CN107894521B - 同轴探针卡装置 - Google Patents

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Abstract

一种同轴探针卡装置，包含一基板、多个探针座与多个探针。基板具有一穿孔，多个探针座设置于基板上且以基板的穿孔为中心而环绕穿孔呈辐射状配置。各探针座具有一探针槽，探针槽相对于基板的表面倾斜且朝基板的穿孔的方向延伸，各探针个别设置于各探针座的探针槽中。

Description

同轴探针卡装置
技术领域
本发明是关于一种探针卡装置，特别是一种应用于集成电路测试的同轴探针卡装置。
背景技术
近年来，集成电路(integrated circuit)的应用已逐渐普及，在集成电路制作完成后，为了能筛选出不良品，通常会通过测试装置将测试信号传送至集成电路来测试其功能是否符合预期，以控管集成电路的出厂良率。于此，习知的测试技术可藉由探针装置直接与待测集成电路上的焊垫或是输出入垫(I/O pad) 直接接触，藉由测试装置经探针发送测试信号至集成电路进行检测，再由探针将测试结果回送至测试装置进行分析。在各种用来测试集成电路的探针结构中，又以同轴探针最适合用于需要以高频信号进行测试的集成电路。
发明内容
本发明所提出的一种同轴探针卡装置主要包含基板、第一弧型探针座、第二弧型探针座、第一探针群组及第二探针群组。基板具有一穿孔，第一弧形探针座具有第一内弧面与相对于第一内弧面的第一外弧面，第一内弧面与第一外弧面自第一弧型探针座的一端延伸至另一端，第一弧型探针座以其一端固设于基板上且位于穿孔的一侧，并以第一内弧面朝向穿孔。第二弧型探针座具有第二内弧面与相对于第二内弧面的第二外弧面，第二内弧面与第二外弧面自第二弧型探针座的一端延伸至另一端，第二弧型探针座以其一端固设于基板上且位于穿孔的另一侧而与第一弧型探针座相对，并以第二内弧面朝向穿孔。第一探针群组包含多个第一探针，设置于第一弧型探针座，各第一探针自第一外弧面穿过第一内弧面而延伸至基板的穿孔。第二探针群组包含多个第二探针，设置于第二弧型探针座，各第二探针自第二外弧面穿过第二内弧面而延伸至基板的穿孔。
本发明还提出另一种同轴探针卡装置，其主要包含基板、多个探针座与多个探针。基板具有一穿孔，多个探针座设置于基板上且以基板的穿孔为中心而环绕穿孔呈辐射状配置。各探针座具有一探针槽，探针槽相对于基板的表面倾斜且朝基板的穿孔的方向延伸，各探针个别设置于各探针座的探针槽中。
在一实施例中，各探针分别包含探针本体及探测件，探针本体具有第一区段及第二区段，探针本体的第一区段固定于探针座，探测件固定于探针本体的第二区段，探针本体的第一区段与第二区段之间具有弯折角，多个探针中至少两个探针的弯折角不同。同轴探针卡装置更包含限位组件穿套固定于多个探针的探针本体，限位组件包含穿置部，多个探针的探针本体的第二区段穿置于穿置部内，探测件穿出穿置部，而穿置部内与探针本体之间设置黏胶以固定结合探针本体及限位组件。
附图说明
图1为本发明第一实施例的立体示意图。
图2为本发明第一实施例的俯视示意图。
图3为本发明第一实施例的前视示意图。
图4为本发明第一实施例的侧视示意图。
图5为本发明第二实施例的立体示意图。
图6为本发明第二实施例的俯视示意图。
图7为本发明第二实施例的前视示意图。
图8为本发明第二实施例的侧视示意图。
图9为同轴探针卡装置的同轴探针结构的第一范例的立体示意图(一)。
图10为同轴探针卡装置的同轴探针结构的第一范例的立体示意图(二)。
图11为同轴探针卡装置的同轴探针结构的第一范例的探针本体的端面的放大图。
图12为同轴探针卡装置的同轴探针结构的第二范例的立体示意图(一)。
图13为同轴探针卡装置的同轴探针结构的第二范例的立体示意图(二)。
图14为同轴探针卡装置的同轴探针结构的第二范例的探针本体的端面的放大图。
图15为同轴探针卡装置第三实施例的立体示意图。
图16为同轴探针卡装置第三实施例的俯视图。
图17为同轴探针卡装置第三实施例的剖视图。
图18为图17中18圈选处的局部放大图。
图19为同轴探针卡装置第三实施例的探针的局部结构立体图。
图20为同轴探针卡装置第三实施例的探针于不同视角的局部结构立体图。
图21为同轴探针卡装置第三实施例的局部结构立体分解图。
图22为同轴探针卡装置第三实施例的局部结构立体图。
图23为同轴探针卡装置第三实施例的局部结构透视的立体图。
图24为同轴探针卡装置第三实施例的局部结构俯视图。
其中附图标记为：
10、20、50同轴探针卡装置
11、21、51基板
11a、21a、51a穿孔
12第一弧型探针座
121第一内弧面
122第一外弧面
13第二弧型探针座
131第二内弧面
132第二外弧面
14第一探针群组
141第一探针
141a尖端
15第二探针群组
151第二探针
151a尖端
22、52探针座
221、5231探针槽
23、53探针
231、531a第一区段
232、531b第二区段
232a尖端
23a、53a第一群组
23b、53b第二群组
30、40同轴探针结构
31、531探针本体
31a、5314端面
31b、5315周面
31c、5316斜切面
311、5311外导体
312、5312绝缘层
313、5313内导体
32、42、532a第一金属片
33、43、532b第二金属片
321、421 第一固定端
