CN110325866A - 具有改进的频率性能的垂直探针测试头 - Google Patents

具有改进的频率性能的垂直探针测试头 Download PDF

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Abstract

一种测试头(20)，适于校验集成在半导体晶片上的被测器件的工作，所述测试头(20)包括：至少一个导引件(40)，包括多个导引孔(40h)并且多个接触元件(21)容纳在所述多个导引孔(40h)中。适合地，至少一个导引件(40)包括多个导电层(30a‑30n)，每个导电层包括对应组(40a‑40n)所述导引孔(40h)的孔并且电连接容纳在所述组(40a‑40n)所述导引孔(40h)中的对应组的所述接触元件(21)，其中每个对应组的接触元件适于运载同一类型的信号。

Description

具有改进的频率性能的垂直探针测试头
技术领域
本发明涉及一种用于测试集成在半导体衬底上的电子器件的测试头。更具体地，本发明涉及一种测试头，该测试头包括至少一个导引件，该至少一个导引件包括适于容纳多个接触元件的导引孔，并且以下公开内容仅为了简化说明而参考了该应用领域。
背景技术
如广泛已知的，测试头或探针头是适于将微结构、诸如集成在半导体晶片上的器件的多个接触垫与执行其功能性测试(特别是电子测试或一般测试)的测试装置的对应通道电连接的电子器件。
在集成的器件上执行的测试对尽早在生产阶段和隔离有缺陷的器件尤其有用。因此，测试头通常用于集成在晶片上的器件被切割分离并被组装在芯片封装包内之前对集成在晶片上的器件进行电子测试。
通常，测试头包括由至少一个导引件或由至少一对导引件(或支撑件)保持的多个接触元件或接触探针，该至少一对导引件基本上为板状的并且彼此平行。所述导引件包括适合的导引孔并且彼此间隔一定距离布置，以便为接触探针的移动和可能的形变留出自由空间或空隙(air gap)，接触探针可滑动地容纳在所述导引孔中。该对导引件特别地包括上导引件和下导引件，下导引件最靠近被测器件，这两个导引件都包括导引孔，接触探针在导引孔中轴向滑动，接触探针通常由具有良好电学和机械性能的特殊合金线制成。
接触探针和被测器件的接触垫之间的良好连接是通过将测试头按压在器件本身上确保的，在所述按压接触期间，接触探针会在这两个导引件之间的空隙内弯曲，并在对应导引孔内滑动。该类型的测试头通常称为“垂直探针测试头”并且以术语“垂直探针头(vertical probe head)”表示。
如图1中示意性示出的，本质上，垂直探针头具有空隙，在空隙中接触探针弯曲，所述弯曲可通过探针本身或导引件适当的构造得到促进。
具体地，图1示意性示出了测试头1，测试头1包括至少一个上导引件2(通常标识为“上模”)以及下导引件3(通常标识为“下模”)，上导引件和下导引件由空隙13分隔开，具有对应的导引孔4和5，多个接触探针6在这些导引孔中滑动，出于简化的目的，在图1中仅示出了这些接触探针中的一个探针。
每个接触探针6结束于接触尖端7，接触尖端7用于抵接于集成在晶片9的被测器件的接触垫8上，以实现所述被测器件与测试装置(未示出)之间的机械接触和电接触，所述测试头形成测试装置的末端元件。
在此并且随后，术语“接触尖端”指的是用于接触被测器件的接触垫的接触探针的端区或端部，所述端区或端部并不一定是尖锐的。
在一些情况下，接触探针在上部板状支撑件处固定至测试头：这样的测试头称为“受阻(blocked)测试头”。
然而更频繁地，使用没有固定、而是保持接合至所谓的板(可能地通过微接触板)的封闭探针的测试头，该测试头包括多个接触垫：这样的测试头称为“非受阻(blocked)测试头”。微接触板通常叫做“空间变换器”，这是由于除了接触探针之外还相对于被测器件上的接触垫空间上重新分配其上实现的接触垫，尤其是放开垫本身的中心之间的距离约束。
在该情况中，如图1所示，每个接触探针6朝向空间变换器12的多个接触垫的一个接触垫11具有以所谓的接触头11结束的另外的端区或端部。接触探针6和空间变换器12之间的良好电连接是通过将接触探针6的接触头10按压-抵接在空间变换器12的接触垫11上确保的，类似于接触尖端7与集成在晶片9上的被测器件的接触垫8之间的接触。
通常，在测试头内部，接触元件被划分为用于向被测器件运载功率和接地信号的接触元件和用于在测试装置和被测器件之间运载操作信号、尤其是入/出信号的接触元件。
在如上描述类型的测试头中，已知多个用于运载接地信号的接触元件的存在、以及用于运载功率信号的接触元件的存在生成干涉，因此导致用于测试被测器件的操作信号、即入/出信号中的噪音，这限制了测试头的频率性能。在接触元件用于运载接地信号的情况下，还可能发生不利的接地回路。
