CN102879617A - 应用于点测装置的平板探针结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种应用于点测装置的平板探针结构及其制作方法，该结构包括一探针主体以及一平板针，该探针主体具有一延伸段、一固定段及一设于该延伸段与该固定段之间的梁柱段，该平板针具有一针身以及一针尖，该针身结合于该延伸段，该针尖具有一接合面、一点测端面、一第一侧壁及一第二侧壁，该点测端面与该第一侧壁及该第二侧壁间分别形成一倾斜角。通过将探针尖端设计为兼具平板状及与类梯形的形状，可以有效降低于检测时所产生的刮痕。而本发明的结构的制作方法可利用治具进行焊接作业，而可进行大量生产。
Description
技术领域
本发明是有关一种探针结构，尤指一种应用于点测装置的平板探针结构及其制作方法。
背景技术
就半导体组件(如发光二极管)的检测分析而言，是通过探针检测其电气性质而得知质量优劣，公知探针测试装置如中国台湾新型专利公告第M345241号所示，其揭示的点测装置包括一弯探针、一边缘传感器与一探针固着装置，该边缘传感器具有一摆臂与一传感器，其中，该摆臂可相对一支点进行摆动，令该传感器的接点跳脱或接触，而该探针固着装置供该弯探针固定于该摆臂。由于该点测装置为使用呈弯曲结构的该弯探针，使得该探针固着装置的厚度可相应降低，藉此达成该点测装置的薄型化。其中，发光二极管检测过程的准确度是与探针的性能有很大的关联性。
此种探针结构如美国专利公告第US 6,774,652号所示，揭示一种悬臂式探针卡及其制造方法，包括一主体与多个个设于该主体的探针，该探针分别包括一弯曲部及一尖针，该弯曲部上是形成有一低反射加工部，藉此可抑制光反射。就实际应用而言，该探针的材质通常为铍铜合金、钯或钨之金属或其合金等，若使用单一材质，不仅在加工上具有困难度，且难以获得同时具较低材料成本及优异检测特性的探针。
因此，日本专利公开第2003-177143号专利，揭露一种应用于探针卡上的铅笔型探针及其制作方法，先对一直径介于40μm至150μm的钨线的径向进行穿孔，于该钨在线形成多个个连续相接的孔洞，该孔洞的直径介于20μm至100μm之间，接着，于熔融态将一贵金属线埋入该孔洞，待其固化后再进行抛光，令该贵金属线可形成一尖端，其中，该贵金属线可为钯金属或其合金。如此，通过将成本较低但具有高硬度之钨金属，与成本较高而拥有良好电性及抗氧化性之贵金属相结合，可得到符合经济效益与优异检测性能的探针。
惟，前述的探针结构在实际使用上，仍具有在半导体组件的表层产生较大刮痕(Scrub Mark)的问题，因此，不仅容易造成半导体组件的损坏，更将严重影响检测的结果及精确度。此外，现今探针的尖端尺寸均要求小于25μm，而前述的探针结构均是以机械加工方式分批制造，其本有成形的精准度不佳的问题，因此，各探针之间的尺寸常发生较大的误差范围，影响探针的收光。
发明内容
本发明的主要目的，在于解决公知探针容易对半导体组件产生较大的刮痕，导致破坏半导体组件及检测效果不佳问题。
本发明的另一目的，在于解决公知探针由于采机械加工方式制造得到，而造成探针结构尺寸一致性不佳的问题。
为达上述目的，本发明提供一种应用于点测装置的平板探针结构，包括一探针主体以及一平板针，该探针主体具有一延伸段、一固定段及一设于该延伸段与该固定段之间的梁柱段，该延伸段及该固定段分别与该梁柱段相夹一第一夹角及一第二夹角。该平板针具有一针身以及一针尖，该针身具有一与该延伸段结合的第一端以及一相对该第一端的第二端，该第二端具有一包括一底面的容置槽，该针尖以微机电制程形成于该容置槽，该针尖具有一附着于该底面的接合面、一相对该接合面且设于该容置槽外的点测端面以及设于该接合面与该点测端面之间且彼此相对的一第一侧壁及一第二侧壁，该接合面具有两分别与该第一侧壁及该第二侧壁相交的长边缘及两与该长边缘垂直的短边缘，且该点测端面与该第一侧壁及该第二侧壁间分别形成一倾斜角。
由上述说明可知，本发明应用于点测装置的平板探针结构相较于公知技术达到的有益效果在于：
一、由于本发明的探针尖端呈平板状，即通过该接合面的长边缘及短边缘的设计，可在检测半导体组件时大幅减轻刮痕的生成，因此，较不易破坏半导体组件，且可提升检测的准确性；
二、本发明的针尖是使用微机电制程沉积于该针身的容置槽，藉由微机电制程在小尺寸组件成形可达到的高精准度，可有效提升各个针尖之间尺寸的一致性；
于本发明中，该探针主体及该平板针的结合，可以通过将多个该探针主体与多个该平板针相应置放于单一治具而进行回焊得到，因此，是具有批量生产的优点。