322、422 第一凸出端
3221、4221 第一凸块
3221a、4221a第一凸块的根部
331、431 第二固定端
332、432 第二凸出端
3321、4321 第二凸块
3321a、4321a第二凸块的根部
51A第一基板
51B第二基板
51A1第一半孔
51B1第二半孔
511a第一长孔
511b 第二长孔
521底面
522前端面
523承靠面
532探测件
533信号接头
54限位组件
541第一构件
542第二构件
5421弧边
5422第一侧边
5423第二侧边
5424第三侧边
543穿置部
55延伸臂
551套槽
56基板连接组件
561第一连接段
562第二连接段
563结合段
C1对称轴线
C11第一对称轴线
C12第二对称轴线
D1、D2间距
G1、G2间隙
L1交线
L2～L5连线
θ1～θ2夹角
θ5第一夹角
θ6第二夹角
σ弯折角
F1上表面
F2下表面
H前端高度
B底板
B1定位孔
具体实施方式
请参照图1至图4，分别为本发明第一实施例的立体示意图图、俯视示意图、前视示意图与侧视示意图，绘示出一同轴探针卡装置10，其主要包含基板11、第一弧型探针座12、第二弧型探针座13、第一探针群组14及第二探针群组15。
基板11具有穿孔11a，其位于基板11的中心。第一弧形探针座12具有第一内弧面121与相对于第一内弧面121的第一外弧面122，第一内弧面121与第一外弧面122自第一弧型探针座12的一端延伸至另一端。第一弧型探针座12直立于基板 11上而以其一端固设于基板11，且位于穿孔11a的一侧，并以其第一内弧面121 朝向穿孔11a。第二弧型探针座13具有第二内弧面131与相对于第二内弧面131 的第二外弧面132，第二内弧面131与第二外弧面132自第二弧型探针座13的一端延伸至另一端。第二弧型探针座13以其一端固设于基板11上且位于穿孔11a的另一侧而与第一弧型探针座12相对，并以其第二内弧面131朝向穿孔11a。
第一探针群组14包含多个第一探针141，设置于第一弧型探针座12上。各第一探针141自第一外弧面122穿过第一内弧面121而分别自不同的方位延伸至基板11的穿孔11a，各第一探针141与基板11的夹角彼此不同且任二第一探针141 彼此可不共平面。第二探针群组15包含多个第二探针151，设置于第二弧型探针座13，各第二探针151自第二外弧面132穿过第二内弧面131而分别自不同方位延伸至基板11的穿孔11a，各第二探针151与基板11的夹角彼此不同且任二第二探针151彼此可不共平面。
在本实施例中，由于第一探针座12与第二探针座13直立于基板11而以其一端固定于基板11上，因而使第一探针141与第二探针151可以自不同的空间方位延伸至基板11的穿孔11a，同时也可以让各第一探针141与各第二探针151彼此之间保持等长度，甚至让第一探针141亦可与第二探针151等长度。如此一来，第一探针141与第二探针151彼此间的阻抗差异可以达到最小化。
如图3与图4所示，各第一探针141具有一尖端141a，各第二探针151具有尖端151a，各第一探针141的尖端141a与各第二探针151的尖端151a穿过基板11的穿孔11a，以使其可以对位于穿孔11a下方的待测物进行针测。在本实施例中，所有第一探针141的尖端141a可以呈直线排列且位于同一水平面上，所有第二探针151的尖端151a亦可以呈直线排列且位于同一水平面上，且所有第一探针141 的尖端141a所构成的直线可以平行于所有第二探针151的尖端151a所构成的直线。
在本实施例的其中一态样中，每根第一探针141与位于其相对侧的第二探针 151共平面，且与其余的第二探针151不共平面，也就是说每根第一探针141至多仅与其中一根第二探针151共平面。但须特别说明的是，任二根第一探针141彼此间仍不共平面，任二根第二探针151彼此间亦不共平面。
需特别说明的是，由于每根第一探针141与基板11的夹角均不相同，同时每根第二探针151与基板11的夹角也均不相同，因此当操作员操作基板下降以使第一探针141的尖端141a与第二探针151的尖端151a碰触待测物的焊垫时，每根第一探针141的尖端141a施加于焊垫上的压力会有差异，每根第二探针151的尖端 151a施加于焊垫上的压力也会有差异，导致焊垫表面被探针穿透的程度可能会有不一致的情况。此种微小应力差异在多数测试条件下可以忽略。但若要进一步修正让每根探针施加于焊垫上的应力能一致，可调整每根第一探针141或第二探针151的长度，或者是调整每根第一探针141或第二探针151的直径，藉此让每根探针施加于焊垫上的应力保持一致。依据材料力学上的计算，在探针材质保持不变的前提下，施加于焊垫上的压力与探针长度的3次方成反比以及与探针直径的4次方成正比。其中第一探针141或第二探针151可为同轴结构，为缓冲针测时的应力，同轴探针的管径越大，第一探针141或第二探针151的长度就需越长。
请参照图5至图8，分别为本发明第二实施例的立体示意图、俯视示意图、前视示意图与侧视示意图，绘示出一同轴探针卡装置20，其主要包含基板21、多个探针座22与多个探针23。
基板21具有一穿孔21a，多个探针座22设置于基板21上且以基板21的穿孔 21a为中心而环绕穿孔21a呈辐射状配置。各探针座22具有一探针槽221，探针槽 221相对于基板21的表面倾斜且朝基板21的穿孔21a的方向延伸，各探针23个别设置于各探针座22的探针槽221中。
