TWI640782B - 垂直式探針卡之探針裝置 - Google Patents

Abstract

一種垂直式探針卡之探針裝置包括一導板組合以及至少一探針。導板組合包括一上導板、一下導板以及至少一中間導板。上導板具有至少一垂直貫通的上開孔。下導板具有至少一垂直貫通的下開孔，且至少一下開孔與至少一上開孔對應設置。至少一中間導板位在上導板與下導板之間且具有至少一垂直貫通的中間開孔。至少一探針通過至少一上開孔、至少一中間開孔、和至少一下開孔，用以電性接觸一待測元件之一接觸墊。其中，至少一探針具有至少一彈性彎折結構連接至少一探針的兩端，至少一彈性彎折結構設置在上導板上且對應至少一上開孔。

Description

垂直式探針卡之探針裝置

本發明是關於一種探針裝置，特別是關於一種用於垂直式探針卡之探針裝置。

近年來，隨著電子產品朝向精密與多功能化發展，應用在電子產品內的積體電路之晶片結構也趨於複雜。在晶片的製造中通常係採用批次性的大量生產，因此為了確保晶片的電氣品質，在將晶片進行封裝前會先進行晶片級量測。現在的晶片製程中，一般而言係採用探針卡(probe card)來測試晶片，根據探針的型態可分為懸臂式探針卡(cantilever probe card)與垂直式探針卡(vertical probe card)。在使用上，藉由將探針卡的探針電性接觸晶片的接觸墊，再經探針卡的載板中介層將電氣訊號連接到測試機(tester)，使測試機傳送測試訊號到晶片或接收來自晶片的輸出訊號，進而達到量測晶片的電氣特性之功效，並且使用者可進一步根據量測的結果將不良晶片剔除，以進行後續的封裝處理。

請參照第1圖，其顯示一種習知的垂直式探針卡100之示意圖。垂直式探針卡100包括一載板中介層110和一探針裝置。探針裝置包括一導板組合120和複數個探針130，其中每一探針130之一端與載板中介層110上之一接觸墊51’電性連接並且探針130之另一端穿過導板組合120，而電 性接觸垂直式探針卡100之外的一待測元件50之相對應的接觸墊51。更明確地說，導板組合120包括一上導板(upper die)121和一下導板(lower die)123，其中上導板121形成有複數個垂直貫通的上開孔122，以及下導板123形成有複數個垂直貫通的下開孔124。這些上開孔122係與這些下開孔124對應設置，使得每一探針130可垂直地貫穿通過對應的其中之一上開孔122和其中之一下開孔124。此外，導板組合120還包括複數個間隔元件129，藉由這些間隔元件129固定上導板121與下導板123，並且將上導板121下導板123保持在相距一縱向距離，而在導板組合120的內部形成一佈針空間。因此，當垂直式探針卡100朝測試元件50電性接觸接觸墊51時，這些探針130會通過自身的彈性變形來吸收測試時的反向應力。也就是說，導板組合120之佈針空間係作為這些探針130的彈性變形空間。

然而，在習知的垂直式探針卡100中，其探針130的植針較不便利，且當探針130的數量極多時，上導板121之每一上開孔122不易對準每一探針130，造成蓋頭不易，而使每一探針130不易垂直地貫穿通過對應的其中之一上開孔122。在本說明書中，蓋頭定義為上導板121的每一上開孔122對準每一探針130後，上導板121向下移動以蓋住每一探針130。此外，這些探針130在導板組合120之佈針空間彈性變形時，相鄰的兩探針容易因電性接觸而導致垂直式探針卡100短路。因此，在習知的垂直式探針卡100中，必須將這些探針130進行絕緣塗佈處理或將這些探針130加工為具有特殊的構型，進而提高製程的難度以及增加生產成本。

中華民國公開第201636622號發明專利揭示一種利用微機電(microelectromechanical system,MEMS)技術製作的具有各垂直探針之探 針卡，其載板中介層(interposer)需要極佳之共平面要求，造成載板中介層製程的控制難度和成品良率問題。另外，因其要創造縱向力轉橫向力的行程空間，故已先將上導板位移，導致植針時無法很垂直的插入，需人工以手感的方式植針，相對探針的耗損嚴重，且植針工時會變長。

有鑑於此，有必要提供一種改良的垂直式探針卡，以解決習知技術所存在的問題。

本發明之主要目的在於提供一種垂直式探針卡，其探針具有彈性彎折結構，因此易於植針，可有效地簡易製程以及降低生產成本。

本發明之另一目的在於提供一種垂直式探針卡，其探針在導板組合的內部形成至少一彎曲區段，因此易於植針，可有效地簡易製程以及降低生產成本。

為達成上述目的，本發明提供一種垂直式探針卡之探針裝置包括一導板組合以及至少一探針。導板組合包括一上導板、一下導板以及至少一中間導板。上導板具有至少一垂直貫通的上開孔。下導板，具有至少一垂直貫通的下開孔，且至少一下開孔與至少一上開孔對應設置。至少一中間導板位在上導板與下導板之間，具有至少一垂直貫通的中間開孔。至少一探針插設在導板組合且通過至少一上開孔、至少一中間開孔、和至少一下開孔，用以電性接觸一待測元件之一接觸墊。其中至少一探針具有至少一彈性彎折結構連接至少一探針的兩端，至少一彈性彎折結構設置在上導板上且對應至少一上開孔。

