CN106561086A - 用于在介于受测试装置与测试电子器件之间的应用空间中传输信号的结构 - Google Patents

用于在介于受测试装置与测试电子器件之间的应用空间中传输信号的结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于在介于受测试装置(DUT)与测试电子器件之间的应用空间中传输信号的一个示例性结构，该示例性结构包括：电路板，该电路板为介于测试电子器件与受测试装置(DUT)之间的应用空间的部分；以及同轴结构，该同轴结构用于沿着介于该测试电子器件与该DUT之间的电通路传递信号。该同轴结构包括至少由返回线路部分地围绕的信号线路。

Description

用于在介于受测试装置与测试电子器件之间的应用空间中传 输信号的结构
技术领域
本说明书整体涉及用于在介于受测试装置(DUT)与测试电子器件之间的应用空间中传输信号的结构。
背景技术
晶圆级测试包括测试晶圆上的晶粒。在本说明书中，“晶粒”的复数形是指多颗“晶粒”。在测试晶圆上的晶粒时可使用探针卡。现今的探针卡及封装装置测试板包括切换网络，用于多任务处理与测试中装置(例如，用于RF探针卡的无线电收发器)互通的通道，乃至可较快速测试的可管理数目个通道。这些切换网络设计可能复杂，并且可能要微调才能降低其对于所执行测试的冲击。该切换网络可由以下所构成：探针卡或封装装置测试PCB(印刷电路板)内的带线层及与共面波导连接的板的表面上的组件。
如切换矩阵等测试电路系统应具有用于准确测试晶粒的良好电路径(例如，低损耗、低电感及低串扰)。
发明内容
一种示例性设备包括：电路板，该电路板为介于测试电子器件与受测试装置(DUT)之间的应用空间的部分；以及同轴结构，该同轴结构沿着介于该测试电子器件与该DUT间的电通路传递信号，其中该同轴结构包括至少由返回线路部分围绕的信号线路。该示例性设备可单独或结合地包括一个或多个下列特征。
在该同轴结构中，可由该返回线路完全围绕该信号线路。在该同轴结构中，可至少由该返回线路部分围绕该信号线路。该同轴结构可穿过该电路板。该同轴结构可包括积层制造结构(additively-manufactured structure)。该积层制造结构可包括3D打印结构或21/2D打印结构。该同轴结构可包括制造结构。
该DUT可包括多个收发器，该收发器中的每个可包括用于传输和接收信号的装置。该同轴结构可包括用于选择供测试用的收发器通道的切换矩阵。
该同轴结构可包括主动元件或被动元件中的至少一者。该主动元件或被动元件可为该同轴结构的整合零件。该主动元件或被动元件可包括附接至该同轴结构的整合零件的离散组件。
该同轴结构可包括用于保持或转移热转移材料的至少一个通道。该至少一个通道可经定位以热冲击与该应用空间相关联的主动或被动装置。行进穿过该(等)通道的该热传输材料可被配置成稳定该应用空间内的主动或被动装置的温度，其中稳定包括冷却或加热该装置以维持目标温度。
一种示例性系统包括：受测试装置(DUT)；用于测试该DUT的测试电子器件；以及同轴结构，该同轴结构沿着介于该测试电子器件与该DUT间的电通路传递信号，其中该同轴结构包括信号线路，至少由返回线路部分围绕该信号线路。该示例性系统可单独或结合地包括下列特征中的一或多项。
该同轴结构可为第一同轴结构。该系统可包括：用于在该测试电子器件与该第一同轴结构间传递信号的第二同轴结构；以及用于在该第一同轴结构与该DUT间传递信号的第三同轴结构。
该电路板可包括以第一间距布置的电元件。该DUT位于晶圆上，该晶圆可包括以第二间距布置的触点，其中该第二间距小于该第一间距。该第三同轴结构可包括互连件，该互连件包括积层制造电导管，该积层制造电导管为介于该电元件与该触点间的电通路的部分。该积层制造电导管可包括导电材料。该积层制造电导管的至少一些可被配置成具有实质上匹配的电路径长度、阻抗及信号衰减。该积层制造电导管可包括弯曲或蜿蜒部分，被配置成达成不同积层制造电导管间实质上匹配的电路径长度与飞时测距(time-of-flight)、阻抗及信号衰减。
在该同轴结构中，可由该返回线路完全围绕该信号线路。在该同轴结构中，该信号线路可未被该返回线路完全围绕。该同轴结构可包括积层制造结构。该积层制造结构可包括3D打印结构或21/2D打印结构。该同轴结构可包括机械加工结构。
该DUT可包括多个收发器，该收发器中的每个可包括用于传输和接收信号的装置。该同轴结构可包括用于供测试用收发器的选择的一些收发器的切换矩阵。该同轴结构可包括主动元件或被动元件中的至少一者。
该主动元件或被动元件可为该同轴结构的整合零件。该主动元件或被动元件可包括附接至该同轴结构的整合零件的离散组件。该同轴结构可包括用于保持冷却液的至少一个通道。该至少一个通道可经定位以热冲击与该DUT的测试相关联的主动或被动元件。
本说明书所述的任何两项或更多项特征(包括在发明内容中的特征)可经结合以形成未在本文具体描述的实施方案。
本文所述的测试系统及技术、或其部分可实现成包括指令的计算机程序产品/通过包括指令的计算机程序产品来控制，该指令储存于一个或多个非暂存机器可读储存媒体上，并且可在一个或多个处理装置上执行用来控制(例如，协调)本文所述的操作。本文所述的测试系统及技术、或其部分可实现成设备、方法、或电子系统，其可包括一个或多个处理装置以及用于储存可执行指令以实现各种操作的内存。
在附图与下文具体实施方式中提出一或多项实施方案的细节。经由具体实施方式与说明书附图、并经由权利要求书，可明白其他特征与优点。
