TWI638166B - 探針卡裝置及矩形探針 - Google Patents

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Abstract

一種矩形探針，包含金屬針體、絕緣膜、及絕緣卡榫。金屬針體包含連接部、針測部、及位於連接部與針測部間的中間段。絕緣膜包覆於整個中間段的外表面。絕緣卡榫呈環形且圍繞於至少部分的絕緣膜外，絕緣卡榫的底緣鄰近於針測部，絕緣卡榫的長度不大於絕緣膜的長度，並且絕緣卡榫的厚度大於絕緣膜的厚度、且為10微米以上。此外，本發明另提供一種探針卡裝置。

Description

探針卡裝置及矩形探針
本發明涉及一種探針卡，尤其涉及一種探針卡裝置及矩形探針。
半導體晶片進行測試時，測試設備是透過一探針卡裝置而與待測物電性連接，並藉由信號傳輸及信號分析，以獲得待測物的測試結果。現有的探針卡裝置設有對應待測物的電性接點而排列的多個探針，以藉由上述多個探針同時點接觸待測物的相對應電性接點。
更詳細地說，現有探針卡裝置的探針包含有以微機電系統(Microelectromechanical Systems，MEMS)技術所製造矩形探針，其外型可依據設計者需求而成形。然而，現有的矩形探針是以單種材料所製成，所以無法兼具較佳的電流傳導特性以及較佳的機械強度特性。再者，現有探針卡裝置在植針或針測的過程中，常常會有矩形探針與探針座之間發生碰撞、摩擦力過大、或固定效果不佳的缺陷。
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卡裝置及矩形探針，能有效地改善現有探針卡裝置及矩形探針所可能產生的缺陷。
本發明實施例公開一種探針卡裝置，包括：一第一導板，形 成有多個第一貫孔；一第二導板，形成有位置分別對應於多個第一貫孔的多個第二貫孔，並且每個所述第二貫孔的孔徑小於相對應的所述第一貫孔的孔徑；以及多個矩形探針，一端分別穿出多個所述第一貫孔，另一端分別穿出多個所述第二貫孔；其中，每個所述矩形探針包含：一金屬針體，包含有一連接部、一針測部、及位於所述連接部與所述針測部之間的一中間段；其中，所述連接部與所述針測部分別穿出相對應的所述第一貫孔與相對應的所述第二貫孔，並且所述中間段位於所述第一導板與所述第二導板之間；一絕緣膜，包覆於整個所述中間段的外表面；及一絕緣卡榫，呈環形且圍繞於至少部分的所述絕緣膜外，所述絕緣卡榫的長度不大於所述絕緣膜的長度，所述絕緣卡榫的厚度大於所述絕緣膜的厚度、且為10微米以上；所述絕緣卡榫能穿過相對應的所述第一貫孔，並且所述絕緣卡榫的底緣鄰近於所述針測部與相對應的所述第二貫孔；其中，當所述絕緣卡榫正投影於所述第二導板而形成有一環形投影區域時，相對應的所述第二貫孔的邊緣是落在所述環形投影區域的內邊緣與外邊緣之間。
本發明實施例也公開一種矩形探針，包括：一金屬針體，包含有一連接部、一針測部、及位於所述連接部與所述針測部之間的一中間段；一絕緣膜，包覆於整個所述中間段的外表面；以及一絕緣卡榫，呈環形且圍繞於至少部分的所述絕緣膜外，所述絕緣卡榫的底緣鄰近於所述針測部，所述絕緣卡榫的長度不大於所述絕緣膜的長度，並且所述絕緣卡榫的厚度大於所述絕緣膜的厚度、且為10微米以上。
綜上所述，本發明實施例所公開的探針卡裝置及矩形探針，能通過金屬針體、絕緣膜、及緣卡榫的結構設計及彼此的配置關係，從而使得在不影響金屬針體的電流傳導特性的前提下，能夠有效地提升金屬針體的機械強度、提供金屬針體較佳的緩衝效果、有效降低金屬針體與探針座之間碰撞的機會及摩擦力、及有 效提升矩形探針與探針座之間的固定效果。
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‧‧‧探針卡裝置
