TWI620938B

TWI620938B - 探針裝置

Info

Publication number: TWI620938B
Application number: TW106124555A
Authority: TW
Inventors: 林哲聖; 葉政宏
Original assignee: 中華精測科技股份有限公司
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2018-04-11
Also published as: TW201908737A; CN109283371B; CN109283371A

Abstract

一種探針裝置，包括第一導板、與第一導板呈間隔設置的第二導板、及多個探針。第一導板形成有呈非圓形的多個第一孔壁。第二導板形成有與多個第一孔壁錯位設置的多個第二孔壁。每個探針具有位於第一導板與第二導板之間的彎曲段、及分別插設於相互錯位之第一孔壁與第二孔壁內的第一定位段與第二定位段。在每個第一定位段及其所穿設的第一孔壁的橫剖面之中，第一定位段呈圓形，第一孔壁的兩個點抵接於第一定位段並各定義為第一限位點，第一定位段的圓心與兩個第一限位點能構成不大於90度的第一圓心角。

Description

探針裝置

本發明涉及一種探針裝置，且涉及一種可控制探針彎曲方向的探針裝置。

半導體晶片進行測試時，測試機透過一探針卡而與待測物電性連接，並藉由訊號傳輸及訊號分析，以獲得待測物的測試結果。現有的探針卡通常由一電路板及一探針裝置(即探針頭)組成，或者更包含有設於電路板及探針裝置之間的一空間轉換器(即載板)，探針裝置設有對應待測物之電性接點而排列的多個探針，以藉由上述多個探針同時點觸相對應的電性接點。

眾所周知，探針在實際針測的過程，會受到垂直擠壓的壓力而有彎曲的現象。目前市面上大部分製作探針裝置的廠商所使用探針的橫剖面形狀皆呈圓形，且配合使用的上導板的孔壁及下導板的孔壁的形狀也皆呈圓形。為了使探針的彎曲方向較為一致，以導引孔錯位技術製作探針裝置已行之有年。在一般情況，探針呈直線形，而在上導板的孔壁及下導板的孔壁呈錯位設置時，探針呈些微彎曲的形狀。

目前雖然有導引孔錯位技術可大致導正探針的彎曲方向，但是效果有限，探針的彎曲方向仍會有不穩定的情形發生。主要的原因是由於具有圓形截面的探針與圓形的導引孔孔壁於同一水平高度截面中的接觸方式為單點接觸，而當導引孔孔壁或探針的加工真圓度不佳時，會造成探針的接觸點位置偏移，進而影響了探針彎曲的方向，同時提高了相鄰探針間短路的風險，因此降低了探針裝置的製造良率。

於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。

本發明實施例在於提供一種探針裝置，能有效地改善現有探針裝置所可能產生的缺陷。

本發明實施例公開一種探針裝置，包括：一第一導板，形成有多個第一孔壁，每個所述第一孔壁呈非圓形且包圍形成有一第一穿孔；一第二導板，與所述第一導板呈間隔設置，所述第二導板形成有多個第二孔壁，每個所述第二孔壁呈非圓形且包圍形成有一第二穿孔，多個所述第二穿孔分別與多個所述第一穿孔沿一錯位方向錯位設置；以及多個探針，各具有一彎曲段及分別位於所述彎曲段相反兩端的一第一定位段與一第二定位段，多個所述彎曲段大致位於所述第一導板與所述第二導板之間，多個所述第一定位段分別穿設於所述第一導板的多個所述第一孔壁內，而多個所述第二定位段分別穿設於所述第二導板的多個所述第二孔壁內；其中，在每個所述第一定位段及其所穿設的所述第一孔壁的一第一橫剖面之中，所述第一定位段呈圓形，所述第一孔壁的兩個點抵接於所述第一定位段並各定義為一第一限位點，並且所述第一定位段的圓心與兩個所述第一限位點能構成不大於90度的一第一圓心角。

綜上所述，本發明實施例所公開的探針裝置，其能通過第一定位段與第一孔壁的兩點接觸，藉以精準控制探針的彎曲段的方向，降低相鄰探針間相碰觸而短路的風險，並且有效提高探針裝置的製造良率。