附图说明
图1示出测试系统的一个示例性实施方案。
图2示出可透过印刷电路板用于传输信号的切换矩阵的一个示例性实施方案。
图3为测试系统的一个示例，其含有测试板与互连件及含有待测试的DUT的晶圆。
图4为积层制造电导管的一个示例。
图5为积层制造互连件的一个示例。
图6为积层制造互连件的另一示例。
图7为积层制造程序的一个示例。
图8为积层制造程序的部分的一个示例，其可用于产生具有同轴结构的积层制造互连件。
图9为互连件的一个替代示例性实施方案。
图10为互连件的一个替代示例性实施方案。
图11为图10的示例性互连件的特写剖视图。
图12(包括图12A、图12B及图12C)示出生产用于互连件的传导导管的不同制造技术。
不同图中类似的参考数字指示类似的组件。
具体实施方式
制造商可在各种制造阶段测试装置。在示例性制造程序中，于单一硅晶圆上制作大量的集成电路。将晶圆切割成称为晶粒的个别集成电路。接着将各晶粒囊封在塑料或另一封装材料(例如，芯片级封装)中以生产成品。
在制造程序中，尽可能早地检测并丢弃故障组件，对制造商而言是经济诱因。因此，许多制造商在切割晶圆的前，先在晶圆级测试集成电路。鉴别出缺陷电路，且通常在封装前将的丢弃，从而省下多个封装缺陷晶粒的成本。作为最终检查，许多制造商在各成品装运前都先进行测试。此程序测试封装内的零件，相较于稞晶粒多出附加费用。所以，由于测试结果准确而降低丢弃宝贵零件的必要性。
为了测试大量装置，制造商通常使用ATE，例如自动测试设备(Automatic TestEquipment)(或“测试器”)。ATE响应于测试程序集(TPS)中的指令，自动产生要施加至诸如一个或多个稞晶粒等受测试装置(DUT)的输入信号，并且监测所得输出信号。ATE比较输出信号与预期响应，以判断各DUT是否有缺陷。ATE典型包括计算机系统并具有对应功能的测试仪器或装置。
在一些实施方案中，ATE用于在晶圆级测试电子装置或晶粒。晶圆上所测试的电子装置为DUT，并且与印刷电路板(PCB)上的电子装置不同，印刷电路板(PCB)上的电子装置为启用测试的组件。在一些实施方案中，PCB用于射频(RF)测试，并且在其他实施方案中，PCB可用于其他类型的(例如，非RF)测试。在涉及RF测试的示例性实施方案中，用于RF测试的PCB上的组件尤其是用来在来自DUT的许多RF通道与测试器中可用的较少数目个测试通道间提供切换矩阵。
在涉及RF测试的示例性实施方案中，应用空间中的PCB上还发现可用于测试系统的线路与DUT的阻抗线路间的阻抗匹配的平衡对不平衡转换器(balun)及电容器，电容器通过在电容器中的储存能量与DUT间提供更短、更低的电感连接来支持DUT的多个电源供应器。由于DUT可很快切换电源状态，使得归因于连接电源供应器至DUT的线路的电感，导致电源供应器无法追踪DUT处的所期望电压，所以电容器在一些例子中可能相关。此现象根据缆线长度与构造而变化，并且可通过尽可能电气靠近DUT所嵌装的辅助旁路电容器来补偿。这些旁路电容器提供位于附近的(通过较低电感路径连接的)储存能量备用电源，其可由DUT在开启时叫用并在DUT关闭时限制过电压尖峰。在一些没有旁路电容器的实施方案中，欠压(电压暂降)及过电压(尖峰脉冲)状况会在DUT出现，产生软性或潜在硬性故障。
晶圆上的多个DUT(例如，晶粒)可用PCB一同(例如，平行或同时)测试。在一示例性实施方案中，PCB可为测试探针卡(例如，RF测试或其他测试探针卡)的部分(或形成测试探针卡)，该测试探针卡本身可为ATE的装置接口板(DIB)的部分。探针卡可用于执行测试晶圆上的DUT。例如，可使探针卡与晶圆上的多个DUT接触，并且可对那些DUT上平行执行测试。在一个示例中，可使探针卡与晶圆上的2×8区块的相邻DUT接触，或与其他适当区块的DUT接触。此后，可将探针卡移至晶圆上不同(例如，相邻)区块的DUT，并且可测试DUT。可重复此程序，直到已测试晶圆上的全都DUT为止。下文描述探针卡与晶圆上的DUT间的接触。
图1示出包括PCB 101的一个示例性测试系统100，PCB 101构成探针卡，并且包括诸如本文所述的组件。如图所示，于PCB 101与测试电子器件102投送信号，测试电子器件102可为测试器测头103的部分。例如，测试电子器件可通过透过缆线104、PCB 101及互连件105(下文描述其示例)发送信号至DUT，执行实际测试DUT。对那些信号的响应可驰返该路径到达测试电子器件，其中测量那些响应以判断DUT是否运作正常。例如，在一些实施方案中，测试电子器件可具有与说明书附图不同的构型，并且可在测试头外(例如，在诸如计算机的一个或多个处理装置处)执行处理。
在一些实施方案中，缆线104可为同轴结构的部分。就这点而言，缆线104可为并入同轴结构的同轴缆线。例如，缆线104可为同轴结构的整合零件，并且可形成在同轴结构内。在一些实施方案中，同轴结构中的同轴线路包括但不限于由诸如空气等的介电质完全围绕的信号(或力)线路，继而由返回(或接地)线路完全围绕介电质。在同轴线路的一些实施方案中，可由诸如空气的介电质部分围绕信号(或力)线路，继而由返回(或接地)线路仅部分围绕介电质。换句话讲，如本文所使用，“同轴”未要求相同的介电质完全围绕力线路，也未要求返回线路完全围绕介电质。本文所述的任意同轴线路都属于这种情况。
