TW201915494A - 探針裝置及其導板 - Google Patents

Abstract

一種探針裝置，包括：一第一導板，包含有一第一板體，形成有多個第一貫孔；及多個第一內絕緣部，分別成形於多個所述第一貫孔的內側壁，以使每個所述第一貫孔的所述內側壁被相對應的所述第一內絕緣部所完整覆蓋，並且每個所述第一內絕緣部的內側形成有一第一穿孔，而每個所述第一穿孔具有小於100微米(μm)的一第一孔徑；以及多個導電探針，各具有位於相反側的一第一端部與一第二端部，並且多個所述導電探針的所述第一端部分別穿過所述第一導板的多個所述第一穿孔。本發明另提供一種探針裝置的導板。

Description

探針裝置及其導板

本發明涉及一種探針裝置，尤其涉及一種適用於垂直式探針卡的探針裝置及其導板。

現有用於垂直式探針卡的探針裝置(即探針頭)包含有探針座及多個探針。其中，探針座具有上導板及下導板，而上導板及下導板依據待測物(如：晶片)的需求具有微孔陣列。

隨著電子產品朝向精密與多功能化發展，應用在電子產品內的積體電路之晶片結構也趨於複雜。為了能夠測試趨於複雜的晶片結構，探針裝置的探針數量增已加至數萬根以上，且兩個探針之間的間距(pitch)也越來越小，使得多個探針穿過的微孔陣列的孔徑已接近可加工的極限，且其加工精度也越來越無法掌握。

於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。

本發明實施例在於提供一種探針裝置及其導板，能有效地改善現有探針裝置所可能產生的缺陷。

本發明實施例公開一種探針裝置，包括：一第一導板，包含有一第一板體，形成有多個第一貫孔；及多個第一內絕緣部，分別成形於多個所述第一貫孔的內側壁，以使每個所述第一貫孔的所述內側壁被相對應的所述第一內絕緣部所完整覆蓋，並且每個 所述第一內絕緣部的內側形成有一第一穿孔，而每個所述第一穿孔具有小於100微米(μm)的一第一孔徑；以及多個導電探針，各具有位於相反側的一第一端部與一第二端部，多個所述導電探針的所述第一端部分別穿過所述第一導板的多個所述第一穿孔、並位於所述第一導板的外側。

本發明實施例另公開一種探針裝置的導板，包括：一板體，形成有多個貫孔；以及多個內絕緣部，分別成形於多個所述貫孔的內側壁，以使每個所述貫孔的所述內側壁被相對應的所述內絕緣部所完整覆蓋，並且每個所述內絕緣部的內側形成有一穿孔，而每個所述穿孔具有小於100微米的一孔徑；其中，每個所述內絕緣部的內表面的表面粗糙度小於任一個所述貫孔的所述內側壁的表面粗糙度。

綜上所述，本發明實施例的探針裝置及其導板，能通過所述板體形成有孔徑較大的多個貫孔、並且在多個所述貫孔的內側壁分別成形有多個內絕緣部、以分別形成有孔徑較小的多個穿孔(孔徑小於100微米)，從而使得多個所述穿孔的加工精度被有效地提升，並且使得多個所述穿孔的加工門檻及整體的加工成本被有效地降低。

