TWI858932B - 包含不同長度探針組的探針卡結構 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種包含不同長度探針組的探針卡結構，其包括上導板組、第一探針組、第二探針組以及加強件。上導板組至少包括第一上導板。第一探針組至少包括第一下導板及複數個第一探針，第二探針組至少包括第二下導板及長度與複數個第一探針不同的複數個第二探針。加強件支撐上導板組、第一下導板及第二下導板。第一下導板及第二下導板不在同一水平面上。

Description

包含不同長度探針組的探針卡結構

本發明涉及一種探針卡結構，特別是涉及一種包含不同長度探針組的探針卡結構。

半導體進行測試時，會使用探針卡(probe card)接觸待測裝置(device under test，DUT)上的焊墊(pad)、凸塊(bump)或錫球，並分析所接觸到的電性訊號，以獲得待測裝置的測試結果。小晶片(chiplet)是將原本一個晶片上所要包含的諸多元件拆分成小單元，再各自進行強化、設計和再製造等處理之後，再封裝成一個系統晶片。

然而，如圖1所示，在此情況下，矽中介層S1上(例如wafer)設置了多個尺寸不同的待測裝置T，當探針P設置於尺寸相同的上導板A與下導板B之間進行探針卡測試時，會有多個待測裝置T之間高度不同的情況，導致探針P接觸待測裝置時，因針尖的平衡接觸力(balance contact force，BCF)不同，甚至無法接觸部分待測裝置T，而無法均勻地接觸待測裝置T上對應的焊墊、凸塊或錫球，進而影響測試的精準度。此外，以現有的彈簧探針(Pogo Pin)為例，探針的間距需要達到100μm以上，而不利於製作上述小間距測試需求的探針卡。

故，如何通過結構設計的改良，來提升探針卡的測試能力，來 克服上述的缺陷，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

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包含不同長度探針組的探針卡結構，其包括：一上導板組、一下導板組、一第一探針組、一第二探針組以及一加強件。上導板組至少包括一第一上導板，所述第一上導板包括多個上導板孔。下導板組至少包括一第一下導板及一第二下導板，第一下導板具有第一下導板孔，且第二下導板具有第二下導板孔。第一探針組包括複數個第一探針，每個所述第一探針具有一第一接觸端及一第二接觸端，所述第一接觸端穿過所述上導板孔，所述第二接觸端穿過所述第一下導板孔。第二探針組包括複數個第二探針，每個所述第二探針具有一第三接觸端及一第四接觸端，所述第三接觸端穿過所述上導板孔，所述第四接觸端穿過所述第二下導板孔，且所述複數個第二探針的長度大於所述複數個第一探針的長度。加強件支撐所述上導板組及所述下導板組。所述第一下導板及所述第二下導板不在同一水平面上。

在本發明的一實施例中，所述下導板組還包括一第三下導板，所述第三下導板具有第三下導板孔。所述探針卡結構還進一步包括一第三探針組，其包括複數個第三探針，每個所述第三探針具有一第五接觸端及一第六接觸端，所述第五接觸端穿過所述上導板孔，所述第六接觸端穿過所述第三下導板孔。所述第三探針組的長度大於所述第二探針組的長度。所述第一下導板、所述第二下導板及所述第三下導板不在同一水平面上。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的包含不同長度探針組的探針卡結構，其能通過“包含不同長度探針組的探針卡結構包括：一 上導板組、一下導板組、一第一探針組、一第二探針組以及一加強件”、“所述複數個第二探針的長度大於所述複數個第一探針的長度”、“加強件支撐所述上導板組、所述第一下導板及所述第二下導板”以及“所述第一下導板及所述第二下導板不在同一水平面上”的技術方案，以使探針能夠均勻地接觸待測裝置上對應的焊墊、凸塊或錫球，提升探針卡對於待測試裝置具有不同高度測試點時的測試能力。

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，並非用來對本發明加以限制。

1A、1B、1C:探針卡結構

10:上導板組

101:第一上導板

102:第二上導板

20:下導板組

201:第一下導板

202:第二下導板

203:第三下導板

30:第一探針組

30a、30b、30c、40a、40b、40c、60a、60b、60c:探針

31:第一接觸端

32:第二接觸端

40:第二探針組

41:第三接觸端

42:第四接觸端

50:加強件

60:第三探針組

61:第五接觸端

62:第六接觸端

S:基板

S1:矽中介層

S2:封裝基板

S3:電路板

T1:第一待測裝置

T2:第二待測裝置

T3:第三待測裝置

A:上導板

B:下導板

P:探針

圖1為現有技術問題的示意圖。

圖2為本發明第一實施例的側視示意圖。

圖3為本發明第二實施例的側視示意圖。

圖4為本發明第三實施例的側視示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“包含不同長度探針組的探針卡結構”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，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。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。另外，本文中所使用的術語“或”，應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單元。

