用于对整合在半导体晶圆的受测装置进行测试的探针系统及其中的探针卡、探针头与导板结构的制作方法

本发明涉及一种探针头及其中的导板结构。更具体而言，本发明涉及一种降低了所属探针卡与受测装置之间的反射损失的探针头及其中的导板结构。

背景技术：

1、探针卡(probe card)为一种测试半导体晶圆或封装器件的电性的工具，其一般而言可至少包含探针头(probe head)、空间转换器、以及电路板。所述探针头可包含多个探针，各探针可与整合在半导体晶圆的电子受测装置(device under test，dut)进行接触，以测试电子受测装置的电性表现。

2、近年来，针对电子受测装置的高频/高速测试需求与日俱增，而随着测试中的数据传输速率提升(例如：自50～60十亿位每秒(gbps)提升至100gbps以上)，探针头整体与受测装置之间的阻抗匹配(impedance matching)对于高速信号传输的影响愈发显著。当测试路径(即信号传输路径)的阻抗不匹配时，反射损失(return loss)的影响便将变得显著。

3、然而，由于探针头并非单纯由电子元件所构成，而是一并包含非属电子元件者(例如：探针及导板)，故其阻抗匹配的设计须一并将这些元件的机械特性纳入考虑，这相较于空间转换器及其上的布线基板(pcb)而言是更为困难的，因为它牵涉到不同类型的元件，需要在电气设计中考虑机械结构的影响。有鉴于此，如何提升探针头整体与受测装置之间的阻抗匹配程度，实为本发明所属技术领域中亟须解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了至少解决上述技术问题，本发明提供一种用于对整合在半导体晶圆的电子受测装置进行测试的一探针系统的一探针头的导板结构。该导板结构可包含一第一导板。该第一导板可包含一对第一通孔，以供该探针头的一对探针穿过其中并根据一纵向发展轴延伸，且该对第一通孔可被组态成可滑动地容置该对探针。该第一导板中该对第一通孔之间的一第一材质可具有不大于6的相对介电常数。该第一材质被配置以为该对第一通孔间提供一调整阻抗，且该调整阻抗用以改善以该对探针探测该受测装置时的阻抗匹配，以减少该探针头与一待测物之间的一反射损失。

2、为了至少解决上述技术问题，本发明尚提供一种用于对整合在半导体晶圆的一受测装置进行测试的一探针系统的探针头。该探针头可包含多个探针，且其中的各探针可包含一第一端部、一第二端部、以及一探针本体。该第一端部结束于一接触尖端，被组态成邻接于该受测装置的一接触垫。该第二端部结束于一接触尾部，被组态成邻接于该探针系统的一板体的一接触垫。该探针本体则在该第一端部与该第二端部之间根据一纵向发展轴延伸。该探针头还可包含一第一导板，该第一导板可包含一对第一通孔，以供该多个探针中的一对探针穿过其中并根据该纵向发展轴延伸，且该对第一通孔被组态成可滑动地容置该对探针。该第一导板中位于该对第一通孔之间的一第一材质可具有不大于6的相对介电常数，以减少该探针头与该待测物之间的一反射损失。

3、为了至少解决上述技术问题，本发明尚提供一种用于对整合在半导体晶圆的一受测装置进行测试的一探针系统的探针卡。该探针卡可包含一电路板、设置在该电路板上的一空间转换器、以及如上所述的一探针头。该探针头可设置在该空间转换器相对于该电路板的另一侧上，且该探针头中的多个探针各自的一第二端部被组态成电性连接于该空间转换器。

4、为了至少解决上述技术问题，本发明尚提供一种用于对整合在半导体晶圆的一受测装置进行测试的探针系统。该探针系统可包含一载台、一测试机、以及如上所述的一探针卡。该载台可用以支持该半导体晶圆。该测试机可与该电子受测装置(待测物)电性连接，并用以建立一电性测试程序。该探针卡则可设置于该探针系统。

5、综上所述，本发明所提供的探针头及其中的导板结构因以具低相对介电常数的材料做为对应至一组差分信号的一对探针之间的导板材质，故有效地减少了由导板在该对探针间所造成的阻抗波动，进而减少了探针头整体与受测装置之间的反射损失，亦即，提升了探针头(甚至是所属的探针卡)整体与受测装置之间的阻抗匹配。如将本发明所提供的上述机制应用于越多组差分信号的探针对，则可获得越高的改善成效。

6、上述内容提供了本发明的基本说明，包含本发明解决的技术问题、采用的技术手段以及达到的技术效果，而以下将进一步举例说明本发明的各种实施方式。

技术特征：

1.一种用于对整合在半导体晶圆的受测装置进行测试的探针系统的探针头的导板结构，其特征在于包含：

2.如权利要求1所述的导板结构，其特征在于还包含：

3.如权利要求2所述的导板结构，其特征在于，该第一导板及该第二导板分别具有沿着该纵向发展轴的厚度，该第一导板的该厚度不小于该第二导板的该厚度，且该第一导板被配置为相较于该第二导板更靠近该受测装置。

