TWI576590B - Cantilever high frequency probe card - Google Patents

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TWI576590B
TWI576590B TW104121724A TW104121724A TWI576590B TW I576590 B TWI576590 B TW I576590B TW 104121724 A TW104121724 A TW 104121724A TW 104121724 A TW104121724 A TW 104121724A TW I576590 B TWI576590 B TW I576590B
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Wei Cheng Ku
Hao Wei
Jun Liang Lai
Chih Hao Ho
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Mpi Corp
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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檢測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，作為不同層的電路線傳導電氣訊號之用。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，而檢測訊號頻率越高，其電感的阻抗值則會因高頻之訊號通過而提高，造成高頻的檢測訊號無法順利通過，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檢測訊號之頻率，並無法滿足待測電子物件所需之高頻檢測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檢測訊號，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，而使得回授檢測訊號上之電路路徑較長，不僅使得檢測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檢測訊號頻率越高而大幅提升，同樣會造成高頻的檢測訊號無法順利通過的情形，而容易有誤判檢測訊號之情形產生。
有鑑於此，本發明之目的用於提供一種懸臂式高頻探針卡，可有效地傳輸高頻檢測訊號，且可依據檢測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、二探針與一電容性元件，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的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；該電容性元件具有兩端分別電性連接該二探針，該電容性元件位於該針座外部且鄰近該針座；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性元件而傳導至另一該探針，進而回流至該待測電子物件。
本發明另提供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、二探針與一電路板，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的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；該電路板設置有二第一導線，該二第一導線彼此靠近但不接觸，該二第一導線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，高頻之檢測訊號通過該二導線而傳導至另一該探針，進而回流至該待測電子物件。
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檢測訊號，並可依據檢測訊號之頻率自動地切換訊號路徑。
1‧‧‧懸臂式高頻探針卡
10‧‧‧載板
10a‧‧‧上表面
10b‧‧‧下表面
10c‧‧‧穿孔
12‧‧‧針座
122‧‧‧第一面
124‧‧‧第二面
126‧‧‧第三面
14‧‧‧探針
142‧‧‧針尖段
144‧‧‧懸臂段
16‧‧‧電傳輸件
162‧‧‧訊號傳輸線路
18‧‧‧電容性元件
2‧‧‧懸臂式高頻探針卡
20‧‧‧電感性元件
3‧‧‧懸臂式高頻探針卡
22‧‧‧探針
222‧‧‧懸臂段
222a‧‧‧第一段
222b‧‧‧第二段
224‧‧‧針尖段
24‧‧‧針座
242‧‧‧第二面
25‧‧‧電容性元件
26‧‧‧電感性元件
28‧‧‧連接線
30‧‧‧載板
302‧‧‧接點
4‧‧‧懸臂式高頻探針卡
32‧‧‧電感性元件
34‧‧‧連接線
5‧‧‧懸臂式高頻探針卡
36‧‧‧電容性元件
38‧‧‧針座
382‧‧‧第二面
384‧‧‧第三面
386‧‧‧第一面
40‧‧‧電感性元件
42‧‧‧連接線
8‧‧‧懸臂式高頻探針卡
44‧‧‧印刷電路板
46‧‧‧針座
462‧‧‧第二面
464‧‧‧第一面
466‧‧‧第三面
48‧‧‧電容性元件
50‧‧‧電感性元件
52‧‧‧印刷電路板
54‧‧‧第一導線
56‧‧‧第二導線
562‧‧‧線段
58‧‧‧接點
58'‧‧‧接點