為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。

100‧‧‧探針裝置

1‧‧‧探針座

11‧‧‧第一導板

111‧‧‧第一板體

112‧‧‧第一內絕緣部

113‧‧‧第一外絕緣部

114‧‧‧第一貫孔

115‧‧‧第一穿孔

12‧‧‧第二導板

121‧‧‧第二板體

122‧‧‧第二內絕緣部

123‧‧‧第二外絕緣部

124‧‧‧第二貫孔

125‧‧‧第二穿孔

2‧‧‧導電探針

21‧‧‧第一端部

22‧‧‧第二端部

R1‧‧‧第一孔徑

R2‧‧‧第二孔徑

圖1為本發明探針裝置的立體示意圖。

圖2為圖1的探針裝置沿II-II剖線的剖視示意圖。

圖3為本發明探針裝置的第一板體的立體剖視示意圖。

圖4為本發明探針裝置的第一導板的立體剖視示意圖。

圖5為本發明探針裝置的第一穿孔形狀呈矩形的立體剖視示意圖。

圖6為本發明探針裝置的第一導板僅包含有第一板體及多個第一內絕緣部的立體剖視示意圖。

請參閱圖1至圖6，其為本發明的實施例，需先說明的是，本實施例對應附圖所提及的相關數量與外型，僅用來具體地說明本發明的實施方式，以便於了解本發明的內容，而非用來侷限本發明的保護範圍。

如圖1及圖2，本實施例提供一種探針裝置100，所述探針裝置100包括一探針座1及多個導電探針2。其中，所述探針座1包含有一第一導板11(upper die)及一第二導板12(lower die)，所述第一導板11與第二導板12彼此呈間隔地設置，而多個所述導電探針2能分別穿過所述第一導板11及第二導板12，以組裝成所述探針裝置100。此外，所述探針座也可以在第一導板11與第二導板12之間設置有一間隔板(圖中未示出)，但本發明不受限於此。

以下將分別說明本實施例探針裝置100的各個元件具體構造，而後再適時說明探針裝置100的各個元件間的連接關係。需先說明的是，為了便於理解本實施例，所以圖式僅呈現探針裝置100的局部構造，以便於清楚地呈現探針裝置100的各個元件構造與連接關係。

如圖2至圖4，所述第一導板11包含有一第一板體111、多個第一內絕緣部112、及一第一外絕緣部113。所述第一板體111形成有呈圓形的多個第一貫孔114(如：圖3)，而多個所述第一內絕緣部112是分別成形於多個第一貫孔114的內側壁，以使每個所述第一貫孔114的內側壁被相對應的第一內絕緣部112所完 整覆蓋。所述第一外絕緣部113是成形於第一板體111的外表面，並且所述第一外絕緣部113相連於每個第一內絕緣部112的兩端，以使所述第一板體111完全地埋置於第一外絕緣部113與多個第一內絕緣部112之內。

更詳細地說，每個所述第一內絕緣部112的內側形成有呈圓形的一第一穿孔115(如：圖4)，並且所述第一穿孔115具有小於100微米(μm)的一第一孔徑R1。較佳地，所述第一孔徑R1是小於50微米，並且所述第一孔徑R1是小於第一導板11的厚度，而所述第一外絕緣部113的任一部位的厚度大致等同於任一個第一內絕緣部112的厚度。

再者，所述第二導板12包含有一第二板體121、多個第二內絕緣部122、及一第二外絕緣部123。所述第二板體121形成有呈圓形的多個第二貫孔124，而多個所述第二內絕緣部122是分別成形於多個第二貫孔124的內側壁，以使每個所述第二貫孔124的內側壁被相對應的第二內絕緣部122所完整覆蓋。所述第二外絕緣部123是成形於第二板體121的外表面，並且所述第二外絕緣部123相連於每個第二內絕緣部122的兩端，以使所述第二板體121完全地埋置於第二外絕緣部123與多個第二內絕緣部122之內。

更詳細地說，每個所述第二內絕緣部122的內側形成有呈圓形的一第二穿孔125，並且所述第二穿孔125具有小於100微米(μm)的一第二孔徑R2。較佳地，所述第二孔徑R2是小於50微米，並且所述第二孔徑R2是小於第二導板12的厚度，而所述第一外絕緣部113的任一部位的厚度大致等同於任一個第一內絕緣部112的厚度。

藉此，相較於現有導板的穿孔結構，本實施例第一導板11與第二導板12的穿孔結構易於加工、加工精準度高、且可降低整體製造成本。再者，現有導板的穿孔孔徑的加工精度極限大致只能 在100微米左右，但本實施例的第一導板11與第二導板12的結構，能使所述第一孔徑R1與第二孔徑R2進一步小於50微米，從而突破了現有的加工技術門檻。

