200914854 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係與測試裝置有關，特別是指用於測試積體電 路晶圓之一種高速測試裝置。 5【先前技術】 積體電路晶圓測試中，用以傳輸測試訊號之探針卡電 路板係供測試機台的測試頭點觸，以接收測試機台的測試 訊號並傳送至電路板下方近中心處所密集設置之探針上， 當各探針對應點觸的晶圓電子元件接收測試訊號後，則透 10過抓針卡回傳所對應的電氣特性至測試機台以供分析，如 此在整個晶圓級測試過程中，探針卡電路板的電路傳輸設 計對電子元件的測試結果佔有很重要的影響，尤其隨著電 子科技越趨高速之運作，測試過程需操作於 ^作條件，故傳輪線路之製作更需符合高速訊號的=
C 20 圖所示為美國專利第湖475號所提供之 …測用之半導體探針卡』 ： 的接觸板10、下方㈣仙n i 。構11"7為上方 苴中，接艏番 ， 2及中間的數個間隔材14， 二上設置有如同軸傳輸線結構之測試接 點11 了避免接觸電路板1G 设 電阻導致漏電流問題，然由於所產生的寄生 10 度 1，的測試動_，細反12 =板^接供測試機台 或探針板12本身沒有足夠的13，若接觸板 ，當測試機台！，下壓且施的支=度與一定的剛體厚 應力*人於整個探針卡1結構 4 200914854 日ττ，接觸板10與探針板12的受力平面則容易因局部受力 不平均而使接觸板10或探針板12產生形變的問題，況且 當各探針13點觸晶圓平面時，單獨探針板12前端則需不 斷的承受來自晶圓平面產生的反作用力，如此長時間的應 5力作用下，探針板12前端用以設置探針13的平面結構亦 * 谷易產生形變。 Γ 縱使可如第二圖所示為習用之另一探針卡2結構，其 、 汛唬傳輸過程為經由多層印刷電路板20上所佈設之線路 21由外至内且由上至下的延伸穿設層疊之電路板，然後 1〇由探針22送出，故電路板2〇之整體結構強度與其單一受 力平面可於承受應力時平均分散此作用力，而不致發生局 • 部受力不平均所產生形變的問題；然多層印刷電路板20係 以多層玻璃纖維材質或陶瓷材質所壓合而成，各層結構上 佈設有金屬線材以形成導線21結構，故製作上不但需粍費 I5相當的成本與工時，且將傳輸線路21佈設於電路板内部 時，相鄰線路21佈設之間的電路板20材質極容易造成漏 電流的主因，加上因電路板1〇各層結構所穿設的導通孔線 路210易使汛號縱向傳遞時發生介面反射的能量耗損，如 , 此皆厫重影響高頻訊號的傳輸特性，而無法符合電子带 20元件的高速測試需求。 兒路 【發明内容】 因此，本發明之主要目的乃在於提供一種高迷測試褒 置，具有高效率且低成本的製造工程，並可使高頰測試ς 200914854 持有高品質的傳輪特性。 為達成前揭目沾 ,^ 有-支樓架、—S x明所提供-種1¾速測試裝置具 撐架為具有相當探針組及多數個訊號線，該支 5置該電路層，以=之剛體’係以其外圈之第一支撐部設 由各該訊號線將。二支撐部設置該探針組，並藉 此當測試機A白_ i e /、及探針組之探針電性連接；因 士、 σ 該高速測試裝置上侧下壓點觸>士 時，即由該第1㈣r 1』卜&點觸該電路層 之探針對應點觸下壓點觸之應力，且當下側 部承受來自晶圓之反作用力電牛時’：由該第二支撐 路板繁雜之製作工r °牛低了如習用多層印刷電 構應用於固定所有= 更能以大量製作該支撐架之單-結 構，有效^了=4效傳送訊號之電路層及探針組結 德了整個測試裝置的製作工期。 15【實施方式】 @ μ、下茲配合圖示列舉若干較佳實施例，用以斜夫 發明之結構與功效作料制，_ 對本 明如下： -甲所用圖不之簡要說 2〇意圖第三圖係本發明所提供第一較佳實施例之分解立體示 上述! 一較佳實施例之底部立體示意圖； >圖係上述第—較佳實施例之結構示意圖； 立體係上述第一較佳實施例所提供該支撐架之底部 6 200914854 第七圖係上述第一較佳實施例所提供部分結構之組人 頂視圖’為於該支樓架上設置有電路層、訊號線及探針 之組合結構示意圖； 、、且 第八圖係為第七圖所示組合結構之底視圖； 意圖第九圖係本發明所提供第二較佳實施例之分解立體示 係上述第二較佳實施例之結構示意圖； 示意圖；_树明所提供第三難實_之分解立體 ί佳!施例之底部立體示意圖； '、述第一#父佳實施例之結構示意圖。 15 3a
