CN102478593B - 探针卡结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种探针卡结构，主要包括有一电路板、一电性连接装置、一基板、至少一探针单元以及一密封胶垫。探针单元设置于具有线路分布其上的基板处。电性连接装置设置于电路板与基板间，使讯号能在电路板与探针单元间传递。密封胶垫设置于电路板下表面与基板间，将基板周围与电路板相邻处封闭，并使电路板与基板间的空间内压力呈现真空或负压状态，让电路板、电性连接装置与基板能靠紧而固定在一起。通过本发明的设计，能使各构件维持良好的电性接触状态，减少构件的损坏，在进行必要的维修保养时，能方便地分离电路板与基板等构件，延续产品的使用寿命。

Description

探针卡结构

技术领域

本发明为一探针卡的技术领域，特别指一种运用于探针数目多且间距小的探针卡中，利用真空吸力的原理将探针卡各构件紧密地固定在一起。

背景技术

随着科技技术的成熟与提升，芯片功能逐渐增加，设计逐渐复杂，芯片输入/输出针脚数也持续增加。为了降低生产成本，晶圆尺寸也不断提升(如12时晶圆)，因此大面积侦测用的探针卡需求逐渐增多。此类大面积的探针卡，由于探针接触点的间距小，结构中通常会利用具有线路的多层式基板设置于多个探针与电路板间，作为线路的空间转换装置。基板上下两平面具有大间距垫盘(又称接触垫，contact pad)与小间距垫盘，内部分布着连接上下各垫盘的线路，其中大间距离垫盘的平面是与电路板相接，垫盘间距较小的平面则是供多个微小探针各别与垫盘相电性连接。利用此多个微小探针与被测物接触即可达成电子测试的目的。多层式基板可为陶瓷基板、玻璃基板或铜箔(FR-4)基板等，例如在工业上容易获得的多层陶瓷基板(multi-layer ceramicssubstrate，MLC)或低温共烧陶瓷基板(low temperature co-fired ceramicssubstrate，LTCC)。

大面积的探针卡不仅本身所具备的微小探针数目众多(可达数千根)，各构件如电路板、基板的线路复杂程更高，成本也更为昂贵，因此就使用者(如测试厂商)的立场，是希望探针卡的使用寿命能够延长，在各构件拆解维修时，如电路板或基板的损伤情形能降低，以减少重新更换零件的成本。

就现有探针卡的结构作分析，电路板与基板的固定方式是利用焊锡粘固于电路板与基板上的线路垫盘处。当电路板或基板欲维修时，较为困难所需时间也较长，如欲分开两构件，则须要经过高温回焊炉，此过程中容易造成电路板及基板同时损坏，增加维修保养的成本。此外若拆解后的电路板及基板未损坏，将两者重新利用进行焊锡连接时良率也会降低，造成使用者相当的困扰。虽然有些厂商开始采用锁固方式各将电路板与基板相固定，两者间再以可导电的弹性探针作为电性连接。但夹持于基板周围的锁固元件，容易使基板产生轻微的弯曲，若再加上位置中央区域弹性探针的反作用力，基板很容易变形或损坏，面积愈大的基板此问题更为严重；此外，产生弯曲的基板平坦度不佳，也会影响弹性探针的接触状态，压力与反作用力不均，会造成弹性探针损害程度的不同；因此，本发明人针对上述的问题，借着多年的经验，设计了此一探针卡结构。

发明内容

本发明主要目的是提供一种采用真空吸力的原理以确保探针卡各构件能紧紧接触固定的设计，主要是于探针卡的基板周围与电路板相邻处以一密封胶垫来密闭，接着将电路板与基板间的空间内压力转换为呈真空或负压状态，使得电路板、电性连接装置与基板能靠紧在一起而被固定，除此以外空间各处压力平均，确保各构件能紧密确实的接触，能适用于大面积的探针卡。

本发明另一目的是提供一种便于维修的探针卡结构，由于主要构件间是利用真空吸力原理使各构件紧靠而固定，并未利用焊锡作连接，当欲分离各构件时仅须调整空间内部的压力，即能让如电路板或基板等构件分离，方便进行维修保养作业，能延续探针卡的使用寿命，减少更换零件的费用。

为达上述目的，本发明主要包括有一电路板、一电性连接装置、一基板、至少一探针单元以及一密封胶垫。探针单元安装于具有线路分布其上的基板处，探针单元具有多个探针能与待测件相接触，电性连接装置设置于电路板与基板间，整体结构能使电路板讯号传递至探针单元处，本发明改良的地方是利用密封胶垫设置于电路板与基板间，将基板周围与电路板相邻处封闭，并使电路板与基板间的空间压力呈真空或负压状态，让电路板、电性连接装置与基板相互靠紧而固定在一起。

以下配合图式及元件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在阅读本说明书后能加以实施。

附图说明

图1为本发明的第一种实施例的剖面图。

图2为本发明的密封胶垫的立体示意图。

图3为本发明的第二种实施例的剖面图。

图4A为本发明密封胶垫的另一种型式的平面图。

图4B为本发明密封胶垫的另一种型式的平面图。

图4C为本发明密封胶垫的另一种型式的平面图。

其中，附图标记说明如下：

4     探针卡        32    弹性接触件

5     电路板        4     基板

22    真空管        5     探针单元

6     电性连接装置  51    探针

3A    电性连接装置  6     密封胶垫

31    弹性探针      6A    密封胶垫

具体实施方式

如图1所示，为本发明的剖面图。本发明的探针卡1，主要包括有一电路板2、一电性连接装置3、一基板4、至少一探针单元5、以及一密封胶垫6。

电路板2上下表面形成有垫盘(contact pad)(图未示)，上表面的垫盘是供电性连接至一测试装置的测试头处，而下表面的垫盘位置则与基板4相配合。电路板2处设有贯穿主体的至少一真空管21，真空管21的位置是邻近或位于基板4所在位置的正上方。真空管21顶端是经一管路连接着一真空泵浦处，但图中并未画出。

