TWI681195B - 探針卡裝置及其調節式探針 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種探針卡裝置及其調節式探針。探針卡裝置包含間隔設置的上導板單元與下導板單元、夾持於上導板單元與下導板單元的間隔板、阻抗調節件、及多個導電探針。上導板單元包含彼此間隔設置的第一導板與第二導板，第一導板形成貫孔，第二導板形成線路層。阻抗調節件設置於第二導板、並電性耦接於線路層。每個導電探針穿過上導板單元、間隔板、及下導板單元。至少一個所述導電探針定義為調節式探針，其包含有穿出上導板單元的上接觸段及相連於上接觸段的延伸臂。延伸臂穿過貫孔、並抵接於線路層，以使調節式探針電性連接於阻抗調節件。

Description

探針卡裝置及其調節式探針
本發明涉及一種測試裝置，尤其涉及一種探針卡裝置及其調節式探針。
由於待測物(如：半導體晶圓)的運作速度愈來愈高，所以上述待測物在進行測試的過程中，也須檢測待測物是否具備高頻(或高速)傳輸的功能。然而，現有探針卡裝置所包含的每個探針皆呈細長狀，導致電感量增加而衍生電源阻抗的問題，使其不利於所述待測物的高速傳輸功能的測試。
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卡裝置及其調節式探針，能有效地改善現有探針卡裝置(或探針)所可能產生的缺陷。
本發明實施例公開一種探針卡裝置，包括：一上導板單元，包含有彼此間隔設置的一第一導板與一第二導板，所述第一導板形成有至少一個貫孔，所述第二導板形成有一線路層；一阻抗調節件，設置於所述第二導板，並且所述阻抗調節件電性耦接於所述線路層；一下導板單元，間隔地位於所述第二導板遠離所述第一導板的一側，並且所述下導板單元與所述第二導板之間的距離大於所述第一導板與所述第二導板之間的距離；一間隔板，夾持 於所述上導板單元的所述第二導板與所述下導板單元之間；以及多個導電探針，穿過所述上導板單元、所述間隔板、及所述下導板單元，並且每個所述導電探針包含有分別位於所述上導板單元與所述下導板單元彼此相反兩外側的一上接觸段及一下接觸段；其中，多個所述導電探針的至少一個所述導電探針定義為至少一個調節式探針，並且至少一個所述調節式探針包含有相連於其所述上接觸段的一延伸臂；所述延伸臂穿過至少一個所述貫孔、並抵接於所述線路層，以使至少一個所述調節式探針電性連接於所述阻抗調節件。
本發明實施例也公開一種探針卡裝置的調節式探針，包括：一針體，呈長條狀且具有一外徑，所述針體包含有分別位於相反兩端部的上接觸段及一下接觸段；其中，所述下接觸段用來固定於一轉接板，而所述上接觸段用來彈性地且可分離地頂抵於一待測物；以及一延伸臂，自所述上接觸段側緣朝向所述下接觸段方向彎曲地延伸所形成，並且所述延伸臂所相連的所述上接觸段的部位是與所述上接觸段的末端緣相隔有一距離，而所述距離不小於所述外徑。
綜上所述，本發明實施例所公開的探針卡裝置，其在調節式探針用來抵接待測物的上接觸段側緣相連有延伸臂，使得調節式探針能通過延伸臂來與阻抗調節件進行電性耦接，進而達到降低電源阻抗的效果。
進一步地說，所述調節式探針能夠搭配上導板單元，以使延伸臂穿過貫孔、並抵接於所述線路層，令調節式探針電性連接於阻抗調節件。換個角度來說，基於調節式探針的延伸臂是相連於用來抵接待測物的上接觸段側緣，所以上述阻抗調節件也能相對應地設置於鄰近待測物的上導板單元，藉以更為有效地降低信號傳輸路徑的阻抗。
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‧‧‧探針卡裝置
1‧‧‧探針卡
11‧‧‧上導板單元
111‧‧‧第一導板
1111‧‧‧第一穿孔
1112‧‧‧貫孔
1113‧‧‧容置槽
112‧‧‧第二導板
1121‧‧‧第二穿孔
1122‧‧‧線路層
1122a‧‧‧內側線路
1122b‧‧‧外側線路
1122c‧‧‧導電柱
1123‧‧‧內板面
1124‧‧‧外板面
113‧‧‧支撐板
12‧‧‧阻抗調節件
13‧‧‧下導板單元
131‧‧‧穿孔
14‧‧‧間隔板
141‧‧‧容置空間
15‧‧‧導電探針
151‧‧‧中央段
152‧‧‧上延伸段
153‧‧‧下延伸段
154‧‧‧上接觸段
155‧‧‧下接觸段
15a‧‧‧調節式探針(導電探針)
15a1‧‧‧針體
15a2‧‧‧延伸臂
