TWI678537B - 探針卡 - Google Patents

Abstract

一種探針卡包含空間轉換器、印刷電路板以及複數個銲接元件。空間轉換器設置有第一導電凸塊，第一導電凸塊具有第一端面。印刷電路板設置有第二導電凸塊，第二導電凸塊具有第二端面。銲接元件分別電性連接於第二端面與對應之第一端面之間。空間轉換器背離印刷電路板之第一表面具有第一平整度，印刷電路板背離空間轉換器之第二表面具有第二平整度，第一平整度小於第二平整度。

Description

探針卡

本發明是關於一種探針卡。

探針卡的主要功用是藉由其探針與待測物(如尚未封裝之晶圓、晶片或晶粒)上的銲墊或者是凸塊直接接觸，配合周邊測試機台與軟體控制而達到量測的目的，並進一步篩選出不良品。通常是藉由測試機台發送測試訊號，經探針卡到待測物，再由待測物回送測試結果訊號，經探針卡到測試機台進行分析。

因此，探針卡穩定的電性表現，無疑為業界一個重要的課題。

本發明之目的之一在於提供一種探針卡，其能使空間轉換器與印刷電路板能夠穩妥地固定，以增加製成品的穩定性。

根據本發明的一實施方式，一種探針卡包含空間轉換器、印刷電路板以及複數個銲接元件。空間轉換器設置有第一導電凸塊，第一導電凸塊具有第一端面。印刷電路 板設置有第二導電凸塊，第二導電凸塊具有第二端面。銲接元件分別電性連接於第二端面與對應之第一端面之間。空間轉換器背離印刷電路板之第一表面具有第一平整度，印刷電路板背離空間轉換器之第二表面具有第二平整度，第一平整度小於第二平整度。

100‧‧‧探針卡

110‧‧‧空間轉換器

111‧‧‧凹槽

112‧‧‧上結構

113‧‧‧下結構

114‧‧‧第一表面

115‧‧‧第二表面

120、120a‧‧‧第一導電凸塊

121‧‧‧第一端面

122‧‧‧墊部

123‧‧‧承托面

124‧‧‧凸出部

124a‧‧‧第一子凸出部

124b‧‧‧第二子凸出部

125‧‧‧第三端面

128‧‧‧電路

130‧‧‧印刷電路板

131‧‧‧第二表面

140‧‧‧第二導電凸塊

141‧‧‧第二端面

142‧‧‧第二墊部

143‧‧‧第二承托面

144‧‧‧第二柱部

145‧‧‧第四端面

150‧‧‧銲接元件

160‧‧‧阻銲膜

170‧‧‧介質層

171‧‧‧穿孔

180‧‧‧電子元件

190‧‧‧探針頭

A‧‧‧第一高度差

B‧‧‧第二高度差

P1‧‧‧第一水平面

P2‧‧‧第二水平面

X‧‧‧板翹的程度

Y‧‧‧高度

第1圖為繪示依照本發明一實施方式之探針卡的剖面示意圖。

第2圖為繪示依照本發明另一實施方式之探針卡的局部剖面放大圖。

第3圖為繪示依照本發明再一實施方式之第一導電凸塊的剖面放大圖。

第4圖為繪示依照本發明另一實施方式之探針卡的局部剖面放大圖。

第5圖為繪示依照本發明又一實施方式之探針卡的局部剖面放大圖。

第6圖為繪示依照本發明再一實施方式之探針卡的局部剖面放大圖。

第7圖為繪示依照本發明又一實施方式之探針卡的局部剖面放大圖。

第8圖為繪示依照本發明另一實施方式之探針卡的側面示意圖。

第9圖為繪示依照本發明再一實施方式之探針卡的側面示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。且若實施上為可能，不同實施例的特徵係可以交互應用。

