1364541 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種探針測試裝置，特別是關於—I 命較長且其中之空間轉換板較不易變形的探針測試裝置可 【先前技術】 請參照圖1A與圖1B，圖1A所繪示為習知的一種探針 的示意圖，圖1B所繪示為圖ία中之探針測試裝置。此探針^統 1000包括一測試頭(test head) 1100、一探針測試裳置12〇〇、芬、 "* 曰日 圓測試機(Prober)1400,而探針測試裝置12〇〇則包括一探針介面板 (ProbeInterfaceB〇ard)1210、一彈力針塔咖糾峨邮加、&一探 針卡(probe card)1230所構成。其中，探針測試裝置12〇〇是^裝在 測試頭1100上。測試頭11〇〇所發出的測試訊號會傳送到探在;介 面板1210 ’之後訊號經由彈力針塔122〇與探針卡123〇後再經 由探針卡1230上的垂直式探針咖傳輸到待測裝置(devieeunder _1300。由於測試訊號需經過較長的傳輸路徑，故當傳輸較高頻 的測試訊號會發生訊號衰竭的現象。 為了改善上述之缺陷’本領域的部分技術人員提出另一種探 針系統與探針測試裝置。請參照圖2，圖2所緣示為習知的另一種 探針測試裝置。此探制試裝置1G包括—探針介硫12、一空間 14、與-垂直式探針組19。其中，探針介面板12與空間 轉換板14是藉由焊錫而進行電性連接。另外，垂直式探針組19 導板192與多個垂直式探針194,導板192是固定在空間 ==的下表面，而垂直式探針194則是貫穿導板192並與空 間轉換板14進行電性連接。 、上述之探針測試裝置10屬於直接針測式(di-type) ’ 亦即未使關垂直式探針卡 ，故其訊號傳輸的途徑較短’ 1364541 ，適用於高親號的檢測。在直接制式賴針職裝置ι〇中， 是^用探針介_ 12來取代探針卡中電路板的魏。由於探針介 約為探針卡中電路板的數倍，也因此探針介面 i電子零件。這樣—來，可使探針介面板12 、測試H探針細板12所制試的待測裝置之 探編板12 _積較大，故可同時測試較 m是圖2之直接針測式的探針戦裝置1G或者是圖 準，所試裝置1200，都需要一個承靠面以作為平面度的標 H 度是指探針針尖麵於承靠面距離最大跟最小的 相連由針介面板12與空間轉換板14間是藉由迴焊而 溫進行迴焊作業時’探針介面板12需承受較高的 上二^介面板12之損壞。而且，探針介面板12 為了解決卜父、十·=位成本車父南’這也造成了使用者的負擔。 繪示的探針戰本領域的部分技術人員提出如圖3所 :—探針介面板 子28、與—垂直_+= ^支榜板26、多個電性接觸 =二在上，且 24有良好的雷㈣餓| W確保電性細子28與空間轉換板 不需使用迴焊而連接在觸^ 28與探針介面板22間並 度，從而有較長的健鸟人’ * +介面板22無需承受較高的溫 用半導體製造的後^即目^市面上的空間轉換板24是使 傻奴妹（即，龍製程）所製造喊的，故其 5 1364541 厚度有愈來愈薄的趨勢。然而’探針介面板22之下 度絲受_環境轉峨關住，故i 24的厚度較薄時，便有整體高度難以進行調整= 蟪。在中華民國專利公開號細㈣78中，其揭露了一塾 接觸子與空間轉換板之間，可克服空^換 丰/4 疋，此·板主要是應用在傳統之垂直式探針 ，而非應用在直接針測式的探針測試裝置上。 葙也針介_22的面積較大’空間轉換板24的面 換板24的厚度㈣且面積較大的情況 線^接觸子28所施加的彈力會使空間轉換板24產生較大的 從續垂直式探雜29上的探針無 二 時其待魏置會施加一反作用力於垂直式探針組四上， 板24往探針介面板22的方向彎折’而使電性接觸子28受 到擠壓，從而對電性接觸子28產生傷害。 