TWI591346B - Transmission lines and inspection fixture - Google Patents

Description

傳送線路及檢查治具

本發明係有關於一種傳送線路及檢查治具。

以往，作為在利用探針卡之半導體的檢查所使用之傳送線路(探針)，使用同軸線路(同軸電纜)或帶狀線路(strip line)。

例如在專利文獻1揭示一種同軸線路，該同軸線路係藉由傳送線路包括導電針體(中心導體)、覆蓋將此導電針體的前端側除外之外周的電介質、覆蓋此電介質之外周的外部導體以及覆蓋此外部導體之外周的包皮所構成。在專利文獻1，同軸線路之外部導體係與接地基板連接。

又，在專利文獻2揭示一種藉連接器與外部連接器連接的傳送線路，該連接器係將導體線所具有之中心導體之一方的前端壓在被配置於組件工作台上之半導體裝置(被檢查體)的電極，並與該中心導體之另一端連接。在此專利文獻2所記載之傳送線路係使用帶狀線路，在探針前端的電極與組件電極連接時，在前端部分，作成在金屬蓋內夾住滑動接觸件而晶片基板部之接地面與金屬蓋內面保持電性接觸的構造。

【先行專利文獻】 【專利文獻】

[專利文獻1]特開平7-50322號公報

[專利文獻2]特開平11-133059號公報

可是，近年來，隨著在半導體裝置之電性信號的高頻化(例如超過1GHz)，在利用探針卡之半導體裝置的檢查裝置，在傳送電性信號時之阻抗的不匹配逐漸成為問題。又，由於半導體裝置之高密度化，半導體裝置之電極墊的大小小至直徑100μm、排列間距小至約140μm時，使用由同軸構造或帶狀線路所構成之傳送線路的檢查裝置係難使用。

例如，在專利文獻1，檢查電極墊之大小約60μm正方、排列間距約100μm的半導體裝置，但是為了使特性阻抗變成約50Ω，使用外徑0.8mm的同軸電纜，該同軸電纜係在外徑約70μm之導電針體的外周，依序設置電介質、外部導體以及包皮。

可是，在外徑0.8mm的同軸電纜，因為無法排列成檢查上述之排列間距的半導體裝置的接觸式探針，所以在其前端側剝約15mm，作為僅導電針體，構成為可與電極墊接觸。因此，在不是同軸構造之導電針體的前端部分發生阻抗的不匹配，而檢查精度變差。在依此方式具有微小尺寸之電極墊及排列間距之半導體裝置的檢查，在尺寸上難原封不動地使用同軸電纜構造之接觸式探針，但是為了解決尺寸的問題而使用單線之線狀導體時，發生阻抗之不匹配的問題。

又，在使用如專利文獻2所揭示之帶狀線路的檢查裝置，在中心導體之水平方向或垂直方向需要接地電極。即，在一個信號電極之周圍一定需要成對的一個接地電極。因此，具有只能檢查構成為對傳送線路接地電極成對之半導體裝置的問題。

本發明係鑑於上述而開發的，其目的在於提供一種傳送線路及檢查治具，該傳送線路係在檢查以高頻所使用之半導體裝置時，在半導體裝置的表面之信號電極的附近，即使無與探針成對之接地電極，亦可減少阻抗的不匹配。

為了解決上述之課題，並達成目的，本發明之一形態的傳送線路係包括：複數條導體線，係線狀地延伸，一端部與被檢查體連接，且另一端部與基板連接；及與接地連接之導體板；其特徵為：該導體線係具有傳送電性信號之中心導體；該導體板係被配設成對該中心導體隔著間隔並沿著該中心導體的長度方向。

又，在本發明之一形態的傳送線路，特徵為：該導體線及該導體板係被配設成彼此大致平行。

又，在本發明之一形態的傳送線路，特徵為：該導體板係將絕緣層形成於該導體板之至少一方的面。

又，在本發明之一形態的傳送線路，特徵為：該導體線係具有形成於將該一端部及另一端部除外之區域的絕緣層。

本發明之一形態的檢查治具係特徵為包括：上述之任一項的傳送線路；板，係支撐該導體線的一端部側；以及與該導體線之另一端部連接的基板。

若依據本發明，可提供一種傳送線路及檢查治具，該傳送線路係在檢查以高頻所使用之半導體裝置時，在半導體裝置的表面之信號電極的附近，即使無與探針成對之接地電極，亦可減少阻抗的不匹配。

