CN105745742B - 用于在装置与测试器之间传输信号的互连装置 - Google Patents

用于在装置与测试器之间传输信号的互连装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种系统，所述系统包括：电路板，所述电路板包括以第一节距布置的电气元件；晶片，所述晶片包括以第二节距布置的触点，其中所述第二节距小于所述第一节距；以及互连装置，所述互连装置包括增材制造的电气导管，所述增材制造的电气导管是所述电气元件与所述触点之间的电气通路的一部分，其中所述增材制造的电气导管包括导电材料。

Description

用于在装置与测试器之间传输信号的互连装置
技术领域
本说明书整体涉及用于在装置与测试器之间传输信号的互连装置。
背景技术
晶片级别测试包括测试晶片上的晶粒。在本说明书中，“dice”用作“die”的复数。由于晶粒易碎，优选在测试期间触碰任何晶粒的次数不超过一次。然而，由于晶粒通常在圆形晶片上图案化，因此测试任何晶粒集合可能涉及不止一次地触碰若干晶粒。此外，触碰晶粒的装置可能必须部分地踩掉(走离)晶片以便触碰所有晶粒。实际触压与理论上必须触压的比率被称为触压效率。
有一定数量的测试电路需要具有良好的电气路径(例如，低损耗、低电感且低串扰)来测试晶粒。这种电路通常针对每个正被测试的晶粒占用测试板的若干平方英寸。通常，通过在用于执行晶片级别测试的测试板上实施非常短的电气路径来获得良好的电气路径。
为了解决触压效率问题，以紧密群组的形式测试晶粒是有用的。为了解决测试电路问题，有用的方式是，测试在晶片上铺展的晶粒，使得单个晶粒的测试电路在电气上或机械上不干扰相邻晶粒的测试电路。这两个相互矛盾的要求影响在晶片级别执行并行测试的能力。
发明内容
一种示例性系统包括：电路板，其包括以第一节距布置的电气元件；晶片，其包括以第二节距布置的触点，其中第二节距小于第一节距；以及互连装置，其包括增材制造的电气导管，所述增材制造的电气导管是电气元件与触点之间的电气通路的一部分，其中所述增材制造的电气导管包括导电材料。示例性系统可包括下列特征中的一个或多个(单独地或组合地)。
增材制造的电气导管可包括由至少一种介电材料围绕的导电材料。所述至少一种介电材料可实质上由一层导电材料围绕。所述至少一种介电材料可包括多种介电材料。增材制造的电气导管可具有同轴结构，并且所述至少一种介电材料可包括空气、塑料和/或陶瓷。该系统可包括位于互连装置与电路板之间的插入件。插入件可为电气元件与触点之间的电气通路的一部分。该系统可包括位于互连装置中的增材制造的电气导管与晶片上的对应触点之间的导电引脚。
该系统可包括插入件上的触点，所述触点具有导电性和机械顺应性。触点可在插入件与晶片上的对应触点之间提供机械顺应的电气连接。晶片上的触点可形成电气电路。增材制造的电气导管可包括同轴结构。
电路板还可包括与电气元件中的每一者相联的电子器件。与对应电气元件相联的电子器件可用于支持对应电气元件的操作。
该系统可包括位于互连装置与晶片之间的引脚，其中所述引脚可用于提供触点与互连装置之间的电气通路的至少一部分。接口板可位于引脚与互连装置之间。接口板可包括触点与互连装置之间的电气通路的至少一部分。接口板可包括电气通路中的电子部件。所述电子部件可为无源电子部件，诸如电容器、平衡-不平衡变换器和/或开关。所述电子部件可包括有源电子部件。
电气元件中的每一者可为射频(RF)探针卡的一部分。电气元件可包括端接在电路板上的电气电缆。触点可以平行的行的形式布置在晶片上；并且该系统可包括测试器以在互连装置与触点子集之间执行电气接触。
增材制造的电气导管中的至少一些可被配置为具有实质上匹配的电气路径长度、阻抗和信号衰减。增材制造的电气导管可包括弯曲或蜿蜒部分，所述弯曲或蜿蜒部分被配置为在不同的增材制造的电气导管之间实现实质上匹配的电气路径长度和渡越时间、阻抗及信号衰减。增材制造的电气导管可包括三维(3D)印刷的电气导管。
第二节距可保持第一节距的单一维度。
本文还描述了一种示例性方法，该方法包括：经由增材制造工艺生成包括增材制造的电气导管的互连装置，所述增材制造的电气导管是电路板上的电气元件与晶片上的触点之间的电气通路的一部分，其中所述增材制造的电气导管包括导电材料；以及在电路板与晶片之间连接互连装置。电路板包括以第一节距布置的电气元件；并且晶片包括以第二节距布置的触点，该第二节距小于第一节距。示例性方法可包括下列特征中的一个或多个(单独地或组合地)。
增材制造的电气导管可包括由至少一种介电材料围绕的导电材料。所述至少一种介电材料可实质上由一层导电材料围绕。所述至少一种介电材料可包括多种介电材料。增材制造的电气导管可具有同轴结构，并且所述至少一种介电材料可包括空气。增材制造的电气导管可包括由电介质围绕的导电材料，其中电介质由一层导电材料围绕。所述至少一种介电材料可包括空气、陶瓷和塑料中的至少一者。
