CN101236215A - 高频悬臂式探针 - Google Patents

Abstract

一种高频悬臂式探针，具有一针座、一传输线、至少一讯号针及一接地针，各讯号针及接地针具有一固定部、一针尖及自固定部向针尖延伸的一前臂，固定部设于针座，针尖用以点触集成电路晶圆，讯号针的固定部接设于各传输线的金属导线，接地针的固定部电性连接传输线的同轴金属，因此各讯号针可传递对应于各传输线所传送的高频测试讯号至对应点触的电子组件，且接地针的前臂与相邻的讯号针的前臂之间维持有特定间距，可维持各讯号针传递高频测试讯号的特性阻抗。

Description

高频悬臂式探针

技术领域

本发明与悬臂式探针有关，特别是指一种用于探针卡上以传递高频讯号的悬臂式探针。

背景技术

请参阅图1所示公知的悬臂式探针卡1，包括有一电路板10、复数个同轴传输线11、一探针座12及复数个悬臂式探针13，电路板10上靠近外围处设有多个机台焊点101用以接收电测机台所送出的测试讯号，由各同轴传输线11传递测试讯号至所对应电性连接的探针13上以对集成电路晶圆执行晶圆级测试工程；其中探针座12具有一接地面121、一座体122及多数个固定件123，接地面121电性导通至该探针卡1上的接地电位，该些探针13设于探针座12上，分别由各固定件123固定各探针13的身部，使各探针13于针尖130至固定件123之间的前端131部位悬于探针座12下方，因此提供为各探针13点触待测电子组件时，承受来自针尖130反作用力的弹性缓冲力臂，各探针13的末端132则设于电路板10下方靠近中心处的各探针焊点102上。

由于各同轴传输线11外圈具有一导电金属111与接地面121电性连接，可维持各同轴传输线11高频讯号传输的特性阻抗，但实际上各同轴传输线11至集成电路晶圆之间尚有各探针13结构，且各探针13仅为一导电金属，其外层并无类似同轴传输线11的结构处理，故同轴传输线11的高频讯号传输至探针13时，探针13周围介电环境的寄生电容效应则会造成高频讯号传输的介电损耗，因此失去高频电测的可靠性。

纵使有如图2所示为经改良的一悬臂式探针卡2，以具有同轴传输线特性的各同轴探针20结构取代上述探针13的单一导电金属结构，并将探针座12的座体122以具有导电性的金属材质所制成；其中，各同轴探针20以一金属针21为轴芯，并区分为前、后端201、202部位，前端201位于固定件123至针尖之间，后端202位于固定件123至电路板10之间，金属针21的后端202周围包覆一层介电材料22，介电材料22的外层包覆一导电金属23，导电金属23并与金属材质的座体122相接并电性连接至该探针卡2上的接地电位，使各同轴探针20于后端202部位可以维持高频讯号传输的特性阻抗，但由于各同轴探针20的前端201部位用以承受来自针尖反作用力的弹性缓冲力臂，需维持有金属针21本体的特定重量及其周围所需的缓冲活动空间，无法如其后端202增加同轴传输线的设置结构，于周围同样包覆有与座体122相接设的外层导电金属，故高频传输特性仅限于各同轴探针20的后端202部位无法及于前端201，同样容易使探针20周围介电环境的寄生电容效应造成高频讯号传输的介电损耗。

因此探针卡如何能以最有效的讯号传输结构，维持高频讯号传输的特性阻抗实为现今探针卡制造者所面临的一大考验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高频悬臂式探针。

本发明的又一目的在于提供一种制造上述高频悬臂式探针的方法。

为实现上述目的，本发明所提供的一种高频悬臂式探针卡具有一电路板、一针座、多数个传输线及多数个金属针，该电路板布设有电子电路，包括有多数个讯号线及接地线电性连接该些传输线，因此可供一电测机台电性接触，以传递高频测试讯号至该些传输线以至该些金属针；各该金属针具有一固定部、一针尖及自固定部向针尖延伸的一前臂，各该固定部设于该针座，各该针尖用以点触集成电路晶圆，该些金属针更区分有相邻的一讯号针及一接地针，该讯号针的固定部接设于各该传输线的金属导线，该接地针的固定部电性连接该传输线的同轴金属，因此该些金属针可传递上述高频测试讯号至对应点触的电子组件，且该接地针的前臂与相邻的该讯号针的前臂之间维持有特定间距，可维持各该讯号针传递高频测试讯号的特性阻抗。

