可更换子板的探针卡及其使用方法与流程

本发明与探针卡有关，特别是指一种可更换子板的探针卡及其使用方法。

背景技术：

请参阅中国台湾专利编号577988的专利内容，所述专利所提供的探针卡主要包含有一母板、一设于母板底面且设有探针的探针头，以及一设于母板顶面的子板，母板的顶面设有多个用于与测试机电性连接的测试接点，通过母板及子板的内部电路以及设于母板及子板的电子元件所构成的处理电路，各测试接点分别与探针电性连接。此种探针卡中，可让处理电路的至少部分电子元件设于所述子板，以解决无子板的探针卡可供测试接点及处理电路设置的面积不足的问题。

随着现今电子产品的电子元件运作条件越趋高频，探针卡的性能需求也越趋高频化，探针卡必须能在受测的电子元件与测试机之间有效传输高频测试信号，如此方能准确地反应出测试结果。然而，习用的如前述具有子、母板的探针卡没有符合高频测试需求的设计，因此仍有待改进。

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可更换子板的探针卡，可符合高频测试的需求。

为达到上述目的，本发明所提供的一种可更换子板的探针卡，其特征在于包含有：一母板，具有朝向相反方向的一上表面及一下表面、多个设于所述上表面的电性接点、一子板对应区，以及一位于所述子板对应区内的探针区，所述各电性接点将所述母板的上表面区分出一邻接所述母板一周缘的第一测试区、位于所述子板对应区与所述第一测试区之间的至少一第二测试区，以及位于所述子板对应区内的至少一中介体连接区，所述母板的电性接点包含有多个位于所述第一测试区的第一测试接点、多个位于所述第二测试区的第二测试接点，以及多个位于所述中介体连接区的中介体连接点；一子板，设有至少一电子元件，所述子板具有朝向相反方向的一上表面及一下表面，所述子板的下表面具有至少一中介体连接区，所述子板的中介体连接区设有多个中介体连接点；至少一中介体，连接所述母板的中介体连接点及所述子板的中介体连接点，使得所述子板以其下表面朝向所述母板的上表面且位置对应所述子板对应区地设置于所述母板上方，所述各第一测试接点及第二测试接点其中一部分与所述母板的中介体连接点电性连接并通过所述中介体与所述子板电性连接；一探针头，设于所述母板的下表面，所述探针头设有位置对应于所述探针区的多个探针，各所述探针与所述各第一测试接点及第二测试接点至少其中之一电性连接，部分的所述探针通过所述母板及所述中介体与所述子板电性连接。

由此，各第一测试接点及第二测试接点其中一部分能先将测试信号传送至子板，以使测试信号经由子板上的电子元件处理后再传送至探针；而各第一测试接点及第二测试接点中的另一部分则可将测试信号不经由子板直接传送至探针，未经子板的信号传送路径较短，可使测试信号受到较少的电磁干扰，因此适用于传送高频信号。此外，各第二测试接点比各第一测试接点更靠近子板及各探针，因此经由第二测试接点的信号传送路径也会较短，尤其是未与子板电性连接的第二测试接点更可符合高频测试需求。

上述本发明的技术方案中，所述母板的第二测试区及中介体连接区共同围绕所述探针区。

所述母板具有多个所述第二测试区及多个所述中介体连接区，各所述中介体连接区位于二所述第二测试区之间。由此，所述第二测试区与所述探针区之间不受中介体连接区分隔开，使得第二测试接点更靠近子板及探针，因此更缩短信号传送路径，探针甚至可直接焊接于所述母板下表面位置对应于第二测试区的电性接点，不但不会受到所述母板下表面位置对应于中介体连接区的电性接点影响，也不会增加布针复杂度，更可缩短信号传送路径。

所述母板具有位于所述探针区的二相对侧的二所述第二测试区，以及位于所述探针区的另二相对侧的二所述中介体连接区，所述母板能定义出一实质上通过各所述第二测试区中心的第一假想直线以及一实质上垂直于所述第一假想直线的第二假想直线，所述第二假想直线实质上通过所述母板的各所述中介体连接区中心。换言之，相邻的第二测试区与中介体连接区的中心位置约相差90度，如此设计使得所述母板的电性接点分布得更为简洁，不但可提高空间利用性，且可降低布针复杂度。