15a21‧‧‧導引斜面
2‧‧‧轉接板
W‧‧‧外徑
D‧‧‧距離
α‧‧‧銳角
圖1為本發明實施例一的探針卡裝置的剖視示意圖。
圖2為圖1中的上導板單元與阻抗調節件的立體示意圖。
圖3為本發明實施例一的探針卡裝置的另一態樣剖視示意圖。
圖4為圖3中的上導板單元與阻抗調節件的立體示意圖。
圖5為圖1中的V部位的放大示意圖。
圖6為圖1的調節式探針受壓迫時的局部放大示意圖。
圖7為本發明實施例二的探針卡裝置的剖視示意圖。
圖8為圖7中的上導板單元與阻抗調節件的立體示意圖。
請參閱圖1至圖8所示，其為本發明的實施例，需先說明的是，本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。
[實施例一]
請參閱圖1至圖6所示，其為本發明的實施例一。本實施例公開一種探針卡裝置100(如：垂直式探針卡裝置)，其能適用於檢測一待測物(如：半導體晶圓)的高速傳輸功能，但本發明不受限於此。
如圖1和圖2所示，所述探針卡裝置100包含有一探針卡1及相連於上述探針卡1的一轉接板2(space transformer)。其中，上述探針卡1包含有一上導板單元11、與上導板單元11呈間隔設 置的一下導板單元13、安裝於上導板單元11的一阻抗調節件12、夾持於上導板單元11與下導板單元13之間的一間隔板14、及穿設於所述上和下導板單元11、13及間隔板14的多個導電探針15、15a。
需先說明的是，所述上導板單元11與下導板單元13所包含的板體於本實施例中是以硬板來說明，但不以此為限。以下將分別就所述探針卡1的各個元件構造作一說明，並適時介紹上述探針卡1的各個元件之間的連接關係。
如圖1和圖2所示，所述上導板單元11包含有一第一導板111、與上述第一導板111呈間隔設置的一第二導板112、及夾持於上述第一導板111與第二導板112之間的一支撐板113。其中，所述第一導板111形成有沿其厚度方向呈貫穿狀的多個第一穿孔1111及多個貫孔1112，上述多個貫孔1112的數量於本實施例中是不大於多個第一穿孔1111的數量，並且所述多個貫孔1112較佳是排成一列且位於上述多個第一穿孔1111的外側，而每個貫孔1112與相鄰的第一穿孔1111之間的間距小於任兩個相鄰第一穿孔1111之間的間距，但本發明不受限於此。
所述第二導板112形成有多個第二穿孔1121及一線路層1122，上述多個第二穿孔1121於第二導板112的厚度方向上呈貫穿狀、且其數量及位置上對應於第一導板111的多個第一穿孔1111，而每個第二穿孔1121的尺寸較佳是略大於第一穿孔1111的尺寸。其中，所述第一穿孔1111與第二穿孔1121的外型可依據設計者需求而加以調整，例如：矩形、方形、圓形、或其他形狀。
進一步地說，所述第二導板112包含有位於相反兩側的一內板面1123(如：圖1中的第二導板112底面)與一外板面1124(如：圖1中的第二導板112頂面)，並且所述內板面1123是面向下導 板單元13，外板面1124是面向第一導板111，而所述線路層1122於本實施例中是位於上述第二導板112的外板面1124。其中，所述線路層1122較佳是於位置上對應於第一導板111的多個貫孔1112；也就是說，所述多個貫孔1112朝向上述第二導板112的外板面1124正投影所形成的一投影區域，其落在至少部分的所述線路層1122上。
所述支撐板113於本實施例中呈環狀(如：方環狀)，並且上述支撐板113夾持於第一導板111的外圍部位及第二導板112的外圍部位，以使第一導板111與第二導板112能保持彼此間隔設置，而上述第一導板111的多個第一穿孔1111與貫孔1112以及第二導板112的多個第二穿孔1121皆連通於支撐板113內緣所包圍的空間。
此外，本實施例雖是以支撐板113夾持於所述第一導板111與第二導板112之間來說明，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述第一導板111能在其局部加厚，以頂抵於第二導板112，藉以省略上述支撐板113；或者，所述上導板單元11以一第三導板取代上述支撐板113。
