种接地探针的探针模块的立体示意图；
图5及图6是二种不同形态的基板的立体示意图；
图7是采用第二种高频阻抗匹配探针及第二种接地探针的探针模块的立体示意图；
图8及图9是二种不同形态的一对一形式的接地探针及高频阻抗匹配探针的立体示意图；
图10是本发明该光电元件检测用的高频探针卡的剖视图，其中主要显示出电路板的第一导电通孔及其中所穿设的第三种接地探针及一般探针；
图11是该光电元件检测用的高频探针卡的剖视图，其中主要显示出采用第一种高频阻抗匹配探针的探针模块的二种导电连接件设置形态；
图12是该光电元件检测用的高频探针卡的剖视图，其中主要显示出采用第一种高频阻抗匹配探针的探针模块的另一种导电连接件设置形态，以及第三种高频阻抗匹配探针；
图13是采用第三种高频阻抗匹配探针及第一种接地探针的探针模块的立体示意图；
图14是该光电元件检测用的高频探针卡的剖视图，其中主要显示出采用第三种高频阻抗匹配探针的探针模块的二种导电连接件设置形态；
图15是该光电元件检测用的高频探针卡的剖视图，其中主要显示出第四种高频阻抗匹配探针；
图16是该光电元件检测用的高频探针卡的剖视图，其中主要显示出电路板的第二导电通孔及其中所穿设的第三种及第四种高频阻抗匹配探针。
具体实施方式
为了详细说明本发明的结构、特点及功效，现举以下较佳实施例并配合附图说明如下。
申请人首先在此说明，在以下将要介绍的实施例以及图式中，相同的参考号码，表示相同或类似的元件或其结构特征。
请先参阅图1至图4，图1及图2是本发明一较佳实施例所提供的光电元件检测用的高频探针卡10的剖视图，高频探针卡10主要包含有一基板20、一间隔板30、一电路板40，以及三探针模块50(数量根据需求而定，只要有至少一探针模块即可)。图3是各探针模块50分别通过一固定件60固设于基板20的立体示意图，图4是一探针模块50的立体示意图。
探针模块50包含有一接地探针51A及多个高频阻抗匹配探针52A，其数量可根据需求而定，只要有至少一接地探针及至少一高频阻抗匹配探针即可。各高频阻抗匹配探针52A主要包含有相互绝缘的一针体53及一导线54。接地探针51A及针体53分别为一N型裸针，包含有一呈纵长状的身部512、532、一位于身部512、532一端且呈弯曲状的连接部514、534，以及一位于身部512、532另一端且呈悬臂状的侦测部516、536。在本实施例中，针体53及导线54是通过一包覆在导线54外的绝缘体55而相互绝缘(事实上，导线54及绝缘体55的组合即为一漆包线)，但并不以此为限，例如也可在针体53外包覆绝缘体。
基板20具有一供光线通过的第一开口21，以及多个供探针通过的第一通孔22。各第一通孔22可如同图5所示的第一通孔22A，为一长槽孔，以供同一探针模块50的接地探针51A及高频阻抗匹配探针52A穿过同一个第一通孔22A；此外，各长槽孔也可相连接而呈门字形。各第一通孔22也可如图6所示的第一通孔22B，设于一凹槽23内的较小的圆形穿孔，或者也可无凹槽23而仅有各第一通孔22B，各第一通孔22B分别供一接地探针51A或一高频阻抗匹配探针52A穿过。
间隔板30固定于基板20上，间隔板30具有一与第一开口21连通并供光线通过的第二开口31，以及至少一与第一通孔22连通以供探针通过的第二通孔32。第二通孔32如同第一通孔22，可为长槽孔、门字形孔，或者仅供单一探针穿过的小穿孔。
电路板40具有一顶面41、一底面42、位于顶面41的多个接地接点43及多个讯号接点44(数量根据需求而定，只要有至少一接地接点及至少一讯号接点即可)，以及贯穿顶面41及底面42的一第三开口45及多个第三通孔46A。底面42固定于间隔板30上，第三开口45与第二开口31连通并用于供光线通过，第三通孔46A与第二通孔32连通，且第三通孔46A为仅供单一探针穿过的小穿孔，其数量可根据需穿过电路板40的探针数量而定。