1‧‧‧檢查治具

10‧‧‧傳送線路

11‧‧‧導體線

12‧‧‧中心導體

13‧‧‧絕緣層

15‧‧‧導體板

16‧‧‧凸部

17‧‧‧孔

18‧‧‧絕緣層

20‧‧‧板

21‧‧‧上板

22‧‧‧凹部

23‧‧‧孔

24‧‧‧晶片夾具

25‧‧‧下板

26‧‧‧開口部

27‧‧‧孔

30‧‧‧基板

31‧‧‧線

40‧‧‧補強板

51、52‧‧‧頂出銷

53、54‧‧‧螺絲

100、200‧‧‧測量裝置

102、202、203‧‧‧同軸線路

104‧‧‧終端器

105、205、205a、205b‧‧‧連接器

S‧‧‧被檢查體

Sa‧‧‧電極

第1圖係具備本發明之實施形態的傳送線路之檢查治具的正視圖。

第2圖係表示具備本發明之實施形態的傳送線路之檢查治具之剖面的示意圖。

第3圖係表示第2圖之A-A箭視剖面的示意圖。

第4圖係本發明之實施形態之傳送線路的示意說明圖。

第5圖係本發明之實施形態的傳送線路所具備之導體線的示意說明圖。

第6圖係本發明之實施形態的傳送線路所具備之導體板的示意說明圖。

第7圖係用以說明在本發明之實施形態的傳送線路之導體線與導體板之配置的示意圖。

第8圖係用以說明導體線與導體板之距離之關係的示意圖。

第9圖係用以說明被檢查體之電極之位置的示意圖。

第10圖係在第2實施例所使用之測量裝置的示意圖。

第11圖係表示第2實施例之實驗結果的圖。

第12圖係在第3實施例所使用之測量裝置的示意圖。

第13圖係表示第3實施例之實驗結果的圖。

第14圖係表示第3實施例之實驗結果的圖。

在以下，參照圖面，說明本發明之實施形態的傳送線路及檢查治具。此外，不是藉本實施形態限定本發明。又，在圖面之記載，對相同或對應之元件適當地附加相同的符號。

第1圖係具備本發明之實施形態的傳送線路10之檢查治具1的正視圖。第2圖係表示具備本發明之實施形態的傳送線路10之檢查治具1之剖面的示意圖。第3圖係表示第2圖之A-A箭視剖面的示意圖。

檢查治具1包括傳送線路10、板20、基板(探針卡)30以及補強板40。此檢查治具1係使用探針卡之被應用於被檢查體S(半導體裝置)之檢查裝置的治具。例如，形成於檢查治具1之基板30的線路與測量器連接，進行各種檢查。

第4圖係本發明之實施形態之傳送線路10的示意說明圖。傳送線路10係如第4圖所示，包括：複數條導體線11，係線狀地延伸，一端部(在第4圖上端部)與被檢查體S連接，且另一端部(在第4圖下端部)與基板30連接；及與接地連接之導體板15。

第5圖係本發明之實施形態的傳送線路10所具備之導體線11的示意說明圖。導體線11具有：中心導體12，係傳送電性信號；及絕緣層13，係形成於此中心導體12的外周。在此導體線11之一端部(在第5圖左端部)及另一端部(在第5圖右端部)，未形成絕緣層13，而中心導體12露出。

導體線11之一端部係中心導體12所露出的長度比另一端部稍長。在導體線11之一端部，中心導體12所露出的長度係例如550μm以上且700μm以下。在導體線11之另一端部，中心導體12所露出的長度係例如200μm以上且400μm以下。在本實施形態，傳送線路10具備15條導體線11。這些導體線11被配置成彼此大致平行(在第4圖紙面，與上下方向大致平行)。

作為中心導體12的材質，具體而言，列舉鎢或鈀等。在本實施形態，中心導體12的直徑係作成50μm，中心導體12的長度係作成5.00mm。

作為絕緣層13，具體而言，列舉聚氨酯或聚四氯乙烯(登錄商標)等。絕緣層13之厚度係例如5μm以上且50μm以下。在本實施形態，絕緣層13之厚度係作成10μm。即，在本實施形態，導體線11的直徑係70μm。

