TWI303315B - - Google Patents

Description

1303315 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係與探針卡有關，特別是指一種用以傳遞高頻 訊號的懸臂式探針卡。 【先前技術】 請參閱第一圖所示習用之懸臂式探針卡1，包括有一電 路板10、複數個同軸傳輸線n、一探針座12及複數個探 針13 ’電路板10上靠近外圍處設有多個機台銲點101用以 接收電測機台所送出的測觀號，藉由同軸傳輸線n電性 連接測試雜針13,因㈣細試峨至麟13上以對積 體電路晶圓執行晶圓級峨讀；其巾探針座12具有一接 地面121、一座體122及多數個固定件123，接地面121電 ίΆ通至雜針卡丨上的接地電位，該錄針υ設於探針 15 20 座12上，分別藉由各固定件123固定各探針13之身部， =各探針於針尖130至固定件123之間的前端i3i部位 探針Ί2下方’因此提供為各探針υ闕待測電子 =時’承文來自針尖13〇反作用力的彈性緩衝力臂，各 二斜/曰3之末端132則設於電路板10下方靠近中心處的各 板針銲點1〇2上。 v 士 面12=ίΓ傳輸線11外圈具有—導電金屬111與接地 :可維持各同軸傳輪線11高頻訊號傳輪的 尚=，但貫際上各同軸傳輸線η至積體電路晶圓之間 針13結構，且各探針13僅為—導電金屬，其外 層並無類似同軸傳輸線u之結構處理，故同軸傳輸線 4 1303315 的兩，訊麟輸錢針u時，探針D關介電環境的寄 士電容效賴會造成冑頻_雜的介電損耗，因此失去 高頻電測的可靠性。 縱便有如第 ，所不為經改良之一懸臂式探針卡2，以 具有同軸傳輸線特性之各同軸探針2〇結構取代上述探針 13之單一導電金屬結構，並將探針座12之座體122以具有 導電性的金屬材質所製成；其中，各同轴探針20以-金屬 針21為軸芯，並區分為前、後端2(U、202部位，前端2〇1 位於固定件123至針尖之間，後端2〇2位於固定件⑵至 電路板1〇之間，金屬針21之後端202周圍包覆一層介電 材料22 ’介電材料22之外層包覆-導電金屬23，導電金 屬23並與金屬材f之賴m相接並電性連駐 2 土的接地電位，使各同軸探針2〇於後端2。2部位可以維 持面頻訊賴細雜阻抗，但 15 施部位制以承受來自針尖反作用力的彈n ^ 其周圍所需之緩衝活動 ^龍ΐΐί 2增加同軸傳輸線之設置結構，於 "，匕復有與座體122相接設的外層導電全屬，故古 於各同轴探針2。之後端2。2部^ 容易使探針20周圍介電環境的寄生電容效 應足成回頻訊號傳輸的介電損耗。 =探針卡如何能以最有效的訊號傳輸結構，維持高 傳輸的特性阻抗實為現今探針卡製造者所面臨的一 5 20 1303315 【發明内容】 因此丨本，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—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 10電測訊號至各該訊號探針，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^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 接邛、一針尖及一前臂，該前臂為自該連接部向該針尖延 I5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該接 地座維持有特定之間距。 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 20間，使該些訊號探針及接地探針與晶圓之間有最佳的電2 接觸效果，且各該訊號探針及接地探針可獲得最適的應力 緩衝作用；尤其各該訊號探針之前臂與該接地座之間^持 有特定之間距藉以產生所需阻抗值，因此高頻訊號在各該 成號探針傳輸過程中仍然可有效維持阻抗匹配的特性，使 1303315 該探針卡具有極佳的高頻電測可靠性。 【實施方式】 以下，茲配合圖示列舉若干較佳實施例，用以對本 發明之結構與功效作詳細說明，其中所用圖示之簡要說 明如下： ^ ，二圖係本發明所提供第一較佳實施例之結構示意圖； 第四圖係上述第一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、斯也座及訊號探針之I 10構剖視圖； m，ίϋϊ上述第一較佳實施例所提供之局部結構底視 蓄〜請卡巾央包括該探針座、接地座及各該探針之結 構设置； 15體圖第六關上述第—較佳實關所提供該接地座之結構立 20 圖 圖 實轭例之间頻置测頻率特性圖； ;第九_本㈣所提供第二較佳實施例之局部結構底視 。第十_本發_提供t触實施例之局雜構底視 7 1303315 括有-電路板30、-探触4Q、—接地座5Q、錄個訊號 探針60及多數個接地探針7〇，其中： 該電路板30可定義出相對之一上表面3〇1及一下表面 川2 ’该上表面301用以電氣連接至一測試機台（圖中未 5不）’该測試機台可輸出高頻電測訊號至該探針卡3，該電 路板30佈設有電子電路，包括有多數個訊號線31及接地 線32 ’配合第二圖參照，本實施例所提供之該些訊號線31 為如習用般用以傳輸高頻訊號之同軸傳輸線，係自該上表 面301延伸設置至下表面3〇2分別與各該訊號探針6〇電性 10連接，且各该讯號線31具有一圈同軸導電金屬31〇電性連 接於該電路板30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32提 供，該電路板30的接地電位，因此維持各該訊號線31傳 遞高頻電測訊號之特性阻抗。 15 凊配合第二及第四圖參照，該探針座40設於該電路板 30下表面302上，該探針座40具有一接地面41，中央設 有一凹穴42供以設置該接地座50,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 2〇所製成，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之同輛導電金屬電性 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4〇上供以設置該些 探針60、70，各該訊號探針60並於該探針座4〇上與各該 8 l3〇33l5 成3虎線31相接設。 