TW200409568A - Air interface apparatus for use in high-frequency probe device - Google Patents

Description

200409568 玖、發明說明： ；； 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種用於高頻探針裝置之空氣介面^ 備’尤指-種適用於具有傳輸介於一待測裝置盥一用以: 試電子產品及/或印刷電路板之探針裝置間之高頻，號: 面功能之线介面設備’其料並填充有具有高相料電 常數之空氣以改善信號傳輸效率。 【先前技術】 10 印刷電路板（PCB)係一包含有複數個安裝於其表面上 且藉由形成於印刷電路板表面上之電路而互相電連接之晶 片+之電子產品’前述電路係沿印刷電路板表面上之線狀且 猎由塗裝所形成，各晶片可執行不同功能並藉由電路而彼 此交換電子信號。 大型積體Μ晶片係集合許多印刷電路板成為一高密 度所=成，1-電子產品具有大型積體微晶片係、有性能上 之顯著衫響，因此，為了測試電子產品内之微晶片是否可 正確地作用，即必須使用一測試裝置以檢測微晶片，為了 執行前述檢測，使用-探針裝置且一包括有超過一個探針 20裝置之插座裝置被用以檢測。 明參閱圖1Α及圖1Β係習知包含有一線圈彈簣及一絕 緣體之探針裝置之示意圖，習知探針裝置ι〇〇具有如圖Μ 所不之複數組成之形式、及如圖1B所示之單個組成之形 200409568 式，不論何種形式，探針裝置謂包括有一固定塊單完 12〇、-探針11()、_線圈彈簧13()、及—信號針_，盆 中之探針UG之—端係由固定塊單元120之-上部穿孔: 出’線圈彈簧130係容設於固定塊單元12〇内且其 圈住探針110之另—端，信號針刚之一端係被 筹 ⑽之另-邊所圈住，且其另一端係由固 ：： 一下部穿孔凸出。 之 _因此’探針110與信號針U0係、分別插設於固定塊單 几12〇之兩彡，且由固定塊單元12〇上部穿孔凸出之 110係接觸S —為待測件之微晶片之—電極上 單元m下部穿孔凸出之信號針⑽係接缺—介= 5 10 150之電極片152上 換句話說’探針U0之接觸部分係接觸於待測件之電 15片虽^信號針140之接觸部分係接觸於介面板150之電極 然而，於習知之探針裝置1〇〇，由於探針ιι〇鮮號 = 140之探測尖端係藉由線圈彈簧m之彈性力而^: ^料及介面板15G電接觸，故信號傳輸路徑不長，因此， 白知k針裝置100僅能用以傳輸直流電（DC)或是數耻 之低頻信號，例如，無障礙地傳輸一具有經由一有限長产 ==控之錢長之低頻信號。然而，當傳輸一為數； 呈二GHZ之局頻信號時’由於探針裝置100必須傳輸 有經由有限長度之傳輸路徑之短波長之高頻信號，其於 。戒傳輸中將產生大量損失’且探針裝置剛於高頻信號 20 200409568 之傳輸上將不合標準。 μ 甚至，於習知之探針裝置，如鐵氟龍（Tefl〇n)之絕緣材 料被使用於電絕緣探針110與固定塊單元12〇以控制其彼 此間之特性阻抗’然而’此種絕緣材料由於具有脆弱之物 理強度因而具有-機械不穩定結構’將因為如鐵i龍絕緣 材之相對介電常數而導致傳遞延遲。 【發明内容】 10 本發明之主要目的係在提供一種用於高頻探針裝置 之空氣介面設備，具有傳輸介於一待測裝置與一用以測試 電子產品或印刷電路板之探針裝置間之高頻信號之介面功 能，其内部並填充有具有高相對介電常數之空氣以改善信 號傳輸效率。 15 "為達成上述目的，本發明提供一種空氣介面設備 當使用-捸針褒置測試一待測件時，用以成為一介於待剛 件與探針裝置之間之信號傳輸载體。上述之空氣介面 包括有一内導體機制、一外導體機制、_第_信號針:備 第二信號針、—彈性機制、以及一絕緣機制。 2〇 其中’内導體機制係呈長中空圓柱狀且其兩端 導體機制係呈長圓柱狀且其兩端皆呈開放狀，二 外導體機制係圍繞内導體機制並彼此間隔_ = 件接觸，且第-信號針係插設並‘ =體_之其中—端；第二信號針係與 且第二信號針#插执日几山从&、曾a ^ 係插5又且凸出於内導體機制之另一端；彈性 7 200409568 機制係用以支撐位於内導體機制内之第一及第二信號針 並使第-及第二信號針藉由彈性機制於受到外部麼力時所 產生之彈性力而於内導體機制之兩端移進及移出；絕緣機 制係絕緣外導體機制與内導體機制，且絕緣機制係組設於 5外導體機制之兩端並介於内導體機制與外導體機制之間， 促使内導體機制與外導體機制彼此支撐。 