CN109752576A - 探针卡装置及其信号传输模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种探针卡装置及其信号传输模块。探针卡装置包括转接板、第一载板、第二载板及多个矩形探针。转接板的第一板面设有多个金属球。第一载板形成有位置沿垂直第一板面的第一方向对应多个金属球的多个第一贯孔。第二载板形成有与多个第一贯孔呈错位设置的多个第二贯孔。每个矩形探针具有位于相反侧的第一接触段与第二接触段。多个第一接触段穿出多个第一贯孔且分别连接多个金属球。在每个矩形探针中，第一接触段设有相对第一接触段呈非对称状的识别部，而第一接触段的至少局部沿着非平行于第一方向的第二方向连接对应的金属球。借此，第一接触段与金属球间的接触面积能被有效地增加，从而强化矩形探针与转接板间的结合力。

Description

探针卡装置及其信号传输模块

技术领域

本发明涉及一种探针卡，尤其涉及一种探针卡装置及其信号传输模块。

背景技术

半导体芯片进行测试时，测试设备是通过一探针卡装置而与待测物电性连接，并借由信号传输及信号分析，以获得待测物的测试结果。现有的探针卡装置设有对应待测物的电性接点而排列的多个探针，以借由上述多个探针同时点接触待测物的相对应电性接点。

更详细地说，现有探针卡装置的探针类型包含有圆形探针与矩形探针，上述矩形探针的外型可依据设计者需求而成形。所述矩形探针在插设且固定于探针座后，须与信号转接板组合，以利用信号转接板的布线将量测到的信号传输至测试机台。

然而，一般矩形探针的针尾与信号转接板的电性接点(如：金属锡球或金属铜球)的接触效果不佳，常常会有结合力不佳、接触电阻过大及信号传输出现噪声等问题发生。再者，所述矩形探针在探针座中的方位(如：弯曲的方向或卡榫的固定位置)也不容易辨识，从而降低了探针卡装置的制造效率与质量。

于是，本发明人认为上述缺陷可改善，乃特潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。

发明内容

本发明实施例在于提供一种探针卡装置及其信号传输模块，能有效地改善现有探针卡装置所可能产生的缺陷。

本发明实施例公开一种探针卡装置，包括一转接板、一第一载板、一第二载板以及多个矩形探针。转接板具有位于相反侧的一第一板面与一第二板面，并且所述转接板在所述第一板面上设置有多个金属球；第一载板形成有多个第一贯孔，并且多个所述第一贯孔的位置沿垂直所述第一板面的一第一方向而对应于多个所述金属球；第二载板形成有多个第二贯孔，并且多个所述第二贯孔分别与多个所述第一贯孔呈错位设置；多个矩形探针安装于所述第一载板与所述第二载板，每个所述矩形探针具有位于相反侧的一第一接触段与一第二接触段；其中，多个所述矩形探针的所述第一接触段分别穿出所述第一载板的多个所述第一贯孔并且分别连接于多个所述金属球，而多个所述矩形探针的所述第二接触段分别穿出所述第二载板的多个所述第二贯孔并且用以接触一待测晶圆；其中，在每个所述矩形探针中，所述第一接触段设有一识别部，并且所述识别部相对于所述第一接触段呈非对称状，而所述第一接触段的至少局部沿着非平行于所述第一方向的一第二方向连接于相对应的所述金属球。

优选地，于每个所述矩形探针中，所述矩形探针具有位于所述第一接触段与所述第二接触段间的一中间段以及自所述中间段延伸的一卡榫部，所述中间段位于所述第一载板与所述第二载板间；其中，每个所述矩形探针的所述卡榫部与所述识别部的相对位置皆相同。

优选地，于每个所述矩形探针中，所述识别部包含有一斜面，所述斜面的一法线向量平行于所述第二方向，并且所述斜面沿着所述第二方向而连接于相对应的所述金属球。

优选地，于每个所述矩形探针中，所述第一接触段的末端部位定义为一接触部，所述接触部插设于相对应的所述金属球内，并且所述接触部的至少局部沿着所述第二方向连接于相对应的所述金属球。

