TWI390211B - Vertical probe card - Google Patents

Description

垂直式探針卡

本發明係有關探針卡之技術領域，特別是指一種採用針狀探針的垂直式探針卡結構。

一般測試半導體晶片之探針卡，主要是利用各式各樣的探針與半導體晶片相接觸。每一組探針卡的所有構件之中，探針的數量最多，並所佔具了探針卡大部份的成本。目前所使用的探針種類包括有懸臂式探針(cantilever probe)、彈簧式探針(spring probe)以及垂直式可撓曲探針(Vertical Bending Probe)等。

由於目前半導體晶片愈做愈小，相對地探針的尺寸也需同步縮小。縮小的探針仍必須備有適當的彈性，使探針在與晶片接觸時，不會造成晶片的損傷。另外該探針本身也必須能使電性訊號作良好的傳輸。因此愈細小的探針成本也愈來愈高。有鑑於此，本發明人即思考如何設計一組垂直式探針卡，有效地降低探針的成本，但仍不會降低探針卡所需的測試及接觸效能。

本發明之主要目的是提供一種垂直式探針卡，是利用晶片測試用導電膠與針狀探針作為測試作業中的晶片接觸與電性傳輸的媒介。該探針為細針狀，負責與待測晶片相接觸，該晶片測試用導電膠則負責探針接觸時的彈性緩衝，利用此方式所採用的探針成本較低，連帶著整體探針卡的製造成本也降低，讓產品更具市場競爭力。

本發明之次要目的提供一種垂直式探針卡，主要是免除傳統部份探針(例如懸臂式探針)須焊接導線的缺點，本發明利用各構件的鎖固及依序組裝方式即可確保各構件的電性接觸，讓生產組裝上更為方便性，產品良率也會提升。

為達成上述目的，本發明包括有電路板、晶片測試用導電膠、固定模組、以及複數根探針。該晶片測試用導電膠的縱向分佈著複數個鄰近但相互不接觸的導電體，該導電體線徑很小並具有能被壓縮的彈性。該固定模組是結合於該電路板下面，該複數探針則設置於固定模組處。該晶片測試用導電膠位置是被限制於該電路板下面與該固定模組固定該探針的所在區域上面之間，該探針頂面是與該晶片測試用導電膠相接觸，該探針是經該晶片測試用導電膠之導電體與該電路板相電性連接，如此形成本發明之垂直式探針卡。

茲配合下列之圖示說明本發明之詳細結構及其連結關係，俾使熟習該項技術領域者在研讀本說明書後能據以實施。

請參閱第一、二圖所示，係為本發明垂直式探針卡之局部區域的仰視圖及局部區域的剖面示意圖。本發明探針測試卡100主要是由電路板1、晶片測試用導電膠2、固定模組3、以及複數根探針4所構成。

以下就各構件之結構作一詳細的描述。如第三圖所示。該探針4為似細針狀，圖中是放大示意圖，實際上該探針4尺寸僅介於0.14~0.32mm。該探針4是由一接觸針41及一卡掣件42兩部份所構成，該卡掣件42的外徑較該接觸針41大，該卡掣件42是位於該接觸針41之上。此探針4並不具有類似彈簧的彈性。

如第二圖所示，該固定模組3是結合於該電路板1的下面，兩者是採螺絲鎖固(圖中未將螺絲畫出)，使固定模組3不會任意移動。該固定模組3是負責固定及限制該晶片測試用導電膠2與複數探針4於電路板1下面的位置。如第四圖所示，該固定模組3處具有複數貫穿個探針孔31，該探針孔31是由孔徑不同的卡掣孔312及針孔311所構成。該卡掣孔312的孔徑大於針孔311，位置並位於該針孔311之上。該針孔311及卡掣孔312的孔徑分別對應該探針4的接觸針41及卡掣件42。在組裝時該探針4雖被安置於相對應的探針31內，但位置並非完全固定，該探針4仍能作向上輕微距離的移動。該探針孔31的縱向尺寸是小於探針4的長度，使該探針4組裝於固定模組3時，該探針4的接觸針41底端及卡掣件42頂端皆伸出固定模組3的探針孔31外。

該固定模組3固定著複數個探針4的位置區域頂面形成有一凹陷的容置空間32，第二圖中僅畫出容置空間32的部份區域而已。該容置容間32主要作為該晶片測試用導電膠2的設置之處，第一圖所示，虛線所表示該晶片測試用導電膠2的範圍，相對地也是該容置空間32的範圍。該晶片測試用導電膠2是被限制於該電路板1的下面與該固定模組3固定複數探針4的所在區域上面之間。在組裝時，該晶片測試用導電膠2是緊貼於該電路板1的下面，該複數探針4的卡掣件42頂面是緊貼於該晶片測試用導電膠2的下表面，使該晶片測試用導電膠2的位置被固定。

該晶片測試用導電膠2為目前已存在的商品，英文名稱為IC Testing Inter-Connector。如第五A及五B圖所示，該晶片測試用導電膠2主要是在本身材料的縱向分佈著複數個鄰近但相互不接觸的導電體21，導電體21周圍並形成有絕緣物22。圖中是以放大數拾倍的方式呈現，實際上該導電體21的直徑小於0.025mm，相鄰的兩導電體21之間的間距也僅0.1~0.05mm。由於複數導電體21極細，垂直方向施壓於導電體21時，該導電體21具有輕微彎曲的彈性。本發明即利用該晶片測試用導電膠2之導電體21所具有的彈性，使探針4在與待測晶片相接觸時也具有彈性。