还已知的是需要使得被测器件的两个或多个接触垫短路。根据已知的解决方案，本领域中称为回顾(look-back)，能够通过测试头的两个接触探针使得被测器件的两个接触垫短路，其中第一探针运载从被测器件的第一垫到测试装置的信号并且来自测试装置的信号通过与所述第二垫接触的第二接触探针在器件的第二垫上闭合。然而，在该情况中，信号从被测器件上行至测试装置(反之亦然)的距离导致测试头整体频率性能的减少。
出于如上原因，本领域中强烈地感受到改进测试头的频率性能的需求。
因此，本发明的技术问题在于设想一种用于测试电子器件的测试头，该测试头的结构和功能特征能够克服目前仍影响根据现有技术制造的测试头的限制和缺点，尤其是能够很容易地减少(若不能消除的话)干涉并且因此减少由于接地和功率接触元件存在导致的噪音，即使多个信号源彼此各不相同也适用，并且在测试头本身的频率性能不降低的情况下能够允许被测器件的接触垫之间的电连接。
发明内容
本发明潜在的解决方案构思在于提供一种测试头，其中：至少一个导引件设置有导引孔；接触元件容纳在导引孔中；用于在测试装置和被测器件之间运载操作信号(即入/出信号)的接触元件以入/出接触元件表示，以及用于运载接地和功率信号接地的接触元件以接地和功率接触元件表示；形成在导引件中的多个导电层电连接容纳在所述导引孔的对应组中的所述接地接触元件和/或所述功率接触元件和/或所述入/出接触元件中的至少一组，多个导电层中的每个层都形成用于接触元件的对应组的公共导电平面。
基于该解决方案理念，如上技术问题初步地由测试头解决，该测试头适于校验集成在半导体晶片上的被测器件的工作，所述测试头包括：至少一个导引件，设置有多个导引孔；以及容纳在所述多个导引孔中的多个接触元件，所述测试头特征在于，至少一个导引件包括多个导电层，所述导电层中的每一个都包括导引孔的对应组中的孔并且电连接至容纳在导引孔的该组中的接触元件的对应组，其中每个对应组的接触元件适于运载相同类型的信号。
更具体地，本发明包括根据需要可以单独采用或组合采用的以下附加的和可选的特征。
根据本发明的一方面，至少一个导引件可为包括多个非导电层的多层结构，所述多个导电层中的至少一个导电层布置在导引件的所述非导电层中的至少一个非导电层上。
特别地，至少一个导引件优选可为陶瓷多层结构，包括由陶瓷材料制成的多个非导电层。
可替代地，至少一个导引件可包括与刚性支撑件相关联的有机多层结构，所述有机多层结构包括由有机材料制成的形成非导电层的多个层，在非导电层上布置有所述多个导电层中的至少一个相应导电层。
每个导电层可布置在所述至少一个导引件的对应非导电层的面上，导电层包括导引孔的对应组中的孔并且电连接在孔中容纳的接触元件，导电层的面积小于所述面的面积。
可替代地，每个所述导电层可覆盖所述至少一个导引件的对应非导电层的面，所述导电层包括导引孔的对应组中的孔并且电连接容纳在孔中的接触元件，但没有电连接容纳在并不属于所述组的导引孔中的接触元件。
根据本发明的一方面，导电层还可包括在至少一个导引件的至少一个外露面上形成的表面层外露面。
可替代地，多个导电层可嵌入在至少一个导引件中。
根据本发明的一方面，测试头可包括至少一个第一导电层和至少一个第二导电层，所述第二导电层包括导引孔的第一组的孔并且电连接容纳在导引孔的该第一组中的第一组接触元件，第一组接触元件适于运载接地信号，第二导电层包括导引孔的第二组的孔并且电连接容纳在导引孔的该第二组中的第二组接触元件，第二组接触元件适于运载功率信号。
具体地，测试头可包括多个第一导电层，第一导电层的数量对应于待运载的功率信号的数量，和/或，测试头可包括多个第二导电层，第二导电层的数量对应于待运载的接地信号的数量。
此外，测试头可包括至少一个第三导电层，第三导电层包括导引孔的第三组的孔并且电连接容纳在导引孔的该第三组中的第三组接触元件，第三组接触元件适于运载用于被测器件的操作信号。
具体地，测试头可包括多个第三导电层，第三导电层的数量对应于待短路的被测器件的接触垫组的数量。
根据本发明的一方面，导电层中的至少一个可与其他导电层分离和/或可由至少一个非导电区域局部阻断，以防止旨在运载不同信号的多个接触元件之间和/或必须不得短路的多个接触元件之间电连接。
就此方面，应当指出的是，至少一个导引件可包括覆盖所述至少一个非导电区域的至少一个涂层介电部分。
此外，测试头可包括至少一个下导引件、至少一个中间导引件以及至少一个上导引件，下导引件和中间导引件由第一空隙彼此分离，并且中间导引件和上导引件由第二空隙彼此分离，每个导引件都包括用于容纳接触元件的对应孔。
还应当指出的是，下导引件和/或中间导引件和/或上导引件可包括多个导电层，优选地为下导引件包括多个导电层。
根据本发明的一方面，多个导电层中的每个层可覆盖导引孔的所述组的每个导引孔的内壁的至少一部分。
可替代地，至少一个导引件的所有导引孔的壁的至少一部分可包括金属化结构。
根据本发明的一方面，至少一个导引件可包括至少一个导电轨道，至少一个导电轨道连接至多个导电层中的导电层，用于提取由通过导电层彼此电连接的接触元件运载的信号。
根据本发明的另一方面，至少一个导引件包括与至少一个导引孔相对应的凹陷部分。