该方法还可包括在互连装置与电路板之间连接插入件，其中插入件包括电气元件与触点之间的电气通路的一部分。该方法还可包括在互连装置中的增材制造的电气导管与晶片上的对应触点之间连接导电引脚。增材制造的电气导管可包括同轴结构。电路板可包括与电气元件中的每一者相联的电子器件，其中与对应电气元件相联的电子器件用于支持对应电气元件的操作。
该示例性方法还可包括：在互连装置与晶片之间提供弹簧引脚，其中弹簧引脚用于提供触点与互连装置之间的电气通路的至少一部分；以及在引脚与互连装置之间连接接口板，其中接口板是触点与互连装置之间的电气通路的至少一部分，并且其中接口板包括电气通路中的电子部件。所述电子部件可为无源电子部件，诸如电容器、平衡-不平衡变换器和/或开关。所述电子部件可包括有源电子部件。
电气元件中的每一者可为射频(RF)探针卡的一部分。电气元件可包括端接在电路板上的电气电缆。触点可以平行的行的形式布置在晶片上；并且该方法还可包括使测试器在互连装置与触点子集之间执行电气接触。
增材制造的电气导管中的至少一些可被配置为具有实质上匹配的电气路径长度、阻抗和信号衰减。增材制造的电气导管可包括弯曲或蜿蜒部分，所述弯曲或蜿蜒部分被配置为在不同的增材制造的电气导管之间实现实质上匹配的电气路径长度、阻抗及信号衰减。增材制造工艺可包括三维(3D)印刷工艺。增材制造工艺可包括通过堆叠材料层来构建三维(3D)结构的印刷工艺。
第二节距可保持第一节距的单一维度。
本文还描述了一种示例性系统，该系统包括：电路板，其包括以第一节距布置的电气元件；晶片，其包括以第二节距布置的触点，其中第二节距小于第一节距；以及互连装置，其包括减材制造的电气导管，所述减材制造的电气导管是电气元件与触点之间的电气通路的一部分。减材制造的电气导管可包括导电材料。减材制造的电气导管可具有带状线构型、微带线构型或共面波导构型。
本说明书(包括此发明内容部分)中所描述的特征中的任何两个或更多个可组合在一起以形成本文未具体描述的具体实施。
本文所述的测试系统和技术，或它们的部分，可实施为计算机程序产品或由计算机程序产品控制，该计算机程序产品包括指令，所述指令存储在一个或多个非暂态机器可读存储介质上并且能够在一个或多个处理装置上执行以控制(例如，协调)本文所述的操作。本文所述的测试系统和技术，或它们的部分，可实施为一种设备、方法或电子系统，所述设备、方法或电子系统可包括一个或多个处理装置和存储用于执行各种操作的可执行指令的存储器。
附图和以下具体实施方式陈述了一个或多个具体实施的详细信息。通过具体实施方式和附图以及通过权利要求书，其他特征和优点将显而易见。
附图说明
图1示出了包含电子装置的测试板的例子。
图2示出了测试板上电子装置的节距与晶片上DUT的节距的示例性比较。
图3为包含测试板和互连装置的测试系统以及包含要测试的DUT的晶片的例子。
图4为增材制造的电气导管的例子。
图5为增材制造的互连装置的例子。
图6为增材制造的互连装置的另一个例子。
图7为增材制造工艺的例子。
图8为可用于制造具有同轴结构的增材制造的互连装置的增材制造工艺的一部分的例子。
图9为用于制造图3类型的测试系统的过程的流程图。
图10为互连装置的另选示例性具体实施。
图11为互连装置的另选示例性具体实施。
图12为图11的示例性互连装置的近距离剖视图。
图13由图13A、图13B和图13C组成，示出了用于制造用于互连装置的导电导管的不同制造技术。
图14示出了可与本文所述的互连装置一起使用的测试系统的测试头的示例性具体实施。
不同图中的类似附图标记指示类似元件。
具体实施方式
制造商可在各制造阶段测试装置。在示例性制造工艺中，在单个硅片上制作大量集成电路。将晶片切割成各个称为晶粒的集成电路。将各晶粒加载到框架中，并附接键合线以将晶粒连接到从框架延伸的引线。然后，将加载后的框架封装在塑料或另一封装材料中，以生成成品。
制造商出于经济上的刺激而要在制造工艺中尽可能早地检测并丢弃有缺陷元件。因此，许多制造商在切割晶片之前在晶片级别对集成电路进行测试。在封装之前识别缺陷电路并通常将其丢弃，从而节省封装缺陷晶粒的成本。作为最后的检查，许多制造商在运输之前测试每件成品。此类过程测试封装件中的零件，这些零件已经在裸晶粒上添加了额外费用。因此，具有精确的测试结果减少了对丢弃有价值零件的需要。
为了测试大量装置，制造商常常使用ATE，例如自动测试设备(或“测试器”)。响应于测试程序集(TPS)中的指令，ATE自动生成要应用到受测装置(DUT)的输入信号并监测所得到的输出信号，所述受测装置诸如为一个或多个裸晶粒。ATE将输出信号与预期响应进行比较，以确定每个DUT是否有缺陷。ATE通常包括计算机系统和测试仪器或具有对应功能的装置。
