TWI603089B - 測試裝置與其探針連接器 - Google Patents

Description

測試裝置與其探針連接器

本發明有關於一種探針連接器與測試裝置，尤指一種透過導電流體接觸導電接點之探針連接器與測試裝置。

為了測試半導體裝置的電特性，半導體裝置需要與測試裝置有穩定的電連接。一般而言，每當測試裝置對待測物(Device Under Test，DUT)進行測試時，測試裝置之測試電路透過多個探針分別觸壓待測物(Device Under Test，DUT)的接點(例如接腳、焊墊或焊球)，以便測試電路與待測物進行測試的信號存取。

然而，由於探針需頻繁地觸壓待測物的接點，使得探針或/及接點上常常會產生刮痕或壓痕，該些刮痕或壓痕將導致探針之導電性能降低，因而影響了電訊傳輸的品質以及降低產品壽命。

本發明之一目的在於提供一種測試裝置與其探針 連接器，用以解決以上先前技術所提到的不便與缺陷，意即，降低產生刮痕或壓痕於探針或/及接點上之機會，進而維持探針連接器之電訊傳輸品質及產品壽命。

依據本發明之一實施方式，此種探針連接器包含一探針本體、一可撓性套體、至少一切割縫以及一導電流體。探針本體具有一觸接部。可撓性套體連接於探針本體相對觸接部之一端。導電流體容置於可撓性套體內，且電性連接探針本體。切割縫形成於可撓性套體相對觸接部之一端，並於可撓性套體之這端定義出多個相互緊閉之密閉部。當壓迫切割縫以分離這些密閉部時，部分之導電流體自切割縫滲出，反之，當不再壓迫切割縫，這部分之導電流體自切割縫縮回可撓性套體內。

在本發明一或複數個實施方式中，導電流體為在一常溫下呈非固態狀之液態金屬。更進一步地，液態金屬包含材質為一種或多種選自包括鎵、銫、銦、汞、錫、鉛、鋅及鉍所組成之群組。

在本發明一或複數個實施方式中，導電流體之熔點小於可撓性套體之熔點。

在本發明一或複數個實施方式中，可撓性套體包含一容納導電流體之內腔管道，且探針本體封閉內腔管道之一端。

在本發明一或複數個實施方式中，切割縫的呈現圖案為「─」字型、「+」字型、「X」字型、「＊」字型、「Y」字型或「米」字型。

在本發明一或複數個實施方式中，可撓性套體相 對觸接部之這端更具有一貫孔。貫孔位於切割縫上，且接通切割縫並且露出導電流體。

在本發明一或複數個實施方式中，探針本體包含一導電針管、一針軸與一彈性件。導電針管包含一筒狀體、一開槽與一延伸柱。延伸柱與開槽分別位於筒狀體之二相對端。針軸可伸縮地位於開槽內，且部分地伸出開槽之外。觸接部位於針軸伸出開槽之一端。彈性件位於開槽內，且連接針軸與筒狀體。

依據本發明之另一實施方式，此種測試裝置包含一主機、一測試電路與上述之探針連接器。測試電路電性連接主機，包含一第一導電接點。第一導電接點電性連接上述探針連接器之探針本體之觸接部。當一待測物之一第二導電接點壓迫切割縫且分離這些密閉部時，部分之導電流體自切割縫滲出並電性連接第二導電接點；反之，當待測物不再壓迫切割縫時，此部分之導電流體自切割縫縮回可撓性套體內。

如此，本實施方式之探針連接器是透過滲出可撓性套體之導電流體以接觸待測物之導電接點，由於導電流體之硬度低於習知固態探針之硬度，不致產生刮痕或壓痕於探針連接器或/與待測物之導電接點上，進而保護探針連接器或/與待測物之導電接點，而維持探針連接器之電訊傳輸品質及產品壽命。

