CN101109767A - 二片式模块化弹性探针的改良结构 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种二片式模块化弹性探针的改良结构，是由上盖体及下盖体相对盖合组成模块本体，再于其内缘形成若干贯穿的定位孔，且各所述定位孔内缘二端向外是延伸形成锥孔段及扩孔段，用以供多个弹性探针分别容置，各所述弹性探针是由线圈一体绕设而成，二端形成有一线圈呈密集绕设结构的接导部，且所述接导部具有一锥面状的颈部以及头部，令所述头部可穿出所述定位孔外，又所述二接导部之间是绕设一线圈呈螺旋宽松构态而具有弹性压缩特性的弹簧部，藉此令所述弹性探针组设于所述模块本体内时，能呈现出弹性力量均匀、检测时所述接导部具弹性偏摆调整定位，同时电子信号传导性佳的探针模块。

Description

二片式模块化弹性探针的改良结构

技术领域

本发明涉及一种探针模块的技术范畴，特别涉及一种应用于IC、晶圆等半导体组件检试的二片式模块化弹性探针的改良结构。

背景技术

目前探针已广泛应用于各种测试领域，如印刷电路板测试、晶圆测试、IC封装测试、通信产品及液晶面板测试等，皆须探针作为测试媒介。除此之外，现阶段探针亦逐渐朝精细的电子组件发展，主要是因为探针尺寸规格愈来愈精细且具有导电性、低电阻的优点，因此将赋予探针高频信号传输的功，而可作为手机等无线通信产品的收发天线及各类电子产品充电器、连接器的衔接接点。未来探针将不再只扮演测试功能的角色，亦将于电子组件的领域上占领不可或缺的位置。

另外，拜科技高度发展所赐，目前IC设计已能将多种影音功能加诸于一颗小小的IC芯片内，而大大提升了信息产品的实用性。随着IC芯片功能的增加，其芯片设计及封装测试的技术难度亦相对提高，如图1所示的多芯片封装(MCP)、系统单芯片(SOC)、系统级封装(SIP)或者覆晶封装(FC)等，然因为目前封装技术并无法跟上IC芯片轻薄、短小，以及具多层堆栈等设计趋势的脚步。不仅IC测试的良率低，且测试用的探针模块亦需视不同的封装技术，以及测试的芯片结构作对应的更换或调整(如图2所示)，而甚为不便，同时成本负担较高，尤其是对覆晶封装(FC)而言，为提升此形态的封装的良率，往往在IC的芯片与载板未封胶之前，对于覆晶封装(FC)的预黏阶段就必须判定是否为良品？对整体覆晶封装(FC)的流程而言是非常重要的。以下进一步举例说明现有探针模块结构。

首先，请参阅图2所示，早期探针模块使用的探针，是由一外套体内缘装设弹性组件(图中未显示)后，再于其二端分别套组上探针及下探针，且所述上探针为确实与IC芯片的锡球接触，其端缘并爪状的构态，应用时虽然上、下探针二端分别接抵弹性组件而具有弹动功能，然而因为结构上为分别独立的构件，因此弹性力量不均匀且不稳定，容易造成IC的芯片产生脆裂的情况，故而在不同的封装技术下，必须选用适合的探针，不仅成本负担较高，且电性感测良率低，再者另有一缺点是其爪状结构除了增加制造成本外，亦容易在高温环境下与锡球接触而产生共晶现象，即IC芯片的锡球与爪状的上探针会结合在一起，当测试环境的温度由高温降低低温时，爪状的上探针往往会与现有的探针模块分离，造成现有的探针模块成本负担较高，及卡锡渣情形，不仅对锡球造成破坏，且亦容易产生接触不良的状况。对覆晶封装(FC)预黏阶段而言，现有的探针模块因弹性力量不均匀且不稳定，常常因此而造成IC的芯片产生脆裂或是与载板脱落，故无法测试。而需加以改善。

