CN117054697A - 探针卡装置及其电路保护组件 - Google Patents
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Abstract
一种探针卡装置及其电路保护组件，探针卡装置包含一配线载板、一探针头及一电路保护组件。配线载板具有多个接点。探针头包含一载针座与多个导电探针。这些导电探针分别排列于载针座上。电路保护组件包含一绝缘板体、多个贯孔与多个自恢复电切断单元。绝缘板体夹设于配线载板与探针头之间。这些贯孔分别形成于绝缘板体上，且依据一阵列方式排列。这些自恢复电切断单元分别位于这些贯孔内。每个自恢复电切断单元分别电连接其中一接点与其中一导电探针。故，透过以上架构，本装置能够避免探针头产生针熔现象的机会，从而降低特定探针故障的机会，完善持续的电性检测工作。
Description
技术领域
本发明有关于一种探针卡装置，尤指一种具有电路保护组件的探针卡装置。
背景技术
一般而言，半导体元件，例如晶粒(Die)、晶圆(Wafer)在裸晶测试阶段(ChipProbe；CP)会被放入一测试台内，接着，位于测试台上方的探针卡的探针能够分别向下触压半导体元件，以对此半导体元件进行电性检测。
然而，当探针卡对半导体元件进行电性检测时，探针卡的少数探针往往因为故障电流而造成针烧或针熔现象，导致特定探针故障，无法持续执行对应的电性检测工作，不仅提高故障率与维修成本，也拉长了半导体元件的检测时间。
由此可见，上述技术显然仍存在不便与缺陷，而有待加以进一步改良。因此，如何能有效地解决上述不便与缺陷，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域亟需改进的目标。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种探针卡装置及其电路保护组件，用以解决以上先前技术所提到的困难。
本发明的一实施例提供一种探针卡装置。探针卡装置包含一配线载板、一探针头及一电路保护组件。配线载板具有多个第一接点。探针头包含一载针座与多个第一导电探针。这些第一导电探针分别排列于载针座上。电路保护组件包含一绝缘板体、多个第一贯孔与多个自恢复电切断单元。绝缘板体夹设于配线载板与探针头之间。这些第一贯孔分别形成于绝缘板体上，且依据一阵列方式排列于绝缘板体上。这些自恢复电切断单元分别位于这些第一贯孔内。每个自恢复电切断单元分别电连接其中一第一接点与其中一第一导电探针。
依据本发明一或多个实施例，在上述的探针卡装置中，当其中一自恢复电切断单元的温度上升至一临界值时，所述自恢复电切断单元能够从导电状态转变为断电状态。
依据本发明一或多个实施例，在上述的探针卡装置中，临界值为摄氏150度至200度之间。
依据本发明一或多个实施例，在上述的探针卡装置中，每个自恢复电切断单元包含一自恢复保险丝材、一第一焊垫及一第二焊垫。自恢复保险丝材埋设于其中一第一贯孔内。第一焊垫位于绝缘板体面向配线载板的一侧以及所述第一贯孔内。第一焊垫电连接所述第一接点与自恢复保险丝材的一端。第二焊垫位于绝缘板体面向探针头的一侧以及所述第一贯孔内。第二焊垫电连接所述第一导电探针与自恢复保险丝材的另端。自恢复保险丝材于所述第一贯孔内被夹合于第一焊垫与第二焊垫之间。
依据本发明一或多个实施例，在上述的探针卡装置中，自恢复保险丝材为一高分子聚合物正温度系数基材。
依据本发明一或多个实施例，在上述的探针卡装置中，自恢复保险丝材为一陶瓷正温度系数基材。
依据本发明一或多个实施例，在上述的探针卡装置中，配线载板还包含多个第二接点，该些第二接点围绕这些第一接点。探针头还包含多个第二导电探针，这些第二导电探针分别排列于载针座上，且围绕这些第一导电探针。电路保护组件还包含多个第二贯孔及多个导电金属。这些第二贯孔分别形成于绝缘板体上，且围绕这些第一贯孔。这些导电金属分别位于这些第二贯孔内。每个导电金属分别电连接其中一第二接点与其中一第二导电探针。
依据本发明一或多个实施例，在上述的探针卡装置中，这些自恢复电切断单元分别为一电源通道或一接地通道，这些导电金属分别为一信号通道。
