探针组件及其探针结构的制作方法

本发明涉及一种探针组件及其探针结构，尤其涉及一种应用于晶圆探针卡的探针组件及其探针结构。

背景技术：

首先，现有技术的悬臂式探针卡主要是通过人工的方式将探针逐一焊接在印刷电路板上，同时，通过一粘着物(例如环氧树脂)将探针固定。例如，twi447397所公开的“探针卡”专利案，其探针33即是利用包含有环氧树脂的固持部36而固定在电路板34上。

但是，上述现有技术中，当环氧树脂硬化后，会使得悬臂式探针卡变得不易维修。换句话说，当其中一根探针损坏时，现有技术的悬臂式探针卡并无法单独替换该损坏的探针，必须将整组悬臂式探针卡进行更换。

再者，现有技术的悬臂式探针卡的焊线方式，须要通过密集的线材以进行扇出(fan-out)工艺，且因人工焊线须要较宽广的空间，所以传输路径较长。因此，会导致信号传输品质较差。进一步地，现有技术的悬臂式探针卡的探针线径较宽，故在布线上除了横向排列之外，仍必须进行纵向堆叠。但是，当针数多或间距小时，将导致探针安排的困难度增加。

进一步来说，现有的悬臂式探针卡结构，传输路径太长，阻抗无法控制，传输品质较不佳。同时，电源信号会因为传输路径过长，且探针截面积过窄，其电感特性将使电源阻抗随频率上升，造成电压下降而使得测试良率不佳。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种探针组件及其探针结构，能有效地改善悬臂式探针不易维修的特性，同时，能改善传输品质并降低维护成本。同时，能降低探针结构的传输路径中电感的影响。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种探针结构，其包括一第一基部、一第二基部、一连接部以及一接触部。所述第一基部包括一第一接触段以及一连接于所述第一接触段的第一连接段，其中，所述第一接触段具有一第一抵靠部以及一连接于所述第一抵靠部的第一侧端。所述第二基部包括一第二接触段、一第二连接段以及一电性连接于所述第二接触段与所述第二连接段之间的被动元件，其中，所述第二接触段具有一第二抵靠部以及一连接于所述第二抵靠部的第二侧端。所述第一基部的所述第一连接段以及所述第二基部的所述第二连接段连接于所述连接部。所述接触部连接于所述连接部。

更进一步地，所述第一连接段的横截面垂直于所述第一连接段的延伸方向，所述第二连接段的横截面垂直于所述第二连接段的延伸方向，所述连接部的横截面垂直于所述连接部的延伸方向，其中，所述第一连接段的所述横截面的形状与所述连接部的所述横截面的形状彼此相异，且所述第二连接段的所述横截面的形状与所述连接部的所述横截面的形状彼此相异。

更进一步地，所述第一连接段的所述横截面的面积大于所述连接部的所述横截面的面积，且所述第二连接段的所述横截面的面积大于所述连接部的所述横截面的面积。

更进一步地，所述探针结构为一悬臂式探针结构。

更进一步地，所述第一接触段的延伸方向与所述连接部的延伸方向彼此相异，且所述第二接触段的延伸方向与所述连接部的延伸方向彼此相异。

更进一步地，所述第一抵靠部及所述第二抵靠部能分别抵接于一第一板体的一顶抵部。

更进一步地，所述第一连接段及所述第二连接段分别为一柱状结构，所述连接部为一片状结构，且所述柱状结构与所述片状结构的形状不同。

更进一步地，所述第一接触段、所述第一连接段、所述第二接触段及所述第二连接段朝向一第一方向延伸，所述连接部朝向一第二方向延伸，且所述第一方向与所述第二方向彼此相异。

