TWI810824B - 一種探針卡及其製作方法 - Google Patents
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Abstract
一種探針卡包含電路基板、空間轉換件以及第一同軸電纜線。電路基板具有第一表面與第二表面，其中有通孔貫通第一表面與第二表面。空間轉換件對應通孔之位置設置於第二表面上，且具有背向第二表面的探針設置面。第一同軸電纜線具有第一導體部分與第一絕緣部分。第一同軸電纜線伸入通孔，且第一導體部分的第一端面與探針設置面切齊。
Description
本發明係關於一種探針卡及其製作方法，特別是關於降低阻抗不連續效應的探針卡及其製作方法。
半導體產業中，時常會利用探針卡對成品進行品質或功能的檢測。因此，探針卡量測時的效率以及精準度都會是影響半導體產品出品良率的關鍵因子。特別是針對需要高頻訊號進行測試的半導體產品（例如，通訊用途的半導體產品），測試訊號線的傳輸品質會影響可測試的效果（例如，頻寬等參數）。
因此，如何改善測試訊號線的阻抗匹配/連續性或者是屏蔽雜訊的能力，將會是探針卡在進行高頻訊號測試時需要克服以及精進的議題之一。
本發明的目的之一在於提高探針卡進行量測時（特別是針對高頻訊號）訊號線阻抗的優化。
本發明的目的之一在於提高探針卡進行量測時（特別是針對高頻訊號）訊號線抗雜訊的優化。
本發明提出一種探針卡包含電路基板、空間轉換件以及第一同軸電纜線。電路基板具有第一表面與第二表面，其中有通孔貫通第一表面與第二表面。空間轉換件對應通孔之位置設置於第二表面上，且具有背向第二表面的探針設置面。第一同軸電纜線具有第一導體部分與第一絕緣部分。第一同軸電纜線伸入通孔，且第一導體部分的第一端面與探針設置面切齊。
一種探針卡的製作方法，包含：在電路基板上形成通孔；設置空間轉換件於電路基板的第二表面上且對應通孔之位置；將同軸電纜線由電路基板的第一表面外伸入通孔中，且同軸電纜線的導體部分伸出空間轉換件的探針設置面；以及藉由加工方法將導體部分突出探針設置面的部份去除，以使導體部分具有端面切齊探針設置面。
透過將同軸電纜線的導體部分直接伸入通孔中，並且與探針設置面切齊，維持訊號傳遞路徑的阻抗一致性，藉此達到訊號線的阻抗優化以及訊號線抗雜訊效能的優化。
對本文中使用諸如「第一」、「第二」等名稱的元件的任何引用通常不限制這些元件的數目或順序。相反，這些名稱在本文中用作區分兩個或更多個元件或元件實例的便利方式。因此，應當理解的是，請求項中的名稱「第一」、「第二」等不一定對應於書面描述中的相同名稱。此外，應當理解的是，對第一和第二元件的引用並不表示只能採用兩個元件或者第一元件必須在第二元件之前。關於本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。
術語「耦接」在本文中用於指代兩個結構之間的直接或間接電耦接。例如，在間接電耦接的一個示例中，一個結構可以經由電阻器、電容器或電感器等被動元件被耦接到另一結構。
在本發明中，詞語「示例性」、「例如」用於表示「用作示例、實例或說明」。本文中描述為「示例性」、「例如」的任何實現或方面不一定被解釋為比本發明的其他方面優選或有利。如本文中關於規定值或特性而使用的術語「大約」、「大致」旨在表示在規定值或特性的一定數值（例如，10%）以內。
請參照圖1，圖1說明一種探針卡100包含電路基板110、空間轉換件120以及第一同軸電纜線130。電路基板110具有第一表面111與第二表面112，其中有通孔114貫通第一表面111與第二表面112。空間轉換件120對應通孔114之位置設置於第二表面112上，且具有背向第二表面112的探針設置面121。第一同軸電纜線130具有第一導體部分131與第一絕緣部分132。第一同軸電纜線130伸入通孔114，且第一導體部分131的第一端面1311與探針設置面121切齊。
具體來說，電路基板110可以是印刷電路板（硬式或是軟式），電路基板110可以是多層結構，每一層可以設有不同的訊號跡線、絕緣層或接地層。然而，本發明的電路基板110並不受限於印刷電路板，其亦可是玻璃基板（例如，ITO基板）或者其他半導體基板（矽基板）。
空間轉換件（Space transformer, ST）120可以提供整合的功用，將較為發散的訊號線或導線集中整合，使空間轉換件120的探針設置面121可以與探針頭組（Probe head, PH）或者是待測物（例如，晶圓或者晶粒）有更佳的耦接效果。於一實施例中，空間轉換件120的探針設置面121可以預設孔洞供第一同軸電纜線130或者其他導線140（例如，漆包線）設置，但本發明並不限於此。須說明的是，因為需要傳遞較高頻的訊號所以選用屏蔽較好的同軸電纜線。而當作為接地線、電源線或者低頻訊號線則可以視空間或成本考量選用漆包線或者是極細導線。
