TWI722822B

TWI722822B - 垂直式探針頭及其雙臂式探針

Info

Publication number: TWI722822B
Application number: TW109107781A
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: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2021-03-21
Also published as: TW202134665A

Abstract

本發明公開一種垂直式探針頭及其雙臂式探針。所述雙臂式探針包含一傳輸針體與一延伸臂體。所述傳輸針體包含有一針測段、一固定段、及連接所述針測段與所述固定段的一行程段。所述延伸臂體自鄰近所述行程段的所述固定段邊緣延伸至所述針測段的旁邊所形成。所述延伸臂體的一自由端部形成有一扣持結構，並且所述扣持結構與所述傳輸針體的所述針測段之間留有一間距。其中，所述雙臂式探針的所述延伸臂體能夠相對於所述傳輸針體的所述針測段擺動，以使得所述扣持結構能朝所述針測段位移。

Description

垂直式探針頭及其雙臂式探針

本發明涉及一種探針頭，尤其涉及一種垂直式探針頭及其雙臂式探針。

現有的垂直式探針頭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所定位。然而，由於現有導電探針的結構設計，使其定位需要由所述多個導板的錯位來實現，所以使得導電探針的發展因而受到侷限。

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頭及其雙臂式探針，能有效地改善現有垂直式探針頭的導電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頭，包括：一第一導板，形成有多個第一穿孔；一第二導板，與所述第一導板呈間隔地設置，並且所述第二導板形成有位置分別對應於多個所述第一穿孔的多個第二穿孔，而每個所述第一穿孔的尺寸大於相對應所述第二穿孔的尺寸；以及多個雙臂式探針，分別穿設於所述第一導板的多個所述第一穿孔、並分別穿設於所述第二導板的多個所述第二穿孔；其中，每個所述雙臂式探針包含有：一傳輸針體，包含有穿設於相對應所述第一穿孔的一針測段、穿設於相對應所述第二穿孔的一固定段、及連接所述針測段與所述固定段的一行程段；及一延伸臂體，自鄰近所述行程段的所述固定段邊緣延伸至所述針測段的旁邊所形成；其中，所述延伸臂體的一自由端部形成有一扣持結構，所述扣持結構扣持於相對應所述第一穿孔的孔壁、並與所述傳輸針體的所述針測段之間留有一間距；其中，每個所述雙臂式探針的所述延伸臂體能夠相對於所述傳輸針體的所述針測段擺動，以使得當每個所述雙臂式探針在植入相對應的所述第一穿孔時，所述扣持結構能通過朝所述針測段位移而進入相對應所述第一穿孔、並以一預定壓力扣持於相對應所述第一穿孔的所述孔壁。

本發明實施例也公開一種垂直式探針頭的雙臂式探針，包括：一傳輸針體，包含有一針測段、一固定段、及連接所述針測段與所述固定段的一行程段；以及一延伸臂體，自鄰近所述行程段的所述固定段邊緣延伸至所述針測段的旁邊所形成；其中，所述延伸臂體的一自由端部形成有一扣持結構，並且所述扣持結構與所述傳輸針體的所述針測段之間留有一間距；其中，所述雙臂式探針的所述延伸臂體能夠相對於所述傳輸針體的所述針測段擺動，以使得所述扣持結構能朝所述針測段位移。

綜上所述，本發明實施例所公開的垂直式探針頭及其雙臂式探針，可以通過延伸臂體的扣持結構來定位於第一導板，使得所述雙臂式探針不再需要以錯位設置的多個導板來定位，進而提供一種有別於以往的垂直式探針頭及其雙臂式探針。

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:探針頭

1:第一導板

11:第一穿孔

12:孔壁

2:第二導板

21:第二穿孔

3:雙臂式探針

31:傳輸針體

311:針測段

312:固定段

313:行程段

3131:彈力段

32:延伸臂體

321:連接段

322:扣持結構

3221:抵接部

3222:限位部

3223:導引部

3224:凸出部

4:導電線路

5:電路匹配單元

S1:間隔板

S2:墊片

D1、D2:間距

圖1為本發明實施例一的垂直式探針頭的立體示意圖。

圖2為本發明實施例一的雙臂式探針的立體示意圖。

圖3為本發明實施例一的雙臂式探針穿過第一穿孔的示意圖(一)。

圖4為本發明實施例一的雙臂式探針穿過第一穿孔的示意圖(二)。

圖5為本發明實施例一的雙臂式探針穿過第一穿孔的示意圖(三)。

圖6為圖5的雙臂式探針以針測段頂抵於待測物的示意圖。

圖7為本發明實施例二的垂直式探針頭的上視示意圖。

圖8為圖7沿剖線VIII-VIII的剖視示意圖。

圖9為圖8的雙臂式探針以針測段頂抵於待測物的示意圖。

圖10為本發明實施例三的垂直式探針頭的上視示意圖。

圖11為圖10沿剖線XI-XI的剖視示意圖。

圖12為圖11的雙臂式探針以針測段頂抵於待測物的示意圖。

圖13為本發明實施例四的垂直式探針頭的剖視示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“垂直式探針頭及其雙臂式探針”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[實施例一]

