TWI564571B - Cantilever high frequency probe card - Google Patents

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TWI564571B TW103139610A TW103139610A TWI564571B TW I564571 B TWI564571 B TW I564571B TW 103139610 A TW103139610 A TW 103139610A TW 103139610 A TW103139610 A TW 103139610A TW I564571 B TWI564571 B TW I564571B
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Description

懸臂式高頻探針卡
本發明係與探針卡有關；特別是指一種懸臂式高頻探針卡。
按，用以檢測電子產品之各精密電子元件間的電性連接是否確實的方法，部分是以使用懸臂式探針之探針卡作為一檢測機與待測電子物件之間的測試訊號與電源訊號之傳輸介面。
懸臂式探針卡主要是由相互電性連接之探針與剛性的多層印刷電路板所構成，且探針用以點觸待測電子物件之待測部位，多層印刷電路板則與檢測機之訊號端子接觸，而多層印刷電路板上為方便電路佈局與設計，其上通常設置有許多貫孔，但隨著數位科技的進步，待測電子物件的運算速度與每秒的訊號傳輸量日益增大，貫孔於高頻時將產生貫孔效應(Via stub effect)造成整體的電感量提升，而測試訊號頻率越高，其電感的阻抗值則會因高頻之訊號通過而提高，造成高頻的測試訊號無法順利通過，而容易有測試誤判的情形產生。
另外，隨著待測電子物件的運算速度與每秒的訊號傳輸量亦日益增大，檢測機之處理器所產生之測試訊號之頻率，並無法滿足待測電子物件所需之高頻測試訊號的訊號傳輸量需求。為解決上述困擾，大多利用待測電子物件來產生所需之高頻測試訊號，再透過探針卡傳送回待測電子物 件進行檢測，進而達到高頻測試之目的。但回授元件通常設至於多層印刷電路板之表層(即朝向檢測機的面)上，而使得回授測試訊號上之電路路徑較長，不僅使得測試訊號容易受到多層印刷電路板上的其他線路或元件影響，也會造成電路路徑的具有較高的微量電感，使得電路的阻抗值會因為測試訊號頻率越高而大幅提升，同樣會造成高頻的測試訊號無法順利通過的情形，而容易有誤判測試訊號之情形產生。
有鑑於此，本發明之目的用於提供一種懸臂式高頻探針卡，可有效地傳輸高頻測試訊號，且可依據測試訊號之頻率自動地切換訊號路徑。
緣以達成上述目的，本發明所提供懸臂式高頻探針卡用以設置於一待測電子物件上方，且包含有一載板、一針座、二探針以及一電容。其中，該針座設於該載板上，且以絕緣材料製成。該二探針以導電材料製成；各該探針具有相連接一懸臂段與一針尖段，該懸臂段與該針座連接，而該針尖段則用以點觸該待測電子物件之待測部位。該電容兩端分別電性連接該二探針。
藉此，當該待測電子物件產生高頻之檢測訊號而傳導至其中一該探針時，高頻之檢測訊號經過該電容而傳導至另一該探針，進而回流至該待測電子物件。
依據上述構思，該懸臂式高頻探針卡更包含有二電感性元件，且該等電感性元件一端分別電性連接該等探針之懸臂段，而另一端則電性連接至一檢測機；當該檢測機產生低頻或直流之檢測訊號時，透過其中一該電感性元件而傳導至其中一該探針，而輸出至該待測物，而後，由另一該探針接收並傳導至另外一該電感性元件，進而回流至該檢測 機。
如此一來，透過上述之設計，該懸臂式高頻探針卡不僅可有效地傳輸高頻測試訊號，並可依據測試訊號之頻率自動地切換訊號路徑。
10‧‧‧載板
10a‧‧‧第一面
10b‧‧‧第二面
12‧‧‧穿孔
20‧‧‧針座
30‧‧‧探針
31‧‧‧針尖段
32‧‧‧懸臂段
321‧‧‧第一區段
322‧‧‧第二區段
40‧‧‧電傳輸件
