TW201441627A - 探針裝置 - Google Patents

Abstract

一種探針裝置可模組式地組裝在載板上或從載板上拆卸之。探針裝置包含：空間轉換器、固持件以及探針頭部。空間轉換器具有相對應的第一及第二表面，其中空間轉換器的第一表面與載板電性連接。固持件具有複數個XY軸定位件及容置空間，容置空間係收容空間轉換器，並可固定於載板上或從載板上拆卸之。探針頭部包含有複數個探針，探針頭部固定於固持件上，上述之複數個探針係與空間轉換器的第二表面互相電性連接。

Description

探針裝置

本發明係關於一種探針裝置，特別是有關於一種可模組式的探針裝置。

圖1顯示習知的垂直式探針卡1。垂直式探針卡1包含印刷電路板10、導電膠片11、下框板12、電連接板13、上框板14，以及探頭15等組件。導電膠片11電性連接印刷電路板10，下框板12經對位後鎖固在印刷電路板10，電連接板13電性連接導電膠片11，上框板14亦是經對位後鎖固在印刷電路板10，探頭15具有複數個直立式的探針，各探針規則地排列成可定址的陣列，以電性連接電連接板13。探針卡1之組裝是依序地將導電膠片11、下框板12、電連接板13、上框板14及探頭15經對位後組裝在印刷電路板10上，此種組件需依序一件件對位，且組裝之設計會讓垂直式探針卡1需較長之組立時間，因此組裝時間長容易造成垂直式探針卡1出貨延宕。

此外，由於上述垂直式探針卡1是依序一件件組裝在印刷電路板10上，故組件之間僅有對位關係並無固定關係，因此當垂直式探針卡1要拆解時，上述之組件也必須是一件件拆解下來，故會花費較長時間拆解。再者，測試廠無法自行維修垂直式探針卡1，必須要將垂直式探針卡1送回探針卡供應商進行維修，這樣亦會浪費許多維修的時間。最後垂直式探針卡1因測試廠無法自行拆裝，因此無法容易地共用相同的印刷電路板10。是故，習知的垂直式探針卡1會造成組裝、拆卸時間長、拆解不便、更換組件不易及維修困難等問題。

為解決先前技術之難題，本發明提供一種探針裝置，係可模組式地組裝在一載板上或從載板上拆卸之，探針裝置包含空間轉換器、固持件以及探針頭部。空間轉換器具有相對應的第一表面及第二表面，而空間轉換器的第一表面與載板電性連接。固持件具有複數個XY軸定位件及一容置空間，XY軸定位件設置在固持件上，且XY軸定位件從固持件延伸出，XY軸定位件之延伸長度可調整，進而可抵靠空間轉換器的側邊，藉以調整空間轉換器在固持件中的XY軸之相對位置，調整完後，XY軸定位件可進一步使空間轉換器固定在固持件中；固持件可固定於載板上或從載板上拆卸之。探針頭部包含有複數個探針，且探針頭部固定於固持件上，上述之複數個探針係與空間轉換器的第二表面互相電性連接。

緣此，本發明的主要目的在於提供一種探針裝置，探針裝置包含空間轉換器、固持件以及探針頭部等組件，由於無需組件依序一件件在載板上進行對位組裝或拆卸，因此可達到減少組裝或拆卸時間及容易拆解之功效。

本發明的另一目的在於提供一種探針裝置，探針裝置包含空間轉換器、固持件以及探針頭部等組件，由於無需組件依序一件件對位組裝或拆卸，因此可達到容易更換組件、節省成本及維修方便之功效。