請參閱圖1至圖6所示，其為本發明的實施例一。本實施例公開一種垂直式探針頭，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(space transformer)(圖未繪示)，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頭的局部構造，以便於清楚地呈現垂直式探針頭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。

所述探針頭100包含有一第一導板1、與第一導板1間隔地設置的一第二導板2、夾持於第一導板1與第二導板2之間的一間隔板(圖未繪示)、及多個雙臂式探針3。需說明的是，所述第一導板1與所述第二導板2於本實施例中為彼此不相互錯位設置且各為單個板體，並且所述垂直式探針頭不包含所述第一導板1與所述第二導板2以外的任何導板。再者，所述雙臂式探針3也可以搭配其他構件或是單獨地應用。

其中，所述第一導板1形成有多個第一穿孔11，並且所述第二導板2形成有多個第二穿孔21。所述多個第二穿孔21的位置分別對應於多個第一穿孔11的位置(也就是，每個第二穿孔21於本實施例中是位於相對應第一穿孔11的正下方)，並且每個所述第一穿孔11的尺寸大於相對應所述第二穿孔21的尺寸。

再者，所述間隔板可以是環形構造、並夾持於第一導板1及第二導板2的相對應外圍部位，以使第一導板1與第二導板2能夠彼此平行地間隔設置，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，所述第一導板1及第二導板2個可以在其外圍部位呈凸出狀並相互抵接，據以取代上述間隔板。據此，所述探針頭100的間隔板也可以省略或是其他構件取代。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。

所述多個雙臂式探針3分別穿設於所述第一導板1的多個第一穿孔11、並分別穿設於所述第二導板2的多個第二穿孔21。其中，所述雙臂式探針3於本實施例中為可導電且一體成形的單件式構造，並且所述雙臂式探針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的多個雙臂式探針3構造皆大致相同，所以下述說明是以單個雙臂式探針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的多個雙臂式探針3也可以是具有彼此相異的構造。再者，為便於理解雙臂式探針3構造，下述將以所述探針頭100處於植針位置時的雙臂式探針3進行介紹。

所述雙臂式探針3包含有一傳輸針體31及自所述傳輸針體31間隔地延伸的一延伸臂體32。其中，所述傳輸針體31包含有穿設於相對應所述第一穿孔11的一針測段311、穿設於相對應所述第二穿孔21的一固定段312、及連接所述針測段311與所述固定段312的一行程段313。

進一步地說，所述針測段311的一部位是於相對應所述第一穿孔11內，而所述針測段311的其餘部位穿出相對應所述第一穿孔11(也就是，位在圖5中第一導板1的上方)；所述固定段312的一部位是位於相對應所述第二穿孔21內，而所述固定段312的其餘部位則是穿出所述第二穿孔21(也就是，位在圖5中第二導板2的下方)；所述行程段313位於所述第一導板1與所述第二導板2之間。換個角度來看，面向所述第一導板1的所述固定段312的一端緣(如：圖5中的固定段312頂緣)於本實施例中依序延伸形成有上述行程段313與針測段311。

再者，所述行程段313包含有朝向所述延伸臂體32延伸的一彈力段3131，並且所述彈力段3131與所述延伸臂體32之間留有一間距D1。其中，所述彈力段3131於本實施例中呈圓弧狀且其弧心位在所述彈力段3131遠離所述延伸臂體32的一側(如：圖5中的彈力段3131左側)，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，所述彈力段3131也可以是朝向遠離所述延伸臂體32的方向延伸而形成，也就是說，所述彈力段3131的弧心可以是位在所述彈力段3131鄰近所述延伸臂體32的一側；又或者，所述彈力段3131可以是非弧形的構造(如：波浪狀)。

需額外說明的是，所述傳輸針體31的針測段311與固定段312是分別依據其用途而形成，所以針測段311與固定段312並不具有相互置換使用的可能性。舉例來說，本實施例的多個雙臂式探針3的固定段312皆固定於所述轉接板，而多個雙臂式探針3的針測段311則是用來可分離地抵接於待測物，所以上述針測段311與固定段312的構造並不相同也不具備彼此置換的動機。

