CN102156205B

CN102156205B - 探针卡及用于该探针卡的印刷电路板

Info

Publication number: CN102156205B
Application number: CN 201010111561
Authority: CN
Inventors: 苏文彬; 谢昭平; 简志忠; 张庚生; 张嘉泰; 林书侃; 黄千惠; 张忠义; 何家齐
Original assignee: MJC Probe Inc
Current assignee: MJC Probe Inc
Priority date: 2010-02-11
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2030-02-11
Also published as: CN102156205A

Abstract

本发明提出一种探针卡以及用于该探针卡的印刷电路板，用以增进测试时的电源完整性；本发明的印刷电路板定义一焊点区、一走线区以及一输入区；其中的焊点区包含多个第一电源焊垫组，输入区包含对应该些第一电源焊垫组的多个第二电源焊垫组，且每一第一电源焊垫组绝缘于每一第二电源焊垫组；本发明的探针卡应用上述的印刷电路板，并结合外接导线或外接电源平面而获得较好的电源完整性。

Description

探针卡及用于该探针卡的印刷电路板

技术领域

本发明涉及一种探针卡，尤其涉及一种电源完整性好的探针卡；本发明还涉及一种用于该探针卡的印刷电路板。

背景技术

在晶圆或电子元件进行测试时，测试机可以一探针卡(probecard)作为媒介，将测试讯号自该探针卡输入至一待测物(deviceunder test，简称DUT)，并通过该探针卡将测试结果回传至测试机以进行后续的检测、分析。

以晶圆测试为例，受限于测试机的体积、价格等因素，半导体厂对待测物进行测试时，通常只能利用数量、型号有限的测试机台予以测试。由于待测物的测试规格、种类、数量彼此相异，在测试机受限的情况下，测试机无法满足各种不同工艺或是不同种类待测物的测试条件。因此，现有技术是通过测试机内部的程序变化，或是针对探针卡进行改造，借以获取、扩充更多的测试兼容性。

现有探针卡的印刷电路板如图1所示，该印刷电路板1部分主要可区分为输入区2、走线区3与焊点区4三大区域，其中探针卡的多个探针(图中未示)可固设于焊点区4的对应焊点或接点。输入区2包含多个数组排列的焊垫5，该些焊垫5包含电源焊垫(powerpad)，藉以让测试机提供电源输入。该些电源焊垫通过走线区3内的金属布线进行空间转换，并电性连接至焊点区4相对应的电源焊垫或电源环(power ring)，以供应该些探针电源。其中，走线区3内不同区域或分层的电源金属布线定义为不同的电源平面(powerplane)，且由于印刷电路板1包含多组电源焊垫，因此亦相对应包含多个电源平面。

探针卡的印刷电路板为一多层结构，包含上述多个电源平面的分层，以及接地层与讯号层等。由于每一电源平面在走线区须利用一层或多层进行布线(layout)，使得电源平面容易因为穿层而产生结构上的缺陷，亦或是金属导线为了闪避密布于印刷电路板上且贯穿印刷电路板的讯号焊点，而使金属导线的布线路径过于复杂。所以，自电源焊垫输入的电源传经走线区的电源平面时，常常发生电压下降(voltage drop)或产生噪声干扰，如此将影响电源传抵探针的完整性，导致测试误差进而影响测试结果。另一方面，电源平面受限其布线于印刷电路板中，因此线路固定而扩充性不好，无法满足客户端多元的测试需求；若欲增加电源平面的数目，则须提升印刷电路板的布线层数，不仅实际操作上有难度，更将提升整体成本支出而有待解决。

发明内容

为此，发明的目的在于解决上述问题，进而提出一种电源完整性较好的探针卡，以避免来自测试机的电源供应发生过度的电源下降或噪声干扰；

本发明的另一目的在于提出一种电源平面可客制化、可随需求更替使用的探针卡。

为了实现前述目的，本发明将探针卡的电源平面独立于印刷电路板外，并利用外接导线或外接电源平面的方式，使直流电源供应(power supply)自输入区传抵焊点区。本发明提出一种用于探针卡的印刷电路板，该印刷电路板定义一焊点区、一走线区以及一输入区；该焊点区包含多个第一电源焊垫组，该输入区包含对应该些第一电源焊垫组的多个第二电源焊垫组，且该些第一电源焊垫组绝缘于该些第二电源焊垫组。

