TWI623751B

TWI623751B - 探針裝置及其矩形探針

Info

Publication number: TWI623751B
Application number: TW106133736A
Authority: TW
Inventors: 蘇偉誌; 謝智鵬
Original assignee: 中華精測科技股份有限公司
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2018-05-11
Also published as: TW201915495A

Abstract

一種探針裝置的矩形探針，包含中間段、分別自中間段的相反兩端延伸所形成的第一連接段與第二連接段、自第一連接段朝遠離中間段方向延伸所形成的第一接觸段、以及自第二連接段朝遠離中間段方向延伸所形成的第二接觸段。第一連接段形成有第一凹槽，並且第一凹槽的深度不大於矩形探針的最大厚度的50%。此外，本發明另提供一種探針裝置。

Description

探針裝置及其矩形探針

本發明涉及一種探針裝置，尤其涉及一種適用於探針卡的探針裝置及其矩形探針。

半導體晶片進行測試時，測試機透過一探針卡而與待測物電性連接，並藉由訊號傳輸及訊號分析，以獲得待測物的測試結果。現有的探針卡通常由一電路板及一探針裝置(即探針頭)組成，或者更包含有設於電路板及探針裝置之間的一空間轉換器(即載板)，探針裝置設有對應待測物之電性接點而排列的多個探針，以藉由上述多個探針同時點觸相對應的電性接點。

現有探針裝置的探針包含有以微機電系統(Microelectromechanical Systems，MEMS)技術所製造的矩形探針，其外型可依據設計者需求而成形。更詳細地說，現有的矩形探針為了要與探針裝置中的導板固定，因此會在矩形探針上設計凸出的特徵以做為卡榫使用。然而，此種矩形探針在穿過導板的過程中，凸出的特徵(卡榫)可能會與導板產生較大的摩擦，從而刮傷導板，並且降低探針裝置整體的使用效率。

於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且能有效改善上述缺陷的本發明。

本發明實施例在於提供一種探針裝置及其矩形探針，能有效地改善現有探針裝置所可能產生的缺陷。

本發明實施例公開一種探針裝置，包括：一第一導板，形成有多個第一孔壁，每個所述第一孔壁包圍形成有一第一貫孔；以及多個矩形探針，分別穿設於所述第一導板的多個所述第一貫孔，並且每個所述矩形探針包含：一中間段；一第一連接段，自所述中間段的一端延伸所形成且穿設於相對應的所述第一貫孔；及一第一接觸段，自所述第一連接段延伸所形成且穿出相對應的所述第一貫孔；其中，每個所述矩形探針的所述第一連接段形成有一第一凹槽，每個所述第一凹槽的寬度大於所述第一導板的厚度，每個所述第一凹槽容置於相對應的所述第一貫孔，並且所述第一凹槽的槽底面向相對應的所述第一孔壁的至少局部。

本發明實施例另公開一種探針裝置的矩形探針，包括：一中間段；一第一連接段與一第二連接段，分別自所述中間段的相反兩端延伸所形成；一第一接觸段，自所述第一連接段朝遠離所述中間段方向延伸所形成；以及一第二接觸段，自所述第二連接段朝遠離所述中間段方向延伸所形成；其中，所述第一連接段形成有一第一凹槽，並且所述第一凹槽的深度不大於所述矩形探針的最大厚度的50%。

綜上所述，本發明實施例所公開的探針裝置及其矩形探針，能通過所述矩形探針的第一連接段形成有第一凹槽、及所述第一凹槽的寬度大於第一導板的厚度，並且通過所述第一連接段穿設於相對應的第一貫孔時，所述第一凹槽的槽底面向相對應的第一孔壁的至少局部，從而有效提升所述矩形探針與第一導板之間的固定效果、降低矩形探針與第一導板之間的摩擦機會、降低矩形探針刮傷第一導板的機會、以及提升探針裝置整體的使用效率。

再者，當所述矩形探針受力時，所述矩形探針可藉由其第一凹槽的寬度大於第一導板的厚度的設計，以相對於第一導板進行彈性作動。也就是說，所述矩形探針的第一凹槽能與第一導板的第一孔壁接觸及做往返式的活塞運動，並且能在不干擾所述矩形探針的彈性作動的情況下，增加其彈性作動的流暢度。

