TWI642943B - Integrated circuit board and spring pin circuit board - Google Patents

Abstract

一種整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板，其包含薄膜電路板、彈簧針板以及填充材，薄膜電路板一側之較低密度分布的接點以單元導體焊接彈簧針板的彈簧針的電連接部，填充材填充於薄膜電路板之膜片本體與彈簧針板之板體之間的間隙且固化定形，並藉由固化的填充材使薄膜電路板呈現平垣的狀態。藉此，應用於晶圓檢測用探針卡時，本發明電路轉板之彈簧針板的彈簧針部能直接與探針卡的較低密度電路板對接，使探針卡無需透過中介連接器（interposer），便能直接應用於探針卡的較低密度電路板與較高密度探針頭之間的電路轉換。

Description

整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板

本發明係關於一種應用於晶圓檢測用探針卡(probe card)，尤指該探針卡中連接於探針頭(probe head)，使探針頭中呈高密度分布的探針能夠與晶圓檢測用探針卡之電路板中呈低密度分布的接點電性連接用途之整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板。

目前應用於晶圓檢測之探針卡(probe card)主要利用其探針頭中形成高密度分布的多數探針對晶圓中的一個或多個晶片單元進行功能測試，由於探針頭(probe head)中呈高密度分布的探針必須電性連接晶圓檢測探針卡之電路板中呈低密度分布的接點，因此，現有探針卡中，除了探針頭外，還包含一高密度轉換低密度電路轉換組件作為探針頭與探針卡之電路板之間的電性連接媒介。

關於前述高密度轉換低密度電路轉換組件之組成構造，一般而言，其包含有一電路轉接板與一中介連接器(interposer)，其中，利用電路轉接板線路重布的特性，以該電路轉接板一側呈高密度分布的接點與探針頭中之探針電性連接，該電路轉接板另一側呈低密度分布的接點則與中介連接器相對應的導體作電性連接。如此，使該探針卡的探針頭之探針能夠利用中介連接器之導體電性連接探針卡之電路板中相對應接點。在晶圓檢測作業中，利用探針頭中之探針作為接觸待測晶圓的媒介。

前述應用於晶圓檢測之探針卡組成構造中，雖能利用由電路轉接板與中介連接器(interposer)組成之高密度轉換低密度電路轉換組件，使探針頭中呈微小間距分布的探針能夠與晶圓檢測探針卡之電路板中呈較大間距分布 的接點對應連接，而達到電性連接及線路匹配的功能及目的。但是，由電路轉接板與中介連接器組成之高密度轉換低密度之電路轉換組件的整體構造，因電路轉接板為多層式硬質印刷電路板，其板厚偏大，加上獨立的中介連接器(interposer)所組成的探針卡整體高度偏高，晶圓檢測探針卡之電路板相對於待測晶圓之間的距離偏長，導致電路板與待測晶圓之間的信號傳輸路徑偏長，阻抗偏高，信號傳輸損耗偏大，對晶圓之高頻測試環境有不利的影響。

本發明之主要目的在於提供一種整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板，解決連接於探針頭與電路板之間現有高密度轉換低密度電路轉換組件之信號傳輸路徑偏長、阻抗偏高及信號傳輸損耗偏大等問題。

為了達成前揭目的，本發明所提出之整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板係包含：一薄膜電路板，其包含一膜片本體以及多個單元導體，該膜片本體包含一第一表層、一第二表層，以及一位於該第一表層與該第二表層之間且內含線路的內層，該第一表層包含多個顯露於外的第一接點，該第二表層包含多個顯露於外的第二接點，該多個第二接點的分布密度大於該多個第一接點的分布密度，且每一所述第二接點通過該內層中的線路連接相對應的所述第一接點，該多個單元導體係分布設置於該膜片本體的第一表層且分別連接相對應之第一接點；一彈簧針板，係設置於該薄膜電路板的第一表層外側，該彈簧針板包含一絕緣且硬質的板體以及多個彈簧針，該板體中形成多個彈簧針孔，該多個彈簧針係分別設置於該板體中之該多個彈簧針孔中，每一彈簧針包含一彈簧針基部、一電連接部以及一能伸縮活動的電接觸部，所述電連接部與所述電接觸部分別位於該彈簧針基部的兩端，所述彈簧針組設定位於所述彈簧針孔中，每一 所述彈簧針以所述電連接部焊接該薄膜電路板相對應的單元導體，該薄膜電路板之膜片本體與該彈簧針板之板體之間具有一空間；以及一填充材，係填充於該薄膜電路板之膜片本體與該彈簧針板之板體之間的空間且固化定形。