於本發明其中之一較佳實施例中，至少一彈性彎折結構具有 一止擋部，止擋部橫向設置於上導板上，上開孔具有一第一孔徑，且止擋部的邊長大於第一孔徑。

於本發明其中之一較佳實施例中，至少一探針的兩端的中心線彼此相距一距離。

於本發明其中之一較佳實施例中，至少一探針的兩端的中心線彼此重疊。

於本發明其中之一較佳實施例中，至少一上開孔和至少一下開孔的中心線為一第一對齊線，至少一中間開孔具有一中心線，該中心線位置與該第一對齊線位置相距一橫向距離。

於本發明其中之一較佳實施例中，中心線的位置相對第一對齊線的位置向側邊偏移横向距離，並且至少一探針在導板組合的內部形成至少一彎曲區段。

於本發明其中之一較佳實施例中，上開孔具有一第一孔徑，下開孔具有一第二孔徑，中間開孔具有一第三孔徑，第三孔徑大於第一孔徑和第二孔徑。

於本發明其中之一較佳實施例中，至少一上開孔、至少一下開孔、和至少一中間開孔內僅允許布置單一個探針。

於本發明其中之一較佳實施例中，導板組合還包括複數個間隔元件，設置在上導板與至少一中間導板之間以及至少一中間導板與下導板之間，用於固定上導板與至少一中間導板以及至少一中間導板與下導板，並分別將上導板、至少一中間導板和下導板兩兩之間保持相距一縱向距離，且在導板組合的內部形成一佈針空間。

於本發明其中之一較佳實施例中，更包括一保護薄膜設置於上導板上且具有至少一垂直貫通的保護開孔，且至少一保護開孔與上導板之至少一上開孔對應設置。

於本發明其中之一較佳實施例中，至少一探針之截面的外廓包括圓形或多邊形。

於本發明其中之一較佳實施例中，多邊形為三角形或六角形。

於本發明其中之一較佳實施例中，多邊形為具有圓角之多邊形。

於本發明其中之一較佳實施例中，至少一上開孔和至少一下開孔的中心線為一第一對齊線，至少一第一中間開孔具有一第一中心線，至少一第二中間開孔具有一第二中心線，第一中心線的位置與第一對齊線的位置相距一第一橫向距離。

於本發明其中之一較佳實施例中，第一中心線位置相對第一對齊線位置向側邊偏移一第一横向距離，使得當至少一探針電性接觸接觸墊時，至少一探針受壓進而在導板組合的內部形成至少一彎曲區段。

於本發明其中之一較佳實施例中，導板組合包括一第一中間導板和一第二中間導板，第一中間導板位在上導板和第二中間導板之間，以及第二中間導板位在第一中間導板與下導板之間，並且第一中間導板具有至少一垂直貫通的第一中間開孔，以及第二中間導板具有至少一垂直貫通的第二中間開孔，其中至少一探針貫穿通過至少一上開孔、至少一第一中間開孔、至少一第二中間開孔、和至少一下開孔以電性接觸待測元件之 接觸墊。

於本發明其中之一較佳實施例中，第一中心線的位置與第二中心線的位置兩者之間相距一距離。

於本發明其中之一較佳實施例中，第一中心線的位置相對第一對齊線的位置向側邊偏移一第一横向距離，以及第二中心線的位置相對第一對齊線的位置向另一側邊偏移一第二横向距離，使得當至少一探針電性接觸接觸墊時，至少一探針受壓而在導板組合的內部形成多個彎曲區段。

於本發明其中之一較佳實施例中，第一中心線的位置和第二中心線的位置分別相對第一對齊線位置向側邊偏移一第一横向距離和一第二橫向距離，使得當至少一探針電性接觸接觸墊時，至少一探針受壓而在導板組合的內部形成至少一彎曲區段。

於本發明其中之一較佳實施例中，垂直式探針卡，藉由探針設置彈性彎折結構而改變探針的針型，彈性彎折結構用以提供縱向力轉橫向力的行程空間，可避免蓋頭的問題，易於植針，可有效地簡易製程以及降低生產成本。