1‧‧‧探針座
11‧‧‧第一導板
111‧‧‧第一貫孔
112‧‧‧邊緣
12‧‧‧第二導板
121‧‧‧第二貫孔
122‧‧‧邊緣
2‧‧‧矩形探針
21‧‧‧金屬針體
211‧‧‧連接部
212‧‧‧針測部
213‧‧‧中間段
214‧‧‧寬側面
215‧‧‧窄側面
22‧‧‧絕緣膜
221‧‧‧外側面
23‧‧‧絕緣卡榫
231‧‧‧底緣
L22、L23‧‧‧長度
T22、T23‧‧‧厚度
A‧‧‧環形投影區域
A1‧‧‧內邊緣
A2‧‧‧外邊緣
D1、D2‧‧‧最短垂直距離
圖1為本發明實施例的探針卡裝置的立體示意圖。
圖2為圖1的分解示意圖。
圖3A為圖1沿剖線IIIA-IIIA的剖視示意圖。
圖3B為圖3A的變化類型(一)。
圖3C為圖3A的變化類型(二)。
圖4為本發明實施例的矩形探針的中間段呈彎曲狀的示意圖。
圖5為圖2沿剖線V-V的剖視示意圖。
圖6為本發明實施例的絕緣卡榫正投影於第二導板而形成有環形投影區域的示意圖。
圖7為本發明實施例的絕緣卡榫正投影於第一導板而形成有環形投影區域的示意圖。
請參閱圖1至圖7，其為本發明的實施例，需先說明的是，各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及圖2，本實施例公開一種探針卡裝置100，包括有一探針座1及穿設於所述探針座1的多個矩形探針2。多個所述矩形探針2的一端是分別抵接於一轉接板上的多個電性接點(圖未繪示)；並且多個所述矩形探針2的另一端能用來測試一待測物(圖未繪示，如：半導體晶圓)。
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卡裝置100的局部構造，以便於清楚地呈現探針卡裝置100的各個元件構造與連接關係。以下將分別介紹探針卡裝置100的各個元件構造及其連接關係。
請繼續參閱圖1及圖2，所述探針座1包含有一第一導板11(upper die)、一第二導板12(lower die)、及夾持於上述第一導板11與第二導板12之間的一間隔板(圖未繪示)。其中，所述第一導板11形成有多個第一貫孔111。所述第二導板12形成有多個第二貫孔121。所述第一導板11大致平行於第二導板12，並且上述多個第二貫孔121的位置分別對應於多個第一貫孔111的位置。再者，每個所述第二貫孔121的孔徑小於相對應的第一貫孔111的孔徑。
上述多個矩形探針2大致呈矩陣狀排列，並且多個矩形探針2的一端是分別穿出多個第一貫孔111，而多個矩形探針2的另一端是分別穿出多個第二貫孔121。也就是說，每個所述矩形探針2是依序地穿設於上述第一導板11的相對應第一貫孔111、間隔板、及第二導板12的相對應第二貫孔121。其中，由於所述間隔板與本發明的改良重點的相關性較低，所以下述不詳加說明間隔板的構造。
進一步地說，本實施例的矩形探針2雖是以搭配於探針座1(包含：第一導板11、間隔板、及第二導板12)作一說明，但所述矩形探針2的實際應用並不以此為限。也就是說，所述矩形探針2也可以單獨販售或應用於其他構件。再者，由於本實施例的探針卡裝置100的多個矩形探針2的構造皆大致相同，所以圖式及下述說明是以單個矩形探針2為例，但本發明不以此為限。舉例來說，在本發明未繪示的實施例中，所述探針卡裝置100的多個矩形探針2也可以是具有彼此相異的構造。