50‧‧‧電容
60‧‧‧電感性元件
70‧‧‧探針
72‧‧‧懸臂段
100‧‧‧檢測機
110‧‧‧檢測端子
200‧‧‧待測電子物件
圖1係本發明第一較佳實施例之結構圖。
圖2用以揭示圖1於傳輸低頻訊號時的訊號流向。
圖3用以揭示圖1於傳輸高頻訊號時的訊號流向。
圖4用以揭示圖1於傳輸訊號時的訊號衰減波形圖。
圖5係本發明第二較佳實施例之結構圖。
圖6係本發明第三較佳實施例之結構圖。
圖7係本發明第三較佳實施例之結構圖。
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所示，本發明第一較佳實施例之懸臂式高頻探針卡係設置於一檢測機100以及一待測電子物件200之間，用以將該檢測機100之檢測訊號傳輸予該待測電子物件200。該懸臂式高頻探針卡包含有一載板10、一針座20、二探針30、一電傳輸件40、一電容以及二電感，其中：
該載板10為一剛性之印刷電路板，且佈設有電路佈局(圖未示)。該載板10具有一第一面10a以及一第二面10b，該第一面10a朝向該檢測機100，而該第二面10b則朝向該待測電子物件200，且該載板10上具有一個貫穿 該第一面10a與該第二面10b之穿孔12。
該針座20係設於該載板10之第二面10b上，且位於該穿孔12之附近。另外，該針座20係以環氧樹脂(Epoxy)製成而具有絕緣及吸震之特性。當然，在其他實施態樣中，亦可選用其他絕緣材料。
該二探針30以導電材料製成，且各該探針30具有相連接一針尖段31與一懸臂段32，該針尖段31用以點觸該待測電子物件200之待測部位(圖未示)。該懸臂段32具有相連接之一第一區段321及一第二區段322，該第一區段321係與該針尖段31連接，且外露於該針座20外部，而該第二區段322則埋設於該針座20中。
該電傳輸件40具可撓性，而於本實施例中，該電傳輸件40係選用單層軟性電傳輸件(Flexible Printed Circuit，FPC)製成，並佈設有複數訊號傳輸電路(圖未示)，且設於該載板10上並穿過該穿孔12，使該電傳輸件40上之訊號傳輸電路的其中一端位於該第一面10a所在側，而該等訊號傳輸電路的另一端則位於該第二面10b的所在側，並埋設於該針座20中而各別電性連接各該懸臂段32之第二區段322。
該電容50係焊設於該電傳輸件40上而與該電傳輸件40上之訊號傳輸電路電性連接，且埋設於該針座20中，藉以透過該針座20固定而達到增加穩固性與可靠度之效果。
該二電感性元件60係焊設於該電傳輸件40上而位於該載板10之第一面10a上，且一端與該電傳輸件40上之訊號傳輸電路電性連接，並透過該電傳輸件40分別與該二探針30電性連接，而另一端則用以供與該檢測機100之檢測端子110電性連接。而於本實施例中，該電感性元件 60為一扼流圈(choke)，但亦可使用線圈(coil)、繞組(Winding)或磁珠(Bead)等具有電感特性之元件代替，但使用扼流圈之好處在於其體積較小，而可輕易地設於該載板10上，亦不會增加整體之體積，而可有效地使整體結構達到薄型化之目的。
如此一來，請參閱圖2，當該檢測機100之檢測端子110輸出低頻或直流之檢測訊號時，該二電感性元件60係呈短路或低阻抗之狀態，而該電容50則呈現斷路或是高阻抗之狀態，使得該檢測端子110輸出之低頻或直流檢測訊號將透過其中一該電感性元件60而經由該電傳輸件40傳導至其中一該探針30並輸出至該待測物200，而後，由另一該探針30接收並傳導待測物200回傳之低頻或直流檢測訊號，並透過該電傳輸件40傳導至另外一該電感性元件60，進而回流至該檢測機100。
另外，請參閱圖3，當該待測電子物件200欲執行自我檢測之程序而輸出之高頻(如12Gbps)測試訊號時，該電容50將呈短路或低阻抗之狀態，而該二電感性元件60則呈現斷路或是高阻抗之狀態，使得高頻測試訊號傳輸至其中一探針30後，便透過該電傳輸件40上之訊號傳輸電路與該電容50傳導至另一探針30，藉以透過較短之傳輸路徑快速地回傳至該待測電子物件200，進而達到自我檢測之目的。
