CN109425763A - 垂直式探针卡之探针装置 - Google Patents
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Abstract
本揭示提供一种垂直式探针卡的探针装置包括一导板组合以及至少一探针。导板组合包括一上导板、一下导板以及至少一中间导板。上导板具有至少一垂直贯通的上开孔。下导板具有至少一垂直贯通的下开孔,且至少一下开孔与至少一上开孔对应设置。至少一中间导板位在上导板与下导板之间且具有至少一垂直贯通的中间开孔。至少一探针通过至少一上开孔、至少一中间开孔、和至少一下开孔,用以电性接触一待测组件的一接触垫。其中,至少一探针具有至少一弹性弯折结构连接至少一探针的两端,至少一弹性弯折结构设置在上导板上且对应至少一上开孔。
Description
技术领域
本揭示涉及一种探针装置,特别是涉及一种用于垂直式探针卡的探针装置。
背景技术
近年来,随着电子产品朝向精密与多功能化发展,应用在电子产品内的集成电路的芯片结构也趋于复杂。在芯片的制造中通常采用批次性的大量生产,因此为了确保芯片的电气质量,在将芯片进行封装前会先进行芯片级量测。现在的芯片制造过程中,一般而言采用探针卡(probe card)来测试芯片,根据探针的型态可分为悬臂式探针卡(cantileverprobe card)与垂直式探针卡 (vertical probe card)。在使用上,通过将探针卡的探针电性接触芯片的接触垫,再经探针卡的载板中介层将电气讯号连接到测试机(tester),使测试机传送测试讯号到芯片或接收来自芯片的输出讯号,进而达到量测芯片的电气特性的功效,并且使用者可进一步根据量测的结果将不良芯片剔除,以进行后续的封装处理。
请参照图1,其显示一种现有的垂直式探针卡100的示意图。垂直式探针卡 100包括一载板中介层110和一探针装置。探针装置包括一导板组合120和多个探针130,其中每一探针130的一端与载板中介层110上的一接触垫51’电性连接并且探针130的另一端穿过导板组合120,而电性接触垂直式探针卡100的外的一待测组件50的相对应的接触垫51。更明确地说,导板组合120包括一上导板(upper die)121和一下导板(lower die)123,其中上导板121形成有多个垂直贯通的上开孔122,以及下导板123形成有多个垂直贯通的下开孔124。所述多个上开孔122与所述多个下开孔124对应设置,使得每一探针130可垂直地贯穿通过对应的其中的一上开孔122和其中的一下开孔124。此外,导板组合 120还包括多个间隔组件129,通过所述多个间隔组件129固定上导板121与下导板123,并且将上导板121下导板123保持在相距一纵向距离,而在导板组合120 的内部形成一布针空间。因此,当垂直式探针卡100朝测试组件50电性接触接触垫51时,所述多个探针130会通过自身的弹性变形来吸收测试时的反向应力。也就是说,导板组合120的布针空间作为所述多个探针130的弹性变形空间。
然而,在现有的垂直式探针卡100中,其探针130的植针较不便利,且当探针130的数量极多时,上导板121的每一上开孔122不易对准每一探针130,造成盖头不易,而使每一探针130不易垂直地贯穿通过对应的其中的一上开孔122。在本说明书中,盖头定义为上导板121的每一上开孔122对准每一探针130后,上导板121向下移动以盖住每一探针130。此外,所述多个探针130在导板组合 120的布针空间弹性变形时,相邻的两探针容易因电性接触而导致垂直式探针卡100短路。因此,在现有的垂直式探针卡100中,必须将所述多个探针130进行绝缘涂布处理或将所述多个探针130加工为具有特殊的构型,进而提高制造过程的难度以及增加生产成本。
中国台湾公开第201636622号发明专利揭示一种利用微机电(microelectromechanical system,MEMS)技术制作的具有各垂直探针的探针卡,其载板中介层(interposer)需要极佳的共平面要求,造成载板中介层制造过程的控制难度和成品良率问题。另外,因其要创造纵向力转横向力的行程空间,故已先将上导板位移,导致植针时无法很垂直的***,需人工以手感的方式植针,相对探针的耗损严重,且植针工时会变长。
有鉴于此,有必要提供一种改良的垂直式探针卡,以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本揭示的一种目的在于提供一种垂直式探针卡,其探针具有弹性弯折结构,因此易于植针,可有效地简易制造过程以及降低生产成本。
本揭示的另一种目的在于提供一种垂直式探针卡,其探针在导板组合的内部形成至少一弯曲区段,因此易于植针,可有效地简易制造过程以及降低生产成本。
