专利名称：高频垂直式弹片探针卡结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种探针结构，特别是涉及一种高频垂直式弹片探针卡结构，是一种微型探针的创新形状设计，可运用于高频高速的芯片测试，具备能被纵向压缩的弹性时，仍维持测试过程中良好的接触状态。
背景技术：
探针卡主要应用在IC尚未封装前，辅以相关的测试仪器与软件，针对裸晶以探针作各项功能测试的作业，从而筛选出不良品，良品则再进行之后的封装工程。由于集成电路制程不断的演进，电路间的线宽与间距日益缩小，而当测试时所使用的探针需求，也从针尖弯曲、横向放置的悬臂式探针，改为针径更细小、更密集且探针与探针之间的间距更窄化的垂直式探针。此外，垂直式探针的制程技术，可分为以机械加工而成的弹簧式探针，或以化学蚀刻来制作多样几何截面的探针，或以微机电制程制作多层微探针，或是微影深蚀刻模造(LIGA)技术制成等。如图1所示，是现有传统垂直式探针，探针 90是由筒状部91、接触端面92、轴承93以及绕线式弹簧94四个必要部分所构成，其接触端面92是探针90的其中一端，用以对裸晶作电性接触，另一端则于电路板上作接触，而所述筒状部91的内部有一轴承93及一绕线式弹簧所组成，其轴承93的外围由绕线式弹簧94 所缠绕，用以增加探针的形变量及弹性，通过如此四个步骤，而完成探针卡中的一个探针的组成。然而，上述现有技术的探针，是一多步骤且较复杂的组装结构，如考虑探针需数以千计被制造组装，每一根探针的组成所需耗费的时间更长，造成成本的耗费也相当可观，所述探针的接触端面呈圆柱立体状，其形状接触芯片时也无法达到针与针的间距更为缩小的要求，故本发明提出一种高频垂直式弹片探针卡结构以改善上述的需求构想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了弥补现有技术的不足，提供一种高频垂直式弹片探针卡结构，是一微型探针构造的创新设计，可用于高频高速的芯片测试装置之中。所述高频垂直式弹片探针卡结构的探针能作IC组件与电路板之间的电性连接导电组件。所述高频垂直式弹片探针卡结构的探针的中间部份具有其上下呈现非一致性的弯曲弹性，而所述创新设计则视所述探针承受反作用力大小而决定其形体的构成，运用此简单的设计，以增加受压时所能承受的最大变形量。本发明的高频垂直式弹片探针卡结构采用以下技术方案所述高频垂直式弹片探针卡结构的探针的尖端形状可具有一尖刀状或刀背状，其主要包括第一接触件、探针主体、以及第二接触件等部份，所述第一接触件与所述第二接触件作为压缩时用来与外部构件电性接触的接触点，所述探针主体具有至少一弹性体以及至少一嵌入组合槽结合而成，用以被垂直方向压缩时承受变形的弹性。
所述第一接触件与所述第二接触件，其形状可以是一圆弧曲面体、尖锥体、平面体或锯齿状体。所述探针主体的所述嵌入组合槽具有至少一凸块。所述探针主体的所述嵌入组合槽还具有至少一槽孔，致使相对应的至少一凸块嵌
合在一起。所述弹性体的所述嵌入组合槽，其凸块可以是一圆柱立体状或方形立体状。所述弹性体的所述嵌入组合槽，其槽孔可以是一贯穿孔状形体或是凹槽形体。所述弹性体可以是可弯曲型体。所述弹性体的所述可弯曲型体横切面的面积并不相同，呈上下弯曲型体可以是不一致状态。所述至少两第一接触件或第二接触件可同时接触在同一个锡球上。因此，根据上述技术方案，本发明的高频垂直式弹片探针卡结构至少具有下列优点及有益效果(1)此一种高频垂直式弹片探针卡结构，其嵌入结合的构造简单、组装容易，使得在探针组装完成的耗时大为减少；(2)承上一优点的叙述，其所述探针的组装，工时的耗费及成本花费也大幅减少；(3)此高频垂直式弹片探针卡结构其侧面形状较为扁平，能摆放更多根探针至探针卡上，而针尖与针尖的间距也较传统式探针结构来得更为缩小，来达成目前数以千计的探针需求；(4)此高频垂直式弹片探针卡结构，还可运用两探针接触于同一锡球上，及另一端接触点的设计使得间距加大，其上接触于不同的电路板上，而达到耐电流以及耐电压的功效、降低探针对信号的干扰，从而达到精确量测以及提升芯片的测试电流以及功率范围。兹为使贵审查员对于本发明能有进一步暸解，以及为使同一技术领域的人员能依据此说明书内容与实施方式据以实施，故以一优选的实施方式，配合图式、相同组件的组件符号标示来说明，将本发明的结构内容详细说明如后。
