TWI709750B

TWI709750B - 垂直式探針卡及其矩形探針

Info

Publication number: TWI709750B
Application number: TW109106990A
Authority: TW
Inventors: 刁盈銘; 曾照暉; 謝開傑
Original assignee: 中華精測科技股份有限公司
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2020-11-11
Also published as: TW202035989A

Abstract

本發明公開一種垂直式探針卡及其矩形探針，所述矩形探針包含上接觸段、下接觸段、及位於上接觸段與下接觸段之間的梳形區段。梳形區段包含U形部與至少一個梳齒部。U形部包含構成第一電流通道的底基部及分別相連於底基部兩端的兩個側基部。至少一個梳齒部自底基部延伸並位於兩個側基部之間。至少一個梳齒部包含頭部及連接頭部與底基部的頸部，頸部的長度小於頭部。上接觸段與下接觸段能夠彼此錯位，以使梳形區段彎曲成多個梳齒部位於內側的弧狀構造，梳齒部的頭部連接於兩個側基部，以共同構成第二電流通道。

Description

垂直式探針卡及其矩形探針

本發明涉及一種探針卡，尤其涉及一種垂直式探針卡及其矩形探針。

現有的垂直式探針卡包含有多個導板及穿設於上述多個導板的多個導電探針，並且上述每個導電探針會受到多個導板的錯位設置所壓迫，進而產生形變。然而，由於所述導電探針的形變部位會有應力過度集中的情況，因而易產生斷裂的問題。

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垂直式探針卡及其矩形探針，能有效地改善現有垂直式探針卡（或矩形探針）所可能產生的缺陷。

本發明實施例公開一種垂直式探針卡，包括：一上導板與一下導板，彼此間隔地設置；以及多個矩形探針，分別穿設於所述上導板、並分別穿設於所述下導板；其中，每個所述矩形探針呈長形且定義有一長度方向，並且每個所述矩形探針包含：一上接觸段與一下接觸段，分別位於所述上導板與所述下導板的相反兩個外側；及至少一個梳形區段，位於所述上接觸段與所述下接觸段之間，並且至少一個所述梳形區段包含：一U形部，包含有呈長形且平行於所述長度方向的一底基部及分別相連於所述底基部兩端的兩個側基部；其中，所述底基部構成至少一個所述梳形區段的一第一電流通道；及多個梳齒部，自所述底基部沿一延伸方向延伸所形成並位於兩個所述側基部之間，並且多個所述梳齒部沿所述長度方向彼此間隔地排成一列；其中，每個所述梳齒部包含一頭部及連接所述頭部與所述底基部的一頸部，而每個所述梳齒部的所述頸部於所述長度方向上的一長度小於所述頭部於所述長度方向的一最大長度；其中，於每個所述矩形探針中，當所述上導板與所述下導板彼此錯位設置時，所述上接觸段與所述下接觸段彼此錯位，並且至少一個所述梳形區段彎曲成一弧狀構造，多個所述梳齒部位於所述弧狀構造的內側，而多個所述梳齒部的所述頭部彼此相抵接且連接於兩個所述側基部，以共同構成一第二電流通道。

本發明實施例也公開一種垂直式探針卡的矩形探針，呈長形且定義有一長度方向，所述矩形探針包括：一上接觸段與一下接觸段；以及至少一個梳形區段，位於所述上接觸段與所述下接觸段之間，並且至少一個所述梳形區段包含：一U形部，包含有呈長形且平行於所述長度方向的一底基部以及分別相連於所述底基部兩端的兩個側基部；其中，所述底基部構成至少一個所述梳形區段的一第一電流通道；及至少一個梳齒部，自所述底基部沿一延伸方向延伸所形成並位於兩個所述側基部之間；其中，至少一個所述梳齒部包含一頭部及連接所述頭部與所述底基部的一頸部，而至少一個所述梳齒部的所述頸部於所述長度方向上的一長度小於所述頭部於所述長度方向的一最大長度；其中，所述矩形探針的所述上接觸段與所述下接觸段能夠彼此錯位，以使至少一個所述梳形區段彎曲成一弧狀構造，並且至少一個所述梳齒部位於所述弧狀構造的內側，而至少一個所述梳齒部的所述頭部連接於兩個所述側基部，以共同構成一第二電流通道。

綜上所述，本發明實施例所公開的垂直式探針卡及其矩形探針，能夠以梳形區段來降低彎曲所產生的應力，據以避免矩形探針產生斷裂的問題，並且所述矩形探針來能以梳形區段的多個頭部相接來傳輸信號，據以使信號能夠穩定地傳輸。