第一同軸電纜線130的第一導體部分131與第一絕緣部分132的截面程同心圓。換句話說，第一絕緣部分132包覆於第一導體部分131外，已提供屏蔽與絕緣的效果。須說明的是，第一同軸電纜線130可視情況決定移除第一絕緣部分132的一部份。於一實施例中，第一絕緣部分132可以有一端面1321切齊探針設置面121或者沒入空間轉換件120中。於一實施例中，第一絕緣部分132可以未伸入通孔114中或者未穿過通孔114至空間轉換件120。由上述實施例可知，第一導體部分131可以完全由第一絕緣部分132包覆，或者有一部分並未受到第一絕緣部分132的包覆。第一絕緣部分132的去留多寡可以依照空間大小、同軸電纜線張力、雜訊屏蔽需求來決定。須說明的是，第一同軸電纜線可以包含多個導體部分及/或絕緣部分，且其截面程同心圓。具體來說，例如第一同軸電纜有第一導體部分、第一絕緣部分、第二導體部分與第二絕緣部分，第一導體部分可以對應於訊號傳輸，第二導體部分可以對應接地或者其他偏壓訊號。第一絕緣部分與第二絕緣部分可以用以分隔第一導體部分與第二導體部分。但本發明的同軸電纜線的層數與結構不應受限於此實施例。
於一實施例中，如圖1A與1B所示，空間轉換件120具有設置件124，設置件124沿通孔114的孔壁1141設置，並包含外徑大於通孔114的止擋部1241。具體來說，空間轉換件可以例如為塑膠或其他具有剛性之材料。設置件124可以自電路基板110的第一表面111外側放入通孔114中，亦可以透過其他加工方式設置於通孔114中。於此實施例中，設置件124可以具有止擋部1241可以使設置件124放入通孔114中後，藉由止擋部1241抵住電路基板110的第一表面111來避免設置件124滑動或者掉落出通孔114。但設置件124的穩固方式不一定需要止擋部1241，例如於一實施例中，可以透過與孔壁1141之間的摩擦力使設置件124穩固。探針設置面121可以藉由固定元件（例如，螺絲）或固定機構（例如，卡榫）固定於設置件124上。然而，於一些應用面上，探針設置面121亦可以與設置件124為一體成形之結構。須說明的是，本發明之空間轉換件120並不限於上述的設置方式，空間轉換件120亦可以透過固定元件（例如，螺絲）直接固定設置於電路基板110的第二表面112。
於一實施例中，請參照圖2A-2B，圖2A說明第一同軸電纜線130沿設置件124與通孔114的孔壁1141間的間隙G伸入通孔114。具體來說，設置件124與通孔114的孔壁1141可以預留通過第一同軸電纜線130的溝槽或者間隙G，使第一同軸電纜線130可以沿著溝槽或者間隙G伸入通孔114，並延伸至空間轉換件120的探針設置面121。藉此，可以設置件124與通孔114的孔壁1141之間的溝槽或者間隙G可以提供第一同軸電纜線130固定的力，避免第一同軸電纜線130後端130’（未伸入孔洞104，在第一表面111外側的部分）張力拉扯導致探針卡損壞或需要重新擺放校正。於另一實施例中，也可以透過在電路基板110上形成另一通孔116使第一同軸電纜線130穿過後設置。
於一實施例中，請參照圖3，圖3說明空間轉換件120與通孔114所形成之容置空間A中具有填充物F。具體來說，空間轉換件120對應通孔114位置設置於電路基板110的第二表面112後，通孔114與空間轉換件120可以形成容置空間A。當第一同軸電纜線130或者其他導線140伸入通孔114後，可以填入膠體（例如，快乾膠、三秒膠、氰基丙烯酸酯、環氧樹脂或UV硬化膠）等固化之材料。藉此可以提供線材（第一同軸電纜線130或者其他導線140）較穩固的支撐。避免線材受到拉扯產生的張力而導致探針卡受損。填充物F亦可以根據實際運用選用抗電磁波或者抗高電壓等具電或磁特性之材料，以提供較佳的抗雜訊效果。藉此提高檢測時的訊雜比。
於一實施例中，請參照圖4A-4B。圖4A說明探針卡100還可具有第二同軸電纜線150，具有第二導體部分151與第二絕緣部分152，第二同軸電纜線150伸入通孔114，且第二導體部分151的第二端面1511與探針設置面121切齊，其中第一端面1311與第二端面1511之間距L為150 微米至200 微米的範圍內（如圖4B所示）。須說明的是，第一端面1311與第二端面1511之間距L可以探針卡所需要量測的積體電路來決定。具體來說，同軸電纜線130、150可以選用線徑為微米級的同軸電纜線或者是依據探針卡所需要量測的積體電路來選用，並且同軸電纜線130、150可以依照需求選用相同或不同線徑。此外，第一端面1311與第二端面1511之間距示例性的定義可以為第一端面1311與第二端面1511的中心點間距L，或者是第一端面1311與第二端面1511之邊緣的最短間距L’，可以依照設計時的設計規範或需求調整。