如圖1和圖2所示，所述阻抗調節件12於本實施例中是以一電容元件來說明，但本發明不受限於此。其中，所述阻抗調節件12設置於上述第二導板112，並且所述阻抗調節件12電性耦接於所述線路層1122。而於本實施例中，所述阻抗調節件12是固定於外板面1124，並且阻抗調節件12焊接於位在外板面1124的線路層1122，但本發明不以此為限。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述阻抗調節件12也可以是固定於非為上述線路層1122的外板面1124部位，而後再通過打線來電性連接於線路層1122。
再者，至少部分所述阻抗調節件12位於上述第一導板111的 至少一個貫孔1112內，但本發明不受限於此。舉例來說，如圖3和圖4所示，所述第一導板111也可以在其中一個貫孔1112旁形成有一容置槽1113，而上述至少部分阻抗調節件12位於該容置槽1113內。其中，所述容置槽1113雖是以貫穿第一導板111來說明，但在本發明未繪示的其他實施例中，所述容置槽1113也可以是自第一導板111底面凹設、但未貫穿第一導板111的頂面。
如圖1和圖2所示，所述間隔板14夾持於上導板單元11的第二導板112與下導板單元13之間，以使所述下導板單元13能夠間隔地位於所述第二導板112遠離第一導板111的一側(如：圖1中的第二導板112下側)，並且所述下導板單元13與第二導板112之間的距離大於所述第一導板111與第二導板112之間的距離。
於本實施例中，所述下導板單元13是以單個板體來說明，並且下導板單元13形成有數量與位置對應於上述第二穿孔1121的多個穿孔131，但本發明不以此為限。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述下導板單元13也可以包含有彼此間隔設置的兩個板體及夾持於上述兩個板體之間的一支撐板。
再者，所述間隔板14於本實施例中呈環狀(如：方環狀)，並且上述間隔板14夾持於所述第二導板112的外圍部位及下導板單元13的外圍部位，而上述第二導板112的多個第二穿孔1121以及下導板單元13的多個穿孔131皆連通於支撐板113內緣所包圍的一容置空間141。
如圖1和圖2所示，所述多個導電探針15、15a穿過上導板單元11、間隔板14、及下導板單元13。其中，每個導電探針15、15a包含有一中央段151、分別自中央段151兩端延伸的一上延伸段152與一下延伸段153、自上延伸段152朝遠離中央段151方向 延伸的一上接觸段154、及自下延伸段153朝遠離中央段151方向延伸的一下接觸段155。
再者，於每個導電探針15、15a中，所述中央段151位於間隔板14所包圍形成的容置空間141內，所述上延伸段152穿設於上導板單元11，所述下延伸段153穿設於下導板單元13，所述上接觸段154及下接觸段155分別位於上導板單元11與下導板單元13彼此相反的兩個外側。所述轉接板2抵接固定於上述多個導電探針15、15a的下接觸段155，而多個導電探針15、15a的上接觸段154用來彈性地且可分離地頂抵於待測物(device under test，DUT)。
更詳細地說，上述多個導電探針15、15a包含有兩種結構；也就是說，部分導電探針15(如：圖1中位於右側的多個導電探針15)的構造略異於其他導電探針15、並且各定義為一調節式探針15a(或阻抗調節式探針)，而上述多個調節式探針15a較佳是排成一列。需先說明的是，所述調節式探針15a於本實施例中是以搭配於上述構件來說明，但本發明不受限於此；也就是說，所述調節式探針15a在本發明未繪示的實施例中也可以是單獨地運用(如：販賣)或是搭配其他構件使用。
如圖1和圖2所示，由於本實施例中的多個調節式探針15a構造大致相同，所以下述將主要以其中一個調節式探針15a及其相關的連接關係來說明。其中，所述調節式探針15a包含有呈長條狀的一針體15a1及相連於上述針體15a1的一延伸臂15a2。
上述針體15a1的構造即等同於非為調節式探針15a的其他導電探針15；也就是說，所述針體15a1包含有中央段151、位於中央段151相反兩端的上延伸段152與下延伸段153、及分別位於上延伸段152與下延伸段153彼此遠離兩外側的上接觸段154與下接觸段155。再者，上述針體15a1的各個部位於本實施例中可以 是具有相同的外徑W，但本發明不以此為限。
