CN101004428A - 探针测量装置及系统 - Google Patents
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Abstract
一种探针测量装置及系统，此探针测量装置采用较大的电路板配置测试元件，同时改变电路板上各个测试元件的布局，因此能够增加电路板上所能配置的测试元件的数目，从而增加探针测量装置的探针数目。此外，更可将此探针测量装置安装到旧有的测试机器上，藉以提高旧有测试机器的探针测量效能，达到节省芯片测试成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶片测试装置，特别是涉及一种改变元件配置布局以增加可配置元件数目的探针测量卡。
背景技术
随着半导体工艺的不断演进，现阶段的晶体管通道(Channel Length)已由0.15微米演变到0.13微米，更进而发展至最新的90纳米工艺。而在半导体工艺中，在晶片工艺完成而尚未切割封装之前，为了确保晶片的成品率以及避免封装的浪费，必须先进行晶片阶段的电性与功能测试。此测试方式乃是以测试机器与探针卡(Probe Card)构成测试回路，将探针卡上的探针头(Probe Pin)直接与芯片上的焊垫(Pad)或凸块(Bump)直接接触，而利用探针探测晶片上的各个芯片，从而引出芯片信号，并将此芯片信号数据送往测试机器作分析与判断，而使得在进入封装步骤前，可事先滤除电性与功能不良的芯片，以避免不良品的增加而提高封装制造成本。
图1a和1b所绘示为现有探针卡的布局图。其中，探针卡100包括上下两面，其布局分别绘示于图1a及图1b。请参照图1a，此探针卡100的上半面包括有建构在圆形的印刷电路板110(Printed Circuit Board，PCB)上的多个弹簧接点120(Pogo pad)、继电器130(Relay)及电容器140(Capacitor)。其中，弹簧接点120以印刷电路板110的圆心为中心环状排列于印刷电路板110的外围，而继电器130及电容器140则沿着一个围绕中心的方形外围排列。请接着参照图1b，此探针卡100的下半面则包括有建构在圆形印刷电路板110上的一个方形的陶瓷头150(Ceramic head)，而在陶瓷头150上则长有多个探针头160(Probe pin)，这些探针头160以方形阵列的方式排列于陶瓷头150上。
接着介绍这些测试元件的连接方式及功能。其中，弹簧接点120会被连接测试机器的测试母板上的多个弹簧针头(未绘示)，用以自测试母板传输测试信号，此测试信号则会经由弹簧接点120传输至探针头160，并进而传输到一个待测晶片的多个芯片上，以执行一功能测试(Functional Test)。此外，继电器130及电容器140则是两两为一组，由继电器130根据测试信号的指示，切换电容器140，从而滤除测试信号中的噪声。
然而，由于目前IC要求体积越来越小、功能越来越强、脚数越来越多，加上电源信号分享(Driver Share)测试方法的开发成功，使测试机器需要更多的探针数量，但是旧有探针卡的探针数目却没有增加，若沿用传统探针卡进行芯片测试，不仅费时费力，且探针卡也可能因为探针头的过度磨损而缩短寿命。此外，若想在探针卡上增加探针头的数目，则会因为探针卡的面积不足，而无法容纳所有的测试元件，又若要增加探针卡的面积，则必须同时重新设计并更改测试机器的测试母板(Mother Board)及探针卡的固定座，而大幅增加测试的成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种探针测量装置，通过加大探针测量装置的电路板的大小，同时改变探针测量装置上各个测试元件的布局，而能够增加探针测量装置的探针数目，达到提高探针测量效能的目的。
本发明的再一目的是提供一种探针测量系统，通过将原始测试机器的固定座加大，以安装一个面积较大且探针数目较多的探针测量装置，而能够提高旧有测试机器的探针测量效能，达到节省购置机器的成本的目的。
