使用同轴针的探针卡的制作方法

本发明涉及一种探针卡，特别是关于一种使用同轴针的探针卡。

背景技术：

中国台湾专利公开号为201428300的专利中提供一种探针卡10，如图1所示，该探针卡10包含有重叠的一电路板11、一中介板12与一基板13、一设置在基板13底部的固定座14，以及多个固定在固定座14上的探针15，各探针15具有一穿设在电路板11、中介板12、基板13与固定座14上的针身151、一自固定座14底面凸伸而出的针头152，以及一自电路板11顶面凸伸而出的针尾153，针尾153呈弯曲状且与电路板11顶面的一信号接点112及一接地接点114电连接。

各探针15采用同轴针，即，各探针15包含有一可导电的针芯154及一设在针芯154外围的导电体155，且针芯154与导电体155之间因设有一绝缘体(图中未示)而相互绝缘，针芯154及导电体155分别与信号接点112及接地接点114电连接。因此，导电体155可对针芯154产生阻抗匹配及屏蔽干扰的效果，因此探针卡10可应用于高频测试中。

然而，各探针15的绝缘体及导电体155并未包覆针芯154与信号接点112连接的部分而使该部分裸露在外，造成探针15阻抗匹配不连续且屏蔽干扰效果也受到一些影响。由于探针卡的性能需求越趋频化，前述探针卡虽可符合现阶段业界的需求，但是仍有改善的空间。此外，各该探针15的针尾153呈弯曲状，且导电体155需通过外接一导线16与接地接点114电连接，这样的结构使得探针15安装上较为不便，且也不便进行跳线处理(即在针芯154或信号接点112接设导线而使针芯154与电路板11顶面的其他接点电连接)。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种使用同轴针的探针卡，其探针具有较佳的阻抗匹配及屏蔽干扰效果，且在安装上及跳线处理上更为简便。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种使用同轴针的探针卡，其特征在于包括：一电路板，具有一顶面、一底面，以及一贯穿所述顶面与所述底面的穿孔；一固定座，位于所述电路板的底面下方；一电连接器，设置在所述电路板的顶面且具有相互绝缘的一信号导体和一接地导体；一信号探针，包括一针芯、一设置在所述针芯外围的绝缘体，以及一设置在所述绝缘体外围的导电体，所述信号探针固定在所述固定座上且穿设在所述电路板的穿孔中，所述针芯和所述导电体分别 与所述电连接器的信号导体和接地导体电连接；以及一接地探针，固定在所述固定座上，且在所述固定座处所述接地探针与所述信号探针的导电体电连接。

因此，信号探针可完全不凸伸出电路板的顶面，而通过电连接器的信号导体和接地导体分别让针芯接收信号及让导电体接地，这样信号探针的绝缘体及导电体可延伸至针芯末端，进而更完整地包覆针芯，因此信号探针具有较佳的阻抗匹配及屏蔽干扰效果。而且，信号探针不具有弯曲状针尾且不需焊接在电路板上，因此较容易安装。此外，通过电连接器，信号探针可更便于在电路板的顶面上进行跳线处理。

较佳地，所述电连接器的接地导体位于所述信号导体外围，所述电路板的所述穿孔具有一位于所述顶面的上开口，所述信号导体位于所述上开口，所述针芯与所述信号导体相互接触并电连接。

更佳地，所述电连接器的信号导体具有一插接孔，所述信号探针的针芯插入所述插接孔内。因此，信号探针可设置得较为稳固，且针芯与信号导体因接触面积较大而可更确实地电连接。

较佳地，所述电连接器的信号导体具有一中央部和一自所述中央部延伸而出的延伸部，所述延伸部与所述接地导体位于所述中央部外围，所述信号导体与所述信号探针的导电体相互绝缘地设置在所述导电体上，且所述信号导体的延伸部与所述针芯相互接触并电连接。

较佳地，所述电路板具有一位于所述顶面且位于所述上开口外围的接地接点，所述电连接器的接地导体固定在所述接地接点处，所述信号探针的导电体与所述接地接点电连接。

较佳地，所述接地接点还延伸至所述穿孔内，所述信号探针的导电体位于所述穿孔内的部分与所述接地接点位于所述穿孔内的部分相互接触并电连接。因此，信号探针的导电体不需由电路板的内部走线或外接导线，只要穿设在穿孔中即可与电连接器的接地导体电连接，且导电体与接地导体因接触面积较大而可更确实地电连接。

