TW201441628A - 用於探針模組之分流導板及使用該分流導板之探針模組 - Google Patents

Abstract

一種用於探針模組之分流導板，具有一板體、多數個導電層，以及一分流導線，板體具有一第一表面、一背對第一表面之第二表面，以及多數個貫穿第一、第二表面之貫孔，其中的貫孔用以供一探針可滑移地穿設，導電層設於板體之各貫孔的孔壁，用以跟穿設於貫孔內之探針形成電性接觸，分流導線佈設於板體之第一表面且電性連接各複合導電層，用以分散通過各探針之電流，以避免因瞬間電流過大而發生燒針的情況。

Description

用於探針模組之分流導板及使用該分流導板之探針模組

本發明有關於一種用於垂直式探針卡上之探針模組，特別是指一種用於探針模組中用以對位、導引並支撐探針且具有電流分散路徑之分流導板，以及使用該分流導板之探針模組。

請參閱第1圖所示係一種習知常用於垂直式探針卡上之探針模組10，其主要包含有一上導板11、一下導板12，以及多數根探針13，各探針13之針頭132及針尖134分別穿設於上導板11之上導孔112及下導板12之下導孔122內。藉此，當各探針13之針尖134接觸到待測物之測試點時，來自待測物之反作用力將使得各探針之針尖134往後退縮而相對該下導孔122滑移，進而使各探針13之針身136產生變形，藉此，各探針13之針尖134能夠提供穩定的接觸力量抵觸待測物的電性接點，以確實傳遞來自測試機台的測試訊號，並藉由該針身136之彈性變形提供探針13點觸待測物時之緩衝效果，以保護待測物或探針。

為了滿足電子產品的體積微型化及功能多元化的需求，待測物之相鄰兩個測試點之間的節距(Pitch)有朝向越變越小之趨勢，迫使探針13之針徑也就必須適當的縮小才能順利接觸到待測物之測試點。但是在針徑變細之後，探針13(特別是形成如挫曲或彎曲的針身136部位)很容易因為瞬間電流過大而發生燒針斷裂的情況，不但影響測試進度，亦造成必須維修或更換探針的問題。

必須加以說明的是，並非只有第1圖所示之習用探針模組10才可能發生燒針之狀況，實際上，只要是習用具有至少一片用來對位、導引及支撐探針之導板的探針模組，例如美國第4622514號及7417447號專利所揭露的探針模組，都有可能發生因通過探針之電流瞬間過大而燒針的問題。

本發明之主要目的在於提供一種用於探針模組之分流導板，其能有效分散通過各探針之電流。

為了達成上述目的，本發明之分流導板包含有一板體、多數個導電層，以及一分流導線。該板體具有一第一表面、一背對該第一表面之第二表面，以及多數個貫穿該第一、第二表面之貫孔，該貫孔用以供一探針可滑移地穿設；各該導電層設於該板體之各該貫孔的孔壁，用以與穿設於該貫孔內之該探針形成電性接觸；該分流導線佈設於該板體之第一表面且電性連接各該導電層，用以分散通過各該探針之電流。

在本發明之實施例中，該分流導線具有多數條主分流段，各該主分流段連接在相鄰二該導電層之間，用以作為分散通過各該探針之電流的主要路徑。

在本發明之實施例中，該分流導線更具有多數條副分流段，連接在相鄰二該導電層之間，用以作為分散通過各該探針之電流的次要路徑。

在本發明之實施例中，各該導電層係為一具有一金屬底層及一金屬表層之複合導電層，該金屬表層設於該金屬底層之表面且摻雜有多數個高分子粒子，用以降低該貫孔之孔壁與該探針之間的摩擦係數。然而前述導電層之結構並不以此為限。

藉此，本發明之分流導板能夠對通過各該探針之電流提供良好的分流效果，以避免瞬間電流過大而對各該探針造成損壞。

本發明之另一目的在於提供一種使用前述分流導板的探針模組，前述分流導板適用於任何具有至少一個用以導引、對位及支撐探針之導板的探針模組中，例如(但不限於)本案、美國第4622514號或7417447號專利所揭露所之各種探針模組。

10‧‧‧探針模阻

11‧‧‧上導板

12‧‧‧下導板

13‧‧‧探針

132‧‧‧針頭

134‧‧‧針尖

112‧‧‧上導引孔

122‧‧‧下導引孔

136‧‧‧針身

20‧‧‧分流導板

22‧‧‧探針

30‧‧‧板體

32‧‧‧第一表面

34‧‧‧第二表面

36‧‧‧貫孔

40‧‧‧複合導電層

42‧‧‧金屬底層

44‧‧‧金屬表層

46‧‧‧高分子粒子

50‧‧‧分流導線

52‧‧‧主分流段

P1‧‧‧主分流路徑

54‧‧‧副分流段

P2‧‧‧副分流路徑

60、70‧‧‧探針模組

80‧‧‧支撐導板

82‧‧‧導孔

第1圖為習用探針模組之結構示意圖。

第2圖為本發明一較佳實施例所提供之分流導板之結構示意圖。

第3圖為本發明之局部放大圖，主要顯示複合導電層之細部結構。

第4圖為本發明一較佳實施例所提供之分流導板之俯視示意圖。

第5圖為使用有本發明一較佳實施例所提供之分流導板之第一種探針模組的結構示意圖。

第6圖為使用有本發明一較佳實施例所提供之分流導板之第二種探針模組的結構示意圖。

請參閱第2及4圖，為本發明所提供之分流導板20，包含有一板體30、多數個複合導電層40，以及一分流導線50。以下將對前述各個構件之結構特徵以及各構件間之相互關係詳加說明。

