TWI641840B - 探針座及其矩形探針 - Google Patents

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Abstract

一種探針座，包括一第一導板、一第二導板、及多個矩形探針。每個矩形探針包含有一中間段、兩個延伸段、及兩個接觸末段。每個矩形探針的兩個延伸段分別穿設於所述第一導板與所述第二導板。每個矩形探針的兩個接觸末段分別自兩個延伸段彼此遠離的末端朝著遠離中間段方向延伸。每個接觸末段包含有一導電部，而每個矩形探針的兩個接觸末段的至少其中之一包含有局部埋置於相對應導電部內的一刺破部。所述刺破部的導電率小於任一個導電部的導電率，而所述刺破部的維氏硬度值大於任一個所述導電部的維氏硬度值。

Description

探針座及其矩形探針
本發明涉及一種探針座及其矩形探針，尤其涉及一種用於測試的探針座及其矩形探針。
半導體晶片進行測試時，測試設備是通過一探針卡裝置而與待測物件電性連接，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類型包含有圓形探針與矩形探針，上述矩形探針的外型可依據設計者需求而成形。所述矩形探針在插設且固定於探針座後，須與訊號轉接板組合，以利用訊號轉接板的佈線將量測到的訊號傳輸至測試機台。
據此，所述矩形探針與相對應電性接點之間的電連接效果會顯著地影響訊號傳輸的品質，但用來接觸電性接點的現有矩形探針末端大都是相同材質所製成，因而使現有矩形探針與相對應電性接點之間的電連接效果受到侷限。
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座及其矩形探針，能有效地 改善現有矩形探針所可能產生的缺陷。
本發明實施例公開一種探針座，包括：一第一導板；一第二導板，與所述第一導板在所述高度方向上呈間隔設置；以及多個矩形探針，各包含有：一中間段，位於所述第一導板與所述第二導板之間；兩個延伸段，分別自所述中間段相反兩端延伸所形成，並且兩個所述延伸段分別穿設於所述第一導板與所述第二導板；以及兩個接觸末段，分別自兩個所述延伸段彼此遠離的末端朝著遠離所述中間段方向延伸，並且兩個所述接觸末段分別位於所述第一導板與所述第二導板彼此遠離的外側；其中，每個所述接觸末段包含有一導電部，並且所述中間段、兩個所述延伸段、及所述導電部為相同材質且一體成形的構造，而兩個所述接觸末段的至少其中一個所述接觸末段包含有局部埋置於相對應所述導電部內的一刺破部，所述刺破部的一自由端裸露於相對應所述導電部之外；其中，所述刺破部的材質不同於任一個所述導電部的材質，並且所述刺破部的導電率小於任一個所述導電部的導電率，而所述刺破部的維氏硬度值大於任一個所述導電部的維氏硬度值。
本發明實施例也公開一種探針座的矩形探針，包括：一中間段；兩個延伸段，分別自所述中間段的相反兩端延伸所形成；以及兩個接觸末段，分別自兩個所述延伸段彼此遠離的末端朝遠離所述中間段的方向延伸所形成，每個所述接觸末段包含有一導電部，並且所述中間段、兩個所述延伸段、及兩個所述導電部為相同材質且一體成形的構造，而兩個所述接觸末段的至少其中一個所述接觸末段包含有局部埋置於相對應所述導電部內的一刺破部，所述刺破部的一自由端裸露於相對應所述導電部之外；其中，所述刺破部的材質不同於任一個所述導電部的材質，並且所述刺破部的導電率小於任一個所述導電部的導電率，而所述刺破部的維氏硬度值大於任一個所述導電部的維氏硬度值；其中，當所述刺破部的所述自由端用來刺破一外部金屬墊，以使所述外部金屬 墊形成有一破裂面時，連接所述刺破部的相對應所述導電部抵接於所述外部金屬墊的所述破裂面。
綜上所述，本發明實施例所公開的探針座及其矩形探針，能夠通過在導電部內埋設有刺破部，以使接觸末端具備有不同功能，進而利於提升訊號傳輸效果。進一步地說，矩形探針能以刺破部在外部金屬墊表面形成破裂面，用以使得外部金屬墊表面的氧化層被破壞，令導電部能與外部金屬墊的破裂面接觸，藉以提升矩形探針與外部金屬墊之間的電連接效果。
