TWI541512B - Use a probe card with a coaxial pin - Google Patents

Description

使用同軸針之探針卡

本發明係與探針卡有關，特別是關於一種使用同軸針之探針卡。

請參閱我國專利公開號為201428300之專利案，該專利提供一種探針卡10，如第1圖所示，該探針卡10包含有相疊之一電路板11、一中介板12與一基板13、一設於該基板13底部之固定座14，以及複數固定於該固定座14之探針15，各該探針15具有一穿設於該電路板11、該中介板12、該基板13與該固定座14之針身151、一自該固定座14底面凸伸而出之針頭152，以及一自該電路板11頂面凸伸而出之針尾153，該針尾153係呈彎曲狀且電性連接於該電路板11頂面之一訊號接點112及一接地接點114。

各該探針15係採用同軸針，亦即，各該探針15包含有一可導電之針芯154及一設於該針芯154外圍之導電體155，且該針芯154與該導電體155之間因設有一絕緣體(圖中未示)而相互絕緣，該針芯154及該導電體155係分別與該訊號接點112及該接地接點114電性連接。藉此，該導電體155可對該針芯154產生阻抗匹配及屏蔽干擾之效果，因此該探針卡10可應用於高頻測試。

然而，各該探針15之絕緣體及導電體155並未包覆該針芯154與該訊號接點112連接的部分而使該部分裸露在外，造成該探針15阻抗匹配不連續且屏蔽干擾之效果亦受到些微影響。由於探針卡之性能需求越趨高頻化，前述探針卡雖可符合現階段業界之需求，惟仍有改善之空間。此外，各該探針15之針尾153呈彎曲狀，且該導電體155需藉由外接一導線16而與該接地接點114電性連接，如此之結構使得該探針15安裝上較為不便，且亦不便進行跳線處理(亦即在該針芯154或該訊號接點112接設導 線而使該針芯154與該電路板11頂面的其他接點電性連接)。

有鑑於上述缺失，本發明之主要目的在於提供一種使用同 軸針之探針卡，其探針具有較佳之阻抗匹配及屏蔽干擾之效果，且在安裝上及跳線處理上更為簡便。

為達成上述目的，本發明所提供之使用同軸針之探針卡包 含有一電路板、一固定座、一電連接器、一訊號探針及一接地探針，該電路板具有一頂面、一底面，以及一貫穿該頂面與該底面之穿孔，該固定座係位於該電路板之底面下方，該電連接器係設置於該電路板之頂面且具有相互絕緣之一訊號導體及一接地導體，該訊號探針包含有一針芯、一設於該針芯外圍之絕緣體，以及一設於該絕緣體外圍之導電體，該訊號探針係固定於該固定座且穿設於該電路板之穿孔，該針芯及該導電體係分別與該電連接器之訊號導體及接地導體電性連接。該接地探針固定於該固定座，且在該固定座處該接地探針與該訊號探針之導電體電性連接。

藉此，該訊號探針可完全不凸伸出該電路板之頂面，而透 過該電連接器之訊號導體及接地導體分別讓該針芯接收訊號及讓該導電體接地，如此一來，該訊號探針之絕緣體及導電體可延伸至該針芯末端，藉以更完整地包覆該針芯，因此該訊號探針具有較佳之阻抗匹配及屏蔽干擾之效果。而且，該訊號探針不具有彎曲狀針尾且不需銲接於該電路板，因此較容易安裝。此外，透過該電連接器，該訊號探針可更便於在該電路板之頂面上進行跳線處理。

較佳地，該電連接器之接地導體係位於該訊號導體外圍， 該電路板之該穿孔具有一位於該頂面之上開口，該訊號導體係位於該上開口，該針芯係與該訊號導體相互接觸而電性連接。更佳地，該電連接器之訊號導體具有一插接孔，該訊號探針之針芯係插入該插接孔內；藉此，該訊號探針可設置得較為穩固，且該針芯與該訊號導體因接觸面積較大而可更確實地電性連接。或者，該電連接器之訊號導體亦可具有一中央部以及一自該中央部延伸而出之延伸部，該延伸部與該接地導體位於該中央部外圍，該訊號導體係與該訊號探針之導電體相互絕緣地設於該導電體上，且該訊號導體之延伸部係與該針芯相互接觸而電性連接。

