CN102486481A - 高频垂直式弹性探针结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高频垂直式弹性探针结构。探针形状为具有一缺口呈未封闭的环形，具备能被垂直方向压缩变形的弹性，于探针周边分别形成有至少一个的第一接触件及第二接触件，作为压缩时与外部构件电性连接的接触点。第一接触件是位于缺口处的探针两端点附近区域，第二接触件则位于探针的周边处，位置是与第一接触件呈上下相对应。本发明的探针能运用于两构件间的电性连接或安装于探针卡中，具有接触性佳并能作高速、高频的芯片测试。

Description

高频垂直式弹性探针结构

技术领域

本发明是关于一种探针，特别是关于一种微型探针的设计，可运用于高频、高速的芯片测试装置中，具备能被纵向压缩的弹性，维持测试过程中良好的接触状态。

背景技术

探针卡主要用于裸晶(die)的测试作业，利用其上的多个探针与裸晶接触，配合相关的测试仪器与软件控制，进行裸晶各项功能的测试，筛选出不良品，进行修补或报废，以便再进行后续的封装作业，并使产品的良率提升。

随着集成电路工艺的演进，电路间的线宽与间距日益缩小，探针也从针尖弯曲、横向放置的悬臂式探针，改为针径更细且密集的垂直式探针。垂直式探针也因工艺技术的提升，可分为以机械加工而成的弹簧式探针，或以化学蚀刻来制作多样几何截面的探针，或以微机电工艺来制作多层微探针，或是采微光刻深蚀刻模造(Lithographie GaVanoformung Abformung，LIGA)制成的微探针等，例如台湾财团法人工业技术研究院的台湾发明第1284209号的『垂直式探针测试头之制造方法』。目前多数垂直式探针卡所采用的探针，大都是探针的中段位置形成各式各样的弹性缓冲形状，使探针在测试接触时具有纵向的变形量及弹性。为此，本发明人思考设计另一种探针结构。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种高频垂直式弹性探针结构，为一种微型探针的创新形状设计，可将此运用于高频高速的芯片测试装置中。

本发明另一个目的是提供一种高频垂直式弹性探针结构，探针并能作两构件(如两电路板)间的电性连接的导电元件。

为达上述目的，本发明探针形状为具有至少一缺口呈未封闭的环形，具备能被垂直方向压缩变形的弹性，于探针周边分别形成有至少一個的第一接触件及第二接触件，第一接触件及第二接触件为压缩时与外部构件相电性连接的接触点，第一接触件位于缺口处的探针两端点附近区域，第二接触件则位于探针的周边处，位置是与第一接触件呈现上下相对应。

配合下列图示、实施例的详细说明，将上述及本发明的其他目的与优点详细描述于后。

附图说明

图1为本发明第一实施例的立体图。

图2为本发明第二实施例的立体图。

图3为本发明第三实施例的立体图。

图4为本发明第四实施例的立体图。

图5为本发明第一实施例在使用时的示意图。

图6为本发明第五实施例的立体图。

图7为本发明第五实施例的分解图。

图8为本发明第六实施例的立体图。

图9为本发明第六实施例的分解图。

图10为本发明第六实施例在使用时的示意图。

图10A为本发明第六实施例在使用时的固定单元示意图。

其中，附图标记说明如下：

1             探针          1A、1B、1C、1D  探针

11            缺口          2               探针卡

12            第一接触件    3               电路板

12A、12B、12C 第一接触件    31              金属突垫

13            第二接触件    4、4A           固定单元

14    结合槽        5     待测件

15    配合槽        51    锡球

具体实施方式

如图1所示，为本发明的立体图。探针1的形状呈现未封闭的环形，具有能被垂直方向压缩变形的弹性。在本实施例中探针1形成有一缺口11。探针1的环形为左右相互对称的几何形状，在本实例中是由多段不同直径的圆弧体相接而成，但并不以此为限，例如可以是其他几何形状的环形，例如椭圆形环、菱形环，或是为不规则形状的环形等。探针1是由导电性佳的金属所构成，探针1的高度值能小于横向最大宽度值，即图中探针1顶面与底面间的距离较左侧边与右侧边间的距离短，使探针1在垂直被压缩时，具有较佳的弹性及回复力。另外在探针1周边分别形成有至少一个的第一接触件12及第二接触件13。第一接触件12与第二接触件13是作为压缩时与外部构件电性连接的接触点。第一接触件12是位于缺口11处的探针1两端点附近区域，第二接触件13则位于探针1的周边处，位置是与第一接触件12上下相对应。由于本发明的探针较小且形状较特殊，制造时是采LIGA工艺生产，以符合如图所示的特殊形状。