图1是现有技术弹簧探针结构的立体图。图2是本发明的第一种实施例的结构组合立体示意图。图3是本发明的第一种实施例的结构组合排列示意图。图4A是本发明的第一种实施例的分解示意图。图4B是本发明的第一种实施例的组装示意图。图5是本发明的第二种实施例的分解示意图。图6是本发明第一种实施例在使用时的剖面示意图。图7A是本发明所述探针接触尖端的另一种形状示意图。图7B是本发明所述探针接触尖端的另一种形状示意图。图7C是本发明所述探针接触尖端的另一种形状示意图。图7D是本发明所述探针接触尖端的另一种形状示意图。图7E是本发明所述探针接触尖端的另一种形状示意图。
图7F是本发明所述探针接触尖端的另一种形状示意图。图8是本发明所述探针接触尖端部位示意图。其中，附图标记说明如下1、1A、1B、探针IlUlA 第一接触件9012、12A、第二接触件13探针主体12B、12C、12D、12E、12F14 弹性体15嵌入组合槽16A 凸块16B槽孔2 探针卡3电路板31 信号金属接触突垫4固定单元41 容置空间5待测组件51 锡球91筒状部92 接触端面93轴承94绕线式弹簧
具体实施例方式请参考图2，图2是本发明的第一种实施例的结构组合立体示意图。本发明的探针 1主要是由第一接触件11、第二接触件12、探针主体13所组成，所述第一接触件11与所述第二接触件12作为压缩时用来与外部构件电性接触的接触点；所述探针主体13中间位置是由多个弹性体14与多个嵌入组合槽15结合而成，用以维持所述探针1被垂直方向压缩时所能承受压力的变形弹性。请参考图3，图3是本发明的第一种实施例的结构组合排列示意图。除了上述的探针嵌入式组合构件的结合外，还有各自嵌入组合完成的两扁平设计探针1做整齐的平行排列，其排列的平面是探针的侧面，也就是探针表面积较为窄的侧面；探针1以扁平状的设计，有助于缩小多个探针ι排列后的间距，使得两探针1的第二接触件12可同时扎在同一锡球上，而针尖与针尖的距离也更为靠近。如此一来，在相同面积的待测组件或电路板上可设置更多数目的探针1，满足目前上千上万支探针数的测试装置，以及实现了经由排列而达到面积有效利用且更具效益的测试组合的理想。请同时参考图4A及图4B，图4A及图4B是本发明的第一种实施例的结构分解示意图及其结构组装示意图。在本实施例中，所述探针1具有探针1A、探针1B，所述探针IA 及探针IB的探针中间位置及探针主体13皆具有多个弹性体14及嵌入组合槽15，所述多个弹性体14呈上下非一致性或上下非对称性的状态，所述弹性体14是可弯曲型体，当第一接触件受下压力量时，并依照其受力的程度来调整其弯曲型体的横切面面积的大小，如此， 弹性体可受压的反作用力不会因受压过大而造成变形或在反复作用压力下，产生断针的情况，故能有效地延续探针的使用寿命。上述的探针IA与探针1B，其差别在于所述嵌入组合槽15是分别具有凸块16A及槽孔16B，所述凸块16A可以是一圆柱立体状或方形立体状，而所述槽孔16B可以是穿孔状形体或是凹槽形体；假设所述探针IA具有多个凸块16A，则所述探针IB则具有对应于探针IA的凸块16A的多个槽孔16B，也就是说，其中一探针具有一凸块，而另一对应探针则具有配合的凹槽孔，如此一来可做一嵌合动作，完成一嵌入组合槽15，此发明并不限定探针IA具有凸块16A，探针IA也可具有槽孔16B，只要两探针可互相对应即可，通过此一嵌合动作，致使探针IA与探针IB相互结合在一起，如图4B的探针1所示，完成一立体状探针结构，但此只是本发明的一种实施例，并不因此限制本发明的范围。