为达成上述目的,本揭示提供一种垂直式探针卡的探针装置包括一导板组合以及至少一探针。导板组合包括一上导板、一下导板以及至少一中间导板。上导板具有至少一垂直贯通的上开孔。下导板,具有至少一垂直贯通的下开孔,且至少一下开孔与至少一上开孔对应设置。至少一中间导板位在上导板与下导板之间,具有至少一垂直贯通的中间开孔。至少一探针插设在导板组合且通过至少一上开孔、至少一中间开孔、和至少一下开孔,用以电性接触一待测组件的一接触垫。其中至少一探针具有至少一弹性弯折结构连接至少一探针的两端,至少一弹性弯折结构设置在上导板上且对应至少一上开孔。
于本揭示其中的一实施例中,至少一弹性弯折结构具有一止挡部,止挡部横向设置于上导板上,上开孔具有一第一孔径,且止挡部的边长大于第一孔径。
于本揭示其中的一实施例中,至少一探针的两端的中心线彼此相距一距离。
于本揭示其中的一实施例中,至少一探针的两端的中心线彼此重迭。
于本揭示其中的一实施例中,至少一上开孔和至少一下开孔的中心线为一第一对齐线,至少一中间开孔具有一中心线,所述中心线位置与所述第一对齐线位置相距一横向距离。
于本揭示其中的一实施例中,中心线的位置相对第一对齐线的位置向侧边偏移横向距离,并且至少一探针在导板组合的内部形成至少一弯曲区段。
于本揭示其中的一实施例中,上开孔具有一第一孔径,下开孔具有一第二孔径,中间开孔具有一第三孔径,第三孔径大于第一孔径和第二孔径。
于本揭示其中的一实施例中,至少一上开孔、至少一下开孔、和至少一中间开孔内仅允许布置单一个探针。
于本揭示其中的一实施例中,导板组合还包括多个间隔组件,设置在上导板与至少一中间导板之间以及至少一中间导板与下导板之间,用于固定上导板与至少一中间导板以及至少一中间导板与下导板,并分别将上导板、至少一中间导板和下导板两两之间保持相距一纵向距离,且在导板组合的内部形成一布针空间。
于本揭示其中的一实施例中,更包括一保护薄膜设置于上导板上且具有至少一垂直贯通的保护开孔,且至少一保护开孔与上导板的至少一上开孔对应设置。
于本揭示其中的一实施例中,至少一探针的截面的外廓包括圆形或多边形。
于本揭示其中的一实施例中,多边形为三角形或六角形。
于本揭示其中的一实施例中,多边形为具有圆角的多边形。
于本揭示其中的一实施例中,至少一上开孔和至少一下开孔的中心线为一第一对齐线,至少一第一中间开孔具有一第一中心线,至少一第二中间开孔具有一第二中心线,第一中心线的位置与第一对齐线的位置相距一第一横向距离。
于本揭示其中的一实施例中,第一中心线位置相对第一对齐线位置向侧边偏移一第一横向距离,使得当至少一探针电性接触接触垫时,至少一探针受压进而在导板组合的内部形成至少一弯曲区段。
于本揭示其中的一实施例中,导板组合包括一第一中间导板和一第二中间导板,第一中间导板位在上导板和第二中间导板之间,以及第二中间导板位在第一中间导板与下导板之间,并且第一中间导板具有至少一垂直贯通的第一中间开孔,以及第二中间导板具有至少一垂直贯通的第二中间开孔,其中至少一探针贯穿通过至少一上开孔、至少一第一中间开孔、至少一第二中间开孔、和至少一下开孔以电性接触待测组件的接触垫。
于本揭示其中的一实施例中,第一中心线的位置与第二中心线的位置两者之间相距一距离。
于本揭示其中的一实施例中,第一中心线的位置相对第一对齐线的位置向侧边偏移一第一横向距离,以及第二中心线的位置相对第一对齐线的位置向另一侧边偏移一第二横向距离,使得当至少一探针电性接触接触垫时,至少一探针受压而在导板组合的内部形成多个弯曲区段。
于本揭示其中的一实施例中,第一中心线的位置和第二中心线的位置分别相对第一对齐线位置向侧边偏移一第一横向距离和一第二横向距离,使得当至少一探针电性接触接触垫时,至少一探针受压而在导板组合的内部形成至少一弯曲区段。
由于本揭示的实施例中的垂直式探针卡通过探针设置弹性弯折结构而改变探针的针型,弹性弯折结构用以提供纵向力转横向力的行程空间,可避免盖头的问题,易于植针,可有效地简易制造过程以及降低生产成本。
附图说明
图1显示根据现有垂直式探针卡的示意图;
图2显示根据本揭示的第一实施例的垂直式探针卡的结构示意图;
图3显示根据图2的垂直式探针卡在布置探针时的结构示意图;
图4A显示根据图2的探针沿着A-A’剖面线的截面示意图;
图4B显示根据图2的探针沿着A-A’剖面线的截面示意图;
图4C显示根据图2的探针沿着A-A’剖面线的截面示意图;
图4D显示根据图2的探针沿着A-A’剖面线的截面示意图;
图5A显示根据本揭示的一实施例的探针的结构示意图;
图5B显示根据本揭示的一实施例的探针的结构示意图;
图5C显示根据本揭示的一实施例的探针的结构示意图;
图5D显示根据本揭示的一实施例的探针的结构示意图;
图5E显示根据本揭示的一实施例的探针的结构示意图;
图5F显示根据本揭示的一实施例的探针的结构示意图;
图6显示根据本揭示的第二实施例的垂直式探针卡的结构示意图;以及
图7显示根据本揭示的第三实施例的垂直式探针卡的结构示意图。
具体实施方式
为了让本揭示的上述及其他目的、特征、优点能更明显易懂,下文将特举本揭示优选实施例,并配合所附图式,作详细说明如下。再者,本揭示所提到的方向用语,例如上、下、顶、底、前、后、左、右、内、外、侧层、周围、中央、水平、横向、垂直、纵向、轴向、径向、最上层或最下层等,仅是参考附加图式的方向。因此,使用的方向用语是用以说明及理解本揭示,而非用以限制本揭示。
