TWI506282B - 探針卡 - Google Patents
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Description
本發明係與探針卡結構有關，特別是指一種在空間轉換器上具有至少一側邊電極的探針卡。
在半導體製程中，一般會利用探針卡(probe card)來測試晶圓上的晶片(die)是否良好。
但隨著晶片(die)上焊墊(pad)的增加，或晶片尺寸的減縮，使得相鄰的兩焊墊之間的間距縮小。因此，探針卡也須順應焊墊間距的縮小，而發展出具有一空間轉換器(space transformer,ST)的探針卡，該空間轉換器位在該晶片及一印刷電路板(printed circuit board,PCB)之間，且電連接晶片的焊墊及該印刷電路板，以將小間距(pitch)配置的焊墊轉換至大間距(pitch)配置的印刷電路板上。
此外，該空間轉換器通常係多層基板的結構，且與印刷電路板之間的連接係以錫球或錫膏來焊接，以使該空間轉換器與該印刷電路板之間形成電性的連接，而傳送電訊號。但實務中，藉由錫球或錫膏來連接會使高頻訊號及電源阻抗產生衰減，再者，錫球尺寸規格若過大，也會降低探針卡可使用的傳輸電訊號等測試通道的數量。
該空間轉換器內的各層基板通常係採用貫孔(via)來連接，以傳遞電訊號，但過多的貫孔會破壞各層基板的電訊號完整性。
此外，隨著電子產品漸趨高速運作的需求下，尚需顧慮電子元件的高速運作需求，習知技術有使用軟性電路板連接該空間轉換器以及該印刷電路板，使該高頻訊號測試需求或該電源訊號測試需求，可單獨藉由該軟性電路板進行傳輸。但習知技術並未解決該空間轉換器各層基板採用貫孔(via)來連接之情況，因此欲達成高頻訊號測試需求或該電源訊號測試
需求的效果有限。再者，習知技術亦無法解決因為錫球尺寸規格若過大，以致於可使用的電訊號測試通道數量有限的問題。
有鑑於上述的缺失，本發明的主要目的在於提供一種探針卡，藉由探針卡中之空間轉換器具有至少一側邊電極，以增加傳輸電訊號等測試通道的數量。
本發明的次要目的在於提供一種探針卡，藉由探針卡中之空間轉換器具有至少一側邊電極，該至少一側邊電極具有導通空間轉換器內部上下金屬層的功能，故可以減少使用空間轉換器內部的貫孔，並提升電源完整性。
為達成上述的目的，本發明還提供一探針卡，其包括一空間轉換器、一印刷電路板及一探針組。該空間轉換器具有一頂面、一底面、一環側面及至少一側邊電極。該環側面係位在該頂面及該底面之間。該至少一側邊電極係位在該環側面上，且電連接一測試機。該印刷電路板電連接該空間轉換器，且位在該空間轉換器的頂面。該探針組係電連接該空間轉換器，且位在該空間轉換器的底面。
10‧‧‧探針卡
11、11a、11b、11c‧‧‧空間轉換器
111‧‧‧頂面
113‧‧‧底面
115、115a~115c‧‧‧環側面
117、117a~117f‧‧‧側邊電極
119‧‧‧導電平面
121、121a、121b‧‧‧貫孔
13‧‧‧印刷電路板
15‧‧‧探針組
151‧‧‧探針
18、18a‧‧‧錫球
20、20a‧‧‧測試機
21a‧‧‧接頭
31‧‧‧空間轉換器
33‧‧‧第一單元
35‧‧‧第二單元
37‧‧‧導電薄膜
39‧‧‧側邊電極
40‧‧‧探針卡
41‧‧‧壓合圈
431‧‧‧側邊電極
43‧‧‧空間轉換器
45‧‧‧印刷電路板
50‧‧‧探針卡
51‧‧‧傳輸線
53‧‧‧空間轉換器
531‧‧‧側邊電極
533‧‧‧第一側面
535‧‧‧環側面
537‧‧‧第二側面
55‧‧‧印刷電路板
551‧‧‧穿孔
553‧‧‧上表面
555‧‧‧下表面
61‧‧‧傳輸線
611‧‧‧接座
631‧‧‧側邊電極
633‧‧‧第一側面
635‧‧‧第二側面
65‧‧‧印刷電路板
651‧‧‧上表面
71‧‧‧側邊電極
711‧‧‧插座