附图说明
图1A，为本发明第一实施例的立体分解示意图。
图1B，为图1A的部分放大示意图。
图2，是本发明第一实施例的立体组合示意图。
图3，为本发明第一实施例的侧视图。
图4A至图4G，为本发明第一实施例的制造流程示意图。
图5，为本发明第二实施例的局部放大示意图。
图6，为本发明第三实施例的局部放大示意图。
图7，为本发明第四实施例的局部放大示意图。
图8A，为本发明第五实施例的局部放大示意图。
图8B，为本发明第六实施例的局部放大示意图。
图9，为本发明第七实施例的部分立体分解示意图。
具体实施方式
有关本发明应用于点测装置的平板探针结构的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下：
请参阅图1A、图1B、图2及图3，分别为本发明应用于点测装置的平板探针结构第一实施例的立体分解示意图、图1A的部分放大示意图、立体组合示意图及侧视图。该平板探针结构包含一探针主体10以及一平板针2，该探针主体10具有一延伸段12、一固定段13及一设于该延伸段12与该固定段13之间的梁柱段11，该延伸段12及该固定段13分别与该梁柱段11相夹一第一夹角121及一第二夹角131，该第一夹角121介于110°至130°之间，该第二夹角131介于80°至100°之间。此外，于本实施例中，该探针主体10之固定段13为夹持固定于一点测装置的治具沟槽，而该延伸段12则与该平板针2结合。其中，若该第一夹角121过大，则在进行检测时容易造成刮痕过大或过长；反之，假使该第一夹角121过小，则观测者容易因该梁柱段11阻挡其视线，产生对位上的困难。
如图1A所示，该延伸段12具有一凹穴122，且该平板针2具有一针身20及针尖30，该针身20具有一第一端21以及一第二端22，该针身20之该第一端21是与该延伸段12之该凹穴122通过一焊料相互结合，而该针身20之该第二端22具有一容置槽221，该容置槽221包括一底面222。于本实施例中，该针身20之第一端21具有一大于该第二端22之外径，令该针身20朝相对该探针主体10的方向呈一渐缩状。
如图1B所示，该针尖30具有一接合面32以及一相对该接合面32且设于该容置槽221外的点测端面31，且该针尖30还包括一第一侧壁33及一第二侧壁34，该第一侧壁33与该第二侧壁34设于该接合面32与该点测端面31之间且为彼此相对。此外，该接合面32具有两长边缘321及两与该长边缘321垂直的短边缘322，该长边缘321分别相交于该接合面32与该第一侧壁33及该第二侧壁34。于本发明中，该点测端面31与该第一侧壁33及该第二侧壁34之间分别形成一倾斜角，该倾斜角的范围介于85°至150°之间。
进一步说明，于此实施例中，该第一侧壁33包括一第一倾斜面331与一第一平直面332，且该第二侧壁34包括一第二倾斜面341与一第二平直面342，该第一倾斜面331与该第二倾斜面341分别与该点测端面31的二侧邻接，而该第一平直面332与该第二平直面342分别自该第一倾斜面331与该第二倾斜面341延伸至该接合面32的二侧，即与该短边缘322邻接，此外，该第一倾斜面331、该第二倾斜面341与该第一平直面332、该第二平直面342彼此间的夹角大于90°，且该接合面32之面积大于该点测端面31之面积，而该点测端面31的尺寸介于10μm至100μm之间。请继续参阅图3，该延伸段12及该固定段13均朝向该梁柱段11之一侧弯折，该梁柱段11是沿一轴向延伸而呈一圆柱状，该轴向平行于该针尖30之该点测端面31的该长边缘321一长度方向。
接着，请参阅图4A至图4G，为本发明应用于点测装置的平板探针结构的制造流程示意图，首先，利用机械加工方式形成一探针主体10，在本实施例中，该探针主体10包括一梁柱段11、一延伸段12及一固定段13，如图3所示，其中，该梁柱段11与该延伸段12之间的夹角介于110°至130°，该梁柱段11与该固定段13之间的夹角介于80°至100e°请参阅图4B，接着，对该延伸段12远离该梁柱段11之一端进行钻孔，以于该端形成一凹穴122。
请继续参阅图4C，利用微机电制程形成一针身20，该针身20具有一第一端21与一第二端22，该第一端21具有一大于该第二端22之外径，故该针身20呈一渐缩状，其中，该针身20之第二端22具有一容置槽221，该容置槽221包括一底面222。之后，请参阅图4D及图4E，是使用微机电制程于该容置槽221形成一针尖30，该针尖30需选取耐磨耗、导电性良好，且抗沾黏的材质。
