CN110196344A - 探针组件及其探针结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种探针组件及其探针结构。探针结构包括一第一接触段、一第一连接段、一第二连接段以及一第二接触段。第一接触段具有一抵靠部以及一连接于抵靠部的第一端部。第一连接段连接于第一接触段。第二连接段连接于第一连接段。第二接触段连接于第二连接段，第二接触段具有一第二端部。借此，由于探针结构可以单独抽换而形成一可替换式的探针结构，以使得本发明能降低维护成本。

Description

探针组件及其探针结构

技术领域

本发明涉及一种探针组件及其探针结构，尤其涉及一种应用于晶圆探针卡的探针组件及其探针结构。

背景技术

首先，现有技术的悬臂式探针卡主要是通过人工的方式将探针逐一焊接在印刷电路板上，同时，通过一粘着物(例如环氧树脂)将探针固定。例如，TW I447397所公开的“探针卡”专利案，其探针33即是利用包含有环氧树脂的固持部36而固定在电路板34上。

但是，上述现有技术中，当环氧树脂硬化后，会使得悬臂式探针卡变得不易维修。换句话说，当其中一根探针损坏时，现有技术的悬臂式探针卡并无法单独替换该损坏的探针，必须将整组悬臂式探针卡进行更换。

再者，现有技术的悬臂式探针卡的焊线方式，须要通过密集的线材以进行扇出(Fan-out)工艺，且因人工焊线须要较宽广的空间，所以传输路径较长。因此，会导致信号传输品质较差。进一步地，现有技术的悬臂式探针卡的探针线径较宽，故在布线上除了横向排列之外，仍必须进行纵向堆叠。但是，当针数多或间距小时，将导致探针安排的困难度增加。

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探针结构，能有效地改善悬臂式探针不易维修的特性，同时，能改善传输品质并降低维护成本。

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，提供一种探针结构，其包括一第一接触段、一第一连接段、一第二连接段以及一第二接触段。所述第一接触段具有一抵靠部以及一连接于所述抵靠部的第一端部。所述第一连接段连接于所述第一接触段。所述第二连接段连接于所述第一连接段。所述第二接触段连接于所述第二连接段，所述第二接触段具有一第二端部。

更进一步地，所述第一连接段的横截面垂直于所述第一连接段的延伸方向，所述第二连接段的横截面垂直于所述第二连接段的延伸方向，且所述第一连接段的所述横截面的形状与所述第二连接段的所述横截面的形状彼此相异。

更进一步地，所述第一连接段的所述横截面的面积大于所述第二连接段的所述横截面的面积。

更进一步地，所述探针结构为一悬臂式探针结构。

更进一步地，所述第一接触段的延伸方向与所述第二接触段的延伸方向彼此相异。

更进一步地，所述抵靠部能抵接于一第一板体的一顶抵部。

更进一步地，所述第一连接段为一柱状结构，所述第二连接段为一片状结构，所述柱状结构与所述片状结构的形状不同。

更进一步地，所述第一接触段及所述第一连接段朝向一第一方向延伸，所述第二连接段朝向一第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向彼此相异。

本发明所采用的另外一技术方案是，提供一种探针组件，其包括一衬底、一第一板体以及多个探针结构。所述衬底具有多个导电结构。所述第一板体具有多个第一贯孔以及多个顶抵部，每一个所述顶抵部邻近于相对应的所述第一贯孔，每一个所述第一贯孔具有一第一孔径。每一个所述探针结构包括一第一接触段、一第一连接段、一第二连接段以及一第二接触段，其中，所述第一接触段具有一抵靠部以及一连接于所述抵靠部的第一端部，所述第一连接段连接于所述第一接触段，所述第二连接段连接于所述第一连接段，所述第二接触段连接于所述第二连接段，所述第二接触段具有一第二端部。其中，所述第一接触段的一最大外径的尺寸小于所述第一贯孔的所述第一孔径的尺寸，以使所述第一接触段能通过所述第一贯孔。其中，每一个所述探针结构的所述第一接触段分别电性连接于每一个所述导电结构。其中，每一个所述探针结构的所述抵靠部抵接于相对应的所述顶抵部。

