TWI589882B - 探針卡及其製造方法 - Google Patents

Description

探針卡及其製造方法

本揭露是有關於一種探針卡。

探針卡的主要目的是藉由其探針直接與待測物(如晶片)上的銲墊或是凸塊接觸，配合周邊測試機台與軟體控制而達到自動化量測目的，並進一步地篩選出不良品。在使用時，通常是藉由測試機台發送測試訊號，經探針卡到待測物，再由待測物回送測試結果訊號，經探針卡到測試機台進行分析。

本發明之一技術態樣在於提供一種探針卡，其於電路板的焊點區提供接地片，藉此方便接地導體電性連接接地片而接地。

根據本發明一或多個實施方式，一種探針卡包含電路板、接地片、訊號導體、訊號針前段與接地導體。電路板 具有至少一訊號接點與至少一接地接點於其下表面。接地片位於電路板的下表面，並電性連接接地接點。接地片具有至少一開口，且此開口暴露出訊號接點。訊號導體透過接地片之開口，電性連接訊號接點。訊號針前段電性連接訊號導體，且此訊號針前段呈懸臂針型態。接地導體與訊號導體之間具有間距，且此接地導體電性連接接地片。

根據本發明一或多個實施方式，一種探針卡的製造方法包含：在接地片中製作至少一開口；將接地片設置至電路板之待測物側的焊點區上，其中接地片中之開口暴露出電路板上的至少一訊號接點；電性連接接地片與電路板上的接地接點；以及組裝至少一探針組至電路板，其中探針組之訊號導體透過接地片中之開口，電性連接訊號接點，且探針組之接地導體電性連接接地片。

在測試高頻訊號時，為了讓測試針具有適合的特性阻抗，製造者可在訊號導體的周圍設置接地導體。藉由接地導體與訊號導體之間的間距與介質，可以適當地調整訊號導體的特性阻抗，藉此達到良好的阻抗匹配，並避免高頻訊號在傳輸的過程中產生反射損耗。在設計上，接地導體要電性連接至接地電位，例如位於電路板下表面的接地接點，而訊號導體則要電性連接至訊號接點，但由於電路板的電路設計有許多考量，因此電路板上的訊號接點與接地接點並不一定會在鄰近的位置。如果訊號接點與接地接點之間的相對位置不佳，例如過遠，就可能會讓接地導體的繞線路徑過長且複雜。這樣過長的繞線容易造成電路板與訊號導體之間的阻抗匹配不連續。這種 阻抗匹配不連續會對測試傳輸高頻訊號有影響。再者，在製作探針卡時，過於複雜的繞線也會增加製作的複雜度，使得接地導體容易有焊錯接地接點的風險。

因此，在本發明一或多個實施方式中，電路板的下表面上可設置接地片，此接地片設置在電路板下表面的焊點區上，且具有複數個開口暴露出訊號接點。由於接地片就位在訊號接點的周圍，因此訊號導體與接地導體不需要過長且過於複雜的繞線，就可以分別電性連接訊號接點與接地片。此外，由於接地導體繞線的距離很短，因此阻抗匹配的不連續部分將得以縮短，進而降低高頻訊號在傳輸的過程中所產生的反射損耗。再者，在製作探針卡時，因為接地導體繞線的複雜度降低，因此接地導體焊錯的風險也會降低。

