探針模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種探針模塊，其包括具有通孔的基材以及至少四個探針列。至少四個探針列，其分別固設在基材上，多個探針列在第一方向由第一側向第二側排列，每一探針列具有朝第二方向排列的至少兩個探針，每一個探針分別具有接觸段以及懸臂段，懸臂段的一端連接在基材上而另一端向通孔方向延伸而與接觸段連接，接觸段與懸臂段具有夾角，每一個探針列的探針具有等長的接觸段。其中，每一個探針列的多個探針在所述第一方向的夾角大小由第一側朝第二側逐漸增加。
【專利說明】探針模塊
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及探針結構，尤其涉及一種具有多層且角度變化的探針配置的探針模塊。
【背景技術】
[0002]半導體晶片進行測試時，測試機必須通過探針卡(probe card)接觸待測物(device under test，DUT),例如:晶片，并通過信號傳輸以及電性信號分析，以獲得待測物的測試結果。探針卡通常包含若干個尺寸精密的探針相互排列而成，每一個探針通常會對應晶片上特定的電性接點，當探針接觸待測物上的對應電性接點時，可以確實傳遞來自測試機的測試信號；同時，配合探針卡及測試機的控制與分析程序，達到測量待測物的電性特征的目的。
[0003]然而，隨著電子元件越來越精密，其尺寸越做越小使得晶片的電性接點密度越來越高，因此探針的密度與層數也隨之增加。請參閱圖1A與圖1B所示，其分別為現有技術的探針模塊所具有的多層探針結構示意圖。在圖1A中，晶片100上具有電性接點IOOa與100b，探針模塊具有第一探針列以及第二探針列。其中第一探針列具有多個探針(12-1，12-2)，而第二探針列也具有多個探針(12-3，12_4)，每一個探針以端部12b與電性接點IOOa與IOOb接觸。每一個探針的懸臂段12d與接觸段12e具有夾角，其中對于同一列的探針而言，如:第二探針列，探針12-3的夾角Θ i小于探針12-4的夾角θ2;以及第一探針列，探針12-1的夾角Θ i小于探針12-2的夾角Θ 2。此外，對于不同列且相對應的探針而言，其夾角相同，例如:第一列的探針12-1的夾角與第二列的探針12-3的夾角皆為Θ I ；第一列的探針12-2的夾角與第二列的探針12-4的夾角皆為θ2。另外，在圖川中，每一個探針的夾角都相同，但每一列探針的接觸段其長度不同。
實用新型內容
[0004]本實用新型提供一種探針模塊，其具有多層的探針列結構，通過每一列的探針具有相同長度的接觸段結構以及不同列的相對應探針具有不同的彎折角度，以對具有高密度與小間距(Pitch)電性接點分布的晶片進行電性檢測。
[0005]在一實施例中，本實用新型提供一種探針模塊，包括有基材以及至少四個探針列。基材，其具有通孔。至少四個探針列，其分別固設在基材上，多個探針列在第一方向由第一側向第二側排列，每一個探針列具有朝第二方向排列的至少兩個探針，每一個探針分別具有接觸段以及懸臂段，懸臂段的一端連接在基材上而另一端向通孔方向延伸而與接觸段連接，接觸段與懸臂段具有夾角，每一個探針列的探針具有等長的接觸段。其中，每一個探針列的多個探針在第一方向的夾角大小由第一側朝向第二側逐漸增加。
[0006]在另一實施例中，本實用新型還提供一種探針模塊，包括:基材以及至少四個第一探針列。基材，其具有通孔。至少四個第一探針列，其分別固設在基材上，多個第一探針列在第一方向由第一側向第二側排列，每一個第一探針列具有朝第二方向排列的至少兩個探針，其中至少兩個第一探針列的探針數不相同，每一個探針分別具有接觸段以及懸臂段，懸臂段的一端連接在基材上而另一端向通孔方向延伸而與接觸段連接，接觸段與懸臂段具有夾角，每一個探針列的探針具有等長的接觸段。其中，對兩個相鄰的第一探針列而言，靠近第一側的第一探針列所具有最大夾角的探針的夾角小于等于靠近第二側的第一探針列所具有最小夾角的探針的夾角，使得相鄰每一個第一探針列的多個探針在所述第二方向的夾角大小由第一側朝向第二側逐漸增加。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1A與圖1B分別為現有技術的探針模塊所具有的多層探針結構示意圖。