如图1所示，第一开口21、第二开口31及第三开口45可形成用于设置一光学镜头12的空间，并供光线通过进而照射于受测物14，因此探针卡10能用于检测光电元件，更详细而言，光学镜头12是通过螺纹锁固于第二开口31的壁面，进而可以调整其位置。各高频阻抗匹配探针52A中，针体53的身部532与导线54为相邻地一同穿过第一通孔22、第二通孔32及第三通孔46A，且针体53的连接部534及导线54分别焊接于电路板40的讯号接点44及接地接点43。如此一来，针体53形成一与讯号接点44电性连接的讯号传递结构，导线54形成一与接地接点43电性连接的接地匹配结构。如图2所示，各接地探针51A也穿过第一通孔22、第二通孔32及第三通孔46A并焊接于接地接点43。
通过前述的结构，讯号接点44及接地接点43能通过图形化(layout)在电路板顶面41的电路与供测试机接触的测试接点(图中未示)电性连接，使得针体53的侦测部536及接地探针51A的侦测部516能分别用于在测试机与受测物14之间传递测试讯号及接地讯号，而且，高频阻抗匹配探针52A的针体53因伴随有接地的导线54而可具有与检测机及受测物14相匹配的阻抗，因此能符合高频测试需求。再者，电路板40不需通过内部走线传递测试讯号，因而较容易制造并能让讯号传递得较为平顺。
如图4所示，探针模块50可更包含有一导电连接件56，各针体53是通过诸如绝缘胶或绝缘薄片等绝缘物件而与导电连接件56相互绝缘，各导线54及接地探针51A是通过导电连接件56而相互电性连接。由此，各导线54及接地探针51A只要其中之一焊接于接地接点43即可全部接地，因此，探针模块50也可采用如图7所示的接地探针51B，其长度较短且不穿过基板20、间隔板30及电路板40。此外，探针模块50也可采用如图7所示的高频阻抗匹配探针52B。与高频阻抗匹配探针52A相比，高频阻抗匹配探针52B更包含有一套设于针体53及导线54外的绝缘套57，绝缘套57可更确保针体53与导线54维持固定的距离。
值得一提的是，本发明所提供的探针模块并不限以一接地探针搭配多个高频阻抗匹配探针，也可使每一高频阻抗匹配探针均搭配一接地探针，例如图8及图9所示，使单一高频阻抗匹配探针52B搭配一接地探针51A、51B，如此一来，导线54的一端可直接连接到接地探针51A、51B而相互电性连接，而导线54的另一端则可穿过基板20、间隔板30及电路板40而电性连接于电路板40顶面41上的接地接点43。
在图1及图2中，电路板40供接地探针51A及高频阻抗匹配探针52A穿设的第三通孔46A均为孔壁未设有导电材料的绝缘通孔。然而，电路板40的第三通孔中可包含有至少一如图10所示的第一导电通孔46B，其孔壁设有导电材料462，且第一导电通孔46B的一端设有(或者通过表面布线而电性连接有)与导电材料462连接的接地接点43或讯号接点44。如图10左侧所示，第一导电通孔46B可供接地探针51C穿设，并通过其导电材料462与接地探针51C紧配贴接而使接地探针51C与接地接点43电性连接。如图10右侧所示，第一导电通孔46B也可供用于传递非高频讯号的一般探针16(用于传递中或低频讯号的探针)穿设并使一般探针16与讯号接点44电性连接。
在前述的探针模块50中，各高频阻抗匹配探针的针体53与导线54设于导电连接件56的同一侧，且导电连接件56位于针体53的身部532并位于基板20的第一通孔22内。然而，如图11左侧所示，导电连接件56也可位于针体53与导线54之间，而且，如图11右侧所示，导电连接件56也可位于针体53的侦测部536并位于基板20外。事实上，导电连接件56也可位于间隔板30的第二通孔32内。此外，如图12的左侧所示，导电连接件56也可固定于基板20的凹槽23内，在此状况下，为采用如前述的长度较短且不穿过基板20、间隔板30及电路板40的接地探针51B，使得接地探针51B能设于导电连接件56。
在图1及图2中，用于将探针51A、52A固定于基板20的固定件60由陶瓷材料(也可以是工程塑料、电木等等)制成，且固定件60具有可供各探针51A、52A分别穿设的穿孔62，各探针51A、52A先黏着于固定件60，固定件60再设置于基板20，然后，可再在探针51A、52A与固定件60之间、探针51A、52A与基板20之间以及固定件60与基板20之间涂设黏着剂18，例如俗称黑胶的环氧树脂(epoxy)或其他合适的黏胶，进而使固定件60及探针51A、52A更为稳固地固定于基板20。然而，如图11的左侧所示，固定件60也可不具有穿孔，并塞设于探针与基板20之间，也可再使用黏着剂18加强固定。此外，如图11的右侧所示，也可使用黏着剂18包覆针体53的侦测部536及导电连接件56，以强化固定件60、探针及导电连接件56的固着关系。此外，要特别说明的是，固定件60也可以不用被容置于凹槽23内，而是直接连接在对应凹槽23的基板20表面上或是也可以直接连接在基板20表面上。