板體30具有一第一表面32、一背對第一表面32之第二表面34，以及多數個貫穿第一、第二表面32、34之貫孔36，貫孔36的斷面形狀可以是圓形或方形，在此以圓形為例。另外需要補充說明的是，板體30可以由非導體材質(例如陶瓷)、半導體材質或導體材質(例如矽)所製成，若採用半導體材質或導體材質的情況下，板體30之表面需要經過絕緣處理。

請配合參閱第3圖，各複合導電層40係佈設於該板體30之貫孔36之孔壁，並定義出一可供探針穿過的孔洞。各該複合導電層40具有一金屬底層42及一金屬表層44，金屬底層42的材質及金屬表層44的材質均可以選自金、鈷、鎳、鎳合金或前述各金屬的合金，金屬表層44設於金屬底層42之表面，而且，金屬表層44的內部摻雜有多數個高分子粒子 46(例如聚四氟乙烯)，用以提供潤滑效果而降低摩擦係數。

請配合參閱第2及4圖，分流導線50佈設於板體30之第一表面32，並且具有多數條呈直線形之主分流段52及多數條概呈U形之副分流段54。前述分流導線50可利用一般印刷電路板佈設線路之方法或其他合適的方法來達成。其中，各主分流段52連接在相鄰兩個複合導電層40之間，用以將該多數個複合導電層40串接在一起，使得該些主分流段52共同構成一主分流路徑P1；相鄰兩條副分流段54之間相互並排地連接在一起並且分別連接兩個相鄰的複合導電層40，使得該些副分流段54共同構成一副分流路徑P2。

請再配合參閱第2及5圖，第5圖顯示有使用本發明之分流導板20的第一種探針模組60，圖中所示之探針模組60係將兩個分流導板20以上下相對的方式設置，使兩個分流導板20之板體30的第二表面34彼此相對而朝向內側，此時兩個分流導板20之板體30的第一表面32則是朝向外側，如此便能讓佈設於第一表面32之分流導線50顯露於外，以方便後續檢查線路是否有問題。

在與多數根探針22進行組裝時，各探針22之頂、底兩端分別穿設於兩個分流導板20之板體30的貫孔36內(導電層40所形成的孔洞內)，且分別電性接觸兩個分流導板20之複合導電層40，藉此，當各探針22接觸到待測物之測試點時，各探針22能藉由複合導電層40之低摩擦係數的設計而順暢地於各貫孔36內上下滑移，且縱使該探針22滑移時，仍能確保探針22與複合導電層40處於相互電性接觸之狀態。此外，再如第4及5圖所示，當各探針22接觸到待測物之測試點時，通過各探針22之電流會先經由各複合導電層40流至各分流導線50，接著再分別從各分流導線50之主分流段52所構成之主分流路徑P1及各分流導線50之副分流段54所構成之副分流路徑P2分散出去，如此一來，即使通過各探針22的是高強度電流也不容易造成燒針現象，所以 探針22就可以配合實際需要而適當的縮小針徑，以達到最佳的測試效果。

然而，分流導板20並不一定要同時設置兩個，如第6圖所示，本發明之第二種探針模組70係將一個支撐導板80與一個分流導板20以上下相對的方式設置，其中的支撐導板80在此單純提供對位、導引及支撐的功能，並未佈設有複合導電層40及分流導線50。

支撐導板80可以依據實際需要設置在分流導板20的上方或下方(在此以設置在分流導板20的上方為例)，實際上只要支撐導板80能夠正對於分流導板20之板體30的第二表面34，使分流導板20之板體30的第一表面32朝向外側，以達到方便檢查分流導線50的目的。

在與各探針22進行組裝時，各探針22之頂端穿設於支撐導板80之一導孔82內，各探針22之底端穿設於分流導板20之板體30的貫孔36內且電性接觸複合導電層40，藉此，當各探針22接觸到待測物之測試點時，通過各探針22之電流能經由分流導板20之分流導線50分散出去，如此同樣可以達到分流效果。

必須加以說明的是，在上述揭露的實施例中，佈設在貫孔36孔壁上的導電層40，係為包含有高分子粒子46的複合導電材料層，然而，前述貫孔36加上導電層40之結構，亦可為一般印刷電路板中常見的、僅具有單一層導電金屬層的鍍通孔(plated through hole)結構，亦即，該導電層40不限於上述實施所揭露的、具有一金屬底層42及一金屬表層44且該金屬表層44的內部摻雜高分子粒子46之複合導電層，其可為僅具有單一層導電金屬或導電材料、且其中摻雜有或未摻雜任何高分子粒子之導電層，只要該層係佈設於板體30之貫孔36孔壁、具導電性並與該分流導線50電性連接，且形成有一可供探針滑移地穿過並與探針接觸而電性連接之孔洞，皆符合本發明此處所定義之導電層。然而，上述摻雜有高分子粒子46之複合材料層，因可提供較低的摩 擦係數，係為較佳的選擇。

