CN2711898Y

CN2711898Y - 高频悬臂式探针卡

Info

Publication number: CN2711898Y
Application number: CN 200420065980
Authority: CN
Inventors: 许家菖
Original assignee: MEIYA INT ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: Polytron Technologies Inc
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2014-07-22

Abstract

本实用新型提供一种高频悬臂式探针卡，用于测试一半导体晶粒，其包含一电路板、多支探针、一探针固定环与多层遮蔽层，该电路板具有一上表面与一下表面，在该上表面设置多个测试接点，并在该下表面设置多个金属焊点，该电路板的中心还形成一穿孔。每一支探针各具有两端，其中之一为一尖端，与半导体晶粒上相对的一接合焊垫接触，另一端则电气连接至该电路板的各个金属焊点。一探针固定环设置于电路板的下表面以及该穿孔的周围，在距离各探针的尖端的一预设长度的地方，将多支探针固定在该探针固定环上。其中探针与遮蔽层的相互交错排列结构，改善了公知悬臂式探针卡信号干扰的问题，提高了测试信号的频率、减少了不稳及误断状况。

Description

高频悬臂式探针卡

技术领域

本实用新型涉及一种悬臂式探针卡(cantilever probe card)，特别是涉及一种高频悬臂式探针卡，应用于半导体晶片测试(semiconductor wafer testing)。

背景技术

集成电路的测试(testing of integrated circuits)是电路设计与制造过程中重要的一部分。当晶粒(die)形成于一半导体晶片，尚未被切块封装前便实施晶片测试，以确认每一晶粒均能达成设计者的要求。探针卡是实施晶片测试时一种公知的工具，作为测试设备与一受测试晶粒之间的界面。测试时，实际接触受测试晶粒的接合焊垫(bonding pad)的是探针卡中探针(probe needle)的尖端(tip)，每一探针由一介电材料(dielectricmaterial)包覆以隔离(isolation)其它探针。如图1所示为公知悬臂式探针卡中的探针排列结构的一个剖面图，每一支探针包含一导体(conductor)11与其外围的绝缘套管(insulating tube)12。

然而，无噪声遮蔽且数目庞大的探针一层层整齐的迭放在一起，当测试时探针中的电流改变时，探针电感(inductance)会产生不需要的电压瞬时现象(voltage transient)。此外，公知的悬臂式探针卡与探针结构，有一受限的测试频率范围，将悬臂式探针卡于测试晶粒时限制于较低频率范围。在高频测试时，探针线间的电容与电感耦合(capacitive andinductive coupling)易产生噪声(noise)与串扰(crosstalk)，而导致测试不稳及误断(overkill)。

为改善上述的问题，目前业界采用同轴电缆(coaxial cable)作为探针以隔离噪声与串扰。如图2所示为同轴电缆的一个剖面图，其由内而外的构造为：内部导体21、内部绝缘体22、外部导体23与外部绝缘体24。其中，内部导体21作为信号线，而外部导体23作为接地线并连接至探针卡的接地点。使用同轴电缆虽有良好的噪声遮蔽效果，但是当信号线、电源线及接地线数目一增加，便无法在有限的基板空间上设计及制作，所以只能针对某些信号线作遮蔽，而无法全面遮蔽。而且，同轴电缆的价格较高、焊接较复杂且费时。

另一种业界所采用隔离噪声与串扰的方法是使用垂直探针卡(verticalprobe card)或微机电探针卡(Micro-Electro-Mechanical-Systems probe card)来缩短曝露信号路径，但因这两种方式制造费时，约为悬臂式探针卡制造时间的三至四倍。此外，这两种方式价格高昂，约为悬臂式探针卡的四至六倍，也增加了量产成本。