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4〇之凹穴42中直接與該 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、 7〇即自該探針座40上延伸設置於該些凹槽51中，僅末端 φ 針尖部位凸出於該接地座50表面並置於該通孔52中，各 该凹槽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 ，骑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。 凊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、7卜一身部62、72、一連接部63、73、一前臂 I5 64、74及一針尖65、75，各該訊號探針6〇以該針尾61電 • 性，接各該訊號線31，各該接地探針70為裸針結構，以該 身邛72電性連接該接地面41，因此得以間接獲得接地電 位二當然亦可直接以該針尾71電性連接接地電位，各該訊 號探針60之身部62為同軸結構，而於裸針外依序包覆 一介電層621、-接地層622及一保護層623,該接地層似 接該接地面41 ’因此該接地面41同樣可作為該些訊 =木針6〇中各該接地層622之接地共平面，各該探針60、 之，接部63、73固設於該探針座4〇上，各該探針6〇、 之前臂64、74延伸設置於該些凹槽51中，各該探針6〇、 9 1303315 7〇之針尖65、75凸出於該接地座50。 综合上述可知，本發明所提供之該探針卡3較之習用 更多了該接地座5G的設置，由於各該凹槽51於縱向有特 定之深度，故即使各該探針60、70之前臂64、74延伸設 5置於該些凹槽51中，仍可避免該些探針6〇、70之針尖657 75點觸晶圓上的積體電路時該些前臂斜、％因縱向位移而 與該接地座50相接觸，因此維持該些探針6〇、％之針尖 65、75受到正向應力時同樣具有縱向的彈性位移空間，$ 該些探針60、70與晶圓上的積體電路之間有最佳的電性接 1〇觸效果，且各該探針60、70可獲得最適的應力緩衝作用； 尤其當該探針卡3之電子電路電氣連接至上述測試機台， 即可藉由同軸結構之各該訊號線31及訊號探針6〇傳&高 頻電測訊號，各該訊號探針60之前臂64又設置於各該凹 槽51中，兩侧與該接地座50之間維持有特定之間距，因 15此高頻訊號在各該訊號探針傳輸過程中鄰近配合有該接 地層622及接地座50的設置，可因此有效傳遞高頻訊號使 維持阻抗匹配的特性，並防止不必要的雜訊干擾或電性耦 合效應，使該探針卡3具有極佳的高頻電測可靠性，請表 閱如第七及第八圖所示，分別為習用該懸臂式探針卡2及 20本發明所提供該探針卡3之高頻量測頻率特性圖，相較兩 圖之反射耗損（return loss)曲線sil、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 loss)曲線S21、S21，更顯示習用該懸臂式探針卡2於_3(18 1303315 增益之通帶（passband)限制頻率僅約有3 3 GHz， t發明所提供之該探針卡3可高至近職z，顯示：針 有較制之懸臂式探針卡2為更良好的高頻訊號傳 5 值得一提的是，本發明所提供之探針卡係以如上述之該 接地座50的電位接地特性使各該訊號探針6〇冑輸 號過程更鱗雜抗匹_雜，此只要於接地座5〇^ 維持各該訊號探針60鄰近特定之間距即有接地電位，可避 免不必要的電性干擾效應影響各該訊號探針6〇傳輸高頻訊 1〇唬，故並不限定單一該訊號探針6〇僅能設於一凹槽内，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 針卡4，罙針卡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及訊號探針60傳輸，更可藉由一般金屬導 15線及與該接地探針70同樣為裸針結構之低頻探針％傳 輸，差異在於該些低頻探針76不與該探針座4〇電性連接， "亥振針卡4另設有一接地座80，僅具有二第一及二第二凹 槽81、82’各該第一凹槽81與上述實施例所提供者具有相 同之結構特性，供各該訊號探針6〇設置，各該第二凹槽U 2〇則於杈向具有較寬之空間可同時設置多數個探針60、70、 76，只要將各該訊號探針6〇於橫向緊鄰有該接地座8〇或 一側皆為該接地探針7〇，同樣可達到該探針卡4傳輸高頻 汛號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 1303315 當然本發明所提供用以傳輸高頻之訊號探 ς:轴探針之結構’若應用於—般顯示器驅動^^艮 頻差動訊號之量測，則可如第十圖所示 : 5 15 7提供之-_探針卡5，其差縣於錄 差動探針9喝增獄簡3⑻ =動傳輸線33為相鄰有特如距之雙轴心導線的 同軸導電金屬33帽繞該雙軸心導線連。探 針座4〇，各該差動探針9G具有相轉 1接= 電性連接該細_ 33，__ == 立 層9G1外更依序包覆有一 雷八於該探針座4G;因此藉由該同軸導 電至屬及5亥接地層92電性接地的特性，且各該差動探針 9古0i^rrGG設於各該凹槽51中，使該探針卡5傳遞 冋頻差動喊難中可_阻抗匹配的特性。 故舉=上本=二為及本 變化，理應包含在本發明之專^範圍=圍所為之等效結構 i3〇33i5 f圖式簡單說明】 f Γ圖係f職臂式探針卡之結構示意圖； 係另—$聰臂式探針卡之局部結構示意圖； 第第:較佳實施例之結構示意圖； 圖，顯示所提供之局雜構示意 構甸视圖，· 針座、接地座及訊號探針之結 10 15 圖，較佳纽觸提供之局部結構底視 構設置 丨卡中越括該探針座、接地座及各該探針之結 圖 第六圖係上述第-難實施觸提供該接地座之結構立 第七圖係制騎式探針卡之高頻量_ =八圖係上述第-較佳實施例之高頻率:目. 圖/九_本發明所提供第二難實施例之局7=底視 圖。第十關本發_提供第三較佳實施例之局部結構底視 13 1303315 【主要元件符號說明】 3、4、5懸臂式探針卡

