TW200908850A - Multilayer circuit board - Google Patents

Description

200908850 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係與印刷電路板有關，特別是指用於高頻探針 卡之一種多層印刷電路板。 【先前技術】 用於晶81級職之騎卡巾，探針卡電路板以具有適 當抗壓性及絕緣性的多層印刷電路板所構成，電路^反周圍 上方的銲墊係供測試機台的測試賴觸，使各料所對應 連接之傳輸線路傳送職機台的測試訊號至電路板下方近 ^心處所密集設置之探針上，因此當各探針對應點觸的晶 圓電子7〇件接㈣試訊驗’财過騎卡回傳所對應的 電氣特性至測試機台以供分析，如此在整個晶圓級^過 私中’㈣卡電路板的傳輸線路設計對電子元件的測 15 果^很重要的影響，尤魏料子科技顧複雜且^ =運作，職過程需涵蓋晶圓上大量的電路树且操作於 貫際^應的高速運作條件’故不域針卡之電㈣間利 需為南密集度的設置，傳輸線路之製作更 的操作條件。 门疋4琥 針對高速測試的傳輸環境時，已有如美國公告專利第 6034533號所提供之『低漏電流探針卡』結構，係於 周圍設置接地環境，以改善傳輸線路之間： 現象以及介質吸收等影響測試訊號的傳輪口 二及：應速度問題；然由於此種傳輸線路 。 路板表面再與中心所直接接設之探針相導通，其電 20 200908850 利^僅適合於少量高頻測試需求的電路板結構，儘管 不条件的訊號線路可佈設於電路板内部或用： Ϊ二=然而當整個待測晶圓電路為更大量甚至皆為 輸並無法衫财電子㈣科的高頻頻傳 外至3==:=:，:時’線路需由 著重於層間電路板的材質特性:;路:設 孔結構更為影響高頻傳輸特性的重大因素；縱使已有如^ 國號所提供之『具電路遮罩與控制阻 ;ϋ』’ 輸貫孔周圍特定間距設置接地 貝孔，场決§域於多騎㈣路板傳 效應及維持高頻傳輸料之概阻抗 欲與其他電路元件相接設，者缺_勺,=电路板表面 15 孔仍須與對應接設之電路元件 整個高頻傳輸環境皆維持其特性阻抗二 圍接地貫孔之_喻例特定間距== ::㈡:::二二此電路板表面欲與其他電路元件相接 里與=貫孔及接地貫孔分別相接之電路元件的 情況下’往往無法達到有效電性連接的作用;= 必要的漏電流以及電性短路現象。 生+ 輪二之一探針卡1為例，即為將高頻傳 輪線路佈议於,層印刷電路板1〇内部的結構，電路板1〇 20 200908850

154與各訊號線路13及接地線路14分別電性連接 線路14為佈設於鄰近訊號線路13之上、 銲墊11、12，電路板10内佈設有多數個訊號線路13、接地 線路Μ以及導孔15，其中，上表面1〇1之轉u為與測 4機台（圖中未示）之測試頭2間的電性連接介面，且透 過電路板10外圍之導孔151、152與各訊號線路13 線路14分別電性連接，下表面1〇2之銲墊12為與4 之間的電性連接介面，且透過電路板1〇近中心之導孔153、 电性連接，各接地 、下電路層，以達 1〇到高頻測試訊號於各訊號線路13傳輸時所需之特性阻抗。 