CN119199206A - 包含不同长度探针组的探针卡结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种包含不同长度探针组的探针卡结构，其包括上导板组、第一探针组、第二探针组以及加强件。上导板组至少包括第一上导板。第一探针组至少包括第一下导板及多个第一探针，第二探针组至少包括第二下导板及长度与多个第一探针不同的多个第二探针。加强件支撑上导板组、第一下导板及第二下导板。第一下导板及第二下导板不在同一水平面上。
Description
技术领域
本发明涉及一种探针卡结构，特别是涉及一种包含不同长度探针组的探针卡结构。
背景技术
半导体进行测试时，会使用探针卡(probe card)接触待测装置(device undertest，DUT)上的焊垫(pad)、凸块(bump)或锡球，并分析所接触到的电性信号，以获得待测装置的测试结果。小芯片(chiplet)是将原本一个芯片上所要包含的诸多组件拆分成小单元，再各自进行强化、设计和再制造等处理之后，再封装成一个系统芯片。
然而，如图1所示，在此情况下，硅中介层S1上(例如wafer)设置了多个尺寸不同的待测装置T，当探针P设置于尺寸相同的上导板A与下导板B之间进行探针卡测试时，会有多个待测装置T之间高度不同的情况，导致探针P接触待测装置时，因针尖的平衡接触力(balance contact force，BCF)不同，甚至无法接触部分待测装置T，而无法均匀地接触待测装置T上对应的焊垫、凸块或锡球，进而影响测试的精准度。此外，以现有的弹簧探针(Pogo Pin)为例，探针的间距需要达到100μm以上，而不利于制作上述小间距测试需求的探针卡。
故，如何通过结构设计的改良，来提升探针卡的测试能力，来克服上述的缺陷，已成为该项事业所欲解决的重要课题之一。
发明内容
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包含不同长度探针组的探针卡结构，其包括：上导板组、下导板组、第一探针组、第二探针组以及加强件。上导板组至少包括第一上导板，所述第一上导板包括多个上导板孔。下导板组至少包括第一下导板及第二下导板，第一下导板具有第一下导板孔，且第二下导板具有第二下导板孔。第一探针组包括多个第一探针，每个所述第一探针具有第一接触端及第二接触端，所述第一接触端穿过所述上导板孔，所述第二接触端穿过所述第一下导板孔。第二探针组包括多个第二探针，每个所述第二探针具有第三接触端及第四接触端，所述第三接触端穿过所述上导板孔，所述第四接触端穿过所述第二下导板孔，且所述多个第二探针的长度大于所述多个第一探针的长度。加强件支撑所述上导板组及所述下导板组。所述第一下导板及所述第二下导板不在同一水平面上。
在本发明的一实施例中，所述下导板组还包括第三下导板，所述第三下导板具有第三下导板孔。所述探针卡结构还进一步包括第三探针组，其包括多个第三探针，每个所述第三探针具有第五接触端及第六接触端，所述第五接触端穿过所述上导板孔，所述第六接触端穿过所述第三下导板孔。所述第三探针组的长度大于所述第二探针组的长度。所述第一下导板、所述第二下导板及所述第三下导板不在同一水平面上。
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的包含不同长度探针组的探针卡结构，其能通过“包含不同长度探针组的探针卡结构包括：上导板组、下导板组、第一探针组、第二探针组以及加强件”、“所述多个第二探针的长度大于所述多个第一探针的长度”、“加强件支撑所述上导板组、所述第一下导板及所述第二下导板”以及“所述第一下导板及所述第二下导板不在同一水平面上”的技术方案，以使探针能够均匀地接触待测装置上对应的焊垫、凸块或锡球，提升探针卡对于待测试装置具有不同高度测试点时的测试能力。
为使能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为现有技术问题的示意图。
图2为本发明第一实施例的侧视示意图。
图3为本发明第二实施例的侧视示意图。
图4为本发明第三实施例的侧视示意图。
附图标记的说明：1A、1B、1C:探针卡结构；10:上导板组；101:第一上导板；102:第二上导板；20:下导板组；201:第一下导板；202:第二下导板；203:第三下导板；30:第一探针组；30a、30b、30c、40a、40b、40c、60a、60b、60c:探针；31:第一接触端；32:第二接触端；40:第二探针组；41:第三接触端；42:第四接触端；50:加强件；60:第三探针组；61:第五接触端；62:第六接触端；S:基板；S1:硅中介层；S2:封装基板；S3:电路板；T1:第一待测装置；T2:第二待测装置；T3:第三待测装置；A:上导板；B:下导板；P:探针。