在上述一实施例中，本发明提出一种应用上述印刷电路板的探针卡，该探针卡包含至少一外接导线，该外接导线可电性连接第一电源焊垫组与第二电源焊垫组以供应电源。

在上述的另一实施例中，本发明提出一种应用上述印刷电路板的探针卡，该探针卡包含至少一外接电源平面，该外接电源平面可电性连接第一电源焊垫组与第二电源焊垫组以供应电源。

由于以外接导线或外接电源平面可避免电源因印刷电路板内的分层或布线而衰减，因此可以保持较好的电源完整性，并进而增进测试的准确度。另一方面，由于外接电源平面可客制化，可依需求更换，因此其兼容性高，可节省测试厂商的成本支出。有关本发明的详细技术内容及优选实施例，配合附图说明如后。

附图说明

本发明的实施例是结合附图予以描述：

图1为现有探针卡的一印刷电路板示意图；

图2-1为本发明一印刷电路板一实施例的结构示意图；

图2-2为本发明一印刷电路板一实施例的剖面示意图；

图3-1为本发明一探针卡实施例的俯视示意图；

图3-2为本发明一探针卡实施例的截面示意图；

图4-1为本发明另一探针卡实施例的俯视示意图；

图4-2为本发明另一探针卡实施例的截面示意图；

图5为本发明一外接电源平面实施例的结构示意图；

图6-1为本发明一外接电源平面用于一探针卡的截面示意图；

图6-2为本发明另一外接电源平面实施例的立体示意图；以及

图7为本发明另一外接电源平面实施例的立体示意图。

具体实施方式

本发明在探针卡的一实施例中，将电源平面独立于印刷电路板，并利用外接式电源平面或直接打线连接等方式，使探针获得电源供应。有关本发明的详细说明及技术内容，现配合附图说明如下：

请参阅图2-1及图2-2所示，其为本发明的探针卡10中，一印刷电路板11实施例的结构示意图及剖面示意图，如图所示：本实施例的印刷电路板11包含焊点区12、走线区13以及输入区14。其中，焊点区12定义为印刷电路板11靠近内圈包含测试、电源(电源环)等不同焊垫、接点的设置区域；输入区14定义为印刷电路板11靠近外圈包含电性接点17、电源焊垫160等的设置区域，借以让测试机输入各式电气讯号；走线区13则定义为焊点区12与输入区14之间的区域。

须再加以定义、说明的是，实务上，上述的输入区14可再区分为测试区141与转接区142。其中，测试区141泛指输入区14的外圈部分，包含多个电性接点17可供测试机的弹簧针点触，该些电性接点17包含测试接点和电源接点171(请见图2-2)，因此测试机可将电气讯号及电源输入该探针卡10；转接区142则包含多个电源焊垫160，该些电源焊垫160电性连接测试区141内对应的电源接点171，如图2-2所示。因此，在以下的说明中，输入区14的电源焊垫(组)16、160实质上指转接区142内的电源焊垫160。

在本发明的印刷电路板11一实施例中，该印刷电路板11的焊点区12包含多个第一电源焊垫组15，如图2-1显示数量为两组，分别为P₁与P₂；每一个第一电源焊垫组15包含多个电源焊垫150，且同一第一电源焊垫组15的电源焊垫150彼此电性连接，如图2-1显示的P₁、P₂两个不同的第一电源焊垫组15分别包含四个P₁电源焊垫150与四个P₂电源焊垫150，其中四个同一组的P₁电源焊垫150彼此电性连接，四个另一组的P₂电源焊垫150彼此电性连接；该些第一电源焊垫组15可设置于该焊点区12的预设位置，例如图2-1显示其沿着圆形印刷电路板11的圆心呈环状排列。

