探针装置的制作方法

1.本实用新型是关于一种探针装置，尤其指一种具有讯号传输元件以及上下固定件的探针装置。


背景技术：

2.集成电路的检查项目可谓琳琅满目，例如包含短路、断路、讯号失真、电压准位、阻抗等电气特性和元件功能等，因为集成电路的具有大量接点，不可能逐一接点进行上述检查，因此便有探针卡的问世；除此的外，显示面板的数组基板也布满大量晶体管、导线与接垫，同样需要使用探针卡以对成品与半成品进行检测。
3.探针卡的设计依照需要检查的每一上述节点的相对位置设置一探针，以及对应于受检电路上的一辨识符号而设置一对位符号；使用探针卡时先将探针卡上的对位符号对准受检电路上的辨识符号以完成对位，然后透过探针经由该些节点对集成电路中的各式电子元件及导线施加各种测试讯号，以及接收响应的讯号再经由计算机程序计算而产生检测结果。
4.其中，悬臂型探针卡最早被开发且应用范围最广的探针卡，其探针主要的长度部分呈水平方向朝被检测电路的接垫延伸，末端再转折一角度或直接以水平姿态与被检测电路的接垫接触，此种探针卡一般以环氧树脂的类的热塑性塑料将复数探针固定，每根探针悬臂均需校正其弹力于一特定范围内。
5.而且于应用于具有高密度接垫的高频电子元件的检测时，为使悬臂式探针不易变形而影响检测结果，悬臂式探针必须保持一定的厚度或直径以探针维持适当刚性与弹性，因此无法过于密集并排而难以对应具有高密度接垫的高频电子元件的检测，虽然有业者开发透过不同长度的探针三维交替排列方式达成大量探针的高密度排列，但如此会有探针受力不均而对待测元件的接垫产生刺破的问题。
6.受益于光刻技术的进步，另有业者发展微机电型探测卡以大量批次生产探针，其是利用电镀的步骤再配合光刻技术来达到高精度微细探针的制作，并且结合压电材料，使得每根探针具有压强制反馈的设计，确保探针接触力一致，将不必要的影响因素降到最低，提高测试结果可靠度。但是随着高频电子元件的接垫的密度越来越密集，被测电路表面平坦度不均因而产生的接点高低落差问题，探针必须能够对应每一高低不同的接点而仍保持良好的电性接触，因此，每根探针的设计必须具有弹性以避免探针太大的接触力差异性太大，导致芯片破损或探针损坏以及检测结果失准。然而此种可顺应高度差异的探针必须使用电镀以及光刻法制造，制造相当困难故制造费用居高不下，此外，还需订制价格昂贵的专用的光罩，因此，一直有成本过高的问题。
7.综合上述习知技术的问题可知，市场上亟需一种便于维修保养、不易损伤被测电路接点、低制造成本且低操作成本的高密度排列探针装置。有鉴于此，本实用新型提供的探针装置兼具多段弹性缓冲与垂直抵接特征，可以满足维修容易、不损伤被测电路、高密度排列以及低成本的需求。


技术实现要素：

8.本实用新型的一目的，在于提供一种探针装置，其将探针装置区分为：讯号导出元件、讯号传输元件、下固定元件与探针；利用下固定元件上方设置讯号传输元件，以对宽度与厚度缩小后的讯号传输元件补强机械强度，而可适用更细小的探针，以达成维修容易、不损伤被测电路、高密度排列以及低成本的目的。
9.本实用新型的另一目的，在于提供一种探针装置，其利用包含宽度不同第一传输部、第二传输部的讯号传输元件，使第一传输部的弹性较第二传输部好，并于具弹性的第一传输部下方设置探针，以达成避免探针损伤被测电路的目的。
10.为达成上述目的与功效，本实用新型的一实施例中提供一种探针装置，其包含：一讯号传输元件，设置于该上固定元件的一下方，其包含一第一传输部与一第二传输部，该第一传输部的一第一宽度大于该第二传输部的一第二宽度；一探针，其一端电性连接并设置于该第二传输部的一下方；一下固定元件，设置于该讯号传输元件的一下方，该下固定元件的一端具有一第一贯穿孔及一端的一下方具有一第一凹槽，该探针穿设于该下固定元件的该第一贯穿孔，该探针位于该第一凹槽。
11.本实用新型的一实施例中，其中，该下固定元件的一端的一下方具有一第一凹槽，该探针位于该第一凹槽。
