专利名称：探针卡包覆结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种探针卡包覆结构，特别是涉及一种藉由在探针卡的导线拉线区域填充环氧树脂(Epoxy)类的绝缘体，取代原先悬于空气的部份，以此部份的寄生电容效应来改善穿越部份的高阻抗效应，加以改善补偿以达成阻抗匹配(Impedance Matching)的目的的探针卡包覆结构。
背景技术：
在晶圆制造完成后，便需进入晶圆测试的阶段以确保其功能，晶圆测试是利用测试机台与探针卡(Probe Card)来测试晶圆上每一个晶粒，以确保晶粒的电气特性与效能是依照设计规格制造出来的。随着晶片功能更强更复杂，高速与精确的测试需求也就更加重要。
其中探针卡为半导体集成电路晶圆片(wafer)测试之用，特别是在无线射频(RF)晶圆级量产测试环节中非常关键，其应用在集成电路(IC)尚未封装前，对裸晶以探针做功能测试，筛选出不良品、再进行之后的封装工序。
测试过程首先在测试机台上将晶圆上的晶粒定位，再将探针卡固定在测试机台上，以使晶粒上的焊垫对准探针卡的探针，并与之接触。
请参阅图1及图2所示，为目前市面上常见的现有习知环氧树脂探针卡(Epoxy probe card)的俯视图及其剖面图。该探针卡9，包括一片电路板92，其具有绝缘固定环94由其下表面延伸，以及数百只探针(Probe)90，其是借着环氧树脂96固定于探针卡9的绝缘固定环94上。该探针90是电性连接于印刷电路板92并且与晶圆上晶粒(chip)82的金属焊垫(Pad)84个别电性接触。探针90是用来与晶粒82上的焊垫84接触，以便直接对晶粒82输入讯号或侦读输出值。
在进行晶圆测试的逐一检测时，若晶粒82未能通过测试，则此晶粒将会被打上一记号以作为不良品的标示。而后进行晶片切割和分离时，这些属于不良品的晶粒将会被筛检出来，而不进行后续的封装制程；经由晶圆测试的结果，功能正常的晶粒才进入下一阶段的封装制程。
惟，在传统的环氧树脂探针卡9结构设计上，由于接线部份与接地线93(分布于电路板92表面)之间距离较远且较长，因此所形成的回路电感也因此变大，其阻抗不匹配也将变得更严重；同时讯号线91与接地线93中间的介电质98为空气，电场将会逸散在空气中，其耗损也将随频率的提升而变大。
请参阅图3所示，是现有习知的探针卡模拟测试的频率响应图，而下面的表一则是根据图3中S11、S21与3dB的频宽比较表。
表一
其中，该模拟测试以两种状况作比较，CASE A为讯号与接地点较远的状况，CASE B为讯号与接地点较近的状况，而S11表示测试讯号由于阻抗不匹配而被弹回，其数值愈接近至无限大dB愈好；S21则表示测试讯号完全通过，无讯号损耗，其值愈接近0dB愈好。将模拟测试的频率响应S11及S21取dB值后得到如图3所示的曲线图。其中可发现一旦导线穿越此线时，随着频率的升高，其返回损耗(Return Loss)变得较小，讯号的反射现象将相当严重；在高频部分，其相对的介入损耗(Insertion Loss)将变大，在3dB的频宽也仅有560～720MHz，以这种结构在高频时，讯号损耗将十分严重，无法将能量传递出去。此种情形特别在电子产品不断的在速度推陈出新，高速的需求也逐渐增加的状况下，将愈形需要改善。
由此可见，上述现有的探针卡在实际制造与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决探针卡存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的探针卡存在的缺陷，本设计人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的探针卡包覆结构，能够改进一般现有的探针卡，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。
发明内容
本实用新型的主要目的在于，克服现有的探针卡存在的缺陷，而提供一种新型的探针卡包覆结构，所要解决的技术问题是针对传统的环氧树脂探针卡的连接方式进行改良，以提升讯号经过此一接口的电气特性与阻抗匹配等特性表现，从而更加适于实用。
本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种探针卡包覆结构，其包括一电路板；一绝缘固定环，是由该电路板的下表面向下延伸；复数讯号线，是电性连接该电路板；复数探针，是各自连接该对应的讯号线；以及介电质，是固定该探针于绝缘固定环上，且包覆该讯号线及该电路板下表面的一预定部份。
本实用新型的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的探针卡包覆结构，其中所述的电路板的下表面具有接地线及讯号接点，该介电质是自该绝缘固定环的下表面沿着该讯号线延伸至该讯号接点之前，且包覆该接地线。