依据本发明一或多个实施例，在上述的探针卡装置中，探针卡装置为一垂直式探针卡，且这些第一导电探针与这些第二导电探针分别为眼镜蛇探针。
依据本发明一或多个实施例，在上述的探针卡装置中，探针头包含一上导板、一下导板、一座体、多个第一定位口及多个第二定位口。上导板连接电路保护组件。下导板相对上导板。座体夹合于上导板与下导板之间。这些第一定位口分别形成于座体上，且依据所述阵列方式排列于座体上，用以固持这些第一导电探针。这些第二定位口排列于座体上，围绕这些第一定位口，用以固持这些第二导电探针。
依据本发明一或多个实施例，在上述的探针卡装置中，探针卡装置还包含一空间转换层。空间转换层位于探针头与电路保护组件之间，具有多个第一导接垫、多个第二导接垫与多个导电通道。这些第一导接垫与这些第二导接垫分别排列于空间转换层的二相对面。这些第一导接垫分别电连接这些自恢复电切断单元，这第二导接垫分别电连接这些第一导电探针，这些导电通道间隔排列于空间转换层内。每个导电通道电连接其中一第一导接垫及其中一第二导接垫。任二第一导接垫的间距大于任二第二导接垫之间距。
本发明的一实施例提供一种探针卡装置的电路保护组件。电路保护组件包含一绝缘板体、多个第一贯孔与多个自恢复电切断单元。这些第一贯孔分别形成于绝缘板体上，且排列于绝缘板体上。这些自恢复电切断单元分别埋设于这些第一贯孔内，用以可回复地阻断配线载板至探针头的导电探针的电流。这些自恢复电切断单元于绝缘板体上形成一图案阵列。
依据本发明一或多个实施例，在上述的电路保护组件中，当其中一自恢复电切断单元的温度上升至一临界值时，所述自恢复电切断单元从导电状态转变为断电状态。
依据本发明一或多个实施例，在上述的电路保护组件中，临界值为摄氏150度至200度之间。
依据本发明一或多个实施例，在上述的电路保护组件中，每个自恢复电切断单元包含一自恢复保险丝材、一第一焊垫及一第二焊垫。自恢复保险丝材埋设于其中一第一贯孔内。第一焊垫位于绝缘板体的一侧以及所述第一贯孔内。第一焊垫电连接自恢复保险丝材的一端。第二焊垫位于绝缘板体的另侧以及所述第一贯孔内。第二焊垫电连接自恢复保险丝材的另端。自恢复保险丝材于所述第一贯孔内被夹合于第一焊垫与第二焊垫之间。
依据本发明一或多个实施例，在上述的电路保护组件中，自恢复保险丝材为高分子聚合物正温度系数基材。
依据本发明一或多个实施例，在上述的电路保护组件中，自恢复保险丝材为陶瓷正温度系数基材。
依据本发明一或多个实施例，上述的电路保护组件还包含多个第二贯孔及多个导电金属。这些第二贯孔分别形成于绝缘板体上，且围绕这些第一贯孔。这些导电金属分别埋设于这些第二贯孔内，每个导电金属用以电连接配线载板与探针头的另一导电探针。
依据本发明一或多个实施例，在上述的电路保护组件中，这些自恢复电切断单元分别为一电源通道或一接地通道，这些导电金属分别为一信号通道。
如此，透过以上各实施例的所述架构，本揭露能够避免探针头产生针烧或针熔现象的机会，从而降低特定探针故障的机会，完善持续的电性检测工作。
以上所述仅是用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1为本发明一实施例的探针卡装置的示意图；
图2为图1的电路保护组件的剖视放大图；
图3为本发明一实施例的探针卡装置的示意图；
图4为图3的电路保护组件的剖视放大图；以及
图5为图3的电路保护组件的上视图。
【符号说明】
10、11：探针卡装置
100、101:配线载板
110:基板
120:第一接点
130:第二接点
200、201:电路保护组件
210:绝缘板体
211:第一面
212:第二面
220:第一贯孔
230:第二贯孔
240:自恢复电切断单元
241:自恢复保险丝材
242:第一焊垫
243:第二焊垫
250:导电金属
300、301:探针头
310:载针座
311:上导板
312:下导板
313:座体
314:第一定位口
315:第二定位口
400:第一导电探针
500:第二导电探针
800:连接载板
810:第一导接垫
