CN110927416B - 探针卡测试装置及测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种探针卡测试装置及测试装置，所述探针卡测试装置包含测试电路板、信号传输板、电连接模块、及探针头。测试电路板包含间隔设置的多个金属垫，信号传输板于底面设置有多个连接垫。电连接模块包含形成多个穿孔的间隔板及定位于间隔板的多个弹性臂。间隔板夹持于测试电路板与信号传输板之间，并且多个金属垫分别通过多个穿孔而面向多个连接垫。每个弹性臂的局部位于一个穿孔内、受到一个所述金属垫与相对应所述连接垫可分离地压迫而弹性地变形，以构成一电传输路径。探针头设置于信号传输板的顶面。据此，探针卡测试装置及测试装置无需使用焊接方式，以有效地避免受到热冲击而损伤。

Description

探针卡测试装置及测试装置
技术领域
本发明涉及一种测试装置，特别涉及不需要通过焊接材料实现电连接的一种探针卡测试装置及测试装置。
背景技术
现有测试装置包含有电性耦接于测试机台的一测试电路板及设置于所述测试电路板的一信号传输板，并且所述信号传输板于现有测试装置中都是焊接固定于测试电路板。然而，所述信号传输板与测试电路板在焊接固定的过程中，现有测试装置易受到热冲击而有所损伤。再者，焊接固定的信号传输板与测试电路板并不利于自身的后续检测与维修。
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卡测试装置及测试装置，其能有效地改善现有测试装置所可能产生的缺陷。
本发明实施例公开一种探针卡测试装置，包括：一测试电路板，包含有间隔设置的多个金属垫，并且所述测试电路板用来电性耦接于一测试机台；一信号传输板，具有位于相反侧的一顶面与一底面，所述信号传输板的所述底面沿一厚度方向面向所述测试电路板，并且所述信号传输板于所述底面设置有多个连接垫；一电连接模块，夹持于所述测试电路板与所述信号传输板之间，并且所述电连接模块包含有：一间隔板，形成有多个穿孔；其中，所述间隔板夹持于所述测试电路板与所述信号传输板之间，并且多个所述金属垫分别通过多个所述穿孔而面向多个所述连接垫，任一个所述金属垫及其所对应的所述连接垫之间相隔有一距离；多个弹性臂，各包含有一固定部及自所述固定部延伸的一弯曲部，每个所述弯曲部对应于所述厚度方向的一高度小于所述距离、并大于任一个所述穿孔对应于所述厚度方向的一孔深；其中，多个所述弹性臂的所述固定部定位于所述间隔板，多个所述弹性臂的所述弯曲部分别容置于多个所述穿孔，并且每个所述弯曲部受到一个所述金属垫与相对应所述连接垫可分离地压迫而弹性地变形，以构成一电传输路径；一探针头，设置于所述信号传输板的所述顶面，并且所述探针头包含有：一定位座体；多个导电探针，穿设定位于所述定位座体；其中，每个所述导电探针的一端穿出所述定位座体而抵接于所述信号传输板的所述顶面，并且每个所述导电探针的另一端穿出所述定位座体而用来顶抵于一待测物。
优选地，每个所述弹性臂为一体成形的单个片体，并且于每个所述弹性臂中，所述弯曲部包含有自所述固定部延伸的一力臂段、自所述力臂段弯曲延伸的一连接段、及自所述连接段弯曲延伸的一自由端段，并且所述连接段的弯曲方向相同于所述自由端段的弯曲方向。
优选地，所述电连接模块包含有一金属片体及至少一个绝缘层，所述金属片体设置于所述间隔板并形成有多个开口，而多个所述弹性臂分别在位置上对应于多个所述开口，并且每个所述弹性臂间隔于所述金属片体；每个所述弹性臂的所述固定部是共平面于所述金属片体，并且至少一个所述绝缘层连接多个所述固定部与所述金属片体。
优选地，所述金属片体的多个所述开口沿所述厚度方向而分别切齐于所述间隔板的多个所述穿孔。