优选地，于每个所述矩形探针中，所述识别部位于所述接触部上。

优选地，于每个所述矩形探针中，所述接触部的长度至少为所述第一接触段的长度的25％，或者所述接触部的长度至少为相对应所述金属球的高度的25％。

优选地，于每个所述矩形探针中，所述接触部镀设有一金属镀层，并且所述金属镀层的材质相同于相对应所述金属球的材质。

本发明实施例另公开一种探针卡装置的信号传输模块，包括一转接板和多个矩形探针。转接板具有位于相反侧的一第一板面与一第二板面，并且所述转接板在所述第一板面上设置有多个金属球，所述转接板定义有垂直所述第一板面的一第一方向；多个矩形探针各具有位于相反侧的一第一接触段与一第二接触段；其中，多个所述矩形探针的所述第一接触段分别连接于多个所述金属球；其中，在每个所述矩形探针中，所述第一接触段设有一识别部，并且所述识别部相对于所述第一接触段呈非对称状，而所述第一接触段的至少局部沿着非平行于所述第一方向的一第二方向连接于相对应的所述金属球。

优选地，于每个所述矩形探针中，所述矩形探针具有位于所述第一接触段与所述第二接触段间的一中间段以及自所述中间段延伸的一卡榫部；其中，每个所述矩形探针的所述卡榫部与所述识别部的相对位置皆相同。

优选地，于每个所述矩形探针中，所述第一接触段的末端部位定义为一接触部，所述接触部插设于相对应的所述金属球内，并且所述接触部的至少局部沿着所述第二方向连接于相对应的所述金属球，所述接触部的长度至少为所述第一接触段的长度的25％，或者所述接触部的长度至少为相对应所述金属球的高度的25％。

综上所述，本发明实施例的探针卡装置及其信号传输模块，能通过所述第一接触段的至少局部沿着非平行于上述第一方向的一第二方向连接于相对应的金属球，而使得所述第一接触段与金属球之间的接触面积被有效地增加，从而有效地强化矩形探针与转接板之间的结合力，有效地降低矩形探针与转接板之间的接触电阻，有效地提升信号传输的可靠度。

再者，本发明实施例所公开的探针卡装置及其信号传输模块，能通过所述第一接触段设有一识别部且所述识别部相对于第一接触段呈非对称状的结构设计，而使得所述矩形探针在穿设于探针座后，能通过所述识别部辨识每个矩形探针与其它矩形探针的作动方位是否一致，从而大幅提升所述探针卡装置的制造效率与质量。

为能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与附图仅用来说明本发明，而非对本发明的保护范围作任何的限制。

附图说明

图1为本发明实施例探针卡装置的立体示意图。

图2为图1沿Ⅱ-Ⅱ剖线的剖视示意图。

图3为本发明实施例矩形探针中的识别部与接触部为彼此分离构造的剖视示意图。

图4为本发明实施例矩形探针中的接触部呈凹槽状的剖视示意图。

图5为本发明实施例矩形探针中的接触部呈凸块状的剖视示意图。

图6为本发明实施例矩形探针中的接触部长度相对于接触段的长度或金属球的高度具有较佳比例范围的剖视示意图。

图7为本发明实施例矩形探针中的接触部镀设金属镀层的剖视示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图7，为本发明的实施例，需先说明的是，本实施例对应附图所提及的相关数量与外型，仅用来具体地说明本发明的实施方式，以便于了解本发明的内容，而非用来局限本发明的保护范围。

如图1，本实施例公开一种探针卡装置100，包括一转接板1、一探针座2、及多个矩形探针3。其中，探针座2包含有一第一载板21(upper die)与一第二载板22(lower die)，第一载板21与第二载板22彼此呈间隔地设置，多个矩形探针3的两端分别穿过第一载板21与第二载板22，并且多个矩形探针3的穿出于第一载板21的一端是分别电性连接于转接板1。此外，探针座2也可以在第一载板21与第二载板22间设置有一间隔板(图中未示出)，但本发明不受限于此。

需先说明的是，为了便于理解本实施例，所以附图仅呈现探针卡装置100的局部构造(如：单个矩形探针3及其相对应的转接板1与探针座2部位)，以便于清楚地呈现探针卡装置100的各个组件构造与连接关系。以下将分别说明本实施例探针卡装置100的各个组件构造及其连接关系。