在設置同軸電纜線130、150或是導線140前，空間轉換件120的探針設置面121可以預設孔洞，分別將同軸電纜線130、150的導體部分131、151伸入對應的孔洞中後透過加工方法（例如，切削、洗）將導體部分131、151突出探針設置面121的部分去除，以產生與探針設置面121切齊的第一端面1311與第二端面1511。第一端面1311與第二端面1511亦可以透過鍍金、拋光等表面處理來增加平整度、導電性或者是抗腐蝕性。然而，上述僅是舉例，本發明不應受限於置同軸電纜線130、150或是導線140的設置方法。
於一實施例中，請參照圖5A-5C，圖5A說明探針卡100還具探針頭組160。探針頭組160包含探針161與探針支架162，探針支架162設置於探針設置面121上，探針161與第一端面1311電性耦接。具體來說，探針支架162可以如圖5B所示分為上支架1621以及下支架1622，或者可以為一體成形（未示於圖中）。探針支架162可以設有使探針161通過之探針孔。探針161經由探針支架162可以設置於探針設置面121外側。當第一端面1311、第二端面1511及/或其他導線140於探針設置面121上產生的端面的間距可以符合探針支架162中的探針間距時，探針161可以直接與第一端面1311電性耦接（例如，探針161的一端1611直接接觸第一端面1311）。
另一方面，於一實施例中，當第一端面1311與第二端面1511或是其他導線150於探針設置面121上產生的端面的間距無法符合或者不適用探針支架162中的探針間距時，探針161可以間接地與第一端面1311電性耦接。舉例來說，如圖6A-6B所示，探針設置面121可以設置探針接觸墊126，第一端面1311與探針接觸墊126間可以透過連接線128耦接。須說明的是，連接線128可以是另外使用的導線（如圖6A所示）；亦可以是以第一同軸電纜線130的第一導體部分131作為連接線128，且直接延伸耦接至探針接觸墊126（如圖6B所示）。接著，再透過探針接觸墊126間接觸探針161的一端使第一端面1311與探針161間接地電性耦接。須說明的是，於此實施例中，可以利用連接線128連接第一同軸電纜線130的導體部分131與探針接觸墊126後，再透過加工方法（例如，切削、銑）將整體平整化後再進行表面處理（例如，鍍金、鍍膜），但不限於此。另一方面，連接線128亦可以透過例如印刷電路、蝕刻等方式先預設在探針設置面121上或是以多層電路板製成的空間轉換件120其中一層中。
圖7說明一種探針卡的製作方法，包含：步驟S1：在電路基板上形成通孔。步驟S2：設置空間轉換件於電路基板的第二表面上且對應通孔之位置。步驟S3：將同軸電纜線由電路基板的第一表面外伸入通孔中，且同軸電纜線的導體部分伸出空間轉換件的探針設置面。以及步驟S4：藉由加工方法將導體部分突出探針設置面的部份去除，以使導體部分具有切齊探針設置面的端面。
於一實施例中，在步驟S3：該同軸電纜線伸入該通孔後，可以有步驟S3-1：於空間轉換件與通孔所形成之容置空間中填入填充物。須說明的是，填入填充物的步驟S3-1可以於步驟3後視製作情況於任意時間點中進行。本發明並未限定步驟S3-1於上述實施例。
於一實施例中，探針卡的製作方法還可以包含：步驟S5：設置探針頭組，探針頭組包含探針與探針支架，探針支架設置於探針設置面上，探針與導體部分的端面電性耦接。須說明的是，電性耦接可以採用直接耦接或者間接耦接。直接耦接，可以將探針與導體部分的端面直接接觸，而間接耦接係指將探針透過導線或者其他主動/被動元件進行間接地耦接。本發明並不受限於探針與導體部分的端面的耦接方式。
提供對本發明的先前描述以使得本領域具通常知識者能夠製作或實施本發明。對於本領域具通常知識者來說，對本發明的各種修改將是很清楚的，並且在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，本文中定義的一般原理可以應用於其他變化。因此，本發明不旨在限於本文中描述的示例，而是符合與本文中發明的原理和新穎特徵一致的最寬範圍。
100:探針卡
110:電路基板
111:第一表面
112:第二表面
114:通孔
