TWI407105B - 應用於探針卡的轉接板 - Google Patents

Description

應用於探針卡的轉接板

本發明關於探針卡，尤指一種應用於探針卡的轉接板。

早期的探針卡結構包含了一電路板以及一探針模組，由電路板負責與一測試機電連接，而探針模組則負責與待測半導體(或稱為待測物)接觸，以在進行待測物測試時，藉由探針卡將測試機傳遞測試信號到待測物，或自待測物回傳結果訊號至測試機。較早以前是將探針模組直接焊接在電路板上，然而若探針模組出現損壞，則要將探針模組拆下維修變成極為困難的工作。爾後，為了方便將電路板與探針模組分離，通常兩者之間採用可分離式結構。為了方便拆裝維修、且盡可能的使探針卡電路板的型式簡化、規格化，因此探針卡領域中出現了一種介於探針卡電路板與探針模組的轉接板(interposer，又稱為轉插板、內插器、插入件)。

請參見圖1a，為習用的探針卡的剖視圖。探針卡10包含一探針卡電路板11、一轉接板12、以及一探針模組13。其中，電路板11下表面上設置多個端子墊(pad)110。轉接板12具有一轉接基板120，其上下表面上均設置多個彈性結構121、122，每一彈性結構121可分別對應探針卡電路板11的端子墊110並相抵接。而探針模組13具有一基板131，基板131的上表面設置多個端子墊132，基板131的下表面設置多個探針133，每一端子墊132可分別對應轉接基板120的彈性結構122並相抵接。在進行待測物的測試時，藉由端子墊110、彈性結構121、122、端子墊132、探針133的電路路徑，傳送測試信號或由待測物回傳的結果訊號。然而，各彈性結構121(或122)之間，於傳遞測試信號及結果訊號時有互相干擾的現象，致使信號失真或耗損。

請參閱圖1b，為另一種習用的探針卡的剖視圖。探針卡20包含一探針卡電路板21及一轉接板22。其中，探針卡電路板21下表面上設置多個端子墊210。轉接板22具有一轉接基板220，而轉接基板220上下表面係使用彈簧針(pogo pin)221作為轉接基板220與，探針卡電路板21或探針模組(圖中未揭示)之間的電連接接點。

轉接基板220透過彈簧針221與電路板21的端子墊210接觸，使端子墊210、彈簧針221、轉接基板220的信號線2200與探針模組形成測試信號或結果訊號的傳遞路徑。但彈簧針221的結構複雜，通常包含一個筒型外殼2210、其內設有一彈簧2211及一導體針2212，導體針2212的針尖2213凸出於筒型外殼2210的開口端2214，藉由導體針2212與端子墊210抵接，可以形成完整的測試信號的傳遞路徑。然而彈簧針的結構複雜，且彈簧針的結構本身受到一定限制，無法應用在高頻信號的測試中，若使用在高頻信號的測試，必須進一步設計成例如同軸的結構，使彈簧針的結構更加複雜而不易製造，也造成製造成本的增加。

當然，以圖1a為例，改善各彈性結構121(或122)之間傳遞信號的互相干擾是目前急需進行的。美國專利第20090224785號之「Providing an electrically conductive wall structure adjacent a contact structure of an electronic device」揭露一種探針卡的轉接板，其目的即在於改善圖1a中各彈性結構121(或122)之間傳遞信號的互相干擾。請參閱圖2，為美國專利第20090224785號揭露之探針卡的轉接板立體示意圖。轉接板30包括一轉接基板31及多個彈性結構32。在轉接基板31表面的多個彈性結構32之間設置了一屏蔽導體33，以屏蔽傳遞信號的電磁干擾，尤其在用於高頻信號進行待測物的測試時，屏蔽導體33的設置，可以有效的避免傳遞信號的失真或耗損。然而彈性結構32與屏蔽導體33的間隙無法控制的很精準，可靠度較差，可能造成兩者短路，無法反應真實的測試結果。

