CN110068711B - 探针卡装置及矩形探针 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种探针卡装置及一种矩形探针。矩形探针包含金属针体、绝缘膜及绝缘卡榫。金属针体包含连接部、针测部及位于连接部与针测部间的中间段。绝缘膜包覆于整个中间段的外表面。绝缘卡榫呈环形且围绕于至少部分的绝缘膜外，绝缘卡榫的底缘邻近于针测部，绝缘卡榫的长度不大于绝缘膜的长度，并且绝缘卡榫的厚度大于绝缘膜的厚度且为10微米以上。借此，所述矩形探针能够在不影响金属针体的电流传导特性的前提下，有效地提升金属针体的机械强度及提供金属针体较佳的缓冲效果。

Description

探针卡装置及矩形探针
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矩形探针。
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包含有以微机电***(Microelectromechanical Systems，MEMS)技术所制造矩形探针，其外型可依据设计者需求而成型。然而，现有的矩形探针是以单种材料所制成，所以无法兼具较佳的电流传导特性以及较佳的机械强度特性。再者，现有探针卡装置在植针或针测的过程中，常常会有矩形探针与探针座间发生碰撞、摩擦力过大或固定效果不佳的缺陷。
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矩形探针，能有效地改善现有探针卡装置及矩形探针所可能产生的缺陷。
本发明实施例公开一种探针卡装置，其包括一第一导板、一第二导板及多个矩形探针。第一导板形成有多个第一贯孔；第二导板形成有位置分别对应于多个第一贯孔的多个第二贯孔，并且每个所述第二贯孔的孔径小于相对应的所述第一贯孔的孔径；多个矩形探针一端分别穿出多个所述第一贯孔，另一端分别穿出多个所述第二贯孔；其中，每个所述矩形探针包含一金属针体、一绝缘膜及一绝缘卡榫。金属针体包含有一连接部、一针测部及位于所述连接部与所述针测部间的一中间段；其中，所述连接部与所述针测部分别穿出相对应的所述第一贯孔与相对应的所述第二贯孔，并且所述中间段位于所述第一导板与所述第二导板间；绝缘膜包覆于整个所述中间段的外表面；绝缘卡榫呈环形且围绕于至少部分的所述绝缘膜外，所述绝缘卡榫的长度不大于所述绝缘膜的长度，所述绝缘卡榫的厚度大于所述绝缘膜的厚度且为10微米以上；所述绝缘卡榫能穿过相对应的所述第一贯孔，并且所述绝缘卡榫的底缘邻近于所述针测部与相对应的所述第二贯孔；其中，当所述绝缘卡榫正投影于所述第二导板而形成有一环形投影区域时，相对应的所述第二贯孔的边缘是落在所述环形投影区域的内边缘与外边缘间。
优选地，于每个所述矩形探针中，所述中间段包含有相互平行的两个宽侧面以及相互平行的两个窄侧面，并且两个所述宽侧面与两个所述窄侧面各呈平面状。
优选地，于每个所述矩形探针中，所述中间段包含有相互平行的两个宽侧面以及相互平行的两个窄侧面；其中，位于所述绝缘卡榫内的每个所述宽侧面部位与每个所述窄侧面部位，其与所述绝缘卡榫外表面间的最短垂直距离皆相等。
优选地，于每个所述矩形探针中，所述绝缘膜的一横截面与所述绝缘卡榫的一横截面各呈矩形环状，并且所述绝缘膜包含有多个外侧面，而位于所述绝缘卡榫内的所述绝缘膜的每个所述外侧面部位，其与所述绝缘卡榫外表面间的最短垂直距离皆相等。
优选地，于每个所述矩形探针中，所述绝缘卡榫的长度等于所述绝缘膜的长度，并且所述绝缘卡榫围绕在整个所述绝缘膜外。
优选地，所述第一导板的多个所述第一贯孔分别与所述第二导板的多个所述第二贯孔彼此错位设置，并且每个所述矩形探针的所述中间段与所述绝缘膜呈弯曲状；而在相邻的两个所述矩形探针中，两个所述绝缘卡榫彼此间隔设置。
优选地，于每个所述矩形探针中，所述绝缘卡榫顶抵于所述第二导板，并且所述绝缘膜与所述绝缘卡榫为一体成型的构造。