较佳地，所述电路板具有一位于所述顶面的接地接点，所述电连接器的接地导体固定在所述接地接点处，所述信号探针的导电体与所述接地接点电连接。

较佳地，所述信号探针的导电体与所述电连接器的接地导体接触并电连接。

较佳地，所述针芯具有一穿设在所述电路板的穿孔中的纵长段、一连接所述纵长段且固定在所述固定座上的倾斜段，以及一突露出所述固定座的点触段，所述绝缘体和所述导电体至少自所述倾斜段延伸至所述纵长段的末端。

较佳地，所述电路板的穿孔为一镀通孔，而所述信号探针的导电体是通过所述 镀通孔与所述电连接器的接地导体电连接。

较佳地，所述电路板的底面与所述固定座之间还设置一中介板和一基板，所述信号探针穿设在所述中介板和所述基板上，且所述探针卡具有一贯穿所述电路板、所述中介板和所述基板的穿孔，所述穿孔内设置有一光学镜头。

附图说明

图1是现有技术中的使用同轴针的探针卡剖视示意图；

图2是本发明第一较佳实施例所提供的使用同轴针的探针卡的剖视示意图；

图3是图2中A处放大图；

图4与图3类似，不同的是探针卡的一信号探针的针芯插入一电连接器的插接孔；

图5与图2类似，不同的是电连接器还通过两接头及一同轴线与另一电连接器连接；

图6是本发明第二较佳实施例所提供的使用同轴针的探针卡的剖视示意图；

图7是本发明第二较佳实施例所提供的使用同轴针的探针卡的一电连接器的俯视图；

图8是本发明第二较佳实施例所提供的使用同轴针的探针卡的一电连接器的仰视图；

图9与图6类似，不同的是探针卡的一信号探针的导电体直接接触电连接器的接地导体；

图10是本发明第三较佳实施例所提供的使用同轴针的探针卡的剖视示意图。

具体实施方式

在以下实施例及附图中，相同的附图编号表示相同或类似的元件或其结构特征。其次，当涉及一元件设置于另一元件上时，表示前述元件直接设置在该另一元件上，或者前述元件间接地设置在该另一元件上，即，两元件之间还设置有一个或多个其他元件。而涉及一元件“直接”设置于另一元件上时，表示两元件之间并无设置任何其他元件。此外，各附图仅用于示意显示各个元件的相互关系，并不能表示各个元件的真实尺寸及空间关系。下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1～图3所示，本发明第一较佳实施例所提供的使用同轴针的探针卡20包括一电路板30、一位于电路板30的底面31下方的固定座40、一设置在电路板30一顶面32上的电连接器50，以及一固定在电路板30及固定座40上的信号探针60。

实际上，在本发明各实施例中，电路板30及固定座40呈环形(但不以此为限)， 且探针卡20具有多个信号探针60，这些信号探针60可能是围绕电路板30中心设置的，或者根据不同使用需求而有不同的排列方式，各信号探针60上均设有一电连接器50，本发明的附图中仅显示电路板30及固定座40的一部分，且仅显示一信号探针60及一电连接器50，以便更进一步地说明。此外，固定座40不限于直接固定在电路板30的底面31上，也可采用如图1所示的固定座14，即隔着其他板体而间接地固定在电路板30的底面31上，例如，如图10所示的状态。再者，探针卡20还包括至少一接地探针94(如图10所示)，用于使这些信号探针60接地(此部分将在下文中详细说明)。

电路板30具有多个贯穿顶面32与底面31的穿孔34，图中仅显示其中之一，穿孔34用于供信号探针60穿设在其中。在本实施例中，穿孔34为孔壁设有导电层的镀通孔(plating through hole；简称PTH)，用于使信号探针60接地(此部分将在下文中详细说明)，换言之，穿孔34内的导电层为一接地接点36，接地接点36自顶面32延伸至穿孔34内且还延伸至底面31。更明确地说，穿孔34具有分别位于顶面32及底面31的一上开口342和一下开口344，接地接点36具有一位于顶面32且位于上开口342外围的上连接部362、一位于底面31且位于下开口344外围的下连接部364，以及一位于穿孔34内且连接上、下连接部362、364的延伸部366。

