TWI646332B

TWI646332B - 探針卡裝置及其信號傳輸模組

Info

Publication number: TWI646332B
Application number: TW106137783A
Authority: TW
Inventors: 蘇偉誌; 謝智鵬
Original assignee: 中華精測科技股份有限公司
Priority date: 2017-11-01
Filing date: 2017-11-01
Publication date: 2019-01-01
Also published as: TW201918710A

Abstract

一種探針卡裝置包括轉接板、第一載板、第二載板及多個矩形探針。轉接板的第一板面設有多個金屬球。第一載板形成有位置沿垂直第一板面的第一方向對應多個金屬球的多個第一貫孔。第二載板形成有與多個第一貫孔呈錯位設置的多個第二貫孔。每個矩形探針具有位於相反側的第一接觸段與第二接觸段。多個第一接觸段穿出多個第一貫孔且分別連接多個金屬球。在每個矩形探針中，第一接觸段設有相對第一接觸段呈非對稱狀的識別部，而第一接觸段的至少局部沿著非平行於第一方向的第二方向連接對應的金屬球。本發明另提供一種探針卡裝置的信號傳輸模組。

Description

探針卡裝置及其信號傳輸模組

本發明涉及一種探針卡，尤其涉及一種探針卡裝置及其信號傳輸模組。

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。

然而，一般矩形探針的針尾與訊號轉接板的電性接點(如：金屬錫球或金屬銅球)的接觸效果不佳，常常會有結合力不佳、接觸電阻過大、及訊號傳輸出現雜訊等問題發生。再者，所述矩形探針在探針座中的方位(如：彎曲的方向或卡榫的固定位置)也不容易辨識，從而降低了探針卡裝置的製造效率與品質。

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信號傳輸模組，能有效地改善現有探針卡裝置所可能產生的缺陷。

本發明實施例公開一種探針卡裝置，包括：一轉接板，具有位於相反側的一第一板面與一第二板面，並且所述轉接板在所述第一板面上設置有多個金屬球；一第一載板，形成有多個第一貫孔，並且多個所述第一貫孔的位置大致沿垂直所述第一板面的一第一方向而對應於多個所述金屬球；一第二載板，形成有多個第二貫孔，並且多個所述第二貫孔大致分別與多個所述第一貫孔呈錯位設置；以及多個矩形探針，安裝於所述第一載板與所述第二載板，每個所述矩形探針具有位於相反側的一第一接觸段與一第二接觸段；其中，多個所述矩形探針的所述第一接觸段分別穿出所述第一載板的多個所述第一貫孔、並且分別連接於多個所述金屬球，而多個所述矩形探針的所述第二接觸段分別穿出所述第二載板的多個所述第二貫孔、並且用以接觸一待測晶圓；其中，在每個所述矩形探針中，所述第一接觸段設有一識別部，並且所述識別部相對於所述第一接觸段呈非對稱狀，而所述第一接觸段的至少局部沿著非平行於所述第一方向的一第二方向連接於相對應的所述金屬球。

本發明實施例另公開一種探針卡裝置的信號傳輸模組，包括：一轉接板，具有位於相反側的一第一板面與一第二板面，並且所述轉接板在所述第一板面上設置有多個金屬球，所述轉接板定義有垂直所述第一板面的一第一方向；以及多個矩形探針，各具有位於相反側的一第一接觸段與一第二接觸段；其中，多個所述矩形探針的所述第一接觸段分別連接於多個所述金屬球；其中，在每個所述矩形探針中，所述第一接觸段設有一識別部，並且所述識別部相對於所述第一接觸段呈非對稱狀，而所述第一接觸段的至少局部沿著非平行於所述第一方向的一第二方向連接於相對應的所述金屬球。

綜上所述，本發明實施例的探針卡裝置及其信號傳輸模組，能通過所述第一接觸段的至少局部沿著非平行於上述第一方向的一第二方向連接於相對應的金屬球，而使得所述第一接觸段與金屬球之間的接觸面積被有效地增加，從而有效地強化矩形探針與轉接板之間的結合力、有效地降低矩形探針與轉接板之間的接觸電阻、以及有效地提升訊號傳輸的可靠度。

再者，本發明實施例所公開的探針卡裝置及其信號傳輸模組，能通過所述第一接觸段設有一識別部且所述識別部相對於第一接觸段呈非對稱狀的結構設計，而使得所述矩形探針在穿設於探針座後，能藉由所述識別部辨識每個矩形探針與其它矩形探針的作動方位是否一致，從而大幅提升所述探針卡裝置的製造效率與品質。

