TWI564567B - Probe card and its probe module and signal probe - Google Patents

Description

探針卡及其探針模組與訊號探針

本發明係與電性檢測裝置有關；特別是指一種探針卡及其探針模組與訊號探針。

按，待測電子物件的電性檢測方法，是將一探針卡電性連結於一檢測機(tester)上，藉由探針卡作為檢測機與待測電子物件(DUT)之間的測試訊號傳輸介面，以有效地將發自檢測機的測試訊號傳輸至待測電子物件上。

然而，影響量測結果的因素許多，其中又以透過探針卡傳輸高頻之檢測訊號予待測電子物件時，探針與對應之傳輸線路上之微量電感所形成的阻抗，常會造成測試訊號傳輸之能量損耗，進而影響檢測結果。是以，如何能有效地減低探針於檢測時所造成的能量損耗，一直是當今業者苦思改良之方向。

有鑑於此，本發明之目的用於提供一種探針卡及其探針模組與訊號探針，可有效地降低檢測時所造成的能量損耗。

緣以達成上述目的，本發明所提供之訊號探針包含一探針頭、一傳導元件以及一電容性元件。其中，該探針頭以導體製成。該傳導元件具有以導體製成且相互分離的一訊號傳導線路以及一接地傳導線路，且該訊號傳導線路與 該探針頭的一端電性連接。該電容性元件一端電性連接至該訊號傳導線路，而另一端則電性連接至該探針頭。

依據上述構思，本發明更提供有一種探針模組，其包括有一訊號探針以及一接地探針。其中，該訊號探針包含有一探針頭、一傳導元件及一電容性元件；該探針頭以導體製成；該傳導元件具有以導體製成且相互分離的一訊號傳導線路以及一接地傳導線路，且該訊號傳導線路與該探針頭的一端電性連接；該電容性元件一端電性連接至該訊號傳導線路，而另一端則電性連接至該探針頭；該接地探針以導體製成，且電性連接至該接地傳輸線路。

依據上述構思，本發明更提供有一種探針卡，其包括有一基板、一固定座以及一探針模組。其中，該固定座設置於該基板上。該探針模組與該固定座連接，且包含有一訊號探針以及一接地探針；該訊號探針包含有一探針頭、一傳導元件及一電容性元件；該探針頭以導體製成；該傳導元件具有以導體製成且相互分離的一訊號傳導線路以及一接地傳導線路，且該訊號傳導線路與該探針頭的一端電性連接；該電容性元件一端電性連接至該訊號傳導線路，而另一端則電性連接至該探針頭；該接地探針以導體製成，且電性連接至該接地傳輸線路。

藉此，透過上數之結構設計，本發明之探針卡及其探針模組與訊號探針便可於檢測時，有效地降低訊號傳輸時的能量損耗。

10‧‧‧基板

12‧‧‧通孔

20‧‧‧固定座

22‧‧‧載座

24‧‧‧絕緣固定件

30‧‧‧探針模組

32‧‧‧電源探針

321‧‧‧探針頭

321a‧‧‧針尖段

321b‧‧‧連接段

322‧‧‧傳導元件

322a‧‧‧訊號傳導線路

322b‧‧‧隔離層

322c‧‧‧接地傳導線路

322d‧‧‧外皮

323‧‧‧電容性元件

324‧‧‧包覆件

325‧‧‧電路板

325a‧‧‧第一訊號連接墊

325b‧‧‧第二訊號連接墊

325c‧‧‧接地連接墊

325d‧‧‧連接結構

34‧‧‧接地探針

θ‧‧‧夾角

圖1為本發明第一較佳實施例之探針卡結構圖；圖2為本發明第一較佳實施例之探針模組結構圖； 圖3為本發明第一較佳實施例之探針模組分解圖；圖4為本發明第二較佳實施例之探針模組結構圖；圖5為本發明第二較佳實施例之探針卡結構圖；圖6為一示意圖，揭示探針模組之電路板可相互堆疊。

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後，請參圖1至3所示，本發明較佳實施例之探針卡用以供連接一檢測機(圖未示)與一待測電子物件(圖未示)，且其結構主要包含有一探針模組30、一基板10以及一固定座20。其中：由圖2及圖3可知悉，該探針模組30包含有一訊號探針32、一接地探針34以及一包覆件324。該訊號探針32包含有一探針頭321、一傳導元件322以及一電容性元件323。該探針頭321以導體製成且具有相連接之一針尖段321a與一連接段321b，該針尖段321a用以供點觸該待測電子物件之待測接點(圖未示)，且該針尖段321a與該連接段321b之間具有一夾角θ，而該夾角θ介於90度至180度之間，其中又以介於120度至150度為佳，用以在該針尖段321a點觸該待測電子物件時，使該探針頭321產生彈性應變以卸除點觸時的撞擊力道，而可有效地提升該探針頭321之使用壽命。當然，在實際實施上，該探針頭321亦可呈現筆直而不具有夾角之結構設計。此外，該探針頭321之外徑係由該針尖段321a往該連接段321b之方向漸擴。