在一些实施方案中，应用空间为测试系统区域，其尤其包括本文所述的切换矩阵。就这点而言，切换矩阵仅为应用空间中可包括的电路系统类型的示例。因此，尽管本文所述的系统、设备及方法是以切换矩阵为内容脉络来描述，其仍不限于搭配该类型电路系统使用，而是可搭配任意适当类型电路系统使用。此外，本文所述的系统、设备及方法不限于搭配测试系统的应用空间中所发现的电路系统使用，而是可用于实施任意适当类型电子器件或其他类型系统中的任意适当类型电路系统。
参见图2，AS(例如，应用空间(Application Space))208中的切换矩阵201可包括但不限于主动和/或被动元件。例如，切换矩阵可包括如用于投送信号的微波切换器202，由此选择待测试的功能。可为切换矩阵的部分、或另外包括于应用空间中的其他组件的示例包括但不限于电容器(图中未示出)、平衡对不平衡转换器204及微波集成电路(MIMIC)(图中未示出)，微波集成电路可为能够产生并接收高速信号的砷化镓装置。本文未描述的其他类型组件可为切换矩阵的部分。
在一些实施方案中，可使用一个或多个同轴结构206来实施切换网络。该一个或多个同轴结构称为应用空间(AS)同轴结构，用于区别该(等)同轴结构与介于AS 208与测试电子器件102间的(多个)同轴结构及下文所述介于AS与DUT间的互连件105。至此，在一些情况下，AS切换矩阵的组件被并入或嵌装在PCB 101上。具体而言，PCB电导管不具有同轴结构，因而能经受不可接受的电气信号损耗及串扰电平。通过使用图2所示诸如同轴通孔等同轴导管，可降低电气信号负载及串扰，由此导致在测试期间改善信号完整性。可使用本文所述的任意程序或使用(多个)其他适当程序来形成同轴结构206。同轴结构206可具有本文所述任意同轴结构或任意其他适当同轴结构的形式。
在一些实施方案中，AS同轴结构可与下伏PCB分离，并且直接连接至通到测试头103及互连件105的同轴结构，由此为测试系统提供端对端同轴结构。在一些实施方案中，端对端同轴结构包括从测试电子器件102、通过同轴结构104、至探针头接触DUT处的点位210的同轴信号传输导管。在一些实施方案中，同轴传输导管中可以没有间隙。在其他实施方案中，同轴传输导管中(例如，不同同轴结构之间)可有一个或多个间隙，通过诸如带线连接或其他电路组件等其他类型的传输组件而使间隙产生裂口。在一些实施方案中，AS同轴结构206可与关于图1及图2所述包括但不限于互连件105的其他同轴结构分离使用，或在与其不同的电路系统中使用。
在本示例中，AS同轴结构可包括用于透过PCB 101传输信号至互连件105的同轴导管。AS同轴结构也可包括一个或多个主动和/或被动电路组件，诸如上所述者。AS同轴结构可为整合型结构。例如，可用一个或多个积层制造程序和/或一个或多个(减材)机械加工程序来形成AS同轴结构。例如，在一些实施方案中，可用三维(3D)打印或二又二分的一维(21/2D)打印来形成AS同轴结构。下文所述为可用于形成AS同轴结构的3D及21/2D打印程序的示例。然而，除了或有别于下文所述的程序，也可使用其他类型的积层制造程序。还如所述，可使用机械加工程序通过从现存结构移除材料以产生AS同轴结构来形成该(等)同轴结构。
在一些实施方案中，为了促进信号传输一致性，不同导管的电气特性可实质上匹配。例如，不同导管的阻抗可经控制而实质上相同。在此内容脉络中，阻抗控制包括指定个别导管阻抗的能力及匹配不同导管阻抗的能力。另外，如以不同导管的ToF(飞时测距)所测量的电路径长度(对照物理路径长度)可实质上相同。另外，不同电导管产生的信号衰减可实质上相同。在一些实施方案中，AF同轴结构中的电导管全都具有相同的阻抗、电路径长度及衰减。在其他实施方案中，情况并非如此，那些特性会改变。例如，在一些实施方案中，测试电子器件可考虑和/或校正这些参数的一者或多者的变化。
AS同轴206结构可为完全整合型结构，其中诸如上所述等主动和/或被动电路组件(例如，电容器、平衡对不平衡转换器、微波切换器、MIMIC等)形成为AS同轴结构的部分。例如，在使用积层制造和/或机械加工程序形成AS同轴结构期间，这些主动和/或被动电路组件可经构造作为AS同轴结构的部分。在一些实施方案中，在使用积层制造和/或机械加工程序形成AS同轴结构期间，这些主动和/或被动电路组件全都可经构造作为AS同轴结构的部分。在一些实施方案中，在使用积层制造和/或机械加工程序形成AS同轴结构期间，这些主动和/或被动电路组件中仅一些可经构造作为AS同轴结构的部分。在一些实施方案中，在使用积层制造和/或机械加工程序形成AS同轴结构期间，这些主动和/或被动电路组件可未经构造作为AS同轴结构的部分。取而代的的是，这些主动和/或被动电路组件可被事先形成并连接至AS同轴结构，并且适当连接至同轴信号传输导管，以按照预期影响信号传输。
在一些实施方案中，在使用积层制造和/或机械加工程序形成AS同轴结构期间，PCB 101可经构造作为AS同轴结构的部分。在一些实施方案中，在使用积层制造和/或机械加工程序形成AS同轴结构期间，PCB 101可未经构造作为AS同轴结构的部分。取而代的的是，可事先形成PCB 101，并且AS同轴结构适当连接至PCB 101或整合于PCB 101中。
在AS同轴结构与PCB为分离结构的实施方案中，一经形成，便可在PCB上适当嵌装AS同轴结构。例如，可将AS同轴结构嵌装到PCB上，使得适当的电气连接及一个或多个同轴传输导管能够连接至其他同轴或其他结构，以便沿着测试电子器件与DUT间的(多条)途径、透过应用空间(包括PCB)、经由同轴传输导管传输信号。