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‧‧‧轉接板
11‧‧‧第一板面
12‧‧‧第二板面
13‧‧‧金屬墊
2‧‧‧探針座
21‧‧‧第一導板
211‧‧‧第一貫孔
22‧‧‧第二導板
221‧‧‧第二貫孔
23‧‧‧間隔板
231‧‧‧容置孔
3‧‧‧矩形探針
31‧‧‧延伸段
32‧‧‧接觸末段
321‧‧‧導電部
322‧‧‧刺破部
3221‧‧‧埋置區塊
3222‧‧‧裸露區塊
3223‧‧‧凹陷部
3224‧‧‧卡合段
33‧‧‧中間段
4‧‧‧待測物件
41‧‧‧金屬墊
411‧‧‧破裂面
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
h1、h2‧‧‧長度
C‧‧‧中心軸線
T1‧‧‧軸向
圖1為本發明實施例探針卡裝置的立體示意圖。
圖2為圖1沿II-II剖線所取的剖視示意圖。
圖3為本發明實施例的矩形探針中的刺破部和外部金屬墊接觸部位的局部放大剖視示意圖。
圖4為本發明實施例的矩形探針於未安裝在探針座的情形下的立體示意圖。
圖5本發明實施例探針卡裝置的矩形探針改為在和轉接板對應的接觸末段設置刺破部的剖視示意圖。
圖6本發明實施例探針卡裝置的矩形探針改為於兩接觸末段均設置刺破部的剖視示意圖。
圖7本發明實施例探針卡裝置的探針座於第一導板和第二導板間進一步設置一間隔板的剖視示意圖。
圖8至圖12分別為本發明的矩形探針的導電部和刺破部多種變化實施例的構造示意圖。
請參閱圖1至圖12所示，其為本發明的實施例，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所示，本實施例公開一種探針卡裝置100，其包括一轉接板1、一探針座2、及多個矩形探針3。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(如：單個矩形探針3及其相對應的轉接板1與探針座2部位)，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。以下將分別說明本實施例探針卡裝置100的各個元件構造及其連接關係。
如圖1，所述轉接板1在本實施例中為一訊號轉接板(Signal Transfer Board，STB)。所述轉接板1具有位於相反兩側的一第一板面11與一第二板面12，其中，所述轉接板1的第一板面11可用以電性連接於多個矩形探針3，所述轉接板1的第二板面12可用以電性連接於一電路板(圖未繪示)。
更詳細地說，如圖2所示，所述轉接板1在第一板面11上設置有多個金屬墊13，並且所述轉接板1的第一板面11是通過多個金屬墊13而電性連接於多個矩形探針3。較佳地，所述金屬墊13大致呈半球狀或弧形球狀，但本發明不受限於此，所述金屬墊13也可以為平板狀凸塊(如圖5及圖6所示變化實施例)，並且所述金屬墊13的材料結構由內而外依序為銅(Cu)、鎳(Ni)、及金(Au)。
如圖2所示，所述探針座2包含有一第一導板21(upper die)及一第二導板22(lower die)。所述探針座2的第一導板21形成有多個第一貫孔211，並且多個所述第一貫孔211的位置大致沿垂直第一板面11的一第一方向D1而分別對應於多個所述金屬墊 13。所述第二導板22大致平行於第一導板21，所述第二導板22形成有多個第二貫孔221，多個所述第二貫孔221的位置大致沿垂直待測物件4的一第二方向D2而分別對應於多個金屬墊41，並且多個所述第二貫孔221大致分別與多個第一貫孔211呈錯位設置。