該傳導元件322係用以供與該檢測機之檢測輸出端子(圖未示)電性連接，且於本實施例中，該傳導元件322係選用同軸訊號線為例，而具有以導體製成之一訊號傳導線路322a與一接地傳導線路322c、以及以絕緣材料製成 之一隔離層322b與一外皮322d。其中，該隔離層322b包覆於該訊號傳導線路322a上，該接地傳導線路322c包覆該隔離層322b上，且該外皮322d則包覆於該接地傳導線路322c上，使該隔離層322b位於該訊號傳導線路322a與該接地傳導線路322c之間，而該接地傳導線路322c則位於該隔離層322b與該外皮322d之間，使得檢測環境中之其他因素將受該外皮322d以及該隔離層322b之阻隔，而不會干擾到該訊號傳導線路322a與該接地傳導線路322c上的訊號傳遞。當然，在實際實施上，該傳導元件322亦可選用雙絞線、多蕊絞線、印刷電路板或是軟性電路板等材料製成來達到形成訊號傳導線路與接地傳導線路之目的。

該電容性元件323一端電性連接至該訊號傳導線路322a，而另一端則電性連接至該探針頭321之連接段321b。於本實施例中，該電容性元件323係以焊接之方式與該訊號傳導線路322a以及該連接段321b直接連接，當然，在實際實施上，亦可透過以導體製成之連接元件(如金屬板、金屬線等，圖未示)分別連接該訊號傳導線路322a以及該連接段321b，來達到使電容性元件323之兩端分別透過該連接元件電性連接該訊號傳導線路322a以及該連接段321b。

該接地探針34係以導體製成且電性連接至該接地傳輸線路322c，並用以供點觸該待測電子物件之接地接點(圖未示)。於本實施例中，該接地探針34係彎折後直接以焊接於該接地傳輸線路322c之方式使其與該接地傳輸線路322c電性連接，以使該接地傳導線路322c具有接地之效果。當然，在其他實施方式中，亦可透過以導體製成之連接元件(如金屬板、金屬線等，圖未示)分別連接該接地探針34與該接地傳輸線路322c，使該接地探針34透過該連接 元件電性連接至該接地傳輸線路322c。

該包覆件324以絕緣材質製成，且包覆於該探針頭321之部分部位、該傳導元件322之部分部位、該接地探針34之部分部位以及該電容性元件323上，藉以進一步固定該上述元件與其他元件相連接之地方，而可避免上述元件焊接固定後脫落之情形，進而增加該探針模組30之可靠度。於本實施例中，該包覆件324係以可固性之環氧樹脂(Epoxy)製成，該環氧樹脂之初始狀態係呈膠質並用以塗抹於該探針頭321之部分部位、該傳導元件322之部分部位、該接地探針34之部分部位以及該電容性元件323上後，再利用光照或是加熱使其固化，進而達到上述包覆該些元件之目的。當然，除使用環氧樹脂外，亦可使用其他絕緣材質來製成該包覆件。

該基板10於本實施例中係一印刷電路板，除用以佈設有檢測所須之電路佈局(圖未示)外，主要用以支撐及承載該探針卡之其他元件。此外，該基板10上更具有一通孔12，且該通孔12貫穿該基板10相反的兩側，用以供該傳導元件322穿設，以達到節省設置空間，使該探針卡可達到小型化之目的。

該固定座20設置於該基板10上，且於本實施例中，該固定座20包含有一載座22以及一絕緣固定件24，該載座22與該基板10連接，而該絕緣固定件24係以環氧樹脂(Epoxy)製成並設置於該載座22上，並包覆於該包覆件324外，使該探針頭321之部分部位、該傳導元件322之部分部位、該接地探針34之部分部位以及該電容性元件323埋設於該絕緣固定件24之中，進而達到固定該探針模組30之目的。當然，除使用環氧樹脂外，該絕緣固定件24亦可使用其他絕緣材質來製成。此外，該探針頭321埋設於該絕 緣固定件24之後，透過該探針頭321外徑呈現漸擴之結構設計，該探針頭321將不會輕易地自該包覆件324與該絕緣固定件24中脫出，而可提升該探針卡檢測時的可靠度。

