TW561268B - High performance tester interface module - Google Patents

Description

A7 561268 — ______B7 _—__ 五、發明說明（I ) 發明領域 本發明大致係關於用以測試半導體裝置之自動測試設 備，更具體地說，係關於一用以將一半導體測試器電氣耦 合至一處理裝置之測試器界面模組。 發明背景 自動測試設備，其一般稱爲一半導體測試器，提供半 導體裝置之製造上的關鍵性角色。設備使得每個裝置在晶 圓階段以及封裝裝置階段之功能性測試成爲可能。藉由在 大量生產規模檢驗裝置操作性以及性能，裝置製造者能夠 因爲優良的產品而要求更高價格出售。 自動測試系統之一傳統型式包括一電腦驅動的測試控 制器以及一藉由一重負載複合電纜而電氣連接至控制器之 測試頭。一操作器機械性地承載該測試頭。測試頭一般包 括多個頻道卡，其安裝產生測試訊號或樣式至每個I/O接 腳或一或多個受測裝置(DUTs)之接點所需的接腳電子裝置 〇 測試頭之基本目的之一爲將頻道卡接腳電子裝置盡可 能地靠近DUT以使訊號必須在其之間傳播的距離最小化。 測試頭至DUT界面之訊號路徑之長度與結構，一般稱爲一 測試器界面，直接地影響到訊號延遲以及訊號損失。因此 ，將接腳電子裝置與DUT互連之測試頭界面機制在一半導 體測試器可實現的正確性中扮演重要的角色。 參考圖1，一傳統的高性能測試頭界面包括一連接器 _____4 _______ 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線一 A7 561268 ^__B7 _____ 五、發明說明（/ ) 模組12，其將供多個同軸電纜14用之終端遮罩起來。對 每個電纜之訊號導體（未示出）耦合至一相容的彈簧偏壓之 接點，更一般已知爲一彈簧高躊接腳16，同時每個電纜遮 罩耦合至訊號彈簧高躊筒。訊號彈簧高蹢筒係以一側步階 型式連接至模組12做爲一接地連接。一接地彈簧高躊接腳 組件18連接至訊號彈簧高躡筒以將接地路徑持續通過至一 裝置-界面-板(DIB，未示出）。一般來說，多個接地路徑週 繞每個訊號路徑以使高頻界面最小化。 在前述的傳統的彈簧高躡爲基礎之測試器界面對於其 預定應用而言作用良好之同時，缺點之一爲一約1GHz之 實際頻寬障礙。在這樣的高頻下，訊號路徑特性要趕上傳 輸線，一般需要匹配50歐姆之環境。來自50歐姆之衍生 通常造成訊號衰減，其造成時序錯誤以及類似者。在測試 器中的錯誤會不正確地使在接近臨界値執行之裝置失效。 傳/統的界面訊號路徑結構，諸如前述者，一般使用多 個連接以及不連續，其影響特性阻抗。這些結構通常造成 在高頻上的反射，其大大地使在1GHz附近的頻率上的訊 號衰減。因此，對於在和超過1GHz範圍之半導裝置之高 速和高正確性測試來說，傳統的彈簧高躊接腳界面機制是 不利的。 傳統的彈簧高躡接腳亦顯示了對於高通道數測試器之 密度問題。例如，一般認爲爲測試一 1024接腳半導體裝置 之每個接腳，測試器應該具有至少1024個通道(對每個接 腳一個通道）。這樣高數目的訊號通道亦需要接地和電源連 ______5_____ 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I I I---訂--------I ' 561268 B7 五、發明說明（巧） 接，通常造成超過六千個用以在測試頭和DUT之間做爲界 面之連接。以一典型的約0.150英吋之中心對中心之空間 ，可達到的密度或六千個傳統彈簧高躡接腳之”柱間距離” 會需要不必要大的DIB。這對於許多半導體裝置製造商來 說是無法接受的，其濡要十分有效的”腳數”來使可得到的 潔淨室空間最大化。再者，這亦會需要DIB上的長路徑來 使訊號繞線至DUT及從DUT處得到訊號。 