根据本发明的另一方面测试头还可包括至少一个电子组件、优选电容，该电子组件与至少一个导引件的多个导电层中的至少一个层电连接。
最后，至少一个导引件可包括至少一个导电部分，该至少一个导电部分包括用于容纳单个接触元件的导引孔的一个孔，所述至少一个导引件包括导电轨道，导电轨道提取来自所述至少一个导电部分的信号和/或将至少一个导电部分连接至另外的导电部分或连接至多个导电层中的导电层。
参考附图，根据本发明的测试头的特征和优点将从下文通过非限制性参考示例给出的实施例的描述中更为清楚。
附图说明
在附图中：
图1示意性地示出了根据现有技术制造的测试头；
图2示意性地示出了根据本发明制造的测试头；
图3A和图3B示意性地示出了图2中的测试头的导引件的层的俯视图，而图3C示意性地示出了根据本发明的一个可替代实施例的导引件的层的俯视图；
图4示意性地示出了根据本发明的一个可替代实施例的测试头的一部分；
图5A和图5B示意性地示出了图4中的侧视图的导引件的层的俯视图；
图6示意性地示出了根据本发明的另外一个可替代实施例的测试头的一部分；
图7示意性地示出了根据本发明的另一个可替代实施例的测试头；
图8示意性地示出了根据本发明的另一个实施例的测试头；
图9示意性地示出了根据本发明的另一个实施例的测试头的导引件；
图10示意性地示出了根据本发明的一个可替代实施例的导引件的层的俯视图；
图11示意性地示出了根据本发明的另一个可替代实施例的导引件的层的俯视图。
具体实施方式
参考这些附图，并且尤其参考图2，全文中附图标记20示意性地指代用于测试集成在半导体晶片上的电子器件、即根据本发明制造的测试头。
值得注意的是，附图为示意图，并不是按照比例绘制的，而是为了加强示出本发明的重要特征而绘制的。
此外，在附图中，示意性示出了不同元件，这些元件的形状可根据所需应用而不同。还值得注意的是，在附图中相同的附图标记指代的是形状或功能一致的元件。最后，相对于附图中示出的实施例描述的具体特征还可用于在其他附图中示出的其他实施例。
如图2所示，测试头20可包括至少一个导引件40(附图的示例中下导引件)，该至少一个导引件40设置有适于容纳多个接触元件21的多个导引孔40h。
通常，测试头20用于校验被测器件的工作，器件包括用于接收功率和和接地信号的第一区域和用于从测试装置(未示出)接收/向测试装置发送操作信号、即入/出信号的第二区域，测试装置连接至所述测试头20。在第一区域中处理具有高电流值、通常约1A或更高的功率信号以及接地信号，而在第二区域中处理具有低电流值、通常约0.5A或更低的操作信号、即入/出信号。出于该原因，在测试头20中用于运载功率和接地信号的接触元件以及用于向/从被测器件运载入/出信号的接触元件彼此分离并且还具有不同的物理和机械特征，特别是对于用来制造这些接触的材料、以及可用于电流通过的部分。
在图2中的示例中示出了六个接触元件，然而所述接触元件的数量明显地可根据需求和/或情况而不同，附图仅以本发明的非限制性示例的方式提供。
此外，仍以本发明的非限制性示例的方式，图2示出了测试头20，在测试头20中接触元件的成形为接触探针、优选地由金属线制成，接触探针具有预形变的并且当按压-接触被测器件的接触垫时适于进一步变形的主体21’，所述接触探针容纳在导引孔40h中，导引孔40h形成在单导引件40中，然而本发明并不限制于此，这是由于测试头20可包括下导引件、中间导引件和上导引件以及不同类型的接触元件，这将在随后详细示出。
测试头20的每个接触元件21因此包括主体21’，主体21’沿在第一端部或接触尖端24和第二端部或接触头25之间的纵轴轴线H-H延伸。
更具体地，接触尖端24适于抵接在集成于半导体晶片27上的被测器件的对应垫或接触垫26上。
此外，在示出的示例中，测试头20为未受阻探针的类型并且接触元件以接触头25结束，接触头25适于抵接在插入器或空间变换器29的对应垫或接触垫28上。
具体地，空间变换器29适于实现形成在其相对两面上的接触垫的中心或节距(pitch)之间的距离的空间变换，所述空间变换器29通常连接至印刷电路板或PCB(未示出)，印刷电路板或PCB反过来与测试器件(同样未示出)接合。
适当地，导引件40优选为陶瓷多层结构(MLC，即英文“Multi-LayerCeramic”的首字母缩写)，陶瓷多层结构包括特别地由陶瓷材料制成的多个非导电层La-Lm。导引件因此通过基于陶瓷的技术制成，其中不同的层依次重叠布置，所述多层结构的厚度通常在100μm到3mm之间并且层的数量根据所需和/或情况在两到20个之间。
导引件40的导引孔40h因此由在每个非导电层La-Lm中形成的开口制成，所述开口同中心地重叠并且直径相同。应当指出的是，在本公开中，术语直径意味着最大横向尺寸。
如随后将示出的，非导电层La-Lm还可由玻璃材料或任何其他适合的介电材料制成。