是以，透過上述將該電容性元件323連接至該訊號傳導線路322a與該探針頭321之連接段321b的結構設計，將使得該電容性元件323呈現與該探針頭321相互串聯之電路結構。如此一來，當該檢測裝置之檢測輸出端子輸出高頻檢測訊號時，該探針頭321與該訊號傳導線路322a上之微量電感值所形成之電抗，將與該電容性元件323所形成之電抗相互抵銷，而可大幅地降低該探針頭321與該訊號傳導線路322a傳輸高頻訊號時的阻抗，以大幅地降低傳輸時之耗損，進而達到提升訊號傳輸之穩定度效果。

此外，由於上述之該電容元件323係連接於該傳導元件322以及該探針頭321之連接段321b，而非直接連接至該探針頭321之針尖段321a，而此連接方式之好處除可達到降低阻抗的效果外，亦不會影響該探針頭321之針尖段321a點觸該待測電子物件時的機械作動，而具有提升效能並保持可靠度之多重優點。

除上述結構外，請參閱圖4，為本發明第二較佳實施例之探針模組，其包含有與上述結構相同之該探針頭321、該傳導元件322以及該電容性元件323，於此容不再贅述，而與上述實施例不同之處在於其訊號探針更包含有一電路板325，且該電路板325上設有以導體製成且相互分離的一第一訊號連接墊325a、一第二訊號連接墊325b以及一接地連接墊325c，且該探針頭321、傳導元件322、該電容性元件323以及接地探針36係設置於該電路板325上，而該探針頭321以及該電容性元件323一端係與該第一訊號連接墊325a連接，而該訊號傳導線路322a以及該電容性元件323 另一端則與該第二訊號連接墊325b連接，該接地傳導線路322c以及該接地探針36則與該接地連接墊325c連接，且透過上述該電路板325之設計，選用長度較短之接地探針36即可達到電性連接至該接地傳導線路322c，而可減少接地路徑上的損耗。

如此一來，當該檢測裝置之檢測輸出端子輸出高頻檢測訊號時，該探針頭321與該訊號傳導線路322a上之微量電感值所形成之電抗，將與該電容性元件323所形成之電抗相互抵銷，而可大幅地降低該探針頭321與該訊號傳導線路322a傳輸高頻訊號時的阻抗，以大幅地降低傳輸時之耗損，進而達到提升訊號傳輸穩定度以及保持機械作動可靠度之效果。

另外，請參閱圖5，透過上述該電路板325之設計，本發明之探針卡亦可不用將該探針頭321、該傳導元件322、該接地探針34以及該電容性323元件埋設於前一實施例之該絕緣固定件24中，而將該電路板325直接鎖設於具有斜面之固定座40上，即可達到固定該探針頭321、該電容性元件323以及該傳導元件322等構件之目的。

值得一提的是，請參閱圖6，於第二實施例之基礎下，該電路板325更可設置有一連接結構325d用以連接另外一訊號探針之電路板325，使得該些電路板325可相互堆疊設置而具有複數組探針頭321，進而使得本發明之探針卡可達到多工檢測之目的。此外，由於該連接結構325d具有一定高度，而使得該些電路板325透過連接結構325d連接後，各該電路板325上之探針頭321將不會與另外一該電路板上325之探針頭321接觸，而可避免檢測時出現探針頭321相互干涉之情形，進而確保檢測時的可靠度。

必須說明的是，以上所述僅為本發明較佳可行 實施例而已，並不以上述說明為限，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

30‧‧‧探針模組

32‧‧‧電源探針

321‧‧‧探針頭

322‧‧‧傳導元件

322a‧‧‧訊號傳導線路

322b‧‧‧隔離層

322c‧‧‧接地傳導線路

322d‧‧‧外皮

323‧‧‧電容性元件

324‧‧‧包覆件

34‧‧‧接地探針

Claims (18)