對一避免了傳統彈簧高躊接腳之使用的測試器界面之 一提出方案揭示於給Saito之美國專利第5,944,548號中。 該專利揭示了一浮動同軸連接器機制，其使用一間歇配置 的安裝組件，其形成有一過大的開孔。該開孔接收一彈簧 組件’並偏壓一母連接器以供與一公連接器匹配之用。形 成開孔以允許匹配的同軸連接器之輕微樞軸之用，據稱可 使得形成一標準連接上的困難最小化。 在此結構就其預定的應用而言展示了優點之同時，對 每個測試器通道於探針板末端上的相對大的同軸導體之實 現無法處理上述關於通道密度以及全部測試器腳數大小之 問屬。 所需且在此之前無法獲得者爲一避免使用傳統彈簧高 躊接腳並提供高頻寬訊號性能同時使測試器通道密度最大 化..之J則試器界面。這些能力依次據信能使半導體裝置測試 所花費之成本最小化。本發明之測試器界面模組滿足這些 需求。 —-----ί__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -· I I 1 I I I I · I--— II--一 561268 A7 ___ B7_ 五、發明說明（今） 發明槪要 本發明之測試器界面模組提供了用於高頻寬應用測試 之高正確性半導體裝置，同時使通道密度最大化’且大大 地改進了測試器界面的可靠性。這對應地造成較低的測試 成本，以及較高的測試器性能。 爲了實現前述的優點，本發明之一型式包含一用以將 多個測試器電子式通道耦合至一裝置界面板之測試器界面 組件。測試器界面組件包括至少一個具有多個同軸電纜之 挽狀帶組件，每個電纜包括一具有一中心導體以及一遮罩 之主體。遮罩繞著一個中心導體同軸地形成且以一層介電 質與之分離。每個電纜進一步包括一末梢尖端，其大致類 似於主體來形成，且包括沈積於中心導體和遮罩之末梢末 端上的個別形成的導電性墊。挽狀帶使用一形成爲具有一 用來以緊密接觸關係之方式接收和保護電纜之內部凹處之 外蓋，如此使得末梢尖端形成一界面咬合平面。一配合的 互連係插入於挽狀帶組件與裝置界面板之間，且包括多個 形成來沿著咬合平面咬合電纜末梢末端之導體。 以其他型式，本發明包含一種用以傳輸高頻訊號之同 軸電纜。同軸電纜包括一具有一中心導體以及一同軸地形 成於該中心導體之周圍且以一層介電質與中心導體分離之 遮罩之主體。一末梢尖端大致類似於主體來形成，其中介 電質包括一靜電放電聚合物之環狀層。 以其他型式，本發明包含一種做爲多個測試器通道對 一裝置界面板(DIB)之界面之方法。該方法包括將多個同軸 -----2_ - ___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 561268 ____B7_ 一 五、發明說明（名） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 卡82上且以一以大致垂立且細微間隔之導體84點綴之可 壓縮材料構成的插入物。一種結構可由Fuji Poly，Inc·買 到。另~種結構可由Shin-Etsu Corp.買到，其爲間隔 •004 X .004(導體間的相對間隔），其包括多個·〇〇1 mm直 徑之導體。二者組態適於提供具有個別電纜接點72,73和 74之足夠接點，且傳輸訊號至下方的探針卡接點86。一夾 柑裝置（未示出)以壓力將配合組件維持在電纜尖端部份62 和探針卡表面82之間。 參考圖5，測試器界面模組50可根據如一挽狀帶組件 之方法來製造，連同初始於步驟1〇〇切出之電纜，以及在 步驟102上終端於個別同軸導體中之最接近末端，如技藝 上眾所皆知的。然而，根據下列程序步驟，將電纜之末梢 末端做爲一整體單元來處理。首先，在步驟上’電續 之末梢末端被插入個別的外蓋孔中，且在步驟1〇6上以精 確的間隔關係固定住。