TWI708062B

TWI708062B - 可拆式高頻測試裝置及其垂直式探針頭

Info

Publication number: TWI708062B
Application number: TW108138417A
Authority: TW
Inventors: 李文聰; 謝開傑
Original assignee: 中華精測科技股份有限公司
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2020-10-21
Also published as: TW202117330A

Abstract

本發明公開一種可拆式高頻測試裝置及其垂直式探針頭。所述可拆式高頻測試裝置包括一垂直式探針頭、安裝於所述垂直式探針頭的一信號傳輸件、及連接所述垂直式探針頭的一間距轉換板。所述垂直式探針頭包含一固持座，其包含一第一導板單元與一第二導板單元、形成於所述第二導板單元的一內表面的一高頻傳輸線路與一接地線路、穿設定位於所述固持座的多個導電探針、及可分離地頂抵於所述高頻傳輸線路的一高頻探針。所述信號傳輸件連接於所述高頻傳輸線路，以使所述信號傳輸件與所述高頻探針通過所述高頻傳輸線路而彼此電性耦接。

Description

可拆式高頻測試裝置及其垂直式探針頭

本發明涉及一種高頻測試裝置及其探針頭，尤其涉及一種可拆式高頻測試裝置及其垂直式探針頭。

在使用現有的高頻測試裝置時，由於其高頻信號的傳輸過程過長且高頻信號容易衰減，故容易造成高頻信號於傳輸過程中產生較大的信號損失。再者，由於現有的測試裝置是無法被拆卸，所以現有的測試裝置在其探針斷裂後不易或無法進行維護，進而導致維護成本過高。故，如何通過結構設計的改良，來減少高頻信號於傳輸過程中所產生的信號損失並且能被快速拆卸，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

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可拆式高頻測試裝置及其垂直式探針頭，其能有效地改善現有的高頻測試裝置及現有的探針頭所可能產生的缺陷。

本發明實施例在於提供可拆式高頻測試裝置，包括：一垂直式探針頭，包含：一固持座，包含彼此間隔地設置的一第一導板單元與一第二導板單元；一高頻傳輸線路與一接地線路，彼此間隔地形成於面向所述第一導板單元的所述第二導板單元的一內表面；多個導電探針，穿設定位於所述固持座，並且每個所述導電探針包含有分別位於所述固持座相反兩外側的一針測端部及一連接端部；及一高頻探針，穿設定位於所述第一導板單元、但未穿出所述第二導板單元，所述高頻探針包含有位於所述第一導板單元內的一穿設段、自所述穿設段一端延伸穿出所述固持座的一高頻偵測段、及自所述穿設段另一端延伸的一抵接段，並且所述抵接段可分離地頂抵於所述高頻傳輸線路；一信號傳輸件，安裝於所述固持座，並且所述信號傳輸件包含：一信號傳輸部件，連接於所述高頻傳輸線路，以使所述信號傳輸部件與所述高頻探針通過所述高頻傳輸線路而彼此電性耦接；及一接地部件，包圍部分所述信號傳輸部件，並且所述接地部件連接於所述接地線路；以及一間距轉換板，連接於每個所述導電探針的所述連接端部、但未接觸於所述高頻探針。

本發明實施例公開一種可拆式高頻測試裝置的垂直式探針頭，包括：一固持座，包含彼此間隔地設置的一第一導板單元與一第二導板單元；一高頻傳輸線路與一接地線路，彼此間隔地形成於面向所述第一導板單元的所述第二導板單元的一內表面；多個導電探針，穿設定位於所述固持座，並且每個所述導電探針包含有分別位於所述固持座相反兩外側的一針測端部及一連接端部；以及一高頻探針，穿設定位於所述第一導板單元、但未穿出所述第二導板單元，所述高頻探針包含有位於所述第一導板單元內的一穿設段、自所述穿設段一端延伸穿出所述固持座的一高頻偵測段、及自所述穿設段另一端延伸的一抵接段，並且所述抵接段可分離地頂抵於所述高頻傳輸線路。