所述矩形探針2於本實施例中為可導電且具有可撓性的直條 狀構造，並且所述矩形探針2的橫剖面大致呈矩形(如圖5)。具體來說，所述矩形探針2包含有一金屬針體21、包覆於所述金屬針體21外表面的一絕緣膜22、及圍繞於所述絕緣膜22外表面的一絕緣卡榫23。其中，所述金屬針體21的材質可以例如是金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈷(Co)、或其合金；所述絕緣膜22及絕緣卡榫23的材質可以例如是聚對二甲苯(Poly-p-xylene)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，又稱鐵氟龍)、或環氧樹脂(Epoxy)等絕緣材質；但本發明的金屬針體21、絕緣膜22、及絕緣卡榫23不以上述材質為限。在本實施例中，所述絕緣膜22及絕緣卡榫23較佳地是採用相同的絕緣材質，並且彼此為一體成形的構造；但所述絕緣膜22與絕緣卡榫23也可以是採用不同的絕緣材質，並且彼此非為一體成形的構造，本發明不予以限制。
更具體地說，如圖3A，所述金屬針體21包含有一連接部211、一針測部212、及位於所述連接部211與針測部212之間的一中間段213。其中，所述連接部211是穿出相對應的第一貫孔111，所述針測部212是穿出相對應的第二貫孔121，並且所述中間段213是位於第一導板11與第二導板12之間。再者，所述連接部211是抵接於上述轉接板上的相對應的電性接點(圖未繪示)，並且所述針測部212能用來測試上述待測物(圖未繪示，如：半導體晶圓)。
進一步地說，所述絕緣膜22是包覆於上述金屬針體21的整個中間段213的外表面(如圖3A及圖5)，以使得金屬針體21的中間段213與外界絕緣，並且可以避免相鄰的兩個矩形探針2發生短路的情況。
再者，所述絕緣卡榫23呈環形(如圖5)且圍繞於至少部分的絕緣膜22外(如圖3A，絕緣卡榫23圍繞於絕緣膜22下端的外表面)。所述絕緣卡榫23的長度L23小於絕緣膜22的長度L22。 所述絕緣卡榫23的厚度T23大於絕緣膜22的厚度T22、且為10微米以上。所述絕緣卡榫23能穿過相對應的第一貫孔111，並且所述絕緣卡榫23的底緣231鄰近於針測部212與相對應的第二貫孔121。如圖6，當所述絕緣卡榫23正投影於第二導板12而形成有一環形投影區域A時，相對應的所述第二貫孔121的邊緣122是落在環形投影區域A的內邊緣A1與外邊緣A2之間。如圖7，從另一個角度說，當所述絕緣卡榫23正投影於第一導板11而形成有一環形投影區域A時，所述環形投影區域A的內邊緣A1與外邊緣A2皆是落在相對應的第一貫孔111的邊緣112的內側。必須說明的是，所述環形投影區域A的內邊緣A1與外邊緣A2即為呈環形的絕緣卡榫23的內邊緣與外邊緣投影至第一導板11或第二導板12所產生的影像。
藉此，本實施例的探針卡裝置100及矩形探針2，能通過金屬針體21的中間段213的外表面完整地包覆有絕緣膜22、及絕緣膜22的外圍至少部分地環繞有絕緣卡榫23，從而使得在不影響金屬針體21的電流傳導特性的前提下，能夠有效地提升金屬針體21的機械強度。
再者，由於所述絕緣卡榫23的厚度T23是大於絕緣膜22的厚度T22，且為10微米以上(如圖3A)，因此所述絕緣卡榫23能夠提供金屬針體21較佳的緩衝效果，並且有效減少金屬針體21與探針座1之間的碰撞機會及摩擦力，從而有效提升探針卡裝置100及矩形探針2的可靠性。
另，於所述矩形探針2進行植針的過程中(如：將矩形探針2穿入第一導板11與第二導板12)，所述矩形探針2能通過相對應的第二貫孔121的邊緣122落在環形投影區域A的內邊緣A1與外邊緣A2之間(如圖6)，從而使得所述矩形探針2的絕緣卡榫23的底緣231能頂抵於第二導板12、且不會穿過第二貫孔121而掉落在探針座1之外。藉此，矩形探針2與探針座1之間的固定 效果能夠被有效地提升，並且金屬針體21與探針座1之間的摩擦力能被有效地降低。
