TWI642941B - Probe card - Google Patents

Abstract

一種探針卡，包括有：一第一板體，由導電材料製成，具有複數第一穿孔；複數連接器，設於該些第一穿孔當中，且具有一第一訊號部及一與第一板體電性連接的第一接地部；複數纜線，具有一第二訊號部及一第二接地部，纜線的一端部與連接器連接，且第二訊號部與第一訊號部連接，第二接地部與第一接地部連接；一基板，具有複數安裝部，分別供纜線的另一端部安裝；複數連接柱，分別連接第一板體與基板；至少一探針，設於基板背離第一板體的表面，與至少一該纜線的第二訊號部連接。第一板體可擴大接地面積，降低雜訊干擾，提升整體電氣特性。

Description

探針卡

本發明係與探針卡有關；特別是指一種可降低漏電流與雜訊干擾，並可提升電氣特性的探針卡。

隨著半導體相關產業的蓬勃發展與積體電路高密度化以及電子元件微縮化，對於半導體相關電子零器件的測試需求也逐漸攀升，且對於電性量測的精密度也有更高層次的要求，其中，探針卡便是用以檢測電子零器件的電性連接是否確實，是以一探針卡作為一檢測裝置與待測電子裝置之間的測試訊號與電源訊號之傳輸介面。

舉例而言，就晶圓製程的產品測試來說，晶圓接受度測試（Wafer Acceptance Test, WAT）是根據電氣測試值來分析晶圓製程是否有問題，用以確保晶圓品質與穩定性所不可或缺的測試程序。其中，由於晶圓接受度測試係著重於晶圓製程中各層結構的導通性，因此，當測試路徑之間有漏電流產生時，便會嚴重影響測試結果的正確性，是以，如何提供一種探針卡，可降低測試環境中不必要的漏電流產生，使得整體測試路徑受到保護以及降低雜訊干擾，進而提升探針卡的電氣特性，是本發明人所亟欲解決的問題之一。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種探針卡，使得整體測試路徑受到保護，並降低漏電流的產生與雜訊干擾。

緣以達成上述目的，本發明提供的一種探針卡，包括有：一第一板體，由導電材料製成，該第一板體具有複數個第一穿孔；複數連接器，分別設置於該些第一穿孔當中，該些連接器分別具有一第一訊號部以及一第一接地部，該第一接地部與該第一板體電性連接；複數纜線，分別具有一第二訊號部以及一第二接地部，該些纜線的一端部分別與該些連接器連接，且該第二訊號部與該第一訊號部電性連接，該第二接地部與該第一接地部電性連接；一基板，具有複數安裝部，分別供該些纜線的另一端部安裝；複數個連接柱，該些連接柱的一端部連接於該第一板體，另一端部連接於該基板；以及至少一探針，設置在該基板背離該第一板體的表面，該至少一探針與其中至少一該纜線的該第二訊號部電性連接。

本發明之效果在於，透過第一板體的設計，可供該些纜線進行接地，進而擴大電氣路徑上的接地面積，據以確保更穩定的電氣特性、降低漏電流與雜訊干擾，進一步提升探針卡電氣特性。

為能更清楚地說明本發明，茲舉一實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖１至圖５所示，為本發明一實施例之探針卡100，其係應用於一檢測機1以及一待測電子物件2之間，用以將檢測機1所發出的測試訊號傳遞予待測電子物件2，或者自待測電子物件2接收電氣訊號或反饋的測試訊號回傳至檢測機1，據以進行電性檢測。探針卡100包括有：一基板10、一第一板體20、複數連接器30、一第二板體40、複數連接柱50、複數纜線60、一接墊環70以及至少一探針80。

基板10可為但不限於印刷電路板（PCB），其可根據使用需求設置電子元件（圖未示），並可設置有多個電氣路徑，如訊號路徑、接地路徑等，並可供電子元件電性連接。此外，於本實施例中，基板10包括有複數個以穿孔為例的安裝部12，用以供固定纜線60，但於其他應用上，安裝部12並不以穿孔為限，亦可為其他結構所構成。

