探针结构以及感测治具的制作方法

1.本发明涉及一种探针结构，特别是指一种用于感测集成电路的探针结构。


背景技术：

2.现有技术中，探针为尖头的设计(图1)，此设计造成测试中许多困扰，例如易造成集成电路接脚的破坏、在接脚上形成压迫痕迹、探针测试中也容易滑针而造成瞬间电阻、电感或电容的阻抗值放大数倍，造成感测失误、甚至造成集成电路的破坏。因此测试可能为出货前最后的检验步骤，若在出货测试时造成破坏，可能随出货而到客人处，而难以事前发现，其造成的商誉损失，更难以估计。
3.前述的探针设计为直径较大的探针，例如直径1mm或其他直径的探针。当集成电路上感测点间的节距(pitch)越来越小时，探针尺寸也需随之缩小，现有技术中可采用一高细长比(high slender ratio)材料的探针。高细长比材料在承受轴向受力时更易造成滑针，使得测试结果更可能不稳定。
4.为解决此困扰，本发明提供一探针技术，其不易在集成电路的接脚上形成压迫痕迹、也不易在探针测试中滑针，可大幅度提升测试的质量与可靠度。


技术实现要素：

5.就其中一个观点言，本发明提供了一种探针结构，以解决前述的困扰。此探针结构包含：一中心参考线，位于此探针结构的中央部分；一头部件，在中心参考线的方向上，依序包含一感测端、至少一定位凹部、以及一第一弹簧卡接部；一底部件，包含一连接端；以及一弹簧，设置于头部件与底部件之间，弹簧外绕并卡入第一弹簧卡接部、以及抵接于底部件。
6.在一实施例中，感测端包含一多点接触端、一线接触端、或一面接触端。感测端用于抵接一集成电路上的感测点或接脚，以对集成电路进行感测。
7.就另一个观点言，本发明所提供的技术特征也可不限于探针结构，例如根据本发明的探针以及设置探针的感测治具。
8.在一实施例中，本发明所提供的感测治具，包含：多个探针，各探针包含一感测端、一第一弹簧卡接部、一弹簧、一第二弹簧卡接部、以及一连接端，其中弹簧外绕并卡入第一、二弹簧卡接部；一定位板，具有多个探针引导孔，分别对应于一集成电路的多个感侧位置，使探针的感测端从定位板凸出，定位板上方又具有一推拔结构，协助集成电路对位进入一预定位置；以及一底板，包含多个探针孔，对应探针引导孔的位置，探针孔用以容置探针，使连接端从底板凸出；其中，感测端包含一多点接触端、一线接触端、或一面接触端。
9.连接端用于接触或耦接于一测试电路上的信号接点。
10.以下通过具体实施例详加说明，应当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
11.图1显示现有技术中探针结构示意图。
12.图2至图8显示根据本发明多个实施例的探针结构示意图。
13.图9显示现有技术与本发明的探针应用于实际操作的效果差异。
14.图10、图11显示根据本发明的两个实施例的感测治具示意图。
15.图中符号说明
16.10：探针结构、探针
17.110：中心参考线
18.120：头部件
19.121：感测端
20.122：定位凹部
21.123：顶止位部
22.124：第一弹簧卡接部
23.125：中心凸轴
24.130：底部件
25.131：底止位部
26.132：连接端
27.133：第二弹簧卡接部
28.134：中心孔
29.140：弹簧
30.20：感测治具
31.220：底板
32.210：定位板
33.ic：集成电路
34.pcb：测试电路
35.tap：推拔结构
具体实施方式
36.本发明中的附图均属示意，主要意在表示各电路组成部分间的相互关系，至于形状与尺寸则并未依照比例绘制。
37.图2显示本发明的一个实施例。其中，本发明的探针结构10包括：一中心参考线110，位于此探针结构10的中央部分；一头部件120，在中心参考线100的方向上，依序包含一感测端121、至少一定位凹部122、邻接定位凹部122的一顶止位部123、以及一第一弹簧卡接部124；一底部件130，在中心参考线110的方向上，依序包含一底止位部131、以及一连接端132；以及一弹簧140，设置于头部件120与底部件130之间，弹簧140外绕并卡入第一弹簧卡接部124、以及抵接于底部件130。
