TWI530691B - 探針頭及上導板 - Google Patents

Description

探針頭及上導板

本發明是有關於一種探針頭及上導板，且特別是有關於一種適用於垂直式探針卡中的探針頭及上導板。

半導體積體電路晶片通常採用探針卡來進行電性測試。垂直式探針卡通常包括印刷電路板、空間轉換板及探針頭，其中探針頭適用於將線路基板電性連接至一待測物上，進而對待測物進行電性測試。具體而言，探針頭至少包含上導板、下導板及複數根探針，探針頭的上導板與下導板通常具有多個貫穿孔。在探針頭組裝過程中，需將各探針穿過上導板與下導板中與其相對應的貫穿孔，以將上、下導板對合，但在此過程中，並需注意不致損傷各探針。

然而，當待測物的待測接點間距變小時，對應的探針頭中的探針的測試間距也必須對應變小，以符合細微間距的需求。如此，上、下導板的對合難度將會提升。舉例而言，在符合細微間距的需求之下，探針與上導板上的貫穿孔皆會越來越微小；又， 在上導板不透光的情況下，又因上導板上的微小貫穿孔，導致光線無法透過上導板上的微小貫穿孔，故無法直接精確觀察到探針針尾的位置，只能粗略觀察探針針尾端和不透光的上導板的貫穿孔位置，故無法準確定位。如此一來，在探針頭組裝時，易造成探針損傷，也會導致探針頭組裝效率低落。因此，如何能有效地解決上述缺點，實屬當前相關領域亟需改進的目標。

本發明提供一種探針頭，適用於一垂直式探針卡，用以提供符合細微間距接點的待測物測試，此探針頭易於進行組裝，進一步可以減少探針損傷。

本發明提供一種上導板，適用於一垂直式探針卡之一探針頭，用以使符合細微間距接點的待測物測試的探針頭易於組裝，進一步可以減少探針損傷。

本發明的探針頭，適用於一垂直式探針卡。探針頭包括一上導板、一下導板及多個探針。上導板具有多個上貫穿孔。下導板位於上導板的一側，且具有多個下貫穿孔。各探針定位於上導板的多個上貫穿孔與下導板的多個下貫穿孔之間。上導板具有75%以上的透光率，且使用摩氏硬度5以上的材料。

本發明的上導板，適用於一垂直式探針卡的一探針頭。上導板具有多個上貫穿孔，且其中上導板具有75%以上的透光率，且使用摩氏硬度5以上的材料。

基於上述，本發明的實施例的探針頭藉由上導板具有75%以上的透光率，因此能直接觀察到探針針尾的精確位置，而易於使各探針的針尾穿設進上導板的上貫穿孔中。並且，探針頭亦能因此在符合細微間距的需求的情況下，不易在植針的過程中造成探針損傷，且同時提昇探針頭組裝效率。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、500‧‧‧探針頭

10、110‧‧‧上導板

11、111‧‧‧上貫穿孔

120‧‧‧下導板

121‧‧‧下貫穿孔

130‧‧‧定位件

131‧‧‧定位貫穿孔

140‧‧‧探針

141‧‧‧針尖

143‧‧‧針身

1431‧‧‧彈性部

145‧‧‧針尾

550‧‧‧固定件

圖1是本發明一實施例的一種探針頭的架構示意圖。

圖2A是圖1的下導板與定位件的立體示意圖。

圖2B是圖1的下導板與定位件的上視圖。

圖2C是圖1的探針的示意圖。

圖3是將圖2C的探針穿設至圖2B的定位件的定位貫穿孔時的示意圖。

圖4A是將圖2C的探針穿設至一種習知的上導板時的示意圖。

圖4B是將圖2C的探針穿設至圖1的上導板時的示意圖。

圖5是本發明一實施例的一種探針頭的側視圖。

圖1是本發明一實施例的一種探針頭的架構示意圖。請參照圖1，本實施例的探針頭100，適用於一垂直式探針卡。具體而言，如圖1所示，探針頭100包括一上導板110、一下導板120、至少一定位件130及多個探針140。在此要特別說明的是，本發明之探針頭適用於一垂直式探針卡上使用之測試環境是指，係用以提供符合細微間距(fine pitch)接點的待測物(device under test，簡稱DUT)測試，即細微間距為小於400微米(μm)。

