TWI747693B - 半導體測試設備的連接器裝置 - Google Patents

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王啟書
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Abstract

本發明揭露一種半導體測試設備的連接器裝置，包含轉接板模組、抵頂模組及針腳連接模組，轉接板模組包括電路基板及設置於電路基板上的導通墊，電路基板具有插接孔，導通墊係藉由電路基板內的傳輸路徑連接對應的插接孔；抵頂模組包括基座、第一及第二彈性導電件，第一彈性導電件與第二彈性導電件一對一電性連接，第一彈性導電件用於抵頂測試載板，第二彈性導電件用於對應地抵頂轉接板模組的導通墊；針腳連接模組包括針腳，針腳一端係對應插接於插接孔，另一端係用以連接功能插板。本發明實施例的連接器裝置用於提供測試載板與功能插板之間的電性連接。

Description

半導體測試設備的連接器裝置
本發明係關於一種應用於半導體測試設備的連接器裝置，尤指一種用於提供一測試載板與一功能插板間之電性連接的連接器裝置。
請參考圖1，其係顯示習知半導體測試設備當中用來連接功能插板110與測試載板120的連接結構示意圖。具體而言，功能插板110上係設置有通用型連接器111，通用型連接器111用以插接一種探針連接器130，該探針連接器130的頂端係具有彈性探針131來抵頂連接到測試載板120。
其中，測試載板120因應測試需求，其表面的電性連接點會有各種排列方式，而可能會有相鄰連接點彼此錯位或偏位、甚至更加複雜的排列方式。為此，探針連接器130需要具備彎折結構，如圖1中所示之折腳132，始讓功能插板110之通用型連接器111的連接點能夠與相對應之測試載板120的連接點間達成電性連接。
然而，藉由習知探針連接器的這種折腳結構，無法因應測試載板具有複雜點排列的情況，可能導致探針連接器無法適當地連接測試載板；並且，探針連接器因應折腳需求而增加了探針的長度，因而不利於其電氣特性，易受干擾。
並且，習知探針連接器係固接在功能插板上，因此需要維修或更換時，必須先移除承載測試載板的蓋板(例如圖1中所示之140)，並將功能插板自測試頭內的插槽卸下之後，才能取出其上的探針連接器，而導致維修及更換過程的耗時費工。
本發明之一目的在於提供較佳電氣特性的連接結構。
本發明之另一目的在於提供更易於拆裝更換的連接結構。
為達上述目的及其他目的，本發明提出一種半導體測試設備的連接器裝置，用於提供一測試載板與一功能插板之間的電性連接，該連接器裝置包含一轉接板模組、一抵頂模組及一針腳連接模組，該轉接板模組包括一電路基板及設置於該電路基板上的複數導通墊，該電路基板具有複數插接孔，各該導通墊係藉由該電路基板內的傳輸路徑連接對應的插接孔；該抵頂模組包括一基座、複數第一彈性導電件及複數第二彈性導電件，該等第一彈性導電件與該等第二彈性導電件配置在該基座的相反兩面上且一對一電性連接，該等第一彈性導電件用於抵頂該測試載板，該等第二彈性導電件用於對應地抵頂該轉接板模組的該等導通墊；該針腳連接模組包括複數針腳，該等針腳一端係對應插接於該等插接孔，該等針腳之另一端係用以連接該功能插板。
於本發明之一實施例中，該電路基板係多層板結構，各該導通墊係藉由該電路基板內的各層的金屬走線連接至對應的插接孔。
於本發明之一實施例中，該轉接板模組中，該電路基板具有一密封件，該密封件係配置成環繞該等導通墊。
於本發明之一實施例中，該轉接板模組中，該電路基板具有複數螺孔，以供藉由螺絲固定至承載該測試載板的一蓋板。
於本發明之一實施例中，該轉接板模組中，該電路基板具有複數導通孔(Via)。
於本發明之一實施例中，於該轉接板模組中，該電路基板上具有屏蔽部，該屏蔽部係與部分的該等導通孔電性連接。
於本發明之一實施例中，該針腳連接模組包括一殼體，部分的該等針腳電性連接該殼體及該屏蔽部。
於本發明之一實施例中，該抵頂模組係為雙頭彈簧探針(POGO Pin)。
於本發明之一實施例中，該抵頂模組的基座具有複數螺孔，以供藉由螺絲將基座固定至承載該測試載板的該蓋板。
於本發明之一實施例中，該抵頂模組係為薄膜中介板(Compression Interposer)。
於本發明之一實施例中，該抵頂模組的基座具有複數螺孔，以供藉由螺絲將基座固定至承載該測試載板的該蓋板。
綜上所述，藉由實施例揭露之連接器裝置，透過轉接板模組配置於抵頂模組與針腳連接模組之間的方式，使得抵頂模組中的訊號傳導路徑長度縮短，減少干擾程度而增進了電氣特性，同時，轉接板模組係具有電路基板，而可藉由印刷電路板製程來形成傳輸路徑，進而具有更優異的電氣特性， 並可適用複雜之連接點或高頻應用的測試載板，使應用更加廣泛並具有較佳功效。
110:功能插板
111:通用型連接器
120:測試載板
130:探針連接器
131:彈性探針
132:折腳
140:蓋板
200:連接器裝置
210,210’:轉接板模組
211,211’:電路基板
211A:延伸部
212,212’:導通墊
213:插接孔
214:密封件
215:屏蔽部
216:螺孔