本发明提出一种探针测量装置，适于测试半导体元件，此探针测量装置包括一个电路板、多个弹簧接点、多个探针头、多个电容器及多个继电器。其中，电路板包括有第一面及第二面，且此第一面及第二面皆具有一中心点，而弹簧接点以此中心点为中心环状配置于电路板的第一面上，此外，探针头配置于电路板的第二面上，耦接至这些弹簧接点，而电容器则以中心点为中心环状配置于电路板的第一面上的这些弹簧接点的外侧，继电器则以中心点为中心环状配置于电路板的第一面上的这些弹簧接点的外侧，分别耦接至这些弹簧接点及电容器。
依照本发明的优选实施例所述探针测量装置，还包括一个陶瓷头，配置于电路板的第二面上，适于提供探针头配置于其上。
依照本发明的优选实施例所述探针测量装置，上述的继电器以中心点为中心环状配置于电路板的第一面上的这些电容器的外侧。
依照本发明的优选实施例所述探针测量装置，上述的电容器以中心点为中心环状配置于电路板的第一面上的这些继电器的外侧。
依照本发明的优选实施例所述探针测量装置，上述的电路板的形状包括圆形。
依照本发明的优选实施例所述探针测量装置，上述的弹簧接点以一环形多层的方式排列。
依照本发明的优选实施例所述探针测量装置，上述的探针头以一方形阵列的方式排列。
本发明提出一种探针测量系统，包括一个测试单元，一个探针测量机及一个探针测量装置。其中测试单元适于传送及接收一个待测半导体元件测试所需的测试信号，而探针测量机则具有一个固定器及一个载台，其中此载台适于承载待测半导体元件。此外，探针测量装置安装于探针测量机的固定器上，适于自测试单元传输测试信号至探针测量机的载台上的待测半导体元件，以测试此待测半导体元件的电性与功能。且此探针测量装置包括一个电路板、多个弹簧接点、多个探针头、多个电容器及多个继电器。其中，电路板包括有第一面及第二面，且此第一面及第二面皆具有一中心点，而弹簧接点以此中心点为中心环状配置于电路板的第一面上，适于连接一个测试母板的多个弹簧针头，以传输测试信号。此外，探针头配置于电路板的第二面上，耦接至这些弹簧接点，适于传输测试信号至半导体元件进行电性与功能测试，而电容器则以中心点为中心环状配置于电路板的第一面上的这些弹簧接点的外侧，适于滤除测试信号中的噪声，继电器则以中心点为中心环状配置于电路板的第一面上的这些弹簧接点的外侧，分别耦接至这些弹簧接点及电容器，适于根据测试信号切换这些弹簧接点与电容器间的连结，以控制电容器滤除测试信号中的噪声。
依照本发明的优选实施例所述探针测量系统，上述的测试单元包括一个测试母板，其具有多个弹簧针头，适于经由弹簧针头连接至探针测量装置的弹簧接点，以传送及接收待测半导体元件测试所需的测试信号。
依照本发明的优选实施例所述探针测量系统，上述的固定器具有供探针测量装置安装的一个凹槽，且此凹槽的形状符合探针测量装置的形状。
本发明因采用将探针测量装置的电路板面积加大，同时改变探针测量装置上各个测试元件的布局，而能够增加探针测量装置的探针数目，并将此探针测量装置安装在旧有的测试机器上，而达到提高探针测量效能且节省购置机器的成本的目的。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本发明。
附图说明
图1a及图1b所绘示分别为现有探针卡上下两面的布局图。
图2a及图2b是依照本发明优选实施例所绘示的探针测量装置上下两面的布局图。
图3是依照本发明优选实施例所绘示的探针测量系统300的配置图。
简单符号说明
100：探针卡
110、210：印刷电路板
120、220：弹簧接点
130、230：电容器
140、240：继电器
150、250：陶瓷头
160、260：探针头
200、340、370：探针测量装置
300：探针测量系统
310：测试单元
311：测试头
320：探针测量机
330：测试母板
350：固定器
360：弹簧针头
380：待测晶片
390：载台
具体实施方式
图2a和2b是依照本发明优选实施例所绘示的探针测量装置布局图。请参照图2a和2b，本实施例采用将传统探针卡的电路板的面积增大，同时改变电路板上各个测试元件的布局，而能够在不更改测试母板的情况下，增加探针卡的探针头数目，进而达到提高测试效率的目的。
如图2a和2b所示，本实施例的探针测量装置200的电路板210相较于现有探针卡的电路板110(如图1a和1b所示)已经增大，且分为上下两面，其中图2a所示为上半面、图2b所示为下半面。在图2a中，电路板210上配置有多个弹簧接点220，而这些弹簧接点220则是以电路板210的中心点为中心，以环形多层的方式排列在电路板210上。其中，这些弹簧接点220的位置仍对应测试机器的测试母板(未绘示)上的弹簧针头而配置，因此无需更改测试母板的设计，仍然可以沿用旧有的测试母板来进行测试。
