探针模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种探针模块，其包括具有通孔的基材以及至少四个探针列。至少四个探针列，其分别固设在基材上，多个探针列在第一方向由第一侧向第二侧排列，每一探针列具有朝第二方向排列的至少两个探针，每一个探针分别具有接触段以及悬臂段，悬臂段的一端连接在基材上而另一端向通孔方向延伸而与接触段连接，接触段与悬臂段具有夹角，每一个探针列的探针具有等长的接触段。其中，每一个探针列的多个探针在所述第一方向的夹角大小由第一侧朝第二侧逐渐增加。
【专利说明】探针模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及探针结构，尤其涉及一种具有多层且角度变化的探针配置的探针模块。
【背景技术】
[0002]半导体晶片进行测试时，测试机必须通过探针卡(probe card)接触待测物(device under test，DUT),例如:晶片，并通过信号传输以及电性信号分析，以获得待测物的测试结果。探针卡通常包含若干个尺寸精密的探针相互排列而成，每一个探针通常会对应晶片上特定的电性接点，当探针接触待测物上的对应电性接点时，可以确实传递来自测试机的测试信号；同时，配合探针卡及测试机的控制与分析程序，达到测量待测物的电性特征的目的。
[0003]然而，随着电子元件越来越精密，其尺寸越做越小使得晶片的电性接点密度越来越高，因此探针的密度与层数也随之增加。请参阅图1A与图1B所示，其分别为现有技术的探针模块所具有的多层探针结构示意图。在图1A中，晶片100上具有电性接点IOOa与100b，探针模块具有第一探针列以及第二探针列。其中第一探针列具有多个探针(12-1，12-2)，而第二探针列也具有多个探针(12-3，12_4)，每一个探针以端部12b与电性接点IOOa与IOOb接触。每一个探针的悬臂段12d与接触段12e具有夹角，其中对于同一列的探针而言，如:第二探针列，探针12-3的夹角Θ i小于探针12-4的夹角θ2;以及第一探针列，探针12-1的夹角Θ i小于探针12-2的夹角Θ 2。此外，对于不同列且相对应的探针而言，其夹角相同，例如:第一列的探针12-1的夹角与第二列的探针12-3的夹角皆为Θ I ；第一列的探针12-2的夹角与第二列的探针12-4的夹角皆为θ2。另外，在图川中，每一个探针的夹角都相同，但每一列探针的接触段其长度不同。
实用新型内容
[0004]本实用新型提供一种探针模块，其具有多层的探针列结构，通过每一列的探针具有相同长度的接触段结构以及不同列的相对应探针具有不同的弯折角度，以对具有高密度与小间距(Pitch)电性接点分布的晶片进行电性检测。
[0005]在一实施例中，本实用新型提供一种探针模块，包括有基材以及至少四个探针列。基材，其具有通孔。至少四个探针列，其分别固设在基材上，多个探针列在第一方向由第一侧向第二侧排列，每一个探针列具有朝第二方向排列的至少两个探针，每一个探针分别具有接触段以及悬臂段，悬臂段的一端连接在基材上而另一端向通孔方向延伸而与接触段连接，接触段与悬臂段具有夹角，每一个探针列的探针具有等长的接触段。其中，每一个探针列的多个探针在第一方向的夹角大小由第一侧朝向第二侧逐渐增加。
[0006]在另一实施例中，本实用新型还提供一种探针模块，包括:基材以及至少四个第一探针列。基材，其具有通孔。至少四个第一探针列，其分别固设在基材上，多个第一探针列在第一方向由第一侧向第二侧排列，每一个第一探针列具有朝第二方向排列的至少两个探针，其中至少两个第一探针列的探针数不相同，每一个探针分别具有接触段以及悬臂段，悬臂段的一端连接在基材上而另一端向通孔方向延伸而与接触段连接，接触段与悬臂段具有夹角，每一个探针列的探针具有等长的接触段。其中，对两个相邻的第一探针列而言，靠近第一侧的第一探针列所具有最大夹角的探针的夹角小于等于靠近第二侧的第一探针列所具有最小夹角的探针的夹角，使得相邻每一个第一探针列的多个探针在所述第二方向的夹角大小由第一侧朝向第二侧逐渐增加。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1A与图1B分别为现有技术的探针模块所具有的多层探针结构示意图。
