TWI640783B - 探針卡裝置及其圓形探針 - Google Patents

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TWI640783B
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Abstract

一種探針卡裝置的圓形探針，包括金屬針體與絕緣卡榫。金屬針體外徑不大於40微米並且金屬針體包含中間段、分別自中間段的相反兩端延伸的第一連接段與第二連接段、自第一連接段朝遠離中間段方向延伸的第一接觸段、及自第二連接段朝遠離中間段方向延伸的第二接觸段。絕緣卡榫成形於金屬針體的局第一接觸段，以使第一接觸段的末端部位突伸出絕緣卡榫。絕緣卡榫外表面與金屬針體的相鄰外表面部位之間所成形的一最大距離不大於所述金屬針體的外徑。本發明另提供一種探針卡裝置。

Description

探針卡裝置及其圓形探針
本發明涉及一種探針卡，尤其涉及一種探針卡裝置及其圓形探針。
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拉延成形技術所製造圓形探針，其外徑可以被控制在不大於40微米(μm)。然而，當現有圓形探針的外徑被控制在不大於40微米時，現有圓形探針容易滑出探針座而造成組裝上的困難。
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其圓形探針，能有效地改善現有探針卡裝置的圓形探針所可能產生的缺失。
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，並且每個所述第一貫孔具有一第一孔徑；一第二導板，形成有多個第二貫孔，所述第二導板大致平行於所述 第一導板，並且多個所述第二貫孔的位置分別對應於多個所述第一貫孔的位置，每個所述第二貫孔具有不大於所述第一孔徑的一第二孔徑；以及多個圓形探針，各包含有一金屬針體及成形於所述金屬針體的一絕緣卡榫，所述金屬針體的外徑不大於40微米(μm)、並小於所述第一孔徑與所述第二孔徑；每個所述金屬針體包含：一中間段，位於所述第一導板與所述第二導板之間；一第一連接段，自所述中間段一端延伸所形成並穿設於相對應的所述第一貫孔內；一第二連接段，自所述中間段另一端延伸所形成並穿設於相對應的所述第二貫孔內；一第一接觸段，自所述第一連接段延伸所形成且穿出相對應的所述第一貫孔；及一第二接觸段，自所述第二連接段延伸所形成且穿出相對應的所述第二貫孔；其中，於每個所述圓形探針中，所述絕緣卡榫成形於局部的所述第一接觸段，以使所述第一接觸段的末端部位突伸出所述絕緣卡榫並定義為一突出部，所述絕緣卡榫與所述第一接觸段共同構成的一外徑大於所述第一孔徑、並大於所述第二孔徑。
本發明實施例公開一種探針卡裝置的圓形探針，包括：一金屬針體，其外徑不大於40微米(μm)，並且所述金屬針體包含：一中間段；一第一連接段與一第二連接段，分別自所述中間段的相反兩端延伸所形成；一第一接觸段，自所述第一連接段朝遠離所述中間段方向延伸所形成；及一第二接觸段，自所述第二連接段朝遠離所述中間段方向延伸所形成；以及一絕緣卡榫，成形於所述金屬針體的局所述第一接觸段，以使所述第一接觸段的末端部位突伸出所述絕緣卡榫；所述絕緣卡榫外表面與所述金屬針體的相鄰外表面部位之間所成形的一最大距離不大於所述金屬針體的所述外徑。
綜上所述，本發明實施例所公開的探針卡裝置及其圓形探針，通過在外徑不大於40微米的金屬針體的局部第一接觸段上成形有絕緣卡榫，並且圓形探針通過絕緣卡榫與相對應的第一接觸 段部位所共同構成的外徑大於所述第一孔徑，藉以能有效地避免圓形探針進行植針的過程中，穿過第一貫孔而掉落在第一導板與第二導板之外。
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
10‧‧‧探針座
1‧‧‧第一導板
11‧‧‧第一貫孔
2‧‧‧第二導板
21‧‧‧第二貫孔
3‧‧‧圓形探針
31‧‧‧金屬針體
31a‧‧‧內針體
31b‧‧‧外針體
311‧‧‧中間段
312‧‧‧第一連接段
313‧‧‧第二連接段
314‧‧‧第一接觸段
3141‧‧‧突出部
315‧‧‧第二接觸段
32‧‧‧絕緣卡榫
321‧‧‧金屬鍍層
322‧‧‧絕緣膠層
323‧‧‧絕緣膠體