在本实施例中，由于多个探针座22个别地设置于基板21上且以基板21的穿孔21a为中心而环绕穿孔21a呈辐射状配置，因此各探针23的长度可以实质上彼此相同。此外，也因为每根探针23设置于其专属的探针座22上，因此倘若探针发生损坏而必须更换，可以仅更换损坏的探针即可。
在本实施例中，各探针23具有第一区段231与第二区段232，各探针23的第一区段231设置于各探针座22的探针槽221中，第二区段232相对第一区段231弯曲且穿过基板21的穿孔21a。其中各第一区段231或各第二区段232可为实质上等长。
在本实施例中，多个探针23可进一步区分为第一群组23a与第二群族23b，第一群组23a的探针23与第二群组23b的探针23彼此相对于通过基板21的穿孔 21a中心的一对称轴线C1呈镜像设置。再如图6至图8所示，第一群组23a的探针 23的第二区段232的尖端232a呈直线排列且位于同一水平面上，第二群组23b的探针23的第二区段232的尖端232a亦呈直线排列且位于同一水平面上。此外，第一群组23a的探针23的第二区段232的尖端232a所构成的直线可以平行于第二群组23b的探针23的第二区段232的尖端232a所构成的直线。
在本实施例中，各探针23相对于基板21的穿孔21a呈辐射状配置且个别相对于基板21的表面倾斜，其中任三根探针23的第二区段231彼此不共平面。
上述各实施例的同轴探针卡装置的探针结构可以是经过特殊设计，兹列举二例如下。
请参照图9与图10，分别为同轴探针卡装置的同轴探针结构的第一范例的立体示意图(一)与立体示意图(二)，绘示出适用于本发明的同轴探针卡装置的同轴探针结构30，其主要包含探针本体31、第一金属片32及第二金属片33。
探针本体31呈圆条状，其由外而内依序包含同轴设置的一外导体311、一绝缘层312与一内导体313，其中外导体311与内导体313之间藉由绝缘层312而彼此绝缘隔离。探针本体31具有一端面31a、一周面31b与一斜切面31c。端面31a位于探针本体31的一端，其法线方向大致平行于探针本体31的轴向(长度方向)，且外导体311、绝缘层312及内导体313均裸露于端面31a。周面31b由外导体311 的外表面所定义，斜切面31c自端面31a朝周面31b延伸而斜切过外导体311、绝缘层312与内导体313，使外导体311、绝缘层312以及内导体313局部裸露于斜切面31c。换言之，斜切面31c实质上包含外导体311的切面、绝缘层312的切面以及内导体313的切面。
第一金属片32包含一第一固定端321与一第一凸出端322。第一固定端321 可以以焊接的方式固设于探针本体31的斜切面31c且电性连接于内导体313裸露于斜切面31c的部分；第一凸出端322凸出探针本体31的端面31a且具有一第一凸块3221。第二金属片33包含一第二固定端131与一第二凸出端332。第二固定端 131可以以焊接的方式固设于探针本体31的斜切面31c且电性连接于外导体311 裸露于斜切面31c的部分；第二凸出端332凸出探针本体31的端面31a且具有一第二凸块3321。第一凸块1221与第二凸块1321用以针测接触一待测物(DUT)。需特别说明的是，由于第一金属片32与第二金属片33可分别被定义为用来传输测试信号与接地或者分别被定义为用来接地与传输测试信号，例如第一金属片32 用以传输测试信号而第二金属片33用以接地，因此第一金属片32与第二金属片 33彼此不相连。
本范例的探针本体31的外导体311与内导体313的材质为金属，例如黄铜、铍铜、钨钢、铼钨等。至于绝缘层312的材质则可以是高分子复合材料，例如玻璃纤维，其具有良好的机械强度、绝缘性与耐候性，另外也可以是聚四氟乙烯 (PTFE)或者是聚醚醚酮(PEEK)。
请参照图11，为同轴探针结构的第一范例的探针本体31的端面31a的放大图。第一范例的同轴探针结构30的探针本体31的端面31a与斜切面31c相连结处定义了一交线L1，第一凸块3221的根部3221a与探针本体31的端面31a的中心的连线L2与交线L1垂直，亦即L1与L2之间的夹角θ1为90度。第二凸块3321的根部 1321a与探针本体31的端面31a的中心的连线L3与交线L1不垂直，亦即L1与L3 之间的夹角θ2不为90度。上述端面31a的中心相当于端面31a的形状中心(形心)，例如当端面31a为圆形或椭圆形时，端面31a的中心即为圆心；当端面31a为正多边形时，端面31a的中心即为各对角线的交点。须特别说明的是，同轴探针结构的第一范例的第一凸块3221与第二凸块3321之间的间距D1(边缘至边缘)小于探针本体31的端面31a的中心至周面31b的垂直距离。
请参照图12至图14，分别为同轴探针卡装置的同轴探针结构的第二范例的立体示意图(一)、立体示意图(二)及探针本体的端面的放大图，绘示出同轴探针结构40，其主要包含探针本体31、第一金属片42及第二金属片43。第一金属片42包含一第一固定端421与一第一凸出端422。第一固定端421可以以焊接的方式固设于探针本体31的斜切面31c且电性连接于内导体313裸露于斜切面31c 的部分；第一凸出端422凸出探针本体31的端面31a且具有一第一凸块4221。第二金属片43包含一第二固定端431与一第二凸出端432。第二固定端431可以以焊接的方式固设于探针本体31的斜切面31c且电性连接于外导体311裸露于斜切面 31c的部分；第二凸出端432凸出探针本体31的端面31a且具有一第二凸块4321。如前述同轴探针结构的第一范例，第一金属片42与第二金属片43可分别被定义为用以传输测试信号与接地(或者相反)，因此第一金属片42与第二金属片43 彼此不相连。
