TWI521212B - A method and a method of assembling a vertical probe device, and a vertical probe device - Google Patents

Description

垂直式探針裝置之組裝方法與維修方法以及垂直式探針裝置

本發明係與垂直式探針裝置有關，特別是關於一種垂直式探針裝置之組裝方法與維修方法，以及實施該等方法之垂直式探針裝置。

請參閱我國專利編號為I299085之專利案，習用之垂直式探針裝置包含有一由上、下導板或上、中、下導板構成之探針座、一設於上、下導板之間的定位片，以及多數探針，各該探針具有一穿設於上導板及定位片之頭部、一穿設於下導板之尾部，以及一位於上、下導板之間的容置空間之彎曲身部，該等探針之尾部接觸高度不同的待測元件時可上下移動而達到微調針尖高度之效果，該定位片係用以在尚未安裝該上導板時將該等探針之頭部定位，以避免探針歪斜而使上導板難以安裝。

習用之一種定位片安裝態樣，係使定位片懸空地設置於該容置空間，然而，當要更換探針而將上導板拆卸時，容易將定位片連同翻起，並可能同時連帶地將探針拔起，如此增加了重新安裝被拔起之探針的時間成本，並可能因此造成探針損壞。

習用之另一種定位片安裝態樣，係將定位片固定於下導板頂面，如此雖可避免如前述之定位片被翻起的問題，但也因定位片無法在探針受力時稍微位移，造成探針承受較大應力而較易損壞。

前述之專利所提供的垂直式探針裝置，係將定位片放置在下導板上，並於上、下導板之間提供一小段距離，使得定位片能稍微位移，此外，該定位片可在必要時利用螺絲而固定於下導板，因此可避免在拆卸上導板時將定位片翻起。然而，該探針裝置之上導板頂面所連接的電路板或空間轉換器可能需要安裝電子元件，在此狀況下，該探針裝置頂部需具有可供容納該電子元件的空間，但設置電子元件的區域常與定位片固定於下導板的區塊相互干涉，因此，前述之專利所提供的垂直式探針裝置難以 應用於頂部需容納電子元件的狀況。

另，請參閱我國專利公開號為201120452之專利案，該專利係於探針裝置內安裝一維修裝置，以利用該維修裝置固定定位片而避免定位片被翻起，然而，該維修裝置雖然可達成固定定位片之功能，惟構件稍多，以致構造稍微複雜且安裝較為費時。

有鑑於上述缺失，本發明之主要目的在於提供一種垂直式探針裝置之組裝方法與維修方法，以及實施該等方法之垂直式探針裝置，可將前述習知垂直式探針裝置之缺失有效地予以改善。

為達成上述目的，本發明所提供之垂直式探針裝置之組裝方法包含有下列步驟：a.提供一下導板及一治具，該下導板具有複數探針孔及複數治具孔，該治具具有一安裝面，以及複數凸出於該安裝面之支撐柱，各該支撐柱具有一頂面；b.將該下導板設於該治具之安裝面，並使得該治具之支撐柱分別穿設於該下導板之治具孔；c.將一定位片設於該等支撐柱之頂面；d.利用一固定手段將該定位片固定於該治具；e.將複數探針穿過該定位片並分別穿設於該下導板之探針孔；f.將一具有複數探針孔之上導板固定於該下導板，使得該定位片係不接觸該上導板地設於該上導板及該下導板之間，並使得該等探針分別穿設於該上導板之探針孔；g.移除該固定手段；以及h.將該治具拆離該下導板，使得該下導板、該定位片、該等探針及該上導板組成一垂直式探針裝置。

為達成上述目的，本發明更提供利用前述之組裝方法組裝而成的垂直式探針裝置之維修方法，包含有下列步驟：a.將該治具之支撐柱分別穿設於該下導板之治具孔，使得該下導板設於該治具之安裝面，並使得該定位片設於該等支撐柱之頂面； b.利用該固定手段將該定位片固定於該治具；以及c.將該上導板拆離該下導板。