當高頻測試訊號自測試機台之測試頭2送出以至探針 Π之傳輸路徑上，除了藉由訊號線路13傳輸外，同時需經 由導孔15卜153傳導於電路板10之上、下表面1〇1、1〇2 之間，其中上表面101各鮮墊u之寬度及相距間隔係設計 15為可供測試機台之各測試頭2對應點觸，同時考量測試頭 ^之對準誤差射^輯墊丨丨之間距決定於測試機台之測 試頭2間距，進而決定了電路板1〇外圍導孔151、152之 間距；然以高頻訊號傳輸所需具備之特性阻抗條件，各測 >4頭2之間距甚至其截面半徑皆大於訊號線路13與相鄰接 2〇地線路14所需維持之距離，故使相鄰導孔151、152之設 置距離無法縮減至如相鄰訊號線路13與接地線路14之距 離，造成高頻職於各導孔151傳輸魅法轉如同於訊 號線路13中傳輸之特性阻抗；類似問題亦發生於電路板1〇 近中心之導孔153、154,由於下表面1〇2各銲墊12之寬度 200908850 及相距間隔係設計為可供各探針17對應銲接，同時考量接 合強度所需銲錫量及避免銲接過程中錫流或錫漏發生所需 之間隔誤差，故銲墊12之間距往往亦大於訊號線路13與 相鄰接地線路14所需維持之距離，使相鄰導孔153、154 5之間距無法縮減至如相鄰訊號線路13與接地線路14之距 離，同樣造成高頻訊號於各導孔153傳輸時盔法 同 於訊號線路13中傳輸之特性阻抗；因而探針卡丨於電測過 程中高頻訊號傳輸於導孔151、153及訊號線路13之特性 阻抗不匹配，致使高頻訊號嚴重衰減而降低有效傳輸頻 1〇段’無法達到實際高頻電測之功效。 【發明内容】 因此，本發明之主要目的乃在於提供一種多層印刷電 路板，使用以高頻測試之探針卡可維持有高頻訊號傳輸的 15阻抗匹配特性，並具有最佳的電性測試品質。 為達成前揭目的，本發明所提供—種多層印刷電路板 係包括有相互疊置之至少一轉接層及多數個高頻電路層， 該轉接層具有一轉接面與該高頻電路層相接合，以及^穿 有多數個具導電性之第一訊號貫孔及第—接地貫孔，二= 20高頻電路層水平佈設有多數個訊號導線、接地導線，二^ 貫穿有多數個第二訊號貫孔及第二接地貫孔；其中，該第 一接地貫孔與該第一訊號貫孔之相鄰距離大於該第二^地 貫孔與該第二訊號貫孔之相鄰距離，該轉接面佈設有一接 地金屬，位於各該第一訊號貫孔周圍且電性連接該些第— 200908850 及第广接地貫孔，該些第一接地貫孔為電性導通至接地電 位，該接地金屬與該第一訊號貫孔之相鄰距離等於該接地 金屬與該第二訊號貫孔之相鄰距離，亦等於該第二接地貫 孔與該第=訊號貫孔之相鄰距離；因此高頻訊號穿入電路 板後，可藉轉接面之接地金屬將接地訊號導通至高頻訊號 維持特性阻抗所需之特定間距，藉以_高頻訊號貫穿該u 電路板的縱向傳輸過程具有阻抗匹配的特性。 【實施方式】 以下，茲配合圖示列舉若干較佳實施例，用以對本發 明之結構與魏作詳細綱，其帽關*之冑要說明^ 下. 15 第三圖係本發明所提供第一較佳實施例之探針卡頂視 第四圖係上述第一較佳實施例所提供探針卡之底视 ,五圖係上述第三圖中5_5連線之剖視圖； 圖第/、®係上述第—較佳實施例所提供上轉接層底視 圖第七®係上述第―較佳實關所提供下轉接層頂視 第八圖係上述第一較佳實施例所提供探 輸訊號之贿曲_ ; 门頌傅 第九圖係本發明所提供第二較佳實施例之電路板結構 20 200908850 示意圖。 施例圖=本發明 、卞係具有尚介電常數特性之一多層印刷雷 二中:及?