所述母板具有一将其第二测试区及中介体连接区与所述第一测试区分隔开的中间区。如此设计使得所述母板的电性接点分布得更为简洁、降低布针复杂度，并可供电子元件或其他电性接点设于所述中间区。

所述子板具有一位置对应所述探针区的电子元件区，以及位于所述电子元件区外围的多个所述中介体连接区，所述至少一电子元件设于所述电子元件区，所述母板具有位于所述探针区外围的多个所述中介体连接区，所述子板的中介体连接区通过多个所述中介体分别连接于所述母板的中介体连接区。由此，所述子板的中介体连接区是与电子元件区分开且位于电子元件区外围，可使得所述子板的中介体连接点与电子元件的分布更为简洁，且其之间需设置外部跳线时可更为简洁有系统。换言之，所述子板的上表面可(但不限于)设有多个电性接点，各电性接点位置对应所述子板的中介体连接区且分别与所述子板的中介体连接点电性连接，以通过在所述子板上表面的电性接点与电子元件之间设置外部跳线而使得各所述中介体连接点与电子元件电性连接。

且，与所述中介体连接点电性连接的第一测试接点的数量大于与所述中介体连接点电性连接的第二测试接点的数量。如此设计可让经过子板的信号传送路径有较多数是位于第一测试区，以使第一测试区主要传送中、低频信号而第二测试区主要传送高频信号。

未与所述子板电性连接的第二测试接点在全部第二测试接点中所占的比例高于未与所述子板电性连接的第一测试接点在全部第一测试接点中所占的比例。如此设计可让第二测试区的较短信号传送路径的比例大于第一测试区的较短信号传送路径的比例，以使所述探针卡有相当数量的极短的信号传送路径，以更为符合高频测试需求。

所述母板具有一位于所述探针区的下透光孔，所述子板具有一位置对应所述下透光孔的上透光孔。由此，所述探针卡可适用于诸如cis(cmosimagesensor)等影像感测元件或者其他光电元件的检测作业。

所述子板的上表面设有多个电性接点，所述各电性接点位置对应所述子板的中介体连接区且分别与所述子板的中介体连接点电性连接。

所述中介体为一具有弹性顶针的电路板、一穿设有多个弹性件的连接板以及一异方性导电胶三者其中之一。

通过下述使用方法，本发明所提供的可更换子板的探针卡可随不同测试需求更换子板，以节省成本。

本发明所提供的可更换子板的探针卡的使用方法包含有下列步骤：

a)使用所述探针卡测试一第一待测物；

b)备制适用于测试一第二待测物的另一子板；

c)拆卸所述探针卡的子板；

d)将所述另一子板安装于所述探针卡；

e)使用设有所述另一子板的探针卡测试所述第二待测物。

此外，依照使用需求，更可(但不限于)在所述步骤e)之前将所述探针头更换为适用测试所述第二待测物的另一探针头。

由此，只要将所述探针卡的子板更换为适用于待测物的子板，或者视使用需求，将所述探针卡的探针头更换为适用于待测物的探针头，其他部分不需更换，即可对不同的待测物进行检测，如此可节省针对不同待测物购买不同的探针卡的成本。

以上所述的使用方法中，在所述步骤a)及所述步骤e)中，依据一测试信号的频率以及所述测试信号为单端信号或差动信号而选择性地将所述测试信号传送至所述第一测试区或所述第二测试区。

