TW200813436A - High frequency cantilever probe card - Google Patents

Description

200813436 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 高頻 本發明係與探針卡有關，特別是指 訊號的懸臂式探針卡。 裡用以傳遞 【先前技術】 路板閱t圖所示制之㈣式探針卡丨，包括有一電 路板10、複數個同軸傳輸、線丄卜一探針座 冤 針13,電路板10上靠近外圍處設有多個機台銲點1012 接收電測機台所送出的測試訊號，藉 ，用探針13，因而傳遞測試訊號至探 ，電路晶圓執行晶圓級測缸程；其中探針座12具有= ^ 121、-座體122及多數個固定件12 性導通至該探針卡1卜沾拉仏+〜_ 文Ώ囬 座12v八接地電位，该些探針13設於探針 15 20 你^ 猎由各固定件123固定各探針13之身部， 懸於二:：::^二至^定請之間的前端⑶部位 元件時I - t ’目此提供為各探針13點觸待測電子 Λ 尖130反作用力的彈性緩衝力臂，各 木，，之末端m則設於電路板 探針銲點102上。 π M t 4的各 面12==1_線11外圈具有—導電金屬_接地 ^ 、接，可維持各同轴傳輸線11高頻傳輸的 11 Μ , 、σ 且各权針13僅為一導電金屬，直外 曰〜、、類似同軸傳輸線11之結構處理，故同轴傳輸線η 4 200813436 的高頻訊號傳輸至探針13時，探針13周門八〇 生電容效應則會造成含相 认 15圍"电裱境的寄 高頻電測的可靠性貝㈣傳輸的介電損耗，因此失去 3 導電性的金屬材質所〃〜篮i22以具有 力丄mu + 成，其中，各同軸探針2〇以一金Μ 針21為軸芯，並區分為前、後端2()1、2()2#β & 、，屬 Q ⑴傻細 2ϋ1、202 部位，前端 201 位於口疋件123至針尖之間，後端2〇2位於 Κ)電路板10之間，金屬針21 卞J至 ㈣”八μ 後^ 周圍包覆一層介電 材枓22，；,電材料22之外層包覆一導電金屬23，導電全 屬23並與金屬材質之座體122相接並電性連接至該 2上的接地電位，使各同軸探針20於後端搬部位可以Ϊ 持南頻訊號傳輸的特性阻抗，但由於各同軸探針2g之前端 15 201部位係用以承受來自針尖反作用力的彈性緩衝力臂，需 $持有金屬針21本體之特定重量及其周圍所需之緩衝活動 工間，無法如其後端202增加同軸傳輸線之設置結構，於 周圍同樣包覆有與座體122相接設的外層導電金屬，故高 頻傳輸特性僅限於各同軸探針2〇之後端2〇2部位無法及於 !〇前端201 ’同樣容易使探針2〇周圍介電環境的寄生電容效 應造成高頻訊號傳輸的介電損耗。 因此探針卡如何能以最有效的訊號傳輸結構，維持高 頻訊號傳輪的特性阻抗實為現今探針卡製造者所面臨的一 大考驗。 5 200813436 【發明内容】 因此，本發明之主要目的乃在於提供一種高頻懸臂式 探針卡，係以高品質的訊號傳輸結構傳送高頻電測訊號， 5 並有效應用於晶圓級電測工程。 為達成前揭目的，本發明所提供一種高頻懸臂式探針 卡係具有一電路板、一接地座、複數個訊號探針及至少一接 地探針，該電路板設置有多數個訊號線，各該訊號線電性 連接該訊號探針，該些訊號線可用以傳輸測試機台輸出之 1〇笔測A號至各该sil?虎棟針，該接地座為具導電性之金屬材 質所製成，電性連接該電路板的接地電位；各該訊號探針 及接地探針皆為具導電性的金屬材質所製成，各該接地探 針電性連接該接地座，各該訊號探針及接地探針具有一連 接部、一針尖及一前臂，該前臂為自該連接部向^針尖延 is伸之部位，各該訊號探針及接地探針之連接部固設於該電 路板上，各該訊號探針之前臂懸設於該接地座上並與=接 地座維持有特定之間距。 、 士當各該訊號探針及接地探針點觸晶圓上的積體電路 時，針尖受到正向應力之作用下仍然有縱向的彈性位移空 使該些δ孔號採針及接地採針與晶圓之間有最佳的電性 ^觸效果，且各該訊號探針及接地探針可獲得最適的應力 /%作用，尤其各該訊號探針之前臂與該接地座之間纟隹持 =定之間距藉以產生所需阻抗值，因此高頻訊號在各兮 雜針傳輸過程中補可有效_阻抗匹配的特性，^ 6 200813436 該探針卡具有極佳的高頻電測可靠性。 【實施方式】 以下，兹配合圖示列舉若干較佳實施例，用以對本 結構與功效作詳細說明，其中所關示之簡要說 ί三圖係本發明所提供第—較佳實施例之結構示意圖； 圖 構剖視圖 第五圖係上述第-較佳實施例所提供之局部結構底視 不該探針卡中央包括該探針座、接地座及各該探針之結 ‘號探針之結 弟四圖係上述第—較佳實施觸提供之 顯示該探針卡中央包括該探針座、接地座及訊彳 構設置 Μ體圖第六圖係上述第-較佳實施例所提供該接地座之結構立 ^七圖係制懸臂式探針卡之高頻量測頻率特性圖； :八圖係上述第-較佳實施例之高㈣測鮮特性圖； 圖；第九_本發明戦供第二較錄補之局縣構底視 如第十圖係本發明所提供第三較佳實施例之局部結構 圓0 7 200813436 括有一電路板30、一探針座 探針60及錄轉地探針7GG _接地錢、錄個訊號 ===頻電 &32 …电路，包括有多數個訊號線31及接地 ί二:：二圖參照’本實施例所提供之該些訊號線31 =/=傳輸高頻訊號之同轴傳輸線，係自該上表 、羞f*下表面3G2分別與各該訊號探針60電性 ’且各m線μ具有一圈同轴導電金屬31〇電性連 接於該電路板3G之接地線32，各該接地線32則可直接或 間接與測試機台的接地電位電性連接，使各該接地線^提 =為該電路板3G的接地電位’因此維持各該訊號線31傳 遞鬲頻電測訊號之特性阻抗。 籲 15 請配合第三及第四圖參照，該探針座40設於該電路板 3〇下表面302上，該探針座40具有一接地面4卜中央役 有一凹穴42供以設置該接地座5〇，本實施例所提供之該探 針座4〇為具導電性的金屬材質所製成，因此其表面即形成 為該接地面41，當然該探針座40亦可為不具導電性的材質 20所製成，只要同樣設有具導電性的該接地面41則可發揮等 效之功用，透過與各該訊號線31之同軸導電金屬31〇電性 連接使該接地面41作為該電路板30中各該接地線32之接 地共平面，配合第五圖參照，該探針座4〇上供以設置該此 探針60、70，各該訊號探針60並於該探針座4〇上與 200813436 訊3虎線31相接设。