1‧‧‧垂直式探針卡

10‧‧‧印刷電路板

11‧‧‧導電膠片

12‧‧‧下框板

13‧‧‧電連接板

14‧‧‧上框板

15‧‧‧探頭

100‧‧‧探針裝置

21‧‧‧載板

22‧‧‧單向性導電層

221‧‧‧通孔

23‧‧‧固持件

231‧‧‧第一固持件

2311‧‧‧通孔

232‧‧‧第二固持件

2321‧‧‧通孔

233‧‧‧腳座

24‧‧‧探針頭部

25‧‧‧空間轉換器

251‧‧‧第一表面

252‧‧‧第二表面

253‧‧‧多層陶瓷結構

254‧‧‧多層有機結構

2、3、4‧‧‧固定件

5‧‧‧XY軸定位件

6、7、8‧‧‧墊片

S‧‧‧容置空間

S1‧‧‧第一容置空間

S2‧‧‧第二容置空間

圖1顯示一習知探針卡。

圖2為本發明一實施例之探針裝置之部分分解示意圖。

圖3為本發明一實施例之探針裝置之分解示意圖。

圖4為本發明一實施例之第一固持部件之示意圖。

圖5為本發明一實施例之包含有固持部件、空間轉換器與單向性導電層組合之示意圖。

圖6A~圖6C為本發明實施例之具有XY軸固定件之固持件中容置空間 轉換器之剖視圖。

由於本發明係揭露一種探針裝置，用於半導體或光電之測試，其中探針卡及其所使用之探針的相關製造、使用原理與基本功能，已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭，故以下文中之說明，不再作完整描述。同時，以下文中所對照之圖式，係表達與本發明特徵有關之結構示意，並未亦不需要依據實際尺寸完整繪製，合先述明。

首先請參閱圖2與圖3，探針裝置100包含固持件23、探針頭部24以及空間轉換器25，其中探針裝置100係可模組式地組裝在一載板21上或從載板21上拆卸之，其中載板21可包含電路板(printed circuit board)或針測介面板(prober interface board)。請繼續參考圖3，空間轉換器25具有第一表面251及其相對應的第二表面252，第一表面251及第二表面252上具有複數個接點(Pads)(未圖示)，且空間轉換器25的第一表面251上的接點是與載板21上的接點(未圖示)電性連接，而空間轉換器25的第二表面252上的接點則是與探針頭部24的複數個探針(未圖示)電性連接。探針頭部24包含有複數個探針，且探針頭部24固定於固持件23上。

請繼續參閱圖3，固持件23包含第一固持部件231及第二固持部件232。請參閱圖4和圖6A，固持件23具有複數個XY軸定位件5及一容置空間S(圖6A)，上述之複數個XY軸定位件5設置在固持件23上，且當空間轉換器25容置在容置空間S中時，上述之複數個XY軸定位件5可從固持件23延伸出，進而可抵靠在空間轉換器25的側邊，可用以調整空間轉換器25在固持件23中的XY軸的相對位置，待調整好後，上述之複數個XY軸定位件5可進一步使空間轉換器25固定在固持件23中。請參閱圖2，固持件23具有複數通孔2321，複數個固定件2可透過上述通孔2321將固持件23固定在載板21上。在一實施例中，固定件2包含螺釘或螺絲，但本發明不以此為限，其他適合用於固定方式亦可運用在本發明。故，容置有空間轉換器25的固持件23(包含第一固持部件231和第二固持 部件232)可以固定在載板21上，或自載板21上拆卸之。

實際操作時，待載板21供應商送達與上述之空間轉換器25相符合之載板21之前，組裝廠即可事先完成上述之容置有空間轉換器25的固持件23的組裝，故待符合之載板21送達後，即可完成組裝。因此，與習知技術不同，不需依序一一組裝或拆卸，故可達到減少組裝時間、拆卸時間、易拆解之功效。

在此要特別說明的是，上述之複數個XY軸定位件5，係為複數個調整固定螺絲，且固持件23的每一側係設置至少二個固定調整螺絲，才可以方便調整空間轉換器25在固持件23中XY軸的相對位置，進而也可以使空間轉換器25牢固地固定在固持件23上。本發明不限於上述例示之調整固定螺絲，其他可用於調整、定位或固持者亦適用本發明。

