CN101191801B - 探针卡 - Google Patents

Abstract

一种探针卡，其包括基底、凸块、探针以及结合部件。所述凸块形成在所述基底上。所述探针包括支撑梁以及从所述支撑梁的第一端凸出的尖端。所述结合部件将所述凸块电连接至所述探针。所述结合部件包括第一结合部分以及包围所述第一结合部分外表面的第二结合部分。因而，探针卡的探针可牢固地固定以使得探针卡可具有改进的结构稳定性。

Description

探针卡

相关申请的交叉引用

根据35 USC§119，本申请要求于2006年11月28日向韩国知识产权局(KIPO)提交的第2006-118032号韩国专利申请的优先权，其内容通过引用而全部并入本文。

技术领域

本发明的示例性实施方式涉及用于测试半导体器件的正常工作的探针卡。更具体地，本发明的示例性实施方式涉及具有改进的探针接合强度的探针卡。

背景技术

目前，例如计算机的信息媒体已变得很普遍，因此半导体器件的发展取得了快速的进步。在半导体器件的功能方面，半导体器件可能需要高的运算速度和大的存储容量。为了满足上述要求，用于半导体器件的半导体制造工艺已向高集成度、提高的可靠性、和高响应速度等方面发展。

一般地，半导体器件由以下步骤生产：用于形成电路的制造工艺，所述电路包括在例如硅衬底的半导体衬底上的电气元件；用于测试半导体衬底上的半导体芯片的电特性的电管芯分拣(EDS)工艺，所述半导体衬底由所述制造工艺形成；采用环氧树脂对半导体芯片进行封装的封装工艺；以及对封装的半导体芯片进行切割以将封装的半导体芯片分割为半导体芯片。

在这里，EDS工艺是用于在进行封装工艺之前检查半导体芯片是否正常工作的重要工艺。EDS工艺可包括对具有多个探针的探针卡的使用，该探针分别与半导体芯片接触。

探针卡可通过将电信号施加到与探针接触的半导体芯片上、并通过检测来自半导体芯片的响应信号而被用于测试半导体芯片的正常工作。

传统的针型探针卡可通过以下步骤制造：对各个在一端形成有尖端的针进行弯曲、将针布置在预定位置、以及通过焊接工艺将针固定到基底上。在这里，为了确保探针和半导体芯片的焊盘之间的接触，可能需要提供具有弹性的探针。

然而，因为传统的针型探针卡被重复使用，所以探针可能会变形、探针的水平面可能会无法保持和/或探针的位置可能会偏移。

此外，因为传统的针型探针卡可能是手工制造的，所以传统的针型探针卡的生产率可能很低。而且，由于半导体器件已变得高度集成，因而半导体器件的间距可能很小。然而，可能难以对传统的针型探针卡进行布置以使其对应于半导体器件的小的间距。而且，传统的针型探针卡的针之间可能会产生干扰，以使得传统的针型探针卡的测试精度非常低。

为了克服传统的针型探针卡的问题，已经提出了悬臂式探针卡。

悬臂式探针卡可通过以下过程制造：在基底上竖直形成凸块、在牺牲基底上形成尖端部分和用于支撑该尖端部分的支撑梁、将凸块接合到支撑梁的一端、并除去牺牲基底。

微机电系统(MEMS)探针卡是一种悬臂式探针卡，其可由MEMS技术制造。特别地，MEMS技术使得可在半导体衬底水平制造探针卡。因而，用于测试半导体器件的时间和费用可显著减少。

依照制造MEMS探针卡的传统方法，通过焊接工艺将凸块接合到支撑梁的一端。特别地，在凸块和支撑梁之间放入焊膏。将焊膏加热至约200℃到约350℃以使焊膏融化，从而使凸块和支撑梁相互结合。

然而，在传统的MEMS探针卡中，当在结合工艺中对凸块和支撑梁进行加热和冷却时，可能在凸块和支撑梁之间产生位置误差。此外，传统的MEMS探针卡在重复使用时，由于凸块和支撑梁之间的弱接合强度，可能会使支撑梁变形并偏移。因此，传统的MEMS探针卡的耐用性可能很低。

发明内容

本发明的示例性实施方式提供了一种包括牢固固定的探针的探针卡。

根据本发明的一个方面的探针卡包括基底、凸块、探针以及结合部件。所述凸块形成在所述基底上。所述探针包括支撑梁以及从所述支撑梁的第一端凸出的尖端。所述结合部件将所述凸块电连接至所述探针。所述结合部件包括第一结合部分以及包围所述第一结合部分外表面的第二结合部分。