有利地根据本发明，在导引件40的一些非导电层或每个所述非导电层La-Lm上布置有至少一个导电层，从而导引件40包括多个导电层，这些导电层在本描述中以附图标记30a-30n标识。具体地，每个导电层30a-30n包括导引孔40h的对应组40a-40n并且电连接容纳在导引孔的该组孔中的接触元件21的对应组。每个对应组的接触元件适于运载被测器件和测试装置之间的相同类型的信号，诸如接地信号或功率信号或操作信号(即入/出信号)。
因此清楚的是，每个导电层都通过非导电层的方式与邻近的导电层分离，非导电层由导引件40的非导电层La-Lm制成。
根据本发明，第一导电层30a包括导引孔的第一组40a，第二导电层30b包括导引孔的第二组40b，并且通常，第n导电层30n包括导引孔的第n组40n，导电层的数量可根据需要和情况不同并且还可仅为一个。
以此种方式，每个导电层形成用于容纳在导引孔的对应组40a-40n中的接触元件21的公共导电平面，例如接地或功率平面，然而并不限制于此，所述接触元件因此通过所述公共导电平面电连接至彼此。
应当指出的是，如随后详细示出的，在本描述中，附图标记21表示测试头20的所有接触元件，这些接触元件可旨在运载被测器件和测试装置之间的接地信号或旨在运载功率信号或旨在运载操作信号、即入/出信号。
通过示例的方式，在图2中导电层30a可电连接专门运载接地信号的接触元件，而导电层30n可电连接用于运载功率信号的接触元件，显然所述接触元件可专门运载任何其他类型的信号。
在图2的实施例中，如之前描述的，测试头20的接触元件21为具有主体21’的接触探针，主体21’为预形变的并且在分别接触被测器件27和空间变换器29的接触垫26和28的同时进一步形变。在该情况下，每个导电层30a-30n优选地还覆盖(coat)对应组40a-40n的每个导引孔的内表面的至少一部分40aW-40nW，这部分由所述导电层短路。更优选地，每个导电层30a-30n完全覆盖对应组40a-40n的每个导引孔的内表面，该至少一部分40aW-40nW在该情况下等同于这些孔的整体内表面。接触探针21和对应导电层之间的电连接因此通过探针的主体21’和导引孔(探针容纳在这些导引孔中)内的导电部分40aW-40nW之间的滑动接触形成。
在任何情况下应当指出的是，即使导电层并不覆盖导引孔的内表面，导电层本身的厚度无论如何都确保滑动接触，导电层本身在待短路的导引孔的内壁处呈现并且适于接触在所述导引孔中滑动的接触探针。
如图3A和图3B中示出的，导电层30a-30n中的每个都布置在导引件40的对应非导电层La-Lm的面Fa-Fm上并且面积小于所述面Fa-Fm的面积。
具体地，图3A示出了导引件40的非导电层La的俯视图，导电层30a形成在非导电层La上，而图3B示出了所述导引件40的第m个非导电层Lm，导电层30n形成在非导电层Lm上。因此清楚的是，导电层30a-30n仅覆盖导引件40的对应非导电层La-Lm的表面部分，尤其是覆盖设置为使得包括在所需组的孔中的所需组的接触元件(在图3A中组40a以及在图3B中的组40n)短路的部分，从而当导引件40的非导电层La-Lm重叠时不会产生不需要的电连接。换言之，每个非导电层La-Lm包括非导电区域32，在非导电区域32中存在容纳不应当被短路的接触元件的导引孔。
在未在附图中示出的本发明的一个可替代实施例中，每个导电层30a-30n覆盖导引件40的对应非导电层La-Lm的面Fa-Fm除了形成不属于该组的导引孔的区域，该组导引孔容纳应当通过所述导电层在导引件的所述特定非导电层处被短路的接触元件21，例如用于容纳运载不同类型信号的接触元件的那些孔，没有导电层的所述区域因此限定导引件的非导电区域32，类似于之前篇幅中已经描述的。
在任何情况下，由于非导电区域32的存在，还可能的是金属化导引件40的所有导引孔40h的壁，所述非导电区域32以此避免与尽管与所述金属化壁接触仍不必被短路的接触元件电连接。
就此方面，还可能的是提供非导电区域32，非导电区域32反过来被布置在导引件40的层La-Lm上的至少一个额外的介电材料部分或涂层介电部分覆盖，以避免导引件40中的沟槽的存在，例如在导引件的同一层上的不同导电层之间或不应当金属化的导引孔处的沟槽的存在，其中由接触元件与导引孔的壁的滑动接触产生的金属碎屑可以沉积。
换句话说，优选地厚度基本等同于导电层的涂层介电部分覆盖非导电区域32，因此防止源自沉积的金属碎屑，从而避免损坏和旨在运载不同类型信号的接触元件之间的不需要的电连接。
进一步应当强调的是，尽管图2和图3A、图3B仅示出了两个导电层30a和30n，可能的是根据所需应用提供任何数量的导电层，例如根据待运载的功率信号的数量，每个功率域(power domain)连接至对应的导电层。
导电层30a-30n可嵌入到导引件40中，从而形成导引件40内部的导电多层，本发明并不限制于此并且还存在制造表面导电层的可能性，如随后将示出的。