217:導通孔
220,220’:抵頂模組
221,221’:基座
222,222’:第一彈性導電件
223,223’:第二彈性導電件
224,224’:螺孔
225:套筒
226:金屬柱
230:針腳連接模組
231:針腳
232:殼體
[圖1]係顯示習知半導體測試設備當中用來連接功能插板與測試載板的連接結構示意圖。
[圖2]係為本發明實施例之半導體測試設備的連接器裝置的示意圖。
[圖3]係為圖2中連接器裝置的分解示意圖。
[圖4]係為本實施例之轉接板模組的俯視示意圖。
[圖5]係示例當測試載板的連接點存在錯位或偏位時，電路基板的另一態樣結構示意圖。
[圖6]係為本實施例中抵頂模組的另一態樣示意圖。
為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：於本文中，所描述之用語「一」或「一個」來描述單元、部件、結構、裝置、模組、系統、部位或區域等。此舉只是為了方便說明，並且對本發明之範疇提供一般性的意義。因此，除非很明顯地另指他意，否則此種描述應理解為包括一個或至少一個，且單數也同時包括複數。
於本文中，所描述之用語「包含、包括、具有」或其他任何類似用語意係非僅限於本文所列出的此等要件而已，而是可包括未明確列出但卻是所述單元、部件、結構、裝置、模組、系統、部位或區域通常固有的其他要件。
於本文中，所描述之「第一」或「第二」等類似序數之詞語，係用以區分或指關聯於相同或類似的元件、結構、部位或區域，且不必然隱含此等元件、結構、部位或區域在空間上的順序。應了解的是，在某些情況或配置下，序數詞語係可交換使用而不影響本發明之實施。
請參照圖2，其係為本發明實施例之半導體測試設備的連接器裝置的部分分解示意圖。本發明實施例之連接器裝置200係應用於半導體測試設備中，以提供一測試載板120與一功能插板110之間的電性連接。半導體測試設備主要包含測試頭(Test Head)與晶圓偵測機(Prober)，功能插板110係插接於測試頭(圖未示)中，以藉由測試載板120來對晶圓偵測機上的待測試晶圓提供電性連接並提供待測試晶圓所需的測試訊號類型，來符合不同應用需求的晶圓功能測試項目。
請一併參照圖2及圖3，圖3係為圖2中連接器裝置200的分解示意圖。本發明實施例之連接器裝置200主要包含一轉接板模組210、一抵頂模組220及一針腳連接模組230，轉接板模組210包括一電路基板211及設置於電路基板211上的複數導通墊212，電路基板211具有複數插接孔213，各該導通墊212係藉由電路基板211內的傳輸路徑連接對應的插接孔213，插接孔213係具導電鍍層；抵頂模組220包括一基座221、複數第一彈性導電件222及複數第二彈性導電件223，該等第一彈性導電件222與該等第二彈性導電件223配置在該基座 221的相反兩面上且一對一電性連接，於圖2的實施態樣下，係以單一導電件為示例，而於該導電件兩端設置具備彈性能力的第一彈性導電件222與第二彈性導電件223。第一彈性導電件222用於抵頂測試載板120，第二彈性導電件223用於對應地抵頂轉接板模組210的導通墊212；針腳連接模組230包括複數針腳231，該等針腳231一端係對應插接於該等插接孔213，該等針腳231之另一端係用以藉由通用型連接器111電性連接功能插板110。
是以，功能插板110所產生的訊號可依序經由針腳231(包含前述電性連接功能插板110的該另一端及沒入該插接孔213的該端)、電路基板211內的傳輸路徑、導通墊212、第二彈性導電件223與第一彈性導電件222傳輸至測試載板120。此外，該插接孔213內壁也可具有導電材料，進而可讓針腳231的所需長度縮短，由該插接孔213的部分內壁來提供耦接至電路基板211內之傳輸路徑的連接功能。
本實施例之轉接板模組210中，電路基板211係由印刷電路板製程製造而得，並藉由相異電路層間之可圖案化的電路走線(例如銅層圖案)來形成傳輸路徑，例如：各該導通墊212係藉由電路基板211內的各層的金屬走線連接至對應的插接孔213，以使電路基板211一面上的導通墊212與相對應之另一面的插接孔213電性連接。
如圖2及3所示，轉接板模組210的電路基板211可選擇性地具有複數螺孔216，以供藉由螺絲S固定至承載測試載板120的蓋板140，其中螺孔216係較佳為電鍍通孔(Plating Through Hole,PTH)。
請一併參考圖4，圖4係本實施例之轉接板模組的俯視示意圖。於本實施例之轉接板模組210具有一密封件214，該密封件214係設置於電路基 板211上，並配置成環繞該等導通墊212，以使轉接板模組210連接抵頂模組220時，密封件214可抵靠於承載測試載板120的蓋板140上，使轉接板模組210與蓋板140之間的空隙被封閉。密封件214係可例如為O-ring。
如圖3及4所示，電路基板211可進一步具有複數導通孔(Via)217，導通孔217係為穿透電路基板211各層並電性導通的結構。導通孔217可配置在導通墊212之間或鄰近於導通墊212的位置，藉此可降低訊號串擾(crosstalk)及EMI(Electro Magnetic Interference)的情形。