根据一个示例性实施方式，所述第一结合部分和所述第二结合部分紧密地相互安装。此外，可在所述第一结合部分和所述第二结合部分之间放入焊膏

根据另一示例性实施方式，所述第一结合部分可形成在所述凸块上。所述第二结合部分可在与所述第一端相反的支撑梁的第二端上形成。可选地，所述第一结合部分可形成在支撑梁的第二端上。所述第二结合部分可形成在所述凸块上。

根据另一示例性实施方式，所述第二结合部分的形状为具有中空部分的圆柱形，所述中空部分的尺寸与所述第一结合部分的外部周边相对应。

根据本发明的另一方面的探针卡包括基底、探针以及结合部件。所述探针包括支撑梁以及从所述支撑梁的第一端凸出的尖端。所述结合部件包括形成在所述基底上的第一结合部分，以及紧密地安装到所述第一结合部分上的第二结合部分。此外，所述第二结合部分的形状被设置为包围所述第一结合部分的外表面。

根据一个示例性实施方式，所述第一结合部分可从形成于所述基底的凹陷部分的内表面凸出。所述第二结合部分的形状为具有中空部分的圆柱形，所述中空部分的尺寸与所述第一结合部分的外部周边相对应。此外，可在所述第一结合部分和所述第二结合部分之间放入焊膏。

根据本发明，可将探针卡牢固而精确地固定到基底或凸块上。此外，探针卡可具有改进的稳定性，以使得采用本探针卡测试的半导体器件的测试失效率降低。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，本发明的上述和其他特征以及优点将会更加清楚。其中：

图1是示出根据本发明的第一示例性实施方式的探针卡的剖视图；

图2是示出图1中的探针卡的立体图；

图3是示出根据本发明的第二示例性实施方式的探针卡的剖视图；

图4是示出图3中的探针卡的立体图；

图5是示出根据本发明的第三示例性实施方式的探针卡的剖视图；以及

图6是示出图5中的探针卡的立体图。

具体实施方式

下文中将参照其中示出本发明的实施方案的附图更加全面地描述本发明。然而，可以通过不同的形式实施本发明，并且本发明不应被解释为受本文实施方案的限制。相反，提供这些实施方案的目的是使本公开彻底完全，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。在附图中，为了清晰起见可能对层和区域的尺寸和相对尺寸进行了放大。

应当理解，当谈到元件或层“位于”、“连接至”或者“耦合至”另一元件或层上时，其可以直接位于、连接至或者耦合至其他元件或层上，或者可能存在插入的元件或层。相反地，当谈到元件“直接位于”、“直接连接至”或者“直接耦合至”另一元件或层上时，则不存在插入的元件或层。全文中相同的标号指代相同的元件。本文中所使用的术语“和/或”包括所列举的相关项目中的一个或多个的任意组合和全部组合。

应当理解，虽然术语第一、第二等在本文中可以用来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应局限于这些项目。这些术语仅用来将一个元件、组件、区域、层和/或部分与另一个区域、层或部分区分开。因而，下文中讨论的第一元件、组件、区域、层或部分也可称作第二元件、组件、区域、层或部分，而不背离本发明的教导。

本文中可以使用空间上相对的术语，例如“在……之下”、“在………下方”、“下方”、“上方”、“上部”等，以便于描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的相对关系。应当理解，空间上相对的术语旨在包含设备在使用或操作时除了附图中所描述的定位之外的不同定位。例如，如果附图中的设备翻转，被描述成“在其他元件或特征下方”或“在其他元件或特征之下”的元件将被定向成“位于其他元件或特征上方”。因而，示例性的术语“在……下方”能够包含上方方向和下方方向。所述设备可以其他方式定向(转动90度或处于其他方位)，从而相应地解释本文中使用的空间上相对的描述语。

本文使用的术语仅旨在描述特定的实施方案而非限制本发明。当用在本文中时，单数形式的“一个(a或an)”和“该(the)”也旨在包括复数形式，除非上下文中另有明确说明。还可进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(includes和/或including)”表示存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同。进一步还可以理解，诸如常用字典中所定义的那些术语应该被解释为具有与其相关领域中含义相一致的含义，并且除非本文明确地定义，不能以理想化或过于正规的方式对其进行解释。