就此方面，对于导引件40的每个非导电层La-Lm可能的是包括对应的导电层，或可能的是提供一种构造，其中并非所有的导引件40的非导电层La-Lm由对应的导电层覆盖(如之前所述的多个嵌入的导电层的情况)，其中导引件40的至少一个最外的非导电层La-Lm不包括导电层。
如图3C所示，还可能的是提供一种构造，其中多于一个导电层形成在导引件40的同一非导电层上，其中导引件40的层Li包括导电层30j和另一个导电层30k。在这两个层30j和30k都电连接用于运载相同类型信号的接触元件的情况下，所述导电层30j和30k可能地通过导电轨道(未在图3C中示出)电连接至彼此。
因此，导引件40的非导电层La-Lm的数量并不总是对应于导电层30a-30n的数量。
进一步此外地，在待短路、然而用于运载不同信号的接触元件在测试头20中彼此非常靠近(例如图4中示出的依次交替)的情况下本发明允许大幅度简化公共导电层的生产。
在该情况中，每个导电层都由非导电区域32局部阻断，以并不电连接用于运载不同信号的接触元件，如图5A和图5B中同样清楚可见的，这两个附图示意性地示出了图4中示出的导引件的两个非导电层的俯视图，这两个非导电层包括对应的导电层。因此，非导电区域32(类似于参考图3A和图3B已经指出的)局部地阻断旨在运载不同信号的相邻的接触元件之间的电连接。
如之前提到的，在测试头20应当运载多个不同功率信号的情况下，导引件40包括对应数量的导电层，每个导电层适于电连接旨在运载单个特定功率信号的对应接触元件，一个或多个导电层一起适于电连接用于运载接地信号的接触元件，随后将具体说明。
在需要电连接被测器件的不同接触垫的情况下，导引件40还包括适于电连接用于运载被测器件和测试装置之间的操作信号、即入/出信号的接触元件。
如之前提到的并且在图6中示出的，多个导电层30a-30n还包括形成在导引件40的至少一个外露面上的表面层。表述“外露面”在此以及随后指的是导引件40的并不接触所述导引件40的任何其他非导电层的非导电层的面。以此种方式，导引件40包括多个嵌入其中的导电层以及表面导电层。
具体地，多个导电层的第一导电层为形成在导引件40的外露面FB上的表面层，所述面为根据附图的局部基准的底面，并且最后的导电层也是形成在所述导引件40的相对面FA上的表面层，所述面为根据附图的局部参考系的顶面。
此外，仍参考图6，示出了一个示例，在该示例中测试头20运载两个不同的功率信号Vcc1和Vcc2。在该情况中，层30n(形成在导引件40的外露面FA上)形成用于功率域Vcc1的导电平面，而层30n-1(嵌入在导引件40中)形成用于功率域Vcc2的导电平面，每个层适于电连接旨在运载单个特定功率信号(Vcc1或Vcc2)的对应的接触元件。进一步此外地，在面FB的示例中，导引件40其他的外露面由导电层30a覆盖，导电层30a电连接用于运载另一种类型的信号的接触元件，在该示例中即用于运载接地信号的接触元件。在情况中，每个导电层可由适合的非导电区域32局部阻断，以并不电连接不应当被彼此短路的接触元件，这些接触元件的导引孔包括在导电层中。具体地，特定导电层的非导电区域32形成在容纳不应当被所述特定导电层短路的接触元件的导引孔处，而所述特定层至少部分地覆盖容纳不应当被所述层短路的接触元件的导引孔的壁。
再次值得指出的是，以最通常的形式，测试头20包括用于运载接地和功率信号的接触元件、以及旨在运载操作信号、即入/出信号的运载元件，这些接触元件以任何组合的方式容纳在导引件中，导电层的形状适合地还能够使得非邻近的导引孔短路。尽管未在图4和图6中示出，显然因此可能的是提供适于电连接旨在运载被测器件和测试装置之间的操作信号、即入/出信号的接触元件的导电层的存在。
就此方面，参考图7，示出了一个示例，在该示例中，测试头20的导引件40包括至少一个第一导电层30a、第二导电层30b和第三导电层30c。具体地，第一导电层30a包括容纳适于运载接地信号的接触元件的第一组40a导引孔40h，而第二导电层30b包括容纳适于运载功率信号的接触元件的第二组40b导引孔40h。此外，第三导电层30c包括容纳适于运载被测器件和测试装置之间的操作信号、即入/出信号的接触元件的第三组40c导引孔40h。
以此种方式，第一导电层30a电连接适于运载接地信号、容纳在第一组40a导引孔40h中的接触元件，第二导电层30b电连接适于运载功率信号、容纳在第二组40b导引孔40h中的接触元件，并且第三导电层30c电连接适于运载操作信号、容纳在第三组40c导引孔40h中的接触元件。
可能考虑一种情况，在该情况中，运载类似的信号、例如接地信号的所有的接触元件通过第一导电层30a电连接，或仅有一些由所述第一导电层30a连接。类似地，可能考虑一种情况，在该情况中，运载功率信号的全部接触元件通过第二导电层30b电连接，或仅有一些由所述第二导电层连接。
通常，根据本发明的测试头20包括多个数量对应于待运载的接地信号的数量的导电层、多个数量对应于待运载的功率信号的数量的导电层。类似地，测试头20可包括多个数量对应于待短路的被测器件的接触垫组的数量的导电层。显然，如之前示出的，在旨在运载不同类型的信号的接触元件彼此非常靠近的情况下，导电层被非导电区域局部阻断、尤其是在容纳不被短路的接触元件的导引孔处被局部阻断，即导电层并不在容纳不被短路的接触元件的导引孔处呈现。
