探针卡及其制造方法与流程

1.本案是关于一种探针卡以及一种探针卡的制造方法。


背景技术：

2.探针卡(probe card)是一种介于测试机与待测装置(device under test，dut)之间的信号传递接口。于部分涉及焊接制程的探针卡产品中，当探针卡的探针座的探针接触待测装置时，探针座承受接触面产生的正向力，进而导致探针卡的基板上的焊接接点断裂。图1a是习知的探针卡的静置状态的示意图，习知的焊接制程的探针卡包含测试电路板7、基板2以及探针座11，基板2通过锡球焊接于测试电路板7而构成多个焊接接点4。图1b是习知的探针卡的使用状态的示意图，如图1b所示，当探针座11的探针接触待测装置而承受一正向力5时，将导致与探针座11连接的基板2弯曲，使位于基板2周围的焊接接点4沿图中的垂直方向承受一拉伸应力。经此以往，位于基板2周围的焊接接点4将会断裂，从而导致传递信号的回路断路。
3.图2a是图1a的探针卡的框选部分的局部放大图，为解决基板2周围的焊接接点4焊接接点断裂的问题，申请人尝试采用以粘胶3固定基板2周围。图2b是图1a的探针卡的上胶状态的示意图，如图2b所示，粘胶3将基板2周围予以粘着固定以避免焊接接点4断裂，粘胶3的功用在于充填固定基板2周围与测试电路板7之间的垂直空间，以避免焊接接点4在基板2受形变时产生裂隙或断裂，然而，粘胶3也容易渗入基板2与测试电路板7之间而包覆部分的焊接接点4。于此情况，当探针卡要拆解维修时，必须将基板2与探针座进行解焊分离时，此时若有部分焊接接点4已被粘胶3包围固定，将导致拆解困难程度与接点受损机率同步提高，从而造成资源浪费及增加生产成本。


技术实现要素：

4.有鉴于此，申请人提出一种探针卡，所提出的探针卡包含探针座、第一基板、第二基板、第一弹性体以及第一胶体。第一基板包含一上表面，上表面包含多个第一接点。第二基板设置于探针座及第一基板之间且设置于第一基板的上表面，第二基板包含一下表面及一侧面，第二基板的下表面朝向第一基板的上表面，第二基板的下表面包含多个第二接点，各第二接点电性连接于各第一接点。第一弹性体设置于第一基板的上表面与第二基板的下表面之间，且设置于第二基板的多个第二接点的外侧。第一胶体设置于第一基板的上表面且环设于第二基板的侧面，并设置于第一弹性体的外侧。
5.依据一些实施例，所述第二基板还包含一上表面及一内部线路，所述上表面包含多个第四接点；所述探针卡还包含第三基板、第二弹性体以及第二胶体。第三基板设置于所述探针座及所述第二基板之间且设置于所述第二基板的上表面，所述第三基板包含一下表面及一侧面，所述第三基板的下表面朝向所述第二基板的上表面，所述第三基板的下表面包含多个第三接点，所述内部线路电性连接各所述第一接点、第二接点、第三接点及第四接点。第二弹性体设置于所述第二基板的上表面与所述第三基板的下表面之间，且设置于所
述第三基板的多个第三接点的外侧。第二胶体设置于所述第二基板的上表面且环设于所述第三基板的侧面，并设置于所述第二弹性体的外侧。依据一些实施例，所述第一胶体及所述第二胶体相连接而构成一第三胶体。
6.依据一些实施例，所述第一弹性体包含至少一第一通孔，所述第一通孔连通大气环境与所述第一基板及所述第二基板之间所形成的空间。
7.依据一些实施例，所述第一胶体邻接于所述第一弹性体，且所述第一胶体包含至少一第二通孔，各所述第二通孔相对于各所述第一通孔，所述第二通孔的孔径大于或等于所述第一通孔的孔径。
8.依据一些实施例，所述第一胶体于所述第二基板的所有侧面各包含至少一所述第二通孔。
9.依据一些实施例，所述第一胶体贴附于所述第二基板的侧面，且所述第一胶体的高度，高于或等于所述侧面的高度1/4的位置且低于或等于所述第二基板的上表面。
10.依据一些实施例，所述第一胶体贴附于所述第二基板的侧面，且所述第一胶体的高度，高于或等于所述侧面的高度1/2的位置且低于或等于所述第二基板的上表面。
11.依据一些实施例，所述第一弹性体具有一第一膨胀系数，所述第一胶体具有一第二膨胀系数，所述第一膨胀系数的数值小于所述第二膨胀系数的数值。