100、200、300、400‧‧‧垂直式探針卡

110、210、310、410‧‧‧載板中介層

120、220、320、420‧‧‧導板組合

121、221、321、421‧‧‧上導板

122、222、322、422‧‧‧上開孔

123、223、323、423‧‧‧下導板

124、224、324、424‧‧‧下開孔

225‧‧‧中間導板

226‧‧‧中間開孔

129、229、329、429‧‧‧間隔元件

250、350、450‧‧‧保護薄膜

251、351、451‧‧‧保護開孔

130、230、330、430‧‧‧探針

325、425‧‧‧第一中間導板

326、426‧‧‧第一中間開孔

327、427‧‧‧第二中間導板

328、428‧‧‧第二中間開孔

50‧‧‧待測元件

51、51’‧‧‧接觸墊

R1‧‧‧第一孔徑

R2‧‧‧第二孔徑

R3‧‧‧第三孔徑

F‧‧‧彈性彎折結構

F1‧‧‧止擋部

S‧‧‧彎曲區段

C1、C3、C6‧‧‧第一對準線

C2‧‧‧中間開孔之中心線

C4、C7‧‧‧第一中心線

C5、C8‧‧‧第二中心線

L1‧‧‧横向距離

L2‧‧‧第一横向距離

L3‧‧‧第二横向距離

L4‧‧‧第一距離

L5‧‧‧第二距離

A-A’‧‧‧探針之A-A’剖面線

X‧‧‧方向

d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8‧‧‧縱向距離

第1圖顯示一種習知的垂直式探針卡之示意圖；第2圖顯示一種根據本發明之第一較佳實施例的垂直式探針卡之結構示意圖；第3圖顯示第2圖之垂直式探針卡在佈置探針時的結構示意圖；第4A圖至第4D圖分別顯示第2圖之探針沿著A-A’剖面線的截面示意 圖；第5A圖至第5F圖分別顯示本發明一實施例中探針之結構示意圖；第6圖顯示一種根據本發明之第二較佳實施例的垂直式探針卡之結構示意圖；以及第7圖顯示一種根據本發明之第三較佳實施例的垂直式探針卡之結構示意圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參照第2圖，其顯示一種根據本發明之第一較佳實施例的垂直式探針卡200之結構示意圖。垂直式探針卡200包括一載板中介層210(interposer)和一探針裝置。探針裝置包括一導板組合220和複數個探針230，其中每一探針230之一端與載板中介層210上之一接觸墊51’(例如金屬焊墊、金屬凸塊、錫球)電性連接並且探針230之另一端穿過導板組合220，進而電性接觸垂直式探針卡200之外的一待測元件50之相對應的接觸墊51。在使用上，藉由將垂直式探針卡200的這些探針230電性接觸待測元件50(例如晶片)之對應的接觸墊51(例如金屬焊墊、金屬凸塊、錫球…等)，並將這些探針230垂直地電性接觸接觸墊51，再經垂直式探針卡200的載板中介層210將電氣訊號連接到測試機(tester)，使測試機傳送測試訊號到待測元件50或接收來自待測元件50的輸出訊號，進而達到量測待測元件50之電氣特性之功效，並且使用者可進一步根據量測的結果將不良待測元件剔除，以進行後續的處理。

如第2圖所示，導板組合220包括一上導板(upper die)221、一中間導板(middle die)225和一下導板(lower die)223，其中上導板221形成有複數個垂直貫通的上開孔222，中間導板225形成有複數個垂直貫通的中間開孔226，以及下導板223形成有複數個垂直貫通的下開孔224。這些上開孔222、這些中間開孔226、和這些下開孔224皆為對應設置，使得每一探針230貫穿通過對應的其中之一上開孔222、其中之一中間開孔226和其中之一下開孔224，進而電性接觸一待測元件50之相對應的接觸墊51。

如第2圖所示，每一探針230具有一彈性彎折結構F連接每一探針230探針的兩端，每一探針230之彈性彎折結構F設置在上導板221上且對應其中之一上開孔222。

每一彈性彎折結構F具有一止擋部F1，止擋部F1橫向設置於上導板221上，上開孔222具有一第一孔徑R1，且止擋部F1的邊長大於第一孔徑R1。

如第2圖所示，上開孔222和下開孔224的中心線為一第一對齊線C1，中間開孔226具有一中心線C2，第一對齊線C1的位置相對中心線C2的位置向側邊偏移一橫向距離L1，並且中間開孔226的側壁與探針230抵靠，使得探針230受中間開孔226的側壁的推擠進而在導板組合220的內部形成至少一彎曲區段S。應當注意的是，每一上開孔222、每一下開孔224、和每一中間開孔226內僅允許布置單一個探針。也就是說，在每一開孔內不會同時存在一個以上的探針，進而避免探針之間互相電性接觸。

如第2圖所示，導板組合220還包括複數個間隔元件229。藉由這些間隔元件229固定上導板221與中間導板225以及固定中間導板225與 下導板223，並且將上導板221與中間導板225保持在相距一縱向距離d1以及同樣將中間導板225與下導板223保持在相距一縱向距離d2，進而在導板組合220的內部形成一佈針空間。

如第2圖所示，於本發明其中之一較佳實施例中，垂直式探針卡200還包括一保護薄膜250。保護薄膜250設置於上導板221上且具有至少一垂直貫通的保護開孔251，且至少一保護開孔251與上導板221之至少一上開孔222對應設置。藉由保護薄膜250的設置，可避免因人為操作不當，導致下導板223受損或碎裂。

請參照第3圖，其顯示第2圖之垂直式探針卡200在佈置探針230時的結構示意圖。在佈置探針230時，中間導板225朝X方向移動，使得這些上開孔222、中間開孔226、和下開孔224的同一側邊互相對齊。因此，每一探針230可順利地垂直貫穿通過對應的其中之一上開孔222、其中之一中間開孔226和其中之一下開孔224。同理，當這些探針230佈置完成後，中間導板225朝反方向(即，與X方向相反的方向)移動，以使得探針230受中間開孔226的側壁的推擠進而在導板組合220的內部形成彎曲區段S。

