一种PCB板和薄膜探针卡的过渡结构的制作方法

一种pcb板和薄膜探针卡的过渡结构
技术领域
1.本发明属于探针卡、晶圆测试技术领域，具体涉及一种pcb板和薄膜探针卡的过渡结构。


背景技术：

2.随着微波、毫米波技术的发展以及消费电子的普及，半导体器件不断往高频，小型化方向发展，同时对薄膜探针卡测试系统提出了宽带及低损耗的设计要求。作为薄膜探针卡测试系统的重要组成部分，pcb与薄膜探针卡的过渡结构解决了薄膜探针卡无法直接与矢量网络分析仪相连的难题，被广泛应用于薄膜探针卡测试系统中。
3.共面波导传输线主要由顶层信号线及位于信号线两侧的地平面组成，具有半封闭的结构特点，且信号以准tem模式传输，使得其在毫米波，亚毫米波频段具有插入损耗低的优势，因此被普遍用作薄膜探针卡测试系统的传输线形式。其次丰富的阻抗调节手段，能够支持较大范围的阻抗变换，满足薄膜探针卡对阻抗及小尺寸的要求。同时，由于信号线与两侧的地处于同一平面，便于元器件连接及sma接头馈电。
4.现有的设计中，绝大部分共面波导过渡结构都设计在同一载体上且在同一平面内，无法应用在以探针作为连接方式的多载体过渡结构中且带宽较窄。同时，现有过渡结构的一体化设计也不满足薄膜探针卡对过渡结构的复用要求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种pcb板和薄膜探针卡的过渡结构，能够满足薄膜探针卡以探针作为连接方式的多载体过渡结构要求，保持宽带传输及插入损耗低的性能。
6.为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种pcb板和薄膜探针卡的过渡结构，包括薄膜探针卡过渡部分和pcb板过渡部分；
7.所述pcb板过渡部分包括第一金属层第二金属层；所述第一金属层和第二金属层之间设有第一介质层，所述第一金属层1的中轴线上设有第一信号线；所述第二金属层靠近所述薄膜探针卡过渡部分的边缘处开设有第一反焊盘；所述第一反焊盘设置于所述信号线的下方；
8.所述薄膜探针卡过渡部分包括依次堆叠设置的金属上层、薄膜介质层和金属下层；所述金属上层上设有第二反焊盘；所述金属下层上设有第三反焊盘；所述第二反焊盘和第三反焊盘的上下位置相互对应；所述金属下层的中轴线上设有第二信号线，所述第一信号线与第二信号线通过金属探针相连，所述金属探针位于所述第三反焊盘中。
9.进一步地，所述第二反焊盘和第三反焊盘尺寸相同。
10.进一步地，还包括依次堆叠的第二介质层，第三介质层和第三金属层，所述第二介质层与所述第二金属层接触。
11.进一步地，所述第一反焊盘与第二介质层，第三介质层和第三金属层组成半封闭结构。
12.进一步地，所述第一介质层、第二介质层和第三介质层上均开设有多个间距一致的金属化通孔；所述金属化通孔对称设置于第一信号线的两侧。
13.进一步地，所述金属探针位于第一信号线的中轴线上。
14.进一步地，所述第一反焊盘、第一信号线、第二信号线、金属探针、第二反焊盘和第三反焊盘的中轴线共面设置。
15.进一步地，所述薄膜介质层上设有多个金属过孔；所述金属过孔对称分布于第二信号线的两侧。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.在本发明中，第二金属层靠近所述薄膜探针卡过渡部分的边缘处开设有第一反焊盘；所述金属上层上设有第二反焊盘；所述金属下层上设有第三反焊盘；所述第二反焊盘和第三反焊盘的上下位置相互对应；所述金属下层的中轴线上设有第二信号线，所述第一信号线与第二信号线通过金属探针相连；第一反焊盘、第二反焊盘和第三反焊盘构成阻抗匹配调节装置，本发明结构简单，最终实现了共面波导的异面过渡结构，在扩宽了信号接收频率同时具备复用功能。
附图说明
18.图1是本发明实施例提供的一种pcb板和薄膜探针卡的过渡结构示意图；
19.图2是本发明实施例提供的pcb板结构示意图；
20.图3是本发明实施例提供的薄膜探针卡结构示意图；