藉由前揭整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板之組成構造發明，其至少具備以下優點：

1、降低厚度：本發明主要係利用薄膜電路板與彈簧針板結合之組成構造，使其能夠應用於晶圓檢測探針卡中連接於探針頭與電路板之間，兼具電性連接與高密度轉換低密度之電路轉換等功能，讓探針頭之每一晶圓探針能夠直接通過該整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板與晶圓檢測用探針卡的電路板線路相匹配。而且本發明整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板利用其薄膜電路板與彈簧針板結合之組成構造，其中，薄膜電路板厚度薄，相較於現有高密度轉換低密度電路轉換組件中之多層式硬質印刷電路板型式的電路轉接板，具有降低厚度之功用。

2、減少阻抗與信號傳輸損耗：承上所述，本發明整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板利用其薄膜電路板與彈簧針板結合之組成構造，使其結合探針頭成為探針卡後，能夠降低探針卡的整體高度，縮短待測晶圓與晶圓檢測探針卡的電路板間之距離，且縮短信號傳輸的路徑。當應用於晶圓測試作業中，尤其是高頻測試環境，本發明因能縮短信號傳輸的路徑，降低阻抗，減少信號傳輸損耗，故能有效提升測試性能。

3、本發明整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板係填充材填充於該薄膜電路板之膜片本體底面與該彈簧針板之板體頂面之間的空間且固化定形，對薄膜電路板提供良好的固定效果與支撐性，同時藉由填充材將焊接於薄膜電路板與彈簧針板之間的多個單元導體予以包覆固定，並使薄膜電路板能夠呈現平整狀 態，讓薄膜電路板一側高密度分布之接點均能與探針頭中相對應的晶圓探針電性連接，彈簧針板中之每一彈簧針均能與晶圓檢測探針卡之電路板中相對應之接點電性連接，使探針頭通過該整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板與電路板之間維持良好的電性連接關係。

本發明整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板中，還可進一步利用所述彈簧針為組合式構造，其中，電連接部為一獨立的套筒狀部件，電接觸部與彈簧針基部之組合為一獨立的彈簧針部件，彈簧針裝設於彈簧針板的板體時，電連接部預先行固定於板體之彈簧針孔中，彈簧針部件則能拆組地裝設於電連接部中，藉此組合式彈簧針構造，當彈簧針部件損壞時，能將損壞的彈簧針部件自彈簧針板的板體中取出，重新裝入新的彈簧針部件，使彈簧針部件與電連接部結合一體，讓彈簧針的更換作業，具有良好的簡便性。

1‧‧‧整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板

2‧‧‧電路板

3‧‧‧探針頭

4‧‧‧待測晶圓

10‧‧‧薄膜電路板

11‧‧‧膜片本體

111‧‧‧第一表層

112‧‧‧第二表層

113‧‧‧內層

114‧‧‧第一接點

115‧‧‧第二接點

116‧‧‧線路

12‧‧‧單元導體

20、20A‧‧‧彈簧針板

200‧‧‧彈簧針部件

21‧‧‧板體

211‧‧‧彈簧針孔

22、22A‧‧‧彈簧針

221、221A‧‧‧彈簧針基部

222、222A‧‧‧電連接部

223、223A‧‧‧電接觸部

30‧‧‧填充材

圖1係本發明整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板之一較佳實施例的平面示意圖。

圖2係圖1所示整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板較佳實施例中的薄膜電路板的局部剖面示意圖。

