CN101487874A - 高速测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种高速测试装置，用以传送测试机台所送出的测试信号以对集成电路芯片做电性测试，是于一支撑架之上、下侧分别设置一电路层及一探针组，当测试机台下压点触电路层且探针组对应点触于芯片上的电子组件时，即由支撑架承受上、下两侧所受的应力。

Description

高速测试装置

技术领域

本发明涉及测试装置，特别是指用于测试集成电路芯片的一种高速测试装置。

背景技术

集成电路芯片测试中，用以传输测试信号的探针卡电路板是供测试机台的测试头点触，以接收测试机台的测试信号并传送至电路板下方近中心处所密集设置的探针上，当各探针对应点触的芯片电子组件接收测试信号后，则通过探针卡回传所对应的电气特性至测试机台以供分析，如此在整个芯片级测试过程中，探针卡电路板的电路传输设计对电子组件的测试结果占有很重要的影响，尤其随着电子科技越趋高速的运作，测试过程需操作于实际对应的高速运作条件，故传输线路的制作更需符合高速信号的操作条件。

以图1所示为美国专利第5808475号所提供的『低电流量测用的半导体探针卡』，该探针卡1结构区分为上方的接触板10、下方的探针板12及中间的数个间隔材14，其中，接触电路板10上设置有如同轴传输线结构的测试接点11，可避免接触电路板10本身的介质环境所产生的寄生电阻导致漏电流问题，然而由于接触板10为直接供测试机台1’的测试头点触，探针板12为供以设置探针13，若接触板10或探针板12本身没有足够的支撑强度与一定的刚体厚度，当测试机台1’下压且施以应力欲于整个探针卡1结构时，接触板10与探针板12的受力平面则容易因局部受力不平均而使接触板10或探针板12产生形变的问题，况且当各探针13点触芯片平面时，单独探针板12前端则需不断的承受来自芯片平面产生的反作用力，如此长时间的应力作用下，探针板12前端用以设置探针13的平面结构亦容易产生形变。

纵使可如图2所示为常用的另一探针卡2结构，其信号传输过程为经由多层印刷电路板20上所布设的线路21由外至内且由上至下的延伸穿设层迭的电路板20，然后由探针22送出，故电路板20的整体结构强度与其单一受力平面可于承受应力时平均分散此作用力，而不致发生局部受力不平均所产生形变的问题；然而多层印刷电路板20是以多层玻璃纤维材质或陶瓷材质所压合而成，各层结构上布设有金属线材以形成导线21结构，故制作上不但需耗费相当的成本与工时，且将传输线路21布设于电路板内部时，相邻线路21布设之间的电路板20材质极容易造成漏电流的主因，加上因电路板10各层结构所穿设的导通孔线路210易使信号纵向传递时发生接口反射的能量耗损，如此皆严重影响高频信号的传输特性，而无法符合电子电路组件的高速测试需求。

发明内容

因此，本发明的主要目的乃在于提供一种高速测试装置，具有高效率且低成本的制造工艺，并可使高频测试维持有高质量的传输特性。

为达成前述目的，本发明的技术解决方案是提供一种高速测试装置具有一支撑架、一电路层、一探针组及多个信号线，该支撑架为具有相当强度的刚体，是以其外圈的第一支撑部设置该电路层，以其内圈的第二支撑部设置该探针组，并通过各该信号线将该电路层与及探针组的探针电性连接。

因此，本发明的优点在于：当测试机台自该高速测试装置上侧下压点触该电路层时，即由该第一支撑部承受此下压点触的应力，且当下侧的探针对应点触于芯片上的电子组件时，即由该第二支撑部承受来自芯片的反作用力，可降低了如常用多层印刷电路板繁杂的制作工艺，更能以大量制作该支撑架的单一结构应用于固定所有可等效传送信号的电路层及探针组结构，有效缩短了整个测试装置的制作工期。

