TWI449918B - 測試用探針裝置 - Google Patents

Description

測試用探針裝置

本發明是有關於一種測試用探針，更詳細而言，係關於一種可延長針頭使用壽命，並能精確傳導測試訊號的測試用探針裝置。

隨著半導體技術的進步，對於半導體元件測試機的測試、驗證之精密度要求愈高，而習知較常見的不外乎是利用探針與半導體受測元件接觸，進而傳遞測試訊號。

請參閱第一圖，第一圖係為習知測試用探針之側視剖視示意圖；由圖所示，該測試用探針1係設置於一具兩相對應開口20、20’的測試座2之容置空間21內，於測試座2上設置有蓋體22，於蓋體22上係設置有連通容置空間21之通口23。

而該測試用探針1包含有一具上開口100及下開口101的殼體10，於殼體10內係設置有相對應且藉由一彈性元件13兩端相連接的上探針11及下探針12，其中，該上探針11及下探針12兩側係分別設置有凸塊110、110’及凸塊120、120’，而於上探針11及下探針12的前端分別設置有上針頭111及下針頭121，令彈性元件13將上探針11及下探針12分別向上、下推動時，該上探針11及下探針12的凸塊110、110’及凸塊120、120’係分別抵掣於上開口100及下開口101處的殼體10內壁，同時，令上針頭111及下針頭121分別穿設於上開口100及下開口101外。

由上所述，該上針頭111及下針頭121係分別相對應設置有傳導部24及接收部25，其中，該傳導部24及接收部25係分別設置有連接上針頭111及下針頭121的傳導點240及接收點250。

續請參閱第二圖，第二圖係為習知測試用探針之側視剖視實施示意圖；由圖所示，當測試用探針1實施時，係將傳導部24的傳導點240與上針頭111接觸，同時，將接收部25的接收點250與下針頭121接觸，令傳導部24及接收部25將上探針11及下探針12向彈性元件13壓掣，此時，該上探針11及下探針12係受與彈性元件13接觸的約半圈落差面而偏斜抵掣於殼體10內壁，而該彈性元件13則係受上探針11及下探針12的推力而不規則偏斜並抵掣於殼體10內壁，令傳導點240、上探針11、殼體10、下探針12以及接收點250形成電訊號通路，或者，亦可由傳導點240、上探針11、彈性元件13、下探針12以及接收點250形成電訊號通路。

而據上所述，習知經由傳導點240、上探針11、彈性元件13、下探針12以及接收點250所形成電訊號通路，由於彈性元件13習知係以彈簧為主，其具有高阻抗且不耐大電流的缺點，因此，電訊號在通過彈性元件13後之訊號衰減十分嚴重，進而影響半導體元件測試的精確度，並且會導致縮減測試範圍；而習知經由傳導點240、上探針11、殼體10、下探針12以及接收點250所形成電訊號通路，雖然可免去彈性元件13所導致的訊號衰減，但由於殼體10內壁係長時間受上探針11、彈性元件13以及下探針12的摩擦而產生金屬碎屑，並導致金屬碎屑堆積於殼體10內，進而影響訊號的傳遞與精確度。

此外，隨著測試用探針1測試次數增加，傳導點240與上針頭111及接收點250與下針頭121的磨損愈嚴重，進而影響測試訊號，導致使用者需更換測試用探針1以維持測試訊號的精確度，然而，在更換測試用探針1時，須先將蓋體22打開，才得已取出測試用探針1，整個影響作業生產線勢必受延遲，且僅是上針頭111或下針頭121磨損就必須更換整個測試用探針1，可謂完全不符合經濟效益。

有鑑於此，本案發明人遂依其多年從事相關領域之研發經驗，針對前述之缺失進行深入探討，並依前述需求積極尋求解決之道，歷經長時間的努力研究與多次測試，終於完成此創作。

因此，本發明之目的，即在提供一種可延長探針使用壽命，並能精確傳導測試訊號與降低生產成本的測試用探針裝置。

依據上述之目的，本發明所述之測試用探針裝置，包含一測試座及複數探針。該測試座包括有一圍繞界定出複數容置空間的殼體。該複數探針是分別設置於該容置空間中，且每一探針包括有一桿體部、一設於該桿體部頂端之頭部，及一連接該桿體部之導線。

