TWI577993B

TWI577993B - 探針裝置及其同軸探針

Info

Publication number: TWI577993B
Application number: TW104128231A
Authority: TW
Inventors: 洪嘉宏; 斯托揚卡內夫
Original assignee: 旺矽科技股份有限公司
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2017-04-11
Also published as: TW201708824A

Description

探針裝置及其同軸探針

本發明是關於一種探針裝置及其同軸探針與探針固定座。

近年來，積體電路（integrated ci rcui t）的應用已逐漸普及，在積體電路製作完成後，為了能篩選出不良品，通常會透過測試裝置將測試訊號傳送至積體電路來測試其功能是否符合預期，以控管積體電路的出廠良率。於此，習知的測試技術可藉由探針裝置直接與待測電路（如前述之積體電路）上的銲墊或是輸出入墊（I /O pad）直接接觸，藉由測試裝置經探針發送測試訊號至待測電路進行檢測，再由探針將測試結果回送至測試裝置進行分析。

第1圖為習知之探針裝置，在探針31接觸待測電路進行檢測時，探針31可相對待測電路由上而下地接觸焊墊來完成檢測。然而，由第1圖可以得知，探針31由其一端連接於固定座32，而固定座32僅於垂直方向上止擋探針31，當探針31下壓待測電路時，待測電路施予探針31之反作用力可能導致探針31相對固定座32於水平方向轉動，倘若探針31之針尖部轉動而偏離銲墊將導致檢測不確實，如此可能無法篩選出不良品。

再者，探針31係透過訊號線35經由兩訊號接口33、34連接於測試裝置，而習知之訊號接口33、34係設置於固定座32之頂面上的同一列，且訊號接口33、34皆朝上，而自測試裝置之訊號線35的出線方向通常與訊號接口33、34的方向之間具九十度夾角，如此一來需彎折訊號線35才能連接至兩訊號接口33、34，因此，當需以多個探針裝置同時接觸具小尺寸之積體電路時，可能因空間不足以容納具大角度彎折之訊號線35而無法接觸銲墊來進行檢測。再者，彎折之訊號線35在傳輸測試訊號或測試結果時可能導致漏電流產生，進而導致檢測結果不具參考價值。

有鑑於此，本發明提出一種探針裝置及其同軸探針與探針固定座。

在一實施例中，探針裝置包含同軸探針及固定座；同軸探針包含探針本體，探針本體包含第一延伸部、第二延伸部及針尖部，第二延伸部位於第一延伸部與針尖部之間，第一延伸部與第二延伸部之間具有一第一夾角；固定座包含第一端面、相對於第一端面之第二端面，切槽及連接於切槽之孔槽，切槽形成於第一端面上且第二延伸部部分容置於切槽中，孔槽自第一端面朝第二端面延伸，第一延伸部插置於該孔槽中。

在一實施例中，孔槽的內徑等於第一延伸部的直徑，切槽的內徑等於第二延伸部的直徑。

在一實施例中，切槽的深度大於第二延伸部的半徑。

在一實施例中，同軸探針更包含第三延伸部，第三延伸部之二端分別連接於針尖部與第二延伸部，第三延伸部與第二延伸部之間具有第二夾角，且第三延伸部與針尖部之間具有第三夾角。

在一實施例中，固定座更包含中空部，中空部係位於第一端面與第二端面之間，孔槽之二端分別連通於切槽與中空部。

在一實施例中，固定座更包含側表面，側表面設置有第二訊號接口，第二端面設置有第一訊號接口，第一訊號接口及第二訊號接口連通於中空部。

在一實施例中，同軸探針更包含介電層及接地層，設置於探針本體之外表面，且未完全遮蔽探針本體之針尖部與第一延伸部。

在一實施例中，固定座更包含基座，連接於固定座之側表面，基座包含出線口，第一訊號接口及第二訊號接口朝向出線口。

在一實施例中，同軸探針由兩個連續的N字型組成，第一延伸部、第二延伸部及第三延伸部組成一第一個先上下翻轉180度再向右翻轉90度的N字型，第二延伸部、第三延伸部及針尖部組成一第二個N字型。

在一實施例中，一種同軸探針包含第一延伸部、第二延伸部、第三延伸部與針尖部，第二延伸部之二端分別連接於第一延伸部與第三延伸部；針尖部包含針尖端及針尾端，針尾端連接於第三延伸部；其中，第二延伸部與第一延伸部之間具有第一夾角，第三延伸部與第二延伸部之間具有第二夾角，針尖部與第三延伸部之間具有第三夾角。

