CN110007117A - 探针卡 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种探针卡，包含空间转换器、印刷电路板以及多个焊接元件。空间转换器设置有第一导电凸块，第一导电凸块具有第一端面。印刷电路板设置有第二导电凸块，第二导电凸块具有第二端面。焊接元件分别电性连接于第二端面与对应的第一端面之间。空间转换器背离印刷电路板的第一表面具有第一平整度，印刷电路板背离空间转换器的第二表面具有第二平整度，第一平整度小于第二平整度。探针卡能使空间转换器与印刷电路板稳妥地固定，以增加制成品的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种探针卡。
背景技术
探针卡的主要功用是藉由其探针与待测物(如尚未封装的芯片)上的焊垫或者是凸块直接接触，配合周边测试机台与软件控制而达到量测的目的，并进一步筛选出不良品。通常是藉由测试机台发送测试信号，经探针卡到待测物，再由待测物回送测试结果信号，经探针卡到测试机台进行分析。
因此，探针卡稳定的电性表现，无疑为业界一个重要的课题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种探针卡，其能使空间转换器与印刷电路板稳妥地固定，以增加制成品的稳定性。
根据本发明的一实施方式，一种探针卡包含空间转换器、印刷电路板以及多个焊接元件。空间转换器设置有第一导电凸块，第一导电凸块具有第一端面。印刷电路板设置有第二导电凸块，第二导电凸块具有第二端面。焊接元件分别电性连接于第二端面与对应的第一端面之间。空间转换器背离印刷电路板的第一表面具有第一平整度，印刷电路板背离空间转换器的第二表面具有第二平整度，第一平整度小于第二平整度。
在本发明一或多个实施方式中，上述的第一表面具有第一高度差，定义第一平整度，第二表面具有第二高度差，定义第二平整度。
在本发明一或多个实施方式中，上述的至少两个第一端面与空间转换器之间具有不同的距离。
在本发明一或多个实施方式中，上述的至少两个第二端面与印刷电路板之间具有不同的距离。
在本发明一或多个实施方式中，上述的第一导电凸块包含垫部以及凸出部。垫部连接空间转换器，垫部具有承托面远离空间转换器。凸出部具有相对的第一端面与第三端面，第三端面连接承托面，承托面的面积大于第三端面的面积。
在本发明一或多个实施方式中，上述的第一端面的面积与第三端面的面积相同。
在本发明一或多个实施方式中，上述的第一端面的面积小于第三端面的面积。
在本发明一或多个实施方式中，上述的探针卡更包含阻焊膜。此阻焊膜位于空间转换器，且至少部分覆盖垫部。
在本发明一或多个实施方式中，上述的探针卡更包含介质层。此介质层位于阻焊膜远离空间转换器的一侧，其中至少一个凸出部埋入介质层中，以形成凹形结构。
在本发明一或多个实施方式中，上述的探针卡更包含介质层。此介质层位于阻焊膜远离空间转换器的一侧，凸出部更包含第一子凸出部以及第二子凸出部。第三端面位于第一子凸出部，第一子凸出部至少部分被介质层包覆。第二子凸出部连接第一子凸出部远离第三端面的一端，第一端面位于第二子凸出部，第二子凸出部暴露于介质层。
在本发明一或多个实施方式中，上述的介质层具有穿孔，以暴露至少部分的空间转换器，探针卡更包含电子元件，此电子元件设置于空间转换器，且位于穿孔。空间转换器具有凹槽，凹槽连通穿孔，电子元件设置于凹槽。
根据本发明的一实施方式，一种探针卡包含空间转换器、探针头以及印刷电路板。空间转换器包含下结构以及上结构。下结构具有第一表面，上结构电性连接下结构，上结构具有第二表面背离下结构，第一表面背离上结构。探针头电性连接第一表面。上结构位于印刷电路板与下结构之间。第一表面具有第一高度差，第二表面具有第二高度差，第一高度差小于第二高度差。
附图说明
图1为绘示依照本发明一实施方式的探针卡的剖面示意图。
图2为绘示依照本发明另一实施方式的探针卡的局部剖面放大图。
图3为绘示依照本发明再一实施方式的第一导电凸块的剖面放大图。
图4为绘示依照本发明另一实施方式的探针卡的局部剖面放大图。