请参照图2,其显示一种根据本揭示的第一较佳实施例的垂直式探针卡200 的结构示意图。垂直式探针卡200包括一载板中介层210(interposer)和一探针装置。探针装置包括一导板组合220和多个探针230,其中每一探针230的一端与载板中介层210上的一接触垫51’(例如金属焊垫、金属凸块、锡球)电性连接并且探针230的另一端穿过导板组合220,进而电性接触垂直式探针卡200 的外的一待测组件50的相对应的接触垫51。在使用上,通过将垂直式探针卡200 的所述多个探针230电性接触待测组件50(例如芯片)的对应的接触垫51(例如金属焊垫、金属凸块、锡球…等),并将所述多个探针230垂直地电性接触接触垫51,再经垂直式探针卡200的载板中介层210将电气讯号连接到测试机 (tester),使测试机传送测试讯号到待测组件50或接收来自待测组件50的输出讯号,进而达到量测待测组件50的电气特性的功效,并且使用者可进一步根据量测的结果将不良待测组件剔除,以进行后续的处理。
如图2所示,导板组合220包括一上导板(upper die)221、一中间导板 (middledie)225和一下导板(lower die)223,其中上导板221形成有多个垂直贯通的上开孔222,中间导板225形成有多个垂直贯通的中间开孔226,以及下导板223形成有多个垂直贯通的下开孔224。所述多个上开孔222、所述多个中间开孔226、和所述多个下开孔224皆为对应设置,使得每一探针230贯穿通过对应的其中的一上开孔222、其中的一中间开孔226和其中的一下开孔224,进而电性接触一待测组件50的相对应的接触垫51。
如图2所示,每一探针230具有一弹性弯折结构F连接每一探针230探针的两端,每一探针230的弹性弯折结构F设置在上导板221上且对应其中的一上开孔 222。
每一弹性弯折结构F具有一止挡部F1,止挡部F1横向设置于上导板221上,上开孔222具有一第一孔径R1,且止挡部F1的边长大于第一孔径R1。
如图2所示,上开孔222和下开孔224的中心线为一第一对齐线C1,中间开孔226具有一中心线C2,第一对齐线C1的位置相对中心线C2的位置向侧边偏移一横向距离L1,并且中间开孔226的侧壁与探针230抵靠,使得探针230受中间开孔226的侧壁的推挤进而在导板组合220的内部形成至少一弯曲区段S。应当注意的是,每一上开孔222、每一下开孔224、和每一中间开孔226内仅允许布置单一个探针。也就是说,在每一开孔内不会同时存在一个以上的探针,进而避免探针之间互相电性接触。
如图2所示,导板组合220还包括多个间隔组件229。通过所述多个间隔组件229固定上导板221与中间导板225以及固定中间导板225与下导板223,并且将上导板221与中间导板225保持在相距一纵向距离d1以及同样将中间导板225 与下导板223保持在相距一纵向距离d2,进而在导板组合220的内部形成一布针空间。
如图2所示,于本揭示其中的一较佳实施例中,垂直式探针卡200还包括一保护薄膜250。保护薄膜250设置于上导板221上且具有至少一垂直贯通的保护开孔251,且至少一保护开孔251与上导板221的至少一上开孔222对应设置。通过保护薄膜250的设置,可避免因人为操作不当,导致下导板223受损或碎裂。
请参照图3,其显示图2的垂直式探针卡200在布置探针230时的结构示意图。在布置探针230时,中间导板225朝X方向移动,使得所述多个上开孔222、中间开孔226、和下开孔224的同一侧边互相对齐。因此,每一探针230可顺利地垂直贯穿通过对应的其中的一上开孔222、其中的一中间开孔226和其中的一下开孔224。同理,当所述多个探针230布置完成后,中间导板225朝反方向(即,与X方向相反的方向)移动,以使得探针230受中间开孔226的侧壁的推挤进而在导板组合220的内部形成弯曲区段S。
当量测时,先将垂直式探针卡200的所述多个探针230电性接触接触垫51,的后将垂直式探针卡200朝测试组件50垂直地电性接触接触垫51,所述多个探针230受压后会通过自身的弹性变形来吸收受压时的反向应力。也就是说,导板组合220的布针空间作为所述多个探针230的弹性变形空间。如图2和图3所示,上开孔222具有一第一孔径R1,下开孔224具有一第二孔径R2,中间开孔226 具有一第三孔径R3,由于第三孔径R3大于第一孔径R1以及第二孔径R2。因此,所述多个探针230受压后所述多个探针230的上下两端会分别受到孔径较小的所述多个上开孔222和所述多个下开孔224限制而不会产生较大的变形偏移,并且所述多个探针230的中央的弯曲区段S会沿着所述多个中间开孔226的开孔延伸方向进一步产生更大的弯曲,进而使得向导板组合220内部微缩的所述多个探针230皆朝向预期的方向有规律的弯曲,进而避免两两相邻的探针230互相电性接触而造成所述垂直式探针卡200短路。应当注意的是,在所述多个探针230 的弯曲区段S中,所述多个探针230可呈现弧形的弯曲或者是有角度的弯折,且弯折或弯曲角度介于0至180度之间。在本揭示实施例中,通过将垂直式探针卡 200设计成探针230可直上直下的植针方式,并透过植针后位移来提供纵向力转横向力的行程空间,可避免盖头问题及非直上直下的植针的困难。