[0008]图2为本实用新型的探针模块实施例侧视与局部剖面示意图。
[0009]图3为图2中局部区域3放大的立体示意图。
[0010]图4为本实用新型各探针列相互对应的探针组中各探针的夹角关系示意图。
[0011]图5A与图5B为探针的接触段长度误差示意图。
[0012]图6为本实用新型的探针布设另一实施例示意图。
[0013]图7A与图7B为本实用新型的探针布设又一实施例示意图。
[0014]图8为本实用新型的非对称探针布设位置实施例示意图。
【具体实施方式】
[0015]由于本实用新型公开一种探针卡所使用的探针模块，用于半导体或光电的测试，其中探针卡及探针的使用原理与基本功能，已为相关【技术领域】具有通常知识的人员所能明了，故以下文中的说明，不再作完整描述。同时，以下文中所对照的附图，表达与本实用新型特征有关的结构示意，并未亦不需要依据实际尺寸完整绘制，合先述明。
[0016]请参阅图2所示，为本实用新型提出的实施例探针模块侧视与局部剖面示意图。探针模块2包括有基材20以及四个探针列21?24，其分别固设在基材20上。基材20上具有通孔200，通孔200具有边缘201，基材20具有外围结构202。在本实施例中，四个探针列21?24固设在通孔200的边缘201侧与基材20的外围结构202间，但不以此为限制。为了强化固持探针列21?24，在基材20上还具有固持件26，以固持探针列21?24。另夕卜，要说明的是，固持件26以后的探针针端部分，会根据基材20所具有的电性接点布局做焊接，不一定会如图2所示的一致性的排列，因此探针尾端连接在基材20上的位置根据需求而定，并不以图2所示的形式为限制。
[0017]请参阅图3所示，为图2中局部区域3放大的立体示意图。探针列21-24的探针与待测晶片9上的电性接点90电性接触，以检测待测晶片9的电性特征，其中，对于同一列的电性接点而言，相邻的电性接点90的节距(pitch) d小于等于40 μ m。在本实施例中，多个探针列21-24沿第一方向X由第一侧91朝向第二侧92排列，每一个探针列21-24在第二方向Y上具有多个探针，其中至少两个探针为一个探针组，每一个探针列具有多个探针组，前述的排列方式是以各探针的针尖(接触段250)作为排列的标准，探针的针尖是指探针与待测晶片9上的电性接点90接触的部分。在本实施例中，第一方向X上的第一侧91为基材20的外围结构202侧，第二侧92为通孔200的边缘201侧。在本实施例中，每一个探针列21?24在第二方向Y上具有数量相同且在第一方向X上相互对应的多个探针组210a?240a。例如，对于探针列21其在Y方向上有多个探针组210a~210η ;探针列22其在Y方向上有多个探针组220a~220η ;探针列23其在Y方向上有多个探针组230a~230η ;以及探针列24其在Y方向上有多个探针组240a~240η。此外，每一个探针组210a~210η、220a~220n、230a~230η以及240a~240η在X方向为相互对应排列；例如:探针列21~24所具有的第一组探针组210a、220a、230a与240a在X方向为相互对应排列，其他以此类推。
[0018]在本实施例中，每一个探针组包括有第一探针25a与第二探针25b，每一个探针列21~24相互对应的探针组(210a~210n、220a~220n、230a~230η以及240a~240η)所具有的第一探针25a与第二探针25b分别在第一方向X相互对应与对齐。请参阅图3与图4所示，每一个第一探针25a与第二探针25b分别具有接触段250以及悬臂段251，悬臂段251的一端连接在基材20上而另一端朝向通孔200方向延伸而与接触段250相互连接，接触段250与悬臂段251具有夹角，每一个探针列21~24的第一探针25a与第二探针25b具有等长的接触段250。例如:探针列21中每一个探针组210a~210η所具有的第一探针25a与第二探针25b中的接触段250的长度相等，其他探针列22~24亦同，要说明的是本实用新型中所谓长度相等可以容许有高度差，例如:图5A所示，对于同一探针组而言其第一与第二探针25a与25b的接触段250具有高度差Λ d，其高度差Λ d的绝对值大于等于O小于等于I密耳(mil，千分之一英寸)。