在一些具体实施中，ATE用于在晶片级别测试电子装置或晶粒。正在晶片上测试的电子装置为DUT，并且不同于印刷电路板(PCB)上的电子装置，后者是启用测试的部件。在一些具体实施中，PCB用于射频测试，并且在其他具体实施中，PCB可用于其他类型的测试。在涉及RF测试的示例性具体实施中，PCB上用于RF测试的部件尤其用于提供来自DUT的许多RF通道与测试器中可用的更少数量的测试通道之间的开关矩阵。在涉及RF测试的示例性具体实施中，在应用空间中在PCB上还常见到平衡-不平衡变换器(用于测试系统的50欧姆线与DUT的阻抗之间的阻抗匹配)和电容器，所述电容器通过在电容器中的存储能量与DUT之间提供更短、更低电感的连接来支持DUT的多个电源。在某些情况中，后面这一种情况可能很重要，因为归因于将电源连接到DUT的线的电感，DUT可快速切换电源状态使得电源无法跟踪DUT处的所需电压。这个现象取决于电缆长度和构造，并且由安装得在电气上尽可能靠近DUT的补充旁路电容器补偿。这些旁路电容器提供存储能量的附近(由电感相对低的路径连接的)储备供应，该储备供应在DUT打开时可被DUT调用并且在DUT关闭时限制过压尖峰。在没有旁路电容器的情况下，欠压(暂降)状况和过压(尖峰)状况都可能出现在DUT处，从而导致软故障或潜在地导致硬故障。
PCB可用于批量地，例如并行地(或同时地)，测试晶片上的DUT(例如，晶粒)。在示例性具体实施中，PCB可为测试探针卡(例如，RF测试探针卡或其他测试探针卡)的一部分(或一种形式)，所述测试探针卡本身可为ATE的装置接口板(DIB)的一部分。探针卡可用于对晶片上的DUT执行测试。例如，可使探针卡与晶片上的多个DUT接触，并且可对那些DUT并行地执行测试。在一个例子中，可使探针卡与晶片上相邻DUT的2×8区块接触或者与DUT的任何其他合适的区块接触。然后，可将探针卡移动到晶片上DUT的另一(例如，相邻的)区块，并且可测试那些DUT。这个过程可重复直至晶片上的所有DUT被测试。下面描述了探针卡与晶片上的DUT之间的接触。
图14示出了包括PCB 1401的示例性测试系统1400，该示例性测试系统构成探针卡并且包括诸如本文所述那些部件的部件。如图所示，信号在PCB 1401与测试电子器件1402之间路由，所述测试电子器件可为测试器测试头1403的一部分。测试电子器件可，例如藉由通过电缆1404、PCB 1401和互连装置1405(其例子在下文描述)将信号发送到DUT，来对DUT执行实际的测试。那些信号的响应可追溯该路径到达测试电子器件，其中这些响应被测量以确定DUT是否正确工作。在一些具体实施中，测试电子器件可具有与所示不同的配置，并且可在测试头外部执行处理，例如在一个或多个处理装置(诸如计算机)处执行处理。
电子装置100的例子以及布置在PCB上各位点处的相联电路101在图1中示出。PCB上的电子装置可以特定节距布置。在这种具体实施中，节距包括相邻电子装置的零件(例如，中心)之间的距离。在其他具体实施中，节距可有不同定义。PCB上的节距通常，虽然不一定，大于晶片上的对应DUT触点的节距。例如，在一些示例性具体实施中，PCB上的节距为15mm，并且晶片上的节距为5mm。值得注意的是，本文所述的系统可与任何节距值一起使用，并且可能存在PCB和晶片上的节距相同的情况。
图2示出了将PCB上电子装置200的节距与晶片上DUT的对应触点201进行比较的例子。如图2所示，探针卡上的电子装置200的DUT图案在节距上与晶片上的实际DUT 201不同。
本文所述的测试系统提供互连装置以在PCB上的测试电路电子装置与晶片上的DUT触点之间路由信号。这使用将PCB节距转换成晶片节距的互连装置来实现。为此，在示例性具体实施中，电子装置和相联电路以第一节距布置在PCB上，例如装置之间可能为若干英寸。互连装置用于从PCB上的第一节距空间转换成晶片上的小于第一节距的节距(第二节距)。在一些具体实施中，在互连装置中使用空气介电同轴线。将空气用作电介质可降低介电损耗，同时空气更低的介电常数可相对于大多数常用电介质针对给定阻抗允许更大的导体和更低的导电损耗；然而，也可使用除空气之外的电介质。使用同轴构型还可降低趋肤深度导电性损耗。迄今为止，鉴于晶片级别节距的尺寸，使用空气介电同轴线来进行晶片级别测试是不实际的。
在一些具体实施中，本文所述的测试系统使用增材制造工艺来制造用于晶片级别测试的同轴线。在一个例子中，可使用增材制造工艺(它的一个例子是3D印刷)来以可在测试PCB上的电子装置与晶片级别DUT触点之间接合的节距制造同轴线。使用作为PCB上的电子装置与晶片上的DUT触点之间的电气通路的一部分的增材制造的电气导管，可改善一些电子装置的并行测试。
就这一点而言，为了促进信号传输的一致性，不同导管的电气特性实质上匹配。例如，应将不同导管的阻抗控制为实质上相同。在这种情况下，阻抗受控包括能够指定各个导管的阻抗并匹配不同导管的阻抗。另外，不同导管的以ToF(渡越时间)衡量的电气路径长度(与物理路径长度形成对照)应实质上相同。并且，不同电气导管产生的信号衰减应实质上相同。在一些具体实施中，互连装置中的所有电气导管具有相同的阻抗、电气路径长度和衰减。在其他具体实施中，情况并不需要如此。例如，在一些具体实施中，测试电子器件可能将这些参数中一者或多者的变化考虑在内，并且/或者针对这些变化加以校正。
