TWI630394B - 探針組件及其電容式探針 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種探針組件及其電容式探針。電容式探針包括一探針結構、一導電結構以及一介電結構。探針結構具有一第一端部、一對應於第一端部的第二端部、一連接在第一端部與第二端部之間的連接部。導電結構設置在探針結構的一側。介電結構設置在探針結構與導電結構之間。藉此，本發明探針組件及其電容式探針的阻抗值能夠被優化。
Description
本發明涉及一種探針組件及其電容式探針，特別是涉及一種應用於晶圓探針卡的探針組件及其電容式探針。
首先，現有技術中系統單晶片(System on Chip，SoC)於高速信號測試時，常會面臨核心電源於使用頻率點的目標阻抗值過高的問題，而導致阻抗值過高的原因有探針卡(Probe Card)、轉接基板(substrate)、探針座及晶圓探針等因素。因此，在現行的解決方式下，大多是聚焦於轉接基板的優化，也就是通過適量的去耦合電容來改善供電網路(power delivery network，PDN)的目標阻抗值。然而，此種優化方式雖然能夠使得轉接基板的阻抗值達到標準，但仍然會因為轉接基板距離待測端較遠的因素，而無法有效掌控整體供電網路。
因此，如何提出一種能因應行動裝置所需高速信號系統單晶片應用測試時，有效降低諧振頻率點的電源阻抗且提升供電網路的效能的探針組件及其電容式探針，以克服上述的缺陷，已然成為該項所屬技術領域人士所欲解決的重要課題。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種探針組件及其電容式探針，以有效降低諧振頻率點的電源阻抗且提升供電網路的效能。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案
是，提供一種電容式探針，其包括一探針結構、一導電結構以及一介電結構。所述探針結構具有一第一端部、一對應於所述第一端部的第二端部、一連接在所述第一端部與所述第二端部之間的連接部。所述導電結構設置在所述探針結構的一側。所述介電結構設置在所述探針結構與所述導電結構之間。
本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種探針組件，其包括一轉接載板、一探針承載座以及多個電容式探針。所述轉接載板具有多個容置槽。所述探針承載座設置在所述轉接載板上。多個所述電容式探針設置在所述承載座上，且多個所述電容式探針分別設置在多個所述容置槽之中，其中，每一個所述電容式探針包括一探針結構、一導電結構以及一介電結構。其中，每一個所述電容式探針的所述導電結構電性連接於所述轉接載板，所述探針結構具有一第一端部、一對應於所述第一端部的第二端部、一連接在所述第一端部與所述第二端部之間的連接部，所述導電結構設置在所述探針結構的一側，且所述介電結構設置在所述探針結構與所述導電結構之間。
本發明的其中一有益效果在於，本發明實施例所提供的探針組件及其電容式探針，其能利用“所述介電結構設置在所述探針結構與所述導電結構之間”的技術方案，而能優化目標阻抗值，且提升供電網路的效能。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制。
U‧‧‧探針組件
T‧‧‧轉接載板
TS‧‧‧容置槽
B‧‧‧探針承載座
M‧‧‧電容式探針
1‧‧‧探針結構
11‧‧‧第一端部
12‧‧‧第二端部
121‧‧‧裸露部
13‧‧‧連接部
2‧‧‧導電結構
2S‧‧‧容置空間
3‧‧‧介電結構
31‧‧‧第一表面
32‧‧‧第二表面
C‧‧‧電容區域
圖1為本發明第一實施例的電容式探針的立體分解示意圖。
圖2為本發明第一實施例的電容式探針的立體組合示意圖。
圖3為圖1的III-III剖面線的側視剖面示意圖。
圖4為圖2的IV-IV剖面線的側視剖面示意圖。
圖5為第一實施例的電容式探針的另外一實施方式的側視剖面示意圖。
圖6為本發明第二實施例的電容式探針的立體分解示意圖。
圖7為本發明第二實施例的電容式探針的立體組合示意圖。
圖8為圖6的VIII-VIII剖面線的側視剖面示意圖。