本发明实施例也公开一种矩形探针，其包括一金属针体、一绝缘膜以及一绝缘卡榫。金属针体包含有一连接部、一针测部及位于所述连接部与所述针测部间的一中间段；绝缘膜包覆于整个所述中间段的外表面；绝缘卡榫呈环形且围绕于至少部分的所述绝缘膜外，所述绝缘卡榫的底缘邻近于所述针测部，所述绝缘卡榫的长度不大于所述绝缘膜的长度，并且所述绝缘卡榫的厚度大于所述绝缘膜的厚度且为10微米以上。
优选地，所述中间段包含有相互平行的两个宽侧面以及相互平行的两个窄侧面，两个所述宽侧面与两个所述窄侧面各呈平面状；其中，位于所述绝缘卡榫内的每个所述宽侧面部位与每个所述窄侧面部位，其与所述绝缘卡榫外表面间的最短垂直距离皆相等。
优选地，所述绝缘膜与所述绝缘卡榫为一体成型的构造；所述绝缘卡榫的长度等于所述绝缘膜的长度，并且所述绝缘卡榫围绕在整个所述绝缘膜外。
综上所述，本发明实施例所公开的探针卡装置及矩形探针，能通过金属针体、绝缘膜及缘卡榫的结构设计及彼此的配置关系，从而使得在不影响金属针体的电流传导特性的前提下，能够有效地提升金属针体的机械强度、提供金属针体较佳的缓冲效果、有效降低金属针体与探针座间碰撞的机会及摩擦力及有效提升矩形探针与探针座间的固定效果。
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为本发明实施例的探针卡装置的立体示意图。
图2为图1的分解示意图。
图3A为图1沿剖线ⅢA-ⅢA的剖视示意图。
图3B为图3A的变化类型(一)。
图3C为图3A的变化类型(二)。
图4为本发明实施例的矩形探针的中间段呈弯曲状的示意图。
图5为图2沿剖线V-V的剖视示意图。
图6为本发明实施例的绝缘卡榫正投影于第二导板而形成有环形投影区域的示意图。
图7为本发明实施例的绝缘卡榫正投影于第一导板而形成有环形投影区域的示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图7，其为本发明的实施例，需先说明的是，各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及图2，本实施例公开一种探针卡装置100，包括有一探针座1及穿设于所述探针座1的多个矩形探针2。多个所述矩形探针2的一端是分别抵接于一转接板上的多个电性接点(图未示出)；并且多个所述矩形探针2的另一端能用来测试一待测物(图未示出，如：半导体晶片)。
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，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。以下将分别介绍探针卡装置100的各个组件构造及其连接关系。
请继续参阅图1及图2，所述探针座1包含有一第一导板11(upper die)、一第二导板12(lower die)及夹持于上述第一导板11与第二导板12间的一间隔板(图未示出)。其中，所述第一导板11形成有多个第一贯孔111。所述第二导板12形成有多个第二贯孔121。所述第一导板11大致平行于第二导板12，并且上述多个第二贯孔121的位置分别对应于多个第一贯孔111的位置。再者，每个所述第二贯孔121的孔径小于相对应的第一贯孔111的孔径。
上述多个矩形探针2大致呈矩阵状排列，并且多个矩形探针2的一端是分别穿出多个第一贯孔111，而多个矩形探针2的另一端是分别穿出多个第二贯孔121。也就是说，每个所述矩形探针2是依序地穿设于上述第一导板11的相对应第一贯孔111、间隔板及第二导板12的相对应第二贯孔121。其中，由于所述间隔板与本发明的改良重点的相关性较低，所以下述不详加说明间隔板的构造。
进一步地说，本实施例的矩形探针2虽是以搭配于探针座1(包含：第一导板11、间隔板及第二导板12)作一说明，但所述矩形探针2的实际应用并不以此为限。也就是说，所述矩形探针2也可以单独贩卖或应用于其他构件。再者，由于本实施例的探针卡装置100的多个矩形探针2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2为例，但本发明不以此为限。举例来说，在本发明未示出的实施例中，所述探针卡装置100的多个矩形探针2也可以是具有彼此相异的构造。