第6圖係本發明之實施形態的傳送線路10所具備之導體板15的示意說明圖。導體板15係具有大致長方形的形狀，並形成一處從長度方向之端面朝向外側所突出的凸部16。在本實施形態，凸部16的大小係作成寬度0.5mm、高度0.15mm。又，此凸部16係從後述之下板25的開口部26突出0.05mm以下。又，在導體板15，形成2處頂出銷51所插入之孔17(貫穿孔)。在本實施形態，導體板15及導體線11係被配設成彼此大致平行。

導體板15之材質係無特別限定，在本實施形態，導體板15之材質係作成磷青銅，其厚度係作成460μm。

又，亦可在導體板15之單面或雙面，形成絕緣層18(參照第8圖)。作為絕緣層18，例如列舉聚氨酯或聚醯亞胺等。絕緣層18之厚度係例如5μm以上且50μm以下。

第7圖係用以說明在本發明之實施形態的傳送線路10之導體線11與導體板15之配置的示意圖，放大地表示第3圖的一部分。15條導體線11中，將各4條導體線11分別配置於導體板15之一面及另一面的附近(在第7圖，以符號A所示)。這些導體線11係以設置間隙之方式配置於與導體板15之間。更具體而言，如第8圖所示，將距離h之間隔設置於導體板15與導體線11的中心導體12之間。即，將導體線11與導體板15構成為在電性不連接。

在第7圖，在以符號A所示之8條導體線11，傳送高頻之電性信號。在本實施形態，在以符號A所示之8條導體線11係相鄰之導體線11之中心導體12的距離被設定成100μm。又，其他的7條導體線11被配設於導體板15的端部周邊。

此處，距離h係被設定成10μm以上且100μm以下的範圍較佳。距離h係10μm以上且25μm以下的範圍更佳。

回到第1圖、第2圖，板20係由上板21與下板25所構成。此板20係固持導體線11及導體板15，且用以將導體線11及導體板15配設於既定位置。又，上板21及下板25係例如由工程塑膠所構成。

上板21係在平面圖上具有大致矩形的形狀，並如第4圖所示，用以設置晶片夾具24之凹部22形成於中央部。在凹部22，形成與被檢查體S之電極Sa(參照第9圖)之排列 對應的孔23(例如直徑50μm以上且70μm以下)。孔23的直徑係被擴徑成比中心導體12的直徑稍大即可。又，用以導引導體板15之槽(無圖示)形成於上板21。

晶片夾具24係用以固持被檢查體S，並在固持被檢查體S之狀態下被插入上板21的凹部22。

下板25亦在平面圖上具有大致矩形的形狀，並形成配置導體板15之凸部16的開口部26。又，在下板25，形成與被檢查體S之電極Sa(參照第9圖)之排列對應的孔27(例如直徑70μm以上且90μm以下)。孔27的直徑係被擴徑成比導體線11的直徑稍大即可。

此外，在上板21之孔23及下板25之孔27，被插入上述之15條導體線11，並由上板21及下板25支撐這些導體線11。藉此，導體線11被作成與被檢查體S之電極Sa對應的排列。

基板30係所謂的探針卡，與被檢查體S之電極Sa一樣的排列之電極(電極墊)形成於基板30。導體線11之另一端部(在第4圖下端部)與此基板30的電極以物理性接觸，並以電性連接。來自電源之電力或電性信號(測試信號)從外部經由連接器205a輸入基板30。接地設置於基板30，導體板15之凸部16與此基板30的接地以物理性接觸。

形成於基板30之電極的直徑係例如50μm以上且100μm以下，間距係作成100μm以上且200μm以下。又，基板30之電極的材質係例如對銅電鍍金者。

補強板40係用以配置上述之基板30及板20者，將基板30等載置於補強板40的載置面。補強板40的材質係 例如鋁或鋁合金。

在本實施形態，被檢查體S係以高頻所使用之半導體裝置。如第9圖所示，15處電極Sa形成於被檢查體S。

其次，說明本發明之實施形態之檢查治具1的組立方法。首先，將2支頂出銷51插入導體板15，再將這些頂出銷51及導體板15插入形成於下板25之頂出銷51及導體板15所進入的槽。在此時，作成將導體板15之凸部16配置於下板25的開口部26。