12.依据一些实施例，所述第一弹性体与所述第二基板间具有一第一粘着力，所述第一胶体与所述第二基板间具有一第二粘着力，所述第一粘着力的数值小于所述第二粘着力的数值。
13.申请人还提出一种探针卡的制造方法。所述探针卡包含第一基板、第二基板及探针座，第一基板的上表面包含多个第一接点，第二基板的下表面包含多个第二接点。所述方法包含设置第二基板于第一基板的上表面，且各第二接点电性连接于各第一接点。所述方法还包含设置第一弹性体于第一基板及第二基板之间，且第一弹性体位于第二基板的多个第二接点的外侧。所述方法还包含设置第一胶体于第一基板的上表面，且第一胶体环设于第二基板的侧面与第一弹性体的外侧，然后固化第一胶体。
14.依据一些实施例，于设置所述第一弹性体的步骤中，还包含于所述第一弹性体设置一第一通孔；以及于设置所述第一胶体的步骤中，还包含于所述第一胶体设置一第二通孔，使所述第一胶体的第二通孔连通至所述第一弹性体的第一通孔。
15.依据一些实施例，所述探针卡还包含一第三基板，所述第三基板的下表面包含多个第三接点，所述第二基板的上表面包含多个第四接点，所述制造方法还包含：设置所述第三基板于所述第二基板的上表面，且各所述第三接点电性连接于各所述第四接点；设置一第二弹性体于所述第二基板及所述第三基板之间，且所述第二弹性体位于所述第三基板的多个第三接点的外侧；设置一第二胶体于所述第二基板的上表面，且所述第二胶体环设于所述第三基板的侧面与所述第二弹性体的外侧；以及固化所述第二胶体。
附图说明
16.图1a是习知的探针卡的静置状态的示意图；
17.图1b是习知的探针卡的使用状态的示意图；
18.图2a是图1a的探针卡的框选部分的局部放大图；
19.图2b是图1a的探针卡的上胶状态的示意图；
20.图3a是本发明的一例示探针卡的示意图；
21.图3b是图3a的探针卡的框选部分的局部放大图；
22.图4是本发明的另一例示探针卡的示意图；
23.图5是本发明的第三胶体的一例示配置示意图；
24.图6是本发明的第一弹性体与第一胶体的一例示配置示意图；
25.图7是本发明的第一弹性体与第一胶体的另一例示配置示意图；
26.图8是本发明的一例示探针卡的制造方法流程图；以及
27.图9是本发明的另一例示探针卡的制造方法流程图。
28.【符号说明】
29.10、20、30:探针卡
30.11:探针座
31.111:探针
32.12:第一基板
33.121:上表面
34.1211:第一接点
35.13:第二基板
36.131:上表面
37.1311:第四接点
38.132:下表面
39.1321:第二接点
40.133:侧面
41.1331:侧面高度1/4的位置
42.134:内部线路
43.14:第一弹性体
44.141:第一通孔
45.1411:孔径
46.15:第一胶体
47.151:第二通孔
48.1511:孔径
49.16:第三基板
50.161:上表面
51.162:下表面
52.1621:第三接点
53.163:侧面
54.17:第二弹性体
55.18:第二胶体
56.181:第三胶体
57.19:固定座
58.2:基板
59.3:粘胶
60.4:焊接接点
61.5:正向力
62.6:第一胶体的顶端范围
63.7:测试电路板
64.s01～s04:步骤
65.s11～s18:步骤
具体实施方式
66.图3a是本发明的一例示探针卡的示意图，所绘示的探针卡10包含探针座11、第一基板12、第二基板13、第一弹性体14以及第一胶体15。第一基板12包含上表面121，上表面121包含多个第一接点1211。第二基板13设置于探针座11及第一基板12之间且设置于第一基板12的上表面121。第二基板13包含下表面132及侧面133，第二基板13的下表面132朝向第一基板12的上表面121，第二基板13的下表面132包含多个第二接点1321，各第二接点1321电性连接于各第一接点1211。第一弹性体14设置于第一基板12的上表面121与第二基板13的下表面132之间，且设置于第二基板13的多个第二接点1321的外侧。第一胶体15设置于第一基板12的上表面121且环设于第二基板13的侧面133，并设置于第一弹性体14的外侧。