当所述测试信号为高频信号或差动信号，则将所述测试信号传送至所述第二测试区。

本发明所提供的可更换子板的探针卡，还提供了另一技术方案：一种可更换子板的探针卡，其特征在于包含有：一母板，具有一子板对应区、邻接所述母板一周缘的一第一测试区，以及位于所述子板对应区与所述第一测试区之间的二第二测试区；一子板，设置于所述子板对应区，所述子板具有一电子元件区及二中介体连接区，所述二第二测试区与所述二中介体连接区交错围绕所述电子元件区；二中介体，连接所述子板的所述二中介体连接区与所述母板；一探针头，设于所述母板的一下表面，所述探针头设有多个探针，各所述探针与所述第一测试区或各所述第二测试区电性连接，部分的所述探针通过所述母板及所述中介体与所述子板电性连接。

附图说明

图1是本发明一第一较佳实施例所提供的可更换子板的探针卡的顶视图；

图2是沿图1中剖线2-2的剖视图；

图3是沿图1中剖线3-3的剖视图；

图4是本发明所述第一较佳实施例所提供的可更换子板的探针卡的一母板的顶视图；

图5是本发明所述第一较佳实施例所提供的可更换子板的探针卡的一子板的底视图；

图6至图8是本发明所述第一较佳实施例所提供的可更换子板的探针卡的一中介体的剖视示意图，显示三种不同形态的中介体；

图9是本发明一第二较佳实施例所提供的可更换子板的探针卡的一母板的顶视图；

图10是本发明一第三较佳实施例所提供的可更换子板的探针卡的一母板的顶视图；

图11是本发明一第四较佳实施例所提供的可更换子板的探针卡的顶视图；

图12是沿图11中剖线12-12的剖视图。

具体实施方式

现举以下实施例并结合附图对本发明的结构、特点、组装或使用方式及功效进行详细说明。

申请人首先在此说明，在以下将要介绍的实施例以及图式中，相同的参考号码，表示相同或类似的元件或其结构特征。

如图1至图4所示，本发明一第一较佳实施例所提供的可更换子板的探针卡10包含有一母板20、一子板30、二中介体40，以及一探针头50。

母板20为一电路板，具有朝向相反方向的一上表面21及一下表面22，以及多个设于上表面21的电性接点23、24、25。母板20具有一与子板30形状对应的子板对应区26，以及一位于子板对应区26内且概位于母板20正中央的探针区27，依据各电性接点23、24、25的位置分布，母板20的上表面21可区分出一邻接母板20的周缘28且呈环形的第一测试区211(布设有电性接点23)、位于子板对应区26与第一测试区211之间的二第二测试区212(布设有电性接点24)、位于子板对应区26内的二中介体连接区213(布设有电性接点25)，以及一将各第二测试区212及中介体连接区213与第一测试区211分隔开的中间区214，中间区214可为一环状中间圈，环状中间区214的宽度大于两个电性接点23或两个电性接点24间的距离。换言之，母板20的电性接点包含有用于与测试机电性连接的多个位于第一测试区211的第一测试接点23、多个位于各第二测试区212的第二测试接点24，以及用于与子板30电性连接的多个位于各中介体连接区213的中介体连接点25。

子板30为一电路板，具有朝向相反方向的一上表面31及一下表面32。请如图5所示，子板30的下表面32具有二中介体连接区322，二中介体连接区322的形状及位置对应于母板20的中介体连接区213，且子板30的中介体连接区322设有与母板20的中介体连接点25数量及位置对应的多个中介体连接点324。

二中介体40分别设于母板20的二中介体连接区213与子板30的二中介体连接区322之间，且二中介体40连接母板20的中介体连接点25及子板30的中介体连接点324，使得子板30以其下表面32朝向母板20的上表面21地设置于母板20上方，且子板30的位置对应于子板对应区26。图2中仅显示其中一中介体40，即设于图4中靠左边的中介体连接区213上的中介体40，另一中介体40设于图4中靠右边的中介体连接区213上，但未显示在图式中。