73‧‧‧傳輸線
731‧‧‧插頭
75‧‧‧印刷電路板
751‧‧‧上表面
第1圖係繪示本發明的一較佳實施例的探針卡之示意圖。
第2圖係繪示第一種具有側邊電極的空間轉換器之立體透視圖。
第3圖係繪示第二種具有側邊電極的空間轉換器之立體透視圖。
第4圖係繪示第三種具有側邊電極的空間轉換器之立體透視圖。
第5圖係繪示第四種具有側邊電極的空間轉換器之頂面上視圖。
第6圖係繪示另一種具有側邊電極的空間轉換器的組成結構示意圖。
第7圖係繪示利用壓合圈電連接側邊電極及印刷電路板的局部放大示意圖。
第8及9圖係分別繪示利用傳輸線電連接側邊電極及印刷電路板的局部放大示意圖。
第10圖係繪示另一種傳輸線電連接側邊電極及測試機的局部放大示意圖。
第11圖係繪示另一種傳輸線電連接側邊電極及印刷電路板的局部放大示意圖。
由於本發明係揭露一種探針卡，用於半導體或光電之測試，其中探針卡使用原理與基本功能，已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭，故以下文中之說明，不再作完整描述。同時，以下文中所對照之圖式，係表達與本發明特徵有關之結構示意，並未亦不需要依據實際尺寸完整繪製，合先述明。
第1圖係繪示本發明的第一較佳實施例的探針卡的示意圖。如第一圖所示，本發明的探針卡10包括一空間轉換器11、一印刷電路板13及一探針組15。該空間轉換器11具有一頂面111、一底面113、一環側面115、至少一側邊電極117及至少一導電平面119。該環側面115係位在該頂面111及該底面113之間，該至少一側邊電極117係位在該環側面115上，且電連接一測試機20。該導電平面(plane)119也可以是一種導電路徑(trace)，也就是說，該導電平面119可以是平面也可以是走線路徑。此外，該導電平面119可以是電源平面/路徑(power plane/trace)、接地平面/路徑(ground plane/trace)、或訊號平面/路徑(signal plane/trace)，並且可以位在該空間轉換器11的頂面111、底面113或是該空間轉換器11的內部。該些導電平面119較佳係選用銅箔(copper foil)，但實務中，也可以選用其它金屬的導電材料，例如銀，故該導電平面119不以銅箔為限。若該導電平面119是電源平面的話，則係用以傳遞電源訊號；若該導電平面119是接地平面的話，則係用以提供訊號的接地參考準位。該印刷電路板13係電連接該空間轉換器11，且位在該空間轉換器11的頂面111。該探針組15係電連接該空間轉換器11，且位在該空間轉換器11的底面113。該探針組15有多根探針151。需要注意的是，第1圖中為了清楚說明該探針組15與該空間轉換器11之間的關係，所以省略多數的探針，僅繪示部分的探針151。其中，該至少一側邊電極117與該印刷電路板13或與該測試機20的其它連接方式也請容後敘述。
此外，本發明的探針卡10仍保留傳統藉由錫球18形成傳輸電訊號的測試通道的技術，但利用該些錫球18的技術已是業界廣為使用的技術，所以不再贅述。
第2圖係繪示一種具有側邊電極的空間轉換器的立體透視圖。如第2圖所示，其中，虛線部分係該空間轉換器11的外輪廓。在本第一較佳實施例中該空間轉換器11係具有多個側邊電極117及多個導電平面119。該些側邊電極117係分別位在該環側面115上。該空間轉換器11還具有多個貫孔121。該些貫孔121係分別垂直地貫穿該空間轉換器11的頂、底兩面111、113，該些貫孔121的內壁面係電鍍有導電材料，例如銅、錫或銀等，以使該些貫孔121分別與該些導電平面119電連接，而形成傳輸電訊號的測試通道。