12.本实用新型的一实施例中，更包含一讯号导出元件，其电性连接并设置于该第一传输部的一上方。
13.本实用新型的一实施例中，更包含一上固定元件，其设置于该讯号传输元件的一上方。
14.本实用新型的一实施例中，更包含，一基板以及一限位件，该基板设置于该下固定元件的一下方，其具有一开口，该限位件对应该第一凹槽而设置于该基板的该开口内，该探针穿设于该限位件。
15.本实用新型的一实施例中，其中，该第二贯穿孔中更具有一第一孔径部与一第二孔径部，该第一孔径部的一第一孔径小于该第二孔径部的一第二孔径。
16.本实用新型的一实施例中，其中，该讯号导出元件具有一第一直径部与一第二直径部，该第一直径部的一第一直径对应该第一孔径部的该第一孔径，且该第二直径部的一第二直径对应该第二孔径部的该第二孔径。
17.本实用新型的一实施例中，其中，该第一贯穿孔中更具有一第三孔径部与一第四孔径部，该第三孔径部的一第三孔径大于该第四孔径部的一第四孔径。
18.本实用新型的一实施例中，其中，该探针具有一第三直径部与一第四直径部，该第三直径部的一第三直径对应该第三孔径部的该第三孔径，且该第四直径部的一第四直径对应该第四孔径部的该第四孔径。
附图说明
19.图1：其为本实用新型的一实施例的一爆炸图；
20.图2：其为本实用新型的一实施例的一正视示意图；
21.图3：其为本实用新型的一实施例的另一正视示意图；
22.图4：其为本实用新型的一实施例的又一正视示意图；以及
23.图5：其为本实用新型的一实施例的再一正视示意图。
24.【图号对照说明】
25.1...探针装置
26.10...讯号导出元件
27.12...导出部
28.14...第一直径部
29.16...第二直径部
30.18...底部
31.20...固定元件
32.22...第二凹槽
33.24...第二贯穿孔
34.242...第一孔径部
35.244...第二孔径部
36.30...讯号传输元件
37.32...第一传输部
38.34...第二传输部
39.40...下固定元件
40.42...第一凹槽
41.44...第一贯穿孔
42.442...第三孔径部
43.444...第四孔径部
44.50...探针
45.52...输出部
46.54...第三直径部
47.56...第四直径部
48.58...检测部
49.60...基板
50.62...开口
51.70...限位件
52.72...第三贯穿孔
53.80...测电路板
54.82...接垫
55.d1...第一直径
56.d2...第二直径
57.d3...第三直径
58.d4...第四直径
59.e1...第一孔径
60.e2...第二孔径
61.e3...第三孔径
62.e4...第四孔径
63.w1...第一宽度
64.w2...第二宽度
具体实施方式
65.为了使本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：
66.于下文中，将借由图式来说明本实用新型的各种实施例来详细描述本实用新型。然而本实用新型的概念可能以许多不同型式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例式性实施例。
67.于说明书及权利要求书当中使用了某些词汇指称特定的元件，然，所属本实用新型技术领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词称呼同一个元件，而且，本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分元件的方式，而是以元件于整体技术上的差异作为区分的准则。于通篇说明书及权利要求书当中所提及的「包含」为一开放式用语，故应解释成「包含但不限定于」。