附图说明

图1是美国专利第5808475号所提供探针卡的结构示意图；

图2是常用一悬臂式探针卡的结构示意图；

图3是本发明所提供第一较佳实施例的分解立体示意图；

图4是上述第一较佳实施例的底部立体示意图；

图5是上述第一较佳实施例的结构示意图；

图6是上述第一较佳实施例所提供该支撑架的底部立体示意图；

图7是上述第一较佳实施例所提供部分结构的组合顶视图，为于该支撑架上设置有电路层、信号线及探针组的组合结构示意图；

图8是为图7所示组合结构的底视图；

图9是本发明所提供第二较佳实施例的分解立体示意图；

图10是上述第二较佳实施例的结构示意图；

图11是本发明所提供第三较佳实施例的分解立体示意图；

图12是上述第三较佳实施例的底部立体示意图；

图13是上述第三较佳实施例的结构示意图。

主要组件符号说明

「第一实施例」

3 高速测试装置

3a  上侧         3b  下侧

301 上盖         302 下盖

30  支撑架       31  第一支撑部

311 内框         312 穿孔

32  第二支撑部   321 外框

322 肋条         33  空隙

40  电路层       41  测试接点

50  悬臂式探针组 51  转接板

510 焊点         511 电子组件

52  探针座       53  固定环

54  悬臂式探针   60  信号线

「第二实施例」

4   高速测试装置

70  积体探针组   71  转接板

710 导线         72  微机电探针装置

720 探针座       721 贯孔

722 悬臂式探针

「第三实施例」

5   高速测试装置

501 上盖       502 下盖

45  电路层     65  信号线

80  支撑架     81  第一支撑部

82  第二支撑部 90  垂直式探针组

91  上导位板   92  下导位板

93  定位座     94  垂直式探针

具体实施方式

以下，兹配合图示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，其中所用图示的简要说明如下：

图3是本发明所提供第一较佳实施例的分解立体示意图；

图4是上述第一较佳实施例的底部立体示意图；

图5是上述第一较佳实施例的结构示意图；

图6是上述第一较佳实施例所提供该支撑架的底部立体示意图；

图7是上述第一较佳实施例所提供部分结构的组合顶视图，为于该支撑架上设置有电路层、信号线及探针组的组合结构示意图；

图8是为图7所示组合结构的底视图；

图9是本发明所提供第二较佳实施例的分解立体示意图；

图10是上述第二较佳实施例的结构示意图；

图11是本发明所提供第三较佳实施例的分解立体示意图；

图12是上述第三较佳实施例的底部立体示意图；

图13是上述第三较佳实施例的结构示意图。

请参阅如图3至图5所示，为本发明第一较佳实施例所提供的一高速测试装置3，可区分为上、下相对的二侧3a、3b，上侧3a用以与测试机台相接设，供测试机台自上方下压点触，下侧3b用以与集成电路芯片的待测电路组件相接触，将测试机台所送出的测试信号由上至下传递至集成电路芯片以做电性测试，该高速测试装置3包括有一支撑架30、一电路层40、一悬臂式探针组50及多个信号线60，其中：

请配合图3及图6参照，该支撑架30为相当于一般半导体芯片的尺寸规格，以不锈钢或金属材质等具有相当强度的刚体结构所制成，厚度上为相当于常用多层印刷电路板的结构，可承受该高速测试装置3于测试操作过程中所受的应力作用，且不会改变其刚体平面度故不致产生形变，本实施例所提供该支撑架30分为内、外圈的两件式刚体结构，分别为外圈的一第一支撑部31及内圈的一第二支撑部32，该第一支撑部31为环状结构，与该电路层40的横向截面大小相当，供以设置该电路层40并支撑该电路层40所承受的应力作用，该第一支撑部31具有一内框311，以及穿设有数个穿孔312供该些信号线60穿设，该第二支撑部32为环状框体，具有一外框321及多个呈径向分布的肋条322，该外框321与该第一支撑部31的内框311相互锁设并较该第一支撑部31的底部凸出有相当的高度，使该第一支撑部31与第二支撑部32之间形成有多个空隙33，供该些信号线60自该支撑架30外圈延伸穿过该些空隙33以至该支撑架30内圈，该些肋条322为与该外框321同一平面的径向延伸，可提供更高强度的支撑以设置该探针组50，平均承受该探针组50所受的应力作用，该些肋条322之间则可供该些信号线60穿过，使该些信号线60与该探针组50相接设。

请配合图3、图5及图7参照，该电路层40为具有良好绝缘特性的单一层印刷电路板结构，设于该第一支撑部31上方位于该高速测试装置3的上侧3a，该电路层40上设有多个测试接点41，供上述测试机台点触以接收测试信号，可纵向导通至该电路层40下方供以电性连接各该信号线60，因此传递测试信号至该些信号线60。