21.图4是本发明实施例提供的共面波导异层过渡结构与现有技术的频率响应对比图；
22.图中：1-第一金属层；2-第一介质层；3-第二金属层；31-第一反焊盘；4-第二介质层；5-第三介质层；6-第三金属层；7-金属化通孔；8-金属上层；81-第二反焊盘；82-金属过孔；83-薄膜介质层；9-金属下层；91-第二信号线；92-第三反焊盘；10-金属探针；11-第一信号线。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
24.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
26.如图1所示，本发明实施例提供了一种pcb板和薄膜探针卡的过渡结构，包括薄膜探针卡过渡部分和pcb板过渡部分；
27.如图2所示，所述pcb板过渡部分包括第一金属层1和第二金属层3；所述第一金属层1和第二金属层3之间设有第一介质层2，所述第一金属层1的中轴线上设有第一信号线11；所述第二金属层3靠近所述薄膜探针卡过渡部分的边缘处开设有第一反焊盘31，所述第
一反焊盘31设置于所述第一信号线11的下方；第一反焊盘31能够减小第一信号线11与第二金属层3的电容耦合，从而调节阻抗；
28.如图3所示，所述薄膜探针卡过渡部分包括依次堆叠设置的金属上层8、薄膜介质层83和金属下层9；所述薄膜介质层83采用软板聚酰亚胺为基板，厚度为50um，所述薄膜介质层83上设有多个金属过孔82；本实施例中所述薄膜介质层83上设有十二个金属过孔82，其中十二个金属过孔82分成两列，两列金属过孔82对称分布于第二信号线91的两侧。
29.所述金属上层8上设有第二反焊盘81；所述金属下层9上设有第三反焊盘92；所述第二反焊盘81和第三反焊盘92尺寸相同；所述金属下层9的中轴线上设有第二信号线91，所述第一信号线11与第二信号线91通过金属探针10相连，所述金属探针10位于所述第三反焊盘92中，并且所述金属探针10位于第一信号线11的中轴线上。
30.所述第二反焊盘81和第三反焊盘92的上下位置相互对应，第二反焊盘81和第三反焊盘92可以调节第二信号线91与金属上层8和金属下层9的电容耦合，从而控制第一信号线91位于金属探针10一端的传输线阻抗。
31.所述第二金属层3下方依次堆叠的第二介质层4，第三介质层5和第三金属层6，所述第二介质层4与所述第二金属层3接触；所述第一反焊盘与第二介质层4，第三介质层5和第三金属层6组成半封闭结构，调节第一信号线11终端阻抗的同时起到支撑和保护作用，避免测试环境变化对第一反焊盘31造成的不利影响。
32.所述第一金属层1、第二金属层3和第三金属层6材质为铜；所述第一介质层2、第二介质层4和第三介质层5上均开设有多个间距一致的金属化通孔7；第一介质层2、第二介质层4和第三介质层5上的金属化通孔7均分为两列，两列金属化通孔7对称分布于第二信号线91的两侧；所述金属化通孔7对称设置于信号线11的两侧；所述第一信号线11与第一金属层1、第一介质层2、第二金属层3和金属化通孔7共同构成共面波导结构。
33.第二介质层4、第三介质层5及第三金属层6用于控制第一信号线11终端的有效介电常数，同时可以起到支撑和保护作用，并能有效避免测试环境变化对第一反焊盘31造成的不利影响。
34.所述第一反焊盘31设置于所述第二金属层3的中轴线上；第一信号线11设置于第一金属层1的中轴线上；所述第二信号线91、金属探针10和第三反焊盘92设置于金属下层9的中轴线上；第二反焊盘81设置于金属上层8的中轴线上；所述第一反焊盘31、第一信号线11、第二信号线91、金属探针10、第二反焊盘81和第三反焊盘92的中轴线设置于同一平面内，并且平面垂直于第二金属层3，便于准tem模式的激励与传输，保证了整体设计获得宽带匹配及低插入损耗的性能。
35.如图4所示，s
11
表示为本发明实施例公开的过渡结构，s
21