如图1及图2，转接板1在本实施例中为一信号转接板(Signal Transfer Board，STB)。转接板1具有位于相反侧的一第一板面11与一第二板面12，其中，转接板1的第一板面11可用以电性连接于多个矩形探针3，转接板1的第二板面12可用以电性连接于一电路板(图未绘示)，并且转接板1可用以任意放大或缩小电路板与多个矩形探针3间的电性接点(图未标号)的对应比例或分布范围，也就是说，电路板与转接板1的多个电性接点的分布范围可大于或小于多个矩形探针3与转接板1的电性接点的分布范围。更详细地说，如图2，转接板1在第一板面11上设置有多个金属球13(如：金属铜球或金属锡球)，并且转接板1的第一板面11是通过多个金属球13而电性连接于多个矩形探针3。较佳地，金属球13大致呈平板凸块状(或半球状)，并且金属球的材料结构由内而外依序为铜(Cu)、镍(Ni)、及金(Au)。更详细地说，金属球13为转接板1的C4层上的一金属垫(Pad)，但本发明不受限于此。

如图2，探针座2的第一载板21形成有多个第一贯孔211，并且多个第一贯孔211的位置大致沿垂直第一板面11的一第一方向D1而分别对应于多个金属球13。第二载板22大致平行于第一载板21，第二载板22形成有多个第二贯孔221，并且多个第二贯孔221大致分别与多个第一贯孔211呈错位设置。其中，每个第一贯孔211具有一第一孔径(图未标号)，而每个第二贯孔221具有不大于第一孔径的一第二孔径(图未标号)。

多个矩形探针3于本实施例中皆为可导电且具有可挠性的直条状构造。每个矩形探针3的横剖面大致呈矩形(包含正方形)，并且每个矩形探针3的材质可以例如是金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、钴(Co)、或其合金，并且矩形探针3的材质较佳是铜、铜合金、镍钴合金、钯镍合金、镍锰合金、镍钨合金、镍磷合金、及钯钴合金的至少其中之一，但本发明的矩形探针3不以上述材质为限。

多个矩形探针3安装于第一载板21与第二载板22，并且大致呈矩阵状排列。每个矩形探针3具有位于相反侧的一第一接触段31与一第二接触段32，以及位于第一接触段31与第二接触段32间的一中间段33。其中，多个矩形探针3的第一接触段31分别穿出第一载板21的多个第一贯孔211、并且分别连接于多个金属球13，而多个矩形探针3的第二接触段32分别穿出第二载板22的多个第二贯孔221、并且用以接触一待测晶圆(图未绘示)。

必须说明的是，本实施例的多个矩形探针3与转接板1虽然是以搭配于探针座2作一说明，但矩形探针3与转接板1的实际应用并不受限于此。举例来说，矩形探针3与转接板1也可以彼此组合成一信号传输模块，并且应用于各种类型的探针卡装置100上。再者，本实施例的矩形探针3虽然是以使用微机电***(MEMS)技术所制造作一说明，但矩形探针3于实际制造时并不受限于此。换句话说，矩形探针3也可以是利用其它的工艺技术所制造。

由于本实施的多个矩形探针3的构造皆大致相同，所以附图及下述说明是以单个矩形探针3为例，但本发明不受限于此。举例来说，在本发明未绘示的实施例中，多个矩形探针3也可以是具有彼此相异的构造。

请继续参阅图2，矩形探针3的第一接触段31设有一识别部311，并且识别部311相对于第一接触段31呈非对称状，而第一接触段31的至少局部沿着非平行于上述第一方向D1的一第二方向D2连接于相对应的金属球13。

借此，探针卡装置100能通过第一接触段31的至少局部沿着非平行于上述第一方向D1的一第二方向D2连接于相对应的金属球13，而使得第一接触段31与金属球13间的接触面积被有效地增加，从而有效地强化矩形探针3与转接板1间的结合力、有效地降低矩形探针3与转接板1间的接触电阻、以及有效地提升信号传输的可靠度。

再者，探针卡装置100能通过第一接触段31设有一识别部311且识别部311相对于第一接触段31呈非对称状的结构设计，而使得矩形探针3在穿设于探针座2后，能借由识别部311辨识每个矩形探针3与其它矩形探针3的作动方位是否一致，从而大幅提升探针卡装置100的制造效率与质量。

