TWI852846B - 探針卡 - Google Patents

Abstract

一種探針卡，包括一轉接板、一導板及多個探針。導板配置於轉接板的一側，且包括一第一導板部、一第二導板部及一電容結構。第二導板部與第一導板部間隔排列。電容結構配置於第二導板部內且連接第二導板部。探針電性連接轉接板，且包括至少一第一接地探針、至少一第二接地探針及多個電源探針。第一接地探針穿設第一導板部且連接至電容結構與轉接板。第二接地探針及電源探針穿設第一導板部、電容結構及第二導板部且連接轉接板。第一接地探針用以提供電容結構電壓以產生電位差。電源探針藉由電容結構汲取電流並與第二接地探針形成一電流迴路。

Description

探針卡

本發明是有關於一種測試裝置，且特別是有關於一種探針卡。

一般來說，探針卡測試時由測試機台提供電壓/電流至待測物（Device Under Test , DUT）端。當積體電路（Integrated Circuit, IC）抽取的電流速度過快、過大時，會造成電源容易產生電壓的瞬時壓降(AC Voltage Drop)，此時機台端會提供補償電流。由於機台端與待測物之間的寄生電感較大，造成補償電流無法及時到達待測物，因此通常會將去耦合電容（de-coupling capacitor）擺放在靠近待測物的位置，如放在轉接板或印刷電路板上。然而，此舉則會造成探針卡在佈線上的設計困難度，且探針路徑的電感只能透過選短針方式來改善。因此，如何降低待測物與去耦合電容路徑之間探針的寄生效應為現階段提升電源完整性（Power Integrity, PI）的主要課題。

本發明提供一種探針卡，可提高測試訊號完整性。

本發明的探針卡，包括一轉接板、一導板以及多個探針。導板配置於轉接板的一側，且包括一第一導板部、一第二導板部以及一電容結構。第二導板部與第一導板部間隔排列呈中空環形，而電容結構配置於第二導板部內且連接第二導板部。探針電性連接轉接板，且包括至少一第一接地探針、至少一第二接地探針以及多個電源探針。第一接地探針穿設第一導板部且連接至電容結構與轉接板。第二接地探針以及電源探針穿設第一導板部、電容結構以及第二導板部且連接轉接板。第一接地探針用以提供電容結構電壓以產生電位差。電源探針藉由電容結構汲取電流並與第二接地探針形成一電流迴路。

在本發明的一實施例中，上述的轉接板包括多個電源接墊以及多個接地接墊。第一接地探針與第二接地探針分別電性連接至接地接墊。電源探針分別電性連接至電源接墊。

在本發明的一實施例中，上述的探針卡還包括一絕緣層，配置於每一探針的至少一部分上。

在本發明的一實施例中，上述的電容結構具有多個開口且包括一第一金屬層、一第二金屬層以及一介電層。介電層位於第一金屬層與第二金屬層之間。開口彼此分離且貫穿第一金屬層、介電層以及第二金屬層。

在本發明的一實施例中，上述的第一接地探針直接抵接第一金屬層。電源探針及第二接地探針分別傾斜位於開口內。每一電源探針透過絕緣層間接接觸第一金屬層且至少直接接觸第二金屬層。第二接地探針至少直接接觸第一金屬層且透過絕緣層間接接觸第二金屬層。

在本發明的一實施例中，上述的電容結構具有至少一第一開口及多個第二開口且包括一第一陶瓷材料層、一第二陶瓷材料層、一介電層、一第一圖案化導電層以及一第二圖案化導電層。介電層位於第一陶瓷材料層與第二陶瓷材料層之間。第一開口及第二開口彼此分離且貫穿第一陶瓷材料層、介電層以及第二陶瓷材料層。第一圖案化導電層局部覆蓋第一陶瓷材料層及第一開口的一部分。第二圖案化導電層局部覆蓋第二陶瓷材料層及每一第二開口的一部分。