在一些实施方案中，AS同轴结构可包括形成于AS同轴结构内的一个或多个冷却导管。冷却导管可连接至冷却剂源，其可包括液体和/或气体。例如，可使用水、HFE(氢氟醚)、或其他冷却剂。可气密封冷却导管以防冷却剂泄漏。冷却导管可仅定位于AS同轴结构中，或其可经由其他同轴结构(包括下文所述的互连件)在测试系统中端对端延伸。冷却导管可放置在应用空间中电路组件的热环境内或测试系统中的其他地方。例如，测试系统可包括用于检测来自DUT的信号的传感器。冷却导管可经定位以热冲击传感器，以便使传感器维持适当的温度电平。
如上所述，可用本文所述的切换矩阵在测试电子器件与晶圆上或其他地方的DUT间提供系统端对端同轴传输。就这点而言，可依特定间距配置PCB上的电子装置。在一些实施方案中，间距包括介于相邻电子装置的部分(例如，中心)间的距离。在其他实施方案中，间距可有不同定义。虽非必然，PCB上之间距典型大于晶圆上对应的DUT触点之间距。例如，在一些示例性实施方案中，PCB上之间距为15mm且晶圆上之间距为5mm。本文所述的系统明显可搭配任何间距值使用，并且PCB与晶圆上之间距有可能相同。
图3示出关于图1及图2所述类型的测试系统300的示例。图3还示出PCB上电子装置302之间距与晶圆305上DUT的对应的触点306间的比较。如图3所示，探针卡上电子装置302的DUT图案与晶圆305上实际的DUT 321、322在间距方面有差异。
如上所述，在一些实施方案中，本文所述的测试系统提供用于在诸如上所述的AS同轴结构206与晶圆上的DUT触点间投送信号的互连件。这可使用将PCB之间距转换至晶圆之间距的互连件来完成。为此，在一个示例性实施方案中，依介于装置间的第一间距(例如，可能为吋)在PCB上配置电子装置及相关联电路系统。互连件是用来从PCB上的第一间距空间转换至小于该第一间距的晶圆上的间距(第二间距)。在一些实施方案中，在互连件中且在AS同轴结构中使用空气介电质同轴线路。相对于最常用的介电质，使用空气作为介电质可减少介电损耗，同时空气的较低介电常数可允许较大的导体及对于给定阻抗的较低传导损耗；然而可使用空气的外的介电质是。使用同轴构型也可降低集肤深度传导性损耗。
在一些实施方案中，除了空气，也可以其他介电质附加或取代使用。该介电质的示例包括但不限于塑料、陶瓷及玻璃。在使用空气的示例中，可使用附加介电材料维持和/或支撑介于外在、非空气材料与相邻于空气的内部传导材料间之间隔。在一些实施方案中，内部传导材料与空气间可有附加介电材料。例如，由内到外的顺序可为：内在传导材料、介电质、空气、外在材料等等，只要适用便可。任意实施方案中的各介电质都可由多种介电材料组成。
在一些实施方案中，本文所述的测试系统利用积层制造程序产生用于晶圆级测试的同轴线路。在一示例中，积层制造程序(其示例为21/2-D及3D打印)可用于依间距产生可在测试PCB上的电子装置与晶圆级DUT触点间介接的同轴线路。使用为介于PCB上的电子装置与晶圆上的DUT触点间的电通路的部分的积层制造电导管，可改善一些电子装置的平行测试。
就这点而言，为了促进信号传输一致性，不同导管的电气特性应实质上匹配。例如，不同导管的阻抗应经控制而实质上相同。在此内容脉络中，阻抗控制包括指定个别导管阻抗的能力及匹配不同导管阻抗的能力。另外，如以不同导管的ToF(飞时测距)所测量的电路径长度(对照物理路径长度)应实质上相同。另外，不同电导管产生的信号衰减应实质上相同。在一些实施方案中，互连件中的电导管全都具有相同的阻抗、电路径长度及衰减。在其他实施方案中，不需要特性上匹配。例如，在一些实施方案中，测试电子器件可考虑和/或校正这些参数的一者或多者的变化。
在一个示例性实施方案中，PCB 101上包括的电元件包括其为射频(RF)探针功能的部分的电子装置。在其他实施方案中，本文所述的测试系统可用来为不同类型的向下触压(touch-down)或其他测试功能提供互连件。
请重新参阅图3，示例性测试系统300包括图1所示类型的PCB301，其包括电元件。在本示例中，电元件包括为用于在DUT上执行晶圆级测试的探针卡的部分的电子装置302。然而，本文所述的系统不限于搭配含有为探针卡的部分的电子装置的PCB使用。反而，例如，电元件可包括可往返于其投送信号的任何物品。例如，电元件可包括在PCB上终止的缆线或其他类型电导管。在本示例中，PCB还包括结构性加劲件304。还在本示例中，电路系统325与各对应的电子装置相关联。
如图3所示，电子装置302以第一间距布置。第一间距可为介于电子装置间的任意距离。在图3的示例中，用于配置电子装置302之间距大于晶圆305上对应的DUT触点之间距。然而，如上所述，在其他实施方案中，可能不是这种情况。例如，在其他实施方案中，用于配置电子装置302之间距可小于或等于晶圆305上对应的DUT触点之间距。PCB 301上的电子装置302映像至晶圆305上对应的DUT触点306。即，电子装置302上适当的信号触点与晶圆305上对应的DUT触点间有电通路。此外，可由PCB 301上的电子装置302经由电通路往返于晶圆305上的DUT投送信号，来启用晶圆305上DUT的测试。
电子装置302与晶圆305上的触点306间的电通路包括互连件309。在一些实施方案中，互连件309包括积层制造电导管，其为阻抗控制型(例如，经制造或以其他方式被配置成达到规定的阻抗或阻抗范围)、其具有同轴结构及其根据电气性能模拟同轴缆线。在一些实施方案中，积层制造电导管包括紧邻于(例如，遭受围绕或遭受实质上围绕)诸如空气的介电质(例如，“空气介电质”)的导电材料(例如，诸如铜等金属)。例如，由内到外的顺序可为：内在传导材料、空气、外在材料等等，只要适用便可。