820:第二导接垫
830:第一导电通道
840:第三导接垫
850:第四导接垫
860:第二导电通道
G1～G4:间距
B1～B4:焊球
C:中央区
S:环绕区
具体实施方式
以下将以附图揭露本发明的多个实施例，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，在本发明各实施例中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些习知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之。
图1为本发明一实施例的探针卡装置10的示意图。图2为图1的电路保护组件200的剖视放大图。如图1与图2所示，探针卡装置10包含一配线载板100、一电路保护组件200及一探针头300。配线载板100包含一基板110与多个第一接点120。这些第一接点120间隔配置于基板110的一面，且依据一阵列方式排列于基板110上。探针头300包含一载针座310与多个第一导电探针400。载针座310位于配线载板100的一侧。这些第一导电探针400间隔配置于载针座310上，且依据上述阵列方式排列于载针座310上。这些第一导电探针400用以抵触一待测物的导接凸柱(图中未示)。电路保护组件200位于配线载板100与探针头300之间，且电路保护组件200包含一绝缘板体210、多个第一贯孔220与多个自恢复电切断单元240。绝缘板体210位于基板110与载针座310之间。这些第一贯孔220分别形成于绝缘板体210上，且依据此阵列方式排列于绝缘板体210上。这些自恢复电切断单元240分别埋设于这些第一贯孔220内，换句话说，自恢复电切断单元240于绝缘板体210上形成一图案阵列。每个自恢复电切断单元240在常温状态下处于一导电状态中，而分别电连接配线载板100的第一接点120与探针头300的第一导电探针400，故，检测电流得以从配线载板100的第一接点120经过自恢复电切断单元240而抵达对应的第一导电探针400，以便对待测物进行检测。
如此，当故障电流从配线载板100流至电路保护组件200的其中一自恢复电切断单元240时，自恢复电切断单元240便瞬间切断配线载板100流至电路保护组件200之间的通电，以保护第一导电探针400免于烧毁或熔化，降低探针故障的机会，从而完善持续的电性检测工作。
在本实施例中，探针卡装置10还包含一连接载板800(例如空间转换层)。连接载板800固接至探针头300的一侧，且位于电路保护组件200与探针头300之间。连接载板800具有多个第一导接垫810、多个第二导接垫820与多个第一导电通道830。这些第一导接垫810分别排列于连接载板800相对探针头300的一面，每个第一导接垫810电连接其中一自恢复电切断单元240。这些第二导接垫820相对第一导接垫810配置，且分别排列于连接载板800面向探针头300的一面。每个第二导接垫820电连接其中一第一导电探针400。这些第一导电通道830间隔排列于连接载板800内。每个第一导电通道830电连接其中一第一导接垫810与其中一第二导接垫820。任二第一导接垫810的间距G1大于任二第二导接垫820的间距G2。举例来说，探针卡装置10为一垂直式探针卡(Vertical Probe Card)；绝缘板体210为一陶瓷基板110，陶瓷基板110具有强大的机械特性和低翘曲率，且这些第一导电探针400为眼镜蛇探针。
如此，当故障电流让自恢复电切断单元240产生发热，而使自恢复电切断单元240的温度上升至一临界值时，对应的自恢复电切断单元240能够从导电状态转变为断电状态，从而瞬间切断配线载板100流至电路保护组件200之间的通电。更具体地，在本实施例中，所述临界值为摄氏150度至200度之间，然而，本发明不限于此。
