TWI867823B - 電性測試載板結構及其測試系統 - Google Patents

Abstract

一種電性測試載板結構及其測試系統，該電性測試載板結構包括：載板、基板以及複數個雙同軸探針。該載板，包括相對設置的一第一表面及一第二表面。該基板，設於該載板的第一表面下方。每一該些複數個雙同軸探針穿設於該載板，且彼此間隔設置，並包括：彼此絕緣間隔設置的二探針本體、分別連接於該二探針本體的二探針測試端、分別連接於該二探針本體的二探針延伸端、包覆並使該二探針本體彼此絕緣的一第一絕緣層以及包覆該第一絕緣層的一導體層，該導體層與該二探針本體透過該第一絕緣層彼此絕緣。

Description

電性測試載板結構及其測試系統

本發明是有關一種電性測試領域，特別是指一種電性測試載板結構及其測試系統。

半導體元件包括積體電路(integrated circuit，IC)、晶圓或晶片等，無論在封裝前或封裝後都需經過測試系統測試，除了進行良品篩選，還能獲取各種電氣特性參數，建立電路設計的模擬模型，進而提升產品的市場競爭力。進行測試時，配置有探針的測試載板或探針卡用以作為待測物與測試系統之間的電氣訊號連接媒介，以使得測試系統可透過測試載板將測試訊號傳遞至待測物。

習知的測試載板訊號傳輸模式，在設計上並無抑制干擾的模式，因此在實際應用中容易受外部雜訊的干擾，且降低訊號傳輸的品質，整體訊號傳輸的品質下降後，無法達到高頻高速的特性，影響最終測試結果。而且，測試載板與印刷電路板(Printed circuit board，PCB)之間在訊號傳輸時容易產生多重反射，造成訊號傳輸失真。亦即，現行傳輸模式容易被干擾並影響整體訊號的頻寬特性。由於構成測試載板的探針卡到電路板之間因接觸所產生訊號傳輸時的阻抗不連續點較多，造成訊號在高速傳輸時的損耗變大而使訊號衰減，例如電壓降低或是振幅變小等，無法維持阻抗穩定，難以提供最佳訊號完整性，容易造成測試結果不佳或使連接的機台誤判訊號。因此需減少傳輸路徑上阻抗的不連續點，維持阻抗穩定，達到最佳訊號完整性。

本發明的目的在於提供一種測試載板結構及其測試系統，利用雙同軸(twin-axial)模式以及雙訊號傳輸，使用導體層將傳輸雙訊號的探針及探針延伸端包覆，不但可以減少阻抗不連續點，還可以降低訊號傳輸失真與抑制外部的干擾，以建立訊號完整性，提升整體傳輸模式的訊號品質。

為達到上述目的，本發明提供一種電性測試載板結構，包括：一載板，包括相對設置的一第一表面及一第二表面；一基板，設於該載板的第一表面下方；複數個雙同軸探針，穿設於該載板且彼此間隔設置，每一該些雙同軸探針包括：二探針本體，彼此絕緣間隔設置；二探針測試端，分別連接於該二探針本體並顯露於該第二表面；以及二探針延伸端，分別連接於該二探針本體並顯露於該第一表面，且該二探針延伸端由該第一表面延伸並連接至該基板；一第一絕緣層，該第一絕緣層包覆該二探針本體，並使該二探針本體彼此絕緣；以及一導體層，該導體層包覆該第一絕緣層，該導體層與該二探針本體透過該第一絕緣層彼此絕緣。

在一實施例中，該載板包括複數個第一通道，其貫穿該第一表面及該第二表面，該基板包括複數個第二通道，該複數個第二通道貫穿該基板，並連通於該複數個第一通道，該複數個雙同軸探針分別設置於該複數個第一通道內，且每一該些二探針延伸端延伸並設置於該複數個第二通道內。

在一實施例中，每一該些第二通道包括至少二縱向部及連接於該至少二縱向部之間的一橫向部，且該二探針延伸端沿該至少二縱向部及該橫向部設置。

在一實施例中，該電性測試載板結構，還包括一第二絕緣層，設於該第二通道的該至少二縱向部，並包覆位於該至少二縱向部的每一該些二探針延伸端外，使該二探針延伸端彼此絕緣。

在一實施例中，每一該些第一通道分別對齊於每一該些第二通道。

在一實施例中，每一該些二探針延伸端分別沿每一該些第二通道設置並顯露於該基板遠離該載板的一側。

在一實施例中，該電性測試載板結構，還包括一連接器，設於該基板遠離該載板的一側，並連接於該二探針延伸端。

在一實施例中，該載板為金屬材料，且該載板與該導體層的材料相同。

在一實施例中，每一該些二探針測試端中至少一為一彈簧針，且可伸縮地伸出該第二表面外或內縮於每一該些第一通道內。

為達到上述目的，本發明另提供一種應用如前述各實施例所述的電性測試載板結構的測試系統，還包括一待測物，該待測物對應設置於該載板的該第二表面，且該待測物包括複數個接觸墊，以供每一該些二探針測試端對準並接觸該些接觸墊，以測試該待測物。