电性连接装置3是设置于基板4与电路板2间，作为两者间的讯号传输介质。电性连接装置3具有多个弹性探针31(Spring Probe)，并利用弹性探针31分别将基板4上表面的垫盘与电路板2下表面的垫盘作电性连接。图中弹性探针31仅为本实施例中其中一实施例，并不因此限制仅能使用此方式。

基板4为具有线路的多层式基板，例如为多层陶瓷基板(multi-layerceramics substrate，MLC)或低温共烧陶瓷基板(low temperature co-firedceramics substrate，LTCC)等，基板4上下表面皆形成有多个垫盘，可视为一线路的空间转换装置，具备有将垫盘重布、间距放大…等功能。在本实施例中基板4上表面为大间距的垫盘(图中未画出)，位置是与电路板2相对应，而下表面为小间距的垫盘(图中未画出)，小间距的垫盘则与探针单元5的多个探针51电性连接。

在本实施例中，探针单元5是结合于基板4的下表面处，利用分布与其上的多个探针61与测待物(如芯片)直接接触。图中探针单元5与探针51皆仅以示意方式表示，并不因此限制探针51的形状，也不限制探针单元5的结构。当然探针单元5的探针51也能采模组化(Modular)方式直接与结合于基板4，方便组装与使用。

密封胶垫6是设置于基板4周围与电路板2下表面间，能将基板4周围与电路板2相邻处封闭。如图2所示，密封胶垫6为贴附性佳的大面积密封垫，中间位置形成有一孔61，孔61的形状对应于基板4的外型，但尺寸须小于基板4。组装时密封胶垫5接近周围边缘的内表面是贴附于电路板2的下表面，而接近孔51的内表面则贴附于基板4的下表面，利用电路板2的真空管21将基板4与电路板2间的空间抽真空或形成负压状态，即能使电板2、电性连接装置4及基板4靠紧而固定在一起。

如图3所示，为本发明第二种实施例图，在本实施例主要是改良电性连接装置3A与密封胶垫6A的结构。如上述内容所述，电性连接装置3A可为各种不同的型式，在本实施例中，电性连接装置3A具有多个环形金属的弹性接触件32，利用弹性接触件32的上下两端分别与电路板2及基板4相对应的垫盘相接。另外密封胶垫6A则为一环形的密封垫，位置设置于电路板2与基板4中，如图4A至4C所示，环形的密封垫形状并不限为圆型(O型)，也可为方型或多边型。因此本发明中的密封胶垫是指能将基板2周围与电路板2相邻处封闭的结构体，并不限定为单一种型式。

综合以上所述，本发明是利用一密封胶垫密封于基板周围与电路板间，在基板与电路板间的空间被抽真空时，即能使各构件结合在一起，此为探针卡创新的组装方式，此架构在使用上具有下列几项优点：

1.采用抽真空方式，能使电路板与基板内部的压力均匀，基板不会产生轻微弯曲的现象，电性连接装置的弹性探针与各构件间也能维持良好的接触状态，确保探针卡的品质。

2.适用于大面积的探针卡结构。

3.维修保养容易，过程中构件也不易损坏：当基板、电路板或电性连接装置欲分离检修时，经电路板的真空管将内部空间压力释放，就能轻易使各构件分解，分解过程中构件不容易损坏，若检修过程中发现构件损壊，只须更换单一构件即可，方便容易又节省成本，与现有结构采焊钖与电路板及基板作连接的方式，本发明能节省更多的费用。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种探针卡结构，其特征在于包括有一电路板、一电性连接装置、一基板、至少一探针单元以及一密封胶垫，该探针单元设置于具有线路分布其上的该基板处，该电性连接装置设置于该电路板与该基板间，该密封胶垫将该基板周围与该电路板相邻处封闭，该电路板与该基板间空间内压力则呈真空或负压状态。

2.如权利要求1所述的探针卡结构，其特征在于该电路板具有至少一真空管，该真空管贯穿该电路板并延伸至该电路板与该基板间被密封胶垫封闭的空间内。

3.如权利要求1所述的探针卡结构，其特征在于该密封胶垫在中间位置设置有一孔，密封时该密封胶垫接近周围边缘的内表面是贴附于该电路板的下表面，而接近该孔的内表面则贴附于该基板的下表面。

4.如权利要求1所述的探针卡结构，其特征在于该密封胶垫为一环形的密封垫。

5.如权利要求4所述的探针卡结构，其特征在于该密封胶垫为O型环、多边型环其中至少一种。

6.如权利要求1所述的探针卡结构，其特征在于该电性连接装置具有多个弹性探针，该弹性探针将该电路板与该基板的讯号作连接。

7.如权利要求1所述的探针卡结构，其特征在于该电性连接装置具有多个弹性接触件，该弹性接触件将该电路板与该基板的讯号作连接。

8.如权利要求1所述的探针卡结构，其特征在于该探针单元具有多个探针，该探针与待测件接触。

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