另，本發明實施例的探針裝置及其矩形探針，能通過所述第一凹槽的深度不大於矩形探針的最大厚度的50%，藉以避免影響所述第一連接段的電流傳導特性。

為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。

100‧‧‧探針裝置

1‧‧‧探針座

11‧‧‧第一導板

111‧‧‧第一孔壁

112‧‧‧第一貫孔

113‧‧‧第一導引斜壁

12‧‧‧第二導板

121‧‧‧第二孔壁

122‧‧‧第二貫孔

2‧‧‧矩形探針

21‧‧‧中間段

22‧‧‧第一連接段

221‧‧‧第一凹槽

23‧‧‧第二連接段

231‧‧‧第二凹槽

24‧‧‧第一接觸段

25‧‧‧第二接觸段

26‧‧‧第一側面

27‧‧‧第二側面

28‧‧‧第一導引斜面

W221、W231‧‧‧寬度

T11、T12、T2‧‧‧厚度

D221、D231‧‧‧深度

圖1為本發明第一實施例探針裝置的立體示意圖。

圖2為圖1的分解示意圖。

圖3為圖1沿Ⅲ-Ⅲ剖線的剖視示意圖。

圖4為本發明第二實施例探針裝置的剖視示意圖。

圖5為本發明第二實施例第一導板與第二導板沿一錯位方向錯位設置的剖視示意圖。

圖6為本發明第二實施例探針裝置的另一變化態樣的剖視示意圖。

圖7為本發明第三實施例探針裝置的作動狀態示意圖(一)。

圖8為本發明第三實施例探針裝置的作動狀態示意圖(二)。

請參閱圖1至圖8，其為本發明的實施例，需先說明的是，各實施例對應附圖所提及的相關數量與外型，僅用來具體地說明本發明的實施方式，以便於了解本發明的內容，而非用來侷限本發明的保護範圍。

[第一實施例]

如圖1至圖3，其為本發明的第一實施例，本實施例公開一種探針裝置100(即探針頭)，包括一探針座1及多個矩形探針2。其中，所述探針座1包含有一第一導板11(upper die)及一第二導板12(lower die)，所述第一導板11與第二導板12彼此呈間隔地設置，而多個所述矩形探針2能分別穿過所述第一導板11及第二導板12，以組裝成所述探針裝置100。此外，所述探針座1也可以在第一導板11與第二導板12之間設置有一間隔板(圖中未示出)，但本發明不受限於此。

需先說明的是，為了便於理解本實施例，所以圖式僅呈現探針裝置100的局部構造，以便於清楚地呈現探針裝置100的各個元件構造與連接關係。以下將分別說明本實施例探針裝置100的各個元件構造及其連接關係。

請繼續參閱圖2及圖3，所述第一導板11形成有多個第一孔壁111，每個所述第一孔壁111包圍形成有一第一貫孔112，並且每個所述第一貫孔112具有一第一孔徑(圖未標號)。所述第二導板12大致平行於第一導板11，所述第二導板12形成有多個第二孔壁121，每個所述第二孔壁121包圍形成有一第二貫孔122，並且每個所述第二貫孔122具有不大於第一孔徑的一第二孔徑(圖未標號)。

再者，上述多個矩形探針2大致呈矩陣狀排列，並且所述每個矩形探針2是依序穿設於上述第一導板11的相對應第一貫孔112、間隔板、及第二導板12的相對應第二貫孔122。其中，由於所述間隔板與本發明的改良重點的相關性較低，所以下述不詳加說明間隔板的構造。

進一步地說，本實施例的矩形探針2雖然是以搭配於所述第一導板11、間隔板、及第二導板12作一說明，但所述矩形探針2的實際應用並不受限於此。再者，本實施例的矩形探針2是限定使用微機電系統(MEMS)技術所製造，所以本實施例是排除製造工序截然不同的圓形探針。換句話說，本實施例的矩形探針2相較於圓形探針來說，由於兩者的製造工序截然不同，所以並未有彼此參考的動機存在。

由於本實施的多個矩形探針2的構造皆大致相同，所以圖式及下述說明是以單個矩形探針2為例，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的實施例中，所述多個矩形探針2也可以是具有彼此相異的構造。

請繼續參閱圖2及圖3，所述矩形探針2於本實施例中為可導電且具有可撓性的直條狀構造，並且所述矩形探針2的橫剖面大致呈矩形(包含正方形)。所述矩形探針2的材質例如是金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈷(Co)、或其合金；並且矩形探針2的材質較佳是銅、銅合金、鎳鈷合金、鈀鎳合金、鎳錳合金、鎳鎢合金、鎳磷合金、及鈀鈷合金的至少其中之一，但本發明的矩形探針2不以上述材質為限。

