CN101105504A

CN101105504A - 探针卡装置

Info

Publication number: CN101105504A
Application number: CNA2006100287859A
Authority: CN
Inventors: 刘云海; 简维廷; 张荣哲
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2026-07-10
Also published as: CN101105504B

Abstract

公开了一种芯片测试系统中的探针卡装置，该探针卡装置由转接板和通用探针卡组成，既满足了探针台对探针卡的安装要求，又满足了测试仪对探针卡的连接要求，在无需购买新的芯片测试系统，也无需更改测试仪与探针台硬件的情况下，通过更换新的探针卡装置就利用原有设备实现了新的测试功能，有效地节约了成本，且安装方便，通用性强。

Description

探针卡装置

技术领域

本发明涉及半导体制造过程中的芯片测试领域，特别涉及一种芯片测试系统的探针卡装置。

背景技术

由于日益复杂的集成电路、材料和工艺的迅速引入，在今天的硅片制造中几乎不可能每个芯片都符合规格要求，为纠正制作过程中的问题，并确保有缺陷的芯片不会被送到客户手里，在集成电路制造过程中引入了芯片测试(CP，Circuit Probing)。芯片测试是为了检验规格的一致性而在硅片级集成电路上进行的电学参数测量和功能测试，测试可以检验出各芯片是否具有可接受的电学性能和完整的功能，其测试过程中使用的电学规格随测试目的的不同而有所不同。如果芯片测试不完善，就可能造成更多的产品在客户使用过程中失效，最终给芯片制造者带来严重的后果，为此在集成电路的制造过程中引入能够及早发现工艺问题和将不良的芯片挑选出来的芯片测试是必不可少的。

图1为芯片测试系统的组成结构示意图，如图1所示，芯片测试系统包括测试仪(Tester)101、探针卡(Probe Card)102、探针台(Prober)103以及控制测试系统操作的计算机104。其中，测试仪101是能够在测试结构上快速、准确、重复地测量亚微安级电流和毫伏级电压的自动测试仪。探针卡，作为自动测试仪与待测器件之间的接口，通常是一个带有很多细针的印刷电路板，通过这些细针与待测器件间的接触，传递进出器件测试结构压焊点的电流，每个探针都是为特殊测试结构的压焊点而定制的，即每个产品都需要一个特殊的探针卡。探针台，也称为芯片定位装置，可以在X、Y、Z和θ方向调整待测器件的位置，确保所有探针处于芯片压焊点的中心，并在测试时通过马达在X-Y方向按固定步长移动晶片，实现芯片的自动测试。

测试时，测试仪101经由探针卡102将电流或电压信号输入到探针台103上的被测器件(DUT，Device Under Test)内，然后再将该器件对于输入信号的响应结果，返回到测试仪101。这其中，测试仪与探针卡之间的连接最为关键。测试仪与探针卡之间的连接方式可以分为两种：一是电缆连接方式(CableEnd)，通过测试仪提供的相应的标准导线接头将测试仪与探针卡连在一起；另一种是压合式连接方式(Direct Docking)，将测试仪的测试头(Test Head)直接扣在探针台上，通过测试头引出的可伸缩性探针和探针卡上的金属基板相接触实现测试仪和探针卡间的信号传输。可以看到，两种方式之间的硬件连接完全不同，一套芯片测试系统只能选择其中一种方式进行连接。

随着集成电路的飞速发展，集成电路的种类越来越多，不同类型的集成电路有时会用到不同的测试仪。另外，不同的测试目的，比如说，晶圆级可靠性测试(Wafer Level Reliability Test)，晶圆可接受性测试(WAT，WaferAcceptance Test)等，这些测试用到的测试仪也不尽相同。这样，旧的测试系统就不能满足新的要求，需要配备新的芯片测试系统，而一套芯片测试系统的价格往往很高。为节约成本，希望能利用原有芯片测试系统中的旧探针台与具有新的参数测试功能的测试仪配合使用，实现各种芯片参数和功能测试，而不用再购置新的昂贵的芯片测试系统进行专门的新的参数的测试。然而，一般芯片测试系统中的测试仪与探针台都是搭配使用的，不同测试系统内的测试仪与探针台具有不同的连接方式和外形，不能直接连接使用。

要将不配套的探针台与测试仪相连，并实现芯片测试，关键是要在测试仪与探针台之间进行硬件连接，实现电信号的传输。实现这一连接有两个途径，一是改造测试仪的测试头，二是改造测试仪与探针台之间的探针卡。很明显，对于测试头的改造需要较大的资金投入，实现起来也比较困难。

