CN101487853B - 高速测试装置 - Google Patents

Abstract

一种高速测试装置，是以一支撑架一体成形的刚性结构，于外环部位支撑一电路层，于近中心部位支撑一探针组，当测试机台自高速测试装置的上方下压点触电路层时，即由支撑架的外环部位承受此下压点触的应力，当探针组所设置的探针对应点触于晶片上的电子元件时，即由支撑架的近中心部位承受来自晶片的反作用力。

Description

高速测试装置

技术领域

本发明是与测试装置有关，特别是指用于测试集成电路晶片的一种高速测试装置。

背景技术

集成电路晶片测试中，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晶片电子元件接收测试信号后，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，如此在整个晶片级测试过程中，探针卡电路板的电路传输设计对电子元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点触晶片平面时，单独探针板12前端则需不断的承受来自晶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所示为现有的另一探针卡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叠的电路板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元件的高速测试需求。

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程，并可使高频测试维持有高品质的传输特性。

为达成前揭目的，本发明所提供一种高速测试装置，可传送测试机台所送出的测试信号以对集成电路晶片做电性测试，其特征在于，包括有：

一支撑架，为具有相当强度的刚体，区分有上、下相对的一上表面及一下表面，并具有一第一及一第二支撑部，该第二支撑部是为该第一支撑部所环绕；

一电路层，设于该支撑架的上表面位于该第一支撑部上，具有多个测试接点可供上述测试机台电性连接，其中该支撑架的第一支撑部具有至少一环部及多个径部，该环部及该些径部的组成截面范围相当于该电路层的横向截面范围且与该电路层于一水平面完全接触；

一探针组，具有一探针座及多个探针，该探针座有良好绝缘特性的材质所制成，设于该支撑架的第二支撑部，该多个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方；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。

其中该支撑架为一体成形结构，大小相当于上述集成电路晶片的尺寸。

其中该支撑架为不锈钢材质所制成。

其中该支撑架为金属材质所制成。

其中该电路层为具有良好绝缘特性的单一层印刷电路板结构。

其中该电路层上贯设有多个具良好导电性的导孔，分别对应设置于各该测试接点下方。

其中各该导孔的两端分别电性连接该测试接点及该信号线。

其中该探针座设于该支撑架的第二支撑部下方。

其中该探针组还具有一转接板，设于该支撑架的下表面，位于该第一支撑部及第二支撑部之间，该多个探针焊设于该转接板上。

其中该转接板为具有良好绝缘特性的单层材质所制成，贯设有多个具良好导电性的导孔，各该导孔的两端分别电性连接该信号线及该探针。

其中各该探针穿设该探针座，各该探针的一端为该针尖，另一端与该信号线相接设。

其中该电路层穿设有多个通孔，分别对应设置于各该测试接点下方，供各该信号线穿过使电性连接该测试接点。

其中该电路层上设有多个信号焊点，是与该些测试接点设于该电路层的同一平面，该各信号线分别电性连接各多个信号焊点。

其中该探针座是为该支撑架的第二支撑部所环绕，各该探针穿设该探针座，各该探针的一端为该针尖，另一端与该信号线相接设。

其中该探针组还具有一固定座，是为该支撑架的第二支撑部所环绕，该探针座设于该固定座下方，该各信号线穿设该固定座。

本发明提供的一种高速测试装置，可传送测试机台所送出的测试信号以对集成电路晶片做电性测试，是以一支撑架一体成形的刚性结构，于外环部位支撑一电路层，于近中心部位支撑一探针组，当测试机台自该高速测试装置的上方下压点触该电路层时，即由该支撑架的外环部位承受此下压点触的应力，且当该探针组所设置的探针对应点触于晶片上的电子元件时，即由该支撑架的内环部位承受来自晶片的反作用力，能以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；更由于该电路层为单一层厚的良好绝缘材质结构，故即使信号需贯穿该电路层亦仅为极短的路径，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，并有效降低了如现有多层印刷电路板繁杂的制作工程。