请配合图3、图5及图8参照，该探针组50具有一转接板51、一探针座52一固定环53及多个悬臂式探针54，该转接板51为具有良好绝缘特性的单层印刷电路板结构，设于该第二支撑部32下方位于该高速测试装置3的下侧3b，该转接板51的上、下两侧设有多个焊点510，且上侧设有数个电子组件511电性连接该焊点510，该些焊点510于转接板51的上、下两侧分别供以焊接该信号线60及探针54可使相互纵向电性导通，或可通过该电子组件511将该信号线60的测试信号处理后供与对应的探针54电性连接，该探针座52设于该转接板51的近中心部位，为具有良好绝缘及防震特性的材质所制成，该固定环53设于该探针座52，为具有良好黏着性的绝缘材质所制成，该些探针54的身部通过该固定环53固设于该探针座52上，使该些探针54的针尖部位凸设于该固定环53下方。

请配合图3至图5参照，该支撑架30与该电路层40及探针组50组装后，则于两侧分别锁设一上、下盖301、302，该上盖301框设该第一支撑部31的内框311，该下盖302环设该转接板51，因此将该些信号线60密封于该高速测试装置3内部，具有美观及防止异物于内部形成污染的功用，可确保该高速测试装置3的构装质量。

因此，本发明所提供该高速测试装置3是利用该支撑架30的刚性结构，通过该第一支撑部31支撑该电路层40以及该第二支撑部32支撑该探针组50，故当测试机台自该高速测试装置3的上侧3a下压点触该电路层40的测试接点41时，即由该第一支撑部31承受此下压点触的应力，且当下侧3b的该些探针54对应点触于芯片上的电子组件时，即由该第二支撑部32承受来自芯片的反作用力，不但降低了如常用多层印刷电路板繁杂的制作工艺，更因能以大量制作该支撑架30的单一结构应用于固定所有可等效传送信号的电路层及探针组结构，有效缩短了整个测试装置的制作工期；再者，由于该电路层40与转接板51皆为单一层厚的良好绝缘材质结构，故信号贯穿该电路层40与转接板51时仅为极短的路径，有效解决了测试信号于介质材料中传递时相邻传输信号之间的漏电流效应，且纵向贯穿路径上不需经过层间介质，因此不致发生如常用多层印刷电路板的贯孔结构所面临于层间介质的能量耗损问题，使该高速测试装置3用以高频测试过程维持有良好的信号阻抗匹配特性，具有低损耗、匹配佳的高频信号传输质量。

值得一提的是，本发明所提供的高速测试装置除了如上述实施例所应用的悬臂式探针结构，亦可如图9及图10所示为本发明所提供第二较佳实施例的一高速测试装置4，是具有该支撑架30、电路层40、该些信号线60及一积体探针组70，该积体探针组70同样设于该支撑架30的第二支撑部32下方，与上述第一较佳实施例所提供者的差异在于点触芯片电子组件的探针为以微机电积体工艺制做的结构，其中：

该积体探针组70为一转接板71与一微机电探针装置72的积体构装结构，该转接板71是具有电路空间转换功能，为以具良好绝缘特性的一般多层有机(Multi-Layered Organic，MLO)结构或多层陶瓷(Multi-Layered Ceramic，MLC)结构所制成的空间转换器，当中布设有多数条导线710，该些导线710为由上至下逐渐缩减其相邻间距的设置结构，因此于上方可分别对应电性连接各该信号线60，将该些信号线60纵向导通至下方的微机电探针装置72；该微机电探针装置72为以绝缘基板所形成的一探针座720上积体工艺具导电性的多个贯孔721及分别对应的一悬臂式探针722，因此该积体探针组70的构装方式即为将该些贯孔721分别电性连接该转接板71的各导线710。

故当该电路层40接收测试机台所传送的测试信号后，该些信号线60即传递测试信号至该转接板71的导线710以至该微机电探针装置72的探针722，因此该高速测试装置4除了具有上述实施例的等同功效外，更可通过该微机电探针装置72的细微间距应用于量测更细微间距的芯片电子组件。

当然，本发明所提供的高速测试装置除了如上述各实施例所应用的悬臂式探针结构外，亦可如图11至图13所示为本发明所提供第三较佳实施例的一高速测试装置5，为垂直式探针结构的应用，包括有一电路层45、一支撑架80、多个信号线65、一上、下盖501、502及一垂直式探针组90，类似上述实施例所提供的该支撑架80为具有外圈的一第一支撑部81及内圈的一第二支撑部82，分别供以设置该电路层45及该探针组90，与上述实施例所提供者的差异在于：