本發明提供一種電性測試載板結構及其測試系統，利用雙同軸探針的訊號傳輸模式，能有效減少因接觸所產生的阻抗不連續，且因導體層能完整屏蔽外部雜訊而達到完全抑制雜訊干擾，減少阻抗不連續造成的傳輸訊號反射，且包覆在第一絕緣層內的二探針本體已先進行阻抗匹配，進而可以降低訊號傳輸失真與抑制外部的干擾，建立訊號完整性。如此，能讓高速訊號從連接器傳輸至待測物，並且能在最小耗損及失真狀況下傳輸，提升電性測試的產能及良率。

進一步地，彼此間隔設置雙同軸探針相較於相同數量的單軸探針有助於在相同面積下排布更密集的測試點，有助於測試體積更小的半導體元件，同時節省整體測試時的時間及空間成本。

為使本發明的目的、技術手段及效果更加清楚、明確，以下參照圖式並舉實施例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，本發明說明書所使用的詞語「實施例」意指用作實例、示例或例證，並不用於限定本發明。此外，本發明說明書和所附申請專利範圍中所使用的冠詞「一」，一般地可以被解釋為意指「一個或複數個」，除非另外指定或從上下文可以清楚確定單數形式。並且，在所附圖式中，結構、功能相似或相同的元件是以相同元件標號來表示。

本發明揭露一種電性測試載板結構及其測試系統，該電性測試載板結構作為待測物(例如各式半導體元件或電子元件)與自動測試設備之間的連接媒介，以使得自動測試設備可透過電性測試載板結構將測試訊號傳遞至微小的半導體元件或電子元件，進而測試並提取其電性特性。具體地，本發明的電性測試載板結構可在前述元件未封裝或已封裝的階段，針對高頻高速等相關器件進行初步測試或最終測試，但本發明並不以此為限。

請參閱圖1所示，其為本發明電性測試載板結構的剖面示意圖。在一實施例中，本發明電性測試載板結構100包括一載板1、一基板2以及複數個雙同軸雙同軸探針3。載板1用於承載複數個雙同軸雙同軸探針3，並且為金屬材料所製，但本發明並不以此為限。具體地，載板1包括相對設置的一第一表面101及一第二表面102，及貫穿第一表面101及第二表面102的複數個第一通道11，且複數個第一通道11相互間隔排列。

基板2設於載板1的第一表面101下方。較佳地，基板2為一種電路板，具有用於電性測試的訊號線路，例如為印刷電路板(Printed circuit board，PCB)。如圖1所示，基板2包括複數個第二通道21。具體地，第二通道21貫穿基板2設置，並可連通於第一通道11，其中第二通道21的數量可以是大於或等於第一通道11。在一實施例中，第一通道11與第二通道21可以是彼此對齊且一一對應的，如此可以降低不必要的訊號干擾，並且確保探針延伸端312連接至基板2並沿第二通道21設置時的穩固性。在此實施例中，第二通道21在基板2中橫向延伸。具體地，第二通道21包括相互間隔的二縱向部211及212，以及連接於該兩縱向部211及212之間的一橫向部213。

復參閱圖1所示，需要注意的是，圖1僅繪製以單一的雙同軸探針3、第一通道11與第二通道21的配置作為示例說明，其他雙同軸探針3的走線由於視角因素並未顯示於圖1中，在實際應用時，每個雙同軸探針3均各自穿設於第一通道11並與第二通道21連通。此外，雙同軸探針3是由導電性佳的金屬材料所製，例如，可為金、銅、銀、鎳、鈀等。

請參閱圖2，配合參閱圖1所示，圖2為本發明雙同軸探針的剖面示意圖。每一雙同軸探針3包括二探針本體31、二探針測試端311、二探針延伸端312、一第一絕緣層32以及一導體層33。具體地，二探針本體31可以穿設於第一通道11內且彼此絕緣間隔設置，在本實施例中，二探針本體31是彼此平行且絕緣間隔設置。二探針測試端311分別連接於二探針本體31並顯露於第二表面102，以利接觸一待測物6。二探針延伸端312則分別連接於二探針本體31並顯露於第一表面101，且二探針延伸端312由第一表面101延伸並連接至基板2，並沿著基板2內的第二通道21設置。亦即，探針延伸端312依序沿縱向部211、橫向部213及縱向部212設置。在一實施例中，載板1以及基板2之間的距離非常靠近(幾乎彼此貼合)，故探針延伸端312可以是以直接裸露的方式，而無須額外包覆第一絕緣層32或導體層33。