进一步地说，矩形探针3具有自中间段33延伸的一卡榫部331，并且卡榫部331可用以抵顶于第一载板21或第二载板22，借此限制矩形探针3相对于探针座2上下作动的空间。其中，矩形探针3的卡榫部331与识别部311的相对位置皆相同。

由于在矩形探针3穿设于探针座2后，矩形探针3的中间段33与卡榫部331会被第一载板21或第二载板22挡住，以至于卡榫部331是否固定在正确的位置上很难被确认，并且中间段33是否朝正确的方向弯曲也很难被确认。

相对于上述缺陷，本发明实施例的探针卡装置100能通过矩形探针3的卡榫部331与识别部311的相对位置皆相同的结构设计，从而使得卡榫部331的固定位置以及中间段33的弯曲方向能通过识别部311的方位而被确认。

必须说明的是，本实施例虽然是以矩形探针3具有自中间段33延伸的卡榫部331作一说明，但本发明不受限于此。举例来说，矩形探针3也可以不具有卡榫部331。

更具体地说，矩形探针3的识别部311包含有一斜面，斜面的一法线向量(图未标号)平行于第二方向D2，并且斜面沿着第二方向D2而连接于相对应的金属球13。在本实施例中，矩形探针3的第一接触段31的末端部位定义为一接触部312，接触部312插设于相对应的金属球13内(插设的方式可以为榫接或相嵌)，并且接触部312的至少局部沿着第二方向D2连接于相对应的金属球13。换句话说，在本实施例中，识别部311是位于接触部312上，但本发明不受限于此。举例来说，识别部311也可以与接触部312是彼此分离的构造，并且识别部311相对于第一接触段31呈非对称状(如图3至图5的凸出于第一接触段31一侧的小凸块)，而接触部312相对于第一接触段31可以呈非对称状(如图3的斜面状)或对称状(如图4的凹槽状或图5的凸块状)。另外，本实施例的识别部311与接触部312的形状可以通过微影结合电镀的方式进行加工，也可以通过雷射的方式进行加工，本发明并不予以限制。

借此，探针卡装置100能通过接触部312插设于相对应的金属球13内(插设的方式可以为榫接或相嵌)，并且接触部312的至少局部沿着第二方向D2连接于相对应的金属球13，使得矩形探针3与转接板1间具有良好的固定效果(不易滑脱)及低的接触电阻，从而提升探针卡装置100的质量与使用寿命。

如图6，在本实施例中，接触部312的长度L1有一较佳的比例范围。更明确地说，接触部312的长度L1至少为第一接触段31的长度L2的25％，或者接触部312的长度L1至少为相对应金属球13的高度H的25％，但本发明不受限于此。

如图7，为了提升矩形探针3的接触部312与转接板1的金属球13间的结合力，接触部312较佳地是镀设有一金属镀层313，并且金属镀层313的材质相同于相对应的金属球13的材质(如：铜或锡)。

[本发明实施例的技术效果]

综上所述，本发明实施例的探针卡装置100及其信号传输模块，能通过所述第一接触段31的至少局部沿着非平行于上述第一方向D1的一第二方向D2连接于相对应的金属球13，而使得所述第一接触段31与金属球13间的接触面积被有效地增加，从而有效地强化矩形探针3与转接板1间的结合力、有效地降低矩形探针3与转接板1间的接触电阻、以及有效地提升信号传输的可靠度。

再者，本发明实施例所公开的探针卡装置100及其信号传输模块，能通过所述第一接触段31设有一识别部311且所述识别部311相对于第一接触段31呈非对称状的结构设计，而使得所述矩形探针3在穿设于探针座2后，能借由所述识别部311辨识每个矩形探针3与其它矩形探针3的作动方位是否一致，从而大幅提升所述探针卡装置100的制造效率与质量。

另外，本发明实施例的探针卡装置100及其信号传输模块，能通过所述矩形探针3的卡榫部331与识别部311的相对位置皆相同的结构设计，从而使得在所述矩形探针3穿设于探针座2后，所述卡榫部331的固定位置以及中间段33的弯曲方向能通过所述识别部311的方位而被确认。

最后，本发明实施例的探针卡装置100及其信号传输模块，能通过所述矩形探针3的接触部312镀设有一金属镀层313，并且所述金属镀层313的材质相同于相对应的金属球13的材质(如：铜或锡)，从而提升所述矩形探针3的接触部312与转接板1的金属球13间的结合力。