在步驟1〇8上應用一適當的壓縮物 至電纜群組以將電纜黏合在外蓋內。在步驟110上已處理 好材料之後，在步驟112上磨出外蓋之末梢末端以定義一 咬合平面。然後在步驟114上將咬合平面露於一蝕刻劑或 其他適當的物質中以溶化一同軸電纜介電質之薄層’並產 生個別的環狀凹處。然後沈積ESD聚合物材料並在步驟 116上封裝於形成的環狀凹處內而不覆蓋中心導體54和遮 罩56且使之封裝。在應用ESD聚合物材料之後，於步驟 118，120和122上電鍍暴露的中心導體和遮罩，首先鍍以 一層銅，然後爲一層鎳，並以一層金爲結束。 ________11 —_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐〉 A7 561268 ______B7 _ 五、發明說明（I ) 最佳化對每個訊號路徑之尺寸直徑以盡可能地提供最 接近50歐姆之匹配以使得對於傳播訊號之退化最小化。達 成此所需的精確尺寸係隨著所需的應用而變化。然而，這 樣的設計參數對於熟悉技藝之人士是已知的。 特別參考圖2，在操作之前，多個模組放置於配合組 件80上且經由連接器元件附加來產生一訊號整合界面單元 。一旦該夾柑裝置已被放置，則夾柑裝置（未示出）將模組 固定於適當位置，且將配合組件壓於模組和探針卡表面之 間。使用傳統對齊技術經由整體界面單元對於負載板，探 針或處理器之直接或間接對齊來達成套準。 在操作時，半導體測試器通道卡產生並接收應用之高 頻訊號至一或多個DUTs並從其獲取訊號。對於個別通道 之訊號係在十億赫茲頻率上通過背板組件並沿著個別的界 面模組訊號電纜以及訊號電纜鄰近之接地電纜來傳輸。每 個測試器通道訊號係沿著一同軸電纜中心導體繞線且通過 在其下配準以供隨後連接至對應的下方探針卡接點用之細 微分離之配合組件陣列導體來加以傳播。因爲配合功能係 以電纜中心導體和遮罩之間的相對間隔中的最小改變來執 行，因此訊號性能和正確性被維持在最佳程度上。 發明者亦已發現藉由使用本發明之測試器界面模組， 可實現更直地直接訊號路徑，這是因爲高電纜密度之故， 藉此減少界面上的水平條線路徑之需求。這是重要的，因 爲條線軌道會將損失引入測試器訊號中。 熟悉技藝之人士會體會到本發明提供之許多好處與優 ___12________ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線！ 561268 B7 五、發明說明（㈧） (請先閱讀背面之注意事項再容寫本頁) 點。特別重要的是藉由實現一大致維持中心導體和遮罩之 間相對的同軸間隔且形成一可靠和高度穩定結構之配合組 件來省略傳統的彈簧高躊接腳。這些特性戲劇性地改進了 測試器頻寬以及正確性。再者’測試器界面模組之模組性 於探針卡或DIB階段提供一高密度通道整合機制以供低成 本和減少的腳數應用之用。 在已具體地顯示本發明且參考其之較佳實施例說明本 發明之同時，熟悉技藝之人士會了解到可在其中做型式和 細節上的不同改變而不違反本發明之精神和範圍。例如， 在此許多說明之焦點在探針應用上之同時，應了解處理器 應用係預定在本發明之範圍內。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. A8B8C8D8 561268 六、申請專利範圍 1. 一種用以傳輸高頻訊號之同軸電纜，該同軸電纜包 括： 一主體，其具有一中心導體以及同軸地形成於該中心 導體周圍且以一介電層與該中心導體分離之一遮罩;以及 一大致類似於該主體形成之末梢尖端，其中該介電質 包括一靜電放電聚合物之環狀層。 2. 如申請專利範圍第1項之同軸電纜，其中該中心導 體以及該遮罩係終端於個別的導電墊中。 3. 如申請專利範圍第1項之同軸電纜’其中該個別導 電墊之每一個係包括一第一鍍金層以及一第二鍍鎳層。 4. 