以上所述僅用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

10‧‧‧探針連接器

100‧‧‧探針本體

110‧‧‧導電針管

111‧‧‧筒狀體

112‧‧‧開槽

113‧‧‧延伸柱

120‧‧‧針軸

121‧‧‧觸接部

130‧‧‧彈性件

200‧‧‧可撓性套體

210‧‧‧本體

220‧‧‧切割縫

220A~220G‧‧‧切割縫

230‧‧‧密閉部

240‧‧‧貫孔

250‧‧‧端部開口

260‧‧‧內腔管道

300‧‧‧導電流體

301‧‧‧導電流體

400‧‧‧測試裝置

410‧‧‧主機

420‧‧‧測試電路

421‧‧‧配線板

422‧‧‧第一導電接點

500‧‧‧待測物

510‧‧‧第二導電接點

L‧‧‧長軸方向

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依照本發明一實施方式之探針連接器的分解圖；第2圖繪示第1圖之縱向剖視圖；第3圖繪示依照本發明一實施方式之測試裝置的剖視示意圖；第4圖繪示第3圖之測試裝置的操作示意圖；以及第5A圖~第5G圖繪示依照本發明之多個實施方式之可撓性套體的切割縫之示意圖。

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實施方式之探針連接器10的分解圖。第2圖繪示第1圖之縱向剖視圖。如第1圖與第2圖所示，在本實施方式中，此種探針連接器10包含一探針本體100、一可撓性套體200(例如橡膠或塑膠套筒)以及一導電流 體300。可撓性套體200連接於探針本體100之一端。導電流體300容置於可撓性套體200之內部，且電性連接探針本體100。可撓性套體200具有至少一個切割縫220。切割縫220形成於可撓性套體200背對探針本體100之一端，以便在接受外力壓迫切割縫220時，導電流體300得以自可撓性套體200之內部經由切割縫220滲出可撓性套體200之外。

如第1圖與第2圖所示，在本實施方式中，具體來說，可撓性套體200包含一本體210與一端部開口250。端部開口250與切割縫220分別形成於本體210之二相對端部。本體210更內含一內腔管道260。內腔管道260用以容納導電流體300。內腔管道260之長軸方向L等於本體210之長軸方向L，且內腔管道260分別連接端部開口250與切割縫220。本體210為可被按壓以供壓縮內腔管道260之軟式套筒，例如為橡膠或塑膠套筒。

在本實施方式中，切割縫220的數量為多個，這些切割縫220彼此相交，並於本體210上定義出多個相互緊閉之密閉部230。在任何外力壓迫之前，由於這些密閉部230彼此相互緊閉以關閉切割縫220，內腔管道260無法透過切割縫220接通可撓性套體200之外部，意即，此時，這些密閉部230得以阻絕導電流體300自切割縫220滲出。

此外，在本實施方式中，探針本體100包含一導電針管110、一針軸120與一彈性件130。導電針管110包含一筒狀體111、一開槽112與一延伸柱113。延伸柱113與開槽112分別位於筒狀體111之二相對端。針軸120可伸縮地位於開槽 112內，且部分地伸出開槽112之外，具體地，針軸120伸出於開槽112之外，且背對可撓性套體200的一端具有觸接部121。彈性件130，例如伸縮彈簧，位於開槽112內，且分別抵接針軸120與筒狀體111於開槽112之內壁。此外，延伸柱113插入端部開口250內，並氣密地封閉內腔管道260之一端，以阻擋導電流體300自端部開口250流出內腔管道260之外。由於導電針管110、針軸120與彈性件130(如伸縮彈簧)之長軸方向L彼此相同，故，當針軸120伸縮時，彈性件130(如伸縮彈簧)與針軸120沿相同方向運動。

導電流體300為呈非固態狀且硬度低之液態金屬，以降低產生刮痕或壓痕於探針或/及接點上之機會。舉例來說，導電流體300為在一常溫下呈非固態狀之液態金屬。液態金屬包含一種或多種以下之成分，這些成分例如為鎵、銫、銦、汞、錫、鉛、鋅及鉍及任何包含上述成分之合金，例如，鎵銦合金(其熔點為16℃)與鎵錫合金(其熔點為20℃)。例如，鎵之熔點為29.8℃、銫之熔點為28℃、汞之熔點為-39℃；或者，又例如，鎵銦合金之熔點為16℃、鎵錫合金之熔點為20°C。

第3圖繪示依照本發明一實施方式之測試裝置400的剖視示意圖。請參閱第3圖所示，此測試裝置400包含一主機410、一測試電路420、至少一個上述之探針連接器10與一支撐架(圖中未示)。主機410例如測試電腦等其他類似裝置。測試電路420包含一配線板421與至少一第一導電接點422。第一導電接點422，例如為焊墊，配置於配線板421之一 面，且第一導電接點422透過配線板421電性連接主機410。支撐架連接探針連接器10，且將探針連接器10支撐於測試電路420上，使得探針連接器10之針軸120得以透過觸接部121電性連接第一導電接點422。由於支撐架在所屬領域中為習知常識，故，不在此加以贅述。