在前述之組裝方法中，由於該定位片在步驟d後係固定於該治具，且到步驟g才解除該定位片與該治具之固接關係，因此安裝探針之步驟(亦即組裝方法之步驟e)及安裝上導板之步驟(亦即組裝方法之步驟f)會因為該定位片固定於該治具而較容易進行。當該垂直式探針裝置組裝完成後，由於該定位片僅與探針有連結關係，而無固定於其他元件，且該定位片又不與該上導板接觸，因此該定位片可在上、下導板之間稍微位移，可避免探針在接觸受測物時因受到過大應力而容易損壞。當該垂直式探針裝置需進行維修(例如更換探針)時，可藉由前述之維修方法將該上導板拆卸下來，以進行後續之維修動作，由於該定位片在該上導板被拆卸時(亦即維修方法之步驟c)已被固定於該治具，因此可避免拆卸上導板之動作連帶地將該定位片掀起。該垂直式探針裝置、該治具及該固定手段結構簡單，該組裝方法及該維修方法亦容易進行，且該上、下導板可讓出探針周圍可能需用以容納電子元件的空間。

本發明更提供一種垂直式探針裝置，包含有一具有複數探針孔及複數治具孔之下導板、複數具有依續連接之一頭部、一身部及一尾部之探針、一具有複數探針孔之上導板，以及一具有複數探針孔之定位片，該等探針之尾部係分別穿設於該下導板之探針孔，該上導板係固定於該下導板，該等探針之頭部係分別穿設於該上導板之探針孔，該定位片係不與該上導板接觸地設於該上導板及該下導板之間，該等探針之頭部係分別穿設於該定位片之探針孔；其中，該下導板之治具孔係用以供一治具之複數支撐柱穿設。藉此，該垂直式探針裝置能實施前述之組裝方法及維修方法，以達成前述之功效。

有關本發明所提供之垂直式探針裝置之組裝方法與維修方法以及垂直式探針裝置的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

10‧‧‧垂直式探針裝置

20‧‧‧下導板

22‧‧‧上構件

222‧‧‧凹槽

224‧‧‧下表面

226‧‧‧上表面

228‧‧‧通孔

24‧‧‧下構件

242‧‧‧凹槽

244‧‧‧探針孔

246‧‧‧治具孔

30‧‧‧定位片

32‧‧‧探針孔

34‧‧‧固定孔

36‧‧‧穿孔

40‧‧‧探針

42‧‧‧頭部

44‧‧‧身部

46‧‧‧尾部

50‧‧‧上導板

52‧‧‧凹槽

54‧‧‧探針孔

56‧‧‧輔助孔

58‧‧‧容置孔

62、64‧‧‧螺絲

70‧‧‧治具

72‧‧‧板體

722‧‧‧安裝面

724‧‧‧凹槽

74‧‧‧支撐柱

742‧‧‧頂面

744‧‧‧固定孔(螺孔)

80‧‧‧固定件(螺絲)

第1圖為本發明一較佳實施例所提供之垂直式探針裝置的立體組合圖；第2圖為本發明該較佳實施例所提供之垂直式探針裝置的立體分解圖；第3圖為第1圖沿剖線3-3之剖視圖；第4圖至第10圖為本發明該較佳實施例所提供之垂直式探針裝置之組裝方法的立體示意圖；第11圖為第10圖之剖視圖；第12圖至第14圖為本發明該較佳實施例所提供之垂直式探針裝置之維修方法的剖視示意圖；以及第15圖係類同於第2圖，惟該垂直式探針裝置之一上導板及一定位片分別更具有相對應之一容置孔及一穿孔。

請先參閱第1圖至第3圖，第1圖為本發明一較佳實施例所提供之垂直式探針裝置10的立體組合圖，第2圖為該垂直式探針裝置10的立體分解圖，第3圖為第1圖沿剖線3-3之剖視圖。如第1圖至第3圖所示，該垂直式探針裝置10包含有一下導板20、一定位片30、複數探針40(本實施例包含有九探針40，但不以此為限)，以及一上導板50。

在本實施例中，該下導板20包含有一上構件22及一下構件24。該上構件22具有一位於其底部之凹槽222、一位於該凹槽222內之下表面224、一與該下表面224朝向相反方向之上表面226，以及一貫穿上、下面226、224之通孔228。該下構件24具有一位於其頂部之凹槽242、複數位於該凹槽242內且貫穿該下構件24之探針孔244(數量與探針40相同)，以及複數位於該凹槽242周圍且貫穿該下構件24之治具孔246(本實施例之下導板20具有八治具孔246，但不以此為限)。該下構件24係設於該上構件22底部之凹槽222內，並藉由四螺絲62而固定於該上構件22之下表面224，該等探針孔244及治具孔246係與該上構件22之通孔228連通。該下導板20不限制為由上、下構件22、24構成之二件式設計，亦可為一件 式設計，意即，上、下構件22、24可一體成型。