该垂直式探针组90是由一上、下导位板91、92及一定位座93组成的探针座以固定多个垂直式探针94，该上导位板91固定于该支撑架80的第二支撑部82下方，使该些垂直式探针94可分别与各该信号线65固接，该上、下导位板91、92及定位座93皆为具有良好绝缘及防震特性的材质所制成，供各该探针94纵向穿设使探针94的一端电性连接该信号线65，另一端针尖部位悬设于该下导位板92下方。

故本发明所提供该高速测试装置5同样为利用该支撑架80的刚性结构，于上方支撑该电路层45，于下方支撑该探针组90，有效承受该电路层45及该些探针94所直接接收的应力来源，且由于该垂直式探针组90为直接与该些信号线65电性连接的方式，当该电路层45接收测试机台所传送的测试信号后，即通过该些信号线65直接传递至各该探针94，可省去信号线65与探针94之间额外电路转接结构的设置。

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权利要求的保护范围内。

Claims (14)

1、一种高速测试装置，区分有上、下相对的两侧，上侧用以电性连接测试机台，下侧用以电性连接集成电路芯片，可传送测试机台所送出的测试信号以对集成电路芯片做电性测试，其特征在于，包括有：

一支撑架，为具有相当强度的刚体，并具有一第一及一第二支撑部，该第二支撑部为该第一支撑部所环绕；

一电路层，设于该第一支撑部且位于该支撑架上侧，该电路层具有多个测试接点，可供上述测试机台电性连接；

一探针组，设于该第二支撑部且位于该支撑架下侧，具有一探针座及多个探针，该探针座由有良好绝缘特性的材质所制成，该些探针固定于该探针座上，各该探针的针尖为悬设于该探针座下侧供以点触上述集成电路芯片；以及，

多个信号线，各该信号线的两端分别电性连接该电路层的测试接点及该探针组的探针。

2、依据权利要求1所述的高速测试装置，其特征在于，所述第一支撑部为环状结构。

3、依据权利要求2所述的高速测试装置，其特征在于，所述第一支撑部穿设有多个穿孔，该些信号线穿过该些穿孔与该电路层的测试接点电性连接。

4、依据权利要求1所述的高速测试装置，其特征在于，所述第一支撑部与第二支撑部之间具有多个空隙，该些信号线于该探针组上侧穿过该些空隙对应与该探针组的探针电性连接。

5、依据权利要求4所述的高速测试装置，其特征在于，所述第一支撑部具有一内框，该第二支撑部具有一外框固定于该第一支撑部的内框，该第二支撑部的外框与该第一支撑部的内框之间形成该些空隙。

6、依据权利要求1所述的高速测试装置，其特征在于，所述该些信号线于该电路层下侧对应与该电路层的测试接点电性连接。

7、依据权利要求6所述的高速测试装置，其特征在于，所述电路层为具有良好绝缘特性的单一层印刷电路板结构。

8、依据权利要求1所述的高速测试装置，其特征在于，所述探针组还具有一转接板，设于该支撑架的第二支撑部下侧，该探针座固定于该转接板，该些探针于该转接板上对应与该些信号线电性连接。

9、依据权利要求8所述的高速测试装置，其特征在于，所述转接板为具有良好绝缘特性的单层印刷电路板结构，该些信号线焊接于该转接板上侧，该些探针焊接于该转接板下侧，各该信号线与对应电性连接的探针于该转接板内纵向导通。

10、依据权利要求8所述的高速测试装置，其特征在于，所述转接板上设有至少一电子组件，电性连接该信号线及探针。

11、依据权利要求8所述的高速测试装置，其特征在于，所述转接板为具有良好绝缘特性的材质所制成，当中布设有多数条导线，自该转接板的上侧延伸至该转接板的下侧，且由上至下逐渐缩减其相邻间距，该些信号线于该转接板上侧分别电性连接各该导线，该些探针于该转接板下侧分别电性连接各该导线。

12、依据权利要求11所述的高速测试装置，其特征在于，所述转接板为多层有机结构或多层陶瓷结构择一所制成。

13、依据权利要求1或第11所述的高速测试装置，其特征在于，所述该些探针为以微机电积体工艺制于该探针座上的悬臂式探针，该探针座贯设有多个具导电性的贯孔，各该贯孔之上、下两侧分别对应电性连接该信号线及探针。

14、依据权利要求1、8或11所述的高速测试装置，其特征在于，所述各该探针由上至下穿设该探针座，两端分别电性连接该信号线及悬设于该探针座下侧。

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