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。

請參閱圖1至圖8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和圖2所示，本實施例公開一種垂直式探針卡，其包括有一探針頭100（probe head）以及抵接於上述探針頭100一側（如：圖1中的探針頭100頂側）的一轉接板200（space transformer），並且所述探針頭100的另一側（如：圖1中的探針頭100底側）能用來頂抵測試一待測物（device under test，DUT）（圖未繪示，如：半導體晶圓）。

需先說明的是，為了便於理解本實施例，所以圖式僅呈現垂直式探針卡的局部構造，以便於清楚地呈現垂直式探針卡的各個元件構造與連接關係，但本發明並不以圖式為限。以下將分別介紹所述探針頭100的各個元件構造及其連接關係。

如圖1和圖2所示，所述探針頭100包含有一上導板1（upper die）、與上導板1間隔地設置的一下導板2（lower die）、夾持於上導板1與下導板2之間的一間隔板（圖未繪示）、及多個矩形探針3。需說明的是，於本發明未繪示的其他實施例中，所述探針頭100的間隔板也可以省略或是其他構件取代。再者，所述矩形探針3也可以搭配其他構件或是單獨地應用。

其中，所述上導板1形成有多個上穿孔11，所述下導板2形成有多個下穿孔21，並且所述多個下穿孔21的位置分別對應於多個上穿孔11的位置。再者，所述間隔板可以是環形構造、並夾持於上導板1及下導板2的相對應外圍部位，以使上導板1與下導板2能夠彼此平行地間隔設置，但本發明不受限於此。由於所述間隔板與本發明的改良重點的相關性較低，所以下述不詳加說明間隔板的細部構造。

再者，所述探針頭100能夠選擇性地處於一植針位置（如：圖1）與一偵測位置（如：圖2）。其中，當所述上導板1的多個上穿孔11分別位於下導板2的多個下穿孔21的正上方時，所述探針頭100處於植針位置，據以利於多個矩形探針3穿設於上導板1與下導板2。而當所述上導板1與下導板2彼此錯位設置時（任一個上穿孔11位於相對應下穿孔21的斜上方），所述探針頭100處於偵測位置。

所述多個矩形探針3分別穿設於所述上導板1（的上穿孔11）、並分別穿設於所述下導板2（的下穿孔21）。其中，所述矩形探針3於本實施例中為可導電的長形構造、並定義有一長度方向L。而為便於說明，所述矩形探針3於本實施例中進一步定義有正交於上述長度方向L的一延伸方向E。所述矩形探針3的橫剖面大致呈矩形，並且本實施例的矩形探針3可以是由微機電系統（MEMS）技術所製造，但本發明不以此為限。

由於本實施例探針頭100的多個矩形探針3構造皆大致相同，所以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，在本發明未繪示的其他實施例中，所述探針頭100的多個矩形探針3也可以是具有彼此相異的構造。再者，為便於理解矩形探針3構造，以下將以所述探針頭100處於植針位置時的矩形探針3進行介紹。

如圖2至圖4所示，所述矩形探針3於本實施例中包含有一上接觸段31、一下接觸段32、及相連於所述上接觸段31與下接觸段32的一形變段33。改由沿所述轉接板200朝向待測物的一方向（如：圖1中的由上往下）來看，所述矩形探針3是依序包含有上接觸段31、形變段33、及下接觸段32。

其中，如圖2所示，所述上接觸段31與下接觸段32分別位於所述上導板1與下導板2的相反兩個外側，並且所述上接觸段31固定於轉接板200的相對應導電接點，而所述下接觸段32用來可分離地頂抵（或壓抵）於待測物的相對應導電接點（圖中未示出）。相連於上接觸段31的所述形變段33一端部位穿設且定位於上導板1（的相對應上穿孔11），而相連於下接觸段32的所述形變段33另一端部位穿設於下導板2（的相對應下穿孔21）。

需補充說明的是，於本發明未繪示的其他實施例中，所述上導板1與下導板2各可以採用彼此錯位設置的雙導板結構，以使所述矩形探針3能夠被上導板1與下導板2各自對應的雙導板結構卡持，據以定位於上導板1與下導板2。

如圖3至圖5所示，所述矩形探針3於本實施例中包含有形成於所述形變段33（也就是，位於上接觸段31與下接觸段32之間）的多個梳形區段331，並且上述矩形探針3的梳形區段331於本實施例是以三個來說明，但本發明不受限於此。也就是說，所述矩形探針3的梳形區段331數量可以是至少一個。

再者，由於本實施例矩形探針3的多個梳形區段331構造皆大致相同或對稱，所以為便於說明，下述是以單個梳形區段331為例，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述矩形探針3的多個梳形區段331也可以是具有彼此相異的構造。

