CN109581003A - 探针组件及其电容式探针 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种探针组件及其电容式探针。电容式探针包括一探针结构、一导电结构以及一介电结构。探针结构具有一第一端部、一对应于第一端部的第二端部、一连接在第一端部与第二端部之间的连接部。导电结构设置在探针结构的一侧。介电结构设置在探针结构与导电结构之间。借此，本发明探针组件及其电容式探针的阻抗值能够被优化。

Description

探针组件及其电容式探针

技术领域

本发明涉及一种探针组件及其电容式探针，尤其涉及一种应用于晶圆探针卡的探针组件及其电容式探针。

背景技术

首先，现有技术中系统单芯片(System on Chip，SoC)于高速信号测试时，常会面临核心电源于使用频率点的目标阻抗值过高的问题，而导致阻抗值过高的原因有探针卡(Probe Card)、转接衬底(substrate)、探针座及晶圆探针等因素。因此，在现行的解决方式下，大多是聚焦于转接衬底的优化，也就是通过适量的去耦合电容来改善供电网路(powerdelivery network，PDN)的目标阻抗值。然而，此种优化方式虽然能够使得转接衬底的阻抗值达到标准，但仍然会因为转接衬底距离待测端较远的因素，而无法有效掌控整体供电网路。

因此，如何提出一种能因应移动装置所需高速信号系统单芯片应用测试时，有效降低谐振频率点的电源阻抗且提升供电网路的效能的探针组件及其电容式探针，以克服上述的缺陷，已然成为本领域技术人员所欲解决的重要课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种探针组件及其电容式探针，以有效降低谐振频率点的电源阻抗且提升供电网路的效能。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种电容式探针，其包括一探针结构、一导电结构以及一介电结构。所述探针结构具有一第一端部、一对应于所述第一端部的第二端部、一连接在所述第一端部与所述第二端部之间的连接部。所述导电结构设置在所述探针结构的一侧。所述介电结构设置在所述探针结构与所述导电结构之间。

更进一步地，所述导电结构具有一容置空间，所述介电结构设置在所述探针结构的所述第二端部上，且所述探针结构的第二端部与所述介电结构设置在所述容置空间中。

更进一步地，所述探针结构的所述第二端部具有一对应于所述介电结构的裸露部，且所述探针结构通过所述裸露部而电性连接于所述导电结构，其中，所述介电结构具有一与所述探针结构相互接触的第一表面以及一与所述导电结构相互接触的第二表面。

更进一步地，所述探针结构与所述导电结构彼此电性绝缘，且所述介电结构具有一与所述探针结构相互接触的第一表面以及一与所述导电结构相互接触的第二表面。

更进一步地，所述导电结构为一套筒状的结构。

更进一步地，所述探针结构的电阻率小于5x 102Ωm。

更进一步地，所述导电结构的电阻率小于5x 102Ωm。

更进一步地，所述介电结构的电阻率大于或等于108Ωm。

本发明所采用的另外一技术方案是，提供一种探针组件，其包括一转接载板、一探针承载座以及多个电容式探针。所述转接载板具有多个容置槽。所述探针承载座设置在所述转接载板上。多个所述电容式探针设置在所述承载座上，且多个所述电容式探针分别设置在多个所述容置槽之中，其中，每一个所述电容式探针包括一探针结构、一导电结构以及一介电结构。其中，每一个所述电容式探针的所述导电结构电性连接于所述转接载板，所述探针结构具有一第一端部、一对应于所述第一端部的第二端部、一连接在所述第一端部与所述第二端部之间的连接部，所述导电结构设置在所述探针结构的一侧，且所述介电结构设置在所述探针结构与所述导电结构之间。

更进一步地，所述导电结构具有一容置空间，所述介电结构设置在所述探针结构的所述第二端部上，且所述探针结构的第二端部及所述介电结构设置在所述容置空间中。

更进一步地，所述探针结构的所述第二端部具有一对应于所述介电结构的裸露部，且所述探针结构通过所述裸露部而电性连接于所述导电结构，其中，所述介电结构具有一与所述探针结构相互接触的第一表面以及一与所述导电结构相互接触的第二表面。

更进一步地，所述探针结构与所述导电结构彼此电性绝缘，且所述介电结构具有一与所述探针结构相互接触的第一表面以及一与所述导电结构相互接触的第二表面。

本发明的其中一有益效果在于，本发明实施例所提供的探针组件及其电容式探针，其能利用“所述介电结构设置在所述探针结构与所述导电结构之间”的技术方案，而能优化目标阻抗值，且提升供电网路的效能。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明第一实施例的电容式探针的立体分解示意图。