举例而言，各中介体40可为一上下表面设置有弹性顶针的电路板。如图6所示，中介体40的电路板的上表面的电性接点41延伸有弹性顶针41a，下表面的电性接点42延伸有弹性顶针42a，并且，通过电路板内部布线(图中未示)，弹性顶针42a与弹性顶针41a为电性连接。中介体40装设时，电路板上表面的弹性顶针41a为电性顶接子板30的中介体连接点324，电路板下表面的的弹性顶针42a为电性顶接母板的中介体连接点25，并且通过多个螺丝(图中未示)将子板30锁固于母板20上，如此一来，母板20的中介体连接点25将通过中介体40而与子板30电性连接。必须说明的是，将子板30机械固定于母板30的方式不限于使用诸如螺丝之类的锁固元件，例如可使用扣具、压合固接、黏着各方式实现。

其次，如图7所示，各中介体40也可为一穿设有多个弹性件44(例如弹性导电销pogopin)的连接板，以通过各弹性件44的上、下端分别顶抵子板30的中介体连接点324及母板20的中介体连接点25，使得母板20的中介体连接点25与子板30电性连接。

再者，如图8所示，各中介体40也可为一异方性导电胶(anisotropicconductivefilm；简称acf)，并以其中的导电微粒46而使母板20的中介体连接点25与子板30电性连接。在此情况下，子板30可通过异方性导电胶而直接固定在母板20上，而不需使用诸如螺丝之类的锁固元件或扣具。

如图2及图3所示，各第一测试接点23及第二测试接点24其中一部分通过母板20的内部线路与母板20的中介体连接点25(未显示于图2、图3中以简化图式)电性连接，并通过中介体40与子板30电性连接。换言之，其余的第一测试接点23及第二测试接点24未与中介体40及子板30电性连接。详而言之，如图1及图3所示，某些第二测试接点24可通过母板20内部的线路20a(请参阅图1所示)而电性连接至母板20的中介体连接点25，并通过中介体40与子板30电性连接。

如图1所示，子板30具有一位置对应探针区27的电子元件区33，以及至少一设于电子元件区33的电子元件34(例如电阻、电感、电容及继电器等等)，电子元件34用于对传送至子板30的信号进行调整及处理。在本实施例中，子板30设有六电子元件34，且各电子元件34均位于上表面31，然而，子板30的电子元件34数量不限且也可设于下表面32。事实上，母板20也可设有用于调整及处理信号的电子元件(图中未示)，例如可(但不限于)设于中间区214。

如图2及图3所示，探针头50包含有一固定于母板20的下表面22的探针座52，以及多个设于探针座52的探针54，此部份属于习知技术，容申请人在此不详加叙述。各探针54的位置对应于探针区27，各探针54焊接于母板20的下表面22的电性接点(图中未示)，并通过母板20的内部线路或再通过中介体40及子板30而与各第一、二测试接点23、24至少其中之一电性连接。各第一、二测试接点23、24用于与一测试机(图中未示)电性连接，用于将测试机送出的测试信号传送至探针54进而传送至待测物(图中未示)，并将反应测试结果的信号回传至测试机。以下内容将仅以由测试机传送测试信号至探针为例说明本发明的作用，而由待测物回传至测试机的信号为类似的情况，则不重复赘述。

换言之，各探针54均与第一测试接点23或第二测试接点24电性连接，以接收由第一测试接点23或第二测试接点24传送的测试信号。然而，仅有部分的探针54通过母板20及中介体40与子板30电性连接，以接收经由子板30的电子元件34调整及处理过的测试信号，其余的探针54则未与中介体40及子板30电性连接，以接收不经由子板30的电子元件34调整及处理的测试信号。

举例而言，子板30的电子元件34可包含有一继电器，继电器可将测试信号选择性地传送至二个以上的探针54其中之一，并可使一探针54选择性地接收二个以上的测试信号其中之一。子板30的电子元件34可包含有电阻、电感及电容等等，以达到稳压、滤波、交流耦合(accouple)或其他电性功能、进行空间、路径或信号转换等等。