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‧‧‧金屬球

2‧‧‧探針座

21‧‧‧第一載板

211‧‧‧第一貫孔

22‧‧‧第二載板

221‧‧‧第二貫孔

3‧‧‧矩形探針

31‧‧‧第一接觸段

311‧‧‧識別部

312‧‧‧接觸部

313‧‧‧金屬鍍層

32‧‧‧第二接觸段

33‧‧‧中間段

331‧‧‧卡榫部

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

L1、L2‧‧‧長度

H‧‧‧高度

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剖線的剖視示意圖。

圖3為本發明實施例矩形探針中的識別部與接觸部為彼此分離構造的剖視示意圖。

圖4為本發明實施例矩形探針中的接觸部呈凹槽狀的剖視示意圖。

圖5為本發明實施例矩形探針中的接觸部呈凸塊狀的剖視示意圖。

圖6為本發明實施例矩形探針中的接觸部長度相對於接觸段的長度或金屬球的高度具有較佳比例範圍的剖視示意圖。

圖7為本發明實施例矩形探針中的接觸部鍍設金屬鍍層的剖視示意圖。

請參閱圖1至圖7，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，本實施例公開一種探針卡裝置100，包括一轉接板1、一探針座2、及多個矩形探針3。其中，所述探針座2包含有一第一載板21(upper die)與一第二載板22(lower die)，所述第一載板21與第二載板22彼此呈間隔地設置，多個所述矩形探針3的兩端分別穿過第一載板21與第二載板22，並且多個所述矩形探針3的穿出於第一載板21的一端是分別電性連接於轉接板1。此外，所述探針座2也可以在第一載板21與第二載板22之間設置有一間隔板(圖中未示出)，但本發明不受限於此。

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及圖2，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)，並且所述轉接板1可用以任意放大或縮小電路板與多個矩形探針3之間的電性接點(圖未標號)的對應比例或分布範圍，也就是說，所述電路板與轉接板1的多個電性接點的分布範圍可大於或小於多個矩形探針 3與轉接板1的電性接點的分布範圍。更詳細地說，如圖2，所述轉接板1在第一板面11上設置有多個金屬球13(如：金屬銅球或金屬錫球)，並且所述轉接板1的第一板面11是通過多個金屬球13而電性連接於多個矩形探針3。較佳地，所述金屬球13大致呈平板凸塊狀(或半球狀)，並且所述金屬球的材料結構由內而外依序為銅(Cu)、鎳(Ni)、及金(Au)。更詳細地說，所述金屬球13為轉接板1的C4層上的一金屬墊(Pad)，但本發明不受限於此。

如圖2，所述探針座2的第一載板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球13。所述第二載板22大致平行於第一載板21，所述第二載板22形成有多個第二貫孔221，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。其中，每個所述第一貫孔211具有一第一孔徑(圖未標號)，而每個所述第二貫孔221具有不大於第一孔徑的一第二孔徑(圖未標號)。

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。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。

多個所述矩形探針3安裝於第一載板21與第二載板22，並且大致呈矩陣狀排列。每個所述矩形探針3具有位於相反側的一第一接觸段31與一第二接觸段32，以及位於第一接觸段31與第二接觸段32之間的一中間段33。其中，多個所述矩形探針3的第一接觸段31分別穿出第一載板21的多個第一貫孔211、並且分別連接於多個所述金屬球13，而多個所述矩形探針3的第二接觸段32分別穿出第二載板22的多個第二貫孔221、並且用以接觸一待測晶圓(圖未繪示)。

必須說明的是，本實施例的多個所述矩形探針3與轉接板1雖然是以搭配於所述探針座2作一說明，但所述矩形探針3與轉接板1的實際應用並不受限於此。舉例來說，所述矩形探針3與轉接板1也可以彼此組合成一信號傳輸模組，並且應用於各種類型的探針卡裝置100上。再者，本實施例的矩形探針3雖然是以使用微機電系統(MEMS)技術所製造作一說明，但所述矩形探針3於實際製造時並不受限於此。換句話說，所述矩形探針3也可以是利用其它的製程技術所製造。

由於本實施的多個所述矩形探針3的構造皆大致相同，所以圖式及下述說明是以單個矩形探針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，所述多個矩形探針3也可以是具有彼此相異的構造。

請繼續參閱圖2，所述矩形探針3的第一接觸段31設有一識別部311，並且所述識別部311相對於第一接觸段31呈非對稱狀，而所述第一接觸段31的至少局部沿著非平行於上述第一方向D1的一第二方向D2連接於相對應的金屬球13。

藉此，所述探針卡裝置100能通過所述第一接觸段31的至少局部沿著非平行於上述第一方向D1的一第二方向D2連接於相對應的金屬球13，而使得所述第一接觸段31與金屬球13之間的接觸面積被有效地增加，從而有效地強化矩形探針3與轉接板1之間的結合力、有效地降低矩形探針3與轉接板1之間的接觸電阻、以及有效地提升訊號傳輸的可靠度。