在这些弹簧接点220的外侧更配置有一圈继电器230，这些继电器230亦是以电路板210的中心点为中心，而以环形单层的方式排列在电路板210上的弹簧接点220的外侧。由于继电器230是采用环形的配置，相较于现有探针卡100的布局，本实施例的探针测量装置200可配置更多的继电器230。然而，上述继电器230的配置方式仅为本发明的一实施例，使用者当可视实际需要，采用以环形多层的方式排列继电器230。
此外，在弹簧接点220及继电器230的中间更配置有多个电容器240，这些电容器240相对于各个继电器230的位置，同样以环形单层的方式排列于电路板210上，然亦不限制其排列的形状及层数。
而在电路板210的另一面，也就是如图2b所绘示的下半面，在电路板210上则配置有一个方形的陶瓷头250(Ceramic Head)，而在陶瓷头250上则长有多个探针头260，且此探针头260以方形阵列的方式排列在陶瓷头260，然并不限制其范围，使用者当可视实施需要采用不同的排列方式。
在进行测试时，每个探针头260将会直接与芯片(未绘示)上的焊垫或凸块接触，并在接触后由测试机器的软件控制以传送出测试信号，并经由探针测量装置200的探针头260传递至芯片，从而对芯片执行功能测试，并导引出芯片信号，而将此芯片信号数据回传给测试机器作分析与判断，最后测试机器就可以判定出半导体元件上各个芯片的电性与功能的优劣。
比较本实施例的探针头260(如图2b所示)及现有的探针头160(如图1b所示)，可见本实施例的探针头260的数目已大幅增加，因此在执行晶片测试时，可同时测试更多的芯片，因此可以节省测试时间，而改善测试效能。
图3是依照本发明优选实施例所绘示的探针测量系统300的配置图。请参照图3，本实施例将本发明的探针测量装置应用于旧有的测试机器上，而建构出一个新的探针测量系统300，且能够在不更改其测试母板的情况下，增加单次测试所能够测试的芯片数目，达到提高测试效率及节省测试成本的目的。
如图3所示，本实施例的探针测量系统300主要包括一个测试单元310及探针测量机320，其中，测试单元310包括一个测试头311及一个测试母板330，而探针测量装置340则是利用固定器350固定在探针测量机320上，而使探针测量装置340的弹簧接点(未绘示)直接接触到测试母板330下方的弹簧针头360，从而自测试单元310上接收测试芯片用的测试信号，并利用配置于探针测量装置340上的多个探针头370将测试信号传送至待测晶片(Wafer)380上的多个芯片，藉以测试出这些芯片的电性与功能的优劣。
探针测量机320则包括有一个载台(Chuck)390，用以承载待测晶片380，而可以将待测晶片380旋转或移动，以提供探针测量装置340测试此待测晶片380上不同区域的芯片。
在本实施例的探针测量系统300中，仅需配合探针测量装置340面积的加大更改旧有固定器350的大小，且由于测试装置340的弹簧接点仍对应旧有测试机器的测试母板330上的弹簧针头350位置而配置，因此可以在不更改测试母板330的设计的情况下，增加探针测量装置340所能够测试的芯片数目，而提高旧有测试机器的效能。
举例来说，若现有的探针测量装置单次可同时测试32个测试装置(Device Under Test，DUT)，而采用本实施例的探针测量装置，并配合电源信号分享的测试技术，则可将单次测试的DUT数目增加到64个或128个以上，也就是说测试时间可以缩减至接近原先的二分之一或四分之一，因此能够节省大量的测试时间及成本。
综上所述，在本发明的探针测量装置中，采用较大的电路板配置测试元件，同时改变电路板上各个测试元件的布局，因此能够增加电路板上所能配置的测试元件数目，从而增加探针测量装置的探针数目。此外，更可将此探针测量装置安装到旧有的测试机器上，藉以改良旧有测试机器的探针测量效能，达到节省芯片测试成本的目的。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。
