可避免探针短路的探针头的制作方法

1.本实用新型与探针卡的探针头有关，特别是指一种可避免探针短路的探针头。


背景技术：

2.请参阅图1，习用的探针卡的探针头10主要包含有上、下导板单元11、12(分别包含有一或多个导板)，以及多个穿设于上、下导板单元11、12的探针13(实际有数百或上千根探针，仅绘制三根探针代表)，各探针13包含有一穿设于下导板单元12且凸出至下导板单元12下方的针头132、一穿设于上导板单元11且凸出至上导板单元11上方的针尾134，以及一位于上、下导板单元11、12之间且呈弯曲状而略有弹性的针身136，针头132的底端用于点触待测物(图中未示)的导电接点，针尾134的顶端用于顶抵于探针卡的一主电路板(图中未示)底面的导电接点，或者一设于主电路板与探针头10之间的空间转换器(图中未示)底面的导电接点。各探针13的针尾134通常设有一挡止部138，以通过挡止部138受上导板单元11挡止而避免探针13向下掉落。
3.然而，随着电子元件微小化的发展，探针卡的探针也必须达到细微间距(fine pitch)的测试需求，例如相邻探针的中心间距(pitch)可能仅数十微米，则相邻探针的挡止部的最小距离可能不到10μm，在此状况下，探针容易因略微倾斜而相互抵接，进而造成短路的问题。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种探针头，可避免细微间距的探针因相互抵接而产生短路的问题。
5.为达到上述目的，本实用新型所提供的一种可避免探针短路的探针头，能定义出相互垂直的一横轴向及一纵轴向；其特征在于所述探针头包含有：一上导板单元及一下导板单元，分别具有一上表面、一下表面，以及多个贯穿所述上表面及所述下表面的探针安装孔，所述下导板单元的上表面为面向所述上导板单元的下表面；多个探针，各所述探针包含有一穿设于所述上导板单元的探针安装孔的针尾、一穿设于所述下导板单元的探针安装孔的针头，以及一连接所述针尾与所述针头且位于所述上导板单元与所述下导板单元之间的针身，各所述探针的针头及针尾沿所述横轴向相互错开而使得所述针身呈挫曲状，各所述探针包含有一导电针体及一绝缘层，所述导电针体具有分别位于其二端的一第一裸针部及一第二裸针部，所述绝缘层覆盖所述导电针体除了所述第一裸针部及所述第二裸针部以外的全部表面，所述绝缘层及所述导电针体受所述绝缘层覆盖的部分共同构成一绝缘部，所述绝缘部包含有一与所述第一裸针部共同构成所述针尾的第一绝缘段、一与所述第二裸针部共同构成所述针头的第二绝缘段，以及一构成所述针身的第三绝缘段，各所述探针的第一绝缘段及第三绝缘段二者其中之一包含有一能受所述上导板单元及所述下导板单元二者其中之一的上表面挡止的挡止部。
6.上述本实用新型的技术方案中，所述第一裸针部及所述第二裸针部分别包含有一
端面，以及一自所述端面沿所述纵轴向地朝所述绝缘部延伸的纵向面。
7.各所述探针的挡止部在一特定轴向的最大宽度大于其下方的探针安装孔在所述特定轴向的宽度。
8.各所述探针的第一绝缘段包含有受所述上导板单元的上表面挡止的所述挡止部。
9.所述第一裸针部及所述第二裸针部分别包含有一端面，以及一自所述端面沿所述纵轴向地朝所述绝缘部延伸的纵向面。
10.所述第一裸针部包含有一端面，所述端面与所述挡止部间隔一预定距离。
11.所述第一裸针部的端面在一特定轴向的宽度小于所述挡止部在所述特定轴向的最大宽度。
12.所述挡止部的长度大于或等于所述预定距离。
13.所述针尾除了所述挡止部以外的部分能定义出一最大直径，所述针身能定义出一针身直径，且所述最大直径等于所述针身直径。
14.各所述探针的绝缘部除了所述挡止部以外的部分均呈圆柱状且直径一致。