为此，示例性测试系统可包括：电路板(例如，PCB)，该电路板包括以第一节距布置的电气元件(例如，电子装置、电缆端接装置等)；晶片，其包括以第二节距布置的触点，其中第二节距不同于(例如，小于或大于)第一节距；以及互连装置，其包括增材制造的电气导管，所述增材制造的电气导管是电气元件与触点之间的电气通路的一部分。在这个例子中，增材制造的电气导管包括与电介质(诸如空气)相邻的导电材料；然而，在其他例子中，可使用不同类型的电气导管。
在示例性具体实施中，用于测试的电气元件包括是射频(RF)探针功能的一部分的电子装置。在其他具体实施中，本文所述的测试系统可用于为不同类型的触压或其他测试功能提供互连装置。
图3示出了上文所述类型的测试系统300的例子。示例性测试系统300包括图1所示类型的PCB 301，该PCB包括电气元件。在这个例子中，电气元件包括电子装置302，所述电子装置是用于对DUT执行晶片级别测试的探针卡的一部分。然而，本文所述的系统不限于与包含为探针卡一部分的电子装置的PCB一起使用。相反，电气元件可包括例如信号可路由至或从其路由的任何装置。例如，电气元件可包括电缆或者端接在PCB上的其他类型的电气导管。在这个例子中，PCB还包括结构加固件304，诸如图1所示的结构加固件。同样在这个例子中，电路325与每个对应的电子装置相联。
电子装置302以第一节距布置，如图3所示。第一节距可为电子装置之间的任何距离。在图3的例子中，电子装置302的布置节距大于晶片305上的对应DUT触点的节距。然而，如上文所指出，在其他具体实施中，情况可能并不如此。例如，在其他具体实施中，电子装置302的布置节距可小于或等于晶片305上的对应DUT触点的节距。PCB 301上的电子装置302映射到晶片305上的对应DUT触点306。即，在电子装置302上的合适信号触点与晶片305上的对应DUT触点之间存在电气通路。因此，可通过经由电气通路将信号路由至晶片305上的DUT或从晶片305上的DUT路由信号，来由PCB 301上的电子装置302启用对晶片305上的DUT的测试。
电子装置302与晶片305上的触点306之间的电气通路包括互连装置309。在一些具体实施中，互连装置309包括增材制造的电气导管，所述增材制造的电气导管是阻抗受控的(例如，被制造或以其他方式配置为达到指定的阻抗或阻抗范围)、具有同轴结构、并且在电气性能方面模拟同轴电缆。在一些具体实施中，增材制造的电气导管包括与电介质紧邻(例如由电介质围绕或实质上由电介质围绕)的导电材料(例如，金属，诸如铜)，该电介质诸如为空气(例如，“空气电介质”)。例如，从内到外，顺序可为：内导电材料、空气、外部材料等，如果适用的话。
在一些具体实施中，作为空气的补充或替代，可使用其他电介质。此类电介质的例子包括但不限于塑料、陶瓷和玻璃。在使用空气的例子中，可使用额外的介电材料来保持和/或支持外部非空气材料与跟空气相邻的内部导电材料之间的间距。在一些具体实施中，在内部导电材料与空气之间存在额外的介电材料。例如，从内到外，顺序可为：内导电材料、电介质、空气、外部材料等，如果适用的话。在任何具体实施中，每种电介质可由多种介电材料组成。
图4示出了增材制造的电气导管400的例子，该增材制造的电气导管经由增材制造工艺(诸如下文所述的增材制造工艺)制成。导管400包括至少部分地由空气402围绕的内导电材料401，诸如铜。另一种材料404在空气周围并且形成增材制造的电气导管400的结构。所述另一种材料可为金属并且可充当内导电材料的返回路径。在其他具体实施中，增材制造的电气导管可具有与图4所示那些不同的结构和/或部件。在一些具体实施中，用于制造互连装置(包括电气导管)的增材制造工艺为三维(3D)印刷。在其他具体实施中，增材制造工艺包括在层上形成层以制造所得的3D结构，其例子包括但不限于电成型和大马士革构造。有时，诸如这些的技术被称为21/2-D印刷。在一些定义中，当堆叠了印刷产品的多个层并且在所述层之间形成了互连时，印刷工艺变成2-1/2D。在其他定义中，制造甚至单个印刷层的工艺也构成2-1/2D印刷工艺，因为该单个层必定具有厚度。
图5示出了由增材制造的电气导管501组成的互连装置500的例子，所述增材制造的电气导管诸如为图4中所示的那种、是阻抗受控的并且是PCB上的电子装置与晶片上的DUT触点之间的电气通路的一部分。在这个例子中，增材制造的电气导管501包括与空气电介质502相邻并且由另一种材料503围绕的导电材料。然而，如上文所指出，在一些具体实施中，可使用除空气之外的或者作为空气的补充的电介质。示例性互连装置500将PCB的处于第一节距505下的电气连接转换成晶片的更紧密的(例如，更小的)第二节距506。这里，第一节距对应于PCB上的电子装置的间隔并且因此对应于这些电子装置的电气连接，第二节距对应于晶片上的DUT触点的间隔。