應接設之多數個探針40結構，可供測試機 和點觸^路 路板3G並細些探 =板_分有上==== 3〇4-：；：；^ 细ό Γ數 ％路層34及一下轉接層35，且佈設有多數 地延伸至下轉接層35之訊號電路36及接 地电路37，配合第五圖參照，其中： 15 該上表面301之銲墊31位於測試區綱 性連接，相鄰各該銲墊31之間距為第—間距Dl，:= 測^機台之測試頭2對應接觸時之對準條件而設置，故各 雜塾31之寬度相當於各該測試頭2之截面寬度，各該銲 塾31之相鄰第—間距D1相當於相鄰各該測試頭2之間 距’ 5亥些銲塾31區分有用以接收高頻測試訊號之訊號鋅墊 311日’以及伴隨高頻訊號傳遞之接地訊號所需對應接設之接 地紅墊312 ;該下表面302之銲墊32位於探針區303供該 些探針40電性連接，相鄰各該銲墊32之間距為第二間距 D2’係考量與各探針40銲接之條件而設置，包括考量接合 20 200908850 強度所需録錫量及避免銲接過程中錫流或錫漏發生所需之 間隔誤差，該些銲墊32區分有對應輸出高頻測試訊號及接 地訊號之訊號銲墊321及接地銲墊322。 該上、下轉接層33、35分別為形成該電路板3〇上、 5下表面301、302之印刷電路層，使該上轉接層33具有該 上表面301及一第一轉接面330 ’該下轉接層35具有該^ 表面302及一第二轉接面350，該些高頻電路層34用以延 伸佈設該些訊號電路36及接地電路37，使測試機台之剛試 訊號可由上至下、由外至内傳遞至該些探針4〇。 10 各該訊號電路36區分有穿設各該轉接層33、35之第 一訊號貫孔361、穿設該些高頻電路層34之第二訊號貫孔 362，以及“向佈没於§亥南頻電路層34之訊號導線M3 ;其 中，该些第一訊號貫孔361於上、下表面3〇1、302分別電 性連接該些§K號銲塾311、321，鄰接該二轉接面33〇、35〇 15之第二訊號貫孔362與該第一訊號貫孔361電性連接，該 些第二訊號貫孔362為沿訊號傳遞路徑縱向貫穿該高頻電 路層34至所需對應電性連接之訊號導線363即截止，各該 訊號導線363為自該測試區304水平延伸分佈至探針區 303，於測試區3〇4電性連接上層該高頻電路層34之第二 訊號貫，孔362，於探針區303電性連接下層該高頻電路層 34之第二訊號貫孔362，使各該訊號電路36為單一連續的 訊號傳輸迴路，避免高頻訊號於縱向傳遞轉至橫向傳遞之 轉折介面時，高頻電磁波於不連續的傳輸路徑發生介面反 射現象而造成訊號耗損。 200908850 各δ亥接地电路37區分有穿設各該轉接層％、35之第 一接地貫孔371、水平佈設於各該轉接面33〇、35〇之接地 金屬372、373、穿設該些高頻電路層34之第二接地貫孔 374，以及仏向佈没於5亥南頻電路層34之接地導線375 ; JL 5中，各該第一接地貫孔371於上、下表面301、302分別電 性連接該接地銲墊312、322，該些第一接地貫孔371相鄰 對應各該第一訊號貫孔361 ’相鄰間距即受限於所對應該些 銲墊31、32之第一及第二間距1)卜1)2’各該接地金屬372、 373位於各該第一訊號貫孔361周圍，配合第六及第七圖參 10如、’用以將所對應該轉接面330、350中之第一接地貫孔371 黾性導通至相鄰該南頻電路層34之第二接地貫孔374，提 供該些第一接地貫孔371及第二接地貫孔374之共接地平 面，接地金屬與該第一訊號貫孔之相鄰距離等於該接地金 屬與該第二訊號貫孔之相鄰距離且等於該第二接地貫孔與 15该第二訊號貫孔之相鄰距離，各該第二接地貫孔374對應 5亥弟一说號貫孔362相鄰設置有一第三間距D3，相鄰距離 相當於各該高頻電路層34之厚度，為維持高頻測試訊號特 性阻抗之最佳訊號傳輸結構，該些接地導線375自該測試 區304水平延伸分佈至探針區303,用以電性連接該第二接 20地貫孔374並與該些訊號導線363緊鄰佈設於左右相鄰第 三間距D3處或上下相鄰之高頻電路層34。 