所述延伸臂體32自鄰近所述行程段313的所述固定段312邊緣(如：圖5中的固定段312頂緣)延伸至所述針測段311的旁邊所形成；於本實施例中，所述固定段312頂緣的相反兩側分別間隔地延伸形成上述行程段313與延伸臂體32；也就是說，所述延伸臂體32為所述雙臂式探針3的其中一臂，而所述行程段313與針測段311則共同構成所述雙臂式探針3的其中另一臂。

更詳細地說，所述延伸臂體32包含有相連於所述固定段312的一連接段321及自所述連接段321延伸的一扣持結構322；也就是說，所述扣持結構322相當於是位在所述延伸臂體32的一自由端部，並且所述扣持結構322能扣持於相對應所述第一穿孔11的孔壁12。其中，所述扣持結構322與所述傳輸針體31的針測段311之間留有一間距D2，並且所述扣持結構322在平行所述針測段311的一方向(如：圖5中的由上而下)上至少局部重疊於所述彈力段3131，但本發明不以此為限。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述扣持結構322在平行所述針測段311的方向上也可以是未重疊於所述彈力段3131。

進一步地說，基於所述延伸臂體32是與上述傳輸針體31的針測段311與行程段313呈間隔地設置，所以所述延伸臂體32能夠相對於所述傳輸針體31的針測段311擺動。據此，當所述雙臂式探針3在植入相對應的第一穿孔11時，所述扣持結構322能通過朝所述針測段311位移而進入相對應第一穿孔11、並以一預定壓力扣持於相對應所述第一穿孔11的孔壁12。其中，上述預定壓力可以依據設計需求而加以調整變化，本發明在此不加以限制。

再者，如圖5和圖6所示，所述雙臂式探針3於本實施例中還能通過上述扣持結構322與針測段311之間的間距D2小於所述彈力段3131與延伸臂體32之間的所述間距D1，以使得當所述針測段311頂抵於上述待測物時，所述彈力段3131能朝向所述延伸臂體32變形，並且所述針測段311朝向所述扣持結構322位移且保持壓抵於所述扣持結構322。

據此，所述雙臂式探針3可以通過針測段311壓抵於扣持結構322，而令扣持結構322更為穩固地扣持於第一導板1，並使得在所述傳輸針體31內行進的信號也能流經所述延伸臂體32，據以有效地提升雙臂式探針3的信號傳輸穩定性與效率，但本發明不以此為限。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，當所述針測段311頂抵於上述待測物時，所述針測段311也可以未接觸於所述扣持結構322。

需額外說明的是，能夠實現上述扣持結構322功能的實施態樣繁多，為便於理解，本實施例以圖2和圖5中的扣持結構322作一說明，但本發明扣持結構322的具體實施態樣並不以此為限。

所述扣持結構322包含有一抵接部3221、連接於所述抵接部3221遠離所述固定段312一端(如：圖2中的抵接部3221頂端)的一限位部3222、連接於所述抵接部3221鄰近所述固定段312一端(如：圖2中的抵接部3221底端)的一導引部3223、及自所述抵接部3221朝向所述針測段311延伸的一凸出部3224；也就是說，所述抵接部3221、限位部3222、及導引部3223的內緣共同構成一凹槽，並且所述抵接部3221為所述凹槽的槽底，而突伸出上述抵接部3221的所述導引部3223的長度不大於所述扣持結構322與針測段311之間的間距D2，據以利於導引部3223穿過所述第一穿孔11。再者，所述凸出部3224的尺寸可依據設計需求而調整，據以有效地控制上述扣持結構322與針測段311之間的間距D2；也就是說，當所述針測段311頂抵於上述待測物時，所述針測段311是壓抵於上述扣持結構322的凸出部3224。

再者，如圖3至圖5所示，當所述雙臂式探針3在植入相對應的第一穿孔11時，所述第一導板1頂抵於所述導引部3223(的斜面)以迫使所述扣持結構322朝所述針測段311位移，而令所述於導引部3223能夠穿過上述第一穿孔11，以使得相對應所述第一穿孔11的所述孔壁12進入所述抵接部3221、所述限位部3222、及所述導引部3223所共同包圍構成的所述凹槽內。其中，所述抵接部3221較佳是以所述預定壓力抵接於相對應所述第一穿孔11的孔壁12；或者，當所述針測段311頂抵於上述待測物時，所述抵接部3221可以是保持壓抵於相對應所述第一穿孔11的孔壁12。