如图2所示，有经过第一测试接点23的信号传送路径(也称为第一测试区211的信号传送路径)中，未经子板30的信号传送路径61通常比有经子板30的信号传送路径62更短。如图3所示，有经过第二测试接点24的信号传送路径(也称为第二测试区212的信号传送路径)中，未经子板30的信号传送路径63通常比有经子板30的信号传送路径64更短。此外，各第二测试接点24比各第一测试接点23更靠近子板30及各探针54，因此第二测试区212的信号传送路径会较短。信号传送路径越短，测试信号受到的电磁干扰越少，则越适用于传送高频信号(例如1ghz至5ghz的信号)。因此，本发明的探针卡10能以较长的信号传送路径传送中、低频信号，而以较短的信号传送路径传送高频信号，尤其是未经子板30的第二测试区212的信号传送路径63，更可符合高频测试需求。图2及图3中各信号传送路径61、62、63、64非依照实际情况绘制，而仅以简单的线条示意，以便说明；其中，图3的信号传送路径64实际上有经过中介体40，但中介体40非位于图3所示的剖面上。

在本发明的探针卡10的母板20中，与中介体连接点25电性连接的第一测试接点23(如图2的信号传送路径62经过的)的数量可大于与中介体连接点25电性连接的第二测试接点24(如图3的信号传送路径64经过的)的数量。如此的设计可让经过子板30的信号传送路径有较多数是位于第一测试区211，以使第一测试区211主要(但不限于)传送中、低频信号，而第二测试区212主要(但不限于)传送高频信号。

在本发明的探针卡10的母板20中，未与子板30电性连接的第二测试接点24(如图3的信号传送路径63经过的)在全部第二测试接点24中所占的比例，可高于未与子板30电性连接的第一测试接点23(如图2的信号传送路径61经过的)在全部第一测试接点23中所占的比例。如此设计可让第二测试区212的较短信号传送路径的比例大于第一测试区211的较短信号传送路径的比例，以使探针卡10有相当数量的极短的信号传送路径(也就是未经子板30的第二测试区212的信号传送路径)，以更为符合高频测试需求。

在本实施例中，母板20的第二测试区212及中介体连接区213共同交错环状围绕探针区27，且第二测试区212与中介体连接区213为交错设置，也就是，各中介体连接区213位于二第二测试区212之间，且共同位于一假想的内圆周的周缘内，如此设计可使得各第二测试区212与探针区27之间不受中介体连接区213分隔开，使得第二测试接点24更靠近子板30及探针54，因此更缩短信号传送路径，探针54甚至可直接焊接于母板20下表面位置对应于第二测试区212的电性接点(图中未示)，不但不会受到母板20下表面位置对应于中介体连接区213的电性接点(图中未示)影响，也不会增加布针复杂度，更可缩短信号传送路径。

在本实施例中，母板20的二第二测试区212位于探针区27的二相对侧(在图4中为上侧及下侧)，母板20的二中介体连接区213位于探针区27的另二相对侧(在图4中为左侧及右侧)，母板20的平面方向能定义出一实质上通过各第二测试区212中心的第一假想直线l1以及一实质上垂直于第一假想直线l1的第二假想直线l2，且第二假想直线l2为实质上通过母板20的各中介体连接区213中心，换言之，相邻的第二测试区213与中介体连接区213的中心位置约相差90度。如此设计使得母板20的电性接点分布得更为简洁，不但可提高空间利用性，并可降低布针复杂度。

然而，如图9所示的本发明一第二较佳实施例，以及图10所示的本发明一第三较佳实施例，母板20的第二测试区212及中介体连接区213也可非共同围绕探针区27，且母板20的第二测试区212及中介体连接区213不限为各两个，也可各仅有一个或各为两个以上，且不限为交错设置。此外，母板20也可不具有如前述的中间区214，但具有中间区214的设计可使得母板20的电性接点分布得更为简洁、降低布针复杂度，并可供电子元件或其他电性接点设于中间区214。