在本发明中，探针1是利用第一接触件12及第二接触件13与外部构件(如电路板)相接触，为了维持良好的接触性，使电性传递时更为顺畅。本发明有着几种不同的设计。如图1所示，在本实施例中第一接触件12是突出于探针1的环形外壁面，两个第一接触件12分别于缺口11处的探针1两端，形状为尖状的圆弧型体，左右相对，两个第一接触件12间的距离是由上向下渐缩状，呈现类似双手捧花状。如图中的假想线所示为一电路板上的锡球，以本实施中第一接触件12的形状与锡球接触时，具有较大的接触面积，有助于电性讯号的传输。第二接触件13也突出于探针1的外壁面，形状呈圆弧曲面体，位置是与前述第一接触件12呈上下相对应。第二接触件13的数目也不限一个。

如图2所示，为本发明第二实施例图。在本实施例中第一接触件12A仍是突出于探针1的环形外壁面，两个第一接触件12A分别于探针1缺口11处的两端，形状呈方型或长方型体，左右相对。而第二接触件13的形状及特征则与图1的实施例相同。

如图3所示，为本发明第三实施例图。在本实施例中第一接触件12B仍是突出探针1的环形外壁面，两个第一接触件12B分别于探针1的两端位置，形状呈圆弧曲面体，左右相对。而第二接触件13的形状及特征则与图1的实施例相同。

如图4所示，为本发明第四实施例图。在本实施例中探针1的第一接触件12C仍是突出于探针1的环形外壁面，两个第一接触件12C分别于探针1缺口11处的两端，形状为尖状的圆弧形体，左右相对，第一接触件12C形体是由上向下渐增，使两个第一接触件12C呈尖状。

综合以上所述，本发明探针1的第一接触件及第二接触件的形状并非仅限单一种型式，能视需要设计为各种不同的形状，只要此形状能在探针与外部构件相电性连接时，具有良好的接触状态，使讯号传输稳定即可。

如图5所示，为本发明运用于探针卡产品时第一实施例在使用时的剖面示意图。探针卡2包括有电路板3、固定单元4及多个探针1。固定单元4是结合于电路板3处，并形成有多个容置空间41。容置空间41供探针1安装其中，同时也限制着多个探针1的位置，使探针1仅能被垂直方向压缩，无法作横向的移动。此外，探针1被固定时，第二接触件13并与电路板3上作为线路的金属突垫(pad)31相接触，使探针1与电路板3两者相电性连接。当欲进行测试时，将探针卡2进行移动，使探针卡2的探针1渐渐靠近待测件5，待测件5为芯片或电路板，探针1是以第一接触件12与待测件5中线路的锡球51直接接触，进行电性连接与讯号传输。

本发明并未限制探针1仅能以第一接触件12与待测件5相接触，换句话说，也能将探针1反向安装，以第二接触件13与待测件5相接触。另外也能将本发明的探针安装于两电路板间，直接作为电性连接与讯号传输的介质。