請參閱圖4，進一步第一固持部件231可包含第一容置空間S1，第二固持部件232可包含第二容置空間S2(未圖式)。在此要特別說明的是，上述之容置空間S，在第一固持部件231及第二固持部件232結合後，可單獨為第一固持部件231的第一容置空間S1形成之，而第二固持部件232未有任何容置空間，即是S=S1；或者是單獨為第二固持部件232的第二容置空間S2形成之，而第一固持部件231未有任何容置空間，即是S=S2；當然亦可以是，由第一固持部件231的第一容置空間S1及第二固持部件232的第二容置空間S2共同形成之，即是S=S1+S2，實際操作時以S=S1+S2為較佳，當然地，上述之選擇可視實際需求而定。

請繼續參閱圖4，在本實施例中，第一固持部件231具有第一容置空間S1，可將空間轉換器25之部分收容於此第一容置空間S1內。請參閱圖5，為內已容置一空間轉換器25的固持件23，且其中之空間轉換器25已與單向性導電層22電性連接。請參閱圖6A至圖6C，係為圖5中A-A方向之剖視圖。請參閱圖6A與圖6C，上述之複數個XY軸定位件5可從第一固持部件231中延伸出，XY軸定位件5之延伸長度可調整，係相對於第一固持部件231，藉以將空間轉換器25進行調整位移及固定在第一固持部件231上；同樣地，請參閱圖6B，或者是，上述之複數個XY軸定位件5可自第二固持部件232中延伸出，XY軸定位件5之延伸長度可調整， 係相對於第二固持部件232，藉以將空間轉換器25進行調整位移及固定在第二固持部件232上。當然地，上述之複數個XY軸定位件5係自第一固持部件231中延伸出、或是自第二固持部件232中延伸出，可視實際需求而定。

請再參閱圖3，第一固持部件231具有複數通孔2311，複數個固定件3可透過上述通孔2311將第一固持部件231固定在第二固持部件232上。在一實施例中，固定件3包含螺釘或螺絲，但本發明不以此為限，其他適合用於固定方式亦可運用在本發明。

請繼續參閱圖2與圖3，本發明之探針裝置100更可包含一單向性導電層22，此單向性導電層22設置在載板21與空間轉換器25之間，以使空間轉換器25與載板21之間在單向性導電層22之厚度方向上電性相連，其中單向性導電層22之厚度方向為從空間轉換器25至載板21之方向。即是單向性導電層22可設置於固持件23上，且與空間轉換器的第一表面251電性連接。故當探針裝置100(包含空間轉換器25、固持件23、單向性導電層22)欲組裝於載板21上時，其中之單向性導電層22將分別與載板21及空間轉換器25的第一表面251互相電性連接。在此要特別說明的是，單向性導電層22具有複數個通孔221，複數個固定件4可透過上述通孔221將單向性導電層22朝載板21之方向與載板21一起鎖固；或是複數個固定件4可透過上述通孔221將單向性導電層22朝空間轉換器25之方向與第一固持件231一起鎖固，可視實際需求而定。在一實施例中，固定件4包含螺釘或螺絲，但本發明不以此為限，其他適合用於固定方式亦可運用在本發明。

承上所述，此單向性導電層22可為異方性導電膠膜(Anisotropic Conductive Film；ACF)、或如同中華民國專利號293938中所揭露的中間插入物504、或如同中華民國專利號I266057中所揭露的彈性件32、或如同美國專利號US20120169367中所揭露的彈簧連接器214(Spring Connectors)。

必須說明的是，晶圓的測試是屬於精密測試，尺寸的一點誤差會影響空間轉換器25的第一表面251上的接點與載板21上的接點無法 準確對位接觸。再者，請再參閱圖3，空間轉換器25的第一表面251的接點與載板21上的接點可藉由單向性導電層22電性連接，因此需要使用XY軸定位件5，來調整空間轉換器25在固持件23中XY軸的相對位置。