[0019]再回到图3与图4所示，虽然本实施例中，每一个探针组(210a~210n、220a~220n,230a~230η以及240a~240η)内所具有的探针为两个，但在其他实施例中，每一个探针组内所具有的探针亦可以为3个以上。如图5Β所示，如果每一个探针组三个以上的探针，以三个探针，如第一、第二与第三探针25a~25c为例,任两个探针的高度的差的绝对值小于等于I密耳。例如:
[0020]I ha-hb I ^ Imil ；
[0021]I ha-hc I ^ Imil ;以及
[0022]I hb-hc I ^ ImiI。
[0023]再回到图3与图4所示，本实用新型所谓夹角的定义为接触段250的中心线与悬臂段251的中心线的夹角。而在本实施例中，相邻探针的接触段250的中心线之间的距离小于等于40 μ m。
[0024]本实用新型布设探针所具有的接触段250以及悬臂段251所具有的夹角的特征在于每一个探针列21~24相对应的探针组(210a~210n、220a~220n、230a~230η以及240a~240η)所具有的在第一方向X相对应的第一探针25a与第二探针25b的夹角大小由基材20的外围结构202侧向通孔200的边缘201侧逐渐增加。以图3中的探针组210a、220a、230a以及240a为例，参考图4来说明。在图4中，每一个探针列21~24所具有的探针组210a、220a、230a以及240a分别具有第一探针25a与第二探针25b。其中，对每一探针组210a、220a、230a以及240a中的第一探针25a与第二探针25b在第二方向Y上的位置相互对应，而探针组210a的第一探针25a与第二探针25b分别具有夹角Θ i以及Θ 2 ;探针组220a的第一探针25a与第二探针25b分别具有夹角Θ 3以及Θ 4 ;探针组230a的第一探针25a与第二探针25b分别具有夹角Θ 5以及Θ 6 ;以及探针组240a的第一探针25a与第二探针25b分别具有夹角θ7以及θ8。在本实施例中，对于各组相对应的第一探针25a与第二探针25b所具有的夹角关系为:θ Z θ 2〈 θ 3〈 θ 4〈 θ 5〈 θ 6〈 θ 7〈 θ 8，亦即由基材20的外围结构202侧朝向通孔200的边缘201侧逐渐增加。也可以是说，第二探针列最小夹角的探针的角度θ3大于第一探针列最大夹角的探针的角度θ2，以此类推。此外，如图3所示，第一探针25a与第二探针25b分别具有接触段长为T1以及T2 ;探针组220a的第一探针25a与第二探针25b分别具接触段长为T3以及T4 ;探针组230a的第一探针25a与第二探针25b分别具有接触段长为T5以及T6 ；以及探针组240a的第一探针25a与第二探针25b分别具有接触段长为T7以及T8，其中T7=T8XT5=T6XT3=T4XT1=T2t5以图3与图4来说明，在本实施例中，每一个探针列21~24具有第一探针列及第二探针列，第一探针列及第二探针列邻接，第二探针列探针的接触段大于第一探针列探针的接触段，例如:第一探针列为探针列21，第二探针列则为探针列22，探针列22的接触段T3以及T4大于探针列21的接触段T1以及T2。在此要特别说明的是，第二探针列22探针组的探针数目不等于第一探针列21探针组的探针数目。
