探测卡、探测系统及探测方法

技术领域

本发明一般涉及与至少一光纤整合在一起的探测卡，尤其涉及与一纤维阵列区块(FAB，fiber array block，光纤阵列块)整合在一起的薄膜探测卡。进一步，本发明涉及一探测系统，其包括与至少一光纤整合在一起的探测卡，该探测卡布置在夹具上方并固接至一电路板。进一步，本发明涉及一探测方法，其用于利用与至少一光纤整合在一起的探测卡来测试一受测装置(DUT)。

背景技术

半导体受测装置(DUT)，像是包括晶粒这些晶圆，在制造之后，会通过探测系统的测试。探测卡用来测试该受测装置的电气特性，以便选择并忽略任何有缺陷的受测装置。该探测卡一般包括从该探测卡突出的许多探针，其中每一探针的位置都与该受测装置上方该对应接触焊垫对齐，以便精确并一致地执行电气测试。

然而，当前受测装置的微型规模使得对小型和薄型受测装置的测试变得越来越复杂，包括许多难以以这种规模执行的步骤和操作。此外，为了降低成本，探测卡通常配备有越来越多的探针，以接触受测装置的多个接触焊垫，因此可以同时对多个晶粒进行测试。测试复杂度提高可能会降低测试准确性。

如此，持续需要改进探测卡的组态以及该探测方法。

本“发明背景讨论”段落仅提供背景信息。本“发明背景讨论”中的陈述并非承认本发明背景技术讨论部分中公开的主题构成本公开的现有技术，并且本发明背景技术讨论部分中的任何部分都不能用作对本说明书任何部分的承认，包括发明背景技术部分的讨论，构成本发明的现有技术。

发明内容

本发明的一个实施方式提供一种探测卡。该探测卡包括一框架；布置于该框架上并从此突出的一支撑构件；延伸通过该框架并进入该支撑构件的一开口；沿着该支撑构件布置并从此突出的一光纤和从该框架突出并布置在该光纤旁的许多探针。

在一些具体实施例中，该光纤由该等许多探针围绕。

在一些具体实施例中，该等许多探针都从布置于该框架上并沿着该支撑构件的一介电薄膜突出，并且该光纤由该介电薄膜所围绕。

在一些具体实施例中，该光纤布置在该开口之内或沿着该支撑构件的一表面。

在一些具体实施例中，该光纤至少部分附接至该支撑构件。

在一些具体实施例中，该光纤为一纤维阵列区块(FAB)或包括许多光纤。

在一些具体实施例中，该支撑构件由玻璃或陶瓷制成。

在一些具体实施例中，该介电薄膜至少部分附接至该支撑构件。

在一些具体实施例中，该支撑构件与该等许多探针相隔。

在一些具体实施例中，该介电薄膜具有柔性。

在一些具体实施例中，该等许多探针都通过许多信号线路电连接至一电路板。

本发明的另一个实施方式提供一种探测系统。该探测系统包括一电路板；一探测卡，包括固接在该电路板上的一框架、从该框架突出的一支撑构件、延伸通过该框架与该支撑构件的一开口、沿着该支撑构件布置并从此突出的一光纤和从该框架突出并布置在该光纤旁的许多探针；以及一夹具，经配置用以支撑一受测装置(DUT)，其中该支撑构件和该光纤都布置在该夹具上方。

在一些具体实施例中，该支撑构件和该光纤都由该电路板围绕并从此突出。

在一些具体实施例中，该光纤的一端对齐该受测装置之上一对应耦合器。

在一些具体实施例中，该探测系统另包括一台阶，其布置在该开口内并经配置用以将该支撑构件和该光纤移位并定向。

在一些具体实施例中，该支撑构件可相对于该电路板移位。

本发明的另一个实施方式提供一种探测方法。该方法包括提供一电路板、在该电路板上方的一探测卡、在该电路板与该探测卡下方的一夹具以及在该夹具上的一受测装置(DUT)，其中该探测卡包括固接在该电路板上的一框架、从该框架突出的一支撑构件、延伸通过该框架与该支撑构件的一开口、沿着该支撑构件布置并从此突出的一光纤和从该框架突出并布置在该光纤旁的许多探针；将该光纤的一末端部分对齐该受测装置上方的一耦合器；以及利用该等许多探针探测该受测装置上方的许多焊垫。