依上所述，所述垂直式探針頭的雙臂式探針3可以通過延伸臂體32的扣持結構322來定位於第一導板1，使得所述雙臂式探針3不再需要以錯位設置的多個導板來定位，進而提供一種有別於以往的垂直式探針頭及其雙臂式探針3。再者，由於所述雙臂式探針3無須以錯位設置的多個導板來定位、並且雙臂式探針3可以搭配於單個第一導板1與單個第二導板2，所以雙臂式探針3的長度能夠被有效地縮短，以有效地提升測試效能。另，所述垂直式探針頭在更換其雙臂式探針3的時候，可通過在所述延伸臂體32的扣持結構322直接進行操作與取針，以使雙臂式探針3脫離第一導板1與第二導板2而實現更換作業，進而有效地提升所述垂直式探針頭的維修效率。

[實施例二]

請參閱圖7至圖9所示，其為本發明的實施例二，由於本實施例類似於上述實施例一，所以兩個實施例的相同處不再加以贅述，而本實施例與上述實施例一的差異大致說明如下：於本實施例中，所述垂直式探針頭進一步包含有設置於所述第一導板1的一導電線路4，並且所述導電線路4於本實施例中進一步限定為一接地線路。其中，所述導電線路4延伸入至少一個所述第一穿孔11的所述孔壁12，而相對應所述扣持結構322以所述預定壓力抵接於位於至少一個所述第一穿孔11的所述孔壁12上的所述導電線路4。需說明的是，本實施例中的導電線路4是以延伸至兩個第一穿孔11的孔壁12來說明，也就是說，所述導電線路4是連接於作為接地用的兩個雙臂式探針3的扣持結構322，但本發明不受限於此。

再者，當相對應所述扣持結構322在所述針測段311頂抵於所述待測物時，其通過所述針測段311的壓抵而抵接於位於所述第一穿孔11的所述孔壁12上的所述導電線路4，據以使得上述扣持結構322(的抵接部3221)與導電線路4之間的連接能夠更為穩定。

[實施例三]

請參閱圖10至圖12所示，其為本發明的實施例三，由於本實施例類似於上述實施例二，所以兩個實施例的相同處不再加以贅述，而本實施例與上述實施例二的差異大致說明如下：於本實施例中，所述導電線路4用來傳輸信號、而非接地線路。其中，所述垂直式探針頭進一步包含有設置於所述第一導板1的一電路匹配單元5，並且所述電路匹配單元5電性耦接於所述導電線路4，以使相對應所述扣持結構322能通過抵接於所述導電線路4而電性耦接於所述電路匹配單元5。據此，所述垂直式探針頭能夠以雙臂式探針3搭配於所述第一導板1上的導電線路4，以使得所述電路匹配單元5與待測物之間的路徑能夠被有效地縮短。

需說明的是，本實施例中的導電線路4包含有兩條線路，其分別延伸至兩個第一穿孔11的孔壁12來說明，也就是說，所述導電線路4的兩條線路是分別連接於作為接地用的雙臂式探針3的扣持結構322以及作為傳輸電力用的雙臂式探針3的扣持結構322，但本發明不受限於此。

[實施例四]

請參閱圖13所示，其為本發明的實施例四，由於本實施例類似於上述實施例一，所以兩個實施例的相同處不再加以贅述，而本實施例與上述實施例一的差異大致說明如下：於本實施例中，所述垂直式探針頭在第一導板1與第二導板2之間夾持有彼此堆疊設置的一間隔板S1與一墊片S2；也就是說，所述墊片S2於本實施例中是夾持於所述第一導板1與間隔板S1之間，但在本發明未繪示的其他實施例中，所述墊片S2可以是夾持於所述第二導板2與間隔板S1之間。

其中，所述雙臂式探針3的固定段312與轉接板的相對應金屬墊(圖未示)之間的連接，其可以通過調整所述墊片S2的厚度來實現。再者，所述墊片S2還可以用來提供緩衝效果。

[本發明實施例的技術效果]

再者，由於所述雙臂式探針無須以錯位設置的多個導板來定位、並且雙臂式探針可以搭配於單個第一導板與單個第二導板，所以雙臂式探針的長度能夠被有效地縮短，以有效地提升測試效能。另，所述垂直式探針頭在更換其雙臂式探針的時候，可通過在所述延伸臂體的扣持結構直接進行操作與取針，以使雙臂式探針脫離第一導板與第二導板而實現更換作業，進而有效地提升所述垂直式探針頭的維修效率。

另，本發明實施例所公開的垂直式探針頭，能夠以雙臂式探針搭配於所述第一導板上的導電線路，並且所述導電線路電性耦接於電路匹配單元，據以使得所述電路匹配單元與待測物之間的路徑能夠被有效地縮短。

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。