同图1A与图1B所示，该针尖30具有一点测端面31、一接合面32、一第一侧壁33与一第二侧壁34，该接合面32包括两长边缘321及两与该长边缘321垂直的短边缘322，该第一侧壁33及一第二侧壁34设于该点测端面31与该接合面32之间，且该点测端面31与该第一侧壁33及该第二侧壁34之间分别形成一倾斜角，该倾斜角的范围介于85°至150°之间。在本实施例中，该第一侧壁33包括一第一倾斜面331与一第一平直面332，且该第二侧壁34包括一第二倾斜面341与一第二平直面342，该第一倾斜面331与该第二倾斜面341分别与该点测端面31的二侧邻接，而该第一平直面332与该第二平直面342分别自该第一倾斜面331与该第二倾斜面341延伸至该接合面32的短边缘322。
上述实施例是以先制作该探针主体10，再制作该针身20及该针尖30做为举例说明，然本发明并不限于此，依实际制程需求，亦可先作该针身20及该针尖30，再制作该探针主体10。接下来，请参阅图4F与图4G，于得到该探针主体10、该针身20与该针尖30后，对该探针主体10以及该平板针2进行接合，本实施例中是采回焊(reflow soldering)制程，该制程为搭配使用一治具40，该治具40包括一与该探针主体10对应的第一模穴41、一与该平板针2对应的第二模穴42以及一设于该第一模穴41与该第二模穴42之间的沟槽43。
此步骤可先于该针身20的表面镀金，并将焊料填充于该探针主体10的凹穴122，再将该针身20的第一端21置入该凹穴122，之后，把多个该探针主体10与该平板针2摆放于该第一模穴41与该第二模穴42内，再将其送入一回焊炉中，令该探针主体10与该平板针2可相互结合。
请参阅图5，为本发明第二实施例的局部放大示意图，于此实施例中，该第一侧壁33包括一第一弯曲面333与一第一平直面332，该第二侧壁34包括一第二弯曲面343与一第二平直面342，该第一弯曲面333与该第二弯曲面343分别与该点测端面31二侧连接，该第一平直面332与该第二平直面342分别自该第一弯曲面333及该第二弯曲面343延伸至该接合面32(示于图1A)的二侧。其中，该倾斜角的范围介于85°至150°之间，而本实施例中，该倾斜角是接近90°。请继续参阅图6，为本发明第三实施例的局部放大示意图，于此实施例中，该针身20的第二端22是成形为一第一倒角部23与一第二倒角部24，该第一倒角部23与该第二倒角部24设于该第二端22与该针尖30的该第一侧壁33与该第二侧壁34相对应的两侧，且为彼此相对。
请配合参阅图7所示，为了加强图1」中该针尖30与该针身20的连接稳固性，该针尖30与该针身20可以一针尖30a与一针身20a取代，其中该针尖30a具有垂直该第一侧壁33与该第二侧壁34且彼此相对的两顶壁35，一容置槽221a具有与该两顶壁35相接触以夹持该针尖30a的两夹壁223，一固定销35穿透该两夹壁223以及该两顶壁35而固定该针尖30a于一容置槽221a内，藉此避免该针尖30a自该针身20a上脱落的问题。除此之外，请配合参阅图8A及图8B所示，其是设计一针尖30b、30c之形状为L字型或T字型的方式，配合一容置槽221b、221c以加强该针尖30b、30c与该针身20b、20c的固定来取代图1A的该针尖30与该针身20。
再者，请参阅图9，另外一种加强稳固的结构如下：该平板探针结构包含有一探针主体10以及一平板针2a，该探针主体10具有一延伸段12、一固定段13及一设于该延伸段12与该固定段13之间的梁柱段14，该延伸段12及该固定段13分别与该梁柱段14相夹一第一夹角121及一第二夹角131；该平板针2a具有一第一针身25、一第二针身26以及一设置于该第一针身25及该第二针身26之间的针片36，该第一针身25及该第二针身26分别具有一与该延伸段12结合的第一端21a以及一相对该第一端21a的第二端22a，该针片36具有分别与该第一针身25及该第二针身26连接的一第一连接壁361及一第二连接壁362、垂直并连接该第一连接壁361及该第二连接壁362且彼此相对的一第一侧壁33a及一第二侧壁34a，以及一设于该第一针身25及该第二针身26外的点测端面31a，该第一侧壁33a具有一第一倾斜面331a及一第一平直面332a，该第二侧壁34a具有一第二倾斜面341a及一第二平直面342a，该第一倾斜面331a与该第二倾斜面341a分别与该点测端面31的二侧邻接，而该第一平直面332a与该第二平直面342a分别自该第一倾斜面331a与该第二倾斜面341a延伸至对应该第一端21a之位置，该点测端面31a与该第一倾斜面331a及该第二倾斜面341a间分别形成一倾斜角，利用该第一连接壁361与该第二连接壁362与该第一针身25及该第二针身26之大面积连接，而加强该针片36与该第一针身25及该第二针身26之稳固连接。而于此实施例中，该倾斜角的范围介于85°至150°之间，且该探针主体10与上述实施例相同，其第一夹角121介于110°至130°之间，该第二夹角介于80°至100°之间。而该平板针2a之结构可如前一实施例设计以减少应力产生之问题或者增加连接结构稳定性等，举例来说，如该针片36于该第一侧壁33a及该第二侧壁34a设置弯曲面结构，而减少应力产生的问题，其他部分便不再重复说明。