此外,本揭示实施例的垂直式探针卡200,还可适当设计间隔组件229的厚度及调整下导板223的位移量,取得适当的设计值,以使探针230提供足够接触力,而使探针230的一端与载板中介层210上的接触垫51’之间的接触良好(接触点电阻值低),并使探针230的另一端与待测组件50上的接触垫51之间的接触良好(接触点电阻值低),而可降低对载板中介层210及待测组件50的平面要求。
请参照第图4A至图4D,其分别显示图2的探针230沿着A-A’剖面线的截面示意图。由于本揭示实施例的垂直式探针卡200的导板组合220中进一步设置有中间导板225,使得插装在导板组合220内的所有探针230能有效地被区隔分开。因此,在本揭示实施例的垂直式探针卡200中,所述多个探针230不须进行绝缘涂布的步骤,也不需要通过二次加工形成特殊的构型,故可有效的简化生产步骤以及降低生产成本。也就是说,如图4A至4D所示,在本揭示实施例中所述多个探针230可采用加工难度最低方法形成最基本的几何构型,例如所述多个探针230的截面的外廓可为圆形(如图4A所示)或各种多边形(如图4B所示的三角形、如图4C所示的具有呈R角(亦即圆角,radius)的多边形,此R角的半径约大于等于1微米(um)及小于等于20微米。如图4D所示的六角形)。同理,在本揭示的其他较佳实施例中,垂直式探针卡的探针同样可采用如同上述的加工难度最低方法形成最基本的几何构型,进而降低生产成本。
请参照图2及第图5A至图5F,其中图5A至图5F分别显示本揭示一实施例的探针的结构示意图。探针230的结构例如图5A所示,其弹性弯折结构F呈现弧形的弯曲,弹性弯折结构F连接探针230的两端,且探针230的两端的中心线彼此不重迭而相距一距离。探针230的结构例如图5B所示,其弹性弯折结构F呈现弧形的弯曲且具有一止挡部F1,止挡部F1横向设置于上导板221上,且止挡部F1 的边长大于第一孔径R1,弹性弯折结构F连接探针230的两端,且探针230的两端的中心线彼此不重迭而相距一距离。探针230的结构例如图5C所示,其弹性弯折结构F呈现类似「C」字型的弯曲且具有一止挡部F1,止挡部F1横向设置于上导板221上,且止挡部F1的边长大于第一孔径R1,弹性弯折结构F连接探针230 的两端,且探针230的两端的中心线彼此重迭而呈一直线。探针230的结构例如图5D所示,其弹性弯折结构F呈现类似「U」字型的弯曲且具有一止挡部F1,止挡部F1横向设置于上导板221上,且止挡部F1的边长大于第一孔径R1,弹性弯折结构F连接探针230的两端,且探针230的两端的中心线彼此重迭而呈一直线。探针230的结构例如图5C所示,其弹性弯折结构F呈现类似「V」字型的弯折且具有一止挡部F1,止挡部F1横向设置于上导板221上,且止挡部F1的边长大于第一孔径R1,弹性弯折结构F连接探针230的两端,且探针230的两端的中心线彼此重迭而呈一直线。探针230的结构例如图5C所示,其弹性弯折结构F呈现类似字型的弯曲且具有一止挡部F1,止挡部F1横向设置于上导板221上,且止挡部F1的边长大于第一孔径R1,弹性弯折结构F连接探针230的两端,且探针230 的两端的中心线彼此重迭而呈一直线。通过一些实施例的弹性弯折结构F提供不同及可弹性弯折的特征,皆可用来提供与半导体测试转接口板的接触垫衔接行程缓冲用。
本揭示实施例的垂直式探针卡200,通过探针230设置弹性弯折结构F而改变探针230的针型,弹性弯折结构F用以提供纵向力转横向力的行程空间,可避免盖头的问题,易于植针,可有效地简化制造过程以及降低生产成本。此外,由于弹性弯折结构F用以提供纵向力转横向力的行程空间,因此探针230的一端与载板中介层210上的一接触垫51’接触时,通过弹性弯折结构F提供弹性、产生压缩的行程及缓冲,可降低载板中介层210制造过程的控制难度及成品良率提升,亦可降低对载板中介层210的共平面要求。在本揭示实施例的垂直式探针卡200,可以微机电(microelectromechanical system,MEMS)技术制作,例如以2DMEMS的加工方式制作而成。
由于本实施例的垂直式探针卡200具有双向的弹性结构,即弹性弯折结构F 及弯曲区段S,可提供双向行程。由于垂直式探针卡200可提供探针230的两端的接触行程,降低因接触不良,例如接触电阻升高,导致烧针或测试开路的问题。