图2为本发明第一实施例的电容式探针的立体组合示意图。

图3为图1的III-III剖面线的侧视剖面示意图。

图4为图2的IV-IV剖面线的侧视剖面示意图。

图5为第一实施例的电容式探针的另外一实施方式的侧视剖面示意图。

图6为本发明第二实施例的电容式探针的立体分解示意图。

图7为本发明第二实施例的电容式探针的立体组合示意图。

图8为图6的VIII-VIII剖面线的侧视剖面示意图。

图9为图7的IX-IX剖面线的侧视剖面示意图。

图10为第二实施例的电容式探针的另外一实施方式的侧视剖面示意图。

图11为本发明第三实施例的探针组件的分解示意图。

图12为本发明第三实施例的探针组件的组合示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实例来说明本发明所公开有关“探针组件及其电容式探针”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，予以声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的技术范围。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件或信号等，但这些元件或信号不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一元件与另一元件，或者一信号与另一信号。另外，如本文中所使用，术语“或”视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的所有组合。

第一实施例

首先，请参阅图1至图4、图11及图12所示，图1及图2分别为本发明第一实施例电容式探针M的立体示意图，图3及图4分别为第一实施例电容式探针M的侧视剖面示意图，图11及图12分别为本发明实施例探针组件U的示意图。本发明提供一种探针组件U及其电容式探针M，以下第一实施例及第二实施例将先介绍本发明电容式探针M的主要技术特征，第三实施例再行介绍探针组件U。另外，值得说明的是，虽然附图中的电容式探针M是以矩形柱状体作为说明，但本发明不以此为限制，在其他实施方式中，电容式探针M也可以为圆形柱状体或其他外型，以下将以电容式探针M为矩形柱状体的实施方式作为举例说明。另外，值得说明的是，虽然图1至图10中的电容式探针M是以直条状的外型呈现，但是，在其他实施方式中，也可以具有如图11及图12所示的弯曲状外形，本发明不以此为限。

接着，请复参阅图1至图4所示，图3为图1的III-III剖面线的侧视剖面示意图，图4为图2的IV-IV剖面线的侧视剖面示意图。电容式探针M可包括一探针结构1、一导电结构2以及一介电结构3。探针结构1可具有一第一端部11、一对应于第一端部11的第二端部12、一连接在第一端部11与第二端部12之间的连接部13。举例来说，探针结构1的第一端部11可呈尖头针状，以划破待测物的锡球表面的氧化层，然而，在其他实施方式中，探针结构1的第一端部11也可为一平面，本发明不以此为限。此外，第二端部12可以为探针结构1的针尾，以用于与转接介面板(例如图9的转接载板T)的接触端相接。

承上述，进一步来说，探针结构1可由导电材料所制成以具有导电性，且探针结构1的电阻率(Resistivity)可小于5x 102Ωm(欧姆米)，探针结构1的材料可例如但不限于为金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、钴(Co)或其合金，然本发明不以上述所举例的材质为限。优选地，探针结构1可为具有导电性的复合金属，举例来说，复合金属的材料可例如但不限于为钯镍、镍钴、镍锰、镍钨、镍磷或钯钴合金，本发明不以上述所举例的材质为限。另外，在其他实施方式中，探针结构1的外表面也可依序堆叠不同材料外覆层，以形成一具有多层外覆结构的探针结构1(图中未示出)。

接着，请复参阅图2及图4所示，导电结构2可设置在探针结构1的一侧，且介电结构3可设置在探针结构1与导电结构2之间。以图1至图4的实施方式而言，导电结构2可具有一容置空间2S，介电结构3可设置在探针结构1的第二端部12上，且探针结构1的第二端部12及部分或全部的介电结构3可设置在容置空间2S中。换句话说，以图1至图4的实施方式而言，导电结构2为一套筒状的结构，且套筒状的结构具有用于容置探针结构1的第二端部12及介电结构3的容置空间2S。此外，导电结构2具有导电性，且导电结构2的电阻率小于5x 102Ωm。举例来说，导电结构2的材料可例如但不限于为金、银、铜、镍、钴或其合金，然本发明不以上述所举例的材质为限。再者，导电结构2也可以为具有导电性的复合金属，且复合金属的材料可例如但不限于为钯镍、镍钴、镍锰、镍钨、镍磷或钯钴合金，本发明不以上述所举例的材质为限。

