TWI461698B - Probe unit and its making method - Google Patents

Description

探針單元及其製作方法

本發明係與用於檢測電子產品電性之探針有關，更詳而言之是指一種探針單元及其製作方法。

已知高頻探針卡結構是在一電路板上佈設許多探針，前述探針包括有用於點觸待測電子物件表面，以作為測試訊號傳輸介面的訊號針，以及連接至接地電位的接地針。所述探針卡結構為確保檢測精準度，必須有效控制其與測試機及待測電子元件之間的阻抗匹配情形，而已知達成前述目的的方法與結構有多種，包括透過改變探針卡上的導電銲接點設置數量或利用更換具有不同阻抗的電子元件等，又如一種同軸探針，是以降低存在於同軸探針的寄生電容的方式來提升電性傳輸能力。

誠然上述各種方式雖能達成目的，卻也因為探針卡在應用於檢測更趨精緻細微化且排列縝密(fine pitch)的待測電子元件時，若所述為數眾多的訊號針與接地針的擺設方式仍維持在相同平面處(或謂相同高度)，則將發生各探針難以對準待測電子元件的情形，尤其是在外徑偏大的同軸探針結構中，其更顯難以應付技術快速發展的趨勢。

為此，若能在兼顧阻抗匹配的前提下，有效改變探針的擺設方式，相信可使得探針卡的應用範圍更為廣泛。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種探針單元及其製作方法，不僅具有良好阻抗匹配效果，更可應用於電子元件排列更為緊密的場合中以進行電性檢測用。

緣以達成上述目的，本發明所提供之探針單元包含一訊號針層與一接地電位層。其中訊號針層包括至少一訊號針；接地電位層設置在該訊號針層的上方或下方，且包括至少一金屬線與一接地針，其中該金屬線鄰設於該訊號針。

在一實施例中，該接地電位層包括有一導電件，該導電件電性連接該金屬線與該接地針。具體地說，本發明所提供之探針單元包含兩層以上的訊號針層，而該接地電位層位於該二訊號針層之間，且包括有兩條以上的金屬線，該導電件擺設於該接地電位層與其中一訊號針層之間。

依據上述構思，本發明之探針單元可包括有一第一至一第四訊號針層，以及至少二接地電位層，其中一接地電位層係位於第一及第二訊號針層之間，另一接地電位層係位於第三及第四訊號針層之間。

依據上述構思，本發明之探針單元更包含一支撐座，該訊號針、金屬線與該接地針係藉由黑膠固定於該支撐座上，而一絕緣套筒加設於兩相鄰金屬線與訊號針之外側，且該絕緣套筒對應位於訊號針之針尾至黑膠之間的區段。

另，本發明提供該探針單元製作方法如下，包括：a)於一治具上塗佈一具有絕緣特性的黑膠；b)擺放至少一根訊號針於黑膠上；c)塗佈具有絕緣特性的黑膠以覆蓋訊號針；d)擺放至少一金屬線與至少一接地針於步驟c)的黑膠表面，且令金屬線與接地針互為電性連接，以及金屬線鄰設於步驟b)的訊號針；e)塗佈具有絕緣特性的黑膠以覆蓋金屬線與接地針。

依據上述構思，本發明更包含一步驟f)擺放至少一根訊號針於步驟e)的黑膠表面，且令步驟f)的訊號針鄰設於步驟d)的另一金屬線，在步驟f)之後，塗佈具有絕緣特性的黑膠以覆蓋步驟f)的訊號針。以及一步驟g)將完成步驟a)至步驟f)的模組化探針結合於一電路板底面。

另，在步驟c)中可包括放置一導電件，該導電件電性連接該金屬線與該接地針。且，可在步驟g)之後，再於兩相鄰金屬線與訊號針之外側加設一絕緣套筒，該絕緣套筒對應位於訊號針之針尾至黑膠之間的區段。

又，步驟g)之電路板底面具有多數個訊號接點與接地接點，步驟b)之訊號針一端連接對應的訊號接點，步驟d)之金屬線一端連接對應的接地接點。

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1至圖3所示為本發明一較佳實施例之探針單元1，揭示在一電路板10底面佈設有多數訊號接點10a與多數接地接點10b，以及多數訊號針12一端與對應的訊號接點10a連接，接地針14再電性連接至接地接點10b。特別的是，為達成應用於更精緻細微化電子元件的檢測使用，本實施例的探針單元1之該些訊號針12與接地針14是以分層方式設計，亦即，該探針單元1區分有傳輸高頻訊號的訊號針層與接地電位層。