进一步此外地，根据图8中示出的一个可替代实施例，测试头20包括至少一个下导引件(仍标识为40)、至少一个中间导引件41和至少一个上导引件42。下导引件40和中间导引件41由适合的第一空隙34彼此分隔，而第一中间导引件41和上导引件42由适合的第二空隙35彼此分隔。在这样的实施例中，下导引件40、中间导引件41和上导引件42都可包括多个导电层30a-30n，或这三个导引件中只有一个包括所述多个导电层30a-30n。导引件40、41、42中的每一个都包括用于容纳接触元件21的对应导引件40h、41h、42h。
应当指出的是，优选地是在测试头20的下导引件40中制造多个导电层30a-30n，这是由于以此种方式多个导电层30a-30n距离被测器件更近，因此改进了频率过滤效果并且减少回环路情况中的信号路径的长度。换言之，优选地是在下导引件中制造导电层，以改进测试头20的频率性能。
导电层由选自例如铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)、铑(Rh)和这些金属的合金的金属材料制成。
如图9中所示，根据本发明的一个优选实施例，导引件40包括与至少一个导引孔40h相对应的凹陷部分40A。应当指出的是，所述凹陷部分40A适于减少导引孔形成处的厚度并且因此适于减少所述导引孔内部的接触元件的摩擦问题、尤其是在窄节距器件的测试的情况中。因此，图9的实施例尤其有益于测试窄节距器件，这是由于减少了摩擦并且因此减少了导引孔中的接触元件的锁死问题。
显然地，在同一导引件内部，可能提供具有凹陷部分40A的导引孔40h’和不具有凹陷部分40A的导引孔40h。
应当指出的是，凹陷部分40A可由导引件40的较低的一个或多个层制成或由具有不同直径的开口的重叠的多个层制成。进一步应当指出的是，凹陷部分40A的存在并不防止接触元件和金属化孔的壁之间的滑动接触的发生。进一步此外地，取代陶瓷多层结构MLC，导引件40可包括与刚性支撑件相关联、例如粘合的有机多层结构(MLO，“MultiLayerOrganic”的首字母缩写)，所述MLO包括多个形成多个非导电层的有机材料层，在所述多个有机材料层上布置一个或多个导电层，类似于之前描述的。所述刚性支撑件优选为陶瓷支撑件。
MLO的使用允许在MLO包括直径不同于形成在刚性支撑件中的对应开口的多个开口的情况下形成凹陷部分40A，从而当所述开口同中心地重叠时形成导引件40的导引孔40h’，如之前提到的导引件40包括凹陷部分40A。
MLO的使用或一般地柔软且更有弹性的多个层与刚性支撑件相关联使用促进导引件40的制造过程。
此外，根据图10中示出的本发明的一个进一步实施例，包括多个导电层30a-30n的导引件40包括至少一个导电轨道36，导电轨道36形成在非导电层La-Lm中的至少一者(图10的示例中的层Lm)中并且连接至对应的导电层(图10中的层30n)，所述导电轨道36在其形成的层的面上延伸。以此种方式，导电轨道36提供导电层的对应信号并且将其运载到导引件之外、例如到形成在导引件40的一个外露面上的公共垫上。导电轨道36可因此运载接地信号、功率信号或入/出信号，例如到PCB以用于检测PCB或用于任何其他应用。
就此方面，还可能的是在导引件40的一个非导电层La-Lm上提供至少一个导电部分，该至少一个导电部分包括并且金属化旨在容纳优选地运载入/出信号的接触元件的单个导引孔40。以此种方式，可能的是通过另外的导电轨道将入/出信号运载到例如PCB板或运载到另外的外部垫。还可能的是提供多个导电部分的存在，这些导电部分彼此分隔，每个导电部分执行对应的单个导引孔40h的金属化，导引孔40h可能地通过导电轨道和/或通过电路组件(若情况需要)的方式连接至彼此。
最后，根据图11中示出的实施例，包括至少一个导电层的导引件40的至少一个层还包括连接至所述导电层的至少一个电路组件50，所述导电层形成公共导电平面。如图11中的示例示出的，导引件40的一个层(图中的层Lm)包括至少两个导电层并且电路组件50电连接至该层。通过示例的方式，电路组件50为滤波电容，仍以附图标记50标识，具有连接到对应的导电层的多个电极50r。应当指出的是，所述电容50可连接至用于使得旨在运载接地信号、功率信号或入/出信号的接触元件短路的每个其他导电层。适当地，这样的实施例允许最大化电容50的过滤效果，并且因此最小化由运载接地和功率信号的接触元件导致的干涉，以及最优化循环回路技术，这是由于滤波电容50因此与接触元件的接触尖端尽可能近(即在下导引件49上)、也就是与晶片27尽可能近。所述电容可容纳在形成于导引件40的层La-Lm中的适合的容纳底座中。
