TWI620941B - 探針及探針頭 - Google Patents

Abstract

一種探針包含針尾、針身與針尖。針身連接於針尾與針尖之間，針身之橫切面與針尖之橫切面實質上相同。針身連接針尖的轉折端從針身延伸出虛擬切線，針身至少部分沿特定圖形的外緣或曲線延伸，且針身於轉折端沿特定圖形的外緣或曲線延伸出虛擬弧形延伸線，針尖至少部分位於虛擬弧形延伸線相對虛擬切線的一側，針尖與虛擬切線之間形成一夾角。

Description

探針及探針頭

本發明是關於一種探針以及一種探針頭。

用以檢測電子產品之各精密電子元件間的電性連接是否確實的方法，一般做法是以探針卡作為測試機台與待測電子元件之間的測試訊號與電源訊號之傳輸介面。

一般而言，探針卡上具有探針頭，以固定一定數量緊密排列的探針。為要得到穩定的測試結果，探針抵壓向待測電子元件的力度不宜過低。

為使探針可卡固於探針頭，傳統的做法會對探針加工打扁，以便固定探針頭上探針的位置。

本發明之目的之一在於提供一種探針，其能承受更大的力度而不彎曲變形，使得探針抵壓向待測物接點的力度能夠提高，進而讓待測物的測試能夠更穩定。

根據本發明的一實施方式，一種探針包含針尾、針身與針尖。針身連接於針尾與針尖之間，針身之橫切面與針尖之橫切面實質上相同。針身連接針尖的轉折端從針 身延伸出虛擬切線，針身至少部分沿特定圖形的外緣或曲線延伸，且針身於轉折端沿特定圖形的外緣或曲線延伸出虛擬弧形延伸線，針尖至少部分位於虛擬弧形延伸線相對虛擬切線的一側，針尖與虛擬切線之間形成夾角。

本發明之目的之另一在於提供一種探針頭，其能使探針承受更大的力度而不彎曲變形，使得探針抵壓向待測物接點的力度能夠提高，進而讓待測物的測試能夠更穩定。

根據本發明的另一實施方式，一種探針頭包含導板結構以及複數個探針。導板結構包含相對之上導板以及下導板。探針包含針尾、針身以及針尖。針尾至少部分穿越上導板。針身連接於針尾與針尖之間，針尖至少部分穿越下導板，針身之橫切面與針尖之橫切面實質上相同。針身連接針尖的轉折端從針身延伸出虛擬切線，針身至少部分沿特定圖形的外緣或曲線延伸，且針身於轉折端沿特定圖形的外緣或曲線延伸出虛擬弧形延伸線，針尖至少部分位於虛擬弧形延伸線相對虛擬切線的一側，針尖與虛擬切線之間形成夾角。

100‧‧‧探針

110‧‧‧針尾

120‧‧‧針身

120a‧‧‧虛擬弧形延伸線

120CL‧‧‧中心線

121‧‧‧轉折端

130‧‧‧針尖

130CL‧‧‧中心線

200‧‧‧導板結構

210‧‧‧上導板

220‧‧‧下導板

300‧‧‧探針頭

A、B‧‧‧中心點

H1‧‧‧上穿孔

H2‧‧‧下穿孔

L1‧‧‧圓形軌跡

L2‧‧‧橢圓形軌跡

L3‧‧‧雙曲線軌跡

L4‧‧‧抛物線軌跡

L5‧‧‧三角函數曲線軌跡

L6‧‧‧多項式曲線軌跡

L7‧‧‧雲形曲線軌跡

M、N‧‧‧線段

P‧‧‧範圍

X、Y‧‧‧軸

VT‧‧‧虛擬切線

△‧‧‧距離

θ‧‧‧夾角

第1圖為繪示依照本發明一實施方式之探針的應用示意圖。

第2圖為繪示依照本發明另一實施方式之探針的應用示意圖。

第3圖為繪示第1圖之探針的放大示意圖。

第4圖為繪示第3圖之範圍P的局部放大示意圖。

第4A圖為繪示沿第4圖之線段M的剖面圖。

第4B圖為繪示沿第4圖之線段N的剖面圖。

第5~10圖為繪示依照本發明其他實施方式之探針的放大示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。且若實施上為可能，不同實施例的特徵係可以交互應用。