在一實施例中，前述同軸探針更包含介電層及接地層，設置於探針本體之外表面，且未完全遮蔽針尖部與第一延伸部。

綜上所述，根據本發明之探針裝置之同軸探針係透過其第一延伸部及第二延伸部結合於固定座，使同軸探針得以更牢固地結合於固定座中而不致受外力作用導致同軸探針相對於固定座轉動而偏離待測電路，且同軸探針之接地層可延續至固定座中使測試訊號及測試結果不受雜訊干擾。再者，探針裝置之兩訊號接口位於固定座之不同表面，當同軸探針接觸待測電路進行檢測時，自測試裝置之測試線毋須以大角度彎折而可連接於同軸探針，進而提升檢測品質。

請參照第2圖，為根據本發明之探針裝置之一實施例之分解示意圖，其揭露一探針裝置1。探針裝置1係用以電性連接於待測電路與測試裝置，探針裝置1主要包含固定座10及同軸探針12。如第3圖與第4圖所示，同軸探針12包含探針本體120以及依序包覆於探針本體120外表面的介電層L1與接地層L2，第4圖中的介電層L1、接地層L2與探針本體120之第一延伸部121的直徑並非依照實際比例繪製。探針本體120包含第一延伸部121、第二延伸部122、第三延伸部123及針尖部124，第二延伸部122的兩端分別連接於第一延伸部121及第三延伸部123，第三延伸部123連接於針尖部124（即，第一延伸部121、第二延伸部122、第三延伸部123及針尖部124依序連接），第一延伸部121及第三延伸部123位於第二延伸部122之兩端，針尖部124及第二延伸部122位於第三延伸部123之兩端。針尖部124包含針尖端124b及針尾端124a，針尾端124a位於針尖端124b及第三延伸部123之間且針尾端124a連接於第三延伸部123。第一延伸部121可電性連接於測試裝置，針尖部124之針尖端124b可接觸待測電路的接點。

第3圖為第2圖之同軸探針12之放大示意圖，請參照第3圖，在本實施例中，第一延伸部121與第二延伸部122之間具第一夾角θ1、第二延伸部122與三延伸部123之間具第二夾角θ2，第三延伸部123與針尖部124之間具第三夾角θ3，同軸探針12係呈階梯狀，詳言之，同軸探針12係由兩個連續的N字型組成，第一延伸部121、第二延伸部122及第三延伸部123組成第一個先上下翻轉180度再向右翻轉90度的N字型、第二延伸部122、第三延伸部123及針尖部124組成第二個N字型。較佳地，第一夾角θ1、第二夾角θ2及第三夾角θ3係呈120度。並且，各延伸部121~123及針尖部124係為圓柱體，針尖部124係呈錐狀，即針尖端124b的截面積小於針尾端124a之截面積，使針尖部124之針尾端124a易於接觸待測電路。

在一些實施態樣中，設計者可根據待測電路的尺寸、待測電路與探針裝置之相對位置來設計同軸探針12的形狀及尺寸，且第一夾角θ1、第二夾角θ2及第三夾角θ3亦可為90度或其他角度。

如第2圖所示，固定座10包含第一端面101、相對於第一端面101之第二端面102、切槽107及孔槽106，切槽107形成於第一端面101上且切槽107連接於孔槽106之一端，孔槽106自第一端面101朝第二端面102的方向延伸。基此，同軸探針12可與固定座10結合，同軸探針12之第一延伸部121可插置於孔槽106中，第二延伸部122可與切槽107相互卡合而容置於切槽107中，使同軸探針12可分離地結合於固定座10。

在一些實施態樣中，固定座10更包含基座11，基座11可與測試裝置結合，且基座11之一端係為出線端，即基座11之出線端包含一出線口110，而自測試裝置之測試線可經由基座11之出線口110穿出，如此一來，自測試裝置之測試線可經由基座11之出線口110及同軸探針12連接測試裝置及待測電路，以傳輸自測試裝置之測試訊號及回送待測電路之測試結果至測試裝置。

同軸探針12之探針本體可以具導電性之材料（例如：銅、銀、鐵、鋁、鈹、鎢或是其合金）所製成，較佳地，探針本體可以鎢或鎢合金製成而具較佳之硬度與耐磨性。固定座10可以具導電性之材料製成，以連接於測試裝置之接地端而提供接地電位。