优选地，当多个所述弹性臂沿所述厚度方向正投影于所述金属片体所在的一平面时，每个所述弹性臂的所述弯曲部所形成的一投影区域覆盖于相对应所述开口的一中心点。
优选地，于至少一个所述弹性臂中，所述固定部位于相邻的两个所述开口之间，并且所述弯曲部的局部位于两个相邻所述开口的其中一个所述开口内，而远离所述弯曲部的所述固定部边缘定义出两个相邻所述开口的其中另一个所述开口的局部边界。
优选地，所述探针卡测试装置包含有一螺丝组，并且所述螺丝组贯穿固定所述测试电路板、所述电连接模块、及所述信号传输板，以维持所述测试电路板、所述电连接模块、及所述信号传输板于所述厚度方向上的相对位置；所述测试电路板及所述信号传输板之间的任何电传输路径未以一焊接材料实现。
优选地，每个所述弹性臂的维氏硬度(Vickers Hardness)大于350Hv，并且每个所述弹性臂的杨氏模数(Young’s Modulus)大于120GPa。
本发明实施例也公开一种测试装置，包括：一测试电路板，包含有间隔设置的多个金属垫，并且所述测试电路板用来电性耦接于一测试机台；一信号传输板，具有位于相反侧的一顶面与一底面，所述信号传输板的所述底面沿一厚度方向面向所述测试电路板，并且所述信号传输板设置有多个连接垫；一电连接模块，夹持于所述测试电路板与所述信号传输板之间，并且所述电连接模块包含有：一间隔板，夹持于所述测试电路板与所述信号传输板之间，并且多个所述金属垫分别面向多个所述连接垫，任一个所述金属垫及其所对应的所述连接垫之间相隔有一距离；多个弹性臂，各包含有一固定部及自所述固定部延伸的一弯曲部，每个所述弯曲部对应于所述厚度方向的一高度小于所述距离、并大于所述间隔板对应于所述厚度方向的一厚度；其中，多个所述弹性臂的所述固定部定位于所述间隔板，每个所述弯曲部受到一个所述金属垫与相对应所述连接垫可分离地压迫而弹性地变形，以构成一电传输路径。
优选地，多个所述连接垫裸露于所述信号传输板的所述顶面，并且裸露于所述顶面的多个所述连接垫部位能用来焊接于一待测物。
综上所述，本发明实施例所公开的探针卡测试装置及测试装置，是以弹性臂来电性连接信号传输板与测试电路板，而无需使用焊接方式，所以探针卡测试装置及测试装置能够有效地避免受到热冲击而损伤。
再者，由于所述弹性臂是可分离地压接于信号传输板的连接垫与测试电路板的金属垫，使得所述信号传输板与测试电路板能够较为容易地彼此拆分，据以便于探针卡测试装置及测试装置的后续检测与维修。
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为本发明实施例一的探针卡测试装置的剖视示意图。
图2为图1的平面分解示意图(省略探针头)。
图3为图1的立体分解示意图(省略探针头与螺丝组)。
图4为图3中的金属片体与弹性臂的立体示意图。
图5为图3中的金属片体、弹性臂、及绝缘层的立体示意图。
图6为图5的俯视示意图。
图7为本发明实施例二的测试装置的剖视示意图(一)。
图8为本发明实施例二的测试装置的剖视示意图(二)。
图9为本发明实施例二的测试装置的剖视示意图(三)。
具体实施方式
请参阅图1至图9，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。
[实施例一]
请参阅图1至图6所示，其为本发明的实施例一。如图1所示，本实施例公开一种探针卡测试装置100，包含有一测试电路板1、面向所述测试电路板1的一信号传输板2、夹持于所述测试电路板1与信号传输板2之间的一电连接模块3、设置于所述信号传输板2的一探针头4、及一螺丝组5。其中，上述测试电路板1、电连接模块3、信号传输板2、及探针头4于本实施例中是沿一厚度方向T依序地堆叠，但本发明不受限于此。