60‧‧‧電容性元件
62‧‧‧電感性元件
62‧‧‧軟性電路板
64‧‧‧訊號傳輸線路
64'‧‧‧訊號傳輸線路
66‧‧‧第一導線
68‧‧‧第二導線
70‧‧‧探針
702‧‧‧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懸臂式高頻探針卡之結構圖。
圖2用以揭示圖1之電容性元件與探針連接示意圖。
圖3用以揭示圖1於傳輸低頻訊號時的訊號流向示意圖。
圖4用以揭示圖1於傳輸高頻訊號時的訊號流向示意圖。
圖5係本發明第二較佳實施例懸臂式高頻探針卡之結構圖。
圖6用以揭示圖5之電容性元件、電感性元件與探針連接示意圖。
圖7用以揭示圖5於傳輸高頻訊號時的訊號流向示意圖。
圖8用以揭示圖5於傳輸高頻訊號時的訊號流向示意圖。
圖9係本發明第三較佳實施例懸臂式高頻探針卡之結構圖。
圖10係本發明第四較佳實施例懸臂式高頻探針卡之局部結構圖。
圖11係本發明第五較佳實施例懸臂式高頻探針卡之局部結構圖。
圖12係本發明第六較佳實施例懸臂式高頻探針卡之局部結構圖。
圖13係本發明第七較佳實施例懸臂式高頻探針卡之局部結構圖。
圖14係本發明第八較佳實施例懸臂式高頻探針卡之局部結構圖。
圖15係本發明第九較佳實施例懸臂式高頻探針卡之局部結構圖。
圖16係本發明第十較佳實施例懸臂式高頻探針卡之局部結構圖。
圖17係本發明第十一較佳實施例懸臂式高頻探針卡之局部結構圖。
圖18係本發明第十二較佳實施例懸臂式高頻探針卡之局部結構圖。
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1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1包含有一載板10、一針座12、二探針14、一電傳輸件、一電容性元件18，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具有一上表面10a以及一下表面10b，該上表面10a朝向該檢測機100，而該下表面10b朝向該待測電子物件200，且該載板10上具有複數個貫穿該上表面10a與該下表面10b之穿孔10c。
該針座12係設於該載板10之下表面且位於一該穿孔10c之附近，該針座12具有相背對的一第一面122與一第二面124，以及一第三面126位於該第一面122與該第二面124之間且朝向該待測電子物件200。本實施例中，該針座12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14係以導電材料製成，且各該探針14具有相連接一針尖段142與一懸臂段144，該針尖段142用以點觸該待測電子物件200之待測部位(圖未示)。該懸臂段144之一部分埋設於該針座12中，另一部分自該針座12的第一面突伸出該針座12外，使該針座12的第一面122朝向該針尖段142。該懸臂段144與該針尖段142的連接處形成有一夾角，且該懸臂段144與該針尖段142的連接處位於該針座12之外。
該電傳輸件16具可撓性，而於本實施例中，該電傳輸件16係選用軟性電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)製成，並佈設有複數訊號傳輸線路162(圖2參照)。該電傳輸件16設於該載板10上並穿過一該穿孔10c，使該電傳輸件16上之訊號傳輸線路162的其中一端位於該上表面所在側，而該些訊號傳輸線路162的另一端則位於該下表面10b的所在側，並穿過該針座12的第二面124而埋設於該針座12中，且該些訊號傳輸線路162各別電性連接各該探針的懸臂段144。
該電容性元件18在本實施例中為一電容，該電容性元件18係焊設於該電傳輸件16上鄰近該針座12之 位置處，而位於該針座12外部。該電容性元件18的兩端分別與該電傳輸件16之訊號傳輸線路162電性連接。
請參閱圖3，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，該電容性元件18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經由一該訊號傳輸線路162至其中一該探針14並輸出至該待測電子物件200，而後，由另一該探針接收並傳導該待測電子物件200回傳之低頻或直流檢測訊號，並透過另一該訊號傳輸線路162回流至該檢測機100。
另外，請參閱圖4，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)檢測訊號時，該電容性元件18將呈短路或低阻抗之狀態，該待測電子物件200輸出的高頻檢測訊號傳輸至其中一探針14後，便透過該電傳輸件16上之訊號傳輸線路162與該電容性元件18傳導至另一該探針14，藉以透過較短之傳輸路徑快速地回流至該待測電子物件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，使高頻檢測訊號能順利地回授至該待測電子物件200，而不會有訊號誤判的情形產生。
圖5所示為本發明第二較佳實施例之懸臂式高頻探針卡2，其係以第一實施例為基礎，更包含有二電感性元件20，本實施例中，各該電感性元件為一扼流圈(choke)。該些電感性元件20銲設於該電傳輸件16且位於鄰近該電容性元件18之位置。請配合圖6，該些電感性元件20一端分別透過該訊號傳輸線路162電性連接該些探針14之懸臂段144，而另一端則電性連接至該檢測機100。實施上，除了採用扼流圈之外，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。