【實施方式】 以下將詳細說明本發明之一實施例及其搭配之圖式， 10凊注意於不同圖式中所顯示之相同編號係代表同一元件。 請參閱圖2係本發明之剖面圖，其顯示有一用於高頻 探針裝置之空氣介面設備2〇〇,其包括有一外導體22〇、一 内導體230、一絕緣環25〇、一第一信號針21〇、以及一第 二信號針240。其中，外導體22〇係呈長圓柱狀；内導體 15 230係呈長中空狀且插設於外導體22〇内部；絕緣環250 係組設於外導體220與内導體230之兩端，促使外導體22〇 與内導體230之間形成絕緣並彼此支撐；第一信號針21〇 係插設且凸出於内導體23〇之左端，並接觸於一待測件； 第二信號針240係插設且凸出於内導體23〇之右端，並接 20觸於一介面板15〇之電極片M2。 當使用探針裝置測試待測件時，例如一微晶片，空氣 介面设備200内之第一信號針21〇係接觸於微晶片之電 極’第二信號針240係接觸於介面板15〇之電極片152， 使得空氣介面設備200形成一介於待測件與探針裝置間之 ζυ_9568 信號傳輸載體。 1： 請參閱圖3係本發明插設有一第一信號針與一第二信 號針之内導體之剖面圖，其顯示内導體23〇係呈中空圓柱 狀且其兩ί而皆呈開放狀，而第一信號針2丨〇係插設於内導 體230之左&、弟一信號針24〇係插設於内導體“ο之右 端，且於第一及第二信號針21〇,24〇之間具有一連結其二 者之一彈簧320,其並維持分別形成於第一及第二信號針 21〇,240凸出端之探測尖端31〇,33〇。 當第一信號針210之探測尖端31〇接觸於微晶片、第 1〇二信號針240之探測尖端33〇接觸於介面板15〇之電極片 152日$上述之彈百320提供第一信號針與第二信號 針240回復之彈性力。 彈頁320係由導體材料所形成，以使電流可由介面板 150流通至待測件，且彈簧32〇具有一外徑係小於内導體 15 230之内徑俾以插設於内導體23〇、内，另外，為了支撐第 一及第二信號針210,240，彈簧32〇具有一内徑係等於或 小於第一及第二信號針21〇,24〇之直徑。 彈尹、32〇可^供第一及第二信號針21〇,240 —彈性 力，以使第一及第二信號針21〇,24〇分別結實地接觸於待 20測件與電極片152,同時，第一及第二信號針21〇,24〇藉 由彈簧320之彈性移動而可於内導體23〇之兩端彈性地移 進及移出。 藉由彈簧320之彈性力可讓第一及第二信號針 210,240即使於接觸面不平整之情況下，亦可正確地接觸 9 200409568 於待測件之所有接觸點以及電極片152，於此同時，内#: 體230之内壁可支撐第一及第二信號針210,240之移動。 於圖2及圖3中，當第一及第二信號針21〇,24〇插設 於内導體230内時，於一般情況下其並不容易脫出，但於 5外部施力拉拔即可輕易將其由内導體230内拔出，因此， 當第一及第二信號針210,240於某種原因下毀損時，即可 輕易更換成新的信號針。 内導體230係與外導體220配合成為阻抗，如同使用一 利用第一及第二信號針210,240之插座，也就是說，包含内 _ 10導體230與外導體220之導體單元之特性阻抗，可藉由内導 體230之外徑與外導體22〇之内徑而調整之。 外導體220配合内導體230調整特性阻抗如同由内導 體230外部形成之電磁遮罩。外導體22〇係一中空導體且 其内徑約為OJmm、外徑約為i.2mm。 15 為了減少由待測件經由第一信號針210至一測試儀器 之信號傳輸，必須匹配信號路徑與測試儀器之一信號輸入 端之阻抗，-般而言，於工業上需要信號路徑匹配阻抗於 φ 75^或50Ω之特性阻抗，因此，於本實施例中，藉由調整 内V體30之外從與外導體220之内徑而將特性阻抗控制 20為50Ω，前述特性阻抗z可藉由公式i計算： 〔公式1〕