实施方式1

图1是示出根据本发明的第一示例性实施方式的探针卡的剖视图，图2是示出图1中的探针卡的立体图。

参照图1和图2，该示例性实施方式的探针卡包括具有电路图案102的基底101、在图案102上形成的凸块110、以及多个具有第一端和第二端的探针120，在第一端形成有与半导体器件接触的尖端122，第二端与第一端相反并结合有凸块110。

此外，探针卡进一步包括结合部件130，其用于使凸块110与探针120相互固定，进而使凸块110与探针120相互电耦合。

在这里，探针卡可用作空间扩充装置，其用于将具有以第一节距设置的焊盘的半导体器件电耦合至具有以大于第一节距的第二节距设置的焊盘的印刷电路板(PCB)。

在该示例性实施方式中，基底101可包括单层陶瓷结构或多层陶瓷结构。此外，基底101上的电路图案102可对应于半导体器件的第一节距。

凸块110从基底101的电路图案102上凸出。凸块110将电路图案102电连接至探针120。

每一探针120均包括支撑梁121和尖端122。支撑梁121的固定端被固定于凸块110。支撑梁121从凸块110水平地延伸。在该示例性实施方式中，支撑梁121的形状可为厚度很薄、一定宽度、并且长度大于宽度的杆。

在这里，为了通过将尖端122向半导体器件的焊盘按压以对尖端122和半导体器件的焊盘充分提供稳定的接触可靠性，支撑梁121可具有弹性。此外，为了使探针120同时与焊盘接触，可在基底101的上表面与支撑梁121之间形成间隔。

尖端122从支撑梁121的自由端、沿着与朝向基底101的竖直向下方向相反的竖直向上方向凸出。

尖端122直接与半导体器件的焊盘接触。因而，尖端122可有利地具有用于刺破焊盘上的氧化层的尖角端以与焊盘接触。此外，尖端122可具有耐磨性以使尖端122反复与焊盘接触。在该示例性实施方式中，尖端122的形状可为具有尖角端的圆锥形或金字塔形。或者，尖端122可具有与上述形状不同的多种形状中的一种。

结合部件130将凸块110与探针120结合。结合部件130具有从凸块110上凸出的第一结合部分131以及紧密地固定到第一结合部分131的第二结合部分132。

从凸块110上凸出的第一结合部分131被插入第二结合部分132。

在该示例性实施方式中，在第一结合部分131和第二结合部分132之间可不形成间隙。因而，第二结合部分132可具有对应于第一结合部分131的外部周边的中空部分。例如，第二结合部分132的内部周边可与第一结合部分131的外部周边基本相同。或者，为了增加第一结合部分131和第二结合部分132之间的接合强度，第一结合部分131的外部周边可稍大于第二结合部分132的内部周边。

如图2所示，在该示例性实施方式中，结合部件130包括从凸块110中凸出的、形状为实心矩形柱的第一结合部分131，以及形状为中空矩形柱的第二结合部分132，第二结合部分132具有尺寸对应于第一结合部分131的外部周边的中空部分。在这里，结合部件130的形状可不限于上述外形。例如，第一结合部分131的形状可为圆柱形。第二结合部分132的形状可为中空的圆柱形，其具有直径与第一结合部分131的直径基本相同的中空部分。

在这里，如上所述，结合部件130的第一结合部分131和第二结合部分132被紧密地相互安装。因而，为了将第一结合部分131和第二结合部分132紧密地相互组装，可对第一结合部分131和/或第二结合部分132进行加热或加压，以使第一结合部分131插入第二结合部分132的中空部分，从而将第一结合部分131和第二结合部分132紧密地相互安装。

此外，为了将第一结合部分131和第二结合部分132紧密地相互安装，第二结合部分132可具有用于包围不小于第一结合部分131约1/2的外部周边的形状。

在该示例性实施方式中，第一结合部分131被单独地形成在凸块110上。或者，第一结合部分131和凸块110可彼此同时形成。此外，在该示例性实施方式中，第二结合部分132形成在支撑梁121上。可选地，第二结合部分132和支撑梁121可彼此同时形成。

此外，可在第一结合部分131上形成粘合剂部件。在该示例性实施方式中，粘合剂部件可包括焊膏140。当将焊膏140被加热到约200℃至约350℃时，焊膏140被融化以使第一结合部分131和第二结合部分132彼此牢固地结合。

