TWI866029B - 探針卡及探針卡的待測物側模組 - Google Patents

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Abstract

一種探針卡，包含有一空間轉換器、一設於其下表面且能定義出中央及外圍區域的探針頭、一直接接觸地固定於空間轉換器上表面且對應於中央區域的金屬支撐件、一包含一基座及凸出於其下表面且分別對應於中央及外圍區域之中央及外圍支撐柱的結構加強單元、一固定於基座下表面的主電路板，以及複數穿過探針頭及空間轉換器且螺接固定於支撐柱的螺栓，外圍支撐柱下端面抵接於空間轉換器上表面且與支撐件下表面共平面，中央支撐柱抵接於支撐件上表面；藉此，空間轉換器有良好的結構強度、平面度及散熱效果，可滿足大面積需求及良好電性檢測穩定性。

Description

探針卡及探針卡的待測物側模組
本發明係與探針卡有關，特別是關於一種大面積的探針卡，以及探針卡的待測物側模組。
請參閱圖1，習知探針卡10主要包含有一主電路板11、一連接主電路板11的空間轉換器12，以及一連接空間轉換器12的探針頭13，主電路板11係用以電性連接至一測試機(圖中未示)，探針頭13包含有多根探針14，探針14係用以點觸一待測物15(例如晶圓上的晶粒)，使得待測物15依序透過探針14、空間轉換器12的內部線路及主電路板11的內部線路而與測試機電性連接，亦即，探針卡10是測試機與待測物15之間傳遞測試訊號的傳輸介面。
其中，空間轉換器(space transformer；簡稱ST)12為一多層堆疊電路板，例如多層有機載板(multi-layer organic substrate；簡稱MLO)或多層陶瓷載板(multi-layer ceramic substrate；簡稱MLC)。由於待測物15上的導電接點間距很小，對應之探針14的間距也很小，因此需透過空間轉換器12的內部線路將傳遞訊號的路徑之間的距離拉大(亦即所謂的空間轉換)，使得空間轉換器12頂面的導電接點間距大於底面的導電接點間距(即探針14的間距)，如此才可讓空間轉換器12頂面的導電接點連接至主電路板11底面的導電接點，進而讓待測物15中的電路能夠和主電路板11電性連接。
為了提升檢測效率以減低檢測成本，有些探針卡會設計成可同時檢測多個待測物的結構，也就是探針卡上需要設置更多的探針以對應同時點測更多的待測物，因此探針頭及對應探針頭之空間轉換器需對應增大其面積。然而，大面積的空間轉換器容易會有結構強度不佳而容易受力變形，以及自身平面度不佳的問題，具體來說，由於空間轉換器的平面度要求極高(例如：±100μm的差異可能都會影響到整體探針的精準度)，因此隨著空間轉換器的面積變大，對於其自身平面度更顯嚴苛，尤其，相較於MLC，MLO雖然具有電性較佳及成本較低的優勢，但MLO的材質較軟而會在大面積的情況下其平面度不容易控制的問題。此外，大面積的空間轉換器也因為檢測較多待測物，而會接收到較多內部線路傳遞電訊號所產生的熱能以及由探針傳導的熱能，因此也容易有熱變形的問題。前述空間轉換器之結構強度不佳、平面度不佳及/或熱變形的問題，這將造成微觀時複數探針間實質存在有數μm至數十μm的高低落差，也就是執行探針與待測物之接合墊(例如：PAD或Bump)之表面電氣接觸時或是提供一定的超程量(也就是：下OD(overdrive))進行電氣連接時，由於不同探針間的高低落差，使得探針與接合墊間之接觸條件不同，此將會影響探針點觸待測物的穩定度，造成電性檢測結果不穩定。
有鑑於上述缺失，本發明之主要目的在於提供一種探針卡及探針卡的待測物側模組，可使空間轉換器具有良好的結構強度、平面度及散熱效果，以滿足空間轉換器在大面積需求下，能同時具有良好的電性檢測穩定性。
為達成上述目的，本發明所提供之探針卡包含有一探針頭、一空間轉換器、一支撐件、一主電路板單元、一結構加強單元，以及複數螺栓。探針頭包含有一探針座，以及設置於探針座的複數探針，探針頭能定義出一包含有所述複數探針的中央區域，以及一位於中央區域外圍的外圍區域。空間轉換器包含有朝向相反方向的一上表面及一下表面，探針座係設於空間轉換器的下表面，探針係與空間轉換器電性連接。支撐件係由金屬製成且包含有朝向相反方向的一上表面及一下表面，支撐件的下表面係直接接觸地固定於空間轉換器的上表面且位置對應於中央區域。主電路板單元包含有一主電路板及一連接板，主電路板包含有朝向相反方向的一上表面及一下表面，連接板係設於主電路板的下表面。