爰是之故，申請人有鑑於習知技術之缺失，發明出本案「應用於探針卡的轉接板」，用以改善上述習用手段之缺失。

本發明之目的在於使探針卡電路板、探針模組、以及轉接板本身的維修、替換得以便利化，並且降低維修成本與製造成本。

本發明的另一目的在於使探針卡所使用的轉接板在進行高頻信號傳輸時可以降低干擾，並且還可以避免屏蔽導體與彈性結構的短路。此外還提高了在轉接板上設置屏蔽導體的良率。

為了達到上述之目的，本發明提供一種應用於探針卡的轉接板，該轉接板包括一轉接基板，具有一第一表面與一第二表面；多個彈性結構，設置於該轉接基板的第一表面；多個迴焊結構，設置於該轉接基板的第二表面，每一迴焊結構對應且電連接該多個彈性結構中的一個；以及一溝槽蓋板，設置覆蓋於該轉接基板的第一表面上，該溝槽蓋板具有多個溝槽，供該彈性結構穿設該溝槽蓋板的上下表面，該溝槽蓋板包括一屏蔽導體及一絕緣結構，該屏蔽導體為該絕緣結構包覆。

如上所述的轉接板，其中該屏蔽導體是設置在該溝槽的周圍並垂直於該轉接基板。

如上所述的轉接板，其中該屏蔽導體為多個片狀結構組成。

如上所述的轉接板，其中該屏蔽導體具有至少一穿孔。

如上所述的轉接板，其中該屏蔽導體電連接至一接地電位。

如上所述的轉接板，其中該溝槽蓋板更包括一第一接地端子，設於該溝槽蓋板的上端並與該屏蔽導體電連接；以及一第二接地端子，設於該溝槽蓋板的下端並與該屏蔽導體電連接，該第一接地端子及該第二接地端子電連接該接地電位。

如上所述的轉接板，其中該探針卡包括一探針卡電路板與一探針模組，該探針卡電路板及該探針模組具有多個端子墊，每一該探針卡電路板上的端子墊分別接觸一個該彈性結構，該些探針模組的端子墊藉由焊接該些迴焊結構，以電連接該彈性結構。

如上所述的轉接板，其中探針卡包括一探針卡電路板與一探針模組，該探針卡電路板及該探針模組具有多個端子墊，該些探針卡電路板上的端子墊藉由焊接該些迴焊結構，以分別電連接該些彈性結構，每一該探針模組的端子墊分別接觸一個該彈性結構。

為了達到上述之目的，本發明再提供一種應用於探針卡的轉接板，該轉接板包括一轉接基板，具有一表面；多個彈性結構，是電良導體並設置於該轉接基板的該表面；以及一屏蔽導體，設置覆蓋於該轉接基板的該表面上，該屏蔽導體具有多個溝槽，供該彈性結構放置並穿過該屏蔽導體的上下表面。

如前所述的轉接基板，其中該屏蔽導體為多個片狀結構組成。

如前所述的轉接基板，其中該屏蔽導體具有至少一穿孔。

如前所述的轉接基板，該屏蔽導體係以一絕緣結構包覆。

以下針對本發明之應用於探針卡的轉接板以及探針卡的製造方法的較佳實施例進行描述，請參考附圖，但實際之配置及所採行的方法並不必須完全符合所描述的內容，熟習本技藝者當能在不脫離本案之實際精神及範圍的情況下，做出種種變化及修改。

請參閱圖3a及圖3b，其中圖3a為本發明轉接板的實施例示意圖，而圖3b則為圖3a的剖視圖。由於探針卡的操作頻率上升，因此使得轉接板也必須承受高頻的信號傳輸，但也難免有信號的干擾。本發明的轉接板40包含一轉接基板41、多個彈性結構42及一溝槽蓋板43。轉接基板41的表面410上設有多個彈性結構42，以使彈性結構42一端電連接電路板或探針模組(圖中未揭示)的端子墊，彈性結構42另一端則電連接轉接基板41的內部電路(圖中未揭示)。溝槽蓋板43覆蓋於轉接基板41的表面410上，兩者屬於分離式結構，圖3a揭示了兩者分離的實施例示意圖，而圖3b則揭示了兩者組合的剖視圖。在溝槽蓋板43上具有多個溝槽430，以供彈性結構42貫穿溝槽蓋板43的上下表面，溝槽蓋板43包括一屏蔽導體431及一絕緣結構432，屏蔽導體431為絕緣結構432包覆。溝槽蓋板43係以多個隔間牆433分隔形成多個溝槽430，隔間牆433即是由屏蔽導體431及絕緣結構432所形成，屏蔽導體431設置在溝槽430的周圍並垂直於轉接基板41。溝槽蓋板43設置於轉接基板41的表面410時，彈性結構42穿過溝槽430，使兩彈性結構42之間以隔間牆433分隔。屏蔽導體431係以導體材料構成，且為多個片狀結構，而各片狀結構再以焊接或其他方式組合，形成如圖3a所示的溝槽蓋板43的外觀形狀，當然屏蔽導體431也可以一體成型製作形成如溝槽蓋板43的外觀形狀，使各隔間牆433內的屏蔽導體431可以電連接在一起。屏蔽導體431表面形成絕緣結構432以免彈性結構42接觸屏蔽導體431而短路。此外，屏蔽導體431會與一接地電位電連接(圖中未揭示)，例如探針卡電路板上的接地端子墊，以維持彈性結構42在傳遞高頻信號的特性阻抗。