请参阅图3所示，其是申请案第91207196「模块化弹力针组装置结构」专利案(以下简称现有技术二)，亦即本案申请人先前的发明，此现有技术二是由一上盖、下盖，以及组设于所述上、下盖间的若干弹力针所组成，其中所述上盖是于轴向形成一个或一个以上中空的第一定位孔，而下盖则是结合于上盖下方，且于与第一定位孔的相对位置处亦轴向具有中空的第二定位孔，用以供所述弹力针组设，各所述弹力针是于上探针及下探针间具有一弹性压缩组件，且将所述上探针及下探针受到第一定位孔及第二定位孔的限制定位并凸伸于所述第一定位孔及第二定位孔外。藉此组成一专门应用于电性检测的探针模块。此现有技术二与上述现有技术不同的处在于其弹力针是一体成型，而具有较高稳定性的弹力，同时降低制造成本。然而使用上仍有缺失存在，其一是接触构部的上探针是呈圆柱状结构，仍会造成与锡球接触不良的情形，其二是所述弹力针其中段处类似弹簧的线圈结构呈宽松结构，故检测时电子信号通过时会循着线圈的螺旋结构路径流动，不仅电阻值与路径长度呈正比，且亦因电感效应大而影响信号的传输效率与质量。

再者，又一现有发明是专利号US 2004/0147140的美国专利案(以下简称现有技术三)，请参阅图4、图5所示，所述现有技术三探针模块主要组成结构与现有技术一略同，主要是于二上、下模板相对表面处形成若干容置孔槽，用以供探针容置后盖合，再利用螺杆螺锁固定。而现有技术三与现有技术二最大的不同在于探针90的结构，现有技术三的探针90是由线圈绕设而成，二端与IC芯片及PCB板接触的线圈是绕设成密集结构的触接部91，且中段的身部92亦为线圈绕设成密集接触的结构，进一步再于所述身部92与二端的触接部91之间设一仅具一线圈段的弹性部93，应用时，通过所述探针90二端与IC芯片及PCB板接触，达到检测目的。

此现有技术三的探针虽是由线圈一体绕设而成，藉其二端触接部呈环圆状构态，使其与IC芯片及PCB接触时达到确实接触的目的，然而因为其弹性力仅由弹性部提供，其结构又仅为一线圈段构态，不仅弹性差、容易产生弹性疲乏，同时其弹性力量无法稳定提供，对于讲求更高精密检测的新世代IC芯片而言，仍会造成不当的影响。再者就电性检测的功效而言，虽然现有技术二探针是由线圈一体绕设而成，然而因为当进行检测时，其身部92与二端的触接部91间的弹性部93无法压缩成整个密集接触的结构型态，因此在对于电性检测的信号传输，仍会造成电感效应大而影响电性检测效率与质量。

另外因为IC芯片检测是处于高温环境下，故IC板本身难免会产生翘曲的情形，造成翘曲部位的锡球位置产生偏移，进而令探针的接触端部无法准确且稳定的与锡球接触，对检测的良率亦会造成影响。而上述现有技术一至三亦无针对此问题提出适当的解决对策，因此便成为申请人思及改善的方向。

有鉴于此，本发明人为改善上述现有发明的缺失，乃决心凭其从事相关行业制造、研发的多年经验，遂终日苦思力索、潜心研发，终研创出本发明的二片式模块化弹性探针的改良结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种二片式模块化弹性探针的改良结构，其是用以检测IC芯片的探针模块在使用上，不仅探针可提供较均匀且稳定的弹性力，同时并可于必要时自动作偏摆调整而与锡球定位，以提升电性检测的效率与质量。

