TW202219521A - 探針卡 - Google Patents
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Abstract
一種探針卡,包括主電路板、彈簧針塊單元、探針頭部單元以及複數個探針,主電路板包括一配線,且主電路板的中央形成有一開口部;彈簧針塊單元包括一彈簧針塊以及一彈簧針,彈簧針塊結合至主電路板的下方且形成有一第一中空部,且彈簧針貫穿彈簧針塊;探針頭部單元結合至彈簧針塊的下方;探針結合至探針頭部單元且電性連接於彈簧針,配線的一端部透過一射頻電纜連接於彈簧針,且配線的另一端朝探針卡的中央延伸且連接於一射頻連接器。藉此,探針卡能透過探針頭部單元便利的分離結構進行保養,並在探針頭部的分解過程中可防止副基板污染。
Description
本發明提供一種探針卡,且特別是關於一種用於半導體測試設備的探針卡。
除非在本說明書中特別表示,否則本單元的內容並非針對本案的申請專利範圍說明,亦不該因其被包含在本單元中而認定其為現有技術。
半導體元件在完成晶圓單位製程後且要進行最終封裝(Package)之前,通常會為了提高製程良率以及判斷以及判斷電信號是否異常而進行產品測試。在上述測試中通常會使用探針卡,並透過探針卡接觸待測元件的焊盤面測量元件的狀態。
近來,為了實現電路集成化及微小化,半導體製程技術的製程難度提高,因此在製程完成後或是中間階段就必須測試半導體元件的正常與否。
為了在各個中間階段進行製程測試,通常會在晶圓的元構件區域以外的剩餘空間形成啞電路(Dummy Circuit),並在固定的製程階段進行直流參數測試,此時所使用的探針卡需要具備優異的電子與機械特性。
與此相關地,韓國註冊專利公報第10-1819569號揭示了一種探針卡,而韓國註冊專利公報第10-1189649號則揭露了一種膜式探針卡。
然而,先前的發明透過主電路板的複數個通道連接測試設備,而使得頻率特性相對較低,且在只分解探針頭部單元的情況下,由於連接至上方蓋子的螺栓其連接長度較長,因此在分解上的製程較為複雜,從而提高探針頭部單元的保養或更換難度。
此外,在上述韓國註冊專利公報第10-1819569號揭示的探針卡中,貫穿彈簧針治具下方的螺栓直接暴露於副基板300,因此可能會產生沾黏於螺栓孔或螺栓的污染物質污染副基板300的問題。
因此,需要一種既能防止與探針結合的副基板污染,且能改善探針頭部單元保養或更換作業的具體技術。
本發明的目的包括提供一種探針卡,能透過探針頭部便利的分離結構輕易進行保養,並在探針頭部的分解過程中可有效防止副基板污染。
此外,本發明的目的還包括提供一種探針卡,能夠透過射頻連接器直接連接測試設備,從而既能保持先前技術的低電流洩漏以及低阻抗特性,且能改善射頻特性以及頻率特性,同時兼具射頻測試以及直流參數測試等功能。
本發明的目的並不限於上述提及的課題,在前文中沒有提到的課題可以透過後文的記載導出。
根據本發明揭示的一實施例,探針卡包括主電路板、彈簧針塊單元、探針頭部單元以及複數個探針,主電路板包括一配線,且主電路板的中央形成有一開口部;彈簧針塊單元包括一彈簧針塊以及一彈簧針,彈簧針塊結合至主電路板的下方且形成有一第一中空部,且彈簧針貫穿彈簧針塊;探針頭部單元結合至彈簧針塊的下方;探針結合至探針頭部單元且電性連接於彈簧針,配線的一端部透過一射頻電纜連接於彈簧針,且配線的另一端朝探針卡的中央延伸且連接於一射頻連接器。
在一實施例中,彈簧針塊單元還包括一板狀彈簧針罩,其中板狀彈簧針罩連接於彈簧針塊且形成有一第二中空區,第二中空部連通於第一中空部,彈簧針貫穿彈簧針塊及板狀彈簧針罩且相對於彈簧針塊的上方突出。
在一實施例中,彈簧針罩的下方形成有複數個導引銷,這些導引銷彼此互相分離且分別具有不同直徑的圓形截面結構,從而能將探針頭部單元便利且準確地結合至彈簧針塊的下方。
