TW201339584A - 高頻探針及其探針卡 - Google Patents

Abstract

一種高頻探針及其探針卡，係在一訊號針的表面覆設有一高導電率層，用以提高該訊號針的電性傳導能力。該訊號針應用於量測待測物時，更與一電性連接至一接地電位的阻抗匹配結構搭配使用，藉以提高量測的精準度，同時，探針卡以多針層方式設計，而可應用於排列縝密的待測物之量測使用。

Description

高頻探針及其探針卡

本發明係與用於量測電子產品電性的探針有關，更詳而言之是指一種高頻探針及其探針卡。

探針卡的主要目的是藉由其探針直接與待測物(如：晶片)上的銲墊或是凸塊直接接觸，以引出待測物(晶片)訊號，再配合周邊測試儀器與軟體控制而達到自動化量測目的，並進一步地篩選出不良品。

然而，影響量測結果的因素許多，其中一種即是探針卡、測試儀器及待測物彼此之間的阻抗能否匹配，又影響阻抗匹配的因素例如有：設置在量測訊號傳輸路徑上的銲墊或凸塊數量，數目越多者將使得阻抗值增加而不利於訊號傳輸；或，相鄰探針之間的距離，亦常是影響阻抗能否匹配的因素之一。另一種可影響量測結果的因素則為探針本身的電性傳導能力。換言之，為能獲得良好且準確的量測結果，有效地控制探針卡、測試儀器及待測物之間的阻抗匹配情形，以及選用具備良好電性傳導能力的探針，為可行的選項，甚者，若能結合該二者，更將有利於提高量測精準度。

其次，在電子產品日趨輕薄短小化的同時，該已知將為數眾多的探針擺放於相同平面(或謂相同高度)的探針卡，將發生各探針難以有效對準待測物的情形，為此，若能在兼顧阻抗匹配的前提下，有效改變探針的擺設方式，將使得探針卡可應用於量測更趨精緻細微化且排列縝密(fine pitch)的待測物。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種高頻探針及其探針卡，係可提升電性傳導能力，以提高量測精準度。

本發明之次要目的在於提供一種高頻探針及其探針卡，係具有良好阻抗匹配效果，且可應用於待測物排列更為緊密的場合中以進行電性量測用。

緣以達成上述目的，本發明所提供之高頻探針包含一訊號針與一阻抗匹配結構。其中，該訊號針包括有一探針本體，及一高導電率層包覆該探針本體表面；該阻抗匹配結構與該訊號針平行設置，且與該高導電率層電性隔離。

在一實施例中，該阻抗匹配結構包括有一金屬線與一絕緣層，該金屬線位於該訊號針外部，該絕緣層包覆該金屬線。

在另一實施例中，該阻抗匹配結構為一金屬套管，該金屬套管包括有一絕緣內層與一金屬表層，而該訊號針穿過該絕緣內層。

又，依據上述構思，該高導電率層係自金、銀、銅及鋁材料所構成族群中擇一製成者。且該訊號針之探針本體具有一針尖、一針身與一針尾，該高導電率層包覆於探針本體的針身上。

本發明再提供一種高頻探針卡，係包括有一電路板、一訊號針層與一接地電位層。其中，該訊號針層設置於該電路板之一表面，且包括至少一訊號針，該訊號針具有一探針本體與一高導電率層，其中該高導電率層包覆該探針本體表面；該接地電位層設置於該訊號針層的上方或下方，且包括電性連接之一接地針與一阻抗匹配結構，其中該阻抗匹配結構與該訊號針平行設置，且彼此間為電性隔離。

在一實施例中，該阻抗匹配結構為一金屬線，該金屬線鄰近但不接觸該訊號針。較佳者，該接地電位層更包括有一導電件，該導電件電性連接該金屬線與該接地針。

在一實施例中，該高頻探針卡係包括有兩層以上的訊號針層，而該接地電位層位於該二訊號針層之間，該阻抗匹配結構包括有兩條以上的金屬線各別鄰近一該訊號針。

在另一實施例中，該高頻探針卡包括有一第一至一第四訊號針層，以及至少二接地電位層，其中一接地電位層位於第一及第二訊號針層之間，另一接地電位層位於第三及第四訊號針層之間。