第4圖為第2圖中同軸探針12沿剖面線A-A之剖面圖，請同時參照第3圖及第4圖，在本實施例中，同軸探針12之複數外層包含介電層L1及接地層L2，位於第一延伸部121、第二延伸部122、第三延伸部123及針尖部124之外表面，如第3圖及第4圖所示，由外而內依序為接地層L2及介電層L1，並且，接地層L2及介電層L1並未完全覆蓋第一延伸部121及針尖部124（為方便描述，第一延伸部121未受覆蓋的部分稱之為第一導電段，且針尖部124未受覆蓋的部分稱之為第二導電段）。於此，當探針本體結合於固定座10時，位於第一延伸部121及第二延伸部122外之接地層L2可接觸固定座10，進一步電性連接接地電位，以避免前述之測試訊號及測試結果受雜訊干擾而影響檢測準確性，而位於接地層L2內之介電層L1配合接地層L2可提供阻抗匹配。在其他實施態樣中，為避免同軸探針12受檢測待測電路時產生的高溫影響，同軸探針12之表面亦可增加耐熱層以增加其抗熱性。

第5圖為第2圖之同軸探針12及固定座10之放大示意圖。第6圖為第2圖之同軸探針12容置於固定座10之切槽107及孔槽106時之示意圖。請同時參照第5圖及第6圖，切槽107與孔槽106係與同軸探針12之第一延伸部121及第二延伸部122相對應，切槽107的延伸方向係對應於第二延伸部122的長度方向，孔槽106的延伸方向係對應於第一延伸部121的長度方向。較佳地，切槽107與孔槽106係呈圓柱狀，切槽107之內徑等於第二延伸部122之直徑，孔槽106之內徑等於第一延伸部121之直徑，並且，切槽107的深度可大於第二延伸部122的半徑，使第二延伸部122更牢固地卡合於切槽107中。於此，探針裝置之使用者可將同軸探針12之第一延伸部121對準孔槽106，並施力於同軸探針12以將第一延伸部121與孔槽106結合，將第二延伸部122與切槽107結合。在一些實施態樣中，切槽107與孔槽106亦可為長方柱狀。

如第6圖所示，當同軸探針12之第一延伸部121及第二延伸部122分別容置於切槽107及孔槽106中時，由探針裝置之外觀來看，第一延伸部121及一部分之第二延伸部122因分別容置於孔槽106及切槽107中而受遮蔽，另一部分之第二延伸部122、第三延伸部123及針尖部124則裸露於固定座10外。於此，第一延伸部121及第二延伸部122分別受孔槽106及切槽107止擋，使同軸探針12可更緊密地結合於固定座10，當同軸探針12之針尖部124接觸待測電路進行檢測時，同軸探針12不致因受外力而相對固定座10旋轉。

第6圖係以部分之第二延伸部122容置於切槽107中為例，但本發明不以此為限，第二延伸部122容置於切槽107中之部分可為第二延伸部122之1/3至1/2之範圍間、1/3以下或1/2以上；或者，第二延伸部122亦可全部容置於切槽107中。

如第5圖所示，固定座10更包含三側表面103、第一訊號接口108及第二訊號接口109。第一訊號接口108及第二訊號接口109位於固定座10之不同表面，第一訊號接口108設置於固定座10之第二端面102，第二訊號接口109設置於其中一側表面103。本實施例中之第二訊號接口109係以設置於固定座10上方之側表面103為例，然而本發明不以此為限，在一些實施態樣中，第二訊號接口109亦可連接於固定座10之另外兩側表面103中之任一者。

如第5圖所示，固定座10更包含中空部104，中空部104位於第一端面101與第二端面102之間，且中空部104由第一端面101、第二端面102及各側表面103環繞形成，孔槽106之一端（遠離第一端面101之一端）連通於中空部104，換言之，孔槽106自第一端面101延伸至中空部104，同軸探針12之第一延伸部121可經由孔槽106插置至中空部104，第一訊號接口108及第二訊號接口109亦連通於中空部104。自測試裝置之測試線20可經由第一訊號接口108及第二訊號接口109電性連接於同軸探針12。在一些實施態樣中，第一訊號接口108及第二訊號接口109可以超小型（Sub-Miniature）連接器來實現，超小型連接器可提供不同的彎角及高度，例如：SMP（Sub-Miniature version P）連接器、SMC（Sub-Miniature version C）或SMA（Sub-Miniature version A）連接器。