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“包含不同长度探针组的探针卡结构”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，在不背离本发明的构思下进行各种修改与变更。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，事先声明。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保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应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单元。
[第一实施例]
参阅图2所示，第一待测装置T1及第二待测装置T2具有不同的高度，为了测试第一待测装置T1及第二待测装置T2的电性，本发明的第一实施例提供一种探针卡结构1A，其包括：上导板组10、下导板组20、第一探针组30、第二探针组40以及加强件50。上导板组10至少包括第一上导板101。在一实施例中，上导板组10可以包括第一上导板101及第二上导板102，第一上导板101及第二上导板102各自包括多个上导板孔。下导板组20至少包括第一下导板201及第二下导板202，第一下导板201及第二下导板202自包括多个下导板孔。第一探针组30包括多个第一探针30a、30b、30c，每个第一探针30a、30b、30c包括第一接触端31及第二接触端32，第一接触端31及第二接触端32为各第一探针30a、30b、30c的两相反端。第一接触端31穿过上导板孔，第二接触端32穿过第一下导板孔。第二探针组40包括多个第二探针40a、40b、40c，每个第二探针40a、40b、40c包括第三接触端41及第四接触端42，第三接触端41及第四接触端42为各第二探针40a、40b、40c的两相反端。第三接触端41穿过上导板孔，第四接触端42穿过第二下导板孔。
举例而言，本发明的多个第一探针30a、30b、30c及多个第二探针40a、40b、40c可以是垂直弹簧式测试针(Pogo Pin)。然而，只要可以装在探针卡上，以对第一待测装置T1及第二待测装置T2进行测试，本发明的第一探针30a、30b、30c及第二探针40a、40b、40c的种类并不特别限制。
在本发明的一实施例中，第一探针30a、30b、30c及第二探针40a、40b、40c可由导电性佳及弹性良好的金属来制成，例如铜、钯、银、金、铂、钨、铼钨、铍铜、钯金、钯银、碳化钨或上述材料的合金等。较佳地，第一探针30a、30b、30c及第二探针40a、40b、40c上还进一步包括绝缘包覆层。
在本发明的一实施例中，上导板组10可包括位于同一水平面的第一上导板101及第二上导板102，第一上导板101及第二上导板102各自包括多个上导板孔(未图示)，下导板组20可包括第一下导板201与第二下导板202，与上导板组10平行设置。第一下导板201具有第一下导板孔，第二下导板202具有第二下导板孔。第一探针30a、30b、30c的第一接触端31从上导板孔凸出于上导板组10，并连接于空间转换器或主电路板的导电接点，第二接触端32从第一下导板孔凸出于第一下导板201，以与第一待测装置T1接触。第二探针40a、40b、40c的第三接触端41从上导板孔凸出于上导板组10，并连接于空间转换器或主电路板的导电接点，第四接触端42从第二下导板孔凸出于第二下导板202，以与第二待测装置T2接触。
也就是说，第一探针30a、30b、30c的第一接触端31会穿过上导板组10的上导板孔之后，露出于上导板组10的上方，第一探针30a、30b、30c的第二接触端32，会穿过第一下导板201的第一下导板孔之后，露出于第一下导板201的下方。第二探针40a、40b、40c的第三接触端41从会穿过上导板组10的上导板孔之后，露出于上导板组10的上方，第二探针40a、40b、40c的第四接触端42，会穿过第二下导板202的第二下导板孔之后，露出于第二下导板202的下方。
如此一来，第一探针30a、30b、30c的第一接触端31电性连接转接板，第二接触端32接触第一待测装置T1。第二探针40a、40b、40c的第三接触端41电性连接转接板，第四接触端42接触第二待测装置T2。进一步地，第二接触端32及第四接触端42具有尖端，用以接触第一待测装置T1及第二待测装置T2的金属焊垫、凸块或锡球。
