TWI405974B - Cantilever high frequency probe card - Google Patents

Description

懸臂式高頻探針卡

本發明係與探針卡有關，更詳而言之是指一種懸臂式高頻探針卡。

圖1與圖2所示為一種已知懸臂式探針卡，揭示一PCB電路板1的下表面設置有複數個訊號接點2、接地接點3及一絕緣材料製作而成的支撐物4。探針卡之訊號針5為支撐物4所固定，且其一端電性連接該訊號接點2，另一端延伸出支撐物4。為提高訊號針5的訊號傳輸效能，已知方式是在電路板1與支撐物4之間加設一漆包線6，且漆包線6透過一絕緣套管7而與訊號針5固結，其中漆包線6之導線6a一端連接至接地接點3，另一端延伸到支撐物4中或者延伸通過支撐物4且接近訊號針5的針尖，該端並電性連接至接地電位(圖未示)，藉以對訊號針5提供較佳的阻抗匹配效果。

然而，上述結構中的漆包線6與訊號針5之間未使用任何接著劑，使得漆包線6與訊號針5彼此間的間隔距離並非每一處均相同，此一情形將影響到訊號針5的傳輸效能，探究其原因即：訊號針5在安裝擺放的過程中不可避免的會有彎曲情形，而前述情形在漆包線6過長的情況下將更為顯著並且嚴重影響訊號針5的傳輸效能。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種懸臂式高頻探針卡，具有良好的阻抗匹配，並提升電性傳輸能力。

緣以達成上述目的，本發明所提供之懸臂式高頻探針卡包含一電路板、至少一高頻探針與至少一接地針。其中，電路板之一表面設有複數個訊號接點、接地接點及一支撐物；高頻探針包括一訊號針、一金屬膜套管與至少一導體，其中，訊號針一端與訊號接點電性連接，另一端延伸穿出該支撐物；金屬膜套管套設於訊號針上，且位於電路板與支撐物之間，該金屬膜套管具有一絕緣內層包覆訊號針，以及一導電表層與接地接點電性連接；導體為該支撐物所固定，且鄰設該訊號針並與訊號針電性隔離，導體一端延伸穿出支撐物而與該導電表層電性連接；接地針為該支撐物所固定並與該導體電性連接，該接地針一端電性連接至接地接點，另一端延伸穿出該支撐物。

本發明再提供一種懸臂式高頻探針卡包含一電路板、至少一高頻探針與至少一接地針。其中，電路板之一表面設有複數個訊號接點、接地接點及一支撐物；高頻探針包括一訊號針與一金屬膜套管，訊號針一端與訊號接點電性連接，另一端延伸穿出該支撐物；金屬膜套管套設於訊號針上，且具有一絕緣內層包覆訊號針與一導電表層，該導電表層一端與接地接點電性連接，另一端為該支撐物包覆；接地針為支撐物所固定並與該導電表層電性連接，該接地針一端電性連接至接地接點，另一端延伸穿出該支撐物。

依據上述構思，本發明之至少一導體可為金屬線或是銅箔。

在一實施例中，本發明包括有一導電件為該支撐物包覆，且該導電件電性連接該接地針與金屬線。

在一實施例中，接地針一端為該支撐物所包覆；導電件為一銅箔，銅箔上擺放有該接地針與金屬線，且銅箔與接地接點電性連接。

在一實施例中，更包括有一內部銲墊，用以固定位於銅箔上的接地針與金屬線。

在一實施例中，該接地針一端延伸穿出該支撐物並接觸電路板之接地接點。

在一實施例中，本發明包括有一外部銲墊用以電性連接該金屬膜套管之導電表層與該金屬線穿出支撐物之該端。

在一實施例中，高頻探針之至少一金屬線包括有複數條金屬線間隔排列，以及一導電件位於支撐物外部，該導電件具有一支撐面供該些穿出支撐物的金屬線一端擺放，該外部銲墊將該些金屬線固定於導電件上。

在一實施例中，高頻探針之金屬線外部包覆一絕緣套管。

在一實施例中，本發明包括有至少一內部銲墊與一銅箔，銅箔具有複數個開口；該至少一高頻探針包括有一上位高頻探針與一下位高頻探針分別設置於銅箔的上、下方，且各高頻探針之金屬線通過銅箔的開口；該至少一接地針係設置於銅箔上、下方的其中一側；該內部銲墊用以固定並電性連接該高頻探針之金屬線與接地針。