更詳細而言，在本實施例中，上導板110具有75%以上的透光率，且使用摩氏硬度5以上的材料。具體而言，在本實施例中，上導板110的材料可為玻璃基板或藍寶石基板，但不應用以限制本發明。此外，在本實施例中，上導板110的厚度在800微米以下，較佳的是，上導板110的厚度範圍落在200微米至800微米之間。原因在於，若需要符合細微間距，則探針140會越來越微小，故上導板110越薄、對越微小的探針140組裝於上導板微小的上貫穿孔111中時，損壞探針140的風險越低。

進一步而言，由於上導板110使用摩氏硬度5以上的材料，因此探針140不容易損傷上導板110的表面，進而能使上導板110保持一定的透光率。再者，由於上導板110的材料可為玻璃基板或藍寶石基板，因此上導板110不易彎曲且平整性高，故不易因為變形造成探針不易植針。換句話說，倘若上導板係使用壓克力材料的話，則其硬度不足、故其平整性差；又其常見的最 小厚度約在1000微米，因此壓克力材料的硬度與厚度皆無法滿足現有測試環境，並不適宜當作本發明之上導板。

此外，如圖1所示，在本實施例中，上導板110具有多個上貫穿孔111，而下導板120具有多個下貫穿孔121，且在本實施例中，任意兩個相鄰的上貫穿孔111之間的間距(Pitch)範圍為400微米以下。較佳的是，任意兩個相鄰的上貫穿孔111之間的間距範圍落在40微米至400微米之間。當然地，任意兩個相鄰的上貫穿孔111之間的間距範圍亦可以選擇落在40微米至200微米之間。以使探針頭100用於垂直式探針卡時，能符合細微間距的需求，但不應用以限制本發明。

進一步而言，如圖1所示，在本實施例中，下導板120位於上導板110的一側，定位件130則設置在上導板110與下導板120之間。具體而言，在本實施例中，各探針140藉由定位件130的輔助定位於上導板110的多個上貫穿孔111與下導板120的多個下貫穿孔121之間。以下將搭配圖2A至圖4B來進行進一步的說明。

圖2A是圖1的一種下導板與定位件的立體示意圖。圖2B是圖1的一種下導板與定位件的上視圖。圖2C是圖1的一種探針的示意圖。請參照圖2A與圖2B，在本實施例中，定位件130具有75%以上的透光率，且使用摩氏硬度5以上的材料。具體而言，定位件130的材料亦可為玻璃基板或藍寶石基板，但不應用以限制本發明。另一方面，如圖2C所示，在本實施例中，這些探 針140可以為具有彈性的金屬結構，這些探針140為藉由線材經機械沖壓成形所產生，即是所謂的成形針，在本實施例中，這些探針140為成形針中的一種垂直挫屈針(COBRA PROBE)。各探針140依序包括一針尖141、一針身143及一針尾145，其中針尾145的截面概呈圓形，而針身143的截面可為概呈橢圓形或矩形。由於探針140的針身143具有一彈性部1431，彈性部1431作為挫屈結構，以在探針140受到外力時利用挫屈原理讓探針140變形產生彈力。具體而言，在其他實施例中，這些探針亦可以為藉由微機電(Micro electro mechanical systems,MEMS)製程所產生，即是所謂的MEMS針，而這些MEMS針亦可以再分為利用MEMS製程所產生的微機電垂直線針、微機電垂直挫屈針(MEMS COBRA PROBE)或微機電彈簧針(MEMS POGO PROBE)。在其他實施例中，這些探針亦可以是為藉由線材經機械沖壓成形所產生的彈簧針(POGO PROBE)。在其他實施例中，這些探針亦可以是為一種漆包線的垂直線針。不應用以限制本發明。