結構加強單元包含有一基座及複數支撐柱，各支撐柱係凸出於基座的一下表面，所述複數支撐柱中包含有至少一位置對應於中央區域的中央支撐柱，以及至少一位置對應於外圍區域的外圍支撐柱，主電路板的上表面係固定於基座的下表面，中央支撐柱及外圍支撐柱係穿設於主電路板單元內，外圍支撐柱的一下端面之高度位置係低於主電路板的下表面，外圍支撐柱的下端面係抵接於空間轉換器的上表面且與支撐件的下表面共平面，使得主電路板的下表面與空間轉換器的上表面之間有一距離，中央支撐柱係抵接於支撐件的上表面。螺栓係穿過探針頭及空間轉換器且螺接固定於結構加強單元的支撐柱。
其中，探針座係設於空間轉換器的下表面，支撐件的下表面係固定於空間轉換器的上表面且位置對應於中央區域，結構加強單元以外圍支撐柱抵接於空間轉換器的上表面且與支撐件的下表面共平面，中央支撐柱係抵接於支撐件的上表面，複數螺栓穿過探針頭及空間轉換器且螺接固定於結構加強單元的支撐柱。藉此，結構加強單元以外圍支撐柱抵接於空間轉換器的上表面，進 而與探針頭共同夾持空間轉換器，結構加強單元又以中央支撐柱抵接於支撐件的上表面，進而透過支撐件而與探針頭共同夾持空間轉換器，此外，結構加強單元之外圍支撐柱與支撐件的下表面共平面，如此形成探針頭與結構加強單元共同夾持空間轉換器的三明治結構，可使得空間轉換器在大面積需求下仍具有良好的平面度。
再者，支撐件的下表面係直接接觸地固定於空間轉換器的上表面且位置對應於中央區域，中央支撐柱係抵接於支撐件的上表面。藉此可提供空間轉換器良好的支撐，特別是空間轉換器對應探針頭設置複數探針的中央區域，以避免因空間轉換器在大面積需求下結構強度不佳而產生的變形問題。此外，中央支撐柱及該外圍支撐柱係穿設於該主電路板單元內，該外圍支撐柱的一下端面之高度位置係低於該主電路板的下表面，使得該主電路板的下表面與該空間轉換器的上表面之間有一距離。藉此，前述支撐柱及支撐件對空間轉換器的支撐作用亦使得空間轉換器的上表面與主電路板的下表面之間有所述距離，如此形成空間轉換器懸浮於主電路板單元的懸浮結構，可避免主電路板的變形影響到空間轉換器的平面度。此外，支撐件係由金屬製成，且支撐件的下表面係直接接觸地固定於空間轉換器的上表面且位置對應於中央區域。藉此，支撐件的材質為金屬，可具有良好的剛性及導熱效果，且支撐件的位置對應於探針頭的中央區域，不但可使空間轉換器有良好的平面度，亦可對於探針傳導的熱能及空間轉換器的內部線路傳遞電訊號所產生的熱能達到良好的散熱效果。再者，支撐件與空間轉換器係相互固定而不會產生相對移動，如此不但有利於空間轉換器的平面度，更可避免空間轉換器被磨耗。如此一來，本發明的探針卡可在空間轉換器的大面 積需求下，能同時確保良好的電性檢測穩定性，以達到使用具有良好電性檢測穩定性之大面積探針卡來同時檢測多個待測物，進而提升檢測效率之效果。
較佳地，支撐件可呈鏤空狀而具有至少一鏤空空間。例如，支撐件可呈口字型、田字型、放射狀等等。當探針卡需要設置範圍較大的支撐件時，前述鏤空狀的支撐件可節省材料及減少重量，並仍可提升空間轉換器的結構強度及平面度並產生良好的散熱效果。
更佳地，探針卡可更包含有至少一電子元件，電子元件係設於空間轉換器的上表面且位於支撐件的鏤空空間內。藉此，原本主電路板所需設置的電子元件可改成設於空間轉換器，使得電子元件的高度位置更靠近待測物，而且，支撐件的位置係對應於探針頭的中央區域，亦即探針設置的區域，因此將電子元件設於支撐件的鏤空空間，亦使得電子元件的水平位置靠近待測物。如此一來，可縮短電子元件與待測物之間的訊號傳輸路徑。
較佳地，空間轉換器可為一多層陶瓷載板，空間轉換器的上表面具有一位於支撐件外圍且位置對應於中央區域的安裝區塊，安裝區塊係用以設置至少一電子元件。多層陶瓷載板的硬度高，因此可採用小面積的支撐件來提升空間轉換器的結構強度、平面度及散熱效果，則空間轉換器的上表面對應於中央區域之處除了設置支撐件，還會有所述安裝區塊，因此，即使支撐件沒有鏤空空間，仍可將電子元件配置於所述安裝區塊，藉以縮短電子元件與待測物之間的訊號傳輸路徑。
較佳地，空間轉換器可為一多層有機載板，支撐件的位置對應於全部的探針，支撐件係呈鏤空狀而具有至少一鏤空空間。多層有機載板的硬度低，因此可採用大面積的支撐件，使得支撐件的位置對應於全部的探針，亦即大 概對應於整個中央區域，藉以提升空間轉換器的結構強度、平面度及散熱效果，並同時可具有多層有機載板之電性佳、成本低等優點。此外，鏤空狀的支撐件可節省材料及減少重量，並可供電子元件設於鏤空空間，藉以縮短電子元件與待測物之間的訊號傳輸路徑。