第二范例的同轴探针结构40与第一范例的同轴探针结构30的主要差异在于其第一金属片42的第一凸块4221的根部4221a与探针本体31的端面31a的中心的连线L4与交线L1不垂直，亦即L4与L1之间的夹角θ3不为90度或者是大于90度。第二凸块4321的根部4321a与探针本体31的端面31a的中心的连线L5与交线L1 不垂直，亦即L1与L5的夹角θ4不为90度或者是小于90度。
须特别说明的是，同轴探针结构的第二范例的第一凸块4221与第二凸块 4321之间的间距D2(边缘至边缘)大于探针本体31的端面31a的中心至周面31b 的垂直距离。执行集成电路测试时，如果同轴探针结构的用来传输测试信号的导体部位与相邻的另一同轴探针结构的用来接地的导体部位过于接近，将会受到干扰。因此在某些针测过程中，相邻同轴探针结构之间会间隔一个以上的待测物(DUT)的距离，使相邻同轴探针结构之间不会相互干扰。以同轴探针结构的第二范例来说，倘若第二范例的第一金属片42定义为用来传输测试信号，第二金属片43用来接地，则藉由让第一金属片42的第一凸块4221的根部4221a 与探针本体31的端面31a的中心的连线L4与交线L1不垂直，也就是让第一凸块 4221偏离探针本体311(或内导体313)的轴向，可让原先较远离探针本体311(或内导体313)的轴向或位于外导体313长度延伸方向的第二凸块4321的位置可以朝探针本体31(或内导体313)的轴向靠近，同时还可以进一步缩小第二金属片43的体积，从而避免用来接地的第二金属片43的面积过大而干扰相邻同轴探针结构的测试信号。也就是说，同轴探针结构的第二范例可以让同轴探针结构间更加紧密排列，因此不须以间隔一个以上的待测物(DUT)来进行针测，而可以做到连续测试，进而提高针测的产能。此外，上述偏轴的设计可以使第一凸块4221 与第二凸块4321之间的距离大于、小于或等于同轴探针结构的半径，端视所使用的同轴探针结构的大小及测试(垫)间距的需求来进行选择。
请再参照图9与图11，于第一范例中，第一金属片32的第一固定端321与第二金属片33的第二固定端131均未凸出于探针本体31的斜切面31c外，以避免相邻同轴探针结构之间彼此干扰。请再参照图12与图13，于同轴探针结构的第二范例中，第一金属片42的第一固定端421与第二金属片43的第二固定端431同样亦未凸出于探针本体31的斜切面31c外，以避免相邻同轴探针结构之间彼此干扰，但在其他不同情况或考虑下亦可为凸出。
请再参照图10，第一范例的第一金属片32的第一凸出端322与第二金属片33 的第二凸出端332沿平行于斜切面31c的方向上相隔一间隙G1，其中间隙G1可以是等宽或者是不等宽。此外，当间隙G1不等宽时，间隙G1可以是随着远离探针本体31的端面31a而渐缩。需特别说明的是，间隙G1的大小取决于第一金属片 32与第二金属片33的厚度，在一实施态样中，无论间隙G1是否等宽，其宽度的最小值在第一金属片32与第二金属片33的厚度的五分之一至十分之一之间。实验发现，若是间隙G1的宽度的最小值大于第一金属片32与第二金属片33的厚度的五分之一，则高频特性将下降。然而若是间隙G1的宽度的最小值小于第一金属片32与第二金属片33的厚度的十分之一，则将导致制程难度上升而使良率或可靠度下降，亦即间隙G1的选择根据第一金属片12与第二金属片13的厚度、测试频率需求与制程良率(或可靠度)作整体考虑。同样地，请再参照图13，同轴探针结构第二范例的第一金属片42的第一凸出端422与第二金属片43的第二凸出端432沿平行于斜切面31c的方向上相隔一间隙G2，间隙G2的特征如前述的间隙G1，于此不再重复赘述。
请再参照图11，于第一范例中，第一凸块3221相对于第一金属片32的表面弯曲而与第一金属片32的表面定义一第一夹角θ5，第二凸块3321相对于第二金属片33的表面弯曲而与第二金属片33的表面定义一第二夹角θ6。θ5实质上等于θ6，且θ5与θ6可在120度至135度的范围间。请再参照图14，于同轴探针结构的第二范例中，第一凸块4221相对于第一金属片42的表面弯曲而与第一金属片42的表面定义一第一夹角θ5，第二凸块4321相对于第二金属片43的表面弯曲而与第二金属片43的表面定义一第二夹角θ6。同样的，θ5实质上等于θ6，且θ5与θ6可在 120度至135度的范围间。上述第一凸块相对于第一金属片弯曲以及第二凸块相对于第二金属片弯曲的原因在于进行针测时，必须通过操作员观测第一凸块与第二凸块是否已经对准待测物的焊垫，倘若第一凸块与第二凸块未弯曲，则下针的时候摄影机的视野会被探针本体所阻挡，导致操作员不易观察到第一凸块与第二凸块是否已经对准待测物的焊垫。然而，倘若具有其他方式(例如安设具有不同观测角度的摄影机)可以判断或观测第一凸块与第二凸块是否已对准待测物的焊垫，则第一凸块与第二凸块亦可不相对于第一金属片与第二金属片弯曲。此外第一凸块4221或第二凸块4321用以接触待测物的端面亦可与待测物或第一金属片42(或第二金属片43)之间具有小于10度的一夹角，而可不与之完全平行。