如此一來，透過上述之設計，除可達到避免電性干擾、以及不會有貫孔效應產生之優點外，更可有效地縮短訊號回授時的傳導路徑，進而有效地縮減路徑上的微量電阻與電感，而由圖4可看出本發明之設計可有效地降低高頻之測試訊號傳輸時的損耗(傳輸12Gbps之訊號約損耗-2dB而已)，進而使高頻之測試訊號能順利地回授回該待測電子 物件200，而不會有訊號誤判的情形產生。
另外，請參閱圖5，本創作第二實施例不同之處，在於其探針70具有較長之懸臂段72而外露凸出至該針座20之另一側，並直接於該針座20外與該電傳輸件40連接，且將該電容50改置放於該載板10處，而此設計之好處在於方便組裝與拆卸該電傳輸件40與該電容50，而使得當該電傳輸件40或該電容50損壞時方便更換，進而可提升維修與組裝之工作效率。
再者，亦可如圖6所示，該電傳輸件40亦可不穿過該穿孔12，而自該載板10之第一面10a繞外側而延第二面10b與該針座20連接設置後，再與該等探針30連接，且此設計同樣可達到避免電性干擾以及不會有貫孔效應產生之優點。此外，該電容50則焊設於該電傳輸件40並位於該針座20上，除可方便更換外，亦可增加該電容50之支撐性，而可增加整個懸臂式高頻探針卡於測試時的可靠度，而該等電感性元件60亦可改置放於該載板10之第二面10b上，並透過該電傳輸件40上之訊號傳輸電路分別與該等探針30以及該檢測機100之檢測端子110電性連接，且設置於第二面10b之目的在於可有效地降低該第一面10a處的元件厚度，且不會影響位於第二面10b處之元件(如針座20、探針30)之設置，進而達到降低整體厚度而有效小型化之效果。
此外，除上述設置位置外，亦可如圖7所示，將該電容50與該等電感性元件60一同設置於該電傳輸件40上後，再與該電傳輸件40的都分部位一同埋設於該針座20之中，而上述之位置設計除可達到有效地縮短訊號回授時的傳導路徑而縮減路徑上的微量電阻與電感外、亦不會有貫孔效應的產生，且更可利用該針座阻隔測試環境中的外在 干擾，進而增加檢測時的可靠度。
必須說明的是，以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，並不以此為限，舉例而言，上述各實施例中所述之電傳輸件40除使用軟性電路板外，在其他實際實施中，亦可選用複數條同軸電纜做為電傳輸件，並將同軸電纜之中心導線做為訊號傳輸電路，或是利用多蕊絞線做為電傳輸件，且該多蕊絞線包含有複數條訊號導線以及複數條接地導線用來做為測試訊號之傳遞與返還之電氣路徑，且該等訊號導線與該等接地導線之比例介於60%比40%至40%比60%之間，而其又以於50%比50%為最佳的比例。當然，實際實施上更可利用該等多蕊絞線相互並聯連接來達到降低線路阻抗之效果。此外，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。
10‧‧‧載板
10a‧‧‧第一面
10b‧‧‧第二面
12‧‧‧穿孔
20‧‧‧針座
30‧‧‧探針
31‧‧‧針尖段
32‧‧‧懸臂段
321‧‧‧第一區段
322‧‧‧第二區段
40‧‧‧電傳輸件
50‧‧‧電容
60‧‧‧電感性元件
100‧‧‧檢測機
110‧‧‧檢測端子
200‧‧‧待測電子物件

Claims (20)

  1. 一種懸臂式高頻探針卡，用以設置於一待測電子物件上方，且包含有：一載板；一針座，設於該載板上，且以絕緣材料製成；二探針，以導電材料製成；各該探針具有相連接一懸臂段與一針尖段，該懸臂段與該針座連接，而該針尖段則用以點觸該待測電子物件之待測部位；以及一電容，其兩端分別電性連接該二探針；藉此，當該待測電子物件產生高頻之檢測訊號而傳導至其中一該探針時，高頻之檢測訊號經過該電容而傳導至另一該探針，進而回流至該待測電子物件。