更进一步地，所述探针组件还进一步包括一第二板体，所述第二板体具有多个第二贯孔，所述第二板体大体平行于所述第一板体，多个所述第二贯孔的位置分别对应于多个所述第一贯孔的位置，且每一个所述第二贯孔具有一第二孔径。

更进一步地，所述探针组件还进一步包括一固定件，所述固定件设置在所述衬底、所述第一板体以及所述第二板体上，以使每一个所述探针结构的所述抵靠部抵接于相对应的所述顶抵部。

更进一步地，所述探针结构为一悬臂式探针结构。

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探针结构，其能利用“所述第一接触段具有一抵靠部”的技术方案，能使得探针结构可以单独抽换，以形成一可替换式的探针结构，而降低维护成本。同时，相较于现有的悬臂式探针结构，还能缩短现有悬臂式探针阻抗不连续的传输路径，而改善传输品质的信号完整性(SignalIntegrity，SI)。

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探针结构的其中一立体示意图。

图2为本发明第一实施例的探针结构的另外一立体示意图。

图3为本发明第一实施例的探针结构的侧视示意图。

图4为本发明第一实施例的探针结构的俯视示意图。

图5为图1的V-V剖线的侧视剖面示意图。

图6为图1的VI-VI剖线的侧视剖面示意图。

图7为本发明第一实施例的探针结构的另外一实施方式的侧视示意图。

图8为本发明第一实施例的探针结构的另外又一实施方式的侧视示意图。

图9为本发明第二实施例的探针组件的其中一侧视示意图。

图10为本发明第二实施例的探针组件的另外一侧视示意图。

图11为本发明第二实施例的探针组件的另外又一侧视示意图。

图12为本发明第二实施例的探针结构的使用状态示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“探针组件及其探针结构”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，在不悖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所示，并同时参阅图11所示，图1及图2分别为本发明第一实施例探针结构的立体示意图，图3为本发明第一实施例探针结构的侧视示意图，图4为本发明第一实施例的探针结构的俯视示意图，图11为本发明第二实施例的探针组件的侧视示意图。本发明提供一种探针组件M及其探针结构1，第一实施例将先介绍本发明探针结构1的主要技术特征，第二实施例再行介绍探针组件M。

承上述，请继续参阅图1至图4所示，探针结构1包括一第一接触段11、一第一连接段12、一第二连接段13以及一第二接触段14。第一接触段11可具有一抵靠部111以及一连接于抵靠部111的第一端部112。第一连接段12可连接于第一接触段11，第二连接段13可连接于第一连接段12，第二接触段14可连接于第二连接段13，且第二接触段14具有一第二端部141。另外，以本发明实施例而言，探针结构1为一悬臂式探针结构1。

承上述，请继续参阅图1及图2所示，以本发明实施例而言，第一接触段11可以为探针结构1的针尾，以用于与转接介面板(例如图11的衬底2)的接触端(例如图11的导电结构21)相接。另外，探针结构1的第二端部141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的第二端部141也可为一平面，本发明不以此为限。承上述，请继续参阅图1至图3所示，第一接触段11的延伸方向(Z方向)与第二接触段14的延伸方向(负Z方向)彼此相异。另外，举例来说，如图3所示，第一接触段11的延伸方向与第二接触段14的延伸方向大体相反且相互平行。进一步来说，第一接触段11及第一连接段12可朝向一第一方向(Z方向)延伸，第二连接段13可朝向一第二方向(X方向)延伸，第一方向与第二方向彼此相异，且以本发明实施例而言，第一方向可大体垂直于第二方向。另外，第二接触段14可朝向一第三方向(负Z方向)延伸，第三方向可与第二方向彼此相异且以本发明实施例而言，第三方向可大体垂直于第二方向。