接著，以導體板15嵌入上板21之槽(無圖示)的方式配置導體板15，且以與下板25相對向之方式配置上板21。然後，在插入頂出銷52後，螺定螺絲53，而使上板21與下板25變成一體。

然後，從下板25的孔27插入導體線11，並將導體線11的前端(一端部)插入至設置被檢查體S之上板21之孔23的外側。在此時，作成導體線11的一端部比上板21的上面更向外側突出約100μm。

如上述所示已插入導體線11後，將基板30配置於下板25之外側的面。在此時，以形成於基板30的電極之側的面與下板25接觸之方式將頂出銷52插入基板30與補強板40。接著，從補強板40的下側以螺絲54螺定補強板40、基板30以及下板25。

此處，如上述所示，構成為形成於基板30之電極與導體線11的另一端部連接。又，導體板15之凸部16構成為與基板30的接地以物理性接觸。

在將被檢查體S(半導體裝置)配設於檢查治具1的情況，在將被檢查體S固持於晶片夾具24後，將晶片夾具24插入上板21的凹部22。在例如底面厚度100μm的晶片夾具24，形成直徑約110μm之孔，並將成為電極Sa之焊料凸塊配設於這些孔。被檢查體S之焊料凸塊係比被檢查體S的底面稍微地突出。然後，在將被檢查體S固持於晶片夾具24並載置於上板21之凹部22的狀態，更將晶片蓋與晶片夾具24之上重疊，並推入下板25側，藉此，被檢查體S之電極Sa與導體線11的中心導體12以電性連接。

在如以上所示構成之本實施形態的傳送線路10及檢查治具1，與基板30之接地連接的導體板15被配設成對導體線11之中心導體12隔著間隔並沿著導體線11(中心導體12)的長度方向。藉此，因為導體線11之阻抗比以單體設置導體線11的情況更減少，所以可減少基板30與被檢查體S之阻抗的不匹配。即，藉由以與導體線11鄰接之方式配置導體板15，在檢查以高頻所使用之被檢查體S時，即使在被檢查體S之底面之電極Sa(信號電極)的附近無與探針成對的接地電極，亦可減少阻抗的不匹配。

又，在本實施形態，因為在導體線11的將兩端部除外之廣大的範圍將導體板15配設成沿著導體線11之長度方向，可充分地減少上述之阻抗的不匹配。

又，因為導體線11係將絕緣層13形成於將兩端部(一端部及另一端部)除外的區域，所以藉由降低阻抗而可更減少阻抗的不匹配。

又，在將絕緣層18形成於與導體線11相對向之導體板15的面的情況，藉由降低阻抗而可更減少阻抗的不匹配。

此外，不是藉上述之實施形態來限定本發明。本發明亦包含將上述之構成元件適當地組合所構成者。又，本專業者可易於導出進一步之效果或變形例。因此，本發明之更廣泛的形態係不是限定為上述之實施形態，而可進行各種的變更。

例如，在上述之實施形態，說明了將導體板15及導體線11配設成彼此大致平行的情況，但是不限定為此，亦可在彼此傾斜之方向配設。又，在上述之實施形態，說明了將複數條導體線11配設成彼此大致平行的情況，但是亦可在彼此傾斜之方向配設導體線11之間。

(第1實施例)

其次，說明為了確認本發明之效果所進行的第1~第3實施例。首先，說明第1實施例。在第1實施例，使用在上述之實施形態所說明的檢查治具1對阻抗的不匹配進行實驗。

如第8圖所示，將從導體板15之導體部分至導體線11之中心導體12的距離當作h，在第1實施例，如第1表所示，將距離h設定成各種值，進行實驗。在第1表表示實驗結果。此外，在第1比較例，在不配置導體板下進行實驗。

基本上，高頻傳送線路之阻抗Z係以Z=√(L/C)所定義。L係阻抗，電容C係受到導體線之被覆材料與被覆厚度、至導體板之距離、以及在導體線與導體板之間所插入之材料(介電常數)影響。

[第1表]

如第1表所示，在將導體板與導體線之中心導體的距離h當作10~100μm的第1~第9發明例，阻抗低，係良好。例如，在距離h為10μm的情況(第1發明例)係阻抗為42Ω，在距離h為25μm的情況(第5發明例)係阻抗為66Ω。