申请号为200410084373.8的中国专利公开了一种导线连接式圆形探针卡基板，解决了非压合连接方式下的测试仪与探针台的硬件连接问题。该基板是一块多层布线的印刷电路板，沿圆心向圆周的方向上，依次设计放置了探针环放置区，第一测试资源跳线焊盘区，测试资源基盘区，第二测试资源跳线焊盘区，测试通道连接器装配区，固定定位孔区等，并且为了方便装配，还需在装配区形成一个内凹区域。虽然该探针卡基板不用再单独购买测试系统，节约了一定的成本，但仍有以下不足：首先，该探针卡基板需重新制作一种专用的导线连接式的探针卡，成本仍比较高。其次，所制作的探针卡只适用于单一的测试仪与探针台，通用性不强。另外，该基板除了要重新设计探针卡的结构外，还为了装配方便，要形成一个内凹的区域，制作起来较为复杂。

发明内容

本发明提供了一种芯片测试系统中的探针卡装置，该探针卡装置由转接板与通用探针卡改装而成，解决了原本不配套的探针台与测试仪之间的硬件连接问题。

为达到上述目的，本发明提供的一种芯片测试系统，该芯片测试系统包括测试仪和探针台，所述探针台具有能够安装专用探针卡的卡槽，该芯片系统还包括探针卡装置，该装置包括转接板和通用探针卡，所述通用探针卡设置于所述转接板上；所述转接板安装于所述探针台的卡槽中；所述通用探针卡通过电缆与所述测试仪连接。

其中，所述转接板具有上表面和下表面，其中间区域具有一开口；且所述转接板的外形尺寸与所述专用探针卡相同。

其中，所述通用探针卡具有焊盘区和探针区，在通过连接件将该通用探针卡固定于所述转接板的上表面时，所述焊盘区和探针区从所述开口中露出；并令探针区上的探针低于所述转接板的下表面。

其中，所述转接板上具有与所述专用探针卡位置相对应的通孔，该通孔用于将所述转接板固定于所述卡槽中。

其中，所述探针与被测芯片的测试点接触。

本发明具有相同或相应技术特征的一种用于芯片测试系统的探针卡装置，所述系统具有专用探针卡，且所述装置包括转接板和探针卡，所述转接板具有与所述专用探针卡相同的外形尺寸，所述探针卡安装于所述转接板上。

其中，所述探针与被测芯片的测试点接触。

其中，所述探针卡是通用探针卡。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明芯片测试系统的探针卡装置，是利用转接板对通用探针卡进行改造，使其既能满足探针台对探针卡的安装要求，又能满足测试仪对探针卡的连接要求。测试时，只需在探针台上安装改造后的探针卡装置，就可以在原本不能配套使用的探针台和测试仪间形成一个连接界面。在未购置新设备，也未对探针台和测试仪进行改造的情况下，方便快捷地实现了新的参数测试功能，极大地节约了生产成本。

本发明芯片测试系统的探针卡装置还具有通用性强的特点，不仅可用于不同连接方式下的测试仪与探针台之间的连接，还可以实现对连接方式相同，但对探针卡外形尺寸要求不同的测试仪与探针台的连接。

此外，本发明芯片测试系统的探针卡装置是由转接板与通用探针卡改装而成，制作方法简单，实现起来也方便、快捷。

附图说明

图1为芯片测试系统的组成结构示意图；

图2为探针台TEL-P12的专用探针卡的示意图；

图3A到3B是本发明第一具体实施例的探针卡装置示意图；

图4为本发明第二具体实施例中的探针卡装置示意图；

图5为本发明第三具体实施例中的探针卡装置示意图；

图6为说明本发明探针卡装置制造方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明芯片测试系统的探针卡装置的第一具体实施例是制造形成一个探针卡装置，其可以在自动探针台TEL-P12和原用于终测(FT，Final Test)的Maverick测试仪之间形成连接界面，实现新的芯片测试功能。图2为与探针台TEL-P12配套的专用探针卡的示意图。如图2所示，自动探针台TEL-P12原本是与压合式的Agilent4072参数测试仪配套形成一套芯片参数测试系统，故而其上装配的专用探针卡也是压合式的，而Maverick测试仪不具有压合式的测试头，需要采用电缆式的连接方式。为此，本实施例中，采取了一系列措施将通用的电缆式SP100探针卡固定在转接板上，制成了可实现压合式自动探针台TEL-P12与电缆式Maverick测试仪之间的硬件连接的新的探针卡装置。