第一板體20係由導電材料製成，並位於基板10的上方，且第一板體20具有複數個第一穿孔22。於本實施例中，較佳者，第一板體20係為整片的金屬板製成，且具有良好的導電特性。另外，於第一板體20還可開設有複數個抓握孔24，藉此，第一板體20整體還可當作把手，而可提供良好的拿取空間供使用者手指穿過該些抓握孔24進行抓握取放的動作，並且可免於污漬汙損探針卡100上之元件，而影響電氣特性的情況發生。其中，較佳者，該些抓握孔24係形成於第一板體20的中央位置處。其中，前述第一板體20主要用於增加接地導通面積以及抓握把手使用。於電性考量方面，因為是作接地使用，金屬板可有效地增加探針卡100的接地面積，以降低雜訊干擾，進而提升整體電性。於機械考量方面，由於是作把手抓握取放使用，主要優先考量結構強度高的材質製成金屬板，較佳者，金屬板的材質係可使用鋼材或鋁材，具有強度高、價格低廉取得容易以及材料特性佳等優點。此外，於其他應用上，亦可使用其他材料形成具有導電性的第一板體，例如，可使用銅、鐵、銀、金等其他金屬材料或其組合，而不以前述的鋼材、鋁材為限。

該些連接器30係分別設置於第一板體20的該些第一穿孔22中，一端部30a供與檢測機1的檢測線1a電性連接，另一端部30b供與纜線60電性連接。另請一併配合圖５所示，連接器30至少具有一第一訊號部32（signal）、一第一接地部34（ground），第一接地部34係用以供與第一板體20電性連接。於本實施例中，連接器30係為三軸連接器（Triaxial Connector），且更進一步包括有一第一防護部36（Guard），而第一接地部34係由三軸連接器的外殼部分所構成，並且第一接地部34還包括有複數個接腳35，第一防護部36係位於第一訊號部32與第一接地部34之間。另外，於其他應用上，連接器30亦可使用其他型態的三軸連接器，而不以圖５所示之態樣為限。

第二板體40係位於第一板體20與電路板10之間，第二板體40具有相背對的一第一表面42與一第二表面44，第一表面42面對第一板體20，第二表面44面對電路板10，並且於第一表面42與第二表面44的其中至少一者具有一導接部，用以供該些連接器30的第一接地部34電性連接；另外，第二板體40還具有複數個第二穿孔46，該些第二穿孔46係分別與該些第一穿孔22相對應。

於本實施例中，第二板體40係使用單面化金板為例，第一表面42為絕緣面，而在第二表面44進行如化金（Electroless Nickel Immersion Gold, ENIG）表面處理，以形成具有導電性與可焊性的導接部，導接部可供與焊料相結合。請配合圖３至圖５所示，該些連接器30的接腳35係穿過該些第二穿孔46，並被焊接在第二表面44之導接部上，並使得連接器30的第一接地部34與第二表面44的導接部電性連接。

另外，於其他實施上，第二板體40並不以單面化金板為例，於實務上，亦可使用其他製程技術形成導接部，例如對表面進行包括有但不限於噴錫、無鉛噴錫、化錫、化銀、鍍硬金、鍍軟金或OSP有機表面處理等，以形成前述可供與第一接地部34進行電性連接的導接部；另外，於一實施例中，亦可在第二板體40的表面上設置有如導電膠（或稱導電型膠黏劑）或導電膠所構成之導接部，而不以上述說明為限，其中，導電膠為一種固化或乾燥後具有導電性能的膠黏劑，通常主要由基體樹脂與導電填料所組成。

另外，於一實施例中，亦可在第一表面42設置有導接部，而可供第一接地部34進行電性連接，藉以擴大接地面積，降低雜訊干擾，以獲得良好的電氣特性。另外，於一實施例中，第二板體40亦可為一金屬板，並於金屬板的任一表面上設置有可供焊接、可供焊料附著之導接部，以供連接器30之接腳35進行焊接連接，而不以上述說明為限。其中，第二板體40使用金屬板的材質選用類同於第一板體20，於此不再贅述。