Claims (14)
1、一种探针测量装置，适于测试半导体元件，该探针测量装置包括：
电路板，包括第一面及第二面，且该第一面及该第二面皆具有中心点；
多个弹簧接点，以该中心点为中心环状配置于该电路板的该第一面上；
多个探针头，配置于该电路板的该第二面上，耦接至该些弹簧接点；
多个电容器，以该中心点为中心环状配置于该电路板的该第一面上的该些弹簧接点的外侧；以及
多个继电器，以该中心点为中心环状配置于该电路板的该第一面上的该些弹簧接点的外侧，分别耦接至该些弹簧接点及该些电容器。
2、如权利要求1所述的探针测量装置，还包括：
陶瓷头，配置于该电路板的该第二面上，适于提供该些探针头配置于其上。
3、如权利要求1所述的探针测量装置，其中该些继电器以该中心点为中心环状配置于该电路板的该第一面上的该些电容器的外侧。
4、如权利要求1所述的探针测量装置，其中该些电容器以该中心点为中心环状配置于该电路板的该第一面上的该些继电器的外侧。
5、如权利要求1所述的探针测量装置，其中该电路板的形状包括圆形。
6、如权利要求1所述的探针测量装置，其中该些弹簧接点以环形多层的方式排列。
7、如权利要求1所述的探针测量装置，其中该些探针头以方形阵列的方式排列。
8、一种探针测量系统，包括：
测试单元，适于传送及接收待测半导体元件测试所需的测试信号；
探针测量机，具有固定器及载台，其中该载台适于承载该待测半导体元件；以及
如权利要求1所述的探针测量装置，安装于该探针测量机的该固定器上，适于自该测试单元传输该测试信号至该探针测量机的该载台上的该待测半导体元件，以测试该待测半导体元件的电性与功能。
9、如权利要求8所述的探针测量系统，其中该测试单元包括：
测试母板，具有多个弹簧针头，适于经由该些弹簧针头连接至该探针测量装置的该些弹簧接点，以传送及接收该待测半导体元件测试所需的该测试信号。
10、如权利要求8所述的探针测量系统，其中该探针测量装置还包括：
陶瓷头，配置于该电路板的该第二面上，适于提供该些探针头配置于其上。
11、如权利要求8所述的探针测量系统，其中该探针测量装置的该电路板的形状包括圆形。
12、如权利要求8所述的探针测量系统，其中该固定器具有供该探针测量装置安装的凹槽，且该凹槽的形状符合该探针测量装置的形状。
13、如权利要求8所述的探针测量系统，其中该探针测量装置的该些弹簧接点以环形多层的方式排列。
14、如权利要求8所述的探针测量系统，其中该探针测量装置的该些探针头以方形阵列的方式排列。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: POWERCHIP TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: POWERCHIP SEMICONDUCTOR CORP. |
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Hsinchu Science Park, Taiwan, China Patentee after: Powerflash Technology Corporation Address before: Hsinchu City, Taiwan, China Patentee before: Powerchip Semiconductor Corp. |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190626 Address after: Hsinchu Science Park, Taiwan, China Patentee after: Lijing Jicheng Electronic Manufacturing Co., Ltd. Address before: Hsinchu Science Park, Taiwan, China Patentee before: Powerflash Technology Corporation |
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| TR01 | Transfer of patent right |