圖3是將圖2C的探針穿設至圖2B的定位件的定位貫穿孔時的示意圖。請參照圖2A、圖2B及圖3，定位件130具有多個定位貫穿孔131，而可用以輔助定位各探針140。具體而言，在本實施例中，組裝上述探針頭100的時候，可先將定位件130設置於下導板120上方，並使各定位貫穿孔131與各下貫穿孔121被穿設有各探針140的針尖141，接著，可再將定位件130往相對於下導板120的另一側方向拉起，使得各探針140的針身143與針 尾145穿過定位件130的各定位貫穿孔131，需留意的是，上述之植針方式不應用以限制本發明。進一步而言，在本實施例中，由於定位件130具有75%以上的透光率，因此，在使各探針140的針尖141穿設於定位件130的各定位貫穿孔131時，將可觀察到探針140的針尖141欲穿設下導板120的各下貫穿孔121的明確位置，而可對其進行調整，以增加植針速度。此外，由於定位件130係使用摩氏硬度5以上的玻璃基板或藍寶石基板等當作材料，因此定位件130為不易彎曲的平整材料，因此，做為輔助的定位件130不會因為變形造成探針130的脫離。也就是指，在上述之定位件130往相對於下導板120的另一側方向拉起時，即是在使各探針140的針身143與針尾145穿過定位件130的各定位貫穿孔131的過程中，不容易造成各探針140脫離定位件130。換句話說，倘若定位件係使用半透明或具有撓性的材料的話，例如薄膜(film)，則其容易造成反光或有平整性不足等問題，在在皆無法滿足現有測試環境，並不適宜當作本發明之定位件。

如此，各探針140的針尖141可易於穿設進定位件130的各定位貫穿孔131與下導板120的各下貫穿孔121，並使定位貫穿孔131可拘束探針140。此外，需要說明的是，在本實施例中，定位件130的數量雖以一個為例示，但本發明不以此為限。在其他實施例中，定位件的數量亦可為多個且堆疊排列地設置，而使用多個定位件時，各個定位件上的各定位貫穿孔，不需要限定為需要符合探針針身的身型。例如有2個定位件，第一個定位件的 各第一定位貫穿孔可以為容置至少兩根探針，而第二個定位件的各第二定位貫穿孔則可以為僅容置一根探針。則在組裝過程中，可以先使用第一個定位件，各第一定位貫穿孔可以被置入兩根探針，執行粗略的定位；之後，再接著使用第二個定位件，由於各第二定位貫穿孔僅可以被容置一根探針，故可以使得前述兩根探針分開或錯位，執行最終的定位。故使用多個定位件，亦能使各探針140容易植針、且被多個定位件130所拘束，並達到前述的功效及優點，在此就不予贅述。此外，需說明的是，上述之上貫穿孔111與下貫穿孔121的形狀，可以為概呈圓形或矩形；定位貫穿孔131的形狀可以為概呈橢圓形、矩形或非圓形等，但皆不應用以限制本發明。

以下將搭配圖4A至圖4B，針對各探針140的針尾145如何再被容置於上導板110的上貫穿孔111中的過程，進行進一步的說明。

圖4A是將圖2C的探針穿設至一種習知的上導板時的示意圖。圖4B是將圖2C的探針140穿設至圖1的上導板時的示意圖。如圖4A與圖4B所示，在這些實施例中，定位貫穿孔131與上導板10、110的上貫穿孔11、111呈相對設置。然而，在圖4A的實施例中，由於習知的上導板10的材料並不透光，因此在細微間距下，不易直接精確觀察到探針140的針尾145的位置，而只能透過上導板10的上貫穿孔11來觀察各探針140的針尾145的位置，並進行粗略的判斷。如此，如圖4A所示，當各探針140的 針尾145落在上導板10的上貫穿孔11的範圍外時，就不易判斷各探針140的針尾145位置，倘若又逕行蓋上上導板10的話(即是欲使各探針140的針尾145穿設過上導板10，且欲使得各針尾145容置於上導板10的各上貫穿孔11中)，則容易造成探針140損傷。

另一方面，如圖4B所示，在本實施例中，由於上導板110具有75%以上的透光率，因此，在使各探針140的針尾145穿設於上導板110的上貫穿孔111時，即便各探針140的針尾145落在上導板110的上貫穿孔111的範圍外，亦可直接觀察到探針140的針尾145的精確位置，而可據此對各探針140的針尾145進行調整，使所有探針140的針尾145易於對齊上貫穿孔111，之後，再蓋上導板110(即是欲使各探針140的針尾145穿設過上導板110，且欲使得針尾145容置於上導板110的各上貫穿孔111中)。則可以在其組裝過程中或蓋上上導板110後(即是指探針頭組裝完成後)，皆不易造成探針140損傷，也可提昇探針頭100的組裝效率。