在图5的例子中，内导电材料的相对厚度在整个互连装置中保持为大约相同，这与空气电介质的尺寸一样。然而，在最靠近PCB的点与最靠近晶片的点之间，额外材料的量是变化的。增材制造工艺允许靠近晶片构建此类紧密节距。在一些具体实施中，在互连装置的整个结构中，导管外壁与中心导体之间的物理关系被设计并构建成在这两者之间形成固定的已调谐关系，该固定的已调谐关系可通过阻抗来衡量，这与在例如50Ω传输线中一样。
图6示出了本文所述类型的互连装置600的另一例子，该互连装置包括增材制造的电气导管，所述增材制造的电气导管是阻抗受控的并且是PCB上的电子装置与晶片上的DUT触点之间的电气通路的一部分。在图6的例子中，互连装置600将电子装置的群组601之间的节距转换成更紧密的节距604，所述群组601间隔空间602，在节距604中，晶片上的对应群组的DUT触点间隔更小的空间606。
在一些具体实施中，与图3中所示一样，PCB上的电子装置与晶片上的触点之间的电气通路除互连装置309之外还包括结构。例如，此类结构可包括电气地且物理地连接PCB301和互连装置309的插入件材料310。这些结构还可包括接触器组件312。接触器组件312可电气地且物理地连接互连装置309以及晶片305上的触点306。在一些具体实施中，接触器组件312可包括一个或多个引脚(例如，基于弹簧的引脚)，所述一个或多个引脚电气地且物理地将互连装置中的电气导管连接到晶片上的对应触点。在其他具体实施中，接触器组件312可包括一个或多个MEMS(微机电系统)装置，所述一个或多个MEMS装置在互连装置中的电气导管与晶片上的对应触点之间执行合适的电气和物理连接。在一些具体实施中，可包括比图3所示更少或更多的结构。
在一些具体实施中，PCB上的电子装置与晶片上的触点之间的电气通路仅包括互连装置。在此类具体实施中，插入件材料310的结构和/或功能、接触器组件312以及任何其他合适的中间结构可在形成互连装置的增材制造工艺期间被构造作为互连装置的一部分。在一些示例性具体实施中，这些结构可经由除增材制造之外的工艺形成在互连装置内部或结合到互连装置中。
可用于本文所述系统的增材制造工艺的例子包括但不限于加利福尼亚州范奈司Microfabrica公司(Microfabrica,Inc.of Van Nuys,California)开发的MICA FreeformTM工艺以及北卡罗来纳州德罕Nuvotronics公司(Nuvotronics,LLC of Durham,NorthCarolina)开发的PolystrataTM工艺。
图7示出了增材制造工艺700的例子，该增材制造工艺包括可用在用于构建本文所述类型的互连装置(其包括增材制造的电气导管，所述增材制造的电气导管是阻抗受控的并且包括与电介质(诸如空气)相邻的导电材料)的工艺中的操作。示例性工艺700始(710)于平坦衬底701。将图案化聚合物702添加(711)到平坦衬底701。在图案化聚合物702上添加(712)金属层703，该金属层填入图案化聚合物的图案中。然后使表面平坦化(713)以移除多余金属。将操作710到713重复(714)任意合适的次数以构建层叠堆704，该层叠堆由具有嵌入金属的聚合物组成。一旦叠堆中有合适的层数，便使用溶剂移除(715)聚合物，从而留下暴露的金属706。这个基本的工艺由操作710到715组成，然而通常被扩增以支撑同轴线的中心(例如，由空气电介质围绕的导电材料)。
例如，图8示出了工艺800的例子，工艺800包括与工艺700的那些操作类似的操作，并且可用于制造电气导管，该电气导管由被电介质(诸如空气)围绕的导电材料组成。根据工艺800，通过添加层直至叠层完成来形成叠层。可例如通过平版印刷、电镀和平坦化根据上述操作710到714来形成叠层，以制造由具有嵌入金属层的图案化聚合物组成的结构。在叠层构造期间中的一个或多个点，可将介电带807嵌入(804)在金属层中以支撑内导电材料808。可通过执行连续的操作，包括平版印刷、电镀和平坦化，来建造多个叠层809。然后，可溶解(805)聚合物(或所使用的任何抗蚀剂)以留下所得的电气导管810。
在其他具体实施中，可使用除本文所述那些之外的增材制造工艺来构建互连装置。例如，可使用真正的3D印刷来构建互连装置。
参见图9，可通过经由增材制造工艺(诸如图8所示的增材制造工艺)生成(901)互连装置来制造互连装置，该互连装置包括增材制造的电气导管，所述增材制造的电气导管包括与空气电介质相邻的导电材料。可如图所示将插入件材料连接(902)到互连装置，并且可如图所示将接触器组件连接(903)到互连装置。可将所得到的结构连接到PCB，从而形成探针测试器以执行晶片级别DUT测试。图9的操作可以与所示顺序不同的顺序来执行。