第4圖繪示第3圖之測試裝置400的操作示意圖。請參閱第3圖與第4圖所示，測試裝置400用以對至少一待測物500(Device Under Test，IDUT)進行測試。當待測物500之其中一第二導電接點510(例如接腳、焊墊或焊球)壓迫探針連接器10(第3圖)之可撓性套體200之切割縫220以分離這些密閉部230時，導電流體300之一部分301得以經切割縫220滲出可撓性套體200之外，並電性連接第二導電接點510，以便主機410對待測物500進行測試。反之，當待測物500不再壓迫切割縫220且在這些密閉部230恢復緊閉之前，導電流體300之這部分301大致可自切割縫220縮回可撓性套體200之內腔管道260內。

如此，由於探針連接器10是透過滲出可撓性套體200之導電流體300接觸待測物500之導電接點，且因為導電流體300為液態、漿態或凝膠態，所以導電流體300之硬度低於習知固態探針之硬度，不僅可接觸第二導電接點510較多的表面積，更不致產生刮痕或壓痕於探針連接器10或/與待測物500之導電接點上，進而保護探針連接器10或/與待測物500之導電接點，而維持探針連接器10之電訊傳輸品質及產品壽命。

在本實施方式中，由於導電流體300為在一常溫 下呈非固態狀之液態金屬，使用者不須設置加熱設備，即可讓液態金屬在一般環境中維持在非固態之狀態，進而保持非固態狀與低硬度之特性。

此外，由於上述液態金屬具有高凝聚力/相對粘度(viscosity)，被局部擠出之導電流體300的那部分301在這些密閉部230恢復緊閉之前，導電流體300之那部分301被可撓性套體200內之其餘導電流體300自切割縫220拉回可撓性套體200內。然而，本發明不僅限於上述種類。

然而，本發明不限於液態金屬必須在常溫下呈非固態狀，其他實施方式中，其他液態金屬雖然並非在常溫下是呈非固態狀，只要導電流體300之熔點小於可撓性套體200之熔點，意即，在不讓可撓性套體200融化而損壞之前提下，液態金屬亦可因受熱而仍維持於非固態狀。

然而，本發明不限於此，其他實施方式中，若不考量導電流體之部分可能沾黏於待測物之後果，導電流體也可為不導電液態膠體(例如凝膠)內包埋有高密度數量之金屬顆粒。

第5A圖~第5G圖繪示依照本發明之多個實施方式之可撓性套體200的切割縫之示意圖。對應著切割縫的數量為由一至多，如第5A圖，切割縫220A的數量為1個，其呈現圖案為「─」字型；如第5B圖，切割縫220B的數量為2個，切割縫220B的呈現圖案為「+」字型；如第5C圖，切割縫220C的數量為2個，切割縫220C的呈現圖案也可以為「X」字型；如第5D圖，切割縫220D的數量為3個，切割縫220D的呈現圖 案為「Y」字型；如第5E圖，切割縫220E的數量為3個，切割縫220E的呈現圖案也可以為「＊」(asterisk)字型；或者，如第5F圖，切割縫220F的數量為4個，切割縫220F的呈現圖案也可以為「米」(radial type)字型。

如此，由於切割縫220A~220F的數量也決定了密閉部230的數量，密閉部230的數量越高，也可決定送出更大量之導電流體300以接觸第二導電接點510更多的表面積。

此外，除了密閉部230完全阻絕導電流體300之滲出之外，另外之實施方式中，如第5G圖所示，可撓性套體200之那端除了切割縫220G外，可撓性套體200更具有一接通內腔管道260(第3圖)之貫孔240。貫孔240位於切割縫220G上，且接通切割縫220，以露出可撓性套體200內之導電流體300(第3圖)。如此，無論是否有外力壓迫切割縫220，導電流體300都可從貫孔240進/出內腔管道260，以控制導電流體300之基本進/出量。

最後，上述所揭露之各實施例中，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，皆可被保護於本發明中。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。