[0008]圖2為本實用新型的探針模塊實施例側視與局部剖面示意圖。
[0009]圖3為圖2中局部區域3放大的立體示意圖。
[0010]圖4為本實用新型各探針列相互對應的探針組中各探針的夾角關系示意圖。
[0011]圖5A與圖5B為探針的接觸段長度誤差示意圖。
[0012]圖6為本實用新型的探針布設另一實施例示意圖。
[0013]圖7A與圖7B為本實用新型的探針布設又一實施例示意圖。
[0014]圖8為本實用新型的非對稱探針布設位置實施例示意圖。
【具體實施方式】
[0015]由于本實用新型公開一種探針卡所使用的探針模塊，用于半導體或光電的測試，其中探針卡及探針的使用原理與基本功能，已為相關【技術領域】具有通常知識的人員所能明了，故以下文中的說明，不再作完整描述。同時，以下文中所對照的附圖，表達與本實用新型特征有關的結構示意，并未亦不需要依據實際尺寸完整繪制，合先述明。
[0016]請參閱圖2所示，為本實用新型提出的實施例探針模塊側視與局部剖面示意圖。探針模塊2包括有基材20以及四個探針列21?24，其分別固設在基材20上。基材20上具有通孔200，通孔200具有邊緣201，基材20具有外圍結構202。在本實施例中，四個探針列21?24固設在通孔200的邊緣201側與基材20的外圍結構202間，但不以此為限制。為了強化固持探針列21?24，在基材20上還具有固持件26，以固持探針列21?24。另夕卜，要說明的是，固持件26以后的探針針端部分，會根據基材20所具有的電性接點布局做焊接，不一定會如圖2所示的一致性的排列，因此探針尾端連接在基材20上的位置根據需求而定，并不以圖2所示的形式為限制。
[0017]請參閱圖3所示，為圖2中局部區域3放大的立體示意圖。探針列21-24的探針與待測晶片9上的電性接點90電性接觸，以檢測待測晶片9的電性特征，其中，對于同一列的電性接點而言，相鄰的電性接點90的節距(pitch) d小于等于40 μ m。在本實施例中，多個探針列21-24沿第一方向X由第一側91朝向第二側92排列，每一個探針列21-24在第二方向Y上具有多個探針，其中至少兩個探針為一個探針組，每一個探針列具有多個探針組，前述的排列方式是以各探針的針尖(接觸段250)作為排列的標準，探針的針尖是指探針與待測晶片9上的電性接點90接觸的部分。在本實施例中，第一方向X上的第一側91為基材20的外圍結構202側，第二側92為通孔200的邊緣201側。在本實施例中，每一個探針列21?24在第二方向Y上具有數量相同且在第一方向X上相互對應的多個探針組210a?240a。例如，對于探針列21其在Y方向上有多個探針組210a~210η ;探針列22其在Y方向上有多個探針組220a~220η ;探針列23其在Y方向上有多個探針組230a~230η ;以及探針列24其在Y方向上有多個探針組240a~240η。此外，每一個探針組210a~210η、220a~220n、230a~230η以及240a~240η在X方向為相互對應排列；例如:探針列21~24所具有的第一組探針組210a、220a、230a與240a在X方向為相互對應排列，其他以此類推。
[0018]在本實施例中，每一個探針組包括有第一探針25a與第二探針25b，每一個探針列21~24相互對應的探針組(210a~210n、220a~220n、230a~230η以及240a~240η)所具有的第一探針25a與第二探針25b分別在第一方向X相互對應與對齊。請參閱圖3與圖4所示，每一個第一探針25a與第二探針25b分別具有接觸段250以及懸臂段251，懸臂段251的一端連接在基材20上而另一端朝向通孔200方向延伸而與接觸段250相互連接，接觸段250與懸臂段251具有夾角，每一個探針列21~24的第一探針25a與第二探針25b具有等長的接觸段250。例如:探針列21中每一個探針組210a~210η所具有的第一探針25a與第二探針25b中的接觸段250的長度相等，其他探針列22~24亦同，要說明的是本實用新型中所謂長度相等可以容許有高度差，例如:圖5A所示，對于同一探針組而言其第一與第二探針25a與25b的接觸段250具有高度差Λ d，其高度差Λ d的絕對值大于等于O小于等于I密耳(mil，千分之一英寸)。
