TWI778541B - 探針模組 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種探針模組，可供設置於一第一補強板之一安裝孔中，所述安裝孔的內壁具有一內側凸緣。所述探針模組包含第二補強板與電路基板。第二補強板具有外側凸緣，所述外側凸緣包含實體區及多個缺口區，所述實體區用以抵靠第一補強板之安裝孔之內側凸緣。電路基板設置於第二補強板之下，其具有一下表面，所述下表面設置有多個導體及多個探針，且至少其中一個所述導體與其中一個所述探針電性連接。

Description

探針模組

本發明是關於一種適用於半導體測試之探針模組。

在目前晶圓級的半導體測試方法中，針測（probing）是一種常見的方式，而用來執行針測的測試裝置中，探針卡是最為關鍵的一個主要元件。如中華民國第I425218號專利，該專利所提供之探針卡總成主要包含有線路基底、固定在線路基底上之加固物板、設置於加固物板上之調整板，以固定在調整板下之探針頭總成。探針頭總成穿過線路基底之中央穿孔與加固物板中央穿孔。該探針頭總成主要包含設有複數探針之探針插入件，以及承載探針插入件且藉由螺絲鎖固之插入件支承件。該等探針係位於線路基底下方，用以點觸待測物，並藉由複數導電導針及電線而與該線路基底上的連接器電性連接，進而藉由該連接器而與一測試機台電性連接。

前述探針頭模組藉由複數螺栓及螺帽鎖固於該調整板，該調整板藉由複數鎖固螺絲固定於該加固物板，且複數調整螺絲穿過該調整板並頂抵於該加固物板。當該等鎖固螺絲未將該調整板緊抵於該加固物板而使該調整板與該加固物板之間有空隙時，各該調整螺絲可供使用者轉動以使該處之調整板部位接近或遠離該加固物板，如此以費時地調整該加固物板相對於該電路基板的方位，藉以校正各該探針相對於待測物之方位，使得該等探針之針尖相對於待測物有可接受之平面度。

然而，上述探針卡因結構複雜導致其組裝費時以及拆卸不易，對於半導體檢測人員造成相當程度的不便。

本發明提出一種探針模組，可供設置於一第一補強板之一安裝孔中，所述安裝孔的內壁具有一內側凸緣。所述探針模組包含第二補強板與電路基板。第二補強板具有外側凸緣，所述外側凸緣包含實體區及多個缺口區，所述實體區用以抵靠第一補強板之安裝孔之內側凸緣。電路基板設置於第二補強板之下，其具有一下表面，所述下表面設置有多個導體及多個探針，且至少其中一個所述導體與其中一個所述探針電性連接。

本發明之探針模組可以改善先前技術之探針卡所具有之探針模組組裝拆卸不易的問題。

以下各實施例中，「上」或「下」僅僅是用來說明其在圖式中所呈現的方位，並非限制其實際位向。

第一實施例

參照圖1A至圖4，其繪示出一例示探針卡800，其中探針卡800係由探針卡組件100與測試電路板81相結合所構成。

探針卡組件100主要包含第一補強板11、固定框體12、探針模組13及滑動框體14。第一補強板11包含上表面11a、下表面11b與安裝孔11c，安裝孔11c之內壁具有內側凸緣11d。第一補強板11可以由金屬材料製成，例如鋁或鋁合金或其他金屬材料，用以結合於測試電路板81的一側（如圖3與圖4所示）以強化測試電路板81的剛性。固定框體12設置於第一補強板11之上表面11a且環繞安裝孔11c。探針模組13設置於安裝孔11c中，其包含上表面13a、下表面13b以及位於上表面13a與下表面13b之間之外側凸緣13d。外側凸緣13d包含實體區13e及多個缺口區13f（圖式係繪製四個缺口區13f），且外側凸緣13d之實體區13e抵靠第一補強板11之內側凸緣11d。如圖1B所示，探針模組13由上而下依序包含有上蓋131、第二補強板133以及電路基板134，其中探針模組13之外側凸緣13d係位於第二補強板133，探針模組13之上表面13a與下表面13b係分別位於上蓋131與電路基板134。電路基板134之上表面固接第二補強板133之下表面。

滑動框體14設置於固定框體12之內壁且可沿一軸向D1（如圖3與圖4之箭頭所指方向）滑動於釋放位置（如圖3與圖6所示之狀態）與固定位置（如圖4與圖7所示之狀態）之間。滑動框體14之內壁設置有多個壓制部141（圖式係繪製四個壓制部141），當滑動框體14位於如圖3所示之釋放位置時，各壓制部141個別地對應探針模組13之外側凸緣13d之各缺口區13f，當滑動框體14位於如圖4所示之固定位置時，各壓制部141壓制探針模組13之外側凸緣13d之實體區13e。