10‧‧‧探針連接器

100‧‧‧探針本體

110‧‧‧導電針管

111‧‧‧筒狀體

112‧‧‧開槽

113‧‧‧延伸柱

120‧‧‧針軸

121‧‧‧觸接部

130‧‧‧彈性件

200‧‧‧可撓性套體

210‧‧‧本體

220‧‧‧切割縫

230‧‧‧密閉部

250‧‧‧端部開口

260‧‧‧內腔管道

L‧‧‧長軸方向

Claims (16)

1. 一種探針連接器，包含：一探針本體，具有一觸接部；一可撓性套體，連接於該探針本體相對該觸接部之一端；一導電流體，容置於該可撓性套體內，且電性連接該探針本體；以及至少一切割縫，形成於該可撓性套體相對該觸接部之一端，並於該可撓性套體之該端定義出多個相互緊閉之密閉部，其中，當壓迫該切割縫以分離該些密閉部時，部分之該導電流體自該切割縫滲出，當不再壓迫該切割縫，該部分之該導電流體自該切割縫縮回該可撓性套體內。
2. 如請求項1所述之探針連接器，其中該導電流體為在一常溫下呈非固態狀之液態金屬。
3. 如請求項2所述之探針連接器，其中該液態金屬包含材質為選自包括：鎵、銫、銦、汞、錫、鉛、鋅及鉍所組成之群組。
4. 如請求項1所述之探針連接器，其中該導電流體之熔點小於該可撓性套體之熔點。
5. 如請求項1所述之探針連接器，其中該可撓性套體包含一用以容納該導電流體之內腔管道，其中該探針本體封閉該內腔管道之一端。
6. 如請求項1所述之探針連接器，其中該至少一切割縫的呈現圖案為「─」字型、「+」字型、「X」字型、「＊」字型、「Y」字型或「米」字型。
7. 如請求項1所述之探針連接器，其中該可撓性套體相對該觸接部之該端更具有一貫孔，該貫孔位於該切割縫上，且接通該切割縫，並且露出該導電流體。
8. 如請求項1所述之探針連接器，其中該探針本體包含：一導電針管，包含一筒狀體、一開槽與一延伸柱，該延伸柱與該開槽分別位於該筒狀體之二相對端；一針軸，可伸縮地位於該開槽內，且部分地伸出該開槽之外，其中該觸接部位於該針軸伸出該開槽之一端；以及一彈性件，位於該開槽內，且連接該針軸與該筒狀體。
9. 一種測試裝置，包含：一主機；一測試電路，電性連接該主機，包含一第一導電接點；以及至少一探針連接器，包含： 一探針本體，具有一觸接部，該觸接部電性連接該第一導電接點；一可撓性套體，連接於該探針本體相對該觸接部之一端；一導電流體，容置於該可撓性套體內，且電性連接該探針本體；以及至少一切割縫，形成於該可撓性套體相對該觸接部之一端，並於該可撓性套體之該端定義出多個相互緊閉之密閉部，其中，當一待測物之一第二導電接點壓迫該切割縫以分離該些密閉部時，部分之該導電流體自該切割縫滲出並電性連接該第二導電接點，當該待測物不再壓迫該切割縫，該部分之該導電流體自該切割縫縮回該可撓性套體內。
10. 如請求項9所述之測試裝置，其中該導電流體為在一常溫下呈非固態狀之液態金屬。
11. 如請求項10所述之測試裝置，其中該液態金屬包含材質為選自包括：鎵、銫、銦、汞、錫、鉛、鋅及鉍所組成之群組。
12. 如請求項9所述之測試裝置，其中該導電流體之熔點小於該可撓性套體之熔點。
13. 如請求項9所述之測試裝置，其中該可撓性套體包含一用以容納該導電流體之內腔管道，其中該探針本體封閉該內腔管道之一端。
14. 如請求項9所述之測試裝置，其中該至少一切割縫的呈現圖案為「─」字型、「+」字型、「X」字型、「＊」字型、「Y」字型或「米」字型。
15. 如請求項9所述之測試裝置，其中該可撓性套體相對該觸接部之該端更具有一貫孔，該貫孔位於該切割縫上，且接通該切割縫，並且露出該導電流體。
16. 如請求項9所述之測試裝置，其中該探針本體包含：一導電針管，包含一筒狀體、一開槽與一延伸柱，該延伸柱與該開槽分別位於該筒狀體之二相對端；一針軸，可伸縮地位於該開槽內，且部分地伸出該開槽之外；以及一彈性件，位於該開槽內，且連接該針軸與該筒狀體。