更进一步地，所述被动元件为一电容。

本发明所采用的另外一技术方案是，提供一种探针组件，其包括一衬底、一第一板体以及一探针结构。所述衬底具有多个导电结构。所述第一板体具有多个第一贯孔以及多个顶抵部，每一个所述顶抵部邻近于相对应的所述第一贯孔，每一个所述第一贯孔具有一第一孔径。所述探针结构包括一第一基部、一第二基部、一连接部以及一接触部，其中所述第一基部包括一第一接触段以及一连接于所述第一接触段的第一连接段，所述第一接触段具有一第一抵靠部以及一连接于所述第一抵靠部的第一侧端，其中，所述第二基部包括一第二接触段、一第二连接段以及一电性连接于所述第二接触段与所述第二连接段之间的被动元件，所述第二接触段具有一第二抵靠部以及一连接于所述第二抵靠部的第二侧端，其中，所述第一基部的所述第一连接段以及所述第二基部的所述第二连接段连接于所述连接部，其中，所述接触部连接于所述连接部。其中，所述第一接触段的一最大外径小于所述第一贯孔的所述第一孔径，且所述第二接触段的一最大外径小于所述第一贯孔的所述第一孔径，以使所述第一接触段及所述第二接触段能通过所述第一贯孔。其中，所述第一接触段电性连接于多个所述导电结构中的其中一个，且所述第二接触段电性连接于多个所述导电结构中的另外一个。其中，所述第一抵靠部及所述第二抵靠部分别抵接于相对应的两个所述顶抵部。

更进一步地，所述探针组件还进一步包括一第二板体，所述第二板体具有多个第二贯孔，所述第二板体大体平行于所述第一板体，多个所述第二贯孔的位置分别对应于多个所述第一贯孔的位置，且每一个所述第二贯孔具有一第二孔径。

更进一步地，所述探针组件还进一步包括一固定件，所述固定件设置在所述衬底、所述第一板体以及所述第二板体上，以使所述探针结构的所述第一抵靠部及所述第二抵靠部分别抵接于相对应的两个所述顶抵部。

本发明的其中一有益效果在于，本发明实施例所提供的探针组件及其探针结构，其能利用“所述第二基部包括一第二接触段、一第二连接段以及一电性连接于所述第二接触段与所述第二连接段之间的被动元件”的技术方案，而降低探针结构的传输路径中电感的影响。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明第一实施例的探针结构的其中一立体示意图。

图2为本发明第一实施例的探针结构的另外一立体示意图。

图3为本发明第一实施例的探针结构的侧视示意图。

图4为本发明第一实施例的探针结构的俯视示意图。

图5为图1的v-v剖线的侧视剖面示意图。

图6为图1的vi-vi剖线的侧视剖面示意图。

图7为图1的vii-vii剖线的侧视剖面示意图。

图8为本发明第一实施例的探针结构的另外一实施方式的侧视示意图。

图9为本发明第一实施例的探针结构的另外又一实施方式的侧视示意图。

图10为本发明第二实施例的探针组件的其中一侧视示意图。

图11为本发明第二实施例的探针组件的另外一侧视示意图。

图12为本发明第二实施例的探针组件的另外又一侧视示意图。

图13为本发明实施例的探针结构的另一种实施方式的立体示意图。

图14为本发明实施例的探针结构的使用状态示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“探针组件及其探针结构”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，予以声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的技术范围。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件或信号等，但这些元件或信号不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一元件与另一元件，或者一信号与另一信号。另外，如本文中所使用，术语“或”视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的所有组合。

第一实施例

首先，请参阅图1至图4所示，并同时参阅图12所示，图1及图2分别为本发明第一实施例探针结构的立体示意图，图3为本发明第一实施例探针结构的侧视示意图，图4为本发明第一实施例的探针结构的俯视示意图，图12为本发明第二实施例的探针组件的侧视示意图。本发明提供一种探针组件m及其探针结构1，第一实施例将先介绍本发明探针结构1的主要技术特征，第二实施例再行介绍探针组件m。