更進一步地說，所述第一板體111與第二板體121可以分別為表面平面度小於等於30微米、平行度小於等於40微米、及線算術平均高度(Ra)大致為0.3微米的薄層基板，而所述薄層基板的材質可以為導體或非導體。較佳地，所述薄層基板可以選用具有較高機械強度的材質，例如：金屬板、陶瓷板、或矽基板。

再者，所述第一外絕緣部113的材質與每個第一內絕緣部112的材質相同，並且為彼此一體成型的構造。而所述第二外絕緣部123的材質與每個第二內絕緣部122的材質相同，並且為彼此一體成型的構造。較佳地，所述第一外絕緣部113、第二外絕緣部123、每個第一內絕緣部112、及每個第二內絕緣部122的材質可以分別選用陶瓷材料、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)、或聚對二甲苯(parylene)的至少其中之一。而每個所述第一內絕緣部112的內表面的表面粗糙度小於任一個第一貫孔114的內側壁的表面粗糙度，而每個所述第二內絕緣部122的內表面的表面粗糙度小於任一個第二貫孔124的內側壁的表面粗糙度。

請繼續參閱圖3及圖4，以下接著說明本實施例第一導板11的製備方法，而所述第二導板12的製備方法大致與第一導板11的製備方法相同，在此不多作贅述。必須說明的是，下述第一導板11的製備方法僅是本發明的一種實施方式，本發明並不受限於此。也就是說，只要是任何可達成所述第一導板11的結構特徵的製備方法，都符合本發明的精神而屬於本發明的範圍。另外，下述第一板體111、第一內絕緣部112、與第一外絕緣部113的厚度，以及第一貫孔114與第一穿孔115的孔徑大小僅是示例性的說 明，本發明並不受限於此。

所述第一導板11的製備方法包括：提供厚度約為150微米的所述第一板體111；對所述第一板體111進行一鑽孔製程(如：機械鑽孔或雷射鑽孔)，以在所述第一板體111上形成有孔徑約為150微米的多個第一貫孔114(如：圖3)；對所述第一板體111進行一沉積製程(如：陽極氧化、化學氣相沉積、或物理氣相沉積)，以在多個所述第一貫孔114的內側壁分別形成厚度約為50微米的多個第一內絕緣部112，以及在所述第一板體111的兩側外表面分別形成厚度約為50微米的第一外絕緣部113(如：圖4)。

透過上述第一導板11的製作方式，所述第一導板11的板厚可以被有效地增加，而每個所述第一穿孔115的孔徑可以被有效地縮小。更詳細地說，由於所述第一板體111的上下各增加有約50微米的第一外絕緣部113，因此所述第一導板11的厚度可以被有效地增加至約250微米，而每個所述第一貫孔114的內側壁的兩側各增加有約50微米的第一內絕緣部112，因此所述第一穿孔115的孔徑可以被有效地縮小至約50微米。藉此，所述第一導板11的縱橫比(板厚與孔徑的比例)可以由原本的1：1(150：150)大幅地提升至5：1(250：50)，從而有效地克服了現有探針裝置中第一導板11的多個第一穿孔115(微孔陣列)在加工上的困難，並且可以有效提升多個所述第一穿孔115的加工精度。

進一步地說，當所述第一板體111為金屬板(導體材質)時，第一導板11須以第一外絕緣部113與第一內絕緣部112完全地包覆於第一板體111，以達到絕緣效果。藉此，所述第一導板11可以使用易於加工且加工精準度高的金屬板作為第一板體111。

再者，當所述第一板體111以鑽孔方式成形第一貫孔114時，第一貫孔114的內側壁通常會較為粗糙，但本實施例的第一內絕緣部112是通過沉積的方式成形，所以其內表面較為光滑。也就 是說，透過所述沉積製程，可以使得每個所述第一內絕緣部112的內表面的表面粗糙度小於任一個第一貫孔114的內側壁的表面粗糙度。藉此，當多個所述導電探針2分別觸碰於多個第一內絕緣部112的內表面時，可以減少所述第一導板11對多個導電探針2所帶來的損壞。