由上述說明可知，本發明是應用於測試半導體元件的測試用探針，其主要功效是將測試訊號由上而下依序通過探針之頭部、桿體部以及導線，最後藉由該導線連接外部半導體受測元件，以形成一電訊號通路，藉以將測試訊號傳導至外部半導體受測元件，以進行半導體測試作業。由於測試訊號是以導線直接連接，所以不會有訊號衰減及無法耐大電流或傳遞高頻訊號的問題，確實符合業界所需。

有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之三個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

首先，請參閱第三圖；第三圖係為本發明第一較佳實施例之側視剖視示意圖。

由圖可知，本發明之測試用探針裝置，適用於與一外部半導體待測元件5電性連接，該半導體待測元件5具有複數接點51(圖中僅顯示出一個接點)，該測試用探針裝置包含一測試座3及複數探針4。該測試座3包括有一圍繞界定出複數容置空間30的殼體31。該複數探針4是分別設置於該容置空間30中，且每一探針4包括有一桿體部41、一設於該桿體部41頂端之頭部42、一連接該桿體部41之導線43，及一設置於該容置空間內並供該桿體部41套置於內的彈性元件44。

在該第一較佳實施例中，該測試座3更包括有一設置於該殼體31上方之蓋體32，該蓋體32上對應該複數容置空間30形成有複數通孔321，該複數探針4之頭部42可經由該複數通孔321伸出該蓋體32。

而每一探針4更具有一設置於該頭部42與該桿體部41之間的肩部45，該肩部45是用以連接該頭部42與該桿體部41。該彈性元件44之兩端是撐抵於該肩部45與該殼體31。

在此，應注意的是，該第一較佳實施例中，該導線43是連接於該桿體部41之頂端並位於該肩部45下方，其連接方式可以是以打線(wire bonding)方式連接，也可以是使用銲接方式連接兩者。

請參閱第四、五圖，當該半導體待測元件5與該探針4觸抵在一起時，該探針4之頭部42會被該接點51向下擠壓，進而導致該桿體部41往該容置空間30向下深入，此時該彈性元件44會蓄積彈性回復力，同樣地，當該半導體待測元件5與該探針4未觸抵在一起時，該彈性元件44之彈性回復力會驅動該桿體部41往該容置空間30上方凸伸，直至該探針4之肩部45與該蓋體32相互頂抵在一起。

由上述說明可知，本發明測試用探針裝置並非如同習知一般，利用探針4本身的結構來傳遞訊號，而是以該導線43作為訊號傳遞的通道，因此，可以避免習知所用彈性元件所導致的訊號衰減，又因導線43可以相較習知傳遞訊號的方式承受較大電流與高頻訊號，傳遞訊號的阻抗也較低，所以能夠克服訊號傳遞的限制，提升測試訊號的精確度。

請參閱第六圖，為一般測試系統的立體圖，其主要包括有一測試主機6，及一與該測試主機6電性連接的測試板7。而本發明之測試用探針裝置則是藉由該複數導線43與該測試主機6電性連接，藉以形成一完整之測試環境。

請參閱第七圖，為本發明第二較佳實施例之側視剖視示意圖。該第二較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同，相同之處於此不再贅述，不同之處在於，該探針4之頭部42是設置於該肩部45的非中心處，亦即該探針4之頭部42是採偏心設置，且該肩部45上形成有一凹槽451，該探針4之頭部42與該肩部45上之凹槽451是可分離地連接在一起。值得一提的是，該頭部42是以鎢鋼材質所製成。

當本發明之測試用探針裝置因長期測試而導致探針4之頭部42毀損時，使用者僅需透過蓋體32之通孔321而更換頭部42即可，而不必大費周章的打開蓋體並更換整組探針，可謂大幅降低成本，並提升半導體元件的測試效率，完全符合經濟效益。

請參閱第六、八圖，為本發明第三較佳實施例之側視剖視示意圖。該第三較佳實施例與該第二較佳實施例大致相同，相同之處於此不再贅述，不同之處在於，該導線43是連接於該桿體部41之底端，且該該導線43是自該容置空間30伸出該殼體31外，而與該測試板7電性連接，藉以提供另外一種測試用探針裝置的實施態樣。