請配合第五及第六圖參照，該接地座5〇為具導電性的 金屬材質所製成’設於該探針座40之凹穴42中直接與今 接地面41電性接觸，其上設有多數個凹槽51，中央具有一 5通孔52，該些凹槽51環繞該通孔52而設置，各該探針6〇、 70即自該探針座40上延伸設置於該些凹槽51中，僅末端 針尖部位凸出於該接地座50表面並置於該通孔52中，各 該凹槽51於橫向之寬度可容置特定數量之該探針6〇、7〇， 如本實施例所提供者為以單一該訊號探針6〇設於一該凹槽 1〇 51，並維持各該凹槽51相互間隔有特定之間距以避免各該 訊號探針60之間發生不必要的電性干擾效應以及相鄰各該 探針60、70發生短路的現象。 15 20 請配合第四及第五圖參照，各該探針6〇、7〇可區分為 一針尾61、71、一身部62、72、一連接部幻、73、一前^ 64、74及一針尖65、75，各該訊號探針6〇以該針尾6丨電 性連接各魏!緣31，各該接地騎7〇為裸針結構，以該 身部72電性連接該接地面41，因此得以隨獲得接地電 位’當然亦可麵崎針尾7丨電性連難地餘，各該訊 號探針6G之身部62為同減構，而於裸針外依序包 一介，層621、-接地層622及一賴層必，該接地層必 面41 ’因此該接地面41同樣可作為該些訊 ，鱼1 接地層622之接地共平面，各該探針6〇、 it:3、73固設於該探針座4〇上，各該探針60、 4延伸設置於該些凹槽51中，各該探針6〇、 9 200813436 70之針乂 65、75凸出於該接地座％。 15 更夕ί Γ ’本發_提供之該探針卡3較之習用 一夕二座50的設置’由於各該凹槽51於縱向有特 疋之珠度，故即使各該探針60、7〇之前f 64、74延伸設 7置5=^槽51中’仍可避免該些探針60、70之針尖65、 75爲曰圓上的積體電路時該些前臂64、74因縱向位移而 ”該接地座5G相接觸，因此轉該些探針6G、7G之針尖 ^5、75 X到正向應力時同樣具有縱向的彈性位移空間，使 ，些探針6G、7G與晶圓上的積體電路之間有最佳的電性接 觸效果，且各雌針6〇、7G可獲得最_應力緩衝作用； 尤其f該探針卡3之電子電路電氣連接至上述測試機台， 即可藉由同條構之各該訊驗M及訊絲針⑹傳遞高 頻電測訊號，各該職探針6G之㈣64又設置於各該凹 槽中’兩側與該接地座5〇之_持有特定之間距，因 此高頻訊號在各該訊號探針6〇傳輸過程中鄰近配合有該接 地層622及接地座5〇的設置，可因此有效傳遞高頻訊號使 維持阻抗匹_躲，並防止不必要的雜訊干擾或電性柄 合政應，使該探針卡3具有極佳的高頻電測可靠性，請參 閱如第七及第八圖所示，分別為習用該懸臂式探針卡2及 本Ίχ月所k供5亥板針卡3之尚頻量測頻率特性圖，相較兩 圖之反射耗損（return loss)曲線Sll、S11，可知，本發明 所提供之該探針卡3有極低的反射耗損，顯示於高頻段有 極佳的阻抗匹配特性，另相較兩圖之插入耗損（insertion loss)曲線S21、S21，更顯示習用該懸臂式探針卡2於_3(13 20 200813436 增益之通帶（passband)限制頻率僅約有3 3 GHz，遠小於 本發明所提供之該探針卡3可高至近1〇GHz，顯示該探針 卡3具有較習用之懸臂式探針卡2為更良好的高頻訊號傳 輸品質。 