接着，请一并参阅图5及图6所示，图5为图1的V-V剖线的侧视剖面示意图，图6为图1的VI-VI剖线的侧视剖面示意图。以本发明实施例而言，垂直于第一连接段12的延伸方向的第一连接段12的横截面形状，与垂直于第二连接段13的延伸方向的第二连接段13的横截面形状彼此相异。也就是说，第一连接段12的横截面垂直于第一连接段12的延伸方向，第二连接段13的横截面垂直于第二连接段13的延伸方向，且第一连接段12的横截面的形状与第二连接段13的横截面的形状彼此相异。优选地，以本发明实施例而言，第一连接段12的横截面的面积可大于第二连接段13的横截面的面积。进一步地，优选地，第一连接段12的横截面形状可呈一矩形状的外型(例如，第一连接段12为一柱状结构)，另外，第二连接段13及/或第二接触段14的横截面形状可呈片状(薄片状的矩形状，例如，第二连接段13及/或第二接触段14为一片状结构)的外型，此外，柱状结构与片状结构的形状不同。进一步来说，以本发明实施例而言，探针结构1优选是以微机电系统(Microelectromechanical Systems，MEMS)技术所制造的探针。换句话说，本实施例的矩形状的探针结构1相较于圆形探针来说，两者的制造工序截然不同。

进一步来说，请继续参阅图1、图2及图4所示，第一连接段12连接于第二连接段13，此外，第一连接段12能相对于第二连接段13形成一裸露表面121。也就是说，由于第一连接段12的横截面形状与第二连接段13的横截面形状在尺寸上有着截然不同的特性，因此，第一连接段12能相对于第二连接段13形成一裸露表面121。借此，第一连接段12与第二连接段13之间可具有一段差，且在整体结构上呈非连续的设置。更进一步来说，第一连接段12与第二连接段13间的连接处为一转折处，且该转折处可具有一裸露表面121。

承上述，请继续参阅图6所示，在第二连接段13的任一横截面上，第二连接段13可具有一第一侧边(图中未标号)及一第二侧边(图中未标号)，第一侧边可具有一第一宽度F1，第二侧边可具有一第二宽度F2，第一宽度F1的尺寸可小于第二宽度F2的尺寸。即，片状结构可具有一第一宽度F1及一第二宽度F2，且第一宽度F1的尺寸小于第二宽度F2的尺寸。优选地，第一宽度F1与第二宽度F2的比值可介于0.2至0.5之间，举例来说，第一宽度F1可为0.1毫米(millimeter，mm)，第二宽度F2可为2毫米至5毫米之间，然本发明不以此为限。进一步来说，由于第二接触段14受力的方向为Z方向，第二侧边的长度方向(延伸方向)是朝向第三方向(负Z方向)，且第二连接段13是以较小尺寸的第一侧边接触于第一连接段12，因此，尽管第一宽度F1的尺寸小于第二宽度F2的尺寸，仍能维持第二端部141抵接在待测物上的力量。

接着，请继续参阅图1及图2所示，虽然附图中的第一接触段11的抵靠部111是以倒勾状的外型作为说明，但是，在其他实施方式中，抵靠部111的外型也可以呈凹状，本发明不以此为限制。再者，在其他实施方式中，每一个探针结构1上也可以具有多个抵靠部111，本发明不以此为限。

接着，请参阅图7及图8所示，图7及图8分别为本发明第一实施例的探针结构的其他实施方式的侧视示意图。详细来说，在其他实施方式中，也可以调整探针结构1的形状，举例来说，以图7及图8的实施方式而言，可调整探针结构1的第二连接段13及第二接触段14的外型，以适用于不同的待侧物上，须说明的是，本发明不以第二连接段13及第二接触段14的外型为限。

第二实施例

首先，请参阅图9至图11所示，图9至图11分别为本发明第二实施例的探针组件M的组装过程的侧视示意图。须特别说明的是，为了便于理解本实施方式，所以附图仅呈现探针组件M的局部构造，以便于清楚地呈现探针组件M的各个元件构造与连接关系。以下将分别介绍所述探针组件M的各个元件构造及其连接关系。换句话说，为利于附图的理解，图9至图11中的探针结构1仅呈现探针结构1的局部构造。然而，在第二实施例中所提供的探针结构1与前述实施例中的结构相仿，在此不再赘述。因此，在参阅图9至图11所示的内容时，也请继续参阅图1至图2所示。

承上述，请继续参阅图9所示，本发明第二实施例提供一种探针组件M，其包括一衬底2、一第一板体3以及多个探针结构1。衬底2可具有多个导电结构21，举例来说，衬底2可以为晶片测试用的转接介面板或空间转换器(Space Transformer，ST)。另外，在其他实施方式中，衬底2也可以为印刷电路板，也就是说，由于探针结构1可以以微机电系统技术所制作，而使得尺寸较小，因此，可以不用设置空间转换器，而是使得探针结构1直接设置在印刷电路板上，借此，探针结构1能电性连接于印刷电路板的导电结构21。