[0019]再回到圖3與圖4所示，雖然本實施例中，每一個探針組(210a~210n、220a~220n,230a~230η以及240a~240η)內所具有的探針為兩個，但在其他實施例中，每一個探針組內所具有的探針亦可以為3個以上。如圖5Β所示，如果每一個探針組三個以上的探針，以三個探針，如第一、第二與第三探針25a~25c為例,任兩個探針的高度的差的絕對值小于等于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]再回到圖3與圖4所示，本實用新型所謂夾角的定義為接觸段250的中心線與懸臂段251的中心線的夾角。而在本實施例中，相鄰探針的接觸段250的中心線之間的距離小于等于40 μ m。
[0024]本實用新型布設探針所具有的接觸段250以及懸臂段251所具有的夾角的特征在于每一個探針列21~24相對應的探針組(210a~210n、220a~220n、230a~230η以及240a~240η)所具有的在第一方向X相對應的第一探針25a與第二探針25b的夾角大小由基材20的外圍結構202側向通孔200的邊緣201側逐漸增加。以圖3中的探針組210a、220a、230a以及240a為例，參考圖4來說明。在圖4中，每一個探針列21~24所具有的探針組210a、220a、230a以及240a分別具有第一探針25a與第二探針25b。其中，對每一探針組210a、220a、230a以及240a中的第一探針25a與第二探針25b在第二方向Y上的位置相互對應，而探針組210a的第一探針25a與第二探針25b分別具有夾角Θ i以及Θ 2 ;探針組220a的第一探針25a與第二探針25b分別具有夾角Θ 3以及Θ 4 ;探針組230a的第一探針25a與第二探針25b分別具有夾角Θ 5以及Θ 6 ;以及探針組240a的第一探針25a與第二探針25b分別具有夾角θ7以及θ8。在本實施例中，對于各組相對應的第一探針25a與第二探針25b所具有的夾角關系為:θ Z θ 2〈 θ 3〈 θ 4〈 θ 5〈 θ 6〈 θ 7〈 θ 8，亦即由基材20的外圍結構202側朝向通孔200的邊緣201側逐漸增加。也可以是說，第二探針列最小夾角的探針的角度θ3大于第一探針列最大夾角的探針的角度θ2，以此類推。此外，如圖3所示，第一探針25a與第二探針25b分別具有接觸段長為T1以及T2 ;探針組220a的第一探針25a與第二探針25b分別具接觸段長為T3以及T4 ;探針組230a的第一探針25a與第二探針25b分別具有接觸段長為T5以及T6 ；以及探針組240a的第一探針25a與第二探針25b分別具有接觸段長為T7以及T8，其中T7=T8XT5=T6XT3=T4XT1=T2t5以圖3與圖4來說明，在本實施例中，每一個探針列21~24具有第一探針列及第二探針列，第一探針列及第二探針列鄰接，第二探針列探針的接觸段大于第一探針列探針的接觸段，例如:第一探針列為探針列21，第二探針列則為探針列22，探針列22的接觸段T3以及T4大于探針列21的接觸段T1以及T2。在此要特別說明的是，第二探針列22探針組的探針數目不等于第一探針列21探針組的探針數目。