綜上所述，本發明實施例所公開的可拆式高頻測試裝置及其垂直式探針頭，透過特殊的結構設計及搭配，據以改善現有的高頻測試裝置及現有的探針頭的缺陷。(如：在垂直式探針頭內設有高頻傳輸線路及抵接於上述高頻傳輸線路的高頻探針，據以用來搭配連接於高頻傳輸線路的信號傳輸件共同進行高頻信號傳輸；再者，透過可拆式高頻測試裝置及其垂直式探針頭的可拆式設計，據以使其維護更加便利)

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:可拆式高頻測試裝置

1:垂直式探針頭

11:固持座

111:第一導板單元

1111:第一子板

1112:貫穿孔

1113:蓋板

112:第二導板單元

1121:第二子板

1122:安置孔

112a:內表面

112b:孔位

112c:針位

112d:第一凹槽

113:環形間隔板

12:高頻傳輸線路

121:線路段

122:調諧元件

13:接地線路

14:導電探針

141:針測端部

142:連接端部

15:高頻探針

151:穿設段

152:高頻偵測段

153:抵接段

15a:第二凹槽

2:信號傳輸件

21:信號傳輸部件

22:接地部件

3:間距轉換板

L:縱向方向

L1:第一長度

L2:第二長度

W:橫向方向

圖1為本發明的第一實施例的局部剖面示意圖。

圖2為圖1省略一環形間隔板的局部上視示意圖。

圖3為本發明的第二實施例的局部剖面示意圖。

圖4為本發明的第三實施例以一電連接器作為所述信號傳輸件的示意圖。

圖5為圖4省略所述環形間隔板的局部上視示意圖。

圖6為本發明的第三實施例以一同軸線纜作為所述信號傳輸件的示意圖。

圖7為圖6省略所述環形間隔板的局部上視示意圖。

圖8為本發明的第四實施例的局部剖面示意圖。

圖9為本發明的第五實施例的局部剖面示意圖。

圖10為本發明的第六實施例的局部剖面示意圖。

請參閱圖1至圖10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形，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。

〔第一實施例〕

如圖1和圖2所示，本實施例為一種可拆式高頻測試裝置100，其能用來測試一待測物(圖未示，如：半導體晶圓)。所述可拆式高頻測試裝置100包括一垂直式探針頭1、安裝於所述垂直式探針頭1的一信號傳輸件2、及連接所述垂直式探針頭1的一間距轉換板3。

需要說明的是，本發明雖是以所述垂直式探針頭1搭配所述信號傳輸件2與所述間距轉換板3來說明，但本發明不受限於此。也就是說，所述垂直式探針頭1可以是被單獨地被運用(如：販賣)或搭配其他構件使用。以下將分別介紹所述可拆式高頻測試裝置100的各個元件構造，並適時說明所述可拆式高頻測試裝置100的各個元件彼此之間的連接關係。

請參閱圖1及圖2所示，所述垂直式探針頭1包含一固持座11、形成於所述固持座11的一高頻傳輸線路12與一接地線路13、穿設定位於所述固持座11的多個導電探針14、及穿設定位於所述固持座11的一高頻探針15。所述垂直式探針頭1為可拆解地組接所述間距轉換板3上；也就是說，所述垂直式探針頭1是可以直接拆離所述間距轉換板3，據以進行維護或更換其他新的垂直式探針頭1。

所述固持座11包含彼此間隔地設置的一第一導板單元111與一第二導板單元112，並且所述第一導板單元111與所述第二導板單元112於圖1中是分別位於所述固持座11上側部位與下側部位。換句話說，所述第一導板單元111與所述第二導板單元112是沿一縱向方向L間隔地設置。於本實施例中，所述第一導板單元111與所述第二導板單元112皆大致與一橫向方向W平行，且所述橫向方向W垂直於所述縱向方向L。此外，於本實施例中的所述固持座11還可以包含有一環形間隔板113，據以使所述第一導板單元111與所述第二導板單元112可以通過夾持所述環形間隔板113而彼此間隔設置。

於本實施例中，所述第一導板單元111包含有兩個第一子板1111，並且兩個所述第一子板1111皆大致平行於所述橫向方向W。需要說明的是，本實施例中的兩個所述第一子板1111是未互相錯位的，但於實際應用時，兩個所述第一子板1111可以通過互相錯位而定位所述多個導電探針14及所述高頻探針15。