在一些實施例中，如圖1所示，每一雙同軸探針3的二探針本體31的二探針測試端311其中至少一可以是一彈簧針(圖中未示出)。在受力抵壓的情況下，二探針測試端311的其中至少一可伸縮地內縮於第一通道11內；在受力釋放後，二探針測試端311其中至少一可伸縮地伸出第二表面102外。換句話說，每一雙同軸探針3的二探針測試端311可以其中之一或兩者皆是彈簧針，在實際應用時，也可以視待測物6的表面是否平緩或元件的點膠或焊錫是否平均決定彈簧針的使用，本發明並不以此為限。

進一步地，每一雙同軸探針3的第一絕緣層32是用以在載板1的第一通道11內包覆二探針本體31，並使二探針本體31彼此絕緣。而第一絕緣層32外進一步包覆一導體層33，且導體層33與二探針本體31透過該第一絕緣層32彼此絕緣。藉此，第一絕緣層32分別圍繞二探針本體31設置，並將二探針本體31隔離於導體層33，如此以形成整體雙同軸探針3的雙同軸結構。透過上述設於導體層33內的第一絕緣層32，能有效防止載板1或導體層33與雙同軸探針3之間以及二探針本體31之間形成電氣接觸，並藉由載板1及/或導體層33對雙同軸探針3所產生之干擾訊號形成屏蔽，使雙同軸探針3與待測物6之間的訊號傳輸不會受到干擾而影響傳輸品質，進而提升測試結果的準確性。在一實施例中，導體層33與載板1可以是由相同或不同的材料所製成，載板1則可以是由塑膠或與導體層33相同的導體材料所製成，較佳地，載板1與導體層33是由相同導體材料所製成，以進一步對干擾訊號形成屏蔽，但本發明並不以此為限。

續請參閱圖1，基板2遠離載板1的一側設有一連接器C。連接器C連接於雙同軸探針3的探針延伸端312的一端，用以和自動測試設備(圖中未示出)之間進行訊號傳輸。在本實施例中，連接器C是無線射頻連接器，在應用上適用於短距離傳輸以及高速訊號傳輸，但其也可以是板對板連接器或其他連接器，本發明並不以此為限，實際應用時也可以視頻寬需求選擇適合的連接器。需特別說明的是，電性測試載板結構100還包括一第二絕緣層42，設於基板2的第二通道21的縱向部211及212，並包覆雙同軸探針3延伸至位於縱向部211及212的二探針延伸端312。進一步地，當二探針延伸端312延伸至連接連接器C時，由於測試時分別向雙同軸探針3的二探針測試端311發出兩個訊號，故測試後經由二探針延伸端312回傳的也會是兩個訊號，經由連接器C輸出前述的兩個訊號至外部的自動測試設備，以供自動測試設備判讀。在一實施例中，連接器C可以是由至少一連接器，例如射頻連接器(Radio Frequency Connector，RF連接器)所組成，此外，輸出至連接器C的訊號以及往待測物6(或探針測試端311)發送的訊號，可以是以差分訊號的方式傳輸，但本發明不以前述連接器種類或訊號傳輸方式為限。

值得一提的是，第一絕緣層32與第二絕緣層42的材料可以為相同。第二絕緣層42的作用相同於第一絕緣層32，能有效防止基板2及雙同軸探針3之間或二探針延伸端312之間形成電氣接觸，使雙同軸探針3與待測物6之間的訊號傳輸不會受到干擾，且二探針延伸端312之間的訊號串擾也會降低，以避免影響傳輸品質。

如上所述，利用第一絕緣層32、第二絕緣層42和雙同軸探針3形成的雙同軸傳輸結構，可減少因雙同軸探針3與載板1及基板2接觸所造成的阻抗不連續點，且由於傳輸路徑上所產生的寄生電容、電感相似，所以在傳輸路徑上所發生的阻抗變異變小，提升整體訊號傳輸特性。

請參閱圖3所示，其為圖1之電性測試載板結構檢測該待測物的使用狀態示意圖，此即本發明應用如前所述的電性測試載板結構100的一測試系統1000。如圖3所示，在本發明的測試系統1000中，電性測試載板結構100在測試待測物6(即積體電路)時，每一雙同軸探針3位於第二表面102的二探針測試端311可以分別對準並接觸待測物6的一接觸墊61(例如錫球或焊錫)，使待測物6與雙同軸探針3形成電性連接，進而傳輸訊號至自動測試設備(圖中未示出)。