所述延伸臂15a2於本實施例中大致呈L形、並相連於其所述上接觸段154。進一步地說，所述延伸臂15a2自上接觸段154側緣朝向下接觸段155方向彎曲地延伸所形成，並且所述延伸臂15a2所相連的上接觸段154的部位是與所述上接觸段154的末端緣相隔有一距離D，而所述距離D不小於上述外徑W(或是說，上接觸段154的外徑)。再者，所述延伸臂15a2的自由端形成一導引斜面15a21(如：圖5)，並且上述導引斜面15a21與針體15a1的間距是沿著上接觸段154朝向下接觸段155的方向(如：圖5中的由上往下)遞增。
如圖1、圖2、圖5、及圖6所示，所述多個調節式探針15a的延伸臂15a2分別穿過第一導板111的多個貫孔1112、並抵接於所述第二導板112上的線路層1122，以使上述多個調節式探針15a及阻抗調節件12通過所述線路層1122而彼此電性耦接，據以達到降低阻抗的效果。其中，每個調節式探針15a的導引斜面15a21與所述線路層1122相夾有一銳角α，而當所述每個調節式探針15a的上接觸段154受壓迫時(如：探針卡裝置100在對待測物進行測試時)，所述延伸臂15a2向外側(如：朝向遠離針體15a1的方向)彈性地形變並保持抵接於所述線路層1122，而所述銳角α的角度逐漸地縮小。
需額外說明的是，於本實施例未繪示的其他實施例中，所述第一導板111的貫孔1112數量及所述多個導電探針15、15a所包含的調節式探針15a數量各可以是至少一個，而線路層1122的構造可以對應於上述至少一個調節式探針15a作相對應地調整。進一步地說，上述至少一個調節式探針15a的延伸臂15a2穿過第一導板111的至少一個貫孔1112、並抵接於所述線路層1122，以使至少一個所述調節式探針15a電性連接於阻抗調節件12。其中， 至少一個所述調節式探針15a的下接觸段155是用來固定於一轉接板2，而上接觸段154是用來彈性地且可分離地頂抵於一待測物(圖中未示出)。
此外，所述導電探針15、15a可以是圓針、矩形針、微機電(MEMS)針、或是其他類型，本發明在此不加以限制。也就是說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述上導板單元11與下導板單元13可以在水平方向上彼此錯位，以使每個導電探針15、15a的中央段151受力而變形成彎曲狀；並且上導板單元11中的第一導板111與第二導板112也可以是水平方向上彼此錯位，以使上接觸段154的長度方向能夠維持正交於第一導板111。
[實施例二]
請參閱圖7和圖8所示，其為本發明的實施例二，本實施例類似於上述實施例一，所以兩個實施例的相同處則不再加以贅述，而本實施例相較於實施例一的差異主要如下所載。
於本實施例中，所述阻抗調節件12固定於上述第二導板112的內板面1123，並且所述阻抗調節件12位於所述間隔板14所包圍的一空間(也就是，容置空間141)內，據以簡化上述第一導板111的構造。
更詳細地說，所述線路層1122於本實施例中包含有位於上述內板面1123的一內側線路1122a、位於所述外板面1124的一外側線路1122b、及埋置於所述第二導板112的一導電柱1122c，並且上述導電柱1122c的兩端分別連接所述內側線路1122a與外側線路1122b。其中，所述多個貫孔1112朝向上述第二導板112的外板面1124正投影所形成的一投影區域，其落在所述線路層1122的外側線路1122b上。所述阻抗調節件12固定於線路層1122的內側線路1122a上，並且所述延伸臂15a2抵接於線路層1122的外側 線路1122b上。
[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卡裝置，其在調節式探針用來抵接待測物的上接觸段側緣相連有延伸臂，使得調節式探針能夠搭配上導板單元，以通過延伸臂來與阻抗調節件進行電性耦接，進而達到降低電源阻抗的效果。進一步地說，所述延伸臂穿過貫孔、並抵接於所述線路層，以使調節式探針電性連接於阻抗調節件。
換個角度來說，基於調節式探針的延伸臂是相連於用來抵接待測物的上接觸段側緣，所以上述阻抗調節件也能相對應地設置於鄰近待測物的上導板單元，藉以更為有效地降低信號傳輸路徑的阻抗。
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。
100‧‧‧探針卡裝置
1‧‧‧探針卡
11‧‧‧上導板單元
111‧‧‧第一導板
1111‧‧‧第一穿孔
1112‧‧‧貫孔
112‧‧‧第二導板
1121‧‧‧第二穿孔
1122‧‧‧線路層
1123‧‧‧內板面