其中，所述第一導板單元111形成有一貫穿孔1112；也就是說，所述貫穿孔1112貫穿所述兩個第一子板1111。需要說明的是，所述第一子板1111的外形、數量、材質及所述貫穿孔1112的外形、尺寸、形成位置、及其他相關性質等皆可依據需求變化，不以本實施例為限。

於本實施例中，所述第二導板單元112包含有兩個第二子板1121，並且兩個所述第二子板1121皆大致平行於所述橫向方向W。需要說明的是，本實施例中的兩個所述第二子板1121是未互相錯位的，但於實際應用時，兩個所述第二子板1121可以通過互相錯位而定位所述多個導電探針14。

其中，所述第二導板單元112的一內表面112a是面向所述第一導板單元111，也就是說，所述第二導板單元112的所述內表面112a是朝向圖1的上方。再者，所述第二導板單元112形成有一安置孔1122及多個孔位112b，並且定義有多個針位112c。於本實施例中，所述安置孔1122貫穿所述第二導板單元112，並且所述安置孔1122的外形、尺寸皆可依據需求變化。

於本實施例中，多個所述孔位112b皆大致呈矩形且彼此間隔地形成於所述第二導板單元112；多個所述針位112c的外形定義呈矩形，且多個所述針位112c是彼此互相間隔的。需要說明的是，多個所述針位112c及多個所述孔位112b的數量、外形、位置皆可依據需求變化，不以本實施例為限。舉例來說，於本發明未繪示的其他實施例中，多個所述針位112c及多個所述孔位112b可以皆大致呈圓形。

另外，所述第二導板單元112於所述內表面112a可以形成有一第一凹槽112d，且所述第一凹槽112d的槽口是朝向圖1中的上方。於本實施例中，所述第一凹槽112d大致位於所述高頻探針15於圖1中的下方，且所述第一凹槽112d的尺寸略大於所述高頻探針15鄰近於所述內表面112a的一端的尺寸。如此一來，部分的所述高頻探針15能位於(或嵌合於)所述第一凹槽112d內，據以較佳地固持所述高頻探針15，並且使所述高頻探針15較不容易於所述橫向方向W上移動。

如圖2所示，所述高頻傳輸線路12與所述接地線路13彼此間隔地形成於所述第二導板單元112的所述內表面112a，且所述高頻傳輸線路12與所述接地線路13的位置是對應於所述第二導板單元112的所述安置孔1122的位置。於本實施例中，所述高頻傳輸線路12是位於所述接地線路13所包圍形成的一區域中。

所述高頻傳輸線路12包含兩條線路段121及跨接於兩條所述線路段121的一調諧元件122(如：電感器及/或電容器)。於本實施例中，兩條所述線路段121大致與所述橫向方向W平行。如圖1所示，於所述兩條線路段121中，相對位於左側的所述線路段121連接於所述高頻探針15的一抵接段153(於後續記載中詳述)，且相對位於右側的所述線路段121連接於所述信號傳輸件2的一信號傳輸部件21(於後續記載中詳述)。於本發明未繪示的其他實施例中，所述調諧元件122的數量可以是兩個。也就是說，所述調諧元件122的數量為至少一個，並且所述調諧元件122的數量、外形及其他相關性質皆可依據需求變化。

所述調諧元件122未連接所述接地線路13。此外，所述調諧元件122位於所述貫穿孔1112的正下方，據以使所述調諧元件122可以方便地通過所述貫穿孔1112而被維修、調整、或是進行相關設定。

多個所述導電探針14穿設定位於所述固持座11，並且每個所述導電探針14包含有分別位於所述固持座11相反兩外側的一針測端部141及一連接端部142。詳細來說，多個所述導電探針14是穿設定位於所述第一導板單元111及所述第二導板單元112的所述孔位112b。

