测试探针卡和测试设备

技术领域

本公开涉及芯片测试技术领域，尤其涉及一种测试探针卡和测试设备。

背景技术

集成电路芯片测试主要分为晶圆测试和成品芯片测试，在集成电路芯片整个制造过程中担任产品品质筛选的重要角色。集成电路芯片测试主要功能是检测出集成电路芯片在制造过程中产生的失效和不良。

在测试阶段，需要对集成电路芯片的电源进行检测和补偿，但不是所有的集成电路芯片设计有电源检测端和地信号检测端，故一般会从集成电路芯片的电源供电端和地信号端中选择合理的端口作为电源检测端和地信号检测端，会减少电源的端口数。在相同电流情况下，剩余的电源供电端和地信号端分得的电流增加，进而增加了烧芯片的风险。

发明内容

本公开的目的是提供一种测试探针卡和测试设备，在芯片测试阶段，其能够避免芯片的供电端被占用，以防止流经芯片的供电端的电流增加，进而避免了烧针或烧芯片的风险。

根据本公开的一个方面，提供一种测试探针卡，用于在待测芯片与测试仪之间传输电信号，测试探针卡包括基板和电源信号探针，基板包括用于与测试仪的电源供电端和电源测试端电连接的电源金属面，电源信号探针的一端与电源金属面电连接，电源信号探针的另一端用于与待测芯片的多个电源受电端电连接。

本公开一种可行的实现方式中，测试探针卡还包括地信号探针，基板还包括用于与测试仪的第一地信号端和地测试端电连接的地金属面，地信号探针的一端与地金属面电连接，地信号探针的另一端还用于与待测芯片的多个第二地信号端电连接。

本公开一种可行的实现方式中，基板还包括第一连接件和信号层，电源金属面通过第一连接件和信号层与电源测试端电连接。

本公开一种可行的实现方式中，基板还包括第二连接件，地金属面通过第二连接件和信号层与地测试端电连接。

本公开一种可行的实现方式中，电源金属面和地金属面叠置在基板的不同层。

本公开一种可行的实现方式中，第一连接件与电源金属面的第一接触部连接，第二连接件与地金属面的第二接触部连接，第一接触部与第二接触部相对设置。

本公开一种可行的实现方式中，第一连接件和第二连接件平行设置。

本公开一种可行的实现方式中，第一接触部设置在电源金属面的中间区域。

本公开一种可行的实现方式中，电源金属面和地金属面设置在基板的同一层，且电源金属面和地金属面电气隔离。

本公开一种可行的实现方式中，若待测芯片包括多个电源，每个电源对应设置多个电源受电端，电源金属面对应设置为多个，多个电源金属面通过电源信号探针与多个电源的电源受电端一一对应电连接。

本公开一种可行的实现方式中，多个电源金属面叠置在基板的不同层。

本公开一种可行的实现方式中，多个电源金属面设置在基板的同一层，且多个电源金属面之间电气隔离。

本公开一种可行的实现方式中，测试探针卡还包括印制电路板，电源金属面通过印制电路板与电源供电端和电源测试端分别电连接。

本公开一种可行的实现方式中，测试探针卡还包括印制电路板，地金属面通过印制电路板与第一地信号端和地测试端分别电连接。

根据本公开的另一方面，还提供一种测试设备，包括测试仪和上述任一实施例中所述的测试探针卡。

附图说明

图1为本公开一个实施例的测试设备结构示意图；

图2为本公开一个实施例的测试探针卡结构示意图；

图3为本公开另一个实施例的测试探针卡结构示意图；

图4为本公开另一个实施例的测试探针卡结构示意图；

图5为本公开另一个实施例的测试探针卡结构示意图；

图6为本公开另一个实施例的测试探针卡结构示意图；

图7为本公开另一个实施例的测试探针卡结构示意图。

图标：

10-测试设备；100-测试探针卡；110-基板；111-电源金属面；112-地金属面；113-第一连接件；114-第二连接件；115-信号层；116-第一表面；117-第二表面；1113-第三连接件；1114-第四连接件；120-电源信号探针；130-印制电路板；131-第三表面；132-第四表面；140-地信号探针；200-测试仪；210-电源供电端；220-电源测试端；230-第一地信号端；240-地测试端；300-待测芯片；310-电源受电端；320-第二地信号端。

具体实施方式

在介绍本公开实施例之前，应当说明的是：

本公开实施例中可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个特征，但是这些特征不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个特征与另一个特征进行区分。