在一實施例中,探針頭部單元包括一探針頭部蓋、一副基板、一探針塊以及一探針下蓋,其中探針頭部蓋形成為板狀且與彈簧針塊面結合;副基板形成有一導電電路,導電電路在探針頭部蓋的下方連接這些探針以及彈簧針;探針塊結合至副基板的下方,這些探針貫穿探針塊且相對於探針塊的下方突出;探針下蓋在副基板的下方透過一螺栓與副基板以及彈簧針塊結合。
在一實施例中,導電電路的一端連接於這些探針的一端,且導電電路的另一端輻射狀地延伸並接觸彈簧針而通電。
在一實施例中,這些探針各自包括複數個樑部以及複數個尖端,這些樑部配置於不同的水平線上,從而能減少雜散電容(Stray Capacitance),且這些尖端連接於這些樑部並向下突出。
不同於先前技術將探針頭部單元同時結合至彈簧針塊、間隔件以及蓋子,在一實施例中,複數個第三螺栓僅貫穿至探針頭部單元以及彈簧針塊單元並結合至彈簧針塊,因此能將探針頭部單元從彈簧針塊快速地分離或結合至彈簧針塊的下方,不僅簡化了結構並提高空間應用性,且能節約成本。
承前述記載,本發明的效果不受發明人是否認知的影響,而是憑藉著所記載的內容而自然發揮,因此前述效果僅為所記載內容的數種效果而已,不應產視為已記載發明人所掌握或實際存在的一切效果。
此外,本發明的效果應根據說明書的記載內容進一步地掌握其效果,即使沒有明示性地記載,若本發明所屬技術領域中具有通常知識者可透過說明書認可其效果者,則應將其視為本說明書所記載的效果。
以下將結合圖式說明本發明較佳實施例的探針卡的結構、作動以及作動效果。作為參考,在以下的圖式中為了便利性及明確性,因此省略部份特徵而概略性地示意,且各個特徵的尺寸並非反映實際尺寸。在整份說明書中相同的符號代表相同的特徵,且在個別圖式中將省略相同特徵的符號。
如圖1至圖7所示,探針卡100包括主電路板110、射頻連接器120、彈簧針塊單元250、探針頭部單元400、探針500、射頻電纜600及蓋子700。
主電路板110為圓板形狀,且在中央形成有一開口部115。在開口部115周圍的上表面形成有複數條配線106,這些配線106連接於射頻連接器120且圍繞開口部115。
射頻連接器120的複數個引腳貫穿主電路板110的導通孔(Via Hole)後焊接至主電路板110的下方。
主電路板110上形成有保護線107、信號線108及接地109,其中保護線107、信號線108及接地109彼此電性連接且各自透過射頻電纜600連接至後述的複數個彈簧針252。
不同於先前技術的通道,主電路板110憑藉射頻連接器120直接連接至測試設備,因此能提升頻率特性。
射頻電纜600在相當於蓋子700邊緣下方的主電路板110的下方形成,因此得以被蓋子700安全地覆蓋,且能有效地防止污染。
彈簧針塊單元250包括彈簧針塊200、複數個彈簧針252及彈簧針罩蓋254。
彈簧針塊單元250結合至蓋子700的下方,彈簧針252貫穿彈簧針塊200及彈簧針罩蓋254,且相對於彈簧針塊200的上方以及彈簧針罩蓋254的下方突出。
彈簧針塊200為圓板形狀,且在中央形成有貫通的一第一中空部205,與第一中空部205相間隔的圓板外側的上表面一部份朝下凹陷形成上槽206,而圓板底面邊緣的一部份朝上凹陷且透過複數個側面螺栓10與主電路板110的上表面螺合。
亦即,彈簧針塊200的底面中央部貫穿開口部115且相對於主電路板110的下方突出,而彈簧針塊200的底面邊緣則和鄰近開口部115的主電路板110的上表面彼此面結合。
複數個第一螺栓207在彈簧針塊200的下方貫穿彈簧針塊200及蓋子700的中央一部份,並且和彈簧針塊200及蓋子700的內側面螺合。
複數個彈簧針252各自朝上下延伸且例如是具有導電性的金屬銷,這些彈簧針252的下端形成尖銳的圓錐狀,用以貫穿後述的探針頭部蓋410並且和副基板420電性連接。
除了互相鄰近地配置的一對彈簧針252以外,其它的三個彈簧針252在第一中空部205的外側圍繞第一中空部205且彼此隔離配置,且這些彈簧針252兩兩形成一對而能對應同軸或三軸射頻通道。
