TW202012939A

TW202012939A - 探針卡測試裝置及測試裝置

Info

Publication number: TW202012939A
Application number: TW107133003A
Authority: TW
Inventors: 李文聰; 謝開傑
Original assignee: 中華精測科技股份有限公司
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-04-01
Also published as: TWI669511B; US20200088764A1; US10775412B2

Abstract

本發明公開一種探針卡測試裝置及測試裝置，所述探針卡測試裝置包含測試電路板、信號傳輸板、電連接模組、及探針頭。測試電路板包含間隔設置的多個金屬墊，信號傳輸板於底面設置有多個連接墊。電連接模組包含形成多個穿孔的間隔板及定位於間隔板的多個彈性臂。間隔板夾持於測試電路板與信號傳輸板之間，並且多個金屬墊分別通過多個穿孔而面向多個連接墊。每個彈性臂的局部位於一個穿孔內、受到一個所述金屬墊與相對應所述連接墊可分離地壓迫而彈性地變形，以構成一電傳輸路徑。探針頭設置於信號傳輸板的頂面。

Description

探針卡測試裝置及測試裝置

本發明涉及一種測試裝置，尤其涉及不需要通過焊接材料實現電連接的一種探針卡測試裝置及測試裝置。

現有測試裝置包含有電性耦接於測試機台的一測試電路板及設置於所述測試電路板的一信號傳輸板，並且所述信號傳輸板於現有測試裝置中都是焊接固定於測試電路板。然而，所述信號傳輸板與測試電路板在焊接固定的過程中，現有測試裝置易受到熱衝擊而有所損傷。再者，焊接固定的信號傳輸板與測試電路板並不利於自身的後續檢測與維修。

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卡測試裝置及測試裝置，其能有效地改善現有測試裝置所可能產生的缺陷。

本發明實施例公開一種探針卡測試裝置，包括：一測試電路板，包含有間隔設置的多個金屬墊，並且所述測試電路板用來電性耦接於一測試機台；一信號傳輸板，具有位於相反側的一頂面與一底面，所述信號傳輸板的所述底面沿一厚度方向面向所述測試電路板，並且所述信號傳輸板於所述底面設置有多個連接墊；一電連接模組，夾持於所述測試電路板與所述信號傳輸板之間，並且所述電連接模組包含有：一間隔板，形成有多個穿孔；其中，所述間隔板夾持於所述測試電路板與所述信號傳輸板之間，並且多個所述金屬墊分別通過多個所述穿孔而面向多個所述連接墊，任一個所述金屬墊及其所對應的所述連接墊之間相隔有一距離；多個彈性臂，各包含有一固定部及自所述固定部延伸的一彎曲部，每個所述彎曲部對應於所述厚度方向的一高度小於所述距離、並大於任一個所述穿孔對應於所述厚度方向的一孔深；其中，多個所述彈性臂的所述固定部定位於所述間隔板，多個所述彈性臂的所述彎曲部分別容置於多個所述穿孔，並且每個所述彎曲部受到一個所述金屬墊與相對應所述連接墊可分離地壓迫而彈性地變形，以構成一電傳輸路徑；以及一探針頭，設置於所述信號傳輸板的所述頂面，並且所述探針頭包含有：一定位座體；及多個導電探針，穿設定位於所述定位座體；其中，每個所述導電探針的一端穿出所述定位座體而抵接於所述信號傳輸板的所述頂面，並且每個所述導電探針的另一端穿出所述定位座體而用來頂抵於一待測物。

優選地，所述電連接模組包含有一金屬片體及至少一個絕緣層，所述金屬片體設置於所述間隔板並形成有多個開口，而多個所述彈性臂分別在位置上對應於多個所述開口，並且每個所述彈性臂間隔於所述金屬片體；每個所述彈性臂的所述固定部是共平面於所述金屬片體，並且至少一個所述絕緣層連接多個所述固定部與所述金屬片體。

本發明實施例也公開一種測試裝置，包括：一測試電路板，包含有間隔設置的多個金屬墊，並且所述測試電路板用來電性耦接於一測試機台；一信號傳輸板，具有位於相反側的一頂面與一底面，所述信號傳輸板的所述底面沿一厚度方向面向所述測試電路板，並且所述信號傳輸板設置有多個連接墊；一電連接模組，夾持於所述測試電路板與所述信號傳輸板之間，並且所述電連接模組包含有：一間隔板，夾持於所述測試電路板與所述信號傳輸板之間，並且多個所述金屬墊分別面向多個所述連接墊，任一個所述金屬墊及其所對應的所述連接墊之間相隔有一距離；多個彈性臂，各包含有一固定部及自所述固定部延伸的一彎曲部，每個所述彎曲部對應於所述厚度方向的一高度小於所述距離、並大於所述間隔板對應於所述厚度方向的一厚度；其中，多個所述彈性臂的所述固定部定位於所述間隔板，每個所述彎曲部受到一個所述金屬墊與相對應所述連接墊可分離地壓迫而彈性地變形，以構成一電傳輸路徑。