在一些实施方案中，除了或有别于空气，也可使用其他介电质。该介电质的示例包括但不限于塑料、陶瓷及玻璃。在使用空气的示例中，可使用附加介电材料维持和/或支撑介于外在、非空气材料与相邻于空气的内部传导材料间之间隔。在一些实施方案中，内部传导材料与空气间可有附加介电材料。例如，由内到外的顺序可为：内在传导材料、介电质、空气、外在材料等等，只要适用便可。任意实施方案中的各介电质都可由多种介电材料组成。
图4示出积层制造电导管400的示例，其经由诸如下文所述的积层制造程序所产生，并且其可用于实施本文所述的任意同轴导管。导管400包括至少由空气402部分围绕的内在传导材料401(诸如铜)。另一材料404在空气周围且形成积层制造电导管400的结构。其他材料可为金属，并且可作用为内在传导材料的返回路径。在其他实施方案中，积层制造电导管可具有与图4所示者不同的结构和/或组件。在一些实施方案中，积层制造程序用于产生互连件，包括电导管3D打印。在其他实施方案中，积层制造程序包括层层往上形成以产生所得3D结构，其示例包括但不限于电铸及镶嵌构造。诸如这些的技术有时称为21/2-D打印。在一些定义中，当多层的打印产品堆栈且层之间产生互连时，打印程序变为21/2D。在其他定义中，即便产生单打印层的程序仍因该单层必定具有厚度而构成21/2D打印程序。
图5示出包括积层制造电导管501的互连件500，诸如图4所示者，电导管501为阻抗控制型，并且为介于PCB上的电子装置与晶圆上的DUT触点间的电通路的部分。在本示例中，积层制造电导管501包括相邻于空气介电质502并由另一材料503围绕的导电材料。然而，如上所述，在一些实施方案中，也可使用有别于或除了空气外的介电质。示例性互连件500将PCB的第一间距505的电气连接转换至晶圆的更紧密(例如，更小)的第二间距506。此处，第一间距对应于PCB上电子装置间的离距，从而对应于电子装置间的电气连接，并且第二间距对应于晶圆上DUT触点间的离距。
在图5的示例，内在传导材料的相对厚度贯穿互连件维持约相同，如同空气介电质的大小一般。然而，附加材料量在最靠近PCB的点位与最靠近晶圆的点位间变化。积层制造程序能在晶圆附近产生该紧密之间距。在一些实施方案中，在互连件的整个结构中，导管的外壁与中央导体间的物理关系经设计且经产生而在两者之间形成固定调谐关系，其可通过阻抗来测量，正如在例如50Ω的传输导管中一样。
图6示出本文所述类型的互连件600的另一示例，其包括积层制造电导管，该积层制造电导管为阻抗控制型，并且为介于PCB上的电子装置与晶圆上的DUT触点间的电通路的部分。在图6的示例中，互连件600将空间602所分离的电子装置群组601间的间距转换成更紧密间距604，其中晶圆上用于对应群组的DUT触点由更小空间606所分离。
在一些实施方案中，如图3所示者，PCB上的电子装置与晶圆上的触点间的电通路还包括互连件309以外的结构。例如，该结构可包括中介层材料310，其电气且物理地连接PCB 301与互连件309。该结构也可包括接触器总成312。接触器总成312可电气且物理地连接互连件309与晶圆305上的触点306。在一些实施方案中，接触器总成312可包括一个或多个接脚(例如，基于弹簧的接脚)，其将互连件中的电导管电气且物理地连接至晶圆上对应的触点。在其他实施方案中，接触器总成312可包括一个或多个MEMS(微机电系统)装置，其制成介于互连件中的电导管与晶圆上对应的触点间的适当电气及物理连接。在一些实施方案中，可包括比图3所示更少或更多的结构。
在一些实施方案中，PCB上的电子装置与晶圆上的触点间的电通路仅包括互连件。在该实施方案中，可在形成互连件的积层制造程序期间，将中介层材料310、接触器总成312及任何其他适当中间结构的结构和/或功能构造作为互连件的部分。在一些示例性实施方案中，这些结构可经由有别于积层制造的程序形成于互连件内或并入于互连件中。
本文所述系统中可使用的积层制造程序的示例包括但不限Microfabrica,Inc.ofVan Nuys,California所开发的MICA FreeformTM程序及Nuvotronics,LLC of Durham,North Carolina所开发的PolystrataTM程序。
图7示出积层制造程序700的示例，其包括可在程序中用于产生本文所述类型的同轴结构的操作(该同轴结构包括积层制造电导管，该积层制造电导管包括相邻于诸如空气的介电质的导电材料)。图7的积层制造程序也可用来实施本文所述同轴结构的任意者。示例性程序700始于(710)平坦基材701。添加(711)图案化聚合物702至平坦基材701。添加(712)金属层703于图案化聚合物702之上，其填充图案化聚合物的图案。接着平坦化(713)表面以移除过剩金属。重复(714)操作710至操作713任何适当次数以产生一层叠堆704，该层叠堆包括具有嵌入式金属的聚合物。一旦堆栈中有适当数量的层，使用溶剂移除(715)聚合物，由此留下暴露金属706。然而，包括操作710至操作715的此基本程序典型经扩增以支撑同轴线路(由空气介电质围绕的传导材料)的中心。