為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。

100‧‧‧探針裝置

1‧‧‧第一導板

11‧‧‧第一孔壁

12‧‧‧第一穿孔

2‧‧‧第二導板

21‧‧‧第二孔壁

22‧‧‧第二穿孔

3‧‧‧間隔板

31‧‧‧容置孔

4‧‧‧探針

41‧‧‧彎曲段

42‧‧‧第一定位段

43‧‧‧第二定位段

44‧‧‧第一凸伸段

45‧‧‧第二凸伸段

D‧‧‧錯位方向

P1‧‧‧第一限位點

P2‧‧‧第二限位點

S1‧‧‧第一限位段

S2‧‧‧第二限位段

C、C’‧‧‧圓心

α‧‧‧第一圓心角

β‧‧‧第二圓心角

L1‧‧‧第一輔助線

L2‧‧‧第二輔助線

L3‧‧‧第一垂直平分線

L4‧‧‧第二垂直平分線

圖1為本發明探針裝置的俯視示意圖(間隔板省略)。

圖2為圖1的探針裝置沿II-II剖線的剖視示意圖。

圖3為本發明探針裝置中一探針的第一定位段及其所穿設的第一孔壁的第一橫剖面示意圖。

圖4為本發明探針裝置中一探針的第二定位段及其所穿設的第二孔壁的第二橫剖面示意圖。

圖5為圖3的第一橫剖面與圖4的第二橫剖面各沿其法線方向正投影至一平面的投影面示意圖。

圖6為本發明探針裝置的第一孔壁形狀呈扇形之示意圖。

圖7為本發明探針裝置的第一孔壁形狀呈六角形之示意圖。

請參閱圖1至圖7，為本發明的實施例，需先說明的是，本實施例對應附圖所提及的相關數量與外型，僅用來具體地說明本發明的實施方式，以便於了解本發明的內容，而非用來侷限本發明的保護範圍。

如圖1至圖2，本實施例公開一種探針裝置100，包括一第一導板1、一第二導板2、夾持於第一導板1與第二導板2之間的一間隔板3、及多個探針4。所述第一導板1、第二導板2、及間隔板3可組成一探針座(圖未標號)，以使多個探針4穿設於探針座。以下將分別說明本實施例探針裝置100的各個元件具體構造，而後再適時說明探針裝置100的各個元件間的連接關係。

需先說明的是，為了便於理解本實施例，所以圖式僅呈現探針裝置100的局部構造，以便於清楚地呈現探針裝置100的各個元件構造與連接關係。

如圖1至圖3，所述第一導板1形成有多個第一孔壁11(較佳是呈矩陣狀排列)，並且每個第一孔壁11呈非圓形且包圍形成有一第一穿孔12。所述第二導板2形成有多個第二孔壁21(較佳是呈矩陣狀排列)，並且每個第二孔壁21呈非圓形且包圍形成有一第二穿孔22。其中，上述第二導板2與第一導板1呈間隔設置，並且多個第二穿孔22分別與多個第一穿孔12沿一錯位方向D錯位設置。

每個第一孔壁11的尺寸大於每個第二孔壁21的尺寸。也就是說，每個第一孔壁11對應的第一導板1即為探針裝置100的上導板(Upper Die)，而每個第二孔壁21對應的第二導板2即為探針裝置100的下導板(Lower Die)，但本發明不受限於此。於本實施例中，圖3所呈現的第一孔壁11與圖4所呈現的第二孔壁21各呈矩形，但於實際應用時，所述第一孔壁11與第二孔壁21的外型能夠依據設計者的需求而加以調整。

所述間隔板3形成有一容置孔31。第一導板1與第二導板2透過夾持間隔板3而呈彼此間隔設置，並且容置孔31可讓探針4的局部(如：下述的彎曲段41)在第一導板1與第二導板2之間自由活動(例如：彎曲)。

每個探針4於本實施例中為可導電且具有可撓性的長條狀構造，並且每個探針4具有一彎曲段41、分別位於彎曲段41相反兩端(如：圖2中的彎曲段41上端與下端)的一第一定位段42與一第二定位段43、及分別相連於上述第一定位段42與第二定位段43外側端的一第一凸伸段44與一第二凸伸段45。

其中，多個彎曲段41大致位於第一導板1與第二導板2之間(也就是位於間隔板3的容置孔31內)，多個第一定位段42分別穿設於第一導板1的多個第一孔壁11內，而多個第二定位段43分別穿設於第二導板2的多個第二孔壁21內。進一步地說，每個探針4的第一定位段42與第二定位段43分別可活動地設置於相對應的第一穿孔12及第二穿孔22內。

上述多個第一凸伸段44分別凸伸出多個第一孔壁11，並且上述多個第二凸伸段45分別凸伸出多個第二孔壁21。再者，每個探針4的第一凸伸段44與第二凸伸段45的其中一個，可組裝且電性連接於一電路板或載板(圖未示)，以形成一垂直式探針卡結構；每個探針的第一凸伸段44與第二凸伸段45的其中另一個，可用來點觸一待測物(圖未示，如晶圓)之電性接點，以與待測物電性連接。在本實施例中，多個第一凸伸段44與多個第二凸伸段45之末端呈平面狀，但在本發明未繪示的實施例中也可呈尖錐狀。