在實際應用時，在一實施例中，二探針測試端311也可以接觸同一待測物6(例如一晶片)上的兩個接觸墊61(例如焊錫)，分別接觸不同待測物6上的不同接觸墊61，或是也可以接觸同一待測物6上的同一接觸墊61，端視所傳遞的訊號及所欲測得的電氣參數為何，本發明並不以此為限。

藉此，在本發明所提供的電性測試載板結構及其測試系統中，雙同軸探針3、第一絕緣層32及第二絕緣層42共同構成的訊號傳輸是以雙同軸傳輸模式的方式，有效減少因接觸所產生的阻抗不連續，且因外部完整屏蔽而達到完全抑制雜訊干擾，減少阻抗不連續造成的傳輸訊號反射，進而可以降低訊號傳輸失真與抑制外部的干擾，建立訊號完整性，讓高速訊號從無線射頻連接器傳輸至待測物能在最小耗損及失真狀況下傳輸，提升電性測試的產能及良率。

上述實施例用以說明本發明的技術思想，而並非用以限定本發明的技術思想，因此本發明的權利範圍並不限定於本實施例。本發明的保護範圍應由申請專利範圍解釋，應解釋為與上述保護範圍相同或等同的所有技術思想均包括在本發明的權利範圍內。

1000:測試系統

100:電性測試載板結構

1:載板

11:第一通道

101:第一表面

102:第二表面

2:基板

21:第二通道

211,212:縱向部

213:橫向部

3:雙同軸探針

31:探針本體

311:探針測試端

312:探針延伸端

32:第一絕緣層

33:導體層

42:第二絕緣層

6:待測物

61:接觸墊

C:連接器

圖1為本發明電性測試載板結構的剖面示意圖。 圖2為本發明雙同軸探針的剖面示意圖。 圖3為圖1之電性測試載板結構檢測該待測物的使用狀態示意圖。

100:電性測試載板結構

1:載板

11:第一通道

101:第一表面

102:第二表面

2:基板

21:第二通道

211,212:縱向部

213:橫向部

3:雙同軸探針

31:探針本體

311:探針測試端

312:探針延伸端

32:第一絕緣層

33:導體層

42:第二絕緣層

C:連接器

Claims (10)

1. 一種電性測試載板結構，包括：一載板，包括相對設置的一第一表面及一第二表面；一基板，設於該載板的第一表面下方；複數個雙同軸探針，穿設於該載板且彼此間隔設置，每一該些雙同軸探針包括：二探針本體，彼此絕緣間隔設置；二探針測試端，分別連接於該二探針本體並顯露於該第二表面；以及二探針延伸端，分別連接於該二探針本體並顯露於該第一表面，且該二探針延伸端由該第一表面延伸並連接至該基板；一第一絕緣層，該第一絕緣層包覆該二探針本體，並使該二探針本體彼此絕緣；以及一導體層，該導體層包覆該第一絕緣層以使該二探針本體屏蔽該導體層外之雜訊，該導體層與該二探針本體透過該第一絕緣層彼此絕緣。
2. 如請求項1所述之電性測試載板結構，其中，該載板包括複數個第一通道，其貫穿該第一表面及該第二表面，該基板包括複數個第二通道，該複數個第二通道貫穿該基板，並連通於該複數個 第一通道，該複數個雙同軸探針分別設置於該複數個第一通道內，且每一該些二探針延伸端延伸並設置於該複數個第二通道內。
3. 如請求項2所述之電性測試載板結構，其中，每一該些第二通道包括至少二縱向部及連接於該至少二縱向部之間的一橫向部，且該二探針延伸端沿該至少二縱向部及該橫向部設置。
4. 如請求項3所述之電性測試載板結構，還包括一第二絕緣層，設於該第二通道的該至少二縱向部，並包覆位於該至少二縱向部的每一該些二探針延伸端外，使該二探針延伸端彼此絕緣。
5. 如請求項2所述之電性測試載板結構，其中每一該些第一通道分別對齊於每一該些第二通道。
6. 如請求項3所述之電性測試載板結構，其中，每一該些二探針延伸端分別沿每一該些第二通道設置並顯露於該基板遠離該載板的一側。
7. 如請求項1所述之電性測試載板結構，還包括一連接器，設於該基板遠離該載板的一側，並連接於該二探針延伸端。
8. 如請求項1所述之電性測試載板結構，其中該載板為金屬材料，且該載板與該導體層的材料相同。
9. 如請求項2所述之電性測試載板結構，其中每一該些二探針測試端中至少一為一彈簧針，且可伸縮地伸出該第二表面外或內縮於每一該些第一通道內。
10. 一種應用如請求項1所述電性測試載板結構的測試系統，還包括一待測物，該待測物對應設置於該載板的該第二表面，且該待測物包括複數個接觸墊，以供每一該些二探針測試端對準並接觸該些接觸墊，以測試該待測物。