Z 138 10 200409568 於公式1中，特性阻抗可根據填充於外導體22〇與汚. V體230間之空間内之介電材料而變化，一般而言，鐵氧 月I*用於探針裝置内匹配阻抗之介電材料，然而，當使用具 有相對介電常數約為2.1之鐵氟龍作為介電材料時，提供 一由於内導體230與外導體220之厚度變大而使探針裝置 合理地小於1.27mm之細螺距是不可能達成本發明之目的。 10 介 由 用 因此，依照本實施例，利用具有較鐵氟龍為低之相對 電常數之空氣260可得到適合於細螺距之特性阻抗，即 於空氣260之相對介電常數卜為卜故只有空氣26〇被 於填充於外導體220與内導體230間之空間内。 15 如上所述，依照本實施例，藉由利用空氣26〇為介電 材料以及調整内、外導體230,22〇之内徑與外徑，特性阻 抗可匹配於内、外導體23〇,22〇，故本發明之空氣介面設 備可無損失地傳輸由待測件至探針裝置之信號，^因此可 被用以測量PCB板之阻抗以及測試用於高頻之積體電路。 、 ……私一v叮、饭⑺Μ冤絕緣外導體22 與内導體230’且將内導體23G支撐於外導體22 絕緣環25G係組設於外導體⑽之兩端以支撐内導體二 緣们5G具有對於内、外導體23q，22g之㈣ ^之衫響’但此影響非常小而可忽、略，然而 讀緣環250之影響，可刪除為了插 = 二=:2。之内徑與内導體23。之外徑所造成之特性阻技 待測件之示意圖 請參閱圖4係本發明使用於測試一 20 200409568 其顯示有一位於用為測試及待測件之電路板410上之插產:： 420，例如一微晶片430位於插座420，此插座420利用一 多重之空氣介面設備，且此空氣介面設備200之上部係連 結於第一信號針210，因此，微晶片43〇可藉由形成一由 5微晶片430經過空氣介面設備2〇〇之一本體部分與第二信 號針240而流通至電路板41〇之電流而被測試，且前述之 第二信號針240係於空氣介面設備200之端點接觸於微晶 片430之數個點而位於空氣介面設備2〇〇之較低部分。 請參閱圖5係本發明 之一應用示意圖，其顯示有—呈 籲 ίο甜甜圈狀且具有1738個空氣介面設備之插座51〇，其可用 以測忒大畺之積體電路與微晶片，且由於空氣介面設備 2〇〇具有如圖2所示之形狀，因此即使待測件之數量龐大， 亦可以第一及第二信號針21 〇,240確實檢測。 如上所述，空氣介面設備2〇〇之第一及第二信號針 15 210,240可因為彈| 320之移動而移進與移出，因此，第 一及第二信號針21〇,24〇可正確地接觸於表面不平整或不 一致之板體，並可對其精確地檢測。 · 因此，藉由本發明，空氣介面設備藉由配合使用空氣 260作為介電材料並調整圓柱導體22〇,23〇之内徑與外徑 20以得到之導體220,230之特性阻抗而可無損失地傳^由: ，件至探針裝置之信號，藉此，空氣介面設備可用以測量 高頻印刷電路板之阻抗、測試高頻積體電路、及成為高頻 信號之介面，甚至，空氣介面設備可被應用於一測試印刷 電路板與電子元件之自動化設備上。 12 200409568 上 述實施例僅係為了方便說明而舉你丨 —· 平例而已，本發明所· 主張之權利範圍自應以申請專利範圍所 4苟準，而非僅限 於上述實施例 5【圖式簡單說明】 圖1A及圖1B係習知包含有一線圈彈菁及 裝置之示意圖。 圖2係本發明之剖面圖。 絕緣體之探針 % 10 圖3係本發明插設有一第一信號針與一 體之剖面圖。 第二信號針之内導