[0025]此外，在本實用新型的實施例中，每一個探針列21~24所具有相對應的探針組(210a~210n、220a~220n、230a~230η以及240a~240η)中的第一探針25a的夾角小于第二探針25b的夾角，最靠近通孔200的邊緣201的探針列所具有的每一個探針組中所具有的第一探針25a的夾角與第二探針25b的夾角的角度差絕對值為大于等于2度。參閱圖3與圖4來說明，在本實施例中，最靠近通孔200的邊緣201為探針列24 ;且探針列24中所具有的每一個探針組240a~240η中的第一探針25a的夾角θ 7與第二探針25b的夾角θ 8的角度差的絕對值為:| θ 8- θ 7|≥2°。[0026]最靠近通孔200的邊緣201側的探針列所具有的每一個探針組中所具有的第一探針25a的夾角與第二探針25b的夾角的角度差大于等于最靠近基材20的外圍結構202側的探針列的對應探針組中所具有的第一探針25a的夾角與第二探針25b的夾角的角度差。同樣參閱圖3與圖4來說明，在本實施例中，最靠近通孔200的邊緣201側為探針列24，其所具有的每一個探針組240a~240η中所具有的第一探針25a的夾角θ 7與第二探針25b的夾角θ 8的角度差的絕對值大于等于最靠近基材20的外圍結構202側的探針列21的對應探針組210a~210η中所具有的第一探針25a的夾角θ:與第二探針25b的夾角θ 2的角度差的絕對值，亦即I θ8-θ7|≥I θ 2- θ: 10
[0027]此外，本實用新型的探針所具有夾角的另一特征為，在通孔200的邊緣201側的探針列的每一個探針組所具有的第一探針的夾角與相鄰的探針列所具有的對應探針組內的第二探針的夾角的角度差為大于等于I度。以圖3與圖4來說明，在本實施例中，通孔200的邊緣201側為探針列24，以探針組240a為例，其所具有的第一探針25a的夾角θ 7與相鄰的探針列23中對應的探針組230a中的第二探針25b的夾角θ 6的夾角的角度差的絕對值為大于等于I度，亦即I θ7-θ6|≥1°。
[0028]在本實施例中，承續前述的角度差特征，最靠近通孔200的邊緣201側的探針列的每一個探針組所具有的第一探針的夾角與其相鄰的探針列所具有的對應探針組內的第二探針的夾角的角度差的絕對值大于等于最靠近基材20的外圍結構202側的探針列的相對應探針組中所具有的第二探針的夾角與其相鄰的探針列所具有的對應探針組內的第一探針的夾角的角度差的絕對值。同樣以圖3與圖4來說明，在本實施例中，通孔200的邊緣201側為探針列24，以探針組240a為例，其所具有的第一探針25a的夾角θ 7與相鄰的探針列23中對應的探針組230a中的第二探針25b的夾角θ 6的夾角的角度差的絕對值為丨θ 7- θ 6| ;最靠近基材20的外圍結構202側的探針列21的相對應探針組210a中所具有的第二探針25b的夾角θ 2與其相鄰的探針列22所具有的對應探針組220a內的第一探針25a 的夾角 θ 3 的角度差為 丨θ 3_ θ 2丨 ,又 丨θ 7- θ 6丨≥丨 θ 3- θ 2丨。
[0029]又前述關系中的探針所具有的夾角編號θ n的編排方式，說明如下，請參照圖3與圖4所示，由最靠近基板20外圍結構202側的探針組開始，由靠進第一方向X原點O側的探針開始先沿第二方向Y依序給予編號，探針組的所有探針都給予夾角編號后，再沿第一方向X換下一探針組，再沿第二方向Y依序給予編號，如此依序至完成所有相對應探針組內所具有的探針的夾角編號Q1N θη。綜合上述的角度特征，可以歸納出如下的關系:
【權利要求】
1. 一種探針模塊，其特征在于，包括: 一基材，其具有一通孔； 至少四個探針列，其分別設置在所述基材上，所述這些探針列在一第一方向由一第一側向一第二側排列，每一個探針列具有朝一第二方向排列的至少兩個探針，每一個探針分別具有一接觸段以及一懸臂段，所述懸臂段的一端連接在所述基材上而另一端向所述通孔方向延伸而與所述接觸段連接，所述接觸段與所述懸臂段具有一夾角，每一個探針列的探針具有等長的接觸段； 其中，每一個探針列的所述這些探針在所述第一方向的夾角大小由所述第一側朝所述第二側逐漸增加。
2.如權利要求1所述的探針模塊，其特征在于，所述每一個探針列的探針在所述第二方向相互對齊排列。
3.如權利要求1所述的探針模塊，其特征在于，所述每一個探針列具有一第一探針以及一第二探針，其中所述每一個探針列的第一探針的夾角小于所述第二探針的夾角，所述第一探針與所述第二探針鄰接，所述第一探針的夾角與所述第二探針的夾角的角度差絕對值為大于等于2度。