其次，上揭實施例中，該分流導線50具有副分流段54，該副分流段54之主要功能係在輔助主分流段52分攤電流，其次在於提供備援功能，亦即，一旦主分流段52若因製造缺陷或長期使用而發生斷線時，該副分流段54仍可確保探針彼此之間電性連通。實際上，該分流導線50亦可以不設置該副分流段54，然而，具有副分流段54之設計可以分攤電流(探針可以承受相對較大的電流)，係為較佳的設計選擇。

本案的實施例主要是用於電源(Power)針的傳輸路徑，電源針主要是在探針卡點觸待測物時，提供給待測物的電源路徑。根據上述說明，目前待測物所需的電源有愈來愈高的趨勢，但電源針的針徑卻必須變細才能符合目前的測試現況，因此，本案的實施例藉由分流導板20配合各探針22(電源針)形成分流路徑，可以將測試機台傳送到待測物的電源進行分流，以改善電源針的燒針問題。

最後，需說明的是，該探針模組係使用在垂直式探針卡(vertical probe card,VPC)上之探針模組，以及該些探針係為垂直挫屈針(vertical buckling probe)或彈簧針(pogo pin)，其中由於垂直挫屈針具有形成如挫曲或彎曲的針身段，故本發明使用在垂直挫屈針上可以得到更佳之功效，因為在其挫曲或彎曲的針身段，不容易因為瞬間電流過大，造成燒針。

綜上所陳，本發明之分流導板20利用複合導電層40降低與各探針22之間的摩擦力，用以提供良好的對位、導引及支撐功能，同時也提供給電流兩條不同的分流路徑P1、P2，以有效達到分散電流的目的，避免先前技術中探針容易因瞬間過電流而發生燒針斷裂的現象。

20‧‧‧分流導板

30‧‧‧板體

32‧‧‧第一表面

34‧‧‧第二表面

36‧‧‧貫孔

40‧‧‧複合導電層

52‧‧‧主分流段

Claims (17)

1. 一種用於探針模組之分流導板，包含有：一板體，具有一第一表面、一背對該第一表面之第二表面，以及多數個貫穿該第一、第二表面之貫孔；多數個導電層，分別設於該板體之各個貫孔的孔壁；以及一分流導線，佈設於該板體之第一表面且電性連接該多數個導電層。
2. 如請求項1所述之用於探針模組之分流導板，其中該分流導線具有至少一主分流段，連接在相鄰二該導電層之間。
3. 如請求項2所述之用於探針模組之分流導板，其中該分流導線更具有至少一副分流段，連接在相鄰二該導電層之間。
4. 如請求項1所述之用於探針模組之分流導板，其中各該導電層係為一具有一金屬底層及一設於該金屬底層之表面之金屬表層的複合導電層。
5. 如請求項4所述之用於探針模組之分流導板，其中該金屬表層摻雜有高分子粒子。
6. 如請求項1所述之用於探針模組之分流導板，其中各該貫孔的斷面形狀為圓形或方形。
7. 一種探針模組，包含有：至少一如請求項1所述之分流導板；以及多數根探針，分別可上下滑移地穿設於該分流導板之板體的貫孔內且電性接觸該分流導板之導電層。
8. 如請求項7所述之探針模組，包含有二該分流導板，該二分流導板呈上下相對稱設置而使該二分流導板之第二表 面彼此相對，各該探針之兩端分別可上下滑移地穿設於一該分流導板之板體的貫孔內且電性接觸一該分流導板之複合導電層。
9. 如請求項7所述之探針模組，更包含有一支撐導板，該支撐導板正對於該分流導板之板體的第二表面且具有多數個導孔，各該探針之一端可上下滑移地穿設於該支撐導板之導孔內。
10. 如請求項9所述之探針模組，其中該分流導板位於該支撐導板的上方。
11. 如請求項9所述之探針模組，其中該分流導板位於該支撐導板的下方。
12. 如請求項7所述之探針模組，其中該分流導線具有至少一主分流段，連接在相鄰二該導電層之間。
13. 如請求項12所述之探針模組，其中該分流導線更具有至少一副分流段，連接在相鄰二該導電層之間。
14. 如請求項7所述之探針模組，其中各該導電層係為一具有一金屬底層及一設於該金屬底層之表面之金屬表層的複合導電層。
15. 如請求項14所述之探針模組，其中該金屬表層摻雜有高分子粒子。
16. 如請求項7所述之探針模組，其中各該貫孔的斷面形狀為圓形或方形。
17. 如請求項7所述之探針模組，其中各該探針為垂直挫屈針或彈簧針。