透過上述實施例，探針模組13的組裝與拆卸僅需要透過控制滑動框體14相對於固定框體12的沿軸向D1滑動即可實現。當要進行組裝程序時，可先將滑動框體14沿軸向D1滑動至如圖3所示之釋放位置，然後將探針模組13放置於第一補強板11之安裝孔11c中。嗣後只需將滑動框體14沿軸向D1滑動至如圖4所示之固定位置便可完成探針模組13的組裝。同理，當人員要進行探針模組13的拆卸時，只需反向進行上述組裝程序即可。

在一些實施例中，探針模組13之外側凸緣13d包含彼此相對且相互平行之第一側邊13g與第二側邊13h，且第一側邊13g與第二側邊13h平行於軸向D1。探針模組13之外側凸緣13d之缺口區13f分別位於第一側邊13g與第二側邊13h，且位於第一側邊13g之缺口區13f的數量等於位於第二側邊13h之缺口區13f的數量。此外，每個缺口區13f個別地對應滑動框體14的一個壓制部141，因此壓制部141的數量同樣也是沿軸向D1的兩側平均分布。探針模組13之外側凸緣13d係位於第二補強板133。

再參照圖6與圖7，在一些實施例中，滑動框體14之各壓制部141包含殼體1411、彈性體1412以及滾輪1413。殼體1411係固接於滑動框體14之內壁，其具有一開口1411a以及相對於開口1411a之一端壁1411b。彈性體1412係設置於殼體1411內且一端固接於端壁1411a，另一端連接於滾輪1413。此外，探針模組13之外側凸緣13d之實體區13e還包含多個坡道結構13s，此些坡道結構13s係個別地鄰接各缺口區13f。

當滑動框體14位於如圖3與圖6所示之釋放位置時，壓制部141的位置係位於探針模組13之外側凸緣13d之缺口區13f的上方，也就是滾輪1413並未接觸探針模組13之外側凸緣13d之實體區13e。此時彈性體1412並未被壓縮，滾輪1413的下緣也呈現略低於探針模組13之外側凸緣13d之實體區13e的上表面的狀態。當滑動框體14被推動而自釋放位置滑動至固定位置時，各壓制部141之滾輪1413自其所對應之缺口區13f沿坡道結構13s之表面移動爬升，進而移動至外側凸緣13d之實體區13e。當滑動框體14位於如圖4與圖7所示之固定位置時，彈性體1412處於壓縮狀態，使得滾輪1413會對外側凸緣13d之實體區13e施加下壓力，進而使探針模組13固定於第一補強板11之安裝孔11c中。

參照圖1A與圖2，在一些實施例中，固定框體12具有一穿孔121，滑動框體14包含穿過穿孔121之一把手部142。穿孔121具有彼此相對之一第一內壁面121a與一第二內壁面121b，當滑動框體14位於如圖3所示之釋放位置時，把手部142係抵靠穿孔121之第一內壁面121a。當滑動框體14位於如圖4所示之固定位置時，把手部142係抵靠穿孔121之第二內壁面121b。

參照圖5，在一些實施例中，固定框體12之內壁更設置有至少一定位珠125，滑動框體14之外壁更設置有至少一定位孔145，定位珠125可沿固定框體12之內壁之壁面的法線方向伸縮，當滑動框體14位於圖4所示之固定位置時，固定框體12之定位珠125會嵌入滑動框體14之定位孔145中。需特別說明的是，定位珠125與定位孔145的位置亦可以互換，亦即可將定位珠125設置於滑動框體14之外壁，並將定位孔145設置於固定框體12之內壁。

第二實施例

請參照圖8A、圖8B、圖9與圖14，其繪示出一例示探針卡組件200以及探針卡900，其中探針卡900係由探針卡組件200與測試電路板91相結合所構成。

探針卡組件200主要包含第一補強板21、固定框體22、探針模組23及滑動框體24。第一補強板21包含上表面21a、下表面21b與安裝孔21c，安裝孔21c之內壁具有內側凸緣21d。第一補強板21可以由金屬材料製成，例如鋁或鋁合金或其他金屬材料，用以結合於測試電路板91的一側（如圖10與圖11所示）以強化測試電路板91的剛性。固定框體22設置於第一補強板21之上表面21a且環繞安裝孔21c。探針模組23設置於安裝孔21c中，其包含上表面23a、下表面23b以及位於上表面23a與下表面23b之間之外側凸緣23d。外側凸緣23d包含實體區23e及多個缺口區23f（圖式係繪製六個缺口區23f），且外側凸緣23d之實體區23e抵靠第一補強板21之內側凸緣21d之上表面。此外，探針模組23的上表面設置有方便人員提取探針模組23的二提環239，二提環239可相對探針模組23的上表面立起或平貼探針模組23的上表面23a。