[第一實施例]

參閱圖2所示，第一待測裝置T1及第二待測裝置T2具有不同的高度，為了測試第一待測裝置T1及第二待測裝置T2之電性，本發明的第一實施例提供一種探針卡結構1A，其包括：上導板組10、下導板組20、第一探針組30、第二探針組40以及加強件50。上導板組10至少包括第一上導板101。在一實施例中，上導板組10可以包括第一上導板101及第二上導板102，第一上導板101及第二上導板102各自包括多個上導板孔。下導板組20至少包括第一下導板201及第二下導板202，第一下導板201及第二下導板202自包括多個下導板孔。第一探針組30包括複數個第一探針30a、30b、30c，每個第一探針30a、30b、30c包括第一接觸端31及第二接觸端32，第一接觸端31及第二接觸端32為各第一探針30a、30b、30c的兩相反端。第一接觸端31穿過上導板孔，第二接觸端32穿過第一下導板孔。第二探針組40包括複數個第二探針40a、40b、40c，每個第二探針40a、40b、40c包括第三接觸端41及第四接觸端42，第三接觸端41及第四接觸端42為各第二探針40a、40b、40c的兩相反端。第三接觸端41穿過上導板孔，第四接觸端42穿過第二下導板孔。

舉例而言，本發明的複數個第一探針30a、30b、30c及複數個第二探針40a、40b、40c可以是垂直彈簧式測試針(Pogo Pin)。然而，只要可以裝在探針卡上，以對第一待測裝置T1及第二待測裝置T2進行測試，本發明的第一探針30a、30b、30c及第二探針40a、40b、40c的種類並不特別限制。

在本發明的一實施例中，第一探針30a、30b、30c及第二探針40a、40b、40c可由導電性佳及彈性良好的金屬來製成，例如銅、鈀、銀、金、鉑、鎢、錸鎢、鈹銅、鈀金、鈀銀、碳化鎢或上述材料的合金等。較佳地， 第一探針30a、30b、30c及第二探針40a、40b、40c上還進一步包括絕緣包覆層。

在本發明的一實施例中，上導板組10可包括位於同一水平面的第一上導板101及第二上導板102，第一上導板101及第二上導板102各自包括多個上導板孔(未圖示)，下導板組20可包括第一下導板201與第二下導板202，與上導板組10平行設置。第一下導板201具有第一下導板孔，第二下導板202具有第二下導板孔。第一探針30a、30b、30c的第一接觸端31從上導板孔凸出於上導板組10，並連接於空間轉換器或主電路板的導電接點，第二接觸端32從第一下導板孔凸出於第一下導板201，以與第一待測裝置T1接觸。第二探針40a、40b、40c的第三接觸端41從上導板孔凸出於上導板組10，並連接於空間轉換器或主電路板的導電接點，第四接觸端42從第二下導板孔凸出於第二下導板202，以與第二待測裝置T2接觸。

也就是說，第一探針30a、30b、30c的第一接觸端31會穿過上導板組10的上導板孔之後，露出於上導板組10的上方，第一探針30a、30b、30c的第二接觸端32，會穿過第一下導板201的第一下導板孔之後，露出於第一下導板201的下方。第二探針40a、40b、40c的第三接觸端41從會穿過上導板組10的上導板孔之後，露出於上導板組10的上方，第二探針40a、40b、40c的第四接觸端42，會穿過第二下導板202的第二下導板孔之後，露出於第二下導板202的下方。

如此一來，第一探針30a、30b、30c的第一接觸端31電性連接轉接板，第二接觸端32接觸第一待測裝置T1。第二探針40a、40b、40c的第三接觸端41電性連接轉接板，第四接觸端42接觸第二待測裝置T2。進一步地，第二接觸端32及第四接觸端42具有一尖端，用以接觸第一待測裝置T1及第二待測裝置T2的金屬焊墊、凸塊或錫球。

另一方面，第一探針30a、30b、30c及第二探針40a、40b、40c可為垂直式探針，本發明不以探針30的型態為限。在本發明的一實施例中，第一探針30a、30b、30c及第二探針40a、40b、40c可為一彈性結構體，在承受軸向的外力且超過臨界負荷後可以產生彎曲形變，使第一探針30a、30b、30c及第二探針40a、40b、40c不容易因受到外力壓縮而斷裂。在本發明的一實施例中，多個第一探針30a、30b、30c及多個第二探針40a、40b、40c之間的間距為50微米(μm)以下，較佳地為40微米以下，以製造適合用於測試小晶片的探針卡。