較佳地，該電路板具有一位於該頂面且位於該上開口外圍 之接地接點，該電連接器之接地導體係固定於該接地接點，該訊號探針之導電體係與該接地接點電性連接。更佳地，該接地接點更延伸至該穿孔內，該訊號探針之導電體位於該穿孔內的部分係與該接地接點位於該穿孔內的部分相互接觸而電性連接；藉此，該訊號探針之導電體不需藉由該電路板之內部走線或外接導線，只要穿設於該穿孔即可與該電連接器之接地導體電性連接，且該導電體與該接地導體因接觸面積較大而可更確實地電性連接。或者，該訊號探針之導電體可與該電連接器之接地導體接觸而電性連接。

有關本發明所提供之使用同軸針之探針卡的詳細構造、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。

[先前技術]

10‧‧‧探針卡

11‧‧‧電路板

112‧‧‧訊號接點

114‧‧‧接地接點

12‧‧‧中介板

13‧‧‧基板

14‧‧‧固定座

15‧‧‧探針

151‧‧‧針身

152‧‧‧針頭

153‧‧‧針尾

154‧‧‧針芯

155‧‧‧導電體

16‧‧‧導線

[實施例]

20‧‧‧探針卡

30‧‧‧電路板

31‧‧‧底面

32‧‧‧頂面

34‧‧‧穿孔

342‧‧‧上開口

344‧‧‧下開口

36‧‧‧接地接點

362‧‧‧上連接部

364‧‧‧下連接部

366‧‧‧延伸部

37‧‧‧接地接點

40‧‧‧固定座

42‧‧‧導電層

50、50’‧‧‧電連接器

52‧‧‧絕緣座

54‧‧‧訊號導體

542‧‧‧插接孔

56‧‧‧接地導體

60‧‧‧訊號探針

61‧‧‧針芯

612‧‧‧縱長段

614‧‧‧傾斜段

616‧‧‧點觸段

62‧‧‧絕緣體

63‧‧‧導電體

64‧‧‧間隙

65‧‧‧末端區段

72‧‧‧接頭

74‧‧‧同軸線

80‧‧‧電連接器

81‧‧‧訊號導體

812‧‧‧中央部

814‧‧‧延伸部

82‧‧‧絕緣座

84‧‧‧接地導體

842‧‧‧環狀體

844‧‧‧短接點

846‧‧‧長接點

91‧‧‧中介板

92‧‧‧基板

93‧‧‧穿孔

94‧‧‧接地探針

942‧‧‧針芯

944‧‧‧絕緣體

θ‧‧‧夾角

第1圖為習用之使用同軸針之探針卡的剖視示意圖；第2圖為本發明一第一較佳實施例所提供之使用同軸針之探針卡的剖視示意圖；第3圖為第2圖之A部分的放大圖；第4圖係類同於第3圖，惟該探針卡之一訊號探針的針芯係插入一電連接器的插接孔；第5圖係類同於第2圖，惟該電連接器更透過二接頭及一同軸線而與另一電連接器連接；第6圖為本發明一第二較佳實施例所提供之使用同軸針之探針卡的剖視示意圖；第7圖及第8圖分別為本發明該第二較佳實施例所提供之使用同軸針之 探針卡的一電連接器之頂視圖及底視圖；第9圖係類同於第6圖，惟該探針卡之一訊號探針的導電體係直接接觸該電連接器之接地導體；以及第10圖為本發明一第三較佳實施例所提供之使用同軸針之探針卡的剖視示意圖。