显然，可以提供一种构造，其中电容50具有连接至包括多个导引孔的导电层的第一电极以及连接至包括且金属化单个导引孔的导电部分的其他电极。
应当指出的是，如已经提到的电路组件50优选地为滤波电容，还可为其他适合用于特定需要的电路组件，诸如电感或电阻或继电器。
总之，本发明提供制造一种测试头，其中至少一个导引件包括多个导电部分，每个导电部分包括多个导引孔并且电连接容纳在导引孔中的运载相同类型的信号的接触元件。
有利地根据本发明，运载接地信号的接触元件在测试头中由一个或多个导电层电连接，一个或多个导电层允许大幅度减少(若没有完全消除)由不同接地产生的信号中的噪音，这是由于所述导电层形成所有接地接触元件的公共接地面。
类似地，运载功率信号的接触元件之间的电连接还有助于减少干涉以及测试头中的噪音。以此种方式，通过本发明，还可能的是减少公共模式的噪音。
因此，本发明允许改进测试头整体的频率性能。
此外，优选地在下导引件处运载操作信号、即入/出信号的接触元件之间的电连接还允许增加测试头的频率性能(若需要在回环路情况下电连接被测器件的两个或多个接触垫)。
适合地，事实上可能的是在不需运载对应信号到测试装置的情况下将探针组(以及器件的对应垫)彼此短路，所述短路有利地通过形成在底部和/或中间导引件处、即靠近被测器件的导电层实现，因此获得了改进的短路电学性能。
还应该补充的是，接地和功率接触元件短路的可能性允许改进本发明的测试头的电流性能，进一步避免了所述接触元件的烧毁。
根据本发明，制造多个导电层还允许制造旨在运载多个不同功率信号的测试头，这是由于可能的是制造多个导电面，通过多个导电层中的对应层用于每个功率域。该方面显然还可用于接地接触元件和操作信号、即入/出信号，例如在需要使得被测器件的多于一组的接触垫短路的情况下。
适合地，每个导电层成形为能够具有非导电区域，非导电区域避免不必被短路的接触元件之间的电连接。
最后，应当指出的是，有利地根据本发明，可能的是获得一种在信号过滤方面性能改进的测试头(由于电连接至导电层的适合的电容的存在)。
显然，为了满足可能和特定的需求，本领域中的技术人员可对如上已经描述的探针卡作出多种修改和变化，这些修改和变化都包括在由随后的权利要求限定的本发明的范围之内。

Claims (22)

1.一种适于校验集成在半导体晶片上的被测器件的工作的测试头(20)，所述测试头(20)包括：
至少一个导引件(40)，所述至少一个导引件(40)设置有多个导引孔(40h)；和
容纳在所述多个导引孔(40h)中的多个接触元件(21)，
所述测试头的特征在于：
所述至少一个导引件(40)包括多个导电层(30a-30n)，所述导电层(30a-30n)中的每一个都包括所述导引孔(40h)的对应组(40a-40n)的孔并且电连接容纳在所述导引孔(40h)的所述组(40a-40n)中的所述接触元件(21)的对应组，其中每个对应组的接触元件适于运载相同类型的信号。
2.根据权利要求1所述的测试头(20)，其特征在于，所述至少一个导引件(40)为包括多个非导电层(La-Lm)的多层结构，所述多个导电层(30a-30n)的至少一个导电层布置在所述多个非导电层(La-Lm)的至少一个非导电层上。
3.根据权利要求2所述的测试头(20)，其特征在于，所述至少一个导引件(40)为陶瓷多层结构，包括由陶瓷材料制成的多个非导电层(La-Lm)。
4.根据权利要求2所述的测试头(20)，其特征在于，所述至少一个导引件(40)包括与刚性支撑件相关联的有机多层结构，所述有机多层结构包括由有机材料制成的多个层，所述有机材料层形成非导电层，在所述非导电层上布置有所述多个导电层(30a-30n)中的至少一个导电层。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的测试头(20)，其特征在于，所述多个导电层(30a-30n)中的每一个都布置在所述至少一个导引件(40)的对应非导电层(La-Lm)的面(Fa-Fm)上，所述导电层(30a-30n)包括所述导引孔(40h)的至少一个对应组(40a-40n)的孔并且电连接容纳在所述至少一个对应组(40a-40n)的孔中的接触元件，所述组形成在所述导电层(30a-30n)处，并且所述多个导电层(30a-30n)中的每一个的面积小于所述面(Fa-Fm)的面积。