該定位片30為一具可撓性之絕緣薄片，具有複數探針孔32(數量與探針40相同)，以及位於該等探針孔32周圍之複數固定孔34(數量與治具孔246相同)。

各該探針40為一種習用之垂直式探針，具有依序連接之一頭部42、一身部44及一尾部46，該頭部42及該尾部46係呈直圓桿狀且相互平行，該身部44係呈彎曲狀而使得位於其二端之該頭部42及該尾部46非位於同一軸線。

該上導板50具有一位於其底部之凹槽52、複數位於該凹槽52內且貫穿該上導板50之探針孔54(數量與探針40相同)，以及複數位於該凹槽52內、貫穿該上導板50且位於該等探針孔54周圍之輔助孔56(數量與治具孔246相同)。

以下將以該垂直式探針裝置10為例說明本發明所提供之垂直式探針裝置之組裝方法與維修方法，同時進一步說明該垂直式探針裝置10之各元件的連接關係。

請參閱第4圖至第11圖，第4圖至第10圖為該垂直式探針裝置10之組裝方法的立體示意圖，第11圖為第10圖之剖視圖，該垂直式探針裝置10之組裝方法包含有下列步驟：

a.如第4圖所示，提供該下導板20及一治具70。該治具70係一體成型且具有一板體72及複數支撐柱74，該板體72具有一位於其頂部之安裝面722，以及一自該安裝面722凹陷之凹槽724，該等支撐柱74係自該凹槽724之底面凸伸而出且凸出於該安裝面722，如第11圖所示，各該支撐柱74具有一頂面742，以及一於該頂面742呈開放狀之固定孔744。

b.將該下導板20設於該治具70之安裝面722，並使得該治具70之支撐柱74分別穿設於該下導板20之治具孔246，如第5圖所示。此時，該下導板20與該治具70可(但不限於)利用螺絲(圖中未示)而相互固定。

c.將該定位片30設於該等支撐柱74之頂面742，如第6圖所示。此時，該定位片30可如第6圖所示地尚未設有如第2圖所示之固定孔34，而於下述之步驟d才形成該等固定孔34；或者，該定位片30亦可已 事先設有該等固定孔34，則該等固定孔34在此步驟係分別對應該治具70之支撐柱74的固定孔744。

d.利用一固定手段將該定位片30固定於該治具70。如第7圖所示，在本實施例中，該固定手段包含有複數固定件80，此步驟係將該等固定件80穿過該定位片30並分別固設於該等支撐柱74之固定孔744，以將該定位片30固定於該治具70。各該支撐柱74之固定孔744可(但不限於)為一螺孔，各該固定件80可(但不限於)為一螺絲，亦即，該定位片30在此步驟係藉由螺絲80而固定於該治具70之支撐柱74的頂面742。或者，各該支撐柱74之固定孔744可為一穿孔，且各該固定件80包含有一螺栓及一螺帽，該螺栓係由下而上地穿過該固定孔744，該螺帽係設於該定位片30上且螺接固定於該螺栓。

e.將該等探針40穿過該定位片30並分別穿設於該下導板20之探針孔244，形成如第8圖所示之態樣。詳而言之，此步驟係將各該探針40之尾部46及身部44依序穿過該定位片30之探針孔32，使得該等探針40之頭部42分別穿設於該等探針孔32，同時使得該等探針40之尾部46分別穿設於該下導板20之探針孔244。

f如第9圖所示，將該上導板50固定於該下導板20，在本實施例中，該上導板50係利用四螺絲64而固定於該下導板20之上表面226，使得該定位片30係不與該上導板50接觸地設於該上導板50及該下導板20之間，並使得該等探針40之頭部42分別穿設於該上導板50之探針孔54，而且，該上導板50之輔助孔56係分別對應該下導板20之治具孔246，因而分別對應該等支撐柱74及固設於該等支撐柱74之固定件80。

g.移除該固定手段。如第10圖及第11圖所示，在本實施例中，此步驟係將該等固定件80拆離該等支撐柱74，並經由該上導板50之輔助孔56將該等固定件80取出，此時，該定位片30不再固定於該治具70，而是被探針40支撐在該下導板20與該上導板50之間。

h.如第10圖及第11圖所示，將該治具70拆離該下導板20，使得該下導板20、該定位片30、該等探針40及該上導板50組成該垂直式探針裝置10。

值得一提的是，該固定手段並不限於如前述之螺絲80，或 者螺栓及螺帽，亦可為其他固定手段，例如磁鐵及導磁件，或者真空吸附方式，只要能將該定位片30暫時固定於該等支撐柱74頂面742即可，因此，各該支撐柱74亦可不具有該固定孔744，且該上導板50亦可不具有該等輔助孔56。