所述矩形探针2于本实施例中为可导电且具有可挠性的直条状构造，并且所述矩形探针2的横剖面大致呈矩形(如图5)。具体来说，所述矩形探针2包含有一金属针体21、包覆于所述金属针体21外表面的一绝缘膜22及围绕于所述绝缘膜22外表面的一绝缘卡榫23。其中，所述金属针体21的材质可以例如是金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、钴(Co)或其合金；所述绝缘膜22及绝缘卡榫23的材质可以例如是聚对二甲苯(Poly-p-xylene)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，又称铁氟龙)或环氧树脂(Epoxy)等绝缘材质；但本发明的金属针体21、绝缘膜22及绝缘卡榫23不以上述材质为限。在本实施例中，所述绝缘膜22及绝缘卡榫23较佳地是采用相同的绝缘材质，并且彼此为一体成型的构造；但所述绝缘膜22与绝缘卡榫23也可以是采用不同的绝缘材质，并且彼此非为一体成型的构造，本发明不予以限制。
更具体地说，如图3A，所述金属针体21包含有一连接部211、一针测部212及位于所述连接部211与针测部212间的一中间段213。其中，所述连接部211是穿出相对应的第一贯孔111，所述针测部212是穿出相对应的第二贯孔121，并且所述中间段213是位于第一导板11与第二导板12间。再者，所述连接部211是抵接于上述转接板上的相对应的电性接点(图未示出)，并且所述针测部212能用来测试上述待测物(图未示出，如：半导体晶片)。
进一步地说，所述绝缘膜22是包覆于上述金属针体21的整个中间段213的外表面(如图3A及图5)，以使得金属针体21的中间段213与外界绝缘，并且可以避免相邻的两个矩形探针2发生短路的情况。
再者，所述绝缘卡榫23呈环形(如图5)且围绕于至少部分的绝缘膜22外(如图3A，绝缘卡榫23围绕于绝缘膜22下端的外表面)。所述绝缘卡榫23的长度L23小于绝缘膜22的长度L22。所述绝缘卡榫23的厚度T23大于绝缘膜22的厚度T22且为10微米以上。所述绝缘卡榫23能穿过相对应的第一贯孔111，并且所述绝缘卡榫23的底缘231邻近于针测部212与相对应的第二贯孔121。如图6，当所述绝缘卡榫23正投影于第二导板12而形成有一环形投影区域A时，相对应的所述第二贯孔121的边缘122是落在环形投影区域A的内边缘A1与外边缘A2间。如图7，从另一个角度说，当所述绝缘卡榫23正投影于第一导板11而形成有一环形投影区域A时，所述环形投影区域A的内边缘A1与外边缘A2皆是落在相对应的第一贯孔111的边缘112的内侧。必须说明的是，所述环形投影区域A的内边缘A1与外边缘A2即为呈环形的绝缘卡榫23的内边缘与外边缘投影至第一导板11或第二导板12所产生的图像。
借此，本实施例的探针卡装置100及矩形探针2，能通过金属针体21的中间段213的外表面完整地包覆有绝缘膜22及绝缘膜22的***至少部分地环绕有绝缘卡榫23，从而使得在不影响金属针体21的电流传导特性的前提下，能够有效地提升金属针体21的机械强度。
再者，由于所述绝缘卡榫23的厚度T23是大于绝缘膜22的厚度T22，且为10微米以上(如图3A)，因此所述绝缘卡榫23能够提供金属针体21较佳的缓冲效果，并且有效减少金属针体21与探针座1间的碰撞机会及摩擦力，从而有效提升探针卡装置100及矩形探针2的可靠性。
另外，于所述矩形探针2进行植针的过程中(如：将矩形探针2穿入第一导板11与第二导板12)，所述矩形探针2能通过相对应的第二贯孔121的边缘122落在环形投影区域A的内边缘A1与外边缘A2间(如图6)，从而使得所述矩形探针2的绝缘卡榫23的底缘231能顶抵于第二导板12且不会穿过第二贯孔121而掉落在探针座1外。借此，矩形探针2与探针座1间的固定效果能够被有效地提升，并且金属针体21与探针座1间的摩擦力能被有效地降低。