15.至少二所述探针的挡止部为相互抵靠。
16.采用上述技术方案，本实用新型各探针的导电针体的第一裸针部及第二裸针部未受绝缘层覆盖而暴露在外，因此能以第一裸针部抵接探针卡的主电路板或空间转换器底面的导电接点，并以第二裸针部点触待测物顶面的导电接点，以使待测物与主电路板或空间转换器电性连接，而各探针除了第一、二裸针部以外的部分均为覆盖有绝缘层的绝缘部，因此，即使相邻的探针间距非常小，甚至相邻的探针的挡止部相互抵靠，探针以其绝缘层相互抵靠而不会产生短路的问题。
附图说明
17.图1是习用的探针头的局部剖视示意图；
18.图2是本实用新型一第一较佳实施例所提供的可避免探针短路的探针头的局部剖视示意图；
19.图3、图4、图5a及图5b是上述探针头的组装过程的局部剖视示意图；
20.图6是本实用新型一第二较佳实施例所提供的可避免探针短路的探针头的局部剖视示意图。
具体实施方式
21.为了详细说明本实用新型的详细构造、特点、组装或使用方式，现举以下较佳实施例并配合附图说明如下。
22.申请人首先在此说明，在以下将要介绍的实施例以及图式中，相同的参考号码，表示相同或类似的元件或其结构特征。需注意的是，图式中的各元件及构造为例示方便并非依据真实比例及数量绘制，且若实施上为可能，不同实施例的特征可以交互应用。
23.请先参阅图2所示，本实用新型一第一较佳实施例所提供的可避免探针短路的探针头20包含有一上导板单元30、一下导板单元40，以及多个探针50。本实用新型揭示一用于组装出针头20的探针头组装方法，以下将详述此探针头组装方法的各步骤，由此同时详述探针头20的细部结构。此探针头组装方法包含有下列步骤：
24.a)如图3所示，设置上、下导板单元30、40，其中，上、下导板单元30、40分别具有一上表面31、41、一下表面32、42，以及多个贯穿上表面31、41及下表面32、42的探针安装孔34、44，下导板单元40的上表面41面向上导板单元30的下表面32，上导板单元30的探针安装孔34沿一纵轴向(y轴)地分别与下导板单元40的探针安装孔44同轴对应。
25.在本实施例中，上、下导板单元30、40分别包含有相叠的二导板36、46，同一导板单元的导板在此步骤a)中已通过螺栓、治具或其他方式(图中未示)相互固定。上、下导板单元30、40的导板数量并无限制，可分别包含有至少一导板36、46，或者两个以上的导板36、46，或者上、下导板单元30、40的导板数量不相同。上、下导板单元30、40在此步骤a)中为通过定位销或其他方式(图中未示)暂时相互定位而呈现探针安装孔34分别与探针安装孔44同轴对应的形态，以利于下述步骤b)的植针作业。
26.b)如图3所示，提供多个探针50并将各探针50穿设于上导板单元30及下导板单元40的同轴对应的探针安装孔34、44，其中，各探针50包含有一导电针体51，以及一覆盖导电针体51的全部表面的绝缘层52，且各探针50包含有一受上导板单元30的上表面31挡止的挡止部53。
27.举例而言，导电针体51可由一细圆柱状的金属直线针局部打扁而成，或者导电针体51也可能为例如镭射切割等加工方式所形成的横截面类似矩形的矩形针，然后整根导电针体51再进行绝缘加工，使得导电针体51的全部表面受绝缘层52覆盖，而形成出此步骤b)中的探针50，绝缘层52的材质可为金属氧化物或其他绝缘材料。前述金属直线针局部打扁之处与覆盖于此处的绝缘层52构成挡止部53，因此，在一特定轴向上(在本实施例中为x轴)，挡止部53比探针50的其余部分更为凸出，而可在特定轴向定义出一最大宽度w1，且最大宽度w1大于挡止部53下方的探针安装孔34在特定轴向的宽度w2(探针安装孔34为圆孔时其直径即为宽度w2)，如此即可使挡止部53受上导板单元30的上表面31挡止而不会进入探针安装孔34，进而可避免探针50向下掉落。本实用新型中的探针50不以前述的形状为限，其外观形状只要概呈直线状但具有较为凸出而能受上导板单元30挡止于上表面31的挡止部53即可。