當量測時，先將垂直式探針卡200之這些探針230電性接觸接觸墊51，之後將垂直式探針卡200朝測試元件50垂直地電性接觸接觸墊51，這些探針230受壓後會通過自身的彈性變形來吸收受壓時的反向應力。也就是說，導板組合220之佈針空間係作為這些探針230的彈性變形空間。如第2圖和第3圖所示，上開孔222具有一第一孔徑R1，下開孔224具有一第二孔徑R2，中間開孔226具有一第三孔徑R3，由於第三孔徑R3大於第一孔徑R1以及第二孔徑R2。因此，這些探針230受壓後這些探針230之上下兩端會分別 受到孔徑較小的這些上開孔222和這些下開孔224限制而不會產生較大的變形偏移，並且這些探針230的中央的彎曲區段S會沿著這些中間開孔226的開孔延伸方向進一步產生更大的彎曲，進而使得向導板組合220內部微縮的這些探針230皆朝向預期的方向有規律的彎曲，進而避免兩兩相鄰的探針230互相電性接觸而造成該垂直式探針卡200短路。應當注意的是，在這些探針230的彎曲區段S中，這些探針230可呈現弧形的彎曲或者是有角度的彎折，且彎折或彎曲角度介於0至180度之間。在本發明實施例中，藉由將垂直式探針卡200設計成探針230可直上直下的植針方式，並透過植針後位移來提供縱向力轉橫向力的行程空間，可避免蓋頭問題及非直上直下的植針的困難。

此外，本發明實施例之垂直式探針卡200，還可適當設計間隔元件229之厚度及調整下導板223的位移量，取得適當的設計值，以使探針230提供足夠接觸力，而使探針230之一端與載板中介層210上之接觸墊51’之間的接觸良好(接觸點電阻值低)，並使探針230之另一端與待測元件50上之接觸墊51之間的接觸良好(接觸點電阻值低)，而可降低對載板中介層210及待測元件50的平面要求。

請參照第4A圖至第4D圖，其分別顯示第2圖之探針230沿著A-A’剖面線的截面示意圖。由於本發明實施例的垂直式探針卡200之導板組合220中進一步設置有中間導板225，使得插裝在導板組合220內的所有探針230能有效地被區隔分開。因此，在本發明實施例的垂直式探針卡200中，這些探針230不須進行絕緣塗佈的步驟，也不需要經由二次加工形成特殊的構型，故可有效的簡化生產步驟以及降低生產成本。也就是說，如第4A至 4D圖所示，在本發明實施例中這些探針230可採用加工難度最低方法形成最基本的幾何構型，例如這些探針230之截面的外廓可為圓形(如第4A圖所示)或各種多邊形(如第4B圖所示之三角形、如第4C圖所示之具有呈R角(亦即圓角，radius)的多邊形，此R角的半徑約大於等於1微米(um)及小於等於20微米。如第4D圖所示之六角形)。同理，在本發明的其他較佳實施例中，垂直式探針卡之探針同樣可採用如同上述之加工難度最低方法形成最基本的幾何構型，進而降低生產成本。

請參照第2圖及第5A圖至第5F圖，其中第5A圖至第5F圖分別顯示本發明一實施例的探針之結構示意圖。探針230之結構例如第5A圖所示，其彈性彎折結構F呈現弧形的彎曲，彈性彎折結構F連接探針230的兩端，且探針230的兩端的中心線彼此不重疊而相距一距離。探針230之結構例如第5B圖所示，其彈性彎折結構F呈現弧形的彎曲且具有一止擋部F1，止擋部F1橫向設置於上導板221上，且止擋部F1的邊長大於第一孔徑R1，彈性彎折結構F連接探針230的兩端，且探針230的兩端的中心線彼此不重疊而相距一距離。探針230之結構例如第5C圖所示，其彈性彎折結構F呈現類似「C」字型的彎曲且具有一止擋部F1，止擋部F1橫向設置於上導板221上，且止擋部F1的邊長大於第一孔徑R1，彈性彎折結構F連接探針230的兩端，且探針230的兩端的中心線彼此重疊而呈一直線。探針230之結構例如第5D圖所示，其彈性彎折結構F呈現類似「U」字型的彎曲且具有一止擋部F1，止擋部F1橫向設置於上導板221上，且止擋部F1的邊長大於第一孔徑R1，彈性彎折結構F連接探針230的兩端，且探針230的兩端的中心線彼此重疊而呈一直線。探針230之結構例如第5C圖所示，其彈性彎折結構F呈現類似「V」字型 的彎折且具有一止擋部F1，止擋部F1橫向設置於上導板221上，且止擋部F1的邊長大於第一孔徑R1，彈性彎折結構F連接探針230的兩端，且探針230的兩端的中心線彼此重疊而呈一直線。探針230之結構例如第5C圖所示，其彈性彎折結構F呈現類似「」字型的彎曲且具有一止擋部F1，止擋部F1橫向設置於上導板221上，且止擋部F1的邊長大於第一孔徑R1，彈性彎折結構F連接探針230的兩端，且探針230的兩端的中心線彼此重疊而呈一直線。藉由一些實施例之彈性彎折結構F提供不同及可彈性彎折的特徵，皆可用來提供與半導體測試轉介面板之接觸墊銜接行程緩衝用。