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3至圖6所示為本發明第一較佳實施例之懸臂式高頻探針卡10，包含有一電路板12、一高頻探針14、一導電件16與一接地針18，為便於說明，以下係針對高頻探針卡10的各元件間之關係敘述，至於元件的擺放順序則不予論述。其中：電路板12之一表面設有複數個訊號接點12a、接地接點12b及一以絕緣材料製成的支撐物13。

高頻探針14包括一訊號針141、一金屬膜套管142與一以金屬線143為例的導體，其中：訊號針141一端與電路板12之訊號接點12a電性連接，另一端延伸穿出該支撐物13；金屬膜套管142套設於訊號針141上，且位於電路板12與支撐物13之間，該金屬膜套管142具有一絕緣內層142a包覆著訊號針141，以及一導電表層142b一端與接地接點12b電性連接，導電表層142b另一端並接近該支撐物13；金屬線143在本實施例中為具有絕緣漆膜的漆包線，漆包線為該支撐物13所固定，且鄰設該訊號針141並與訊號針141電性隔離，金屬線143一端143a延伸穿出支撐物13，該端143a透過銲設一外部銲墊15時，使得裸露的金屬線143能與該金屬膜套管142之導電表層142b電性連接。另必須說明的是，銲墊15是接觸該導電表層142b，而不會接觸到該訊號針141。

導電件16是以銅箔為例但不以此為限，導電件16為該支撐物13所包覆，其具有一表面16a，該表面16a上擺放有金屬線143的另一端143b與該接地針18的尾端18a，藉此以電性連接該接地針18與該金屬線143；在本實施例中，更增設有一內部銲墊17，用以固定位於銅箔上的接地針18與金屬線143，以利後續製程製作。另，導電件16一端係被電性連接至電路板12上的另一個接地接點12b。

接地針18亦為該支撐物13所固定，且其前端18b延伸穿出支撐物13。必須一提的是，接地針18不僅利用其尾端18a與金屬線143電性連接至接地接點12b，同時亦藉由與導電件16接觸而再電性連接至另一個接地接點12b，換言之，於該二接地接點12b之間的導電表層142b、外部銲墊15、金屬線143、內部銲墊17及導電件16所連結者將構成接地迴路，使導電表層142b、金屬線143與該訊號針141之間形成阻抗匹配功能，據以提高該訊號針141的頻寬，以提升訊號針141的電性傳輸能力。

上述第一較佳實施例之高頻探針卡10不僅具有透過改變金屬線143與接地針18的連結點位置(即內部銲墊17的所在位置)以達到調整設定阻抗匹配的目的，其訊號針141介於電路板12至支撐物13之間的針段更因受到金屬膜套管142的包覆，且藉由該絕緣內層142a所提供的隔離，使得訊號針141與連接至接地電位的導電表層142b之間維持著固定的間距，該情形有助於穩定訊號針141的傳輸效能以提升其電性傳輸能力。

以下再說明同樣可達到提升訊號針電性傳輸能力的其他較佳實施態樣：圖7所示者為本發明之第二較佳實施例，與上述第一較佳實施例不同的是：本第二較佳實施例的高頻探針包括有複數條以漆包線為例的金屬線20，各金屬線20彼此以間隔排列，且一端20a透過外部銲墊22與金屬膜套管142的導電表層142b電性連接，另一端20b則是透過內部銲墊24而與接地針18的尾端18a一同被固定於導電件16(即銅箔)上，且彼此互為電性連接。此一設置多條金屬線20的目的，在於使得每一條金屬線20與訊號針141之間皆有電容的形成，並產生電容並聯效果而調整電容值，據以使得該電容值更為趨近該金屬膜套管142與該訊號針141之間的電容值。即使得訊號針141在該金屬膜套管142段的阻抗等於訊號針141在該金屬線20段的阻抗。

圖8所示為本發明之第三較佳實施例，揭示圖7所示實施例的複數條金屬線20被以銅箔25為例的導體所取代，即該銅箔25不僅表面25a供擺放接地針18，且銅箔25具有突出部25b沿伸至支撐物13外，並透過接觸外部銲墊22而與導電表層142b電性連接。此結構形態提供了調整相鄰突出部25b之間距離W1，以達控制訊號針141在對應突出部25b部分阻抗值的目的。