28.c)如图4所示，将上导板单元30及下导板单元40沿一垂直于纵轴向(y轴)的横轴向(x轴)相互错位后固定，使得各探针50能定义出一穿设于上导板单元30的探针安装孔34的针尾54、一穿设于下导板单元40的探针安装孔44的针头55，以及一连接针尾54与针头55且位于上导板单元30及下导板单元40之间的针身56，且针头55与针尾54为沿横轴向(x轴)相互错开而使针身56呈挫曲状。
29.换言之，此步骤是将上、下导板单元30、40由步骤a)中所述的探针安装孔34、44同轴对应的形态沿x轴相对移动而呈现如图4所示的同一探针50穿过的探针安装孔34、44非同轴对应的形态，使得各探针50的针身56呈挫曲状而略有弹性，然后上、下导板单元30、40即可通过螺栓、治具或其他方式(图中未示)相互固定。上、下导板单元30、40可直接相叠，或者，上、下导板单元30、40之间可再设有一中导板单元(包含有至少一导板，图中未示)。
30.d)对各探针50进行一加工处理以去除局部的绝缘层52，使得各探针50的导电针体51具有分别位于其二端并暴露在外的一第一裸针部511及一第二裸针部512，如图2所示，且各探针50的挡止部53仍覆盖有绝缘层52。
31.如图5a及图5b所示，此步骤中的加工处理可为研磨加工，为利用一表面粗糙的研
磨件60研磨各探针50二端，使得各探针50的针尾54及针头55分别具有第一裸针部511及第二裸针部512，如图2所示。详而言之，研磨件60以一定距离的压缩行程(over drive)压抵于探针50一端，再进行横轴向(x轴)或纵轴向(y轴)往复移动而进行反复研磨，进而去除原本覆盖于第一裸针部511及第二裸针部512的绝缘层52。此外，研磨件60研磨各探针50的针头55时，还可将原本呈等径圆柱状的针头55研磨出锥状的针尖。本实用新型所揭示的探针头组装方法，先对导电针体51的全部表面进行绝缘加工，再去除针头55及针尾54局部的绝缘层52而形成出第一、二裸针部511、512，如此的方式可节省成本及加工时间。
32.如此一来，如图2所示，各探针50的绝缘层52覆盖导电针体51除了第一、二裸针部511、512以外的全部表面，绝缘层52及导电针体51受绝缘层52覆盖的部分共同构成一绝缘部57，绝缘部57包含有一穿设于探针安装孔34且延伸至上导板单元30的上表面31上方的第一绝缘段571、一穿设于探针安装孔44且延伸至下导板单元40的下表面42下方的第二绝缘段572，以及一位于上、下导板单元30、40之间的第三绝缘段573，第一绝缘段571与第一裸针部511共同构成针尾54，且第一绝缘段571包含有挡止部53，第二绝缘段572与第二裸针部512共同构成针头55，第三绝缘段573则构成针身56。
33.由此，各探针50的导电针体51的第一、二裸针部511、512未受绝缘层52覆盖而暴露在外，因此能以第一裸针部511抵接探针卡的主电路板或空间转换器(图中未示)底面的导电接点，并以第二裸针部512点触待测物(图中未示)顶面的导电接点，以使待测物与主电路板或空间转换器电性连接。各探针50的导电针体51除了第一、二裸针部511、512以外的部分均被绝缘层52覆盖而可避免与相邻探针导通，事实上，本实用新型的探针头20为针对细微间距的测试需求，其相邻的探针50间距非常小，在探针头20组装过程、研磨加工过程或探针头20实际进行点测过程中，容易因探针50针尾54倾斜或探针50绕自身轴向转动，而使得相邻二探针50的挡止部53相互抵靠在一起，如同图2中左边两根探针50，但本实用新型中的探针50以其绝缘层52相互抵靠，而不会产生短路的问题。