圖9為圖7的IX-IX剖面線的側視剖面示意圖。
圖10為第二實施例的電容式探針的另外一實施方式的側視剖面示意圖。
圖11為本發明第三實施例的探針組件的分解示意圖。
圖12為本發明第三實施例的探針組件的組合示意圖。
以下是通過特定的具體實例來說明本發明所公開有關“探針組件及其電容式探針”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或信號等，但這些元件或信號不應受這些術語限制。這些術語乃用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，如本文中所使用，術語“或”視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的所有組合。
首先，請參閱圖1至圖4、圖11及圖12所示，圖1及圖2分別為本發明第一實施例電容式探針M的立體示意圖，圖3及圖4
分別為第一實施例電容式探針M的側視剖面示意圖，圖11及圖12分別為本發明實施例探針組件U的示意圖。本發明提供一種探針組件U及其電容式探針M，以下第一實施例及第二實施例將先介紹本發明電容式探針M的主要技術特徵，第三實施例再行介紹探針組件U。另外，值得說明的是，雖然圖式中的電容式探針M是以矩形柱狀體作為說明，但本發明不以此為限制，在其他實施方式中，電容式探針M也可以為圓形柱狀體或其他外型，以下將以電容式探針M為矩形柱狀體的實施方式作為舉例說明。另外，值得說明的是，雖然圖1至圖10中的電容式探針M是以直條狀的外型呈現，但是，在其他實施方式中，也可以具有如圖11及圖12所示的彎曲狀外形，本發明不以此為限。
接著，請復參閱圖1至圖4所示，圖3為圖1的III-III剖面線的側視剖面示意圖，圖4為圖2的IV-IV剖面線的側視剖面示意圖。電容式探針M可包括一探針結構1、一導電結構2以及一介電結構3。探針結構1可具有一第一端部11、一對應於第一端部11的第二端部12、一連接在第一端部11與第二端部12之間的連接部13。舉例來說，探針結構1的第一端部11可呈尖頭針狀，以劃破待測物的錫球表面的氧化層，然而，在其他實施方式中，探針結構1的第一端部11也可為一平面，本發明不以此為限。此外，第二端部12可以為探針結構1的針尾，以用於與轉接介面板(例如圖9的轉接載板T)的接觸端相接。
承上述，進一步來說，探針結構1可由導電材料所製成以具有導電性，且探針結構1的電阻率(Resistivity)可小於5 x 102Ωm(歐姆米)，探針結構1的材料可例如但不限於為：金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈷(Co)或其合金，然本發明不以上述所舉例的材質為限。優選地，探針結構1可為具有導電性的複合金屬，舉例來說，複合金屬的材料可例如但不限於為：鈀鎳、鎳鈷、鎳錳、鎳鎢、鎳磷或鈀鈷合金，本發明不以上述所舉例的材質為限。另
外，在其他實施方式中，探針結構1的外表面也可依序堆疊不同材料外覆層，以形成一具有多層外覆結構的探針結構1(圖中未示出)。
接著，請復參閱圖2及圖4所示，導電結構2可設置在探針結構1的一側，且介電結構3可設置在探針結構1與導電結構2之間。以圖1至圖4的實施方式而言，導電結構2可具有一容置空間2S，介電結構3可設置在探針結構1的第二端部12上，且探針結構1的第二端部12及部分或全部的介電結構3可設置在容置空間2S中。換句話說，以圖1至圖4的實施方式而言，導電結構2為一套筒狀的結構，且套筒狀的結構具有用於容置探針結構1的第二端部12及介電結構3的容置空間2S。此外，導電結構2具有導電性，且導電結構2的電阻率小於5 x 102Ωm。舉例來說，導電結構2的材料可例如但不限於為：金、銀、銅、鎳、鈷或其合金，然本發明不以上述所舉例的材質為限。再者，導電結構2也可以為具有導電性的複合金屬，且複合金屬的材料可例如但不限於為：鈀鎳、鎳鈷、鎳錳、鎳鎢、鎳磷或鈀鈷合金，本發明不以上述所舉例的材質為限。