優選地，多個所述連接墊裸露於所述信號傳輸板的所述頂面，並且裸露於所述頂面的多個所述連接墊部位能用來焊接於一待測物。

綜上所述，本發明實施例所公開的探針卡測試裝置及測試裝置，是以彈性臂來電性連接信號傳輸板與測試電路板，而無需使用焊接方式，所以探針卡測試裝置及測試裝置能夠有效地避免受到熱衝擊而損傷。

再者，由於所述彈性臂是可分離地壓接於信號傳輸板的連接墊與測試電路板的金屬墊，使得所述信號傳輸板與測試電路板能夠較為容易地彼此拆分，據以便於探針卡測試裝置及測試裝置的後續檢測與維修。

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‧‧‧探針卡測試裝置

1‧‧‧測試電路板

11‧‧‧金屬墊

2‧‧‧信號傳輸板

21‧‧‧頂面

22‧‧‧底面

23‧‧‧連接墊

24‧‧‧外接墊

25‧‧‧導電線路

3‧‧‧電連接模組

31‧‧‧間隔板

311‧‧‧穿孔

32‧‧‧彈性臂

321‧‧‧固定部

322‧‧‧彎曲部

3221‧‧‧力臂段

3222‧‧‧連接段

3223‧‧‧自由端段

33‧‧‧金屬片體

331‧‧‧開口

34‧‧‧絕緣層

4‧‧‧探針頭

41‧‧‧定位座體

42‧‧‧導電探針

5‧‧‧螺絲組

100a‧‧‧測試裝置

C‧‧‧中心點

T‧‧‧厚度方向

200、200a‧‧‧待測物

D‧‧‧距離

T3‧‧‧厚度(或孔深)

H322‧‧‧高度

圖1為本發明實施一的探針卡測試裝置的剖視示意圖。

圖2為圖1的平面分解示意圖(省略探針頭)。

圖3為圖1的立體分解示意圖(省略探針頭與螺絲組)。

圖4為圖3中的金屬片體與彈性臂的立體示意圖。

圖5為圖3中的金屬片體、彈性臂、及絕緣層的立體示意圖。

圖6為圖5的俯視示意圖。

圖7為本發明實施二的測試裝置的剖視示意圖(一)。

圖8為本發明實施二的測試裝置的剖視示意圖(二)。

圖9為本發明實施二的測試裝置的剖視示意圖(三)。

請參閱圖1至圖9，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。

[實施例一]

請參閱圖1至圖6所示，其為本發明的實施例一。如圖1所示，本實施例公開一種探針卡測試裝置100，包含有一測試電路板1、面向所述測試電路板1的一信號傳輸板2、夾持於所述測試電路板1與信號傳輸板2之間的一電連接模組3、設置於所述信號傳輸板2的一探針頭4、及一螺絲組5。其中，上述測試電路板1、電連接模組3、信號傳輸板2、及探針頭4於本實施例中是沿一厚度方向T依序地堆疊，但本發明不受限於此。

需先說明的是，所述探針卡測試裝置100於本實施例中是以螺絲組5貫穿固定上述測試電路板1、電連接模組3、及信號傳輸板2，以維持測試電路板1、電連接模組3、及信號傳輸板2於所述厚度方向T上的相對位置。換個角度來說，本實施例的測試電路板1、電連接模組3、及信號傳輸板2之間能夠無須通過焊接來彼此固定。例如：所述測試電路板1及信號傳輸板2之間的任何電傳輸路徑未以一焊接材料達成。

此外，在本發明未繪示的其他實施例中，所述螺絲組5能貫穿固定上述測試電路板1、電連接模組3、信號傳輸板2、及探針頭4。據此，所述測試電路板1、電連接模組3、信號傳輸板2、及探針頭4之間能夠無須通過焊接來彼此固定。或者，所述探針卡測試裝置100能夠以其他方式替代螺絲組5，例如：所述探針卡測試裝置100的各個元件之間以黏接方式固定。

另，本實施例的探針卡測試裝置100較佳是排除未包含有探針頭4的任何測試裝置，但本發明不受限於此。以下將分別說明本實施例探針卡測試裝置100的各個元件的構造與連接關係。

如圖2和圖3所示，所述測試電路板1在其板面(如：圖1中的測試電路板1的頂面)上包含有間隔設置的多個金屬墊11，並且上述測試電路板1用來電性耦接於一測試機台(圖未示)。也就是說，上述多個金屬墊11是電性耦接於測試機台，以通過測試機台來分析測試電路板1所接收到的信號。其中，所述測試電路板1與測試機台之間的電性耦接方式可以依據設計需求而加以調整變化。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述測試電路板1也可以是直接整合於測試機台內。