於本實施例中，所述導電探針14呈長形，並且所述導電探針14的數量於圖式僅以兩個來說明，但所述導電探針14的數量、外形、位置、及其他相關性質等皆可依據需求變化，不以本實施例為限。需要說明的是，所述導電探針14可依據設計需求定義其功能，例如，所述導電探針14可以用來接地、傳輸(低頻)信號、或傳輸電源，但本實施例於此不加以限制。

所述針測端部141位於鄰近圖1的上方，並且各個所述導電探針14的所述針測端部141皆可用來抵接所述待測物，據以對所述待測物進行相關測試。所述連接端部142位於鄰近圖1的下方，並且每個所述導電探針14的所述連接端部142可分離地連接於所述間距轉換板3。

所述高頻探針15呈長形且穿設定位於所述第一導板單元111、但未穿出所述第二導板單元112。詳細來說，所述高頻探針15的長度小於上述任一個導電探針14的長度，並且所述高頻探針15是位於圖2中所述第二導板單元112的所述針位112c的上方。所述高頻探針15包含有位於所述第一導板單元111內的一穿設段151、自所述穿設段151一端延伸穿出所述固持座11的一高頻偵測段152、及自所述穿設段151另一端延伸的一抵接段153。於本實施例中，所述高頻探針15的數量為一個，但所述高頻探針15的數量、外形、位置、及其他相關性質等皆可依據需求變化，不以本實施例為限。

如圖1所示，所述高頻探針15的所述高頻偵測段152是鄰近於圖1的上方。換句話說，於本實施例中的所述高頻偵測段152是朝圖1的上方穿出所述固持座11的所述第一導板單元111。所述高頻偵測段152能用以抵接所述待測物，據以對所述待測物進行相關檢測。

所述高頻探針15的所述抵接段153是朝圖1的下方延伸且穿出所述固持座11的所述第一導板單元111。所述抵接段153可分離地頂抵於所述高頻傳輸線路12，據以使所述抵接段153可以電性耦接所述高頻傳輸線路12。詳細來說，所述抵接段153是可分離地頂抵於所述高頻傳輸線路12的所述線路段121於所述針位112c上的部位。

此外，於本發明未繪示的其他實施例中，所述垂直式探針頭1還可以包含有兩個接地針(圖未示)，其可以具有等同於所述高頻探針15的長度。所述兩個接地針大致平行於所述高頻探針15，並且穿設定位於所述第一導板單元111。詳細來說，兩個所述接地針可以是分別位於圖2中相對位於所述高頻探針15的相反兩側。所述接地針的一端可以連接所述待測物，並且所述接地針的另一端可分離地頂抵於位於所述針位112c上的部分所述接地線路13，據以於所述高頻傳輸線路12進行檢測時提供接地。

需要說明的是，所述接地針的外形於本實施例中是以長形為例，但所述接地針的外形、數量、尺寸、材質、及其他相關性質等皆可依據需求變化，不以本實施例為限。依據實際需求，所述接地針可以被選擇性地安裝或拆卸於所述垂直式探針頭1，並且所述垂直式探針頭1不限制包含有所述接地針。

所述信號傳輸件2安裝於所述固持座11，並且所述信號傳輸件2包含所述信號傳輸部件21及一接地部件22。如圖1所示，於本實施例中，所述信號傳輸件2的一部分設置於所述安置孔1122內，並且所述信號傳輸件2的另一部分穿設於所述間距轉換板3。值得一提的是，所述信號傳輸件2可以是一電連接器或一同軸線纜，且本實施例的信號傳輸件2於此不加以限制。舉例來說，於本實施例中，所述信號傳輸件2是以所述電連接器為例，並且所述信號傳輸件2的所述信號傳輸部件21對應為所述電連接器的一導電端子；所述信號傳輸件2的所述接地部件22對應為所述電連接器的一金屬外殼及其至少一個接地腳。

所述信號傳輸部件21連接於所述高頻傳輸線路12，以使所述信號傳輸部件21與所述高頻探針15通過所述高頻傳輸線路12而彼此電性耦接。詳細來說，所述信號傳輸部件21連接於所述高頻傳輸線路12的兩條所述線路段121中相對位於右側的所述線路段121，進一步通過所述調諧元件122連接兩條所述線路段121，且所述高頻探針15連接兩條所述線路段121中相對位於左側的所述線路段121，據以使所述信號傳輸部件21能與所述高頻探針15彼此電性耦接。