需先说明的是，所述探针卡测试装置100于本实施例中是以螺丝组5贯穿固定上述测试电路板1、电连接模块3、及信号传输板2，以维持测试电路板1、电连接模块3、及信号传输板2于所述厚度方向T上的相对位置。换个角度来说，本实施例的测试电路板1、电连接模块3、及信号传输板2之间能够无须通过焊接来彼此固定。例如：所述测试电路板1及信号传输板2之间的任何电传输路径未以一焊接材料达成。
此外，在本发明未绘示的其他实施例中，所述螺丝组5能贯穿固定上述测试电路板1、电连接模块3、信号传输板2、及探针头4。据此，所述测试电路板1、电连接模块3、信号传输板2、及探针头4之间能够无须通过焊接来彼此固定。或者，所述探针卡测试装置100能够以其他方式替代螺丝组5，例如：所述探针卡测试装置100的各个组件之间以黏接方式固定。
另，本实施例的探针卡测试装置100较佳是排除未包含有探针头4的任何测试装置，但本发明不受限于此。以下将分别说明本实施例探针卡测试装置100的各个组件的构造与连接关系。
如图2和图3所示，所述测试电路板1在其板面(如：图1中的测试电路板1的顶面)上包含有间隔设置的多个金属垫11，并且上述测试电路板1用来电性耦接于一测试机台(图未示)。也就是说，上述多个金属垫11是电性耦接于测试机台，以通过测试机台来分析测试电路板1所接收到的信号。其中，所述测试电路板1与测试机台之间的电性耦接方式可以依据设计需求而加以调整变化。举例来说，在本发明未绘示的其他实施例中，所述测试电路板1也可以是直接整合于测试机台内。
如图2和图3所示，所述信号传输板2具有位于相反侧的一顶面21与一底面22，信号传输板2的底面22沿厚度方向T面向所述测试电路板1。其中，所述信号传输板2于底面22设置有多个连接垫23，并且上述信号传输板2的多个连接垫23排列布置大致等同于测试电路板1的多个金属垫11排列布置。需说明的是，所述连接垫23于本实施例是以方形来说明，但于实际应用时，连接垫23的外形可依据设计需求而加以调整变化(如：圆形、矩形、或不规则形状)。
再者，所述信号传输板2于其顶面21设置有多个外接垫24，并且上述多个外接垫24分别电性耦接于多个连接垫23。进一步地说，上述信号传输板2内部形成有在厚度方向T传输信号的多个导电线路25，并且上述多个导电线路25分别将多个外接垫24电性连接至多个连接垫23，而任两个相邻外接垫24之间的间距较佳是小于相对应的两个连接垫23之间的间距。也就是说，所述信号传输板2于本实施例中是包含有一信号扇出结构，但本发明不以此为限。
如图3至图6所示，所述电连接模块3包含有一间隔板31、多个弹性臂32、一金属片体33、及至少一个绝缘层34。需先说明的是，所述电连接模块3于本实施例中是以上述间隔板31与多个弹性臂32搭配于金属片体33及绝缘层34来说明，但本发明不受限于此。举例来说，在本发明未绘示的其他实施例中，所述电连接模块3也可以省略上述金属片体33及绝缘层34，或是以其他组件取代金属片体33及绝缘层34。
所述间隔板31形成有多个穿孔311，上述每个穿孔311于本实施例中是沿厚度方向T贯穿所述间隔板31。其中，所述间隔板31夹持于上述测试电路板1与信号传输板2之间，并且多个金属垫11分别通过多个穿孔311而面向多个连接垫23；也就是说，每个穿孔311的相反两侧处(如：图1中的穿孔311底侧与顶侧)分别对应于一个所述金属垫11与一个所述连接垫23。
换个角度来说，如图1所示，任一个所述金属垫11及其所对应的连接垫23之间相隔有一距离D，并且上述距离于本实施例中大致等于(如：略大于)所述间隔板31对应于厚度方向T的一厚度，但本发明不受限于此。举例来说，在本发明未绘示的其他实施例中，所述金属垫11或连接垫23也可以是局部位于相对应的穿孔311内，所以上述距离D小于间隔板31的厚度T3。