圖4為本發明轉接板的第二實施例示意圖。圖5則為圖4的立體剖視圖。在圖4的探針卡的轉接板中，轉接基板、多個彈性結構及溝槽蓋板等結構與圖3a及圖3b相同，因此沿用圖3a及圖3b的圖號。轉接基板41上設置溝槽蓋板43，兩者屬於分離式結構，圖3a為兩者分離的實施例示意圖，圖4為兩者組合的剖視圖，圖5為兩者組合的立體剖視圖。圖4及圖5的結構與圖3a及圖3b的差異，在於隔間牆433中屏蔽導體431的部分形成至少一穿孔431a，以控制屏蔽導體431的面積，達到阻抗匹配的效果。

此外，由於彈性結構42是呈陣列方式排列且傾斜設置於轉接基板41的表面410上，當彈性結構42受力時，會依其傾斜的方向折彎變形。而如圖5所示，多個彈性結構42係以分別以第一列42A、第二列42B、第三列42C來排列，且各列42A、42B、42C互相平行，而隔間牆433係與各列42A、42B、42C的彈性結構42平行，並設置在不同列的兩彈性結構42之間，例如在第一列42A及第二列42B的彈性結構42之間設置隔間牆433，即可防止兩列42A、42B的彈性結構42互相干擾。

如圖4及圖5所示，將屏蔽導體431設計成有多個穿孔431a，通常可將屏蔽導體431視為網狀，可使屏蔽導體431與彈性結構42之間的電容值C變小，原因在於如公式1所示：C=ε(A/H)，其中A為屏蔽導體431的面積，H為屏蔽導體431與彈性結構42之間距離，當屏蔽導體431的面積A變小，屏蔽導體431與彈性結構42之間距離H固定，則電容值C也會變小。在此，穿孔431a的數量並沒有特別限制，根據公式1，控制穿孔431a的數量而改變屏蔽導體431的面積A，即可設計出所需要的電容值C。

更進一步而言，屏蔽結構431與彈性結構42之間的特性阻抗Z，可藉由改變屏蔽導體431與彈性結構42之間的電容值C，調整特性阻抗Z，原因在於如公式2所示：Z=√(L/C)，其中L為每一彈性結構42的線路電感，由於線路電感L已然固定，而轉接基板41通常亦是規格化的產品，因此實際上僅剩電容值C可以作為調整特性阻抗Z的變因。基於公式1，電容值C與屏蔽導體431的面積A成正比關係，故而利用穿孔431a數量改變屏蔽導體431的面積A，可以改變電容值C，進一步基於公式2，控制屏蔽結構431與彈性結構42之間的阻抗Z，達到阻抗匹配的效果，因此可以使探針卡在高頻的測試環境下使用。

在溝槽蓋板43中，屏蔽導體431設置完成之後，係以半導體製程或其他方式，形成絕緣結構432包覆屏蔽導體431，例如在屏蔽導體431上以塗佈(coating)方式形成絕緣結構432，或在屏蔽導體431以射出成型絕緣材料方式形成絕緣結構432。以上述製程製作的溝槽蓋板43可以非常精確的控制各個溝槽430尺寸，即屏蔽導體431與彈性結構42之間的距離非常容易控制，而且轉接基板41與溝槽蓋板43兩者屬於分離式結構，因此，不需要將屏蔽導體431黏著在轉接基板41上，避免了圖2中彈性結構32與屏蔽導體33的間隙無法控制精準的問題產生，也降低製程的困難度。