5 歸一提的是，本發明所提供之探針卡係以如上述之該 接地座5〇的電位接地特性使各該訊號探針6〇傳輸高頻訊 號過程更能轉阻抗匹g⑽特性，·只要於接地座中 維持各該訊號探針60鄰近特定之間距即有接地電位，可避 免不必要的％ 1±干擾效應影響各該訊號探針⑼傳輸高頻訊 10號，故並不限定單一該訊號探針6(H堇能設於一凹槽内，而 可如第九圖所示為本發明第二較佳實施例提供之—懸臂式探 、’十卡4 口亥探針卡4可應用於一般中、低頻段的電性測試及 少部分高頻測試需求，其中較低頻的測試訊號不限定以上 述該訊號線31及訊麟針6〇傳輸，更可藉自—般金屬導 15線及與該接地探針7〇同樣為裸針結構之低頻探針76傳 輸L差異在於該些低頻探針76不與該探針座40電性連接， 该楝針卡4另設有—接地座8G，僅具有二第—及二第二凹 槽81、82 ’各該第一凹槽81與上述實施例所提供者具有相 同之、、、σ構特性，供各該訊號探針設置，各該第二凹槽u 2〇則於橫向具有較寬之空間可同時設置多數個探針60、70、 %，只要將各該訊號探針6〇於橫向緊鄰有該接地座肋或 ，側皆為該接地探針70,同樣可達到該探針卡4傳輪高頻 沘旒過程維持阻抗匹配的特性，避免各該訊號探針60受到 不必要的電性干擾而具有良好的高頻訊號傳輸品質。 11 200813436 、當然本發明所提供用以傳輸高頻之訊號探針種類亦不限 疋為同軸探針之結構’若顧於—般顯示器驅動晶片做高 頻差動訊號之量測，則可如第十圖所示本發明第三較佳實施 例提供之-懸臂式探針卡5 ’其差異在於以差動傳輪線幻^ 是動探針9〇取代上述實施例之訊號線3i及訊號探針邰，各 該差動傳輸線33為相鄰有特定間距之雙軸心導線的結構，並 具有-同軸導電金屬33〇圍繞該雙軸心導線且電性連接 針座4〇，各該差動探針9〇具有相鄰特定間距之二裸針_， 電性連接該聽傳輸線33，各該差動探針9㈣前臂 二ί針9〇0設於同一該凹槽51中’各該裸針9〇〇外 ϋΪ 層刪，該二介電層剛外更依序包覆有一 〇m—保護層93 ’該接地層92電性連接該探針座 電全設於該探針座4〇;因此藉由該同軸導 15 9〇之92電性接地的特性，且各該差動探針 如之该一稞針900設於各該凹槽51巾，使 馬頻差動訊號過程巾可維持阻抗匹配的特性。& 唯’以上所述者，僅為本發明之較佳可 故舉凡應用本發明說明書及申請 ^ 料盖 變化，理應包含在本發明之專利範圍内圍斤為之纽、、、。構 12 200813436 【圖式簡單說明】 第一圖係習用懸臂式探針卡之結構示意圖； 第-圖係另-習闕臂式探針卡之局部結構示意圖； ，二圖係本發明所提供第一較佳實施例之結構示意圖； 第四圖係上述第-較佳實施例所提供之局部結構示意 圖，顯示該探針卡中央包括該探針座、接地座及訊號探針之結 構剖視圖；