申請人首先在此說明，在以下將要介紹之實施例以及圖式中，相同之參考號碼，表示相同或類似之元件或其結構特徵。其次，當述及一元件設置於另一元件上時，代表前述元件係直接設置在該另一元件上，或者前述元件係間接地設置在該另一元件上，亦即，二元件之間還設置有一個或多個其他元件。而述及一元件「直接」設置於另一元件上時，代表二元件之間並無設置任何其他元件。此外，隨附圖式僅在示意顯示各個元件的相互關係，並非表示各個元件的真實尺寸及空間關係。

請先參閱第2圖及第3圖，本發明一第一較佳實施例所提供之使用同軸針之探針卡20包含有一電路板30、一位於該電路板30之底面31下方的固定座40、一設置於該電路板30一頂面32之電連接器50，以及一固定於該電路板30及該固定座40之訊號探針60。

實際上，在本發明之各實施例中，該電路板30及該固定座40係呈環形(但不以此為限)，且該探針卡20具有多數訊號探針60，該等訊號探針60可能是圍繞該電路板30之中心地設置，或者根據不同使用需求而有不同的排列方式，各該訊號探針60上皆設有一電連接器50，本發明之圖式僅顯示該電路板30及該固定座40之一部分，且僅顯示一該訊號探針60及一該電連接器50，以便更進一步地說明。此外，該固定座40不限於直接固定於該電路板30之底面31，亦可如第1圖所示之固定座14，係隔著其他板體而間接地固定於該電路板30之底面31，例如第10圖所示之態樣。再者，該探針卡20更包含有至少一接地探針94(如第10圖所示)，係用以使該等訊號探針60接地(此部分將詳述下文)。

該電路板30具有多數貫穿該頂面32與該底面31之穿孔34，圖式中僅顯示其中之一，該穿孔34係用以供該訊號探針60穿設於其中。 在本實施例中，該穿孔34為孔壁設有導電層之鍍通孔(plating through hole；簡稱PTH)，係用以使該訊號探針60接地(此部分將詳述下文)，換言之，該穿孔34內的導電層為一接地接點36，該接地接點36係自該頂面32延伸至該穿孔34內且更延伸至該底面31。更明確地說，該穿孔34具有分別位於該頂面32及該底面31之一上開口342及一下開口344，該接地接點36具有一位於該頂面32且位於該上開口342外圍之上連接部362、一位於該底面31且位於該下開口344外圍之下連接部364，以及一位於該穿孔34內且連接上、下連接部362、364之延伸部366。

該電連接器50具有一絕緣座52、一固定於該絕緣座52中 央且呈柱狀之訊號導體54，以及一固定於該絕緣座52且呈環形之接地導體56，該接地導體56係位於該訊號導體54外圍，且該訊號導體54與該接地導體56未相接觸且因被該絕緣座52分隔而相互絕緣。該電連接器50係固定於該電路板30之頂面32，該接地導體56係固定於該接地接點36之上連接部362，該訊號導體54係位於該上開口342中央。

該訊號探針60係採用同軸針，包含有一由導電材料(例如 銅)製成之針芯61、一設於該針芯61外圍之絕緣體62，以及一設於該絕緣體62外圍之導電體63。在本實施例中，該針芯61與該絕緣體62之間具有一間隙64，該針芯61與該絕緣體62之間可(但不限於)設有至少一支撐套環(圖中未示)，以維持該間隙64；此外，該針芯61外表面亦可(但不限於)更設有一絕緣套管(圖中未示)。或者，該絕緣體62亦可直接設於該針芯61外表面，亦即該針芯61與該絕緣體62之間可無該間隙64。或者，該訊號探針60亦可採用其他態樣之同軸針，例如我國專利編號為I279548之專利案所提供之各種同軸針。