重新参见图3，作为测试工艺的一部分，可使由PCB 301、插入件材料310、互连装置309和接触器组件312组成的结构320与DUT的区块321的触点接触(例如电气连接)。这些DUT可并行地例如同时地测试。然后，可使结构320与晶片305上DUT的另一个区块322接触，并且那些DUT可并行地测试。这个过程可重复直至晶片上的所有DUT被测试。测试工艺可以是计算机控制的。例如，跨晶片的移动可以是计算机控制的，测试信号的应用和分析可以是计算机控制的等等。
图10示出了增材制造的电气互连装置1001的另一个示例性具体实施，以及相联的结构，所述结构用于在PCB 1002上的测试电路电子装置(未示出)与晶片(未示出)上的DUT触点之间路由信号。在图10的示例性具体实施中，增材制造的电气互连装置包括各个增材制造的电气导管1003。各个增材制造的电气导管1003可为本文所述的类型，例如它们可为微型同轴结构，其中每个导管包括由介电材料围绕的导电芯材(中心)，该介电材料诸如为空气、陶瓷、玻璃、塑料等。导电芯材继而又由用作该芯材的电气返程的导电外部材料围绕。导电外部材料可继而又由绝缘体围绕或者通过空气与其他导体隔离，或者可电连接到其他外部材料。
在示例性互连装置1001中，增材制造的电气导管中的至少一些(例如，全部)被配置为具有实质上匹配的电气特性，诸如电气路径长度/渡越时间(ToF)、阻抗和信号衰减。通过实质上匹配这些电气特性，可以降低导管之间存在信号传输时间差的几率，并且从而减少因通过互连装置的传输而导致的时序误差。在这种情况下，基本匹配可包括相同的或者在一个或多个预定义容差内的匹配。在一些具体实施中，可能仅适合实质上匹配电气路径长度、阻抗和信号衰减中的一者或两者。
在这种具体实施中，至少部分地通过使用弯曲或蜿蜒导管部分来实现匹配电气特性。例如，如图10所示，各个导管包括弯曲或蜿蜒部分1004。这些部分被配置为使得电气路径长度、阻抗和信号衰减在不同导管中是相同的。在图10的示例性具体实施中，相比导管1003b，导管1003a将信号路由到距离信号的源地更远的位置。在没有弯曲或蜿蜒部分1004的情况下，这种差异可能导致导管1003a具有与导管1003b不同的电气特性。因此，通过导管1003a的信号可能将具有与通过导管1003b的信号不同的电气特性(例如，时序、衰减等)，通过不同导管的信号可能将具有不同的电气特性。然而，弯曲或蜿蜒部分1004的添加有效地加长导管1003b的信号传输路线，从而使不同导管的电气特性(诸如电气路径长度、阻抗和信号衰减)匹配，并且从而降低对通过互连装置的不同导管传输的不同信号造成不同影响的可能性。蜿蜒或弯曲部分可添加到导管的任何一个或多个合适的部分以实现所需的电气特性。
在图10的示例性具体实施中，晶片上的触点的节距在一个维度(例如，X维度1007)上保持，而在另一个维度(例如，Y维度1008)上不保持。换言之，导管之间的间距相对于晶片上的触点在Y维度1008上铺展。在X维度1007上，导管之间的间距与晶片上的触点之间的间距大约相同。在这个例子中，对于导管群组1009，在X维度1007上存在十二个导管并且在Y维度1008上存在十二个导管。对于图10所示的每个导管群组而言，情况可能如此，也可能不是如此。这种类型的间距可能是有利的。例如，可能可以在互连装置的前部或后部添加额外的导管群组以适应更大数量的晶片触点。
互连装置1001还可包括包含引脚(例如，弹簧触点引脚，诸如引脚)的结构1010，诸如电路板，该结构提供对DUT(晶片)上对应触点的电气连接。电气通路穿过结构1010以到达电路板1011(例如，插入件板)。电路板1011包括有源和/或无源电子部件，这些电子部件用于补偿晶片与电路板1002之间电气传输路径中的电感。在一些具体实施中，无源电子部件可为电容器、平衡-不平衡变换器或开关；然而，也可使用其他有源和/或无源电子部件。
电气通路延伸穿过电路板1011以到达增材制造的电气导管1003。从那里，电气通路再延伸到电路板1002上的电气元件，如上文所述。
在上述例子中，将三个螺钉1012(还参见图11)用作用于调节结构1010的角度的机构，使得平面(在该平面处，引脚接触DUT)实质上平行于电路板1002。例如，可拧紧或拧松螺钉1012中的一者或多者以便调节该平面。在其他具体实施中，可使用不同的机构来执行机械调节以保持引脚和电路板平行。
图11示出了另选具体实施的例子，该另选具体实施使用微带线构造、带状线构造或共面波导构造来制造用于通过互连装置传输信号的电气导管1015。这些构造中的每一者均使用蚀刻来制造，并且因此是减材制造的，因为材料从装置中移除以进行合适的电气和机械连接。
就这一点而言，为了构建阻抗受控的通道，需要两个条件：力(通常称为“信号”)线和回程(通常称为“接地”)线。需要完整的电路来构建通道。力与回程(信号与接地)的组合描述了完整的电路。力与回程之间的几何关系构建阻抗。
