一种异形同轴测试探针及其测试装置的制作方法

1.本发明涉及集成电路测试技术领域，具体涉及一种异形同轴测试探针及其测试装置。


背景技术：

2.一般而言，制作完成的晶圆(wafer)会经过测试，以判断半导体组件是否可正常运作。于晶圆测试阶段中，主要是以探针(probe)对晶圆上的电子元件进行电性测试。其中探针的功能是将半导体设备的终端与待测器件彼此连接，以实现双向电气信号进行转换，对输出/输入的射频信号进行测试，其中重要部分的接触构件就是探针，精准地移动到探针的正确位置，使探针上的针尖接触到晶粒所对应的接垫(pad)。然后再由射频终端通过探针送出测试信号，以测试半导体组件的功能、参数与特性。
3.由于近年来晶圆级封装、高频电路及集成电路(ic)的应用迅速成长,使得高速及射频测试的晶圆测试需求增加。然而，在高速电路的测试中，探针的特性相当于寄生电感，且高速的测试信号需经过探针卡上相当长的信号路径才可传送至待测半导体组件中，待测半导体组件送出的信号在经过探针卡上的信号路径及探针后将会具有许多抖动噪声，而降低了测试机的精确度，缩小了可测试带宽。
4.另一方面探针容易损坏，测试时探针损坏，更换探针需要耗费大量的时间重新安排对测试设备进行校准。