4.如权利要求1所述的导板结构，其特征在于，该对第一通孔中的两通孔是以最短边相对的方式配置。

5.如权利要求2所述的导板结构，其特征在于，该对第一通孔及该对第二通孔各自所包含的两通孔均是以最短边相对的方式配置。

6.如权利要求5所述的导板结构，其特征在于，该对第一通孔中的该两通孔均实质上为矩形。

7.如权利要求6所述的导板结构，其特征在于，该对第一通孔及该对第二通孔中的各通孔均实质上为矩形。

8.如权利要求1所述的导板结构，其特征在于，具有不大于6的相对介电常数的该第一材质用以减少该第一导板于该对第一通孔之间的局部所造成的阻抗波动，藉此减少该探针头与该受测装置之间的该反射损失。

9.如权利要求2所述的导板结构，其特征在于，具有不大于6的相对介电常数的该第一材质用以减少该第一导板于该对第一通孔之间的局部所造成的阻抗波动，且具有不大于6的相对介电常数的该第二材质用以减少该第二导板于该对第二通孔之间的局部所造成的阻抗波动，藉此减少该探针头与该受测装置之间的该反射损失。

10.如权利要求1所述的导板结构，其特征在于，该第一导板的整体具有相同的该第一材质。

11.如权利要求2所述的导板结构，其特征在于，该第一导板的整体具有相同的该第一材质，且该第二导板的整体具有相同的该第二材质。

12.如权利要求1所述的导板结构，其特征在于，该第一导板中该对第一通孔之间的该第一材质具有不大于4的相对介电常数。

13.如权利要求2所述的导板结构，其特征在于，该第一导板中该对第一通孔之间的该第一材质具有不大于4的相对介电常数，且该第二导板中该对第二通孔之间的该第二材质具有不大于4的相对介电常数。

14.如权利要求1所述的导板结构，其特征在于，该第一导板具有第一层以及第二层，该第一层与该第二层之间具有空气层，且该对探针贯穿该第一层、该空气层以及该第二层。

15.如权利要求2所述的导板结构，其特征在于，该第一导板与该第二导板各自具有第一层以及第二层，该第一层与该第二层之间具有空气层，且该对探针贯穿该第一层、该空气层以及该第二层。

16.如权利要求1所述的导板结构，其特征在于，具有不大于6的相对介电常数的该第一材质为陶瓷、多孔性陶瓷、陶瓷复合材料、工程塑料、或前述的组合。

17.如权利要求2所述的导板结构，其特征在于，具有不大于6的相对介电常数的该第一材质为陶瓷、多孔性陶瓷、陶瓷复合材料、工程塑料、或前述的组合，且具有不大于6的相对介电常数的该第二材质为陶瓷、多孔性陶瓷、陶瓷复合材料、工程塑料、或前述的组合。

18.一种用于对整合在半导体晶圆的受测装置进行测试的探针系统的探针头，其特征在于包含：

19.如权利要求18所述的探针头，其特征在于，该对探针的间距介于80微米至220微米之间，且较佳为介于100微米至130微米之间。

20.如权利要求18所述的探针头，其特征在于，该对探针的长度不大于6毫米，且较佳为不大于4毫米。

21.如权利要求18所述的探针头，其特征在于，该对探针各自的该接触尖端在对应的探针中心连线方向上的厚度大于该第一端部的其余部分在该探针中心连线方向上的厚度或该探针本体在该探针中心连线方向上的厚度。

22.如权利要求21所述的探针头，其特征在于，该对探针各自的该接触尖端的该厚度以百分之二至百分之二十的幅度大于该第一端部的该其余部分在该探针中心连线方向上的该厚度或该探针本体在该探针中心连线方向上的该厚度。

23.如权利要求18所述的探针头，其特征在于，该对探针用以传送或接收差分信号。

24.如权利要求23所述的探针头，其特征在于，该多个探针均是直探针，且在该多个探针中，包含了该对探针的多对探针各自的探针间距小于该受测装置中对应的二个接触垫的中心间距。

25.如权利要求18所述的探针头，其特征在于，该对探针是直探针或预弯形探针。

26.一种用于对整合在半导体晶圆的受测装置进行测试的探针系统的探针卡，其特征在于包含：

27.一种用于对整合在半导体晶圆的受测装置进行功能测试的探针系统，其特征在于包含：

技术总结
一种探针系统及其中的探针卡、探针头与导板结构被记载于此。探针头包含多个探针和导板。各探针包含第一端部、第二端部、及探针本体。第一端部被组态成邻接于该受测装置的接触垫。第二端部组态成邻接于该探针系统的板体的接触垫。探针本体则在第一端部与第二端部之间根据纵向发展轴延伸。该导板包含一对第一通孔，以供一对探针穿过其中，且该对第一通孔被组态成可滑动地容置该对探针。导板中位于该对第一通孔之间的材质可具有不大于6的相对介电常数，以减少该探针头与该待测物之间的反射损失。

技术研发人员：杨金田,陈宥豪,杨惠彬,李奇宪
受保护的技术使用者：旺矽科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/31