藉此，本發明之高頻探針具有良好的電性傳導能力，且在有效控制阻抗匹配的情況下，使得具有該高頻探針的探針卡用於量測時可提高量測結果的精準度。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如后。

圖1至圖3所示為本發明第一較佳實施例之高頻探針卡100，揭示在一電路板10底面佈設有多數個訊號接點10a與多數個接地接點10b，以及多數訊號針12一端與對應的訊號接點10a連接，接地針14再電性連接至接地接點10b。

該高頻探針卡100為能適用於量測更精緻細微化的待測物使用，特將該些訊號針12與接地針14以分層方式設計，即，將不同用途的探針擺放於相同平面(或謂相同高度)處，在本實施例中，該高頻探針卡100區分有用於傳輸高頻訊號的訊號針層12A與接地電位層14A，且以兩層的訊號針層12A與一層的接地電位層14A為例，該接地電位層14A位於該二訊號針層12A之間。

請配合圖1及圖4，上述中的訊號針層12A之每一根訊號針12是由一探針本體121與一高導電率層122所構成。其中該探針本體121具有一針尖121a、一針身121b與一針尾121c，該針尖121a用於接觸待測物(圖未示)，該針尾121c即是與該電路板10的訊號接點10a電性連接；而該高導電率層122是自金、銀、銅及鋁材料所構成族群中擇一製成，在本實施例中是以銀為例，且該高導電率層122包覆於該探針本體121的針身121b上，以使該針尖121a裸露以便於接觸待測物。由於在高頻量測環境中，各訊號針12的表面會產生肌膚效應(skin effect)，而各訊號針12的表面具有該高導電率層122，會提高訊號針12的電性傳導能力。

另，上述中的接地電位層14A除了具有該接地針14之外，更包括有一導電件16及一阻抗匹配結構。在本實施例中，該導電件16是以銅箔為例但不以此為限，該阻抗匹配結構則為兩條金屬線18，且各金屬線18平行一對應的訊號針12。其中，導電件16呈展開設置，而該接地針14與各該金屬線18的一端分別擺放於該導電件16的表面，藉此以達成電性連接目的；至於各該金屬線18，則是以接近但不接觸所對應訊號針12的方式設置，不僅可確保訊號針12與金屬線18之間彼此為電性隔離，更因金屬線18連接至接地電位而使得訊號針12獲得良好的阻抗匹配效果。

又，於兩兩相鄰的金屬線18與訊號針12之外側加設一絕緣套筒20，可維持訊號針12與金屬線18之間的間距。

由於該高頻探針卡100對用於傳輸高頻訊號的訊號針層12A，及將包含有作為阻抗匹配用的金屬線18之接地電位層14A，採分層製作，因巧妙運用空間，使得各訊號針12之間的距離得在不彼此干涉的情況下，更為緊密靠近以適用於待測物排列更為緊密的場合中進行量測使用。

本實施例透過阻抗匹配結構的設置，而有效地控制高頻探針卡100、測試儀器及待測物之間的阻抗匹配效果，以及在各訊號針12表面具有該高導電率層122的情況下，更強化了傳導高頻訊號的能力與傳輸品質，使得該高頻探針卡100於量測時可提高量測結果的精準度。請配合圖5所示，為可說明本實施例之訊號針12具有良好電性傳導能力之一頻率(freq,)與能量損耗(即衰減值(dB))的比較圖，其中，上方粗黑線為該訊號針12的量測結果，下方細線則為一般以錸鎢針作為訊號針的量測結果，茲以頻率在2.5 GHz的情況為例，可發現代表該訊號針12的m1點所對應的衰減值(dB)在4.6左右，而代表錸鎢針的m2點所對應的衰減值(dB)則是在7.1左右，該二數據之間的顯著落差，即說明了本實施例表面塗佈有以銀材料構成高導電率層122的訊號針12，確實大幅提升了高頻訊號的電性傳導能力。