请参考图5，图5是本发明的第二种实施例的另一种分解示意图。本发明的探针1 在使用时，并不限只能两个互相嵌合使用，也能由多个组合而成一立体状的结构体。在本实施例中是由两个探针IA及一个探针1B，三个探针嵌合而成一立体状的探针结构体。所述探针IB是具有多个槽孔16B，也配合探针IA的多个凸块16A相对应，组装时两个槽孔16B可同时卡掣于一个相对应的凸块16A内，使两个探针IA与一个探针IB相互结合在一起，如此形成一多组合的高频垂直式弹片探针卡结构，并且可以提供更高电压与电流的测试。请参考图6，图6是本发明的第一种实施例在使用时的剖面示意图。所述探针卡2 具有一电路板3、固定单元4及多个探针1。所述电路板3结合所述固定单元4与所述信号接触金属突垫31，所述固定单元4于电路板下方形成有多个容置空间41，而所述容置空间 41供所述探针1安装于其中，通过固定单元4以固定其探针1在探针卡2内的位置，同时也限制着多个探针只能被垂直方向受压而无法做横向或其它方向的移动。当所述探针1被固定时，所述第一接触件11与电路板3上的信号金属突垫31做电性接触，使多个探针1与电路板3的电路两者导通电性连接。进行测试时，探针卡2在测试机台上会进行移动，使探针卡2的探针1靠近待测组件5时，所述待测组件5可以是芯片或电路板，所述探针1与所述第二接触件12与所述待测组件5上的锡球51做直接的电性及信号接触。所述电路板3与固定单元4能以螺固装置或其它辅助固定装置而结合在一起，因此能将本发明运用于探针卡产品上的使用。本发明的探针1能运用在许多产品，目前只就其中一种实例的范例作使用说明，但并不因此限制本发明的应用范围。本发明并未限制所述探针1只能以第二接触件12与待测组件5相接触，换句话说，也能将所述探针1反向安装，以第一接触件11与待测组件5相接触。另外也能将本发明的探针安装于两电路板之间，直接作为电性及信号传输。请同时参考图2、图7A、图7B、以及图7C，图7A、图7B、以及图7C是本发明所述探针接触尖端的另一种形状示意图。其主要是改良所述两电性接触尖端(即图2的第一接触件11以及第二接触件12)的形状。在此列举接触尖端是第二接触件12为例，但所述接触尖端不因此为限，另外所述第一接触件及第二接触件的数目也不限一个。如图7A所示，所述第二接触件12A是扁平尖刀式或刀背式形状，突出于所述嵌入组合槽15之上；又如图7B 所示，所述第二接触件12B是圆弧曲面体与尖锥体的结合；更可如图7C所示，所述第二接触件12C也可以是三角锥体与尖锥体的结合，其凸块16A与槽孔16B的嵌合方式与第一种实施例相同，在此不再一一赘述。请同时参考图7D、图7E、图7F以及图7G，图7D、图7E、图7F以及图7G是本发明所述探针接触尖端的另一种形状示意图。除了上述的组合式探针形状的呈现外，所述探针尖端处的单一探针也可以做不同形状的形式呈现，而在嵌入组合过后的两探针，也可以呈相同形状相互结合在一起。如图7D所示，探针接触尖端的第二接触件12D可以是一角锥形状；又或如图7E所示，其第二接触件12E可以是一平面状型体；更如图7F所示，所述探针尖端， 即第二接触件12F也可以是锯齿状型体，其上述所述三种型体皆突出于嵌入组合槽15之上，所述嵌入的凸块16A与槽孔16B的嵌合方式与第一种实施例相同，在此不再一一赘述。此外，请参考图8，图8是本发明所述探针接触尖端部位示意图。图8中，以第一接触件IlA为例，所述第一接触件IlA是一扁平圆弧曲面，所述第一接触件IlA于所述嵌入组合槽15的下端部突出，其所述突出端部位，不只限于突出于嵌入组合槽15的中部，如(a) 所示，也可以是其突出端的左侧，如(b)所示，或突出端的右侧，如(c)所示。