另一方面，第一探针30a、30b、30c及第二探针40a、40b、40c可为垂直式探针，本发明不以探针30的型态为限。在本发明的一实施例中，第一探针30a、30b、30c及第二探针40a、40b、40c可为弹性结构体，在承受轴向的外力且超过临界负荷后可以产生弯曲形变，使第一探针30a、30b、30c及第二探针40a、40b、40c不容易因受到外力压缩而断裂。在本发明的一实施例中，多个第一探针30a、30b、30c及多个第二探针40a、40b、40c之间的间距为50微米(μm)以下，较佳地为40微米以下，以制造适合用于测试小芯片的探针卡。
在本实施例中，第一下导板201及第二下导板202的数量相同。然而，第一下导板201及第二下导板202相对于基板S的水平高度不同，以利于支撑不同长度的第一探针30a、30b、30c及第二探针40a、40b、40c。第一待测装置T1及第二待测装置T2设置在基板S上，且基板S可依序由硅中介层S1、封装基板S2及电路板S3组成。电路板S3可为印刷电路板(PrintedCircuit Board，PCB)或是柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)。
进一步地，本发明采用一体成形的加强件50支撑上导板组10上及下导板组20，于本实施例中，下导板组20包括第一下导板201及第二下导板202。从侧向观看时，加强件50为多边形而不是四边形，以将上导板组10、第一下导板201及第二下导板202通过加强件50固定在适当的位置。具体而言，加强件50可具有阶梯状结构。因此，在多个探针设置于同一上导板组10的同时，不需要额外增加第一下导板201及第二下导板202的数量来调整第一探针30a、30b、30c至第一待测装置T1的距离或第二探针40a、40b、40c至第二待测装置T2的距离。换言之，本发明可以通过加强件50使第二下导板202至上导板组10的距离，大于第一下导板201至上导板组10的距离。
详细而言，所述第一上导板组10可以包含第一上导板101及第二上导板102，所述第二上导板102具有多个上导板孔，所述第一上导板101与所述第二上导板102位于同一水平面，所述第一下导板201与所述第一上导板101对应设置，所述第一探针组30的所述第一接触端31穿过所述第一上导板101的上导板孔，所述第二接触端32穿过所述第一下导板201的第一下导板孔，所述第二探针组40的所述第三接触端41穿过所述第二上导板102的上导板孔，所述第四接触端42穿过所述第二下导板202的第二下导板孔，且其中，所述第二下导板202至所述第二上导板102的距离，大于所述第一下导板201至所述第一上导板101的距离。
根据本发明的实施例，当同一基板S上具有不同高度的第一待测装置T1及第二待测装置T2时，对应于高度较低的第二待测装置T2，可以通过加强件50的结构设计，使得第二下导板202更接近第二待测装置T2。如此一来，可使第一下导板201至第一待测装置T1的距离大致上与第二下导板202至第二待测装置T2的距离相同，本发明的探针卡结构1A可以用于同时测试基板S上具有不同高度的第一待测装置T1及第二待测装置T2。
[第二实施例]
参阅图3所示，其为本发明的第二实施例，本实施例与第一实施例大致相同，其差异说明如下。在本发明第二实施例的探针卡结构1B中，还进一步包括第三探针组60，第三探针组60包括多个第三探针60a、60b、60c。下导板组20则进一步包括第三下导板203。在本实施例中，探针卡结构1B被用于测试三个具有不同高度的第一待测装置T1、第二待测装置T2及第三待测装置T3。第三下导板203与第一下导板201及第二下导板202不在同一水平面上。具体而言，第一待测装置T1的高度高于第二待测装置T2，且第二待测装置T2的高度高于第三待测装置T3。
举例来说，第一待测装置T1、第二待测装置T2及第三待测装置T3可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、电源管理芯片(Power Management IC，PMIC)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施例而并非用以限定本发明。
在本发明第二实施例的探针卡结构1B中，每个第三探针60a、60b、60c具有第五接触端61及第六接触端62，第五接触端61及第六接触端62为第三探针60a、60b、60c的两相反端，第三下导板203具有多个第三下导板孔，第五接触端61穿过上导板孔，第六接触端62穿过第三下导板孔。