技术实现要素：

5.本发明解决的技术问题是提供一种可满足组合信号传输，且可屏蔽干扰信号的异形同轴测试探针及其测试装置。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种异形同轴测试探针，包括异形钨针，所述异形钨针的钨针杆上包裹或者套有绝缘层，所述绝缘层上包裹或者套有无缝铜管；所述异形钨针包括所述钨针杆，所述钨针杆的首尾分别为钨针固定端和钨针尖，所述钨针杆为异形钨针杆，依次为第一水平杆、第一倾斜杆、第二水平杆、第二倾斜杆，所述第一水平杆的前端为所述钨针固定端，所述第二倾斜杆的尾端为所述钨针尖。
8.进一步的，所述第一倾斜杆的倾斜角度与水平面的夹角范围为45
°
～70
°
。
9.进一步的，所述第二倾斜杆的倾斜角度与水平面的夹角范围为45
°
～70
°
。
10.进一步的，所述钨针尖露出所述无缝铜管3mm～4mm。
11.进一步的，所述钨针杆的杆径为0.1mm～0.3mm。
12.进一步的，所述无缝铜管的管径0.6mm～0.9mm，其厚度小于0.5mm。
13.一种异形同轴测试探针测试装置，包括如权利要求1-6任一权利要求所述的异形同轴测试探针和探针安装臂；所述探针安装臂前端用于夹持固定所述异形同轴测试探针，其后端设置有用于固定所述探针臂装置的探针臂固定柱，其上端开孔并安装有sense端连
接器和force端连接器，所述sense端连接器和所述force端连接器的内导体与所述异形钨针电性连接。
14.进一步的，所述探针安装臂下端开有用于安装金属套管的套管腔，所述金属套管与所述sense端连接器和所述force端连接器的内导体电性连接，所述异形钨针插入到所述金属套管内实现与所述sense端连接器和所述force端连接器的内导体电性连接。
15.进一步的，所述探针安装臂前端水平开有夹持口从而在探针安装臂前部底端形成探针夹持板，所述夹持口中间开有探针安装孔，所述探针安装孔与所述套管腔导通，所述探针夹持板上还开有用于安装螺丝杆的螺纹孔；所述异形同轴测试探针穿过所述探针安装孔插入到所述金属套管里，所述探针夹持板通过螺丝上下拧紧将所述异形同轴测试探针固定。
16.进一步的，所述探针安装臂表面镀金处理。
17.本发明的有益效果是：
18.1.本发明的异形同轴测试探针经过处理后具备一定的弹性，可以有效的避免在扎针测试环节的虚接或过接的情况，有效的保护了测试钨针和晶圆，而且通过无缝铜管进行屏蔽和再次保护，使其具备卓越的防护和屏蔽性能，具有高度的可靠性和稳定性。
19.2.本发明的异形同轴测试探针测试装置通过装备了所述异形同轴测试探针，从而具备了低噪声电气性能的高质量结构，可实现简便的开尔文测量，从而实现超低fa级电流和ff级电容测量。
20.3.本发明的异形同轴测试探针测试装置前端的异形同轴测试探针更换方便，只需将底部的螺丝拧松即可轻松取出和更换异形同轴测试探针，大大提高了工作效率。
附图说明
21.图1为本发明异形同轴测试探针的结构图；
22.图2为图1中异形钨针101的结构图；
23.图3为本发明异形同轴测试探针测试装置的结构图；
24.图4为图3的右视图和剖切方向图；
25.图5为图4中a-a方向的截面图；
26.图6为图3中探针安装臂2的仰视结构图；
27.图7为图3仰视结构图；
28.图中标记为：
29.1、异形同轴探针，101、异形钨针，102、绝缘层，103、无缝铜管，1011、钨针杆，1012、钨针固定端，1013、钨针尖，1011a、第一水平杆，1011b、第一倾斜杆，1011c、第二水平杆，1011d、第二倾斜杆，2、探针安装臂，3、sense端连接器，4、force端连接器，5、金属管套，201、探针臂夹持端，202、套管腔，203、夹持口，2031、夹持板，204、探针安装孔，205、螺纹孔。
具体实施方式
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不
违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
32.本发明公开了一种异形同轴测试探针及其测试装置。
33.如图1所示，为一种异形同轴测试探针，包括异形钨针101、异形钨针101的钨针杆上包裹或套有绝缘层102，绝缘层102上包裹或者套有无缝铜管103。异形钨针101为测试探针，进行信号测量工作，绝缘层102将异形钨针101和无缝铜管103相互隔开，无缝铜管103作为屏蔽层套在异形钨针101的钨针杆上，以消除或降低异形钨针的寄生电感。绝缘层102采用具有一定弹性的绝缘塑料，一方面方便成型，另外一方面可以作为缓冲层保护异形钨针101。
34.如图2所示，为异形钨针101的结构图，本发明的异形钨针与普通同轴测试探针不同，目前已有的同轴测试探针一般是直杆型，在扎针测试环节，面临一些不规则、不平整的pad扎针时，容易虚接，或者接触过度损坏探针或pad。本发明的异形钨针可有效的解决上述的问题，避免虚接或过接的情况。异形钨针101包括钨针杆1011，钨针杆1011的左右两侧分别为钨针固定端1012和钨针尖1013，钨针固定端1012用于后期的装配，钨针尖1013用于接触测试pad。本发明的异形钨针主要在将钨针杆1011设计为异形(阶梯形或类s形)，钨针杆1011从左到右依次为第一水平杆1011a、第一倾斜杆1011b、第二水平杆1011c和第二倾斜杆1011d四段。第一水平杆1011a作为钨针固定端1012的延伸，第一水平杆、第一倾斜杆、第二水平杆和第二倾斜杆相互之间均做圆角过渡平滑处理，经过折弯处理为异形，钨针杆就具备了一定的弹性。其中，第一倾斜杆与水平面的夹角α1在45
°
～70
°
之间，第二倾斜杆与水平面的夹角α1也在45
°
～70
°
。经过处理后的钨针杆具备一定的弹性，前面所述的弹性塑料在这里也起到了很大的弹性缓冲作用和保护作用。经过设计后的异形同轴测试探针就可以有效的避免在扎针测试环节的虚接或过接的情况，有效的保护了测试钨针和晶圆，而且通过无缝铜管进行屏蔽和再次保护，使其具备卓越的防护和屏蔽性能，具有高度的可靠性和稳定性。
35.进一步的，本发明的钨针杆的杆径为0.1mm～0.3mm，无缝铜管的管径0.6mm～0.9mm，钨针尖露出无缝铜管3mm～4mm，这个钨针尖伸出长度可以满足针尖在垂直显微镜下看到针尖扎针情况(不能被遮挡)，而且可以对电信号进行良好的屏蔽保护。
36.如图3所示，为一种异形同轴测试探针测试装置的结构图，包括上述的异形同轴测试探针1和探针安装臂2。探针安装臂2前端用于夹持固定本发明的异形同轴测试探针1，其后端设置有用于固定探针臂装置的探针臂固定柱201，其上端开孔并安装有sense端连接器3和force端连接器4，sense端连接器和force端连接器均为射频连接器端子，sense端连接器和force端连接器的内导体与异形同轴测试探针的内导体(前述的异形钨针)电性连接。这样就可以组成开尔文kelvin测试装置，进行开尔文测试(四点测试)。
37.开尔文连接通常叫做四线连接，因为有四条线，分为high force，high sense，low sense，low force。其中high force和low force就是走大电流的线路，统称为force线，线路上的电阻就不能忽略。而high sense和low sense，用于检测电压，统称为sense线，通常
电流很小，可以忽略不计，因此可以忽略线路上的电阻。
38.如图4和图5所示，将异形同轴测试探针测试装置按照a-a的方向剖切所示，进一步展示异形同轴测试探针与探针安装臂的连接示意图。如图6所示，为探针安装臂的仰视结构图，探针安装臂2下端开有用于安装金属套管5的套管腔202，金属套管5与sense端连接器3和force端连接器4的内导体电性连接，异形钨针101插入到金属套管5内实现与sense端连接器和force端连接器的内导体电性连接。其中，套管腔202的形状不做特殊要求，只需满足便捷的更好金属套管即可，在实际使用中，还可以在探针安装臂底部设计盖板机构，将套管腔封闭。
39.如图6-7所示，探针安装臂2的前端水平开有夹持口203从而在探针安装臂2前部底端形成探针夹持板2031，夹持口203的中间开有探针安装孔204，探针安装孔204与套管腔202导通，探针夹持板2031上还开有用于安装螺丝杆的螺纹孔205。异形同轴测试探针1穿过探针安装孔204插入到金属套管5里，探针夹持板2031通过螺丝上下拧紧将异形同轴测试探针固定。需要说明的是，探针夹持臂2031夹持的是无缝铜管，所以前面所述的弹性绝缘塑料在这里也起到了一定的缓冲和保护作用。本发明的异形同轴测试探针的内导体为异形钨针，其外导体为无缝铜管，内导体异形钨针插入到金属套管内与sense端连接器和force端连接器的内导体进行电性连接，用于实现开尔文测量，外导体无缝铜管与探针安装臂2电性连接，可将探针安装臂2进行接地处理，从而进一步消除其本体的干扰。
40.进一步的，本发明的探针安装臂表面镀金处理。
41.以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。