在本實施例中，第一下導板201及第二下導板202的數量相同。然而，第一下導板201及第二下導板202相對於基板S的水平高度不同，以利於支撐不同長度的第一探針30a、30b、30c及第二探針40a、40b、40c。第一待測裝置T1及第二待測裝置T2設置在基板S上，且基板S可依序由矽中介層S1、封裝基板S2及電路板S3組成。電路板S3可為印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)或是柔性印刷電路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)。

進一步地，本發明採用一體成形的加強件50支撐上導板組10及下導板組20，於本實施例中，下導板組20包括第一下導板201及第二下導板202。從側向觀看時，加強件50為多邊形而不是四邊形，以將上導板組10、第一下導板201及第二下導板202藉由加強件50固定在適當的位置。具體而言，加強件50可具有階梯狀結構。因此，在多個探針設置於同一上導板組10的同時，不需要額外增加第一下導板201及第二下導板202的數量來調整第一探針30a、30b、30c至第一待測裝置T1的距離或第二探針40a、40b、40c至第二待測裝置T2的距離。換言之，本發明可以藉由加強件50使第二下導板202至上導板組10的距離，大於第一下導板201至上導板組10的距離。

詳細而言，所述第一上導板組10可以包含第一上導板101及 第二上導板102，所述第二上導板102具有多個上導板孔，所述第一上導板101與所述第二上導板102位於同一水平面，所述第一下導板201與所述第一上導板101對應設置，所述第一探針組30的所述第一接觸端31穿過所述第一上導板101的上導板孔，所述第二接觸端32穿過所述第一下導板201的第一下導板孔，所述第二探針組40的所述第三接觸端41穿過所述第二上導板102的上導板孔，所述第四接觸端42穿過所述第二下導板202的第二下導板孔，且其中，所述第二下導板202至所述第二上導板102的距離，大於所述第一下導板201至所述第一上導板101的距離。

根據本發明的實施例，當同一基板S上具有不同高度的第一待測裝置T1及第二待測裝置T2時，對應於高度較低的第二待測裝置T2，可以藉由加強件50的結構設計，使得第二下導板202更接近第二待測裝置T2。如此一來，可使第一下導板201至第一待測裝置T1的距離大致上與第二下導板202至第二待測裝置T2的距離相同，本發明的探針卡結構1A可以用於同時測試基板S上具有不同高度的第一待測裝置T1及第二待測裝置T2。

[第二實施例]

參閱圖3所示，其為本發明的第二實施例，本實施例與第一實施例大致相同，其差異說明如下。在本發明第二實施例的探針卡結構1B中，還進一步包括一第三探針組60，第三探針組60包括複數個第三探針60a、60b、60c。下導板組20則進一步包括第三下導板203。在本實施例中，探針卡結構1B被用於測試三個具有不同高度的第一待測裝置T1、第二待測裝置T2及第三待測裝置T3。第三下導板203與第一下導板201及第二下導板202不在同一水平面上。具體而言，第一待測裝置T1的高度高於第二待測裝置T2，且第二待測裝置T2的高度高於第三待測裝置T3。

舉例來說，第一待測裝置T1、第二待測裝置T2及第三待測裝置 T3可以是中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、數位信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、電源管理晶片(Power Management IC，PMIC)或動態隨機存取記憶體(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。然而，上述所舉的例子只是其中一可行的實施例而並非用以限定本發明。

在本發明第二實施例的探針卡結構1B中，每個第三探針60a、60b、60c具有第五接觸端61及第六接觸端62，第五接觸端61及第六接觸端62為第三探針60a、60b、60c的兩相反端，第三下導板203具有多個第三下導板孔，第五接觸端61穿過上導板孔，第六接觸端62穿過第三下導板孔。

在本實施例中，通過加強件50將第一下導板201、第二下導板202及第三下導板203設置為第一下導板201的水平高度高於第二下導板202及第三下導板203的水平高度，且第二下導板202的水平高度高於第三下導板203的水平高度。即第三下導板203至上導板組10的距離，大於第一下導板201至上導板組10的距離。此時，加強件50的底面具有階梯狀結構，使第一下導板201至第一待測裝置T1的距離會大致上等於第二下導板202到第二待測裝置T2的距離及第三下導板203到第三待測裝置T3的距離。