同時，電路基板211上具有屏蔽部215，屏蔽部215可為配置於電路基板211頂面、底面及/或側面，且屏蔽部215係可與部分的該等導通孔217及/或為PTH的螺孔216電性連接，並電性連接於接觸殼體232的針腳231，以形成接地迴路。藉此，可屏蔽周圍電子元件產生的電磁干擾，而增進轉接板模組210的電氣特性，也降低對受測晶圓進行檢測時，功能插板110所可能受到之干擾。
此外，印刷電路板製程還可形成其他可提供較佳電氣特性的結構，並可利用例如電鍍回填等方式來增進氣密特性。
本實施例揭露之轉接板模組210中，電路基板211係可為雙層以上之多層板結構，其係可基於需要的走線安排來決定電路板的層數。由於測試載板120的電性連接點需對應待測試晶圓的各個測試點來配置，藉由印刷電路板製程形成多層板結構中的傳輸路徑，可將測試載板120之各種排列方式的電性連接點藉由該轉接板模組210，轉換成後端(針腳連接模組230)所需的排列方式，達成更複雜的電路連接，因此無須受限於測試載板120之電性連接點排列方式，其設計得以更加彈性與更易於客製化，以符合更多應用型態之測試載板 的連接。於圖2及3示意之功能插板110的通用連接器的連接點與測試載板上的連接點排列相同的態樣。
圖5係示例當測試載板120的連接點存在錯位或偏位時，電路基板211的另一態樣結構示意圖。當測試載板120的連接點存在錯位或偏位時，抵頂模組220中對應之第一彈性導電件222與第二彈性導電件223的排列位置係可與測試載板120的連接點相對應，而無須折腳；轉接板模組210上導通墊212的排列位置亦可與測試載板120的連接點相對應，藉由多層板結構中各層的走線安排構成傳輸路徑，來使相對應的導通墊212與插接孔213連接導通，藉此取代了第二彈性導電件需要折腳的連接方式。
請回到圖2及3，於本實施例中，抵頂模組220與轉接板模組210之間係為彈性抵接而非固定連接，故只要移開測試載板120之後即可輕易地取出抵頂模組220來進行維修或更換，而無須還要卸除承載測試載板120的蓋板140，因此拆換抵頂模組220的工作可更為方便與簡易。
本實施例之抵頂模組220係可例如為雙頭彈簧探針(POGO Pin)，每一雙頭彈簧探針係具有二端皆可彈性伸縮的針軸，二端針軸之間係藉由套筒225(圖3)與彈簧(圖未示)導通連接，藉以形成凸出在基座221二面且一對一電性連接的第一彈性導電件222與第二彈性導電件223。較佳地是，本實施例的抵頂模組220係為直線型而無折腳形式的雙頭彈簧探針。基於轉接板模組210的配置，抵頂模組220的訊號傳導路徑長度可被縮短，藉此可降低訊號串擾及EMI的情形。
選擇性地，抵頂模組220可具有複數螺孔224，以供藉由螺絲S將抵頂模組220的基座221固定至承載測試載板120的蓋板140，使得抵頂模組220之第一彈性導電件222整體的平整度更佳，以達到更好的接觸。
於本實施例中，針腳連接模組230可進一步包括一殼體232，該等針腳231的其中一部份(例如圖3中最外側的針腳231)係可接觸殼體232而具備接地及屏蔽功能，藉此增進抗EMI的能力。
請參照圖6，其係為本實施例中抵頂模組的另一態樣示意圖。本實施例之抵頂模組220’係可例如為薄膜中介板(Compression Interposer)，其係具有複數彈性導電件，每一彈性導電件二端係分別為一彈片，二端彈片之間係藉由金屬柱226導通連接，藉以形成凸出在基座221’二面且一對一電性連接的第一彈性導電件222’與第二彈性導電件223’。薄膜中介板係具有低電阻、低電感值與電容值等優點。
本實施態樣中，抵頂模組220’係亦可選擇性地在基座221’上設置螺孔224’，以供藉由螺絲(圖未示)將抵頂模組220’的基座221’固定至承載測試載板120的蓋板140，亦可達到增進平整度與易於拆換的目標。
在本實施態樣中，轉接板模組210’之電路基板211’的厚度與外型，係可基於抵頂模組220’的厚度來調整。舉例而言，如圖6所示，抵頂模組220’為薄型板件時，電路基板211’係可具有進一步凸伸至蓋板140內或凸伸至蓋板140所形成之凹口內的延伸部211A，以使導通墊212’能與薄型板件型態之抵頂模組220’的第二彈性導電件223’抵靠連接。
綜上所述，藉由實施例揭露之連接器裝置，透過轉接板模組配置於抵頂模組與針腳連接模組之間的方式，使得抵頂模組中的訊號傳導路徑長 度縮短，減少干擾程度而增進了電氣特性，同時，轉接板模組係具有電路基板，而藉由印刷電路板製程來形成傳輸路徑，進而具有更優異的電氣特性，並可適用複雜之連接點或高頻應用的測試載板，使應用更加廣泛並具有較佳功效。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
110:功能插板
111:通用型連接器
120:測試載板
140:蓋板
200:連接器裝置
210:轉接板模組
211:電路基板
212:導通墊
213:插接孔
214:密封件
215:屏蔽部
216:螺孔
220:抵頂模組
221:基座
222:第一彈性導電件
223:第二彈性導電件
230:針腳連接模組
231:針腳