再說明的是，本發明用以產生阻抗匹配效果的結構除了上述圖3所示之接地針14、導電件16及金屬線18的組合之外，尚可有以下之結構變化，其中：圖6所示之第二較佳實施例的阻抗匹配結構亦是與該訊號針12平行設置，其包括有一金屬線30與一絕緣層32，該金屬線30為該絕緣層32所包覆，而與該訊號針12保持電性隔離狀態。

圖7所示之第三較佳實施例的阻抗匹配結構則為一金屬套管40，該金屬套管40包括有一絕緣內層42與一金屬表層44，其中，該訊號針12是穿過該絕緣內層42，換言之，金屬套管40是與訊號針12呈同軸設置。

另說明的是，訊號針層及接地電位層的層數不以上述為限，其等得視需求而予以適當地增減，以達符合實際使用需求為止。以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

100．．．高頻探針卡

10．．．電路板

10a．．．訊號接點

10b．．．接地接點

12A．．．訊號針層

12．．．訊號針

121．．．探針本體

121a．．．針尖

121b．．．針身

121c．．．針尾

122．．．高導電率層

14A．．．接地電位層

14．．．接地針

16．．．導電件

18．．．金屬線

20．．．絕緣套筒

30．．．金屬線

32．．．絕緣層

40．．．金屬套管

42．．．絕緣內層

44．．．金屬表層

圖1為一剖視圖，揭示本發明第一較佳實施例之高頻探針卡；

圖2為一俯視圖，揭示上述較佳實施例之高頻探針卡；

圖3為圖2之3-3方向剖視圖；

圖4為圖2之4-4方向剖視圖；

圖5為一比較圖，說明本發明之訊號針與一般錸鎢針的能量損耗狀況；

圖6為一剖視圖，說明本發明第二較佳實施例之阻抗匹配結構與訊號針的關係；以及

圖7為一剖視圖，說明本發明第三較佳實施例之阻抗匹配結構與訊號針的關係。

100．．．高頻探針卡

10．．．電路板

10a．．．訊號接點

10b．．．接地接點

12．．．訊號針

121．．．探針本體

121a．．．針尖

121b．．．針身

121c．．．針尾

122．．．高導電率層

14．．．接地針

16．．．導電件

18．．．金屬線

20．．．絕緣套筒

Claims (9)

1. 一種高頻探針，包含：一訊號針，包括有一探針本體，及一高導電率層包覆該探針本體表面；以及一阻抗匹配結構，係與該訊號針平行設置，且與該高導電率層電性隔離。
2. 如請求項1所述之高頻探針，其中該阻抗匹配結構包括有一金屬線與一絕緣層，該金屬線位於該訊號針外部，該絕緣層包覆該金屬線。
3. 如請求項1所述之高頻探針，其中該阻抗匹配結構為一金屬套管，該金屬套管包括有一絕緣內層與一金屬表層，該訊號針穿過該絕緣內層。
4. 如請求項1所述之高頻探針，其中該高導電率層係自金、銀、銅及鋁材料所構成族群中擇一製成者。
5. 如請求項1所述之高頻探針，其中該訊號針之探針本體具有一針尖、一針身與一針尾，該高導電率層包覆於探針本體的針身上。
6. 一種高頻探針卡，包括：一電路板；一訊號針層，設置於該電路板之一表面且包括至少一訊號針，該訊號針具有一探針本體與一高導電率層，其中該高導電率層包覆該探針本體表面；一接地電位層，係設置於該訊號針層的上方或下方，且包括電性連接之一接地針與一阻抗匹配結構，其中該阻抗匹配結構與該訊號針平行設置，且彼此間為電性隔離。
7. 如請求項6所述之高頻探針卡，其中該阻抗匹配結構為一金屬線，該金屬線鄰近但不接觸該訊號針。
8. 如請求項7所述之高頻探針卡，其中該接地電位層更包括有一導電件，該導電件電性連接該金屬線與該接地針。
9. 如請求項6所述之高頻探針卡，係包括有兩層以上的訊號針層，而該接地電位層位於該二訊號針層之間，該阻抗匹配結構包括有兩條以上的金屬線各別鄰近一該訊號針。