参见图13A，在带状线构型中，阻抗受控的信号线1301(朝着DUT向前载送信号的线)层叠在两个回程(接地)平面1302(这些平面实际上是“回程”，因为信号必须具有力和回程两者以构建完整的电路)之间。这些力线与回程线之间的几何关系是确定电路阻抗的一个因素。在导电路径之间可为树脂和织物1303。
参见图13B，微带线构型移除其中一个接地平面，留下信号线1304和接地平面1305。微带线的一个优点是，如果可以在信号线周围强制执行真正的空气环境，则信号向下通过迹线时的电磁损耗将更少。
参见图13C，共面波导是一种形式的微带线，其中接地平面1307与信号线1308共面。阻抗主要源自于位于该结构的表面上的迹线的关系。在信号彼此相邻从而可能经受迹线之间串扰或电感耦合时，共面波导是一个好选择。
重新参见图11，互连装置中的每个导管可具有带状线构型、微带线构型或共面波导构型。否则，导管的功能和特征与上文所述的增材制造的导管实质上相同。在图11中，各导管群组1013覆盖有绝缘材料。绝缘材料的一部分1014被移除以露出导管的蜿蜒部分1004，从而在晶片与探针卡之间构建电气通路。这在图12中以近距离视图示出。
如本文所述，可使用系统处理装置、嵌入式处理装置和/或可编程逻辑的组合来执行测试。例如，这些不同元件中的每一者可运行一个或多个测试程序以并行地或顺序地测试多个装置。
尽管本说明书描述了与“测试”和“测试系统”有关的示例性具体实施，但本文所述的装置和方法可用于任何合适的系统，并且不限于测试系统或本文所述的示例性测试系统。
如本文所述执行的测试可使用硬件或硬件和软件的组合来实施和/或控制。例如，类似本文所述测试系统的测试系统可包括位于各种点处的各种控制器和/或处理装置。中央计算机可在各种控制器或处理装置之间协调操作。中央计算机、控制器和处理装置可执行各种软件例程来实现对测试和校准的控制和协调。
测试可至少部分地通过使用一种或多种计算机程序产品来控制，所述计算机程序产品例如为一种或多种信息载体(如一种或多种非暂态机器可读介质)中有形地体现的一种或多种计算机程序，以用于由一种或多种数据处理装置执行或控制一种或多种数据处理装置的运行，所述数据处理装置例如包括可编程处理器、计算机、多台计算机和/或可编程逻辑器件。
计算机程序可采用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且其可被以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程或适用于计算环境中的其他单元。计算机程序可被部署为在一台计算机上或者在一个站点处或分布在多个站点并且通过网络互连的多台计算机上执行。
与实施全部或部分测试和校准相关联的动作可由一个或多个可编程处理器执行，所述处理器执行一个或多个计算机程序来完成本文所述的功能。全部或部分测试和校准可使用专用逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列)和/或ASIC(专用集成电路))来实施。
适用于计算机程序执行的处理器包括(举例来说)通用和专用微处理器两者，以及任何种类数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储区或随机存取存储区或这二者接收指令和数据。计算机(包括服务器)的元件包括用于执行指令的一个或多个处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储区装置。通常，计算机还将包括(或者操作性地耦接以从其接收数据或向其传输数据或进行这两者)一个或多个机器可读存储介质，诸如用于存储数据的大容量PCB，例如，磁盘、磁光盘或光盘。适于实施计算机程序指令和数据的机器可读存储介质包括所有形式的非易失性存储区，包括(以举例的方式)半导体存储区装置，如，EPROM、EEPROM和快闪存储区装置；磁盘，如内部硬盘或可移除盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。
如本文所用的任何“电连接”可暗指直接的物理连接，或包括中间部件但仍允许电信号在所连接的部件之间流动的连接。除非另有说明，否则无论是否用“电气”来修饰术语“连接”，本文中所提到的任何涉及电气电路的“连接”均为电气连接，而不一定是直接的物理连接。
本文所述的不同具体实施的元件可组合在一起以形成未在上面具体阐明的其他实施例。多个元件可被排除在本文所述的结构之外而不对其操作产生不利影响。此外，各单独元件可组合为一个或多个独立元件来执行本文所述的功能。

Claims (24)

1.一种系统包括：
包括以第一节距布置的电气元件的电路板；
包括以第二节距布置的触点的晶片，所述第二节距小于所述第一节距；以及