在本發明的一實施例中，上述的第一接地探針直接抵接第一圖案化導電層。第二接地探針傾斜位於第一開口內且至少直接接觸第一圖案化導電層。電源探針分別傾斜位於第二開口內且至少直接接觸第二圖案化導電層。

在本發明的一實施例中，上述的電容結構具有至少一第一開口及多個第二開口且包括一金屬層、一陶瓷材料層、一介電層、一圖案化導電層以及一絕緣層。介電層位於金屬層與陶瓷材料層之間。第一開口及第二開口彼此分離且貫穿金屬層、介電層以及陶瓷材料層。圖案化導電層局部覆蓋陶瓷材料層及每一第二開口的一部分。絕緣層局部覆蓋金屬層以及每一第二開口的一另一部分。

在本發明的一實施例中，上述的第一接地探針直接抵接金屬層。第二接地探針傾斜位於第一開口內且至少直接接觸金屬層。電源探針分別傾斜位於第二開口內且透過絕緣層間接接觸金屬層並至少直接接觸圖案化導電層。

在本發明的一實施例中，上述的電容結構為一平行板電容結構。

基於上述，在本發明的探針卡中，第一接地探針連接電容結構，用以提供電容結構電壓以產生電位差，而電源探針藉由電容結構汲取電流並與第二接地探針形成電流迴路。也就是說，本發明藉由導板的電容結構即時供電，來解決現有技術中的電壓瞬間壓降的問題，進而可提高測試訊號完整性。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

通過參考以下的詳細描述並同時結合附圖可以理解本發明，須注意的是，為了使讀者能容易瞭解及為了圖式的簡潔，圖式中的元件並非依照實際比例繪圖。此外，圖中各元件的數量及尺寸僅作為示意，並非用來限制本發明的範圍。

圖1是依照本發明的一實施例的一種探針卡的示意圖。請參考圖1，在本實施例中，探針卡100a包括一轉接板110、一導板120a以及多個探針130。導板120a配置於轉接板110的一側，且包括一第一導板部122、一第二導板部124以及一電容結構C1。第二導板部124與第一導板部122間隔排列呈中空環形，而電容結構C1配置於第二導板部124內且連接第二導板部124。探針130電性連接轉接板110，且包括至少一第一接地探針（示意地繪示一個第一接地探針132）、至少一第二接地探針（示意地繪示一個第二接地探針134）以及多個電源探針（示意地繪示兩個電源探針136）。第一接地探針132穿設第一導板部122且連接至電容結構C1與轉接板110。第二接地探針134以及電源探針136穿設第一導板部122、電容結構C1以及第二導板部124且連接轉接板110。第一接地探針132用以提供電容結構C1電壓以產生電位差。電源探針136藉由電容結構C1汲取電流並與第二接地探針134形成一電流迴路。

詳細來說，本實施例的轉接板110包括彼此分離的多個電源接墊112以及多個接地接墊114。第一接地探針132與第二接地探針134分別電性連接至接地接墊114。電源探針136分別電性連接至電源接墊112。於一實施例中，轉接板110例如是多層有機板(Multi-Layer Organic，MLO)，或者是，多層陶瓷板(Multi-Layer Ceramic，MLC)，或者是，可視為一空間轉換器(Space Transformer, ST)。

再者，本實施例的導板120a位於轉接板110與待測物（未繪示）之間，其中第一導板部122的形狀與第二導板部124的形狀皆為U型且兩者呈鏡射圖案。於一實施例中，導板120a例如是陶瓷導板，但不以此為限。導板120a的電容結構C1具體化為一平行板電容結構，其具有多個開口（示意地繪示三個開口O）且包括一第一金屬層M1、一第二金屬層M2以及一介電層D1。介電層D1位於第一金屬層M1與第二金屬層M2之間，而開口O彼此分離且貫穿第一金屬層M1、介電層D1以及第二金屬層M2。於一實施例中，介電層D1例如是採高介電常數（high Dk）的材料，但不以此為限。