10 15

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)

1303315 十、申請專利範圍： 1 · 一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； 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 1〇该電路板上，各該訊號探針之前臂懸設於該接地座上並與 該接地座維持有特定之間距。 、

2 ·依據申請專娜圍第丨項所述之高觸臂式探針 卡’該電路板具有相對之二表面，各該訊號線為一同轴傳 輸線’該同軸傳輸線係延伸佈設於該二表面上，各該同轴 15傳輸線具有—同軸導電金屬電性連接該接地座。 上3·依射請專利範圍第1項所述之高頻㈣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， ^亥訊號騎及舰探狀連接部固設於鋪針座上並緊 郴該凹穴，該接地座設於該凹穴中。 ” 4 依據申請專利範圍第3項所述之高頻懸臂式探針 且電有—接地面，為具㈣性之金屬材質 卡 20 1303315 表面即形成為該接地面。 $ ·依射請專利範圍第4項所述之高頻懸臂式探針 卡，各魏號探針之兩端分別為該針尖及—針尾，各 ^設於各該訊號線，各該峨探針之連接部與針尾=間 包覆有-介電層及-接地層，該接地層設於該介電芦 上，雜地層為具導電性的金屬材該電性連接該接地面^ 7 .依射請專纖圍“項所述之高麵臂式探針 ’遠接地座中央具有—通孔’該通孔周圍設有多數個凹 匕各該訊號探針及接地探針之前臂位於該凹槽内，各該訊 #u楝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㈣臂式探針 卡，該些訊號探針分別對應設於各該凹槽。 9 .依射料鄉圍第8項所述之高麵臂式探針 15 卡，各該凹槽中相鄰於各該訊號探針係為該接地座及至少 一該接地探針。 1〇·—種高頻懸臂式探針卡，包括有： 从—電路板，設置有多數個差動傳輸線及一接地座，該接 座為具導電性之金屬材質所製成且電性導通至電位零 點，以及， 7 、硬數個差動探針及至少—接地探針，各該差動探針具有 了稞針電性連接各該差動傳輸線，該二裸針懸設於該接地座 ’各該稞針與該接地座維財特定之間距，該二裸針上包 4有接地層，各雜針與該接地層之相鄰間距相當於該二 稞針與雜地座之相鄰間距，各該接地探針及該接地層電性 1303315 連接該接地座。 1 1 .依據申請專利範圍第i 0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，該偏蔓層^設於 該電路板。 、 5 1 2 · —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1 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，該探針座具有一凹 20穴，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 ·依據申請專利範圍第1 3項所述之高頻懸臂式 探針卡，該探針座上更設有一接地面，為具導電性之金屬 材質且電性連接該接地座。 17