图3A到3B是本发明第一具体实施例的探针卡装置示意图，其中，图3A为正面图，图3B为背面图。如图3A所示，本实施例中的探针卡装置包括转接板302和探针卡310，且探针卡被固定于转接板上。该转接板可以实现将本探针卡装置安装在自动探针台上，其具有与图2中所示的自动探针台的专用探针卡相同的外形尺寸。本实施例中是将价格低廉的适配板按专用探针卡的外形尺寸切割以形成转接板的。另外，如图2所示，自动探针台TEL-P12的专用探针卡的边缘处有两个通孔201，其用于将该专用探针卡固定在探针台的卡槽上，为方便本发明探针卡装置在探针台上的安装固定，在转接板的相同位置上也复制了这两个通孔201a。

本实施例中的探针卡310选用的是适于Maverick测试仪的电缆式的通用探针卡SP100。该探针卡成本低，外形尺寸上小于切割好的转接板302，且其可用的最大探针数为100，能够满足一般的CP测试要求，可与多种电缆式测试仪相连使用，具有通用意义。

在将通用探针卡310固定在转接板302上之前，要先将转接板302上与所述通用探针卡的焊盘区311和探针区312相对应的区域进行切割去除。图3B为本发明第一具体实施例的探针卡装置的背面结构示意图，如图3B所示，对应通用探针卡310的焊盘区311和探针区312的转接板区域被去除了，故而焊盘区311背面凹凸不平的焊点就被容纳在了转接板内部，原本因焊点不平而导致的通用探针卡不能在探针台托盘上平稳放置的问题，也就不复存在了，不需要再用额外的步骤来解决通用探针卡焊点不平整的问题。此外，对转接板上对应探针区312的区域进行的开口处理，也使得通用探针卡上的探针可以透过转换板上的这一开口接触到待测芯片的接触点，顺利实现芯片的测试。

本实施例中转接板上对应焊盘区和探针区的开口共有三个，且是分别独立的；在本发明的其它实施例中，也可以只用一个开口曝露通用探针卡上所有的焊盘区和探针区。

为正常使用，要将转接板302与通用探针卡310固定在一起，其固定方式可以是卯接、焊接或粘贴等多种方式之一，本实施例中是采用连接件将通用探针卡固定在转接板的上表面上。如图3A所示，本实施例中，共采用了两套不同的镙钉进行固定，一套是在转接板302与通用探针卡310相联处设置的四个固定镙钉321，另一套则是在通用探针卡的上、下两端设置的具有调整和导向作用的两个镙钉322。如图3C所示，可以看到，转接板上与固定用的镙钉321相对应的四个通孔321a形状为普通的圆形；而与具有调整导向作用的镙钉322相对应的通孔322a则为长条形，有一定的调整与导向的空间，这增加了通用探针卡与转接板固定时的灵活性和方便性。

此外，要注意固定时不论是采用镙钉卯接的方式还是焊接、粘贴的方式，都要保持转接板背部的平整性，尤其用卯接方式时不要用镙母之类的零件在转接板背部进行加固，否则将不能确保新的探针卡装置可以平稳地放置在探针台的托盘上，实现正确的测试。

在将通用探针卡固定在转接板上后，再利用转接板302上从探针台的专用探针卡上复制下来的的安装孔301a，将改造好的探针卡装置固定在探针台上。最后，再将由测试仪引出的连接电缆插在通用探针卡焊盘区的插座腿上，就完成了原本不能配用的探针台与测试仪之间的硬件连接。

本实施例利用转接板将通用探针卡改造成所需要的新的探针卡装置，使得原本不能配用的终测用的Maverick测试仪与压合式的TEL-P12自动探针台能够搭配使用，在硬件连接方面为实现新的芯片测试作好了准备。

本实施例中，利用转接板对通用探针卡进行的改造，实现了压合式探针台与电缆式测试仪之间的配套使用，在本发明的其它实施例中，还可以利用转接板实现连接方式相同，但形状或尺寸不相同的探针台与测试仪之间的硬件连接。

本发明的第二具体实施例中的探针卡装置实现的是同为压合式连接方式，但对探针卡形状要求不同的探针台与测试仪间的连接。图4为本发明第二具体实施例中的探针卡装置示意图。如图4所示，与Agilent4072参数测试仪配套使用的压合式探针卡402，通过与矩形的转接板401相固定，可实现该测试仪与要求探针卡为矩形的探针台之间的硬件上的连接。本实施例中，是采用焊接的方式将压合式探针卡402固定在转接板401上的，焊接点可以是两点到二十点之间，如图4所示，本实施例中在压合式探针卡的边缘处用四个焊点403实现了其与转接板之间的固定。