38.根据本发明，底部件130可选择性包含第二弹簧卡接部133(图2、图3、图4、图5)。然而，本发明的部分实施例中(图6、图7、图8)，不包含此第二弹簧卡接部。第二弹簧卡接部的设置，可取决于探针结构的设计、或探针结构与感测治具的搭配方式。
39.在一实施例中，感测端121可依需要而有多种不同的设计，例如一面接触端(图2)、一线接触端(图3)、或一多点接触端(图4)。感测端121用于抵接一集成电路上的感测点或接脚，以对集成电路进行感测。感测端121的设计，与现有技术不同处为大幅增加接触(或抵接)范围，一方面避免过度施力于接脚的一点，造成接脚的破坏；另一方面增加与接脚接触的摩擦力，降低滑针的可能性。其中，例如相较于面接触端，线接触端可用于接脚范围较小，可较准确地按压在接脚上。
40.特别说明，图4所提供的感测端121，可依照需要而改变其接触的方式。例如，当感测端121接触一平面时，其可为多点接触。或者，当感测端121接触一球体或一弧面体时(例如球栅数组封装，bga接脚)，可能接触部分为线接触。如此，使用者可依需要而决定所接触的方式。
41.在本发明中，弹簧140为一螺旋式弹簧(图2、图3、图4)、或一涡型弹簧(图5、图6、图7)。弹簧可卡接于头部件120的第一弹簧卡接部124，例如为齿纹型的卡接部(图2、图3、图4)、或一梭型的卡接部(图5、图6、图7)。一实施例中，螺旋式弹簧可不限于卡接齿纹型的卡接部，也可卡接于梭型的卡接部。当头部件120与底部件130都有卡接部时(都有第一、二弹簧卡接部124、133)，第一、二弹簧卡接部124、133的形状，可包含梭型与齿纹型的任一组合，以卡入弹簧140。例如，第一、二弹簧卡接部124、133分别为梭型与齿纹型的卡接部；或者，第一、二弹簧卡接部124、133分别为齿纹型与梭型的卡接部；或者，第一、二弹簧卡接部124、133都为梭型的卡接部。此外，不论螺旋式弹簧或涡型弹簧，都可选用适当的材质，以调整感测端得机械特性，于感测时提供适当的推力(例如：30gf)。材质可依需要而调整，例如不锈钢、铜合金等。
42.根据本发明的探针，弹簧主要为选择性外露的设计，此优点为当探针尺寸可小至0.3mm(相当于探针外围直径尺寸小于0.3mm)、或更小(例如0.2mm)时，依然可具有中心参考线方向上相当的伸缩裕度，而不会因稍微受压就朝侧向(垂直于中心参考线方向)滑针，因此本发明的设计可大幅度增加探针的稳定度。
43.根据本发明的技术特征，探针尺寸可大幅度地降低，同时仍能具有稳定的电阻、电感或电容的阻抗值，不易造成感测失误。参照图9，其中显示同一类型集成电路中不同批量的感测中，先采用现有技术的探针而后采用本发明的探针进行感测。使用本发明探针所造成的不良率，低于现有技术至少4％以上。图9所显示的范例，为初次使用本发明的技术，多次使用后不良率又逐渐降低，低于现有技术5％以上。因此，本发明确实改善现有技术中高不良率的缺点，并且稍微调整后，其改良效果可更加提升。
44.本发明中，无论是螺旋式弹簧、或涡型弹簧，探针结构10，都可通过弹簧以形成头部件120与底部件130间的导电线路，用于耦接集成电路ic上的感测点至测试电路pcb上的信号接点(参照图10、图11)。其中，涡型弹簧为板状材质旋转产生的结构，具有较大于螺旋式弹簧的表面积，故涡型弹簧表面电阻低于螺旋式弹簧。此外，齿纹型的卡接部、或一梭型的卡接部，其组装弹簧时的过程也有些微差异。例如，齿纹型的卡接部上卡接弹簧，需要多次旋转弹簧于齿纹型卡接部上，才能固定弹簧；而梭型的卡接部上卡接弹簧，为藉由梭型的小断面-大断面-小断面的几何特征，让弹簧一侧推入梭型卡接部后不易松脱，达到弹簧与梭型卡接部间的紧配合，维持低接触电阻。