此外，本實施例的探針卡100a還包括一絕緣層140，配置於每一探針130的至少一部分上。如圖1所示，第一接地探針132直接抵接第一金屬層M1，其中因第一接地探針132可用以提供電容結構C1電壓以產生電位差，因此第一接地探針132可視為是一種充電探針。於一實施例中，第一接地探針132可設置在非有效區或遠離工作區的區域內，用以提供電容結構C1足夠的電量，以充電給電容結構C1。電源探針136及第二接地探針134分別傾斜位於開口O內。每一電源探針136透過絕緣層140間接接觸第一金屬層M1，且至少直接接觸第二金屬層M2。第二接地探針134至少直接接觸第一金屬層M1，且透過絕緣層140間接接觸第二金屬層M2。須說明的是，電源探針136及第二接地探針134在初始狀態下為非傾斜狀態，但因為作動過程中，為了讓作動方向一致，錯位了第一導板部122與第二導板部124，才會導致電源探針136及第二接地探針134產生傾斜，藉此也決定探針與金屬層相接之處。於此，第一接地探針132、第二接地探針134以及電源探針136因絕緣層140的設置位置不同而有不同的型態，即有三種型態為混針模式，但不以此為限。

由於本實施例的第一接地探針132連接電容結構C1，用以提供電容結構C1電壓以產生電位差，而電源探針136藉由電容結構C1汲取電流並與第二接地探針134形成電流迴路。也就是說，本實施例藉由導板120a的電容結構C1即時供電，來解決現有技術中的電壓瞬間壓降的問題，且也因電容結構C1設置的位置大幅拉近電源與待測物的距離，可降低寄生電感，使測試高電壓（VIH）能有效得到辨識，可避免測試訊號模糊導致判讀錯誤，進而可提高測試訊號完整性及測試品質。

以下將列舉其他實施例以作為說明。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖2是依照本發明的另一實施例的一種探針卡的示意圖。請同時參考圖1及圖2，本實施例的探針卡100b與圖1的探針卡100a相似，惟二者主要差異之處在於：於本實施例中，導板120b的電容結構C2不同於圖1的導板120a的電容結構C1。

詳細來說，在本實施例中，導板120b的電容結構C2具有至少一第一開口（示意地繪示一個第一開口O11）及多個第二開口（示意地繪示二個第二開口O12），且包括一第一陶瓷材料層CM1、一第二陶瓷材料層CM2、一介電層D2、一第一圖案化導電層P1以及一第二圖案化導電層P2。介電層D2位於第一陶瓷材料層CM1與第二陶瓷材料層CM2之間。第一開口O11及第二開口O12彼此分離且貫穿第一陶瓷材料層CM1、介電層D2以及第二陶瓷材料層CM2。第一圖案化導電層P1局部覆蓋第一陶瓷材料層CM1及第一開口O11的一部分。第二圖案化導電層P2局部覆蓋第二陶瓷材料層CM2及每一第二開口O12的一部分。

如圖2所示，第一接地探針132、第二接地探針134以及電源探針136因絕緣層140設置的位置相同而具有相同的結構型態，可提高組裝的便利性。詳細來說，第一接地探針132直接抵接第一圖案化導電層P1，用以提供電容結構C2電壓以產生電位差。第二接地探針134傾斜位於第一開口O11內且至少直接接觸第一圖案化導電層P1。電源探針136分別傾斜位於第二開口O12內且至少直接接觸第二圖案化導電層P2。透過導板120b的設計不同於前述導板120a的設計，來使相同結構型態的探針依據與導板120b接觸的位置來區別探針的類型。電源探針136藉由電容結構C2汲取電流並與第二接地探針134形成電流迴路。也就是說，本實施例藉由導板120b的電容結構C2即時供電，來解決現有技術中的電壓瞬間壓降的問題，且也因電容結構C2設置的位置大幅拉近電源與待測物的距離，可降低寄生電感，使測試高電壓（VIH）能有效得到辨識，可避免測試訊號模糊導致判讀錯誤，進而可提高測試訊號完整性及測試品質。

