CN102401845B - 高频悬臂式探针卡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高频悬臂式探针卡，包括一电路板、一绝缘针座、多个信号针与至少一接地针，其中，信号针与接地针固接于绝缘针座且各别与电路板的信号电路及接地电路电性连接，又信号针具有一探针本体及一导电膜，导电膜是以电性绝缘方式沿着探针本体的轴向被覆其上而设置，据以降低电容耦合面积，及减少探针本体与导电膜之间的绝缘材料厚度，使得信号针的径向截面积获得减缩，以便有助于信号针更为紧密地排列。

Description

高频悬臂式探针卡

技术领域

本发明涉及电性检测用的探针设备，更详而言之是指一种高频悬臂式探针卡。

背景技术

图1、图2所示的高频悬臂式探针卡10用以将一检测机的测试信号传输予一电子元件以进行电性检测，其中图2为图1的2-2方向剖视图。该探针卡10包括一电路板12、一探针座14与多个同轴探针16，电路板12上设有多条同轴导线12a与同轴探针16电性连接，同轴探针16由一探针本体16a、一绝缘层16b与一导电轴管16c构成，其中探针本体16a作为高频信号传输用，导电轴管16c则电性连接至接地电位，目的在使同轴探针16具有良好且有效的高频信号传输效能。

上述检测机、探针卡10与电子元件之间的阻抗匹配情形，攸关高频电讯测试工程的质量，而为有效传输高频信号，该现有探针卡10的同轴探针16必须具有与检测机及电子元件一致或接近的阻抗，为达前述目的，且顾及探针本体16a与导电轴管16c之间所寄生电容效应造成信号衰减而导致阻抗不匹配的问题，使得该同轴探针16的绝缘层16b厚度h1的决定，必须依据探针本体16a与导电轴管16c之间的电容耦合面积大小而以正比方式设计，亦即，该用以作为高频信号传输的同轴探针16的电容耦合面积较大时，其绝缘层16b的厚度h1必须随之加大始可，如此方能达成阻抗匹配的目的；然因同轴探针16的电容耦合面积大，使得绝缘层16b的厚度h1相对增加，遂造成同轴探针16在其探针本体16a、绝缘层16b与导电轴管16c的组合部位的径向截面积难以减缩，即同轴探针16的径宽偏大，该结果导致探针卡10的相邻同轴探针16彼此间的距离无法再予缩小，换言之，以既有的探针卡10应用于检测更趋精致细微化且排列更为紧密(fine pitch)的电子元件时，探针卡10的同轴探针16将发生难以对准电子元件的情事，该情形凸显出既有探针卡10难能应付技术快速发展的趋势。

为解决上述因电容耦合面积大造成绝缘层厚度必须加大的问题，遂有业者在电容耦合面积与绝缘层厚度存在正比关系的基础下，将传输高频信号用的探针结构改成如图3所示，该探针20包括一信号针22、一接地线24与一绝缘外管26，信号针22与接地线24分别被一绝缘材料22a、24a所包覆，该组合方式因信号针22与接地线24彼此间的电容耦合面积小，使得其等之间仅有的绝缘距离为绝缘材料22a与绝缘材料24a的加总厚度h2，该绝缘外管26包裹该信号针22与接地线24；前述结构因探针20的整体径向截面积获得减缩(其比较基础是在探针20被要求在50欧姆的阻抗匹配下，探针20截面积是现有技术的图1同轴探针16的截面积的三分之一)，使得具有该些探针20的探针卡得以应用于电子元件排列更为紧密的场合使用。上述探针20结构虽使得探针卡应用范围更为广泛，但在这技术发展迅速的时代中，谁能掌握更精密的技术将会是赢家。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高频悬臂式探针卡，可应用于电子元件排列更为紧密的场合中以进行电性检测用。