所述梳形區段331包含一U形部3311及位於上述U形部3311內側的至少一個梳齒部3312。其中，所述U形部3311包含有呈長形且平行於長度方向L的一底基部3313以及分別（垂直地）相連於所述底基部3313兩端的兩個側基部3314。而於本實施例中，所述底基部3313於延伸方向E上的一寬度W3313是任一個側基部3314於延伸方向E上的一寬度W3314的至少10%，並且所述底基部3313於長度方向L上的一長度L3313較佳是介於30微米～200微米。再者，所述底基部3313構成該梳形區段331的一第一電流通道C1，據以能夠傳輸信號。

所述梳齒部3312自底基部3313沿上述延伸方向E延伸所形成並位於兩個側基部3314之間，並且梳形區段331於本實施例中所包含的梳齒部3312數量為多個，而上述多個梳齒部3312是沿所述長度方向L彼此間隔地排成一列。於本實施例中，所述多個梳齒部3312為等間隔地排列，並且所述梳形區段331的梳齒部3312數量可以是至少三個（較佳為1～2個），但本發明不受限於此。

更詳細地說，每個梳齒部3312包含一頭部3315及連接所述頭部3315與底基部3313的一頸部3316，並且每個梳齒部3312的頸部3316於長度方向L上的一長度L3316小於頭部3315於長度方向L的一最大長度L3315。其中，上述多個梳齒部3312的頭部3315呈等間隔地設置，並且多個梳齒部3312的頸部3316也呈等間隔地設置，而任兩個相鄰的頭部3315之間較佳是相隔有介於5微米（μm）～8微米的一間距，並且所述間距不大於任一個所述頭部3315的最大長度L3315。

於本實施例中，所述頭部3315大致呈圓形，所以上述頭部3315的最大長度L3315相當於其直徑；而所述頸部3316的長度L3316則是自其相連於頭部3315與底基部3313的兩端處朝內逐漸地縮短，但本發明的梳齒部3312外形可依據設計需求而加以調整變化，不以上述為限。

換個角度來看，如圖5所示，上述每個矩形探針3的外表面包含有位於相反側的兩個第一長側面3a及位於相反側的兩個第二長側面3b。其中，上述每個第一長側面3a與每個第二長側面3b皆平行於所述長度方向L，任一個第一長側面3a正交於所述延伸方向E，並且遠離多個頭部3315的所述底基部3313的表面（如：圖5中的底基部3313的左側表面）是位於兩個第一長側面3a的其中一個所述第一長側面3a，而遠離底基部3313的每個頭部3315的末端緣（如：圖5中的頭部3315的右端緣）的位置對應於其中另一個所述第一長側面3a。

需說明的是，上述兩個第一長側面3a之間的一第一距離D1大於兩個第二長側面3b之間的一第二距離D2；也就是說，所述矩形探針3通過設有梳形區段331，以使其能夠在厚度較厚的方向上進行彎折（如：圖5所示）。此外，在本發明的另一個實施例中（如：圖6所示），所述矩形探針3的兩個第一長側面3a之間的第一距離D1也可以是小於（或等於）兩個第二長側面3b之間的第二距離D2。

此外，所述頭部3315形成有最大長度L3315的部位於本實施例中是位於兩個第一長側面3a之間的區域內，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述頭部3315形成有最大長度L3315的部位也可以是大致切齊於相鄰的第一長側面3a。

以上為所述矩形探針3的單個梳形區段331說明，下述接著介紹矩形探針3的多個梳形區段331之間的連接關係。如圖1所示，於所述矩形探針3的相鄰兩個梳形區段331中，遠離相對應所述頭部3315的兩個底基部3313的表面是分別位於所述矩形探針3的兩個第一長側面3a；也就是說，所述矩形探針3的任兩個相鄰梳形區段331中的底基部3313是呈錯位設置。

如圖2、圖7、及圖8所示，當所述上導板1與下導板2彼此錯位設置時（也就是，探針頭100處於針側位置時），所述上接觸段31與下接觸段32彼此錯位，並且每個梳形區段331彎曲成一弧狀構造，並且每個梳形區段331的多個梳齒部3312位於上述弧狀構造的內側，而每個梳形區段331的多個梳齒部3312的頭部3315彼此相抵接且連接於兩個側基部3314，以共同構成一第二電流通道C2。此外，在本發明未繪示的其他實施例中，所述梳形區段331的梳齒部3312數量為至少一個時，上述至少一個梳齒部3312則是連接於兩個側基部3314，以共同構成第二電流通道C2。