需說明的是，本實施例雖然是以絕緣卡榫23圍繞於至少部分的絕緣膜22外作說明(如圖3A)，但本發明不以此為限。舉例來說，所述絕緣卡榫23也可以是圍繞於整個絕緣膜22外(如圖3B)。再者，本實施例雖然是以絕緣卡榫23的長度L23小於絕緣膜22的長度L22作說明(如圖3A)，但本發明不以此為限。舉例來說，所述絕緣卡榫23的長度L23也可以是等於絕緣膜22的長度L22(如圖3B)，只要所述絕緣卡榫23的長度L23不大於絕緣膜22的長度L22，皆符合本發明的精神，而屬於本發明保護的範圍。另，雖然本實施例的矩形探針2僅於金屬針體21的中間段213的下端設置有一個絕緣卡榫23，但是在本發明的其它實施例中，所述矩形探針也可以依照需求包含有兩個以上的絕緣卡榫23(如圖3C)。
如圖5，在本實施例中，所述金屬針體21的中間段213較佳地是包含有相互平行的兩個寬側面214以及相互平行的兩個窄側面215，並且上述兩個寬側面214與兩個窄側面215各呈平面、且未形成有任何凹槽或突起。其中，位於所述絕緣卡榫23內的每個寬側面214部位與每個窄側面215部位，其與所述絕緣卡榫23外表面之間的最短垂直距離D1皆相等，但本發明不以此為限。
更詳細地說，所述絕緣膜22的一橫截面與絕緣卡榫23的一橫截面各呈矩形環狀，並且所述絕緣膜22包含有多個外側面221，而位於所述絕緣卡榫23內的絕緣膜22的每個外側面221部位，其與所述絕緣卡榫23外表面之間的最短垂直距離D2皆相等。
藉此，本實施例的探針卡裝置100及矩形探針2，能通過上述兩個寬側面214與兩個窄側面215各呈平面、每個寬側面214部位及每個窄側面215部位與絕緣卡榫23外表面之間的最短垂直距 離D1皆相等、以及每個外側面221部位與絕緣卡榫23外表面之間的最短垂直距離D2皆相等的結構設計，從而使得所述探針卡裝置100在針測的過程中，所述矩形探針2所受到的一針測壓力能被均勻地分散在絕緣膜22及絕緣卡榫23中。因此，所述矩形探針2的可靠性及使用壽命能被大幅地提升。
值得一提的是，本實施例雖然是以所述第一導板11的多個第一貫孔111分別正對於第二導板12的多個第二貫孔121作說明(如圖3A)，但本發明不以此為限。如圖4，在本發明的另一實施例中，所述第一導板11的多個第一貫孔111是分別與第二導板12的多個第二貫孔121彼此呈錯位設置，並且每個所述矩形探針2的中間段213與絕緣膜22是呈彎曲狀。其中，在相鄰的兩個所述矩形探針2中，兩個所述絕緣卡榫23彼此是呈間隔設置，藉此，可以更有效地避免相鄰的兩個矩形探針2發生碰撞及短路的情況。
[本發明實施例的技術效果]
綜上所述，本發明實施例所公開的探針卡裝置100及矩形探針2，能通過金屬針體21、絕緣膜22、及絕緣卡榫23的結構設計及彼此的配置關係，從而使得在不影響金屬針體21的電流傳導特性的前提下，能夠有效地提升金屬針體21的機械強度、提供金屬針體21較佳的緩衝效果、有效降低金屬針體21與探針座1的第一導板11及第二導板12之間碰撞的機會及摩擦力、及有效提升矩形探針2與探針座1之間的固定效果。
另，於所述矩形探針2進行植針的過程中，所述矩形探針2能通過相對應的第二貫孔121的邊緣122落在環形投影區域A的內邊緣A1與外邊緣A2之間，從而使得所述矩形探針2的絕緣卡榫23的底緣231能頂抵於第二導板12、且不會穿過第二貫孔121而掉落在探針座1之外。
再者，由於本發明實施例的矩形探針2的兩個寬側面214與兩個窄側面各呈平面、每個寬側面214部位及每個窄側面215部位與絕緣卡榫23外表面之間的最短垂直距離D1皆相等、以及每個外側面221部位與絕緣卡榫23外表面之間的最短垂直距離D2皆相等。因此，所述探針卡裝置100在針測的過程中，所述矩形探針2所受到的一針測壓力能被均勻地分散在絕緣膜22及絕緣卡榫23中，從而使得所述矩形探針2的可靠性及使用壽命能被大幅地提升。