请参照图6,其显示一种根据本揭示的第二较佳实施例的垂直式探针卡300 在量测时的作动示意图。所述垂直式探针卡300包括一载板中介层310和一探针装置。所述探针装置包括一导板组合320和多个探针330,其中每一探针330的一端与所述载板中介层310上的一接触垫51’(例如金属焊垫、金属凸块、锡球)电性连接并且所述探针330的另一端穿过所述导板组合320,进而电性接触所述垂直式探针卡300的外的一待测组件50的相对应的接触垫51电性连接。在使用上,通过将所述垂直式探针卡300的所述多个探针330电性接触所述待测组件50(例如芯片)的对应的接触垫51(例如金属焊垫、金属凸块、锡球…等),并将所述多个探针330垂直地电性接触所述接触垫51,再经所述垂直式探针卡 300的所述载板中介层310将电气讯号连接到测试机,使测试机传送测试讯号到所述待测组件50或接收来自所述待测组件50的输出讯号,进而达到量测所述待测组件50的电气特性的功效,并且使用者可进一步根据量测的结果将不良待测组件剔除,以进行后续的处理。
如图6所示,所述导板组合320包括一上导板321、一第一中间导板325、一第二中间导板327和一下导板323,其中所述上导板321形成有多个垂直贯通的上开孔322,所述第一中间导板325形成有多个垂直贯通的第一中间开孔326,所述第二中间导板327形成有多个垂直贯通的第二中间开孔328,以及所述下导板323形成有多个垂直贯通的下开孔324。所述多个上开孔322、所述多个第一中间开孔326、所述多个第二中间开孔328、和所述多个下开孔324皆为对应设置,使得每一所述探针330可贯穿通过对应的其中的一所述上开孔322、其中的一所述第一中间开孔326、其中的一所述第二中间开孔328和其中的一所述下开孔324,进而电性接触一待测组件50的相对应的接触垫51。应当注意的是,每一所述上开孔322、每一所述下开孔324、每一所述第一中间开孔326、和每一所述第二中间开孔328内仅允许布置单一个探针330。也就是说,在每一开孔内不会同时存在一个以上的探针330,进而避免探针330之间互相电性接触。
如图6所示,上开孔322和下开孔324的中心线为一第一对齐线C3,第一中间开孔326具有一第一中心线C4,第二中间开孔328具有一第二中心线C5,每一所述第一中间开孔326的第一中心线C4位置相对对应的所述上开孔322和所述下开孔324的第一对齐线C3位置向右侧边偏移一第一横向距离L2,以及每一所述第二中间开孔328的第二中心线C5位置相对对应的所述上开孔322和所述下开孔324的第一对齐线C3位置向左侧边偏移一第二横向距离L3,以及每一所述第一中间开孔326的第一中心线C4位置与每一所述第二中间开孔328的第二中心线C5位置两者之间亦相距一距离(即,第一距离L2与第二距离L3的合),使得所述探针330受所述第一中间开孔326和所述第二中间开孔328的所述侧壁的推挤进而在所述导板组合320的内部形成多个弯曲区段S。举例来说,呈现类似「Z」字型的多个弯曲区段S。也就是说,通过将所述多个对应的开孔之间设置为错位设计,使得所述探针330在具有较大伸缩行程的同时,还可避免两两相邻的探针330互相电性接触。应当注意的是,在所述多个探针330的弯曲区段S中,所述多个探针330可呈现弧形的弯曲或者是有角度的弯折,且弯折或弯曲角度介于0至180度之间。在本揭示实施例中,通过将垂直式探针卡300设计成探针 330可直上直下的植针方式,并透过植针后位移来提供纵向力转横向力的行程空间,可避免盖头问题及非直上直下的植针的困难。
此外,本揭示实施例的垂直式探针卡300,还可适当设计间隔组件2329的厚度及调整下导板323的位移量,取得适当的设计值,以使探针330提供足够接触力,而使探针330的一端与载板中介层310上的接触垫51’之间的接触良好 (接触点电阻值低),并使探针330的另一端与待测组件50上的接触垫51之间的接触良好(接触点电阻值低),而可降低对载板中介层310及待测组件50的平面要求。
如图6所示,所述导板组合320还包括多个间隔组件329。通过所述多个间隔组件329固定所述上导板321与所述第一中间导板325、固定所述第一中间导板325与所述第二中间导板327以及固定所述第二中间导板327与所述下导板 323,并且将所述上导板321与所述第一中间导板325保持在相距一纵向距离d3、将所述第一中间导板325与所述第二中间导板327保持在相距一纵向距离d4以及将所述第二中间导板327与所述下导板323保持在相距一纵向距离d5,进而在所述导板组合320的内部形成一布针空间。
如图6所示,于本揭示其中的一较佳实施例中,垂直式探针卡300还包括一保护薄膜350。保护薄膜350设置于上导板321上且具有至少一垂直贯通的保护开孔351,且至少一保护开孔351与上导板321的至少一上开孔322对应设置。通过保护薄膜350的设置,可避免因人为操作不当,导致上导板321受损或碎裂。