请再配合参阅图15至图17，分别为本发明第三实施例的立体示意图、俯视图及剖视图，绘示出同轴探针卡装置50主要包含基板51、多个探针座52、多个探针53及限位组件54。
请配合参阅图15，基板51具有穿孔51a，探针座52设置于基板51上并以穿孔 51a为中心而绕穿孔51a呈辐射状排列，探针53设置于探针座52上，限位组件54 穿套固定于探针53伸入穿孔51a的部分。藉此，限位组件54提供探针53于针测工作时的稳定支持，避免探针53于针测时产生非预期的滑移，藉以维持针测工作的稳定性。基板51具有一上表面F1及一相对上表面F1的下表面F2，在对待测物 (DUT)进行针测时，基板51的下表面F2面向待测物，穿孔51a贯穿基板51的上表面F1及下表面F2，探针座52设置于基板51的上表面F1上，探针53设置于探针座 52上并伸入穿孔51a以穿过基板51的下表面F2。
继续参阅图15并配合图16，于一实施例中，基板51包含第一基板51A及第二基板51B，第一基板51A具有第一半孔51A1，第二基板51B具有第二半孔51B1，第一半孔51A1及第二半孔51B1皆为半圆形孔，第一基板51A及第二基板51B对称设置使第一半孔51A1及第二半孔51B1构成圆形的穿孔51a。
请配合参阅图15及图17，于一实施例中，探针53相对于基板51表面倾斜地固定于探针座52上并延伸至穿孔51a内。于此，各探针53的长度可以实质上彼此相同。此外，由于每根探针53设置于其专属的探针座52上，因此倘若探针53发生损坏而需更换时，可以仅更换损坏的每根探针53即可。
请配合参阅图15，于一实施例中，第一半孔51A1位于第一基板51A的一侧，第二半孔51B1位于第二基板51B的一侧，第一基板51A及第二基板51B的第一半孔51A1及第二半孔51B1相对，藉此使穿孔51a位于基板51的中心位置。
继续配合参阅图17及图18，于一实施例中，探针座52具有底面521、前端面 522以及承靠面523，前端面522衔接承靠面523及底面521。于此，探针座52的底面521贴靠于基板51的上表面F1，前端面522贴近穿孔51a的轮廓，而承靠面523 的延伸方向与基板51的延伸方向具有夹角，各探针座52的夹角可以相同也可以不相同。进一步地，前端面522于垂直基板51的方向上具有一前端高度H，各探针座52的前端高度H可以相同也可以不同。而探针座52的承靠面523上更包含探针槽5231，探针槽5231延伸于承靠面523上而与基板51的上表面F1之间具有夹角，探针53个别容置于探针槽5231并朝向穿孔51a的方向延伸，探针槽5231使探针53被限制于承靠面523的特定位置上。
参阅图17并配合图18，于一实施例中，各探针53分别包含探针本体531、探测件532及信号接头533。探针本体531固定于探针座52，探测件532及信号接头 533分别电性连接于探针本体531的两端。探测件532用以点触待测物的焊垫，而信号接头533用以连接测试机并传递测试信号。
值得说明的是，为适应越来越精细的电路结构，探测件532通常成微小的针状以对应越来越精微的焊垫配置。因此，探测件532的体积通常小于信号接头533 的体积。也因此，当探测件532必须对应待测物焊垫的位置排列时，体积较大的信号接头533可能无法以相同的排列密度或位置排列。如此可以通过改变前述承靠面523与基板51之间的夹角或前端高度H以便于调整探针或信号接头533的角度或位置，藉以使探测件532得以对应待测物的焊垫位置，并使各探针53在探测件532到信号接头533的路径长度大致相同，且信号接头533间得以不发生干涉的状况。
继续配合参阅图19至图20，于一实施例中，探针本体531呈圆条状，属于半刚性(semi rigid)的探针本体，其由外而内依序包含同轴设置的外导体5311、绝缘层5312以及内导体5313，外导体5311与内导体5313之间藉由绝缘层5312而彼此绝缘隔离。且探针本体531的外导体5311与内导体5313的材质为金属，例如黄铜、铍铜、钨钢、铼钨等，探针本体531的外导体5311例如是铜管。至于绝缘层5312的材质则可以是高分子复合材料，例如玻璃纤维，其具有良好的机械强度与耐候性，另外也可以是聚四氟乙烯(PTFE)或者是聚醚醚酮(PEEK)，探针本体531的绝缘层5312具有一介电常数以在特定的频带宽度使用。
请配合参阅图16及图17，探针本体531可以进一步地区分为第一区段531a 及第二区段531b，探针本体531的第一区段531a固定于探针座52，探测件532固定于第二区段531b，第一区段531a与第二区段531b之间具有弯折角σ，各探针53 的弯折角σ可以彼此不同，但各探针53中至少两个探针53的弯折角σ不同，且各探针53的第二区段531b彼此平行。进一步地，探针本体531是以弯折的部分(弯折角σ处)作为第一区段531a与第二区段531b的分隔点。
继续参阅图19至图20，探针本体531具有端面5314、周面5315及斜切面5316。端面5314位于探针本体531的第二区段531b的一端，其法线方向大致平行于探针本体531的第二区段531b的轴向，且外导体5311、绝缘层5312及内导体5313均裸露于端面5314。周面5315由外导体5311的外表面所定义，斜切面5316面自端面 5314朝周面5315延伸而斜切过外导体5311、绝缘层5312与内导体5313，使外导体5311、绝缘层5312以及内导体5313局部裸露于斜切面5316。换言之，斜切面 5316实质上包含外导体5311的切面、绝缘层5312的切面以及内导体5313的切面。