2‧‧‧局部

3‧‧‧線段

4‧‧‧線段

10‧‧‧線段

12‧‧‧線段

100‧‧‧探針卡

110‧‧‧電路板

120‧‧‧接地片

122‧‧‧開口

125‧‧‧絕緣層

130‧‧‧訊號針前段

142‧‧‧訊號導體

144‧‧‧接地導體

146‧‧‧介電層

150‧‧‧針座

152‧‧‧接地部

S‧‧‧訊號接點

G‧‧‧接地接點

I1‧‧‧空隙

I2‧‧‧空隙

第1圖繪示依照本發明一或多個實施方式之探針卡的上視圖。

第2圖繪示第1圖之局部2的底視圖。

第3圖繪示沿第2圖之線段3的剖面圖。

第4圖繪示沿第3圖之線段4的剖面圖。

第5圖繪示依照本發明另一或多個實施方式之同軸套筒針的剖面圖，其剖面位置與第4圖相同。

第6圖繪示依照本發明另一或多個實施方式之同軸套筒針的剖面圖，其剖面位置與第4圖相同。

第7圖繪示依照本發明另一或多個實施方式之同軸套筒針的剖面圖，其剖面位置與第4圖相同。

第8圖繪示依照本發明另一或多個實施方式之探針卡的剖面圖，其剖面位置與第3圖相同。

第9圖繪示依照本發明另一或多個實施方式之探針卡的局部底視圖。

第10圖繪示沿第9圖之線段10的剖面圖，其中同軸線並未剖開。

第11圖繪示依照本發明另一或多個實施方式之探針卡的剖面圖，其剖面位置與第10圖相同。

第12圖繪示沿第11圖之線段12的剖面圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖繪示依照本發明一或多個實施方式之探針卡100的上視圖。第2圖繪示第1圖之局部2的底視圖。第3圖繪示沿第2圖之線段3的剖面圖。如第1~3圖所示，一種探針卡100包含電路板110、接地片120、訊號導體142、訊號針前段130與接地導體144。電路板110具有至少一訊號接點S與至少 一接地接點G於其下表面。接地片120位於電路板110的下表面，並電性連接接地接點G。接地片120具有至少一開口122，且此開口122暴露出訊號接點S。訊號導體142透過接地片120之開口122，電性連接訊號接點S。訊號針前段130電性連接訊號導體142，且此訊號針前段130呈懸臂針型態。接地導體144與訊號導體142之間具有間距，且此接地導體144電性連接接地片120。上述之電路板110的下表面為待測物側，而上表面則為測試機側。

在測試高頻訊號時，為了讓測試針具有適合的特性阻抗，製造者可在訊號導體142的周圍設置接地導體144。藉由接地導體144與訊號導體142之間的間距與介質，可以適當地調整訊號導體142的特性阻抗，藉此達到良好的阻抗匹配，並避免高頻訊號在傳輸的過程中產生反射損耗。在設計上，接地導體144要電性連接至接地接點G，而訊號導體142則要電性連接至訊號接點S，但由於電路板110的電路設計有許多考量，因此電路板110上的訊號接點S與接地接點G並不一定會在鄰近的位置。如果訊號接點S與接地接點G之間的相對位置不佳，例如過遠，就可能會讓接地導體144的繞線路徑過長且複雜。這樣過長的繞線容易造成電路板110與訊號導體142之間的阻抗匹配不連續。這種阻抗匹配不連續會對測試傳輸高頻訊號有影響。再者，在製作探針卡時，過於複雜的繞線也會增加製作的複雜度，使得接地導體容易有焊錯接地接點的風險。

因此，在本發明一或多個實施方式中，電路板110 的下表面上可設置接地片120，此接地片120設置在電路板110下表面的焊點區上，且具有複數個開口122暴露出訊號接點S。由於接地片120就位在訊號接點S的周圍，因此訊號導體142與接地導體144不需要過長且過於複雜的繞線，就可以分別電性連接訊號接點S與接地片120。此外，由於接地導體144繞線的距離很短，因此阻抗匹配的不連續部分將得以縮短，進而降低高頻訊號在傳輸的過程中所產生的反射損耗。再者，在製作探針卡100時，因為接地導體144繞線的複雜度降低，因此接地導體144焊錯的風險也會降低。

上述之接地片120的材質可為任何導體。更具體地說，上述之接地片120的材質可為金屬，例如：銅。在實務上，上述之接地片120可為銅箔。此接地片120與電路板110之間可具有絕緣層125，藉此提供接地片120與電路板110之間的絕緣。在實務上，上述之絕緣層125可為黏膠，例如：黑膠、樹脂或雙面膠帶。如此一來，絕緣層125不但可以提供接地片120與電路板110之間的絕緣，還可以黏合接地片120與電路板110。

由於訊號接點S與接地片120的電位不同，因此兩者之間要保持電性絕緣，以避免短路的發生。在本發明一或多個實施方式中，接地片120具有開口122以暴露出訊號接點S，且此開口122的側壁與訊號接點S之間保持一絕緣空間，藉此讓訊號接點S與接地片120之間維持電性絕緣。

上述之訊號導體142、接地導體144與訊號針前段130實務上可為同軸套筒針，且此同軸套筒針可呈懸臂針型 態。更具體地說，訊號導體142與訊號針前段130可為一體連接的針芯。亦即，訊號導體142與訊號針前段130的材質相同，且兩者之間並沒有明顯的交界。訊號針前段130包含針尖部分與針身的前段部分，而訊號導體142則包含針身的後段部分與針尾。

第4圖繪示沿第3圖之線段4的剖面圖。如第3~4圖所示，接地導體144圍繞訊號導體142。更具體地說，一介電層146可直接形成在訊號導體142的側壁上，且接地導體144可直接形成在介電層146的側壁上。如此一來，介電層146將位於接地導體144與訊號導體142之間，以維持接地導體144與訊號導體142之間的間距，並提供適當地介電特性。