当量测时,先将所述垂直式探针卡300的所述多个探针330电性接触所述接触垫51,的后将所述垂直式探针卡300朝所述测试组件50垂直地电性接触所述接触垫51,所述多个探针330受压后会通过自身的弹性变形来吸收受压时的反向应力。也就是说,所述导板组合320的所述布针空间作为所述多个探针330的弹性变形空间。应当注意的是,由于所述第一中间导板325和所述第二中间导板327的所述多个第一中间开孔326和所述多个第二中间开孔328的孔径大于所述上导板321的所述多个上开孔322的孔径以及大于所述下导板323的所述多个下开孔324的孔径,因此当所述多个探针330电性接触所述接触垫51并且所述多个探针330受压时,所述多个探针330的上下两端会分别受到孔径较小的所述多个上开孔322和所述多个下开孔324限制而不会产生较大的变形偏移,并且所述多个探针330的弯曲区段S会沿着所述多个第一中间开孔326和所述多个第二中间开孔328的开孔延伸方向弯曲,进而使得向所述导板组合320内部微缩的所述多个探针330皆朝向预期的方向有规律的弯曲,进而避免两两相邻的探针330互相电性接触而造成所述垂直式探针卡300短路。
本揭示实施例的垂直式探针卡300,通过探针330设置弹性弯折结构F而改变探针330的针型,弹性弯折结构F用以提供纵向力转横向力的行程空间,可避免盖头的问题,易于植针,可有效地简易制造过程以及降低生产成本。此外,由于弹性弯折结构F用以提供纵向力转横向力的行程空间,因此探针330的一端与载板中介层310上的一接触垫51’接触时,通过弹性弯折结构F提供弹性、产生压缩的行程及缓冲,可降低载板中介层310(interposer)制造过程的控制难度及成品良率提升,亦可降低对载板中介层310(interposer)的共平面要求。在本揭示实施例的垂直式探针卡300,可以微机电(microelectromechanicalsystem,MEMS)技术制作,例如以2D MEMS的加工方式制作而成。
由于本实施例的垂直式探针卡300具有双向的弹性结构,即弹性弯折结构F 及弯曲区段S,可提供双向行程。由于垂直式探针卡300可提供探针230的两端的接触行程,降低因接触不良,例如接触电阻升高,导致测试开路或烧针的问题。
请参照图7,其显示一种根据本揭示的第三较佳实施例的垂直式探针卡400 在量测时的作动示意图。所述垂直式探针卡400包括一载板中介层410和一探针装置。所述探针装置包括一导板组合420和多个探针430,其中每一探针430的一端与所述载板中介层410上的一接触垫51’(例如金属焊垫、金属凸块、锡球…等)电性连接并且所述探针430的另一端穿过所述导板组合420,进而电性接触所述垂直式探针卡400的外的一待测组件50的相对应的接触垫51电性连接。在使用上,通过将所述垂直式探针卡400的所述多个探针430电性接触所述待测组件50(例如芯片)的对应的接触垫51(例如金属焊垫、金属凸块、锡球…等),并将所述多个探针430垂直地电性接触所述接触垫51,再经所述垂直式探针卡400的所述载板中介层410将电气讯号连接到测试机,使测试机传送测试讯号到所述待测组件50或接收来自所述待测组件50的输出讯号,进而达到量测所述待测组件50的电气特性的功效,并且使用者可进一步根据量测的结果将不良待测组件剔除,以进行后续的处理。
如图7所示,所述导板组合420包括一上导板421、一第一中间导板425、一第二中间导板427和一下导板423,其中所述上导板421形成有多个垂直贯通的上开孔422,所述第一中间导板425形成有多个垂直贯通的第一中间开孔426,所述第二中间导板427形成有多个垂直贯通的第二中间开孔428,以及所述下导板423形成有多个垂直贯通的下开孔424。所述多个上开孔422、所述多个第一中间开孔426、所述多个第二中间开孔428、和所述多个下开孔424皆为对应设置,使得每一所述探针430可贯穿通过对应的其中的一所述上开孔422、其中的一所述第一中间开孔426、其中的一所述第二中间开孔428和其中的一所述下开孔424,进而电性接触一待测组件50的相对应的接触垫51。应当注意的是,每一所述上开孔422、每一所述下开孔424、每一所述第一中间开孔426、和每一所述第二中间开孔428内仅允许布置单一个探针430。也就是说,在每一开孔内不会同时存在一个以上的探针430,进而避免探针430之间互相电性接触。
如图7所示,上开孔422和下开孔424的中心线为一第一对齐线C6,第一中间开孔426具有一第一中心线C7,第二中间开孔428具有一第二中心线C8,每一所述第一中间开孔426的第一中心线C7位置相对对应的所述上开孔422和所述下开孔424的第一对齐线C6位置向右侧边偏移一较短的第一距离L4,以及每一所述第二中间开孔428的第二中心线C8位置相对对应的所述上开孔422和所述下开孔424的第一对齐线C6位置向右侧边偏移一较长的第二距离L5,以及每一所述第一中间开孔426的第一中心线C7位置与每一所述第二中间开孔428的第二中心线C8位置两者之间亦相距一距离(即,所述第二距离L5与第一距离L4之间的差值),使得所述探针430受所述第一中间开孔426和所述第二中间开孔428 的所述侧壁的推挤进而在所述导板组合420的内部形成一个弯曲区段S。举例来说,呈现类似「ㄑ」字型的弯曲区段S。也就是说,通过将所述多个对应的开孔之间设置为错位设计,使得所述探针430在具有较大伸缩行程的同时,还可避免两两相邻的探针430互相电性接触。应当注意的是,在所述多个探针430的弯曲区段S中,所述多个探针430可呈现弧形的弯曲或者是有角度的弯折,且弯折或弯曲角度介于0至180度之间。在本揭示实施例中,通过将垂直式探针卡400设计成探针430可直上直下的植针方式,并透过植针后位移来提供纵向力转横向力的行程空间,可避免盖头问题及非直上直下的植针的困难。