互连装置，所述互连装置包括由材料层组成的电气导管，所述电气导管是所述电气元件与所述触点之间的电气通路的一部分，所述电气导管包括导电材料；
其中，所述电气导管具有匹配的电气阻抗，所述电气导管包括同轴结构，所述同轴结构具有产生所述匹配的电气阻抗的不同物理构型。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述同轴结构包括至少一种介电材料。
3.根据权利要求2所述的系统，其中其中所述至少一种介电材料包括空气。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述至少一种介电材料包括空气、塑料和/或陶瓷。
5.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括：
位于所述互连装置与所述电路板之间的插入件，所述插入件包括所述电气元件与所述触点之间的所述电气通路的一部分。
6.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括：
位于所述互连装置中的所述电气导管与所述晶片上的对应触点之间的导电引脚。
7.根据权利要求5所述的系统，所述系统还包括：
所述插入件上的具有导电性和机械顺应性的触点，所述触点用于在所述插入件与所述晶片上的对应触点之间提供机械顺应的电气连接。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述晶片上的所述触点形成电气电路。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述同轴结构包括多种介电材料。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述电路板还包括：
与所述电气元件中的每一者相联的电子器件，其中与对应电气元件相联的电子器件用于支持所述对应电气元件的操作。
11.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括：
位于所述互连装置与所述晶片之间的引脚，所述引脚用于提供所述触点与所述互连装置之间的电气通路的至少一部分；以及
位于所述引脚与所述互连装置之间的接口板，所述接口板是所述触点与所述互连装置之间的所述电气通路的至少一部分，所述接口板包括所述电气通路中的电子部件。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述电子部件是无源电子部件。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述电子部件包括电容器、平衡-不平衡变换器或开关中的至少一者。
14.根据权利要求11所述的系统，其中所述电子部件包括有源电子部件。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述电气元件中的每一者包括射频(RF)探针卡的一部分。
16.根据权利要求1所述的系统，其中所述电气元件包括端接在所述电路板上的电气电缆。
17.根据权利要求1所述的系统，其中所述触点以平行的行的形式布置在所述晶片上；以及
其中所述系统还包括：
用于在所述互连装置与所述触点的子集之间执行电气接触的测试器。
18.根据权利要求1所述的系统，其中所述电气导管被配置为具有匹配的电气路径长度、阻抗和信号衰减。
19.根据权利要求1所述的系统，其中所述电气导管中的至少一些被配置为具有实质上匹配的电气路径长度、阻抗和信号衰减。
20.根据权利要求1所述的系统，其中所述电气导管包括弯曲或蜿蜒部分，所述弯曲或蜿蜒部分在不同的电气导管之间产生实质上匹配的电气路径长度和渡越时间、阻抗以及信号衰减。
21.根据权利要求1所述的系统，其中所述电气导管包括三维(3D)印刷的电气导管。
22.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二节距和所述第一节距彼此以相同方向定义。
23.一种系统包括：
包括以第一节距布置的电气元件的电路板；
包括以第二节距布置的触点的晶片，所述第二节距小于所述第一节距；以及
包括由材料层组成的电气导管的互连装置，所述层中的至少一者缺少至少一些材料，所述电气导管是所述电气元件与所述触点之间的电气通路的一部分，所述电气导管包括导电材料；
其中，所述电气导管具有匹配的电气阻抗，所述电气导管包括同轴结构，所述同轴结构不同物理构型以实现所述匹配的电气阻抗。
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述电气导管具有带状线构型、微带线构型或共面波导构型。
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