如第2圖所示，該針芯61具有依序連接之一縱長段612、 一傾斜段614及一點觸段616，其中，該縱長段612係以實質上垂直該電路板30表面之姿態延伸並以其末端區段穿設於該電路板30之穿孔34中，而該絕緣體62及該導電體63係自該傾斜段614延伸至該縱長段612末端，傾斜段614與縱長段612之間具有一夾角θ，進一步而言，是大於90度的夾角。詳而言之，該訊號探針60接近該點觸段616的部分係固定於該固定座40，該訊號探針60之一包含該縱長段612末端的末端區段65(如第3圖所 示)係穿設於該電路板30之穿孔34，該導電體63位於該穿孔34內的部分係與該接地接點36位於該穿孔34內的部分(亦即該延伸部366)相互接觸而電性連接，因此該導電體63係透過該接地接點36而與該電連接器50之接地導體56電性連接，該針芯61係直接抵接於該電連接器50之訊號導體54而與該訊號導體54電性連接。

如前所述，該訊號探針60係藉由該接地探針94而接地，請 參閱第10圖，該接地探針94包含有一針芯942，以及一設於該針芯942外圍之絕緣體944，該接地探針94係穿設於電路板30，該針芯942之一端係與該電路板30頂面之一接地接點37電性連接，該針芯942接近另一端之處係固定於該固定座40，必需說明的是，接地探針的針芯設計，也可以是接地探針的針芯之一端係與導電層42電性連接，且固定於該固定座40。此外，該固定座40內設有一導電層42，該接地探針94之針芯942及該訊號探針60之導電體63皆與該導電層42接觸而相互電性連接。由於該電路板30之接地接點36、37係相互電性連接或透過測試機(圖中未示)而相互電性連接，該導電層42又使該接地探針94之針芯942與該訊號探針60之導電體63相互電性連接，因此，該電路板30之接地接點36、37、該電連接器50之接地導體56、該訊號探針60之導電體63、該固定座40內之導電層42以及該接地探針94之針芯942構成一迴路，當測試機(圖中未示)提供接地電位至該電路板30之其中一接地接點或該電連接器50之接地導體56，即可使該接地探針94之針芯942及該訊號探針60之導電體63接收接地電位。 該導電層42可連接該探針卡20之多個訊號探針60的導電體63，使得前述之迴路包含有該等訊號探針60之導電體63，因此，該接地探針94之數量不需與該訊號探針60之數量相同，而可依據該探針卡20之訊號探針60的排列方式設置接地探針94，如本實施例所述之環形排列方式，該探針卡20可僅有一接地探針94，並藉由環形之導電層42連接該接地探針94之針芯942與所有訊號探針60之導電體63。其次，必需說明的是，該接地探針94之針芯942與電路板30之接地接點37電性連接的方式，並不以此處揭露的態樣為限，例如可藉由導線或其他合適方式而電性連接。

藉此，該訊號探針60可(但不限於)完全不凸伸出該電路 板30之頂面32，只要透過該電連接器50之訊號導體54讓該針芯61接收 訊號，且透過該接地導體56讓該導電體63接地即可。相較於如第1圖所示之探針15，由於本發明之訊號探針60的絕緣體62及導電體63可(但不限於)延伸至該針芯61末端，藉以更完整地包覆該針芯61，因此該訊號探針60具有較佳之阻抗匹配及屏蔽干擾之效果。

請參閱第4圖，該電連接器50之訊號導體54可設有一插接 孔542，以供該訊號探針60之針芯61插入該插接孔542內，如此不但可將該訊號探針60設置得更為穩固，且該針芯61與該訊號導體54因接觸面積較大而可更確實地電性連接。而且，該針芯61雖然有一部分凸伸出該電路板30之頂面32且未受該絕緣體62及導電體63包覆，但該部分受該電連接器50包覆，因此該訊號探針60仍可產生良好之阻抗匹配及屏蔽干擾之效果。

