TWI610081B - 量測微電容之探針卡 - Google Patents

Abstract

一種量測微電容之探針卡包含一基板以及一電容數位轉換器。基板具有一第一表面以及一第二表面，其中基板之第一表面設有多個導電接點，第二表面設有多個探針，且多個探針與相對應之多個導電接點電性連接。電容數位轉換器設置於基板之第一表面，且與相對應之多個導電接點電性連接，以量測一待測物之至少一微電容並轉換為一數位訊號。上述探針卡具有成本低廉的優點。

Description

量測微電容之探針卡

本發明是有關一種探針卡，特別是一種量測微電容之探針卡。

自1970年代微機電系統裝置概念成形起，微機電系統(Microelectromechanical System，MEMS)裝置已從實驗室的探索對象進步至成為高階系統整合的對象，並已在大眾消費性裝置中有廣泛的應用，展現了驚人且穩定的成長。微機電系統裝置包含一可動之微機電系統元件，藉由感測可動之微機電系統元件之運動物理量所造成之電容差異可實現微機電系統裝置的各項功能。

習知之晶圓級電容測試方法皆是採用大型之電感電容阻抗測試儀(LCR meter)或是以PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)進行自動化生產量測。由於設備價格昂貴使得測試成本大幅提高。另一種晶圓級電容測試方法則是將交流訊號源、壓控放大電路、功率放大器等複雜電路組合設置於晶圓測試基板上，如此將大幅增加開發以及維護測試基板的困難度。舉例而言，不同的微機電系統裝置則需重新開發測試基板，亦即客製化測試基板，因而造成測試成本大幅提高。

綜上所述，提供一種易於開發以及維護之測試基板便是目前極需努力的目標。

本發明提供一種量測微電容之探針卡，其是將電容數位轉換器設置於測試廠商所提供之標準基板進行微電容之量測。由於電容數位轉換器以及標準基板皆是現有元件，而無需額外開發，因此可大幅降低探針卡之開發以及維護成本。

本發明一實施例之量測微電容之探針卡包含一基板以及一電容數位轉換器。基板具有一第一表面以及一第二表面，其中基板之第一表面設有多個導電接點，第二表面設有多個探針以接觸一待測物之多個測試接點，且多個探針與相對應之多個導電接點電性連接。電容數位轉換器設置於基板之第一表面，且與相對應之多個導電接點電性連接，以量測待測物之至少一微電容並轉換為一數位訊號，其中電容數位轉換器以多個引線與相對應之多個導電接點電性連接。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

1‧‧‧量測微電容之探針卡

11‧‧‧基板

111‧‧‧第一表面

112‧‧‧第二表面

113‧‧‧導電接點

114‧‧‧探針

12‧‧‧電容數位轉換器

121、121a、121b‧‧‧引線

D1‧‧‧引線中心之距離

D2‧‧‧引線間之距離

W‧‧‧引線之線寬

圖1為一示意圖，顯示本發明一實施例之量測微電容之探針卡。

圖2為一示意圖，顯示引線所形成之寄生電容。

以下將詳述本發明之各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細說明之外，本發明亦可廣泛地施行於其它的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本發明之範圍內，並以申請專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免對本發明形成不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際之尺寸或數量，有些細節可能未完全繪出，以求圖式之簡潔。

請參照圖1，本發明之一實施例之量測微電容之探針卡1包含一基板11以及一電容數位轉換器(Capacitance to Digital Converter)12。基板11具有一第一表面111以及一第二表面112。基板11之第一表面111設有多個導電接點113。基板11之第二表面112設有多個探針114。探針114用以與一待測物之多個測試接點接觸，以與待測物電性連接。舉例而言，待測物可為一晶圓。於一實施例中，待測物為一晶圓級微機電裝置感測器，亦即晶圓上製作多個微機電裝置感測器。可以理解的是，第二表面112之多個探針114與第一表面111相對應之多個導電接點113電性連接。舉例而言，多個探針114經由基板11之內連接線路與相對應之多個導電接點113電性連接。於一實施例中，基板11可為測試廠商所提供之一標準基板。