第5~7圖繪示依照本發明另多個實施方式之同軸套筒針的剖面圖，其剖面位置與第4圖相同。如第4~7圖所示，雖然第4圖繪示介電層146、接地導體144與訊號導體142之間不具有空隙，但此並不限制本發明，實際上接地導體144可呈套筒狀套設於介電層146與訊號導體142外，且接地導體144與介電層146之間可以具有空隙I1(如第5圖所繪示)。或者，接地導體144可呈套筒狀套設於訊號導體142外。接地導體144形成於介電層146的側壁上，且介電層146與訊號導體142之間可以具有空隙I2(如第6圖所繪示)。抑或，介電層146可呈套筒狀套設於訊號導體142外，接地導體144可呈套筒狀套設於介電層146外，三者之間均可以具有空隙I1、I2(如第7圖所繪示)。

回到第3圖。在本發明一或多個實施方式中，電 路板110上可具有針座150，此針座150連接訊號針前段130至電路板110，藉此至少固定訊號針前段130與電路板110的相對位置。上述之針座150的材質可為絕緣材料。在部份實施方式中，針座150的表面也可以選擇性的具有接地部152。接地導體144可電性連接接地片120與接地部152，藉此提供更好的阻抗匹配。應瞭解到，針座150表面的接地部152並非必要元件，在部份實施方式中，接地導體144也可以電性連接接地片120即可，或者電性連接接地片120與鄰近的接地針。

應瞭解到，雖然第3圖繪示接地部152設置於針座150的表面，但此並不限制本發明。在本發明另一或多個實施方式中，接地部152亦可設置於針座150的內部(如第8圖所繪示)，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性選擇接地部152的實施方式。

除了同軸套筒針外，本發明部分實施方式也可以應用鉲針接同軸線的方式來實現適當的阻抗匹配。第9圖繪示依照本發明另一或多個實施方式之探針卡100的局部底視圖。第10圖繪示沿第9圖之線段10的剖面圖，其中同軸線並未剖開。如第9~10圖所示，第9~10圖的訊號針前段130呈懸臂針型態。更具體地說，訊號針前段130可為懸臂針的針尖部分與針身的前段部分，後段則利用同軸線電性連接至電路板110。同軸線的線芯即訊號導體142，接地層即接地導體144，而線芯與接地層之間的絕緣被覆即為介電層146。在本一或多個實施方式中，訊號針前段130與訊號導體142的材質可不同。舉例來說，訊號針前段130因為考慮到要接觸待測物，因此可選 用機械強度較高的導體，訊號導體142因為考慮要方便連接訊號針前段130，因此可選用機械強度較低的導體。訊號針前段130與訊號導體142兩者並非一體連接，其連接方式可為例如焊接。同樣地，訊號導體142的一端電性連接訊號接點S，另一端電性連接訊號針前段130。訊號針前段130可以藉由針座150固定在電路板110上。接地導體144的一端電性連接接地片120，另一端可以電性連接針座150上的接地部152，也可以不直接連接接地電位，或電性連接其他的接地電位，例如鄰近的接地針。

此外，上述之訊號針前段130的側壁可選擇性地被覆一絕緣層，藉此避免兩相鄰的訊號針發生短路。在實務上，此絕緣層可為例如絕緣漆。

除了同軸套筒針與鉲針接同軸線外，本發明部分實施方式也可以用訊號針加接地線的方式來實現適當的阻抗匹配。第11圖繪示依照本發明另一或多個實施方式之探針卡的剖面圖，其剖面位置與第10圖相同。第12圖繪示沿第11圖之線段12的剖面圖。如第11~12圖所示，在本發明部分實施方式中，上述之訊號導體142與訊號針前段130實務上可為測試針，例如懸臂針。也就是說，訊號導體142可一體連接訊號針前段130。亦即，訊號導體142與訊號針前段130的材質相同，且兩者之間並沒有明顯的交界。訊號針前段130包含針尖部分與針身的前段部分，而訊號導體142則包含針身的後段部分與針尾。

接地導體144可為一端電性連接接地片120的接 地線。接地導體144的至少部分側壁可被覆介電層146。接地導體144與介電層146的組合可貼附在訊號導體142的側壁，藉此提供訊號導體142適當的阻抗匹配。同樣地，接地導體144的另一段可以電性連接針座150上的接地部152，也可以不直接連接接地電位，或電性連接其他的接地電位，例如鄰近的接地針。當然，接地導體144一端的設置位置也可以選擇在針座150內部，而接地部152也可設置在針座內部，使接地導體144的一端在針座150內部直接連接接地部152，而接地部152會再電性連接接地電位，例如接地接點G或接地針。