將距離h當作25μm，並將約10μm之聚氨酯被覆於導體板的情況(第6發明例)係阻抗為62Ω。又，將距離h當作25μm，並將10μm之聚醯亞胺被覆於導體板的情況(第7發明例)係阻抗為64Ω。

在將導體板與絕緣層(導體線之被膜)之間隔作成10μm(距離h=20μm)的情況，阻抗成為60Ω(第2發明例)。進而，將10μm聚氨酯被膜形成於導體板時，阻抗成為54Ω(第3發明例)。在第3發明例將被膜從聚氨酯改變成聚醯亞胺的情況(第4發明例)，阻抗成為57Ω。從這資料，確認藉由如上述所示將絕緣層形成於導體板，可調整阻抗，而可更減少阻抗的不匹配。

另一方面，在未配置導體板之第1比較例，阻抗之值成為127Ω以上。與第1~第9發明例相比，阻抗的匹配性顯著地變差。

其次，在第2表表示改變導體板與導體線之中心導體的距離h並測量阻抗時的結果。在此第2表，導體線之絕緣層採用聚氨酯，並將厚度當作10μm。又，在導體板未形成絕緣層下測量。

如第2表所示，在將導體板與導體線之中心導體的距離h配置成比25μm短時，阻抗成為低於66Ω。在將導體板與導體線之中心導體的距離h配置成比25μm長時，阻抗成為高於66Ω。在本實施例，因為將相鄰之導體線之中心導體間的距離配置成100μm且平行，所以藉由將導體板與導體線之中心導體的距離h作成100μm以下，可使阻抗變成100Ω以下。

(第2施例)

其次，說明第2實施例。在第2實施例，作為傳送 線路特性，表示TDR(Time Domain Reflectometry)測量的實驗結果。TDR測量係使用應用上述之實施形態之傳送線路10的測量裝置100(參照第10圖)來測量。測量裝置100包括測量器101(TDR測量器：Tektronix公司製，TDS8200)、從測量器101所延伸之同軸線路102以及檢查治具1。形成於檢查治具1的基板30之基板30的線31經由連接器105與同軸線路102連接。被檢查體S與檢查治具1的傳送線路10以電性連接。又，在測量裝置100，將終端器104設置於與測量器101相反側的末端。此外，在第10圖，省略測量用之信號輸出入連接器或電源輸入連接器。

被檢查體S之電極Sa的排列係如第9圖所示。在本第2實施例，為了測量傳送線路之傳送路的特性，作為被檢查體，使用具有與被檢查體S一樣之電極Sa的印刷基板。高頻之電性信號被傳送至第9圖所示之具有圓圈的數字3與4之電極Sa，具有圓圈之數字3與4的電極Sa係以阻抗與50Ω匹配之基板線(無圖示)的圖案與導體線連接。又，，具有圓圈之數字9與10的電極Sa亦以與50Ω匹配之圖案與導體線連接。基板線之圖案的長度係30mm。又，基板的比介電常數係3.4。所使用之TDR的脈波上升時間是34ps。此外，在第2實施例，將導體板與導體線的絕緣層之間的距離設定成15μm，將導體線之絕緣層的厚度設定成10μm。

在第11圖表示TDR的測量結果。將導體板配設於導體線之附近的本發明例係阻抗的最大值是66Ω。另一方面，在不配置導體板的情況，阻抗的最大值是127Ω以上。即， 確認藉由配設導體板，大輻度減少阻抗，可減少阻抗的不匹配。

(第3實施例)

其次，說明第3實施例。第3實施例係使用第12圖所示之測量裝置200來評估傳送線路傳達特性。測量裝置200包括測量器201(網路分析器：Agilent Technologies公司製N5230C PNA-L)、從測量器201所延伸之同軸線路202以及在上述之實施形態所說明的檢查治具1。將被檢查體S載置於檢查治具1。又，同軸線路202、203與檢查治具1係經由連接器205所連接。