例如，图8示出程序800的示例，其包括与程序700相类似的操作，并且其可用来产生包括传导材料的电导管，该传导材料由诸如空气的介电质围绕。图8的积层制造程序也可用来实施本文所述同轴结构的任意者。根据程序800，通过添加层来形成层系(strata)直到完成为止。例如，可透过微影术、电镀术及平坦化，根据以上操作710至操作714来形成层系，用于产生包括图案化聚合物的结构，该图案化聚合物具有(多个)嵌入式金属层。于在构造层系期间的一个或多个操作点，介电带807可嵌入(804)于金属层中以支撑内在传导材料808。可通过执行包括微影术、电镀术及平坦化的连续操作来建立多个层系809。的后，可溶解(805)聚合物(或使用任何阻剂)以留下所得电导管810。
在其他实施方案中，可用有别于本文所述的积层制造程序来产生互连件。例如，可用真实的3D打印来产生互连件。
请重新参阅图3，作为测试程序的部分，包括PCB 301、中介层材料310、互连件309及接触器总成312的结构320可与一区块的DUT 321的触点接触(例如，电连接)。可平行测试(例如，同时测试)这些DUT。的后，可使结构320与晶圆305上另一区块322的DUT接触，并且可平行测试那些DUT。可重复此程序，直到已测试晶圆上的全都DUT为止。这个测试程序可为计算机控制型。例如，跨晶圆的移动可为计算机控制型、测试信号的施加及分析可为计算机控制型等等。
图9示出用于在PCB 1002上的测试电路系统电子装置(图中未示出)与晶圆(图中未示出)上的DUT触点间投送信号的积层制造电气互连件1001及相关结构的另一示例性实施方案。在图9的示例性实施方案中，积层制造电气互连件包括个别积层制造电导管1003。个别积层制造电导管1003可为本文所述的类型，例如，其可为小型同轴结构，各导管皆包括由诸如空气、陶瓷、玻璃、塑料、或类似者的介电材料围绕的导电芯(中心)。继而由导电外在材料围绕导电芯，该导电外在材料作用为用于芯的电返回。继而，可由绝缘体围绕导电外在材料，或通过空气与其他导体隔离导电外在材料，或导电外在材料可电连接至其他外在材料。
在示例性互连件1001中，积层制造电导管的至少一些(例如，全部)被配置成具有实质上匹配的电特性，诸如电路径长度/飞时测距(ToF)、阻抗及信号衰减。通过实质上匹配这些电特性，导管之间信号传输时间有差异的机率可能降低，由此减少因透过互连件传输所致的时序误差。在此内容脉络中，实质上匹配可包括等同于一个或多个预定义公差或在一个或多个预定义公差内的匹配。在一些实施方案中，可能只适合实质上匹配电路径长度、阻抗及信号衰减的仅一者或二者。
在本实施方案中，通过使用弯曲或蜿蜒导管部分来至少部分达成匹配的电特性。例如，如图9所示，个别导管包括弯曲或蜿蜒部分1004。这些部分经构型使得不同导管间的电路径长度、阻抗及信号衰减都相同。在图9的示例性实施方案中，导管1003a投送信号至远离其比导管1003b还远的原点的点位。在没有弯曲或蜿蜒部分1004的情况下，此差异会导致导管1003a的电特性不同于导管1003b的电特性。结果，行进穿过导管的1003a的信号及行进穿过不同导管的信号会与行进穿过导管1003b的信号有不同电特性(例如，时序、衰减等)。然而，增加弯曲或蜿蜒部分1004有效延长导管1003b的信号传输路径，由此使诸如电路径长度、阻抗及信号衰减等不同导管的电特性匹配，并由此降低对透过互连件的不同导管传输的不同信号不同效应的可能性。可增加蜿蜒或弯曲部分至导管的任意或多个部分以达成所期望的电特性。
在图9的示例性实施方案中，晶圆上触点之间距得以在维度(例如，X维度1007)中维持，但在其他维度(例如，Y维度1008)中则未维持。换句话讲，导管间之间隔相对于晶圆上的触点在Y维度1008中展开。依X方向1007，导管间之间隔与晶圆上触点间之间隔约相同。在本示例中，群组导管1009依X方向1007有十二个导管且依Y方向1008有十二个导管。图9所示的各组导管可能是、或可能不是这种情况。这类型之间隔可具有优点。例如，有可能在互连件的前面或后面增加用于容纳更多晶圆触点的附加组导管。
互连件1001也可包括诸如电路板的结构1010，含有对DUT(晶圆)上对应的触点提供电连接的接脚(例如，弹簧接触脚，诸如接脚)。电通路行进穿过结构1010以到达电路板1011(例如，中介层板)。电路板1011包括主动和/或被动电子组件，用来补偿晶圆与电路板1002间电传输路径中的电感。在一些实施方案中，被动电子组件可为电容器、平衡对不平衡转换器、或切换器；然而，可使用其他主动和/或被动电子组件。
电通路透过电路板1011延伸至积层制造电导管1003。电通路自积层制造电导管1003延伸至电路板1002上的电元件，如上所述。
在以上示例中，三个螺丝1012(还参见图10)当作用于调整结构1010的角度的机构使用，以致平面(接脚于该平面接触DUT)实质上平行于电路板1002。例如，可为了调整平面而旋紧或松开螺丝1012中的一者或多者。在其他实施方案中，可用不同机构进行机械调整以让接脚与电路板保持平行。
图9所示的蜿蜒途径及各种其他构造可用来实施AS同轴结构206，或更广泛地说，切换矩阵201。例如，切换矩阵201也可包括弯曲或蜿蜒部分，其有效延长其导管的信号传输路径，由此使诸如电路径长度、阻抗及信号衰减等不同导管的电特性匹配，并由此降低对透过互连件的不同导管传输的不同信号的不同效应的可能性。可增加蜿蜒或弯曲部分至导管的任意或多个部分以达成所期望的电特性。