发明内容

为解决上述常用悬臂式探针卡中噪声与串扰的问题，因此本实用新型的主要目的在于提供一种有效隔离噪声与串扰的高频悬臂式探针卡。

本实用新型的另一目的在于提供一种高频悬臂式探针卡，能稳定地实施高频信号的晶片测试。

本实用新型的再一目的在于提供一种价格低廉、焊接简单的高频悬臂式探针卡。

为达到本实用新型的上述目的，本实用新型的高频悬臂式探针卡，用于测试一半导体晶粒，该高频悬臂式探针卡包含一电路板、多支探针、一探针固定环与多层遮蔽层(shielding layer)。该电路板具有一上表面与一下表面，在该上表面设置多个测试接点，用以与一测试机台电气连接，并在该下表面设置多个金属焊点，该电路板的中心还形成一穿孔(aperture)。每一支探针各具有两端，其中之一为一尖端，与半导体晶粒上相对的一接合焊垫接触，另一端则电气连接至该电路板的各个金属焊点。一探针固定环设置于电路板的下表面以及该穿孔的周围，在距离各探针的尖端的一预设长度的地方，利用一黏着剂，将多支探针固定在该探针固定环上。在晶片测试时，使各探针的尖端与该半导体晶粒上相对的接合焊垫接触。多层遮蔽层铺设于探针固定环的外围并介于所述多支探针之间，各层遮蔽层与其相邻的遮蔽层相互焊接并接地。本实用新型中将多支探针与多层遮蔽层相互交错排列，使探针间的噪声与串扰降至最低的程度。然而，若遮蔽层的数目减少，则遮蔽的效果较差。至于遮蔽层本身的形状，可以为扇型或同心圆(donut)型或半同心圆形(semi-donut)。而制作遮蔽层的材料为可导电性的介质，例如金属等。另外，又可将此金属遮蔽层制作为金属膜(film)、金属片(plate)或金属网(mesh)的形式。而多层遮蔽层可以直接焊接至电路板的各接地端，也可以用导线(wire)连接至电路板的各接地端。

本实用新型的高频悬臂式探针卡相较于已知技术，量产成本较低、焊接简单与缩短制造时间。本实用新型中探针与遮蔽层相互交错排列结构，改善了公知悬臂式探针卡噪声与串扰的问题，提高了测试信号的频率，以达成稳定测试高频信号的目的。本实用新型中遮蔽层与公知同轴电缆相较，材料价格低廉、制作简便更能节省基板空间。此外，探针与遮蔽层相互交错排列结构的制作方式，与公知悬臂式探针卡的工艺兼容，在焊接探针的步骤中同时铺设遮蔽层，不需开发额外的工艺，即可达成减少噪声与串扰的目的。

现配合下列附图、实施例的详细说明，将上述及本实用新型的其它目的与优点详述于后。

附图说明

图1为公知悬臂式探针卡中的探针排列结构的一个剖面图。

图2为公知同轴电缆的一个剖面图。

图3A为本实用新型高频悬臂式探针卡的一个侧视图。

图3B为图3A中虚线区块的放大图。

图4为本实用新型高频悬臂式探针卡的一个俯视图。

图5为本实用新型中探针与遮蔽层排列结构的第一实施例的剖面图。

图6A为本实用新型中探针与遮蔽层排列结构的第二实施例的剖面图。

图6B为本实用新型中探针与遮蔽层排列结构的第三实施例的剖面图。

图7显示本实用新型中遮蔽层为同心圆形示意图。

图8显示本实用新型中遮蔽层为半同心圆形示意图。

图中标号说明：

11 导体 12 绝缘套管

21 内部导体 22 内部绝缘体

23 外部导体 24 外部绝缘体

310 电路板 311 电路板的上表面

312 电路板的下表面 313 穿孔

314 测试接点 315 金属焊点

320 探针固定环 321 黏着剂

330 探针 331 探针的尖端

340 遮蔽层 341 遮蔽层

350 测试机台 535～537探针层

740 同心圆形遮蔽层 840 半同心圆形遮蔽层

具体实施方式

请同时参考图3A与图4，图3A所示为本实用新型高频悬臂式探针卡的一个侧视图，图4为本实用新型高频悬臂式探针卡的一个俯视图。该高频悬臂式探针卡包含一电路板310、多支探针330、一探针固定环320与多层遮蔽层340。电路板310的中心形成一穿孔313，此电路板310具有一上表面311与一下表面312，在上表面311设置多个测试接点314，用来和一测试机台350电气连接，此外，在下表面312也设置多个金属焊点315。此电路板310为一印刷电路板(printed circuit board)或集成电路板(integrated circuit board)。探针330包含一导体11和一绝缘套管12(如图1所示)。导体11具有两端，其中之一为一尖端331，与半导体晶粒上相对的一接合焊垫接触，另一端则电气连接至电路板310的各金属焊点315。图3B为图3A中虚线区块3B的放大图，可以清楚看到探针330的导体11在探针固定环320外围的部分，即在金属焊点315与探针固定环320之间，以绝缘套管12包覆住，其余部分的导体11则未包覆绝缘套管12。

探针固定环320设置在电路板310的下表面312以及穿孔313的周围，在距离各探针330的尖端331的一预设长度的地方，利用一黏着剂321，以特定排列方向，将各探针330固定在探针固定环320上。在晶片测试时，使各探针的尖端331与半导体晶粒上相对的接合焊垫接触。此黏着剂321可以是环氧树脂(epoxy resin)等的绝缘材质，将探针330固定在探针固定环320上。

本实用新型为降低探针之间的噪声与串扰，将探针与遮蔽层相互交错排列，在焊接探针的步骤中同时铺设遮蔽层，多层遮蔽层铺设在探针固定环320的外围并介于此多支探针310之间，各层遮蔽层与其相邻的遮蔽层相互焊接并接地。

