CN110389241A - 探针座及其矩形探针 - Google Patents

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    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes

Abstract

本发明公开一种探针座及其矩形探针，所述探针座包括一第一导板、一第二导板及多个矩形探针。每个矩形探针包含有一中间段、两个延伸段及两个接触末段。每个矩形探针的两个延伸段分别穿设于所述第一导板与所述第二导板。每个矩形探针的两个接触末段分别自两个延伸段彼此远离的末端朝着远离中间段方向延伸。每个接触末段包含有一导电部，而每个矩形探针的两个接触末段的至少其中之一包含有局部埋置于相对应导电部内的一刺破部。所述刺破部的导电率小于任一个导电部的导电率，而所述刺破部的维氏硬度值大于任一个所述导电部的维氏硬度值。据此，探针座通过在矩形探针内埋设有刺破部，以使接触末端具备有不同功能，进而利于提升信号传输效果。

Description

探针座及其矩形探针
技术领域
本发明涉及一种探针座及其矩形探针，尤其涉及一种用于测试的探针座及其矩形探针。
背景技术
半导体芯片进行测试时，测试设备是通过一探针卡装置而与待测对象电性连接，并借由信号传输及信号分析，以获得待测物的测试结果。现有的探针卡装置设有对应待测物的电性接点而排列的多个探针，以借由上述多个探针同时点接触待测物的相对应电性接点。
更详细地说，现有探针卡装置的探针类型包含有圆形探针与矩形探针，上述矩形探针的外型可依据设计者需求而成形。所述矩形探针在插设且固定于探针座后，须与信号转接板组合，以利用信号转接板的布线将测量到的信号传输至测试机台。
据此，所述矩形探针与相对应电性接点之间的电连接效果会显着地影响信号传输的质量，但用来接触电性接点的现有矩形探针末端大都是相同材质所制成，因而使现有矩形探针与相对应电性接点之间的电连接效果受到局限。
于是，本发明人认为上述缺陷可改善，乃特潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。
发明内容
本发明实施例在于提供一种探针座及其矩形探针，能有效地改善现有矩形探针所可能产生的缺陷。
本发明实施例公开一种探针座，包括一第一导板、一第二导板及多个矩形探针。第二导板与所述第一导板在所述高度方向上呈间隔设置；多个矩形探针各包含有一中间段、两个延伸段及两个接触末段。中间段位于所述第一导板与所述第二导板之间；两个延伸段分别自所述中间段相反两端延伸所形成，并且两个所述延伸段分别穿设于所述第一导板与所述第二导板；两个接触末段分别自两个所述延伸段彼此远离的末端朝着远离所述中间段方向延伸，并且两个所述接触末段分别位于所述第一导板与所述第二导板彼此远离的外侧；其中，每个所述接触末段包含有一导电部，并且所述中间段、两个所述延伸段及所述导电部为相同材质且一体成形的构造，而两个所述接触末段的至少其中一个所述接触末段包含有局部埋置于相对应所述导电部内的一刺破部，所述刺破部的一自由端裸露于相对应所述导电部之外；其中，所述刺破部的材质不同于任一个所述导电部的材质，并且所述刺破部的导电率小于任一个所述导电部的导电率，而所述刺破部的维氏硬度值大于任一个所述导电部的维氏硬度值。
优选地，于每个所述矩形探针中，两个延伸段分别抵顶于所述第一导板与所述第二导板而呈彼此错位设置，并且所述中间段受力而呈弯曲状。
优选地，其进一步包括有夹持于所述第一导板与所述第二导板之间的一间隔板，并且所述间隔板形成有一容置孔，多个所述中间段彼此间隔地设置于所述间隔板的所述容置孔内。
优选地，于每个所述矩形探针中，所述刺破部的所述自由端用来刺破一外部金属垫，以使所述外部金属垫形成有一破裂面。
优选地，于每个所述矩形探针中，两个所述接触末段各包含有局部埋置于相对应所述导电部内的一个所述刺破部。
优选地，于每个所述矩形探针中，任一个所述导电部的导电率是在5.0×10-4Ωm以上，并且任一个所述导电部的杨氏模数是介于40～100Gpa；所述刺破部的导电率是在4.6×10-4Ωm以上，并且所述刺破部的杨氏模数是在100Gpa以上。