要特別說明的是，請繼續參照第2圖，由於該些側邊電極117係可與該空間轉換器11內部的該些導電平面119導通，故可以減少使用空間轉換器11內部的貫孔121，故可提升該些導電平面119電源完整性。又，一般貫孔121直徑約為0.1公厘，因為該些側邊電極117的尺寸大於貫孔121的尺寸，故可以減少貫孔121產生的電阻與阻抗不連續性，進而可以降低阻抗值。再者，由於使用該些側邊電極117可以減少貫孔121的使用，進而可以增加空間轉換器11內多層基板內部金屬的完整性，因此，更可以進一步降低電源阻抗。
此外，當該些側邊電極117應用於高頻訊號傳送時，可以避免高頻訊號經過該空間轉換器11的貫孔121或位於空間轉換器11外部的錫球，故可以縮短高頻訊號傳輸距離。再者，該些側邊電極117的尺寸也可以依據匹配阻抗來設計，以減少各導電平面119連接的不連續，進而可以增加可測試的頻寬。當該些側邊電極117應用於電源訊號的傳輸時，也可以用來降低電源阻抗。
第3及4圖係分別繪示另一種具有側邊電極的空間轉換器的立體透視圖。其中，虛線部分係該空間轉換器11a、11b的外輪廓。如第3圖所示，該些側邊電極117a分別是弧形的形狀，且排列於該環側面115a上而形成如郵票邊的形狀。該些弧形的側邊電極117a係使用一般電路板/PCB
郵票邊的標準製程，來形成於該空間轉換器11a上。如第4圖所示，該些側邊電極117b分別是矩形的形狀，且排列在該環側面115b上。該些矩形的側邊電極117b可以是利用陶瓷印刷技術或電鍍方式形成於該空間轉換器11b上。因此，本發明之空間轉換器上的側邊電極可以為一種標準製程，故特性一致性高；而且可以快速製作完成。
請續參照第5圖係繪示具有側邊電極的空間轉換器之頂面上視圖。傳統的空間轉換器的測試通道一定要透過錫球18a，該些錫球18a的數量通常有2,500個，也就是50＊
50的BGA/球柵陣列。但本發明的空間轉換器11c除了保有上述的2,500個測試通道外，還可以另外增加可以傳輸高頻訊號或電源訊號的測試通道。也就是說，可以利用空間轉換器11c在四個側面(即環側面115c)上增加各50個側邊電極117e，故可以再增加200個測試通道。進一步，可以使該空間轉換器11C的該些測試通道的數量達到2,700個(2500+50＊
4=2700)。特別地，該空間轉換器11c的四個轉角也可以分別設置側邊電極117f，以使該些測試通道的總數量達到2,704個。倘若以該空間轉換器11c具有測試通道的總數量有2,704個來論，則使用本發明之空間轉換器11c較傳統之空間轉換器增加了8%的測試通道數。因此，使用本發明之探針卡，由於其空間轉換器11c具有該些側邊電極117e、117f，故可以另外再增加測試通道的數量；當然地，進一步也可以減少貫孔121的使用。因此，該空間轉換器11c係可藉由調整該些側邊電極117e、117f的數量來設計需要測試通道的數量。又，在另一實施例中，由於該空間轉換器具有該些側邊電極，故可以減少使用空間轉換器中的貫孔，進而可以相對減少BGA/錫球的數量，進而亦可以增加個別BGA/錫球的面積以符合、滿足BGA/錫球的尺寸規格，因此有利於封裝。此外，需再特別說明的是，本發明之探針卡，亦符合以下關係式。也就是說，本發明之該空間轉換器具有M個側邊電極，該印刷電路板13具有N個焊墊(未圖式)，該探針組15具有T個探針151，其中，M、N及T係正整數，M及N的總和係大於或等於T。
接下來將說明，該至少一側邊電極與該印刷電路板或與該測試機的其它連接方式。
如第6圖所示，該空間轉換器31更具有一第一單元33、一第二單元35及一導電薄膜(thin film)37。該第一單元33的外側面係被該環側面331環繞，該些側邊電極39位在該環側面331上。該第一單元33可以是多層陶瓷結構(multi-layer ceramics,MLC)材料或是多層有機結構(multi-layer organic,MLO)材料製成。該第二單元35是以多層有機結構(multi-layer organic,MLO)材料製成，該第二單元35的厚度T較佳係小於1公厘(mm)。該導電薄膜37係電連接該第一單元33及該第二單元35，且位在該第一單元33及該第二單元35之間。