所謂標準基板是指測試廠商為了內部或外部廠商開發測試基板時所提供之固定規格之暫時性基板，即業界所稱之公板。待開發完成後，即依據所開發之測試基板原型重新製作客製化之測試基板。換言之，上線進行量測時是以客製化之測試基板作為量測工具。由於標準基板為固定規格之基板，因此，測試廠商會大量製造以降低成本。換言之，標準基板之製造成本遠低於客製化基 板。可以理解的是，不同測試廠商所提供之標準基板是符合自家所使用測試機台，因此，不同測試廠商所提供之標準基板亦可能為不同之規格。

接續上述說明，電容數位轉換器12設置於基板11之第一表面111。電容數位轉換器12目前大多是應用於電容式觸控裝置之電容量測，而非應用於電子元件之可靠性測試。電容數位轉換器12與相對應之多個導電接點113電性連接。舉例而言，電容數位轉換器12以多個引線121與相對應之多個導電接點113電性連接。電容數位轉換器12可透過相對應之多個導電接點113與待測物之測試接點電性連接，以量測待測物之至少一微電容並轉換為一數位訊號作為後續處理之用。於一實施例中，電容數位轉換器12之量測範圍為±4pF；電容數位轉換器12對寄生電容之容忍範圍小於60pF。

可以理解的是，基板11為固定規格之標準基板，因此，電容數位轉換器12大多是以引線121與基板11電性連接。請參照圖2，引線121a、121b間可能形成一寄生電容。引線121a、121b間之寄生電容可利用以下所示之平板式電容計算公式估算：C=ε×A/d

其中，C為電容值，ε為介電係數，A為平板相對之面積，d為平板間之距離。平板間之距離d介於引線121a、121b中心之距離D1以及引線121a、121b間之距離D2。平板相對之面積A則為引線121a、121b之線寬W與引線121a、121b長度之乘積。可以理解的是，引線121a、121b之長度較短可減小寄生電容。於一實施例中，多個引線之長度小於或等於5cm。較佳者，探針114至電容數位轉換器12之導電路徑小於或等於5cm。扣除引線121a、121b間之寄生電容即可獲得較為準確之量測結果。

綜合上述，本發明之量測微電容之探針卡是將電容數位轉換器設置於測試廠商所提供之標準基板以進行微電容之量測。由於電容數位轉換器以 及標準基板皆是現有元件，而無需額外開發，因此本發明之探針卡之開發以及維護成本可大幅降低。

以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

1 量測微電容之探針卡 11 基板 111 第一表面 112 第二表面 113 導電接點 114 探針 12 電容數位轉換器 121 引線

Claims (8)

1. 一種量測微電容之探針卡，包含：一基板，其具有一第一表面以及一第二表面，其中該基板之該第一表面設有多個導電接點，該第二表面設有多個探針以接觸一待測物之多個測試接點，且該多個探針與相對應之該多個導電接點電性連接；以及一電容數位轉換器，其設置於該基板之該第一表面，且與相對應之該多個導電接點電性連接，以量測該待測物之至少一微電容並轉換為一數位訊號，其中該電容數位轉換器以多個引線與相對應之該多個導電接點電性連接。
2. 如請求項1所述之量測微電容之探針卡，其中該基板為一標準基板。
3. 如請求項1所述之量測微電容之探針卡，其中該多個引線之長度小於或等於5cm。
4. 如請求項1所述之量測微電容之探針卡，其中該探針至該電容數位轉換器之導電路徑小於或等於5cm。
5. 如請求項1所述之量測微電容之探針卡，其中該電容數位轉換器之量測範圍為±4pF。
6. 如請求項1所述之量測微電容之探針卡，其中該電容數位轉換器對寄生電容之容忍範圍小於60pF。
7. 如請求項1所述之量測微電容之探針卡，其中該待測物為一晶圓。
8. 如請求項1所述之量測微電容之探針卡，其中該待測物為一晶圓級微機電裝置感測器。