在一些具体实施例中，该对齐包括相对于该受测装置移动或旋转该支撑构件。

在一些具体实施例中，利用该等许多探针通过朝向该受测装置移动该支撑构件，或朝向该探测卡移动该夹具和该受测装置，来探测该受测装置。

在一些具体实施例中，该方法另包括：通过该光纤将一光信号传输至该受测装置；以及从该受测装置将一回应信号传输至该等许多探针，以回应该光信号。

前面已相当概况地概述本发明的特征及技术优点，以便更明白下列的本发明详细说明。稍后将说明本发明的其他特色和优势，形成本发明的专利主题。本领域技术人员应明白，可方便地利用所公开的概念及特定具体实施例，作为修改或设计用以实施本发明的相同目的的其他结构或处理的基础。本领域技术人员还应认识到，此类等同构造并不背离所附权利要求提出的本发明的精神及范围。

附图说明

通过参阅详细说明以及权利要求，同时参阅附图，如此更完整了解本发明，其中所有附图中相同的参考编号代表相同元件。

图1为依照本发明中一些具体实施例的一薄膜式探测卡的示意性剖面图。

图2为依照本发明中一些具体实施例的一悬臂式探测卡的示意性剖面图。

图3为依照本发明中一些具体实施例的一垂直式探测卡的示意性剖面图。

图4为依照本发明中一些具体实施例的一探测系统的示意性剖面图。

图5为表示依照本发明中一些具体实施例的一探测方法的流程图。

图6至图8为依照本发明中一些具体实施例，依照图5中该探测方法的示意图。

附图标记说明：

100 第一探测卡

101 框架

101a 第一开口

102 支撑构件

102a 第二开口

103 介电薄膜

103a 水平部分

103b 倾斜部分

103c 末端部分

104 缓冲层

105 信号线路

106 探针

107 光纤

107a 末端部分

108 台阶

109 固定器

110 紧固装置

200 第二探测卡

201 电路板

202 夹具

203 受测装置

203a 正面

203b 背面

300 第三探测卡

400 探测系统

具体实施方式

本公开的以下描述伴随附图，这些附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，并且例示本发明的具体实施例，但本发明并不限于这些具体实施例。此外，以下具体实施例可适当整合来完成另一个具体实施例。

参考“一个具体实施例”、“示范具体实施例”、“示范具体实施例”、“其他具体实施例”、“另一个具体实施例”等等指示该具体实施例包含特定功能、结构或特性，但是并非每个具体实施例都需要包含该特定功能、结构或特性。进一步，重复使用“在该具体实施例内”一词并非必须参考相同具体实施例，不过有可能是相同的。

为了使本发明完全可理解，在以下说明中提供详细的步骤和结构。显然，本发明的实施方式不限于精通技术人士已知的特殊细节。另外，未详细说明已知的结构和步骤，以免造成本发明非必要限制。底下将详细说明本发明的优选具体实施例。然而，除了详细说明之外，本发明还可在其他具体实施例中广泛实现。本发明领域并不受限于该等详细说明，而是由权利要求所定义。

在本发明中，公开一种探测卡。该探测卡包括由一支撑构件支撑的光纤，以及围绕该光纤的许多探针。该探针卡与该光纤和该等探针整合在一起，如此该探测卡适合用于硅光子探测。允许通过该探测卡传输电信号和光信号，并且可提高或改善信号传输速度。结果，可提高受测装置的测试效率。

此外，该探测卡可与多条光纤或包括一束光纤的纤维阵列区块(FAB)整合在一起。在探测或测试受测装置之前，该探测卡必须与该受测装置对齐。换言之，每一光纤都与该受测装置上方的对应组件(例如耦合器、焊垫等等)对齐。如此，探测卡的对齐导致所有光纤同时对齐。因此，可减少耗费在对齐上的时间与精力。

图1为依照本发明中许多具体实施例的一第一探测卡100的示意性剖面图。在一些具体实施例中，第一探测卡100经配置用以执行晶圆、受测装置(DUT)、晶粒、集成电路(IC)等等的测试。在一些具体实施例中，第一探测卡100经配置用以执行电气、光学或射频(RF，radio frequency)测试。在一些具体实施例中，第一探测卡100经配置用以固接在印刷电路板(PCB)、平板等等上。第一探测卡100与至少一光纤107整合在一起。如此，第一探测卡100允许高速信号传输以及有效率的硅光子探测。在一些具体实施例中，第一探测卡100为薄膜式探测卡。

在一些具体实施例中，第一探测卡100包括一框架101。在一些具体实施例中，框架101具有矩形、四边形或多边形的形状。在一些具体实施例中，框架101由金属、合金、陶瓷、导电材料、不导电材料等等所制成。在一些具体实施例中，框架101为刚性结构。

在一些具体实施例中，框架101包括位于框架101的中央部分上的一第一开口101a。在一些具体实施例中，第一开口101a延伸通过框架101。在一些具体实施例中，第一开口101a具有矩形、四边形或多边形的形状。