缘以达成上述目的，本发明所提供的高频悬臂式探针卡包括一电路板、一针座、多个信号针与至少一接地针，其中，电路板上布设有多个信号电路与多个接地电路，针座为绝缘材质制成且结合于电路板，该些信号针固设于针座且与电路板的信号电路电性连接，各信号针具有一探针本体及一与该探针本体电性绝缘的导电膜，导电膜以沿着探针本体的轴向设置，且未完全包覆探针本体，而接地针亦固设于该针座，其与信号针的导电膜及电路板的接地电路电性连接。

一种用于探针卡的信号针，其包含：一探针本体，具有一悬臂及于该悬臂一端形成一针尖；一绝缘层，以绝缘材料附着于该探针本体的悬臂表面而形成，该绝缘层具有一外表面；一导电膜，附着于该绝缘层的外表面，且未完全包覆该绝缘层；其中：

探针本体、绝缘层与导电膜于同一处的径向剖面的截面积大小依序为探针本体大于绝缘层，绝缘层大于导电膜。

一种悬臂式探针组，其包含：一信号针，包括：一探针本体，具有一悬臂及于该悬臂一端形成一针尖；一绝缘层，以绝缘材料附着于该探针本体的悬臂表面而形成，该绝缘层具有一外表面；一导电膜，附着于该绝缘层的外表面，且未完全包覆该绝缘层；以及一接地针，与该信号针的导电膜电性连接。

一种探针卡，其包含：一电路板，其上布设有多个信号电路与多个接地电路；一针座，以绝缘材质制成且结合于该电路板；多个信号针，固设于该针座且与该电路板的信号电路电性连接，各信号针具有一探针本体与至少一导电膜，该导电膜以电性绝缘方式沿着该探针本体的轴向设置，且导电膜未完全包覆该探针本体；以及

至少一接地针，亦固设于该针座且与该信号针的导电膜及该电路板的接地电路电性连接。

附图说明

图1为现有具有同轴探针的探针卡示意图；

图2为图1的2-2方向剖视图；

图3为另一现有探针剖视图；

图4为本发明一较佳实施例探针卡的示意图；

图5为图4的5-5方向剖视图；

图6为本发明上述较佳实施例探针卡的信号针及接地针排列示意图；

图7为一剖视图，揭示信号针与接地针的电性连接结构；

图8为一剖视图，揭示绝缘层以未完全包覆的方式制作；

图9为本发明另一较佳实施例探针卡的示意图。

【主要元件符号说明】

10探针卡

12电路板

12a同轴导线

14针座

16同轴探针

16a探针本体       16b绝缘层        16c导电轴管

h1厚度

20探针

22信号针          22a绝缘材料      24接地线

24a绝缘材料       26绝缘外管       h2厚度

100(101)探针卡

30电路板

30a上表面         30b下表面        32信号电路

34接地电路

40针座

50信号针

52探针本体        52a悬臂           52b针尖

54(54’)绝缘层    54a(54a’)外表面  56导电膜

h3厚度

60接地针

70金属线

80导电介质

具体实施方式

为能更清楚地说明本发明，兹举较佳实施例并配合图示详细说明如后。其中，图4至图6所示为本发明一较佳实施例的高频悬臂式探针卡100，图5为图4的5-5方向剖视图。而图6为探针卡的信号针及接地针排列示意图，该探针卡100可应用于半导体晶粒、集成电路或其它电子电路的信号承载基板等受测物件的信号连接结构电性检测，其包括一电路板30、一针座40、多个信号针50、至少一接地针60与多个金属线70，其中：

电路板30是一呈圆盘状的印刷电路板，其具有一上表面30a与一下表面30b，该上表面30a供一检测机(图未示)电性接触，该下表面30b固接该针座40，且电路板30具有多个信号电路32与多个接地电路34，信号电路32是用以将检测机的测试信号传输予信号针50，接地电路34则是用以维持接地电位。