除了前述之優點，本發明之探針卡20的訊號探針60不具有 彎曲狀針尾且不需銲接於該電路板30，因此較容易安裝。此外，透過該電連接器50，該訊號探針60可更便於在該電路板30之頂面32上進行跳線處理；舉例而言，如第5圖所示，該電路板30之頂面32上可設有另一電連接器50’，該二電連接器50、50’上分別配接一接頭72，且該二接頭72係受一同軸線74連接，該訊號探針60係透過該二電連接器50、50’、該二接頭72及該同軸線74而與該電連接器50’進一步透過外露線路或電路板30內部線路所電性連接之另一接點(圖中未示)電性連接。如此，設置在電路板30頂面32上方的外露線路的佈設以及電路板30內部線路的佈設將更有彈性。

請參閱第6圖至第8圖，本發明一第二較佳實施例與前述 之第一較佳實施例的差異主要係在於電連接器80及其與訊號探針60之相對位置，實際上，本實施例之電連接器80的結構係類同於第一較佳實施例之電連接器50，惟該電連接器80之訊號導體81具有一中央部812以及一自該中央部812延伸而出之延伸部814，該中央部812係為一設於絕緣座82中央之柱體，該延伸部814與該接地導體84係位於該中央部812外圍，該接地導體84具有一大概呈圓環形之環狀體842以及位於該環狀體842底部之一短接點844及二長接點846。該訊號導體81係與該訊號探針60之導電體63相互絕緣地設於該導電體63上，且該訊號導體81之延伸部814係與該針芯61相互接觸而電性連接。更明確地說，該訊號導體81之中央部812 係固定於該接地接點36的上連接部362，且該中央部812與該上連接部362係相互絕緣，例如該中央部812與該上連接部362之間設置一絕緣層(圖中未示)；該訊號導體81之延伸部814的一部分係位於該導電體63上，且該延伸部814與該導電體63亦相互絕緣，例如前述之絕緣層亦延伸至該導電體63上，此外，該接地導體84之該二長接點846亦固定於該接地接點36的上連接部362而與該導電體63電性連接。藉此，該訊號探針60只要穿設於該穿孔34，該導電體63即可透過該接地接點36而與該接地導體84電性連接，且該針芯61可抵接於該訊號導體81之延伸部814而與該訊號導體81電性連接。

值得一提的是，該訊號探針60之導電體63與該電連接器 50之接地導體56(或該電連接器80之接地導體84)不限於藉由位於該穿孔34內之接地接點36而相互電性連接，亦即，該穿孔34不限為孔壁設有導電層之鍍通孔。舉例而言，該訊號探針60之導電體63可藉由該電路板30之內部走線或在該頂面32上外接導線而與該電連接器50之接地導體56(或該電連接器80之接地導體84)電性連接。或者，如第9圖所示，第9圖係類同於第6圖，惟不具有該接地接點36，該訊號導體81係與該訊號探針60之導電體63相互絕緣地設於該導電體63上，且該導電體63頂端可直接接觸於該電連接器80之接地導體84的該二長接點846(如第7、8圖所示)而與該接地導體84電性連接。相同地，該訊號探針60之導電體63頂端可直接接觸於如第一實施例所示之電連接器50之接地導體56，而與該接地導體56直接電性連接，而非如第3圖所示，藉由接地接點36而間接地與該接地導體56電性連接。

本發明亦可應用於諸如CIS(CMOS image sensor)等影像感測元件或者其他光電元件測試用之探針卡，例如第10圖所示之本發明一第三較佳實施例所提供之探針卡，該探針卡之電路板30底面更設置一中介板91及一基板92，該基板92底部設置類同於前述之用以固定訊號探針60之固定座40，換言之，該固定座40係隔著該基板92及該中介板91而間接地設置於該電路板30之底面。該探針卡具有一貫穿該電路板30、該中介板91及該基板92之穿孔93，以供一光學鏡頭(圖中未示)設於該穿孔93內。藉此，該探針卡在對受測物進行點測時，光線能透過該光學鏡頭而照射於 受測物，以量測受測物接收光源的訊號是否有問題。