45.参照图2，在一实施例中，头部件120又包含一中心凸轴125，底部件130包含一中心
孔134，探针结构10内中心凸轴125的一部份对准并插入中心孔134，弹簧140外绕中心凸轴125，中心孔134位于第二螺纹部133内。根据本发明，头部件120可不包含中心凸轴，例如图5、图7所显示的实施例，其中弹簧140仅外露于探针结构10，而非如其他实施例般具有外绕中心凸轴125得特征。
46.依照本发明，感测端121的面接触端、线接触端、或多点接触端，非限定于螺旋式弹簧、弹簧外露于探针结构或弹簧外绕中心凸轴的设计，可用于涡型弹簧、弹簧内藏于探针结构、或无中心凸轴的设计。例如，参照图8，弹簧内藏于探针结构内的设计中，感测端121也可为面接触端的设计。又例如，弹簧内藏于探针结构内的设计中，感测端121也可为线接触端或多点接触端的设计。
47.本发明中，头部件120、弹簧140、底部件130为不同元件的设计，维护中元件易更换，可降低不必要的废弃需求，具环保效果。
48.就另一个观点言，本发明所提供的技术特征也可不限于探针结构，例如根据本发明的探针以及设置探针的感测治具。
49.参照图10、图11，在一实施例中，本发明所提供的感测治具20，包含：多个探针10，各探针10(可对照前述实施例的探针结构10，治具中显示不同类型的探针10，代表同一治具中可包含相同或不同种类的探针)包含一感测端121以及一连接端132；一定位板210，具有多个探针引导孔(如图中所示，提供容置多个探针10的空间)，使感测端121对应于一集成电路ic的多个感侧位置，使感测端121从定位板210凸出，定位板210上方又具有一推拔结构tap(可以设置在定位板210上、或者推拔结构tap可设置在定位板210上方另一独立元件[图11])，协助集成电路ic对位进入一预定位置，便于感测端121对准集成电路ic上感侧位置；以及一底板220，包含多个探针孔，对应探针引导孔的位置，探针孔用以容置探针10，使连接端132从底板220凸出。如前所述，感测端121可包含一多点接触端、一线接触端、或一面接触端。
[0050]
前述的集成电路ic的封装方式，可包含：bga、wdfn、lqfp、qfn等规范，使用者可依据规范需要，而决定对应探针的种类与使用方式。
[0051]
在一实施例中，从中心参考线110的方向观察探针结构10(即从头部件120的方向往探针结构10观察)，感测端121的外围几何可分别包含多样形状，例如：至少一切边的圆形(图2)、圆形、多边形、六角形等。容置探针结构10的治具20中，也可具有对应的探针引导孔形状，例如：至少一切边的圆形、圆形、多边形、六角形等。然而，容置感测端121的外围形状的探针引导孔形状可不对应于接触端的外围几何，而为其他形状。重要地，探针引导孔需提供探针穿过的空间，以进行感测集成电路上的感测点。
[0052]
在一实施例中，定位凹部122与邻接定位凹部122的一顶止位部123，可用于引导头部件120插入治具20的探针引导孔，而使感测端121从治具20凸出，用于对一集成电路ic进行感测。顶止位部123可限制感测端121凸出的高度，不致因太高而提高集成电路ic，导致其他感测端121无法耦接集成电路ic上其他信号接点。或者，顶止位部123可限制所有感测端121凸出的高度，而适当地接触或耦接集成电路ic上其他信号接点。治具20另一侧，连接端132用于接触或耦接于测试电路pcb上的信号接点，以进行判断或分析集成电路ic的相关信息。此外，连接端132与测试电路pcb的耦接也可不限于紧接触，而改用跳线(wiring)等方式，接触方式可视需要而定。
[0053]
以上已针对实施例来说明本发明，但以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化。例如，本发明的用语“耦接”包括直接连接与间接连接。本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。