承上述，請復參閱圖1及圖2所示，以本發明第一實施例而言，介電結構3可設置在探針結構1與導電結構2之間，以使得探針結構1與導電結構2彼此電性絕緣。另外，介電結構3可具有一與探針結構1直接相互接觸的第一表面31(內表面)以及一與導電結構2直接相互接觸的第二表面(外表面)。舉例來說，介電結構3可為一絕緣材料，且介電結構3的電阻率可大於或等於108Ωm，優選地，介電結構3的電阻率可大於或等於109Ωm。另外，介電結構3的材料可例如但不限於為：高分子材料或陶瓷等材料，優選地，以氧化鋁(Aluminium oxide，或稱三氧化二鋁，Al2O3)為佳。再者，在其他實施方式中，介電結構3的材料可例如但不限於為：氮化矽、氧化釔、氧化鈦、氧化鉿、氧化鋯或鈦酸鋇，本
發明不以上述所舉例的材質為限。藉此，探針結構1與導電結構2之間可通過介電結構3的設置而形成一電容區域C，以使得電容式探針M中形成一內埋式的電容。
承上述，請參閱圖5所示，圖5為第一實施例的電容式探針的另外一實施方式的側視剖面示意圖。由圖5與圖4的比較可知，在圖5的實施方式中，導電結構2非為一套筒狀的結構。也就是說，導電結構2可設置在探針結構1的一側(僅側邊接觸)或者是部分地環繞在探針結構的側邊，且通過介電結構3而設置在探針結構1上。舉例來說，探針結構1、介電結構3以及導電結構2之間的設置方式可通過微機電系統(Microelectromechanical Systems，MEMS)製程而形成，例如但不限於為：通過微影製程及/或電鍍製程所形成。
另外，值得說明的是，由於介電結構3設置在探針結構1與導電結構2之間，且包覆探針結構1的第二端部12，以使得探針結構1與導電結構2彼此電性絕緣，因此，本發明第一實施例所提供的電容式探針M中的探針結構1、導電結構2及介電結構3可視為一串聯連接的架構。
首先，請參閱圖6至圖9所示，圖6及圖7分別為本發明第一實施例電容式探針M的立體示意圖，圖8及圖9分別為第二實施例電容式探針M的側視剖面示意圖。由圖9與圖4的比較可知，第二實施例與第一實施例最大的差別在於：第二實施例所提供的電容式探針M中的探針結構1、導電結構2及介電結構3為一並聯連接的架構。另外，須說明的是，第二實施例所提供的探針結構1、導電結構2及介電結構3的特性與前述實施例相仿，在此不再贅述。換句話說，探針結構1、導電結構2及介電結構3的電阻率(Resistivity)、材料及/或形狀可如前述實施例所說明，在此不再
贅述。
承上述，詳細來說，請復參閱圖8及圖9所示，圖8為圖6的VIII-VIII剖面線的側視剖面示意圖，圖9為圖7的IX-IX剖面線的側視剖面示意圖。介電結構3可設置在探針結構1的第二端部12上，探針結構1的第二端部12可具有一對應於介電結構3的裸露部121，且探針結構1可通過裸露部121而電性連接於導電結構2。以圖8及圖9的實施方式而言，導電結構2為一套筒狀的結構，且套筒狀的結構具有用於容置探針結構1的第二端部12及介電結構3的容置空間2S。另外，介電結構3可具有一與探針結構1相互接觸的第一表面31以及一與導電結構2相互接觸的第二表面32。換句話說，第二實施例所提供的電容式探針M中的探針結構1、導電結構2及介電結構3為一並聯連接的架構。
接著，請參閱圖10所示，圖10為第二實施例的電容式探針的另外一實施方式的側視剖面示意圖。由圖10與圖9的比較可知，在圖10的實施方式中，導電結構2非為一套筒狀的結構。也就是說，導電結構2可設置在探針結構1的一側(僅側邊接觸)或者是部分地環繞在探針結構的側邊，且通過介電結構3而設置在探針結構1上。舉例來說，探針結構1、介電結構3以及導電結構2之間的設置方式可通過微機電系統製程而形成，然本發明不以此為限。
首先，請參閱圖11及圖12所示，圖11及圖12分別為本發明實施例探針組件U的示意圖。本發明第三實施例提供一種探針組件U，其包括一轉接載板T、一探針承載座B以及多個電容式探針M。轉接載板T可具有多個容置槽TS，探針承載座B可設置在轉接載板T上，而多個電容式探針M可分別設置在探針承載座B上，且多個電容式探針M可分別設置在轉接載板T的多個容置
槽TS之中。另外，須說明的是轉接載板T與探針承載座B的結合方式為所屬技術領域人員所熟知之技術，在此不再贅述在此不再贅述。
承上述，請復參閱圖11及圖12所示，並一併參閱圖4及圖9所示，以本發明第三實施例而言，第三實施例中是以第一實施例所提供的電容式探針M作為舉例說明，但是在其他實施方式中，第三實施例中也可以應用第二實施例所提供的電容式探針M。