較佳地，支撐件可具有複數自其上表面凸伸而出的散熱鰭片，藉以更加提升散熱效果。
較佳地，支撐件係銲接固定於空間轉換器，探針卡更包含有複數固定件，固定件將空間轉換器與探針座相互固定，而使得探針頭、空間轉換器、支撐件與固定件形成一待測物側模組。藉此，將探針頭、空間轉換器及支撐件模組化，可相對於結構加強單元拆、裝於其上，具有拆、裝方便且維修方便之優點。
本發明更提供一種探針卡的待測物側模組，包含有一探針頭、一空間轉換器、一支撐件，以及複數固定件。探針頭包含有一探針座，以及設置於探針座的複數探針，探針頭能定義出一包含有所述複數探針的中央區域，以及一位於中央區域外圍的外圍區域。空間轉換器包含有朝向相反方向的一上表面及一下表面，探針座係設於空間轉換器的下表面，探針係與空間轉換器電性連接。支撐件係由金屬製成，支撐件係直接接觸地銲接固定於空間轉換器的上表面且位置對應於中央區域。固定件係將空間轉換器與探針座相互固定。
藉此，對於會有平面度不佳問題的大面積空間轉換器，尤其是MLO，支撐件直接接觸地銲接固定於空間轉換器，可使得空間轉換器在尚未與支撐件以外的其他元件相接時，即已先受支撐件提升平面度，尤其支撐件的位置對應於中央區域，亦即支撐件大概固定於空間轉換器的中央區塊，對提升平面度的效果更為顯著。此外，固定件將空間轉換器與探針座相互固定，而使得探針頭、 空間轉換器、支撐件與固定件形成一待測物側模組。藉此，將探針頭、空間轉換器及支撐件模組化，可相對於結構加強單元拆、裝於其上，具有拆、裝方便且維修方便之優點。
有關本發明所提供之探針卡及探針卡的待測物側模組的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。
申請人首先在此說明，在以下將要介紹之實施例以及圖式中，相同之參考號碼，表示相同或類似之元件或其結構特徵。需注意的是，圖式中的各元件及構造為例示方便並非依據真實比例及數量繪製，且若實施上為可能，不同實施例的特徵係可以交互應用。其次，當述及一元件設置於另一元件上時，代表前述元件係直接設置在該另一元件上，或者前述元件係間接地設置在該另一元件上，亦即，二元件之間還設置有一個或多個其他元件。而述及一元件「直接」設置於另一元件上時，代表二元件之間並無設置任何其他元件。
請先參閱圖2，本發明一第一較佳實施例所提供之探針卡21主要包含有一主電路板單元30、一結構加強單元40，以及一待測物側模組51。請參閱圖3，本實施例的待測物側模組51包含有一探針頭60、一空間轉換器70、一支撐件81，以及複數固定件91，在本實施例中固定件91為螺栓。此外，如圖2所示，探針卡21更包含有用以將不同構件相互固定的多個螺栓，將詳述於下文。
如圖3所示，探針頭60包含有一探針座61，以及設置於探針座61的複數探針62。本實施例的探針座61係由一上導板611、一中導板612及一下導板613相疊而成，但本發明的探針座61不以此為限，例如，上導板611、中導板612或下導板613各別都可為多個導板。探針62係穿設於上、中及下導板611~613，探針62的下端係位於下導板613下方，用以點觸一待測物(圖中未示)。探針頭60能定義出一包含有全部探針62的中央區域63，以及一位於中央區域63外圍的外圍區域64。於本實施例中，中央區域63係以探針頭60之中心點往四周延伸形成供設置與待測物進行電性檢測用探針62之區域範圍。而外圍區域64係相對於中央區域63更往四周延伸形成之區域範圍。中央區域63係於執行探針62與待測物之接合墊(例如：PAD或Bump)之表面接觸時或是提供一定的超程量(也就是： 給OD(overdrive))進行電氣連接時，承受來自待測物側方向之受力區域，也就是說，來自待測物側由下往上之力。中央區域63係空間轉換器70不包含連接板32(後述)設置之區域。