所述接地部件22包圍部分所述信號傳輸部件21，並且所述接地部件22連接於所述接地線路13，據以提供接地。詳細來說，如圖2所示，所述信號傳輸部件21相接於高頻傳輸線路12的位置是落在所述接地部件22相接於接地線路13的多個位置的內側。然而，本實施例並不對所述接地部件22的外形與數量加以限制。

如圖1所示，所述間距轉換板3是位於圖1中的下方。所述間距轉換板3(可分離地)連接於每個所述導電探針14的所述連接端部142、但未接觸於所述高頻探針15。需要說明的是，所述間距轉換板3可以是印刷電路板結構，且所述間距轉換板的材質、形成位置、及其他相關性質等皆可以依據需求變化，不以本實施例為限。

〔第二實施例〕

請參閱圖3所示，其為本發明的第二實施例，本實施例類似於上述第一實施例，所以兩個實施例的相同處則不再加以贅述，而兩個實施例的差異處大致說明如下：任一個所述導電探針14具有位於所述第一導板單元111與所述第二導板單元112之間的一第一長度L1。所述抵接段153具有一第二長度L2，並且所述抵接段153的所述第二長度L2是介於所述導電探針的所述第一長度L1的50%~80%。

於本實施例中，所述第二導板單元112能被增厚，使第二長度L2能被縮短，進而使所述第二長度L2是介於所述導電探針的所述第一長度L1的50%~80%。需要說明的是，使所述第二長度L2介於所述第一長度L1的50%~80%的方法可以依據設計而變化。例如，在本發明未繪示的其他實施例中，所述高頻傳輸線路12也可以被墊高或增厚，據以使述第二長度L2是介於所述第一長度L1的50%~80%。

〔第三實施例〕

請參閱圖4至圖7所示，其為本發明的第三實施例，本實施例類似於上述第一實施例，所以兩個實施例的相同處則不再加以贅述，而兩個實施例的差異處大致說明如下：所述信號傳輸件2的一部分位於所述第一導板單元111與所述第二導板單元112之間，並且所述信號傳輸件2的另一部分位於所述固持座11之外。與所述第一實施例相似地，所述信號傳輸件2可以是所述電連接器或同軸線纜，並且，於本實施例的圖4及圖5中，所述信號傳輸件2是以所述電連接器為例。此外，於本實施例的圖6及圖7中，所述信號傳輸件2是以所述同軸線纜為例，並且，所述信號傳輸件2的所述信號傳輸部件21對應為所述同軸線纜的一芯線；所述信號傳輸件2的所述接地部件22對應為所述同軸線纜的一接地編織網。

〔第四實施例〕

請參閱圖8所示，其為本發明的第四實施例，本實施例類似於上述第一實施例，所以兩個實施例的相同處則不再加以贅述，而兩個實施例的差異處大致說明如下：所述第一導板單元111與所述第二導板單元112可以是沿所述橫向方向W相互錯位的，據以使多個所述導電探針14大致呈彎狀。據此，所述垂直式探針頭1在運作時(例如，所述導電探針14的所述針測端部141連接於所述待測物或所述導電探針14的所述連接端部142連接於所述間距轉換板3時)，多個所述導電探針14的彎狀設計可以提供緩衝且避免多個所述導電探針14損傷。需要說明的是，所述導電探針14不限制呈彎狀，且皆可依據需求變化；此外，所述導電探針14呈彎狀的程度及位置皆可依據需求變化，本實施例於此不加以限制。

所述高頻探針15的抵接段153可以於其成型時定型大致呈彎折狀(也就是說，所述高頻探針15並非通過互相錯位的第一導板單元111與第二導板單元112而呈彎折狀)，據以使所述高頻探針15能在運作時(例如，所述穿設段151連接所述待測物或所述抵接段153頂抵於所述高頻傳輸線路12時)，所述抵接段153的彎折狀設計能提供緩衝。需要說明的是，所述高頻探針15的所述抵接段153不限制呈彎折狀，其可依據需求變化；此外，所述高頻探針15的所述抵接段153呈彎折狀的程度及位置皆可依據需求變化，本實施例於此不加以限制。