請參照第1圖，其為繪示依照本發明一實施方式之探針100的應用示意圖。在本實施方式中，如第1圖所示，探針頭300包含導板結構200以及複數個探針100，探針100實質上平行排列並穿越導板結構200。在實務的應用中，探針頭300配置以與待測物(Device Under Test；DUT)接點進行電性連接，以對待測物進行電訊號的測試。如第1圖所示，探針100包含針尾110、針身120與針尖130。在本實施方式中，探針100的針尾110接觸探針卡的電路板或空間轉換板配置以電性連接測試機台(圖未示)。在其他實施方式中，如第2圖所示，探針100的針尾110與針尖130可實 質上彼此平行。

請參照第3圖，其為繪示第1圖之探針100的放大示意圖。如第3圖所示，探針100的針尖130實質上呈直線狀，並配置以電性連接待測物接點。針身120連接於針尾110與針尖130之間，且針身120之橫切面與針尖130之橫切面實質上相同。更具體而言，如第3圖所示，探針100整體上位於軸X與軸Y所構成的平面座標上，而針尖130位於座標的軸Y並低於軸X的部分上，針身120連接針尖130的轉折端121則位於軸X與軸Y的交點上，以第3圖為例，針身120與針尾110則位於軸X與軸Y交點的左上方。再者，針身120連接針尖130的轉折端121從針身120朝軸X與軸Y交點的右下方延伸出虛擬切線VT，針身120至少部分沿特定圖形的外緣或曲線延伸，且針身120於轉折端121沿特定圖形的外緣或曲線延伸出虛擬弧形延伸線120a，針尖130至少部分位於虛擬弧形延伸線120a相對虛擬切線VT的一側(即針尖130與虛擬切線VT之間形成(大於零度)的夾角θ)。也就是說，探針100於轉折端121的位置形成一個轉折結構。

更具體而言，在本實施方式中，虛擬切線VT具有負斜率。所謂負斜率，如第3圖所示，係指虛擬切線VT於軸X與軸Y所構成的平面座標上沿右下方延伸。相對而言，如第3圖所示，針尖130不具有斜率，亦即針尖130平行於軸Y的方向。請回到第1圖。如第1圖所示，導板結構200包含相對之上導板210以及下導板220。在本實施方式中，上導板210與下導板220實質上彼此平行，且探針100穿越 上導板210與下導板220，上導板210與下導板220可為相互鎖固或者藉由一中導板鎖固形成探針頭300，鎖固方式均在上導板210與下導板220周圍，以避免干涉探針100的作動，若有中導板架構的探針頭300時，中導板位於上導板210、下導板220之間，且具有中空通孔，中空通孔容置探針100。具體而言，上導板210具有複數個上穿孔H1，針尾110至少部分穿越上導板210的上穿孔H1，下導板220具有複數個下穿孔H2，而針尖130至少部分穿越下導板220的下穿孔H2，並且針尖130實質上更垂直於下導板220。由於探針100於轉折端121的位置具有轉折結構，因此下導板220於下穿孔H2的邊緣能夠承靠探針100於轉折端121的位置，以固定探針100相對導板結構200的位置。再者，為方便探針100組裝至導板結構200，以及讓下導板220對探針100產生更佳的承靠性，在本實施方式中，夾角θ(請參照第2圖)之範圍為約3度與約40度之間，但本發明並不以此為限。

如上所述，針身120至少部分沿特定圖形的外緣或曲線延伸。更具體而言，如第3圖所示，針身120可沿圓形軌跡L1延伸，但本發明並不以此為限。舉例而言，在實務的應用中，針身120之弧度可為任何不為直線的曲線。

探針100為成型針，即探針100在自由未受力變形時，探針的外形結構如同第3圖或者其他實施例。由於針身120至少部分沿特定圖形的外緣或曲線延伸，因此對應的上導板210的上穿孔H1以及下導板220的下穿孔H2位置非 在同一垂直延伸線上，如第1圖所示，上穿孔H1往下穿孔H2的左方偏移一位置。