空間轉換器70為一電路板，包含有朝向相反方向的一上表面71及一下表面72、位於上表面71的多個上導電接點(圖中未示)、位於下表面72的多個下導電接點(圖中未示)，以及將上導電接點與下導電接點電性連接的多個內部線路(圖中未示)。探針座61係設於空間轉換器70的下表面72，固定件91係穿過空間轉換器70且螺接固定於探針座61，使得空間轉換器70與探針座61係可拆卸地相互固定。透過空間轉換器70的內部線路使其上導電接點與下導電接點的位置及/或間距(pitch)改變，例如：前述空間轉換器70的上導電接點位置對應於探針頭60的外圍區域64，前述空間轉換器70的下導電接點位置對應於探針頭60的中央區域63，且探針62分別與空間轉換器70的下導電接點電性連接。本實施例中，空間轉換器70為一多層堆疊電路板，依其材質及/或結構不同，可為例如多層有機載板(multi-layer organic substrate；簡稱MLO)或多層陶瓷載板(multi-layer ceramic substrate；簡稱MLC)。
支撐件81係由金屬製成，支撐件81係直接接觸地銲接固定於空間轉換器70的上表面71且位置對應於探針頭60的中央區域63。本實施例的支撐件81包含有一基部811，以及自基部811底面延伸而出的複數支撐部812，基部811頂面即為支撐件81的上表面813，支撐部812底面即為支撐件81的下表面814，全部支撐部812的底面係銲接固定於空間轉換器70的上表面71所形成的銲接墊(圖中未示)。側面視時支撐件81於上下方向上係呈鏤空狀而在每二相鄰支撐部812之間有一鏤空空間815，鏤空空間815分別容置一電子元件92，電子元件92係設於空 間轉換器70的上表面71，以藉由空間轉換器70及探針62而與待測物電性連接。於本實施例中，電子元件92可為複數。也就是說，每一鏤空空間815中可設置複數電子元件92，亦或是每一鏤空空間815中可設置一個電子元件92，多個鏤空空間815則為複數電子元件92。
如圖2所示，主電路板單元30主要包含有一主電路板31，以及一連接板32。本實施例的連接板32包含有一上板體33、一下板體34，以及將上板體33與下板體34相互固定的複數螺栓35。然而，連接板32亦可一體成型。主電路板31包含有朝向相反方向的一上表面311及一下表面312，連接板32係設於主電路板31的下表面312，複數螺栓36係穿過連接板32且螺接固定於主電路板31，使得主電路板31與連接板32係可拆卸地相互固定。連接板32內部可用以容置複數彈性接觸件(圖中未示)，以藉由彈性接觸件將前述空間轉換器70的上導電接點與主電路板31電性連接。
本實施例的結構加強單元40主要包含有一基座41，以及複數支撐柱，所述複數支撐柱中包含有複數外圍支撐柱43，以及一中央支撐柱46。本實施例中的基座41包含有一上板體411、一下板體412，以及將上板體411與下板體412相互固定的複數螺栓413。然而，基座41亦可一體成型，甚至結構加強單元40整體亦可一體成型。複數螺栓93係穿過主電路板31且螺接固定於下板體412，使得主電路板31的上表面311可拆卸地固定於基座41的一下表面414((同時亦為下板體412的下表面)。各外圍支撐柱43為一鋼柱，係穿過連接板32及主電路板31，並螺接固定於基座41的下板體412。中央支撐柱46包含有一安裝塊42及複數柱體44，各柱體44為一鋼柱，安裝塊42設有多個穿孔421，柱體44係分別螺接固定於穿孔421內。
在將待測物側模組51與主電路板單元30及結構加強單元40組合時，基座41的上板體411係先與下板體412分離。基座41的下板體412及主電路板單元30中央皆有一通孔而共同形成一容置空間95，待測物側模組51係先設置於主電路板單元30底部，使得支撐件81位於容置空間95內，且外圍支撐柱43的位置對應於探針頭60的外圍區域64，外圍支撐柱43的一下端面431之高度位置係低於主電路板31的下表面312(亦即外圍支撐柱43的下端面431之高度位置係往下突出於主電路板31的下表面312)，外圍支撐柱43的下端面431係抵接於空間轉換器70的上表面71且與支撐件81的下表面814共平面。然後，複數螺栓96係穿過探針頭60的外圍區域64及空間轉換器70，且分別螺接固定於外圍支撐柱43，使得待測物側模組51係可拆卸地固定於結構加強單元40。然後，將中央支撐柱46設置於容置空間95內，使得中央支撐柱46的一下端面461抵接於支撐件81的上表面813，再將複數螺栓94分別穿過柱體44且螺接固定於支撐件81，使得中央支撐柱46與支撐件81係可拆卸地相互固定。最後再將基座41的上板體411藉由螺栓413鎖固於下板體412，使得安裝塊42抵接於基座41的上板體411，即完成探針卡21的組裝。中央支撐柱46及外圍支撐柱43皆凸出於基座41的下表面414而穿設於主電路板單元30內，中央支撐柱46的下端面461之高度位置係略低於主電路板31的上表面311，且中央支撐柱46的位置對應於探針頭60的中央區域63。