68.有鉴于习知探针卡，具有维修困难、易损伤被测电路接点、高成本以及不易密集化等缺点，据此，本实用新型遂提出一种探针装置，其将探针装置区分为：讯号导出元件、上固定元件、讯号传输元件、下固定元件与探针，以上固定元件与下固定元件夹制讯号传输元件，以对宽度与厚度缩小后的讯号传输元件补强机械强度，而可适用更细小的探针，以解决习知探针卡的维修困难、易损伤被测电路接点、高成本以及不易密集化等缺点。
69.以下，将进一步说明本实用新型揭示一种探针装置所包含的特性和搭配的结构：首先，请参阅图1，其为本实用新型的一实施例的一爆炸图。如图所示，本实施例的探针装置1，其包含讯号传输元件30，例如是一弹性钢制薄片，其包含具有第一宽度w1的第一传输部32，与相对于第一传输部32且具有第二宽度w2的第二传输部34，使第一传输部32的弹性、可挠性优于第二传输部34；下固定元件40，例如是耐热陶瓷材料、绝缘性工程塑料材料条，于本实施例中，该下固定元件40的一端具有第一贯穿孔44及一端的一下方具有第一凹槽42；探针50，例如是双头实心铜针头而中空附弹簧的弹簧探针，其具有输出部52、第三直径部54、第四直径部56、与检测部58。
70.于本实施例中，更包含讯号导出元件10及上固定元件20，讯号导出元件10，例如是一铜制顶针，其具有供焊接讯号线的导出部12、第一直径部14、第二直径部16及底部18；上固定元件20，其例如是一耐热陶瓷材料、绝缘性工程塑料材料条，于本实施例中，该上固定元件20的一端的一下方具有第二凹槽 22以及于另一端具有第二贯穿孔24。
71.于本实施例中，更包含基板60及限位件70，基板60，例如是铁氟龙薄片、陶瓷片，其具有开口62；限位件70，例如是一abs工程塑料制耐冲击凸块、陶瓷块，限位件70具有第三贯穿孔72。
72.请参阅图2与图3，图2为本实用新型的一实施例的一正视示意图，图3 为本实用新型的一实施例的另一正视示意图。如图所示，本实施例中，上固定元件20的第一贯穿孔24具有第一孔径部242其具有第一孔径e1、与第二孔径部 244其具有第二孔径e2；下固定元件40的第二贯穿孔44具有第三孔径部442其具有第三孔径e3、与第四孔径部444其具有第四孔径
e4。
73.以下说明各元件的连接关系与产生的功效；下固定元件40，设置于讯号传输元件30的一下方，下固定元件40的一端的第一贯穿孔44是供探针50穿设，并提供额外支撑力来补强第一传输部32及第二传输部34的机械强度，且第一传输部32的第一宽度w1大于第二传输部34的第二宽度w2，将较宽的第二传输部34 的至少一点与下固定元件40固接，例如螺接、黏接，避免发生讯号传输元件30 滑动松脱的问题。
74.接续上述，于本实施例中，下固定元件40的另一端可在讯号导出元件 10插接设置于第一传输部32的一上方时提供支撑，且可利用上固定件20与下固定件40夹制讯号传输元件30，提供更稳固的结构。
75.该讯号导出元件10是穿设于上固定元件20的第一端的第二贯穿孔24，且插接设置于第一传输部32的一上方并电性连接第一传输部32；讯号导出元件 10的第一直径部14具有第一直径d1，对应于第二贯穿孔24的第一孔径部242，且讯号导出元件10的第二直径部16具有第二直径d2，对应于第二贯穿孔24的第二孔径部244；讯号传输元件30设置于该上固定元件20与讯号导出元件10的一下方，且其第二传输部34暴露于上固定元件20的第二凹槽22。
76.接续上述，因为第一直径d1近似于第一孔径e1以及第二直径d2近似于第二孔径e2。故导出元件10是分别借由第一直径部14、第二直径部16与第二贯穿孔24的第一孔径部242、第二孔径部244松配合；并且由于第一直径d1小于第二直径d2、第一孔径e1小于第二孔径e2，故讯号导出元件10的第二直径部16 顶抵于第二贯穿孔24的第一孔径部242，同时迫使讯号导出元件10的底部18插接设置于第一传输部32的一上方，以使其保持牢固插接以及良好电性连接于第一传输部32。