該些探針40為一般懸臂式探針結構，為了對應於晶圓 電路上高頻測試元件之接地迴路結構，相鄰二該探針4〇需 對應點觸測試元件之高頻訊號接點及接地訊號接點，因此 200908850 該電路板30之相鄰各該訊號電路36與接地電路37即分別 透過該訊號銲墊321及接地銲墊322對應電性連接相鄰各 該探針40 ’該些探針40之結構、大小以及與電路板3〇之 接設方式為決定該些銲墊32之第二間距D2條件。 5 故當測试機台之測試頭2電性連接該上表面301之訊 號銲墊311及接地銲墊312後’各該訊號銲墊311所接收 之高頻測試訊號即透過該上轉接層33之第一訊號貫孔 361、該高頻電路層34之第二訊號貫孔362與訊號導線363 以及該下轉接層35之第一訊號貫孔361傳輸至下表面3〇2 ίο之訊號銲墊321’鄰近各該高頻測試訊號之傳輸路徑皆對應 有接地訊號自該上表面301之接地銲墊312接收後，導^ 至該上轉接層33之第一接地貫孔371、該上轉接面33〇之 接地金屬373、該高頻電路層34之第二接地貫孔374與之 接地導線375、該下轉接面350之接地金屬373、該下^接 u層35之第一接地貫孔371以至該下表面3〇2之接地銲墊 322，使各該訊號電路36自上表面3〇1延伸至下表面3〇2 之路徑上，除了分別與二表面3〇1、3〇2鄰接之單一電路層 (上、下轉接層33、35)巾’第-訊號貫孔361與對應相 鄰的第-接地貫孔371有間隔較遠之第—及第二間距^、 2〇 D2外，藉由各該接地金屬372、373用以將所對應該轉接 面330、350中之第一接地貫孔371電性連接相鄰該高頻電 路層34之第二接地貫孔374，使其餘第二訊號貫孔逝及 afl號‘線363白可依照面頻訊號傳輸所需維持特性阻抗之 需求，沿其路#於鄰近第三間距D3處佈設有該第二接地貫 12 200908850 孔374及接地導線375。 因此無論因測試機台之測試頭對準間距與對準誤差條 件，或者因探針銲接過程中避免錫流或錫漏發生所需之間 隔5吳差條件，需使上、下表面3〇1、302之訊號銲塾311、 321與接地知塾312、322設置間距遠大於高頻電路層34 中訊號導線363與接地導線375之間距，亦即第一訊號貫 孔361與對應相鄰的第一接地貫孔371設置間距遠大於維 持冋頻特性阻抗需求之特性，僅限於單層印刷電路板結構 之上、下轉接層33、35中，其餘高頻訊號傳輸於該些高頻 电路層34巾白可維持所需之特性阻抗，使高頻訊號穿入電 路板30後及穿出電路板3〇前’皆可藉該上、下轉接面33〇、 15 35〇之接地金屬372、3?3將接地訊號導通至高頻訊號維持 特性阻抗所需之第三間距D3處，因此維持高頻訊於貫 電路板3G的縱向傳輸過程具有阻抗匹配的特性^參^ 第二及第人圖所示，分別為龍該探針卡丨及本發明所 供該探針卡3之高頻量測頻率特性圖，相較兩圖之反射耗 損（她rn bss)曲、線SU、S11’可知’本發明所提供 針卡3之反射耗損轉S11，錢低的簡率，顯示於 南頻頻寬範財極佳的阻抗匹配特性，另相較兩圖之插人 耗損（insertion loss)曲線S21、S21，更顯示習 1於-3dB增益之通帶（passband)限制頻率僅約有2十卡 GHz ’遠小於本發明所提供之該探針卡3可高於即z 顯示該探針卡3具有較制之探針卡丨為更1好 % 號傳輸品質。 