该印刷电路板11的输入区14则包含对应该些第一电源焊垫组15的第二电源焊垫组16，如图2-1显示数量为两组，分别为P’₁、P’₂；每一第二电源焊垫组16包含多个电源焊垫160，且同一第二电源焊垫组16的电源焊垫160彼此电性独立，如图2-1显示的P’₁、P’₂两个第二电源焊垫组16分别包含四个P’₁电源焊垫160与四个P’₂电源焊垫160，且四个P’₁电源焊垫160彼此电性独立，四个P’₂电源焊垫160彼此电性独立；并且，焊点区12的每一第一电源焊垫组15(电源焊垫150)与输入区14的每一第二电源焊垫组16(电源焊垫160)彼此电性绝缘。第二电源焊垫组16传输直流电流，当然该直流电流由测试机提供。

承前所述，由于本发明的探针卡10于测试时，传送抵达焊点区12的电源供应是来自外接式的电源平面或线路，因此尚未外接电源平面或线路前，第一电源焊垫组15与第二电源焊垫组16彼此电性绝缘。然而，须说明的是，第一电源焊垫组15与第二电源焊垫组16之间彼此绝缘，不表示移除走线区13内所有的金属布线；实务上，走线区13仍可设置其它测试焊垫须使用到的测试线与接地线。更进一步地，走线区13亦可依然保留预备使用的电源平面，只是在正常情况下，该些预备使用的电源平面与第一电源焊垫组15、第二电源焊垫组16相互绝缘。

请参阅图3-1和图3-2的俯视图和截面示意图，在一实施例中，本发明的探针卡20于走线区13范围内，以外接导线21电性连接第一电源焊垫组15与第二电源焊垫组16而供应电源。请参见图3-2并配合图3-1，该探针卡20包含：一印刷电路板11、至少一待测物针组22以及至少一外接导线21；每一待测物针组22包含至少一电源探针220，该电源探针220一端电性连接其中一个第一电源焊垫组15的一电源焊垫150，另一端用以点触待测物；该外接导线21两端则分别电性连接该电源探针220连接的同一第一电源焊垫组15的电源焊垫150以及对应第二电源焊垫组16的电源焊垫160(如图3-1显示连接P₂与P’₂)；借此，来自测试机的电源供应可自第二电源焊垫组16的电源焊垫160输入，并通过该外接导线21传递至该电源探针220。其中，该外接导线21可利用同轴导线或者其它导线，以跳线的方式分别连接于输入区14与焊点区12。每一第二电源焊垫组16通过外接导线21传输直流电流到其对应的第一电源焊垫组15。

请再参阅图4-1和图4-2的俯视图和截面示意图，在另一实施例中，本发明的探针卡30以外接电源平面31连接第一电源焊垫组15与第二电源焊垫组16而供应电源。该探针卡30包含：一印刷电路板11、至少一待测物针组32以及至少一外接电源平面31；每一待测物针组32包含至少一电源探针320，该电源探针320一端电性连接其中一个第一电源焊垫组15的一电源焊垫150，该外接电源平面31一端电性连接该电源探针320连接的同一第一电源焊垫组15的电源焊垫150，另一端则电性连接至对应的第二电源焊垫组16的电源焊垫160；藉此，来自测试机的电源供应可自第二电源焊垫组16的电源焊垫160输入，并通过该外接电源平面31传递至该电源探针320。每一第二电源焊垫组16通过外接电源平面31传输直流电流到其对应的第一电源焊垫组15。

上述的外接电源平面31可替代现有技术中印刷电路板内部的电源铺设，以降低印刷电路板11内多层布线的复杂度与成本；同时，由于外接电源平面31的电源铺设变化性大，且可依客户订制，因此本发明无须重制探针卡30的印刷电路板11，便可满足客户使用的弹性与需求，亦能提供异常处理时的测试运用。此外，由于外接电源平面31只有电源的布线，不需要考虑现有技术中印刷电路板走线区的电源铺设问题，因此，布线路径的复杂度低，自电源焊垫160输入的电源传经外接电源平面31时，可以避免电压下降或噪声干扰，电源完整性比现有技术中的印刷电路板的好。

请进一步参阅图5所示，在一实施例中，该外接电源平面31包含一接地层311、一绝缘层312与一电源平面层313，其中，该绝缘层312位于该接地层311与该电源平面层313之间，该接地层311接到一低准位电压。因此，当该外接电源平面31以该接地层311面对该探针卡30而外接时(请参考图4-2)，邻近探针卡30的接地层311与绝缘层312可保护该电源平面层313不受来自印刷电路板11的电气干扰。