圖6為本發明轉接板與電路板的組裝示意圖。其中轉接板的架構以圖3a及圖3b為例作說明，但亦可以圖4為例，並沒有特別的限制。請繼續參閱圖6，轉接板40的架構中與前文敘述圖3a及圖3b或者圖4相同，在此不再贅述。而轉接板40上方係設置探針卡的電路板50，電路板50下表面設置多個端子墊501以分別抵接彈性結構42。在進行待測物的測試時，電路板50與測試機電連接，而探針卡的探針(圖中未揭示)點觸待測物的端子墊，以使電路板50、彈性結構42到探針形成測試路徑，其中，電路板50的端子墊501藉由電路板50的內部電路與測試機提供的測試信號、電源信號及接地電位電連接。溝槽蓋板43設置在電路板50與轉接基板41之間。

為了維持彈性結構42在傳遞高頻信號的特性阻抗，並避免其他的信號干擾，屏蔽導體431的兩端需與接地電位電連接，如圖6所示，溝槽蓋板43的上下表面分別設置接地端子434、435與各屏蔽導體431(請同時配合圖3a至圖5)電連接，使得溝槽蓋板43中所有屏蔽導體431均電連接至接地電位，以維持彈性結構42在傳遞高頻信號的特性阻抗。接地端子434係接觸電路板50下表面的接地端子墊502，而接地端子墊502藉由電路板50的內部電路503與測試機提供的接地電位電連接。接地端子435接觸轉接基板41之表面410上的接地端子墊411，再藉由轉接基板41的表面410或內部製作接地線路(圖中未揭示)與彈性結構42電連接，此處與接地端子435電連接的彈性結構42係接觸電路板50下表面的端子墊501，再藉由電路板50的內部電路與測試機提供的接地電位電連接。

請參閱圖7，為本發明的探針卡的結構圖。為了方便說明，省略了溝槽蓋板的部分，而轉接板、電路板及彈性結構等部分與圖6相同，故沿用圖6的圖號，且轉接板及電路板之間的結構已於前文敘述，不再贅述。探針卡包括一電路板50，下方依照順序為一轉接板40及一探針模組60。轉接板40包含一轉接基板41、多個彈性結構42及多個迴焊結構44。轉接基板41的表面412設置多個迴焊結構44，藉由轉接基板41的內部電路使每一迴焊結構44分別電連接一個彈性結構42。探針模組60包含一基板61及多個探針62，在基板61的上表面設置多個端子墊610，這些端子墊610分別對應迴焊結構44，藉由迴焊作業將端子墊610與迴焊結構44焊接，基板61的下表面設置多個探針62，藉由基板61設置的內部電路使每一探針62分別電連接一個端子墊610。而前文所述的溝槽蓋板則是設置在電路板50及轉接基板41之間。

請參閱圖8，為本發明圖7實施例的製造流程圖。首先，提供轉接基板41。接著，提供探針模組60，藉由迴焊作業將探針模組60的端子墊610與迴焊結構44焊接，以藉由基板61的內部電路、迴焊結構44，使探針62與彈性結構42電連接。最後，提供電路板50，以組裝形成探針卡，其中每一彈性結構42分別對應接觸一個端子墊501。請注意，就本發明而言，在將彈性結構42與電路板50的端子墊501兩者電連接之前，需先將一溝槽蓋板設置於的轉接基板41的表面410及電路板50之間，以維持彈性結構42在傳遞高頻信號的特性阻抗，此部份請參閱圖3a至圖6的相關說明。