在一些具体实施例中，第一探测卡100包括布置在框架101上的一支撑构件102。在一些具体实施例中，支撑构件102从框架101突出。在一些具体实施例中，支撑构件102附接至框架101的第一开口101a的一末端。在一些具体实施例中，支撑构件102从框架101渐缩。在一些具体实施例中，支撑构件102由玻璃、陶瓷、塑胶等等制成。

在一些具体实施例中，支撑构件102包括从框架101延伸的一第二开口102a。在一些具体实施例中，第二开口102a对齐框架101的第一开口101a，如此就有一开口延伸通过框架101并进入支撑构件102。

在一些具体实施例中，一介电薄膜103布置于框架101以及支撑构件102上。在一些具体实施例中，介电薄膜103附接至框架101并且沿着支撑构件102布置。在一些具体实施例中，介电薄膜103与支撑构件102相隔。在一些具体实施例中，介电薄膜103具有柔性并且可弯曲。在一些具体实施例中，介电薄膜103包括介电、聚合或绝缘材料。在一些具体实施例中，介电薄膜103透明或半透明。

在一些具体实施例中，介电薄膜103至少部分附接至框架101以及支撑构件102。在一些具体实施例中，介电薄膜103的水平部分103a布置并附接到框架101、介电薄膜103的倾斜部分103b沿着支撑构件102的外表面布置，并且介电薄膜103的末端部分103c附接到支撑构件102。在一些具体实施例中，水平部分103a通过缓冲层104附接到框架101。在一些具体实施例中，缓冲层104包括软质或可变形材料。

在一些具体实施例中，许多信号线路105都布置于介电薄膜103之内。在一些具体实施例中，信号线路105沿着介电薄膜103延伸。在一些具体实施例中，信号线路105经配置用以与第一探测卡100外部的一接触焊垫或电路连接。在一些具体实施例中，信号线路105导电。在一些具体实施例中，信号线路105包括金属材料，像是铜、金等等。

在一些具体实施例中，许多探针106都从介电薄膜103突出。在一些具体实施例中，探针106垫耦合至信号线路105，如此探针106通过信号线路105电连接至第一探测卡100外部的一接触焊垫或电路。在一些具体实施例中，一信号(例如电气、RF或光学信号)可从外部电路或操纵器通过信号线路105传输至探针106。在一些具体实施例中，探针106经配置用以传输或接收一信号。

在一些具体实施例中，光纤107沿着支撑构件102布置。在一些具体实施例中，光纤107经配置用以传输或接收一光学信号。在一些具体实施例中，光纤107布置在支撑构件102的表面上。在一些具体实施例中，光纤107从框架101开始并沿着支撑构件102拉长。在一些具体实施例中，光纤107至少部分附接至支撑构件102。在一些具体实施例中，光纤107至少部分与支撑构件102相隔。在一些具体实施例中，光纤107遭探针106围绕。在一些具体实施例中，光纤107遭介电薄膜103围绕。在一些具体实施例中，光纤107布置在支撑构件102的第二开口102a之内。

在一些具体实施例中，光纤107的一末端部分107a从支撑构件102突出。在一些具体实施例中，光纤107的末端部分107a经配置用以耦合至该受测装置上方一组件(例如耦合器等等)。在一些具体实施例中，包括许多光纤107的一光纤阵列区块(FAB)布置在支撑构件102上。

在一些具体实施例中，一台阶108布置在开口(101a和102a)之内，并经配置用以置换并定向支撑构件102和光纤107。在一些具体实施例中，支撑构件102可沿着其两轴(X和Y轴)移动。在一些具体实施例中，支撑构件102可沿着其三轴(X、Y和Z轴)移动。在一些具体实施例中，支撑构件102可绕着其三轴(X、Y和Z轴)之一或更多旋转。在一些具体实施例中，支撑构件102的移动或旋转可手动或电动(例如通过一或多个马达)操作。

图2为依照本发明中许多具体实施例的一第二探测卡200的示意性剖面图。在一些具体实施例中，除了第二探测卡200的探针106由一固定器109和一紧固装置110固定以外，第二探测卡200类似于第一探测卡100。在一些具体实施例中，第二探测卡200为悬梁式探测卡。在一些具体实施例中，探针106布置于光纤107旁边。在一些具体实施例中，探针106围绕光纤107和支撑构件102。在一些具体实施例中，第二探测卡200为一MEMS探测卡，则探针106为MEMS探针。