  2. 如請求項1所述懸臂式高頻探針卡，更包含有二電感性元件，且該等電感性元件一端分別電性連接該等探針之懸臂段，而另一端則電性連接至一檢測機；當該檢測機產生低頻或直流之檢測訊號時，透過其中一該電感性元件而傳導至其中一該探針，而輸出至該待測物，而後，由另一該探針接收並傳導至另外一該電感性元件，進而回流至該檢測機。
  3. 如請求項2所述之懸臂式高頻探針卡，其中，該等電感性元件係位於該載板上、設置於該針座上、或是埋設於該針座中。
  4. 如請求項3所述之懸臂式高頻探針卡，其中，該載板具有一朝向該檢測機之第一面，以及一朝向該待測電子物件之第二面，且該等電感性元件係位於該載板之第一面上。
  5. 如請求項3所述之懸臂式高頻探針卡，其中，該載板具有一朝向該檢測機之第一面，以及一朝向該待測電子物件之第二面，且該等電感性元件係位於該載板之第二面上。
  6. 如請求項2所述之懸臂式高頻探針卡，其中，各該電感性元件為扼流圈(choke)、線圈(coil)、繞組(Winding)或磁珠(Bead)。
  7. 如請求項1所述之懸臂式高頻探針卡，其中，該電容係位於該載板上、位於該針座上、或是埋設於該針座中。
  8. 如請求項1所述之懸臂式高頻探針卡，更包含有一電傳輸件，且該電傳輸件具有複數訊號傳輸電路電性連接各該探針與該電容，而使該電容兩端分別透過該等訊號傳輸電路電性連接該二探針。
  9. 如請求項8所述之懸臂式高頻探針卡，其中，該電傳輸件為軟性電路板(Flexible Printed Circuit board，FPC)，且該軟性電路板上佈設有該等複數訊號傳輸電路。
  10. 如請求項8所述之懸臂式高頻探針卡，其中，該電傳輸件包含有複數同軸電纜，且該等同軸電纜之中心導線各別形成各該訊號傳輸電路。
  11. 如請求項8所述之懸臂式高頻探針卡，其中，該電傳輸件包含有至少一多蕊絞線，且該多蕊絞線包含有複數條訊號導線以及複數條接地導線以分別形成各該訊號傳輸電路。
  12. 如請求項11所述之懸臂式高頻探針卡，其中，該等訊號導線與該等接地導線之比例介於60%比40%至40%比60%之間。
  13. 如請求項8所述之懸臂式高頻探針卡，其中，該電傳輸件之部分部位與該電容埋設於該針座中。
  14. 如請求項8所述之懸臂式高頻探針卡，其中，該電傳輸件係與該針座連接，且該電容係設置於該電傳輸件上並位於該針座上。
  15. 如請求項8所述之懸臂式高頻探針卡，其中，該電傳輸件係與該載板連接，且該電容係設置於該電傳輸件上並位於該載板上。
  16. 如請求項8所述懸臂式高頻探針卡，更包含有二電感性元件，且該等電感性元件一端分別電性連接該電傳輸件之訊號傳輸電路，而使該等電感性分別透過該等訊號傳輸電路電性連接該二探針；而該等電感性元件之另一端則電性連接至一檢測機；藉此，當該檢測機產生低頻或直流之檢測訊號時，透過其中一該電感性元件而傳導至其中一該探針，而輸出至該待測物，而後，由另一該探針接收並傳導至另外一該電感性元件，進而回流至該檢測機。
  17. 如請求項16所述之懸臂式高頻探針卡，其中，該等電感性元件係設置於該電傳輸件上並位於該載板上，且該載板具有一朝向該檢測機之第一面，以及一朝向該待測電子物件之第二面，而該等電感性元件係位於該載板之第一面上。
  18. 如請求項16所述之懸臂式高頻探針卡，其中，該等電感性元件係設置於該電傳輸件上並位於該載板上，且該載板具有一朝向該檢測機之第一面，以及一朝向該待測電子物件之第二面，且該等電感性元件係位於該載板之第二面上。
  19. 如請求項16所述之懸臂式高頻探針卡，其中，該電傳輸件之部分部位與該等電感性元件埋設於該針座中。
  20. 如請求項16所述之懸臂式高頻探針卡，其中，各該電感性元件為扼流圈(choke)、線圈(coil)、繞組(Winding)或磁珠(Bead)。
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