表示为现有技术的过渡结构，在本实施例中，可见其在0-60ghz通带内匹配优于-25db，插入损耗优于0.5db；所述第一介质层2采用megtron6 r5775g基板，介电常数为3.71，损耗角为0.002，厚度为1.524mm；第二介质层4采用em-827b(i)基板，介电常数为4.24，损耗角为0.019，厚度为0.112mm；
36.第三介质层5采用em-827(i)基板，介电常数为4.42，损耗角为0.018，厚度为0.381mm。
37.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形
也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种pcb板和薄膜探针卡的过渡结构，其特征在于，包括薄膜探针卡过渡部分和pcb板过渡部分；所述pcb板过渡部分包括第一金属层(1)和第二金属层(3)；所述第一金属层(1)和第二金属层(3)之间设有第一介质层(2)，所述第一金属层(1)的中轴线上设有第一信号线(11)；所述第二金属层(3)靠近所述薄膜探针卡过渡部分的边缘处开设有第一反焊盘(31)；所述第一反焊盘(31)设置于所述信号线(11)的下方；所述薄膜探针卡过渡部分包括依次堆叠设置的金属上层(8)、薄膜介质层(83)和金属下层(9)；所述金属上层(8)上设有第二反焊盘(81)；所述金属下层(9)上设有第三反焊盘(92)；所述第二反焊盘(81)和第三反焊盘(92)的上下位置相互对应；所述金属下层(9)的中轴线上设有第二信号线(91)，所述第一信号线(11)与第二信号线(91)通过金属探针(10)相连，所述金属探针(10)位于所述第三反焊盘(92)中。2.根据权利要求1所述的一种pcb板和薄膜探针卡的过渡结构，其特征在于，所述第二反焊盘(81)和第三反焊盘(92)尺寸相同。3.根据权利要求1所述的一种pcb板和薄膜探针卡的过渡结构，其特征在于，还包括依次堆叠的第二介质层(4)，第三介质层(5)和第三金属层(6)，所述第二介质层(4)与所述第二金属层(3)接触。4.根据权利要求1所述的一种pcb板和薄膜探针卡的过渡结构，其特征在于，所述第一反焊盘与第二介质层(4)，第三介质层(5)和第三金属层(6)组成半封闭结构。5.根据权利要求3所述的一种pcb板和薄膜探针卡的过渡结构，其特征在于，所述第一介质层(2)、第二介质层(4)和第三介质层(5)上均开设有多个间距一致的金属化通孔(7)；所述金属化通孔(7)对称设置于信号线(11)的两侧。6.根据权利要求1所述的一种pcb板和薄膜探针卡的过渡结构，其特征在于，所述金属探针(10)位于第一信号线(11)的中轴线上。7.根据权利要求1所述的一种pcb板和薄膜探针卡的过渡结构，其特征在于，所述第一反焊盘(31)、第一信号线(11)、第二信号线(91)、金属探针(10)、第二反焊盘(81)和第三反焊盘(92)的中轴线共面设置。8.根据权利要求1所述的一种pcb板和薄膜探针卡的过渡结构，其特征在于，所述薄膜介质层(83)上设有多个金属过孔(82)；所述金属过孔(82)对称分布于第二信号线(91)的两侧。

技术总结
本发明公开了一种PCB板和薄膜探针卡的过渡结构，包括薄膜探针卡过渡部分和PCB板过渡部分；所述PCB板过渡部分包括第一金属层、第一介质层和第二金属层；所述第一金属层设有第一信号线；所述第二金属层边缘处开设有第一反焊盘；所述第二金属层底部设置有第二介质层、第三介质层和第三金属层；所述薄膜探针卡过渡部分包括依次堆叠设置的金属上层、薄膜介质层和金属下层；所述金属上层上设有第三反焊盘；所述金属下层设有第三反焊盘；所述金属下层的中轴线上设有金属探针；所述金属探针连接信号线；满足了薄膜探针卡以探针作为连接方式的多载体过渡结构要求。载体过渡结构要求。载体过渡结构要求。


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：2023.03.31
技术公布日：2023/8/24