特別地，該第二單元35可以是客支軟-硬(flex-rigid)結合電路板。其中，客支軟-硬結合電路板係取自於客戶端所提供之公用多層有機板(Multi-Layer Organic；MLO)，意即，本發明所用之客支軟-硬(flex-rigid)結合電路板，為客戶端於產品封裝時所使用之公用封裝基板，而非再行開模製作。
此外，要說明的是，本發明使用之空間轉換器也可以單獨以多層陶瓷結構或單獨以多層有機結材料製造而成。或者，省略該導電薄膜37，而利用預迴焊電性連接方式結合多層陶瓷結構及多層有機結構的表面，以形成該空間轉換器。因此，該空間轉換器的結構不以第6圖所繪為限。
如第7圖所示，該探針卡40更包括一壓合圈41。該壓合圈41係電連接該空間轉換器43的至少一側邊電極431及該印刷電路板45，且該壓合圈41係位在該印刷電路板45及該至少一側邊電極431之間。該側邊電極431通常會比前述較佳實施例的側邊電極的尺寸大及厚一些，以使該壓合圈41可確實地電連接該側邊電極431及該印刷電路板45。
如第8圖所示，該探針卡50更包括一傳輸線51，係電連接該空間轉換器53的至少一側邊電極531及該印刷電路板55，該傳輸線51可以是同軸纜線或是軟性印刷電路板(flexible printed circuit,FPC)，可視實際需求而選用。該傳輸線51係用以傳輸電訊號。該傳輸線51的一端係電連接該至少一側邊電極531的第一側面533，該傳輸線51的另一端係穿過該印刷電路板55的穿孔(through hole)551，且電連接該印刷電路板55的上表面
553。該側邊電極531的第一側面533係背對該空間轉換器53的環側面535。其中，該穿孔551係穿過該印刷電路板55的上、下兩表面553、555。
如第9圖所示，該傳輸線51的一端也可以選擇電連接在該側邊電極531的第二側面537，該至少一側邊電極531的第二側面537係正對該印刷電路板55的下表面555，故不以第9圖所繪的連接位置為限。
如第10圖所示，該印刷電路板65具有至少一接座611，該至少一接座611係位在該印刷電路板65的上表面651。該傳輸線61的一端電連接該接座611。該傳輸線61的另一端係電連接該至少一側邊電極631的第一側面633。其中，該傳輸線61的另一端也可以選擇電連接在該至少一側邊電極631的第二側面635，所以，該傳輸線61的另一端電連接該至少一側邊電極631的位置係不以第10圖所繪為限。該印刷電路板65上表面651的接座611係用以電連接該測試機20a的接頭21a，如此，該測試機20a也可以傳送電訊號至該側邊電極631或接收該側邊電極631回傳的電訊號。在實務中，該傳輸線61也可以利用其他方式連接至該測試機20a，所以，不以此所述的接座611及接頭21a為限。
如第11圖所示，該側邊電極71具有至少一插座(socket)711，該至少一插座711的開口係朝外。該傳輸線73具有至少一插頭731。該至少一插頭73係位在該傳輸線73的一端，且係用以插入該側邊電極71的至少一插座711內，以形成電連接。該傳輸線73的另一端係電連接該印刷電路板75的上表面751。所以，該傳輸線73就可以輕易地插接在該側邊電極71上，而不以焊接為限。
綜上所述，藉由上述的較佳實施例可知該些側邊電極的數量係可以隨測試通道數量的需求調整，且電連接該些側邊電極的方式眾多，故不以上述的較佳實施例為限。再者，該些側邊電極的形狀也不以上述的較佳實施例為限。此外，該些導電平面的形狀、尺寸及數量係沒有固定的限制，而是會隨實際需求進行設計；且該些導電平面也可以設在該空間轉換器的頂面或底面，所以，不以該空間轉換器的內部為限。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之權利範圍；同時以上的描述，對於熟知本技術領域之專門人士應可明瞭及