电连接器50具有一绝缘座52、一固定在绝缘座52中央且呈柱状的信号导体54，以及一固定在绝缘座52上且呈环形的接地导体56，接地导体56位于信号导体54外围，且信号导体54与接地导体56不接触并且由绝缘座52分隔成相互绝缘。电连接器50固定在电路板30的顶面32，接地导体56固定在接地接点36的上连接部362，信号导体54位于上开口342中央。

信号探针60采用同轴针，其包括一由导电材料(例如铜)制成的针芯61、一设在针芯61外围的绝缘体62，以及一设在绝缘体62外围的导电体63。在本实施例中，针芯61与绝缘体62之间具有一间隙64，针芯61与绝缘体62之间可(但不限于)设有至少一支撑套环(图中未示)，以维持该间隙64；此外，针芯61外表面还可(但不限于)设有一绝缘套管(图中未示)。或者，绝缘体62也可直接设在针芯61外表面，即针芯61与绝缘体62之间可无间隙64。或者，信号探针60也可采用其他形态的同轴针，例如中国台湾专利编号为I279548的专利中所提供的各种同轴针。

如图2所示，针芯61具有依次连接的一纵长段612、一倾斜段614及一点触段616，其中，纵长段612以实质上垂直电路板30表面的形态延伸并以其末端区段穿 设在电路板30的穿孔34中，而绝缘体62及导电体63自倾斜段614延伸至纵长段612末端，倾斜段614与纵长段612之间具有一夹角θ，进一步而言，是大于90度的夹角。具体而言，信号探针60接近点触段616的部分固定在固定座40上，其中一信号探针60包含纵长段612末端的末端区段65(如第3图所示)穿设在电路板30的穿孔34中，导电体63位于穿孔34内的部分与接地接点36位于穿孔34内的部分(即延伸部366)相互接触并电连接，因此导电体63通过接地接点36与电连接器50的接地导体56电连接，针芯61直接抵接在电连接器50的信号导体54上并与信号导体54电连接。

信号探针60经接地探针94接地，如图10所示，接地探针94包括一针芯942，以及一设在针芯942外围的绝缘体944，接地探针94穿设在电路板30上，针芯942的一端与电路板30顶面的一接地接点37电连接，针芯942接近另一端的位置固定在固定座40上，必需说明的是，接地探针的针芯设计，也可以是接地探针的针芯的一端与导电层42电连接，且固定在固定座40上。此外，固定座40内设有一导电层42，接地探针94的针芯942及信号探针60的导电体63都与导电层42接触而相互电连接。由于电路板30的接地接点36、37相互电连接或通过测试机(图中未示)相互电连接，导电层42又使接地探针94的针芯942与信号探针60的导电体63相互电连接，因此，电路板30的接地接点36、37、电连接器50的接地导体56、信号探针60的导电体63、固定座40内的导电层42以及接地探针94的针芯942构成一回路，当测试机(图中未示)提供接地电位至电路板30其中一接地接点或电连接器50的接地导体56，即可使接地探针94的针芯942及信号探针60的导电体63接收接地电位。导电层42可连接探针卡20的多个信号探针60的导电体63，使前述的回路包含有这些信号探针60的导电体63，因此，接地探针94的数量不需与信号探针60的数量相同，而可依据探针卡20的信号探针60的排列方式设置接地探针94，如本实施例中的环形排列方式，探针卡20可仅有一接地探针94，并通过环形的导电层42连接接地探针94的针芯942与所有信号探针60的导电体63。其次，必需说明的是，接地探针94的针芯942与电路板30的接地接点37电连接的方式，并不以此处揭露的结构为限，例如可通过导线或其他合适方式而电连接。

因此，信号探针60可(但不限于)完全不凸伸出电路板30的顶面32，只要通过电连接器50的信号导体54让针芯61接收信号，且通过接地导体56让导电体63接地即可。相对于图1所示的探针15，由于本发明的信号探针60的绝缘体62及导电体63可(但不限于)延伸至针芯61末端，进而能更完整地包覆针芯61，因此信号探针60具有较佳的阻抗匹配及屏蔽干扰效果。