本發明實施例之垂直式探針卡200，藉由探針230設置彈性彎折結構F而改變探針230的針型，彈性彎折結構F用以提供縱向力轉橫向力的行程空間，可避免蓋頭的問題，易於植針，可有效地簡化製程以及降低生產成本。此外，由於彈性彎折結構F用以提供縱向力轉橫向力的行程空間，因此探針230之一端與載板中介層210上之一接觸墊51’接觸時，藉由彈性彎折結構F提供彈性、產生壓縮的行程及緩衝，可降低載板中介層210製程的控制難度及成品良率提升，亦可降低對載板中介層210的共平面要求。在本發明實施例之垂直式探針卡200，可以微機電(microelectromechanical system,MEMS)技術製作，例如以2D MEMS的加工方式製作而成。

由於本實施例之垂直式探針卡200具有雙向的彈性結構，即彈性彎折結構F及彎曲區段S，可提供雙向行程。由於垂直式探針卡200可提供探針230之兩端的接觸行程，降低因接觸不良，例如接觸電阻升高，導致燒針或測試開路的問題。

請參照第6圖，其顯示一種根據本發明之第二較佳實施例的 垂直式探針卡300在量測時之作動示意圖。該垂直式探針卡300包括一載板中介層310和一探針裝置。該探針裝置包括一導板組合320和複數個探針330，其中每一探針330之一端與該載板中介層310上之一接觸墊51’(例如金屬焊墊、金屬凸塊、錫球…等)電性連接並且該探針330之另一端穿過該導板組合320，進而電性接觸該垂直式探針卡300之外的一待測元件50之相對應的接觸墊51電性連接。在使用上，藉由將該垂直式探針卡300的這些探針330電性接觸該待測元件50(例如晶片)之對應的接觸墊51(例如金屬焊墊、金屬凸塊、錫球…等)，並將這些探針330垂直地電性接觸該接觸墊51，再經該垂直式探針卡300的該載板中介層310將電氣訊號連接到測試機，使測試機傳送測試訊號到該待測元件50或接收來自該待測元件50的輸出訊號，進而達到量測該待測元件50之電氣特性之功效，並且使用者可進一步根據量測的結果將不良待測元件剔除，以進行後續的處理。

如第6圖所示，該導板組合320包括一上導板321、一第一中間導板325、一第二中間導板327和一下導板323，其中該上導板321形成有複數個垂直貫通的上開孔322，該第一中間導板325形成有複數個垂直貫通的第一中間開孔326，該第二中間導板327形成有複數個垂直貫通的第二中間開孔328，以及該下導板323形成有複數個垂直貫通的下開孔324。這些上開孔322、這些第一中間開孔326、這些第二中間開孔328、和這些下開孔324皆為對應設置，使得每一該探針330可貫穿通過對應的其中之一該上開孔322、其中之一該第一中間開孔326、其中之一該第二中間開孔328和其中之一該下開孔324，進而電性接觸一待測元件50之相對應的接觸墊51。應當注意的是，每一該上開孔322、每一該下開孔324、每一該第一中間開孔326、 和每一該第二中間開孔328內僅允許布置單一個探針330。也就是說，在每一開孔內不會同時存在一個以上的探針330，進而避免探針330之間互相電性接觸。

如第6圖所示，上開孔322和下開孔324的中心線為一第一對齊線C3，第一中間開孔326具有一第一中心線C4，第二中間開孔328具有一第二中心線C5，每一該第一中間開孔326的第一中心線C4位置相對對應之該上開孔322和該下開孔324的第一對齊線C3位置向右側邊偏移一第一横向距離L2，以及每一該第二中間開孔328的第二中心線C5位置相對對應之該上開孔322和該下開孔324的第一對齊線C3位置向左側邊偏移一第二横向距離L3，以及每一該第一中間開孔326的第一中心線C4位置與每一該第二中間開孔328的第二中心線C5位置兩者之間亦相距一距離(即，第一距離L2與第二距離L3的合)，使得該探針330受該第一中間開孔326和該第二中間開孔328的該側壁的推擠進而在該導板組合320的內部形成多個彎曲區段S。舉例來說，呈現類似「Z」字型的多個彎曲區段S。也就是說，藉由將這些對應的開孔之間設置為錯位設計，使得該探針330在具有較大伸縮行程的同時，還可避免兩兩相鄰之探針330互相電性接觸。應當注意的是，在這些探針330的彎曲區段S中，這些探針330可呈現弧形的彎曲或者是有角度的彎折，且彎折或彎曲角度介於0至180度之間。在本發明實施例中，藉由將垂直式探針卡300設計成探針330可直上直下的植針方式，並透過植針後位移來提供縱向力轉橫向力的行程空間，可避免蓋頭問題及非直上直下的植針的困難。