以上所述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均等變化與修飾，皆應屬本發明的權利要求書的保護範圍。

Claims (10)

  1. 一種探針卡裝置，包括：一第一導板，形成有多個第一貫孔；一第二導板，形成有位置分別對應於多個第一貫孔的多個第二貫孔，並且每個所述第二貫孔的孔徑小於相對應的所述第一貫孔的孔徑；以及多個矩形探針，一端分別穿出多個所述第一貫孔，另一端分別穿出多個所述第二貫孔；其中，每個所述矩形探針包含：一金屬針體，包含有一連接部、一針測部、及位於所述連接部與所述針測部之間的一中間段；其中，所述連接部與所述針測部分別穿出相對應的所述第一貫孔與相對應的所述第二貫孔，並且所述中間段位於所述第一導板與所述第二導板之間；一絕緣膜，包覆於整個所述中間段的外表面；及一絕緣卡榫，呈環形且圍繞於至少部分的所述絕緣膜外，所述絕緣卡榫的長度不大於所述絕緣膜的長度，所述絕緣卡榫的厚度大於所述絕緣膜的厚度、且為10微米以上；所述絕緣卡榫能穿過相對應的所述第一貫孔，並且所述絕緣卡榫的底緣鄰近於所述針測部與相對應的所述第二貫孔；其中，當所述絕緣卡榫正投影於所述第二導板而形成有一環形投影區域時，相對應的所述第二貫孔的邊緣是落在所述環形投影區域的內邊緣與外邊緣之間。
  2. 根據請求項1所述的探針卡裝置，其中，於每個所述矩形探針中，所述中間段包含有相互平行的兩個寬側面以及相互平行的兩個窄側面，並且兩個所述寬側面與兩個所述窄側面各呈平面狀。
  3. 根據請求項1所述的探針卡裝置，其中，於每個所述矩形探針中，所述中間段包含有相互平行的兩個寬側面以及相互平行的兩個窄側面；其中，位於所述絕緣卡榫內的每個所述寬側面部位與每個所述窄側面部位，其與所述絕緣卡榫外表面之間的最短垂直距離皆相等。
  4. 根據請求項1所述的探針卡裝置，其中，於每個所述矩形探針中，所述絕緣膜的一橫截面與所述絕緣卡榫的一橫截面各呈矩形環狀，並且所述絕緣膜包含有多個外側面，而位於所述絕緣卡榫內的所述絕緣膜的每個所述外側面部位，其與所述絕緣卡榫外表面之間的最短垂直距離皆相等。
  5. 根據請求項1所述的探針卡裝置，其中，於每個所述矩形探針中，所述絕緣卡榫的長度等於所述絕緣膜的長度，並且所述絕緣卡榫圍繞在整個所述絕緣膜外。
  6. 根據請求項1所述的探針卡裝置，其中，所述第一導板的多個所述第一貫孔分別與所述第二導板的多個所述第二貫孔彼此錯位設置，並且每個所述矩形探針的所述中間段與所述絕緣膜呈彎曲狀；而在相鄰的兩個所述矩形探針中，兩個所述絕緣卡榫彼此間隔設置。
  7. 根據請求項1所述的探針卡裝置，其中，於每個所述矩形探針中，所述絕緣卡榫頂抵於所述第二導板，並且所述絕緣膜與所述絕緣卡榫為一體成形的構造。
  8. 一種矩形探針，包括：一金屬針體，包含有一連接部、一針測部、及位於所述連接部與所述針測部之間的一中間段；一絕緣膜，包覆於整個所述中間段的外表面；以及一絕緣卡榫，呈環形且圍繞於至少部分的所述絕緣膜外，所述絕緣卡榫的底緣鄰近於所述針測部，所述絕緣卡榫的長度不大於所述絕緣膜的長度，並且所述絕緣卡榫的厚度大於所述絕緣膜的厚度、且為10微米以上。
  9. 根據請求項8所述的矩形探針，其中，所述中間段包含有相互平行的兩個寬側面以及相互平行的兩個窄側面，兩個所述寬側面與兩個所述窄側面各呈平面狀；其中，位於所述絕緣卡榫內的每個所述寬側面部位與每個所述窄側面部位，其與所述絕緣卡榫外表面之間的最短垂直距離皆相等。
  10. 根據請求項8所述的矩形探針，其中，所述絕緣膜與所述絕緣卡榫為一體成形的構造；所述絕緣卡榫的長度等於所述絕緣膜的長度，並且所述絕緣卡榫圍繞在整個所述絕緣膜外。
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