一種挽狀帶組件，其用以做爲多個半導體測試器接 腳電子電路對一配置於一裝置界面板上之配合界面陣列之 界面，該挽狀帶組件包括： 多個同軸電纜且每一同軸電纜包括 一主體，其具有一中心導體以及一同軸地形成於該中 心導體周圍並以一介電層與該中心導體分離之一遮罩； '-大致類似於該主體形成之末梢尖端且包括配置於該 中心導體和該遮罩之末悄末端上之個別形成的導電墊;以及 ~外蓋，其形成爲一具有一用來以緊密相接關係之方 式接收和固持住該電纜末梢末端之內部凹處，如此使得該 末梢尖端形成一界面咬合平面。 5. 如申請專利範圍第4項之挽狀帶組件，其中該多個 同軸電纜尖端部份爲每個形成具有一薄的靜電放電聚合物 之環狀層且套在該中心導體和該遮罩之間。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ------------------------ lit . i: (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、\έ 561268 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 6. —種用以將多個測試器電子通道耦合至一裝置界面 板之測試器界面組件，該測試器界面組件包括： 至少一挽狀帶組件包括多個同軸電纜，該同軸電纜每 個包括 一主體，其具有一中心導體以及一同軸地形成於該中 心導體周圍並以一介電層與該中心導體分離之遮罩； 一大致類似於該主體形成之末梢尖端且包括配置於該 中心導體和該遮罩之末悄末端上之個別形成的導電墊;以及 一外蓋，其形成爲一具有用來以緊密相接關係之方式 接收和固持住該電纜末梢末端之內部凹處，如此使得該末 梢尖端形成一界面咬合平面； 一配置於該挽狀帶組件和該裝置界面板之間的配合界 面，該配合界面包括多個導體且形成來以壓縮咬合之方式 來咬合該電纜末梢末端。 7. 如申請專利範圍第6項之測試器界面組件’其中裝 置界面板包含一負載板。 8. 如申請專利範圍第6項之測試器界面組件，其中該 裝置界面板包含一探針卡。 9. 如申請專利範圍第6項之測試器界面組件’其中該 至少一挽狀帶組件包含多個挽狀帶組件。 10. —種做爲多個測試器通道對一裝置界面板之界面之 方法，該方法包括下列步驟： 將多個同軸電纜從該測試器接腳電子裝置繞線至該裝 置介面板;以及 __ _2________ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 1T: 線爲 561268 B8 C8 D8 、申請專利範圍 將一配合互連插入同軸電纜和該裝置介面板之間。 11·一種製造一抗靜電放電之同軸電纜之方法，該方法 包括下列步驟： 選擇型式爲形成具有一同軸地配置於一遮罩內且具有 一同軸地插入於該中心導體和該遮罩之間之介電質中心導 體之電纜主體之同軸電纜之長度，該電纜包括個別的最接 近和末梢末端； 在該末梢末端上分解該介電質之一部份以在該中心導 體和該遮罩之間形成一環狀凹處； 將一靜電放電聚合物層沈積於該凹處中;以及 形成與該中心導體和該遮罩爲一整體之接點。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) _裝 訂： 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐） 561268 ? 5月1修]] 五、發明說明（5 ) ~~ 電纜從測試器接腳電子裝置繞線至DIB且將一配合的互連 插入於同軸電纜與DIB之間之步驟。 本發明之其他特性與優點將由下列詳細說明並與附圖 連結閱讀而變得明顯。 