貝成 13 20 200908850 15 *然本實施例所提供該電路板3〇主要使高頻測試訊號 輸出或輸入上、下表面301、3〇2之銲墊31、32時，能與 對應接地訊號之相鄰間距自表面單層轉接板33、％之第二 及第二間距D卜D2調整為内部高頻冑路層34之第三間距 D3,因此並不侷限應用於該些探針4〇結構，只要所提供之 探針結構可將對應點觸於晶圓電路元件之高頻訊號測點電 性連接該訊號電路36，且鄰近高頻訊號咖之接地測點電 性連接該接地電路37，各鋪及高.抗匹配特性之懸臂 弋探針乃至重直式板針結構皆可實施應用於本發明所提供 j電路板30 ;甚至當任一探針結構與電路板銲墊相接合之 焊接模組工程可精密至相鄰銲墊間距相當於上述高頻電路 層34之第三間距D2，則本發明所提供探針卡電路板可省 去女上述下轉接屬35之結構，如第九圖所示本發明第二較 佳實施例所提供之層電路板5G，具有該上轉接層Μ 及該些高頻電路層34，電路板5〇上表& 5〇丄同樣對應於該 上轉接層33 ’下表面5G2則對應於底層之該高頻電路層 34，並於下表面5〇2對應該些第二訊號貫孔362及第二接 地貫孔374上設置有訊號銲墊51及接地銲墊52，該些銲墊 51 52之相鄰間距即為相鄰各該第二訊號貫孔362與第二 接地貫孔3?4之第三間距D3 ’可應用於以高精密度焊接模 組工程所接設之各種探針結構。 唯，以上所述者’僅為本發明之較佳可行實施例而已， 故舉凡應用本發明說明#及申請專職圍所為之等效結構 麦化，理應包含在本發明之專利範圍内。 14 20 200908850 【圖式簡單說明】 第一圖係習用探針卡之結構示意圖； 第二圖係上述習用探針卡之高頻傳輸訊號之特性曲線 圖； 5 第三圖係本發明所提供第一較佳實施例之探針卡頂視 圖； 第四圖係上述第一較佳實施例所提供探針卡之底視 圖； 第五圖係上述第三圖中5-5連線之剖視圖； 1〇 第六圖係上述第一較佳實施例所提供上轉接層底視 圖； 第七圖係上述第一較佳實施例所提供下轉接層頂視 圖， 第八圖係上述第一較佳實施例所提供探針卡之高頻傳 15 輸訊號之特性曲線圖； 第九圖係本發明所提供第二較佳實施例之電路板結構 示意圖。 15 200908850 【主要元件符號說明】 2測試頭 3探針卡 30、50電路板 301、501上表面 302、502下表面 303探針區 5 304測試區 31、32銲墊 311、321、51訊號銲墊 312、322、52接地銲墊 33上轉接層 330第一轉接面 34高頻電路層 35下轉接層 350第二轉接面 36訊號電路 10 361第一訊號貫孔 362第二訊號貫孔 363訊號導線 37接地電路 371第一接地貫孔 372、373接地金屬 374第二接地貫孔 375接地導線 40探針 D1第一間距 15 D2第二間距 D3第三間距 S11、S11’反射耗損曲線 S21、S21’插入耗損曲線 16

Claims (1)

1. 200908850 十、申請專利範圍：