參照圖8B與圖14，探針模組23由上而下依序包含有上蓋231、第二補強板233以及電路基板234，其中探針模組23之外側凸緣23d係位於第二補強板233，探針模組23之上表面23a係為上蓋231之上表面，探針模組23之下表面23b係為電路基板234之下表面。此外，二提環239係鎖固於第二補強板233上。電路基板234之上表面固接第二補強板233之下表面。

參照圖8B、圖10與圖11，在一些實施例中，探針模組23之外側凸緣23d包含彼此相對且相互平行之第一側邊23g與第二側邊23h，且第一側邊23g與第二側邊23h平行於軸向D2。探針模組23之外側凸緣23d之缺口區23f分別位於第一側邊23g與第二側邊23h，且位於第一側邊23g之缺口區23f的數量等於位於第二側邊23h之缺口區23f的數量。此外，每個缺口區23f個別地對應滑動框體24的一個壓制部241，因此壓制部241的數量同樣也是沿軸向D2的兩側平均分布。探針模組23之外側凸緣23d係位於第二補強板233。

滑動框體24設置於固定框體22之內壁且可沿一軸向D2（如圖10與圖11之箭頭所指方向）滑動於釋放位置（如圖10所示之狀態）與固定位置（如圖11所示之狀態）之間。滑動框體24之內壁設置有多個壓制部241（圖式係繪製六個壓制部241），當滑動框體24位於如圖10所示之釋放位置時，各壓制部241個別地對應探針模組23之外側凸緣23d之各缺口區23f，當滑動框體24位於如圖11所示之固定位置時，各壓制部241壓制探針模組23之外側凸緣23d之實體區23e。

透過上述實施例，探針模組23的組裝與拆卸僅需要透過控制滑動框體24相對於固定框體22沿軸向D2滑動即可實現。當要進行組裝程序時，可先將滑動框體24沿軸向D2滑動至如圖10所示之釋放位置，然後將探針模組23放置於第一補強板21之安裝孔21c中。嗣後只需將滑動框體24沿軸向D2滑動至如圖11所示之固定位置便可完成探針模組23的組裝。同樣地，當人員要進行探針模組23的拆卸時，只需反向進行上述組裝程序即可。

參照圖10至圖14，本實施例之各壓制部241包含殼體2411及滾輪2413。殼體2411係固接於滑動框體24之內壁，其具有一開口2411a，滾輪2413設置於殼體2411內且局部凸出於殼體2411之開口2411a外。此外，探針模組23之外側凸緣23d之實體區23e包含多個坡道結構23s，實體區23e之下表面進一步設置有多個彈性凸塊235（圖式係繪製四個）。各坡道結構23s係個別地鄰接各缺口區23f，各彈性凸塊235則是凸出實體區23e之下表面使外側凸緣23d之實體區23e經由彈性凸塊235抵靠第一補強板21之內側凸緣21d之上表面。

由於探針模組23的外側凸緣23d與第一補強板21的內側凸緣21d彼此之間可能因為表面不是完全平整，導致相互組裝之後，探針模組23的探針尖端（圖未示）在測試時沒有處於同一水平面上。藉由在探針模組23的外側凸緣23d的下表面設置彈性凸塊235，可以透過彈性凸塊235的彈性變形使得上述問題獲得解決。需特別說明的是，彈性凸塊235也可以設置在第一補強板21的內側凸緣21d的上表面。在部分實施例中，彈性凸塊235可以透過在探針模組23的外側凸緣23d的下表面嵌設彈簧以及鋼珠來實現，其中鋼珠可以透過彈簧的變形而改變其凸出於外側凸緣23d的下表面的高度。

當滑動框體24位於圖10與圖12所示之釋放位置時，各壓制部241之滾輪2413的位置係位於探針模組23之外側凸緣23d之缺口區23f的上方，也就是滾輪2413並未接觸探針模組23之外側凸緣23d之實體區23e，此時滾輪2413的下緣呈現略低於探針模組23之外側凸緣23d之實體區23e的上表面的狀態。當滑動框體24被推動而滑動至圖11與圖13所示之固定位置時，各壓制部241之滾輪2413自其所對應之缺口區23f沿坡道結構23s之表面移動爬升，進而移動至實體區23e並對實體區23e施加下壓力。此時，彈性凸塊235會因為該下壓力使其凸出於探針模組23的外側凸緣23d的下表面的高度減少。

