一种MEMS探针卡及其阻抗调控方法与流程

本发明涉及半导体测试，尤其涉及一种mems探针卡及其阻抗调控方法。

背景技术：

1、随着半导体技术的提高，集成电路芯片不断往高速、高集成度的方向发展，同时对晶圆测试系统提出了高频、小间距及并行测试的设计要求。微电子机械系统(mems，micro-electro-mechanical system)探针卡因具有良好的平面度，较小的x-y排列误差，低接触力及适合大规模生产等优点，在高频、高密度及多芯片并行测试中应用尤为广泛。作为mems探针卡的重要组成部分，装配有弹簧针的中介层负责连接印刷电路板(pcb)与基板，例如低温共烧陶瓷(mlc)，对信号的传输具有重要的影响。因此，中介层与弹簧针的阻抗调控设计也需要符合晶圆测试系统高频、高速系统的发展趋势，但是就目前来讲此类阻抗调控设计仍是一个重要挑战。

2、目前已披露的探针卡阻抗调控技术大多基于垂直型探针卡，通过增加垂直探针数量并以金属薄板固定的方式来调控探针回路阻抗，起到调节匹配的作用。但是此类方法仅适用于垂直型探针卡，并不适合悬臂式的mems探针卡；同时，通过增加探针数目来获得阻抗调控的方式，进一步提升了探针的装配复杂度。

技术实现思路

1、本发明提供一种mems探针卡及其阻抗调控方法，以解决上述技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种mems探针卡，包括pcb板、基板以及设置于二者之间的中介层，

3、所述中介层内设有弹簧针，所述弹簧针的两端分别伸出所述中介层的上下两侧，并与所述pcb板和基板分别接触；

4、所述中介层包括介质层和设置于所述介质层上下两侧的金属层，所述弹簧针分为接地弹簧针和信号弹簧针，所述接地弹簧针与上下两侧的所述金属层接触；所述信号弹簧针与上下两侧的所述金属层隔绝；

5、所述介质层内还设有金属化过孔，所述金属化过孔分布于所述信号弹簧针的周围，所述金属化过孔的两端分别与上下两侧的所述金属层接触。

6、较佳地，每个所述信号弹簧针的周围分布有至少三个所述金属化过孔。

7、较佳地，所述金属化过孔阻隔于所述信号弹簧针与所述接地弹簧针之间，以及相邻的两个所述信号弹簧针之间。

8、较佳地，所述接地弹簧针通过金属导轨固定于所述介质层中，所述金属导轨与所述金属层接触。

9、较佳地，所述信号弹簧针通过非金属导轨固定于所述介质层中，所述非金属导轨不与所述金属层接触。

10、较佳地，所述信号弹簧针穿出所述金属层的位置设有避铜环，所述避铜环套设于所述信号弹簧针上并阻隔于所述金属层和所述信号弹簧针之间。

11、较佳地，所述避铜环的中轴线与所述信号弹簧针的中轴线重合。

12、较佳地，所述mems探针卡还包括探针，所述探针固定于所述基板的底部并与待测芯片匹配。

13、较佳地，所述mems探针卡还包括补强板，所述补强板固定所述pcb板和所述基板。

14、本发明还提供了一种如上所述的mems探针卡的阻抗调控方法，包括：通过控制所述金属化过孔的直径、数量及与所述信号弹簧针之间的相对位置进行阻抗调控。

15、与现有技术相比，本发明提供的mems探针卡及其阻抗调控方法具有如下优点：

16、1、本发明利用加载有金属层的中介层，并在信号弹簧针的周围设置金属化过孔，以简单的结构实现弹簧针的阻抗调控，从而提升了mems探针卡的整体匹配；

17、2、本发明通过设置在接地弹簧针与信号弹簧针之间的金属化过孔，增加了信号回流路径，降低了信号回路阻抗，使得mems探针卡在不改变原有弹簧针数量和排布的条件下获得了宽带性能；

18、3、本发明通过设置于不同信号弹簧针之间的金属化过孔，可以减小信号之间的耦合，降低串扰，提高信号完整性；

19、4、本发明通过调节金属化过孔的直径及密集度，调控信号弹簧针与金属化过孔的电容耦合，从而提升低频匹配，继而提升信号低频分量的传输质量；

20、5、本发明中，金属导轨通过自身导轨公差固定接地弹簧针，同时保证接地弹簧针与金属层的电连接，提升了mems探针卡接地的稳定性，同时大面积的金属层还可以提升探针卡的散热性能。

技术特征：

1.一种mems探针卡，其特征在于，包括pcb板、基板以及设置于二者之间的中介层，

2.如权利要求1所述的mems探针卡，其特征在于，每个所述信号弹簧针的周围分布有至少三个所述金属化过孔。

3.如权利要求2所述的mems探针卡，其特征在于，所述金属化过孔阻隔于所述信号弹簧针与所述接地弹簧针之间，以及相邻的两个所述信号弹簧针之间。

4.如权利要求1所述的mems探针卡，其特征在于，所述接地弹簧针通过金属导轨固定于所述介质层中，所述金属导轨与所述金属层接触。

5.如权利要求1所述的mems探针卡，其特征在于，所述信号弹簧针通过非金属导轨固定于所述介质层中，所述非金属导轨不与所述金属层接触。

6.如权利要求1所述的mems探针卡，其特征在于，所述信号弹簧针穿出所述金属层的位置设有避铜环，所述避铜环套设于所述信号弹簧针上并阻隔于所述金属层和所述信号弹簧针之间。

7.如权利要求6所述的mems探针卡，其特征在于，所述避铜环的中轴线与所述信号弹簧针的中轴线重合。

8.如权利要求1所述的mems探针卡，其特征在于，所述mems探针卡还包括探针，所述探针固定于所述基板的底部并与待测芯片匹配。

9.如权利要求1所述的mems探针卡，其特征在于，所述mems探针卡还包括补强板，所述补强板固定所述pcb板和所述基板。

10.一种如权利要求1至9中任一项所述的mems探针卡的阻抗调控方法，其特征在于，包括：通过控制所述金属化过孔的直径、数量及与所述信号弹簧针之间的相对位置进行阻抗调控。

技术总结
本发明涉及一种MEMS探针卡及其阻抗调控方法，该结构包括PCB板、基板及二者之间的中介层，中介层内设有弹簧针，弹簧针的两端分别伸出中介层的上下两侧，并与PCB板和基板分别接触；中介层包括介质层和设置于介质层上下两侧的金属层，弹簧针分为接地弹簧针和信号弹簧针，接地弹簧针与两侧的金属层接触；信号弹簧针与两侧的金属层隔绝；介质层内还设有金属化过孔，金属化过孔分布于信号弹簧针的周围，金属化过孔的两端分别与两侧的金属层接触。本发明通过在信号弹簧针的周围设置金属化过孔，在不改变原有弹簧针数量及排布的条件下，即可降低串扰及阻抗；且本发明结构简洁，易于实现，能够适用于多种不同样式的探针卡。

技术研发人员：于海超,赵亮,邓小威,赵梁玉
受保护的技术使用者：强一半导体（苏州）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12