以下接著說明每個探針4第一定位段42與其所穿設的第一孔壁11之間的連接關係。如圖3，在每個第一定位段42及其所穿設的第一孔壁11的一第一橫剖面之中，第一定位段42呈圓形，第一孔壁11的兩個點抵接於第一定位段42並各定義為一第一限位點P1，並且第一定位段42的圓心C與兩個第一限位點P1能構成不大於90度的一第一圓心角α。

藉此，在第一圓心角α不大於90度的情形下，抵接於第一定位段42的兩個第一限位點P1能用以有效地限制彎曲段41的彎曲方向。也就是說，由於第一定位段42與第一孔壁11的接觸方式為雙點接觸，且第一圓心角α不大於90度，因此若探針4的加工真圓度不佳，或者第一孔壁11的加工存在一些瑕疵，兩個第一限位點P1也能有效地維持探針4彎曲方向的穩定性(如：多個彎曲段41大致朝相同方向彎曲)。

如上，在第一橫剖面(如：圖3)之中，第一孔壁11較佳是僅以兩個第一限位點P1抵接於第一定位段42，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的實施例中，第一定位段42與第一孔壁11的接觸方式可為三點以上接觸，只要第一定位段42與第一孔壁11的結構設計與搭配方式，能用以精準控制探針4的彎曲方向，都符合本發明的精神而屬於本發明的範圍。

如圖3，本實施例所採用的第一孔壁11雖呈矩形，但只要具有可抵接於第一定位段42的兩個第一限位點P1，且可用以限制彎曲段41的彎曲方向，都符合本發明的精神而屬於本發明的範圍。舉例來說，第一孔壁11也可以呈扇形(如：圖6)或六角形(如：圖7)。

請繼續參閱圖3，在第一橫剖面之中，所述第一孔壁11在其兩個第一限位點P1之間的部位較佳是呈直角且定義為一第一限位段S1，並且上述兩個第一限位點P1分別為第一限位段S1與第一定位段42的兩個切點。也就是說，連接上述第一定位段42的圓心C與兩個第一限位點P1的兩條直線是分別垂直於第一限位段S1。

再者，在第一橫剖面之中，第一孔壁11定義有連接兩個第一限位點P1的一第一輔助線L1，並且第一輔助線L1的一第一垂直平分線L3通過第一定位段42之圓心C。第一輔助線L1的第一垂直平分線L3於本實施例中較佳是大致平行於錯位方向D。

請參閱圖4，本實施例中的第二定位段43與第二孔壁21的配合關係類似於上述第一定位段42與第一孔壁11的配合關係，所以為避免贅述，以下僅大致說明第二定位段43與第二孔壁21的配合關係。

在每個第二定位段43及其所穿設的第二孔壁21的一第二橫剖面之中，第二定位段43呈圓形，第二孔壁21的兩個點抵接於第二定位段43並各定義為一第二限位點P2，並且第二定位段43 的圓心C’與兩個第二限位點P2能構成不大於90度的一第二圓心角β。其中，第二孔壁21定義有連接兩個第二限位點P2的一第二輔助線L2，而第二輔助線L2的一第二垂直平分線L4通過第二定位段43之圓心C’且大致平行錯位方向D。

進一步地說，在第二橫剖面之中，所述第二孔壁21在其兩個第二限位點P2之間的部位較佳是呈直角且定義為一第二限位段S2，並且上述兩個第二限位點P2分別為第二限位段S2與第二定位段43的兩個切點。也就是說，連接上述第二定位段43的圓心C’與兩個第二限位點P2的兩條直線是分別垂直於第二限位段S2。

在第二橫剖面之中，本實施例的錯位方向D與第一孔壁11的第一限位段S1或第二孔壁21的第二限位段S2較佳是能構成45度的夾角，並且第二孔壁21較佳是僅以兩個第二限位點P2抵接於第二定位段43，但本發明不受限於此。

藉此，在第二圓心角β不大於90度的情形下，抵接於第二定位段43的兩個第二限位點P2能用以有效地限制彎曲段41的彎曲方向。值得一提的是，通過本實施例的結構設計，彎曲段41相反兩端的彎曲方向皆能被精準地控制，從而大幅提高了彎曲段41彎曲方向的穩定性。

換個角度來說，當每個探針4對應的第一橫剖面與第二橫剖面各沿其法線方向正投影至一平面P時(如：圖5)，第一定位段42與第二定位段43彼此相鄰，並且第一輔助線L1的第一垂直平分線L3較佳是重疊於第二輔助線L2的第二垂直平分線L4。