如圖2至圖4所示，多個所述矩形探針3於本實施例中皆為可導電且具有可撓性的直條狀構造。更明確地說，每個所述矩形探針3未安裝於第一導板21與第二導板22的狀態下分別呈直條狀。本發明的多個所述矩形探針3為使用微機電系統(MEMS)技術所製造，因此使得每個所述矩形探針3的橫剖面大致呈矩形(包含正方形)，並且每個所述矩形探針3的材質可以例如是金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈷(Co)、或其合金，並且所述矩形探針3的材質較佳是銅、銅合金、鎳鈷合金、鈀鎳合金、鎳錳合金、鎳鎢合金、鎳磷合金、及鈀鈷合金的至少其中之一，但本發明的矩形探針3不以上述材質為限。
每個所述矩形探針3分別具有兩個延伸段31、兩個接觸末段32、及一中間段33。其中兩個所述延伸段31分別自所述中間段33相反兩端延伸所形成，兩個所述接觸末段32分別自兩個所述延伸段31彼此遠離的末端朝著遠離所述中間段33方向延伸。
如圖2所示，多個所述矩形探針3分別能夠安裝於第一導板21與第二導板22，並且大致呈矩陣狀排列。當多個所述矩形探針3安裝於第一導板21與第二導板22時，每個所述矩形探針3的兩個延伸段31分別穿設於所述第一導板21的第一貫孔211與所述第二導板22的第二貫孔221。並且兩個所述接觸末段32分別位於所述第一導板21與所述第二導板22彼此遠離的外側。
由於第一導板21和第二導板22相對錯位移動，使第一貫孔211和第二貫孔221分別呈錯位設置，因此將使得每個所述矩形探針3的兩個所述延伸段31分別抵頂於所述第一導板21與所述第 二導板22，並且使得兩所述延伸段31呈錯位設置，並使得所述中間段33受力而呈彎曲狀。
如圖7所示，所述探針座2能夠進一步包括有夾持於所述第一導板21與所述第二導板22之間的一間隔板23，並且所述間隔板23形成有一容置孔231，多個所述矩形探針3的中間段33彼此間隔地設置於所述間隔板23的所述容置孔231內。
其中，每個所述矩形探針3的兩個所述接觸末段32各包含有一導電部321，並且所述中間段33、兩個所述延伸段31、及所述導電部321為相同材質且一體成形的構造。換個角度來說，每個所述矩形探針3在兩個所述接觸末段32以外的部位未包含有不同於所述導電部321的任何金屬材質。每個所述矩形探針3的兩個所述接觸末段32分別能夠通過所述導電部321接觸一外部金屬墊，所述外部金屬墊包括有所述轉接板1的多個所述金屬墊13，與所述待測物件4的多個所述金屬墊41。
進一步地說，兩個所述接觸末段32的至少其中一個所述接觸末段32包含有局部埋置於相對應所述導電部321內的一刺破部322，所述刺破部322的一自由端裸露於相對應所述導電部321之外。所述刺破部322包含有埋置於相對應所述導電部321內的一埋置區塊3221以及裸露在相對應的所述導電部321外的一裸露區塊3222，所述自由端位於所述裸露區塊3222。如圖3所示，所述刺破部322的埋置區塊3221的長度h1與所述裸露區塊3222的長度h2兩者的比值較佳是不小於2。
如圖2及圖3所示，本實施例中，所述矩形探針3在和所述待測物件4相對應的所述接觸末段32具有所述刺破部322，因此當和所述待測物件4相對應的所述接觸末段32的導電部321接觸所述金屬墊41時，能夠通過所述刺破部322的裸露區塊3222將待測物件4上的金屬墊41的表面氧化層破壞，而形成一破裂面411，以使得連接所述刺破部322的相對應的所述導電部321抵接 於所述金屬墊41的所述破裂面411，用以提高所述導電部321和金屬墊41接觸的導電率，並減少接觸不良情形發生。也就是說，於每個所述矩形探針3中，所述刺破部322的自由端用來刺破一外部金屬墊，以使所述外部金屬墊形成有一破裂面411。
其中，所述刺破部322的材質不同於任一個所述導電部321的材質，並且所述刺破部322的導電率小於任一個所述導電部321的導電率，而所述刺破部322的維氏硬度值(Vickers Hardness Number)大於任一個所述導電部321的維氏硬度值。