蠻曲=%如!在探針介面板設置出一種能避免空間轉換板產生 故考的門題之朱針取裝置，便成為本領域具有通常知識者值得 【發明内容】 穿的主要目的在於提供—種直接制式的探針測試裝 置’此探針測試裝置驗免空哺換板產生f曲的問題。 根據上述目的與其他目的，本發明提供一種直接針 的探針賴裝置，此探朗試裝置包括：_探針介面板、一*門 轉換器、-導電彈性機構、—固定框、與一垂直式探針組。其^， 工間轉換器包括—空間轉換板與一增強板。增強板位於探針介面 板與空間轉換板之間，其内部設有電路。增強板與空間轉換板藉 1364541 由焊錫而電性連接，且增強板的機械強度大於空間轉換板的機械 強度。另外，導電彈性機構位於增強板與探針介面板之間，且導 電彈性機構分別與探針介面板與增強板電性連接。此外，固定框 包括.一補強圈、一框體、與一抵壓部，補強圈是設置在探針介 面板上，而框體内則容納著導電彈性機構，且抵壓部是抵壓著空 間轉換器。垂直式探針組包括多麵直式探針，這些垂直式探針 是與空間轉換板電性連接。 於上述之探針測試裝置中，抵壓部是抵壓在增強板上。
於上述之探針測試裝置中，抵壓部是抵壓在空間轉換板上。 於上述之探針測試裝置中，增強板為多層陶瓷姓構 (ri!tLrrd Ceramie，簡稱MLC)，而雜轉換板為多層有機 、j(Multl-Layered 〇rganic ’簡稱ML〇)。而且，空間轉換板的 β又小於1.8mm ’增強板的厚度大於1〇mm。在較佳的情況下， 工間轉換板的厚度小於丨5mm，增強板的厚度大於丨5咖。 於上述之探針測試裝置中，焊錫的周圍環繞有—填 填充層的材質例如為高分子材質。 、曰 於上述之探針測試裝置中，空間轉換板 GPa，增強板的楊氏係數為释。 ⑽數為11 個電探置中’導娜機構包括-支撐板與多 定且紐㈣糊_支撐板所固 於上述之探針測試裝置中，更包括一保護褒置 定框的抵壓部’該保魏置抵壓著該空_換器的另外―側广^ 於上述之探針測試裝置中，保護裝置包括至 1 片，該保難叫_分麻壓雜針介面板騎^個保輕 於上边之探針測試裝置中，保護裝置包括至少二個保護螺 7 部設置於岭框_體=^=括—陶，該限位 -¾，二括-保護框，該保護 框的兩端分別抵壓 納放置該導電彈性機構，該保護 於上述之Μ 、探針；丨面板與該增強板。 外圍。、 测4裝置中’保護裳置是位於導電彈性機構的 強板於上奴探針测試裂置中，增強板内部的電路是垂直貫穿增 針測試裝置中，框體與抵壓部為-體成型。 是穿設過探針介面板轉電:性】匕:_絲，該保護螺絲 底部抵接著增強板/、 機構+央區域’且保護螺絲的 於上述之探針測試裝置中，保護 ”彈性機構包括-支撐板與多個電性接觸ΐ，== 被支撐板所因定，且電性接觸== 是⑽職與探針 設而過。 財賴上具有夕個穿孔以供該電性接觸子穿 數舞式裝置中’空間轉換板與垂直式探針組的個 數白為夕個，且母-垂直式探針組皆分別電性連接到其中一 轉換板。 工日 由於增強板的機械強度大於空間轉換板的機械強度，故 生的變形量會較小。也因此’位於空間轉換板下方的垂直式^針 組所產生的偏移量較小，故垂直式探針能與待難置做較精禮的 接觸。 【實施方式】 文將目的、傾和如更能鶴易懂，下 的疋’所附圖式中的各元杜你曰-立凡㈣卜‘主思 實際比例進行繪示。件僅疋7^、’並未按照各元件的 5青參照圖4A與圖4ft，闻 之探針系統，圖4B所洛亍本發明的第一實施例 夺統^ ^ 例如是裝設在探針系統厕上。