如此，使突出端偏向某一侧时，所述某一侧针尖端的针与针间的间距加大，所述尖端连接于电路板处后， 通过所述两探针1之间距的扩大，而大幅减少在设计工程图上的层数，使得所述电路板的设计会更为精简、更浅显容易。请同时参考图3及图8，上述第一接触件IlA的突出端偏移的设计，更有一进行电压准位量测(Kelvin Test)又称开尔文量测的方法实现。当所述两探针1的第二接触件 12同时接触同一锡球时，配合可加大间距的所述第一接触件IlA衔接至不同信号的电路板上，可达到精准电压、电流的测量功效，通过电压准位量测(Kelvin Test)以降低探针对电压准位的误判，从而达到精确量测以及提升芯片的测试电压、电流以及功率范围。因此，根据上述技术方案，本发明的高频垂直式弹片探针卡结构至少具有下列优点及有益效果本发明的探针1的第一接触件以及第二接触件的形状，并非只限单一种型式，能视需要设计为各种不同的形状，只要所述形状能在探针与外部构件互相电性连接时， 具有良好的接触状态，使信号传输稳定即可。以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种高频垂直式弹片探针卡结构，其特征在于，所述高频垂直式弹片探针卡结构包括至少一第一接触件、至少一探针主体、以及至少一第二接触件，所述第一接触件与所述第二接触件作为压缩时用来与外部构件电性接触的接触点，所述探针主体具有至少一弹性体以及至少一嵌入组合槽结合而成，用以被垂直方向压缩时承受变形的弹性。
2.如权利要求1所述的高频垂直式弹片探针卡结构，其特征在于，所述第一接触件与所述第二接触件，其形状是一扁平尖刀状或刀背状。
3.如权利要求1所述的高频垂直式弹片探针卡结构，其特征在于，所述第一接触件与所述第二接触件，其形状是一圆弧曲面体、尖锥体、平面体或锯齿状体。
4.如权利要求1所述的高频垂直式弹片探针卡结构，其特征在于，所述探针主体的所述嵌入组合槽具有至少一凸块。
5.如权利要求1或4所述的高频垂直式弹片探针卡结构，其特征在于，所述探针主体的所述嵌入组合槽还具有至少一槽孔，致使相对应的至少一凸块嵌合在一起。
6.如权利要求4所述的高频垂直式弹片探针卡结构，其特征在于，所述弹性体的所述嵌入组合槽，其凸块可以是一圆柱立体状或方形立体状。
7.如权利要求5所述的高频垂直式弹片探针卡结构，其特征在于，所述弹性体的所述嵌入组合槽，其槽孔可以是一贯穿孔状形体或是凹槽形体。
8.如权利要求1所述的高频垂直式弹片探针卡结构，其特征在于，所述弹性体是可弯曲型体。
9.如权利要求7所述的高频垂直式弹片探针卡结构，其特征在于，所述弹性体的所述可弯曲型体横切面的面积并不相同，呈上下弯曲型体可以是不一致状态。
10.如权利要求1所述的高频垂直式弹片探针卡结构，其特征在于，所述至少两第一接触件或第二接触件可同时接触在同一个锡球上。
全文摘要
本发明公开了一种高频垂直式弹片探针卡结构，包括第一接触件、探针主体、以及第二接触件等部份，第一接触件与第二接触件作为探针主体压缩时用来与外部构件电性接触的接触点，探针主体具有多个弹性体、以及多个嵌入组合槽，使多个探针可相互嵌合在一起，用以被垂直方向压缩时承受变形的弹性，弹性体可随着测试产品针压需求，改变其弹性体厚度，或是增加探针嵌入数量。本发明结构的探针能比现有技术的弹簧探针具有更简易式结构组装模块，并且提供可变性的弹性体，可延长探针使用的寿命。
文档编号G01R1/067GK102478594SQ20111032619
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月24日 优先权日2010年11月22日
发明者黄郑隆 申请人:励威电子股份有限公司