更具体地，如图2所示，绝缘板体210具有彼此相对的第一面211与第二面212。绝缘板体210的第一面211朝向配线载板100，绝缘板体210的第二面212朝向探针头300。每个第一贯孔220贯穿绝缘板体210，且同时连接绝缘板体210的第一面211与第二面212。每个自恢复电切断单元240包含一自恢复保险丝材241、一第一焊垫242与一第二焊垫243。自恢复保险丝材241埋设于其中一第一贯孔220内。第一焊垫242的一部分位于第一贯孔220内，以及其另部分位于绝缘板体210的第一面211上。第一焊垫242电连接第一接点120与自恢复保险丝材241的一端，第一焊垫242例如透过焊球B1焊接至其中一第一接点120上。第二焊垫243的一部分位于第一贯孔220内，以及其另部分位于绝缘板体210的第二面212上。第二焊垫243电连接第一导电探针400与自恢复保险丝材241的另端。更具体地，第二焊垫243例如透过焊球B2焊接至连接载板800的其中一第一导接垫810、对应的第一导电通道830及对应的第二导接垫820上，从而电连接所述第一导电探针400。自恢复保险丝材241只位于对应的第一贯孔220内，且直接密封地夹合于对应的第一焊垫242与对应的第二焊垫243之间。
更具体地，这些自恢复保险丝材241分别为高分子聚合物正温度系数(PolymericPositive Temperature Coefficient，PPTC)基材。PPTC基材由半结晶聚合物和导电颗粒的混合物制成，以在常温下保持低电阻。如此，当尖峰电流超过临界温度值时，内部晶体熔化改变结构，导致电阻急剧上升到百万欧姆，从而切断导电通路。反之，当PPTC基材冷却而恢复到常温时，PPTC基材再次结晶，从而让导电颗粒再次开启导电通路。
须了解到，相较于一次性保险丝耗材，本实施例的自恢复保险丝材241是可以长时间重复使用的，其正常工作电阻可低至10毫欧姆(Ohms)，并于承受尖峰电流时可达到百万欧姆(mega-Ohm)，以避免探针损伤。然而，本发明不限于此，其他实施例中，这些自恢复保险丝材241也可以分别为陶瓷正温度系数(Ceramics Positive Temperature Coefficient，CPTC)基材。
图3为本发明一实施例的探针卡装置11的示意图。图4为图3的电路保护组件201的剖视放大图。图5为图3的电路保护组件201的上视图。如图3至图5所示，本实施例的探针卡装置11与上述的探针卡装置10大致相同，其差异在于，配线载板101还包含多个第二接点130。这些第二接点130间隔配置于基板110的所述面，且这些第二接点130间隔地围绕第一接点120。这些第一接点120用以传输电源或接地信号，且这些第二接点130用以传输信息信号。探针头301还包含多个第二导电探针500，这些第二导电探针500分别排列于载针座310上，且围绕这些第一导电探针400。
这些第一导电探针400用以抵触所述待测物的电源或接地引脚(图中未示)，且这些第二导电探针500用以抵触所述待测物的信号引脚(图中未示)。电路保护组件201还包含多个第二贯孔230及多个导电金属250。这些第二贯孔230分别形成于绝缘板体210上，且围绕这些第一贯孔220，这些导电金属250分别位于第二贯孔230内。每个导电金属250分别电连接其中一第二接点130与其中一第二导电探针500，例如导电金属250的一端透过焊球B3焊接至第二接点130上，另端透过焊球B4焊接至其中一第二导电探针500上。更具体地，此导电金属250透过对应的焊球B4及连接载板800连接所述第二导电探针500。
更进一步地，连接载板800更具有多个第三导接垫840、多个第四导接垫850与多个第二导电通道860。这些第三导接垫840分别排列于连接载板800相对探针头300的一面，且围绕第一导接垫810。每个第三导接垫840透过焊球B4电连接其中一导电金属250。这些第四导接垫850相对第三导接垫840配置，且分别排列于连接载板800面向探针头300的一面，且围绕第三导接垫840。每个第四导接垫850电连接其中一第二导电探针500。这些第二导电通道860间隔排列于连接载板800内。每个第二导电通道860电连接其中一第三导接垫840与其中一第四导接垫850。任二第三导接垫840的间距G3大于任二第四导接垫850的间距G4。