每一個電容式探針M包括一探針結構1、一導電結構2以及一介電結構3。探針結構1可具有一第一端部11、一對應於第一端部11的第二端部12、一連接在第一端部11與第二端部12之間的連接部13。導電結構2可設置在探針結構1的一側，且介電結構3可設置在探針結構1與導電結構2之間。值得說明的是，以本發明第三實施例而言，每一個電容式探針M的導電結構2可電性連接於轉接載板T，以使得供電訊號(power)及/或接地訊號(ground)能饋入至電容式探針M。另外，須說明是，電容式探針M的詳細架構可如前述第一實施例及第二實施例所說明，在此不再贅述。
本發明的其中一有益效果可以在於，本發明實施例所提供的探針組件U及其電容式探針M，其能利用“介電結構3設置在探針結構1與導電結構2之間”的技術方案，而能優化目標阻抗值(降低阻抗值)，且提升供電網路的效能。另外，由於介電結構3是設置在探針結構1上，且位於探針結構1與導電結構2之間，因此，通過介電結構3的設置能使得電容式探針M中內埋一電容，且由於本發明所提供的電容式探針M中的電容相較於現有技術中轉接基板距離待測端較遠的特性，而更能優化目標阻抗值，且改善寄生效應。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
Claims (10)
- 一種電容式探針，其包括：一探針結構，所述探針結構具有一第一端部、一對應於所述第一端部的第二端部、一連接在所述第一端部與所述第二端部之間的連接部；一導電結構，所述導電結構設置在所述探針結構的一側；以及一介電結構，所述介電結構設置在所述探針結構與所述導電結構之間；其中，所述導電結構具有一容置空間，所述介電結構設置在所述探針結構的所述第二端部上，且所述探針結構的所述第二端部及所述介電結構設置在所述容置空間中。
- 如請求項1所述的電容式探針，其中，所述探針結構的所述第二端部具有一對應於所述介電結構的裸露部，且所述探針結構通過所述裸露部而電性連接於所述導電結構，其中，所述介電結構具有一與所述探針結構相互接觸的第一表面以及一與所述導電結構相互接觸的第二表面。
- 如請求項1所述的電容式探針，其中，所述探針結構與所述導電結構彼此電性絕緣，且所述介電結構具有一與所述探針結構相互接觸的第一表面以及一與所述導電結構相互接觸的第二表面。
- 如請求項1所述的電容式探針，其中，所述導電結構為一套筒狀的結構。
- 如請求項1所述的電容式探針，其中，所述探針結構的電阻率小於5 x 102Ωm。
- 如請求項1所述的電容式探針，其中，所述導電結構的電阻率小於5 x 102Ωm。
- 如請求項1所述的電容式探針，其中，所述介電結構的電阻率大於或等於108Ωm。
- 一種探針組件，其包括：一轉接載板，所述轉接載板具有多個容置槽；一探針承載座，所述探針承載座設置在所述轉接載板上；以及多個電容式探針，多個所述電容式探針設置在所述承載座上，且多個所述電容式探針分別設置在多個所述容置槽之中，其中，每一個所述電容式探針包括一探針結構、一導電結構以及一介電結構；其中，每一個所述電容式探針的所述導電結構電性連接於所述轉接載板，所述探針結構具有一第一端部、一對應於所述第一端部的第二端部、一連接在所述第一端部與所述第二端部之間的連接部，所述導電結構設置在所述探針結構的一側，且所述介電結構設置在所述探針結構與所述導電結構之間；其中，所述導電結構具有一容置空間，所述介電結構設置在所述探針結構的所述第二端部上，且所述探針結構的所述第二端部及所述介電結構設置在所述容置空間中。
- 如請求項8所述的探針組件，其中，所述探針結構的所述第二端部具有一對應於所述介電結構的裸露部，且所述探針結構通過所述裸露部而電性連接於所述導電結構，其中，所述介電結構具有一與所述探針結構相互接觸的第一表面以及一與所述導電結構相互接觸的第二表面。
- 如請求項8所述的探針組件，其中，所述探針結構與所述導電結構彼此電性絕緣，且所述介電結構具有一與所述探針結構相互接觸的第一表面以及一與所述導電結構相互接觸的第二表面。
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