另一方面，该外接电源平面31可以软性电路板(flexible printedcircuit，FPC)，或是以子卡的型式外接于该印刷电路板11。图6-1和图6-2显示一子卡形式的外接电源平面31a示意图，该子卡形式的外接电源平面31a可以插接嵌合的方式组装于印刷电路板11上，形成电性连接。该外接电源平面31a包含第一连接部314与第二连接部315，该印刷电路板11对应该第一连接部314及第二连接部315开设第一卡槽111与第二卡槽112，使该第一连接部314可插设于该焊点区12的第一卡槽111，且位于第一连接部314的多个电性接点316与该焊点区12对应的电源焊垫150电性连接；该第二连接部315可插设于该输入区14的第二卡槽112，且位于第二连接部315的多个电性接点317与该输入区14对应的电源焊垫160电性连接，借此插嵌固定于印刷电路板11上并形成电性相连。

此外，如图7所示，本发明可借由短路(short)多个外接电源平面31，以实质上扩大电源平面，提升电源完整性。举例来说，一应用上述印刷电路板11的探针卡40包含power1、power2两个外接电源平面31，每一外接电源平面31连接第一电源焊垫组15的一侧定义为探针侧，该外接电源平面31对应于测试区141的电源接点171(请参阅图2-2)则定义为输入接点171a，例如：power2外接电源平面31连接于转接区142的P’₂电源焊垫160，该P’₂电源焊垫160电性连接于测试区141的对应电源接点171即为所定义的输入接点171a。

测试时，若只使用探针卡40的power1外接电源平面31，而未使用power2外接电源平面31，则可将两个外接电源平面31的探针侧(或第一电源焊垫组15中的P₁、P₂电源焊垫)通过一连结结构41使其彼此短路(short)而电性连通，使电源可自power1、power2的外接电源平面31供应而传抵焊点区12。同时，该未使用power2外接电源平面31所对应的输入接点171a以一绝缘结构42覆盖，使该输入接点171a绝缘于测试机的弹簧针，以避免测试机判读时发生错误。如此可增大power1使用的外接电源平面31，以提升电源的完整性；其中，该连结结构41可为一金属导线、或一金属片或直接以焊锡方式导通；而该绝缘结构42可为一绝缘胶带或一塑料片。

以上仅为本发明的优选实施例，并非用于限制本发明专利的专利保护范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化与修饰，均包含于本发明的权利保护范围。

Claims

1.一种用于探针卡的印刷电路板，其特征在于，所述印刷电路板定义一焊点区(12)、一走线区(13)以及一输入区(14)；所述焊点区(12)包含多个第一电源焊垫组(15)，每一所述第一电源焊垫组(15)包含多个第一电源焊垫(150)，且同一第一电源焊垫组(15)的所述多个第一电源焊垫(150)彼此电性连接；所述输入区(14)包含对应所述多个第一电源焊垫组(15)的多个第二电源焊垫组(16)，每一第二电源焊垫组(16)包含多个第二电源焊垫(160)，且同一第二电源焊垫组(16)的所述多个第二电源焊垫(160)彼此电性独立；其中，所述多个第一电源焊垫组(15)绝缘于所述多个第二电源焊垫组(16)，且其中一个第一电源焊垫组(15)以及其对应的第二电源焊垫组(16)分别电性连接一外接导线(21)或一外接电源平面(31)的两端。

2.根据权利要求1所述的用于探针卡的印刷电路板，其特征在于，所述印刷电路板为圆形，且所述多个第一电源焊垫(150)环绕所述印刷电路板的圆心呈环状。

3.根据权利要求2所述的用于探针卡的印刷电路板，其特征在于，所述多个第二电源焊垫(160)传输直流电流。

4.一种探针卡，其特征在于，所述探针卡包含：

一印刷电路板(11)，于所述印刷电路板(11)定义一焊点区(12)、一走线区(13)以及一输入区(14)；所述焊点区(12)包含多个第一电源焊垫组(15)，所述输入区(14)包含对应所述多个第一电源焊垫组(15)的多个第二电源焊垫组(16)，且所述多个第一电源焊垫组(15)绝缘于所述多个第二电源焊垫组(16)；