先前技術的探針卡在主電路板與探針之間的連接方式是以同軸電纜保護信號線直到彈簧針前端,但本發明的探針卡100把信號保護到副基板420,在某些情況下可對應同軸及三軸射頻通道並改善頻率性能。
彈簧針罩蓋254以圓板形態形成,並且形成有貫穿中央並且連通於第一中空部205的第二中空部255,而在下方則具有與第二中空部255相間隔且彼此相對的複數個導引銷256、257,這些導引銷256、257向下突出並結合至彈簧針罩蓋254。
另一方面,第一中空部205及第二中空部255在探針頭部單元400結合及分解時能讓空氣流動順暢,從而能夠輕易地裝卸探針頭部單元400。
彈簧針罩蓋254形成有讓彈簧針252貫穿的複數個貫通孔,這些彈簧針252貫穿彈簧針罩蓋254且相對於彈簧針罩蓋254的下方突出,而彈簧針252的中央突出部則被所述貫通孔止擋固定。
這些彈簧針252貫穿彈簧針罩蓋254且被彈簧針罩蓋254限位固定,當彈簧針塊單元250從下方分離探針頭部單元400時,彈簧針252可透過彈簧針罩蓋254保持位置。
另一方面,彈簧針252插入彈簧針塊200而限位,且彈簧針252貫穿並固定於彈簧針罩蓋254,因此不會經由彈簧針罩蓋254的貫通孔掉落。
導引銷256的一端以圓柱形態相對於彈簧針罩蓋254的上方突出且插入彈簧針塊200,另一端的外徑則逐漸擴展並向下延伸一段預設距離從而插入探針頭部蓋410、副基板420及探針下蓋440。
導引銷257的一端以圓柱形態相對於彈簧針罩蓋254的上方突出,且插入結合至彈簧針塊200;另一端亦為圓柱型態,且圓柱型態的圓形截面結構的直徑相對於導引銷256為小。此外,導引銷257的一端向下延伸一段預設距離,依序插入並貫穿探針頭部蓋410、副基板420及探針下蓋440。
這些導引銷256、257各自的一端結合至彈簧針塊200或彈簧針罩蓋254,當探針頭部單元400分離或結合至彈簧針塊單元250的下方的過程中,能快速且準確地將探針頭部單元400自彈簧針塊單元250的下方分離或結合。
因此,作業人員在保養或更換整個探針頭部單元400後,能透過導引銷256、257便利且準確地將探針頭部單元400結合至彈簧針塊單元250的下方。
複數個第二螺栓258在彈簧針罩蓋254的下方貫穿彈簧針罩蓋254及彈簧針塊200的一部份後,與彈簧針罩蓋254及彈簧針塊200的內側面螺合。
探針頭部單元400包括探針頭部蓋410、副基板420、探針塊430及探針下蓋440。
探針頭部單元400從下方貫穿彈簧針塊200內部的第三螺栓402,從而結合至彈簧針塊200及彈簧針塊單元250。
探針頭部蓋410以圓板形態形成,且透過複數個第三螺栓402與彈簧針罩蓋254的底面彼此面結合,且探針頭部蓋410的中央則自圓形底面的一部份朝上凹陷而形成第一空間411。
探針頭部蓋410相對於第一空間411外側環形的一部份底面向上凹陷而形成第一側面槽412,且第一側面槽412的高度小於第一空間411的高度。
彈簧針252各自的一端配置於上槽206,而另一端則貫穿彈簧針塊200、彈簧針罩蓋254及探針頭部蓋410並於第一側面槽412內緊貼於副基板420的上表面以便進行電性連接。
探針頭部蓋410的上表面緊貼於彈簧針罩蓋254的底面,同時密封第一中空部205以及第二中空部255的下方,從而阻止外部的污染物質朝配置於下方的副基板420移動。
此外,探針頭部蓋410可有效地防止用於結合彈簧針罩蓋254及彈簧針塊200的複數個第二螺栓258上附著的污染物質或供第二螺栓258插入的孔洞所排放的污染物質朝副基板420移動。
副基板420以小於探針頭部蓋410外徑的圓板形態形成,並透過複數個第三螺栓402螺合於探針頭部蓋410與探針下蓋440之間,從而與兩者壓接並固定,而副基板420中央的上表面則和相當於第一空間411上方的探針頭部蓋410的底面彼此間隔。