更明確地說，本發明所述矩形探針3的所述導電部321的導電率是在5.0×10-4Ωm以上，並且所述導電部321的楊氏模數是介於40~100Gpa，而所述刺破部322的導電率是在4.6×10-4Ωm以上，並且所述刺破部322的楊氏模數是在100Gpa以上。並且，所述刺破部322較佳者為選用具有抗沾黏特性的材料，例如：刺破部322的摩擦係數可以是小於所述導電部321的摩擦係數，並且所述刺破部34的摩擦係數小於0.5。
需特別說明的是，每個所述矩形探針3能夠在和所述待測物件4上的金屬墊41相對應的所述接觸末段32設置所述刺破部322(如圖2及圖3所示)，也能夠在和所述轉接板1的金屬墊13相對應的所述接觸末段32設置所述刺破部322(如圖5所示)，以通過所述刺破部322在所述轉接板1的金屬墊13形成所述破裂面(圖未標號)。當然，每個所述矩形探針3也能夠同時在其兩個所述接觸末段32各設置所述刺破部322(如圖6所示)，通過兩個所述接觸末段32上的所述刺破部322在所述轉接板1的金屬墊13與所述待測物件4的金屬墊41形成所述破裂面(圖未標號)。
本發明所述矩形探針3的刺破部322具有多種變化實施例的可能，如圖8所示實施例，所述矩形探針3具有大致上呈矩形的斷面形狀，且本實施例中刺破部322為沿著大致和矩形探針3的中心軸線C平行的方向設置於所述接觸末段32，且刺破部322和 相對應的接觸末段32在和所述矩形探針3的中心軸線C相垂直的一軸向T1方向的寬度相等。更具體地說，所述刺破部322在所述軸向T1的方向上的兩側面分別暴露於所述接觸末段32在所述軸向T1的方向上的兩側面。
如圖9所示實施例，揭露了刺破部322遠離相對應的所述接觸末段32的一側面具有一凹陷部3223，而使得所述刺破部322的裸露區塊3222遠離所述接觸末段32的一側面的中央位置形成朝向所述接觸末段32的方向凹陷，且所述裸露區塊3222位於所述凹陷部3223兩側邊朝向和所述接觸末段32遠離的方向凸出，而使得所述刺破部322的所述裸露區塊3222形成分叉的形狀。
如圖10所示，本發明矩形探針3的另一變化實施例，揭露所述刺破部34為沿著和矩形探針3的中心軸線C平行的方向設置於接觸末段32，但所述刺破部322的中心軸線未和所述矩形探針3的中心軸線C重疊，並且所述刺破部322遠離所述中心軸線C的一側面露出於相對應的所述接觸末段32相對應於所述刺破部322的一側面。
如圖11所示，本發明矩形探針3的另一變化實施例，揭露了矩形探針3的刺破部322大致上沿著和矩形探針3的中心軸線C平行的方向設置於所述接觸末段32，所述刺破部322的裸露區塊3222遠離所述接觸末段32方向的一端形成以V形排列兩傾斜面。並且本實施例中，所述刺破部322的所述裸露區塊3222的V形面是大致共平面於其相鄰近的導電部321，因此使得所述刺破部322以及和所述刺破部322相對應的所述導電部321共同地形成一V形的凸出部。
如圖12所示，本發明矩形探針3的另一變化實施例，揭露了矩形探針3的埋置區塊3221遠離所述裸露區塊3222的一端連接一卡合段3224，所述卡合段3224在和所述矩形探針3的中心軸線C垂直方向的寬度大於所述埋置區塊3221的寬度。
[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座及其矩形探針，能夠通過在每個所述矩形探針3的至少一接觸末端32具有和其對應的所述導電部321不同材質的刺破部322，以使得所述刺破部322相對應的所述接觸末段32具備有不同功能，進而利於提升訊號傳輸效果。進一步地說，矩形探針3能以刺破部322在外部金屬墊表面形成破裂面，用以使得外部金屬墊表面的氧化層被破壞，令導電部321能與外部金屬墊的破裂面接觸，藉以提升矩形探針3與外部金屬墊之間的電連接效果。