請參圖１及圖４所示，該些連接柱50係穿設第二板體40，並且一端部連接在第一板體20上，另一端部連接在基板10上。例如，於本實施例中，第二板體40具有複數個穿孔40a，分別供該些連接柱50穿置，該些連接柱50的兩端分別抵靠於第一板體20與基板10上，並且在連接柱50的兩端分別設置有螺柱及螺孔，並分別供螺帽與螺栓鎖設固定，藉以透過該些連接柱50的配置，以穩固定位第一板體20與基板10之間的相對位置。此外，於本實施例中，連接柱50係以導體製成，例如以銅柱作為該連接柱50，並且該連接柱50係可電性連接第一板體20以及基板10上的至少一接地路徑上，藉以擴大接地面積，而有助於將測試路徑上的雜訊干擾引導接地，從而可獲得良好電氣特性。此外，於實務上，亦可藉由連接柱50電性連接第二板體40、第一板體20以及基板10之接地路徑藉以進一步擴大接地面積，提升電氣特性。

該些纜線60設置於第一板體20下方，分別與連接器30進行電性連接，於本實施例中，係出示兩條纜線60說明之。請一併配合圖６所示，纜線60至少包括有一第二訊號部62以及一第二接地部64，另外，纜線60可更進一步包括有一第二防護部66位於該第二訊號部62與該第二接地部64之間，可供屏蔽第二訊號部62免於外部雜訊干擾。於本實施例中，纜線60的第二訊號部62由第二防護部66環繞，第二防護部66由第二接地部64環繞，第二防護部66位於第二訊號部62與第二接地部64之間，第二訊號部62與第二防護部66之間分別設置有一絕緣層68，第二防護部66與第二接地部64之間設置有另一絕緣層68，以作為電氣隔離之用。於本實施例中，纜線60的一端部係分別與連接器30電性連接，且其第二訊號部62與連接器30中心的第一訊號部32電性連接，第二接地部64與連接器30的接腳35電性連接進而與第一接地部34電性連接，第二防護部66則與連接器30的第一防護部36電性連接；纜線60的另一端部則安裝於基板10的各安裝部12當中。

接墊環70係設置於基板10，且包括有一基材72以及多個接墊組74。於本實施例中，基材72以絕緣材料製成，且與基板10連接，較佳者，係設置於基板10下方，例如設置於基板10背離第一板體20的表面，其中，於實務上，可使用絕緣膠將基材72與基板10進行連結。請一併配合圖７至圖９所示，接墊環70係設置於針座90的外圍，而該些安裝部12係圍繞在接墊環70的外圍，該些接墊組74係彼此相間隔地設置於基材72背離基板10的表面，各接墊組74至少包括有一第一接墊741，用以供一探針80電性連接以及供至少一纜線60的第二訊號部62電性連接，使探針80與纜線60的第二訊號部62建立電性連接關係；此外，較佳者，各接墊組74更進一步還包括有一第二接墊742，第二接墊742係環繞並包圍第一接墊741，第二接墊742與第一接墊741相隔有一定間距，使第二接墊742與第一接墊741分離並彼此電性隔離，該些第二接墊742分別用以供至少一纜線60的第二防護部66電性連接。於本實施例當中，接墊組74係基材72進行如化金表面處理所形成，但於其他應用上，並不以此為限，於其他應用上，可使用其他表面處理方式，例如：使用化鎳、電鍍金及裸銅等表面處理方式，用以形成可供電性連接與焊接的接墊組74；或者，亦可使用其他方式在基材72表面設置或形成有可供電性連接或焊接的第一接墊741與第二接墊742。值得一提的是，藉由前述各第二接墊742分別圍繞各第一接墊741的設計，可提升該些第一接墊741之間的電性隔離效果，而可降低於測試過程時，該些第一接墊741之間所產生之漏電流交互影響，藉以提升電氣特性以及測試的準確度，使得電氣路徑受到更完善的保護，另外，透過第二接墊742的設計，還可起到將環境中所產生的雜訊干擾或靜電導離第一接墊741的作用，進而使得測試路徑受到保護與降低雜訊干擾，提升探針卡100的電氣特性，避免測試結果失真。