在此情況下，第一下導板201、第二下導板202及第三下導板203都對應到上導板組10，第一下導板201、第二下導板202及第三下導板203則分別對應第一待測裝置T1、第二待測裝置T2及第三待測裝置T3設置。當本發明的探針卡結構1B同時測試第一待測裝置T1、第二待測裝置T2及第三待測裝置T3時，由於多個探針到每一個待測裝置的距離大致相同，而可使多個探針均勻地接觸每一個待測裝置，提升探針卡結構1B的測試能力。

應說明的是，圖式中的第一下導板201、第二下導板202及第 三下導板203繪示為一個僅為簡單示意說明，只要第一下導板201、第二下導板202及第三下導板203的數量相同，本發明的第一下導板201、第二下導板202及第三下導板203並不以一個為限。在本發明的一實施例中，第一下導板201、第二下導板202及第三下導板203的水平高度彼此不同，即第一下導板201、第二下導板202及第三下導板203不在同一水平面上。

[第三實施例]

參閱圖4所示，其為本發明的第三實施例，本實施例與第二實施例大致相同，其差異說明如下。在本發明第二實施例的探針卡結構1C中，還進一步包括一第三下導板203。在一實施例中，從側向觀看時，第一下導板201、第二下導板202及第三下導板203的長度相同。在本實施例中，探針卡結構1C被用於測試三個具有不同高度的第一待測裝置T1、第二待測裝置T2及第三待測裝置T3。具體而言，第一待測裝置T1的高度高於第二待測裝置T2，而第三待測裝置T3的高度小於第一待測裝置T1的高度，但大於第二待測裝置T2的高度。

在本實施例中，通過加強件50將第一下導板201、第二下導板202及第三下導板203設置為第一下導板201對應於第一待測裝置T1，第二下導板202對應於第三待測裝置T3，第三下導板203對應於第二待測裝置T2。此時，加強件50的底面呈現凹凸狀，使第一下導板201至第一待測裝置T1的距離會大致上等於第二下導板202到第三待測裝置T3的距離及第三下導板203到第二待測裝置T2的距離。

在此情況下，即使基板S上高度較低的第二待測裝置T2位於兩個高度相對較高的第一待測裝置T1及第三待測裝置T3之間時，也能使用本發明所提供的探針卡結構1C來同時測試第一待測裝置T1、第二待測裝置T2及第三待測裝置T3。此時，由於多個探針到每一個待測裝置的距離大致 相同，而可使多個探針均勻地接觸每一個待測裝置，提升探針卡結構1C的測試能力。

此外，在多個探針的長度不同、粗細相同的情況下，會導致彈性不同，進而影響測試穩定度。在本發明的一實施例中，可使用具有不同截面積的多個探針。舉例而言，截面積較大的長探針與截面積較小的短探針搭配使用，可以使多個探針接觸高度不同的多個待測裝置表面時，平衡多個探針的接觸力。也就是說，本發明對加強件50的設計不侷限於使多個探針從下導板到待測物的距離相同，也可以藉由探針的粗細與截面積來使多個探針的平衡接觸力(BCF)達到一致或非常接近的狀態。

舉例而言，第一探針組30、第二探針組40及第三探針組60可以是垂直式探針，且第二探針組40的針尖厚度或第三探針組60的針尖厚度，與第一探針組30的針尖厚度不同。在一實施例中，第二探針組40的針尖厚度與第三探針組60的針尖厚度不同。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的包含不同長度探針組的探針卡結構，其能通過“包含不同長度探針組的探針卡結構包括：一上導板組、一第一探針組、一第二探針組以及一加強件”、“第一探針組，其至少包括一第一下導板及複數個第一探針，每個所述第一探針具有一第一接觸端及一第二接觸端，所述第一下導板具有第一下導板孔，所述第一接觸端穿過所述上導板孔，所述第二接觸端穿過所述第一下導板孔”、“第二探針組，其至少包括一第二下導板及複數個第二探針，每個所述第二探針具有一第三接觸端及一第四接觸端，所述第二下導板具有第二下導板孔，所述第三接觸端穿過所述上導板孔，所述第四接觸端穿過所述第二下導板孔，且所述複數個第二探針的長度大於所述複數個第一探針的長度”、 “加強件支撐所述上導板組、所述第一下導板及所述第二下導板”以及“所述第一下導板及所述第二下導板不在同一水平面上”的技術方案，以使探針能夠均勻地接觸待測裝置上對應的焊墊、凸塊或錫球，提升探針卡的測試能力。

更進一步來說，本發明的探針卡結構通過加強件50將上導板組與下導板組固定在適當的位置，在探針抵接待測裝置及電路基板時，上導板組及下導板組不會產生錯位，使電性傳導更穩定。