67.探针座11配置有多支探针111，探针111将来自测试机的测试信号传送至待测装置并将待测装置回馈的量测结果回传至测试机。探针座11的电性接点与第二基板13的电性接点，可以但不限于采用物理性接触、焊接、打线等方式连接，使电信号得以导通。依据一些实施例，探针座11以固定座19固定在第一基板12上。
68.依据一些实施例，第一基板12为印刷电路板。第一基板12包含上表面121，上表面121包含多个第一接点1211。依据一些实施例，第一基板12包含用以与测试机之间传递信号的线路，第一接点1211与前述线路导通。第二基板13设置于探针座11及第一基板12之间且设置于第一基板12的上表面121，而构成多层结构。第二基板13可以是但不限于印刷电路板、多层有机基板(multilayer organ，mlo)、多层陶瓷基板(multilayer polymider ceramic，mlc)。第二基板13包含下表面132及侧面133，且其下表面132朝向第一基板12的上表面121。第二基板13的下表面132包含多个第二接点1321，第二基板13的第二接点1321电性连接于第一基板12的第一接点1211。较佳地，第二基板13可选用硬度较高的mlc基板，使第二基板13在测试过程中的弯曲程度减少，从而降低第二基板13周围的第二接点1321与第一接点1211之间发生断裂的机率。电性连接可以为使电信号得以导通的连接方式，例如但不限于物理性接触、焊接、回焊、打线等。电性连接亦不限于直接连接或透过其他元件而间接连接。
69.第一弹性体14可以是但不限于橡胶、硅胶、塑料、有机材等材料或前述组合的材料。依据一些实施例，第一弹性体14由胶体固化所形成。第一弹性体14设置于第一基板12的上表面121与第二基板13的下表面132之间。依据一些实施例，第一弹性体14完全位于第一基板12与第二基板13之间所形成的空间。依据一些实施例，部分的第一弹性体14位于第一
基板12与第二基板13之间所形成的空间。第一弹性体14设置于第二基板13的多个第二接点1321的外侧。依据一些实施例，第一弹性体14设置于第二基板13的所有第二接点1321的外侧。所述外侧可以指第一弹性体14不位于所指定的任意两个第二接点1321之间，换而言之，所述两个第二接点1321的连线不经过第一弹性体14。举例而言，在一些实施例中，第二接点1321位于第二基板13的中心附近，第一弹性体14位于第二基板13外侧的周边附近，使所有第二接点1321被第一弹性体14所环绕包围。第一弹性体14具有第一弹性的数值，第一胶体15具有第二弹性的数值，第一弹性的数值大于第二弹性的数值。
70.在部分实施例中，第一弹性体14的上表面与下表面分别抵接第二基板13的下表面132以及第一基板12的上表面121，其中第一弹性体14是透过其与第一基板12以及第二基板13之间的摩擦力而固定于第一基板12的上表面121以及第二基板13的下表面132之间。
71.依据一些实施例，第一弹性体14提供第二基板13支撑作用，从而防止第二基板13因承受外力而造成的形变。
72.第一胶体15设置于第一基板12的上表面121且环设于第二基板13的侧面133，以将第一基板12及第二基板13的相对位置固定。环设可以指围绕基板的周边，但不限于连续地设置、具有固定间隔地设置或不具固定间隔地设置。第一胶体15设置于第一弹性体14的外侧。依据一些实施例，第一胶体15邻接于第一弹性体14。依据一些实施例，第一胶体15完全覆盖住第一弹性体14。依据一些实施例，第一胶体15覆盖住部分的第一弹性体14。依据一些实施例，当第一胶体15处于固化前的流体状态时，由于受到第一弹性体14的阻挡而无法进入第一基板12及第二基板13间的第二接点1321(或第一接点1211)的位置，从而避免第一胶体15流入第一接点1211或第二接点1321的范围内，盖因此将导致第一基板12与第二基板13解焊分离时的拆解不易，并对第一接点1211或第二接点1321造成明显损伤。依据一些实施例，第一弹性体14具有第一膨胀系数，第一胶体15具有第二膨胀系数，第一膨胀系数的数值小于或等于第二膨胀系数的数值。如此一来，当探针卡10在测试环境升温的过程中不至于因形变过大而顶起第二基板13。