圖3係圖1所示整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板較佳實施例中的彈簧針局部分解示意圖

圖4係本發明整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板之另一較佳實施例的平面示意圖。

圖5係圖1所示整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板較佳實施例應用於晶圓檢測之使用狀態參考圖。

如圖1所示，係揭示本發明整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板之一較佳實施例，該整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板1係包含一薄膜電路板10、一彈簧針板20以及一填充材30。

如圖1及圖2所示，該薄膜電路板10包含一膜片本體11以及多個單元導體12，該膜片本體11係具有薄片狀部件，其包含一第一表層111、一第二表層112以及一具有線路的內層113，該第一表層111與第二表層112位於該膜片本體11相對的兩側，該內層113位於第一表層111與第二表層112之間，該第一表層111包含多個顯露於外表面的第一接點114，所述第二表層112包含有多個顯露於外表面的第二接點115，該多個第二接點115的分布密度大於該多個第一接點114的分布密度，亦即每二相鄰第二接點之間的間距小於每二相鄰第一接點114之間的間距，且每一第二接點115通過該內層113中的線路連接相對應的第一接點114，通過內層113的線路116重布，使第二接點115間之微小間距轉變成第一接點114間之較大間距。該多個單元導體12為微小形球體或塊體狀等導電顆粒，該多個單元導體12係分布設置於該膜片本體11的第一表層111且分別連接相對應之第一接點114。

如圖1及圖3所示，該彈簧針板20係設置於該薄膜電路板10的第一表層111外側，該彈簧針板20包含一板體21以及多個彈簧針22，該板體21係為硬質的絕緣板體，該板體21中形成多個彈簧針孔211，該多個彈簧針22係分別設置於該板體21中之該多個彈簧針孔211中，每一彈簧針22係內有彈簧之針體，所述彈簧針22包含一彈簧針基部221、一電連接部222以及一能伸縮活動的電接觸部223，所述電連接部222與所述電接觸部223位該彈簧針基部221相對兩端，所述彈簧針22係藉由緊配合或黏合等方式組設定位於所述彈簧針孔211中，所述電接觸部223能伸出該板體21外側。每一彈簧針22以電連接部222焊接 薄膜電路板10相對應的單元導體12，薄膜電路板10之膜片本體11與彈簧針板20A之板體21之間具有一空間。

前述彈簧針板20中之彈簧針22構造中，如圖1及圖3所示，所述電連接部222為一套筒狀部件，且所述電連接部222相對兩端分別為一封閉端與一開口端，所述電接觸部223與所述彈簧針基部221之組合為一彈簧針部件200，所述電連接部222係通過緊配合、卡接等方式可拆組地套設於彈簧針基部221外側，所述彈簧針22裝設於彈簧針板20的板體21中，係藉由電連接部222固定於的彈簧針孔211中，所述電連接部222之封閉端面向該薄膜電路板10且焊接該薄膜電路板10相對應的單元導體12，所述電連接部222的開口端朝向板體21背向薄膜電路板10的一側，藉此，於彈簧針部件200損壞時，能將損壞的彈簧針部件200單獨自彈簧針板20的板體21中取出，再重新裝入新的彈簧針部件200。

如圖4所示，係揭示所述彈簧針板20中之彈簧針22A的另一種構造，其中，所述電連接部222A係一體成形於所述彈簧針基部221A一端，所述彈簧針22A藉由電連接部222A或彈簧針基部221A以緊配合或黏合方式固定於板體21的彈簧針孔211中。

如圖1所示，所述填充材30係以流體狀態填充於該薄膜電路板10之膜片本體11底面與彈簧針板20之板體21頂面之間的空間後固化定形，且固化後的填充材30固接於薄膜電路板10與彈簧針板20之間，並固結支撐該薄膜電路板10之膜片本體11，使薄膜電路板10維持平坦的狀態，且藉由填充材30包覆該多個單元導體12固定於膜片本體11與彈簧針板20之板體21之間，使該多個單元導體12穩固地位於膜片本體11與彈簧針板20之間維持良好的電連接狀態。