承上所述，實際操作時，CP測試可以使用本發明之探針裝置100，FT測試可以使用傳統FT測試的探針頭部，在CP測試時，使用本發明之探針裝置100，而在FT測試時，可先將本發明之探針裝置100與載板21分離，之後再將FT測試的探針頭部組裝到載板21上，即可進行FT測試。上述方式可讓測試廠在CP測試及FT測試時，可同時共用載板21，僅需更換本發明之探針裝置100及FT測試的探針頭部即可，故可以達到簡易拆裝、節省成本之功效。亦或是，日後若需要維修或是更換組件，組件可以是空間轉換器25、固持件23、探針頭部24或單向性導電層22等。使用本發明無需一一依序自載板21上拆卸之，例如：可拆卸探針裝置100自載板21上拆卸之；或者是僅拆卸探針頭部24自固持件23上拆之...等，不應以本發明中介紹為限。藉以進行更換或維修，故使用本發明可以達到容易更換組件及維修方便之功效。

在一實施例中，進一步空間轉換器25可同時包含多層陶瓷結構253(Multi-Layered Ceramic；MLC)及多層有機結構254(Multi-Layered Organic；MLO)。請參閱圖6C，其中多層陶瓷結構253及多層有機結構254相接的表面會先進行預迴焊電性連接，而此多層陶瓷結構253係容置在空間容置S中，且XY軸定位件5可自第一固持件231延伸出抵靠多層陶瓷結構253的側邊，可用以調整多層陶瓷結構253在第一固持件231中XY軸的相對位置，待調整好後，上述之複數個XY軸定位件5可進一步使空間轉換器25固定在第一固持件231中，在此實施例中多層有機結構254的第二表面252係與探針頭部24電性連接。當然地，在一實施例中，XY軸定位件5可自第二固持件232延伸出抵靠多層陶瓷結構253的側邊，待調整好後，上述之複數個XY軸定位件5可進一步使空間轉換器25固定在第二固持件232中，可視實際需求而定。

請再參閱圖3與圖5，固持件23和探針頭部24之間可設置有至少一墊片6，墊片6為用以調整探針頭部24相對於固持件23之水平或 高度；此外，固持件23和載板21之間亦可設置有至少一墊片7，墊片7為用以調整固持件23相對於載板21之水平或高度，請繼續參閱圖5，固持件23上可包含至少一腳座233，腳座233下方可放置墊片7，使其可頂抵在載板21，藉以調整固持件230相對於載板21之水平或高度；或者，第一固持件231和第二固持件232之間亦可設置有至少一墊片8，墊片8為用以調整第一固持件231和第二固持件232之間水平或高度。上述墊片6、7、8皆可視實際需求設置。在一實施例中，上述墊片6、7、8，可利用螺絲或其他類似之固定件固定之，但本發明不以此為限，其他適合用於固定方式亦可運用在本發明。

本發明揭露一種探針卡之組裝方法，此組裝方法之流程為，首先將空間轉換器25放置在第一固持部件231或第二固持部件232上。接著，使複數個XY軸定位件5抵靠空間轉換器25的側邊，調整在第一固持部件231或第二固持部件232上之至少一XY軸定位件5，以在XY軸向上定位空間轉換器25。之後，將第一固持部件231與第二固持部件232互相鎖固以組合出固持件23，使固持件23形成一容置空間S容置空間轉換器25。然後，將載板21、探針頭部24、及固持件23組裝形成一探針卡。在此要特別說明的是，此探針卡在組裝過程中，可視實際情況需求，使用墊片以調整固持件23相對於載板21之水平或高度、或使用墊片調整探針頭部24相對於固持件23之水平或高度、或使用墊片調整第一固持部件231與第二固持部件232之間之水平或高度。