优选地，于每个所述矩形探针中，所述刺破部包含有埋置于相对应所述导电部内的一埋置区块以及裸露在相对应所述导电部外的一裸露区块，所述自由端位于所述裸露区块，并且所述埋置区块的长度与所述裸露区块的长度两者的比值不小于2；其中，每个所述矩形探针在两个所述接触末段以外的部位未包含有不同于所述导电部的任何金属材质。
优选地，于每个所述矩形探针中，所述刺破部的摩擦系数小于任一个所述导电部的摩擦系数，并且所述刺破部的摩擦系数小于0.5。
本发明实施例也公开一种探针座的矩形探针，包括一中间段、两个延伸段及两个接触末段。两个延伸段分别自所述中间段的相反两端延伸所形成；两个接触末段，分别自两个所述延伸段彼此远离的末端朝远离所述中间段的方向延伸所形成，每个所述接触末段包含有一导电部，并且所述中间段、两个所述延伸段及两个所述导电部为相同材质且一体成形的构造，而两个所述接触末段的至少其中一个所述接触末段包含有局部埋置于相对应所述导电部内的一刺破部，所述刺破部的一自由端裸露于相对应所述导电部之外；其中，所述刺破部的材质不同于任一个所述导电部的材质，并且所述刺破部的导电率小于任一个所述导电部的导电率，而所述刺破部的维氏硬度值大于任一个所述导电部的维氏硬度值；其中，当所述刺破部的所述自由端用来刺破一外部金属垫，以使所述外部金属垫形成有一破裂面时，连接所述刺破部的相对应所述导电部抵接于所述外部金属垫的所述破裂面。
优选地，任一个所述导电部的杨氏模数是介于40～100Gpa，任一个所述导电部的导电率是在5.0×10-4Ωm以上，所述刺破部的杨氏模数是在100Gpa以上，所述刺破部的导电率是在4.6×10-4Ωm以上；所述刺破部的摩擦系数小于0.5。
综上所述，本发明实施例所公开的探针座及其矩形探针，能够通过在导电部内埋设有刺破部，以使接触末端具备有不同功能，进而利于提升信号传输效果。
进一步地说，矩形探针能以刺破部在外部金属垫表面形成破裂面，用以使得外部金属垫表面的氧化层被破坏，令导电部能与外部金属垫的破裂面接触，借以提升矩形探针与外部金属垫之间的电连接效果。
为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，但是此等说明与附图仅用来说明本发明，而非对本发明的保护范围作任何的限制。
附图说明
图1为本发明实施例探针卡装置的立体示意图。
图2为图1沿II-II剖线所取的剖视示意图。
图3为本发明实施例的矩形探针中的刺破部和外部金属垫接触部位的局部放大剖视示意图。
图4为本发明实施例的矩形探针于未安装在探针座的情形下的立体示意图。
图5本发明实施例探针卡装置的矩形探针改为在和转接板对应的接触末段设置刺破部的剖视示意图。
图6本发明实施例探针卡装置的矩形探针改为于两接触末段均设置刺破部的剖视示意图。
图7本发明实施例探针卡装置的探针座于第一导板和第二导板间进一步设置一间隔板的剖视示意图。
图8至图12分别为本发明的矩形探针的导电部和刺破部多种变化实施例的构造示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图12所示，其为本发明的实施例，需先说明的是，本实施例对应附图所提及的相关数量与外型，仅用来具体地说明本发明的实施方式，以便于了解本发明的内容，而非用来局限本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例公开一种探针卡装置100，其包括一转接板1、一探针座2及多个矩形探针3。需先说明的是，为了便于理解本实施例，所以附图仅呈现探针卡装置100的局部构造(如：单个矩形探针3及其相对应的转接板1与探针座2部位)，以便于清楚地呈现探针卡装置100的各个组件构造与连接关系。以下将分别说明本实施例探针卡装置100的各个组件构造及其连接关系。
如图1，所述转接板1在本实施例中为一信号转接板(Signal Transfer Board，STB)。所述转接板1具有位于相反两侧的一第一板面11与一第二板面12，其中，所述转接板1的第一板面11可用以电性连接于多个矩形探针3，所述转接板1的第二板面12可用以电性连接于一电路板(图未示出)。