此測量裝置200係具有輸入側與輸出側的線，從測量器201所輸出之電性信號係依序傳至同軸線路202、連接器205、基板30的線31以及傳送線路10，再輸入被檢查體S之以具有圓圈之數字3所示的電極Sa(參照第9圖)。而且，所輸入之電性信號係傳至以具有圓圈之數字4所示的電極Sa(參照第9圖)，再從被檢查體S輸出至檢查治具1側，並依序傳至傳送線路10、基板30之線31、連接器205以及同軸線路203，再輸入測量器201(第12圖之箭號表示電性信號之傳送方向)。此外，在第12圖，省略測量用之信號輸出入連接器或電源輸入連接器。

傳送線路傳達特性係以基板30的連接器205a所輸入之電性信號的電壓為基準，傳達特性之衰減量係測量至連接器205b的量。此處，所測量之傳達特性成為從測量器201至被檢查體S的線之2倍的衰減量。這是由於測量在至被檢查體S之線之電性信號的衰減與通過被檢查體S後被輸出之間的電性信號之衰減的雙方。

在第13圖，表示是第3實施例之實驗結果的傳送線路傳達特性。這是傳送線路之阻抗為66Ω的情況之傳送線路傳達特性。自第13圖，在1GHz衰減是-0.6/2dB。在3GHz，是-1.2/2dB。在5GHz，是-4.4/2dB。在7GHz，是-6.2/2dB。在10GHz，是-7.6/2dB。作為傳送線路，一般-3dB之衰減量常成為是否可傳送電性信號之判斷的指標。從第13圖所示之實驗結果，在第3實施例之傳送線路(阻抗66Ω)，可判斷至6GHz係可使用。

接著，在第14圖表示將傳送線路之阻抗改變成各種值，並一樣地測量之實驗結果。第14圖之圖形係實際上應以負值表示衰減，但是在第14圖將正負顛倒，而以正值表示。又，因為是測量資料，所以與第13圖一樣，第14圖亦衰減量是單程的2倍。此外，在第14圖，表示3GHz、5GHz、7GHz之實驗結果之各個的指數近似曲線，亦一併表示10GHz之實驗結果的線性近似曲線。

自第14圖，在3GHz、5GHz，因為即使阻抗為100Ω亦衰減量未超過6dB，所以作為傳送線路之衰減是一半的3dB以下。在3GHz，本發明例之傳送線路係在從40Ω至100Ω的範圍未超過6dB。在5GHz，自第14圖，在從40Ω至100Ω的範圍未超過6dB。在7GHz，自第14圖，在從40Ω至90Ω的範圍未超過6dB。在10GHz，自第14圖，在從40Ω至66Ω的範圍未超過6dB。

依此方式，本專利申請之發明例的傳送線路係可在減少具有導體板與導體線之傳送線路的阻抗與其所連接之 線的阻抗之不匹配下傳送電性信號。

從第14圖與第2表之實驗結果，在中心導體採用50μm的情況，若將導體板與導體線之中心導體的距離設定於10以上且100μm以下的範圍時，可在減少阻抗的不匹配下傳送電性信號。進而，若將導體板與中心導體的距離設定於10μm以上且25μm以下的範圍時，可傳送至10GHz。若將導體板與中心導體的距離設定於10μm以上且50μm以下的範圍時，可傳送至7GHz。

10‧‧‧傳送線路

11‧‧‧導體線

12‧‧‧中心導體

13‧‧‧絕緣層

15‧‧‧導體板

16‧‧‧凸部

21‧‧‧上板

22‧‧‧凹部

23‧‧‧孔

24‧‧‧晶片夾具

25‧‧‧下板

26‧‧‧開口部

27‧‧‧孔

30‧‧‧基板

S‧‧‧被檢查體

Claims (4)

1. 一種傳送線路，包括：複數條導體線，係線狀地延伸，一端部與被檢查體連接，且另一端部與基板連接；及導體板，係與接地連接；其特徵為：該導體線係具有傳送電性信號之中心導體；該導體板係被配設成對該中心導體隔著間隔並沿著該中心導體的長度方向；該導體線係具有形成於將該一端部及另一端部除外之區域的絕緣層。
2. 如申請專利範圍第1項之傳送線路，其中該導體線及該導體板係被配設成彼此平行。
3. 如申請專利範圍第1或2項之傳送線路，其中該導體板係將絕緣層形成於該導體板之至少一方的面。
4. 一種檢查治具，其特徵為包括：傳送線路，係如申請專利範圍第1至3項中任一項所述者；板，係支撐該導體線的一端部側；以及基板，係與該導體線之另一端部連接。