本公开实施例中可能使用了术语“和/或”，“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联特征的任意和所有组合。

应当理解的是，当描述两个部件的连接关系或通信关系时，除非明确指明两个部件之间直接连接或直接通信，否则，两个部件的连接或通信可以理解为直接连接或通信，也可以理解为通过中间部件间接连接或通信。

为了使本公开实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本公开的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本公开的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本公开的目的是提供一种测试设备。其中，测试设备用于对待测芯片进行测试。该待测芯片可以为晶圆(Wafer)上的晶粒(die)，也可以为封装后的芯片。所以，测试设备可以对待测芯片进行晶圆测试，也可以对待测芯片进行芯片测试。

请参照图1，本公开提供的测试设备10包括测试仪200和测试探针卡100；测试探针卡100用于在待测芯片300与测试仪200之间传输电信号。测试仪200可以向待测芯片300发送测试信号，还可以接收待测芯片300基于测试信号发送的电信号进行测试，以确定待测芯片300是否失效或不良；测试仪200还可以向待测芯片300供电，并检测待测芯片300的电压降。

应理解，测试探针卡100是测试仪200和待测芯片300连接的重要媒介，通过测试探针卡100进行电信号的传输。该电信号可以为待测芯片300产生的待测电信号，也可以为测试仪200提供的电源信号，还可以为测试仪200提供的测试信号。

本公开提供的测试设备10对待测芯片300进行电源测试时，对于未设计电源检测端的待测芯片300，无需占用该待测芯片300的供电端，就能实现该待测芯片300的电源测试功能，进而避免了待测芯片300的供电端的电流增加，避免了烧针或烧芯片的风险。

现以晶圆测试为例进行说明，请参照图2，为本公开提供的一种测试探针卡100的可实施的结构示意图。该测试探针卡100包括基板110和电源信号探针120，基板110包括用于与测试仪200的电源供电端210和电源测试端220电连接的电源金属面111，电源信号探针120的一端与电源金属面111电连接，电源信号探针120的另一端用于与待测芯片300的多个电源受电端310电连接。

应理解，基板110是一种小型多层印制电路板，用于将待测芯片300的电源网络、地网络和信号网络合并，并按照一定设计规则将电源网络、地网络和信号网络连接至测试仪200。

待测芯片300的电源受电端310可以以焊盘(pad)或凸点(bump)的形式设置在待测芯片300表面，对待测芯片300进行测试时，电源信号探针120另一端的多个针脚与待测芯片300上的多个电源受电端310一一对应直接接触，以实现电连接。

本公开中，对待测芯片300的电源进行检测阶段，通过电源信号探针120将待测芯片300的多个电源受电端310电连接到基板110上的电源金属面111；测试仪200的电源供电端210与电源金属面111电连接，电源供电端210向电源金属面111提供电源信号，电源金属面111通过电源信号探针120将电源信号传输至待测芯片300的电源受电端310，以此实现待测芯片300的供电功能；测试仪200的电源测试端220也与电源金属面111电连接，电源金属面111将电源信号传输至测试仪200的电源测试端220，测试仪200根据该电源信号进行电源检测。

可见，由于测试仪200从电源金属面111获取待测试的电源信号，而不是从电源受电端310获取待测试的电源信号。在待测芯片300的电源测试阶段，电源受电端310并未被占用为电源检测端，接收电源信号的电源受电端310并未减少，在相同的电流情况下，电源受电端310在供电阶段和电源测试阶段分得的电流保持一致，电源信号探针120和待测芯片300不会存在电流增加的情况，进而避免了烧针或烧芯片的情况。

请参照图3，为本公开提供的另一种测试探针卡100的可实施的结构示意图。图3所示的测试探针卡100在图2所示的测试探针卡100的基础上，测试探针卡100还包括地信号探针140，基板110还包括用于与测试仪200的第一地信号端230和地测试端240电连接的地金属面112，地信号探针140的一端与地金属面112电连接，地信号探针140的另一端还用于与待测芯片300的多个第二地信号端320电连接。

待测芯片300的第二地信号端320可以以焊盘或凸点的形式设置在待测芯片300表面，对待测芯片300进行测试时，地信号探针140另一端的多个针脚与待测芯片300上的多个第二地信号端320一一对应直接接触，以实现电连接。