具體來說，所述矩形探針2包含有一中間段21、分別自所述中間段21的相反兩端延伸所形成的一第一連接段22與一第二連接段23、自所述第一連接段22朝遠離中間段21方向延伸所形成的一第一接觸段24、及自所述第二連接段23朝遠離中間段21方向延伸所形成的一第二接觸段25。

換個角度來說，所述矩形探針2是依序地(如：圖3中的由上往下)形成有外徑大致相同的第一接觸段24、第一連接段22、中間段21、第二連接段23、及第二接觸段25。其中，所述第一接觸段24穿出第一導板11的相對應第一貫孔112，並且可用以頂抵於一轉接板(圖未繪示)的相對應電性接點，以形成一探針卡結構；所述第一連接段22穿設於第一導板11的相對應第一貫孔112；所述中間段21位於第一導板11與第二導板12之間；所述第二連接段23穿設於第二導板12的相對應第二貫孔122；所述第二接觸段25穿出第二導板12的相對應第二貫孔122並且可用以頂抵於一待測物(圖未繪示，如：半導體晶圓)的相對應電性接點。

請繼續參閱圖3，所述矩形探針2的第一連接段22形成有一第一凹槽221，所述第一凹槽221的寬度W221大於第一導板11的厚度T11，所述第一凹槽221容置於相對應的第一貫孔112，並且所述第一凹槽221的槽底面向相對應的第一孔壁111的至少局部。再者，本實施例的第一凹槽221的深度D221較佳地是不大於矩形探針2的最大厚度T2的50%，但本發明不受限於此。

藉此，本實施例的探針裝置100能通過所述矩形探針2的第一連接段22形成有第一凹槽221、及所述第一凹槽221的寬度W221大於第一導板11的厚度T11，並且通過第一連接段22穿設於相對應的第一貫孔112時，所述第一凹槽221的槽底面向相對應的第一孔壁111的至少局部，從而有效提升所述矩形探針2與第一導板11之間的固定效果、降低矩形探針2與第一導板11之間的摩擦機會、降低矩形探針2刮傷第一導板11的機會、以及提升探針裝置100整體的使用效率。

再者，當所述矩形探針2受力時，所述矩形探針2可藉由其第一凹槽221的寬度W221大於第一導板11的厚度T11的設計，以相對於第一導板11進行彈性作動。也就是說，所述矩形探針2的第一凹槽221能與第一導板11的第一孔壁111接觸及做往返式的活塞運動，並且能在不干擾所述矩形探針2的彈性作動的情況下，增加其彈性作動的流暢度。

另，本實施例的探針裝置100能通過所述第一凹槽221的深度D221不大於矩形探針2的最大厚度T2的50%，藉以避免影響所述第一連接段22的電流傳導特性。

進一步地說，當所述第一導板11與第二導板12沿一錯位方向錯位相對移動，而使所述第一貫孔112與第二貫孔122沿上述錯位方向呈錯位設置時，所述第一孔壁111的局部位在第一凹槽221內且頂抵於第一凹槽221的槽底(圖未繪示)。

需額外說明的是，本實施例雖然是以所述第一導板11為上導板(upper die)及第二導板12為下導板(lower die)作說明，但於實際應用時，所述第一導板11也可以為下導板(lower die)、而所述第二導板12也可以為上導板(upper die)。再者，本實施例雖然是以所述探針裝置100包含有第一導板11及第二導板12作說明，但於實際應用時，所述探針裝置100也可以僅包含有第一導板11、而不包含有第二導板12。

[第二實施例]

如圖4至圖6，其為本發明的第二實施例，本實施例與上述第一實施例大致相同，兩者的差異處大致如下所述。本實施例的矩形探針2的第二連接段23可進一步形成有一第二凹槽231，所述第二凹槽231的寬度W231大於第二導板12的厚度T12，所述第二凹槽231容置於相對應的第二貫孔122，並且所述第二凹槽231的槽底面向相對應的第二孔壁121的至少局部。再者，本實施例的第二凹槽231的深度D231較佳地是不大於矩形探針2的最大厚度T2的50%，但本發明不受限於此。

更詳細地說，所述矩形探針2包含有位於相反側的一第一側面26與一第二側面27，並且所述第一連接段22的第一凹槽221是形成於矩形探針2的第一側面26，而所述第二連接段23的第二凹槽231是形成於矩形探針2的第二側面27。