本发明第三具体实施例中的探针卡装置实现了同为压合式连接方式，对探针卡的形状要求也相同，但尺寸要求不同的探针台与测试仪间的连接。图5为本发明第三具体实施例中的探针卡装置示意图。如图5所示，与Agilent4072参数测试仪配套使用的压合式探针卡402，通过与尺寸较大的圆形转接板501相固定，可实现该测试仪与要求探针卡为尺寸较大的探针台之间的硬件上的连接。本实施例中，是采用粘贴的方式将压合式探针卡402固定在转接板401上的，如图5所示，在要固定的压合式探针卡402的边缘涂抹粘贴剂502，使其固定在圆形转接板501上。

除上述的各实施例外，在本发明的其它实施例中，还可以选择合适的通用压合式探针卡，利用转接板对其进行改造，实现原本不能配合使用的压合式测试仪与电缆式探针台之间的连接。

本发明芯片测试系统中的探针卡装置，将转接板与通用测试卡组装在一起，既满足了探针台对探针卡的安装要求，又满足了测试仪对探针卡的连接要求，从而在无需购置新设备，也无需对探针台和测试仪进行改造的情况下，仅通过简单地更换探针卡装置，就解决了原本不能配用的探针台与测试仪之间的硬件连接问题，充分挖掘了现有机台的使用潜能。

图6为本发明的探针卡装置在芯片测试系统中的连接方法。如图6所示，首先，按芯片测试系统中探针台的专用探针卡的外形、尺寸切割转接板(S601)；再将该专用探针卡上用于与探针台固定的通孔复制在转接板上(S602)；然后，选择适用于测试仪的探针卡(S603)，该测试仪是能实现新的参数测试的测试仪；接着，在转接板上形成开口(S604)，以容纳通用探针卡上焊盘区背面的焊点，并使探针可以透过转接板与待测晶片接触；将通用探针卡固定在转接板上(S605)；将转接板安装于探针台上(S606)；最后，在测试仪与通用探针卡间形成连接(S607)。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种芯片测试系统，所述芯片测试系统包括测试仪和探针台，所述探针台具有能够安装专用探针卡的卡槽，其特征在于：所述系统还包括探针卡装置，所述装置包括转接板和通用探针卡，所述通用探针卡设置于所述转接板上；所述转接板安装于所述探针台的卡槽中；所述通用探针卡通过电缆与所述测试仪连接。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述转接板具有上表面和下表面，其中间区域具有一开口。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述转接板的外形尺寸与所述专用探针卡相同。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述通用探针卡具有焊盘区和探针区。

5.如权利要求2或3或4所述的系统，其特征在于：所述通用探针卡通过连接件固定于所述转接板的上表面，并使所述焊盘区和探针区从所述开口中露出。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述探针区上的探针低于所述转接板的下表面。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述转接板上具有与所述专用探针卡位置相对应的通孔。

8.如权利要求1或7所述的系统，其特征在于：利用所述通孔将所述转接板固定于所述卡槽中。

9.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述探针与被测芯片的测试点接触。

10.一种用于芯片测试系统的探针卡装置，所述系统具有专用探针卡，其特征在于：所述装置包括转接板和探针卡，所述转接板具有与所述专用探针卡相同的外形尺寸，所述探针卡安装于所述转接板上。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于：所述转接板具有上表面和下表面，其中间区域具有一开口。

12.如权利要求10所述的系统，其特征在于：所述转接板的外形尺寸与所述专用探针卡相同。

13.如权利要求10所述的系统，其特征在于：所述探针卡具有焊盘区和探针区。

14.如权利要求11或12或13所述的系统，其特征在于：所述探针卡通过连接件固定于所述转接板的上表面，并使所述焊盘区和探针区从所述开口中露出。

15.如权利要求14所述的系统，其特征在于：所述探针区上的探针低于所述转接板的下表面。

16.如权利要求10所述的系统，其特征在于：所述转接板上具有与所述专用探针卡位置相对应的通孔。

17.如权利要求10或16所述的系统，其特征在于：利用所述通孔将所述转接板固定于所述卡槽中。

18.如权利要求10所述的系统，其特征在于：所述探针卡是通用探针卡。