圖4係本發明使用於測試_待測件之示意圖 圖5係本發明之一應用示意圖。 【圖號說明】 1〇〇探針裝置 130線圈彈簧 152電極片 220外導體 250絕緣環 320彈簧 420插座 110探針 140信號針 200空氣介面設備 23〇内導體 260空氣 330探測尖端 120固定塊單元 150介面板 210第一信號針 240第二信號斜 31 〇探測尖端 410電路板 510插座

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Claims (1)

1. 拾、申請專利範園： 測件時，用種::介一面二備’係當使用-探針裝置測試一待 號傳輸載锻，該空::面=:與該探針裝置之間之信 狀；一内導體機制，係呈長中1柱狀且其兩端皆為開放 皆呈開放狀， 間隔一固定間

   :外V體機制，係呈長圓柱狀且其兩3 該外導體機制係圍繞㈣導體機制並彼退 隙； 10 一第一信號針，係與該待測件接觸， 插設並凸出於該内導體機制之其中一端,· 該第一信號針係 /一弟二信號針’係與該探針裝置接觸，該第 係插設且凸出於該内導體機制之另一端； °儿·’ 15 外-彈性機制’係用以支樓位於該内導體機制内之第一 及第二信號針’並使該第—及第二信號針藉由該彈性機制

   於受到外料力時所產生之彈性力而於該内導體機制之兩 端移進及移出；以及 一絕緣機制，係絕緣該外導體機制與該内導體機制， 該絕緣機制係組設於該外導體機制之兩端並介於該内導體 20機制與該外導體機制之間，促使該内導體機制與該外導體 機制彼此支撐。 2·如申請專利範圍第1項所述之空氣介面設備，其中 於該内導體機制與該外導體機制之間之空餘空間内填充有 空氣。 14 冬3·如申請專利範圍第1項所述之空氣介面設備，其g 用:亥;木針裝置測試該待測件時，該第一信號針係接觸 ^ “待’則件，且該第二信號針係接觸於該探針裝置，藉以 5 =成-介於該待測件與該探針裝置之間用以傳輸信號之 戰體。 哕如>申請專利範圍第1項所述之空氣介面設備，其中 °亥第一及第二信號針分別於其凸出端形成有-探測尖端。 5·如申請專利範圍第丨項所述之空氣介面設備，盆中 10 2性機制係由導體材料所形成，以使電流可由該_裝 辨她k至忒待測件，該彈性機制具有一外徑係小於該内導 且：制之内徑俾以插設於該内導體機制内，且該彈性機制 :,一内控係等於或小於該第一及第二信號針之直徑俾以 支撐該第一及第二信號針。 15 中者如申請專利範圍第1或4項所述之空氣介面設備，其 六田忒第一及第二信號針插設於該内導體機制内部時並不 ^易，出，當由外部拉拔時則可輕易將其拔出，俾當該第 及第二信號針毀損時可更換之。 20 7·、如申請專利範圍第丨或4項所述之空氣介面設備，其 该内導體機制係與該外導體機制配合成為阻抗，如_ 用一利用該第一及第二信號針之插座。 ^ 8·如申請專利範圍第1項所述之空氣介面設備，其 =内導體機制與該外導體機制之特性阻抗係藉由調整該内 V體桟制之外徑與該外導體機制之内徑而控制之。 15