參照圖8A與圖9，在部分實施例中，探針卡組件200之固定框體22具有凹口221，滑動框體24包含把手部242，其中把手部242位於固定框體22之凹口221中且具有定位孔242a。探針卡組件200還包含緊鄰凹口221而設置的止檔機構29。止檔機構29包含座體291、彈簧292以及止檔件293。座體291相對把手部242設置且鄰接凹口221。彈簧292（例如扭簧或V型彈簧）則以樞接的方式設置於座體291上。止檔件293概呈T型，其包含第一端2931、第二端2933以及中間區段2932，第一端2931相對於第二端2933且朝向把手部242，中間區段2932位於第一端2931與第二端2933之間且樞接於彈簧292，使止檔件293可以彈簧292為支點而構成一個蹺蹺板結構。

當滑動框體24位於圖11所示之固定位置時，止檔件293之第一端2931藉由彈簧292之彈力而相對於彈簧292朝下旋轉進而抵接把手部242的下緣處。如此一來，便可避免滑動框體24意外地自固定位置滑動至釋放位置。當人員要取下探針模組23時，只要按壓止檔件293之第二端2933，使止檔件293之第一端2931翹起並對準把手部242之定位孔242a。由於定位孔242a之尺寸係可允許止檔件293之第一端2931與中間區段2932通過，因此此時人員便可操作把手部242使滑動框體沿軸向D2滑動至如圖10所示之釋放位置。

在一些實施例中，為了方便人員得以迅速將第一端2931對準定位孔242a，把手部242還設置有限位凸緣242b，其緊鄰定位孔242a且位於定位孔242a上方。當人員按壓止檔件293之第二端2933，使止檔件293之第一端2931翹起而抵靠限位凸緣242b時，此時第一端2931恰好對準定位孔242a。如此一來，人員無論在拆卸或者組裝探針模組23均可迅速完成。

參照圖8A、圖8B、圖9與圖14，本實施例之探針模組23之電路基板234之下表面23b設置有複數彈簧針（導體）237及複數探針238，測試電路板91包含上表面91a、下表面91b、穿孔91c以及複數電接觸917。其中相鄰兩彈簧針237的間距大於相鄰兩探針238的間距。電路基板234具有至少一側邊，彈簧針237位於探針238與電路基板234的側邊之間。測試電路板91之電接觸917位於上表面91a且位於穿孔91c之周圍。當探針卡組件200與測試電路板91組裝成探針卡900時，測試電路板91以其上表面91a固接於第一補強板21之下表面21b，且測試電路板91之穿孔91c係相對於第一補強板21之安裝孔21c。位於探針模組23之電路基板234之各彈簧針237之一端電性連接於測試電路板91之電接觸917，另一端則電性連接於探針模組23之電路基板234，使測試訊號可以從測試電路板91經由電路基板234而傳遞至各探針238。此外，探針模組23之探針238係凸出測試電路板91之下表面91b，如此一來當探針卡900組裝於測試機台上時，方可透過探針238對待測裝置上的銲墊進行電性測試。圖14中，彈簧針237設置在探針238的周圍，如圖14中彈簧針237呈四條直線排列的矩形圍繞在探針238周圍。

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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之專利申請範圍所界定者為準。

100、200:探針卡組件 800、900:探針卡 11:第一補強板 11a:上表面 11b:下表面 11c:安裝孔 11d:內側凸緣 12:固定框體 121:穿孔 121a:第一內壁面 121b:第二內壁面 125:定位珠 13:探針模組 13a:上表面 13b:下表面 13d:外側凸緣 13e:實體區 13f:缺口區 13g:第一側邊 13h:第二側邊 13s:坡道結構 131:上蓋 133:第二補強板 134:電路基板 14:滑動框體 141:壓制部 1411:殼體 1411:開口 1411b:端壁 1412:彈性體 1413:滾輪 142:把手部 145:定位孔 21:第一補強板 21a:上表面 21b:下表面 21c:安裝孔 21d:內側凸緣 22:固定框體 221:凹口 23:探針模組 23a:上表面 23b:下表面 23d:外側凸緣 23e:實體區 23f:缺口區 23g:第一側邊 23h:第二側邊 23s:坡道結構 231:上蓋 233:第二補強板 234:電路基板 235:彈性凸塊 237:彈簧針 238:探針 239:提環 24:滑動框體 242:把手部 242a:定位孔 242b:限位凸緣 241:壓制部 2411:殼體 2411a:開口 2413:滾輪 29:止檔機構 291:座體 292:彈簧 293:止檔件 2931:第一端 2932:中間區段 2933:第二端 81、91:測試電路板 91a:上表面 91b:下表面 91c:穿孔 917:電接觸 D1:軸向 D2:軸向