需说明的是，本实施例虽然是以绝缘卡榫23围绕于至少部分的绝缘膜22外作说明(如图3A)，但本发明不以此为限。举例来说，所述绝缘卡榫23也可以是围绕于整个绝缘膜22外(如图3B)。再者，本实施例虽然是以绝缘卡榫23的长度L23小于绝缘膜22的长度L22作说明(如图3A)，但本发明不以此为限。举例来说，所述绝缘卡榫23的长度L23也可以是等于绝缘膜22的长度L22(如图3B)，只要所述绝缘卡榫23的长度L23不大于绝缘膜22的长度L22，皆符合本发明的精神，而属于本发明保护的范围。另外，虽然本实施例的矩形探针2仅于金属针体21的中间段213的下端设置有一个绝缘卡榫23，但是在本发明的其它实施例中，所述矩形探针也可以依照需求包含有两个以上的绝缘卡榫23(如图3C)。
如图5，在本实施例中，所述金属针体21的中间段213较佳地是包含有相互平行的两个宽侧面214以及相互平行的两个窄侧面215，并且上述两个宽侧面214与两个窄侧面215各呈平面且未形成有任何凹槽或突起。其中，位于所述绝缘卡榫23内的每个宽侧面214部位与每个窄侧面215部位，其与所述绝缘卡榫23外表面间的最短垂直距离D1皆相等，但本发明不以此为限。
更详细地说，所述绝缘膜22的一横截面与绝缘卡榫23的一横截面各呈矩形环状，并且所述绝缘膜22包含有多个外侧面221，而位于所述绝缘卡榫23内的绝缘膜22的每个外侧面221部位，其与所述绝缘卡榫23外表面间的最短垂直距离D2皆相等。
借此，本实施例的探针卡装置100及矩形探针2，能通过上述两个宽侧面214与两个窄侧面215各呈平面、每个宽侧面214部位及每个窄侧面215部位与绝缘卡榫23外表面间的最短垂直距离D1皆相等以及每个外侧面221部位与绝缘卡榫23外表面间的最短垂直距离D2皆相等的结构设计，从而使得所述探针卡装置100在针测的过程中，所述矩形探针2所受到的一针测压力能被均匀地分散在绝缘膜22及绝缘卡榫23中。因此，所述矩形探针2的可靠性及使用寿命能被大幅地提升。
值得一提的是，本实施例虽然是以所述第一导板11的多个第一贯孔111分别正对于第二导板12的多个第二贯孔121作说明(如图3A)，但本发明不以此为限。如图4，在本发明的另一实施例中，所述第一导板11的多个第一贯孔111是分别与第二导板12的多个第二贯孔121彼此呈错位设置，并且每个所述矩形探针2的中间段213与绝缘膜22是呈弯曲状。其中，在相邻的两个所述矩形探针2中，两个所述绝缘卡榫23彼此是呈间隔设置，借此，可以更有效地避免相邻的两个矩形探针2发生碰撞及短路的情况。
[本发明实施例的技术效果]
综上所述，本发明实施例所公开的探针卡装置100及矩形探针2，能通过金属针体21、绝缘膜22及绝缘卡榫23的结构设计及彼此的配置关系，从而使得在不影响金属针体21的电流传导特性的前提下，能够有效地提升金属针体21的机械强度、提供金属针体21较佳的缓冲效果、有效降低金属针体21与探针座1的第一导板11及第二导板12间碰撞的机会及摩擦力及有效提升矩形探针2与探针座1间的固定效果。
另外，于所述矩形探针2进行植针的过程中，所述矩形探针2能通过相对应的第二贯孔121的边缘122落在环形投影区域A的内边缘A1与外边缘A2间，从而使得所述矩形探针2的绝缘卡榫23的底缘231能顶抵于第二导板12且不会穿过第二贯孔121而掉落在探针座1外。
再者，由于本发明实施例的矩形探针2的两个宽侧面214与两个窄侧面各呈平面、每个宽侧面214部位及每个窄侧面215部位与绝缘卡榫23外表面间的最短垂直距离D1皆相等以及每个外侧面221部位与绝缘卡榫23外表面间的最短垂直距离D2皆相等。因此，所述探针卡装置100在针测的过程中，所述矩形探针2所受到的一针测压力能被均匀地分散在绝缘膜22及绝缘卡榫23中，从而使得所述矩形探针2的可靠性及使用寿命能被大幅地提升。