关于本实用新型中探针与遮蔽层相互交错排列的结构，有三个较佳

实施例详述如下。

图5为本实用新型中探针与遮蔽层排列结构的第一实施例的一个剖面图。本实施例中的探针层共三层535～537，遮蔽层340则为四层，分别铺设在探针层535、537的外侧以及介于每一探针层之间，即探针层与遮蔽层相互交错平行排列，而各层遮蔽层340与其相邻的遮蔽层340相互焊接并接地。这种结构隔离了来自上下两外侧以及邻层探针间的噪声与串扰。图3A中探针层与遮蔽层的排列方式也是属于第一实施例的相互交错平行排列方式。

图6A、6B为本实用新型中探针与遮蔽层排列结构的第二、第三实施例的剖面图。第二、第三实施例中探针层同样为三层535～537，遮蔽层则分别为五层与七层。第二实施例除了铺设在探针层535、537外侧的遮蔽层340，介于探针330之间的遮蔽层341以波浪的形式与探针330相互交错排列，各层遮蔽层340、341与其相邻的遮蔽层340、341相互焊接并接地。这种结构隔离了来自上下两外侧以及同层相邻探针间的噪声与串扰。而第三实施例则混合第一实施例与第二实施例的特色，除了铺设在探针层535、537外侧以及介于每一探针层之间的遮蔽层340之外，介于探针330之间的遮蔽层341以波浪的形式与探针330相互交错排列，各层遮蔽层340、341与其相邻的遮蔽层340、341相互焊接并接地。这种结构不但隔离了来自邻层探针间的信号衰减与串扰，同层相邻探针的噪声与串扰也一并隔离，因此，遮蔽的效果更佳。而且，无论第一或第二或第三实施例中，若遮蔽层340、341的数目减少，遮蔽的效果会比较差。

此外，关于遮蔽层本身的形状，如图4中的遮蔽层340为扇形，也可以为同心圆形(如图7)740或半同心圆形(如图8)840等。至于制作遮蔽层的材料为可导电性的介质，通常为金属。另外，又可将此金属遮蔽层制作为金属膜(film)、金属片(plate)或金属网(mesh)的形式。

综上所述，本实用新型的高频悬臂式探针卡中探针与遮蔽层相互交错排列结构，改善了公知悬臂式探针卡噪声与串扰的问题，提高了测试信号的频率、减少了不稳及误断状况。而且，本实用新型中遮蔽层的材料价格低廉、制作简便，此外，探针与遮蔽层相互交错排列结构的制作方式，与公知悬臂式探针卡的工艺兼容，在焊接探针的步骤中同时铺设遮蔽层，不需开发额外的工艺，即可达成减少噪声与串扰的目的。

但是，以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，不能以此限定本实用新型实施的范围。即凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，均应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims

1.一种高频悬臂式探针卡，用于测试一半导体晶粒，其特征是，该高频悬臂式探针卡包含：

一电路板，备有一上表面和一下表面，该上表面备有多个测试接点，电气连接至一测试机台，该下表面备有多个金属焊点，该电路板的中心具有一穿孔；

多支探针，每支探针各具有两端，其中之一为一尖端，与该半导体晶粒上相对的一接合焊垫接触，另一端电气连接至该电路板的各该金属焊点；

一探针固定环，位于该电路板的该下表面与该穿孔的周围，在距离各该探针的该尖端的一预设长度的地方，该多支探针被固定于该探针固定环上；以及

多层遮蔽层，铺设在该探针固定环的外围并介于该多支探针之间，各该多层遮蔽层与其相邻的遮蔽层相互焊接并接地。

2.如权利要求1所述的高频悬臂式探针卡，其特征是，该探针还包含：

一导体，各具有两端，其中之一为一尖端，与该半导体晶粒上相对的该接合焊垫接触，另一端电气连接至该电路板的各该金属焊点；以及

一绝缘套管，包覆住该导体在该探针固定环与其所连接的该金属焊点之间的部分。

3.如权利要求1所述的高频悬臂式探针卡，其特征是，该多层遮蔽层为金属膜或金属片或金属网的其中一种。

4.如权利要求1所述的高频悬臂式探针卡，其特征是，该多支探针与该多层遮蔽层相互交错排列。

5.如权利要求1所述的高频悬臂式探针卡，其特征是，该多支探针通过一黏着剂固定于该探针固定环上，该黏着剂的材质为环氧树脂。

6.如权利要求1所述的高频悬臂式探针卡，其特征是，该多层遮蔽层的材质为可导电性材料。

7.如权利要求1所述的高频悬臂式探针卡，其特征是，该多层遮蔽层的形状为扇形或同心圆形或半同心圆形的其中一种。