值得一提的是，於本實施例中，圖4所呈現的第一穿孔115呈圓形，但本發明不受限於此。於實際應用時，所述第一穿孔115的形狀能夠配合導電探針2的橫截面形狀而加以調整，例如：當導電探針2的橫截面形狀為矩形時，所述第一穿孔115的形狀可以對應地設計為矩形(如：圖5)。另，所述第一導板11的厚度也可以配合探針座1的機構設計而加以調整(如：加厚或減薄)。再者，所述第一外絕緣部113的任一部位的厚度也可以是大於或小於任一個第一內絕緣部112的厚度，並不侷限於如本實施例所述。或者，所述第一導板11也可以僅包含有第一板體111及多個第一內絕緣部112，而不包含有第一外絕緣部113(如：圖6)。至於第二導板12的結構設計是類似第一導板11，在此不加以贅述。

請繼續參閱圖2，多個所述導電探針2於本實施例中為長條狀構造，且其材料可為鎳(Ni)、銅(Cu)、金(Au)、或類似物。每個所述導電探針2具有位於相反側的一第一端部21與一第二端部22，多個所述導電探針2的第一端部21分別穿過上述第一導板11的多個第一穿孔115、並位於所述第一導板11的外側，而多個所述導電探針2的第二端部22分別穿過上述第二導板12的多個第二穿孔125、並位於所述第二導板12的外側。

其中，多個所述第一端部21凸伸出第一導板11的部分可組裝且電性連接於一電路板或載板(圖未繪示)，以形成一垂直式探針卡結構。多個所述第二端部22凸伸出第二導板12的部分可用來點觸一晶片之電性接點(圖未繪示)以與晶片電性連接。在本 實施例中，多個所述第一端部21與多個第二端部22之末端呈平面狀，但在本發明未繪示的實施例中也可呈尖錐狀。

值得一提的是，於本實施例中，多個所述導電探針2能分別穿過所述第一導板11及第二導板12，以組裝成所述探針裝置100。但在本發明未繪示的實施例中，所述探針裝置100也可以僅包含有所述第一導板11，而不包含有所述第二導板12。

需額外說明的是，本實施例所使用的「第一」與「第二」是為了便於區別不同的元件，但未有先後次序之涵義，所以元件名稱中的「第一」與「第二」也可以省略。舉例來說，上述第一導板11與第二導板12也可以命名為導板，第一板體111與第二板體121也可以命名為板體，而第一內絕緣部112與第二內絕緣部122也可以命名為內絕緣部。此外，本實施例所提供的導板(如：上述第一導板11或第二導板12)可以是單獨販售的產品，並且其不限定僅能應用於上述的探針裝置100。也就是說，所述導板也可以應用於其它類型的探針裝置100。

[本發明實施例的技術功效]

綜上所述，本發明實施例的探針裝置及探針裝置的導板，能通過所述板體形成有孔徑較大的多個貫孔、並且在多個所述貫孔的內側壁分別成形有多個內絕緣部、以分別形成有孔徑較小的多個穿孔(孔徑小於100微米)，從而使得所述導板的縱橫比(板厚與孔徑的比例)及多個所述穿孔的加工精度被有效地提升，並且使得多個所述穿孔的加工門檻及整體的加工成本被有效地降低。

再者，本發明實施例的探針裝置及探針裝置的導板，能通過每個所述內絕緣部的內表面的表面粗糙度小於任一個貫孔的內側壁的表面粗糙度，從而使得當多個所述導電探針分別觸碰於多個內絕緣部的內表面時，可以減少所述導板對多個導電探針所帶來 的損壞。

以上所述僅為本發明的優選可行實施例，並非用來侷限本發明的保護範圍，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的權利要求書的保護範圍。

Claims (10)