第五圖係上述第一較佳實施例所提供之局部結構底視 圖’顯不該探針卡中央包括該探針座、接地座及各該探針之結 構設置； 第六圖係上述第—較佳實補所提供該接地座之结槿立 體圖； " ，七圖係制懸臂式探針卡之高頻量測頻率特性圖； ，八圖係上述第—較佳實施例之高頻量麵率特性圖； •第九圖係本發明所提供第二較佳實關之局部結構底視 圖； 一 第十嶋本發贿提供第三較佳實關之局部結構底視 13 200813436 【主要元件符號說明】

10 15

3、4、5懸臂式探針卡 30電路板 301上表面 302下表面 31訊號線 310、330同軸導電金屬 32接地線 33差動傳輸線 40探針座 41接地面 42凹穴 50、80接地座 51凹槽 52通孔 60訊號探針 61、71針尾 62、72身部 621、901介電層 622、92接地層 633、93保護層 63、73連接部 64、74、91 前臂 65、75針尖 70接地探針 76低頻探針 81第一凹槽 82第二凹槽 90差動探針 900裸針 S11、S11’反射耗損曲線 S21、S21’插入耗損曲線 14

Claims (1)

1. 200813436 十、申請專利範圍： 1 · 一種高頻懸臂式探針卡，包括有·· 、黾路板，a又置有多數個§fl號線及一接地座，該接地 座為具導電性之金屬材質所製成且電性導通至電位^點； 以及， ^， 5 複數個訊號探針及至少一接地探針，皆為具導電性的金