更详细地说，如图2所示，所述转接板1在第一板面11上设置有多个金属垫13，并且所述转接板1的第一板面11是通过多个金属垫13而电性连接于多个矩形探针3。较佳地，所述金属垫13大致呈半球状或弧形球状，但本发明不受限于此，所述金属垫13也可以为平板状凸块(如图5及图6所示变化实施例)，并且所述金属垫13的材料结构由内而外依序为铜(Cu)、镍(Ni)及金(Au)。
如图2所示，所述探针座2包含有一第一导板21(upper die)及一第二导板22(lower die)。所述探针座2的第一导板21形成有多个第一贯孔211，并且多个所述第一贯孔211的位置大致沿垂直第一板面11的一第一方向D1而分别对应于多个所述金属垫13。所述第二导板22大致平行于第一导板21，所述第二导板22形成有多个第二贯孔221，多个所述第二贯孔221的位置大致沿垂直待测对象4的一第二方向D2而分别对应于多个金属垫41，并且多个所述第二贯孔221大致分别与多个第一贯孔211呈错位设置。
如图2至图4所示，多个所述矩形探针3于本实施例中皆为可导电且具有可挠性的直条状构造。更明确地说，每个所述矩形探针3未安装于第一导板21与第二导板22的状态下分别呈直条状。本发明的多个所述矩形探针3为使用微机电系统(MEMS)技术所制造，因此使得每个所述矩形探针3的横剖面大致呈矩形(包含正方形)，并且每个所述矩形探针3的材质可以例如是金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、钴(Co)或其合金，并且所述矩形探针3的材质较佳是铜、铜合金、镍钴合金、钯镍合金、镍锰合金、镍钨合金、镍磷合金及钯钴合金的至少其中之一，但本发明的矩形探针3不以上述材质为限。
每个所述矩形探针3分别具有两个延伸段31、两个接触末段32及一中间段33。其中两个所述延伸段31分别自所述中间段33相反两端延伸所形成，两个所述接触末段32分别自两个所述延伸段31彼此远离的末端朝着远离所述中间段33方向延伸。
如图2所示，多个所述矩形探针3分别能够安装于第一导板21与第二导板22，并且大致呈矩阵状排列。当多个所述矩形探针3安装于第一导板21与第二导板22时，每个所述矩形探针3的两个延伸段31分别穿设于所述第一导板21的第一贯孔211与所述第二导板22的第二贯孔221。并且两个所述接触末段32分别位于所述第一导板21与所述第二导板22彼此远离的外侧。
由于第一导板21和第二导板22相对错位移动，使第一贯孔211和第二贯孔221分别呈错位设置，因此将使得每个所述矩形探针3的两个所述延伸段31分别抵顶于所述第一导板21与所述第二导板22，并且使得两所述延伸段31呈错位设置，并使得所述中间段33受力而呈弯曲状。
如图7所示，所述探针座2能够进一步包括有夹持于所述第一导板21与所述第二导板22之间的一间隔板23，并且所述间隔板23形成有一容置孔231，多个所述矩形探针3的中间段33彼此间隔地设置于所述间隔板23的所述容置孔231内。
其中，每个所述矩形探针3的两个所述接触末段32各包含有一导电部321，并且所述中间段33、两个所述延伸段31及所述导电部321为相同材质且一体成形的构造。换个角度来说，每个所述矩形探针3在两个所述接触末段32以外的部位未包含有不同于所述导电部321的任何金属材质。每个所述矩形探针3的两个所述接触末段32分别能够通过所述导电部321接触一外部金属垫，所述外部金属垫包括有所述转接板1的多个所述金属垫13，与所述待测物件4的多个所述金属垫41。
进一步地说，两个所述接触末段32的至少其中一个所述接触末段32包含有局部埋置于相对应所述导电部321内的一刺破部322，所述刺破部322的一自由端裸露于相对应所述导电部321之外。所述刺破部322包含有埋置于相对应所述导电部321内的一埋置区块3221以及裸露在相对应的所述导电部321外的一裸露区块3222，所述自由端位于所述裸露区块3222。如图3所示，所述刺破部322的埋置区块3221的长度h1与所述裸露区块3222的长度h2两者的比值较佳是不小于2。
如图2及图3所示，本实施例中，所述矩形探针3在和所述待测对象4相对应的所述接触末段32具有所述刺破部322，因此当和所述待测对象4相对应的所述接触末段32的导电部321接触所述金属垫41时，能够通过所述刺破部322的裸露区块3222将待测对象4上的金属垫41的表面氧化层破坏，而形成一破裂面411，以使得连接所述刺破部322的相对应的所述导电部321抵接于所述金属垫41的所述破裂面411，用以提高所述导电部321和金属垫41接触的导电率，并减少接触不良情形发生。也就是说，于每个所述矩形探针3中，所述刺破部322的自由端用来刺破一外部金属垫，以使所述外部金属垫形成有一破裂面411。