此外，於本實施例中，所述第一導板單元111可以包含有相互錯位設置的兩個第一子板1111，並且所述兩個第一子板1111是沿所述橫向方向W錯位。通過所述導電探針14及相互錯位設置的兩個所述第一子板1111的卡合，多個所述導電探針14能較佳地定位於所述固持座11，並且多個所述導電探針14較不容易沿所述橫向方向W移動。相似地，通過所述高頻探針15及相互錯位設置的兩個所述第一子板1111的卡合，多個所述高頻探針15能較佳地定位於所述固持座11，並且多個所述高頻探針15較不容易沿所述橫向方向W移動。需要說明的是，所述第一導板單元111不限制包含有相互錯位設置的兩個所述第一子板1111，並且兩個所述第一子板1111互相錯位的方向及程度皆可依據需求變化，不以本實施例為限。

相似地，於本實施例中，所述第二導板單元112也可以包含有相互錯位設置的兩個第二子板1121，並且所述第二子板1121是沿所述橫向方向W錯位。通過所述導電探針14及相互錯位設置的兩個所述第二子板1121的卡合，多個所述導電探針14能較佳地定位於所述固持座11，且多個所述導電探針14較不容易沿所述橫向方向W移動。需要說明的是，所述第二導板單元112不限制包含有相互錯位設置的兩個所述第二子板1121，並且兩個所述第二子板1121互相錯位的方向及程度皆可依據需求變化，不以本實施例為限。

〔第五實施例〕

請參閱圖9所示，其為本發明的第五實施例，本實施例類似於上述第四實施例，所以兩個實施例的相同處則不再加以贅述，而兩個實施例的差異處大致說明如下：所述高頻探針15的所述穿設段151可以形成有一第二凹槽15a，並且所述第二凹槽15a是對應於其中一個所述第一子板1111的位置。據此，通過所述第二凹槽15a及相互錯位設置的兩個所述第一子板1111的結構設計與搭配(如：相對應的所述第一子板1111局部嵌合所述第二凹槽15a)，所述高頻探針15能較佳地定位於所述固持座11，且較不容易於所述橫向方向W移動。需要說明的是，所述第二凹槽15a形成的位置及尺寸皆可依據需求變化，並且所述高頻探針15不限制形成有所述第二凹槽15a。

〔第六實施例〕

請參閱圖10所示，其為本發明的第六實施例，本實施例類似於上述第一實施例，所以兩個實施例的相同處則不再加以贅述，而兩個實施例的差異處大致說明如下：於本實施例中，所述高頻探針15為一彈簧針(pogo pin)，所述第一導板單元111包含的所述第一子板1111的數量為一個，並且所述第一導板單元111還包含有設置於所述第一子板1111的一蓋板1113。也就是說，所述第一導板單元111包含的所述第一子板1111的數量為至少一個。所述蓋板1113位於遠離所述第二導板單元112的一側、並固持所述高頻探針15，以使所述高頻探針15僅能以所述高頻偵測段152相對於所述第一導板單元111移動。

詳細來說，所述蓋板1113是位於圖10中所述第一子板1111的上方，並且所述蓋板1113是沿所述橫向方向W固持所述高頻探針15，據以使所述高頻探針15較佳地被固持於所述第一導板單元111。需要說明的是，所述蓋板1113的外形、設置位置、及其他相關性質等皆可依據需求變化，本實施例於此不加以限制。

〔本發明實施例的技術效果〕

再者，所述可拆式高頻測試裝置及其所述垂直式探針頭透過結構改良(如：所述垂直式探針頭是可拆離於所述可拆式高頻測試裝置的、所述第二長度是介於所述第一長度的50%~80%、所述第一導板單元於所述調諧元件的正上方形成有一貫穿孔、及所述第二導板單元形成有一安置孔，並且所述安置孔的位置對應於所述高頻傳輸線路與所述接地線路)，據以減少高頻信號於傳輸過程中所產生的信號損失且提供維護、量產、及調整上的便利性。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的專利範圍內。