探針500的一部份貫穿副基板420,並相對於副基板420的上方突出從而暴露於副基板420的中央,且探針500焊接至副基板420的上方,並在副基板420的上表面形成了各自朝不同方向以輻射狀延伸的保護線421及信號線422。
在這些信號線422各自的相鄰位置各自形成有接地接點部423,且彈簧針252分別與保護線421、信號線422以及接地接點部423緊貼。
探針塊430以外徑比副基板420小的圓板形態形成,並在副基板420的下方透過第三螺栓402或第四螺栓442結合至副基板420。
探針塊430形成有板件432,且板件432形成有使探針500貫穿的複數個細孔。此外,板件432上方的外周面以輻射方式形成了向上突出的複數個突檻433,而板件432上方的一部份設有朝下凹陷且與副基板420的底面間隔配置的第二空間434。
在探針塊430和副基板420結合的狀態下,在這些突檻433之間形成有複數個清洗排放口435,且探針500貫穿細孔後相對於探針塊430的上方突出。
貫穿探針塊430中央的探針500朝上延伸並貫穿副基板420,並與包含導引線421及信號線422的導電電路彼此電性連接。
探針下蓋440邊緣的一部份朝上突出,並且以外徑尺寸和探針頭部蓋410相同的環形態形成,而形成於中央的第三中空部441的內徑尺寸則與相鄰位置的探針塊430的外徑尺寸相同。
另一方面,為了組合的便利性,在一些可能的實施例中,第三中空部441會設計得較探針塊430的外徑為大。
探針下蓋440的邊緣一部份圍繞副基板420的外側面且與探針頭部蓋410的底面緊貼。
探針頭部單元400透過第三螺栓402可便利地結合至彈簧針塊單元250及彈簧針塊200,當為了保養或更換探針頭部單元400而需要拆下時,只要拆下第三螺栓402就能從彈簧針塊單元250的下方便利地快速拆下探針頭部單元400。
第四螺栓442各自插入形成於突檻433下方的下槽並且貫穿各突檻433而相對於探針塊430的上方突出,在副基板420的上方與螺帽425插入副基板420的一部份結合。
螺帽425例如是壓入式的,其一端形成為中空的環狀且底面緊貼於副基板420的上表面,另一端的內側底面的一部份向下延伸,貫穿副基板420並且與第四螺栓442結合。
如圖7所示,探針500各自形成了緊貼半導體元器件的複數個第一尖端510以及第二尖端520,以及分別連接至第一尖端510與第二尖端520並向上彎折延伸的複數個第一樑部512與第二樑部522。
近來,隨着節距的微小化,相鄰探針500之間的電容增加。較佳地,相鄰探針500之間的樑部高度製作成彼此相異,可使電容保持在200至500非法(fF)的範圍。
為了讓相鄰探針500之間保持一定程度的電容,第一尖端510以及第二尖端520各自的末端配置於同一水平線上且共同緊貼於半導體元件,但是從第一尖端510的上方往一側彎折延伸的第一樑部512是配置於比連接至第二尖端520的第二樑部522更低的水平線上。
換言之,這些在相鄰位置探針500上的第一樑部512以及第二樑部較佳地配置於不同的水平線上,從而能夠保持較為理想的電容。
此外,這樣的配置具有下列優點,亦即能透過形成於彈簧針罩蓋254下方的相異尺寸的導引銷256、257,將探針頭部單元400便利且準確地結合至彈簧針塊單元250的下方。
如圖8所示,第一探針550以及第二探針580能替代結合至圖7所示的探針卡100的探針500使用,雖然圖式中沒有示出,但除了圖7所揭示的複數個探針500的樑部及尖端以外,第一探針550以及第二探針580插入副基板420的部份可以是相同結構。
第一探針550包括第一對齊銷551、第一連接件552、第一樑部553、第二樑部554、第一探針空間555、第一突出部556、第二探針空間557以及第一尖端558,第二探針580包括第二對齊銷581、第二連接件582、第三樑部583、第四樑部584、第三探針空間585、第二突出部586、第四探針空間587及第二尖端588。