其中，所述刺破部322的材质不同于任一个所述导电部321的材质，并且所述刺破部322的导电率小于任一个所述导电部321的导电率，而所述刺破部322的维氏硬度值(Vickers Hardness Number)大于任一个所述导电部321的维氏硬度值。
更明确地说，本发明所述矩形探针3的所述导电部321的导电率是在5.0×10-4Ωm以上，并且所述导电部321的杨氏模数是介于40～100Gpa，而所述刺破部322的导电率是在4.6×10-4Ωm以上，并且所述刺破部322的杨氏模数是在100Gpa以上。并且，所述刺破部322较佳者为选用具有抗沾黏特性的材料，例如：刺破部322的摩擦系数可以是小于所述导电部321的摩擦系数，并且所述刺破部34的摩擦系数小于0.5。
需特别说明的是，每个所述矩形探针3能够在和所述待测对象4上的金属垫41相对应的所述接触末段32设置所述刺破部322(如图2及图3所示)，也能够在和所述转接板1的金属垫13相对应的所述接触末段32设置所述刺破部322(如图5所示)，以通过所述刺破部322在所述转接板1的金属垫13形成所述破裂面(图未标号)。当然，每个所述矩形探针3也能够同时在其两个所述接触末段32各设置所述刺破部322(如图6所示)，通过两个所述接触末段32上的所述刺破部322在所述转接板1的金属垫13与所述待测物件4的金属垫41形成所述破裂面(图未标号)。
本发明所述矩形探针3的刺破部322具有多种变化实施例的可能，如图8所示实施例，所述矩形探针3具有大致上呈矩形的断面形状，且本实施例中刺破部322为沿着大致和矩形探针3的中心轴线C平行的方向设置于所述接触末段32，且刺破部322和相对应的接触末段32在和所述矩形探针3的中心轴线C相垂直的一轴向T1方向的宽度相等。更具体地说，所述刺破部322在所述轴向T1的方向上的两侧面分别暴露于所述接触末段32在所述轴向T1的方向上的两侧面。
如图9所示实施例，公开了刺破部322远离相对应的所述接触末段32的一侧面具有一凹陷部3223，而使得所述刺破部322的裸露区块3222远离所述接触末段32的一侧面的中央位置形成朝向所述接触末段32的方向凹陷，且所述裸露区块3222位于所述凹陷部3223两侧边朝向和所述接触末段32远离的方向凸出，而使得所述刺破部322的所述裸露区块3222形成分叉的形状。
如图10所示，本发明矩形探针3的另一变化实施例，公开所述刺破部34为沿着和矩形探针3的中心轴线C平行的方向设置于接触末段32，但所述刺破部322的中心轴线未和所述矩形探针3的中心轴线C重叠，并且所述刺破部322远离所述中心轴线C的一侧面露出于相对应的所述接触末段32相对应于所述刺破部322的一侧面。
如图11所示，本发明矩形探针3的另一变化实施例，公开了矩形探针3的刺破部322大致上沿着和矩形探针3的中心轴线C平行的方向设置于所述接触末段32，所述刺破部322的裸露区块3222远离所述接触末段32方向的一端形成以V形排列两倾斜面。并且本实施例中，所述刺破部322的所述裸露区块3222的V形面是大致共平面于其相邻近的导电部321，因此使得所述刺破部322以及和所述刺破部322相对应的所述导电部321共同地形成一V形的凸出部。
如图12所示，本发明矩形探针3的另一变化实施例，公开了矩形探针3的埋置区块3221远离所述裸露区块3222的一端连接一卡合段3224，所述卡合段3224在和所述矩形探针3的中心轴线C垂直方向的宽度大于所述埋置区块3221的宽度。
[本发明实施例的技术效果]
综上所述，本发明实施例所公开的探针座及其矩形探针，能够通过在每个所述矩形探针3的至少一接触末端32具有和其对应的所述导电部321不同材质的刺破部322，以使得所述刺破部322相对应的所述接触末段32具备有不同功能，进而利于提升信号传输效果。进一步地说，矩形探针3能以刺破部322在外部金属垫表面形成破裂面，用以使得外部金属垫表面的氧化层被破坏，令导电部321能与外部金属垫的破裂面接触，借以提升矩形探针3与外部金属垫之间的电连接效果。