值得一提的是，本實施例中的各外圍支撐柱43僅包含有一柱體，外圍支撐柱43的下端面431即為所述柱體的下端面。然而，各外圍支撐柱43亦可更包含有一設於所述柱體的下端面與空間轉換器70之間的墊片(圖中未示)，則外圍支撐柱43的下端面431即為所述墊片的下表面。同樣地，中央支撐柱46亦可 更包含有一設於柱體44及安裝塊42與支撐件81之間的墊片(圖中未示)，則中央支撐柱46的下端面461即為所述墊片的下表面。
由於探針座61係設於空間轉換器70的下表面72，支撐件81的下表面814係固定於空間轉換器70的上表面71且位置對應於中央區域63，中央支撐柱46係抵接於支撐件81的上表面813，外圍支撐柱43的下端面431係抵接於空間轉換器70的上表面71且與支撐件81的下表面814共平面，且螺栓96穿過探針頭60及空間轉換器70且螺接固定於結構加強單元40的支撐柱43。藉此，外圍支撐柱43係與探針頭60共同夾持空間轉換器70，中央支撐柱46又透過支撐件81而與探針頭60共同夾持空間轉換器70，且外圍支撐柱43的下端面431與支撐件81的下表面814共平面，如此形成探針頭60與結構加強單元40共同夾持空間轉換器70的三明治結構，且夾持的位置有對應中央區域63也有對應外圍區域64，可使得空間轉換器70在大面積需求下仍具有良好的平面度。而且，外圍支撐柱43的下端面431高度位置係低於主電路板31的下表面312，且抵接於空間轉換器70的上表面71，使得主電路板31的下表面312與空間轉換器70的上表面71之間有一距離d，如此可避免主電路板31的變形影響到空間轉換器70的平面度。更進一步具體來說，空間轉換器70的上表面71與連接板32之下板體34之間有一微小的距離，藉由該微小的距離，使固定於主電路板31的連接板32隨著主電路板31變形時，亦可避免影響到空間轉換器70的平面度。
此外，支撐件81的下表面814係直接接觸地固定於空間轉換器70的上表面71且位置對應於中央區域63，且中央支撐柱46係抵接於支撐件81的上表面813，如此可提供空間轉換器70良好的支撐，特別是空間轉換器70的中央區 塊，亦即對應探針頭60之中央區域63的區塊，藉以避免因空間轉換器70在大面積需求下結構強度不佳而產生的變形問題。
再者，支撐件81係由金屬製成，可具有良好的剛性及導熱效果，支撐件81的下表面814係直接接觸地固定於空間轉換器70的上表面71且位置對應於中央區域63，不但可使空間轉換器70有良好的平面度，亦可對於探針62傳導的熱能及空間轉換器70的內部線路傳遞電訊號所產生的熱能達到良好的散熱效果。而且，支撐件81與空間轉換器70係相互固定而不會產生相對移動，如此不但有利於空間轉換器70的平面度，更可避免空間轉換器70與支撐件81接觸之位置，不會因為長時間受力所產生之變形造成相互移動而被磨耗。
另一方面，本發明將探針頭60、空間轉換器70及支撐件81模組化，先形成如圖3所示的待測物側模組51，再藉由螺栓96將待測物側模組51可拆卸地固定於結構加強單元40，可具有拆、裝方便且維修方便之優點。而且，對於會有平面度不佳問題的大面積空間轉換器，尤其是MLO，支撐件81直接接觸地銲接固定於空間轉換器70，可使得空間轉換器70在尚未與支撐件81以外的其他元件相接時，即已先受支撐件81提升平面度，尤其支撐件81的位置對應於中央區域63，亦即支撐件81大概固定於空間轉換器70的中央區塊，對提升平面度的效果更為顯著。
如前所述，本實施例的支撐件81具有鏤空空間815，可供電子元件92設於空間轉換器70的上表面71且位於鏤空空間815內。藉此，原本主電路板31所需設置的電子元件可改成設於空間轉換器70，使得電子元件92的高度位置更靠近待測物，而且，支撐件81的位置係對應於探針頭60的中央區域63，亦即探針62設置的區域，因此將電子元件92設於支撐件81的鏤空空間815，亦使得電子元 件92的水平位置靠近待測物。如此一來，可縮短電子元件92與待測物之間的訊號傳輸路徑。
請參閱圖4及圖5，本發明一第二較佳實施例所提供之探針卡22係類同於前述第一較佳實施例所提供之探針卡21，惟其主要差異在於支撐件，以及其他構件與支撐件相接的部分，詳述如下。