請繼續參閱圖5，由於上述第一凹槽221與第二凹槽231是形成於矩形探針2的相反兩側，因此，當所述第一導板11與第二導板12沿一錯位方向錯位相對移動，而使所述第一貫孔112與第二貫孔122沿上述錯位方向呈錯位設置時，所述矩形探針2的第一凹槽221能抵頂於第一導板11的相對應的第一孔壁111，並且所述矩形探針2的第二凹槽231能抵頂於第二導板12的相對應的第二孔壁121。

藉此，可更有效地加強所述矩形探針2與探針座1(包含第一導板11及第二導板12)之間的固定效果，並且可大幅降低所述矩形探針2脫離或掉出探針座1的機會。

需額外說明的是，本實施例雖然是以所述第一凹槽221與第二凹槽231形成於矩形探針2的相反兩側為例，但本發明不受限於此。舉例來說，所述第一凹槽221與第二凹槽231也可以是形成於矩形探針2的同一側(如圖6)，端看設計者的需求而定。

[第三實施例]

如圖7及圖8，其為本發明的第三實施例，本實施例與上述第一與第二實施例大致相同，兩者的差異處大致如下所述。本實施例的矩形探針2在其第一凹槽221的位置旁(如：圖7第一凹槽221的下方)可進一步形成有一第一導引斜面28，並且所述第一凹槽221的位置能通過第一導引斜面28的導引而對應於第一孔壁111(如圖8)。藉此，所述矩形探針2能以更加流暢的方式固定於第一導板11，從而大幅降低矩形探針2與第一導板11之間的摩擦機會、以及大幅降低矩形探針2刮傷第一導板11的機會。

類似地，本實施例的矩形探針2在其第二凹槽231的位置旁可進一步形成有一第二導引斜面(圖未繪示)，並且所述第二凹槽231的位置能通過第二導引斜面的導引而對應於第二孔壁121，但本發明不受限與此。舉例來說，所述矩形探針2也可以僅包含有第一導引斜面28、而不包含有第二導引斜面。

更佳地，本實施例第一導板11的第一孔壁111與第二導板12的第二孔壁121可進一步形成有形狀對應於上述第一導引斜面28與第二導引斜面的一第一導引斜壁113與一第二導引斜壁(圖未繪示)，藉此，通過所述第一導引斜面28、第一導引斜壁113、第二導引斜面、及第二導引斜壁在形狀上的相互配合，從而使得所述矩形探針2能以更加流暢的方固定於所述探針座1(包含第一導板11及第二導板12)。需說明的是，於實際應用時，所述第一孔壁111與第二孔壁121也可以不包含有所述第一導引斜壁113與第二導引斜壁，並不侷限於如本實施例所述。

[本發明實施例的技術效果]

綜上所述，本發明實施例所公開的探針裝置100及其矩形探針2，能通過所述矩形探針2的第一連接段22形成有第一凹槽221、及所述第一凹槽221的寬度W221大於第一導板11的厚度T11，並且通過當所述第一連接段22穿設於相對應的第一貫孔112時，所述第一凹槽221的槽底面向相對應的第一孔壁111的至少局部，從而有效提升所述矩形探針2與第一導板11之間的固定效果、降低矩形探針2與第一導板11之間的摩擦機會、降低矩形探針2刮傷第一導板11的機會、以及提升探針裝置100整體的使用效率。

另，在本發明的實施例中，由於所述第一凹槽221與第二凹槽231是形成於矩形探針2的相反兩側，因此當所述第一貫孔112與第二貫孔122沿一錯位方向錯位設置時，所述矩形探針2的第一凹槽221能抵頂於第一導板11的相對應的第一孔壁111，並且所述矩形探針2的第二凹槽231能抵頂於第二導板12的相對應的第二孔壁121。藉此，可更有效地加強所述矩形探針2與探針座1(包含第一導板11及第二導板12)之間的固定效果，並且可大幅降低所述矩形探針2脫離或掉出探針座1的機會。

另，本發明實施例能通過在所述探針座1的第一凹槽221及第二凹槽231的位置旁分別形成有第一導引斜面28及第二導引斜面，並且所述第一凹槽221及第二凹槽231的位置能分別通過第一導引斜面28及第二導引斜面的導引而對應於第一孔壁111及第二孔壁121。藉此，所述矩形探針2能以更加流暢的方式固定於所述探針座1(包含第一導板11及第二導板12)，從而大幅降低矩形探針2與各導板之間的摩擦機會、以及大幅降低矩形探針2刮傷各導板的機會。