承上述，请复参阅图1及图2所示，以本发明第一实施例而言，介电结构3可设置在探针结构1与导电结构2之间，以使得探针结构1与导电结构2彼此电性绝缘。另外，介电结构3可具有一与探针结构1直接相互接触的第一表面31(内表面)以及一与导电结构2直接相互接触的第二表面(外表面)。举例来说，介电结构3可为一绝缘材料，且介电结构3的电阻率可大于或等于108Ωm，优选地，介电结构3的电阻率可大于或等于109Ωm。另外，介电结构3的材料可例如但不限于为高分子材料或陶瓷等材料，优选地，以氧化铝(Aluminium oxide，或称三氧化二铝，Al2O3)为优选。再者，在其他实施方式中，介电结构3的材料可例如但不限于为氮化硅、氧化钇、氧化钛、氧化铪、氧化锆或钛酸钡，本发明不以上述所举例的材质为限。借此，探针结构1与导电结构2之间可通过介电结构3的设置而形成一电容区域C，以使得电容式探针M中形成一内埋式的电容。

承上述，请参阅图5所示，图5为第一实施例的电容式探针的另外一实施方式的侧视剖面示意图。由图5与图4的比较可知，在图5的实施方式中，导电结构2非为一套筒状的结构。也就是说，导电结构2可设置在探针结构1的一侧(仅侧边接触)或者是部分地环绕在探针结构的侧边，且通过介电结构3而设置在探针结构1上。举例来说，探针结构1、介电结构3以及导电结构2之间的设置方式可通过微机电系统(Microelectromechanical Systems，MEMS)工艺而形成，例如但不限于为：通过微影工艺(光刻工艺)及/或电镀工艺所形成。

另外，值得说明的是，由于介电结构3设置在探针结构1与导电结构2之间，且包覆探针结构1的第二端部12，以使得探针结构1与导电结构2彼此电性绝缘，因此，本发明第一实施例所提供的电容式探针M中的探针结构1、导电结构2及介电结构3可视为一串联连接的架构。

第二实施例

首先，请参阅图6至图9所示，图6及图7分别为本发明第一实施例电容式探针M的立体示意图，图8及图9分别为第二实施例电容式探针M的侧视剖面示意图。由图9与图4的比较可知，第二实施例与第一实施例最大的差别在于：第二实施例所提供的电容式探针M中的探针结构1、导电结构2及介电结构3为一并联连接的架构。另外，须说明的是，第二实施例所提供的探针结构1、导电结构2及介电结构3的特性与前述实施例相仿，在此不再赘述。换句话说，探针结构1、导电结构2及介电结构3的电阻率(Resistivity)、材料及/或形状可如前述实施例所说明，在此不再赘述。

承上述，详细来说，请复参阅图8及图9所示，图8为图6的VIII-VIII剖面线的侧视剖面示意图，图9为图7的IX-IX剖面线的侧视剖面示意图。介电结构3可设置在探针结构1的第二端部12上，探针结构1的第二端部12可具有一对应于介电结构3的裸露部121，且探针结构1可通过裸露部121而电性连接于导电结构2。以图8及图9的实施方式而言，导电结构2为一套筒状的结构，且套筒状的结构具有用于容置探针结构1的第二端部12及介电结构3的容置空间2S。另外，介电结构3可具有一与探针结构1相互接触的第一表面31以及一与导电结构2相互接触的第二表面32。换句话说，第二实施例所提供的电容式探针M中的探针结构1、导电结构2及介电结构3为一并联连接的架构。

接着，请参阅图10所示，图10为第二实施例的电容式探针的另外一实施方式的侧视剖面示意图。由图10与图9的比较可知，在图10的实施方式中，导电结构2非为一套筒状的结构。也就是说，导电结构2可设置在探针结构1的一侧(仅侧边接触)或者是部分地环绕在探针结构的侧边，且通过介电结构3而设置在探针结构1上。举例来说，探针结构1、介电结构3以及导电结构2之间的设置方式可通过微机电系统工艺而形成，然本发明不以此为限。

第三实施例

首先，请参阅图11及图12所示，图11及图12分别为本发明实施例探针组件U的示意图。本发明第三实施例提供一种探针组件U，其包括一转接载板T、一探针承载座B以及多个电容式探针M。转接载板T可具有多个容置槽TS，探针承载座B可设置在转接载板T上，而多个电容式探针M可分别设置在探针承载座B上，且多个电容式探针M可分别设置在转接载板T的多个容置槽TS之中。另外，须说明的是转接载板T与探针承载座B的结合方式为所属领域技术人员所熟知的技术，在此不再赘述在此不再赘述。

承上述，请复参阅图11及图12所示，并一并参阅图4及图9所示，以本发明第三实施例而言，第三实施例中是以第一实施例所提供的电容式探针M作为举例说明，但是在其他实施方式中，第三实施例中也可以应用第二实施例所提供的电容式探针M。