如圖5所示，本實施例的待測物側模組52係類同於前述第一較佳實施例中的待測物側模組51，惟其主要差異在於本實施例中的支撐件82尺寸相對較小，支撐件82的下表面821僅銲接固定於空間轉換器70之上表面71中央的一小區塊，使得空間轉換器70的上表面71位置對應於探針頭60之中央區域63的部分仍留有一位於支撐件82外圍的安裝區塊711，安裝區塊711可用以設置如第一較佳實施例中所述之電子元件92。如此一來，即使支撐件82沒有鏤空空間，仍可將電子元件配置於安裝區塊711，藉以縮短電子元件與待測物之間的訊號傳輸路徑。
如圖4所示，本實施例的主電路板單元30及結構加強單元40係與第一較佳實施例類同，惟為了配合小尺寸的支撐件82，本實施例的中央支撐柱46僅為一鋼柱，如同各外圍支撐柱43。本實施例的中央支撐柱46係穿過主電路板31且螺接固定於基座41的下板體412，中央支撐柱46的下端面461抵接於支撐件82的上表面822(如圖5所示)。本實施例的待測物側模組52除了藉由螺栓96而可拆卸地固定於外圍支撐柱43，更藉由另一螺栓97而可拆卸地固定於中央支撐柱46，螺栓97係穿過探針座61、空間轉換器70及支撐件82且螺接固定於中央支撐柱46。
同於第一較佳實施例，在本實施例中，探針座61係設於空間轉換器70的下表面72，支撐件82的下表面821係固定於空間轉換器70的上表面71且位 置對應於中央區域63，中央支撐柱46係抵接於支撐件82的上表面822，外圍支撐柱43的下端面431係抵接於空間轉換器70的上表面71且與支撐件82的下表面821共平面，且螺栓96、97穿過探針頭60及空間轉換器70且螺接固定於結構加強單元40的支撐柱43、46。因此，本實施例同樣形成探針頭60與結構加強單元40共同夾持空間轉換器70的三明治結構，且夾持的位置有對應中央區域63也有對應外圍區域64，可使得空間轉換器70在大面積需求下仍具有良好的平面度。而且，外圍支撐柱43的下端面431高度位置係低於主電路板31的下表面312，且抵接於空間轉換器70的上表面71，使得主電路板31的下表面312與空間轉換器70的上表面71之間有一距離d，如此可避免主電路板31的變形影響到空間轉換器70的平面度。更進一步具體來說，空間轉換器70的上表面71與連接板32之下板體34之間有一微小的距離，藉由該微小的距離，使固定於主電路板31的連接板32隨著主電路板31變形時，亦可避免影響到空間轉換器70的平面度。
此外，本實施例的結構加強單元40更包含有一補強塊45，補強塊45係穿過主電路板單元30及基座41的下板體412，複數螺栓98係穿過補強塊45且螺接固定於基座41的上板體411，補強塊45係抵接於空間轉換器70之上表面71的安裝區塊711。在空間轉換器70之上表面71的安裝區塊711無前述設置電子元件的需求，或者即使設置電子元件仍可讓出補強塊45的設置空間時，可藉由補強塊45進一步地提升結構加強單元40與探針頭60共同夾持空間轉換器70的效果，進而更加提升空間轉換器70的平面度。
同於第一較佳實施例，在本實施例中，支撐件82的下表面821係直接接觸地固定於空間轉換器70的上表面71且位置對應於中央區域63，且中央支撐柱46係抵接於支撐件82的上表面822，因此可避免因空間轉換器70在大面積需 求下結構強度不佳而產生的變形問題。再加上支撐件82係由金屬製成，可具有良好的剛性及導熱效果，不但利於空間轉換器70的平面度，亦可達到良好的散熱效果。而且，支撐件82與空間轉換器70係相互固定而不會產生相對移動，不但利於空間轉換器70的平面度，更可避免空間轉換器70被磨耗。再者，本實施例同樣係將探針頭60、空間轉換器70及支撐件82模組化，可具有拆、裝方便且維修方便之優點，並可在空間轉換器70尚未與支撐件82以外的其他元件相接時，預先以支撐件82提升空間轉換器70的平面度，尤其對於空間轉換器70位置對應於中央區域63的區塊效果更為顯著。
舉例而言，在空間轉換器70為一多層陶瓷載板(MLC)的情況下，由於MLC的硬度相較於MLO高，因此可採用如前述第二較佳實施例中的小面積支撐件82來提升空間轉換器70的結構強度、平面度及散熱效果。相對而言，在空間轉換器70為一多層有機載板(MLO)的情況下，由於MLO的硬度相較於MLC低，因此可採用如前述第一較佳實施例中的大面積支撐件81來提升空間轉換器70的結構強度、平面度及散熱效果，並同時可具有MLO之電性佳、成本低等優點。如圖3所示，支撐件81的位置對應於全部的探針62，亦即大概對應於整個中央區域63。此外，支撐件81係呈鏤空狀，如此之設計不但可供電子元件92設於鏤空空間815，更可節省材料及減少重量。然而，大面積的支撐件並不限於呈鏤空狀，例如圖6所示之本發明一第三較佳實施例中的支撐件83。