可选地，结合部件130的第一结合部分131和第二结合部分132可通过温度不低于约450℃的铜焊工艺、导电粘合剂等、以及焊膏140相互结合。

依照该示例性实施方式，由紧密的安装产生的物理接合强度以及由焊膏140产生的接合强度可施加在探针120和凸块110之间，以使得探针120和凸块110相互牢固地固定。此外，因为可防止探针120的位置误差和变形，所以探针卡可具有改进的结构稳定性。

实施方式2

图3是示出根据本发明的第二示例性实施方式的探针卡的剖视图，图4是示出图3中的探针卡的立体图。

在示例性实施方式1中，第一结合部分131被插入第二结合部分132中。相反，在本示例性实施方式中，第二结合部分232被插入第一结合部分231中。

在下文中，将参照图3和图4详细说明该示例性实施方式的探针卡。在这里，与示例性实施方式1和2基本相同的元件由相同的名称表示，并且为了简洁，在此省略了关于相同元件的任何进一步的说明。

参照图3和图4，该示例性实施方式的探针卡包括：具有电路图案202的基底201；在图案202上形成的凸块210；多个具有第一端和第二端的探针220，在第一端形成有与半导体器件接触的尖端222，第二端与第一端相反并结合有凸块210；以及用于使凸块210与探针220相互结合的结合部件230。

在该示例性实施方式中，基底201可包括单层陶瓷结构或多层陶瓷结构。此外，基底201上的电路图案202可对应于半导体器件的第一节距。

凸块210从基底201的电路图案202上凸出。

每一个探针220均包括支撑梁221和尖端222。支撑梁221的固定端被固定于凸块210。支撑梁221从凸块210水平地延伸。尖端222从支撑梁221的自由端、沿着与朝向基底201的竖直向下方向相反的竖直向上方向凸出。

在该示例性实施方式中，支撑梁221可为长度大于宽度的杆形。

在这里，为了对尖端222和半导体器件的焊盘充分提供稳定的接触可靠性，尖端222的形状可为具有尖角端的圆锥形或金字塔形。

结合部件230具有从凸块210上凸出的第一结合部分231，以及紧密地固定到第一结合部分231的第二结合部分232。第二结合部分232形成于支撑梁221的固定端。

在该示例性实施方式中，第一结合部分231被单独地形成在凸块210上。可选地，第一结合部分231和凸块210可彼此同时形成。此外，在该示例性实施方式中，第二结合部分232形成在支撑梁221上。可选地，第二结合部分232和支撑梁221可彼此同时形成。

第二结合部分232被插入第一结合部分231中。为了将第二结合部分232紧密地安装到第一结合部分231中，第二结合部分232的外部周边可与第一结合部分231中的中空部分的内部周边基本相同。可选地，第二结合部分232的外部周边可稍大于第一结合部分231的内部周边。

如图4所示，在该示例性实施方式中，第二结合部分232的形状为从支撑梁221凸出的实心矩形柱。第一结合部分231的形状为中空矩形柱，其具有尺寸与第二结合部分232的直径对应的中空部分。

此外，焊膏240可在第一结合部分231上形成。在该示例性实施方式中，焊膏240在第一结合部分231和第二结合部分232之间加入。当加热焊膏240时，焊膏240被融化以将第一结合部分231和第二结合部分232彼此牢固地结合。

实施方式3

图5是示出根据本发明的第三示例性实施方式的探针卡的剖视图，图6是示出图5中的探针卡的立体图。

在该示例性实施方式中，不同于示例性实施方式1和2中的结构，用于固定探针320的第一结合部分231于基底301处形成。

在下文中，将参照图5和图6详细说明该示例性实施方式的探针卡。在这里，与示例性实施方式1至2基本相同的元件由相同的名称表示，并且为了简洁，在此省略了关于相同元件的任何进一步的说明。

参照图5和图6，该示例性实施方式的探针卡包括：具有电路图案302的基底301、多个具有与半导体器件接触的尖端322的探针320、以及用于使基底301与探针320相互结合的结合部件330。

每一个探针320均包括杆形的支撑梁321，并且尖端322从支撑梁321的自由端、沿着与朝向基底301的竖直向下方向相反的竖直向上方向凸出。

在这里，为了对尖端322和半导体器件的焊盘充分提供稳定的接触可靠性，尖端322的形状可为具有尖角端的圆锥形或金字塔形。

在该示例性实施方式中，基底301可包括单层陶瓷结构或多层陶瓷结构。此外，基底301上的电路图案302可对应于半导体器件的第一节距。

结合部件330具有形成于基底301的第一结合部分331，以及形成于支撑梁321的固定端的第二结合部分332。

可将第一结合部分331设置为与电路图案302相对应。此外，第一结合部分331形成在凹陷部分303内，凹陷部分303形成于基底301的表面部分。

在该示例性实施方式中，凹陷部分303可通过将电路图案302和与电路图案302相邻的基底301的一部分地去除而形成。第一结合部分331从凹陷部分303的底部表面延伸。电路图案302被部分地设置在第一结合部分331上。即，第一结合部分331可通过在凹陷部分303的形成过程中将基底301部分地去除、而保留第一结合部分331来形成。