在前述之組裝方法中，由於該定位片30係在步驟d時固定於該治具70，且到步驟g才解除該定位片30與該治具70之固接關係，因此，安裝探針40之步驟(亦即組裝方法之步驟e)及安裝上導板50之步驟(亦即組裝方法之步驟f)會因為該定位片30固定於該治具70而較容易進行。

該垂直式探針裝置10組裝完成後，係用以設於一電路板或空間轉換器(圖中未示)底部而組成一探針卡，該等探針40之頭部42凸出於該上導板50的部分係用以與該電路板或空間轉換器的接點電性連接，該等探針40之尾部46凸出於該下導板20的部分則係用以點觸受測物(圖中未示)之接點。此時，由於該定位片30僅與探針40有連結關係，而無固定於其他元件，且該定位片30又不與該上導板50接觸，因此該定位片30可在上、下導板50、20之間稍微位移，可避免探針40在其尾部46接觸受測物時因受到過大應力而容易損壞。

請參閱第12圖至第14圖，第12圖至第14圖為該垂直式探針裝置10之維修方法的剖視示意圖，當該垂直式探針裝置10需進行維修(例如更換探針)時，可藉由下述之維修方法將該上導板50拆卸下來，以進行後續之維修動作，該維修方法包含有下列步驟：

a.如第12圖所示，將該治具70之支撐柱74分別穿設於該下導板20之治具孔246，使得該下導板20設於該治具70之安裝面722，並使得該定位片30設於該等支撐柱74之頂面742。此時，該下導板20與該治具70可(但不限於)利用螺絲(圖中未示)而相互固定。

b.利用該固定手段將該定位片30固定於該治具70。如第13圖所示，在本實施例中，此步驟係將該等固定件80分別經由該上導板50之輔助孔56而穿過該定位片30之固定孔34且分別固設於該等支撐柱74之固定孔744，以將該定位片30固定於該治具70。

c.將該上導板50拆離該下導板20，形成如第14圖所示之 態樣。在此步驟進行時，由於該定位片30係固定於該治具70，因此可避免拆卸該上導板50之動作連帶地將該定位片30掀起，同時即可避免各該探針40被不小心拔起。

由前述內容可得知，該垂直式探針裝置10、該治具70及該等固定件80結構簡單，且該垂直式探針裝置10之組裝方法及維修方法相當容易進行。雖然上、下導板50、20在該等探針40周圍設有用以設置該治具70及該等固定件80之輔助孔56及治具孔246，然而，在該垂直式探針裝置10使用時，該治具70及該等固定件80皆未設置於其中，因此，當該垂直式探針裝置10頂部設置之電路板或空間轉換器有向下凸出之電子元件(圖中未示)時，該上導板50之輔助孔56可用以容納該電子元件，該電子元件甚至可穿過該定位片30之固定孔34。如第15圖所示，該上導板50亦可另外設有一用以容納該電子元件之容置孔58，該定位片30亦可設有一對應該容置孔58之穿孔36，以供該電子元件穿過該穿孔36。換言之，本發明之設計可讓出探針40周圍可能需用以容納電子元件的空間，因此可適用於垂直式探針裝置之頂部需容納電子元件的狀況。

最後，必須再次說明，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

10‧‧‧垂直式探針裝置

20‧‧‧下導板

22‧‧‧上構件

24‧‧‧下構件

244‧‧‧探針孔

246‧‧‧治具孔

30‧‧‧定位片

40‧‧‧探針

42‧‧‧頭部

44‧‧‧身部

46‧‧‧尾部

50‧‧‧上導板

54‧‧‧探針孔

56‧‧‧輔助孔

70‧‧‧治具

72‧‧‧板體

722‧‧‧安裝面

724‧‧‧凹槽

74‧‧‧支撐柱

742‧‧‧頂面

744‧‧‧固定孔(螺孔)

80‧‧‧固定件(螺絲)

Claims (13)