綜上所述，本發明之測試用探針裝置確實具有如下優點：

(一)、提升測試訊號的精確度

本發明測試用探針裝置並非如同習知一般，利用探針4本身的結構來傳遞訊號，而是以該導線43作為訊號傳遞的通道，因此，可以避免習知利用彈性元件所導致的訊號衰減，又因導線43相較於習知傳遞訊號的方式承受較大電流與高頻訊號，傳遞訊號的阻抗也較低，所以能夠克服訊號傳遞的限制，提升測試訊號的精確度。

(二)、低損耗耐磨擦

本發明所述之測試用探針裝置，其頭部42係為鎢鋼材質所製成者，可令該頭部42不受該半導體待測元件5的接點51長期摩擦而毀損，並能維持測試訊號的精確度，大幅降低針頭的替換率，延長針頭的使用壽命。

(三)、降低成本提升效益

本發明所述之測試用探針裝置，當該頭部42因長期測試而導致需要汰換時，使用者僅需透過蓋體32之通孔321而更換頭部42即可，而不必大費周章的打開蓋體32並更換整組探針4，可謂大幅降低成本，並提升半導體元件的測試效率，完全符合經濟效益。又本發明更提供另外一種將頭部42嵌入該肩部45之凹槽451後形成偏心態樣，因此，同樣可將測試訊號精確地由導線43傳遞出去，達到可傳導精確測試訊號之效益。

故，本發明在同類產品中具有極佳之進步性以及實用性，同時查遍國內外關於此類技術資料後，確實未發現有相同或近似之文獻存在於本案申請之前，因此本案應已符合「新穎性」、「進步性」以及「合於產業利用性」等專利要件，爰依法提出申請之。

惟以上所述者，僅為本發明之三個較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3．．．測試座

30．．．容置空間

31．．．殼體

32．．．蓋體

321．．．通孔

4．．．探針

41．．．桿體部

42．．．頭部

43．．．導線

44．．．彈性元件

45．．．肩部

451．．．凹槽

5．．．半導體待測元件

51．．．接點

6．．．測試主機

7．．．測試板

第一圖係為習知測試用探針之側視剖視示意圖；

第二圖係為習知測試用探針之側視剖視實施示意圖；

第三圖係一側視剖視示意圖，說明本發明測試用探針裝置之第一較佳實施例；

第四圖係一側視剖視示意圖，說明該第一較佳實施例中一半導體待測元件與該一探針接觸在一起的態樣；

第五圖係一側視剖視示意圖，說明該第一較佳實施例中一半導體待測元件與該一探針未接觸在一起的態樣；

第六圖係一測試環境的立體示意圖，說明該測試環境包含有一測試主機及一測試板；

第七圖係一側視剖視示意圖，說明本發明測試用探針裝置之第二較佳實施例；及

第八圖係一側視剖視示意圖，說明本發明測試用探針裝置之第三較佳實施例。

3．．．測試座

30．．．容置空間

31．．．殼體

32．．．蓋體

321．．．通孔

4．．．探針

41．．．桿體部

42．．．頭部

43．．．導線

44．．．彈性元件

45．．．肩部

5．．．半導體待測元件

51．．．接點

Claims (5)

1. 一種測試用探針裝置，包含：一測試座，包括有一圍繞界定出複數容置空間的殼體，及一設置於該殼體上方之蓋體，該蓋體上對應該複數容置空間形成有複數通孔，該複數探針之頭部可經由該複數通孔伸出該蓋體；及複數探針，分別設置於該容置空間中，每一探針包括有一桿體部、一設於該桿體部頂端之頭部、一設置於該頭部與該桿體部之間的肩部，及一連接該桿體部之導線，其中，該肩部上形成有一凹槽，該探針之頭部與該肩部上之凹槽是可分離地連接在一起，且該導線是連接於該桿體部之頂端並位於該肩部下方。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之測試用探針裝置，其中，每一探針更包括有一設置於該容置空間內之彈性元件。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之測試用探針裝置，其中，該導線是連接於該桿體部之頂端。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之測試用探針裝置，其中，每一探針之頭部是設置於該肩部的中心處。
5. 依據申請專利範圍第3項所述之測試用探針裝置，其中，每一探針之頭部是設置於該肩部的非中心處。