圖9所示者為本發明之第四較佳實施例，其具有與上述第二較佳實施例大致相同的結構，不同的是：本第四較佳實施例之結構更包括有一以銅箔26為例但不以此為限的導電件，該銅箔26設置於支撐物13的外部，其具有一支撐面26a方便該些穿出支撐物13的金屬線20之該端20a擺放，以利後續外部銲墊28的施作。

圖10所示為本發明之第五較佳實施例，揭示圖9所示實施例的導電件16、複數條金屬線20及銅箔26被整合為單一銅箔27，該銅箔27表面27a供擺放接地針18，且銅箔27具有突出部27b沿伸至支撐物13外，突出部27b仍透過該外部銲墊28而與導電表層142b電性連接。同樣地，透過改變突出部27b的寬度W2，亦可收控制訊號針141在對應突出部27b的阻抗值之效果，抑或者，在銅箔27上預留一開口27c(如圖10中假想線所表示)，同樣可達到控制訊號針141在對應突出部27b阻抗值的目的。

圖11及圖12所示者為本發明之第六較佳實施例，該高頻探針卡30雖具有相同上述各實施例的電路板與接地針，但不同的是：高頻探針卡30之高頻探針32只具有訊號針321與金屬膜套管322而不具備任何的金屬線，其中，金屬膜套管322一端更延伸至支撐物13內部，且擺設在以銅箔34為例的導電件上，亦即，金屬膜套管322的導電表層322a一端仍維持在接觸該接地接點12b的狀態，導電表層322a的另一端則是與銅箔34接觸。接地針36的尾端36a仍與銅箔34接觸，且銅箔34另透過一導線37再電性連接至接地接點12b，而內部銲墊38具有將高頻探針32及接地針36固定於銅箔34之效。

此結構與上述各實施例的最大不同處在於金屬膜套管322延伸至支撐物13內部，但其不影響可提高訊號針321的良好電性傳輸能力。

圖13所示者為本發明之第七較佳實施例，其與上述各實施例不同處在於結構中為支撐物所包覆的銅箔(即導電件)並未與任何的接地接點電性連接，反是採用長度較長的接地針之針尾直接與電路板的接地接點接觸設計而維持封閉的接地迴路，更具體的說，在圖13所揭示具有類似第一較佳實施例的探針卡結構中，其接地針40之針尾40a是延伸穿出支撐物13後再直接與電路板12的另一接地接點12b接觸連結，前述接地迴路的設計同樣具有可調整設定阻抗匹配的效果。

值得一提的是，上述銅箔未與接地接點電性連接，而接地針之針尾直接與接地接點連結的設計，亦適用於第一至第六較佳實施例之高頻探針卡。

圖14及圖15所示為本發明之第八較佳實施例，所揭示高頻探針卡42具有複數針層，且其高頻探針以包括有一上位高頻探針44及一下位高頻探針46，並搭配有複數條金屬線48為例。其中，上、下位高頻探針44,46分別設置於以銅箔50為例的導電件之上、下方，且各別之金屬膜套管44a,46a一端止於支撐物13外部，各別之訊號針44b,46b亦位在銅箔50的上、下方；銅箔50設置有數個開口50a，以供擺放在銅箔50兩側面的部分金屬線48通過對應的開口50a；一內部銲墊52不只是固定銅箔50上方的接地針54與金屬線48，部分內部銲墊52更滲透至開口50a而連結銅箔50下方的金屬線48，而所有金屬線48的另一端則伸出支撐物13，並為外部銲墊56所固定及電性連接至各金屬膜套管44a,46a。同樣地，本實施例的接地迴路設計亦可參考圖13所示之態樣。

圖16及圖17所示為本發明之第九較佳實施例，所揭示高頻探針卡58仍是具有複數針層，與上述第八較佳實施例不同的是，本實施例不具有金屬線構件，且高頻探針之金屬膜套管延伸進入支撐物13內部，為能達成上、下位高頻探針60,62的導電表層60a,62a能電性連接至接地電位，本實施例的銅箔64開口64a是對應著該下位高頻探針62，而內部銲墊66則是固定及電性連接該上、下位高頻探針60,62的導電表層60a,62a與該接地針68。同樣地，本實施例的接地迴路設計亦可參考圖13所示之態樣。值得一提的是，上述擺放方式有助於減縮高頻探針60與高頻探針62之間的距離，俾使得高頻探針卡得應用於更精密的電子產品檢測用。