L 20 例所提供之〜ΐ速二：d為本發明第-較佳實施 3a、扑，上如。叙置可區分為上、下相對之二如 方下壓點_以與測試機台相接設 ’供測試機台自上 相接觸’將^與積體電路晶圓之待測電路元件 體電路晶彳試職由上至下傳遞至積 撐架30、4(Γ 高相試裝置3包括有-支 線6〇,其^路層I-懸臂式探針組5G及多數個訊號 請配合第二 半導體晶圓圖參照，該支撐架30為相當於一般 強度之剛趙綠:=不銹鋼或金屬材質等具有相當 路板之結攝 衣成’厚度上為相當於習用多層印刷電 可承雙該高速職置3於測試操作= 7 200914854 :受不會改變其剛體平面度故不致產生形 二爐貝二m ::該支撐架30分為内、外圈之兩件式剛 S’，:=之;第—支樓部31及内圈之-第二支 ^截面二彳目& “卩31树狀結構，與誠路層40之 知、向戴面大小相當，供以马罢 4〇所承受之應力作用，該第^支2層40並支撐該電路層 以及穿設有數個穿孔3!2供該些ηζΐ1 5 撐部32為環狀框體’具有一;:° :、，、60穿設’該第二支 10 15 該第-支撐部31與第二支斤ώ有相虽之冋度’使 ”，供該些訊號線6。形成有多數個空隙 /支撐架30外圈延伸穿過該些空 ==^3==^她外請 5〇. so" 322之間則可供該些訊號線6〇穿料 f肋條 探針組50相接設。 吏該二矾唬線60與該 凊配合第三、第五及第七圖參照，該 上方位於該高速測試裝置3之上側3a，料々支撐 上設有多數個測試接點4卜供 ~ $層40 試訊號，可縱向導通至該接收測 訊號因此傳遞測試訊號至該些：電:連接各該 月-己口第二、第五及第八圖參照，該探乾組5〇具有— 20 200914854 5253 為具有良好絕緣特性之單騎刷電路板結 °又、'"弟一支撐部32下方位於該高速測試裝置 側亥轉接板51之上、下兩側設有多數個銲點510，且 上側叹有數個電子元件511電性連接該銲點5ι 點510於轉接拓ςι Λ二奸 ^^4+54-τ * 之上、下兩側分別供以焊接該訊號線60
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針可使相互縱向電性導通，或可透過該電子元件511 、： 號線6〇之測試訊號處理後供與對應之探針54電性 連接’該探針座52設於該轉接板51之近中心部位，為具 有良好、、’巴緣及防震特性之材質所製成，該固定環Μ設於該 探針座52 ’為具有I好黏紐之絕雜質所製成，該些探 針Μ之身部藉由該固定環53固設於賴針座&上，使該 些抓針54之針尖部位凸設於該固定環53下方。 。。月配合第二至第五圖參照，該支撐架3〇與該電路層4〇 及探針組50組裝後，則於兩側分別鎖設一上、下蓋训、 302 ’ §亥上盍3〇1框設該第一支撐部31之内框311，該下蓋 3犯環設該轉接板51，因此將該些訊號線60密封於該高速 測4裝置3㈣，具有美觀及防止異物㈣部形成污染之 功用，可確保該高速測試裝置3之構裝品質。 2〇 因此，本發明所提供該高速測試裝置3係利用該支撐 架30之剛性結構，藉由該第一支撐部31支撐該電路層4〇 以及遠第二支撐部32支撐該探針組5〇，故當測試機台自該 鬲速測試裝置3之上側3a下壓點觸該電路層4〇之測試接 點41時，即由該第一支撐部31承受此下壓點觸之應力， 9 200914854 且當下側3b之該些探針54對應點觸於晶圓上的電子元件 時’即由該第二支撐部32承受來自晶圓之反作用力，不但 降低了如習用多層印刷電路板繁雜之製作工程，更因能以 大里衣作§亥支樓架3 0之單一結構應用於固定所有可等效傳 5送訊號之電路層及探針組結構，有效縮短了整個測試裝置 的製作工期；再者，由於該電路層40與轉接板51皆為單 一層厚之良好絕緣材質結構，故訊號貫穿該電路層4〇與轉 接板52時僅為極短的路徑，有效解決了測試訊號於介質材 料中傳遞時相鄰傳輸訊號之間的漏電流效應，且縱向貫穿 ίο =徑上不需經過層間介質，因此不致發生如習用多層印刷 電路板之貫孔結構所面臨於層間介質之能量耗損問題，使 ^间速測試裝置3用以高頻測試過程維持有良好的訊號阻 抗匹配特性，具有低損耗、匹配佳的高頻訊號傳輸品質。 值得一提的是，本發明所提供之高速測試裝置除了如 15上述實施例所應用之懸臂式探針結構，亦可如第九及第十 圖所示為本發明所提供第二較佳實施例之一高速測試裝置 4係具有邊支撐架30、電路層4〇、該些訊號線6〇及一積 體探針、组70，該積體探針組7〇同樣設於該支樓架3〇之第 2。料32下方’與上述第—較佳實施例所提供者之差異 =於點觸晶圓電子元件之探針為以微機電積體製程之結 構，其中： 該積體探針組70為-轉接板7ι與—微機電探針裝置 ::之積體構卿，該轉接板71係具有電路空間轉換功 此’為以具良好絕緣特性之一般多層有機（___ 10 200914854 10 15