請參照第1圖，其為繪示依照本發明一實施方式之探針卡100的剖面示意圖。在本實施方式中，如第1圖所示，一種探針卡100包含空間轉換器110、複數個第一導電凸塊120、印刷電路板130、複數個第二導電凸塊140以及複數個銲接元件150。第一導電凸塊120連接空間轉換器110，第一導電凸塊120具有第一端面121遠離空間轉換器110，第一端面121位於實質相同的第一水平面P1。實際上，第一導電凸塊120的第一端面121的形成可以透過打磨或切割的方式，因此第一端面121之間可容許微米(μm)級別的公差，而至少兩個第一端面121與空間轉換器110之間具有不同的距離。第二導電凸塊140連接印刷電路板130，第二導電凸塊140具有第二端面141遠離印刷電路板130，第二端面141位於實質相同的第二水平面P2。相似地，第二 導電凸塊140的第二端面141的形成亦可以透過打磨或切割的方式，因此第二端面141之間亦可容許微米級別的公差，而至少兩個第二端面141與印刷電路板130之間具有不同的距離，且第二導電凸塊140的第二端面141與第一導電凸塊120的第一端面121彼此相向且相互平行，亦即第一水平面P1與第二水平面P2相互平行。第二導電凸塊140與第一導電凸塊120實質上為相同結構。銲接元件150電性連接於第二端面141與第一端面121之間。

再者，空間轉換器110背離印刷電路板130之第一表面114具有第一平整度，印刷電路板130背離空間轉換器110之第二表面131具有第二平整度，第一平整度小於第二平整度。也就是說，空間轉換器110的第一表面114，比印刷電路板130的第二表面131平坦。

進一步而言，空間轉換器110的第一表面114具有第一高度差A，第一高度差A定義第一表面114的第一平整度，第一高度差A可為第一表面114的最高點相對最低點的距離，因此第一高度差A越小，即第一表面114越平坦，而第一平整度也越小。相對地，印刷電路板130的第二表面131具有第二高度差B，第二高度差B定義第二表面131的第二平整度，第二高度差B可為第二表面131的最高點相對最低點的距離，因此第二高度差B越小，即第二表面131越平坦，而第二平整度也越小。在本實施方式中，第一高度差A小於第二高度差B，亦即如上所述，空間轉換器110的第一表面114比印刷電路板130的第二表面131平坦，而第一表 面114的第一平整度小於第二表面131的第二平整度。

具體而言，即使印刷電路板130出現板翹的狀況，亦即第二表面131的第二平整度不佳，藉由不同高度的第一導電凸塊120及第二導電凸塊140對印刷電路板130的板翹作補償，板翹的印刷電路板130對空間轉換器110的平整度的影響能夠有效降低。如此一來，空間轉換器110的第一表面114，可比印刷電路板130的第二表面131更平坦，亦即如上所述，第一表面114的第一高度差A小於第二表面131的第二高度差B，而第一表面114的第一平整度小於第二表面131的第二平整度。

另外，即使空間轉換器110與/或印刷電路板130出現板翹的狀況，由於第二導電凸塊140的第二端面141與第一導電凸塊120的第一端面121彼此相向且相互平行，因此，銲接元件150能夠均勻地連接於第二端面141與第一端面121之間，從而使空間轉換器110與印刷電路板130能夠穩妥地固定，增加製成品的穩定性。更具體而言，位於每對第二端面141與第一端面121之間的銲接元件150，其份量的一致性能夠有效控制。在實務的應用中，銲接元件150可為銲錫，並於回銲過程中接合第二導電凸塊140與第一導電凸塊120，但本發明並不以此為限。

換句話說，空間轉換器110與印刷電路板130板翹的狀況，分別被高度不同的第一導電凸塊120以及高度不同的第二導電凸塊140補償，因此，空間轉換器110與印刷電路板130的連接，能夠不受空間轉換器110與/或印刷 電路板130板翹的狀況所影響。