在本实施例中，通过加强件50将第一下导板201、第二下导板202及第三下导板203设置为第一下导板201的水平高度高于第二下导板202及第三下导板203的水平高度，且第二下导板202的水平高度高于第三下导板203的水平高度。即第三下导板203至上导板组10的距离，大于第一下导板201至上导板组10的距离。此时，加强件50的底面具有阶梯状结构，使第一下导板201至第一待测装置T1的距离会大致上等于第二下导板202到第二待测装置T2的距离及第三下导板203到第三待测装置T3的距离。
在此情况下，第一下导板201、第二下导板202及第三下导板203都对应到上导板组10，第一下导板201、第二下导板202及第三下导板203则分别对应第一待测装置T1、第二待测装置T2及第三待测装置T3设置。当本发明的探针卡结构1B同时测试第一待测装置T1、第二待测装置T2及第三待测装置T3时，由于多个探针到每一个待测装置的距离大致相同，而可使多个探针均匀地接触每一个待测装置，提升探针卡结构1B的测试能力。
应说明的是，附图中的第一下导板201、第二下导板202及第三下导板203绘示为一个仅为简单示意说明，只要第一下导板201、第二下导板202及第三下导板203的数量相同，本发明的第一下导板201、第二下导板202及第三下导板203并不以一个为限。在本发明的一实施例中，第一下导板201、第二下导板202及第三下导板203的水平高度彼此不同，即第一下导板201、第二下导板202及第三下导板203不在同一水平面上。
[第三实施例]
参阅图4所示，其为本发明的第三实施例，本实施例与第二实施例大致相同，其差异说明如下。在本发明第二实施例的探针卡结构1C中，还进一步包括第三下导板203。在一实施例中，从侧向观看时，第一下导板201、第二下导板202及第三下导板203的长度相同。在本实施例中，探针卡结构1C被用于测试三个具有不同高度的第一待测装置T1、第二待测装置T2及第三待测装置T3。具体而言，第一待测装置T1的高度高于第二待测装置T2，而第三待测装置T3的高度小于第一待测装置T1的高度，但大于第二待测装置T2的高度。
在本实施例中，通过加强件50将第一下导板201、第二下导板202及第三下导板203设置为第一下导板201对应于第一待测装置T1，第二下导板202对应于第三待测装置T3，第三下导板203对应于第二待测装置T2。此时，加强件50的底面呈现凹凸状，使第一下导板201至第一待测装置T1的距离会大致上等于第二下导板202到第三待测装置T3的距离及第三下导板203到第二待测装置T2的距离。
在此情况下，即使基板S上高度较低的第二待测装置T2位于两个高度相对较高的第一待测装置T1及第三待测装置T3之间时，也能使用本发明所提供的探针卡结构1C来同时测试第一待测装置T1、第二待测装置T2及第三待测装置T3。此时，由于多个探针到每一个待测装置的距离大致相同，而可使多个探针均匀地接触每一个待测装置，提升探针卡结构1C的测试能力。
此外，在多个探针的长度不同、粗细相同的情况下，会导致弹性不同，进而影响测试稳定度。在本发明的一实施例中，可使用具有不同截面积的多个探针。举例而言，截面积较大的长探针与截面积较小的短探针搭配使用，可以使多个探针接触高度不同的多个待测装置表面时，平衡多个探针的接触力。也就是说，本发明对加强件50的设计不局限于使多个探针从下导板到待测物的距离相同，也可以通过探针的粗细与截面积来使多个探针的平衡接触力(BCF)达到一致或非常接近的状态。
举例而言，第一探针组30、第二探针组40及第三探针组60可以是垂直式探针，且第二探针组40的针尖厚度或第三探针组60的针尖厚度，与第一探针组30的针尖厚度不同。在一实施例中，第二探针组40的针尖厚度与第三探针组60的针尖厚度不同。
[实施例的有益效果]
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的包含不同长度探针组的探针卡结构，其能通过“包含不同长度探针组的探针卡结构包括：上导板组、第一探针组、第二探针组以及加强件”、“第一探针组，其至少包括第一下导板及多个第一探针，每个所述第一探针具有第一接触端及第二接触端，所述第一下导板具有第一下导板孔，所述第一接触端穿过所述上导板孔，所述第二接触端穿过所述第一下导板孔”、“第二探针组，其至少包括第二下导板及多个第二探针，每个所述第二探针具有第三接触端及第四接触端，所述第二下导板具有第二下导板孔，所述第三接触端穿过所述上导板孔，所述第四接触端穿过所述第二下导板孔，且所述多个第二探针的长度大于所述多个第一探针的长度”、“加强件支撑所述上导板组、所述第一下导板及所述第二下导板”以及“所述第一下导板及所述第二下导板不在同一水平面上”的技术方案，以使探针能够均匀地接触待测装置上对应的焊垫、凸块或锡球，提升探针卡的测试能力。