探针模块50也可采用如图12的右侧及图13所示的高频阻抗匹配探针52C，高频阻抗匹配探针52C包含有一如前述的针体53、一包围针体53的绝缘体58，以及一部分或全部包围绝缘体58的接地导体59，针体53及接地导体59分别形成高频阻抗匹配探针52C的讯号传递结构及接地匹配结构。高频阻抗匹配探针52C的接地导体59可通过导电连接件56而与接地探针(不限为图13所示的接地探针51A)电性连接，而且，导电连接件56也可固定于基板20的凹槽23内(如图14的左侧所示)，或者与针体53绝缘地设于其侦测部536(如图14的右侧所示)，且接地导体59是通过一导线19而与导电连接件56电性连接。
探针模块50也可采用如图15所示的高频阻抗匹配探针70，高频阻抗匹配探针70包含有一针体71及一同轴线72，针体71是仅具有呈悬臂状并用于点触受测物的侦测部，且针体71是通过同轴线72而与讯号接点44电性连接。详而言之，同轴线72包含有一线芯722、一包围线芯722的绝缘体724，以及一包围绝缘体724的接地导体726，针体71与线芯722相接而形成高频阻抗匹配探针70的讯号传递结构73，同轴线72的接地导体726形成高频阻抗匹配探针70的接地匹配结构。如图15右侧所示，接地导体726可通过一导线19而与导电连接件56电性连接，进而通过导电连接件56与接地探针(图中未示)电性连接，而且，导电连接件56也可与针体71绝缘地相连接。
在图12、图14及图15中，高频阻抗匹配探针52C、70设于未设有导电材料的绝缘通孔46A内，且接地导体59、726是通过一导线19与接地接点43电性连接。然而，电路板40的第三通孔中可包含有至少一如图16所示的第二导电通孔46C，其孔壁设有导电材料462，且第二导电通孔46C的一端设有(或者通过表面布线而电性连接有)与导电材料462连接的接地接点43。如图16右侧所示，第二导电通孔46C可供高频阻抗匹配探针52C穿设，并通过其导电材料462而使高频阻抗匹配探针52C的接地导体59与接地接点43相互贴接而电性连接。如图16左侧所示，第二导电通孔46C也可供高频阻抗匹配探针70穿设，并通过其导电材料462而使高频阻抗匹配探针70的接地导体726与接地接点43电性连接。由于高频阻抗匹配探针52C、70的外径大于仅包含有裸针的接地探针或一般探针的外径，因此，第二导电通孔46C与前文中所述的供接地探针或一般探针穿设的第一导电通孔46B相较之下，第二导电通孔46C的孔径大于第一导电通孔46B的孔径。此外，为了避免高频阻抗匹配探针52C通过电路板40上第三通孔46A后，因为弯折影响到接地导体59的设置，上述图12右侧、图14左右两侧、图16右侧的接地导体59也可以设在电路板40的第三通孔46A的表面上，例如沿着第三通孔46A***一圈设置，使得高频阻抗匹配探针52C通过电路板40上第三通孔46A后即可以直接与接地导体59电性连接。
综上所述，本发明所提供的高频探针卡10具有能设置光学镜头12并供光线通过的第一开口21、第二开口31及第三开口45，因此能用于检测光电元件。而且，本发明所提供的高频探针卡10可采用前文中所述的任一种高频阻抗匹配探针52A、52B、52C、70，以与检测机及受测物具有阻抗匹配，因此能符合高频测试需求。再者，由于高频阻抗匹配探针52A、52B、52C、70为穿过基板20、间隔板30及电路板40而与电路板顶面的讯号接点44电性连接，电路板不需通过内部走线传递测试讯号，因而较容易制造并能让讯号传递得较为平顺。更且，电路板40所设置的第三通孔46A、46B或46C是以一孔配合一高频阻抗匹配探针52A、52B、52C或70的方式对应设置，因此，可达成对各个高频阻抗匹配探针良好的定位以及固定的效果，且每一片制造出来高频探针卡中可维持一致的高频阻抗匹配探针布设配置。