在實務的應用中，以空間轉換器110為例，第一導電凸塊120的高度，要大於或等於空間轉換器110板翹的程度，如此一來，空間轉換器110的板翹才能被第一導電凸塊120補償回來。如第1圖所示，假若空間轉換器110板翹的程度為X，而第一導電凸塊120中最高者(如第1圖中的第一導電凸塊120a)的高度為Y，則Y比X至少大於5μm。舉例而言，假若空間轉換器110板翹的程度為50μm，則第一導電凸塊120中最高者的高度的最低值為55μm。

相似地，為要使印刷電路板130的板翹被第二導電凸塊140補償回來，第二導電凸塊140的高度，要大於或等於印刷電路板130板翹的程度。在實務的應用中，由於印刷電路板130板翹的尺寸大小比空間轉換器110大，因此，印刷電路板130板翹的程度可能大於空間轉換器110板翹的程度。當印刷電路板130板翹的程度明顯大於空間轉換器110板翹的程度時，使用者可以根據實際情況，以第二導電凸塊140不同的高度去補償印刷電路板130的板翹便可，而不用使第一導電凸塊120具有不同的高度。

請參照第2圖，其為繪示依照本發明另一實施方式之探針卡100的局部剖面放大圖。在本實施方式中，如第2圖所示，第一導電凸塊120包含墊部122以及凸出部124。墊部122連接空間轉換器110，墊部122具有承托面123，承托面123遠離空間轉換器110。凸出部124具有相對之第一端面121與第三端面125，第三端面125連接承托面123，承 托面123的面積大於第三端面125的面積。

再者，根據實際需要，凸出部124的材質可為銅、銅銀合金、鎳鈀合金、鎳鈷合金等，但本發明並不以此為限。

另外，凸出部124可為圓柱、方柱或長方柱等形狀，而凸出部124的高度可小於第一端面121的寬度，例如，凸出部124的高度可約為150μm，而寬度則約為180μm，然而，在其他實施方式中，根據實際狀況，凸出部124的高度亦可大於第一端面121的寬度。

再者，如第2圖所示，探針卡100更包含阻銲膜160。阻銲膜160位於空間轉換器110，且至少部分覆蓋第一導電凸塊120的墊部122。

在本實施方式中，如第2圖所示，第一端面121的面積與第三端面125的面積相同，使得第一導電凸塊120形成柱形，例如圓柱形、方柱形或長方柱形等。

請參照第3圖，為繪示依照本發明再一實施方式之第一導電凸塊120的剖面放大圖。在本實施方式中，如第3圖所示，第一導電凸塊120的第一端面121的面積小於第三端面125的面積，使得第一導電凸塊120形成上窄下寬的錐形。

請參照第4圖，其為繪示依照本發明另一實施方式之探針卡100的局部剖面放大圖。在本實施方式中，探針卡100更包含介質層170。如第4圖所示，介質層170位於阻銲膜160遠離空間轉換器110之一側。再者，凸出部124更 包含第一子凸出部124a以及第二子凸出部124b。第三端面125位於第二子凸出部124b，第二子凸出部124b至少部分被介質層170包覆。藉由介質層170包覆第二子凸出部124b，可減低第二子凸出部124b被氧化的機會，並可加強凸出部124與空間轉換器110的整體結構強度。再者，第一子凸出部124a連接第二子凸出部124b遠離第三端面125之一端，第一端面121位於第一子凸出部124a，第一子凸出部124a暴露於介質層170，以便與銲接元件150(第4圖未示，請見第1圖)相互連接。在本實施方式中，阻銲膜160、介質層170以及第一子凸出部124a的高度總和，大於上述空間轉換器110板翹的程度X。

進一步而言，探針卡100更可包含電路128，如第5圖所示，電路128位於介質層170內，並電性連接第二子凸出部124b與墊部122。

請參照第5圖，其為繪示依照本發明又一實施方式之探針卡100的局部剖面放大圖。在本實施方式中，如第5圖所示，第一導電凸塊120的凸出部124可埋入介質層170中，使得介質層170高於凸出部124，以形成凹形結構。在實務的應用中，介質層170與凸出部124所形成的凹形結構，配置以在後續的製程中容置低溫焊料。