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。

20‧‧‧探針卡

30‧‧‧電路板

31‧‧‧底面

32‧‧‧頂面

34‧‧‧穿孔

36‧‧‧接地接點

40‧‧‧固定座

50‧‧‧電連接器

54‧‧‧訊號導體

56‧‧‧接地導體

60‧‧‧訊號探針

61‧‧‧針芯

612‧‧‧縱長段

614‧‧‧傾斜段

616‧‧‧點觸段

62‧‧‧絕緣體

63‧‧‧導電體

θ‧‧‧夾角

Claims (11)

1. 一種使用同軸針之探針卡，包含有：一電路板，具有一頂面、一底面，以及一貫穿該頂面與該底面之穿孔；一固定座，係位於該電路板之底面下方；一電連接器，係設置於該電路板之頂面且具有相互絕緣之一訊號導體及一接地導體；一訊號探針，包含有一針芯、一設於該針芯外圍之絕緣體，以及一設於該絕緣體外圍之導電體，該訊號探針係固定於該固定座且穿設於該電路板之穿孔，該針芯及該導電體係分別與該電連接器之訊號導體及接地導體電性連接；以及一接地探針，係固定於該固定座，且在該固定座處該接地探針與該訊號探針之導電體電性連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之使用同軸針之探針卡，其中該電連接器之接地導體係位於該訊號導體外圍，該電路板之該穿孔具有一位於該頂面之上開口，該訊號導體係位於該上開口，該針芯係與該訊號導體相互接觸而電性連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述之使用同軸針之探針卡，其中該電連接器之訊號導體具有一插接孔，該訊號探針之針芯係插入該插接孔內。
4. 如申請專利範圍第1項所述之使用同軸針之探針卡，其中該電連接器之訊號導體具有一中央部以及一自該中央部延伸而出之延伸部，該延伸部與該接地導體係位於該中央部外圍，該訊號導體係與該訊號探針之導電體相互絕緣地設於 該導電體上，且該訊號導體之延伸部係與該針芯相互接觸而電性連接。
5. 如申請專利範圍第2至4項中任一項所述之使用同軸針之探針卡，其中該電路板具有一位於該頂面且位於該上開口外圍之接地接點，該電連接器之接地導體係固定於該接地接點，該訊號探針之導電體係與該接地接點電性連接。
6. 如申請專利範圍第5項所述之使用同軸針之探針卡，其中該接地接點更延伸至該穿孔內，該訊號探針之導電體位於該穿孔內的部分係與該接地接點位於該穿孔內的部分相互接觸而電性連接。
7. 如申請專利範圍第1項所述之使用同軸針之探針卡，其中該電路板具有一位於該頂面之接地接點，該電連接器之接地導體係固定於該接地接點，該訊號探針之導電體係與該接地接點電性連接。
8. 如申請專利範圍第1項所述之使用同軸針之探針卡，其中該訊號探針之導電體係與該電連接器之接地導體接觸而電性連接。
9. 如申請專利範圍第1項所述之使用同軸針之探針卡，其中該針芯具有一穿設於該電路板之穿孔中的縱長段、一連接該縱長段且固定於該固定座之傾斜段，以及一突露出該固定座之點觸段，而且，該絕緣體及該導電體係至少自該傾斜段延伸至該縱長段的末端。
10. 如申請專利範圍第1項所述之使用同軸針之探針卡，其中該電路板之穿孔係為一鍍通孔，而該訊號探針之導電體係透過該鍍通孔而與該電連接器之接地導體電性連接。
11. 如申請專利範圍第1項所述之使用同軸針之探針卡，其中該電路板之底面與該固定座之間更設置一中介板及一基板，該訊號探針係穿設於該中介板及該基板，且該探針卡具有一貫穿該電路板、該中介板及該基板之穿孔，以供一光學鏡頭設於該穿孔內。