請參照第4圖，其為繪示第3圖之範圍P的局部放大示意圖。更具體而言，如第4圖所示，從針身120經轉折端121所延伸出的虛擬切線VT，係與針身120的中心線120CL相切於圖中的中心點B(亦可稱第二中心點)，即虛擬切線VT為通過中心點B且相切針身120中心線120CL之切線。中心點A(亦可稱第一中心點)為針身120的中心線120CL於轉折端121的位置，亦即為針身120的中心線120CL交滙針尖130的交點，而中心點B則為針身120的中心線120CL沿針尖130的中心線130CL的延伸方向以距離△遠離轉折端121(亦即遠離中心點A)的位置。在實務的應用中，距離△為工程過渡區。如此一來，虛擬切線VT的延伸方向將更具體明確。再者，更具體而言，夾角θ形成於虛擬切線VT與針尖130的中心線130CL之間。另外，舉例而言，距離△的範圍可約大於0以及小於等於2密耳(mil)，但本發明並不以此為限。

另一方面，如上所述，針身120之橫切面與針尖130之橫切面實質上相同。具體而言，相同的橫切面，係指針身120之橫切面與針尖130之橫切面在形狀大小上皆實質上相同。舉例而言，請參照第4A~4B圖。第4A圖為繪示沿第4圖之線段M的剖面圖。第4B圖為繪示沿第4圖之線段N的剖面圖。如第4A~4B圖所示，針身120之橫切面與針尖130之橫切面皆為圓形，且其面積更可實質上相同，使得 針身120與針尖130均具有較大的慣性彎矩(Moment of Inertia)。如此一來，當探針100接觸待測物接點時，從待測物接點施加於探針100的反作用力，將不容易使探針100彎曲變形。故此，即使探針100緊密排列並設置於導板結構200，探針100也不會因為彼此間的距離太接近而容易造成接觸而產生短路的問題。要注意的是，針身120與針尖130具有較大的慣性彎矩是與現有的垂直式探針，或者俗稱的Cobra探針做比較。

再者，由於針身120與針尖130均具有較大的慣性彎矩，因此，探針100能夠承受更大的力度而不彎曲變形，使得探針100抵壓向待測物接點的力度能夠提高，進而讓待測物的測試能夠更穩定。

需要注意的是，針身120之橫切面與針尖130之橫切面並不包含針身120與針尖130的兩端，其中針身120的兩端分別與針尖130和針尾110連接且有轉折，針身120的兩端橫切面會不同於針身120的其他部位橫切面，針尖130非轉折端121的一端需呈圓錐狀，在用於接觸待測物接點時，刮除接點表面的氧化層，使待測物的測試穩定，因此針尖130的兩端橫切面會不同於針尖130的其他部位橫切面。因此，前述針身120之橫切面與針尖130之橫切面實質上相同，可以針身120的中央段與針尖130的中央段作為代表來做比較。

請參照第5圖，其為繪示依照本發明其他實施方式之探針100的放大示意圖。在本實施方式中，如第5圖所 示，針身120更可沿橢圓形(ellipse)軌跡L2延伸。

請參照第6圖，其為繪示依照本發明其他實施方式之探針100的放大示意圖。在本實施方式中，如第6圖所示，針身120更可沿雙曲線(hyperbola)軌跡L3延伸。

請參照第7圖，其為繪示依照本發明其他實施方式之探針100的放大示意圖。在本實施方式中，如第7圖所示，針身120更可沿抛物線(parabola)軌跡L4延伸。

請參照第8圖，其為繪示依照本發明其他實施方式之探針100的放大示意圖。在本實施方式中，如第8圖所示，針身120更可沿三角函數曲線(trigonometrical curve)軌跡L5延伸。

請參照第9圖，其為繪示依照本發明其他實施方式之探針100的放大示意圖。在本實施方式中，如第9圖所示，針身120更可沿多項式曲線(polynomial curve)軌跡L6延伸。