请一并参阅图3、图4A至图4G以及图9所示，具有该针片36的该平板针2a之制作方法包含有以下步骤：
S1：利用机械加工方式进行探针主体10之制作，该探针主体10具有延伸段11、固定段12及设于该延伸段11与该固定段12之间的梁柱段13；
S2：利用微机电制程的方式形成一平板针，其中平板针的结构可以是利用微机电制程的方式形成该第一针身25、该第二针身26以及设置于该第一针身25及该第二针身26之间的针片36而形成该平板针2a或者是利用微机电制程的方式形成该平板针2，该平板针2具有该针身20及该针尖30，而该针身20具有一与该延伸段结合的第一端21以及一相对该第一端21的第二端22，该第二端22具有一包括一底面的容置槽221，该针尖30以微机电制程形成于该容置槽221；及
S3：将该平板针2a以远离该点测端面31a之一端与该探针主体10之延伸段12进行连接，于此实施例中，其是以焊接的方式进行该平板针2a及该探针主体10之连接，且如欲进行批次制造时，可将多个该平板针2a及多个该探针主体10分别放置于治具40之多个第一模穴41及多个第二模穴42中，该第一模穴41与该第二模穴42之间具有对应该平板针2a及多个探针主体10之连接处的沟槽43，藉此对该平板针2a及该探针主体10进行焊接作业，即回焊制程。
综上所述，本发明应用于点测装置的平板探针结构主要是将探针的尖端处设计为兼具平板状及与梯形类似之形状，藉此，可降低探针接触待检测之半导体组件时产生的应力，以减少刮痕的生成，使半导体组件被破坏之机会下降，且提升检测的准确性，同时，其设计亦可延长该针尖本身的使用寿命。其次，由于该探针主体及该针身与该针尖为分别以成本较低的机械加工方式以及高精准度的微机电技术制作，故本发明是以较经济之制程成本得到具良好一致性及低尺寸误差之探针。再者，又由于该探针主体及该平板针最终是使用回焊制程以批次量产之方式结合，相较于公知探针采各别加工制造，本发明更可提升探针之产能。此外，当于该针身之第二端设置该第一倒角部及该第二倒角部时，除可进一步降低该针尖所产生之应力外，更可以有效增加收光效率。因此，本发明极具进步性及符合申请发明专利的要件，为此依法提出申请，请审查员早日赐准专利，实感德便。
上述实施例仅是为了方便说明而举例，虽遭所属技术领域的技术人员任意进行修改，均不会脱离如权利要求书中所欲保护的范围。
Claims (18)
1.一种应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，所述平板探针结构包含有:
一探针主体，具有一延伸段、一固定段及一设于该延伸段与该固定段之间的梁柱段，该延伸段及该固定段分别与该梁柱段相夹一第一夹角及一第二夹角；
一平板针，具有一针身以及一针尖，该针身具有一与该延伸段结合的第一端以及一相对该第一端的第二端，该第二端具有一包括一底面的容置槽，该针尖以微机电制程形成于该容置槽，该针尖具有一附着于该底面的接合面、一相对该接合面且设于该容置槽外的点测端面以及设于该接合面与该点测端面之间且彼此相对的一第一侧壁及一第二侧壁，该接合面具有两分别与该第一侧壁及该第二侧壁相交的长边缘及两与该长边缘垂直的短边缘，且该点测端面与该第一侧壁及该第二侧壁间分别形成一倾斜角。
2.如权利要求1所述的应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，该倾斜角的范围介于85°至150°之间。
3.如权利要求1所述的应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，所述接合面具有一大于该点测端面的面积。
4.如权利要求1所述的应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，所述第一夹角介于110°至130°之间，所述第二夹角介于80°至100°之间。