以下請配合圖4來說明用以製作該探針單元1的方法：

首先，於一治具(圖未示)上塗佈一具有絕緣特性的黑膠16，上述訊號針層是由複數根訊號針12擺放於該黑膠16上所構成，且該些訊號針12位處相同水平高度處，於此定義其為第一訊號針層；接著，塗佈具有絕緣特性的黑膠18以覆蓋該些訊號針12，並在黑膠18定型且於固化前仍具黏著性時再擺放一以銅箔20為例但不以此為限的導電件於黑膠18表面；之後，將本實施例結構中共同構成接地電位層的接地針14與金屬線22一同擺放於銅箔20上，以使彼此互為電性連接，而特別的是，為使訊號針12獲得良好的阻抗匹配效果，前述金屬線22是被擺放在鄰近訊號針12處。

於完成接地針14及金屬線22的排列作業後，復以流質黑膠24再塗佈於接地針14與金屬線22上。之後，再將複數根訊號針12擺放於已定型但在固化前之黏著狀態的黑膠24上，於此定義此程序中的所有訊號針12共同構成第二訊號針層，且此程序中的每一訊號針12亦以鄰近金屬線22為佳。

必須說明的是，不論訊號針12是屬於第一訊號針層或是第二訊號針層，本實施例中的每一金屬線22皆以維持對應一根訊號針12為佳，如此方能確保阻抗匹配效果。又，值得一提的是，在訊號針12是用於傳輸高頻訊號時，為確保傳輸訊號品質良好，所述金屬線22以電性隔離的方式平行訊號針12，且金屬線22一端連接至電路板10下表面之接地接點10b，另一端再延伸至銅箔20且與銅箔20接觸，如此，將可確保訊號針12在對應金屬線22的部分可獲得良好阻抗匹配效果，據此以使訊號針12能傳輸良好品質的高頻訊號。

之後，選擇塗佈黑膠26以覆蓋屬於第二訊號針層的訊號針12，待黑膠26完全固化後即獲得模組化的探針結構A。而在完成前述模組化製作過程中，需將絕緣支撐座11擺放於已定型但在固化前之黏著狀態的黑膠26上，待黑膠26完全固化後，即可使模組化的探針結構A結合於絕緣支撐座11上，之後復將絕緣支撐座11結合於電路板10底面，且令訊號針12一端連接訊號接點10a、金屬線22一端連接對應的接地接點10b，以及，於兩兩相鄰的金屬線22與訊號針12之外側加設一絕緣套筒30以維持訊號針12與金屬線22之間的間距，且絕緣套筒30對應位於訊號針12之針尾至黑膠之間的區段，如此即告完成圖1至圖3所示的探針單元1，另特別說明的是，前述區段中的金屬線22可預先包覆一絕緣膜(圖未示)以確保訊號針12與金屬線22彼此間不會有接觸的情形發生。

由於該探針單元1對用於傳輸高頻訊號的訊號針層，及將包含有作為阻抗匹配用的金屬線22之接地電位層，採分層製作，不僅能維持良好阻抗匹配效果，更因巧妙運用空間，使得各訊號針12之間的距離得在不彼此干涉的情況下，更緊密地靠近，進一步地可應用於電子元件排列更為緊密的場合中以進行電性檢測使用。

圖5為本發明另一較佳實施例之探針單元2，與上述實施例不同處在於：本實施例中的導電件(即銅箔28)是改在該接地電位層製作之後始擺放於接地針14與金屬線22上。該探針單元2之功效同上述，容不贅述。依照圖5的結構，對照圖1至圖3以及圖4的方法中，將銅箔20的導電件置於黑膠18表面的步驟將不會存在，因此接地針14及金屬線22是擺放於黑膠18表面上，在擺放接地針14及金屬線22完成後，才會放置導電件28於接地針14及金屬線22上。

另一提的是，所述訊號針層及接地電位層的層數不以上述為限，其等得視需求而予以適當地增減，以達符合實際使用需求為止，如圖6所示，即表示探針單元3共包括有第一至第四訊號針層31~34，且於第一及第二訊號針層、第三及第四訊號針層之間分別具有一個由金屬線及接地針構成的接地電位層35,36。以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構及製作方法之變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