33‧‧‧絕緣層
20‧‧‧轉接板
D11‧‧‧第一孔徑
D21‧‧‧第二孔徑
D31、D32、D33‧‧‧外徑
T‧‧‧最大距離
G‧‧‧間距
圖1為本發明探針卡裝置的立體示意圖。
圖2為圖1的局部分解示意圖(省略待測物及轉接卡)。
圖3為圖1沿剖線Ⅲ-Ⅲ的剖視示意圖。
圖4為本發明圓形探針的變化態樣示意圖(一)。
圖5為本發明圓形探針的變化態樣示意圖(二)。
圖6為本發明圓形探針的變化態樣示意圖(三)。
請參閱圖1至圖6，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3所示，本實施例公開一種探針卡裝置100，其包括有一探針座10以及抵接於上述探針座10一側(如：圖1中的探針座10頂側)的一轉接板20，並且所述探針座10的另一側(如：圖1中的探針座10底側)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。以下將分別介紹所述探針座10的各個 元件構造及其連接關係。
所述探針座10包含有一第一導板1(upper die)、一第二導板2(lower die)、夾持於上述第一導板1與第二導板2之間的一間隔板(圖中未示出)、及多個圓形探針3。其中，所述第一導板1形成有多個第一貫孔11，並且每個第一貫孔11具有一第一孔徑D11。所述第二導板2大致平行於第一導板1，並且所述第二導板2形成有多個第二貫孔21，而上述多個第二貫孔21的位置分別對應於多個第一貫孔11的位置，每個第二貫孔21具有不大於第一孔徑D11的一第二孔徑D21。
再者，上述多個圓形探針3大致呈矩陣狀排列，並且所述每個圓形探針3是依序穿設於上述第一導板1的相對應第一貫孔11、間隔板、及第二導板2的相對應第二貫孔21。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，本實施例的圓形探針3雖是以搭配於所述第一導板1、間隔板、及第二導板2作一說明，但所述圓形探針3的實際應用並不受限於此。其中，本實施例探針卡裝置100是限定使用拉延成形所製造圓形探針3，所以本實施例是排除製造工序截然不同的矩形探針(以微機電系統技術製造而成)。換句話說，本實施例的圓形探針3相較於矩形探針來說，由於兩者的製造工序截然不同，所以並未有彼此參考的動機存在。
由於本實施例探針座10的多個圓形探針3構造皆大致相同，所以圖式及下述說明是以單個圓形探針3為例，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，所述探針座10的多個圓形探針3也可以是具有彼此相異的構造。
所述圓形探針3包含有一金屬針體31、成形於上述金屬針體31的一絕緣卡榫32、及成形於上述金屬針體31且與絕緣卡榫32 間隔設置的一絕緣層33。然而，在本發明未繪示的實施例中，所述圓形探針3也可以省略所述絕緣層33。
其中，所述金屬針體31為可導電且具有可撓性的直條狀構造，並且金屬針體31任一部位的橫剖面大致為相同的圓形。也就是說，所述金屬針體31是經由拉延成形所製成，並且在上述拉延成形的過程中，上述金屬針體31的外表面未形成有任何凹陷狀或凸出狀的構造。再者，所述金屬針體31的外徑D31於本實施例中限定為不大於40微米(μm)、較佳是小於上述第一孔徑D11、並小於第二孔徑D21。
更詳細地說，本實施例的金屬針體31包含有一內針體31a與包覆在上述內針體31a外表面的一外針體31b，所述內針體31a與外針體31b的中心軸線大致重疊；而所述外針體31b的楊氏模數(Young’s modulus)大於內針體31a的楊氏模數，藉以使圓形探針3具備較佳的機械強度特性；而所述內針體31a的導電率(electric conductivity)大於外針體31b的導電率，藉以使圓形探針3具備較佳的電流傳導特性。然而，本發明的金屬針體31並不以上述構造為例，也就是說，在本發明未繪示的實施例中，所述金屬針體31也可以是單種材質所製成。
於本實施例中，所述內針體31a的楊氏模數是介於40~100Gpa，所述內針體31a的導電率是在5.0×10-4Ωm以上，所述外針體31b的楊氏模數是在100Gpa以上，所述外針體31b的導電率是在4.6×10-4Ωm以上，但本發明的內針體31a與外針體31b並不受限於此。再者，所述金屬針體31(如：內針體31a或外針體31b)的材質例如是金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈷(Co)、或其合金；並且金屬針體31的材質較佳是銅、銅合金、鎳鈷合金、或鈀鎳合金，但本發明的金屬針體31不以上述材質為限。