图5为绘示依照本发明又一实施方式的探针卡的局部剖面放大图。
图6为绘示依照本发明再一实施方式的探针卡的局部剖面放大图。
图7为绘示依照本发明又一实施方式的探针卡的局部剖面放大图。
图8为绘示依照本发明另一实施方式的探针卡的侧面示意图。
图9为绘示依照本发明再一实施方式的探针卡的侧面示意图。
符号说明：
100：探针卡
110：空间转换器
111：凹槽
112：上结构
113：下结构
114：第一表面
115：第二表面
120、120a：第一导电凸块
121：第一端面
122：垫部
123：承托面
124：凸出部
124a：第一子凸出部
124b：第二子凸出部
125：第三端面
128：电路
130：印刷电路板
131：第二表面
140：第二导电凸块
141：第二端面
142：第二垫部
143：第二承托面
144：第二柱部
145：第四端面
150：焊接元件
160：阻焊膜
170：介质层
171：穿孔
180：电子元件
190：探针头
A：第一高度差
B：第二高度差
P1：第一水平面
P2：第二水平面
X：板翘的程度
Y：高度
具体实施方式
以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示之。且若实施上为可能，不同实施例的特征可以交互应用。
请参照图1，其为绘示依照本发明一实施方式的探针卡100的剖面示意图。在本实施方式中，如图1所示，一种探针卡100包含空间转换器110、多个第一导电凸块120、印刷电路板130、多个第二导电凸块140以及多个焊接元件150。第一导电凸块120连接空间转换器110，第一导电凸块120具有第一端面121远离空间转换器110，第一端面121位于实质相同的第一水平面P1。实际上，第一导电凸块120的第一端面121的形成可以透过打磨或切割的方式，因此第一端面121之间可容许微米(μm)级别的公差，而至少两个第一端面121与空间转换器110之间具有不同的距离。第二导电凸块140连接印刷电路板130，第二导电凸块140具有第二端面141远离印刷电路板130，第二端面141位于实质相同的第二水平面P2。相似地，第二导电凸块140的第二端面141的形成亦可以透过打磨或切割的方式，因此第二端面141之间亦可容许微米级别的公差，而至少两个第二端面141与印刷电路板130之间具有不同的距离，且第二导电凸块140的第二端面141与第一导电凸块120的第一端面121彼此相向且相互平行，亦即第一水平面P1与第二水平面P2相互平行。第二导电凸块140与第一导电凸块120实质上为相同结构。焊接元件150电性连接于第二端面141与第一端面121之间。
再者，空间转换器110背离印刷电路板130的第一表面114具有第一平整度，印刷电路板130背离空间转换器110的第二表面131具有第二平整度，第一平整度小于第二平整度。也就是说，空间转换器110的第一表面114，比印刷电路板130的第二表面131平坦。
进一步而言，空间转换器110的第一表面114具有第一高度差A，第一高度差A定义第一表面114的第一平整度，第一高度差A可为第一表面114的最高点相对最低点的距离，因此第一高度差A越小，即第一表面114越平坦，而第一平整度也越小。相对地，印刷电路板130的第二表面131具有第二高度差B，第二高度差B定义第二表面131的第二平整度，第二高度差B可为第二表面131的最高点相对最低点的距离，因此第二高度差B越小，即第二表面131越平坦，而第二平整度也越小。在本实施方式中，第一高度差A小于第二高度差B，亦即如上所述，空间转换器110的第一表面114比印刷电路板130的第二表面131平坦，而第一表面114的第一平整度小于第二表面131的第二平整度。
具体而言，即使印刷电路板130出现板翘的状况，亦即第二表面131的第二平整度不佳，藉由不同高度的第一导电凸块120及第二导电凸块140对印刷电路板130的板翘作补偿，板翘的印刷电路板130对空间转换器110的平整度的影响能够有效降低。如此一来，空间转换器110的第一表面114，可比印刷电路板130的第二表面131更平坦，亦即如上所述，第一表面114的第一高度差A小于第二表面131的第二高度差B，而第一表面114的第一平整度小于第二表面131的第二平整度。