再者，於每個梳形區段331中，上述任兩個相鄰的頸部3316之間形成有位於所述第一電流通道C1以及第二電流通道C2之間的一間隙G，據以確保上述多個梳齒部3312的頭部3315能夠彼此相抵接且連接於兩個側基部3314。

換個角度來看，當所述上導板1與下導板2彼此錯位設置時，每個矩形探針3的多個梳形區段331依序反向彎曲以構成多個弧狀構造，每個梳形區段331的多個梳齒部3312位於相對應弧狀構造的內側，並且每個矩形探針3的任兩個相鄰梳形區段331之間具有一個反曲點（inflection point）。也就是說，位於上述反曲點相反兩側的矩形探針3部位，各能夠以梳形區段331來降低彎曲所產生的應力，並同步以梳形區段331的多個頭部3315相接來傳輸信號。

再者，每個矩形探針3於長度方向L的一長度於本實施例中為3毫米（mm）～4毫米，並且當所述上導板1與下導板2彼此錯位設置時，每個矩形探針3的下接觸段32能用以可分離地頂抵待測物、並通過多個梳形區段331而位移至少100微米。也就是說，由於上述多個梳形區段331能夠有效地降低矩形探針3所需承受的應力，所以本實施例的矩形探針3能以較短的長度來承受下接觸段32的相對較高位移量。

[本發明實施例的技術功效]

綜上所述，本發明實施例所公開的垂直式探針卡及其矩形探針，能夠以梳形區段來降低彎曲所產生的應力，據以避免矩形探針產生斷裂的問題，並且所述矩形探針來能以梳形區段的多個頭部相接來傳輸信號，據以使信號能夠穩定地傳輸。再者，本發明實施例所公開的矩形探針通過形成有梳形區段，以使其能夠在厚度較厚的方向上進行彎折，據以有效地擴大所述矩形探針的應用範圍。

另，本發明實施例所公開的矩形探針，其能夠在反曲點相反兩側的矩形探針部位各形成有梳形區段，據以通過多個梳形區段來有效地降低矩形探針所需承受的應力，進而使矩形探針能以較短的長度來承受下接觸段的相對較高位移量。再者，基於矩形探針的長度能夠因設有梳形區段而縮短，所以上述矩形探針的電感值與電阻值也能夠因而有效地降低。

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。

100：探針頭 1：上導板 11：上穿孔 2：下導板 21：下穿孔 3：矩形探針 3a：第一長側面 3b：第二長側面 31：上接觸段 32：下接觸段 33：形變段 331：梳形區段 3311：U形部 3312：梳齒部 3313：底基部 3314：側基部 3315：頭部 3316：頸部 200：轉接板 L：長度方向 E：延伸方向 C1：第一電流通道 C2：第二電流通道 D1：第一距離 D2：第二距離 W3313、W3314：寬度 L3313、L3315、L3316：長度 G：間隙

圖1為本發明垂直式探針卡的探針頭於植針位置的平面示意圖。

圖2為本發明垂直式探針卡的探針頭於偵測位置的平面示意圖。

圖3為圖1中的矩形探針的平面示意圖。

圖4為圖3中的IV部位的局部放大示意圖。

圖5為本發明矩形探針的局部立體示意圖。

圖6為本發明矩形探針另一態樣的局部立體示意圖。

圖7為圖2中的矩形探針的平面示意圖。

圖8為圖7中的VIII部位的局部放大示意圖。

33：形變段 331：梳形區段 3311：U形部 3312：梳齒部 3313：底基部 3314：側基部 3315：頭部 3316：頸部 L：長度方向 E：延伸方向 C1：第一電流通道 C2：第二電流通道 G：間隙