[0025]此外，在本实用新型的实施例中，每一个探针列21~24所具有相对应的探针组(210a~210n、220a~220n、230a~230η以及240a~240η)中的第一探针25a的夹角小于第二探针25b的夹角，最靠近通孔200的边缘201的探针列所具有的每一个探针组中所具有的第一探针25a的夹角与第二探针25b的夹角的角度差绝对值为大于等于2度。参阅图3与图4来说明，在本实施例中，最靠近通孔200的边缘201为探针列24 ;且探针列24中所具有的每一个探针组240a~240η中的第一探针25a的夹角θ 7与第二探针25b的夹角θ 8的角度差的绝对值为:| θ 8- θ 7|≥2°。[0026]最靠近通孔200的边缘201侧的探针列所具有的每一个探针组中所具有的第一探针25a的夹角与第二探针25b的夹角的角度差大于等于最靠近基材20的外围结构202侧的探针列的对应探针组中所具有的第一探针25a的夹角与第二探针25b的夹角的角度差。同样参阅图3与图4来说明，在本实施例中，最靠近通孔200的边缘201侧为探针列24，其所具有的每一个探针组240a~240η中所具有的第一探针25a的夹角θ 7与第二探针25b的夹角θ 8的角度差的绝对值大于等于最靠近基材20的外围结构202侧的探针列21的对应探针组210a~210η中所具有的第一探针25a的夹角θ:与第二探针25b的夹角θ 2的角度差的绝对值，亦即I θ8-θ7|≥I θ 2- θ: 10
[0027]此外，本实用新型的探针所具有夹角的另一特征为，在通孔200的边缘201侧的探针列的每一个探针组所具有的第一探针的夹角与相邻的探针列所具有的对应探针组内的第二探针的夹角的角度差为大于等于I度。以图3与图4来说明，在本实施例中，通孔200的边缘201侧为探针列24，以探针组240a为例，其所具有的第一探针25a的夹角θ 7与相邻的探针列23中对应的探针组230a中的第二探针25b的夹角θ 6的夹角的角度差的绝对值为大于等于I度，亦即I θ7-θ6|≥1°。
[0028]在本实施例中，承续前述的角度差特征，最靠近通孔200的边缘201侧的探针列的每一个探针组所具有的第一探针的夹角与其相邻的探针列所具有的对应探针组内的第二探针的夹角的角度差的绝对值大于等于最靠近基材20的外围结构202侧的探针列的相对应探针组中所具有的第二探针的夹角与其相邻的探针列所具有的对应探针组内的第一探针的夹角的角度差的绝对值。同样以图3与图4来说明，在本实施例中，通孔200的边缘201侧为探针列24，以探针组240a为例，其所具有的第一探针25a的夹角θ 7与相邻的探针列23中对应的探针组230a中的第二探针25b的夹角θ 6的夹角的角度差的绝对值为丨θ 7- θ 6| ;最靠近基材20的外围结构202侧的探针列21的相对应探针组210a中所具有的第二探针25b的夹角θ 2与其相邻的探针列22所具有的对应探针组220a内的第一探针25a 的夹角 θ 3 的角度差为 丨θ 3_ θ 2丨 ,又 丨θ 7- θ 6丨≥丨 θ 3- θ 2丨。
[0029]又前述关系中的探针所具有的夹角编号θ n的编排方式，说明如下，请参照图3与图4所示，由最靠近基板20外围结构202侧的探针组开始，由靠进第一方向X原点O侧的探针开始先沿第二方向Y依序给予编号，探针组的所有探针都给予夹角编号后，再沿第一方向X换下一探针组，再沿第二方向Y依序给予编号，如此依序至完成所有相对应探针组内所具有的探针的夹角编号Q1N θη。综合上述的角度特征，可以归纳出如下的关系:
【权利要求】
1. 一种探针模块，其特征在于，包括: 一基材，其具有一通孔； 至少四个探针列，其分别设置在所述基材上，所述这些探针列在一第一方向由一第一侧向一第二侧排列，每一个探针列具有朝一第二方向排列的至少两个探针，每一个探针分别具有一接触段以及一悬臂段，所述悬臂段的一端连接在所述基材上而另一端向所述通孔方向延伸而与所述接触段连接，所述接触段与所述悬臂段具有一夹角，每一个探针列的探针具有等长的接触段； 其中，每一个探针列的所述这些探针在所述第一方向的夹角大小由所述第一侧朝所述第二侧逐渐增加。
2.如权利要求1所述的探针模块，其特征在于，所述每一个探针列的探针在所述第二方向相互对齐排列。
3.如权利要求1所述的探针模块，其特征在于，所述每一个探针列具有一第一探针以及一第二探针，其中所述每一个探针列的第一探针的夹角小于所述第二探针的夹角，所述第一探针与所述第二探针邻接，所述第一探针的夹角与所述第二探针的夹角的角度差绝对值为大于等于2度。