以上所述僅為本發明的優選可行實施例，並非用來侷限本發明的保護範圍，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的權利要求書的保護範圍。

Claims

一種探針裝置，包括：一第一導板，形成有多個第一孔壁，每個所述第一孔壁包圍形成有一第一貫孔；以及多個矩形探針，分別穿設於所述第一導板的多個所述第一貫孔，並且每個所述矩形探針包含：一中間段；一第一連接段，自所述中間段的一端延伸所形成且穿設於相對應的所述第一貫孔；及一第一接觸段，自所述第一連接段延伸所形成且穿出相對應的所述第一貫孔；其中，每個所述矩形探針的所述第一連接段形成有一第一凹槽，每個所述第一凹槽的寬度大於所述第一導板的厚度，每個所述第一凹槽容置於相對應的所述第一貫孔，並且所述第一凹槽的槽底面向相對應的所述第一孔壁的至少局部。
如請求項1所述的探針裝置，其中，於每個所述矩形探針中，所述第一凹槽的深度不大於所述矩形探針的最大厚度的50%。
如請求項1所述的探針裝置，其中，於每個所述矩形探針及其所穿設的所述第一貫孔中，所述矩形探針在所述第一凹槽的位置旁形成有一第一導引斜面，並且所述第一凹槽的位置能通過所述第一導引斜面的導引而對應於所述第一孔壁。
如請求項1所述的探針裝置，其進一步包括有一第二導板，所述第二導板與所述第一導板呈間隔設置，所述第二導板形成有多個第二孔壁，每個所述第二孔壁包圍形成有一第二貫孔，並且多個所述矩形探針分別穿設於所述第二導板的多個所述第二貫孔；其中，每個所述矩形探針包含有：一第二連接段，自所述中間段的另一端延伸所形成且穿設於相對應的所述第二貫孔；及一第二接觸段，自所述第二連接段延伸所形成且穿出相對應的所述第二貫孔；其中，每個所述矩形探針的所述第二連接段形成有一第二凹槽，每個所述第二凹槽的寬度大於所述第二導板的厚度，每個所述第二凹槽容置於相對應的所述第二貫孔，並且所述第二凹槽的槽底面向相對應的所述第二孔壁的至少局部。
如請求項4所述的探針裝置，其中，於每個所述矩形探針中，所述第二凹槽的深度不大於所述矩形探針的最大厚度的50%；其中，於每個所述矩形探針及其所穿設的所述第二貫孔中，所述矩形探針在所述第二凹槽的位置旁形成有一第二導引斜面，並且所述第二凹槽的位置能通過所述第二導引斜面的導引而對應於所述第二孔壁。
如請求項4所述的探針裝置，其中，每個所述矩形探針包含有位於相反側的一第一側面與一第二側面，並且於每個所述矩形探針中，所述第一連接段的所述第一凹槽是形成於所述矩形探針的所述第一側面，而所述第二連接段的所述第二凹槽是形成於所述矩形探針的所述第二側面。
如請求項6所述的探針裝置，其中，多個所述第一貫孔分別與多個所述第二貫孔沿一錯位方向錯位設置，以使得多個所述矩形探針的所述第一凹槽分別抵頂於所述第一導板的多個所述第一孔壁，並且使得多個所述矩形探針的所述第二凹槽分別抵頂於所述第二導板的多個所述第二孔壁。
一種探針裝置的矩形探針，包括：一中間段；一第一連接段與一第二連接段，分別自所述中間段的相反兩端延伸所形成；一第一接觸段，自所述第一連接段朝遠離所述中間段方向延伸所形成；以及一第二接觸段，自所述第二連接段朝遠離所述中間段方向延伸所形成；其中，所述第一連接段形成有一第一凹槽，並且所述第一凹槽的深度不大於所述矩形探針的最大厚度的50%。
如請求項8所述的探針裝置的矩形探針，其中，所述矩形探針在所述第一凹槽的位置旁形成有一第一導引斜面，所述第二連接段形成有一第二凹槽，所述矩形探針在所述第二凹槽的位置旁形成有一第二導引斜面，並且所述第二凹槽的深度不大於所述矩形探針的最大厚度的50%。
如請求項9所述的探針裝置的矩形探針，其中，所述矩形探針包含有位於相反側的一第一側面與一第二側面，並且所述第一連接段的所述第一凹槽是形成於所述矩形探針的所述第一側面，而所述第二連接段的所述第二凹槽是形成於所述矩形探針的所述第二側面。