請參照第10圖，其為繪示依照本發明其他實施方式之探針100的放大示意圖。在本實施方式中，如第10圖所示，針身120更可沿雲形曲線(spline)軌跡L7延伸。

綜上所述，本發明上述實施方式所揭露的技術方案至少具有以下優點：

(1)由於探針於轉折端的位置具有轉折結構，因此下導板於下穿孔的邊緣能夠承靠探針於轉折端的位置，以固定探針相對導板結構的位置。

(2)由於針身之橫切面與針尖之橫切面實質上 相同，例如面積相同的圓形，使得針身與針尖均具有較大的慣性彎矩，因此，當探針接觸待測物接點時，從待測物接點施加於探針的反作用力，將不容易使探針彎曲變形。故此，即使探針緊密排列並設置於導板結構，探針也不會因為彼此間的距離太接近而容易造成接觸而產生短路的問題。

(3)由於針身與針尖均具有較大的慣性彎矩，因此，探針能夠承受更大的力度而不彎曲變形，使得探針抵壓向待測物接點的力度能夠提高，進而讓待測物的測試能夠更穩定。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (11)

1. 一種探針，包含：一針尾；一針身；以及一針尖，該針身連接於該針尾與該針尖之間，該針身之一橫切面與該針尖之一橫切面實質上相同；其中，該針身連接該針尖的一轉折端從該針身延伸出一虛擬切線，該針身至少部分沿一特定圖形的外緣或曲線延伸，且該針身於該轉折端沿該特定圖形的外緣或曲線延伸出一虛擬弧形延伸線，該針尖至少部分位於該虛擬弧形延伸線相對該虛擬切線的一側，該針尖與該虛擬切線之間形成一夾角。
2. 如請求項1所述之探針，其中該夾角之範圍為約3度與約40度之間。
3. 如請求項1所述之探針，其中該針身的一中心線交滙該針尖的一交點定義一第一中心點，該針身的該中心線沿該針尖的一中心線的延伸方向以一距離遠離該第一中心點之一位置定義一第二中心點，該距離的範圍大於0以及小於等於2密耳(mil)，該虛擬切線為通過該第二中心點且相切該針身的該中心線之切線。
4. 如請求項1所述之探針，其中該針身之該橫切面實質上為圓形。
5. 如請求項1所述之探針，其中該特定圖形為一圓形或橢圓形。
6. 如請求項1所述之探針，其中該特定曲線為一抛物線、雙曲線、三角函數曲線、多項式曲線或雲形曲線。
7. 一種探針頭，包含：一導板結構，包含相對之一上導板以及一下導板；以及複數個探針，每一該些探針包含：一針尾，至少部分穿越該上導板；一針身；以及一針尖，該針身連接於該針尾與該針尖之間，該針尖至少部分穿越該下導板，該針身之一橫切面與該針尖之一橫切面實質上相同；其中，該針身連接該針尖的一轉折端從該針身延伸出一虛擬切線，該針身至少部分沿一特定圖形的外緣或曲線延伸，且該針身於該轉折端沿該特定圖形的外緣或曲線延伸出一虛擬弧形延伸線，該針尖至少部分位於該虛擬弧形延伸線相對該虛擬切線的一側，該針尖與該虛擬切線之間形成一夾角。
8. 如請求項7所述之探針頭，其中該夾角之 範圍為約3度與約40度之間。
9. 如請求項7所述之探針頭，其中該針身的一中心線交滙該針尖的一交點定義一第一中心點，該針身的該中心線沿該針尖的一中心線的延伸方向以一距離遠離該第一中心點之一位置定義一第二中心點，該距離的範圍大於0以及小於等於2密耳(mil)，該虛擬切線為通過該第二中心點且相切該針身的該中心線之切線。
10. 如請求項7所述之探針頭，其中該下導板具有複數個下穿孔，該下導板於每一該些下穿孔的邊緣承靠對應之該轉折端。
11. 如請求項7所述之探針頭，其中該些針尖實質上垂直於該下導板。