前述的探针卡包覆结构，其中所述的电路板的下表面具有接地线及讯号接点，该介电质是自该绝缘固定环的下表面沿着该讯号线延伸至该讯号接点，且包覆该接地线。
前述的探针卡包覆结构，其中所述的介电质是为其介电常数比空气的介电常数较高的电气绝缘体。
前述的探针卡包覆结构，其中所述的介电质是为环氧树脂(Epoxyresin)。
本实用新型的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本实用新型提出的一种探针卡包覆结构，其包括一电路板；一绝缘固定环，是由该电路板的下表面向下延伸；复数讯号线，是电性连接该电路板；复数探针，是各自连接该对应的讯号线；以及环氧树脂，是固定该探针于绝缘固定环上，且包覆该讯号线及该电路板下表面的一预定部份。
本实用新型的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的探针卡包覆结构，其中所述的电路板的下表面具有接地线及讯号接点，该环氧树脂是自该绝缘固定环的下表面沿着该讯号线延伸至该讯号接点之前，且包覆该接地线。
前述的探针卡包覆结构，其中所述的电路板的下表面具有接地线及讯号接点，该环氧树脂是自该绝缘固定环的下表面沿着该讯号线延伸至该讯号接点，且包覆该接地线。
本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述的发明目的，本实用新型提出一种探针卡包覆结构，尤其指藉由在探针卡的导线拉线区域填充环氧树脂(Epoxy)类的绝缘体，取代原先悬于空气的部份，以此部份的寄生电容效应来改善穿越部份的高阻抗效应，加以改善补偿以达成阻抗匹配的目的，同时并可减低能量的损耗，扩展其应用的频率范围。
借由上述技术方案，本实用新型探针卡包覆结构至少具有下列结构特点及优点1、可以改善讯号在穿越拉线时的返回损耗，减低阻抗不匹配的问题。
2、使高频的介入损耗较低，增加3dB的有效频宽，使高频讯号能较完整的传递出去，可将其能量的损失降低。
3、提升环氧树脂探针卡的测试频率应用范围，改善讯号传递的品质。
综上所述，本实用新型特殊的探针卡包覆结构，针对传统的环氧树脂探针卡的连接方式进行改良，可以提升讯号经过此一接口的电气特性与阻抗匹配等特性表现。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的探针卡具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更进一步清楚了解本实用新型的特征及技术内容，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
通过具体实施方式
的说明，当可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。
图1是现有习知的环氧树脂探针卡的俯视图。
图2是现有习知的环氧树脂探针卡的剖面图。
图3是现有习知的探针卡模拟测试的频率响应图。
图4是本实用新型的探针卡的俯视图。
图5是本实用新型的探针卡的剖面图。
图6是本实用新型的改进设计及现有习知的导线穿越过非完整面的S11与S21的模拟频率响应图。
1探针卡 10探针11讯号线 14绝缘固定环12电路板 15讯号接点13接地线 16介电质82晶粒84焊垫9探针卡 90探针91讯号线 92电路板
93接地线 94绝缘固定环96环氧树脂98介电质具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的探针卡包覆结构其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图4及图5所示，是本实用新型的一具体较佳实施例的探针卡的俯视图及剖面图。该探针卡1，具有电路板12、绝缘固定环14由该电路板12边缘的下表面向下延伸、复数的探针10电性连接于该电路板12、以及介电质16固定该探针10于绝缘固定环14上。其中该电路板12的下表面具有接地线13及讯号接点15。
为了改进的环氧树脂探针卡的连接方式，其中从测试机台连接至待测晶粒82则是藉由探针卡1的讯号走线，再藉由接线(wire，通常为钨或钨合金)，亦即讯号线11，来连接至晶粒82本身。此一结构可分为两大部份，其一是探针卡1的电路板12，另一则是讯号线11部份。在探针卡1的电路板12结构部份，可藉由适当的叠层与接地/电源面的设计来达成阻抗控制与进行高速与高频的讯号传递；但在讯号线11部份，则是将探针卡1的讯号接点15拉至晶粒82的焊点84，此一部份的讯号品质需要藉由良好设计的阻抗匹配以降低因两端点因彼此间的阻抗不匹配所造成的反射，影响到讯号传递的品质。