承上述，请继续参阅图1至图4所示，探针结构1可包括一第一基部11、一第二基部12、一连接部13以及一接触部14。第一基部11可包括一第一接触段111以及一连接于第一接触段111的第一连接段112。第二基部12可包括一第二接触段121、一第二连接段122以及一电性连接于第二接触段121与第二连接段122之间的被动元件c。第一基部11的第一连接段112以及第二基部12的第二连接段122可连接于连接部13。此外，接触部14可连接于连接部13。优选地，第二基部12与接触部14之间的距离相较于第一基部11与接触部14之间的距离更近。进一步来说，以本发明实施例而言，探针结构1为一悬臂式探针结构1。

承上述，请继续参阅图1及图2所示，第一接触段111可具有一第一抵靠部1111以及一连接于第一抵靠部1111的第一侧端1112。第二接触段121可具有一第二抵靠部1211以及一连接于第二抵靠部1211的第二侧端1212，且接触部14可具有一接触侧端141。以本发明实施例而言，第一接触段111及第二接触段121可以为探针结构1的针尾，以用于与转接介面板(例如图12的衬底2)的接触端(例如图12的导电结构21)相接。另外，探针结构1的接触部14的接触侧端141可呈尖头针状，以划破待测物的锡球表面的氧化层，然而，在其他实施方式中，探针结构1的接触侧端141也可为一平面，本发明不以此为限。

接着，请继续参阅图1至图3所示，优选地，以本发明实施例而言，被动元件c可为一电容，举例来说，被动元件c可为多层陶瓷电容器或薄膜平型板电容器，然本发明不以此为限。此外，可利用微机电系统(microelectromechanicalsystems，mems)技术将被动元件c嵌入第二基部12的第二接触段121与第二连接段122之间。进一步来说，第一基部11与第二基部12可分别用于接收不同的信号，以通过接触部14而馈入待测物中。借此，通过被动元件c的谐振点，可用来调整不同频率的电源阻抗，避免电源信号的电压下降。举例来说，当距离待测物的传输路径越短时，路径中的电感则越小，因此可使用容值较小的电容，且相对应的谐振点在较高频段的位置，即可压制较高频段的电源阻抗，最终可应用于较高频段的测试方案，以符合未来需求。同时，通过被动元件c的设置，可就近的提供待测物所需的电源，避免路径中电感的干扰，以改善电源完整性(powerintegrity，pi)。

承上述，请继续参阅图1至图3所示，第一接触段111的延伸方向(z方向)与接触部14的延伸方向(负z方向)彼此相异，且第二接触段121的延伸方向(z方向)也与接触部14(负z方向)的延伸方向彼此相异。另外，举例来说，如图3所示，第一接触段111的延伸方向与接触部14的延伸方向大体相反且相互平行，同时，第二接触段121的延伸方向与接触部14的延伸方向大体相反且相互平行。也就是说，第一接触段111、第一连接段112、第二接触段121及第二连接段122可朝向一第一方向(z方向)延伸，连接部13可朝向一第二方向(x方向)延伸，第一方向与第二方向彼此相异，且以本发明实施例而言，第一方向可大体垂直于第二方向。另外，接触部14可朝向一第三方向(负z方向)延伸，第三方向可与第二方向彼此相异且以本发明实施例而言，第三方向可大体垂直于第二方向。

接着，请一并参阅图5至图7所示，图5为图1的v-v剖线的侧视剖面示意图，图6为图1的vi-vi剖线的侧视剖面示意图，图7为图1的vii-vii剖线的侧视剖面示意图。以本发明实施例而言，第一连接段112的横截面垂直于第一连接段112的延伸方向，第二连接段122的横截面垂直于第二连接段122的延伸方向，连接部13的横截面垂直于连接部13的延伸方向。进一步来说，第一连接段112的横截面的形状与连接部13的横截面的形状彼此相异，且第二连接段122的横截面的形状与连接部13的横截面的形状彼此相异。优选地，第一连接段112的横截面的面积可大于连接部13的横截面的面积，且第二连接段122的横截面的面积可大于连接部13的横截面的面积。