再者，所述探針卡裝置100能通過所述第一接觸段31設有一識別部311且所述識別部311相對於第一接觸段31呈非對稱狀的結構設計，而使得所述矩形探針3在穿設於探針座2後，能藉由所述識別部311辨識每個矩形探針3與其它矩形探針3的作動方位是否一致，從而大幅提升所述探針卡裝置100的製造效率與品質。

進一步地說，所述矩形探針3具有自中間段33延伸的一卡榫部331，並且所述卡榫部331可用以抵頂於第一載板21或第二載板22，藉此限制矩形探針3相對於探針座2上下作動的空間。其中，所述矩形探針3的卡榫部331與識別部311的相對位置皆相同。

由於在所述矩形探針3穿設於探針座2後，所述矩形探針3的中間段33與卡榫部331會被第一載板21或第二載板22擋住，以至於所述卡榫部331是否固定在正確的位置上很難被確認，並且所述中間段33是否朝正確的方向彎曲也很難被確認。

相對於上述缺失，本發明實施例的探針卡裝置100能通過所述矩形探針3的卡榫部331與識別部311的相對位置皆相同的結構設計，從而使得所述卡榫部331的固定位置以及中間段33的彎曲方向能通過識別部311的方位而被確認。

必須說明的是，本實施例雖然是以所述矩形探針3具有自中間段33延伸的卡榫部331作一說明，但本發明不受限於此。舉例來說，所述矩形探針3也可以不具有所述卡榫部331。

更具體地說，所述矩形探針3的識別部311包含有一斜面，所述斜面的一法線向量(圖未標號)平行於第二方向D2，並且所述斜面沿著第二方向D2而連接於相對應的金屬球13。在本實施例中，所述矩形探針3的第一接觸段31的末端部位定義為一接觸部312，所述接觸部312插設於相對應的金屬球13內(插設的方式可以為榫接或相嵌)，並且所述接觸部312的至少局部沿著第二方向D2連接於相對應的金屬球13。換句話說，在本實施例中，所述識別部311是位於接觸部312上，但本發明不受限於此。舉例來說，所述識別部311也可以與接觸部312是彼此分離的構造，並且所述識別部311相對於第一接觸段31呈非對稱狀(如圖3至圖5的凸出於第一接觸段31一側的小凸塊)，而所述接觸部312相對於第一接觸段31可以呈非對稱狀(如圖3的斜面狀)或對稱狀(如圖4的凹槽狀或圖5的凸塊狀)。另，本實施例的識別部311與接觸部312的形狀可以通過微影結合電鍍的方式進行加工，也可以通過雷射的方式進行加工，本發明並不予以限制。

藉此，所述探針卡裝置100能通過接觸部312插設於相對應的金屬球13內(插設的方式可以為榫接或相嵌)，並且所述接觸部312的至少局部沿著第二方向D2連接於相對應的金屬球13，使得所述矩形探針3與轉接板1之間具有良好的固定效果(不易滑脫)及低的接觸電阻，從而提升所述探針卡裝置100的品質與使用壽命。

如圖6，在本實施例中，所述接觸部312的長度L1有一較佳的比例範圍。更明確地說，所述接觸部312的長度L1至少為第一接觸段31的長度L2的25%，或者所述接觸部312的長度L1至少為相對應金屬球13的高度H的25%，但本發明不受限於此。

如圖7，為了提升所述矩形探針3的接觸部312與轉接板1的金屬球13之間的結合力，所述接觸部312較佳地是鍍設有一金屬鍍層313，並且所述金屬鍍層313的材質相同於相對應的金屬球13的材質(如：銅或錫)。

[本發明實施例的技術效果]

綜上所述，本發明實施例的探針卡裝置100及其信號傳輸模組，能通過所述第一接觸段31的至少局部沿著非平行於上述第一方向D1的一第二方向D2連接於相對應的金屬球13，而使得所述第一接觸段31與金屬球13之間的接觸面積被有效地增加，從而有效地強化矩形探針3與轉接板1之間的結合力、有效地降低矩形探針3與轉接板1之間的接觸電阻、以及有效地提升訊號傳輸的可靠度。

再者，本發明實施例所公開的探針卡裝置100及其信號傳輸模組，能通過所述第一接觸段31設有一識別部311且所述識別部311相對於第一接觸段31呈非對稱狀的結構設計，而使得所述矩形探針3在穿設於探針座2後，能藉由所述識別部311辨識每個矩形探針3與其它矩形探針3的作動方位是否一致，從而大幅提升所述探針卡裝置100的製造效率與品質。