此外，本發明實施例之垂直式探針卡300，還可適當設計間隔元件329之厚度及調整下導板323的位移量，取得適當的設計值，以使探 針330提供足夠接觸力，而使探針330之一端與載板中介層310上之接觸墊51’之間的接觸良好(接觸點電阻值低)，並使探針330之另一端與待測元件50上之接觸墊51之間的接觸良好(接觸點電阻值低)，而可降低對載板中介層310及待測元件50的平面要求。

如第6圖所示，該導板組合320還包括複數個間隔元件329。藉由這些間隔元件329固定該上導板321與該第一中間導板325、固定該第一中間導板325與該第二中間導板327以及固定該第二中間導板327與該下導板323，並且將該上導板321與該第一中間導板325保持在相距一縱向距離d3、將該第一中間導板325與該第二中間導板327保持在相距一縱向距離d4以及將該第二中間導板327與該下導板323保持在相距一縱向距離d5，進而在該導板組合320的內部形成一佈針空間。

如第6圖所示，於本發明其中之一較佳實施例中，垂直式探針卡300還包括一保護薄膜350。保護薄膜350設置於上導板321上且具有至少一垂直貫通的保護開孔351，且至少一保護開孔351與上導板321之至少一上開孔322對應設置。藉由保護薄膜350的設置，可避免因人為操作不當，導致上導板321受損或碎裂。

當量測時，先將該垂直式探針卡300之這些探針330電性接觸該接觸墊51，之後將該垂直式探針卡300朝該測試元件50垂直地電性接觸該接觸墊51，這些探針330受壓後會通過自身的彈性變形來吸收受壓時的反向應力。也就是說，該導板組合320之該佈針空間係作為這些探針330的彈性變形空間。應當注意的是，由於該第一中間導板325和該第二中間導板327之這些第一中間開孔326和這些第二中間開孔328的孔徑大於該上導板321 之這些上開孔322的孔徑以及大於該下導板323之這些下開孔324的孔徑，因此當這些探針330電性接觸該接觸墊51並且這些探針330受壓時，這些探針330之上下兩端會分別受到孔徑較小的這些上開孔322和這些下開孔324限制而不會產生較大的變形偏移，並且這些探針330的彎曲區段S會沿著這些第一中間開孔326和這些第二中間開孔328的開孔延伸方向彎曲，進而使得向該導板組合320內部微縮的這些探針330皆朝向預期的方向有規律的彎曲，進而避免兩兩相鄰的探針330互相電性接觸而造成該垂直式探針卡300短路。

本發明實施例之垂直式探針卡300，藉由探針330設置彈性彎折結構F而改變探針330的針型，彈性彎折結構F用以提供縱向力轉橫向力的行程空間，可避免蓋頭的問題，易於植針，可有效地簡易製程以及降低生產成本。此外，由於彈性彎折結構F用以提供縱向力轉橫向力的行程空間，因此探針330之一端與載板中介層310上之一接觸墊51’接觸時，藉由彈性彎折結構F提供彈性、產生壓縮的行程及緩衝，可降低載板中介層310(interposer)製程的控制難度及成品良率提升，亦可降低對載板中介層310(interposer)的共平面要求。在本發明實施例之垂直式探針卡300，可以微機電(microelectromechanical system,MEMS)技術製作，例如以2D MEMS的加工方式製作而成。

由於本實施例之垂直式探針卡300具有雙向的彈性結構，即彈性彎折結構F及彎曲區段S，可提供雙向行程。由於垂直式探針卡300可提供探針230之兩端的接觸行程，降低因接觸不良，例如接觸電阻升高，導致測試開路或燒針的問題。

請參照第7圖，其顯示一種根據本發明之第三較佳實施例的垂直式探針卡400在量測時之作動示意圖。該垂直式探針卡400包括一載板中介層410和一探針裝置。該探針裝置包括一導板組合420和複數個探針430，其中每一探針430之一端與該載板中介層410上之一接觸墊51’(例如金屬焊墊、金屬凸塊、錫球…等)電性連接並且該探針430之另一端穿過該導板組合420，進而電性接觸該垂直式探針卡400之外的一待測元件50之相對應的接觸墊51電性連接。在使用上，藉由將該垂直式探針卡400的這些探針430電性接觸該待測元件50(例如晶片)之對應的接觸墊51(例如金屬焊墊、金屬凸塊、錫球…等)，並將這些探針430垂直地電性接觸該接觸墊51，再經該垂直式探針卡400的該載板中介層410將電氣訊號連接到測試機，使測試機傳送測試訊號到該待測元件50或接收來自該待測元件50的輸出訊號，進而達到量測該待測元件50之電氣特性之功效，並且使用者可進一步根據量測的結果將不良待測元件剔除，以進行後續的處理。