4.如权利要求1所述的探针模块，其特征在于，所述至少两个探针为一个探针组，每一个探针列具有多个探针组。
5.如权利要求4所述的探针模块，其特征在于，所述至少四个探针列具有一第一探针列及一第二探针列，所述第一探针列及第二探针列邻接，所述第二探针列探针的接触段大于所述第一探针列探针的接触段。
6.如权利要求5所述的探针模块，其特征在于，所述第二探针列最小夹角的探针的角度大于所述第一探针列最大夹角的探针的角度。
7.如权利要求6所述的探针模块，其特征在于，所述第二探针列最小夹角的探针及所述第一探针列最大夹角的探针的角度差绝对值为大于等于I度。
8.如权利要求5所述的探针模块，其特征在于，所述第二探针列探针组的探针数目不等于所述第一探针列探针组的探针数目。
9.如权利要求1所述的探针模块，其特征在于，相邻探针的接触段的中心线距离小于等于40 μ m。
10.如权利要求1所述的探针模块，其特征在于，所述等长的接触段的误差范围大于等于O小于等于I密耳。
11.如权利要求4所述的探针模块，其特征在于，还包括有一第五探针列，其设置在所述通孔的边缘与最靠近所述通孔的边缘的探针列之间，所述第五探针列具有多个第三探针，每一个第三探针分别对应其中的一个探针组。
12.如权利要求1所述的探针模块，其特征在于，所述探针列的列数小于等于9。
13.如权利要求3所述的探针模块，其特征在于，其中最靠近所述第二侧的探针列的第一探针的夹角与其相邻的第二探针的夹角的角度差绝对值大于等于最靠近所述第一侧的探针列的第一探针的夹角与其相邻的第二探针的夹角的角度差绝对值。
14.如权利要求1所述的探针模块，其特征在于，其中靠近所述第一方向第二侧的探针列所具有最小夹角的探针的夹角与靠近第一方向第一侧的探针列所具有最大夹角的探针的夹角的角度差绝对值小于等于第一方向最后一列探针列所具有最小夹角的探针的夹角与其前一列的探针列所具有最大夹角的探针的夹角的角度差绝对值。
15.一种探针模块，其特征在于，包括: 一基材，其具有一通孔； 至少四个第一探针列，其分别固设在所述基材上，所述这些第一探针列在一第一方向由一第一侧向一第二侧排列，每一个第一探针列具有朝一第二方向排列的至少两个探针，其中至少两个第一探针列的探针数不相同，每一个探针分别具有一接触段以及一悬臂段，所述悬臂段的一端连接在所述基材上而另一端向所述通孔方向延伸而与所述接触段连接，所述接触段与所述悬臂段具有一夹角，每一个探针列的探针具有等长的接触段； 其中，对两相邻的第一探针列而言，靠近所述第一侧的第一探针列所具有最大夹角的探针的夹角小于靠近所述第二侧的第一探针列所具有最小夹角的探针的夹角。
16.如权利要求15所述的探针模块，其特征在于，所述每一个第一探针列在所述第二方向排列的探针，其夹角在所述第二方向由一第一侧向一第二侧渐增。
17.如权利要求15所述的探针模块，其特征在于，所述每一个第一探针列相邻两探针的夹角角度差绝对值为大于等于2度。
18.如权利要求15所述的探针模块，其特征在于，其中靠近所述第一侧的第一探针列所具有最大夹角的探 针的夹角与靠近所述第二侧的第一探针列所具有最小夹角的探针的夹角角度差绝对值为大于等于I度。
19.如权利要求15所述的探针模块，其特征在于，还包括有至少一个第二探针列，每一个第二探针列具有一探针，其中两相邻的第一探针列与第二探针列之间靠近所述第一侧的第一探针列所具有最大夹角的探针的夹角与靠近所述第二侧的第二探针列的探针所具有的夹角角度差绝对值为大于等于I度。
20.如权利要求19所述的探针模块，其特征在于，其中在所述第一方向上，相邻的两个第二探针列所具有的探针在靠近所述第一侧的探针夹角小于靠近所述第二侧的探针夹角。
【文档编号】G01R1/073GK203720216SQ201420009722
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2013年1月21日
【发明者】张嘉泰 申请人:旺矽科技股份有限公司