本發明的探針卡結構可以對應於不同待測裝置使用尺寸不同的多個探針，當使用的探針較長時，選用截面積較大的探針尺寸，當使用的探針較短時，選用截面積較小的探針尺寸，以利於通過針型差異來調整探針彈力，進一步使本發明的探針卡結構在用於同時測試具有高度不同之待測裝置的基板時，針尖具有非常接近的平衡接觸力(balance contact force，BCF)，進而提升探針卡的測試穩定度。換言之，本發明進一步利用探針的長度、粗細、截面積等組合進行結構設計，使得測試時複數個探針的平衡接觸力達到非常接近或一致。

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。

1A:探針卡結構

10:上導板組

101:第一上導板

102:第二上導板

20:下導板組

201:第一下導板

202:第二下導板

30:第一探針組

31:第一接觸端

32:第二接觸端

40:第二探針組

41:第三接觸端

42:第四接觸端

30a、30b、30c、40a、40b、40c:探針

50:加強件

S:基板

S1:矽中介層

S2:封裝基板

S3:電路板

T1:第一待測裝置

T2:第二待測裝置

Claims (10)

1. 一種包含不同長度探針組的探針卡結構，其包括：一上導板組，其至少包括一第一上導板，所述第一上導板包括多個上導板孔；一下導板組，其至少包括一第一下導板及一第二下導板，所述第一下導板具有第一下導板孔，且所述第二下導板具有第二下導板孔；一第一探針組，其包括複數個第一探針，每個所述第一探針具有一第一接觸端及一第二接觸端，所述第一接觸端穿過所述上導板孔，所述第二接觸端穿過所述第一下導板孔；一第二探針組，其包括複數個第二探針，每個所述第二探針具有一第三接觸端及一第四接觸端，所述第三接觸端穿過所述上導板孔，所述第四接觸端穿過所述第二下導板孔，且所述複數個第二探針的長度大於所述複數個第一探針的長度；以及一加強件，支撐所述上導板組及所述下導板組；其中，所述第一下導板及所述第二下導板不在同一水平面上，其中，從側向觀看時，所述加強件具有一階梯狀結構。
2. 如請求項1所述的包含不同長度探針組的探針卡結構，其中，所述加強件為一體成形的結構。
3. 如請求項1所述的包含不同長度探針組的探針卡結構，其中，所述第二下導板至所述上導板組的距離，大於所述第一下導板至所述上導板組的距離。
4. 如請求項1所述的包含不同長度探針組的探針卡結構，其中，所述下導板組還包括一第三下導板，所述第三下導板包括多個第三下導板孔，且其中，所述探針卡結構還包括一第三探針 組，其包括複數個第三探針，每個所述第三探針具有一第五接觸端及一第六接觸端，所述第五接觸端穿過所述上導板孔，所述第六接觸端穿過所述第三下導板孔，所述複數個第三探針的長度大於所述複數個第二探針的長度，且所述第一下導板、所述第二下導板及所述第三下導板不在同一水平面上。
5. 如請求項4所述的包含不同長度探針組的探針卡結構，其中，所述第二下導板至所述上導板組的距離，大於所述第一下導板至所述上導板組的距離，所述第三下導板至所述上導板組的距離，大於所述第二下導板至所述上導板組的距離。
6. 如請求項4所述的包含不同長度探針組的探針卡結構，其中，從側向觀看時，所述第一下導板、第二下導板及第三下導板的長度相同。
7. 如請求項4所述的包含不同長度探針組的探針卡結構，其中，所述第一下導板、所述第二下導板及所述第三下導板不在同一水平面上。
8. 如請求項4所述的包含不同長度探針組的探針卡結構，其中，所述第一探針組、所述第二探針組及所述第三探針組是垂直式探針，且所述第二探針組的針尖厚度或所述第三探針組的針尖厚度，與所述第一探針組的針尖厚度不同。
9. 如請求項8所述的包含不同長度探針組的探針卡結構，其中，所述第二探針組的針尖厚度與所述第三探針組的針尖厚度不同。
10. 如請求項1所述的包含不同長度探針組的探針卡結構，其中，所述上導板組還包含一第二上導板，所述第二上導板包括多個上導板孔，所述第一上導板與所述第二上導板位於同一水平面，所述第一下導板與所述第一上導板對應設置，所述第一探針組的所述第一接觸端穿過所述第一上導板的上導板孔， 所述第二接觸端穿過所述第一下導板孔，所述第二探針組的所述第三接觸端穿過所述第二上導板的上導板孔，所述第四接觸端穿過所述第二下導板孔，且其中，所述第二下導板至所述第二上導板的距離，大於所述第一下導板至所述第一上導板的距離。

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