另外，較佳者，接墊環70還包含有一絕緣層76，設置於該些接墊組72上，且絕緣層76係用以覆蓋該些第二接墊742的至少一部分，另外，進一步可用以覆蓋該些第一接墊741的至少一部分，並且只留下部分供焊接或電性連接的需求位置，以供纜線60、探針80進行焊接或電性連接。例如，於本實施例中，絕緣層76係覆蓋第二接墊742的中段部分，而使得未受絕緣層76覆蓋的第二接墊742的部分742a,742b係分別位於第一接墊741的兩側。透過上述設計，可避免第一接墊741及第二接墊742受汙損或短路而影響電氣特性的表面，例如，可避免使用者手部油汙碰觸接墊表面，而導致油汙與接墊形成電氣路徑而影響電氣特性之情況發生。於本實施例中，絕緣層76係以絕緣油墨塗層來實現，例如可使用防焊油墨（Solder Mask）作為絕緣層76，但於其他應用上，並不以此為限，亦可使用絕緣膠、絕緣膠膜或絕緣膠帶等以構成前述之絕緣層76。於本實施例中，接墊環的形狀為圓環狀，但於其他應用上，接墊環的形狀並不以圓環狀為限，舉例而言，亦可為方形環、橢圓形環等。

探針80設置於基板10背離第一板體20的表面，且於本實施例中，所述探針80包括有一針尖82、一針身84以及一針尾86，針身84的一部份固定於針座90中，且針身84自針座90露出的兩端分別連接有針尖82以及針尾86，針尾86係電性連接在第一接墊741上，例如可透過焊接的方式將針尾86焊接於第一接墊741上，針尖82用以接觸待測電子物件2以進行檢測，進一步來說，針尖82是用以接觸待測電子物件2上的接墊。其中，請配合圖７及圖８所示，針座90係設置於基板10的下方，以絕緣材質製成，例如可以環氧樹脂(epoxy)製成，用以固定以及支撐探針80。

此外，值得一提的是，於本實施例中，纜線60係以兩條纜線60為一組，與接墊組74、一探針80建立電性連接關係，更進一步地說，兩條纜線60中，各自的第二接地部64係彼此電性連接，各自的第二防護部66係電性連接至同一第二接墊742，例如，皆焊接至第二接墊742的部分742b，各自的第二訊號部62係電性連接至同一第一接墊741。其中，基於凱爾文接法（Kelvin Connection）原理，其中一條纜線60作為感應線（Sense Line）路徑，另一條纜線60則作供應線（Force Line）路徑，藉此，當感應線感應到壓降時，將自動提高電壓來補償電壓的偏移，藉以解決如因為線路內電阻值影響所產生之壓降問題，藉以使得整體的測試路徑受到更完善的保護，進而提升探針卡100的電氣特性與測試結果的精確度。

藉此，本發明所提供的探針卡100，透過第一板體20為大面積導體材質，特別是金屬導體材質的設計，可供連接器30的第一接地部34電性連接，進而擴大接地面積，從而可有助於抑制雜訊干擾，提升探針卡100的電氣特性。藉由第二板體40的設計，除了可提供穩固固定該些連接器30，使連接器30不易因操作使用而鬆脫外，還可額外進一步擴大接地面積，增強抑制雜訊干擾的效果。此外，透過接墊環70的設計，有助於縮短所需使用之探針80的長度，使得電性匹配更為完善，以及固定探針80的針尾86與纜線60之接點，另外，透過於接墊環70之接墊組74的設計，可更進一步使得測試路徑、電氣路徑受到更完善的保護，降低環境雜訊、漏電流對測試結果的影響。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。此外，需說明的是，於上述實施例所述的上方、下方等方向性名詞，是以圖式中所示的擺放角度為基礎，用以說明各元件之間的相對位置關係，而非絕對位置關係。