同样参阅图19至图20，探测件532固定设置于探针本体531的斜切面5316且与探针本体531电性连接，探测件532可以通过焊接的方式固定于探针本体531 的斜切面5316。于一实施例中，探测件532包含第一金属片532a及第二金属片 532b，第一金属片532a及第二金属片532b是以微机电技术制作且呈现叶片状但不以此为限，探测件532也可以是悬臂梁结构，作用在于点触待测物的焊垫，第一金属片532a与第二金属片532b可分别被定义为用来传输测试信号与接地或者分别被定义为用来接地与传输测试信号，例如第一金属片532a用以传输测试信号而第二金属片532b用以接地，因此第一金属片532a与第二金属片532b彼此不相连。而包含第一金属片532a与第二金属片532b的探针53可构成SG同轴探针结构或GS同轴探针结但不以此为限。
于其他实施例中，还可以包含第三金属片(图中未示)，第三金属片与探针本体531电性连接。于此，第一金属片532a用来传输测试信号，其余则用来接地，以构成GSG同轴探针结构。值得说明的是，本发明并不限制本发明实施例探针的传输架构，例如美国专利US4871964号、US5506515号及US5853295号各种架构也应为本案所保护的范围。
继续参阅图15及图16，于一实施例中，多个探针53可进一步地区分为第一群组53a与第二群组53b，第一群组53a设置于第一基板51A，第二群组53b设置于第二基板51B，且第一群组53a的探针53与第二群组53b的探针53彼此相对于通过基板51的穿孔51a中心的第一对称轴线C11呈镜像设置。于此，第一群组53a 及第二群组53b个别包含二探针53但并不以此为限。进一步地，于一实施例中，第一群组53a的各探针53更彼此相对于通过穿孔51a中心且垂直第一对称轴线C11的第二对称轴线C12呈镜像设置。第二群组53b的各探针53更彼此相对于通过穿孔51a中心且垂直第一对称轴线C11的第二对称轴线C12呈镜像设置。
进一步地，请参阅图16并配合参阅图17及图18，第一群组53a的探针53的探测件532的自由端呈直线排列且位于同一水平面上，第二群组53b的探针53的探测件532的自由端亦呈直线排列且位于同一水平面上。此外，第一群组53a的探针53的探测件532的自由端所构成的直线可以平行于第二群组53b的探针53的探测件532的自由端所构成的直线。藉此使同轴探针卡装置50上的各探针53适于对待测物进行针测。
值得说明的是，同轴探针卡装置50并不限于单一待测物的针测，也可以应用于多待测物(multi-DUT)的测试。即同轴探针卡装置50可以同时测试多个个待测物，其中，多个个待测物可以例如是晶圆上的多个个芯片。更具体而言，如前述第一群组53a的其中一个探针53(例如第一群组53a上方的探针53)与其第一对称轴线C11呈镜像设置的第二群组53b的探针53(例如第二群组53b上方的探针 53)可以测试第一待测物，而第一群组53a的另一探针53(例如第一群组53a下方的探针53)与其第一对称轴线C11呈镜像设置的第二群组53b的探针53(例如第二群组53b下方的探针53)可以测试第二待测物。
进一步地，在实际的测试环境下，多个待测物可能因空间的限制而有配置位置上的限制，而由于同轴探针卡装置50上的各探针53是固定于各别的探针座 52上，因此同轴探针卡装置50的探针53的分布位置可以根据不同的测试需求而有不同数量或位置的变化，探针53的分布位置的自由度极高。例如可以不受限于连续式的针测而依据待测物的不同排列方式安排探针53位置。更具体而言，探针53在进行多待测物测试时，并不限于同时点触相邻的两待测物，而可以跨越特定的待测物进行测试(跳DUT)。
值得说明的是，由于待测物的体积越来越细微，待测物上用以与探针53接触的焊垫的排列的密度也越来越高，于针测时，探针53也就必须随焊垫的态样改变排列方式及密度。而虽然探针53本身的体积微小，但固定探针53的探针座 52的体积相较于探针53则具有较大的体积而必须受限于基板51体积及探针座52 彼此间的干涉进行排列。因此，在排列探针座52并配置探针53时，主要以探针 53的探测件532对应待测物的焊垫为基准，而固定探针53的探针座52的位置则以不产生彼此干涉且能位于基板51范围内为辅进行配置。于此，笔直的探针本体531通常无法同时符合上述两条件。因此，请配合参阅图16，探针本体531的第一区段531a及第二区段531b之间的弯折角σ便能使探针53与探针座52之间的配置同时符合上揭条件。除此之外，改变前端高度H也可以是同时配合调整的配置条件之一。
进一步地，当基板51上的各探针53的弯折角σ彼此不同时，或者各探针53 中至少两个探针的弯折角σ不同时，由于各探针53于针测时的针测位移方向一致，因此，具有不同弯折角σ的探针53的延伸方向与针测位移方向的夹角皆不相同，如此一来，具有不同弯折角σ的探针53于针测时将产生不同的分力，使得各探针53所承受的力量无法一致，导致各探针53于针测时可能产生偏移，进而使待测物焊垫的针痕不一致，导致后续封装制程的规格不符合需求。值得说明的是，弯折角σ不同并不包含角度对称或者角度镜射的情况。