针座40是以具有良好绝缘特性的材质制成，其环设于电路板30的下表面30b。

该些信号针50以间隔排列方式固设于该针座40，且每一信号针50由一探针本体52、一绝缘层54与一导电膜56构成，其中：

探针本体52具有一悬臂52a，悬臂52a一端与电路板30的信号电路32电性连接，另一端弯折形成一针尖52b，针尖52b用以点触受测物件的测试焊垫(图未示)；

绝缘层54在本实施例中，为具有良好绝缘特性的材料环绕并完全包覆该探针本体52的悬臂52a表面而构成，绝缘层54具有一外表面54a；

导电膜56是以具有导电特性的材料沿着该悬臂52a的轴向被覆于该绝缘层54的外表面54a，如图5所示，导电膜56未完全包覆该绝缘层54，亦即仅遮蔽该绝缘层54外表面54a的局部。一般而言，导电膜56使用电镀或溅镀方式形成在绝缘层54的外表面54a，或者使用黏着物使导电膜56附着在绝缘层54的外表面54a，或为其它方式所达成；

必须强调的是，信号针50的探针本体52、绝缘层54与导电膜56于同一处的径向剖面的截面积(如图5所示)大小依序为探针本体52大于绝缘层54，绝缘层54大于导电膜56。

接地针60为一固设于该针座40且与该电路板30的接地电路34电性连接的金属导体，在本实施例中，每一根接地针60与多根信号针50搭配而构成一探针组，接地针60与信号针50以间隔排列方式固设于该针座40，接地针60与信号针50之间互不干涉，其搭配比例依使用需求而予设计制作。

如图6、图7所示，该些金属线70各别连接相邻信号针50的导电膜56，以及连接相邻在信号针50的接地针60，该串接方式可将每一信号针50的导电膜56与接地针60相互电性连接至接地电位。

以上即为本发明一较佳实施例的探针卡100结构说明，其在与检测机及受测物件间阻抗匹配的情形下，每一信号针50的探针本体52是与电路板30的信号电路32电性连接而得以传输高频信号至受测物件，每一信号针50上的导电膜56因未完全环绕包围探针本体52，仅是局部且绝缘地布设在探针本体52上方，因此降低了导电膜56与探针本体52之间的电容耦合面积，换言之，绝缘层54的厚度h3无需增加，该情形使得信号针50在探针本体52的悬臂52a、绝缘层54与导电膜56的组合部位的径向截面积获得减缩，远比现有技术的图2与图3所示的现有同轴探针16或探针20的径向截面积为小(其比较基础在信号针50被要求在50欧姆的阻抗匹配下，本发明信号针50的截面积约是现有技术的图1信号针的截面积的九分之一，约是现有技术的图2信号针的截面积的三分之一)，因此，本发明探针卡100的该些信号针50得以排列得更为紧密，据以应用于电子元件排列紧密的场合中以进行电性检测用，至于用以削弱信号干扰以维持高频信号传输质量的接地回路，则通过该些金属线70于各信号针50的导电膜56间相互串接并连接至接地针60即可达成。

其次，本发明探针卡100的信号针50是以刚性的探针本体52作为主要支撑结构，不仅便于绝缘层54与导电膜56稳固结合其上，该探针本体52更提供足够的机械强度以应付实际检测的反复使用及可能的触压变形。

另说明的是，本发明的绝缘层除了上述完全包覆的方式外，尚得以图8所示的形态制作，亦即绝缘层54’是以未完全包覆的方式沿着悬臂52a的轴向被覆于悬臂52a表面，绝缘层54’同样具有一外表面54a’提供导电膜56沿着轴向被覆其上，该结构更减缩信号针的径向截面积，而有助于信号针的紧密排列。

图9揭示的探针卡101为本发明另一较佳实施例，该探针卡101除具有上述实施例的所有构件外，还包括至少一导电介质80，该导电介质80通过该些金属线70连接而居间作为信号针50的导电膜56与接地针60的电性连接。

以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为的等效结构及制作方法变化，理应包含在本发明的专利范围内。

Claims (16)

1.一种用于探针卡的信号针，其特征在于包含:

一探针本体，具有一悬臂及于该悬臂一端形成一针尖;

一绝缘层，以绝缘材料附着于该探针本体的悬臂表面而形成，该绝缘层具有一外表面;