图3为依照本发明中许多具体实施例的一第三探测卡300的示意性剖面图。在一些具体实施例中，除了第三探测卡300的探针106为从第三探测卡300垂直突出的垂直探针以外，第三探测卡300类似于第一探测卡100和第二探测卡200。在一些具体实施例中，第三探测卡300为垂直式探测卡。

图4为依照本发明中许多具体实施例的一探测系统400的示意性剖面图。在一些具体实施例中，探测系统400包括第一探测卡100、一电路板201和一夹具202。图4只例示探测系统400内第一探测卡100的使用，然而本发明并不受限于这种具体实施例。精通技术人士将容易理解，第二探测卡200、第三探测卡300或任何其他合适类型的探测卡也可运用于探测系统400中，并且所有这样的具体实施例完全旨在包括于在本发明的范围内。

在一些具体实施例中，电路板201经配置用以固定并支撑第一探测卡100。在一些具体实施例中，图1的第一探测卡100翻转并固接在电路板201上。在一些具体实施例中，第一探测卡100利用螺丝、夹子或任何其他合适的紧固装置，固接在电路板201上。图4只例示第一探测卡100固接在电路板201上，然而本发明并不受限于这种具体实施例。精通技术人士将容易理解，第二探测卡200、第三探测卡300或任何其他合适类型的探测卡也可固接在电路板201上，并且所有这样的具体实施例完全旨在包括于在本发明的范围内。

在一些具体实施例中，电路板201包括布置在电路板201上方或之内的一电路，并且经配置用以将信号线路105连接至探测系统400之外的一测试器或探针头。在一些具体实施例中，探针106通过电路板201和信号线路105电连接至该测试器或探针头。在一些具体实施例中，电路板201为柔性印刷电路板等等。

在一些具体实施例中，一连接器布置在电路板201上方，并经配置用以与信号线路105的一末端部分接触。在一些具体实施例中，该连接器布置于电路板201与介电薄膜103之间。在一些具体实施例中，第一探测卡100的支撑构件102、光纤107和介电薄膜103都由电路板201围绕并从此突出。

在一些具体实施例中，夹具202经配置用以维持并支撑受测装置203。在一些具体实施例中，夹具202可绕着夹具202的中心旋转，并且可朝向或远离第一探测卡100来移动。在一些具体实施例中，夹具202具有圆形、四边形或多边形的形状。在一些具体实施例中，支撑构件102和光纤107都布置在夹具202上方。

在一些具体实施例中，受测装置203在探测或测试操作期间布置在夹具202上。在一些具体实施例中，通过将受测装置203吸向夹具202来将受测装置203固定在夹具202上。在一些具体实施例中，使用真空将受测装置203抽向夹具202。在一些具体实施例中，使用真空抽吸将受测装置203固定在夹具202上。

在一些具体实施例中，受测装置203包括其上形成的电路。在一些具体实施例中，在受测装置203上方形成用于测试操作的许多测试垫。在一些具体实施例中，支撑构件102和光纤107都布置在受测装置203上方。在一些具体实施例中，一耦合器布置在受测装置203上方，并经配置用以接收一光学信号。在一些具体实施例中，光纤107的末端部分107a对齐受测装置203上方该对应耦合器。

在一些具体实施例中，受测装置203包括一正面203a和与正面203a相对的一背面203b。在一些具体实施例中，在正面203a上方形成电路或一装置。在一些具体实施例中，在正面203a上方形成该等测试垫和该等耦合器。在一些具体实施例中，受测装置203的背面203b与夹具202接触。

在一些具体实施例中，一台阶108布置在开口(101a和102a)之内，并经配置用以置换并定向支撑构件102和光纤107。在一些具体实施例中，支撑构件102可沿着其两轴(X和Y轴)移动。在一些具体实施例中，支撑构件102可沿着其三轴(X、Y和Z轴)移动。在一些具体实施例中，支撑构件102可绕着其三轴(X、Y和Z轴)之一或更多旋转。在一些具体实施例中，支撑构件102的移动或旋转可手动或电动(例如通过一或多个马达)操作。

在一些具体实施例中，支撑构件102可相对于电路板201移位。在一些具体实施例中，支撑构件102的一位置与一定向都可通过台阶108来调整。在一些具体实施例中，支撑构件102可由台阶108移动与旋转，如此光纤107可对齐该耦合器或受测装置203的其他组件。在一些具体实施例中，介电薄膜103可相对于电路板201移位。在一些具体实施例中，介电薄膜103的一位置与一定向都可通过台阶108来调整。在一些具体实施例中，介电薄膜103可由台阶108移动与旋转，如此探针106可对齐受测装置203的测试垫或其他组件。