   屬材質所製成’各該峨骑電性連接各該訊I線，各該 接地探針電性連接該接地座，各該訊號探針及接地探針= 有-連接部、-針尖及一前臂，該前臂為自該連接部向該 針尖延伸之部位，各該訊號探針及接地探針之連接部設於 10該電路板上’各該訊號探針之前臂懸設於該接地座上=與 該接地座維持有特定之間距。 /、 2 ·依射請專利翻第！項所述之高觸臂式探針 • ’該電路板具有相對之二表面，各該訊號線為—同轴傳 輸線，該同軸傳輸線係延伸佈設於該二表面上，各該同輛 ^傳輸線具有一同軸導電金屬電性連接該接地座。 3 ·依據申料利細第㈣所述之高_臂式探針 卡，該電路板上更設有一探針座，該探針座具有一凹穴， ，該戒雜針及接地探針之連接部固設於娜針座上 鄰該凹穴，該接地座設於該凹穴中。 ’、 20 1 ·依據申料利範㈣3項所述之高賴臂式探針 且電有一接地面，為具導電性之金屬材質 〜依據申请專利範圍第4項所述之高麵臂式探針 ’ ~探針絲具導紐的金麟Ϊ所製成，該探針座之 15 200813436 表面即形成為該接地面。 6·依據申請專利範圍第4項所述之高頻懸臂式探針 卡，各該訊號探針之兩端分別為該針尖及一針尾，各該針 尾接設於各該訊號線，各該訊號探針之連接部與針尾之間 5更包覆有一介電層及一接地層，該接地層設於該介電層 上，該接地層為具導電性的金屬材質並電性連接該接地^曰。 7·依據申請專利範圍第1項所述之高頻懸臂式探針 卡，該接地座中央具有一通孔，該通孔周圍設有多數個凹 槽，各該訊號探針及接地探針之前臂位於該凹槽内，各該訊 10號探針及接地探針之針尖凸出於該接地座。 8·依據申請專利範圍第7項所述之高頻懸臂式探針 卡，該些訊號探針分別對應設於各該凹槽。 9 ·依據申請專利範圍第8項所述之高頻懸臂式探針 卡，各該凹槽中相鄰於各該訊號探針係為該接地座及至 15 一該接地探針。 10 · —種高頻懸臂式探針卡，包括有： -電路板’設置有多數個差動傳輸線及一接地座，該接 地座為具導電性之金屬材#所製成且電性導通至電位裳 點，以及， 令 2〇 _魏個差動探針及至少—接地探針，各該差動探針且有 =稞針電性連接各該差輯觀，該二裸㈣設於該接地座 =各該裸針與該接地座維持有特定之間距，該二裸針上包 2 -接地層，各該裸針與該接地層之相額距相當於該二 稞針與該接地座之相鄰間距，各該_探針及雜地層電性 16 200813436 連接該接地座。 11·依據申請專利範圍第10項所述之高頻懸臂式 探針卡，該接地層上更包覆有一保護層，該保護層固設於 該電路板。 12 · —種高頻懸臂式探針卡，包括有： 一電路板’設置有多數個訊號線及一接地座，該接地 座為具導電性之金屬材質所製成且電性導通至電位零點， 該接地座凹設有特定深度之多數個凹槽；以及， 複數個訊號探針及至少一接地探針，皆為具導電性的金 10屬材質所製成，各該訊號探針電性連接各該訊號線，各該 接地探針電性連接該接地座，各該訊號探針及接地探針具 有一連接部、一針尖及一前臂，該前臂為自該連接部向該 針尖延伸之部位，各該訊號探針及接地探針之連接部設於 該電路板上，各該訊號探針及接地探針之前臂位於該凹槽 15内，各該訊號探針之前臂於橫向與該接地座維持有特定之 間距於縱向具有彈性位移空間，各該訊號探針及接地探針 之針尖凸出於該接地座。 1 3 ·依據申請專利範圍第i 2項所述之高頻懸臂式 探針卡，該電路板上更設有一探針座，該探針座具^一凹 =，各該訊號探針及接地探針之連接部固設於該探針座上 並緊鄰該凹穴，該接地座設於該凹穴中。 14·依據中請專利範圍第i3項所述之高頻懸臂式 探針卡’聰針座上更設有-接地面，為具導電性之 材質且電性連接該接地座。 17 20