此外,本揭示实施例的垂直式探针卡400,还可适当设计间隔组件429的厚度及调整下导板423的位移量,取得适当的设计值,以使探针430提供足够接触力,而使探针430的一端与载板中介层410上的接触垫51’之间的接触良好(接触点电阻值低),并使探针430的另一端与待测组件50上的接触垫51之间的接触良好(接触点电阻值低),而可降低对载板中介层410及待测组件50的平面要求。
如图7所示,所述导板组合420还包括多个间隔组件429。通过所述多个间隔组件429固定所述上导板421与所述第一中间导板425、固定所述第一中间导板425与所述第二中间导板427以及固定所述第二中间导板427与所述下导板 423,并且将所述上导板421与所述第一中间导板425保持在相距一纵向距离d6、将所述第一中间导板425与所述第二中间导板427保持在相距一纵向距离d7以及将所述第二中间导板427与所述下导板423保持在相距一纵向距离d8,进而在所述导板组合420的内部形成一布针空间。
如图7所示,于本揭示其中的一较佳实施例中,垂直式探针卡400还包括一保护薄膜450。保护薄膜450设置于上导板421上且具有至少一垂直贯通的保护开孔451,且至少一保护开孔451与上导板421的至少一上开孔422对应设置。通过保护薄膜450的设置,可避免因人为操作不当,导致上导板421受损或碎裂。
当量测时,先将所述垂直式探针卡400的所述多个探针430电性接触所述接触垫51,的后将所述垂直式探针卡400朝所述测试组件50垂直地电性接触所述接触垫51,所述多个探针430受压后会通过自身的弹性变形来吸收受压时的反向应力。也就是说,所述导板组合420的所述布针空间作为所述多个探针430的弹性变形空间。应当注意的是,由于所述第一中间导板425和所述第二中间导板427的所述多个第一中间开孔426和所述多个第二中间开孔428的孔径大于所述上导板421的所述多个上开孔422的孔径以及大于所述下导板423的所述多个下开孔424的孔径,因此当所述多个探针430电性接触所述接触垫51并且所述多个探针430受压时,所述多个探针430的上下两端会分别受到孔径较小的所述多个上开孔422和所述多个下开孔424限制而不会产生较大的变形偏移,并且所述多个探针430的弯曲区段S会沿着所述多个第一中间开孔426和所述多个第二中间开孔428的开孔延伸方向弯曲,进而使得向所述导板组合420内部微缩的所述多个探针430皆朝向预期的方向有规律的弯曲,进而避免两两相邻的探针430互相电性接触而造成所述垂直式探针卡400短路。
本揭示实施例的垂直式探针卡400,通过探针430设置弹性弯折结构F而改变探针430的针型,弹性弯折结构F用以提供纵向力转横向力的行程空间,可避免盖头的问题,易于植针,可有效地简易制造过程以及降低生产成本。此外,由于弹性弯折结构F用以提供纵向力转横向力的行程空间,因此探针430的一端与载板中介层410上的一接触垫51’接触时,通过弹性弯折结构F提供弹性、产生压缩的行程及缓冲,可降低载板中介层410(interposer)制造过程的控制难度及成品良率提升,亦可降低对载板中介层410的共平面要求。在本揭示实施例的垂直式探针卡400,可以微机电(microelectromechanical system,MEMS) 技术制作,例如以2D MEMS的加工方式制作而成。
由于本实施例的垂直式探针卡400具有双向的弹性结构,即弹性弯折结构F 及弯曲区段S,可提供双向行程。由于垂直式探针卡400可提供探针430的两端的接触行程,降低因接触不良,例如接触电阻升高,导致测试开路或烧针的问题。
以上仅是本揭示的优选实施方式,应当指出,对于本领域普通技术人员,在不脱离本揭示原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,所述多个改进和润饰也应视为本揭示的保护范围。
Claims (17)
1.一种垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,包括:
一导板组合,包括:
一上导板,具有至少一垂直贯通的上开孔;
一下导板,具有至少一垂直贯通的下开孔,且所述至少一下开孔与所述至少一上开孔对应设置;以及
至少一中间导板,位在所述上导板与所述下导板之间,具有至少一垂直贯通的中间开孔;以及
至少一探针,插设在所述导板组合,且通过所述至少一上开孔、所述至少一中间开孔、和所述至少一下开孔,用以电性接触一待测组件的一接触垫,其中所述至少一探针具有至少一弹性弯折结构连接所述至少一探针的两端,所述至少一弹性弯折结构设置在所述上导板上且对应所述至少一上开孔。