中介体40以及子板30的中介体连接区322则为如同前述的母板20的中介体连接区213可在数量及位置对应调整。在前述的第一较佳实施例中，母板20具有位于探针区27外围的多个中介体连接区213，子板30则对应地具有位于电子元件区33外围的多个中介体连接区322，子板30的中介体连接区322通过多个中介体40分别连接于母板20的中介体连接区213。由此，子板30的中介体连接区322与电子元件区33分开且位于电子元件区33外围，第二测试区212及中介体连接区322也共同交错环状围绕电子元件区33，可使得子板30的中介体连接点324与电子元件34的分布更为简洁，且其之间需设置外部跳线时可更为简洁有系统，或甚至不需外部跳线。换言之，子板30的上表面31可(但不限于)设有多个电性接点312(如第1图所示)，各电性接点312位置对应子板30的中介体连接区322且分别与子板30的中介体连接点324电性连接，以通过在子板30上表面的电性接点312与电子元件34之间设置外部跳线而使得各中介体连接点324与电子元件34电性连接。然而，各电子元件34也可通过子板30的内部线路而与中介体连接点324电性连接而不需外部跳线。

如图11及图12所示的本发明一第四较佳实施例，母板20可具有一位于探针区27(位置对应子板30的电子元件区33)的下透光孔29，且子板30具有一位置对应下透光孔29的上透光孔35。由此，探针卡可适用于诸如cis(cmosimagesensor)等影像感测元件或者其他光电元件的检测作业；也就是，探针卡在进行检测作业时，光线能通过上、下透光孔35、29照射于待测物，以使光线受待测物接收后转换成电信号再回传到测试机，以测量待测物接收光源的信号是否有问题。

本发明的探针卡除了前述的优点以外，更可通过下述使用方法应用于不同的检测作业，以节省成本。

本发明所提供的可更换子板的探针卡的使用方法实施例包含有下列步骤：

a)使用探针卡10测试一第一待测物(图中未示)。也就是利用各探针54点触第一待测物的电性接点，以将测试机送出的测试信号传送至第一待测物，再将反应测试结果的信号回传至测试机。

b)备制适用于测试一第二待测物(图中未示)的另一子板(图中未示)。另一子板的结构类同于原先的子板30，但针对第二待测物所需的信号处理而设有不同的电子元件。此步骤也可在步骤a)之前进行。

c)拆卸探针卡10的子板30。子板30的安装及卸除可使用一般机械常用的技术手段，例如，可参考背景技术中所述的中国台湾专利编号577988，容申请人在此不详加叙述。

d)将另一子板安装于探针卡10。即，步骤c)及步骤d)更换探针卡10的子板。

e)使用设有另一子板的探针卡10测试第二待测物。也就是利用各探针54点触第二待测物的电性接点，以将测试机送出的测试信号传送至第二待测物，再将反应测试结果的信号回传至测试机。

此外，依照使用需求，更可(但不限于)在步骤e)之前将探针头50更换为适用测试第二待测物的另一探针头。

由此，只要将探针卡的子板更换为适用于待测物的子板，或者视使用需求而更将探针卡的探针头更换为适用于待测物的探针头，其他部分不需更换，即可对不同的待测物进行检测，如此可节省针对不同待测物购买不同的探针卡的成本。例如，对于不同世代、型号或款式的液晶驱动器(lcddriver)的不同待测晶圆，若其脚位或功能差异不大，可使用相同的母板搭配不同样式的子板来测试不同型号的待测晶圆，如此便可因母板重复使用而节省大量成本。

此外，在步骤a)及步骤e)中，可依据一测试信号的频率以及测试信号为单端信号(single-endedsignal)或差动信号(differentialsignal)而选择性地将测试信号传送至第一测试区211或第二测试区212。较佳地，当测试信号为高频信号或差动信号，则将测试信号传送至第二测试区212，更好的方式是以如图3所示的信号传送路径63而使测试信号由母板20直接传送至探针54而不经由子板30，如此因信号传输路径短而可将信号衰减量降到最低。

最后，必须再次说明，在本发明领域中具有通常知识者应能了解，本发明在前述实施例中所揭示的构成元件，仅为说明实施本发明所列举的特定实施例，仅用于说明本发明，并非用来限制本案的专利保护范围，其他等效元件的替代或变化，也应为本案的申请专利保护范围所涵盖，此外本发明于方法实施例中，若实施为可能，各步骤可以不需具先后顺序的关系，且可以全部或部分同时进行。