1‧‧‧檢測機

1a‧‧‧檢測線

2‧‧‧待測電子物件

［本發明］

100‧‧‧探針卡

10‧‧‧基板

12‧‧‧安裝部

20‧‧‧第一板體

22‧‧‧第一穿孔

24‧‧‧抓握孔

30‧‧‧連接器

30a‧‧‧端部

30b‧‧‧端部

32‧‧‧第一訊號部

34‧‧‧第一接地部

35‧‧‧接腳

36‧‧‧第一防護部

40‧‧‧第二板體

40a‧‧‧穿孔

42‧‧‧第一表面

44‧‧‧第二表面

46‧‧‧第二穿孔

50‧‧‧連接柱

60‧‧‧纜線

62‧‧‧第二訊號部

64‧‧‧第二接地部

66‧‧‧第二防護部

70‧‧‧接墊環

72‧‧‧基材

74‧‧‧接墊組

741‧‧‧第一接墊

742‧‧‧第二接墊

742a‧‧‧部分

742b‧‧‧部分

76‧‧‧絕緣層

80‧‧‧探針

82‧‧‧針尖

84‧‧‧針身

86‧‧‧針尾

90‧‧‧針座

圖１為本發明一實施例之探針卡的應用示意圖。 圖２為上述實施例之探針卡的立體圖。 圖３為上述實施例之探針卡另一視角的立體圖。 圖４為上述實施例之探針卡的分解圖。 圖５為上述實施例之探針卡的連接器的立體圖。 圖６為上述實施例之探針卡的連接器與纜線進行電性連接的示意圖。 圖７為上述實施例之探針卡的接墊環設置於基板底部的放大圖。 圖８為上述實施例之探針卡的接墊環的局部放大圖，揭示纜線、接墊環與探針之間的電性連接關係。 圖９為上述實施例之探針卡的接墊環的層疊結構示意圖。

Claims (11)

1. 一種探針卡，其包括有： 一第一板體，由導電材料製成，該第一板體具有複數個第一穿孔； 複數連接器，分別設置於該些第一穿孔當中，該些連接器分別具有一第一訊號部以及一第一接地部，該第一接地部與該第一板體電性連接； 複數纜線，分別具有一第二訊號部以及一第二接地部，該些纜線的一端部分別與該些連接器連接，且該第二訊號部與該第一訊號部電性連接，該第二接地部與該第一接地部電性連接； 一基板，具有複數安裝部，分別供該些纜線的另一端部安裝； 複數個連接柱，該些連接柱的一端部連接於該第一板體，另一端部連接於該基板；以及 至少一探針，設置在該基板背離該第一板體的表面，該至少一探針與其中至少一該纜線的該第二訊號部電性連接。
2. 如請求項1所述之探針卡，包括有一第二板體，位於該第一板體與該基板之間，該第二板體具有相背對一第一表面與一第二表面，該第一表面面對該第一板體，該第二表面面對該基板，且該第一表面與該第二表面的其中至少一者具有一導接部，用以供該第一接地部電性連接。
3. 如請求項2所述之探針卡，其中該第二板體的該第二表面具有該導接部，且該第二板體具有複數個第二穿孔，分別相對該些第一穿孔；該第一接地部包括有複數接腳，該些連接器係穿置該些第二穿孔中，且該些接腳電性連接該導接部。
4. 如請求項1所述之探針卡，其中該第一板體為金屬板。
5. 如請求項1所述之探針卡，其中該第一板體開設有複數個抓握孔，用以供使用者抓握取放。
6. 如請求項1至5任一項所述之探針卡，包括有一接墊環，設置於該基板，該接墊環包括有一基材以及多個接墊組，該基材連接該基板；該些接墊組相間隔地設置於該基材背離該基板的表面，且各該接墊組包括有一第一接墊，該第一接墊用以供該至少一探針以及至少一該纜線的該第二訊號部電性連接。
7. 如請求項6所述之探針卡，其中各該接墊組還包括有一第二接墊；其中該些連接器分別具有一第一防護部；該些纜線分別具有一第二防護部，該第二防護部與該第一防護部電性連接；其中，於兩條該纜線中的各該第二接地部彼此電性連接，各該第二防護部電性連接至同一該第二接墊，各該第二訊號部電性連接至同一該第一接墊。
8. 如請求項7所述之探針卡，其中於同一該接墊組中，該第二接墊係環繞該第一接墊，且與該第一接墊相隔有一定間距。
9. 如請求項7所述之探針卡，其中該接墊環包括有一絕緣層，設置於該些接墊組上，且每一該接墊組的該第二接墊係有至少一部分受該絕緣層所覆蓋。
10. 如請求項9所述之探針卡，其中每一該接墊組中，未受該絕緣層所覆蓋之該第二接墊的部分，係分別位於該第一接墊的兩側。
11. 如請求項7所述之探針卡，其中各該纜線為三軸纜線，該第二訊號部由該第二防護部環繞，該第二防護部由該第二接地部環繞。