更进一步来说，本发明的探针卡结构通过加强件50将上导板组与下导板组固定在适当的位置，在探针抵接待测装置及电路基板时，上导板组及下导板组不会产生错位，使电性传导更稳定。
本发明的探针卡结构可以对应于不同待测装置使用尺寸不同的多个探针，当使用的探针较长时，选用截面积较大的探针尺寸，当使用的探针较短时，选用截面积较小的探针尺寸，以利于通过针型差异来调整探针弹力，进一步使本发明的探针卡结构在用于同时测试具有高度不同的待测装置的基板时，针尖具有非常接近的平衡接触力(balance contactforce，BCF)，进而提升探针卡的测试稳定度。换言之，本发明进一步利用探针的长度、粗细、截面积等组合进行结构设计，使得测试时多个探针的平衡接触力达到非常接近或一致。
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。
Claims (11)
1.一种包含不同长度探针组的探针卡结构，其特征在于，所述包含不同长度探针组的探针卡结构包括：
上导板组，其至少包括第一上导板，所述第一上导板包括多个上导板孔；
下导板组，其至少包括第一下导板及第二下导板，所述第一下导板具有第一下导板孔，且所述第二下导板具有第二下导板孔；
第一探针组，其包括多个第一探针，每个所述第一探针具有第一接触端及第二接触端，所述第一接触端穿过所述上导板孔，所述第二接触端穿过所述第一下导板孔；
第二探针组，其包括多个第二探针，每个所述第二探针具有第三接触端及第四接触端，所述第三接触端穿过所述上导板孔，所述第四接触端穿过所述第二下导板孔，且所述多个第二探针的长度大于所述多个第一探针的长度；以及
加强件，支撑所述上导板组及所述下导板组；
其中，所述第一下导板及所述第二下导板不在同一水平面上。
2.根据权利要求1所述的包含不同长度探针组的探针卡结构，其特征在于，所述加强件为一体成形的结构。
3.根据权利要求1所述的包含不同长度探针组的探针卡结构，其特征在于，从侧向观看时，所述加强件具有阶梯状结构。
4.根据权利要求1所述的包含不同长度探针组的探针卡结构，其特征在于，所述第二下导板至所述上导板组的距离，大于所述第一下导板至所述上导板组的距离。
5.根据权利要求1所述的包含不同长度探针组的探针卡结构，其特征在于，所述下导板组还包括第三下导板，所述第三下导板包括多个第三下导板孔，且其中，所述探针卡结构还包括第三探针组，其包括多个第三探针，每个所述第三探针具有第五接触端及第六接触端，所述第五接触端穿过所述上导板孔，所述第六接触端穿过所述第三下导板孔，所述多个第三探针的长度大于所述多个第二探针的长度，且所述第一下导板、所述第二下导板及所述第三下导板不在同一水平面上。
6.根据权利要求5所述的包含不同长度探针组的探针卡结构，其特征在于，所述第二下导板至所述上导板组的距离，大于所述第一下导板至所述上导板组的距离，所述第三下导板至所述上导板组的距离，大于所述第二下导板至所述上导板组的距离。
7.根据权利要求5所述的包含不同长度探针组的探针卡结构，其特征在于，从侧向观看时，所述第一下导板、第二下导板及第三下导板的长度相同。
8.根据权利要求5所述的包含不同长度探针组的探针卡结构，其特征在于，所述第一下导板、所述第二下导板及所述第三下导板不在同一水平面上。
9.根据权利要求5所述的包含不同长度探针组的探针卡结构，其特征在于，所述第一探针组、所述第二探针组及所述第三探针组是垂直式探针，且所述第二探针组的针尖厚度或所述第三探针组的针尖厚度，与所述第一探针组的针尖厚度不同。
10.根据权利要求9所述的包含不同长度探针组的探针卡结构，其特征在于，所述第二探针组的针尖厚度与所述第三探针组的针尖厚度不同。
11.根据权利要求4所述的包含不同长度探针组的探针卡结构，其特征在于，所述上导板组还包含第二上导板，所述第二上导板包括多个上导板孔，所述第一上导板与所述第二上导板位于同一水平面，所述第一下导板与所述第一上导板对应设置，所述第一探针组的所述第一接触端穿过所述第一上导板的上导板孔，所述第二接触端穿过所述第一下导板孔，所述第二探针组的所述第三接触端穿过所述第二上导板的上导板孔，所述第四接触端穿过所述第二下导板孔，且其中，所述第二下导板至所述第二上导板的距离，大于所述第一下导板至所述第一上导板的距离。
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