該電路板1位於整體結構的最上層位置。該電路板1上、下表面皆具有相關線路，該電路板1下表面的線路必須與該複數探針4的位置相配合。而電路板1的上表面線路與測試裝置相連接，以便進行相關的測試。在本發明中是利用該晶片測試用導電膠2作為電路板1與探針4相接觸的介質，由於晶片測試用導電膠2的導電體21極為細小且密集，每一支探針4具有4~8根導電體21與之接觸，該導電體21並會與電路板1下表面相對的金屬墊相接觸並作電性訊號傳輸，故能確保該垂直式探針卡運作正常。

如第二圖所示，當組裝時，複數個探針4是先安裝於該固定模組3之相對位置的探針孔31內，再將該晶片測試用導電膠2置於固定模組3之容置空間32處，此時該晶片測試用導電膠2是位於複數根探針4的頂掣件42的頂面。之後再將該固定模組3以螺絲鎖固定電路板1的下面位置，使兩者的無法移動。如此一來，該晶片測試用導電膠2的位置就限制於電路板1與固定模組3之間，並且該晶片測試用導電膠2的頂面是緊貼著該電路板1的下表面，該晶片測試用導電膠2的下表面則與複數探針4緊密接觸。由於晶片測試用導電膠2上分佈著密集細微的導電體21，因此每個探針4都會有至少數個導電體21與之接觸，該導電體21另一端則與電路板1相對的線路接觸，確保電路板1至探針4之的訊號傳輸通暢，在進行晶片測試過程中也不會短路。

在上述實際例中，該探針4為似針狀，外型採圓針狀設計，但並不以此為限，如第六圖所示，為本發明之探針4A另一種實施例的立體圖，該探針4A仍是由接觸針41A及卡掣件42A所構成，但形狀為立體四邊型針狀，該卡掣件42A較接觸針41A扁平。

綜合以上所述，本發明垂直式探針卡是利用複數個針狀的探針及該晶片測試用導電膠作為電路板與待測晶片之間的接觸及訊號傳輸的介質。利用針狀的探針能大幅減少製成探針卡所需之費用，使得探針卡的成本降低但又不會影響探針卡所需之必要特性。而且探針卡上是採用垂直式探針所形成的測試作業區，測試作業區的面積可以愈小，有利於現今晶片愈來愈小的趨勢，另外也方便設計者採陣列式於電路板上形成更多的測試作業區，藉以提高測試的效率。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內。

A．．．探針卡

1．．．電路板

2．．．晶片測試用導電膠

21．．．導電體

22．．．絕緣體

3．．．固定模組

31．．．探針孔

311．．．針孔

312．．．卡掣孔

32．．．容置空間

4．．．探針

41．．．接觸件

42．．．卡掣件

4A．．．探針

41A．．．接觸件

42A．．．卡掣件

第一圖為本發明探針卡之局部區域之仰視圖；

第二圖為第一圖之AA面的剖面示意圖，圖中該晶片測試用導電膠的導電體並未在此圖中畫出；

第三圖為本發明之探針的放大立體圖；

第四圖為本發明之探針與固定模組之分解示意圖；

第五A圖係為本發明所使用之晶片測試用導電膠橫切面的局部放大示意圖；

第五B圖係為本發明所使用之晶片測試用導電膠縱切面的局部放大示意圖；

第六圖係為本發明之第二種探針的放大立體圖。

100．．．探針卡

1．．．電路板

2．．．晶片測試用導電膠

3．．．固定模組

31．．．定位孔

32．．．容置空間

4．．．探針

41．．．接觸針

42．．．卡掣件

Claims (7)

1. 一種垂直式探針卡，包括有電路板、晶片測試用導電膠、複數根探針、以及固定模組，其中：該晶片測試用導電膠的縱向分佈著複數個鄰近但相互不接觸的導電體，導電體周圍形成有絕緣物，導電體線徑很小並具有能被壓縮的彈性；該固定模組結合固定於該電路板下面；該複數探針為似針狀並是設置於固定模組處；該晶片測試用導電膠位置是被限制於該電路板下面與該固定模組固定該探針的所在區域的上面之間，並使該探針頂面與該晶片測試用導電膠相接觸，該探針是經該晶片測試用導電膠之導電體與該電路板相電性連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針卡，其中該複數探針雖設置於該固定模組處，但該探針仍保有能向上微量移動的偏移量。
3. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針卡，其中該固定模組具有數個貫穿的探針孔，該探針是被安裝於該探針孔內，該探針孔的縱向尺寸是由於該探針的長度，使該探針頂端及底端皆伸出該固定模組的探針孔外。
4. 如申請專利範圍第1項所述之垂直式探針卡，其中該探針似針狀，是由一卡掣件及一接觸針所構成，該卡掣件最大徑較接觸針大，該卡掣件位於該接觸針之上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之垂直式探針卡，其中該探針為似圓柱針狀。
6. 如申請專利範圍第4項所述之垂直式探針卡，其中該探針為似立體多邊型針狀。
7. 如申請專利範圍第4項所述之垂直式探針卡，其中該固定模組具有數個貫穿的探針孔，該探針孔是由孔徑不同的一針孔及一卡掣件孔所構成，其中該卡掣孔的孔徑是大於該針孔，位置也是在針孔之上，該探針之卡掣件及接觸針分別位於卡掣孔及針孔內，且該探針的接觸針底端及卡掣件頂端皆伸出固定模組的探針孔外。