此探針 '、統2000包括一測試頭21〇〇、及一探針制1 測試機2400(prober)。其中 ^裝置3〇、與一』 待剛梦署：目P驻:剃5式機2400包括一承載台2410，而 一探^人 疋、叹在承載台2410上。探針測試裝置30包括： 機構36、二讎37、與—蝴職％。導電彈 盥曰^比較圖U與圖4A，在圖1A中，探針測試裝置麗是 二，，1，連接。也就是說，探針測試裝置i之探 〇疋向下承罪其承靠面是位於晶圓測試機1400上。 A中’探針測試裝置3()是與測試頭厕連接。也就是 -，探針測試裝置3。之探針介面板32是向上承靠，其承靠面 f於測試頭誦上。也就是說，探針介面板Μ是與測試頭漏 連接。 請繼續參照圖4B，空間轉換裝置34包括一空間轉換板341 與增強板343。增強板343是位於探針介面板32與空間轉換板 341之間，且增強板343是藉由多個焊錫3犯而與空間轉換板 電性連接。此外，if強板343的機械強度大於空間轉換板341的 機械強度，也因為增強板343的設置，空間轉換裝置34的整體機 1364541 械強度得以提兩。 導電彈性機構36則是位於增強板與探針介面板32之間， 在本實施例中，導電彈性機構36包括一支魏362與多個電性接 觸子364 ’這些電性接觸子364是具有彈性，且穿設過支撑板尬 並被支樓板362所固定。此外’增強板343的内部還設有電路 343卜故探針介面板32所傳遞下來的測試訊號，在經過電性接觸 子364後，會經由增強板343内部的電路3431而傳遞到空間轉換 板 341。 ' 另外，固定框35包括一補強圈352、一框體354、與一抵壓 部3S6。補強圈3S2是設置在探針介面板32的其中一側了藉由將 鎖合螺絲351可將框體354固定在探針介面板32的另外一側，且 框體354容納著增強板343與導電彈性機構％。另外，抵壓部3兄 則是藉由鎖合螺絲353而鎖合在框體354上，且抵壓部356抵壓 著增強板343的其中一側，以確<呆電性接觸子364與增強板 間有良好的電性接觸在本實施例中，框體354與抵壓部3弘是 分開的兩個組件，但框體354與抵壓部356亦可為一體成型之結 構，這樣一來就不需要使用鎖合螺絲353。同時，藉由鎖合螺= 351來確保電性接觸子36與增強板343間的電性接觸。 此外’保護墊片37是設置在增強板343與探針介面板32間， 並位於導電彈性機構36的外圍。而且，這二個保護墊片37是位 於相對的二侧。其中，保護墊片37的上端抵壓著探針介面板32， 而保護墊片37的下端則抵壓著增強板343。由圖4A可知相對 於抵壓部356，保護墊片37是抵壓在增強板343的另外一侧。 請繼續參照圖4A，垂直式探針組39包括多個垂直式探針 394，這些垂直式探針394是與空間轉換板341電性連接，垂直式 探針394的底部則與待測裝置（未繪示）做接觸。 1364541 在本實施例中，空間轉換板341的楊氏係數約為u G择 強板343的楊氏係數約為i2〇Gpa。由於增強板343的機械強度大 於空間轉換板Ml的機械強度，故其產生的變形量會小於圖 空間轉換板24所產生的變形量。因此，相較於圖3之垂直式探 組29，本實施例之垂直式探針組39所產生的偏移量較小^垂直 式探針394能與待測裝置（未纟t示）做較精確的接觸。 另外’當垂直式探針394與待測裝置相接觸時，待測裝置 施予-反個力給垂直式探針394。此時，因為有保護墊片 支稽，故空間轉換裝置34較不易往探針介面板32的方向彎折。 這樣-來’電性接觸子364便較不易受珊壓，而使電性接 364得到較佳的保護。 