图10示出替代实施方案的示例，其使用微带构造、带线构造或共面波导构造来产生用于透过互连件传输信号的电导管1015。这些构造各系使用蚀刻术且因此以减材制造(例如，机械加工)来产生，其概念是，从装置移除材料以产生适当的电及机械连接。微带构造、带线构造或共面波导构造也可用来产生同轴结构206，用于透过切换矩阵(从而透过PCB)往返于互连件传输信号。
就这点而言，为了产生阻抗控制型通道，需要两个物品：力(通常称为“信号”)线路及返回(通常称为“接地”)线路。需要完整电路才能产生通道。力及返回(信号及接地)的结合描述完整电路。力与返回间的几何关系产生阻抗。
参见图12A，在带线构型中，使阻抗控制型信号线路1301(朝DUT向前传输信号的线路)于两个返回(接地)平面1302间分层(这些实际为“返回”，理由是，信号必须兼具力及返回才能产生完整电路)。那些力与返回线路间的几何关系为决定电路阻抗的因素。树脂及织物1303可介于传导路径之间。参见图12B，微带构型移除接地平面中的一者，留下信号线路1304及接地平面1305。微带的优点在于，如果可在信号线路周围实施真实的空气环境，则随着信号顺沿轨迹传递，电磁损耗会更少。参见图12C，共面波导呈微带形式，其中接地平面1307与信号线路1308共面。阻抗大部分衍生自经由结构的表面上轨迹的关系。在信号彼此相邻时共面波导是良好的选择，彼此相邻的信号可能经受轨迹间的串扰或电感性耦合。可用图12A、图12B和/或图12C中所示的结构实施本文所述同轴结构的任意者。
请重新参阅图10，互连件或切换矩阵中各导管皆可具有带线构型、微带构型或共面波导构型。另外，导管的功能及特征实质上相同于上述积层制造导管。在图10中，以绝缘材料被覆不同群组的导管1013。移除绝缘材料的一部分1014以显露在晶圆与探针卡间产生电通路的导管的蜿蜒部分1004。此于图11中以特写图示出。
本文所述特征的任意者皆可与美国专利申请案第14/084,414号找到的任何适当特征结合，该案内容以引用方式并入本文。例如，本文所述的结构可包括：电路板，该电路板包括以第一间距布置的电元件；晶圆，该晶圆包括以第二间距布置的触点，该第二间距小于该第一间距；以及互连件，该互连件包括积层制造电导管，该积层制造电导管为介于该电元件与该触点间的电通路的部分，其中该积层制造电导管包括导电材料。
使用系统处理装置、嵌入式处理装置、和/或可编程逻辑的结合来执行如本文所述的测试可。例如，这些不同组件各可执行一个或多个测试程序以平行或循序测试多个装置。本文所述的测试不限于RF测试，而是可用于测试任何电子装置，包括微处理器、可编程逻辑及类似者。
尽管本说明书描述关于“测试”及“测试系统”的示例性实施方案，本文所述的装置及方法仍可用于任意适当系统，并且不限于本文所述的测试系统或示例性测试系统。
可使用硬件或硬件与软件的结合来实施和/或控制如本文所述执行的测试。例如，类似本文所述的测试系统可包括定位于各个点位的各个控制器和/或处理装置。中央计算机可协调各个控制器或处理装置之间的运作。中央计算机、控制器及处理装置可执行各个软件例程来使测试与校准的控制及协调起作用。
可至少部分使用一个或多个计算机程序产品来控制测试，例如，有形体现于诸如一个或多个非暂存机器可读媒体的一个或多个信息载体中的一个或多个计算机程序，用于通过操作一个或多个数据处理设备来执行、或用于控制一个或多个数据处理设备的运作，该一个或多个数据处理设备例如为可编程处理器、计算机、多台计算机、和/或可编程逻辑组件。
可用包括编译或解译语言的任何形式的程序设计语言撰写的计算机程序可部署为任何形式，包括单独程序或模块、组件、副例程或其他适用于运算环境中的单元。可将计算机程序部署成在一台计算机或多台计算机上执行，多台计算机可位于同一现场或分散在多个现场并以网络互连。
可通过一个或多个可编程处理器来执行与实施所有或部分测试及校准相关联的动作，该一个或多个可编程处理器执行本文所述的功能。可使用特殊用途逻辑电路系统来实施全部或部分的测试及校准，例如，FPGA(场可编程门阵列)和/或ASIC(特殊应用集成电路)。
例如，适于执行计算机程序的处理器包括通用及特殊用途微处理器两者、及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般而言，处理器将接收来自只读储存区或随机存取储存区或两者的指令与数据。计算机组件(包括服务器)包括用于执行指令的一个或多个处理器及用于储存指令与数据的一个或多个储存区装置。一般而言，计算机还将包括一个或多个机器可读取储存媒体，或在操作上耦合至一个或多个机器可读取储存媒体以接收来自机器可读取储存媒体的数据和/或传输至机器可读取储存媒体数据，该一个或多个机器可读取储存媒体为例如用于储存数据的大容量PCB(例如，磁盘、磁光盘或光盘)。适于体现计算机程序指令与数据的机械可读取的储存媒体包括所有形式的非挥发性储存区，例如，包括半导体储存区装置(例如，EPROM、EEPROM及快闪储存区装置)；磁盘(例如，内部硬盘或可抽换式磁盘)；磁光盘；及CD-ROM与DVD-ROM碟。
如本文所使用，任意“电连接”可意味着直接物理连接、或包括介入的组件但却允许电信号在连接的组件间流动的连接。除非另有陈述，涉及本文所述电路系统的任意“连接”为电连接，并且非必然直接物理连接，无论字词“电”是否用于修饰“连接”。
本文所述的不同实施的组件可相结合，以形成在上文未具体提出的其他实施例。在未对操作产生负面影响的情况下，组件可不列入本文所述的结构中。此外，各种分开的组件可结合为一个或多个个别组件，以执行本文所述的功能。