如第6圖所示，在檢測待測電路時，測試裝置與待測電路之間經常是透過凱文（Kelvin）連接之測試線20來進行檢測，舉例來說，測試線20可包含供應（force）線及感應（sense）線，供應線用以提供測試訊號的傳送路徑，感應線用以提供測試結果的傳送路徑，在對待測電路進行測試時，以四根探針為例（為方便描述，分別稱之為第一探針、第二探針、第三探針及第四探針，且第一探針、第二探針、第三探針及第四探針分別結合於第一固定座、第二固定座、第三固定座及第四固定座），第一探針之第一導電段經由第一固定座之二訊號接口連接於供應線，第二探針之第一導電段經由第二固定座之二訊號接口連接於一電壓檢測線，且第一探針及第二探針之第二導電段共同連接於待測電路的輸入墊（Input pad），第三探針之第一導電段經由第三固定座之二訊號接口連接至感應線，第四探針之第一導電段經由第四固定座之二訊號接口連接至另一電壓檢測線，且第三探針及第四探針之第二導電段共同連接於待測電路的輸出墊（output pad），如此一來，測試訊號可經由供應線及第一探針傳送至待測電路，測試結果可經由第三探針回送至測試裝置，而測試裝置至待測電路之間的電壓耗損可藉由兩電壓檢測線偵測得的電壓值來消除。

或者，以二根探針為例（為方便描述，分別稱之為第五探針及第六探針，且第五探針及第六探針分別結合於第五固定座及第六固定座），第五探針之第一導電段分別經由第五固定座之第一訊號接口及第二訊號接口連接至供應線及一電壓檢測線，第六探針之第一導電段分別經由第六固定座之第一訊號接口及第二訊號接口連接至感應線及另一電壓檢測線，且第五探針及第六探針之第二導電段分別連接至待測電路的輸入墊及輸出墊；如此一來，測試訊號可經由供應線及第五探針傳送至待測電路，測試結果可經由第六探針及感應線回送至測試裝置，而測試裝置至第一導電段之間的電壓耗損，也就是感應線和供應線本身所造成的電壓損耗可藉由兩電壓檢測線偵測得的電壓值來消除。基此，第一訊號接口108及第二訊號接口109對準基座11之出線口110使測試線20毋須彎曲，且探針裝置之使用者在調整測試線20中之任一者時，因第一訊號接口108及第二訊號接口109係位於不同表面之訊號接口，使用者不容易觸碰到測試線20中之另一者。

使用二根探針或者使用四根探針來進行針測的主要差異在於，使用四根探針進行針測除了可以消除測試裝置至第一導電段之間的電壓耗損，還可以額外消除探針本體本身所造成的電壓損耗。若使用二根探針進行針側，則僅可以消除測試裝置至第一導電段之間的電壓耗損，無法消除探針本體本身所造成的電壓損耗。

雖然本發明已以實施例揭露如上然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之專利申請範圍所界定者為準。

1 探針裝置 10 固定座 101 第一端面 102 第二端面 103 側表面 104 中空部 106 孔槽 107 切槽 108 第一訊號接口 109 第二訊號接口 11 基座 110 出線口 12 同軸探針 120 探針本體 121 第一延伸部 122 第二延伸部 123 第三延伸部 124 針尖部 124a 針尾端 124b 針尖端 20 測試線 31 探針 32 固定座 33、34 訊號接口 35 訊號線 L1 介電層 L2 接地層 θ1 第一夾角 θ2 第二夾角 θ3 第三夾角 AA 剖面線

[第1圖] 為習知之探針裝置之側視圖。 [第2圖] 為根據本發明之探針裝置之一實施例之分解示意圖。 [第3圖] 為第2圖之同軸探針之放大示意圖。 [第4圖] 為第2圖中同軸探針沿剖面線A-A之剖面圖。 [第5圖] 為第2圖之同軸探針及固定座之放大示意圖。 [第6圖] 為第2圖之同軸探針容置於固定座之切槽及孔槽之示意圖。

1 探針裝置 10 固定座 101 第一端面 102 第二端面 106 孔槽 107 切槽 108 第一訊號接口 109 第二訊號接口 11 基座 110 出線口 12 同軸探針 120 探針本體 121 第一延伸部 122 第二延伸部 123 第三延伸部 124 針尖部 124a 針尾端 124b 針尖端 AA 剖面線