详细地说，本发明提供的提供的高频悬臂式探针，包括有：

一针座；

一传输线，具有至少一金属导线及一同轴金属，该同轴金属包覆该金属导线且电性导通至接地电位；以及，

至少一讯号针及一接地针，皆为具导电性的金属材质所制成，各该讯号针及接地针具有一固定部、一针尖及自固定部向针尖延伸的一前臂，各该针尖用以点触电子组件，各该固定部设于该针座，该讯号针的固定部接设于该金属导线，该接地针的固定部电性连接该同轴金属，该讯号针的前臂与接地针的前臂之间维持有特定间距。

所述的高频悬臂式探针，其中，该传输线的金属导线与同轴金属之间维持有特定间距，使电性讯号于该金属导线上传输时可维持其特性阻抗。

所述的高频悬臂式探针，其中，电性讯号于该金属导线上传输的特性阻抗与于该讯号针上传输的特性阻抗相当。

所述的高频悬臂式探针，其中，该针座为具良好绝缘特性的材质所制成，各该讯号针及接地针的固定部分别接设于该金属导线及该同轴金属。

所述的高频悬臂式探针，其中，该针座上设有一接地面，为具导电性的金属材质所制成，该同轴金属与该接地针通过该接地面电性连接。

所述的高频悬臂式探针，其中，该传输线的轴向长度相当于各该讯号针或接地针的长度。

所述的高频悬臂式探针，其中，具有二讯号针，该传输线具有相互并列的二金属导线，该同轴金属包覆该二金属导线，各该金属导线连接有一该讯号针。

所述的高频悬臂式探针，其中，该传输线用以传输差动讯号(differential signal)。

所述的高频悬臂式探针，其中，还具有一接地针，二该接地针分别设于该二讯号针的两侧。

本发明提供的制造上述高频悬臂式探针卡的方法，包括有以下步骤：

a、备制一电路板，该电路板区分有上、下相对的一上表面及一下表面，以及内、外围的一探针区及一测试区，该上表面的测试区可供电测机台电性接触以传递测试讯号至内围的探针区；

b、于该下表面的探针区上环设一针座；

c、于该针座外围设置复数个传输线，各该传输线具有至少一金属导线及一同轴金属，该同轴金属包覆该金属导线且电性导通至该电路板的接地电位，该些金属导线用以传递上述测试讯号；

d、备制复数个金属针，各该金属针的长度相当于该电路板的中心至该针座的距离，各该金属针的一端弯折有预定的角度以形成一针尖，各该金属针的另一端固定于该针座上以形成一固定部；

e、将各该传输线的金属导线接设于一该金属针的固定部，因此该金属导线所对应接设的金属针形成为一讯号针；

f、与该讯号针维持一特定的间距上并列设有另一该金属针，以形成一接地针，将各该接地针的固定部电性连接该同轴金属。

所述高频悬臂式探针卡的制造方法，其中，步骤b中该针座上还设有一接地面，为具导电性的金属材质所制成，步骤f中各该传输线的同轴金属与该接地针通过该接地面电性连接。

所述高频悬臂式探针卡的制造方法，其中，步骤f中相邻二该讯号针之间设有一该接地针。

所述高频悬臂式探针卡的制造方法，其中，该传输线具有相互并列的二该金属导线，步骤e中各该传输线对应接设有二该讯号针。

由本发明提供的高频悬臂式探针卡，应用于测试探针卡，以维持高频电测讯号的特性阻抗。同时以减少探针制作成本的方式，提升高频电测讯号的传送质量，有效应用于晶圆级电测工程。