电路保护组件201的绝缘板体210上区分为一中央区C与一环绕区S。环绕区S围绕中央区C。上述的第一贯孔220与自恢复电切断单元240皆完全位于中央区C内，且这些自恢复电切断单元240分别为用以传递上述电源或接地信号的电源通道或接地通道。上述的第二贯孔230及导电金属250皆完全位于环绕区S内，且这些导电金属250分别为用以传递上述信息信号的信号通道。
此外，载针座310包含一上导板311、一下导板312、一座体313、多个第一定位口314及多个第二定位口315。上导板311连接电路保护组件201。下导板312相对上导板311。座体313夹合于上导板311与下导板312之间。这些第一定位口314分别形成于座体313上，且依据上述阵列方式排列于座体313上，用以固持这些第一导电探针400。这些第二定位口315排列于座体313上，围绕这些第一定位口314，用以固持这些第二导电探针500。
须了解到，上述自恢复电切断单元240于各图中的数量只为示例，举例来说，自恢复电切断单元240的数量也可高达数千，甚至数万个，然而，本发明不限于此。
如此，透过以上各实施例的所述架构，本揭露能够避免探针头产生针烧或针熔现象的机会，从而降低特定探针故障的机会，完善持续的电性检测工作。
最后，上述所揭露的各实施例中，并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，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，皆可被保护于本发明中。因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (19)
1.一种探针卡装置，其特征在于，包含：
一配线载板，具有多个第一接点；
一探针头，包含一载针座与多个第一导电探针，该些第一导电探针分别排列于该载针座上；以及
一电路保护组件，包含：
一绝缘板体，夹设于该配线载板与该探针头之间；
多个第一贯孔，分别形成于该绝缘板体上，且依据一阵列方式排列于该绝缘板体上；以及
多个自恢复电切断单元，分别位于该些第一贯孔内，每一所述自恢复电切断单元分别电连接该些第一接点其中之一与该些第一导电探针其中之一，用以可回复地阻断该配线载板至该其中一第一导电探针的电流。
2.如权利要求1所述的探针卡装置，其特征在于，当该些自恢复电切断单元其中之一的温度上升至一临界值时，该其中一自恢复电切断单元能够从导电状态转变为断电状态。
3.如权利要求2所述的探针卡装置，其特征在于，该临界值为摄氏150度至200度之间。
4.如权利要求1所述的探针卡装置，其特征在于，每一所述自恢复电切断单元包含：
一自恢复保险丝材，埋设于该些第一贯孔其中之一内；
一第一焊垫，位于该绝缘板体面向该配线载板的一侧以及该其中一第一贯孔内，该第一焊垫电连接该其中一第一接点与该自恢复保险丝材的一端；以及
一第二焊垫，位于该绝缘板体面向该探针头的一侧以及该其中一第一贯孔内，该第二焊垫电连接该其中一第一导电探针与该自恢复保险丝材的另端，
其中该自恢复保险丝材于该其中一第一贯孔内被夹合于该第一焊垫与该第二焊垫之间。
5.如权利要求4所述的探针卡装置，其特征在于，该自恢复保险丝材为一高分子聚合物正温度系数基材。
6.如权利要求4所述的探针卡装置，其特征在于，该自恢复保险丝材为一陶瓷正温度系数基材。
7.如权利要求1所述的探针卡装置，其特征在于，该配线载板还包含多个第二接点，该些第二接点围绕该些第一接点；
该探针头还包含多个第二导电探针，该些第二导电探针分别排列于该载针座上，且围绕该些第一导电探针；以及
该电路保护组件还包含多个第二贯孔及多个导电金属，该些第二贯孔分别形成于该绝缘板体上，且围绕该些第一贯孔，该些导电金属分别位于该些第二贯孔内，每一所述导电金属分别电连接该些第二接点其中之一与该些第二导电探针其中之一。
8.如权利要求7所述的探针卡装置，其特征在于，该些自恢复电切断单元分别为一电源通道或一接地通道，该些导电金属分别为一信号通道。