請參閱圖9，為本發明的另一探針卡的結構圖。大致上圖9與圖7的實施例相同，惟圖7的實施例中，將轉接基板41的表面410及表面412的設置位置互換。為了方便說明，省略了溝槽蓋板的部分，但轉接板、電路板及多個彈性結構等部分與圖7相同，故沿用圖7的圖號。探針卡包括一電路板50，下方依照順序為一轉接板40及一探針模組60。電路板50下表面設置多個端子墊501。轉接板40包含一轉接基板41、多個彈性結構42及多個迴焊結構44，轉接基板41的表面412係設置多個迴焊結構44，這 些迴焊結構44分別對應一電路板50的端子墊501，以藉由迴焊作業將端子墊510與迴焊結構46焊接，轉接基板41的表面410設置多個彈性結構42。探針模組60包含一基板61及多個探針62，基板61上表面設置多個端子墊610，這些端子墊610分別對應彈性結構42，以在探針卡組裝時互相接觸，基板61的下表面設置多個探針62，藉由基板61設置的內部電路使每一探針62分別電連接一個端子墊610。而前文所述的溝槽蓋板則是設置在轉接基板41及基板61之間，此部份請參閱圖3a至圖5的相關說明。

請參閱圖10，為本發明圖9實施例的製造流程圖。首先，提供轉接基板41。接著，提供電路板50，電路板50上的端子墊501藉由焊接該些迴焊結構44，以使該些端子墊501分別電連接該些彈性結構42。最後，提供探針模組60，以組裝形成探針卡，其中彈性結構42分別對應接觸一探針模組60的端子墊610，以藉由基板61的內部電路、彈性結構42，使探針62與迴焊結構44電連接。請注意，就本發明而言，在將彈性結構42與探針模組60的端子墊601兩者電連接之前，需先將一溝槽蓋板設置於的轉接基板41的表面410及探針模組60之間，以維持彈性結構42在傳遞高頻信號的特性阻抗，此部份請參閱圖3a至圖5的相關說明。

請參閱圖11a至圖11c，為本發明探針卡的其他實施例示意圖。探針卡由上而下的結構依次為探針模組60、轉接板結構70、探針模組80。

以圖11a而言，轉接板結構70具有多個轉接基板71，每一轉接基板71的表面710設有多個彈性結構72，而每一轉接基板71的表面711設有多個迴焊結構73。探針模組80具有多個基板81，各基板81設有多個探針82。此一實施例可以便利於當個別的轉接基板71或探針模組80的基板81需要更換、保養、維修的情形。當然，而前文所述的溝槽蓋板則是設置在轉接基板71及基板81之間。

以圖11b而言，轉接板結構70具有多個轉接基板71，每一轉接基板71的表面710設有多個彈性結構72，而每一轉接基板71的表面711則設有多個迴焊結構73。探針模組80具有單一個基板81，並在基板81設有多個探針82。此一實施例可以便利於當個別的轉接基板71需要更換、保養、維修的情形。

以圖11c而言，轉接板結構70具有單一個轉接基板71，其表面710設有多個彈性結構72，而轉接基板71的表面711則設有多個迴焊結構73。探針模組80具有多個基板81，各基板81設有多個探針82。此一實施例可以便利於當個別的探針模組80的基板81需要更換、保養、維修的情形。

此外，圖11a至圖11c亦可結合圖7的實施例使用，即在圖11a至圖11c中，各轉接基板71以表面710朝上而表面711朝下的方式設置。藉由轉接基板相對應的兩面上，一面設置彈性結構而另一面設置迴焊結構，以便於更換轉接基板、探針模組、或是探針卡電路板。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例，雖遭熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