請參照第6圖，其為繪示依照本發明再一實施方式之探針卡100的局部剖面放大圖。在本實施方式中，如第6圖所示，介質層170具有穿孔171，以暴露至少部分之空間轉換器110，而探針卡100更包含電子元件180，電子元件 180設置於空間轉換器110，且位於穿孔171。舉例而言，電子元件180可為電容，但本發明並不以此為限。值得注意的是，第一導電凸塊120高於電子元件180，也就是說，第一導電凸塊120的第一端面121比電子元件180更遠離空間轉換器110。如此一來，藉由設定第一導電凸塊120以及第二導電凸塊140(第6圖未示，請見第1圖)的高度，能夠有效提供安裝電子元件180的空間，以增加探針卡100的電性表現。

請參照第7圖，其為繪示依照本發明又一實施方式之探針卡100的局部剖面放大圖。在本實施方式中，如第7圖所示，空間轉換器110具有凹槽111，凹槽111連通介質層170的穿孔171，電子元件180設置於凹槽111，使得電子元件180進一步低於第一導電凸塊120的第一端面121。

請參照第8圖，其為繪示依照本發明另一實施方式之探針卡100的側面示意圖。在本實施方式中，如第8圖所示，探針卡100更包含探針頭190。探針頭190位於空間轉換器110的第一表面114，亦即空間轉換器110位於印刷電路板130與探針頭190之間。而且，探針頭190電性連接空間轉換器110。如上所述，由於空間轉換器110的第一表面114比印刷電路板130的第二表面131平坦，因此，探針頭190與空間轉換器110的連接變得更為可靠，電性可靠度可以獲得改善，在使用探針卡進行待測物測試時，過壓(over drive)量不需要下太重即可達到穩定的電性可靠度，加長探針卡的使用壽命。

請參照第9圖，其為繪示依照本發明再一實施方式之探針卡100的側面示意圖。進一步而言，如第9圖所示，空間轉換器110包含上結構112以及下結構113。具體而言，上結構112位於印刷電路板130與下結構113之間，且上結構112與下結構113彼此電性連接，例如使用銲接元件回銲。下結構113具有第一表面114背離上結構112，而上結構112則具有第二表面115背離下結構113，第一表面114具有第一高度差，第二表面115具有第二高度差。在本實施方式中，第一高度差小於第二高度差，亦即下結構113的第一表面114比上結構112的第二表面115平坦。探針頭190電性連接下結構113，例如探針頭190上的探針針尾以接觸方式與下結構113在第一表面114上的凸出部接觸，探針頭190配置以與待測物(圖未示)進行電性連接，以對待測物進行電訊號的測試。具體而言，上結構112與下結構113電性連接的方式，可參照上述印刷電路板130與空間轉換器110的連接方式，因此，即使上結構112與/或下結構113出現板翹的狀況，上結構112與下結構113的連接能夠不受上結構112與/或下結構113板翹的狀況所影響。

在實務的應用中，舉例而言，上結構112可為多層有機結構(Multi-Layered Organic；MLO)或多層陶瓷結構(Multi-Layered Ceramic；MLC)，而下結構113可為多層有機結構。

綜上所述，本發明上述實施方式所揭露的技術方案至少具有以下優點：

(1)即使印刷電路板出現板翹的狀況，亦即第二表面的第二平整度不佳，藉由不同高度的第一導電凸塊及第二導電凸塊對印刷電路板的板翹作補償，板翹的印刷電路板對空間轉換器的平整度的影響能夠有效降低。如此一來，空間轉換器的第一表面，可比印刷電路板的第二表面更平坦。