为了达成上述的目的，本发明提供一种二片式模块化弹性探针的改良结构，是由一模块本体及若干弹性探针组成，所述模块本体是由上、下盖体相对盖合构成，而于其内缘成型有多数相邻的定位孔，各所述定位孔是呈贯穿结构，且内缘二端向外是延伸形成有一锥孔段及扩孔段，用以供弹性探针容置，并令弹性探针二端向外穿出。而各所述弹性探针是由线圈一体绕设而成，其二端是形成线圈呈密集绕设结构的接导部，而所述二接导部之间是绕设线圈呈螺旋宽松构态而具有弹性压缩特性的弹簧部，同时所述接导部并具有一锥面状的颈部，以及延伸自所述颈部的头部，当各所述弹性探针容置于对应的定位孔内时，其颈部抵靠于所述锥孔段位置，而头部则经所述扩孔段向外穿套而出，用以分别与PCB板及IC板上的锡球接触，以提供IC检测的功能。不仅所述弹性探针的接导部与IC板的锡球接触时，可视情况作自动偏摆、弯曲的调整定位效果，同时所述弹性探针的弹簧部经施压而压缩呈密集接触型态供电子信号通过，能降低电阻、消除电感效应，达到稳提升检测时电子信号传输的效率及稳定性。又为各所述弹性探针与IC板的锡球接触一端的接导部外端缘，另可形成一外扩状的碗形定位端，用以增加所述接导部作自动定位时接触的稳定性。

本发明的上述及其它目的与优点，不难从下述所选用实施例的详细说明与附图中，获得深入了解。

附图说明

图1为目前业界IC芯片封装种类的举例图标；

图2为第一种现有探针模块应用于不同封装技术的IC芯片检测的组合剖面图；

图3为第二种现有探针模块的组合剖面图；

图4为第三种现有探针模块的探针立体外观图；

图5为第三种现有探针模块的组合剖面图；

图6为本发明分解示意图；

图7为本发明组合剖面示意图；

图8为本发明进行电子信号检测的状态示意图；

图9为本发明弹性探针自动调整定位示意图；

图10为本发明弹性探针承受压力变形的示意图；

图11为本发明弹性探针第二种实施例设计的组合剖面图；

图12为本发明弹性探针第二种实施例设计的检测应用剖面图；

图13为本发明弹性探针第二种实施例设计的承受压力变形的示意图；

图14为本发明探针模块的应用实施例立体图。

附图标记说明：模块本体-10；上盖体-11；定位凹缘-111；定位销-112；下盖体-12；销孔-121；定位销-122；定位孔-13；孔洞-13A、13B；锥孔段-131；扩孔段-132；弹性探针-21；接导部-211；颈部-2111；头部-2112；碗形定位端-2113；弹簧部-212；PCB板-30；接端部-31；C板-40；锡球-41。

具体实施方式

请参阅图6～图8所示，本发明提供的二片式模块化弹性探针的改良结构，是由一模块本体10及若干弹性探针21组成，其中：

所述模块本体10是由一上盖体11及下盖体12相对盖合而成，所述上、下盖体11、12相对的外缘面各形成有若干相邻的贯穿孔洞13A、13B，进一步于相对盖合后，形成供所述弹性探针21容置的定位孔13，而各所述定位孔13其相接外侧的内缘二端是向延伸形成一斜锥状的锥孔段131，以及一扩孔段132。其次所述上盖体11相对成型所述定位孔13的外缘，另形成有一定位凹缘111，用以供欲检测的IC板40于检测时定位之用。所述上、下盖体11、12准确结合，所述上盖体11相对端外缘面凸设有定位销112，而下盖体12外缘面则形成有供所述定位销112插组的销孔121，且所述下盖体12另一外侧面亦可凸设与PCB板30作定位的定位销122。

所述弹性探针21是分别套组于所述定位孔13内，且二端并穿出孔外。各所述弹性探针21是由线圈一体绕设而成，其二端是形成线圈呈密集绕设结构的接导部211，而所述二接导部211之间是绕设线圈呈螺旋宽松构态而具有弹性压缩特性的弹簧部212，同时所述接导部211并具有一锥面状的颈部2111，以及延伸自所述颈部2111的头部2112，当各所述弹性探针21容置于定位孔13内时，其颈部2111抵靠于所述锥孔段131位置，而头部2112则经所述扩孔段132向外穿套而出，用以分别与PCB板30的接端部31，以及IC板40的锡球41接触，以提供IC芯片作电性功能的检测。