請參閱圖7，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20係呈短路或低阻抗之狀態，而該電容性元件18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20而經由一該訊號傳輸線路162傳導至其中一該探針並輸出至該待測電子物件200，而後，由另一該探針14接收並傳導待測電子物件200回傳之低頻或直流檢測訊號，並透過另一該訊號傳輸線路162傳導至另外一該電感性元件20，進而回流至該檢測機100。
另外，請參閱圖8，當該待測電子物件200欲執行自我檢測之程序而輸出高頻檢測訊號時，該電容性元件18將呈短路或低阻抗之狀態，而該二電感性元件20則呈現斷路或是高阻抗之狀態，使得高頻檢測訊號傳輸至其中一探針後，便透過訊號傳輸線路162與該電容性元件18傳導至另一探針14，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。
圖9所示為本發明第三較佳實施例之懸臂式高頻探針卡3，其具有大致相同於前述第二實施例之結構，不同的是，本實施例的各探針22的懸臂段222包括一第一段222a與一第二段222b，該第一段222a與針尖段224相連，該第二段222b係自針座的第二面242突伸出該針座24外。此外，本實施例的電容性元件25的兩端分別銲設於該二探針22的第二段222b且分別電性連接該二探針22。而二電感性元件26係結合於該針座24的第二面242上。本實施例的電傳輸件係由複數條連接線28構成，該些連接線28各別 形成訊號傳輸線路。各該電感性元件26係透過二該連接線28分別電性連接一該探針22的懸臂段222之第二段222b及載板30上的接點302。藉此，檢測機100的檢測端子110與該二接點302接觸後，即可進行檢測。
圖10所示為本發明第四較佳實施例之懸臂式高頻探針卡4，其具有大致相同於前述第三實施例之結構，不同的是，二電感性元件32是分別銲設於該些探針22之第二段222b上，使該些電感性元件32一端各別電性連接該些探針22，而該二電感性元件32之另一端透過二連接線34連接至檢測機100。
圖11所示為本發明第五較佳實施例之懸臂式高頻探針卡5，其具有大致相同於前述第三實施例之結構，不同的是，電容性元件36係結合於針座38的第二面382上，且該二電容性元件36的兩端分別連接二個電感性元件40，並透過連接於該二電感性元件40的連接線42電性連接至探針22上。
上述第五實施例之電容性元件36及電感性元件40的設置位置亦可設計為如圖12所示之第六較佳實施例，結合於針座38的第三面384上；亦或是如圖13所示之第七較佳實施例，結合於針座38的第一面386上。當然，亦可以將電容性元件36及電感性元件40分別設置於針座38不同的面上。
圖14為本發明第八較佳實施例之懸臂式高頻探針卡8，其具有大致相同於第五實施例之結構，不同的是，該懸臂式高頻探針卡8更包含有一印刷電路板44，該印刷電路板44係結合於針座46的第二面462上。而電容性元件48及電感性元件50係銲設於該印刷電路板44上，藉以透過該印刷電路板44設置於該針座46。實務上，印刷電路板44亦可以結合於針座46的第一面464或第三面466上。
圖15為本發明第九較佳實施例，其揭示以線路佈局的方式達成電容性元件及電感性元件的作用。詳而言之，印刷電路板52上佈設有二第一導線54與二第二導線56，該二第一導線54彼此平行且相靠近但不接觸，該二第一導線54分別電性連接二接點58，該二接點58係供連接線(圖未示)分別電性連接至二探針(圖未示)上。各該第二導線56具有一蜿延的線段562位於其兩端之間，本實施例中該線段562係以蛇形線的方式左右蜿蜒地佈設於該印刷電路板52上。該二第二導線56之一端分別電性連接該二第一導線54，另一端電性連接至另二接點58’，該另二接點58’透過另外的連接線電性連接至檢測機100。
藉此，該檢測機100之檢測端子110輸出低頻或直流之檢測訊號時，該二第一導線54之間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第二導線56而傳導至其中一該探針並輸出至該待測電子物件200，而後，由另一該探針接收並傳導待測電子物件200回傳之低頻或直流檢測訊號，並透過另一該第二導線56回流至該檢測機100。
另外，當該待測電子物件200欲執行自我檢測之程序而輸出高頻檢測訊號時，該二第一導線54之間將呈短路或低阻抗之狀態，而該二第二導線56則呈現斷路或是高阻抗之狀態，使得高頻檢測訊號傳輸至其中一探針後，通過該二第一導線54傳導至另一探針，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。
圖16為本發明第十較佳實施例，其具有大致相同於第九實施例之結構，不同的是，本實施例是採用一電容性元件60取代二條第一導線54，將該電容性元件60兩端分別與該二第二導線56之一端電性連接。如此，同樣可 達到依據檢測訊號之頻率而改變訊號路徑的功效。該電容性元件60位於針座的外部
圖17為本發明第十一較佳實施例，其具有大致相同於第九實施例之結構，不同的是，本實施例是採用二電感性元件62分別取代二條第二導線56，將該二電感性元件62之一端分別與該二第一導線54電性連接，藉此達到依據檢測訊號之頻率而改變訊號路徑的功效。該二電感性元件62位於針座的外部。