6.根据权利要求2-4中任一项所述的测试头(20)，其特征在于，所述多个导电层(30a-30n)中的每一个覆盖所述至少一个导引件(40)的对应的非导电层(La-Lm)的面(Fa-Fm)，所述导电层(30a-30n)包括所述导引孔(40h)的所述至少一个对应组(40a-40n)的孔并且电连接容纳在其中的接触元件，但没有电连接容纳在不属于所述至少一个对应组(40a-40n)的导引孔中的接触元件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的测试头(20)，其特征在于，所述多个导电层(30a-30n)还包括在所述至少一个导引件(40)的至少一个外露面(FA，FB)上形成的表面层。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的测试头(20)，其特征在于，所述多个导电层(30a-30n)嵌入在所述至少一个导引件(40)中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的测试头(20)，其特征在于，包括至少一个第一导电层(30a)和至少一个第二导电层(30b)，所述第一导电层(30a)包括所述导引孔(40h)的第一组(40a)的孔并且电连接容纳在所述导引孔(40h)的所述第一组(40a)中的第一组接触元件(21)，所述第一组接触元件(21)适于运载接地信号，所述第二导电层(30b)包括所述导引孔(40h)的第二组(40b)的孔并且电连接容纳在所述导引孔(40h)的所述第二组(40b)中的第二组接触元件(21)，所述第二组接触元件适于运载功率信号。
10.根据权利要求9所述的测试头(20)，其特征在于，所述测试头包括多个第一导电层(30a)，所述第一导电层(30a)的数量对应于待运载的功率信号的数量，和/或，所述测试头包括多个第二导电层(30b)，所述第二导电层(30b)的数量对应于待运载的接地信号的数量。
11.根据权利要求9或10所述的测试头(20)，其特征在于，所述测试头包括至少一个第三导电层(30c)，所述第三导电层(30c)包括所述导引孔(40h)的第三组(40c)的孔并且电连接容纳在所述第三组(40c)导引孔(40h)中的第三组接触元件(21)，所述第三组接触元件适于运载用于所述被测器件的操作信号。
12.根据权利要求11所述的测试头，其特征在于，所述测试头包括多个第三导电层(30c)，所述第三导电层(30c)的数量对应于所述被测器件应当被短路的接触垫组的数量。
13.根据前述权利要求中任一项所述的测试头(20)，其特征在于，所述多个导电层(30a-30n)中的至少一个与其他导电层分离和/或由至少一个非导电区域(32)局部阻断，以使得适于运载不同类型信号的多个接触元件和/或不得短路的多个接触元件之间不形成电连接。
14.根据权利要求13所述的测试头(20)，其特征在于，所述至少一个导引件(40)包括覆盖所述至少一个非导电区域(32)的至少一个涂层介电部分。
15.根据前述权利要求中任一项所述的测试头(20)，其特征在于，包括至少一个下导引件(40)、至少一个中间导引件(41)、以及至少一个上导引件(42)，所述下导引件(40)和所述中间导引件(41)由第一空隙(34)彼此分离，所述中间导引件(41)和所述上导引件(42)由第二空隙(35)彼此分离，所述下导引件(40)、所述中间导引件(41)和所述上导引件(42)分别包括用于容纳所述接触元件(21)的对应导引孔(40h，41h，42h)。
16.根据权利要求15所述的测试头，其特征在于，所述下导引件(40)和/或所述中间导引件(41)和/或所述上导引件(42)包括多个导电层(30a-30n)，优选为所述下导引件(40)包括多个导电层(30a-30n)。
17.根据前述权利要求中任一项所述的测试头(20)，其特征在于，所述多个导电层(30a-30n)中的每个层覆盖所述导引孔(40h)的所述组(40a-40n)的每个导引孔的内表面的至少一部分(40aW-40nW)。
18.根据前述权利要求1-16中任一项所述的测试头(20)，其特征在于，所述至少一个导引件(40)的所有导引孔(40h)的壁的至少一部分包括金属化结构。
19.根据前述权利要求中任一项所述的测试头(20)，其特征在于，所述至少一个导引件(40)包括至少一个导电轨道(36)，所述至少一个导电轨道(36)连接至所述多个导电层(30a-30n)中的导电层，用于提取由通过所述导电层彼此电连接的所述接触元件(21)运载的信号。
20.根据前述权利要求中任一项所述的测试头(20)，其特征在于，所述至少一个导引件(40)包括与至少一个导引孔(40h’)相对应的凹陷部分(40A)。
21.根据前述权利要求中任一项所述的测试头(20)，其特征在于，还包括至少一个电路组件(50)，所述至少一个电路组件(50)电连接至所述至少一个导引件(40)的所述多个导电层(30a-30n)的至少一个层，所述至少一个电路组件(50)优选为电容。
22.根据前述权利要求中任一项所述的测试头(20)，其特征在于，所述至少一个导引件(40)包括至少一个导电部分，所述至少一个导电部分包括适于容纳单个接触元件的所述导引孔(40h)的一个孔，所述至少一个导引件(40)包括导电轨道，所述导电轨道提取来自所述至少一个导电部分的信号和/或将所述至少一个导电部分连接到另外的导电部分或连接到所述多个导电层(30a-30n)中的导电层。
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