實施，因此其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在申請專利範圍中。
10‧‧‧探針卡
11‧‧‧空間轉換器
111‧‧‧頂面
113‧‧‧底面
115‧‧‧環側面
117‧‧‧側邊電極
119‧‧‧導電平面
13‧‧‧印刷電路板
15‧‧‧探針組
151‧‧‧探針
20‧‧‧測試機
18‧‧‧錫球
Claims (12)
- 一種探針卡，包括：一空間轉換器，具有一頂面、一底面、一環側面及至少一側邊電極，該環側面係位在該頂面及該底面之間，該至少一側邊電極係位在該環側面上，且電連接一測試機；一印刷電路板，係電連接該空間轉換器，且位在該空間轉換器的該頂面；及一探針組，係電連接該空間轉換器，且位在該空間轉換器的底面。
- 如申請專利範圍第1項所述之探針卡，其中，該空間轉換器更具有至少一導電平面，係電連接該至少一側邊電極，且位在該空間轉換器的該頂面、該底面或該空間轉換器的內部。
- 如申請專利範圍第2項所述之探針卡，其中，該導電平面係電源平面，且位在該空間轉換器的內部。
- 如申請專利範圍第1項所述之探針卡，其中，該空間轉換器具有M個側邊電極，該印刷電路板具有N個焊墊，該探針組具有T個探針，其中，M、N及T係正整數，M及N的總和係大於或等於T。
- 如申請專利範圍第1項所述之探針卡，其中，該空間轉換器更具有一第一單元、一第二單元及一導電薄膜，該第一單元上具有該環側面環繞，該至少一側邊電極係位在該環側面上，其中該導電薄膜係位在該第一單元及該第二單元之間，且電連接該第一單元及該第二單元。
- 如申請專利範圍第5項所述之探針卡，其中，該第一單元係以陶瓷材料或有機材料製成的多層結構，該第二單元係以有機材料製成的多層結構，且該第二單元其厚度係小於1公厘。
- 如申請專利範圍第1、2、3、4、5或6項所述之探針卡，其中，該空間 轉換器更具有多個貫孔，每一貫孔係貫穿該空間轉換器的頂、底兩面，每一貫孔的尺寸係小於該至少一側邊電極的尺寸。
- 如申請專利範圍第1項所述之探針卡，更包括一壓合圈，係電連接該空間轉換器的至少一側邊電極及該印刷電路板，且該壓合圈位在該印刷電路板及該至少一側邊電極之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之探針卡，更包括一傳輸線，係電連接該空間轉換器的至少一側邊電極及該印刷電路板，該傳輸線係選自於由同軸纜線及軟性印刷電路所構成之群組。
- 如申請專利範圍第9項所述之探針卡，其中，該印刷電路板具有一上表面及一下表面，該下表面係對應該空間轉換器的該頂面，該傳輸線的一端係電連接該印刷電路板的該上表面，該傳輸線的另一端係電連接該至少一側邊電極的一第一側面或該至少一側邊電極的一第二側面，該至少一側邊電極的該第一側面係背對該空間轉換器的該環側面，該至少一側邊電極的該第二側面係對應該印刷電路板的該下表面。
- 如申請專利範圍第9項所述之探針卡，其中，該印刷電路板具有一上表面、一下表面及至少一接座，該下表面係對應該空間轉換器的該頂面，該至少一接座係位在該印刷電路板的該上表面，該至少一接座用以電連接該測試機的至少一接頭，該傳輸線的一端係電連接該至少一接座，該傳輸線的另一端係電連接該至少一側邊電極的一第一側面或該至少一側邊電極的一第二側面，該至少一側邊電極的該第一側面係背對該空間轉換器的該環側面，該至少一側邊電極的該第二側面係對應該印刷電路板的該下表面。
- 如申請專利範圍第10或11項所述之探針卡，其中，該至少一側邊電極具有至少一插座，該至少一插座的開口係朝外，該傳輸線的另一端具有至少一插頭，係用以插入該至少一插座內。
Priority Applications (1)
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