77.类似地，第三直径部54具有第一直径d3，第四直径部56具有第四直径 d4，第三直径d3近似于第三孔径e3以及第四直径d4近似于第四孔径e4。故探针 50是分别借由第三直径部54、第四直径部56与第一贯穿孔44的第三孔径部442、第四孔径部444松配合；并且由于第三直径d3大于第四直径d4、第三孔径e3大于第四孔径e4，故讯探针50的第三直径部54顶抵于第一贯穿孔44的第四孔径部 444，同时迫使故讯探针50的输出部52抵接第二传输部34的一下方，并且使其保持于第一贯穿孔内44以及良好电性连接于讯号传输元件30的第一传输部32。
78.最后，基板60位于探针50与下固定件40的下方，其具有相同于限位件 70的开口62；限位件70借由嵌入开口62而固定于基板60上，其具有第三贯穿孔 72供探针50通过。
79.请参阅图4，其为本实用新型的一实施例的又一正视示意图。如图所示，本实施例中，当探针装置1朝向趋近一被测电路板80的接垫82的方向移动时，探针50的检测部58抵接接垫82，探针50受接垫82的反作用力的推动往第二传输部34方向移动，而将第二传输部34朝向上固定元件20的第二凹槽22并弯曲，借此由第二传输部34的弹性提供回复力确保检测部58抵接接垫82后电性连接良好，同时限位件70于第一凹槽42顶抵下固定元件40，借此限制探针50停止上升以保持讯号传输元件30的第二传输部34于弹性变形范围内反复使用，而避免发生塑性变形而损坏。
80.再次参阅图4及参阅图5，图5为本实用新型的一实施例的再一正视示意图。如图所示，本实施例中，而在检测完毕后，探针装置1朝向远离被测电路板80的接垫82的方向移动，
第二传输部34的弹性再次提供回复力而将探针50复归回原本位置。
81.在本例中，借由下固定元件支撑讯号传输元件，以对宽度与厚度缩小后的讯号传输元件补强机械强度，使得本实用新型的探针装置的宽度可以缩小而可适用更细小的探针，使用复数本实用新型的探针装置可实现高密度排列的探针卡，而应用于高频电子元件的检测，并利用下固定元件进一步免除讯号传输元件与讯号导出元件之间的焊接，以及讯号传输元件与探针之间的焊接，使本实施例的结构可应用至高于焊接点的熔点的高温环境；此外，本实用新型的探针经由第一贯穿孔与第三贯穿孔的限位故可保持与受测电路的接垫垂直不歪斜，探针不易磨损形成锐角故不易刺穿或刮伤接垫，而限位件的设制更限制了探针模块的压着行程不会发生过压而导致被测电路元件或接垫损坏；而且，本实用新型的探针装置电路由讯号导出元件、讯号传输元件与探针3段串联而成，每一元件均可分别制作在行组装而无须采用昂贵的光刻制程，其维修时仅需将上固定元件与讯号传输元件分离即可更换上述三元件中的故障者，而达成维修容易成本低廉的实用新型目的。
82.讯号导出元件与探针均具有实心金属的两端与中空的中间段，并有弹性体设置于中间段，且讯号传输元件对应探针的一端暴露出于第二凹槽中，限位元件具有一贯穿孔以保护探针并于针进出时保持垂直；当本探针装置对一待测电路执行检测而下压时，探针中间段的弹性体提供第一段缓冲、讯号导出元件中间段的弹性体提供第二段缓冲、以及讯号传输元件对应探针的一端抵接探针后向第二凹槽弹性变形，而产生额外的第三段缓冲；以及，限位元件解决探针磨损产生锐角的问题以避免损伤被测电路；且因本实用新型的弹性变形部位发生于讯号传输元件对应探针的一端，不论磨损或疲劳变形等问题均主要发生于此，因此只需抽换讯号传输元件即可修复整体探针装置，维修简单而可由使用者快速完成无须购置备品，而更换探针装置时也只需替换探针而不一定需要连同讯号传输元件和讯号导出元件都一并更换，探针的制作也无需经由光罩进行光刻工序，于都可达成降低成本的目的。
83.综上所述，本实用新型提供一种探针装置，其利用上固定元件与下固定元件夹置讯号传输元件以补强讯号传输元件机械强度，以缩小探针装置的宽度达成维修容易、高密度排列以及低成本的目的，此外，还控制讯号传输元件于探针检测过程中产生受控制的弹性变形而达成不损伤被测电路的目的。
84.上文仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求范围内。