如第7圖所示，該導板組合420包括一上導板421、一第一中間導板425、一第二中間導板427和一下導板423，其中該上導板421形成有複數個垂直貫通的上開孔422，該第一中間導板425形成有複數個垂直貫通的第一中間開孔426，該第二中間導板427形成有複數個垂直貫通的第二中間開孔428，以及該下導板423形成有複數個垂直貫通的下開孔424。這些上開孔422、這些第一中間開孔426、這些第二中間開孔428、和這些下開孔424皆為對應設置，使得每一該探針430可貫穿通過對應的其中之一該上開孔422、其中之一該第一中間開孔426、其中之一該第二中間開孔428和其中之一該下開孔424，進而電性接觸一待測元件50之相對應的接觸墊51。應當注 意的是，每一該上開孔422、每一該下開孔424、每一該第一中間開孔426、和每一該第二中間開孔428內僅允許布置單一個探針430。也就是說，在每一開孔內不會同時存在一個以上的探針430，進而避免探針430之間互相電性接觸。

如第7圖所示，上開孔422和下開孔424的中心線為一第一對齊線C6，第一中間開孔426具有一第一中心線C7，第二中間開孔428具有一第二中心線C8，每一該第一中間開孔426的第一中心線C7位置相對對應之該上開孔422和該下開孔424的第一對齊線C6位置向右側邊偏移一較短的第一距離L4，以及每一該第二中間開孔428的第二中心線C8位置相對對應之該上開孔422和該下開孔424的第一對齊線C6位置向右側邊偏移一較長的第二距離L5，以及每一該第一中間開孔426的第一中心線C7位置與每一該第二中間開孔428的第二中心線C8位置兩者之間亦相距一距離(即，該第二距離L5與第一距離L4之間的差值)，使得該探針430受該第一中間開孔426和該第二中間開孔428的該側壁的推擠進而在該導板組合420的內部形成一個彎曲區段S。舉例來說，呈現類似「ㄑ」字型的彎曲區段S。也就是說，藉由將這些對應的開孔之間設置為錯位設計，使得該探針430在具有較大伸縮行程的同時，還可避免兩兩相鄰之探針430互相電性接觸。應當注意的是，在這些探針430的彎曲區段S中，這些探針430可呈現弧形的彎曲或者是有角度的彎折，且彎折或彎曲角度介於0至180度之間。在本發明實施例中，藉由將垂直式探針卡400設計成探針430可直上直下的植針方式，並透過植針後位移來提供縱向力轉橫向力的行程空間，可避免蓋頭問題及非直上直下的植針的困難。

此外，本發明實施例之垂直式探針卡400，還可適當設計間隔元件429之厚度及調整下導板423的位移量，取得適當的設計值，以使探針430提供足夠接觸力，而使探針430之一端與載板中介層410上之接觸墊51’之間的接觸良好(接觸點電阻值低)，並使探針430之另一端與待測元件50上之接觸墊51之間的接觸良好(接觸點電阻值低)，而可降低對載板中介層410及待測元件50的平面要求。

如第7圖所示，該導板組合420還包括複數個間隔元件429。藉由這些間隔元件429固定該上導板421與該第一中間導板425、固定該第一中間導板425與該第二中間導板427以及固定該第二中間導板427與該下導板423，並且將該上導板421與該第一中間導板425保持在相距一縱向距離d6、將該第一中間導板425與該第二中間導板427保持在相距一縱向距離d7以及將該第二中間導板427與該下導板423保持在相距一縱向距離d8，進而在該導板組合420的內部形成一佈針空間。

如第7圖所示，於本發明其中之一較佳實施例中，垂直式探針卡400還包括一保護薄膜450。保護薄膜450設置於上導板421上且具有至少一垂直貫通的保護開孔451，且至少一保護開孔451與上導板421之至少一上開孔422對應設置。藉由保護薄膜450的設置，可避免因人為操作不當，導致上導板421受損或碎裂。

當量測時，先將該垂直式探針卡400之這些探針430電性接觸該接觸墊51，之後將該垂直式探針卡400朝該測試元件50垂直地電性接觸該接觸墊51，這些探針430受壓後會通過自身的彈性變形來吸收受壓時的反向應力。也就是說，該導板組合420之該佈針空間係作為這些探針430的彈性 變形空間。應當注意的是，由於該第一中間導板425和該第二中間導板427之這些第一中間開孔426和這些第二中間開孔428的孔徑大於該上導板421之這些上開孔422的孔徑以及大於該下導板423之這些下開孔424的孔徑，因此當這些探針430電性接觸該接觸墊51並且這些探針430受壓時，這些探針430之上下兩端會分別受到孔徑較小的這些上開孔422和這些下開孔424限制而不會產生較大的變形偏移，並且這些探針430的彎曲區段S會沿著這些第一中間開孔426和這些第二中間開孔428的開孔延伸方向彎曲，進而使得向該導板組合420內部微縮的這些探針430皆朝向預期的方向有規律的彎曲，進而避免兩兩相鄰的探針430互相電性接觸而造成該垂直式探針卡400短路。