考量第一胶体15附着于第二基板13，第一胶体15与第一基板12或第二基板13的表面材质应具有足够亲和性，且第一胶体15应具有较低的流动性，使第一胶体15能够于固化前形成斜面，并完整贴附在第一基板12或第二基板13之上。因此，依据一些实施例，第一弹性体14与第二基板13间具有第一粘着力，第一胶体15与第二基板13间具有第二粘着力，第一粘着力的数值小于第二粘着力的数值。此外，如上述实施例，第一弹性体14可由胶体固化所形成，因此第一弹性体14具有第一粘着力，在第一基板12与第二基板13之间设置第一弹性体14的部分，第一弹性体14会粘着于第一基板12的上表面121及第二基板13的下表面132，这表示第一基板12与第一弹性体14之间、第二基板13与第一弹性体14之间没有空隙，在设置第一胶体15时，第一胶体15会被第一弹性体14阻挡而不至于流入或渗入第一基板12与第二基板13之间所形成的空间。为了保证第一胶体15粘着第二基板13，而防止第二基板13因承受外力而造成的形变，因此第二粘着力的数值要大。为了使第一基板12和第二基板13可以拆卸维修，例如解焊分离第一基板12和第二基板13，因此第一弹性体14与第二基板13之间的第一粘着力的数值要小，以避免拆解困难或者造成第一基板12或第二基板13受损。
73.图4是本发明的另一例示探针卡的示意图，其所绘示的探针卡20包含有探针座11、第一基板12、第二基板13、第三基板16、第一弹性体14、第二弹性体17、第一胶体15以及第二
胶体18。第二基板13包含上表面131、下表面132、侧面133及内部线路134，第二基板13的上表面131包含多个第四接点1311。第三基板16设置于探针座11及第二基板13之间且设置于第二基板13的上表面131，形成包含第一基板12、第二基板13、第三基板16及探针座11的多层结构。第三基板16可以是但不限于印刷电路板、mlo、mlc。第三基板16包含上表面161、下表面162及侧面163，且第三基板16的下表面162朝向第二基板13的上表面131。第三基板16的下表面162包含多个第三接点1621，第三基板16的第三接点1621电性连接于第二基板13的第四接点1311。第二基板13的内部线路134电性连接第二基板13的第二接点1321及第二基板13的第四接点1311。因而使第一基板12的第一接点1211、第二基板13的第二接点1321、第二基板13的第四接点1311及第三基板16的第三接点1621之间呈现电信号可导通的电性连接状态。依据一些实施例，第二基板13中两条内部线路134分别导通两组第二接点1321及第四接点1311，其中两个相邻第二接点1321之间的间距大于其中两个相邻第四接点1311之间的间距。如此一来，透过间距调整使原本探针111之间的间距得以放大到可用以连通于探针卡20的第一基板12的第一接点1211的间距。依据一些实施例，第二基板13的相邻的第二接点1321的间距大于第二基板13的相邻的第四接点1311的间距。依据一些实施例，第三基板16电性连接于探针座11，并且第三基板16亦具有调整接点间距的内部线路，而得以进行接点的重新分布。
74.第二弹性体17可以是但不限于橡胶、硅胶、塑料、有机材等材料或前述组合的材料。依据一些实施例，第二弹性体17由胶体固化所形成。第二弹性体17设置于第二基板13的上表面131与第三基板16的下表面162之间。依据一些实施例，第二弹性体17完全位于第二基板13与第三基板16之间所形成的空间。依据一些实施例，部分的第二弹性体17位于第二基板13与第三基板16之间所形成的空间。第二弹性体17设置于第三基板16的多个第三接点1621的外侧。依据一些实施例，第二弹性体17设置于第三基板16的所有第三接点1621的外侧。
75.在部分实施例中，第二弹性体17的上表面与下表面分别抵接第三基板16的下表面162以及第二基板13的上表面131，其中第二弹性体17是透过其与第二基板13以及第三基板16之间的摩擦力而固定于第二基板13的上表面131以及第三基板16的下表面162之间。