以上所述仅为本发明的优选可行实施例，并非用来局限本发明的保护范围，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种探针卡装置，其特征在于，所述探针卡装置包括：

一转接板，具有位于相反侧的一第一板面与一第二板面，并且所述转接板在所述第一板面上设置有多个金属球；

一第一载板，形成有多个第一贯孔，并且多个所述第一贯孔的位置沿垂直所述第一板面的一第一方向而对应于多个所述金属球；

一第二载板，形成有多个第二贯孔，并且多个所述第二贯孔分别与多个所述第一贯孔呈错位设置；以及

多个矩形探针，安装于所述第一载板与所述第二载板，每个所述矩形探针具有位于相反侧的一第一接触段与一第二接触段；其中，多个所述矩形探针的所述第一接触段分别穿出所述第一载板的多个所述第一贯孔并且分别连接于多个所述金属球，而多个所述矩形探针的所述第二接触段分别穿出所述第二载板的多个所述第二贯孔并且用以接触一待测晶圆；

其中，在每个所述矩形探针中，所述第一接触段设有一识别部，并且所述识别部相对于所述第一接触段呈非对称状，而所述第一接触段的至少局部沿着非平行于所述第一方向的一第二方向连接于相对应的所述金属球。

2.根据权利要求1所述的探针卡装置，其特征在于，于每个所述矩形探针中，所述矩形探针具有位于所述第一接触段与所述第二接触段间的一中间段以及自所述中间段延伸的一卡榫部，所述中间段位于所述第一载板与所述第二载板间；其中，每个所述矩形探针的所述卡榫部与所述识别部的相对位置皆相同。

3.根据权利要求2所述的探针卡装置，其特征在于，于每个所述矩形探针中，所述识别部包含有一斜面，所述斜面的一法线向量平行于所述第二方向，并且所述斜面沿着所述第二方向而连接于相对应的所述金属球。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的探针卡装置，其特征在于，于每个所述矩形探针中，所述第一接触段的末端部位定义为一接触部，所述接触部插设于相对应的所述金属球内，并且所述接触部的至少局部沿着所述第二方向连接于相对应的所述金属球。

5.根据权利要求4所述的探针卡装置，其特征在于，于每个所述矩形探针中，所述识别部位于所述接触部上。

6.根据权利要求4所述的探针卡装置，其特征在于，于每个所述矩形探针中，所述接触部的长度至少为所述第一接触段的长度的25％，或者所述接触部的长度至少为相对应所述金属球的高度的25％。

7.根据权利要求4所述的探针卡装置，其特征在于，于每个所述矩形探针中，所述接触部镀设有一金属镀层，并且所述金属镀层的材质相同于相对应所述金属球的材质。

8.一种探针卡装置的信号传输模块，其特征在于，所述探针卡装置的信号传输模块包括：

一转接板，具有位于相反侧的一第一板面与一第二板面，并且所述转接板在所述第一板面上设置有多个金属球，所述转接板定义有垂直所述第一板面的一第一方向；以及

多个矩形探针，各具有位于相反侧的一第一接触段与一第二接触段；其中，多个所述矩形探针的所述第一接触段分别连接于多个所述金属球；

其中，在每个所述矩形探针中，所述第一接触段设有一识别部，并且所述识别部相对于所述第一接触段呈非对称状，而所述第一接触段的至少局部沿着非平行于所述第一方向的一第二方向连接于相对应的所述金属球。

9.根据权利要求8所述的探针卡装置的信号传输模块，其特征在于，于每个所述矩形探针中，所述矩形探针具有位于所述第一接触段与所述第二接触段间的一中间段以及自所述中间段延伸的一卡榫部；其中，每个所述矩形探针的所述卡榫部与所述识别部的相对位置皆相同。

10.根据权利要求8或9所述的探针卡装置的信号传输模块，其特征在于，于每个所述矩形探针中，所述第一接触段的末端部位定义为一接触部，所述接触部插设于相对应的所述金属球内，并且所述接触部的至少局部沿着所述第二方向连接于相对应的所述金属球，所述接触部的长度至少为所述第一接触段的长度的25％，或者所述接触部的长度至少为相对应所述金属球的高度的25％。