1. 一種訊號探針，包括：一探針頭，以導體製成；一傳導元件，具有以導體製成且相互分離的一訊號傳導線路以及一接地傳導線路；以及一電容性元件，一端電性連接至該訊號傳導線路，而另一端則電性連接至該探針頭，且該電容性元件與該訊號傳導線路以及該探針頭係呈串聯。
2. 如請求項1所述之訊號探針，其中，該傳導元件更包含有一隔離層，係以絕緣材料製成，且包覆該訊號傳導線路，而該接地傳導線路包覆該隔離層，使該隔離層位於該訊號傳導線路與該接地傳導線路之間。
3. 如請求項1所述之訊號探針，更包含有一電路板，且該電路板上設有以導體製成且相互分離的一第一訊號連接墊、一第二訊號連接墊以及一接地連接墊；該探針頭、該訊號傳導線路、該接地傳導線路以及該電容性元件係設置於該電路板上，且該探針頭以及該電容性元件一端係與該第一訊號連接墊連接，該訊號傳導線路與該電容性元件另一端與該第二訊號連接墊連接，而該接地傳導線路則與該接地連接墊連接。
4. 如請求項1所述之訊號探針，更包含有一包覆件，以絕緣材質製成，且包覆於該探針頭之部分部位、該傳導元件之部分部位以及該電容性元件上。
5. 如請求項1所述之訊號探針，其中該探針頭具有相連接之一針尖段與一連接段，且該連接段與該訊號傳導線路電性連接，而該針尖段與該連接段之間具有一夾角，且該夾角介於90度至180度之間。
6. 如請求項1所述之訊號探針，其中該探針頭之外徑由與該訊號傳輸導線連接之一端往相反的另一端漸縮。
7. 一種探針模組，包括：一訊號探針，包含有一探針頭、一傳導元件及一電容性元件；該探針頭以導體製成；該傳導元件具有以導體製成且相互分離的一訊號傳導線路以及一接地傳導線路；該電容性元件一端電性連接至該訊號傳導線路，而另一端則電性連接至該探針頭，且該電容性元件與該訊號傳導線路以及該探針頭係呈串聯；以及一接地探針，以導體製成，且電性連接至該接地傳輸線路。
8. 如請求項7所述之探針模組，其中該訊號探針更包含有一電路板，且該電路板上具有以導體製成且相互分離的一第一訊號連接墊、一第二訊號連接墊以及一接地連接墊；該探針頭、該訊號傳導線路、該接地傳導線路、該接地探針以及該電容性元件係設置於該電路板上，且該探針頭以及該電容性元件一端係與該第一訊號連接墊連接，該訊號傳導線路與該電容性元件另一端與該第二訊號連接墊連接，而該接地傳導線路以及該接地探針則與該接地連接墊連接。
9. 如請求項7所述之探針模組，其中，該傳導元件更包含有一隔離層，係以絕緣材料製成，且包覆該訊號傳導線路，而該接地傳導線路包覆該隔離層，使該隔離層位於該訊號傳導線路與該接地傳導線路之間。
10. 如請求項7所述之探針模組，更包含有一連接元件，係以導體製成，且兩端分別連接該接地探針與該接地傳輸線路，使該接地探針透過該連接元件電性連接至該接地傳輸線路。
11. 如請求項7所述之探針模組，其中更包含有一包覆件，以絕緣材質製成，且包覆於該探針頭之部分部位、該傳導元件之部分部位、該接地探針之部分部位以及該電容性元件上。
12. 一種探針卡，包括：一基板；一固定座，設置於該基板上；以及一探針模組，與該固定座連接，且包含有一訊號探針以及一接地探針；該訊號探針包含有一探針頭、一傳導元件及一電容性元件；該探針頭以導體製成；該傳導元件具有以導體製成且相互分離的一訊號傳導線路以及一接地傳導線路；該電容性元件一端電性連接至該訊號傳導線路，而另一端則電性連接至該探針頭，且該電容性元件與該訊號傳導線路以及該探針頭係呈串聯；該接地探針以導體製成，且電性連接至該接地傳輸線路。
13. 如請求項12所述之探針卡，其中，該固定座包含有一載座以及一絕緣固定件，該載座與該基板連接，而該絕緣固定件係以絕緣材質製成並設置於該載座上，且該探針頭之部分部位、該傳導元件之部分部位、該接地探針之部分部位以及該電容性元件係埋設於該絕緣固定件之中。
14. 如請求項12所述之探針卡，其中，該探針模組更包含有一包覆件，以絕緣材質製成，且包覆於該探針頭之部分部位、該傳導元件之部分部位、該接地探針之部分部位以及該電容性元件上。
15. 如請求項14所述之探針卡，其中，該固定座包含有一載座以及一絕緣固定件，該載座與該基板連接，而該絕緣固定件則設置於該載座上，且該包覆件係埋設於該絕緣固定件之中。
16. 如請求項12所述之探針卡，其中，更包含有一連接元件，係以導體製成，且兩端分別連接該接地探針與該接地傳輸線路，使該接地探針透過該連接元件電性連接至該接地傳輸線路。
17. 如請求項12所述之探針卡，該訊號探針更包含有一電路板與該固定座連接，且該電路板上具有以導體製成且相互分離的一第一訊號連接墊、一第二訊號連接墊以及一接地連接墊；該探針頭、該訊號傳導線路、該接地傳導線路、該接地探針以及該電容性元件係設置於該電路板上，且該探針頭以及該電容性元件一端係與該第一訊號連接墊連接，該訊號傳導線路與該電容性元件另一端與該第二訊號 連接墊連接，而該接地傳導線路以及該接地探針則與該接地連接墊連接。
18. 如請求項17所述之探針卡，其中該電路板更包含有一連接結構，用以連接另外一訊號探針之電路板，且連接後，各該電路板上之探針頭不與另外一該電路板上之探針頭接觸。