请继续参照图3，基板110还包括第一连接件113和信号层115，电源金属面111通过第一连接件113和信号层115与电源测试端220电连接。

基板110还包括第二连接件114，地金属面112通过第二连接件114和信号层115与地测试端240电连接。

在本公开中，基板110还包括第三连接件1113和第四连接件1114，电源金属面111通过第三连接件1113与电源供电端210电连接，地金属面112通过第四连接件1114与第一地信号端230电连接。

应理解，第一连接件113和第二连接件114可以为走线，第三连接件1113和第四连接件1114可以为过孔。

在本公开中，第一连接件113与电源金属面111的第一接触部连接，第二连接件114与地金属面112的第二接触部连接。

请继续参照图3，为本公开提供的电源金属面111和地金属面112的一种位置关系示意图，电源金属面111和地金属面112叠置在基板110的不同层。

应理解，基板110为多层印制电路板，包括电源层和地层；电源金属面111设置在电源层，地金属面112设置在地层。电源层和地层可以为相邻的两个层，也可以为非相邻的两个层，可以根据实际情况进行设置，在此不作限定。为了电源信号、地信号的测量数据更贴近待测芯片300实际获得电源信号、地信号，电源层和地层的位置应靠近待测芯片300；电源层和地层的位置与待测芯片300越近，电源层和地层与待测芯片300之间的走线阻抗就越小。其中，电源金属面111可以理解为电源层上的一块铜皮，地金属面112可以理解为地层上的一块铜皮。

为了减小信号的串扰和噪声，在电源金属面111和地金属面112叠置在基板110的不同层的结构下，第一接触部与第二接触部可以相对设置。

第一接触部可以设置在电源金属面111的中间区域，第二接触部对应设置在地金属面112的中间区域。其中，该中间区域可以理解为电源金属面111和地金属面112中点附近的区域，也可以为电源金属面111和地金属面112中点位置。

且为了更进一步减小信号的串扰和噪声，第一连接件113和第二连接件114平行设置。

应理解，第一连接件113和第二连接件114可以包括多段走线，第一连接件113和第二连接件114还可以包括多个过孔。走线和过孔的数量在此不作限定，可以根据实际情况进行设置。

在本公开中，第一连接件113和第二连接件114之间设置为差分走线的方式，可以在电源金属面111和地金属面112与信号层115之间、信号层115与电源测试端220和地测试端240之间进行电源测试信号传导。

本公开中，信号层115为基板110的其中一层，由于基板的结构空间和其它走线限制，电源金属面111无法直接通过第一连接件113与电源测试端220电连接，地金属面112无法直接通过第二连接件114与地测试端240电连接，故需设置信号层115专门引导电源信号。

请参照图4，为本公开提供的电源金属面111和地金属面112的另一种位置关系示意图，电源金属面111和地金属面112设置在基板110的同一层，且电源金属面111和地金属面112电气隔离。

应理解，在基板110的其中一层上设置有两块独立的铜皮，其中一块铜皮被设为电源金属面111，另一块铜皮被设为地金属面112。

为了减小信号的串扰和噪声，在电源金属面111和地金属面112设置在基板110的同一层的结构下，第一接触部和第二接触部应相邻设置，使得第一连接件113和第二连接件114等长等距。

在本公开的另一种实施例中，待测芯片300可以包括多个电源，即每个电源为待测芯片300提供不同的工作电压。如图5所示，每个电源对应设置电源受电端310，电源金属面111对应设置为多个，多个电源金属面111通过探针120与多个电源的电源受电端310一一对应电连接。

应理解，每个电源对应分配一个电源金属面111，即每个电源的电源受电端310分别与对应的电源金属面111电连接。

例如，若待测芯片300包括3个电源，分别为第一电源、第二电源和第三电源，那么第一电源对应设置电源受电端a，第二电源对应设置电源受电端b，第三电源对应设置电源受电端c；同时，电源金属面111对应设置为3个，分别为第一电源金属面、第二电源金属面和第三电源金属面；本公开中，第一电源与第一电源金属面对应，第二电源与第二电源金属面对应，第三电源与第三电源金属面对应。第一电源金属面通过探针120与第一电源的电源受电端a对应电连接，第二电源金属面通过探针120与第二电源的电源受电端b对应电连接，第三电源金属面通过探针120与第三电源的电源受电端c对应电连接。

请继续参照图5，多个电源金属面111可以叠置在基板110的不同层。应理解，基板110包括多层电源层，多层电源层之间物理隔离，多个电源金属面111设置在不同层的电源层。

在本公开的另一种实施例中，如图6所示，多个电源金属面111设置在基板110的同一层，且多个电源金属面111之间电气隔离。应理解，在基板110的一层上设置有多块独立的铜皮，每块铜皮之间电气隔离。