每一个电容式探针M包括一探针结构1、一导电结构2以及一介电结构3。探针结构1可具有一第一端部11、一对应于第一端部11的第二端部12、一连接在第一端部11与第二端部12之间的连接部13。导电结构2可设置在探针结构1的一侧，且介电结构3可设置在探针结构1与导电结构2之间。值得说明的是，以本发明第三实施例而言，每一个电容式探针M的导电结构2可电性连接于转接载板T，以使得供电信号(power)及/或接地信号(ground)能馈入至电容式探针M。另外，须说明是，电容式探针M的详细架构可如前述第一实施例及第二实施例所说明，在此不再赘述。

实施例的有益效果

本发明的其中一有益效果可以在于，本发明实施例所提供的探针组件U及其电容式探针M，其能利用“介电结构3设置在探针结构1与导电结构2之间”的技术方案，而能优化目标阻抗值(降低阻抗值)，且提升供电网路的效能。另外，由于介电结构3是设置在探针结构1上，且位于探针结构1与导电结构2之间，因此，通过介电结构3的设置能使得电容式探针M中内埋一电容，且由于本发明所提供的电容式探针M中的电容相较于现有技术中转接衬底距离待测端较远的特性，而更能优化目标阻抗值，且改善寄生效应。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (12)

1.一种电容式探针，其特征在于，所述电容式探针包括：

一探针结构，所述探针结构具有一第一端部、一对应于所述第一端部的第二端部、一连接在所述第一端部与所述第二端部之间的连接部；

一导电结构，所述导电结构设置在所述探针结构的一侧；以及

一介电结构，所述介电结构设置在所述探针结构与所述导电结构之间。

2.根据权利要求1所述的电容式探针，其特征在于，所述导电结构具有一容置空间，所述介电结构设置在所述探针结构的所述第二端部上，且所述探针结构的第二端部与所述介电结构设置在所述容置空间中。

3.根据权利要求2所述的电容式探针，其特征在于，所述探针结构的所述第二端部具有一对应于所述介电结构的裸露部，且所述探针结构通过所述裸露部而电性连接于所述导电结构，其中，所述介电结构具有一与所述探针结构相互接触的第一表面以及一与所述导电结构相互接触的第二表面。

4.根据权利要求2所述的电容式探针，其特征在于，所述探针结构与所述导电结构彼此电性绝缘，且所述介电结构具有一与所述探针结构相互接触的第一表面以及一与所述导电结构相互接触的第二表面。

5.根据权利要求2所述的电容式探针，其特征在于，所述导电结构为一套筒状的结构。

6.根据权利要求2所述的电容式探针，其特征在于，所述探针结构的电阻率小于5x 102Ωm。

7.根据权利要求2所述的电容式探针，其特征在于，所述导电结构的电阻率小于5x 102Ωm。

8.根据权利要求2所述的电容式探针，其特征在于，所述介电结构的电阻率大于或等于108Ωm。

9.一种探针组件，其特征在于，所述探针组件包括：

一转接载板，所述转接载板具有多个容置槽；

一探针承载座，所述探针承载座设置在所述转接载板上；以及

多个电容式探针，多个所述电容式探针设置在所述承载座上，且多个所述电容式探针分别设置在多个所述容置槽之中，其中，每一个所述电容式探针包括一探针结构、一导电结构以及一介电结构；

其中，每一个所述电容式探针的所述导电结构电性连接于所述转接载板，所述探针结构具有一第一端部、一对应于所述第一端部的第二端部、一连接在所述第一端部与所述第二端部之间的连接部，所述导电结构设置在所述探针结构的一侧，且所述介电结构设置在所述探针结构与所述导电结构之间。

10.根据权利要求9所述的探针组件，其特征在于，所述导电结构具有一容置空间，所述介电结构设置在所述探针结构的所述第二端部上，且所述探针结构的第二端部及所述介电结构设置在所述容置空间中。

11.根据权利要求10所述的探针组件，其特征在于，所述探针结构的所述第二端部具有一对应于所述介电结构的裸露部，且所述探针结构通过所述裸露部而电性连接于所述导电结构，其中，所述介电结构具有一与所述探针结构相互接触的第一表面以及一与所述导电结构相互接触的第二表面。

12.根据权利要求10所述的探针组件，其特征在于，所述探针结构与所述导电结构彼此电性绝缘，且所述介电结构具有一与所述探针结构相互接触的第一表面以及一与所述导电结构相互接触的第二表面。