承上述，请继续参阅图9所示，第一板体3可具有多个第一贯孔31以及多个顶抵部32，每一个顶抵部32分别邻近于相对应的第一贯孔31，每一个第一贯孔31具有一第一孔径H1。另外，优选地，以本发明实施例而言，探针组件M还可包括一第二板体4，第二板体4可具有多个第二贯孔41。举例来说，第二板体4可大体平行于第一板体3，多个第二贯孔41的位置分别对应于多个第一贯孔31的位置，且每一个第二贯孔41具有一第二孔径H2。

承上述，请继续参阅图9所示，并请一并参阅图1及图2所示，每一个探针结构1可包括一第一接触段11、一第一连接段12、一第二连接段13以及一第二接触段14。第一接触段11可具有一抵靠部111以及一连接于抵靠部111的第一端部112。另外，第一连接段12可连接于第一接触段11，第二连接段13可连接于第一连接段12，第二接触段14可连接于第二连接段13，且第二接触段14可具有一第二端部。须说明的是，第二实施例中所提供的探针结构1与前述实施例中的结构相仿，在此不再赘述。

接着，请继续参阅图9所示，第一接触段11的一最大外径W的尺寸小于第一贯孔31的第一孔径H1的尺寸，以使第一接触段11能通过第一贯孔31。此外，第一接触段11的最大外径W的尺寸也小于第二贯孔41的第二孔径H2的尺寸，以使第一接触段11能通过第二贯孔41。再者，每一个探针结构1的第一接触段11可分别电性连接于每一个导电结构21。

接着，请参阅图10所示，使用者可通过移动第一板体3及第二板体4的相对位置，以使得第一板体3及第二板体4相互错位。即，可将第一板体3朝向X方向移动，且将第二板体4朝向负X方向。借此，每一个探针结构1的抵靠部111可分别抵接于相对应的每一个顶抵部32，以达到定位探针结构1的效果。

接着，请参阅图11所示，探针组件M优选还可进一步包括一固定件5(举例来说，固定件5可例如但不限于为一螺丝)，固定件5可设置在衬底2、第一板体3以及第二板体4上，以使每一个探针结构1的抵靠部111分别抵接于相对应的每一个顶抵部32。换句话说，固定件5可用于定位探针结构1与衬底2、第一板体3以及第二板体4的相对位置。另外，值得说明的是，由于每一个探针结构1分别是通过抵靠部111而抵接于相对应的顶抵部32，以使得探针结构1进行定位。借此，当其中一根探针结构1受损故障时，可通过移动第一板体3及第二板体4而将故障的探针结构1进行替换。

值得说明的是，由于第一连接段12的横截面形状可呈一矩形状的外型，而第二连接段13的横截面形状可呈片状(薄片状的矩形状)的外型。因此，在设置第二板体4后，在使得第一接触段11以及第一连接段12(部分的第一连接段12或是全部的第一连接段12)都埋设在第二板体4与衬底2之间后，可以避免两个探针结构1的第二连接段13之间的干涉。

接着，请参阅图12所示，图12为本发明第二实施例的探针结构的使用状态示意图。也就是说，图12为多个探针结构1的俯视图。由图12所示的实施方式可以了解，多个探针结构1可依探针卡的量测阵列设计而布置，此外，多个探针结构1可具有彼此相异的构造(举例来说，多个探针结构1中的至少其中两个具有相异的长度)。也就是说，可以依据需求而调整各个探针结构1的排列角度。此外，探针结构1的第二接触段14可电性连接于待测物接点N。

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M及其探针结构1能够通过“所述第一接触段11具有一抵靠部111”的技术方案，能使得探针结构1可以单独抽换，以形成一可替换式的探针结构1，而降低维护成本。同时，相较于现有的悬臂式探针结构，还能缩短现有悬臂式探针阻抗不连续的传输路径，而改善传输品质的信号完整性(Signal Integrity，SI)。