圖5是本發明另一實施例的一種探針頭的側視圖。請參照圖5，探針頭500與圖1的探針頭100類似，而差異如下所述。在本實施例中，探針頭500更包括一固定件550(Ring)，固定件550設置在下導板120與定位件130之間。如此一來，在使各探針140分別穿設於上導板110、定位件130、下導板120的上貫穿孔111、定位貫穿孔131、下貫穿孔121的過程中，固定件550可用 以支撐、固定此定位件130，進而方便植針。要說明的是，雖然圖5中的上導板110與定位件130是接觸在一起的，但上導板110與定位件130也可以不用接觸在一起。不應用以限制本發明。

此外，由於本實施例的定位件130與上導板110亦具有75%以上的透光率與使用摩氏硬度5以上的材料，因此亦可直接觀察到探針140的針尾145的精確位置，而易於使各探針140的針尾145穿設進定位件130的定位貫穿孔131或上導板110的上貫穿孔111中，並不易造成探針140損傷，也可提昇探針頭500組裝效率。因此，探針頭500亦能具有與探針頭100類似的功效及優點，在此就不予贅述。

綜上所述，本發明的實施例的探針頭可以藉由定位件與上導板皆具有75%以上的透光率且係使用摩氏硬度5以上的材料。因此在符合細微間距的需求的情況下，在探針頭組裝過程中，能直接觀察到下導板的下貫穿孔，使得植針容易；在要進行上導板與探針的對位時，亦能直接觀察到探針針尾在上導板下的精確位置，而易於使各探針的針尾穿設進上導板的上貫穿孔中，因此，可以避免不易在植針的過程中造成探針損傷，且同時可以提昇探針頭的組裝效率。此外，需說明的是，本發明中之下導板亦可以使用具有75%以上的透光率，且使用摩氏硬度5以上的材料，不應用以限制本發明。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的 精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧探針頭

110‧‧‧上導板

111‧‧‧上貫穿孔

120‧‧‧下導板

121‧‧‧下貫穿孔

130‧‧‧定位件

131‧‧‧定位貫穿孔

140‧‧‧探針

141‧‧‧針尖

143‧‧‧針身

1431‧‧‧彈性部

145‧‧‧針尾

Claims (11)

1. 一種探針頭，適用於一垂直式探針卡，且該探針頭包括：一上導板，具有多個上貫穿孔；一下導板，位於該上導板的一側，且具有多個下貫穿孔；以及多個探針，各該探針定位於該上導板的該些上貫穿孔與該下導板的該些下貫穿孔之間，其中該上導板具有75%以上的透光率，且使用摩氏硬度5以上的材料。
2. 如申請專利範圍第1項所述的探針頭，其中該上導板厚度在800微米以下。
3. 如申請專利範圍第1項所述的探針頭，其中該上導板厚度的範圍落在200微米至800微米之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述的探針頭，其中該上導板任意兩個相鄰該上貫穿孔彼此之間的間距範圍為400微米以下。
5. 如申請專利範圍第1項所述的探針頭，其中該上導板任意兩個相鄰該上貫穿孔彼此之間的間距範圍落在40微米至400微米之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述的探針頭，其中該上導板的材料為玻璃基板或藍寶石基板。
7. 如申請專利範圍第1項所述的探針頭，更包括至少一定位件，設置在該上導板與該下導板之間，該定位件具有75%以上的透光率，且使用摩氏硬度5以上的材料。
8. 如申請專利範圍第7項所述的探針頭，其中該定位件具有多個定位貫穿孔，且該些定位貫穿孔與該些上貫穿孔呈相對設置。
9. 如申請專利範圍第7項所述的探針頭，其中該定位件的材料為玻璃基板或藍寶石基板。
10. 如申請專利範圍第7項所述的探針頭，更包括一固定件，該固定件設置在該下導板與該定位件之間。
11. 一種具有透光性的上導板，其特徵在於包含：申請專利範圍第1至6項中任一項所述的上導板。