1124‧‧‧外板面
113‧‧‧支撐板
12‧‧‧阻抗調節件
13‧‧‧下導板單元
131‧‧‧穿孔
14‧‧‧間隔板
141‧‧‧容置空間
15‧‧‧導電探針
151‧‧‧中央段
152‧‧‧上延伸段
153‧‧‧下延伸段
154‧‧‧上接觸段
155‧‧‧下接觸段
15a‧‧‧調節式探針(導電探針)
15a1‧‧‧針體
15a2‧‧‧延伸臂
2‧‧‧轉接板
W‧‧‧外徑
D‧‧‧距離

Claims (10)

  1. 一種探針卡裝置，包括：一上導板單元，包含有彼此間隔設置的一第一導板與一第二導板，所述第一導板形成有至少一個貫孔，所述第二導板形成有一線路層；一阻抗調節件，設置於所述第二導板，並且所述阻抗調節件電性耦接於所述線路層；一下導板單元，間隔地位於所述第二導板遠離所述第一導板的一側，並且所述下導板單元與所述第二導板之間的距離大於所述第一導板與所述第二導板之間的距離；一間隔板，夾持於所述上導板單元的所述第二導板與所述下導板單元之間；以及多個導電探針，穿過所述上導板單元、所述間隔板、及所述下導板單元，並且每個所述導電探針包含有分別位於所述上導板單元與所述下導板單元彼此相反兩外側的一上接觸段及一下接觸段；其中，多個所述導電探針的至少一個所述導電探針定義為至少一個調節式探針，並且至少一個所述調節式探針包含有相連於其所述上接觸段的一延伸臂；所述延伸臂穿過至少一個所述貫孔、並抵接於所述線路層，以使至少一個所述調節式探針電性連接於所述阻抗調節件。
  2. 如請求項1所述的探針卡裝置，其中，所述第二導板包含有位於相反側的一內板面與一外板面，所述外板面是面向所述第一導板，並且所述阻抗調節件固定於所述外板面。
  3. 如請求項2所述的探針卡裝置，其中，所述線路層設置於所述外板面，至少部分所述阻抗調節件位於所述第一導板的至少一個所述貫孔內。
  4. 如請求項1所述的探針卡裝置，其中，所述第二導板包含有位 於相反側的一內板面與一外板面，所述內板面是面向所述下導板單元，並且所述阻抗調節件固定於所述內板面，所述阻抗調節件位於所述間隔板所包圍的一空間內。
  5. 如請求項4所述的探針卡裝置，其中，所述線路層包含有：一內側線路，位於所述內板面，並且所述阻抗調節件固定於所述內側線路上；一外側線路，位於所述外板面，並且所述延伸臂抵接於所述外側線路上；及一導電柱，埋置於所述第二導板，並且所述導電柱的兩端分別連接所述內側線路與所述外側線路。
  6. 如請求項1所述的探針卡裝置，其中，所述延伸臂呈L形，並且所述延伸臂的自由端形成一導引斜面，所述導引斜面與所述線路層相夾有一銳角；其中，當至少一個所述調節式探針的所述上接觸段受壓迫時，所述延伸臂向外側彈性地形變並保持抵接於所述線路層，而所述銳角的角度逐漸地縮小。
  7. 如請求項1所述的探針卡裝置，其中，於至少一個所述調節式探針中，所述上接觸段具有一外徑，所述延伸臂所相連的所述上接觸段的部位是與所述上接觸段的末端緣相隔有一距離，而所述距離不小於所述外徑。
  8. 如請求項1所述的探針卡裝置，其中，多個所述導電探針中的至少一個所述調節式探針數量為多個，並且多個所述調節式探針排成一列，所述第一導板的至少一個所述貫孔數量為多個，多個所述調節式探針的所述延伸臂分別穿過多個所述貫孔、並抵接於所述線路層，以使多個所述調節式探針及所述阻抗調節件通過所述線路層而彼此電性耦接。
  9. 如請求項1所述的探針卡裝置，其中，所述上導板單元包含有夾持於所述第一導板與所述第二導板之間的一支撐板，所述探針卡裝置包括有一轉接板(space transformer)，並且所述轉接 板抵接固定於多個所述導電探針的所述下接觸段，而多個所述導電探針的所述上接觸段用來彈性地且可分離地頂抵於一待測物(device under test，DUT)。
  10. 一種探針卡裝置的調節式探針，包括：一針體，呈長條狀且具有一外徑，所述針體包含有分別位於相反兩端部的上接觸段及一下接觸段；其中，所述下接觸段用來固定於一轉接板，而所述上接觸段用來彈性地且可分離地頂抵於一待測物；以及一延伸臂，自所述上接觸段側緣朝向所述下接觸段方向彎曲地延伸所形成，並且所述延伸臂所相連的所述上接觸段的部位是與所述上接觸段的末端緣相隔有一距離，而所述距離不小於所述外徑。
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