   地電位且電性連接該接地金屬， 〜久中丧地頁孔上，該轉接面與 該轉接面佈設有一接地金屬，位於 ’該些第一接地貫孔電性導通至接 地金屬，相鄰於各該第一訊號貫孔 〇 α又有至少>^第-接地貫孔，該接地金屬與該第—訊號貫 孔之相鄰距離小於該第一接地貫孔與該第一訊號貫孔之相 鄰距離； ' 、該些高頻電路層係水平佈設有多數個訊號導線、接地 導線以及貫穿有多數個第二訊號貫孔及第二接地貫孔，各 I5該訊號導線電性連接該第二訊號貫孔，相鄰於各該訊號導 線並列設有至少一該接地導線，各該接地導線電性連接該 第一接地貫孔，該轉接面上，該第二訊號貫孔電性連接該 第一訊號貫孔且鄰近設有該接地金屬，該接地金屬與該第 二訊號貫孔之相鄰距離小於該第一接地貫孔與該第一訊號 20貝孔之相鄰距離，相鄰於各該第二訊號貫孔設有至少一該 第二接地貫孔，該第二接地貫孔電性連接該接地金屬，該 第二接地貫孔與該第二訊號貫孔之相鄰距離小於該第一接 地貫孔與該第一訊號貫孔之相鄰距離。 2·依據申請專利範圍第1項所述之多層印刷電路 17 200908850 不兩侧電性連接該第 板，各該訊號導線兩端分別朝上、 訊號貫孔。 3. 依據中請專利範圍第1項所述之多層印刷電路 板’該訊㈣線與該接地導線之相_離小於 貫孔與該第一訊號貫孔之相鄰距離。 4. 依射請專利範㈣1或第3項所述之多層印刷 電路板’與舰號導線上、下緊鄰有I少—該接地導緣。 5·依射請專利範圍第μ所述之多層印刷電路 板，各該高頻電路層之厚度約略相當於該 板’該電路板之上、下兩側分別具有讀轉接層及該高頻電 路層，各該訊號導線兩端分別位於該電路板之内、外圍， 該轉接層之銲墊設於該電路板外圍。 7·依據申請專利範圍第1項所述之多層印刷電路 υ板’係具有二該轉接層，分別為疊設於該些高頻電路層上、 下兩側之-上轉接層及-下轉接層，該上轉接層所設s置之 銲墊分佈於該電路板之外圍，該下轉接層所設置之銲墊分 佈於該電路板之内圍。 77 8 · —種探針卡，用以電性連接於測試機台以對積體 20電路晶圓做電性測試，包括有： 一電路板，係具有上、下相對之一上表面及一下表面， 並設有至少一轉接層、多數個高頻電路層、多數個銲塾、 多數個訊號電路及多數個接地電路，各該銲墊位於該上表 面用以供上述測試機台點觸’各該訊號電路及接地電路分 200908850 別電性連接一, 接層及該此心且自該上表面延伸穿設該至少-轉 心Sr電=:表面，該些接地電路為電性 與相鄰該高頻電路金屬，設於該至少—轉接層 路之最短門距於诗3各該訊號電路與相鄰該接地電 -及一第二間距；高頻電路層中分別為-第 屬與各該訊號電路之相_離小於該第 多數個探針，設於該電路板之下表面，分別電性 號電職接地電路，肋_上述積體電路晶圓。 9.依據申請專利範圍第8項所述之探針卡 號電路區分有穿設駐少―轉接層之第—訊號貫孔、g 頻電路層之第二訊號貫孔，以及橫向佈設於該高頻 15 包路層之㈣導線，該接地金屬與該第二訊號貫孔之相 距離約略相當於該接地金屬與該第—訊號貫孔之相鄰距 離。 10 ·依據申請專利範圍第9項所述之探針卡，各該 訊號導線兩端分別朝上、下兩側電性連接該第二訊號貫孔: 11·依據申請專利範圍第9項所述之探針卡，該些 高頻電路層中，與該訊號導線上、下緊鄰並列有至少1 接地電路。 〜 一 1 2 ·依據申請專利範圍第8項所述之探針卡，各該 南頻電路層之厚度相當於該轉接層之厚度。 13 ·依據申凊專利範圍第8項所述之探針卡，係乓 19 200908850 有二轉接層，分別位於該些高頻電路層上、下兩側，該電 路板之下表面更設有多數個銲墊，各該訊號電路及接地電 路為延伸穿設該二轉接層並電性連接該下表面之銲墊。 / \ i 20