一导电膜，附着于该绝缘层的外表面，且未完全包覆该绝缘层;

其中:该导电膜仅是局部且绝缘地布设在该探针本体上方，探针本体、绝缘层与导电膜于同一处的径向剖面的截面积大小依序为探针本体大于绝缘层，绝缘层大于导电膜。

2.如权利要求1所述用于探针卡的信号针，其特征在于，该绝缘层完全包覆该探针本体的悬臂表面，该导电膜沿着该悬臂的轴向被覆于该绝缘层的外表面。

3.如权利要求1所述用于探针卡的信号针，其特征在于，该绝缘层以未完全包覆的方式沿着该悬臂的轴向被覆于悬臂表面，该导电膜亦沿着轴向被覆于该绝缘层的外表面。

4.一种悬臂式探针组，其特征在于，包含:

一信号针，包括:

一探针本体，具有一悬臂及于该悬臂一端形成一针尖;

一绝缘层，以绝缘材料附着于该探针本体的悬臂表面而形成，该绝缘层具有一外表面;

一导电膜，附着于该绝缘层的外表面，且未完全包覆该绝缘层;以及

一接地针，与该信号针的导电膜电性连接;

其中，该导电膜仅是局部且绝缘地布设在该探针本体上方。

5.如权利要求4所述的悬臂式探针组，其特征在于，该信号针的绝缘层完全包覆该探针本体的悬臂表面，该导电膜沿着该悬臂的轴向被覆于该绝缘层的外表面。

6.如权利要求4所述的悬臂式探针组，其特征在于，该信号针的绝缘层以未完全包覆的方式沿着该悬臂的轴向被覆于悬臂表面，该导电膜亦沿着轴向被覆于该绝缘层的外表面。

7.如权利要求4所述的悬臂式探针组，其特征在于，该接地针与该信号针的导电膜通过金属线串接而达成电性连接。

8.如权利要求4所述的悬臂式探针组，其特征在于，还包括一居间电性连接该信号针的导电膜与该接地针的导电介质。

9.如权利要求4所述的悬臂式探针组，其特征在于，该信号针的探针本体、绝缘层与导电膜于同一处的径向剖面的截面积大小依序为探针本体大于绝缘层，绝缘层大于导电膜。

10.一种探针卡，其特征在于，包含:

一电路板，其上布设有多个信号电路与多个接地电路;

一针座，以绝缘材质制成且结合于该电路板;

多个信号针，固设于该针座且与该电路板的信号电路电性连接，各信号针具有一探针本体与至少一导电膜，该导电膜以电性绝缘方式沿着该探针本体的轴向设置，且导电膜未完全包覆该探针本体，该导电膜仅是局部且绝缘地布设在该探针本体上方;以及

至少一接地针，亦固设于该针座且与该信号针的导电膜及该电路板的接地电路电性连接。

11.如权利要求10所述的探针卡，其特征在于，该信号针的探针本体包括一悬臂与一针尖，一绝缘层附着于该探针本体的悬臂表面且具有一外表面，该导电膜附着于该绝缘层的外表面且未完全包覆该绝缘层。

12.如权利要求11所述的探针卡，其特征在于，该绝缘层完全包覆该探针本体的悬臂表面，该导电膜沿着该悬臂的轴向被覆于该绝缘层的外表面。

13.如权利要求11所述的探针卡，其特征在于，该绝缘层以未完全包覆的方式沿着该悬臂的轴向被覆于悬臂表面，该导电膜亦沿着轴向被覆于该绝缘层的外表面。

14.如权利要求10所述的探针卡，其特征在于，该接地针与该些信号针的导电膜通过金属线串接而达成电性连接。

15.如权利要求10所述的探针卡，其特征在于，还包括一居间电性连接该信号针的导电膜与该接地针的导电介质。

16.如权利要求11所述的探针卡，其特征在于，该信号针的探针本体、绝缘层与导电膜于同一处的径向剖面的截面积大小依序为探针本体大于绝缘层，绝缘层大于导电膜。

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