附图说明

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，其中所用图标的简要说明如下，其中：

图1是美国专利第5808475号所提供探针卡的结构示意图；

图2是现有一悬臂式探针卡的结构示意图；

图3是本发明第一较佳实施例所提供高速测试装置的顶视图；

图4是上述第一较佳实施例所提供高速测试装置的底视图；

图5是图3所示A-A联机的剖视图；

图6是上述第一较佳实施例所提供支撑架的结构立体图；

图7是上述第一较佳实施例所提供高速测试装置的高频传输信号的特性曲线图

图8是本发明第二较佳实施例所提供高速测试装置的结构示意图；

图9是本发明第三较佳实施例所提供高速测试装置的结构示意图。

其中：

3、4、5-高速测试装置

30-支撑架            301-上表面

302-下表面           31-第一环部

32-第二环部          33-径部

34-第三环部          35-第四环部

36-第一支撑部        40、45、70-电路层

41、46、71-测试接点  42、520-导孔

47-通孔              50、55-悬臂式探针组

51、82-探针座        52-转接板

53-悬臂式探针        60、65、90-信号线

72-信号焊点          80-垂直式探针组

81-固定座           811-开口

812-底座            83-垂直式探针

S11-反射耗损曲线    S12-插入耗损曲线

具体实施方式

请参阅如图3至图5所示，本发明所提供第一较佳实施例的一高速测试装置3，可传送测试机台所送出的测试信号以对集成电路晶片做电性测试，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：

请参阅如图6所示，该支撑架30为具有相当强度的环形刚体，大小相当于一般半导体晶片的尺寸规格，以一般不锈钢或金属材质一体成形制成，配合厚度上相当于现有多层印刷电路板的结构，即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，是区分有上、下相对的一上表面301、一下表面302，以及自外围朝中心依序分布的一第一环部31、一第二环部32、多个径部33、一第三环部34及一第四环部35，该第二环部32及该些径部33的组成是定义为该支撑架30的一第一支撑部36，其组成截面范围相当于该电路层40的横向截面范围且与该电路层40于一水平面完全接触，可提供支撑该电路层40所承受的应力作用，该第四环部35是定义为该支撑架30的一第二支撑部，供以设置该探针组50提供支撑该探针组50所承受的应力作用，配合参照图5。

请配合参照图3及图5，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，设于该支撑架30的上表面301且位于该第一支撑部36上，该电路层40上设有多个测试接点41，对应于各该测试接点41设置的位置则贯设有具良好导电性的一导孔42，该些测试接点41供上述测试机台电性连接以接收测试信号，该些导孔42于该电路层40下方电性连接各该信号线60，因此可将各该测试接点41所接收的测试信号传输至该信号线60。

请配合参照图4及图5，该探针组50具有一探针座51、一转接板52及多个悬臂式探针53，该探针座51设于该支撑架30的第四环部35下方，为具有良好绝缘及防震特性的材质所制成，供以穿设且固定该些探针53，使该些探针53的针尖部位悬设于该探针座51下方，该转接板52为具有良好绝缘特性的单层材质所制成，设于该支撑架的第三及四环部34、35下方，贯设有多个具良好导电性的导孔520，各该导孔520的两端因此供以焊接该信号线60及探针53。

因此，本发明利用该支撑架30一体成形的刚性结构，于上方支撑该电路层40，于下方支撑该探针座51，故当测试机台自该高速测试装置3的上方下压点触该电路层40的测试接点41时，即由该第一支撑部36承受此下压点触的应力，且当该些探针53对应点触于晶片上的电子元件时，即由该第二支撑部承受来自晶片的反作用力，不但降低了如现有多层印刷电路板繁杂的制作工程，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52皆为单一层厚的良好绝缘材质结构，故贯穿该电路层40与转接板52的导孔42、520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，且该些导孔42、520于纵向贯穿路径上不需经过层间介质，因此当测试信号传递于该些导孔42、520时，不致发生如现有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，请参阅如图7所示，为该高速测试装置3的信号频率特性曲线图，图中的反射耗损曲线S11显示该高速测试装置3传递高频信号具有极佳的阻抗匹配，图中的插入耗损曲线S12更显示在传输高频信号的-3dB增益通带限制频率可高至数GHz频段，具有低损耗、匹配佳的高频信号传输品质。

值得一提的是，若为更佳的高频信号传递考量，则可如图8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、一电路层45、一悬臂式探针组55及多个信号线65，与上述第一较佳实施例所提供者的差异在于：

该电路层45上设有多个测试接点46以及对应于各该测试接点46的位置所穿设的一通孔47，该些通孔47分别供各该信号线65穿过使电性连接该测试接点46；该探针组55具有该探针座51及多个悬臂式探针56，该些探针56于邻近该探针座51处分别与各该信号线65相接设。

故当各该测试接点46接收测试机台所传送的高频测试信号后，直接通过专为高频传输所设计的信号线65传递高频测试信号至各该探针56，因此该高速测试装置4能进一步免去测试信号传递于介质材料中，有效阻止相邻传输信号之间的漏电流效应，且因提供单一且高品质的信号传输环境，还具有低损耗、匹配佳的高频信号传输品质。