1. 一種探針裝置，包括：一第一導板，包含有一第一板體，形成有多個第一貫孔；及多個第一內絕緣部，分別成形於多個所述第一貫孔的內側壁，以使每個所述第一貫孔的所述內側壁被相對應的所述第一內絕緣部所完整覆蓋，並且每個所述第一內絕緣部的內側形成有一第一穿孔，而每個所述第一穿孔具有小於100微米(μm)的一第一孔徑；以及多個導電探針，各具有位於相反側的一第一端部與一第二端部，多個所述導電探針的所述第一端部分別穿過所述第一導板的多個所述第一穿孔、並位於所述第一導板的外側。
2. 如請求項1所述的探針裝置，其中，所述第一導板包含有成形於所述第一板體外表面的一第一外絕緣部，並且所述第一外絕緣部相連於每個所述第一內絕緣部的兩端，以使所述第一板體完全埋置於所述第一外絕緣部與多個所述第一內絕緣部之內。
3. 如請求項2所述的探針裝置，其中，所述第一板體為一金屬板、一陶瓷板、或一矽基板；所述第一外絕緣部與每個所述第一內絕緣部的材質相同、並且為陶瓷材料、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)、或聚對二甲苯(parylene)；每個所述第一內絕緣部的內表面的表面粗糙度小於任一個所述第一貫孔的所述內側壁的表面粗糙度。
4. 如請求項2所述的探針裝置，其中，所述第一外絕緣部的任一部位的厚度大致等同於任一個所述第一內絕緣部的厚度。
5. 如請求項1所述的探針裝置，其中，所述第一孔徑小於所述第一導板的厚度，所述第一孔徑小於50微米。
6. 如請求項1至5中任一項所述的探針裝置，其進一步包括有一第二導板，並且所述第二導板包含： 一第二板體，形成有多個第二貫孔；及多個第二內絕緣部，分別成形於多個所述第二貫孔的內側壁，以使每個所述第二貫孔的所述內側壁被相對應的所述第二內絕緣部所完整覆蓋，並且每個所述第二內絕緣部的內側形成有一第二穿孔，而每個所述第二穿孔具有小於100微米(μm)的一第二孔徑，並且所述第二孔徑小於所述第一孔徑；其中，多個所述導電探針的所述第二端部分別穿過所述第二導板的多個所述第二穿孔、並位於所述第二導板的外側。
7. 如請求項6所述的探針裝置，其中，所述第二導板包含有成形於所述第二板體外表面的一第二外絕緣部，並且所述第二外絕緣部相連於每個所述第二內絕緣部的兩端，以使所述第二板體完全埋置於所述第二外絕緣部與多個所述第二內絕緣部之內；其中，所述第二板體為一金屬板、一陶瓷板、或一矽基板；所述第二外絕緣部與每個所述第二內絕緣部的材質相同，且為陶瓷材料、聚四氟乙烯、或聚對二甲苯；每個所述第二內絕緣部的內表面的表面粗糙度小於任一個所述第二貫孔的所述內側壁的表面粗糙度。
8. 一種探針裝置的導板，包括：一板體，形成有多個貫孔；以及多個內絕緣部，分別成形於多個所述貫孔的內側壁，以使每個所述貫孔的所述內側壁被相對應的所述內絕緣部所完整覆蓋，並且每個所述內絕緣部的內側形成有一穿孔，而每個所述穿孔具有小於100微米的一孔徑；其中，每個所述內絕緣部的內表面的表面粗糙度小於任一個所述貫孔的所述內側壁的表面粗糙度。
9. 如請求項8所述的探針裝置的導板，其進一步包括有成形於所述板體外表面的一外絕緣部，並且所述外絕緣部相連於每個所述內絕緣部的兩端，以使所述板體完全埋置於所述外絕緣部與 多個所述內絕緣部之內。
10. 如請求項9所述的探針裝置的導板，其中，所述板體為一金屬板、一陶瓷板、或一矽基板；所述外絕緣部與每個所述內絕緣部的材質相同、並且為陶瓷材料、聚四氟乙烯、或聚對二甲苯。