至少一电源探针(220)，所述电源探针(220)的一端电性连接其中一个第一电源焊垫组(15)；

至少一外接导线(21)，所述外接导线(21)的两端分别电性连接同一第一电源焊垫组(15)以及其对应的第二电源焊垫组(16)；使得电源供应可自所述第二电源焊垫组(15)经过所述外接导线(21)而传抵所述电源探针(220)。

5.根据权利要求4所述的探针卡，其特征在于，所述外接导线(21)为一同轴导线。

6.根据权利要求4所述的探针卡，其特征在于，所述印刷电路板(11)的每一个第一电源焊垫组(15)包含多个电源焊垫(150)，且同一第一电源焊垫组(15)的电源焊垫(150)彼此电性连接；每一个第二电源焊垫组(16)包含多个电源焊垫(160)，且同一第二电源焊垫组(16)的电源焊垫(160)彼此电性独立。

7.根据权利要求6所述的探针卡，其特征在于，每一个所述第二电源焊垫组(16)通过所述外接导线(21)传输直流电流到其对应的所述第一电源焊垫组(15)。

8.一种探针卡，其特征在于，所述探针卡包含：

至少一电源探针(320)，所述电源探针(320)的一端电性连接其中一个第一电源焊垫组(15)；

至少一外接电源平面(31)，所述外接电源平面(31)的两端分别电性连接同一第一电源焊垫组(15)以及其对应的第二电源焊垫组(16)；使得电源供应可自所述第二电源焊垫组(16)通过所述外接电源平面(31)而传抵所述电源探针。

9.根据权利要求8所述的探针卡，其特征在于，所述外接电源平面(31)为一软性电路板。

10.根据权利要求8所述的探针卡，其特征在于，所述外接电源平面(31)为一子卡。

11.根据权利要求10所述的探针卡，其特征在于，所述外接电源平面(31)包含：第一连接部(314)与第二连接部(315)；所述第一连接部(314)插设于所述焊点区(12)，使所述第一连接部(314)的多个电性接点(316)与对应的所述第一电源焊垫组(15)电性连接；所述第二连接部(315)插设于所述输入区(14)，使所述第二连接部(315)的多个电性接点(317)与对应的第二电源焊垫组(16)电性连接。

12.根据权利要求8所述的探针卡，其特征在于，所述外接电源平面(31)包含一接地层(311)、一绝缘层(312)与一电源平面层(313)；其中，所述绝缘层(312)位于所述接地层(311)与所述电源平面层(313)之间；所述外接电源平面(31)以所述接地层(311)面对所述探针卡外接，以避免电性干扰。

13.根据权利要求8所述的探针卡，其特征在于，所述印刷电路板(11)的每一个第一电源焊垫组(15)包含多个电源焊垫(150)，且同一第一电源焊垫组(15)的电源焊垫(150)彼此电性连接；而每一个第二电源焊垫组(16)包含多个电源焊垫(160)，且同一第二电源焊垫组(16)的电源焊垫(160)彼此电性独立。

14.根据权利要求13所述的探针卡，其特征在于，每一个第二电源焊垫组(16)通过所述外接电源平面(31)传输直流电流到其对应的第一电源焊垫组(15)。

15.一种探针卡，其特征在于，所述探针卡包含：

多个外接电源平面(31)，每一个所述外接电源平面(31)连接所述第一电源焊垫组(15)的一侧定义为探针侧；

连接结构(41)，所述连接结构(41)同时与两个所述外接电源平面(31)的探针侧电性连接；以及

一绝缘结构(42)，用以将所述两个外接电源平面(31)中的一个外接电源平面(31)的一输入接点覆盖绝缘；藉以扩大所述探针卡的电源平面。

16.根据权利要求15所述的探针卡，其特征在于，所述连接结构(41)选自由金属导线、金属片以及焊锡所组成的群组中的一个。

17.根据权利要求15所述的探针卡，其特征在于，所述绝缘结构(42)为一绝缘胶带或一塑料片。