2.如权利要求1所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,所述至少一弹性弯折结构具有一止挡部,所述止挡部横向设置于所述上导板上,所述上开孔具有一第一孔径,且所述止挡部的边长大于所述第一孔径。
3.如权利要求1所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,所述至少一探针的所述两端的中心线彼此相距一距离。
4.如权利要求1所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,所述至少一探针的所述两端的中心线重迭。
5.如权利要求1所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,所述至少一上开孔和所述至少一下开孔的中心线为一第一对齐线,所述至少一中间开孔具有一中心线,所述中心线的位置与所述第一对齐线的位置相距一横向距离。
6.如权利要求5所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,所述中心线的位置相对所述第一对齐线的位置向侧边偏移所述横向距离,并且所述至少一探针在所述导板组合的内部形成至少一弯曲区段。
7.如权利要求1所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,所述上开孔具有一第一孔径,所述下开孔具有一第二孔径,所述中间开孔具有一第三孔径,所述第三孔径大于所述第一孔径和第二孔径。
8.如权利要求1所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,所述至少一上开孔、所述至少一下开孔、和所述至少一中间开孔内布置单一个探针。
9.如权利要求1所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,所述导板组合还包括多个间隔组件,设置在所述上导板与所述至少一中间导板之间以及所述至少一中间导板与所述下导板之间,用于固定所述上导板与所述至少一中间导板以及所述至少一中间导板与所述下导板,并分别将所述上导板、所述至少一中间导板和所述下导板两两之间保持相距一纵向距离,且在所述导板组合的内部形成一布针空间。
10.如权利要求1所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,更包括一保护薄膜,设置于所述上导板上,具有至少一垂直贯通的保护开孔,且所述至少一保护开孔与所述上导板的所述至少一上开孔对应设置。
11.如权利要求1所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,所述至少一探针的截面的外廓包括圆形或多边形。
12.如权利要求6所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,所述多边形为三角形或六角形。
13.如权利要求6所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,所述多边形为具有圆角的多边形。
14.如权利要求1所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,所述导板组合包括一第一中间导板和一第二中间导板,所述第一中间导板位在所述上导板和所述第二中间导板之间,以及所述第二中间导板位在所述第一中间导板与所述下导板之间,并且所述第一中间导板具有至少一垂直贯通的第一中间开孔,以及所述第二中间导板具有至少一垂直贯通的第二中间开孔,其中所述至少一探针贯穿通过所述至少一上开孔、所述至少一第一中间开孔、所述至少一第二中间开孔、和所述至少一下开孔以电性接触所述待测组件的所述接触垫。
15.如权利要求14所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,所述至少一上开孔和所述至少一下开孔的中心线为一第一对齐线,所述至少一第一中间开孔具有一第一中心线,所述至少一第二中间开孔具有一第二中心线,所述第一中心线的位置与所述第二中心线的位置两者之间相距一横向距离。
16.如权利要求14所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,所述第一中心线的位置相对所述第一对齐线的位置向侧边偏移一第一横向距离,以及所述第二中心线的位置相对所述第一对齐线的位置向另一侧边偏移一第二横向距离,并且所述至少一探针在所述导板组合的内部形成多个弯曲区段。
17.如权利要求14所述的垂直式探针卡的探针装置,其特征在于,所述第一中心线的位置和所述第二中心线的位置分别相对所述第一对齐线的位置向侧边偏移一第一横向距离和一第二横向距离,并且所述至少一探针在所述导板组合的内部形成至少一弯曲区段。
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