1. 一種垂直式探針裝置之組裝方法，包含有下列步驟：a.提供一下導板及一治具，該下導板具有複數探針孔及複數治具孔，該治具具有一安裝面，以及複數凸出於該安裝面之支撐柱，各該支撐柱具有一頂面；b.將該下導板設於該治具之安裝面，並使得該治具之支撐柱分別穿設於該下導板之治具孔；c.將一定位片設於該等支撐柱之頂面；d.利用一固定手段將該定位片固定於該治具；e.將複數探針穿過該定位片並分別穿設於該下導板之探針孔；f.將一具有複數探針孔之上導板固定於該下導板，使得該定位片係不接觸該上導板地設於該上導板及該下導板之間，並使得該等探針分別穿設於該上導板之探針孔；g.移除該固定手段；以及h.將該治具拆離該下導板，使得該下導板、該定位片、該等探針及該上導板組成一垂直式探針裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針裝置之組裝方法，其中該治具之各該支撐柱具有一於該頂面呈開放狀之固定孔，該固定手段包含有複數固定件，該步驟d係將該等固定件穿過該定位片並分別固設於該等支撐柱之固定孔，以將該定位片固定於該治具；該上導板具有複數輔助孔，該等輔助孔係分別對應該下導板之治具孔，該步驟g係將該等固 定件拆離該等支撐柱，並經由該上導板之輔助孔將該等固定件取出。
3. 如申請專利範圍第2項所述之垂直式探針裝置之組裝方法，其中該治具之支撐柱的固定孔分別為一螺孔，各該固定件為一螺絲。
4. 如申請專利範圍第2項所述之垂直式探針裝置之組裝方法，其中該上導板之輔助孔更用以容納一電子元件。
5. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針裝置之組裝方法，其中該下導板包含有一上構件及一下構件，該上構件具有一上表面、一下表面，以及一貫穿該上表面及該下表面之通孔，該上導板係固定於該上構件之上表面，該下構件係固定於該上構件之下表面，該下導板之探針孔及治具孔係位於該下構件且與該上構件之通孔連通。
6. 如申請專利範圍第5項所述之垂直式探針裝置之組裝方法，其中該下導板之上構件與下構件係一體成型。
7. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針裝置之組裝方法，其中該上導板更具有一用以容納一電子元件之容置孔。
8. 一種利用如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針裝置之組裝方法組裝而成的垂直式探針裝置之維修方法，包含有下列步驟：a.將該治具之支撐柱分別穿設於該下導板之治具孔，使得該下導板設於該治具之安裝面，並使得該定位片設於該等支撐柱之頂面；b.利用該固定手段將該定位片固定於該治具；以及 c.將該上導板拆離該下導板。
9. 如申請專利範圍第8項所述之垂直式探針裝置之維修方法，其中該治具之各該支撐柱具有一於該頂面呈開放狀之固定孔，該固定手段包含有複數固定件，該上導板具有複數輔助孔，該等輔助孔係分別對應該下導板之治具孔，該步驟b係將該等固定件分別經由該上導板之輔助孔而穿過該定位片且分別固設於該等支撐柱之固定孔，以將該定位片固定於該治具。
10. 一種垂直式探針裝置，包含有：一下導板，具有複數探針孔及複數治具孔；複數探針，各該探針具有依續連接之一頭部、一身部及一尾部，該等探針之尾部係分別穿設於該下導板之探針孔；一上導板，具有複數探針孔，該上導板係固定於該下導板，該等探針之頭部係分別穿設於該上導板之探針孔；以及一定位片，具有複數探針孔，該定位片係不接觸該上導板地設於該上導板及該下導板之間，該等探針之頭部係分別穿設於該定位片之探針孔；其中，該下導板之治具孔係用以供一治具之複數支撐柱穿設。
11. 如申請專利範圍第10項所述之垂直式探針裝置，其中該上導板具有複數輔助孔，該等輔助孔係分別對應該下導板之治具孔，用以供複數能分別固設於該等支撐柱之固定件穿過。
12. 如申請專利範圍第10項所述之垂直式探針裝置，其中該下導板包含有一上構件及一下構件，該上構件具有一上表面、一下表面，以及一貫穿該上表面及該下表面之通孔，該上導板係固定於該上構件之上表面，該下構件係固定於該上構件之下表面，該下導板之探針孔及治具孔係位於該下構件且與該上構件之通孔連通。
13. 如申請專利範圍第12項所述之垂直式探針裝置，其中該下導板之上構件與下構件係一體成型。