本发明的探针1在使用时，并不限仅能单一个独立使用，也能由多个组合而成一立体状的结构。如图6及图7所示，在本实施例中是由两个探针1A及1B交错组装而成一立体状的结构。探针1A及探针1B形状仍为一未封闭的环形。在探针1A处仍有第一接触件12及第二接触件13，但在环形内壁面处则另形成一结合槽14。探针1B虽有第一接触件12，但在环形外壁面处则另形成一配合槽15，结合槽14形状是与配合槽15相对应，组装时将探针1B以配合槽15卡合(engage)于探针1A的结合槽14内，使探针1A与探针1B呈交错状结合在一起，如此即能形成一立体状的探针结构。又如图8与图9所示，在本实施例中除了上述交错组装而成的立体状结构外，更有由多个探针以上下相堆叠且交错组成的立体状结构。探针1C及探针1D同为上述的未封闭的环形，差别在于探针1C与探针1D为两个探针1A或两个探针1B上下互相堆叠组合而形成双环形的缺口探针。在探针1C及探针1D设有第一接触件12及第二接触件13，而分别在探针1C的环形壁面处有一配合槽15，在探针1D的环形壁面处有一结合槽14，其中结合槽14与配合槽15的形状为相对应，组装时将探针1C以配合槽15卡合于探针1D的结合槽14内，使探针1C与探针1D上下堆叠后再交错状结合在一起，如此完成一更具立体状的探针结构。同样的，本实施例也可以应用于多个上下堆叠组合的探针结构。

如图10及图10A所示，为本发明运用于探针卡产品时第六实施例的剖面示意图及其固定单元示意图。探针卡2包括有电路板3、固定单元4、4A及多个探针1C、探针1D。第一实施例与第六实施例的差别在于探针1C及探针1D为上下堆叠且交错组成的立体状探针结构，同样以一固定单元4A加以固定探针1C及探针1D，其中固定单元4A可呈交叉状形式，如此可防止探针交叠后，受压力过大而造成过度旋转而变形。其实施方式类似于图5中本发明第一实施例在使用时示意图的实施方式。为了符合专利发明申请简洁的精神，在此不再重复描述。

需要注意的是，上述本发明的探针1C及探针1D的第一接触件12、第二接触件13，以及固定单元4A的形状并非仅限单一种型式，同样能视需要设计为各种不同的形状，只要此形状能在探针与外部构件相电性连接时，具有良好的接触状态，使讯号传输稳定即可。

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 (10)

1.一种高频垂直式弹性探针结构，其特征在于该探针具有一缺口且呈现未封闭的环形，具备能被垂直方向压缩变形的弹性，在该探针周边具有至少一个的第一接触件及第二接触件，作为压缩时与外部构件作电性连接的接触点，该第一接触件是位于该缺口处的该探针两端点附近区域，该第二接触件则位于该探针的周边处，位置是与该第一接触件上下相对应。

2.如权利要求1所述的高频垂直式弹性探针结构，其特征在于该第一接触件与该第二接触件皆突出于该探针的环形外壁面。

3.如权利要求1所述的高频垂直式弹性探针结构，其特征在于该第一接触件为两个，且分别于该探针两端，形状为尖状的圆弧型体，左右相对，且两个该第一接触件间的距离是由上向下渐缩。

4.如权利要求1所述的高频垂直式弹性探针结构，其特征在于该第一接触件为两个，且分别于该探针两端，左右相对，形状为长方型体、圆弧曲面体、尖状圆弧曲面体其中至少一种。

5.如权利要求1所述的高频垂直式弹性探针结构，其特征在于该第二接触件形状为圆弧曲面体。

6.如权利要求1所述的高频垂直式弹性探针结构，其特征在于该探针形状为左右相对称的未封闭环形。

7.如权利要求1所述的高频垂直式弹性探针结构，其特征在于该探针能以至少二个采交错状相互结合在一起。

8.如权利要求7所述的高频垂直式弹性探针结构，其特征在于该探针数目至少有两个，其中一个探针环形内壁面具有一结合槽，而另一个探针相对位置的环形外壁面具有一配合槽，其中一个探针的该结合槽卡合于另一个探针的该配合槽内，使两探针呈交错状结合在一起，形成一立体状的结构体。

9.如权利要求7所述的高频垂直式弹性探针结构，其特征在于该探针能以至少二个采上下堆叠且交错结合在一起。

10.如权利要求8或9所述的高频垂直式弹性探针结构，其特征在于该探针数目至少有两个，其中至少两个探针可上下堆叠成双个或多个环形探针以形成至少一组探针，并在该组上下堆叠的环形探针的环形壁面处有一结合槽，而另一组上下堆叠的环形探针壁面处相对位置具有一配合槽，其中一组探针的该结合槽内卡合于另一组探针的该配合槽内，使两组探针呈交错状结合在一起，形成一上下交叠且呈交错组成的探针立体状结构。

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