1、2、3‧‧‧探針單元

10‧‧‧電路板

10a‧‧‧訊號接點

10b‧‧‧接地接點

11‧‧‧支撐座

12‧‧‧訊號針

14‧‧‧接地針

16‧‧‧黑膠

18‧‧‧黑膠

20‧‧‧銅箔

22‧‧‧金屬線

24‧‧‧黑膠

26‧‧‧黑膠

28‧‧‧銅箔

30‧‧‧絕緣套筒

31~34‧‧‧第一至第四訊號針層

35、36‧‧‧接地電位層

A‧‧‧模組化探針結構

圖1為一剖視圖，揭示本發明一較佳實施例之探針單元；圖2為一俯視圖，揭示上述較佳實施例之探針單元；圖3為圖2之3-3方向剖視圖；圖4為一流程圖，說明製作本實施例探針單元之方法；圖5為一剖視圖，揭示本發明另一較佳實施例之探針單元；圖6為一剖視圖，揭示探針單元包括複數層訊號針層及接地電位層。

12．．．訊號針

14．．．接地針

16．．．黑膠

18．．．黑膠

20．．．銅箔

22．．．金屬線

24．．．黑膠

26．．．黑膠

A．．．模組化探針結構

Claims (14)

1. 一種探針單元，包含：一絕緣的黑膠；一訊號針層，包括至少一訊號針，該訊號針一部分位於該黑膠中；一接地電位層，設置在該訊號針層的上方或下方，且包括至少一金屬線與一接地針，該金屬線一部分與該接地針一部分位於該黑膠中，且該金屬線與該接地針於該黑膠中互為電性連接，其中該金屬線鄰設於該訊號針。
2. 如請求項1所述之探針單元，其中該接地電位層包括有一導電件，該導電件電性連接該金屬線與該接地針。
3. 如請求項2所述之探針單元，係包括有兩層以上的訊號針層，而該接地電位層位於該二訊號針層之間，且包括有兩條以上的金屬線。
4. 如請求項3所述之探針單元，其中一該訊號針層的訊號針鄰設於該接地電位層的一該金屬線。
5. 如請求項3所述之探針單元，其中該導電件擺設於該接地電位層與其中一訊號針層之間。
6. 如請求項1所述之探針單元，更包含一支撐座，該訊號針、金屬線與該接地針係藉由該黑膠固定於該支撐座上，而一絕緣套筒加設於兩相鄰金屬線與訊號針之外側，且該絕緣套筒對應位於訊號針之針尾至該黑膠之間的區段。
7. 如請求項1所述之探針單元，係包括有一第一至一第四訊號針層，以及至少二接地電位層，其中一接地電位層係位於第一及第二訊號針層之間，另一接地電位層係位於第三及第四訊號針層之間。
8. 一種探針單元之製作方法，包含下列步驟：a)於一治具上塗佈一具有絕緣特性的黑膠；b)擺放至少一根訊號針於黑膠上；c)塗佈具有絕緣特性的黑膠以覆蓋訊號針；d)擺放至少一金屬線與至少一接地針於步驟c)的黑膠表面，且令金屬線與接地針互為電性連接，以及金屬線鄰設於步驟b)的訊號針；以及e)塗佈具有絕緣特性的黑膠以覆蓋金屬線與接地針。
9. 如請求項8所述探針單元之製作方法，更包含一步驟f)擺放至少一根訊號針於步驟e)的黑膠表面，且令步驟f)的訊號針鄰設於步驟d)的另一金屬線，在步驟f)之後，塗佈具有絕緣特性的黑膠以覆蓋步驟f)的訊號針。
10. 如請求項9所述探針單元之製作方法，更包含一步驟g)將完成步驟a)至步驟f)的模組化探針結合於一電路板底面。
11. 如請求項10所述探針單元之製作方法，其中步驟g)之電路板底面具有多數個訊號接點與接地接點，步驟b)之訊號針一端連接對應的訊號接點，步驟d)之金屬線一端連接對應的接地接點。
12. 如請求項10所述探針單元之製作方法，更在步驟g)之後，於兩相鄰金屬線與訊號針之外側加設一絕緣套筒，且該絕緣套筒對應位於訊號針之針尾至黑膠之間的區段。
13. 如請求項8所述探針單元之製作方法，其中在步驟c)中更包括放置一導電件，該導電件電性連接該金屬線與該接地針。
14. 如請求項8所述探針單元之製作方法，其中在步驟d)中更包括放置一導電件，該導電件電性連接該金屬線與該接地針。