以上各實施例用以電性連接金屬線與接地針，或接地針與導電表層的方式，並不以具備銅箔為限，換言之，導電件可以是金屬銲墊或銀膠，銅箔只是方便金屬線與接地針的擺放而已。

10．．．高頻探針卡

12．．．電路板

12a．．．訊號接點

12b．．．接地接點

13．．．支撐物

14．．．高頻探針

141．．．訊號針

142．．．金屬膜套管

142a．．．絕緣內層

142b．．．導電表層

143．．．金屬線

143a、143b．．．端

15．．．外部銲墊

16．．．導電件

16a．．．表面

17．．．內部銲墊

18．．．接地針

18a．．．尾端

18b．．．前端

20．．．金屬線

20a、20b．．．端

22．．．外部銲墊

24．．．內部銲墊

25．．．銅箔

25a．．．表面

25b．．．突出部

26．．．銅箔

26a．．．支撐面

27．．．銅箔

27a．．．表面

27b．．．突出部

27c．．．開口

28．．．外部銲墊

30．．．高頻探針卡

32．．．高頻探針

321．．．訊號針

322．．．金屬膜套管

322a．．．導電表層

34．．．銅箔

36．．．接地針

36a．．．尾端

37．．．導線

38．．．內部銲墊

40．．．接地針

40a．．．針尾

42．．．高頻探針卡

44．．．上位高頻探針

44a．．．金屬膜套管

44b．．．訊號針

46．．．下位高頻探針

46a．．．金屬膜套管

46b．．．訊號針

48．．．金屬線

50．．．銅箔

50a．．．開口

52．．．內部銲墊

54．．．接地針

56．．．外部銲墊

58．．．高頻探針卡

60．．．上位高頻探針

60a．．．導電表層

62．．．下位高頻探針

62a．．．導電表層

64．．．銅箔

64a．．．開口

66．．．內部銲墊

68．．．接地針

圖1為已知懸臂式探針卡的側視圖；

圖2為圖1之2-2方向剖視圖；

圖3為本發明第一較佳實施例之懸臂式高頻探針卡側視圖；

圖4為圖3結構之平面暨局部剖面示意圖；

圖5為圖4之5-5方向剖視圖；

圖6為圖4之6-6方向剖視圖；

圖7為本發明第二較佳實施例懸臂式高頻探針卡之平面暨局部剖面示意圖；

圖8為本發明第三較佳實施例懸臂式高頻探針卡之平面暨局部剖面示意圖；

圖9為本發明第四較佳實施例懸臂式高頻探針卡之平面暨局部剖面示意圖；

圖10為本發明第五較佳實施例懸臂式高頻探針卡之平面暨局部剖面示意圖；

圖11為本發明第六較佳實施例懸臂式高頻探針卡之平面暨局部剖面示意圖；

圖12為圖11之12-12方向剖視圖；

圖13為本發明第七較佳實施例懸臂式高頻探針卡之平面暨局部剖面示意圖；

圖14為本發明第八較佳實施例懸臂式高頻探針卡之平面暨局部剖面示意圖；

圖15為圖14之15-15方向剖視圖；

圖16為本發明第九較佳實施例懸臂式高頻探針卡之平面暨局部剖面示意圖；

圖17為圖16之17-17方向剖視圖。

10．．．高頻探針卡

12a．．．訊號接點

12b．．．接地接點

13．．．支撐物

141．．．訊號針

142．．．金屬膜套管

142a．．．絕緣內層

142b．．．導電表層

143．．．金屬線

143a、143b．．．端

15．．．外部銲墊

16a．．．表面

17．．．內部銲墊

18a．．．尾端

18b．．．前端

Claims (17)