进一步地，请继续参阅图5至图7所示，优选地，第一连接段112及第二连接段122的横截面形状可呈一矩形状的外型(例如，第一连接段112及第二连接段122分别为一柱状结构)，另外，连接部13及/或接触部14的横截面形状可呈片状(薄片状的矩形状，例如，连接部13为一片状结构)的外型，此外，柱状结构与片状结构的形状不同。更进一步来说，以本发明实施例而言，探针结构1优选是以微机电系统(microelectromechanicalsystems，mems)技术所制造的探针。换句话说，本实施例的矩形状的探针结构1相较于圆形探针来说，两者的制造工序截然不同。

承上述，请继续参阅图1及图2所示，第一基部11的第一连接段112连接于连接部13，第二基部12的第二连接段122连接于连接部13，以使得第一连接段112能相对于连接部13形成一第一裸露表面1121，且使得第二连接段122能相对于连接部13形成一第二裸露表面1221。也就是说，由于第一连接段112的横截面形状及第二连接段122的横截面形状能与连接部13的横截面形状在尺寸上有着截然不同的特性，因此，第一连接段112及第二连接段122能分别相对于连接部13形成一第一裸露表面1121及第二裸露表面1221。借此，第一连接段112与连接部13之间可具有一段差，且第二连接段122与连接部13之间可具有一段差，而使得第一连接段112及第二连接段122相对于连接部13在整体结构上呈非连续的设置。更进一步来说，第一连接段112与连接部13间的连接处为一转折处，且该转折处可具有一第一裸露表面1121。此外，第二连接段122与连接部13间的连接处为一转折处，且该转折处可具有一第二裸露表面1221。

承上述，请继续参阅图7所示，在连接部13的任一横截面上，连接部13可具有一第一侧边(图中未标号)及一第二侧边(图中未标号)，第一侧边可具有一第一宽度f1，第二侧边可具有一第二宽度f2，第一宽度f1的尺寸可小于第二宽度f2的尺寸。即，片状结构可具有一第一宽度f1及一第二宽度f2，且第一宽度f1的尺寸小于第二宽度f2的尺寸。优选地，第一宽度f1与第二宽度f2的比值可介于0.2至0.5之间，举例来说，第一宽度f1可为0.1毫米(millimeter，mm)，第二宽度f2可为2毫米至5毫米之间，然本发明不以此为限。进一步来说，由于接触部14的受力的方向为z方向，第二侧边的长度方向(延伸方向)是朝向第三方向(负z方向)，且连接部13是以较小尺寸的第一侧边接触于第一连接段112及第二连接段122，因此，尽管第一宽度f1的尺寸小于第二宽度f2的尺寸，仍能维持接触部14的接触侧端141抵接在待测物上的力量。

接着，请继续参阅图1及图2所示，虽然附图中的第一接触段111的第一抵靠部1111及第二接触段121的第二抵靠部1211是以倒勾状的外型作为说明，但是，在其他实施方式中，第一抵靠部1111及第二抵靠部1211的外型也可以呈凹状，本发明不以此为限制。再者，在其他实施方式中，探针结构1上也可以具有多个第一抵靠部1111及/或第二抵靠部1211，本发明不以此为限。

接着，请参阅图8及图9所示，图8及图9分别为本发明第一实施例的探针结构的其他实施方式的侧视示意图。详细来说，在其他实施方式中，也可以调整探针结构1的形状，举例来说，以图8及图9的实施方式而言，可调整探针结构1的连接部13及接触部14的外型，以适用于不同的待测物上，须说明的是，本发明不以连接部13及接触部14的外型为限。