Claims (28)

1.一种设备，包括：
电路板，所述电路板为介于测试电子器件与受测试装置(DUT)之间的应用空间的部分；以及
同轴结构，所述同轴结构沿着介于所述测试电子器件与所述DUT之间的电通路传递信号，所述同轴结构包括信号线路，所述信号线路至少由返回线路部分地围绕。
2.根据权利要求1所述的设备，其中在所述同轴结构中，所述信号线路由所述返回线路完全围绕。
3.根据权利要求1所述的设备，其中在所述同轴结构中，所述信号线路至少由所述返回线路部分地围绕。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述同轴结构穿过所述电路板。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述同轴结构包括积层制造结构。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述积层制造结构包括3D打印结构或21/ 2D打印结构。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述同轴结构包括制造结构。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述DUT包括收发器，所述收发器的中的每个收发器包括用于传输和接收信号的装置；并且
其中所述同轴结构包括用于选择供测试用的收发器通道的切换矩阵。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述同轴结构包括主动元件或被动元件中的至少一者。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述主动元件或被动元件为所述同轴结构的整合零件。
11.根据权利要求1所述的设备，其中所述主动元件或被动元件包括附接至所述同轴结构的整合零件的离散组件。
12.根据权利要求1所述的设备，其中所述同轴结构包括用于保持或转移热转移材料的至少一个通道，所述至少一个通道被定位成热冲击与所述应用空间相关联的主动装置或被动装置。
13.根据权利要求11所述的设备，其中穿过所述一个或多个通道的所述热传输材料被配置成稳定所述应用空间内的主动装置或被动装置的温度，其中稳定包括冷却或加热所述装置以维持目标温度。
14.一种系统，包括：
受测试装置(DUT)；
用于测试所述DUT的测试电子器件；以及
同轴结构，所述同轴结构沿着介于所述测试电子器件与所述DUT之间的电通路传递信号，所述同轴结构包括信号线路，所述信号线路至少由返回线路部分地围绕。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述同轴结构为第一同轴结构；并且其中所述系统进一步包括：
第二同轴结构，所述第二同轴结构用于在所述测试电子器件与所述第一同轴结构之间传递信号；以及
第三同轴结构，所述第三同轴结构用于在所述第一同轴结构与所述DUT之间传递信号。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述电路板包括以第一间距布置的电元件；
其中所述DUT位于晶圆上，所述晶圆包括以第二间距布置的触点，所述第二间距小于所述第一间距；并且
其中所述第三同轴结构包括互连件，所述互连件包括积层制造的电导管，所述积层制造的电导管为介于所述电元件与所述触点之间的电通路的部分，所述积层制造电导管包括导电材料。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述积层制造电导管的至少一些被配置成具有实质上匹配的电路径长度、阻抗和信号衰减。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述积层制造的电导管包括弯曲部分或蜿蜒部分，所述弯曲部分或蜿蜒部分被配置成达到不同积层制造的电导管之间实质上匹配的电路径长度与飞时测距、阻抗和信号衰减。
19.根据权利要求14所述的系统，其中在所述同轴结构中，所述信号线路由所述返回线路完全地围绕。
20.根据权利要求14所述的系统，其中在所述同轴结构中，所述信号线路由所述返回线路不完全地围绕。
21.根据权利要求14的系统，其中所述同轴结构包括积层制造结构。
22.根据权利要求14所述的系统，其中所述积层制造结构包括3D打印结构或21/ 2D打印结构。
23.根据权利要求14所述的系统，其中所述同轴结构包括机械加工结构。
24.根据权利要求14所述的系统，其中所述DUT包括收发器，所述收发器中的每个收发器包括用于传输和接收信号的装置；并且
其中所述同轴结构包括用于供测试用的所述收发器中的选择的多个收发器的切换矩阵。
25.根据权利要求14所述的系统，其中所述同轴结构包括主动元件或被动元件中的至少一者。
26.根据权利要求书14所述的系统，其中所述主动元件或被动元件为所述同轴结构的整合零件。
27.根据权利要求14所述的系统，其中所述主动元件或被动元件包括附接至所述同轴结构的整合零件的离散组件。
28.根据权利要求14所述的系统，其中所述同轴结构包括用于保持冷却液的至少一个通道，所述至少一个通道被定位成热冲击与所述DUT的测试相关联的主动元件或被动元件。
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