圖3是依照本發明的另一實施例的一種探針卡的示意圖。請同時參考圖1及圖3，本實施例的探針卡100c與圖1的探針卡100a相似，惟二者主要差異之處在於：於本實施例中，導板120c的電容結構C3不同於圖1的導板120a的電容結構C1。

詳細來說，在本實施例中，電容結構C3具有至少一第一開口（示意地繪示一個第一開口O21）及多個第二開口（示意地繪示二個第二開口O22），且包括一金屬層M、一陶瓷材料層CM、一介電層D3、一圖案化導電層P以及一絕緣層I。介電層D3位於金屬層M與陶瓷材料層CM之間。第一開口O21及第二開口O22彼此分離且貫穿金屬層M、介電層D3以及陶瓷材料層CM。圖案化導電層P局部覆蓋陶瓷材料層CM及每一第二開口O22的一部分。絕緣層I局部覆蓋金屬層M以及每一第二開口O22的一另一部分。

如圖3所示，第一接地探針132、第二接地探針134以及電源探針136因絕緣層140設置的位置相同而具有相同的結構型態，可提高組裝的便利性。詳細來說，第一接地探針132直接抵接金屬層M，用以提供電容結構C3電壓以產生電位差。第二接地探針134傾斜位於第一開口O21內且至少直接接觸金屬層M。電源探針136分別傾斜位於第二開口O22內且透過絕緣層I間接接觸金屬層M並至少直接接觸圖案化導電層P。透過導板120c的設計不同於前述導板120a的設計，來使相同結構型態的探針依據與導板120c接觸的位置來區別探針的類型。電源探針136藉由電容結構C3汲取電流並與第二接地探針134形成電流迴路。也就是說，本實施例藉由導板120c的電容結構C3即時供電，來解決現有技術中的電壓瞬間壓降的問題，且也因電容結構C3設置的位置大幅拉近電源與待測物的距離，可降低寄生電感，使測試高電壓（VIH）能有效得到辨識，可避免測試訊號模糊導致判讀錯誤，進而可提高測試訊號完整性及測試品質。

綜上所述，在本發明的探針卡中，第一接地探針連接電容結構，用以提供電容結構電壓以產生電位差，而電源探針藉由電容結構汲取電流並與第二接地探針形成電流迴路。也就是說，本發明藉由導板的電容結構即時供電，來解決現有技術中的電壓瞬間壓降的問題，進而可提高測試訊號完整性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100a、100b、100c:探針卡

110:轉接板

112:電源接墊

114:接地接墊

120a、120b、120c:導板

122:第一導板部

124:第二導板部

130:探針

132:第一接地探針

134:第二接地探針

136:電源探針

140:絕緣層

C1、C2、C3:電容結構

CM:陶瓷材料層

CM1:第一陶瓷材料層

CM2:第二陶瓷材料層

D1、D2、D3:介電層

I:絕緣層

M:金屬層

M1:第一金屬層

M2:第二金屬層

O:開口

O11、O21:第一開口

O12、O22:第二開口

P:圖案化導電層

P1:第一圖案化導電層

P2:第二圖案化導電層

圖1是依照本發明的一實施例的一種探針卡的示意圖。 圖2是依照本發明的另一實施例的一種探針卡的示意圖。 圖3是依照本發明的另一實施例的一種探針卡的示意圖。

100a:探針卡

110:轉接板

112:電源接墊

114:接地接墊

120a:導板

122:第一導板部

124:第二導板部

130:探針

132:第一接地探針

134:第二接地探針

136:電源探針

140:絕緣層

C1:電容結構

D1:介電層

M1:第一金屬層

M2:第二金屬層

O:開口

Claims (9)