藉此，令所述弹性探针21与IC板40的锡球41接触时，能提供均匀且稳定的弹性力，且利用所述扩孔段132大于所述头部2112的结构设计，令弹性探针21的接导部211与锡球41接触时，可作自动偏摆、弯曲的调整定位效果，同时令所述弹性探针21的弹簧部212经施压而压缩呈密集接触型态供电子信号通过，得降低电阻、消除电感效应，达到稳提升检测时电子信号传输的效率及稳定性。

请再参阅图6所示，本发明应用于检测作业时，是将探针模块置于PCB板30与IC板40之间，令各所述弹性探针21二端接导部211分别与PCB板30上的接端部31，以及IC板40上的锡球41靠抵接触，当进行信号传输的检测时，弹性探针21的弹簧部212经施压而压缩呈密集接触型态，进一步与二端的接导部211呈现完全密集的一体式型态，故可供电子信号稳定且迅速通过，如图8所示，确实具有降低电阻、消除电感效应的效用。且通过所述弹簧部212提供稳定、均匀的弹性伸缩力量，以及所述接导部211呈环状线圈结构，进一步与锡球41接触时可缓和并减轻压迫力道，降低长时间高温测试时对锡球41造成的不良影响。如图10所示，若检测过程中，IC板40下压的力量过大时，弹性探针21本身会通过变形吸收过大的压力，避免对IC芯片造成不当破坏。如此即得令本探针模块同时适用于多芯片MCP、系统单芯片SOC，或者系统级封装SIP等封装技术中，如图14，不仅适用性高，且可确实提升检测的良率，并降低成本。

再者，请再参阅图9，在检测过程中，若IC板40因故产生翘曲情形而令锡球41位置偏移时，因为所述模块本体10其定位孔13外端的扩孔段132内径较弹性探针21的头部2112大，且穿出所述扩孔段132，故可令所述弹性探针20的接导部211与锡球41接触时，作自动偏摆、弯曲的调整定位效果，避免产生接触不良的情形。

另外，承上述，请再参阅图11～图14所示，本案所述弹性探针21在结构设计的变化上，其与IC板40的锡球41接触一端的接导部211外端缘，亦可再形成外扩状的碗形定位端2113，用以增加所述接导部211与锡球41作自动定位时接触的稳定性。

Claims (3)

1.一种二片式模块化弹性探针的改良结构，其包括一模块本体，以及若干组设于所述模块本体内的弹性探针，所述模块本体是由上、下盖体组成，内缘成型有若干供所述弹性探针穿套的定位孔，而各所述弹性探针是由线圈一体绕设而成，其特征在于：

所述弹性探针二端是形成一线圈呈密集绕设结构的接导部，并于所述二接导部之间绕设一线圈呈螺旋宽松构态而具有弹性压缩特性的弹簧部，同时所述接导部具有一锥面状的颈部，以及延伸自所述颈部的头部；而所述模块本体供所述弹性探针组设的定位孔二端，是形成对应所述颈部的锥孔段，且所述锥孔段外端延伸形成一内径大于所述弹性探针其头部外径的扩孔段，且当所述弹性探针容置于所述定位孔内时，其头部穿出所述扩孔段。

2.依权利要求1所述的二片式模块化弹性探针的改良结构，其中各所述弹性探针与IC板的锡球接触一端的接导部外端缘，形成一外扩状的用以增加所述接导部作自动定位时接触稳定性的碗形定位端。

3.依权利要求1所述的二片式模块化弹性探针的改良结构，其中所述模块本体的上盖体相对成型所述定位孔的外缘，形成有一用以供IC板检测时定位用的定位凹缘。

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