附图说明

图1为公知悬臂式探针卡的结构示意图；

图2为另一公知悬臂式探针卡的局部结构示意图；

图3为本发明所提供第一较佳实施例的上视图；

图4为上述第一较佳实施例所提供的结构示意图；

图5为上述第一较佳实施例所提供探针卡的探针区底视图；

图6为上述图5的局部结构放大图；

图7为本发明所提供第二较佳实施例的结构示意图；

图8为上述第二较佳实施例所提供探针卡的探针区底视图；

图9为上述图8的局部结构放大图；

图10为本发明所提供第三较佳实施例的探针卡的探针区底视图；

图11为上述图10的局部结构放大图。

具体实施方式

以下，配合附图列举若干较佳实施例，用以对本发明的结构与功效作详细说明。

请参阅如图3至图5所示本发明所提供的第一较佳实施例，为用以量测集成电路晶圆的一悬臂式探针卡3，包括有一电路板30、一针座40、多数个传输线50及多数个金属针60，其中：

请配合图3及图4参照，该电路板30可定义出相对的一上表面301及一下表面302，以及内、外围的一探针303及一测试304，该上表面301的测试区304可供一电测机台(图中未示)电性接触，该电测机台可输出电测讯号至该探针卡3，以传递高频测试讯号至内围的探针区303，该电路板30布设有电子电路，包括有多数个讯号线31及接地线32，自该上表面301延伸设置至下表面302以电性连接该些传输线50，各该讯号线31用以传递上述高频测试讯号，且相邻特定间距上设有该接地线32，各该接地线32可直接或间接与电测机台的接地电位电性连接，因此维持各该讯号线31传递高频测试讯号的特性阻抗。

请配合图4及图5参照，该针座40环设于该电路板30下表面302的探针区303上，为如环氧树脂等具良好绝缘特性的材质所制成，用以固定各该金属针60并使相互不电性导通。

请配合图4至图6参照，各该传输线50设于该针座40的外围，其一端接设于该电路板30上，另一端则接设于该金属针60，各该传输线50为同轴结构，于一金属导线51外依序包覆有一介电层52、一同轴金属53及一保护层54，该金属导线51电性连接该讯号线31以传递上述高频测试讯号，该同轴金属53电性连接该接地线32，因此维持各该金属导线51传递高频测试讯号的特性阻抗。

请配合图4及图6参照，各该金属针60具有一固定部601、一针尖602及自固定部601向针尖602延伸的一前臂603，各该固定部601设于该针座40，各该针尖602用以点触上述集成电路晶圆上的一测试焊垫71，该些金属针60还区分有相邻的一讯号针61及一接地针62，该讯号针61的固定部601接设于该金属导线51，因此可传递上述高频测试讯号至对应的测试焊垫71所连接的电子组件，该接地针62的固定部601接设于该同轴金属53，因此可以针尖602点触该电子组件的接地电位所对应的一接地焊垫72，该接地针62的前臂603并与相邻的该讯号针61的前臂603之间维持有特定间距，因此可维持该讯号针61传递高频测试讯号的特性阻抗。

综合上述的结构可知，本发明所提供的该悬臂式探针卡3为以各该金属针60与各该传输线50的组合结构取代公知探针结构，使高频测试讯号传递的路径上皆设有邻近的接地电位，因此达到最佳阻抗匹配的效果以维持高频测试讯号的传输质量，有效弥补公知探针卡的探针结构的缺点；再者，由于该探针卡3所提供的各该金属针60在结构上的长度仅有相当于该探针卡3中心至该针座40的距离，因此有效节省较公知的探针结构近一半的制作成本。

另请参阅如图7及图8所示本发明第二较佳实施例所提供的一悬臂式探针卡4，与上述第一较佳实施例所提供者差异在于，该针座40上还设有一接地面41，为具导电性的金属材质所制成，各该传输线50的同轴金属53以及各该接地针62的固定部601皆为电性连接该接地面41，配合图9参照，因此该接地面41不但可提供为该探针卡4中电子电路的接地等电位面，使电路中维持稳定的共同接地电位，且相邻二该讯号针61之间仅需设置一该接地针62，即可维持各该讯号针61传递高频测试讯号的特性阻抗，可减少该些接地针62的设置数量，用以量测对应设置较少接地焊垫的晶圆电子电路结构。