具體而言，如圖1至圖3所示，所述金屬針體31包含有一中間段311、分別自上述中間段311的相反兩端延伸所形成的一第一連接段312與一第二連接段313、自所述第一連接段312朝遠離所述中間段311方向延伸所形成的一第一接觸段314、及自所述第二連接段313朝遠離所述中間段311方向延伸所形成的一第二接觸段315。
換個角度來說，沿所述轉接板20朝向待測物的一直線方向(如：圖3中的由上往下)，所述金屬針體31依序形成有外徑大致相同的第一接觸段314、第一連接段312、中間段311、第二連接段313、及第二接觸段315。其中，所述第一接觸段314穿出第一導板1的相對應第一貫孔11並且頂抵於轉接板20的相對應導電接點；所述第一連接段312穿設於第一導板1的相對應第一貫孔11內；所述中間段311位於第一導板1與第二導板2之間；所述第二連接段313穿設於第二導板2的相對應第二貫孔21內；所述第二接觸段315穿出第二導板2的相對應第二貫孔21並且頂抵於待測物的相對應導電接點(圖中未示出)。
如圖2和圖3所示，所述絕緣卡榫32是成形於局部的第一接觸段314，以使所述第一接觸段314的末端部位(如：圖3所示的第一接觸段314自由端)突伸出絕緣卡榫32並定義為一突出部3141。也就是說，本實施例的絕緣卡榫32是成形於第一接觸段314的中間部位、而非末端部位。
其中，所述絕緣卡榫32與第一接觸段314共同構成的一外徑D32大於所述第一孔徑D11、並大於第二孔徑D21。進一步地說，所述絕緣卡榫32的外表面與金屬針體31的相鄰外表面部位之間所成形的一最大距離T較佳是不大於上述金屬針體31的外徑D31(如：40微米)。
更詳細地說，所述絕緣卡榫32的具體構造能夠依據設計者的 需求而加以調整變化，以下列舉本實施例絕緣卡榫32的可能實施態樣，但本發明不受限於此。如圖4所示，所述絕緣卡榫32為附著於所述第一接觸段314且呈圓環狀的一絕緣膠層322。或者，如圖5所示，所述絕緣卡榫32為附著於第一接觸段314且呈凸塊狀的一絕緣膠體323。又或者，如圖6所示，所述絕緣卡榫32包含有鍍設於所述第一接觸段314且呈圓環狀的一金屬鍍層321以及完全包覆於所述金屬鍍層321的一絕緣膠層322。
如圖3所示，所述絕緣層33成形於上述金屬針體31的中間段311，並且每個圓形探針3的中間段311與絕緣層33所共同構成的一外徑D33小於第一導板1的第一孔徑D11、並大於第二導板2的第二孔徑D21，藉以使本實施例圓形探針3的絕緣層33部位能穿過相對應的第一貫孔11，並且避免圓形探針3的絕緣層33穿過第二貫孔21而掉落在探針座10之外。其中，所述絕緣層33與第二導板2之間的距離較佳是不大於所述絕緣卡榫32與第一導板1之間的距離，但本發明不受限於此。
以上為本實施例單個圓形探針3的構造說明，下述改由所述探針座10的角度來說明元件間的連接關係。具體來說，所述探針座10中的任兩個相鄰金屬針體31之間較佳是形成有不大於100微米的一間距G，而所述轉接板20能用以抵接於每個圓形探針3的突出部3141。
[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及其圓形探針3，通過在外徑不大於40微米的金屬針體31的局部第一接觸段314上成形有絕緣卡榫32，並且圓形探針3通過絕緣卡榫32與相對應的第一接觸段314部位所共同構成的外徑D32大於所述 第一孔徑D11，藉以能有效地避免圓形探針3進行植針的過程中，穿過第一貫孔11而掉落在探針座10之外。
再者，本實施例的圓形探針3能通過將楊氏模數較大的外針體31b一體成形於楊氏模數較小的內針體31a外表面，使得圓形探針3在不影響金屬針體31的電流傳導特性的前提下，能夠有效地提升金屬針體31的機械強度。
另，所述圓形探針3能在金屬針體31的中間段311成形有絕緣層33，以使圓形探針3的絕緣層33部位能穿過相對應的第一貫孔11，並且避免圓形探針3的絕緣層33穿過第二貫孔21而掉落在探針座10之外。