如圖2和圖3所示，所述信號傳輸板2具有位於相反側的一頂面21與一底面22，信號傳輸板2的底面22沿厚度方向T面向所述測試電路板1。其中，所述信號傳輸板2於底面22設置有多個連接墊23，並且上述信號傳輸板2的多個連接墊23排列佈置大致等同於測試電路板1的多個金屬墊11排列佈置。需說明的是，所述連接墊23於本實施例是以方形來說明，但於實際應用時，連接墊23的外形可依據設計需求而加以調整變化(如：圓形、矩形、或不規則形狀)。

再者，所述信號傳輸板2於其頂面21設置有多個外接墊24，並且上述多個外接墊24分別電性耦接於多個連接墊23。進一步地說，上述信號傳輸板2內部形成有在厚度方向T傳輸信號的多個導電線路25，並且上述多個導電線路25分別將多個外接墊24電性連接至多個連接墊23，而任兩個相鄰外接墊24之間的間距較佳是小於相對應的兩個連接墊23之間的間距。也就是說，所述信號傳輸板2於本實施例中是包含有一信號扇出結構，但本發明不以此為限。

如圖3至圖6所示，所述電連接模組3包含有一間隔板31、多個彈性臂32、一金屬片體33、及至少一個絕緣層34。需先說明的是，所述電連接模組3於本實施例中是以上述間隔板31與多個彈性臂32搭配於金屬片體33及絕緣層34來說明，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述電連接模組3也可以省略上述金屬片體33及絕緣層34，或是以其他元件取代金屬片體33及絕緣層34。

所述間隔板31形成有多個穿孔311，上述每個穿孔311於本實施例中是沿厚度方向T貫穿所述間隔板31。其中，所述間隔板31夾持於上述測試電路板1與信號傳輸板2之間，並且多個金屬墊11分別通過多個穿孔311而面向多個連接墊23；也就是說，每個穿孔311的相反兩側處(如：圖1中的穿孔311底側與頂側)分別對應於一個所述金屬墊11與一個所述連接墊23。

換個角度來說，如圖1所示，任一個所述金屬墊11及其所對應的連接墊23之間相隔有一距離D，並且上述距離於本實施例中大致等於(如：略大於)所述間隔板31對應於厚度方向T的一厚度，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述金屬墊11或連接墊23也可以是局部位於相對應的穿孔311內，所以上述距離D小於間隔板31的厚度T3。

如圖3至圖6所示，所述多個彈性臂32與金屬片體33於本實施例中是通過沖壓彎折一銅片所製成，並使上述多個彈性臂32分離於金屬片體33，但本發明不受限於此。其中，每個彈性臂32為為一體成形的單個片體，並且上述每個彈性臂32的維氏硬度(Vickers Hardness)較佳是大於350Hv，並且每個彈性臂32的楊氏模數(Young’s Modulus)較佳是大於120GPa。

進一步地說，每個彈性臂32包含有一固定部321及自所述固定部321延伸的一彎曲部322。於每個彈性臂32中，所述固定部321是共平面於上述金屬片體33，所述彎曲部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彎曲延伸的一連接段3222、及自所述連接段3222彎曲延伸的一自由端段3223，並且所述連接段3222的彎曲方向相同於所述自由端段3223的彎曲方向(如：圖4中所示的逆時針方向)，但本發明不以此為限。

進一步地說，上述每個彈性臂32在未受到壓迫時可以是大致呈J形，並且上述每個彎曲部322對應於厚度方向T的一高度H322小於所述距離D、並大於任一個穿孔311對應於厚度方向T的一孔深T3(或上述間隔板31的厚度T3)。

如圖3至圖6所示，所述金屬片體33設置於上述間隔板31並形成有多個開口331，並且上述金屬片體33的多個開口331於本實施例中是沿厚度方向T而分別切齊於所述間隔板31的多個穿孔311，但本發明不受限於此。其中，所述多個彈性臂32分別在位置上對應於上述間隔板31的多個開口331，並且上述每個彈性臂32(的固定部321)間隔於金屬片體33，而所述絕緣層34則是連接上述多個固定部321與金屬片體33。

進一步地說，於本實施例的至少一個彈性臂32中(如：圖6中的左側彈性臂32)，所述固定部321位於相鄰的兩個開口331之間，並且所述彎曲部322的局部位於兩個相鄰開口331的其中一個開口331內，而遠離所述彎曲部322的固定部321邊緣(如：圖6中的左側彈性臂32的右邊緣)定義出上述兩個相鄰開口331的其中另一個開口331的局部邊界。