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书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 (6)

1.一种探针卡装置，其特征在于，所述探针卡装置包括：
一第一导板，形成有多个第一贯孔；
一第二导板，形成有位置分别对应于多个第一贯孔的多个第二贯孔，并且每个所述第二贯孔的孔径小于相对应的所述第一贯孔的孔径；以及
多个矩形探针，一端分别穿出多个所述第一贯孔，另一端分别穿出多个所述第二贯孔；其中，每个所述矩形探针包含：
一金属针体，包含有一连接部、一针测部及位于所述连接部与所述针测部间的一中间段；其中，所述连接部与所述针测部分别穿出相对应的所述第一贯孔与相对应的所述第二贯孔，并且所述中间段位于所述第一导板与所述第二导板间；其中，所述中间段包含有相互平行的两个宽侧面以及相互平行的两个窄侧面；
一绝缘膜，包覆于整个所述中间段的外表面；及
一绝缘卡榫，呈环形，所述绝缘膜与所述绝缘卡榫为一体成形的构造，所述绝缘卡榫的长度等于所述绝缘膜的长度，所述绝缘卡榫围绕在整个所述绝缘膜外，所述绝缘卡榫的厚度大于所述绝缘膜的厚度且为10微米以上；所述绝缘卡榫能穿过相对应的所述第一贯孔，并且所述绝缘卡榫的底缘邻近于所述针测部与相对应的所述第二贯孔；其中，当所述绝缘卡榫正投影于所述第二导板而形成有一环形投影区域时，相对应的所述第二贯孔的边缘是落在所述环形投影区域的内边缘与外边缘间；其中，位于所述绝缘卡榫内的每个所述宽侧面部位与每个所述窄侧面部位，其与所述绝缘卡榫外表面间的最短垂直距离皆相等；其中，所述绝缘膜的一横截面与所述绝缘卡榫的一横截面各呈矩形环状，并且所述绝缘膜包含有多个外侧面，而位于所述绝缘卡榫内的所述绝缘膜的每个所述外侧面部位，其与所述绝缘卡榫外表面间的最短垂直距离皆相等。
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，所述中间段包含有相互平行的两个宽侧面以及相互平行的两个窄侧面，并且两个所述宽侧面与两个所述窄侧面各呈平面状。
3.根据权利要求1所述的探针卡装置，其特征在于，所述第一导板的多个所述第一贯孔分别与所述第二导板的多个所述第二贯孔彼此错位设置，并且每个所述矩形探针的所述中间段与所述绝缘膜呈弯曲状；而在相邻的两个所述矩形探针中，两个所述绝缘卡榫彼此间隔设置。
4.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，所述绝缘卡榫顶抵于所述第二导板。
5.一种矩形探针，其特征在于，所述矩形探针包括：
一金属针体，包含有一连接部、一针测部及位于所述连接部与所述针测部间的一中间段；其中，所述中间段包含有相互平行的两个宽侧面以及相互平行的两个窄侧面；
一绝缘膜，包覆于整个所述中间段的外表面；以及
一绝缘卡榫，所述绝缘膜与所述绝缘卡榫为一体成形的构造，所述绝缘卡榫的底缘邻近于所述针测部，所述绝缘卡榫的长度等于所述绝缘膜的长度，所述绝缘卡榫围绕在整个所述绝缘膜外，并且所述绝缘卡榫的厚度大于所述绝缘膜的厚度且为10微米以上；其中，位于所述绝缘卡榫内的每个所述宽侧面部位与每个所述窄侧面部位，其与所述绝缘卡榫外表面间的最短垂直距离皆相等；其中，所述绝缘膜的一横截面与所述绝缘卡榫的一横截面各呈矩形环状，并且所述绝缘膜包含有多个外侧面，而位于所述绝缘卡榫内的所述绝缘膜的每个所述外侧面部位，其与所述绝缘卡榫外表面间的最短垂直距离皆相等。
6.根据权利要求5所述的矩形探针，其特征在于，所述中间段包含有相互平行的两个宽侧面以及相互平行的两个窄侧面，两个所述宽侧面与两个所述窄侧面各呈平面状；其中，位于所述绝缘卡榫内的每个所述宽侧面部位与每个所述窄侧面部位，其与所述绝缘卡榫外表面间的最短垂直距离皆相等。
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