当然，本发明所提供的测试装置除了如上述实施例的悬臂式探针结构的应用外，亦可如图9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，包括有该支撑架30、一电路层70、一垂直式探针组80及多个信号线90，与上述实施例所提供者的差异在于：

该电路层70上设有多个测试接点71以及对应于各该测试接点71的邻近位置所电性连接的一信号焊点72，各该信号焊点72电性连接该信号线90，因此可将各该测试接点71所接收的测试信号传输至该信号线90。

该探针组80具有一固定座81、一探针座82及多个垂直式探针83，该固定座81设于该支撑架30的第四环部35，具有一开口811朝上及一底座812，该些信号线90自该开口811延伸置入且穿设该底座812，该底座812下方与该探针座82相固接，该探针座82为具有良好绝缘及防震特性的材质所制成，各该探针83为纵向穿设该探针座82使一端电性连接该信号线90另一端针尖部位悬设于该探针座82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30一体成形的刚性结构，于上方支撑该电路层70，于该第四环部35支撑该固定座81及探针座82，有效承受该电路层70及该些探针83所直接接收的应力来源，且当各该测试接点71接收测试机台所传送的测试信号后，可通过该些信号线90传递至各该探针83，同样能有效降低相邻传输信号之间的漏电流效应，提供高品质的信号传输环境。

唯，以上所述的，仅为本发明的较佳可行实施例而已，故凡是应用本发明说明书及权利要求范围所为的等效结构变化，理应包含在本发明的权利要求范围内。

Claims (15)

1.一种高速测试装置，可传送测试机台所送出的测试信号以对集成电路晶片做电性测试，其特征在于，包括有：

一支撑架，为具有相当强度的刚体，区分有上、下相对的一上表面及一下表面，并具有一第一及一第二支撑部，该第二支撑部是为该第一支撑部所环绕；

一电路层，设于该支撑架的上表面位于该第一支撑部上，具有多个测试接点供上述测试机台电性连接，其中该支撑架的第一支撑部具有至少一环部及多个径部，该环部及该些径部的组成截面范围相当于该电路层的横向截面范围且与该电路层于一水平面完全接触；

一探针组，具有一探针座及多个探针，该探针座有良好绝缘特性的材质所制成，设于该支撑架的第二支撑部，该多个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方；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，其中该支撑架为一体成形结构，大小相当于上述集成电路晶片的尺寸。

3.依据权利要求2所述的高速测试装置，其特征在于，其中该支撑架为不锈钢材质所制成。

4.依据权利要求2所述的高速测试装置，其特征在于，其中该支撑架为金属材质所制成。

5.依据权利要求1所述的高速测试装置，其特征在于，其中该电路层为具有良好绝缘特性的单一层印刷电路板结构。

6.依据权利要求5所述的高速测试装置，其特征在于，其中该电路层上贯设有多个具良好导电性的导孔，分别对应设置于各该测试接点下方。

7.依据权利要求6所述的高速测试装置，其特征在于，其中各该导孔的两端分别电性连接各该测试接点及各该信号线。

8.依据权利要求1所述的高速测试装置，其特征在于，其中该探针座设于该支撑架的第二支撑部下方。

9.依据权利要求8所述的高速测试装置，其特征在于，其中该探针组还具有一转接板，设于该支撑架的下表面，位于该第一支撑部及第二支撑部之间，该多个探针焊设于该转接板上。

10.依据权利要求9所述的高速测试装置，其特征在于，其中该转接板为具有良好绝缘特性的单层材质所制成，贯设有多个具良好导电性的导孔，各该导孔的两端分别电性连接各该信号线及各该探针。

11.依据权利要求8所述的高速测试装置，其特征在于，其中各该探针穿设该探针座，各该探针的一端为该针尖，另一端与各该信号线相接设。

12.依据权利要求1所述的高速测试装置，其特征在于，其中该电路层穿设有多个通孔，分别对应设置于各该测试接点下方，供各该信号线穿过使电性连接各该测试接点。

13.依据权利要求1所述的高速测试装置，其特征在于，其中该电路层上设有多个信号焊点，是与该些测试接点设于该电路层的同一平面，各该信号线分别电性连接多个信号焊点。

14.依据权利要求13所述的高速测试装置，其特征在于，其中该探针座是为该支撑架的第二支撑部所环绕，各该探针穿设该探针座，各该探针的一端为该针尖，另一端与各该信号线相接设。

15.依据权利要求14所述的高速测试装置，其特征在于，其中该探针组还具有一固定座，是为该支撑架的第二支撑部所环绕，该探针座设于该固定座下方，各该信号线穿设该固定座。

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