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. 一種探針座，包括：一第一導板；一第二導板，與所述第一導板在所述高度方向上呈間隔設置；以及多個矩形探針，各包含有：一中間段，位於所述第一導板與所述第二導板之間；兩個延伸段，分別自所述中間段相反兩端延伸所形成，並且兩個所述延伸段分別穿設於所述第一導板與所述第二導板；以及兩個接觸末段，分別自兩個所述延伸段彼此遠離的末端朝著遠離所述中間段方向延伸，並且兩個所述接觸末段分別位於所述第一導板與所述第二導板彼此遠離的外側；其中，每個所述接觸末段包含有一導電部，並且所述中間段、兩個所述延伸段、及所述導電部為相同材質且一體成形的構造，而兩個所述接觸末段的至少其中一個所述接觸末段包含有局部埋置於相對應所述導電部內的一刺破部，所述刺破部的一自由端裸露於相對應所述導電部之外；其中，所述刺破部的材質不同於任一個所述導電部的材質，並且所述刺破部的導電率小於任一個所述導電部的導電率，而所述刺破部的維氏硬度值(Vickers Hardness Number)大於任一個所述導電部的維氏硬度值。
  2. 如請求項1所述的探針座，其中，於每個所述矩形探針中，兩個延伸段分別抵頂於所述第一導板與所述第二導板而呈彼此錯位設置，並且所述中間段受力而呈彎曲狀。
  3. 如請求項1所述的探針座，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，多個所述中間段彼此間隔地設置於所述間隔板的所述容置孔內。
  4. 如請求項1所述的探針座，其中，於每個所述矩形探針中，所述刺破部的所述自由端用來刺破一外部金屬墊，以使所述外部金屬墊形成有一破裂面。
  5. 如請求項1所述的探針座，其中，於每個所述矩形探針中，兩個所述接觸末段各包含有局部埋置於相對應所述導電部內的一個所述刺破部。
  6. 如請求項1所述的探針座，其中，於每個所述矩形探針中，任一個所述導電部的導電率是在5.0×10-4Ωm以上，並且任一個所述導電部的楊氏模數是介於40~100Gpa；所述刺破部的導電率是在4.6×10-4Ωm以上，並且所述刺破部的楊氏模數是在100Gpa以上。
  7. 如請求項1所述的探針座，其中，於每個所述矩形探針中，所述刺破部包含有埋置於相對應所述導電部內的一埋置區塊以及裸露在相對應所述導電部外的一裸露區塊，所述自由端位於所述裸露區塊，並且所述埋置區塊的長度與所述裸露區塊的長度兩者的比值不小於2；其中，每個所述矩形探針在兩個所述接觸末段以外的部位未包含有不同於所述導電部的任何金屬材質。
  8. 如請求項1所述的探針座，其中，於每個所述矩形探針中，所述刺破部的摩擦係數小於任一個所述導電部的摩擦係數，並且所述刺破部的摩擦係數小於0.5。
  9. 一種探針座的矩形探針，包括：一中間段；兩個延伸段，分別自所述中間段的相反兩端延伸所形成；以及兩個接觸末段，分別自兩個所述延伸段彼此遠離的末端朝遠離所述中間段的方向延伸所形成，每個所述接觸末段包含有一導電部，並且所述中間段、兩個所述延伸段、及兩個所述導電部為相同材質且一體成形的構造，而兩個所述接觸末段的至少其中一個所述接觸末段包含有局部埋置於相對應所述導電部內的一刺破部，所述刺破部的一自由端裸露於相對應所述導電部之外；其中，所述刺破部的材質不同於任一個所述導電部的材質，並且所述刺破部的導電率小於任一個所述導電部的導電率，而所述刺破部的維氏硬度值(Vickers Hardness Number)大於任一個所述導電部的維氏硬度值；其中，當所述刺破部的所述自由端用來刺破一外部金屬墊，以使所述外部金屬墊形成有一破裂面時，連接所述刺破部的相對應所述導電部抵接於所述外部金屬墊的所述破裂面。
  10. 如請求項9所述的探針座的矩形探針，其中，任一個所述導電部的楊氏模數是介於40~100Gpa，任一個所述導電部的導電率是在5.0×10-4Ωm以上，所述刺破部的楊氏模數是在100Gpa以上，所述刺破部的導電率是在4.6×10-4Ωm以上；所述刺破部的摩擦係數小於0.5。
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