如图3至图6所示，所述多个弹性臂32与金属片体33于本实施例中是通过冲压弯折一铜片所制成，并使上述多个弹性臂32分离于金属片体33，但本发明不受限于此。其中，每个弹性臂32为一体成形的单个片体，并且上述每个弹性臂32的维氏硬度(VickersHardness)较佳大于350Hv，并且每个弹性臂32的杨氏模数(Young’s Modulus)较佳大于120GPa。
进一步地说，每个弹性臂32包含有一固定部321及自所述固定部321延伸的一弯曲部322。于每个弹性臂32中，所述固定部321是共平面于上述金属片体33，所述弯曲部322包含有自所述固定部321延伸的一力臂段3221、自所述力臂段3221弯曲延伸的一连接段3222、及自所述连接段3222弯曲延伸的一自由端段3223，并且所述连接段3222的弯曲方向相同于所述自由端段3223的弯曲方向(如：图4中所示的逆时针方向)，但本发明不以此为限。
进一步地说，上述每个弹性臂32在未受到压迫时可以是大致呈J形，并且上述每个弯曲部322对应于厚度方向T的一高度H322小于所述距离D、并大于任一个穿孔311对应于厚度方向T的一孔深T3(或上述间隔板31的厚度T3)。
如图3至图6所示，所述金属片体33设置于上述间隔板31并形成有多个开口331，并且上述金属片体33的多个开口331于本实施例中是沿厚度方向T而分别切齐于所述间隔板31的多个穿孔311，但本发明不受限于此。其中，所述多个弹性臂32分别在位置上对应于上述间隔板31的多个开口331，并且上述每个弹性臂32(的固定部321)间隔于金属片体33，而所述绝缘层34则是连接上述多个固定部321与金属片体33。
进一步地说，于本实施例的至少一个弹性臂32中(如：图6中的左侧弹性臂32)，所述固定部321位于相邻的两个开口331之间，并且所述弯曲部322的局部位于两个相邻开口331的其中一个开口331内，而远离所述弯曲部322的固定部321边缘(如：图6中的左侧弹性臂32的右边缘)定义出上述两个相邻开口331的其中另一个开口331的局部边界。
换个角度来看，当所述多个弹性臂32沿厚度方向T正投影于金属片体33所在的一平面时，上述每个弹性臂32的弯曲部322所形成的一投影区域较佳是覆盖于相对应开口331的一中心点C，但本发明不以此为限。
再者，多个弹性臂32的固定部321定位于所述间隔板31，而上述每个弹性臂32的固定部321于本实施例中是通过绝缘层34固定于金属片体33、并夹持于间隔板31与信号传输板2的底面22之间，但本发明不受限于此。举例来说，在本发明未绘示的其他实施例中，所述每个弹性臂32的固定部321也可以是夹持于间隔板31与测试电路板1之间。
更详细地说，所述多个弹性臂32的弯曲部322是分别容置于间隔板31的多个穿孔311，并且每个弯曲部322受到一个金属垫11与相对应连接垫23可分离地压迫而弹性地变形，以构成一电传输路径。也就是说，由于所述弯曲部322的高度H322小于上述金属垫11与连接垫23之间的距离D，以使弯曲部322能被压迫而产生弹性变形，进而有效地确保弯曲部322能够同时顶抵于金属垫11与连接垫23。
而于本实施例中，所述弹性臂32是以弯曲部322的自由端段3223顶抵于所述金属垫11、并以其弯曲部322的连接段3222顶缘顶抵于所述连接垫23，但本发明不以此为限。举例来说，在本发明未绘示的其他实施例中，所述弹性臂32也能以弯曲部322的自由端段3223顶抵于连接垫23、并以其弯曲部322的连接段3222顶缘顶抵于金属垫11。此外，所述弹性臂32也可以在自由端段3223朝远离力臂段3221方向形成有一凸点(图未示)，据以通过凸点顶抵于金属垫11或连接垫23。