1. 一種探針卡，包括：一轉接板，包括多個電源接墊以及多個接地接墊；一導板，配置於該轉接板的一側，且包括一第一導板部、一第二導板部以及一電容結構，該第二導板部與該第一導板部間隔排列呈中空環形，而該電容結構配置於該第二導板部內且連接該第二導板部；以及多個探針，電性連接該轉接板，且包括至少一第一接地探針、至少一第二接地探針以及多個電源探針，該至少一第一接地探針穿設該第一導板部且連接至該電容結構與該轉接板，而該至少一第二接地探針以及該些電源探針穿設該第一導板部、該電容結構以及該第二導板部且連接該轉接板，該至少一第一接地探針與該至少一第二接地探針分別電性連接至該些接地接墊，該些電源探針分別電性連接至該些電源接墊，其中該至少一第一接地探針用以提供該電容結構電壓以產生電位差，而該些電源探針藉由該電容結構汲取電流並與該至少一第二接地探針形成一電流迴路。
2. 如請求項1所述的探針卡，更包括：一絕緣層，配置於各該探針的至少一部分上。
3. 如請求項2所述的探針卡，其中該電容結構具有多個開口且包括一第一金屬層、一第二金屬層以及一介電層，該介電層位於該第一金屬層與該第二金屬層之間，該些開口彼此分離且貫穿該第一金屬層、該介電層以及該第二金屬層。
4. 如請求項3所述的探針卡，其中該至少一第一接地探針直接抵接該第一金屬層，而該些電源探針及該至少一第二接地探針分別傾斜位於該些開口內，且各該電源探針透過該絕緣層間接接觸該第一金屬層且至少直接接觸該第二金屬層，而該至少一第二接地探針至少直接接觸該第一金屬層且透過該絕緣層間接接觸該第二金屬層。
5. 如請求項1所述的探針卡，其中該電容結構具有至少一第一開口及多個第二開口，且包括一第一陶瓷材料層、一第二陶瓷材料層、一介電層、一第一圖案化導電層以及一第二圖案化導電層，該介電層位於該第一陶瓷材料層與該第二陶瓷材料層之間，該至少一第一開口及該些第二開口彼此分離且貫穿該第一陶瓷材料層、該介電層以及該第二陶瓷材料層，而該第一圖案化導電層局部覆蓋該第一陶瓷材料層及該至少一第一開口的一部分，且該第二圖案化導電層局部覆蓋該第二陶瓷材料層及各該第二開口的一部分。
6. 如請求項5所述的探針卡，其中該至少一第一接地探針直接抵接該第一圖案化導電層，該至少一第二接地探針傾斜位於該至少一第一開口內且至少直接接觸該第一圖案化導電層，而該些電源探針分別傾斜位於該些第二開口內且至少直接接觸該第二圖案化導電層。
7. 如請求項1所述的探針卡，其中該電容結構具有至少一第一開口及多個第二開口，且包括一金屬層、一陶瓷材料層、一介 電層、一圖案化導電層以及一絕緣層，該介電層位於該金屬層與該陶瓷材料層之間，該至少一第一開口及該些第二開口彼此分離且貫穿該金屬層、該介電層以及該陶瓷材料層，該圖案化導電層局部覆蓋該陶瓷材料層及各該第二開口的一部分，而該絕緣層局部覆蓋該金屬層以及各該第二開口的一另一部分。
8. 如請求項7所述的探針卡，其中該至少一第一接地探針直接抵接該金屬層，該至少一第二接地探針傾斜位於該至少一第一開口內且至少直接接觸該金屬層，而該些電源探針分別傾斜位於該些第二開口內且透過該絕緣層間接接觸該金屬層並至少直接接觸該圖案化導電層。
9. 如請求項1所述的探針卡，其中該電容結構為一平行板電容結構。

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