请继续参照图3，基板110包括第一表面116和第二表面117，第一表面116和第二表面117相对设置。第一表面116为靠近待测芯片300的面，第二表面117为远离待测芯片300的面，电源金属面111和地金属面112所在层靠近第一表面116。

请参照图7，测试探针卡100还包括印制电路板130，电源金属面111通过印制电路板130与电源供电端210和电源测试端220分别电连接。

其中，电源金属面111通过第一连接件113、信号层115和印制电路板130与电源测试端220电连接；电源金属面111还通过第三连接件1113和印制电路板130与电源供电端210电连接。

应理解，印制电路板130也为多层印制电路板130，其功能是连接基板110与测试仪200，并实现一些电路功能。该印制电路板130包括第三表面131和第四表面132，第三表面131和第四表面132相对设置，第三表面131为靠近基板110的一面，第四表面132为靠近测试仪200的一面，即第四表面132为远离基板110的一面。

请继续参照图7，地金属面112通过印制电路板130与第一地信号端230和地测试端240分别电连接。

其中，地金属面112通过第二连接件114、信号层115和印制电路板130与地测试端240电连接；地金属面112还通过第四连接件1114和印制电路板130与第一地信号端230电连接。

在本公开中，印制电路板130可以通过焊接和探针的方式与基板110实现通信连接，当然在其它实施例中，还可以采用其它连接方式，在此不作限定。

测试仪200的第一地信号端230通过第四连接件1114和印制电路板130与地金属面112连接，以及测试仪200的电源供电端210通过第三连接件1113和印制电路板130与电源金属面111连接，可以形成供电回路。电源金属面111通过电源信号探针120与待测芯片300的电源受电端310电连接，地金属面112通过地信号探针140与待测芯片300的第二地信号端320电连接，电源金属面111和地金属面112能够将测试仪200提供的电源信号传输至待测芯片300，实现对待测芯片300的供电。

同理，测试仪200的电源测试端220通过第一连接件113和信号层115与电源金属面111连接，以及测试仪200的地测试端240通过第二连接件114和信号层115与地金属面112连接，可以形成测试回路，实现电源信号的测试。

在另一种实施例中，测试探针卡100还可以包括补强板(图未示)，补强板用于防止测试探针卡100在受到外部环境温度影响或应力影响时带来的翘曲和形变。

对于芯片测试，可以将电源金属面111和地金属面112设置在印制电路板130中，测试仪200通过印制电路板130与待测芯片300电连接。通过电源信号探针120将待测芯片300的多个电源受电端310电连接到印制电路板130上的电源金属面111；测试仪200的电源供电端210与电源金属面111电连接，电源供电端210向电源金属面111提供电源信号，电源金属面111通过电源信号探针120将电源信号传输至待测芯片300的电源受电端310，以此实现待测芯片300的供电功能；测试仪200的电源测试端220也与电源金属面111电连接，电源金属面111将电源信号传输至测试仪200的电源测试端220，测试仪200根据该电源信号进行电源检测。

同理，测试仪200的第一地信号端230和地测试端240通过印制电路板130与地金属面112电连接，地金属面112还与地信号探针140电连接。

由于测试探针卡100其非理想导电性质，测试探针卡100存在的等效阻抗会致使电信号的电压下降，测试仪200获得的电信号不够精准。

为了解决上述问题，本公开的测试仪200在检测到电信号存在电压降的情况下，可以调节电源信号，以消除测试探针卡100的等效阻抗致使电信号电压下降的问题。例如，若测试仪200检测到电信号存在电压降的情况，测试仪200可以调大向待测芯片300提供的电源信号，以对电信号进行电压补偿。

基于上述方案，在待测芯片的电源测试阶段，对于未设计电源检测管脚和地检测管脚的待测芯片，由于测试仪从电源金属面和地金属面获取待测试的电源信号，而不是从电源受电端和第二地信号端获取待测试的电源信号。在进行待测芯片的电源测试阶段，电源受电端和第二地信号端并未被占用为电源检测管脚和地检测管脚，接收电源信号的电源受电端和第二地信号端并未减少，在相同的电流情况下，电源受电端和第二地信号端在供电阶段和电源测试阶段分得的电流保持一致，探针和待测芯片不会存在电流增加的情况，进而避免了烧针或烧芯片的情况。

尽管已描述了本公开的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本公开范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样，倘若本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。