本發明實施例之垂直式探針卡400，藉由探針430設置彈性彎折結構F而改變探針430的針型，彈性彎折結構F用以提供縱向力轉橫向力的行程空間，可避免蓋頭的問題，易於植針，可有效地簡易製程以及降低生產成本。此外，由於彈性彎折結構F用以提供縱向力轉橫向力的行程空間，因此探針430之一端與載板中介層410上之一接觸墊51’接觸時，藉由彈性彎折結構F提供彈性、產生壓縮的行程及緩衝，可降低載板中介層410(interposer)製程的控制難度及成品良率提升，亦可降低對載板中介層410的共平面要求。在本發明實施例之垂直式探針卡400，可以微機電(microelectromechanical system,MEMS)技術製作，例如以2D MEMS的加工方式製作而成。

由於本實施例之垂直式探針卡400具有雙向的彈性結構，即彈性彎折結構F及彎曲區段S，可提供雙向行程。由於垂直式探針卡400可提 供探針430之兩端的接觸行程，降低因接觸不良，例如接觸電阻升高，導致測試開路或燒針的問題。

雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，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。

Claims (16)

1. 一種垂直式探針卡之探針裝置，包括：一導板組合，包括：一上導板，具有至少一垂直貫通的上開孔；一下導板，具有至少一垂直貫通的下開孔，且該至少一下開孔與該至少一上開孔對應設置；以及至少一中間導板，位在該上導板與該下導板之間，具有至少一垂直貫通的中間開孔；以及至少一探針，插設在該導板組合，且通過該至少一上開孔、該至少一中間開孔、和該至少一下開孔，用以電性接觸一待測元件之一接觸墊，其中該至少一探針具有至少一彈性彎折結構連接該至少一探針的兩端，該至少一彈性彎折結構設置在該上導板上且對應該至少一上開孔，其中該至少一彈性彎折結構具有一止擋部，該止擋部橫向設置於該上導板上，該上開孔具有一第一孔徑，且該止擋部的邊長大於該第一孔徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針卡之探針裝置，其中該至少一探針的該兩端的中心線彼此相距一距離。
3. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針卡之探針裝置，其中該至少一探針的該兩端的中心線重疊。
4. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針卡之探針裝置，其中該至少一上開孔和該至少一下開孔的中心線為一第一對齊線，該至少一中間開孔具有一中心線，該中心線的位置與該第一對齊線的位置相距一橫向距離。
5. 如申請專利範圍第4項所述之垂直式探針卡之探針裝置，其中該中心線的位置相對該第一對齊線的位置向側邊偏移該橫向距離，並且該至少一探針在該導板組合的內部形成至少一彎曲區段。
6. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針卡之探針裝置，其中該上開孔具有一第一孔徑，該下開孔具有一第二孔徑，該中間開孔具有一第三孔徑，該第三孔徑大於該第一孔徑和第二孔徑。
7. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針卡之探針裝置，其中該至少一上開孔、該至少一下開孔、和該至少一中間開孔內布置單一個探針。
8. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針卡之探針裝置，其中該導板組合還包括複數個間隔元件，設置在該上導板與該至少一中間導板之間以及該至少一中間導板與該下導板之間，用於固定該上導板與該至少一中間導板以及該至少一中間導板與該下導板，並分別將該上導板、該至少一中間導板和該下導板兩兩之間保持相距一縱向距離，且在該導板組合的內部形成一佈針空間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針卡之探針裝置，更包括一保護薄膜，設置於該上導板上，具有至少一垂直貫通的保護開孔，且該至少一保護開孔與該上導板之該至少一上開孔對應設置。
10. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針卡之探針裝置，其中該至少一探針之截面的外廓包括圓形或多邊形。
11. 如申請專利範圍第5項所述之垂直式探針卡之探針裝置，其中該多邊形為三角形或六角形。
12. 如申請專利範圍第5項所述之垂直式探針卡之探針裝置，其中該多邊形為具有圓角之多邊形。
13. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針卡之探針裝置，其中該導板組合包括一第一中間導板和一第二中間導板，該第一中間導板位在該上導板和該第二中間導板之間，以及該第二中間導板位在該第一中間導板與該下導板之間，並且該第一中間導板具有至少一垂直貫通的第一中間開孔，以及該第二中間導板具有至少一垂直貫通的第二中間開孔，其中該至少一探針貫穿通過該至少一上開孔、該至少一第一中間開孔、該至少一第二中間開孔、和該至少一下開孔以電性接觸該待測元件之該接觸墊。
14. 如申請專利範圍第13項所述之垂直式探針卡之探針裝置，其中該至少一上開孔和該至少一下開孔的中心線為一第一對齊線，該至少一第一中間開孔具有一第一中心線，該至少一第二中間開孔具有一第二中心線，該第一中心線的位置與該第二中心線的位置兩者之間相距一橫向距離。
15. 如申請專利範圍第13項所述之垂直式探針卡之探針裝置，其中該第一中心線的位置相對該第一對齊線的位置向側邊偏移一第一横向距離，以及該第二中心線的位置相對該第一對齊線的位置向另一側邊偏移一第二横向距離，並且該至少一探針在該導板組合的內部形成多個彎曲區段。
16. 如申請專利範圍第13項所述之垂直式探針卡之探針裝置，其中該第一中心線的位置和該第二中心線的位置分別相對該第一對齊線的位置向側邊偏移一第一横向距離和一第二橫向距離，並且該至少一探針在該導板組合的內部形成至少一彎曲區段。