因此，于一实施例中，请配合参阅图21，通过限位组件54穿套固定各探针 53的探针本体531，抑制各探针53相对于探针座52的偏移，进而提高待测物焊垫的针痕的一致性。于一实施例中，请配合参阅图18，限位组件54包含第一构件 541、第二构件542以及穿置部543。第一构件541与第二构件542对接界定出穿置部543，各探针53的探针本体531穿置于穿置部543，并于穿置部543内填充或涂布黏胶以固定结合探针本体531与限位组件54。
继续参阅图18，于一实施例中，第一构件541与第二构件542概为片体结构，穿置部543由第一构件541与第二构件542结合后于两者间界定出穿置部543的态样，但并不以此为限，穿置部543也可以是由具有封闭轮廓的单一结构体所界定出。
于此，继续参阅图18，各探针53的探针本体531穿入穿置部543，且位于探针本体531的第二区段531b末端的探测件532伸出穿置部543，黏胶可以填充于穿置部543内以固定结合探针本体531与第一构件541及第二构件542。前述黏胶可以是环氧树脂或其他黏胶。于此，环氧树脂可以在探针本体531穿入第一构件541 与第二构件542后填充于穿置部543，待环氧树脂固化后即能固定结合探针本体 531与第一构件541及第二构件542。如此一来，即使各探针53的延伸方向相较于针测位移方向未必相同，且各探针53所受力量不尽相同，通过限位组件54稳定固持各探针53于穿置部543内，使各探针53能于针测过程中不会相对探针座52 产生滑移，提高待测物焊垫的针痕的一致性。
进一步地，穿置部543内填充或涂布黏胶的覆盖范围可以是覆盖穿置部543 的全部或局部，也可以仅单独覆盖探针53的第一区段531a的局部或全部、单独覆盖探针53的第二区段531b的局部或全部，或是同时覆盖第一区段531a以及第二区段531b的局部或全部。当然，穿置部543内填充或涂布黏胶的覆盖范围并没有限制，可以视针测工作或条件进行调整所需覆盖范围以得到最洽当的稳定性。
进一步地，请配合参阅图21，在各探针53被固持于穿置部543的基础上，同轴探针卡装置50于一实施例中可以更设置多个延伸臂55来降低各探针53的受力，以更加确保各探针53的稳定性。延伸臂55的数量为对应探针53的数量，各延伸臂55为片体结构，且延伸臂55具有套槽551。各延伸臂55的一端固定于各探针座52的承靠面523上，并以套槽551套覆探针53的探针本体531，且各延伸臂55 的另一端延伸至穿孔51a的范围内。如此一来，原本超出承靠面523伸向穿孔51a 内的探针53处于悬臂的态样，通过延伸臂55的定位，使得被延伸臂55所覆盖的探针53的部分得到定位而成为非悬臂的态样，藉此能降低探针53受力时的力臂长度，进而减少探针53的受力，而能更加提高探针53针测待测物焊垫后，针痕的一致性。
此外，于一实施例中，在各探针53被固持于穿置部543的基础上，同轴探针卡装置50也可以再更设置多个基板连接组件56来提供各探针53稳定的定位力量。请配合参阅图21及图22，基板连接组件56具有第一连接段561、第二连接段 562以及结合段563。结合段563设置于第一构件541及第二构件542之间，第一连接段561的一端连接于基板51表面，另一端通过螺锁件与结合段563的一端及限位组件54连接，第二连接段562的一端连接于基板51，另一端通过螺锁件与结合段563的另一端及限位组件54连接，藉此使结合段563连接于第一连接段561与第二连接段562之间，并据此连接限位组件54与基板51。藉此，基板连接组件56又更提供了限位组件54与基板51固定的力量，使得固定探针53的限位组件54处于更稳定的状态，又更进一步地提高了探针53针测待测物焊垫后，针痕的一致性。
而除了考虑各探针53的稳定性如前揭各实施例之外，于一实施例中，请配合参阅图16，更进一步地考虑整体同轴探针卡装置50的适用性。随着电子产品的多元发展，同轴探针卡装置50也必须对应测试不同规格、型态的待测物。因此，同轴探针卡装置50可以更包含底板B，底板B具有多个定位孔B1，且第一基板51A上具有多个第一长孔511a，第二基板51B上具有多个第二长孔511b，第一基板51A的第一长孔511a可对应定位于不同的定位孔B1上，第二基板51B的第二长孔511b可对应定位于不同的定位孔B1上。如此一来，第一基板51A及第二基板51B可改变位于底板B上的位置，藉此改变第一群组53a与第二群组53b之间的相对位置，进而改变同轴探针卡装置50上的探针53的分布置，据此适用于不同的待测物的针测工作。
除此之外，于一实施例中，本案更进一步地考虑了针测工作时的信号稳定性。于此，限位组件54可以吸波材料制成。限位组件54可以是整体以吸波材料制成、仅有第一构件541以吸波材料制成、仅有第二构件542以吸波材料制成，或是第一构件541与第二构件542均以吸波材料制成。
于一实施例中，请配合参阅图23及图24，限位组件54的第二构件542以吸波材料制成，于此，第二构件542为扇形片体并具有弧边5421、第一侧边5422、第二侧边5423以及第三侧边5424。弧边5421的延伸方向平行于穿孔51a的轮廓延伸方向，第一侧边5422与第二侧边5423的一端分别衔接于弧边5421的两端，第一侧边5422与第二侧边5423的另一端则分别衔接于第三侧边5424的两端，第三侧边5424的延伸方向与各探针53的探测件532的自由端的连线平行，且于垂直基板 51的方向上，第二构件542的延伸范围与各探针53的探测件532不重叠。