以上所述仅为本发明的优选可行实施例，并非用来局限本发明的保护范围，凡依本发明专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种探针座，其特征在于，所述探针座包括：
一第一导板；
一第二导板，与所述第一导板在高度方向上呈间隔设置；以及
多个矩形探针，各包含有：
一中间段，位于所述第一导板与所述第二导板之间；
两个延伸段，分别自所述中间段相反两端延伸所形成，并且两个所述延伸段分别穿设于所述第一导板与所述第二导板；以及
两个接触末段，分别自两个所述延伸段彼此远离的末端朝着远离所述中间段方向延伸，并且两个所述接触末段分别位于所述第一导板与所述第二导板彼此远离的外侧；其中，每个所述接触末段包含有一导电部，并且所述中间段、两个所述延伸段及所述导电部为相同材质且一体成形的构造，而两个所述接触末段的至少其中一个所述接触末段包含有局部埋置于相对应所述导电部内的一刺破部，所述刺破部的一自由端裸露于相对应所述导电部之外；
其中，所述刺破部的材质不同于任一个所述导电部的材质，并且所述刺破部的导电率小于任一个所述导电部的导电率，而所述刺破部的维氏硬度值大于任一个所述导电部的维氏硬度值。
2.依据权利要求1所述的探针座，其特征在于，于每个所述矩形探针中，两个延伸段分别抵顶于所述第一导板与所述第二导板而呈彼此错位设置，并且所述中间段受力而呈弯曲状。
3.依据权利要求1所述的探针座，其特征在于，所述探针座进一步包括有夹持于所述第一导板与所述第二导板之间的一间隔板，并且所述间隔板形成有一容置孔，多个所述中间段彼此间隔地设置于所述间隔板的所述容置孔内。
4.依据权利要求1所述的探针座，其特征在于，于每个所述矩形探针中，所述刺破部的所述自由端用来刺破一外部金属垫，以使所述外部金属垫形成有一破裂面。
5.依据权利要求1所述的探针座，其特征在于，于每个所述矩形探针中，两个所述接触末段各包含有局部埋置于相对应所述导电部内的一个所述刺破部。
6.依据权利要求1所述的探针座，其特征在于，于每个所述矩形探针中，任一个所述导电部的导电率是在5.0×10-4Ωm以上，并且任一个所述导电部的杨氏模数是介于40～100Gpa；所述刺破部的导电率是在4.6×10-4Ωm以上，并且所述刺破部的杨氏模数是在100Gpa以上。
7.依据权利要求1所述的探针座，其特征在于，于每个所述矩形探针中，所述刺破部包含有埋置于相对应所述导电部内的一埋置区块以及裸露在相对应所述导电部外的一裸露区块，所述自由端位于所述裸露区块，并且所述埋置区块的长度与所述裸露区块的长度两者的比值不小于2；其中，每个所述矩形探针在两个所述接触末段以外的部位未包含有不同于所述导电部的任何金属材质。
8.依据权利要求1所述的探针座，其特征在于，于每个所述矩形探针中，所述刺破部的摩擦系数小于任一个所述导电部的摩擦系数，并且所述刺破部的摩擦系数小于0.5。
9.一种探针座的矩形探针，其特征在于，所述探针座的矩形探针包括：
一中间段；
两个延伸段，分别自所述中间段的相反两端延伸所形成；以及
两个接触末段，分别自两个所述延伸段彼此远离的末端朝远离所述中间段的方向延伸所形成，每个所述接触末段包含有一导电部，并且所述中间段、两个所述延伸段及两个所述导电部为相同材质且一体成形的构造，而两个所述接触末段的至少其中一个所述接触末段包含有局部埋置于相对应所述导电部内的一刺破部，所述刺破部的一自由端裸露于相对应所述导电部之外；其中，所述刺破部的材质不同于任一个所述导电部的材质，并且所述刺破部的导电率小于任一个所述导电部的导电率，而所述刺破部的维氏硬度值大于任一个所述导电部的维氏硬度值；
其中，当所述刺破部的所述自由端用来刺破一外部金属垫，以使所述外部金属垫形成有一破裂面时，连接所述刺破部的相对应所述导电部抵接于所述外部金属垫的所述破裂面。
10.依据权利要求9所述的探针座的矩形探针，其特征在于，任一个所述导电部的杨氏模数是介于40～100Gpa，任一个所述导电部的导电率是在5.0×10-4Ωm以上，所述刺破部的杨氏模数是在100Gpa以上，所述刺破部的导电率是在4.6×10-4Ωm以上；所述刺破部的摩擦系数小于0.5。
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