本發明另一技術態樣為上述探針卡100的製造方法。請參閱第1~12圖，根據本發明一或多個實施方式，一種探針卡100的製造方法包含：在接地片120中製作至少一開口122。此開口122的製造方式例如可以是剪裁、刀模沖型，或類似的切削加工方法。上述之接地片120的材質可為導體，例如銅。在實務上，上述之接地片120可為銅箔。

接著，製造者可將接地片120設置至電路板110之待測物側的焊點區上，其中接地片120中之開口122暴露出電路板110上的至少一訊號接點S。將接地片120設置至電路板110的方式例如可以是以黏膠將接地片120黏合至電路板110之待測物側的焊點區上。上述之黏膠例如可為黑膠、樹脂或雙面膠帶。為了確保絕緣，在將接地片120設置至電路板110後，開口122的側壁與訊號接點S之間保持一絕緣空間。

接著，製造者可電性連接接地片120與電路板110上的至少一接地接點G。舉例來說，製造者可以打線連接或者 焊接的方式電性連接接地片120與接地接點G。

接著，製造者可組裝至少一訊號針前段130、至少一訊號導體142與至少一接地導體144至電路板110。在此訊號針前段130、訊號導體142與接地導體144可視為一探針組，此探針組例如可以是同軸套筒針(如第2~8圖所繪示)、鉲針接同軸線(如第9~10圖所繪示)、訊號針加接地線(如第11~12圖所繪示)或其他能夠實現阻抗匹配的探針組。上述之探針組可先和針座150結合，然後再結合至電路板110上。接著，製造者可分別將訊號導體142與接地導體144電性連接至訊號接點S與接地片120，便可完成探針卡100的製作。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

3‧‧‧線段

100‧‧‧探針卡

110‧‧‧電路板

120‧‧‧接地片

122‧‧‧開口

130‧‧‧訊號針前段

144‧‧‧接地導體

150‧‧‧針座

S‧‧‧訊號接點

G‧‧‧接地接點

Claims (15)

1. 一種探針卡，包含：一電路板，具有至少一訊號接點與至少一接地接點於其下表面；一接地片，位於該電路板的下表面，並電性連接該接地接點，該接地片具有至少一開口，該開口暴露出該訊號接點；至少一訊號導體，透過該接地片之該開口，電性連接該訊號接點；至少一訊號針前段，電性連接該訊號導體，該訊號針前段呈懸臂針型態；以及至少一接地導體，與該訊號導體之間具有一間距，且該接地導體電性連接該接地片。
2. 如請求項1所述之探針卡，更包含：一絕緣層，位於該接地片與該電路板之間。
3. 如請求項1所述之探針卡，更包含：一黏膠，黏合該接地片與該電路板，其中該黏膠為黑膠、樹脂或雙面膠帶。
4. 如請求項1所述之探針卡，其中該接地片為銅箔。
5. 如請求項1所述之探針卡，其中該開口的側壁與該訊號接點之間保持一絕緣空間。
6. 如請求項1所述之探針卡，其中該接地導體圍繞該訊號導體。
7. 如請求項1所述之探針卡，其中該訊號導體一體連接該訊號針前段，且該訊號導體與該訊號針前段的材質相同。
8. 如請求項1所述之探針卡，其中該接地導體呈套筒狀套設於該訊號導體外。
9. 如請求項1所述之探針卡，更包含：一介電層，介於該接地導體與該訊號導體之間。
10. 如請求項1所述之探針卡，其中該訊號導體與該訊號針前段的材質不同，且該訊號導體焊接至該訊號針前段。
11. 如請求項1所述之探針卡，其中該接地導體呈線狀；以及更包含：一介電層，被覆該接地導體的至少部分側壁，且該接地導體與該介電層貼附在該訊號導體的側壁。
12. 如請求項1所述之探針卡，更包含：一針座，連接該訊號針前段至該電路板。
13. 一種探針卡的製造方法，包含：在一接地片中製作至少一開口；將該接地片設置至一電路板之待測物側的焊點區上，其中該接地片中之該開口暴露出該電路板上的至少一訊號接點；電性連接該接地片與該電路板上的至少一接地接點；以及組裝至少一探針組至該電路板，其中該探針組之一訊號導體透過該接地片中之該開口，電性連接該訊號接點，且該探針組之一接地導體電性連接該接地片。
14. 如請求項13所述之探針卡的製造方法，其中將該接地片設置至該電路板之步驟包含：以一黏膠將該接地片黏合至該電路板之待測物側的焊點區上。
15. 如請求項13所述之探針卡的製造方法，其中在將該接地片設置至該電路板後，該開口的側壁與該訊號接點之間保持一絕緣空間。