第一對齊銷551形成為朝其中一側延伸的金屬桿狀並結合至探針塊430的下方,其一部份往上延伸並插入副基板420。
第一連接件552上部的一側形成為半圓槽的四角膜狀或板狀且連接至第一對齊銷551的另一側下方,且第一連接件552的下部連接至第一樑部553及第二樑部554的一端。
第一樑部553的一端連接至第一連接件552下部的一側,另一端以平行於第一對齊銷551的方式朝一側延伸一段預設距離,且另一端的尾部朝下彎折並連接至第一突出部556。
第二樑部554的一端與第一探針空間555相間隔並連接至第一連接件552另一側的下部,另一端以平行於第一樑部553的方式朝一側延伸一段預設距離並連接至第一突出部556的另一側。
第一突出部556形成為板狀,其上部連接至第一樑部553及第二樑部554的另一端,下部則圍繞朝上下延伸的橢圓形的第二探針空間557並連接至第一尖端558。
第一尖端558的一端形成為三角形狀,且連接至第一突出部556的下部,另一端朝下以尖銳的針狀延伸一段預設距離。
第二對齊銷581形成為金屬桿狀,平行於第一對齊銷551地朝其中一側延伸並緊貼探針塊430的底面,其一部份朝上延伸並插入副基板420,配置於比第一對齊銷551高的水平線上。
第二連接件582的上部配置於第一連接件552的前側,其一側形成為半圓槽的四角膜狀或板狀並連接至第二對齊銷581的另一側下方,其下部連接至第三樑部583及第四樑部584的一端。
第三樑部583的一端沿著高於第一樑部553的水平線連接至第二連接件582的下側,另一端則和第二對齊銷581平行地朝一側延伸一段預設距離,且另一端的尾部朝下彎折而連接至第二突出部586。
第四樑部584的一端沿著與第一探針空間555相同高度的水平線且與第三探針空間585彼此間隔而連接至第二連接件582的另一側下方,另一端平行於第三樑部583,在沿著與第一探針空間555相同高度的同一水平線上朝一側延伸一段預設距離,並連接至第二突出部586的另一側。
第二突出部586形成為板狀且在第一突出部556的前側與第一突出部556彼此間隔,其上部連接至第三樑部583及第四樑部584的另一端,其下部則圍繞朝上下延伸的橢圓形的第四探針空間587並連接至第二尖端588。
第二尖端588的一端形成為三角形狀並連接至第二突出部586的下部,另一端則朝下以尖銳的針狀延伸一段預設距離而和第一尖端558的另一端處於同一水平線上。
第四探針空間587的一部份和第二探針空間557的一部份形成於同一水平線上。
因此,第一探針550的第一對齊銷551以及第二探針550的第二對齊銷581配置於不同的水平線上,第一樑部553、第二樑部554、第三樑部583以及第四樑部584各自配置於不同的水平線上,從而得以防止相鄰的第一探針550以及第二探針580之間的電容增加,從而減少雜散電容(Stray Capacitance)。
此外,第二尖端588的一端和第二探針空間557配置於同一水平線上,第一突出部556的一部份則和第四探針空間587配置於同一水平線上。因此,第一突出部556、第一尖端558、第二突出部586以及第二尖端588在同一水平線上重疊的部份減少,從而進一步地防止相鄰的第一探針550及第二探針580之間的電容增加,使得雜散電容再度減少。
前文結合圖式說明了本發明的較佳實施例,但本說明書所記載的實施例和圖式所示結構只是本發明的最佳實施例,其並未概括本發明的所有技術精神,因此應了解為本發明包括申請時所存在的各種可以替代的均等物與變形例。因此,前面記載的實施例應理解為在所有方面都只是例示而沒有限定性,本發明的范疇不宜由說明書界定而應由專利申請範圍界定,本發明真正的權利範圍應闡釋為包括專利申請範圍的意義與範圍以及從其等值概念導出的一切修改與變形。
100:探針卡
106:配線
107:保護線
108:信號線
109:接地
110:主電路板
115:開口部