另外，即使空间转换器110与/或印刷电路板130出现板翘的状况，由于第二导电凸块140的第二端面141与第一导电凸块120的第一端面121彼此相向且相互平行，因此，焊接元件150能够均匀地连接于第二端面141与第一端面121之间，从而使空间转换器110与印刷电路板130能够稳妥地固定，增加制成品的稳定性。更具体而言，位于每对第二端面141与第一端面121之间的焊接元件150，其份量的一致性能够有效控制。在实务的应用中，焊接元件150可为焊锡，并于回焊过程中接合第二导电凸块140与第一导电凸块120，但本发明并不以此为限。
换句话说，空间转换器110与印刷电路板130板翘的状况，分别被高度不同的第一导电凸块120以及高度不同的第二导电凸块140补偿，因此，空间转换器110与印刷电路板130的连接，能够不受空间转换器110与/或印刷电路板130板翘的状况所影响。
在实务的应用中，以空间转换器110为例，第一导电凸块120的高度，要大于或等于空间转换器110板翘的程度，如此一来，空间转换器110的板翘才能被第一导电凸块120补偿回来。如图1所示，假若空间转换器110板翘的程度为X，而第一导电凸块120中最高者(如图1中的第一导电凸块120a)的高度为Y，则Y比X至少大于5微米。举例而言，假若空间转换器110板翘的程度为50微米，则第一导电凸块120中最高者的高度的最低值为55微米。
相似地，为要使印刷电路板130的板翘被第二导电凸块140补偿回来，第二导电凸块140的高度，要大于或等于印刷电路板130板翘的程度。在实务的应用中，由于印刷电路板130板翘的尺寸大小比空间转换器110大，因此，印刷电路板130板翘的程度可能大于空间转换器110板翘的程度。当印刷电路板130板翘的程度明显大于空间转换器110板翘的程度时，使用者可以根据实际情况，以第二导电凸块140不同的高度去补偿印刷电路板130的板翘便可，而不用使第一导电凸块120具有不同的高度。
请参照图2，其为绘示依照本发明另一实施方式的探针卡100的局部剖面放大图。在本实施方式中，如图2所示，第一导电凸块120包含垫部122以及凸出部124。垫部122连接空间转换器110，垫部122具有承托面123，承托面123远离空间转换器110。凸出部124具有相对的第一端面121与第三端面125，第三端面125连接承托面123，承托面123的面积大于第三端面125的面积。
再者，根据实际需要，凸出部124的材质可为铜、铜银合金、镍钯合金、镍钴合金等，但本发明并不以此为限。
另外，凸出部124可为圆柱、方柱或长方柱等形状，而凸出部124的高度可小于第一端面121的宽度，例如，凸出部124的高度可约为150微米，而宽度则约为180微米，然而，在其他实施方式中，根据实际状况，凸出部124的高度亦可大于第一端面121的宽度。
再者，如图2所示，探针卡100更包含阻焊膜160。阻焊膜160位于空间转换器110，且至少部分覆盖第一导电凸块120的垫部122。
在本实施方式中，如图2所示，第一端面121的面积与第三端面125的面积相同，使得第一导电凸块120形成柱形，例如圆柱形、方柱形或长方柱形等。
请参照图3，为绘示依照本发明再一实施方式的第一导电凸块120的剖面放大图。在本实施方式中，如图3所示，第一导电凸块120的第一端面121的面积小于第三端面125的面积，使得第一导电凸块120形成上窄下宽的锥形。
请参照图4，其为绘示依照本发明另一实施方式的探针卡100的局部剖面放大图。在本实施方式中，探针卡100更包含介质层170。如图4所示，介质层170位于阻焊膜160远离空间转换器110的一侧。再者，凸出部124更包含第一子凸出部124a以及第二子凸出部124b。第三端面125位于第二子凸出部124b，第二子凸出部124b至少部分被介质层170包覆。藉由介质层170包覆第二子凸出部124b，可减低第二子凸出部124b被氧化的机会，并可加强凸出部124与空间转换器110的整体结构强度。再者，第一子凸出部124a连接第二子凸出部124b远离第三端面125的一端，第一端面121位于第一子凸出部124a，第一子凸出部124a暴露于介质层170，以便与焊接元件150(图4未示，请见图1)相互连接。在本实施方式中，阻焊膜160、介质层170以及第一子凸出部124a的高度总和，大于上述空间转换器110板翘的程度X。