此外，要留意的是，上述之空間轉換器25亦可同時包含多層陶瓷結構253及多層有機結構254，其中多層陶瓷結構253及多層有機結構254相接的表面將先進行預回焊電性連接，且多層有機結構254係與探針頭部24互相電性連接。其餘關於可同時包含多層陶瓷結構253及多層有機結構254之空間轉換器25的發明特徵描述，已在上述一實施例中所揭露，在此容不贅述。

本揭露之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本揭露之教示及揭示而作種種不背離本揭露精神之替換及修飾。因此，本揭露之保護範圍應不限於實施範例所揭示者，而應包 括各種不背離本揭露之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

2‧‧‧固定件

4‧‧‧固定件

21‧‧‧載板

22‧‧‧單向性導電層

23‧‧‧固持件

24‧‧‧探針頭部

100‧‧‧探針裝置

221‧‧‧通孔

2321‧‧‧通孔

Claims (10)

1. 一種探針裝置，係可模組式地組裝在一載板上或從該載板拆卸，該探針裝置包含：一空間轉換器，具有相對應的第一及第二表面，該空間轉換器的第一表面與該載板電性連接；一固持件，該固持件具有複數個XY軸定位件及一容置空間，該等XY軸定位件設置在該固持件上，該等XY軸定位件可抵靠該空間轉換器的側邊，以調整該空間轉換器在該固持件中的XY軸相對位置；該容置空間容置該空間轉換器，該固持件可固定於該載板或從該載板拆卸；以及一探針頭部，包含有複數個探針，該探針頭部固定於該固持件上，該些探針分別電性連接該空間轉換器的第二表面。
2. 根據請求項1所述之探針裝置，其中該等XY軸定位件係為複數個調整固定螺絲，其中該固持件的每一側係設置該至少二個調整固定螺絲。
3. 根據請求項1所述之探針裝置，其中該固持件包含一第一固持部件及一第二固持部件，其中該容置空間係由該第一固持部件與該第二固持部件形成之，該等XY軸定位件從該第一固持部件或該第二固持部件延伸。
4. 根據請求項1所述之探針裝置，更包含一單向性導電層，該單向性導電層設置於該載板與該空間轉換器之間。
5. 根據請求項4所述之探針裝置，其中該單向性導電層設置於該固持件上，該單向性導電層電性連接該空間轉換器的 第一表面，當該探針裝置組裝於該載板時，該單向性導電層分別電性連接該空間轉換器的第一表面及該載板。
6. 根據請求項1所述之探針裝置，進一步該空間轉換器係為同時包含一多層陶瓷結構及一多層有機結構，該多層陶瓷結構及該多層有機結構相接的表面預迴焊電性連接，該等XY軸定位件可抵靠該多層陶瓷結構的側邊，該容置空間容置該多層陶瓷結構，該多層有機結構的一第二表面係電性連接該探針頭部。
7. 根據請求項1所述之探針裝置，其中該固持件與該探針頭部、該固持件與該載板或該第一固持部件與該第二固持部件之間設有至少一墊片。
8. 一種探針卡之組裝方法，包含下列步驟：將一空間轉換器放置在一第一固持部件或一第二固持部件上；使複數個XY軸定位件抵靠該空間轉換器的側邊，調整在該第一固持部件或該第二固持部件上之至少一XY軸定位件，以在XY軸向上定位該空間轉換器；使該第一固持部件與該第二固持部件互相鎖固以組合出一固持件，使該固持件形成一容置空間容置該空間轉換器；以及將一載板、一探針頭部及該固持件組裝形成該探針卡。
9. 根據請求項8所述之組裝方法，其中該空間轉換器同時包含一多層陶瓷結構及一多層有機結構，該複數個XY軸定位件可抵靠該多層陶瓷結構的側邊，該容置空間容置該多 層陶瓷結構，該多層有機結構的一第二表面係電性連接該探針頭部。
10. 根據請求項9所述之組裝方法，其中該多層陶瓷結構及該多層有機結構相接的表面採用預迴焊電性連接。