最后，必须再次说明，本发明在前述实施例中所揭示的构成元件，仅为举例说明，并非用来限制本案的专利保护范围，其他等效元件的替代或变化，也应被本案的专利保护范围所涵盖。

Claims (14)

1.一种光电元件检测用的高频探针卡，其特征在于包含有：
一基板，具有一用于供光线通过的第一开口，以及至少一第一通孔；
一间隔板，设于所述基板，且具有一与所述第一开口连通并用于供光线通过的第二开口，以及至少一与所述第一通孔连通的第二通孔；
一电路板，具有一顶面、一底面、位于所述顶面的至少一接地接点及至少一讯号接点，以及贯穿所述顶面及所述底面的一第三开口及至少一第三通孔，所述底面设于所述间隔板，所述第三开口与所述第二开口连通并用于供光线通过，所述第三通孔与所述第二通孔连通；
一探针模块，固设于所述基板，所述探针模块包含有至少一接地探针及至少一高频阻抗匹配探针，所述高频阻抗匹配探针包含有穿过所述第一通孔、第二通孔及第三通孔的一讯号传递结构及一接地匹配结构，所述讯号传递结构及所述接地匹配结构分别与所述电路板的讯号接点及接地接点电性连接。
2.如权利要求1所述的光电元件检测用的高频探针卡，其特征在于：所述电路板具有多个所述第三通孔，所述探针模块包含有多个所述高频阻抗匹配探针，各所述高频阻抗匹配探针分别穿过一所述第三通孔。
3.如权利要求1所述的光电元件检测用的高频探针卡，其特征在于：所述电路板具有多个所述第三通孔，所述接地探针与所述高频阻抗匹配探针分别穿过一所述第三通孔。
4.如权利要求3所述的光电元件检测用的高频探针卡，其特征在于：各所述第三通孔中包含有一孔壁设有导电材料的导电通孔，所述接地探针设于所述导电通孔并通过其导电材料与所述接地接点电性连接。
5.如权利要求1所述的光电元件检测用的高频探针卡，其特征在于：所述高频阻抗匹配探针包含有相互绝缘的一针体及一导线，所述针体及所述导线分别形成所述讯号传递结构及所述接地匹配结构。
6.如权利要求5所述的光电元件检测用的高频探针卡，其特征在于：所述电路板的第三通孔中包含有一孔壁未设有导电材料的绝缘通孔，所述高频阻抗匹配探针设于所述绝缘通孔。
7.如权利要求1所述的光电元件检测用的高频探针卡，其特征在于：所述高频阻抗匹配探针包含有一针体、一包围所述针体的绝缘体，以及一至少有一部分包围所述绝缘体的接地导体，所述针体及所述接地导体分别形成所述讯号传递结构及所述接地匹配结构。
8.如权利要求1所述的光电元件检测用的高频探针卡，其特征在于：所述高频阻抗匹配探针包含有一针体及一同轴线，所述同轴线包含有一线芯、一包围所述线芯的绝缘体，以及一包围所述绝缘体的接地导体，所述针体及所述同轴线的线芯相接而形成所述讯号传递结构，所述同轴线的接地导体形成所述接地匹配结构。
9.如权利要求7或8所述的光电元件检测用的高频探针卡，其特征在于：所述电路板的第三通孔中包含有一孔壁设有导电材料的导电通孔，所述高频阻抗匹配探针设于所述导电通孔，且所述接地导体通过所述导电通孔的导电材料与所述接地接点电性连接。
10.如权利要求7或8所述的光电元件检测用的高频探针卡，其特征在于：所述电路板的第三通孔中包含有孔壁设有导电材料的一第一导电通孔及一第二导电通孔，所述第二导电通孔的孔径大于所述第一导电通孔的孔径，所述高频阻抗匹配探针设于所述第二导电通孔，且所述接地导体通过所述第二导电通孔的导电材料与所述接地接点电性连接。
11.如权利要求1所述的光电元件检测用的高频探针卡，其特征在于：所述间隔板的第二通孔为一长槽孔。
12.如权利要求1所述的光电元件检测用的高频探针卡，其特征在于：所述基板的第一通孔为一长槽孔。
13.如权利要求1所述的光电元件检测用的高频探针卡，其特征在于：所述基板具有多个所述第一通孔，各所述第一通孔分别供一所述接地探针或一所述高频阻抗匹配探针穿过。
14.如权利要求1所述的光电元件检测用的高频探针卡，其特征在于：所述接地匹配结构的两端，分别电性连接所述接地接点与所述接地探针。
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