如图4所示，电连接器50的信号导体54上可设有一插接孔542，以供信号探针60的针芯61插入插接孔542内，这样不但可将信号探针60设置得更为稳固，且针芯61与信号导体54因接触面积较大可以更确实地电连接。而且，针芯61虽然有一部分凸伸出电路板30的顶面32且未受绝缘体62及导电体63包覆，但该部分受电连接器50包覆，因此信号探针60仍可产生良好的阻抗匹配及屏蔽干扰效果。

除了前述的优点，本发明的探针卡20的信号探针60不具有弯曲状针尾且不需焊接在电路板30上，因此较容易安装。此外，通过电连接器50，信号探针60可更便于在电路板30的顶面32上进行跳线处理；举例而言，如图5所示，电路板30的顶面32上可设有另一电连接器50’，两电连接器50、50’上分别配接一接头72，且两接头72由一同轴线74连接，信号探针60通过两电连接器50、50’、两接头72及同轴线74与电连接器50’进一步通过外露线路或电路板30内部线路电连接的另一接点(图中未示)电连接。这样，设置在电路板30顶面32上方的外露线路的布设以及电路板30内部线路的布设将更有弹性。

如图6至图8所示，本发明第二较佳实施例与第一较佳实施例的差异主要在于电连接器80及其与信号探针60的相对位置，实际上，本实施例的电连接器80的结构与第一较佳实施例的电连接器50类似，不同的是电连接器80的信号导体81具有一中央部812以及一自中央部812延伸而出的延伸部814，中央部812为一设在绝缘座82中央的柱体，延伸部814与接地导体84位于中央部812外围，接地导体84具有一大致呈圆环形的环状体842以及位于环状体842底部的一短接点844及两长接点846。信号导体81与信号探针60的导电体63相互绝缘地设置在导电体63上，且信号导体81的延伸部814与针芯61相互接触并电连接。更明确地说，信号导体81的中央部812固定在接地接点36的上连接部362，且中央部812与上连接部362相互绝缘，例如中央部812与上连接部362之间设置一绝缘层(图中未示)；信号导体81的延伸部814的一部分位于导电体63上，且延伸部814与导电体63也相互绝缘，例如前述的绝缘层也延伸至导电体63上，此外，接地导体84的两长接点846也固定在接地接点36的上连接部362并与导电体63电连接。因此，信号探针60只要穿设在穿孔34中，导电体63即可通过接地接点36与接地导体84电连接，且针芯61可抵接于信号导体81的延伸部814与信号导体81电连接。

值得一提的是，信号探针60的导电体63与电连接器50的接地导体56(或电连接器80的接地导体84)不限于由位于穿孔34内的接地接点36而相互电连接，即，穿孔34不限制为孔壁设有导电层的镀通孔。举例而言，信号探针60的导电体63可通过电路板30的内部走线或在顶面32上外接导线与电连接器50的接地导体 56(或电连接器80的接地导体84)电连接。或者，如图9所示，图9与图6类似，不同的是不具有接地接点36，信号导体81与信号探针60的导电体63相互绝缘地设置在导电体63上，且导电体63顶端可直接接触于电连接器80的接地导体84的两长接点846(如图7、图8所示)进而与接地导体84电连接。相同地，信号探针60的导电体63顶端可直接接触于如第一实施例所示的电连接器50的接地导体56，而与接地导体56直接电连接，而不是如图3所示，通过接地接点36而间接地与接地导体56电连接。

本发明也可应用于诸如CIS(CMOS image sensor)等影像感测元件或者其他光电元件测试用的探针卡，例如，如图10所示的本发明第三较佳实施例所提供的探针卡，探针卡的电路板30底面还设置一中介板91和一基板92，基板92底部设置有与前述类似的以固定信号探针60的固定座40，换言之，固定座40隔着基板92和中介板91间接地设置在电路板30的底面。探针卡具有一贯穿电路板30、中介板91和基板92的穿孔93，以供一光学镜头(图中未示)设置在穿孔93内。因此，探针卡在对受测物进行点测时，光线能透过该光学镜头而照射在受测物上，进而测量受测物接收光源的信号是否有问题。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。