Orgamc ’ ML0 )結構或多層陶究（施出切_， MLC)結構所製成之空間轉換器，當中佈設有多數條導線 710 „亥二‘線71〇為由上至下逐漸縮減其相鄰間距之設置 結構’ 於上料分騎應電性連接各該訊躲6〇，將 该些訊號線60縱向導通至下方之微機電探針裝s72;該微 機電探針裝置72為⑽緣基板所形紅—探針座72〇上積 體製程具導電性之多數個貫孔721及分別對應之一懸臂式 探針722 ’因此該積體探針組7〇之構裝方式即為將該些貫 孔721分別電性連接該轉接板71之各導線π。。 故§錢路層40接收測賴自所料之賴訊號後， 。些訊號線6G即傳遞測試訊號至該轉接板71之導線71〇 =至該微機電探針裝置72之探針722，因此該高速測試裝 置4除了具有上述實施例之等同功效外，更可 =探針裝置72之細微間距應用於量測更細微間^之晶圓電 當然，本發明所提供之高速測試裝置除了如上述各實 例所應用之懸臂式探針結構外，亦可如第^__至第十二 θ，斤示為本發明所提供第二較佳實施例之—高速測試裝置 為垂直式探針結構之顧’包括有—電路層45、一支樓 、多數個訊號線65、一上、下蓋斯、502及-垂直 2針組90’類似上述實施例所提供之該支撐帛8〇為 =之:第~支撐部81及關之—第二支撐部82，分別供 =置及私路層45及該探針組9〇,與上述實施例所提供者 之差異在於： ^ 20 200914854 定位座係由—上、下導位板9卜92及— ::板心該上 些垂直式探針94可分 ^—支以82下方，使該 r 導位板9卜92及定位線㈣接，該上、下 之材質所製成，供各該探斜二為具有良好絕緣及防震特性 電性連接該訊號線65 ^向穿設使探針94之-端 92下方。 柒針关部位懸設於該下導位板 10 15 架/之5 «躺賴切 探針組9〇，有效承受45 ’於下方支標該 號線65電性連接之方式，二$直接與该些訊 傳送之測試訊號後，即透過；路層45接收測試機台所 Q4 訊唬線65直接傳遞至各該 置 線65與探針94之_外電路轉接結 歧上所述者’僅林發明之較佳可行實施例而已， 本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構 父化，理應包含在本發明之專利範圍内。 12 200914854 【圖式簡單說明】 第一圖係美國專利第5808475號所提供探針卡之結構 示意圖； 第二圖係習用一懸臂式探針卡之結構示意圖； 5 帛三_本發明所提供第—較佳實施例之分解立體示 意圖； $四圖係上述第-較佳實施例之底部立體示意圖； 第五圖係上述第一較佳實施例之結構示意圖； 第六圖係上述第一較佳實施例所提供該支撐架之底部 10立體示意圖； 、第七圖上述第-較佳實施例所提供部分結構之組合 頂視圖’為於该支撐架上設置有電路層、訊號線及探針組 之紐合結構示意圖； =八圖係為第七圖所示組合結構之底視圖； 第九圖係本發明所提供第二較佳實施例之分解立體示 意圖； f十圖係上述第二較佳實施例之結構示意圖； _第十®係本發明所提供第三較佳實施例之分解立體 示意圖； 2〇 ^十^圖係上述第三較佳實施例之底部立體示意圖； 第十三圖係上述第三較佳實施例之結構示意圖。 13 200914854 【主要元件符號說明】 「第一實施例」 3高速測試裝置 3a上側 5 301上蓋 30支撐架 311内框 32第二支撐部 322肋條 ίο 40電路層 50懸臂式探針組 510銲點 52探針座 54懸臂式探針 15 「第二實施例」 4向速測試裝置 70積體探針組 710導線 720探針座 2〇 722懸臂式探針 「第三實施例」 5高速測試裝置 501上蓋 45電路層 3b下側 302下蓋 31第一支撐部 312穿孔 321外框 33空隙 41測試接點 51轉接板 511電子元件 53固定環 60訊號線 71轉接板 72微機電探針裝置 721貫孔 502下蓋 65訊號線 14 200914854 80支撐架 82第二支撐部 91上導位板 93定位座 81第一支撐部 90垂直式探針組 92下導位板 94垂直式探針