在本實施例中’增強板343為多層陶銳構，而空間轉換板 341則為多層有機結構。當然，本領域具有通常知識者也可依據需 求而改變增強板343妓間轉換板341的材f和結構，只要確保 增強板343的機械強度大於空間轉換板341的機械強度，從而避 免空間轉換板341產生較大的變形量即可。例如，增強板34s也 可為多層有機結構、印刷電路板結構、或FR_4玻璃纖維板結構。 此外’在本實施例中’空間轉換板341的厚度小於U mm， 增強板343的厚度則大於1〇mm。在較佳的實施例中空間轉換 板34^的厚度小於15 ，增強板343的厚度則大於i 5酿。 ▲凊參照目4C ’圖4C所繪示為本發明的第二實施例之探針測 试裝置。在探針測試裝置3〇,中，焊錫342的周圍環繞有一填充層 344，曰此填充層344的材質為高分子材質，填充層糾4的功效在於 P方止焊錫342被外界環境所汙染。由於探針測試裝置％，中的其他 兀件與圖4B中所示的各元件相同或相似，故在圖€中標以相同 的符號並不在贅述。 1364541 伴1二37本具有通常知識者也可用其他的保護裝置來取代 保漠塾片例如—保護框（未繪示），保護框是-種中空的板狀 電彈性機構％的外圍’中空的部份是用於容納放 強杯343。於來昭同保6蔓框的兩端分別抵壓著探針介面板32與增 如前著5 ’圖5崎示為本發明的第三實施例之探針 測试裝置，此探針測試裝置4〇包括二個 螺^ 47是穿過探針介面板32，且其底部是抵接著增強板343 ^ 酬37有相似的功效，亦即··可使_換 針介面板32的方崎折，而確保電性接觸子 364較不易因為受到擠壓而損害。 細針測試裝 ^ 中固疋框％的框體354,上還開設有 一限位βΜ541，相對於抵壓部356 ’此限位部3541，是抿壓著增 強板343的另外一側。也就是說，增強板343 *被抵 ，部3541’所挾持。藉由限位部着，可防止空間轉二』 Ζ測裝置所施加的反作用力而變形。而且，此限位部354Γ還可 職裝置50的賴裝置’可使空_換裝置％較不易 的方㈣折，而使電性接觸子364較不易因為受 =關7’圖7所纟會示為本發_第五實施例之探 Ϊ二6〇還包括一保護螺絲67，卿 穿δ又過探針⑽板62與導電彈性機構66之支雜ό62的中 ^643 ° ^ ^ :/心°又置—螺紋孔（未繪示），而保護螺絲67的底部則鎖 二螺紋孔上。若增強板643為喊材料而不利於螺紋加工時， 改由將—具㈣紋之金屬塊嵌設於增酸643的方式，供保 1364541 護螺絲67的底部與增強板643相鎖合。當垂直式探針394與待測 裝置（未繪示）相接觸時，待測裝置會施予一反作用力。此時， 由於保護螺絲67的底部抵接著增強板⑷，故可以防 轉 裝置64探針介面板32的方向變形。 ]轉換 在圖4A中’電路3431是往下垂直貫穿增強板343。然而， 在圖7的探針測試裝f 6〇中，由於保護螺絲67是穿設過導電 性機構66的中央區域’故電性接觸子⑹的位置會往兩側偏移。 也因此’增強板643内部的電路6431具有彎折處，以確保 換裝置64與增強板643間的電性連接。此外，為了使電性接觸 664麟更佳的保護，亦可以仿效如圖4八〜圖6所揭露的方 圖 '中之導電彈性機構66的外圍再加上其他的保護裳置。 請參照圖8,圖8所綠示為本發明的第六實施例之探針測 置。在本實施例中，探針測試裝置7〇之保護裝置包括 ^ ^7 ’其中-保護薄膜77是位於支樓板362與增強板％ = 外保濩薄膜77則是位於支樓板362與探針介面板^間 保護薄膜77上還具有多個穿孔771，這些穿孔771可供電卜 =364穿設而過。