34.值得一提的是，在前述实施例的步骤d)中，研磨件60沿横轴向(x轴)及纵轴向(y轴)研磨各探针50的针尾54及针头55，因此第一、二裸针部511、512分别包含有一端面511a、512a，以及一自端面511a、512a沿纵轴向(y轴)地朝绝缘部57延伸的纵向面511b、512b，如此的结构有利于各探针50与前述的主电路板或空间转换器及待测物确实地电性导通，但本实用新型不以此为限，第一、二裸针部511、512也可不包含有纵向面，即前述研磨加工可仅于横轴向进行。此外，本实用新型中所述的加工处理不限为研磨加工，只要可去除局部的绝缘层52而形成出第一、二裸针部511、512即可，例如此加工处理也可是干式蚀刻或湿式蚀刻。
35.如图2所示，第一裸针部511的端面511a与挡止部53间隔一预定距离d，且第一裸针部511的端面511a在前述的特定轴向上(在本实施例中为x轴)的宽度w3小于挡止部53在特定轴向的最大宽度w1，换言之，无论第一裸针部511是否包含有纵向面511b，探针50的针尾54在端面511a与挡止部53之间保留一段宽度小于挡止部53的区段，使得针尾54凸出于上表面31的部分并非完全为挡止部53，而是仅有邻接于上表面31的部分为挡止部53。前述的特征可使得第一裸针部511的端面511a与探针卡的主电路板或空间转换器底面的导电接点之间的接触面积较小，利于达到细微间距的需求。而且，如前所述，针尾54在探针50受力时可能会产生偏摆而使得相邻探针50的挡止部53相互抵靠，在针尾54偏摆时，第一裸针部511的端面511a距离探针安装孔34最远而会偏离其中心轴最远，而挡止部53因与端面511a有预定
距离d而可避免过大程度的偏离，如此可使得相邻探针50的挡止部53较不易相互抵靠，进而可减少绝缘层52的磨耗。此外，针尾54是以挡止部53的长度l大于或等于预定距离d为较佳的设计，即针尾54凸出于上表面31的部分有一半以上为宽度较大的挡止部53，如此的设计可避免针尾54在探针50受力时产生偏摆，进而可避免相邻探针50短路及其绝缘层52磨耗。
36.如图6所示的本实用新型一第二较佳实施例，本实用新型中的探针50的挡止部53也可位于针身56下端，即探针50的第三绝缘段573包含有挡止部53，挡止部53在横轴向(x轴)的最大宽度w1大于其下方的探针安装孔44在横轴向(x轴)的宽度w2(探针安装孔44为圆孔时其直径即为宽度w2)，因此挡止部53可受下导板单元40的上表面41挡止，以避免探针50向下掉落。
37.如前所述，本实用新型中的探针50的导电针体51可为打扁的线针或其他加工方式形成的板材针(例如前述的矩形针)，但导电针体51以采用线针尤佳，如此，无论探针50的挡止部53位于针尾54或针身56，探针50的绝缘部57除了挡止部53以外的部分都呈圆柱状且直径一致。举例而言，在前述的第一较佳实施例中，针尾54除了挡止部53以外的部分能定义出一最大直径d1(如图3所示；即没有去除绝缘层52的部分的直径)，针身56也能定义出一针身直径d2，且最大直径d1等于针身直径d2，事实上也等于针头55的最大直径d3。这样的探针50可在其除了挡止部53以外的部分尽量维持一致的直径，以保持一致的耐电流能力。
38.最后，必须再次说明，本实用新型在前述实施例中所揭示的构成元件，仅为举例说明，并非用来限制本案的专利保护范围，其他等效元件的替代或变化，也应为本案的专利保护范围所涵盖。