圖式簡單說明 藉由參考下列更詳細的說明以及附圖將更了解本發明 ，其中： 圖1爲一傳統界面模組之部份立體圖； 圖2爲一經由本發明之測試器界面模組耦合至一處理 裝置之半導體測試頭之方塊圖； 圖3爲一多個互連測試器模組之部份立體圖； 圖4爲以圖2之線4所強調之區域之橫截面圖;以及 圖5爲提出製造本發明之測試器界面模組之步驟之流 程圖。 元件符號說明 12連接器模組 Μ同軸電纜 16彈簧高蹢接腳 18接腳組件 50測試器界面模組 52挽狀帶 54中心導體 56,57遮罩 介電材料 8 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   本紙張尺度細中國國家標規格（210 x 297公釐）

   561268 五、發明說明（ 59薄絕緣體 60金屬外蓋 62尖端部份 63金屬套 65圓柱形接點 70圓片狀層 72,73,74 接點 80配合組件 82探針卡 84導體 86探針卡接點 較佳實施例詳細說明 參考圖2，一般標爲50之本發明之測試器界面模組， 電氣地將來自一半導體測試器測試頭中的通道卡耦合至一 被包括做爲一處理裝置(諸如一探針或一操作器）之一部份 之裝置界面板PIB)。因爲在下面更完整詳細之模組之獨特 結構，可不使用傳統的彈簧高蹢接腳即可達到增加的正確 性，通道密度和測試器訊號之訊號頻寬。 參考圖2，3和4，根據本發明之第一實施例之測試器界面模 組5〇包括多個已挽狀的同軸電纜52。電纜爲包括由雙遮罩 56和57(圖4)同心地覆蓋且以一介電材料58之圓柱層與遮 罩絕緣之個別中心導體54(圖4)。爲得到最好的結果，雙遮 罩以一由鍍銀銅線帶同心地圍繞之鍍銀銅帶來形成。電纜 外罩以薄絕緣體59。爲使導體密度最大化，一型式販售如 ----I--------I --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂_ · D氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 561268 A7 ^ K~2B¥M B7 - 五、發明說明（7) Multiflex86之電纜爲可接受的，且可從SuhnerMultiflex企業買到。 --— — — — — — — — — — — 1 · I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 每個電纜52之最接近的末端終端於一高密度同軸連接 器(未示出）中，其配對於一配置在測試頭內之一背板組件( 未示出）。該背板組件係做爲測試頭通道卡之界面。 成束的電纜52之末梢末端以一高斜度關係終端於一金 屬外蓋60內（圖2和3)以形成高密度挽狀帶結構。外蓋包 含一延長的矩形區塊(圖2)，其係形成以一間隔孔之陣列以 形成一用以接收電纜末梢末端之容器。如下面更完整說明 的，電纜末梢末端安裝於外蓋中，如此使得電纜末端形成 一咬合平面。 現在更具體地參考圖4,每個電纜末梢末端包括一形 成的尖端部份62(以圓括號標註），其係用來咬合形成於一 配合組件80中之對應套準之接點。將一金屬套63固定至 遮罩之外部週邊。爲補償金屬套和中心導體54之間的相對 直徑之改變，將一圓柱形接點65焊在中心導體之末端周圍 以增加其直徑。因爲中心導體和接地遮罩之間的緊密特性 以及所傳輸之相對大的電壓訊號，每個同軸電纜之尖端部 份62包括一靜電放電(ESD)聚合物之環狀圓片狀層70。聚 合物電氣地散播高壓瞬間突增於中心導體54和遮罩56之 間。環狀地配置於中心導體和遮罩之間，聚合物可由 Littlefuse Inc·，Des Plaines, IL處買到。爲提供一可靠的對 配合物件80之電氣接點，以第一和第二層銅72，鎳73和 金74來電鍍中心導體和遮罩之末端。 再進一步參考圖4，配合組件80包含一配置於一探針 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）