在该示例性实施方式中，凹陷部分303和第一结合部分331可通过喷砂工艺、通过在基底301的表面部分形成凹面而同时获得。

凹陷部分303可具有足以接纳第二结合部分332的内部空间。此外，凹陷部分303的形状可对应于第二结合部分332的形状。例如，当第二结合部分332的形状为矩形柱形或圆柱形时，凹陷部分303可具有对应于第二结合部分332形状的矩形柱中空部分或圆柱形中空部分。

第二结合部分332具有用于接收第一结合部分331的中空部分。例如，当第一结合部分331的形状为矩形柱或圆柱形时，第二结合部分332可为中空矩形柱形状或中空的圆柱形，其具有与第一结合部分331的形状相对应的中空部分。

此外，在第二结合部分332的中空部分和第一结合部分331的外部周边之间可不形成间隙。

此外，焊膏340可形成在第一结合部分331上。在该示例性实施方式中，电路图案302被设置在第一结合部分331上。焊膏340形成在电路图案302上。

因此，当将第一结合部分331插入第二结合部分332中时，可施加压力以使第一结合部分331和第二结合部分332相互结合。当将结合部件340被加热到焊膏340的融化温度时，焊膏340被融化以将第一结合部分331和第二结合部分332相互牢固地结合。

根据本发明，探针卡中的探针可具有改进的接合强度。此外，因为可防止探针的位置误差和变形，所以探针卡可具有改进的结构稳定性。因此，采用本探针卡测试的半导体器件的测试失效率可减少。

虽然已经描述了本发明的优选实施方案，但是应当注意本领域技术人员可以根据上述教导进行各种变化和修改。因此，应当理解，在不偏离所附权利要求所限定的本发明的范围和精神的情况下，可以对已公开的本发明的特定实施方案进行变化。

Claims (8)

1.一种探针卡，包括：

基底，包括电路图案；

凸块，位于所述基底上并且电连接至所述电路图案；

探针，包括支撑梁以及从所述支撑梁凸出的尖端，所述支撑梁具有自由端和固定端，所述尖端从所述自由端突出，所述固定端连接至所述凸块并与所述自由端相反；

结合部件，包括第一结合元件和第二结合元件，所述第二结合元件设置于所述支承梁的固定端，所述第一结合元件设置于所述凸块上而与所述第二结合元件相结合，从而使得所述支承梁的固定端被引导为与所述凸块连接。

2.如权利要求1所述的探针卡，其中所述第一结合元件和所述第二结合元件紧密地相互安装。

3.如权利要求l所述的探针卡，进一步包括放入所述第一结合元件和所述第二结合元件之间的焊膏，以使得所述第一结合元件和所述第二结合元件彼此结合。

4.如权利要求1所述的探针卡，其中所述探针的尖端在所述自由端凸出，所述第二结合元件位于所述固定端处。

5.如权利要求1所述的探针卡，其中所述第二结合元件的形状为具有中空部分的圆柱形，所述第一结合元件接纳在所述中空部分内。

6.一种探针卡，包括：

基底，包括电路图案，其中所述基底具有从其表面凹陷的凹陷部分，以及从所述凹陷的底部突出的第一结合元件；所述电路图案部分地位于所述第一结合元件； 

探针，包括具有相反的自由端和固定端的支撑梁，以及从所述自由端凸出的尖端；其中第二结合元件设置在所述固定端，并具有中空部分，所述第二结合元件与所述第一结合元件相结合，从而使得所述第二结合元件接纳在所述凹陷内，第一结合元件与所述电路图案接纳在所述第二结合元件的所述中空部分内。

7.如权利要求6所述的探针卡，其中所述第一结合元件和所述第二结合元件紧密地相互安装。

8.如权利要求6所述的探针卡，进一步包括放入所述第一结合元件和所述第二结合元件之间的焊膏，以使得所述第一结合元件和所述第二结合元件彼此结合。 

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