1. 一種懸臂式高頻探針卡，包含：一電路板，其一表面設有複數個訊號接點、接地接點及一支撐物；至少一高頻探針，包括一訊號針、一金屬膜套管與至少一導體，其中，訊號針一端與訊號接點電性連接，另一端延伸穿出該支撐物；金屬膜套管套設於訊號針上，且位於電路板與支撐物之間，該金屬膜套管具有一絕緣內層包覆訊號針，以及一導電表層與接地接點電性連接；導體為該支撐物所固定，且鄰設該訊號針並與訊號針電性隔離，導體一端延伸穿出支撐物而與該導電表層電性連接；以及至少一接地針，為該支撐物所固定並與該導體電性連接，該接地針一端電性連接至接地接點，另一端延伸穿出該支撐物。
2. 如請求項1所述之懸臂式高頻探針卡，其中該至少一導體為金屬線。
3. 如請求項2所述之懸臂式高頻探針卡，包括有一導電件為該支撐物包覆，該導電件電性連接該接地針與該金屬線。
4. 如請求項3所述之懸臂式高頻探針卡，其中該接地針一端為該支撐物所包覆；該導電件為一銅箔，銅箔上擺放有該接地針與該金屬線，且銅箔與接地接點電性連接。
5. 如請求項4所述之懸臂式高頻探針卡，更包括有一內部銲墊，用以固定位於銅箔上的接地針與金屬線。
6. 如請求項3所述之懸臂式高頻探針卡，其中該接地針一端延伸穿出該支撐物並接觸電路板之接地接點。
7. 如請求項2所述之懸臂式高頻探針卡，包括有一外部銲墊用以電性連接該金屬膜套管之導電表層與該金屬線穿出支撐物之該端。
8. 如請求項7所述之懸臂式高頻探針卡，其中該高頻探針之至少一金屬線包括有複數條金屬線間隔排列。
9. 如請求項8所述之懸臂式高頻探針卡，包括一位於支撐物外部之導電件，該導電件具有一支撐面供該些穿出支撐物的金屬線一端擺放，該外部銲墊將該些金屬線固定於導電件上。
10. 如請求項2所述之懸臂式高頻探針卡，包括有至少一內部銲墊與一銅箔，銅箔具有複數個開口；該至少一高頻探針包括有一上位高頻探針與一下位高頻探針分別設置於銅箔的上、下方，且各高頻探針之金屬線通過銅箔的開口；該至少一接地針係設置於銅箔上、下方的其中一側；該內部銲墊用以固定並電性連接該高頻探針之金屬線與接地針。
11. 如請求項2所述之懸臂式高頻探針卡，其中該至少一導體為銅箔，該銅箔電性連接該金屬膜套管的導電表層與該接地針。
12. 一種懸臂式高頻探針卡，包含：一電路板，其一表面設有複數個訊號接點、接地接點及一支撐物；至少一高頻探針，包括一訊號針與一金屬膜套管，其中，訊號針一端與訊號接點電性連接，另一端延伸穿出該支撐物；金屬膜套管套設於訊號針上，且具有一絕緣內層包覆訊號針與一導電表層，該導電表層一端與接地接點電性連接，另一端為該支撐物包覆；以及至少一接地針，為該支撐物所固定並與該導電表層電性連接，該接地針一端電性連接至接地接點，另一端延伸穿出該支撐物。
13. 如請求項12所述之懸臂式高頻探針卡，包括有一導電件為該支撐物包覆，該導電件電性連接該接地針與該導電表層。
14. 如請求項13所述之懸臂式高頻探針卡，其中該接地針一端為該支撐物所包覆；該導電件為一銅箔，銅箔上擺放有該接地針與該高頻探針，且銅箔與接地接點電性連接。
15. 如請求項14所述之懸臂式高頻探針卡，更包括有一內部銲墊，用以固定位於銅箔上的接地針與高頻探針。
16. 如請求項13所述之懸臂式高頻探針卡，其中該接地針一端延伸穿出該支撐物並接觸電路板之接地接點。
17. 如請求項12所述之懸臂式高頻探針卡，包括有至少一內部銲墊與一銅箔，銅箔具有複數個開口；該至少一高頻探針包括有一上位高頻探針與一下位高頻探針分別設置於銅箔的上、下方，且各高頻探針之導電表層通過銅箔的開口；該至少一接地針係設置於銅箔上、下方的其中一側；該內部銲墊用以固定並電性連接該高頻探針之導電表層與接地針。