藉此，彎曲段41能大致在第一垂直平分線L3與第二垂直平分線L4兩者所構成的一預設彎曲平面上彎曲，並且上述預設彎曲平面相當於通過任一個探針4所對應的第一孔壁11的兩個第一限位點P1與第二孔壁21的兩個第二限位點P2而定義。

每個探針4對應的第一孔壁11與第二孔壁21所定義的預設彎曲平面於本實施例中大致彼此平行，藉以使在上述預設彎曲平面上扭曲的多個探針4的彎曲段41能夠大幅提高其彎曲方向的穩定性，從而降低了相鄰探針4間短路的風險，並且有效提高了探針裝置100的製造良率。

此外，需說明的是，本實施例中的第二定位段43與第二孔壁21的配合關係類似於上述第一定位42段與第一孔壁11的配合關係，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的實施例中，第二孔壁21的外型可以不同於第一孔壁11的外型。

以上僅為本發明的優選可行實施例，並非用來侷限本發明的保護範圍，凡依本發明申請專利範圍所做的同等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。

Claims

一種探針裝置，包括：一第一導板，形成有多個第一孔壁，每個所述第一孔壁呈非圓形且包圍形成有一第一穿孔；一第二導板，形成有多個第二孔壁，每個所述第二孔壁包圍形成有一第二穿孔，多個所述第二穿孔分別與多個所述第一穿孔沿一錯位方向錯位設置；一間隔板，形成有一容置孔，並且所述間隔板夾持於所述第一導板與所述第二導板之間，以使所述第一導板與所述第二導板呈間隔設置；以及多個探針，各具有一彎曲段及分別位於所述彎曲段相反兩端的一第一定位段與一第二定位段，多個所述彎曲段大致位於所述第一導板與所述第二導板之間且位於所述間隔板的所述容置孔中，多個所述第一定位段分別穿設於所述第一導板的多個所述第一孔壁內，而多個所述第二定位段分別穿設於所述第二導板的多個所述第二孔壁內；其中，在每個所述第一定位段及其所穿設的所述第一孔壁的一第一橫剖面之中，所述第一定位段呈圓形，所述第一孔壁的兩個點抵接於所述第一定位段並各定義為一第一限位點，並且所述第一定位段的圓心與兩個所述第一限位點能構成不大於90度的一第一圓心角。
如請求項1所述的探針裝置，其中，在所述第一橫剖面之中，所述第一孔壁在其兩個所述第一限位點之間的部位呈直角且定義為一第一限位段，並且兩個所述第一限位點分別為所述第一限位段與所述第一定位段的兩個切點。
如請求項1所述的探針裝置，其中，在所述第一橫剖面之中，所述第一孔壁定義有連接兩個所述第一限位點的一第一輔助線，並且所述第一輔助線的一第一垂直平分線通過所述第一定位段之圓心。
如請求項1所述的探針裝置，其中，在所述第一橫剖面之中，所述第一孔壁定義有連接兩個所述第一限位點的一第一輔助線，並且所述第一輔助線的一第一垂直平分線大致平行於所述錯位方向。
如請求項1所述的探針裝置，其進一步包括有夾持於所述第一導板與所述第二導板之間的一間隔板，並且所述間隔板形成有一容置孔，多個所述彎曲段彼此間隔地設置於所述間隔板的所述容置孔內。
如請求項1至5中任一項所述的探針裝置，其中，在每個所述第二定位段及其所穿設的所述第二孔壁的一第二橫剖面之中，所述第二定位段呈圓形，所述第二孔壁呈非圓形且其兩個點抵接於所述第二定位段並各定義為一第二限位點，並且所述第二定位段的圓心與兩個所述第二限位點能構成不大於90度的一第二圓心角，所述第二孔壁定義有連接兩個所述第二限位點的一第二輔助線，而所述第二輔助線的一第二垂直平分線通過所述第二定位段之圓心且大致平行所述錯位方向。
如請求項6所述的探針裝置，其中，在所述第二橫剖面之中，所述第二孔壁在其兩個所述第二限位點之間的部位呈直角且定義為一第二限位段，並且兩個所述第二限位點分別為所述第二限位段與所述第二定位段的兩個切點。
如請求項6所述的探針裝置，其中，當每個所述探針對應的所述第一橫剖面與所述第二橫剖面各沿其法線方向正投影至一平面時，所述第一定位段與所述第二定位段彼此相鄰。
如請求項6所述的探針裝置，其中，每個所述第一孔壁的尺寸大於每個所述第二孔壁的尺寸。
如請求項6所述的探針裝置，其中，在所述第一橫剖面之中，所述第一孔壁僅以兩個所述第一限位點抵接於所述第一定位段；在所述第二橫剖面之中，所述第二孔壁僅以兩個所述第二限位點抵接於所述第二定位段。