10．．．探針卡

11．．．探針卡電路板

110．．．端子墊

12．．．轉接板

120．．．轉接基板

121、122．．．彈性結構

13．．．探針模組

131．．．基板

132．．．端子墊

133．．．探針

20．．．探針卡

21．．．探針卡電路板

210．．．端子墊

22．．．轉接板

220．．．轉接基板

2200．．．信號線

221．．．彈簧針

2210．．．筒型外殼

2211．．．彈簧

2212．．．導體針

2213．．．針尖

2214．．．開口端

30．．．轉接板

31．．．轉接基板

32．．．彈性結構

33．．．屏蔽導體

40．．．轉接板

41．．．轉接基板

410．．．表面

411．．．接地端子墊

412．．．表面

42．．．彈性結構

42A．．．第一列

42B．．．第二列

42C．．．第三列

43．．．溝槽蓋板

430．．．溝槽

431．．．屏蔽導體

431a．．．穿孔

432．．．絕緣結構

433．．．隔間牆

434．．．接地端子

435．．．接地端子

50．．．電路板

501．．．端子墊

502．．．接地端子墊

503．．．內部電路

60．．．探針模組

61．．．基板

610．．．端子墊

62．．．探針

70．．．轉接板結構

71．．．轉接基板

710．．．表面

711．．．表面

72．．．彈性結構

73．．．迴焊結構

80．．．探針模組

81．．．基板

82．．．探針

圖1a，為習用的探針卡的剖視圖；

圖1b，為另一種習用的探針卡的剖視圖

圖2，為美國專利第20090224785號揭露之探針卡的轉接基板立體示意圖；

圖3a，為本發明轉接板的實施例示意圖；

圖3b，為圖3a的剖視圖；

圖4，為本發明轉接板的第二實施例示意圖；

圖5，為圖4的立體剖視圖；

圖6，為本發明轉接板與電路板的組裝示意圖；

圖7，為本發明的探針卡的結構圖；

圖8，為本發明圖7實施例的製造流程圖；

圖9，為本發明的探針卡另一實施例的結構圖；

圖10，為本發明圖9實施例的製造流程圖；以及

圖11a至圖11c，為本發明轉接基板與探針模組之間的搭配實施例示意圖。

40．．．轉接板

41．．．轉接基板

410．．．表面

42．．．彈性結構

43．．．溝槽蓋板

430．．．溝槽

433．．．隔間牆

Claims (12)

1. 一種應用於探針卡的轉接板，該轉接板包括：一轉接基板，具有一第一表面與一第二表面；多個彈性結構，設置於該轉接基板的第一表面；多個迴焊結構，設置於該轉接基板的第二表面，每一迴焊結構對應且電連接一個該彈性結構；以及一溝槽蓋板，設置覆蓋於該轉接基板的第一表面上，該溝槽蓋板具有多個溝槽，供該彈性結構貫穿該溝槽蓋板的上下表面，該溝槽蓋板包括一屏蔽導體及一絕緣結構，該屏蔽導體佈設於該些溝槽周圍，且以該絕緣結構包覆。
2. 如申請專利範圍第1項所述的轉接板，其中該屏蔽導體佈設於該溝槽的周圍並垂直於該轉接基板。
3. 如申請專利範圍第1項所述的轉接板，其中該屏蔽導體為多個片狀結構組成。
4. 如申請專利範圍第1項所述的轉接板，其中該屏蔽導體具有至少一穿孔。
5. 如申請專利範圍第1項所述的轉接板，其中該屏蔽導體電連接至一接地電位。
6. 如申請專利範圍第5項所述的轉接板，其中該溝槽蓋板更包括：一第一接地端子，設於該溝槽蓋板的上端並與該屏蔽導體電連接；以及一第二接地端子，設於該溝槽蓋板的下端並與該屏蔽導體電連接；其中，該第一接地端子及第二接地端子電連接該接地電位。
7. 如申請專利範圍第1項所述的轉接板，其中該探針卡包括一探針卡電路板與一探針模組，該探針卡電路板及該探針模組具有多個端子墊，每一該探針卡電路板上的端子墊分別接觸一個該彈性結構，該些探針模組的端子墊藉由焊接該些迴焊結構，以電連接該彈性結構。
8. 如申請專利範圍第1項所述的轉接板，其中該探針卡包括一探針卡電路板與一探針模組，該探針卡電路板及該探針模組具有多個端子墊，該些探針卡電路板上的端子墊藉由焊接該些迴焊結構，以分別電連接該些彈性結構，每一該探針模組的端子墊分別接觸一個該彈性結構。
9. 一種應用於探針卡的轉接板，該轉接板包括：一轉接基板，具有一表面；多個彈性結構，設置於該轉接基板的該表面；以及一屏蔽導體，設置覆蓋於該轉接基板的該表面上，該屏蔽導體具有多個溝槽，供該彈性結構放置並穿過該屏蔽導體的上下表面。
10. 如申請專利範圍第9項所述的轉接基板，其中該屏蔽導體為多個片狀結構組成。
11. 如申請專利範圍第9項所述的轉接基板，其中該屏蔽導體具有至少一穿孔。
12. 如申請專利範圍第9項所述的轉接基板，該屏蔽導體係以一絕緣結構包覆。