換個角度來看，當所述多個彈性臂32沿厚度方向T正投影於金屬片體33所在的一平面時，上述每個彈性臂32的彎曲部322所形成的一投影區域較佳是覆蓋於相對應開口331的一中心點C，但本發明不以此為限。

再者，多個彈性臂32的固定部321定位於所述間隔板31，而上述每個彈性臂32的固定部321於本實施例中是通過絕緣層34固定於金屬片體33、並夾持於間隔板31與信號傳輸板2的底面22之間，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述每個彈性臂32的固定部321也可以是夾持於間隔板31與測試電路板1之間。

更詳細地說，所述多個彈性臂32的彎曲部322是分別容置於間隔板31的多個穿孔311，並且每個彎曲部322受到一個金屬墊11與相對應連接墊23可分離地壓迫而彈性地變形，以構成一電傳輸路徑。也就是說，由於所述彎曲部322的高度H322小於上述金屬墊11與連接墊23之間的距離D，以使彎曲部322能被壓迫而產生彈性變形，進而有效地確保彎曲部322能夠同時頂抵於金屬墊11與連接墊23。

而於本實施例中，所述彈性臂32是以彎曲部322的自由端段3223頂抵於所述金屬墊11、並以其彎曲部322的連接段3222頂緣頂抵於所述連接墊23，但本發明不以此為限。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述彈性臂32也能以彎曲部322的自由端段3223頂抵於連接墊23、並以其彎曲部322的連接段3222頂緣頂抵於金屬墊11。此外，所述彈性臂32也可以在自由端段3223朝遠離力臂段3221方向形成有一凸點(圖未示)，據以通過凸點頂抵於金屬墊11或連接墊23。

如圖1所示，所述探針頭4設置於上述信號傳輸板2的頂面21，並且上述探針頭4能通過信號傳輸板2而電性耦接於測試電路板1。其中，所述探針頭4包含有一定位座體41及穿設定位於所述定位座體41的多個導電探針42，上述每個導電探針42的一端(如：圖1中的導電探針42底端)穿出定位座體41而抵接於所述信號傳輸板2的所述頂面21，並且每個導電探針42的另一端(如：圖1中的導電探針42頂端)穿出所述定位座體41而用來頂抵於一待測物(如：半導體晶圓)。

需說明的是，所述導電探針42於本實施例中為可導電且具有可撓性的長條狀構造，但本發明的導電探針42並不限制於矩形導電探針、圓形導電探針、或其他構造的導電探針。

[實施例二]

請參閱圖7至圖9所示，其為本發明的實施例二，本實施例與上述實施例類似，兩個實施例的相同處則不再加以贅述，而本實施例與上述實施例一的差異大致說明如下：如圖7和圖8所示，本實施例公開一種測試裝置100a，包含有一測試電路板1、面向所述測試電路板1的一信號傳輸板2、及夾持於所述測試電路板1與信號傳輸板2之間的一電連接模組3。其中，所述測試電路板1與電連接模組3類似於上述實施例一，在此則不在加以贅述。

所述信號傳輸板2具有位於相反側的一頂面21與一底面22，所述信號傳輸板2的底面22沿厚度方向T面向測試電路板1，並且所述信號傳輸板2設置有多個連接墊23。其中，每個連接墊23的相對兩側部位(如：圖7和圖8中的連接墊23頂側與底側)分別裸露於上述信號傳輸板2的頂面21與底面22，並且裸露於所述頂面21的多個連接墊23部位(如：圖7和圖8中的連接墊23頂側)能用來焊接於一待測物200、200a，而裸露於所述底面22的多個連接墊23部位(如：圖7和圖8中的連接墊23底側)則是分別抵接於多個彈性臂32的彎曲部322。

再者，所述待測物200、200a可以是如圖7所示的單個電子零件或是如圖8所示的多個電子零件與一板材的結合，本發明在此不加以限制。

此外，如圖9所示，本實施例的信號傳輸板2構造也可以如同實施例一，並且上述信號傳輸板2於本實施例中也可以在其外接墊24焊接待測物200、200a。

[本發明實施例所達成的技術效果]

綜上所述，本發明實施例所公開的探針卡測試裝置100(及測試裝置100a)，是以彈性臂32來電性連接信號傳輸板2與測試電路板1，而無需使用焊接方式，所以探針卡測試裝置100(及測試裝置100a)能夠有效地避免受到熱衝擊而損傷。

再者，由於所述彈性臂32是可分離地壓接於信號傳輸板2的連接墊23與測試電路板1的金屬墊11，使得所述信號傳輸板2與測試電路板1能夠較為容易地彼此拆分，據以便於探針卡測試裝置100(及測試裝置100a)的後續檢測與維修。

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。