76.依据一些实施例，第二弹性体17提供第三基板16支撑作用，从而防止第三基板16因承受外力而造成的形变。
77.第二胶体18设置于第二基板13的上表面131且环设于第三基板16的侧面163，以将第二基板13及第三基板16的相对位置固定。第二胶体18设置于第二弹性体17的外侧。依据一些实施例，第二胶体18邻接于第二弹性体17。依据一些实施例，第二胶体18完全覆盖住第二弹性体17。依据一些实施例，第二胶体18覆盖住部分的第二弹性体17。图5是本发明的第三胶体的一例示配置示意图，请参照图5。依据一些实施例，探针卡30的第一胶体15及第二胶体18的材质相同，且相连接而构成一个第三胶体181。
78.图6是本发明的第一弹性体与第一胶体的一例示配置示意图，如图6所示，第一弹性体14包含一个第一通孔141，第一通孔141连通大气环境与第一基板12及第二基板13之间所形成的空间。依据一些实施例，为使探针卡10能够被拆解维修，第一弹性体14阻挡第一胶体15渗入第一基板12及第二基板13之间所形成的空间。然而，由于第一胶体15不得填充第一基板12及第二基板13之间所形成的空间，气体取而代的存在于第一基板12及第二基板13
之间。当探针卡10经常在室温、高温或低温等测试环境中转换，气体的热胀冷缩可能导致第一基板12与第二基板13之间的接点疲劳而断裂。因此，依据一些实施例，第一通孔141提供气体流通的管道，避免第一基板12与第二基板13之间的接点承受气体所造成的压力。依据一些实施例，第一胶体15包含一个第二通孔151，第二通孔151连通于第一通孔141。第一通孔141及第二通孔151的形状并不限于圆形，亦不限于规则形状或不规则形状。依据一些实施例，通孔的孔径可以为最小内径、最大内径或平均内径。依据一些实施例，第一通孔141的孔径大小可以大到足以使第一弹性体14断开而形成间隔。
79.依据一些实施例，第一弹性体14包含多个第一通孔141。图7是本发明的第一弹性体与第一胶体的另一例示配置示意图，如图7所示，第一弹性体14包含四个第一通孔141，第一胶体15包含四个第二通孔151，各个第一通孔141与各个第二通孔151相对设置，使两者连通。依据一些实施例，第一胶体15于第二基板13的所有侧面133各包含至少一个第二通孔151。举例而言，如图7所示，正方形的第二基板13具有四个侧面133，第一胶体15环设于第二基板13的四个侧面133，并且在每个侧面133都具有一个第二通孔151。依据一些实施例，第二通孔151的孔径1511大于或等于第一通孔141的孔径1411，使第一胶体15在固化前不致从第一通孔141流入第一基板12及第二基板13之间所形成的空间。
80.依据一些实施例，第一胶体15贴附于第二基板13的侧面133，且第一胶体15的高度高于或等于第二基板13的侧面高度1/4的位置1331且低于或等于第二基板13的上表面131，以确保第一胶体15足以黏固第二基板13，且不使第一胶体15扩散于第二基板13的上表面131而粘固位于第二基板13的上表面131的第四接点1311。较佳者，第一胶体15的高度高于或等于第二基板13的侧面高度1/2的位置且低于或等于第二基板13的上表面131。图3b是图3a的探针卡的框选部分的局部放大图，如图3b所示，第一胶体15的高度自第一基板12的上表面121起算，向上延伸至位于第二基板13的侧面133的第一胶体15的最顶端。依据一些实施例，第一胶体的顶端范围6是高于等于第二基板13的侧面高度1/4的位置1331，但不超过第二基板13的上表面131的范围。举例而言，如图3b所示，若第二基板13的下表面132与第一基板12的上表面121相距100单位，第二基板13的高度为100单位，则第一胶体15的顶端距离第一基板12的上表面121的高度可以是125单位至200单位之间的数值。较佳者，第一胶体的顶端范围6是高于等于第二基板13的侧面高度1/2的位置，但不超过第二基板13的上表面131的范围。举例而言，如图3b所示，若第二基板13的下表面132与第一基板12的上表面121相距100单位，第二基板13的高度为100单位，则第一胶体15的顶端距离第一基板12的上表面121的高度可以是150单位至200单位之间的数值。