再者，由于本发明实施例所提供的探针结构1为一悬臂式探针结构1，因此，所以针尖是向外引导的，所以可以利用多组不同的第一板体3、第二板体4及固定件5而将探针结构1固定在衬底2上。进一步来说，可利用不同长度的探针结构1而降低细间距(fine pitch)的加工困难度。此外，由于第二连接段13的横截面形状可呈片状(薄片状的矩形状)的外型(第一连接段12为一柱状结构，第二连接段13为一片状结构，且柱状结构与片状结构的形状不同)，因此，不仅可对应微间距的需求，还可提供所需的支撑力量强度。

进一步来说，探针结构1的抵靠部111可分别抵接于相对应的第一板体3的顶抵部32，因此，能将探针结构1定位在衬底2上，以使得探针结构1的第一接触段11电性连接于衬底2上的导电结构21。

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)

1.一种探针结构，其特征在于，所述探针结构包括：

一第一接触段，所述第一接触段具有一抵靠部以及一连接于所述抵靠部的第一端部；

一第一连接段，所述第一连接段连接于所述第一接触段；

一第二连接段，所述第二连接段连接于所述第一连接段；以及

一第二接触段，所述第二接触段连接于所述第二连接段，所述第二接触段具有一第二端部。

2.根据权利要求1所述的探针结构，其特征在于，所述第一连接段的横截面垂直于所述第一连接段的延伸方向，所述第二连接段的横截面垂直于所述第二连接段的延伸方向，且所述第一连接段的所述横截面的形状与所述第二连接段的所述横截面的形状彼此相异。

3.根据权利要求2所述的探针结构，其特征在于，所述第一连接段的所述横截面的面积大于所述第二连接段的所述横截面的面积。

4.根据权利要求1所述的探针结构，其特征在于，所述探针结构为一悬臂式探针结构。

5.根据权利要求1所述的探针结构，其特征在于，所述第一接触段的延伸方向与所述第二接触段的延伸方向彼此相异。

6.根据权利要求1所述的探针结构，其特征在于，所述抵靠部能抵接于一第一板体的一顶抵部。

7.根据权利要求1所述的探针结构，其特征在于，所述第一连接段为一柱状结构，所述第二连接段为一片状结构，所述柱状结构与所述片状结构的形状不同。

8.根据权利要求1所述的探针结构，其特征在于，所述第一接触段及所述第一连接段朝向一第一方向延伸，所述第二连接段朝向一第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向彼此相异。

9.一种探针组件，其特征在于，所述探针组件包括：

一衬底，所述衬底具有多个导电结构；

一第一板体，所述第一板体具有多个第一贯孔以及多个顶抵部，每一个所述顶抵部邻近于相对应的所述第一贯孔，每一个所述第一贯孔具有一第一孔径；以及

多个探针结构，每一个所述探针结构包括一第一接触段、一第一连接段、一第二连接段以及一第二接触段，其中，所述第一接触段具有一抵靠部以及一连接于所述抵靠部的第一端部，所述第一连接段连接于所述第一接触段，所述第二连接段连接于所述第一连接段，所述第二接触段连接于所述第二连接段，所述第二接触段具有一第二端部；

其中，所述第一接触段的一最大外径的尺寸小于所述第一贯孔的所述第一孔径的尺寸，以使所述第一接触段能通过所述第一贯孔；

其中，每一个所述探针结构的所述第一接触段分别电性连接于每一个所述导电结构；

其中，每一个所述探针结构的所述抵靠部抵接于相对应的所述顶抵部。

10.根据权利要求9所述的探针组件，其特征在于，所述探针组件还进一步包括一第二板体，所述第二板体具有多个第二贯孔，所述第二板体大体平行于所述第一板体，多个所述第二贯孔的位置分别对应于多个所述第一贯孔的位置，且每一个所述第二贯孔具有一第二孔径。

11.根据权利要求9所述的探针组件，其特征在于，所述探针组件还进一步包括一固定件，所述固定件设置在所述衬底、所述第一板体以及第二板体上，以使每一个所述探针结构的所述抵靠部抵接于相对应的所述顶抵部。

12.根据权利要求9所述的探针组件，其特征在于，所述探针结构为一悬臂式探针结构。