进一步而言，探针卡100更可包含电路128，如图5所示，电路128位于介质层170内，并电性连接第二子凸出部124b与垫部122。
请参照图5，其为绘示依照本发明又一实施方式的探针卡100的局部剖面放大图。在本实施方式中，如图5所示，第一导电凸块120的凸出部124可埋入介质层170中，使得介质层170高于凸出部124，以形成凹形结构。在实务的应用中，介质层170与凸出部124所形成的凹形结构，配置以在后续的制程中容置低温焊料。
请参照图6，其为绘示依照本发明再一实施方式的探针卡100的局部剖面放大图。在本实施方式中，如图6所示，介质层170具有穿孔171，以暴露至少部分的空间转换器110，而探针卡100更包含电子元件180，电子元件180设置于空间转换器110，且位于穿孔171。举例而言，电子元件180可为电容，但本发明并不以此为限。值得注意的是，第一导电凸块120高于电子元件180，也就是说，第一导电凸块120的第一端面121比电子元件180更远离空间转换器110。如此一来，藉由设定第一导电凸块120以及第二导电凸块140(图6未示，请见图1)的高度，能够有效提供安装电子元件180的空间，以增加探针卡100的电性表现。
请参照图7，其为绘示依照本发明又一实施方式的探针卡100的局部剖面放大图。在本实施方式中，如图7所示，空间转换器110具有凹槽111，凹槽111连通介质层170的穿孔171，电子元件180设置于凹槽111，使得电子元件180进一步低于第一导电凸块120的第一端面121。
请参照图8，其为绘示依照本发明另一实施方式的探针卡100的侧面示意图。在本实施方式中，如图8所示，探针卡100更包含探针头190。探针头190位于空间转换器110的第一表面114，亦即空间转换器110位于印刷电路板130与探针头190之间。而且，探针头190电性连接空间转换器110。如上所述，由于空间转换器110的第一表面114比印刷电路板130的第二表面131平坦，因此，探针头190与空间转换器110的连接变得更为可靠，电性可靠度可以获得改善，在使用探针卡进行待测物测试时，过压(over drive)量不需要下太重即可达到稳定的电性可靠度，加长探针卡的使用寿命。
请参照图9，其为绘示依照本发明再一实施方式的探针卡100的侧面示意图。进一步而言，如图9所示，空间转换器110包含上结构112以及下结构113。具体而言，上结构112位于印刷电路板130与下结构113之间，且上结构112与下结构113彼此电性连接，例如使用焊接元件回焊。下结构113具有第一表面114背离上结构112，而上结构112则具有第二表面115背离下结构113，第一表面114具有第一高度差，第二表面115具有第二高度差。在本实施方式中，第一高度差小于第二高度差，亦即下结构113的第一表面114比上结构112的第二表面115平坦。探针头190电性连接下结构113，例如探针头190上的探针针尾以接触方式与下结构113在第一表面114上的凸出部接触，探针头190配置以与待测物(图未示)进行电性连接，以对待测物进行电信号的测试。具体而言，上结构112与下结构113电性连接的方式，可参照上述印刷电路板130与空间转换器110的连接方式，因此，即使上结构112与/或下结构113出现板翘的状况，上结构112与下结构113的连接能够不受上结构112与/或下结构113板翘的状况所影响。
在实务的应用中，举例而言，上结构112可为多层有机结构(Multi-LayeredOrganic；MLO)或多层陶瓷结构(Multi-Layered Ceramic；MLC)，而下结构113可为多层有机结构。