藉此，第二构件542可以尽可能地覆盖各探针53伸入穿孔51a内的探针本体 531部分，而由吸波材料制成的第二构件542便能吸收同轴探针卡装置50周边产生的反射电磁波，据以降低电磁波的干扰，维持针测的准确性。而吸波材料可以是电阻性吸收材料、介电性吸收材料或是磁性吸收材料的其中之一或其组合。其中，介电性吸收材料可以是由橡胶、发泡塑料或热塑性高分子与介电损失材料混合制成但不以此为限。磁性吸收材料可以是由具有磁性的铁氧磁体(Ferrite) 或软磁性金属粉末与树脂、橡胶或塑料混合制成但不以此为限，其中，铁氧磁体可以是氧化铁或氧化镍钴。
进一步而言，限位组件54使用吸波材料的部分，可以是外壳涂布吸波材料，例如有乙烯丙烯橡胶(EPDM)的铝箔、涂布有乙烯乙酸乙烯酯(EVA)的铝箔或乙烯乙酸乙烯酯(EVA)等，或者是整体为一板材，板材的材质例如是包含90～99.5％氧化铝(AL2O3)的陶瓷基板、二氧化锆(PSZ)的陶瓷基板等等。
此外，本案的架构也可以配合悬臂式探针使用，例如中国台湾公开专利第200500617号所揭示的悬臂式探针，主要是探针与电路板部分可与本案结构一起使用，其他部分则非必要，而悬臂式探针主要是提供直流信号或电源信号使用。
虽然本发明已以实施例揭示如上然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的专利申请范围所界定者为准。

Claims (16)

1.一种同轴探针卡装置，其特征在于，包含：
一基板，具有一穿孔；
多个探针座，设置于所述基板上且以所述穿孔为中心而环绕所述穿孔呈辐射状配置，各所述探针座具有一探针槽，所述探针槽相对于所述基板的表面倾斜且朝所述穿孔的方向延伸；及
多个探针，个别设置于各所述探针座的探针槽中，各探针分别包含一探针本体，所述探针本体其由外而内依序包含同轴设置的一外导体、一绝缘层以及一内导体，所述外导体与所述内导体之间藉由所述绝缘层而彼此绝缘隔离，所述探针本体部分穿过所述基板的所述穿孔。
2.如权利要求1所述的同轴探针卡装置，其特征在于，各所述探针的长度彼此相同。
3.如权利要求2所述的同轴探针卡装置，其特征在于，各所述探针具有一第一区段与一第二区段，所述第一区段设置于所述探针槽中，所述第二区段相对所述第一区段弯曲且穿过所述穿孔。
4.如权利要求3所述的同轴探针卡装置，其特征在于，所述多个探针区分为一第一群组与一第二群组，所述第一群组的所述多个探针与所述第二群组的所述多个探针彼此呈镜像设置。
5.如权利要求4所述的同轴探针卡装置，其特征在于，所述第一群组的所述多个探针的第二区段的尖端呈直线排列且位于同一水平面上，各所述第二群组的所述多个探针的第二区段的尖端亦呈直线排列且位于同一水平面上。
6.如权利要求5所述的同轴探针卡装置，其特征在于，所述第一群组的所述多个探针的第二区段的尖端所构成的直线平行于所述第二群组的所述多个探针的第二区段的尖端所构成的直线。
7.如权利要求3所述的同轴探针卡装置，其特征在于，任三所述探针的所述第二区段彼此不共平面。
8.如权利要求1所述的同轴探针卡装置，其特征在于，各所述探针分别包含一探测件，所述探针本体具有一第一区段及一第二区段，所述探针本体的所述第一区段固定于所述探针座，所述探测件固定于所述探针本体的所述第二区段，所述探针本体的所述第一区段与所述第二区段之间具有一弯折角，所述多个探针中至少两个探针的弯折角不同；
所述同轴探针卡装置更包含一限位组件，穿套固定于所述多个探针的所述探针本体，所述限位组件包含一穿置部，所述多个探针的所述探针本体的所述第二区段穿置于所述穿置部内，所述探测件穿出所述穿置部，而所述穿置部内与所述探针本体之间设置黏胶以固定结合所述探针本体及所述限位组件。
9.如权利要求8所述的同轴探针卡装置，其特征在于，所述穿置部内的黏胶覆盖所述第二区段或者所述穿置部内的黏胶覆盖的范围由所述第一区段延伸至所述第二区段。
10.如权利要求8所述的同轴探针卡装置，其特征在于，所述限位组件更包含一第一构件及一第二构件，所述第一构件与所述第二构件对合界定出所述穿置部，所述多个探针的所述探针本体的局部位于所述第一构件与所述第二构件之间。
11.如权利要求8所述的同轴探针卡装置，其特征在于，更包含多个延伸臂，各所述延伸臂分别具有一套槽，各所述延伸臂的一端固定于各所述探针座，并以所述套槽套覆所述探针本体，且各所述延伸臂的另一端延伸至所述穿孔的范围内。
12.如权利要求8所述的同轴探针卡装置，其特征在于，更包含一基板连接组件，所述基板连接组件连接所述限位组件及所述基板。
13.如权利要求8所述的同轴探针卡装置，其特征在于，各所述探针本体的所述第二区段彼此平行。
14.如权利要求10所述的同轴探针卡装置，其特征在于，所述限位组件的所述第二构件由吸波材料制成。
15.如权利要求14所述的同轴探针卡装置，其特征在于，于垂直所述基板的方向上，所述第二构件的延伸范围与各所述探针的所述探测件不重叠。
16.如权利要求14所述的同轴探针卡装置，其特征在于，所述限位组件的所述第一构件由吸波材料制成。
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