圖6所示之第三較佳實施例所提供的探針卡23係類同於圖2所示之探針卡21，惟本實施例之待測物側模組53的支撐件83不具有鏤空空間，支撐件83之下表面831係呈一完整的大面積平面，且直接接觸地銲接固定於空間轉換器70的上表面71，如此可更進一步地提升空間轉換器70的結構強度、平面度及散熱 效果。此外，本實施例的支撐件83更具有複數自其上表面832凸伸(Z軸方向)而出的散熱鰭片833，藉以增加支撐件83的表面積而可更加提升散熱效果。
再者，另一種於頂面視(或是平面視)時呈鏤空狀的支撐件可呈口字型、田字型、放射狀等等，例如圖7至圖13所示之支撐件84，都具有複數鏤空空間841，而可容置電子元件。圖7至圖13所示之支撐件84皆呈鏤空平板狀，然而，支撐件84亦可設有類同於如圖3所示之支撐件81的支撐部812，使得支撐件的底部呈架高的態樣。而圖3所示之支撐件81的基部811可呈非鏤空狀，亦可呈類同於圖7至圖13所示之支撐件84的鏤空狀。當探針卡需要設置範圍較大的支撐件時，前述鏤空狀的支撐件可節省材料及減少重量，並仍可提升空間轉換器的結構強度及平面度並產生良好的散熱效果。其中，鏤空空間841可分為不與外部空間連通之封閉式樣，如圖7至圖9所示，以及與外部空間連通之開放式樣，如圖10至圖13所示。在某些測試條件下，開放式樣之鏤空空間841，可進一步增加散熱效果。此外，支撐件84之鏤空空間841無論是開放式樣或是封閉式樣，皆可進一步將支撐件84區分成中央區域842與外圍區域843，外圍區域843為自中央區域842往四周延伸形成。以圖10及圖11為例，支撐件84之外圍區域843係指從中央區域842往四周延伸形成之放射狀部位。也就是說，支撐件84之外圍區域843可作為中央支撐柱抵接以提供支撐強度之外，亦可作為從中央區域842於X、Y方向(垂直於Z軸方向)延伸之散熱鰭片。
最後，必須再次說明，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。
例如，雖然於圖5所示之實施例中記載了空間轉換器70的上表面71位置對應於探針頭60之中央區域63的部分仍留有一位於支撐件82外圍的安裝區塊711，安裝區塊711可用以設置如第一較佳實施例中所述之電子元件92，但並不以此為限。也就是當支撐件82為小尺寸支撐件時，電子元件92可設置於空間轉換器70的上表面71位置對應於外圍區域64的部分，亦即不對應於探針62之區塊。
10:探針卡
11:主電路板
12:空間轉換器
13:探針頭
14:探針
15:待測物
21,22,23:探針卡
30:主電路板單元
31:主電路板
311:上表面
312:下表面
32:連接板
33:上板體
34:下板體
35,36:螺栓
40:結構加強單元
41:基座
411:上板體
412:下板體
413:螺栓
414:下表面
42:安裝塊
421:穿孔
43:外圍支撐柱
431:下端面
44:柱體
45:補強塊
46:中央支撐柱
461:下端面
51,52,53:待測物側模組
60:探針頭
61:探針座
611:上導板
612:中導板
613:下導板
62:探針
63:中央區域
64:外圍區域
70:空間轉換器
71:上表面
711:安裝區域
72:下表面
81:支撐件
811:基部
812:支撐部
813:上表面
814:下表面
815:鏤空空間
82:支撐件
821:下表面
822:上表面
83:支撐件
831:下表面
832:上表面
833:散熱鰭片
84:支撐件
841:鏤空空間
842:中央區域
843:外圍區域
91:固定件
92:電子元件
93,94:螺栓
95:容置空間
96,97,98:螺栓
d:距離
圖1為習知探針卡的示意圖。
圖2為本發明一第一較佳實施例所提供之探針卡的剖視圖。
圖3為本發明該第一較佳實施例所提供之探針卡的一待測物側模組的剖視圖。
圖4為本發明一第二較佳實施例所提供之探針卡的剖視圖。
圖5為本發明該第二較佳實施例所提供之探針卡的一待測物側模組的剖視圖。
圖6為本發明一第三較佳實施例所提供之探針卡的剖視圖。
圖7至圖13為本發明所提供之待測物側模組的一支撐件的立體示意圖。
21:探針卡
30:主電路板單元
31:主電路板