4.如權利要求1所述的探針模塊，其特征在于，所述至少兩個探針為一個探針組，每一個探針列具有多個探針組。
5.如權利要求4所述的探針模塊，其特征在于，所述至少四個探針列具有一第一探針列及一第二探針列，所述第一探針列及第二探針列鄰接，所述第二探針列探針的接觸段大于所述第一探針列探針的接觸段。
6.如權利要求5所述的探針模塊，其特征在于，所述第二探針列最小夾角的探針的角度大于所述第一探針列最大夾角的探針的角度。
7.如權利要求6所述的探針模塊，其特征在于，所述第二探針列最小夾角的探針及所述第一探針列最大夾角的探針的角度差絕對值為大于等于I度。
8.如權利要求5所述的探針模塊，其特征在于，所述第二探針列探針組的探針數目不等于所述第一探針列探針組的探針數目。
9.如權利要求1所述的探針模塊，其特征在于，相鄰探針的接觸段的中心線距離小于等于40 μ m。
10.如權利要求1所述的探針模塊，其特征在于，所述等長的接觸段的誤差范圍大于等于O小于等于I密耳。
11.如權利要求4所述的探針模塊，其特征在于，還包括有一第五探針列，其設置在所述通孔的邊緣與最靠近所述通孔的邊緣的探針列之間，所述第五探針列具有多個第三探針，每一個第三探針分別對應其中的一個探針組。
12.如權利要求1所述的探針模塊，其特征在于，所述探針列的列數小于等于9。
13.如權利要求3所述的探針模塊，其特征在于，其中最靠近所述第二側的探針列的第一探針的夾角與其相鄰的第二探針的夾角的角度差絕對值大于等于最靠近所述第一側的探針列的第一探針的夾角與其相鄰的第二探針的夾角的角度差絕對值。
14.如權利要求1所述的探針模塊，其特征在于，其中靠近所述第一方向第二側的探針列所具有最小夾角的探針的夾角與靠近第一方向第一側的探針列所具有最大夾角的探針的夾角的角度差絕對值小于等于第一方向最后一列探針列所具有最小夾角的探針的夾角與其前一列的探針列所具有最大夾角的探針的夾角的角度差絕對值。
15.一種探針模塊，其特征在于，包括: 一基材，其具有一通孔； 至少四個第一探針列，其分別固設在所述基材上，所述這些第一探針列在一第一方向由一第一側向一第二側排列，每一個第一探針列具有朝一第二方向排列的至少兩個探針，其中至少兩個第一探針列的探針數不相同，每一個探針分別具有一接觸段以及一懸臂段，所述懸臂段的一端連接在所述基材上而另一端向所述通孔方向延伸而與所述接觸段連接，所述接觸段與所述懸臂段具有一夾角，每一個探針列的探針具有等長的接觸段； 其中，對兩相鄰的第一探針列而言，靠近所述第一側的第一探針列所具有最大夾角的探針的夾角小于靠近所述第二側的第一探針列所具有最小夾角的探針的夾角。
16.如權利要求15所述的探針模塊，其特征在于，所述每一個第一探針列在所述第二方向排列的探針，其夾角在所述第二方向由一第一側向一第二側漸增。
17.如權利要求15所述的探針模塊，其特征在于，所述每一個第一探針列相鄰兩探針的夾角角度差絕對值為大于等于2度。
18.如權利要求15所述的探針模塊，其特征在于，其中靠近所述第一側的第一探針列所具有最大夾角的探 針的夾角與靠近所述第二側的第一探針列所具有最小夾角的探針的夾角角度差絕對值為大于等于I度。
19.如權利要求15所述的探針模塊，其特征在于，還包括有至少一個第二探針列，每一個第二探針列具有一探針，其中兩相鄰的第一探針列與第二探針列之間靠近所述第一側的第一探針列所具有最大夾角的探針的夾角與靠近所述第二側的第二探針列的探針所具有的夾角角度差絕對值為大于等于I度。
20.如權利要求19所述的探針模塊，其特征在于，其中在所述第一方向上，相鄰的兩個第二探針列所具有的探針在靠近所述第一側的探針夾角小于靠近所述第二側的探針夾角。
【文檔編號】G01R1/073GK203720216SQ201420009722
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月8日 優先權日:2013年1月21日
【發明者】張嘉泰 申請人:旺矽科技股份有限公司