Claims (11)

  1. 一種半導體測試設備的連接器裝置，用於提供一測試載板與一功能插板之間的電性連接，該連接器裝置包含：一轉接板模組，包括一電路基板及設置於該電路基板上的複數導通墊，該電路基板具有複數插接孔，各該導通墊係藉由該電路基板內的傳輸路徑連接對應的插接孔；一抵頂模組，包括一基座、複數第一彈性導電件及複數第二彈性導電件，該等第一彈性導電件與該等第二彈性導電件配置在該基座的相反兩面上且一對一電性連接，該等第一彈性導電件用於抵頂該測試載板，該等第二彈性導電件用於對應地抵頂該轉接板模組的該等導通墊；及一針腳連接模組，包括複數針腳，該等針腳一端係對應插接於該等插接孔，該等針腳之另一端係用以連接該功能插板。
  2. 如請求項1所述之連接器裝置，其中該電路基板係多層板結構，各該導通墊係藉由該電路基板內的各層的金屬走線連接至對應的插接孔。
  3. 如請求項2所述之連接器裝置，其中該轉接板模組具有一密封件，該密封件係設置於該電路基板上並配置成環繞該等導通墊。
  4. 如請求項3所述之連接器裝置，其中該轉接板模組中，該電路基板具有複數螺孔，以供藉由螺絲固定至承載該測試載板的一蓋板。
  5. 如請求項4所述之連接器裝置，其中於該轉接板模組中，該電路基板具有複數導通孔。
  6. 如請求項5所述之連接器裝置，其中於該轉接板模組中，該電路基板上具有屏蔽部，該屏蔽部係與部分的該等導通孔電性連接。
  7. 如請求項6所述之連接器裝置，其中該針腳連接模組包括一殼體，部分的該等針腳電性連接該殼體及該屏蔽部。
  8. 如請求項7所述之連接器裝置，其中該抵頂模組係為雙頭彈簧探針。
  9. 如請求項8所述之連接器裝置，其中該抵頂模組的基座具有複數螺孔，以供藉由螺絲將基座固定至承載該測試載板的該蓋板。
  10. 如請求項7所述之連接器裝置，其中該抵頂模組係為薄膜中介板。
  11. 如請求項10所述之連接器裝置，其中該抵頂模組的基座具有複數螺孔，以供藉由螺絲將基座固定至承載該測試載板的該蓋板。
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TW202228343A (zh) 2022-07-16

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