(2)即使空間轉換器與/或印刷電路板出現板翹的狀況，由於第二導電凸塊的第二端面與第一導電凸塊的第一端面彼此相向且相互平行，因此，銲接元件能夠均勻地連接於第二端面與第一端面之間，從而使空間轉換器與印刷電路板能夠穩妥地固定，增加製成品的穩定性。

(3)由於空間轉換器與印刷電路板板翹的狀況，分別被高度不同的第一導電凸塊以及高度不同的第二導電凸塊補償，因此，空間轉換器與印刷電路板的連接，能夠不受空間轉換器與/或印刷電路板板翹的狀況所影響。

(4)藉由設定第一導電凸塊以及第二導電凸塊的高度，能夠有效提供安裝電子元件的空間，以增加探針卡的電性表現。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (12)

1. 一種探針卡，包含：一空間轉換器，設置有複數個第一導電凸塊，每一該些第一導電凸塊具有一第一端面；一印刷電路板，設置有複數個第二導電凸塊，每一該些第二導電凸塊具有一第二端面；以及複數個銲接元件，分別電性連接於每一該些第二端面與對應之該第一端面之間，其中，該空間轉換器背離該印刷電路板之一第一表面具有一第一平整度，該印刷電路板背離該空間轉換器之一第二表面具有一第二平整度，該第一平整度小於該第二平整度。
2. 如請求項1所述之探針卡，其中該第一表面具有一第一高度差，定義該第一平整度，該第二表面具有一第二高度差，定義該第二平整度。
3. 如請求項1所述之探針卡，其中至少兩該些第一端面與該空間轉換器之間具有不同的距離。
4. 如請求項1所述之探針卡，其中至少兩該些第二端面與該印刷電路板之間具有不同的距離。
5. 如請求項1所述之探針卡，其中每一該些第一導電凸塊包含：一墊部，連接該空間轉換器，該墊部具有一承托面遠離該空間轉換器；以及一凸出部，具有相對之該第一端面與一第三端面，該第三端面連接該承托面，該承托面的面積大於該第三端面的面積。
6. 如請求項5所述之探針卡，其中該第一端面的面積與該第三端面的面積相同。
7. 如請求項5所述之探針卡，其中該第一端面的面積小於該第三端面的面積。
8. 如請求項5所述之探針卡，更包含：一阻銲膜，位於該空間轉換器，且至少部分覆蓋該墊部。
9. 如請求項8所述之探針卡，更包含：一介質層，位於該阻銲膜遠離該空間轉換器之一側，其中至少一該些凸出部埋入該介質層中，以形成凹形結構。
10. 如請求項8所述之探針卡，更包含：一介質層，位於該阻銲膜遠離該空間轉換器之一側，每一該些凸出部更包含：一第一子凸出部；以及一第二子凸出部，其中該第三端面位於該第二子凸出部，該第二子凸出部至少部分被該介質層包覆，該第一子凸出部連接該第二子凸出部遠離該第三端面之一端，該第一端面位於該第一子凸出部，該第一子凸出部暴露於該介質層。
11. 如請求項10所述之探針卡，其中該介質層具有一穿孔，以暴露至少部分之該空間轉換器，該探針卡更包含一電子元件，設置於該空間轉換器，且位於該穿孔，其中該空間轉換器具有一凹槽，該凹槽連通該穿孔，該電子元件設置於該凹槽。
12. 一種探針卡，包含：一空間轉換器，包含：一下結構，具有一第一表面；以及一上結構，電性連接該下結構，該上結構具有一第二表面背離該下結構，該第一表面背離該上結構；一探針頭電性連接該第一表面，其中該空間轉換器設置有複數個第一導電凸塊，每一該些第一導電凸塊具有一第一端面；以及一印刷電路板，該上結構位於該印刷電路板與該下結構之間，其中該印刷電路板設置有複數個第二導電凸塊，每一該些第二導電凸塊具有一第二端面，且每一該些第二端面電性連接對應之該第一端面，其中，該第一表面具有一第一高度差，該第二表面具有一第二高度差，該第一高度差小於該第二高度差。