根据上述的分析，本实用新型的特征在于改善探针卡的包覆结构，提供一介电质16固定该探针10的讯号线11大部份并且覆盖于该绝缘固定体14以及该电路板12的接地线13部份。借着以比空气的介电常数(dielectric constant)较高的介电质16，如环氧树脂(epoxy resin)，代替传统的探针卡中以空气为讯号线11与接地线13中间的介电质，而避免其电场逸散在空气中，使其耗损不会随着频率的提升而变大。因此当讯号线穿越非拉线时，其产生的阻抗不匹配现象可藉由本实用新型的填充树脂或类似的介电质(绝缘体)来包围讯号线与接地线，以此部份的寄生电容效应来改善穿越部份的高阻抗效应，加以改善补偿以达成阻抗匹配的目的，并减低由空气中能量的逸散。
在本实用新型中，介电质16的范围只要是比传统的覆盖范围稍大即可有效的避免电场逸散在空气中，例如可覆盖部份电路板12，或可全部覆盖全部电路板12。当介电质16覆盖部份电路板12时，未包覆该讯号接点15，仍可以抽换探针10。因此其范围可以由该绝缘固定环14的下表面延伸到讯号线11的末端，亦即该讯号接点15前，或可延伸到覆盖该讯号接点15。
请参阅图6所示，是本实用新型的改进设计及现有习知的导线穿越过非完整面的S11与S21的模拟频率响应图，而下面的表二是根据图6的数据比较表，即根据图6中S11、S21与3dB的频宽比较表。
表二
本实用新型即以图6的架构来加以改良探针卡，其中阻抗的等效近似公式为√(L/C)，其中L为等效的电感，而C为等效的电容，因此若要减少阻抗，需将L值降低，而C值提升。其中空气的介电常数为1，而环氧树脂的介电常数约为3.5，因而可以有效的提高C的数值。
本实用新型的特征即在于，藉由高介电常数的绝缘物质，如环氧树脂(Epoxy resin)来围绕讯号线与接地线，作为其介电质以增加有效的电容效应。以此部份的寄生电容效应来改善穿越其本身高阻抗效应而达成阻抗匹配的目的。同时藉由环氧树脂(Epoxy resin)或类似的绝缘物质来围绕号线与接地线之间，以限制电场的分布，可以避免逸散在空气中而造成能量损耗。
本实用新型以较高介电质的物质代替传统的探针卡以空气为讯号线与接地线中间的介电质，而避免其电场逸散在空气中，使其耗损不会随频率的提升而变大。藉由此种方式将能够改善其返回损耗，降低阻抗不匹配的现象，同时可以减低其介入损耗，提升其3dB的频宽，加倍其有效的应用频宽，以利高频与高速讯号的传递。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上的实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种探针卡包覆结构，其特征在于其包括一电路板；一绝缘固定环，是由该电路板的下表面向下延伸；复数讯号线，是电性连接该电路板；复数探针，是各自连接该对应的讯号线；以及介电质，是固定该探针于绝缘固定环上，且包覆该讯号线及该电路板下表面的一预定部份。
2.根据权利要求1所述的探针卡包覆结构，其特征在于其中所述的电路板的下表面具有接地线及讯号接点，该介电质是自该绝缘固定环的下表面沿着该讯号线延伸至该讯号接点之前，且包覆该接地线。
3.根据权利要求1所述的探针卡包覆结构，其特征在于其中所述的电路板的下表面具有接地线及讯号接点，该介电质是自该绝缘固定环的下表面沿着该讯号线延伸至该讯号接点，且包覆该接地线。
4.根据权利要求1所述的探针卡包覆结构，其特征在于其中所述的介电质是为其介电常数比空气的介电常数较高的电气绝缘体。
5.根据权利要求1所述的探针卡包覆结构，其特征在于其中所述的介电质是为环氧树脂(Epoxy resin)。
6.一种探针卡包覆结构，其特征在于其包括一电路板；一绝缘固定环，是由该电路板的下表面向下延伸；复数讯号线，是电性连接该电路板；复数探针，是各自连接该对应的讯号线；以及环氧树脂，是固定该探针于绝缘固定环上，且包覆该讯号线及该电路板下表面的一预定部份。
7.根据权利要求6所述的探针卡包覆结构，其特征在于其中所述的电路板的下表面具有接地线及讯号接点，该环氧树脂是自该绝缘固定环的下表面沿着该讯号线延伸至该讯号接点之前，且包覆该接地线。
8.根据权利要求6所述的探针卡包覆结构，其特征在于其中所述的电路板的下表面具有接地线及讯号接点，该环氧树脂是自该绝缘固定环的下表面沿着该讯号线延伸至该讯号接点，且包覆该接地线。
专利摘要本实用新型是关于一种探针卡包覆结构，其包括一电路板；一绝缘固定环，是由该电路板的下表面向下延伸；复数讯号线，是电性连接该电路板；复数探针，是各自连接该对应的讯号线；以及介电质，是固定该探针于绝缘固定环上，且包覆该讯号线及该电路板下表面的一预定部份。本实用新型藉由在探针卡的导线拉线区域填充环氧树脂(Epoxy)类的绝缘体，取代原先悬于空气的部份，以此部份的寄生电容效应来改善穿越部份的高阻抗效应，加以改善补偿以达成阻抗匹配的目的，同时并可以减低能量的损耗，扩展其应用的频率范围。
文档编号H01L21/66GK2713630SQ200420064770
公开日2005年7月27日 申请日期2004年6月3日 优先权日2004年6月3日
发明者许志行, 徐鑫洲 申请人:威盛电子股份有限公司