本發明整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板應用於晶圓檢測用探針卡(probe card)時，如圖5結合圖1所示，該整合薄膜電路板與彈簧針之電路 轉板1結合具有多數晶圓探針之探針頭(probe head)3，並以該彈簧針板20與晶圓檢測之電路板2電性連接，以探針頭3的晶圓探針作為電接觸待測晶圓4的媒介。其中，該整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板1藉由穿設於探針頭3的鎖固元件鎖固於鎖固於電路板2底面，並使薄膜電路板10第二表層112中呈高密度分布第二接點分別與探針頭3中相對應的晶圓探針電性連接，並利用彈簧針板20之每一彈簧針22的電接觸部223接觸電路板2表面相對應的接點，使探針頭3中之每一晶圓探針通過該整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板1電連接電路板2，使晶圓檢測系統能夠通過電路板2、整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板1以及探針頭3對該待測晶圓4進行功能檢測。

由前述說明可知，本發明整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板係利用其薄膜電路板與彈簧針板結合之組成構造，薄膜電路板一側之較低密度分布的接點以單元導體焊接彈簧針板的彈簧針的電連接部，填充材填充於薄膜電路板之膜片本體與彈簧針板之板體之間的間隙且固化定形，並藉由固化的填充材使薄膜電路板呈現平垣的狀態。藉此，應用於晶圓檢測用探針卡時，本發明整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板之彈簧針板的彈簧針部能直接與探針卡的較低密度電路板對接，使探針卡無需透過中介連接器(interposer)，便能直接應用於探針卡的較低密度電路板與較高密度探針頭之間的電路轉換。

而且，本發明整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板結合探針頭成為探針卡後，能夠降低探針卡的整體高度，縮短待測晶圓與晶圓檢測探針卡的電路板間之距離，且縮短信號傳輸的路徑，應用於晶圓測試作業中，尤其是高頻測試環境，本發明因能縮短信號傳輸的路徑，降低阻抗，減少信號傳輸損耗，有效提升測試性能。

Claims (3)

1. 一種整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板，係包含： 一薄膜電路板，其包含一膜片本體以及多個單元導體，該膜片本體包含一第一表層、一第二表層，以及一位於該第一表層與該第二表層之間且內含線路的內層，該第一表層包含多個顯露於外且的第一接點，該第二表層包含多個顯露於外的第二接點，該多個第二接點的分布密度大於該多個第一接點的分布密度，且每一所述第二接點通過該內層中的線路連接相對應的所述第一接點，該多個單元導體係分布設置於該膜片本體的第一表層且分別連接相對應之第一接點； 一彈簧針板，係設置於該薄膜電路板的第一表層外側，該彈簧針板包含一絕緣且硬質的板體以及多個彈簧針，該板體中形成多個彈簧針孔，該多個彈簧針係分別設置於該板體中之該多個彈簧針孔中，每一彈簧針包含一彈簧針基部、一電連接部以及一能伸縮活動的電接觸部，所述電連接部與所述電接觸部分別位於該彈簧針基部的兩端，所述彈簧針組設定位於所述彈簧針孔中，每一所述彈簧針以所述電連接部焊接該薄膜電路板相對應的單元導體，該薄膜電路板之膜片本體與該彈簧針板之板體之間具有一空間；以及 一填充材，係填充於該薄膜電路板之膜片本體與該彈簧針板之板體之間的空間且固化定形。
2. 如請求項1所述之整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板，其中，所述電連接部為一套筒狀部件，所述電接觸部與所述彈簧針基部之組合為一彈簧針部件，所述電連接部相對兩端分別為一封閉端與一開口端，所述電連接部固定於所述板體的彈簧針孔中，所述電連接部之封閉端焊接該薄膜電路板相對應的單元導體，所述彈簧針部件之彈簧針基部可拆組地裝設於所述電連接部中。
3. 如請求項1所述之整合薄膜電路板與彈簧針之電路轉板，其中，所述電連接部一體成形於所述彈簧針基部上端，並以所述電連接部或所述彈簧針基部固定於所述板體的彈簧針孔中。