如图1所示，所述探针头4设置于上述信号传输板2的顶面21，并且上述探针头4能通过信号传输板2而电性耦接于测试电路板1。其中，所述探针头4包含有一定位座体41及穿设定位于所述定位座体41的多个导电探针42，上述每个导电探针42的一端(如：图1中的导电探针42底端)穿出定位座体41而抵接于所述信号传输板2的所述顶面21，并且每个导电探针42的另一端(如：图1中的导电探针42顶端)穿出所述定位座体41而用来顶抵于一待测物(如：半导体晶圆)。
需说明的是，所述导电探针42于本实施例中为可导电且具有可挠性的长条状构造，但本发明的导电探针42并不限制于矩形导电探针、圆形导电探针、或其他构造的导电探针。
[实施例二]
请参阅图7至图9所示，其为本发明的实施例二，本实施例与上述实施例类似，两个实施例的相同处则不再加以赘述，而本实施例与上述实施例一的差异大致说明如下：
如图7和图8所示，本实施例公开一种测试装置100a，包含有一测试电路板1、面向所述测试电路板1的一信号传输板2、及夹持于所述测试电路板1与信号传输板2之间的一电连接模块3。其中，所述测试电路板1与电连接模块3类似于上述实施例一，在此则不在加以赘述。
所述信号传输板2具有位于相反侧的一顶面21与一底面22，所述信号传输板2的底面22沿厚度方向T面向测试电路板1，并且所述信号传输板2设置有多个连接垫23。其中，每个连接垫23的相对两侧部位(如：图7和图8中的连接垫23顶侧与底侧)分别裸露于上述信号传输板2的顶面21与底面22，并且裸露于所述顶面21的多个连接垫23部位(如：图7和图8中的连接垫23顶侧)能用来焊接于一待测物200、200a，而裸露于所述底面22的多个连接垫23部位(如：图7和图8中的连接垫23底侧)则是分别抵接于多个弹性臂32的弯曲部322。
再者，所述待测物200、200a可以是如图7所示的单个电子零件或是如图8所示的多个电子零件与一板材的结合，本发明在此不加以限制。
此外，如图9所示，本实施例的信号传输板2构造也可以如同实施例一，并且上述信号传输板2于本实施例中也可以在其外接垫24焊接待测物200、200a。
[本发明实施例所实现的技术效果]
综上所述，本发明实施例所公开的探针卡测试装置100(及测试装置100a)，是以弹性臂32来电性连接信号传输板2与测试电路板1，而无需使用焊接方式，所以探针卡测试装置100(及测试装置100a)能够有效地避免受到热冲击而损伤。
再者，由于所述弹性臂32是可分离地压接于信号传输板2的连接垫23与测试电路板1的金属垫11，使得所述信号传输板2与测试电路板1能够较为容易地彼此拆分，据以便于探针卡测试装置100(及测试装置100a)的后续检测与维修。
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，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种探针卡测试装置，其特征在于，所述探针卡测试装置包括：
一测试电路板，包含有间隔设置的多个金属垫，并且所述测试电路板用来电性耦接于一测试机台；
一信号传输板，具有位于相反侧的一顶面与一底面，所述信号传输板的所述底面沿一厚度方向面向所述测试电路板，并且所述信号传输板于所述底面设置有多个连接垫；
一电连接模块，夹持于所述测试电路板与所述信号传输板之间，并且所述电连接模块包含有：
一间隔板，形成有多个穿孔；其中，所述间隔板夹持于所述测试电路板与所述信号传输板之间，并且多个所述金属垫分别通过多个所述穿孔而面向多个所述连接垫，任一个所述金属垫及其所对应的所述连接垫之间相隔有一距离；
多个弹性臂，各为一体成形的单个片体并包含有一固定部及自所述固定部延伸的一弯曲部，每个所述弯曲部对应于所述厚度方向的一高度小于所述距离、并大于任一个所述穿孔对应于所述厚度方向的一孔深；