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 (9)

  1. 一種探針卡裝置，包括：一第一導板，形成有多個第一貫孔，並且每個所述第一貫孔具有一第一孔徑；一第二導板，形成有多個第二貫孔，所述第二導板平行於所述第一導板，並且多個所述第二貫孔的位置分別對應於多個所述第一貫孔的位置，每個所述第二貫孔具有不大於所述第一孔徑的一第二孔徑；以及多個圓形探針，各包含有一金屬針體及成形於所述金屬針體的一絕緣卡榫，所述金屬針體的外徑不大於40微米(μm)、小於所述第一孔徑、並小於所述第二孔徑；每個所述金屬針體包含：一中間段，位於所述第一導板與所述第二導板之間；一第一連接段，自所述中間段一端延伸所形成並穿設於相對應的所述第一貫孔內；一第二連接段，自所述中間段另一端延伸所形成並穿設於相對應的所述第二貫孔內；一第一接觸段，自所述第一連接段延伸所形成且穿出相對應的所述第一貫孔；及一第二接觸段，自所述第二連接段延伸所形成且穿出相對應的所述第二貫孔；其中，於每個所述圓形探針中，所述絕緣卡榫成形於局部的所述第一接觸段，以使所述第一接觸段的末端部位突伸出所述絕緣卡榫並定義為一突出部，所述絕緣卡榫與所述第一接觸段共同構成的一外徑大於所述第一孔徑、並大於所述第二孔徑；其中，每個所述圓形探針包含有成形於所述中間段的一絕緣層；於每個所述圓形探針中，所述金屬針體包含有一內針體與包覆在所述內針體外表面的一外針體，所述內針體與所述外針體的中心軸線重疊，並且所述外針體的楊氏模數(Young’s modulus)大於所述內針體的楊氏模數，而所述內針體的導電率(electric conductivity)大於所述外針體的導電率。
  2. 如請求項1所述的探針卡裝置，其中，任兩個相鄰所述金屬針體之間形成有不大於100微米的一間距；而於每個所述圓形探針中，所述絕緣卡榫外表面與所述金屬針體的相鄰外表面部位之間所成形的一最大距離不大於40微米。
  3. 如請求項1所述的探針卡裝置，其中，於每個所述圓形探針中，所述絕緣卡榫為附著於所述第一接觸段且呈圓環狀的一絕緣膠層，或者所述絕緣卡榫包含有鍍設於所述第一接觸段且呈圓環狀的一金屬鍍層以及完全包覆於所述金屬鍍層的一絕緣膠層。
  4. 如請求項1所述的探針卡裝置，其中，每個所述圓形探針的所述中間段與所述絕緣層所共同構成的一外徑小於所述第一孔徑、並大於所述第二孔徑。
  5. 如請求項4所述的探針卡裝置，其中，於每個所述圓形探針中，所述絕緣層與所述第二導板之間的距離不大於所述絕緣卡榫與所述第一導板之間的距離。
  6. 如請求項1所述的探針卡裝置，其進一步包括有用以抵接於每個所述圓形探針的所述突出部的一轉接板。
  7. 如請求項1至6中任一項所述的探針卡裝置，其中，於每個所述圓形探針中，所述內針體的楊氏模數是介於40~100Gpa，所述內針體的導電率是在5.0×10-4Ωm以上，所述外針體的楊氏模數是在100Gpa以上，所述外針體的導電率是在4.6×10-4Ωm以上。
  8. 一種探針卡裝置的圓形探針，包括：一金屬針體，其外徑不大於40微米(μm)，並且所述金屬針體包含：一中間段；一第一連接段與一第二連接段，分別自所述中間段的相反兩端延伸所形成；一第一接觸段，自所述第一連接段朝遠離所述中間段方向延伸所形成；及一第二接觸段，自所述第二連接段朝遠離所述中間段方向延伸所形成；以及一絕緣卡榫，成形於所述金屬針體的局所述第一接觸段，以使所述第一接觸段的末端部位突伸出所述絕緣卡榫；所述絕緣卡榫外表面與所述金屬針體的相鄰外表面部位之間所成形的一最大距離不大於所述金屬針體的所述外徑；其中，所述圓形探針包含有成形於所述中間段的一絕緣層；所述金屬針體包含有一內針體與包覆在所述內針體外表面的一外針體，所述內針體與所述外針體的中心軸線重疊，並且所述外針體的楊氏模數(Young’s modulus)大於所述內針體的楊氏模數，而所述內針體的導電率(electric conductivity)大於所述外針體的導電率。
  9. 如請求項8所述的探針卡裝置的圓形探針，其中，所述絕緣卡榫為附著於所述第一接觸段且呈圓環狀的一絕緣膠層，或者所述絕緣卡榫包含有鍍設於所述第一接觸段且呈圓環狀的一金屬鍍層以及完全包覆於所述金屬鍍層的一絕緣膠層。
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