120:射頻連接器
200:彈簧針塊
205:第一中空部
206:上槽
207:第一螺栓
250:彈簧針塊單元
252:彈簧針
254:彈簧針罩蓋
255:第二中空部
256:導引銷
257:導引銷
258:第二螺栓
400:探針頭部單元
402:第三螺栓
410:探針頭部蓋
411:第一空間
412:第一側面槽
420:副基板
421:保護線
422:信號線
423:接地接點部
425:螺帽
430:探針塊
432:板件
433:突檻
434:第二空間
435:清洗排放口
440:探針下蓋
441:第三中空部
442:第四螺栓
500:探針
510:第一尖端
512:第一樑部
520:第二尖端
522:第二樑部
550:第一探針
551:第一對齊銷
552:第一連接件
553:第一樑部
554:第二樑部
555:第一探針空間
556:第一突出部
557:第二探針空間
558:第一尖端
580:第二探針
581:第二對齊銷
582:第二連接件
583:第三樑部
584:第四樑部
585:第三探針空間
586:第二突出部
587:第四探針空間
588:第二尖端
600:射頻電纜
700:蓋子
10:側面螺栓
I、I’、II、II’:剖面
圖1為本發明的探針卡的一實施例的立體圖。
圖2為圖1所示的探針卡從其它角度觀測的立體圖。
圖3為圖1所示的探針卡的立體分解圖。
圖4為圖1所示的探針卡從其它角度觀測的立體分解圖。
圖5為圖1所示的探針卡中的副基板的立體圖。
圖6為圖1所示的探針卡沿著II-II’剖面的剖視圖。
圖7為圖1所示的探針卡沿著I-I’剖面的立體剖視圖。
圖8為圖1所示的探針卡的探針放大立體圖。
圖9為本發明的探針卡另一實施例的探針的前視圖。
100:探針卡
106:配線
107:保護線
108:信號線
109:接地
110:主電路板
120:射頻連接器
200:彈簧針塊
205:第一中空部
206:上槽
250:彈簧針塊單元
252:彈簧針
254:彈簧針罩蓋
255:第二中空部
600:射頻電纜
I、I’、II、II’:剖面
Claims (6)
- 一種探針卡,包括: 一主電路板,包括一配線,且該主電路板的中央形成有一開口部; 一彈簧針塊單元,包括一彈簧針塊以及一彈簧針,該彈簧針塊結合至該主電路板的下方且形成有一第一中空部,且該彈簧針貫穿該彈簧針塊; 一探針頭部單元,結合至該彈簧針塊的下方;以及 複數個探針,結合至該探針頭部單元且電性連接於該彈簧針; 其中,該配線的一端部透過一射頻電纜連接於該彈簧針,該配線的另一端部朝該探針卡的中央延伸且連接於一射頻連接器。
- 如請求項1所述的探針卡,其中該彈簧針塊單元還包括一板狀彈簧針罩,該板狀彈簧針罩連接於該彈簧針塊且形成有一第二中空區,該第二中空部連通於該第一中空部,該彈簧針貫穿該彈簧針塊及該板狀彈簧針罩且相對於該彈簧針塊的上方突出。
- 如請求項2所述的探針卡,其中該彈簧針罩的下方形成有複數個導引銷,該複數個導引銷彼此互相分離且分別具有不同直徑的圓形截面結構。
- 如請求項1所述的探針卡,其中該探針頭部單元包括: 一探針頭部蓋,形成為板狀且與該彈簧針塊面結合; 一副基板,形成有一導電電路,該導電電路在該探針頭部蓋的下方連接該複數個探針以及該彈簧針; 一探針塊,結合至該副基板的下方,該複數個探針貫穿該探針塊且相對於該探針塊的下方突出;以及 一探針下蓋,在該副基板的下方透過一螺栓與該副基板以及該彈簧針塊結合。
- 如請求項4所述的探針卡,其中該導電電路的一端連接於該複數個探針的一端,且該導電電路的另一端輻射狀地延伸並接觸該彈簧針而通電。
- 如請求項1所述的探針卡,其中該複數個探針各自包括複數個樑部以及複數個尖端,該複數個樑部配置於不同的水平線上,該複數個尖端連接於該複數個樑部且向下突出。
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