其中，多个所述弹性臂的所述固定部定位于所述间隔板，多个所述弹性臂的所述弯曲部分别容置于多个所述穿孔，并且每个所述弯曲部受到一个所述金属垫与相对应所述连接垫可分离地压迫而弹性地变形，以构成一电传输路径；以及
一探针头，设置于所述信号传输板的所述顶面，并且所述探针头包含有：
一定位座体；及
多个导电探针，穿设定位于所述定位座体；其中，每个所述导电探针的一端穿出所述定位座体而抵接于所述信号传输板的所述顶面，并且每个所述导电探针的另一端穿出所述定位座体而用来顶抵于一待测物。
2.依据权利要求1所述的探针卡测试装置，其特征在于，于每个所述弹性臂中，所述弯曲部包含有自所述固定部延伸的一力臂段、自所述力臂段弯曲延伸的一连接段、及自所述连接段弯曲延伸的一自由端段，并且所述连接段的弯曲方向相同于所述自由端段的弯曲方向。
3.依据权利要求1所述的探针卡测试装置，其特征在于，所述电连接模块包含有一金属片体及至少一个绝缘层，所述金属片体设置于所述间隔板并形成有多个开口，而多个所述弹性臂分别在位置上对应于多个所述开口，并且每个所述弹性臂间隔于所述金属片体；每个所述弹性臂的所述固定部是共平面于所述金属片体，并且至少一个所述绝缘层连接多个所述固定部与所述金属片体。
4.依据权利要求3所述的探针卡测试装置，其特征在于，所述金属片体的多个所述开口沿所述厚度方向而分别切齐于所述间隔板的多个所述穿孔。
5.依据权利要求3所述的探针卡测试装置，其特征在于，当多个所述弹性臂沿所述厚度方向正投影于所述金属片体所在的一平面时，每个所述弹性臂的所述弯曲部所形成的一投影区域覆盖于相对应所述开口的一中心点。
6.依据权利要求3所述的探针卡测试装置，其特征在于，于至少一个所述弹性臂中，所述固定部位于相邻的两个所述开口之间，并且所述弯曲部的局部位于两个相邻所述开口的其中一个所述开口内，而远离所述弯曲部的所述固定部边缘定义出两个相邻所述开口的其中另一个所述开口的局部边界。
7.依据权利要求1所述的探针卡测试装置，其特征在于，所述探针卡测试装置包含有一螺丝组，并且所述螺丝组贯穿固定所述测试电路板、所述电连接模块、及所述信号传输板，以维持所述测试电路板、所述电连接模块、及所述信号传输板于所述厚度方向上的相对位置；所述测试电路板及所述信号传输板之间的任何电传输路径未以一焊接材料达成。
8.依据权利要求1所述的探针卡测试装置，其特征在于，每个所述弹性臂的维氏硬度大于350Hv，并且每个所述弹性臂的杨氏模数大于120GPa。
9.一种测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：
一测试电路板，包含有间隔设置的多个金属垫，并且所述测试电路板用来电性耦接于一测试机台；
一信号传输板，具有位于相反侧的一顶面与一底面，所述信号传输板的所述底面沿一厚度方向面向所述测试电路板，并且所述信号传输板设置有多个连接垫；
一电连接模块，夹持于所述测试电路板与所述信号传输板之间，并且所述电连接模块包含有：
一间隔板，夹持于所述测试电路板与所述信号传输板之间，并且多个所述金属垫分别面向多个所述连接垫，任一个所述金属垫及其所对应的所述连接垫之间相隔有一距离；
多个弹性臂，各为一体成形的单个片体并包含有一固定部及自所述固定部延伸的一弯曲部，每个所述弯曲部对应于所述厚度方向的一高度小于所述距离、并大于所述间隔板对应于所述厚度方向的一厚度；
其中，多个所述弹性臂的所述固定部定位于所述间隔板，每个所述弯曲部受到一个所述金属垫与相对应所述连接垫可分离地压迫而弹性地变形，以构成一电传输路径。
10.依据权利要求9所述的测试装置，其特征在于，多个所述连接垫裸露于所述信号传输板的所述顶面，并且裸露于所述顶面的多个所述连接垫部位能用来焊接于一待测物。
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