1141:孔壁
120:空間轉換件
121:探針設置面
124:設置件
1241:止擋部
126:探針接觸墊
128:連接線
130:第一同軸電纜線
131:第一導體部分
1311:第一端面
132:第一絕緣部分
1321:端面
140:導線
150:第二同軸電纜線
151:第二導體部分
1511:第二端面
152:第二絕緣部分
160:探針頭組
161:探針
1611:探針端
162:探針支架
1621:上支架
1622:下支架
A:容置空間
F:填充物
G:間隙
L:間距
圖1A-1B為本申請一實施例中，探針卡的剖面示意圖。
圖2A-2B為本申請一實施例中，同軸電纜線設置路徑的示意圖。
圖3為本申請一實施例中，設置填充物的示意圖。
圖4A為本申請一實施例中，設置多個同軸電纜線的示意圖。
圖4B為本申請一實施例中，多個同軸電纜線的端面間的間距的示意圖。
圖5A-5C為本申請一實施例中，探針卡設置探針頭組的示意圖。
圖6A-6B為本申請一實施例中，同軸電纜線的端面與探針接觸墊耦接的示意圖。
圖7為本申請一實施例中，探針卡製作方法的流程圖。
呈現附圖以幫助描述本發明的各個方面，為簡化附圖及突顯附圖所要呈現之內容，附圖中習知的結構或元件將可能以簡單示意的方式繪出或是以省略的方式呈現。例如，元件的數量可以為單數亦可為複數。提供這些附圖僅僅是為了解說這些方面而非對其進行限制。
100:探針卡
110:電路基板
111:第一表面
112:第二表面
114:通孔
1141:孔壁
120:空間轉換件
121:探針設置面
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140:導線
Claims (8)
- 一種探針卡，包含：一電路基板，具有一第一表面與一第二表面，其中有一通孔貫通該第一表面與該第二表面；一空間轉換件，對應該通孔之位置設置於該第二表面上，且具有背向該第二表面的一探針設置面；以及一第一同軸電纜線，具有一第一導體部分與一第一絕緣部分，該第一同軸電纜線伸入該通孔，且該第一導體部分的一第一端面與該探針設置面切齊；其中該空間轉換件具有一設置件，該設置件沿該通孔的孔壁設置，並包含外徑大於該通孔的一止擋部；其中該第一同軸電纜線沿該設置件與該通孔的孔壁間的間隙伸入該通孔。
- 如請求項1所述之探針卡，其中該空間轉換件與該通孔所形成之一容置空間中具有一填充物。
- 如請求項1所述之探針卡，該探針卡還具有一第二同軸電纜線，具有一第二導體部分與一第二絕緣部分，該第二同軸電纜線伸入該通孔，且該第二導體部分的一第二端面與該探針設置面切齊，其中該第一端面與該第二端面之間距為150微米至200微米的範圍內。
- 如請求項1所述之探針卡，其中該第一同軸電纜線的線徑為微米級。
- 如請求項1所述之探針卡，該探針卡還具一探針頭組，該探針頭組包含一探針與一探針支架，該探針支架設置於該探針設置面上，該探針與該第一端面電性耦接。
- 一種探針卡的製作方法，包含：在一電路基板上形成一通孔；設置一空間轉換件於該電路基板的一第二表面上且對應該通孔之位置，其中該空間轉換件具有一設置件，該設置件沿該通孔的孔壁設置，並包含外徑大於該通孔的一止擋部；將一同軸電纜線由該電路基板的一第一表面外伸入該通孔中，且該同軸電纜線的一導體部分伸出該空間轉換件的一探針設置面，其中該第一同軸電纜線沿該設置件與該通孔的孔壁間的間隙伸入該通孔；以及藉由一加工方法將該導體部分突出該探針設置面的部份去除，以使該導體部分具有一端面切齊該探針設置面。
- 如請求項6所述之製作方法，其中在該同軸電纜線伸入該通孔後，於該空間轉換件與該通孔所形成之一容置空間中填入一填充物。
- 如請求項6所述之製作方法，還包含： 設置探針頭組，該探針頭組包含一探針與一探針支架，該探針支架設置於該探針設置面上，該探針與該導體部分的該端面電性耦接。
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| CN108732393A (zh) * | 2017-04-25 | 2018-11-02 | 旺矽科技股份有限公司 | 探针模块以及探针卡 |
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-
2023
- 2023-02-22 US US18/112,789 patent/US20230266364A1/en active Pending
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