當然，本領域具有通常知識者應可清楚地了 = j .於探針測試裝置70上也可僅設置單一個保護薄膜77，此保 針列位於支撐板362與增強板343間或支勒反362與探 述之實施例中，增強板343是位於固定框35内，而空間 是位於岐框35外。請參照圖9，圖9 _示為2 門接祕七實關之探針測試裝置。在此探針測試裝1 80中，* 二的增強板343,與空間轉換板341，皆位於固定“ ^體354内’而固雜35的抵壓部356則抵壓著空間轉換板 13 裝置請實施例之探針測試 的下方都^ 罝有二二去置90便可同時測試兩個待測裝置。當然’本領域 夫、有^=識者也可需要將探針介面板32與增強板343的面積增 待測裝置更多的空間轉換板與垂直式探針組，以對更多 外纟上述之全部的實施例巾，雜接觸子主要功用是為 ml強板絲針介面域生電性連接，且雜針介面板免於迴 以增加探針介面板的使用壽命。因此，本領域具有通常 头識者可將電性接觸子設計成如為美國專利US6722柳的圖工及 圖2所不之信號接觸子(signal⑺付^)，或者為美國專利 US6846184的圖3及圖4所示之電性接觸子(electrical e〇ntact)，也 可為美國專利US6712620的圖1及圖2所示之彈性接觸子 (elastomericcontact)。或者，電性接觸子的主要材質也可為異方性 導電膠。 另外，上述所述的實施例中，探針測試裝置皆配備有保護裝 置’但本領域具有通常知識者也可依狀況而選擇不設置保護裝置。 本發明以實施例說明如上’然其並非用以限定本發明 所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請 專利範圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知識者， 在不脫離本專利精神或範圍内’所作之更動或潤飾，均屬 於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包 含在下述之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1A所繪示為習知的一種探針系統的示意圖，圖1B所繪示 為圖1A中之探針測試裝置。 示為習知的另—種探針測試裝置。 ^所繪示為習知的再—種探針測試泉置。 示為本發明的第-實施例之探針系统。 圖扣所_為本發明的則試裝 =所繪谢物 圖8所繪示為本㈣的k實關 圖犯所繪示為本發明 二』 圖4C所给；也的第"'實施例之探針測試裝置 置 置。 置。 置。 置。 置。
I Ε \ \ 【主要元件符號說明】 τ、>味裴置 <先前技術> 10 :探針測試裝置 12 14 19 探針介面板 空間轉換板 垂直式探針組 192 :導板 194 :垂直式探針 2G :探針測試裝置 22 :探針介面板 24 :空間轉換板 25 :固定框 25 h抵壓部 26 :支撐板 Ϊ364541 28 :電性接觸子 29 :垂直式探針組 <實施方式> 30、30’ ：探針測試裝置 32 :探針介面板 34 :空間轉換裝置 341 :空間轉換板 342 :焊錫 343 :增強板 3431 :電路 344 :填充層 35 :固定框 351 :鎖合螺絲 352 :補強圈 353 :鎖合螺絲 354 :框體 356 :抵壓部 36 :導電彈性機構 362 :支撐板 364 :電性接觸子 37 :保護墊片 39 :垂直式探針組 394 :垂直式探針 40 :探針測試裝置 46 :導電彈性機構 461 :導電彈性片