依據上述構思，第二實施例同樣可以線路佈局的方式達成電容性元件及電感性元件的作用。請參圖18所示之第十二較佳實例，其中軟性電路板62上除了佈設有訊號傳輸線路64,64’之外，更佈設有二第一導線66及二第二導線68，該二第一導線66及該二第二導線68之結構與第九實施例相同。該二第一導線66透過訊號傳輸線路64電性連接探針70的懸臂段702，各該第二導線68的一端電性連接各該第一導線66，另一端透過訊號傳輸線路64’電性連接至檢測機100。實務上，亦可同第十實施例以一電容性元件取代該二第一導線，或以二電感性元件分別取代該二第二導線。
此外，第一實施例的電容性元件亦可採二第一導線佈局的方式來取代。
據上所述，本發明將電容性元件設置針於座外部且鄰近針座之位置，可以達到有效地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，進而增加檢測時的可靠度。而將電感性元件設置於鄰近電容性元件之位置，可避免高頻檢測訊號在電容性元件與電感性元件之間產生振盪，而影響訊號的誤讀。此外，以線路佈局的方式同樣可以達到相同之作用。
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變化，理應包含在本發明之專利範圍內。
1‧‧‧懸臂式高頻探針卡
10‧‧‧載板
10a‧‧‧上表面
10b‧‧‧下表面
10c‧‧‧穿孔
12‧‧‧針座
122‧‧‧第一面
124‧‧‧第二面
126‧‧‧第三面
14‧‧‧探針
142‧‧‧針尖段
144‧‧‧懸臂段
16‧‧‧電傳輸件
162‧‧‧訊號傳輸線路
18‧‧‧電容性元件

Claims (9)

  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的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，該懸臂段與該針尖段的連接處形成有一夾角，且該懸臂段與該針尖段的連接處位於該針座之外；以及一電容性元件，具有兩端分別電性連接該二探針，該電容性元件位於該針座外部且鄰近該針座；其中，該針座具有相背對的一第一面與一第二面，以及一第三面位於該第一面與該第二面之間且朝向該待測電子物件；該第一面朝向該針尖段；一印刷電路板，結合於該針座的該第一面、該第二面或該第三面，該電容性元件透過該印刷電路板設置於該針座；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性元件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，該二電感性元件位於該針座外部且鄰近該電容性元件，且該些電感性元件一端分別電性連接該些探針之懸臂 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，而輸出至該待測電子物件，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1所述懸臂式高頻探針卡，包含有二電感性元件，設置於該第一面、第二面或該第三面上；該二電感性元件一端分別電性連接該些探針之懸臂段，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，而輸出至該待測電子物件，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。
  4. 如請求項5所述懸臂式高頻探針卡，其中該些電感性元件透過該印刷電路板設置於該針座。
  5. 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的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，該懸臂段與該針尖段的連接處形成有一夾角，且該懸臂段與該針尖段的連接處位於該針座之外； 一電路板，設置有二第一導線，該二第一導線彼此靠近但不接觸，該二第一導線分別電性連接該二探針；其中，該針座具有相背對的一第一面與一第二面，以及一第三面位於該第一面與該第二面之間且朝向該待測電子物件；該第一面朝向該針尖段；該電路板結合於該針座的該第一面、該第二面或該第三面；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，高頻之檢測訊號通過該二第一導線而傳導至另一該探針，進而回流至該待測電子物件。
  6. 如請求項5所述懸臂式高頻探針卡，其中該電路板上設置有二第二導線，各該第二導線具有兩端及位於該兩端之間的一蜿蜒的線段；該二第二導線的一端分別電性連接該二第一導線，該二第二導線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，透過其中一該第二導線傳導至其中一該探針，而輸出至該待測電子物件，而後，由另一該探針接收並傳導至另一該第二導線，進而回流至該檢測機。
  7. 如請求項6所述懸臂式高頻探針卡，其中各該第二導線的該線段係以蛇形線的方式佈設於該電路板。
  8. 如請求項5所述懸臂式高頻探針卡，更包含有二電感性元件，該二電感性元件設置於該電路板上；各該電感性元件具有兩端，各該電感性元件之其中一端電性連接各該第一導線；該二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，而輸出至該待測電子物件，而後，由另一該探針接收並傳導至另一該電感性元件，進而回流至該檢測機。
  9. 如請求項8所述懸臂式高頻探針卡，其中該二電感性元件位於該針座外部。
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