9.如权利要求7所述的探针卡装置，其特征在于，该探针卡装置为一垂直式探针卡，且该些第一导电探针与该些第二导电探针分别为眼镜蛇探针。
10.如权利要求9所述的探针卡装置，其特征在于，该探针头包含：
一上导板，连接该电路保护组件；
一下导板，相对该上导板；
一座体，夹合于该上导板与该下导板之间；
多个第一定位口，分别形成于该座体上，且依据该阵列方式排列于该座体上，用以固持该些第一导电探针；以及
多个第二定位口，排列于该座体上，围绕该些第一定位口，用以固持该些第二导电探针。
11.如权利要求1所述的探针卡装置，其特征在于，还包含：
一空间转换层，位于该探针头与该电路保护组件之间，具有多个第一导接垫、多个第二导接垫与多个导电通道，该些第一导接垫与该些第二导接垫分别排列于该空间转换层的二相对面，该些第一导接垫分别电连接该些自恢复电切断单元，该些第二导接垫分别电连接该些第一导电探针，该些导电通道间隔排列于该空间转换层内，每一所述导电通道电连接该些第一导接垫其中之一及该些第二导接垫其中之一，其中任二该些第一导接垫之间距大于任二该些第二导接垫的间距。
12.一种探针卡装置的电路保护组件，其特征在于，适于夹设于一配线载板与一探针头之间，其特征在于，该电路保护组件包含：
一绝缘板体；
多个第一贯孔，分别形成于该绝缘板体上，排列于该绝缘板体上；以及
多个自恢复电切断单元，分别埋设于该些第一贯孔内，用以可回复地阻断该配线载板至该探针头的一导电探针的电流，其中该些自恢复电切断单元于该绝缘板体上形成一图案阵列。
13.如权利要求12所述的探针卡装置的电路保护组件，其特征在于，当该些自恢复电切断单元其中之一的温度上升至一临界值时，该其中一自恢复电切断单元从导电状态转变为断电状态。
14.如权利要求13所述的探针卡装置的电路保护组件，其特征在于，该临界值为摄氏150度至200度之间。
15.如权利要求12所述的探针卡装置的电路保护组件，其特征在于，每一所述自恢复电切断单元包含：
一自恢复保险丝材，埋设于该些第一贯孔其中之一内；
一第一焊垫，位于该绝缘板体的一侧以及该其中一第一贯孔内，该第一焊垫电连接该自恢复保险丝材的一端；以及
一第二焊垫，位于该绝缘板体的另侧以及该其中一第一贯孔内，该第二焊垫电连接该自恢复保险丝材的另端，
其中该自恢复保险丝材于该其中一第一贯孔内被夹合于该第一焊垫与该第二焊垫之间。
16.如权利要求15所述的探针卡装置的电路保护组件，其特征在于，该自恢复保险丝材为高分子聚合物正温度系数基材。
17.如权利要求15所述的探针卡装置的电路保护组件，其特征在于，该自恢复保险丝材为陶瓷正温度系数基材。
18.如权利要求12所述的探针卡装置的电路保护组件，其特征在于，还包含：
多个第二贯孔，分别形成于该绝缘板体上，且围绕该些第一贯孔；以及
多个导电金属，分别埋设于该些第二贯孔内，每一所述导电金属用以电连接该配线载板与该探针头的另一导电探针。
19.如权利要求18所述的探针卡装置的电路保护组件，其特征在于，该些自恢复电切断单元分别为一电源通道或一接地通道，该些导电金属分别为一信号通道。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202210480147.XA CN117054697A (zh) | 2022-05-05 | 2022-05-05 | 探针卡装置及其电路保护组件 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN117054697A true CN117054697A (zh) | 2023-11-14 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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- 2022-05-05 CN CN202210480147.XA patent/CN117054697A/zh active Pending
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