第二实施例

首先，请参阅图10至图12所示，图10至图12分别为本发明第二实施例的探针组件m的组装过程的侧视示意图。须特别说明的是，为了便于理解本实施方式，所以附图仅呈现探针组件m的局部构造，以便于清楚地呈现探针组件m的各个元件构造与连接关系。以下将分别介绍探针组件m的各个元件构造及其连接关系。换句话说，为利于附图的理解，图10至图12中的仅呈现一根探针结构1。另外，在第二实施例中所提供的探针结构1与前述实施例中的结构相仿，在此不再赘述。因此，在参阅图10至图12所示的内容时，也请再参阅图1至图2所示。

承上述，请继续参阅图10所示，本发明第二实施例提供一种探针组件m，其包括一衬底2、一第一板体3以及一探针结构1。衬底2可具有多个导电结构21，举例来说，衬底2可以为晶片测试用的转接介面板或空间转换器(spacetransformer，st)。另外，在其他实施方式中，衬底2也可以为印刷电路板，也就是说，由于探针结构1可以以微机电系统技术所制作，而使得尺寸较小，因此，可以不用设置空间转换器，而是使得探针结构1直接设置在印刷电路板上，借此，探针结构1能电性连接于印刷电路板的导电结构21。

承上述，请继续参阅图10所示，第一板体3可具有多个第一贯孔31以及多个顶抵部32，每一个顶抵部32可分别邻近于相对应的第一贯孔31，每一个第一贯孔31具有一第一孔径h1。另外，优选地，以本发明实施例而言，探针组件m还可包括一第二板体4，第二板体4可具有多个第二贯孔41。举例来说，第二板体4可大体平行于第一板体3设置，多个第二贯孔41的位置分别对应于多个第一贯孔31的位置，且每一个第二贯孔41具有一第二孔径h2。

承上述，请继续参阅图10所示，并请一并参阅图1及图2所示，探针结构1可包括一第一基部11、一第二基部12、一连接部13以及一接触部14。第一基部11可包括一第一接触段111以及一连接于第一接触段111的第一连接段112。第二基部12可包括一第二接触段121、一第二连接段122以及一电性连接于第二接触段121与第二连接段122之间的被动元件c。第一基部11的第一连接段112以及第二基部12的第二连接段122可连接于连接部13。接触部14可连接于连接部13。此外，第一接触段111可具有一第一抵靠部1111以及一连接于第一抵靠部1111的第一侧端1112。第二接触段121可具有一第二抵靠部1211以及一连接于第二抵靠部1211的第二侧端1212，且接触部14可具有一接触侧端141。须说明的是，第二实施例中所提供的探针结构1与前述实施例中的结构相仿，在此不再赘述。

接着，请继续参阅图10所示，第一接触段111的一最大外径w1寸可小于第一贯孔31的第一孔径h1的尺寸，且第二接触段121的一最大外径w2的尺寸可小于第一贯孔31的第一孔径h1的尺寸，以使第一接触段111及第二接触段121能通过第一贯孔31。此外，第一接触段111的一最大外径w1尺寸可小于第二贯孔41的第二孔径h2的尺寸，且第二接触段121的一最大外径w2尺寸可小于第二贯孔41的第二孔径h2的尺寸，以使第一接触段111及第二接触段121能通过第二贯孔41。再者，第一接触段111可电性连接于多个导电结构21中的其中一个，且第二接触段121可电性连接于多个导电结构21中的另外一个。

接着，请参阅图11所示，使用者可通过移动第一板体3及第二板体4的相对位置，以使得第一板体3及第二板体4相互错位。即，可将第一板体3朝向x方向移动，且将第二板体4朝向负x方向。借此，探针结构1的第一抵靠部1111及第二抵靠部1211可分别抵接于相对应的顶抵部32，以达到定位探针结构1的效果。