Claims

一種探針裝置，用以電性連接一待測電路與一測試裝置，包含：一同軸探針，包含一探針本體，該探針本體包含第一延伸部、一第二延伸部、一第三延伸部及一針尖部，該第二延伸部之二端分別連接於該第一延伸部與該第三延伸部；該針尖部包含一針尖端及一針尾端，該針尾端連接於該第三延伸部，該第二延伸部與該第一延伸部之間具有一第一夾角，該第三延伸部與該第二延伸部之間具有一第二夾角，該針尖部與該第三延伸部之間具有一第三夾角；及一固定座，包含一第一端面、相對於該第一端面之一第二端面、一切槽及連接於該切槽之一孔槽，該切槽形成於該第一端面上且該第二延伸部部分容置於該切槽中，該孔槽自該第一端面朝該第二端面延伸，該第一延伸部插置於該孔槽中，使該同軸探針可分離地結合於該固定座。
如請求項1所述之探針裝置，其中該孔槽的內徑等於該第一延伸部的直徑，該切槽的內徑等於該第二延伸部的直徑。
如請求項1所述之探針裝置，其中該切槽的深度大於該第二延伸部的半徑。
如請求項1所述之探針裝置，其中該固定座更包含一中空部，該中空部係位於該第一端面與該第二端面之間，該孔槽之二端分別連通於該切槽與該中空部。
如請求項4所述之探針裝置，其中該固定座更包含一側表面，該側表面設置有一第二訊號接口，該第二端面設置有一第一訊號接口，該第一訊號接口及該第二訊號接口連通於該中空部。
如請求項5所述之探針裝置，其中該同軸探針更包含一介電層及一接地層，依序包覆該探針本體之外表面，且未完全遮蔽該針尖部與該第一延伸部。
如請求項6所述之探針裝置，其中該固定座更包含一基座，連接於該固定座之該側表面，該基座包含一出線口，該第一訊號接口及該第二訊號接口朝向該出線口。
如請求項1所述之探針裝置，其中該同軸探針由兩個連續的N字型組成，該第一延伸部、該第二延伸部及該第三延伸部組成一第一個先上下翻轉180度再向右翻轉90度的N字型，該第二延伸部、該第三延伸部及該針尖部組成一第二個N字型。
一種同軸探針，包含一探針本體，該探針本體包含一介電層、一接地層、一第一延伸部、一第二延伸部、一第三延伸部與一針尖部，該第二延伸部之二端分別連接於該第一延伸部與該第三延伸部；該針尖部包含一針尖端及一針尾端，該針尾端連接於該第三延伸部；其中，該第二延伸部與該第一延伸部之間具有一第一夾角，該第三延伸部與該第二延伸部之間具有一第二夾角，該針尖部與該第三延伸部之間具有一第三夾角，該介電層及該接地層依序包覆該探針本體之外表面，且未完全遮蔽該針尖部與該第一延伸部。
一種探針裝置，用以電性連接一待測電路與一測試裝置，包含：一同軸探針，包含一探針本體，該探針本體包含第一延伸部、一第二延伸部、一第三延伸部及一針尖部，該第二延伸部之二端分別連接於該第一延伸部與該第三延伸部；該針尖部包含一針尖端及一針尾端，該針尾端連接於該第三延伸部，該第二延伸部與該第一延伸部之間具有一第一夾角，該第三延伸部與該第二延伸部之間具有一第二夾角，該針尖部與該第三延伸部之間具有一第三夾角；及一固定座，包含一第一端面、相對於該第一端面之一第二端面、一切槽及連接於該切槽之一孔槽，該切槽形成於該第一端面上且該第二延伸部部分容置於該切槽中，該切槽的深度大於該第二延伸部的半徑，該孔槽自該第一端面朝該第二端面延伸，該第一延伸部插置於該孔槽中。
一種探針裝置，用以電性連接一待測電路與一測試裝置，包含：一同軸探針，包含一探針本體，該探針本體包含第一延伸部、一第二延伸部、一第三延伸部及一針尖部，該第二延伸部之二端分別連接於該第一延伸部與該第三延伸部；該針尖部包含一針尖端及一針尾端，該針尾端連接於該第三延伸部，該第二延伸部與該第一延伸部之間具有一第一夾角，該第三延伸部與該第二延伸部之間具有一第二夾角，該針尖部與該第三延伸部之間具有一第三夾角；及一固定座，包含一中空部、一第一端面、相對於該第一端面之一第二端面、一切槽及連接於該切槽之一孔槽，該切槽形成於該第一端面上且該第二延伸部部分容置於該切槽中，該孔槽自該第一端面朝該第二端面延伸，該第一延伸部插置於該孔槽中，該中空部係位於該第一端面與該第二端面之間，該孔槽之二端分別連通於該切槽與該中空部。
如請求項11所述之探針裝置，其中該固定座更包含一側表面，該側表面設置有一第二訊號接口，該第二端面設置有一第一訊號接口，該第一訊號接口及該第二訊號接口連通於該中空部。
如請求項12所述之探針裝置，其中該同軸探針更包含一介電層及一接地層，依序包覆該探針本體之外表面，且未完全遮蔽該針尖部與該第一延伸部。
如請求項13所述之探針裝置，其中該固定座更包含一基座，連接於該固定座之該側表面，該基座包含一出線口，該第一訊號接口及該第二訊號接口朝向該出線口。