在本发明中，公开一种探测方法S500。在一些具体实施例中，受测装置203由探测方法S500测试。在一些具体实施例中，探测方法S500由探测系统400实现。在一些具体实施例中，探测方法S500牵涉到第一探测卡100。方法S500包括许多操作，并且描述和说明不被认为是对操作顺序的限制。

图5为描述探测方法S500的具体实施例的流程图。探测方法S500包括步骤S501、S502和S503。在一些具体实施例中，步骤S501、S502和S503由以上说明或在图4中例示的探测系统400所实现。在一些具体实施例中，探测系统400牵涉到上述或图1所例示的第一探测卡100、上述或图2内所例示的第二探测卡200或上述或图3内所例示的第三探测卡300。

在步骤S501内，配置电路板201、第一探测卡100、夹具202和受测装置203，如图6内所示。在一些具体实施例中，第一探测卡100固接在电路板201上，并且受测装置203布置在夹具202上。在一些具体实施例中，第一探测卡100利用螺丝、扣件或任何其他合适的装置，附接至电路板201。

图6至图8只例示第一探测卡100固接在电路板201上，然而本发明并不受限于这种具体实施例。精通技术人士将容易理解，第二探测卡200、第三探测卡300或任何其他合适类型的探测卡也可固接在电路板201上，并且所有这样的具体实施例完全旨在包括于在本发明的范围内。

在一些具体实施例中，通过将受测装置203吸向夹具202来将受测装置203布置在夹具202上。在一些具体实施例中，使用真空朝向夹具202抽取受测装置203，来布置受测装置203。在一些具体实施例中，如上述或图1所例示来配置第一探测卡。在一些具体实施例中，如上述或图4中例示的探测系统400来配置电路板201、夹具202和受测装置203。

在步骤S5002内，光纤107的末端部分107a对齐受测装置203上方一耦合器，如图5内所示。在一些具体实施例中，夹具202朝向第一探测卡100移动，然后使支撑构件102和介电薄膜103移动或旋转，让光纤107的末端部分107a和探针106与受测装置203上方的对应组件对齐。在一些具体实施例中，移动受测装置203靠近支撑构件102、光纤107和探针106，然后由一台阶这类使支撑构件102和介电薄膜103移动或旋转，让光纤107的末端部分107a和探针106与受测装置203上方的对应组件(例如耦合器、测试垫等等)对齐。

在一些具体实施例中，利用相对于电路板201和框架101移动或旋转支撑构件102和介电薄膜103，光纤107的末端部分107a和探针106与受测装置203的对应组件对齐。在一些具体实施例中，支撑构件102和介电薄膜103都相对于受测装置203移动或旋转。在一些具体实施例中，所有光纤107都同时对齐受测装置203上的该等对应耦合器。

在步骤S503内，由探针106探测受测装置203上方许多焊，如图8内所示。在一些具体实施例中，利用朝向受测装置203移动支撑构件102和介电薄膜103，或利用朝向第一探测卡100移动夹具202和受测装置203，来探测受测装置203。在一些具体实施例中，朝向受测装置203移动支撑构件102和介电薄膜103，如此探针106可接触受测装置203上方该等对应组件。在一些具体实施例中，受测装置203上的该等测试垫相应接触探针106，并且受测装置203上的耦合器相应耦合光纤107的末端部分107a。在一些具体实施例中，光纤107的末端部分107a与受测装置203的耦合器接触或几乎接触。

在测试期间，光学信号(例如，光束等)通过光纤107和受测装置203的耦合器传输到受测装置203，然后来自受测装置203的一回应信号传输至探针106，以回应该光学信号。在一些具体实施例中，该回应信号可为光学/光信号、电气信号、射频(RF)信号等等。

在完成测试之后，夹具202下降并且受测装置203移离第一探测卡100，然后将受测装置203从夹具202上卸下。

虽然已详细说明本发明及其优点，但是应明白可对本文进行各种变更、替换及修改，而不会脱离如随附权利要求定义的本发明精神及范围。例如，可通过不同方法、用其他处理代替或通过这些的组合，来实现上面讨论的许多处理。

再者，本发明的范围并不受限于该说明书中所说明的程序、机器、制造、物质组成、构件、方法及步骤的特定具体实施例。从本发明的公开内容，本领域技术人员将容易明白，依据本发明可使用目前已存在或以后将要开发的实行与本文所说明的对应具体实施例相同的功能或获得实质上相同结果的程序、机器、制造、物质组成、构件、方法或步骤。因此，希望该等随附权利要求在其范围内包括此类程序、机器、制造、物质组成、构件、方法和步骤。