5.如权利要求1所述的应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，所述针尖具有垂直该第一侧壁与该第二侧壁且彼此相对的两顶壁，该容置槽具有与该两顶壁相接触以夹持该针尖的两夹壁，该固定销穿透该两夹壁以及该两顶壁而固定该针尖于该容置槽内。
6.一种应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，所述平板探针结构包含有:
一探针主体，具有一延伸段、一固定段及一设于该延伸段与该固定段之间的梁柱段，该延伸段及该固定段分别与该梁柱段相夹一第一夹角及一第二夹角；
一平板针，具有一第一针身、一第二针身以及一设置于该第一针身及该第二针身之间的针片，该第一针身及该第二针身分别具有一与该延伸段结合的第一端以及一相对该第一端的第二端，该针片具有分别与该第一针身及该第二针身连接的一第一连接壁及一第二连接壁、垂直并连接该第一连接壁及该第二连接壁且彼此相对的一第一侧壁及一第二侧壁，以及一设于该第一针身及该第二针身外的点测端面，该点测端面与该第一侧壁及该第二侧壁间分别形成一倾斜角。
7.如权利要求6所述的应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，所述第一侧壁及该第二侧壁各包括分别与该点测端面二侧相连接的一第一倾斜面与一第二倾斜面。
8.如权利要求7所述的应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，所述第一侧壁还包括一自该第一倾斜面延伸且与该接合面之短边缘相接的第一平直面，且该第二侧壁还包括一自该第二倾斜面延伸且与该接合面之短边缘相接的第二平直面。
9.如权利要求6所述的应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，所述第一侧壁及该第二侧壁各包括分别与该点测端面二侧相连接的一第一弯曲面及一第二弯曲面。
10.如权利要求7所述的应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，所述第一侧壁还包括一自该第一弯曲面延伸且与该接合面之短边缘相接的第一平直面，且该第二侧壁还包括一自该第二弯曲面延伸且与该接合面之短边缘相接的第二平直面。
11.如权利要求6所述的应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，所述延伸段的凹穴与该第一针身及该第二针身的第一端之间填充有一焊料。
12.如权利要求6所述的应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，所述倾斜角的范围介于85°至150°之间。
13.如权利要求6所述的应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，所述第一针身及该第二针身分别之第一端具有一大于其第二端之外径。
14.如权利要求6所述的应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，所述梁柱段是沿一平行于该针片的一片体方向延伸。
15.如权利要求6所述的应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，所述第一针身以及该第二针身之第二端形成有彼此相对的一第一倒角部与一第二倒角部。
16.如权利要求6所述的应用于点测装置的平板探针结构，其特征在于，所述第一夹角介于110°至130°之间，该第二夹角介于80°至100°之间。
17.一种应用于点测装置的平板探针制作方法，其特征在于，该平板探针制作方法包含有以下步骤：
S1：利用机械加工方式进行一探针主体的制作，该探针主体具有一延伸段、一固定段及一设于该延伸段与该固定段之间的梁柱段，该延伸段及该固定段分别与该梁柱段相夹一第一夹角及一第二夹角；
S2：利用微机电制程的方式形成一平板针；及
S3：将该平板针以远离该点测端面之一端与该探针主体之延伸段进行连接。
18.如权利要求17所述的应用于点测装置的平板探针制作方法，其特征在于，在步骤S3中，其是将多个平板针及多个探针主体分别放置于一治具的多个第一模穴及多个第二模穴中，该第一模穴与该第二模穴之间具有一对应该平板针及多个探针主体的连接处的沟槽，藉此对该平板针及该探针主体进行焊接作业。
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