311:上表面
312:下表面
32:連接板
33:上板體
34:下板體
35,36:螺栓
40:結構加強單元
41:基座
411:上板體
412:下板體
413:螺栓
414:下表面
42:安裝塊
421:穿孔
43:外圍支撐柱
431:下端面
44:柱體
46:中央支撐柱
461:下端面
51:待測物側模組
60:探針頭
62:探針
70:空間轉換器
81:支撐件
91:固定件
93,94:螺栓
95:容置空間
96:螺栓
d:距離

Claims (13)

  1. 一種探針卡，包含有： 一探針頭，包含有一探針座，以及設置於該探針座的複數探針，該探針頭能定義出一包含有該等探針的中央區域，以及一位於該中央區域外圍的外圍區域； 一空間轉換器，包含有朝向相反方向的一上表面及一下表面，該探針座係設於該空間轉換器的下表面，該等探針係與該空間轉換器電性連接； 一支撐件，係由金屬製成且包含有朝向相反方向的一上表面及一下表面，該支撐件的下表面係直接接觸地固定於該空間轉換器的上表面且位置對應於該中央區域； 一主電路板單元，包含有一主電路板及一連接板，該主電路板包含有朝向相反方向的一上表面及一下表面，該連接板係設於該主電路板的下表面； 一結構加強單元，包含有一基座及複數支撐柱，各該支撐柱係凸出於該基座的一下表面，該等支撐柱中包含有至少一位置對應於該中央區域的中央支撐柱，以及至少一位置對應於該外圍區域的外圍支撐柱，該主電路板的上表面係固定於該基座的下表面，該中央支撐柱及該外圍支撐柱係穿設於該主電路板單元內，該外圍支撐柱的一下端面之高度位置係低於該主電路板的下表面，該外圍支撐柱的下端面係抵接於該空間轉換器的上表面且與該支撐件的下表面共平面，使得該主電路板的下表面與該空間轉換器的上表面之間有一距離，該中央支撐柱係抵接於該支撐件的上表面；以及 複數螺栓，係穿過該探針頭及該空間轉換器且螺接固定於該結構加強單元的支撐柱。
  2. 如請求項1所述之探針卡，其中該支撐件係呈鏤空狀而具有至少一鏤空空間。
  3. 如請求項2所述之探針卡，更包含有至少一電子元件，該電子元件係設於該空間轉換器的上表面且位於該支撐件的該鏤空空間內。
  4. 如請求項1所述之探針卡，其中該空間轉換器為一多層陶瓷載板，該空間轉換器的上表面具有一位於該支撐件外圍且位置對應於該中央區域的安裝區塊，該安裝區塊係用以設置至少一電子元件。
  5. 如請求項1所述之探針卡，其中該空間轉換器為一多層有機載板，該支撐件的位置對應於全部的探針，該支撐件係呈鏤空狀而具有至少一鏤空空間。
  6. 如請求項1所述之探針卡，其中該支撐件具有複數自其上表面凸伸而出的散熱鰭片。
  7. 如請求項1所述之探針卡，其中該支撐件係銲接固定於該空間轉換器，該探針卡更包含有複數固定件，該等固定件將該空間轉換器與該探針座相互固定，而使得該探針頭、該空間轉換器、該支撐件與該等固定件形成一待測物側模組，而可拆卸地設置於該結構加強單元。
  8. 一種探針卡的待測物側模組，包含有： 一探針頭，包含有一探針座，以及設置於該探針座的複數探針，該探針頭能定義出一包含有該等探針的中央區域，以及一位於該中央區域外圍的外圍區域； 一空間轉換器，包含有朝向相反方向的一上表面及一下表面，該探針座係設於該空間轉換器的下表面，該等探針係與該空間轉換器電性連接； 一支撐件，係由金屬製成，該支撐件係直接接觸地銲接固定於該空間轉換器的上表面且位置對應於該中央區域；以及 複數固定件，係將該空間轉換器與該探針座相互固定。
  9. 如請求項8所述之探針卡的待測物側模組，其中該支撐件係呈鏤空狀而具有至少一鏤空空間。
  10. 如請求項9所述之探針卡的待測物側模組，更包含有至少一電子元件，該電子元件係設於該空間轉換器的上表面且位於該支撐件的鏤空空間內。
  11. 如請求項8所述之探針卡的待測物側模組，其中該空間轉換器為一多層陶瓷載板，該空間轉換器的上表面具有一位於該支撐件外圍且位置對應於該中央區域的安裝區塊，該安裝區塊係用以設置至少一電子元件。
  12. 如請求項8所述之探針卡的待測物側模組，其中該空間轉換器為一多層有機載板，該支撐件的位置對應於全部的探針，該支撐件係呈鏤空狀而具有至少一鏤空空間。
  13. 如請求項8所述之探針卡的待測物側模組，其中該支撐件具有複數自其上表面凸伸而出的散熱鰭片。
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