[圖1A] 為本發明之第一實施例之探針卡的元件分解示意圖； [圖1B] 為本發明之第一實施例之探針模組的元件分解示意圖； [圖2] 為本發明之第一實施例之探針模組與補強件的組合示意圖； [圖3] 為本發明之第一實施例之探針模組處於釋放狀態的示意圖； [圖4] 為本發明之第一實施例之探針模組處於固定狀態的示意圖； [圖5] 為本發明之第一實施例之探針卡的局部透視圖； [圖6] 為本發明之第一實施例之壓制部沿圖3之AA剖面線的剖面示意圖； [圖7] 為本發明之第一實施例之壓制部沿圖4之BB剖面線的剖面示意圖； [圖8A] 為本發明之第二實施例之探針卡的元件分解示意圖； [圖8B] 為本發明之第二實施例之探針模組的元件分解示意圖； [圖9] 為本發明之第二實施例之探針模組與補強件的組合示意圖； [圖10] 為本發明之第二實施例之探針模組處於釋放狀態的示意圖； [圖11] 為本發明之第二實施例之探針模組處於固定狀態的示意圖； [圖12] 為本發明之第二實施例之壓制部沿圖10之CC剖面線的剖面示意圖； [圖13] 為本發明之第二實施例之壓制部沿圖11之DD剖面線的剖面示意圖； [圖14] 為本發明之第二實施例之探針模組的底部的示意圖。

200:探針卡組件

21:第一補強板

21a:上表面

21b:下表面

21c:安裝孔

21d:內側凸緣

22:固定框體

221:凹口

23:探針模組

23a:上表面

23d:外側凸緣

23e:實體區

23f:缺口區

23g:第一側邊

23h:第二側邊

23s:坡道結構

231:上蓋

233:第二補強板

239:提環

24:滑動框體

242:把手部

242a:定位孔

242b:限位凸緣

241:壓制部

29:止檔機構

291:座體

292:彈簧

293:止檔件

2931:第一端

2932:中間區段

2933:第二端

900:探針卡

91:測試電路板

91a:上表面

91b:下表面

Claims (9)

1. 一種探針模組，用以設置於一探針卡組件之一第一補強板之一安裝孔中，該安裝孔之內壁具有一內側凸緣，該探針模組包含：一第二補強板，具有一外側凸緣，該外側凸緣包含彼此相對且相互平行之第一側邊與第二側邊，該外側凸緣之第一側邊與第二側邊包含一實體區及複數缺口區，該實體區用以抵靠該第一補強板之安裝孔之內側凸緣，其中當該探針卡組件之一壓制部壓制該實體區時，該探針模組固定於該安裝孔中，當該探針卡組件之該壓制部對應該缺口區時，該探針模組被釋放；以及一電路基板，設置於該第二補強板之下，具有一下表面，且該下表面設置有複數導體及複數探針，至少其中之一該導體與其中之一該探針電性連接。
2. 如請求項1所述之探針模組，其中該探針模組具有一上表面與一下表面，該第二補強板位於該探針模組之上表面與該探針模組之下表面之間。
3. 如請求項2所述之探針模組，其中該電路基板之下表面即為該探針模組之下表面。
4. 如請求項3所述之探針模組，更包含：一上蓋，設置於該第二補強板之上，該上蓋具有一上表面，且該上蓋之上表面即為該探針模組之上表面。
5. 如請求項1所述之探針模組，其中位於該第一側邊之缺口區的數量等於位於該第二側邊之缺口區的數量。
6. 如請求項5所述之探針模組，其中該第二補強板之外側凸緣之該實體區包含複數坡道結構，該些坡道結構個別地鄰接該些缺口區。
7. 如請求項1所述之探針模組，其中相鄰二該缺口區係被該實體區所隔開。
8. 如請求項7所述之探針模組，其中該探針卡組件包含一滑動框體，該壓制部係設置於該滑動框體上。
9. 如請求項1至8任一項所述之探針模組，其中該第二補強板之外側凸緣之該實體區之下表面設置有複數彈性凸塊。

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