81.图8是本发明的一例示探针卡的制造方法流程图，其包含以下步骤。首先设置第二基板13于第一基板12的上表面121(步骤s01)。然后将第二基板13的第二接点1321电性连接于第一基板12的第一接点1211，所述电性连接方式例如但不限于以物理性接触、焊接、回焊、打线等方式。接着设置第一弹性体14于第一基板12及第二基板13之间，且使其位于第二基板13的多个第二接点1321的外侧(步骤s02)。接着设置第一胶体15于第一基板12的上表面121，且将第一胶体15环设于第二基板13的侧面133与第一弹性体14的外侧(步骤s03)，使其通过第一弹性体14的阻挡而不至于流入位于第一基板12与第二基板13之间的多个第二接点1321的范围。最后，固化第一胶体15(步骤s04)。
82.依据一些实施例，于设置第一弹性体14时(步骤s02)，还包含于第一弹性体14设置
第一通孔141。且于设置第一胶体15时(步骤s03)，于第一胶体15设置第二通孔151，使第一胶体15的第二通孔151连通至第一弹性体14的第一通孔141。依据一些实施例，形成第一通孔141的方式可以刻意选择长度小于第二基板13的外缘周长的第一弹性体14，如此一来当第一弹性体14沿着第二基板13的外缘设置于第一基板12与第二基板13之间时，将可自然形成一个如图6所示的第一通孔141。在部分实施例中，若要形成二个第一通孔141，则可以选择两个第一弹性体14，当两个第一弹性体14沿着第二基板13的外缘设置于第一基板12与第二基板13之间时，只要刻意使两个第一弹性体14彼此间保持不相连，将可自然形成两个第一通孔141。同理，若要形成如图7所示的四个第一通孔141，则可以选择四个第一弹性体14，当四个第一弹性体14沿着第二基板13的外缘设置于第一基板12与第二基板13之间时，只要刻意使四个第一弹性体14彼此间保持不相连，将可自然形成四个第一通孔141。承上，后续只要沿着第一弹性体14的外侧涂上第一胶体15，并留意在涂胶的过程中不要让第一胶体15通过第一通孔141，则自然可以对应于第一通孔141的数量而形成一个、二个或四个第二通孔151。
83.图9是本发明的另一例示探针卡的制造方法流程图，其包含以下步骤。首先设置第二基板13于第一基板12的上表面121(步骤s11)。然后将第二基板13的第二接点1321电性连接于第一基板12的第一接点1211，所述电性连接方式例如但不限于以物理性接触、焊接、回焊、打线等方式。接着设置第一弹性体14于第一基板12及第二基板13之间，且使其位于第二基板13的多个第二接点1321的外侧(步骤s12)。接着设置第一胶体15于第一基板12的上表面121，且将第一胶体15环设于第二基板13的侧面133与第一弹性体14的外侧(步骤s13)，使其通过第一弹性体14的阻挡而不至于流入位于第一基板12与第二基板13之间的多个第二接点1321的范围。之后，固化第一胶体15(步骤s14)。设置第三基板16于第二基板13的上表面131(步骤s15)。然后将第三基板16的第三接点1621电性连接于第二基板13的第四接点1311，所述电性连接方式例如但不限于以物理性接触、焊接、回焊、打线等方式。接着设置第二弹性体17于第二基板13及第三基板16之间，且使其位于第三基板16的多个第三接点1621的外侧(步骤s16)。接着设置第二胶体18于第二基板13的上表面131，且将第二胶体18环设于第三基板16的侧面163与第二弹性体17的外侧(步骤s17)，使其通过第二弹性体17的阻挡而不至于流入位于第二基板13与第三基板16之间的多个第三接点1621的范围。之后，固化第二胶体18(步骤s18)。前述步骤并非必须采顺序方式执行。举例而言，先执行步骤s15至步骤s18后，再执行步骤s11至步骤s14。
84.虽然本案已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本案，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本揭露内容的精神和范围内，当可作些许的修改与变化。