综上所述，本发明上述实施方式所揭露的技术方案至少具有以下优点：
(1)即使印刷电路板出现板翘的状况，亦即第二表面的第二平整度不佳，藉由不同高度的第一导电凸块及第二导电凸块对印刷电路板的板翘作补偿，板翘的印刷电路板对空间转换器的平整度的影响能够有效降低。如此一来，空间转换器的第一表面，可比印刷电路板的第二表面更平坦。
(2)即使空间转换器与/或印刷电路板出现板翘的状况，由于第二导电凸块的第二端面与第一导电凸块的第一端面彼此相向且相互平行，因此，焊接元件能够均匀地连接于第二端面与第一端面之间，从而使空间转换器与印刷电路板能够稳妥地固定，增加制成品的稳定性。
(3)由于空间转换器与印刷电路板板翘的状况，分别被高度不同的第一导电凸块以及高度不同的第二导电凸块补偿，因此，空间转换器与印刷电路板的连接，能够不受空间转换器与/或印刷电路板板翘的状况所影响。
(4)藉由设定第一导电凸块以及第二导电凸块的高度，能够有效提供安装电子元件的空间，以增加探针卡的电性表现。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视前附的权利要求所限定范围为准。
Claims (12)
1.一种探针卡，其特征在于，包含：
一空间转换器，设置有多个第一导电凸块，每一所述第一导电凸块具有一第一端面；
一印刷电路板，设置有多个第二导电凸块，每一所述第二导电凸块具有一第二端面；以及
多个焊接元件，分别电性连接于每一所述第二端面与对应的该第一端面之间，
其中，该空间转换器背离该印刷电路板的一第一表面具有一第一平整度，该印刷电路板背离该空间转换器的一第二表面具有一第二平整度，该第一平整度小于该第二平整度。
2.如权利要求1所述的探针卡，其特征在于，该第一表面具有一第一高度差，定义该第一平整度，该第二表面具有一第二高度差，定义该第二平整度。
3.如权利要求1所述的探针卡，其特征在于，至少两个所述第一端面与该空间转换器之间具有不同的距离。
4.如权利要求1所述的探针卡，其特征在于，至少两个所述第二端面与该印刷电路板之间具有不同的距离。
5.如权利要求1所述的探针卡，其特征在于，每一所述第一导电凸块包含：
一垫部，连接该空间转换器，该垫部具有一承托面远离该空间转换器；以及
一凸出部，具有相对的该第一端面与一第三端面，该第三端面连接该承托面，该承托面的面积大于该第三端面的面积。
6.如权利要求5所述的探针卡，其特征在于，该第一端面的面积与该第三端面的面积相同。
7.如权利要求5所述的探针卡，其特征在于，该第一端面的面积小于该第三端面的面积。
8.如权利要求5所述的探针卡，其特征在于，更包含：
一阻焊膜，位于该空间转换器，且至少部分覆盖该垫部。
9.如权利要求8所述的探针卡，其特征在于，更包含：
一介质层，位于该阻焊膜远离该空间转换器的一侧，其中至少一所述凸出部埋入该介质层中，以形成凹形结构。
10.如权利要求8所述的探针卡，其特征在于，更包含：
一介质层，位于该阻焊膜远离该空间转换器的一侧，每一所述凸出部更包含：
一第一子凸出部，该第三端面位于该第一子凸出部，该第一子凸出部至少部分被该介质层包覆；以及
一第二子凸出部，连接该第一子凸出部远离该第三端面的一端，该第一端面位于该第二子凸出部，该第二子凸出部暴露于该介质层。
11.如权利要求10所述的探针卡，其特征在于，该介质层具有一穿孔，以暴露至少部分的该空间转换器，该探针卡更包含一电子元件，设置于该空间转换器，且位于该穿孔，其中该空间转换器具有一凹槽，该凹槽连通该穿孔，该电子元件设置于该凹槽。
12.一种探针卡，其特征在于，包含：
一空间转换器，包含：
一下结构，具有一第一表面；以及
一上结构，电性连接该下结构，该上结构具有一第二表面背离该下结构，该第一表面背离该上结构；
一探针头，电性连接该第一表面；以及
一印刷电路板，该上结构位于该印刷电路板与该下结构之间，
其中，该第一表面具有一第一高度差，该第二表面具有一第二高度差，该第一高度差小于该第二高度差。
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