当然本发明所提供的高频测试讯号传输结构亦不限定为上述同轴传输线50配合金属针60的设置结构，若应用于一般显示器驱动芯片做高频差动讯号的量测，则可如图10及图11所示本发明第三较佳实施例提供的一悬臂式探针卡5，其差异在于具有多数个差动传输线80取代上述实施例的传输线50以传递高频差动讯号，各该差动传输线80为相邻有特定间距的双轴心导线的结构，具有二金属导线81、二介电层82、一同轴金属83及一保护层84，各该差动传输线80的各金属导线81对应接设有该讯号针61，各该同轴金属83则电性连接至少一该接地针62，因此由该同轴金属83及所对应接设的该接地针62，使该探针卡5传递高频差动讯号过程中可维持阻抗匹配的特性。

以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，故举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为的等效结构变化，理应包含在本发明的专利范围内。

Claims (13)

1. 一种高频悬臂式探针，包括有：

一针座；

一传输线，具有至少一金属导线及一同轴金属，该同轴金属包覆该金属导线且电性导通至接地电位；以及，

至少一讯号针及一接地针，皆为具导电性的金属材质所制成，各该讯号针及接地针具有一固定部、一针尖及自固定部向针尖延伸的一前臂，各该针尖用以点触电子组件，各该固定部设于该针座，该讯号针的固定部接设于该金属导线，该接地针的固定部电性连接该同轴金属，该讯号针的前臂与接地针的前臂之间维持有特定间距。

2. 依据权利要求1所述的高频悬臂式探针，其中，该传输线的金属导线与同轴金属之间维持有特定间距，使电性讯号于该金属导线上传输时可维持其特性阻抗。

3. 依据权利要求2所述的高频悬臂式探针，其中，电性讯号于该金属导线上传输的特性阻抗与于该讯号针上传输的特性阻抗相当。

4. 依据权利要求1所述的高频悬臂式探针，其中，该针座为具良好绝缘特性的材质所制成，各该讯号针及接地针的固定部分别接设于该金属导线及该同轴金属。

5. 依据权利要求1所述的高频悬臂式探针，其中，该针座上设有一接地面，为具导电性的金属材质所制成，该同轴金属与该接地针通过该接地面电性连接。

6. 依据权利要求1所述的高频悬臂式探针，其中，该传输线的轴向长度相当于各该讯号针或接地针的长度。

7. 依据权利要求1所述的高频悬臂式探针，其中，具有二讯号针，该传输线具有相互并列的二金属导线，该同轴金属包覆该二金属导线，各该金属导线连接有一该讯号针。

8. 依据权利要求7所述的高频悬臂式探针，其中，该传输线用以传输差动讯号。

9. 依据权利要求7所述的高频悬臂式探针，其中，具有一接地针，二该接地针分别设于该二讯号针的两侧。

10. 一种高频悬臂式探针卡的制造方法，包括有以下步骤：

a、备制一电路板，该电路板区分有上、下相对的一上表面及一下表面，以及内、外围的一探针区及一测试区，该上表面的测试区可供电测机台电性接触以传递测试讯号至内围的探针区；

b、于该下表面的探针区上环设一针座；

c、于该针座外围设置复数个传输线，各该传输线具有至少一金属导线及一同轴金属，该同轴金属包覆该金属导线且电性导通至该电路板的接地电位，该些金属导线用以传递上述测试讯号；

d、备制复数个金属针，各该金属针的长度相当于该电路板的中心至该针座的距离，各该金属针的一端弯折有预定的角度以形成一针尖，各该金属针的另一端固定于该针座上以形成一固定部；

e、将各该传输线的金属导线接设于一该金属针的固定部，因此该金属导线所对应接设的金属针形成为一讯号针；

f、与该讯号针维持一特定的间距上并列设有另一该金属针，以形成一接地针，将各该接地针的固定部电性连接该同轴金属。

11. 依据权利要求10所述高频悬臂式探针卡的制造方法，其中，步骤b中该针座上设有一接地面，为具导电性的金属材质所制成，步骤f中各该传输线的同轴金属与该接地针通过该接地面电性连接。

12. 依据权利要求11所述高频悬臂式探针卡的制造方法，其中，步骤f中相邻二该讯号针之间设有一该接地针。

13. 依据权利要求10所述高频悬臂式探针卡的制造方法，其中，该传输线具有相互并列的二该金属导线，步骤e中各该传输线对应接设有二该讯号针。

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