另，本發明實施例的探針卡裝置100及其信號傳輸模組，能通過所述矩形探針3的卡榫部331與識別部311的相對位置皆相同的結構設計，從而使得在所述矩形探針3穿設於探針座2後，所述卡榫部331的固定位置以及中間段33的彎曲方向能通過所述識別部311的方位而被確認。

最後，本發明實施例的探針卡裝置100及其信號傳輸模組，能通過所述矩形探針3的接觸部312鍍設有一金屬鍍層313，並且所述金屬鍍層313的材質相同於相對應的金屬球13的材質(如：銅或錫)，從而提升所述矩形探針3的接觸部312與轉接板1的金屬球13之間的結合力。

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，几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

一種探針卡裝置，包括：一轉接板，具有位於相反側的一第一板面與一第二板面，並且所述轉接板在所述第一板面上設置有多個金屬球；一第一載板，形成有多個第一貫孔，並且多個所述第一貫孔的位置大致沿垂直所述第一板面的一第一方向而對應於多個所述金屬球；一第二載板，形成有多個第二貫孔，並且多個所述第二貫孔大致分別與多個所述第一貫孔呈錯位設置；以及多個矩形探針，安裝於所述第一載板與所述第二載板，每個所述矩形探針具有位於相反側的一第一接觸段與一第二接觸段；其中，多個所述矩形探針的所述第一接觸段分別穿出所述第一載板的多個所述第一貫孔、並且分別連接於多個所述金屬球，而多個所述矩形探針的所述第二接觸段分別穿出所述第二載板的多個所述第二貫孔、並且用以接觸一待測晶圓；其中，在每個所述矩形探針中，所述第一接觸段設有一識別部，並且所述識別部相對於所述第一接觸段呈非對稱狀，而所述第一接觸段的至少局部沿著非平行於所述第一方向的一第二方向連接於相對應的所述金屬球。
如請求項1所述的探針卡裝置，其中，於每個所述矩形探針中，所述矩形探針具有位於所述第一接觸段與所述第二接觸段之間的一中間段以及自所述中間段延伸的一卡榫部，所述中間段位於所述第一載板與所述第二載板之間；其中，每個所述矩形探針的所述卡榫部與所述識別部的相對位置皆相同。
如請求項2所述的探針卡裝置，其中，於每個所述矩形探針中，所述識別部包含有一斜面，所述斜面的一法線向量平行於所述第二方向，並且所述斜面沿著所述第二方向而連接於相對應的所述金屬球。
如請求項1至3中任一項所述的探針卡裝置，其中，於每個所述矩形探針中，所述第一接觸段的末端部位定義為一接觸部，所述接觸部插設於相對應的所述金屬球內，並且所述接觸部的至少局部沿著所述第二方向連接於相對應的所述金屬球。
如請求項4所述的探針卡裝置，其中，於每個所述矩形探針中，所述識別部位於所述接觸部上。
如請求項4所述的探針卡裝置，其中，於每個所述矩形探針中，所述接觸部的長度至少為所述第一接觸段的長度的25%，或者所述接觸部的長度至少為相對應所述金屬球的高度的25%。
如請求項4所述的探針卡裝置，其中，於每個所述矩形探針中，所述接觸部鍍設有一金屬鍍層，並且所述金屬鍍層的材質相同於相對應所述金屬球的材質。
一種探針卡裝置的信號傳輸模組，包括：一轉接板，具有位於相反側的一第一板面與一第二板面，並且所述轉接板在所述第一板面上設置有多個金屬球，所述轉接板定義有垂直所述第一板面的一第一方向；以及多個矩形探針，各具有位於相反側的一第一接觸段與一第二接觸段；其中，多個所述矩形探針的所述第一接觸段分別連接於多個所述金屬球；其中，在每個所述矩形探針中，所述第一接觸段設有一識別部，並且所述識別部相對於所述第一接觸段呈非對稱狀，而所述第一接觸段的至少局部沿著非平行於所述第一方向的一第二方向連接於相對應的所述金屬球。
如請求項8所述的探針卡裝置的信號傳輸模組，其中，於每個所述矩形探針中，所述矩形探針具有位於所述第一接觸段與所述第二接觸段之間的一中間段以及自所述中間段延伸的一卡榫部；其中，每個所述矩形探針的所述卡榫部與所述識別部的相對位置皆相同。
如請求項8或9所述的探針卡裝置的信號傳輸模組，其中，於每個所述矩形探針中，所述第一接觸段的末端部位定義為一接觸部，所述接觸部插設於相對應的所述金屬球內，並且所述接觸部的至少局部沿著所述第二方向連接於相對應的所述金屬球，所述接觸部的長度至少為所述第一接觸段的長度的25%，或者所述接觸部的長度至少為相對應所述金屬球的高度的25%。