接着，请参阅图12所示，探针组件m优选还可进一步包括一固定件5(举例来说，固定件5可例如但不限于为一螺丝)，固定件5可设置在衬底2、第一板体3以及第二板体4上，以使探针结构1的第一抵靠部1111及第二抵靠部1211分别抵接于相对应的顶抵部32。换句话说，固定件5可用于定位探针结构1与衬底2、第一板体3以及第二板体4的相对位置。另外，值得说明的是，由于探针结构1分别是通过第一抵靠部1111及第二抵靠部1211而抵接于相对应的顶抵部32，以使得探针结构1进行定位。借此，当其中一根探针结构1受损故障时，可通过移动第一板体3及第二板体4而将故障的探针结构1进行替换。

值得说明的是，由于第一连接段112及第二连接段122的横截面形状可呈一矩形状的外型，而连接部13的横截面形状可呈片状(薄片状的矩形状)的外型。因此，在设置第二板体4后，在使得第一接触段111、第一连接段112(部分的第一连接段112或是全部的第一连接段112)、第二接触段121以及第二连接段122(部分的第二连接段122或是全部的第二连接段122)都埋设在第二板体4与衬底2之间后，可以避免两个探针结构1所分别具有的第一基部11与第二基部12之间的干涉。

接着，请参阅图13及图14所示，图13为本发明实施例的探针结构的另一种实施方式的立体示意图，图14为本发明实施例的探针结构的使用状态示意图。由图13与图1的比较可知，图13的探针结构1’与图1的探针结构1最大的差别在于：图1的探针结构1主要可用于提供电源，而图13的探针结构1’要可用于提供信号。因此，图13的探针结构1’不具有第二基部12。另外，须说明的是，图13的探针结构1’第二基部12之外皆与图1的探针结构1相仿，具体细节在此不再赘述。

承上述，请继续参阅图13及图14所示，图14为多个探针结构(1、1’)的俯视图。由图14所示的实施方式可以了解，探针结构(1、1’)可依探针卡的量测阵列设计而布置，此外，多个探针结构(1、1’)可具有彼此相异的构造(举例来说，多个探针结构(1、1’)中的至少其中两个具有相异的长度)。也就是说，可以依据需求而调整各个探针结构(1、1’)的排列角度。此外，探针结构(1、1’)的接触侧端141可电性连接于待测物接点n。

实施例的有益效果

本发明的其中一有益效果在于，本发明实施例所提供的探针组件m及其探针结构1，其能利用“第二基部12包括一第二接触段121、一第二连接段122以及一电性连接于第二接触段121与第二连接段122之间的被动元件c”的技术方案，而降低探针结构的传输路径中电感的影响，以改善电源完整性。

另外，本发明实施例还能够通过“第一接触段111具有一第一抵靠部1111”以及“第二接触段121具有一第二抵靠部1211”的技术方案，能使得探针结构1可以单独抽换，以形成一可替换式的探针结构1，而降低维护成本。同时，相较于现有的悬臂式探针结构，还能缩短现有悬臂式探针阻抗不连续的传输路径，而改善传输品质的信号完整性(signalintegrity，si)。

再者，由于本发明实施例所提供的探针结构1为一悬臂式探针结构1，因此，所以针尖是向外引导的，所以可以利用多组不同的第一板体3、第二板体4及固定件5而将探针结构1固定在衬底2上。进一步来说，可利用不同长度的探针结构1而降低细间距(finepitch)的加工困难度。此外，由于连接部13及/或接触部14的横截面形状可呈片状(薄片状的矩形状)的外型(第一连接段112及第二连接段122为一柱状结构，连接部13为一片状结构，且柱状结构与片状结构的形状不同)，因此，不仅可对应微间距的需求，还可提供所需的支撑力量强度。

进一步来说，探针结构1的第一抵靠部1111及第二抵靠部1211可分别抵接于相对应的第一板体3的顶抵部32，因此，能将探针结构1定位在衬底2上，以使得探针结构1的第一接触段111及第二接触段121电性连接于衬底2上的导电结构21。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。