Claims

一種垂直式探針卡，包括：一上導板與一下導板，彼此間隔地設置；以及多個矩形探針，分別穿設於所述上導板、並分別穿設於所述下導板；其中，每個所述矩形探針呈長形且定義有一長度方向，並且每個所述矩形探針包含：一上接觸段與一下接觸段，分別位於所述上導板與所述下導板的相反兩個外側；及至少一個梳形區段，位於所述上接觸段與所述下接觸段之間，並且至少一個所述梳形區段包含：一U形部，包含有呈長形且平行於所述長度方向的一底基部及分別相連於所述底基部兩端的兩個側基部；其中，所述底基部構成至少一個所述梳形區段的一第一電流通道；及多個梳齒部，自所述底基部沿一延伸方向延伸所形成並位於兩個所述側基部之間，並且多個所述梳齒部沿所述長度方向彼此間隔地排成一列；其中，每個所述梳齒部包含一頭部及連接所述頭部與所述底基部的一頸部，而每個所述梳齒部的所述頸部於所述長度方向上的一長度小於所述頭部於所述長度方向的一最大長度；其中，於每個所述矩形探針中，當所述上導板與所述下導板彼此錯位設置時，所述上接觸段與所述下接觸段彼此錯位，並且至少一個所述梳形區段彎曲成一弧狀構造，多個所述梳齒部位於所述弧狀構造的內側，而多個所述梳齒部的所述頭部彼此相抵接且連接於兩個所述側基部，以共同構成一第二電流通道；其中，每個所述矩形探針所包含的至少一個所述梳形區段的數量為多個，並且當所述上導板與所述下導板彼此錯位設置時，每個所述矩形探針的多個所述梳形區段依序反向彎曲以構成多個弧狀構造，每個所述梳形區段的多個所述梳齒部位於相對應所述弧狀構造的內側，並且每個所述矩形探針的任兩個相鄰所述梳形區段之間具有一個反曲點（inflection point）。
如請求項1所述的垂直式探針卡，其中，於每個所述矩形探針的至少一個所述梳形區段所彎曲而成的所述弧狀構造中，任兩個相鄰的所述頸部之間形成有位於所述第一電流通道與所述第二電流通道之間的一間隙。
如請求項1所述的垂直式探針卡，其中，於每個所述矩形探針的至少一個所述梳形區段中，所述底基部於所述延伸方向的一寬度是任一所述側基部於所述延伸方向的一寬度的至少10%，並且所述底基部於所述長度方向的一長度是介於30微米～200微米。
如請求項1所述的垂直式探針卡，其中，於每個所述矩形探針的至少一個所述梳形區段中，多個所述梳齒部的所述頭部呈等間隔地設置，並且任兩個相鄰的所述頭部之間相隔有介於5微米（μm）～8微米的一間距，且所述間距不大於任一個所述頭部的所述最大長度。
如請求項1所述的垂直式探針卡，其中，每個所述矩形探針的外表面包含有位於相反側的兩個第一長側面及位於相反側的兩個第二長側面；於每個所述矩形探針的至少一個所述梳形區段中，任一個所述第一長側面正交於所述延伸方向，遠離多個所述頭部的所述底基部的表面是位於兩個所述第一長側面的其中一個所述第一長側面，而遠離所述底基部的每個所述頭部的末端緣的位置對應於其中另一個所述第一長側面。
如請求項5所述的垂直式探針卡，其中，於每個所述矩形探針中，兩個所述第一長側面之間的一第一距離大於兩個所述第二長側面之間的一第二距離。
如請求項1所述的垂直式探針卡，其中，所述垂直式探針卡進一步包括有固定於每個所述矩形探針的所述上接觸段的一轉接板；每個所述矩形探針於所述長度方向的一長度為3毫米（mm）～4毫米，並且當所述上導板與所述下導板彼此錯位設置時，每個所述矩形探針的所述下接觸段能用以可分離地頂抵一待測物、並通過多個所述梳形區段而位移至少100微米。
一種垂直式探針卡的矩形探針，呈長形且定義有一長度方向，所述矩形探針包括：一上接觸段與一下接觸段；以及至少一個梳形區段，位於所述上接觸段與所述下接觸段之間，並且至少一個所述梳形區段包含：一U形部，包含有呈長形且平行於所述長度方向的一底基部以及分別相連於所述底基部兩端的兩個側基部；其中，所述底基部構成至少一個所述梳形區段的一第一電流通道；及至少一個梳齒部，自所述底基部沿一延伸方向延伸所形成並位於兩個所述側基部之間；其中，至少一個所述梳齒部包含一頭部及連接所述頭部與所述底基部的一頸部，而至少一個所述梳齒部的所述頸部於所述長度方向上的一長度小於所述頭部於所述長度方向的一最大長度；其中，所述矩形探針的所述上接觸段與所述下接觸段能夠彼此錯位，以使至少一個所述梳形區段彎曲成一弧狀構造，並且至少一個所述梳齒部位於所述弧狀構造的內側，而至少一個所述梳齒部的所述頭部連接於兩個所述側基部，以共同構成一第二電流通道；其中，所述矩形探針所包含的至少一個所述梳形區段的數量為多個，並且當所述上接觸段與所述下接觸段彼此錯位時，所述矩形探針的多個所述梳形區段依序反向彎曲以構成多個弧狀構造，每個所述梳形區段的多個所述梳齒部位於相對應所述弧狀構造的內側，並且所述矩形探針的任兩個相鄰所述梳形區段之間具有一個反曲點。