CN102914673A - 探针测试装置 - Google Patents
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Abstract
一种探针测试装置，其包括一电路板、一增强板、至少一空间转换板、与至少一探针组。增强板设置在电路板上，且增强板的内部导电线路是与电路板上的导电线路电性连接，于增强板中设置有多个容置空间。另外，空间转换板设置在增强板上，所述的空间转换板的内部导电线路是借由多个第一锡球而与增强板的内部导电线路电性连接。此外，探针组是设置在空间转换板上，且探针组包括多个探针。其中，第一锡球是位于容置空间内，而增强板则抵接着空间转换板。
Description
技术领域
本发明是关于一种测试装置，且特别是关于一种适用于半导体测试的探针测试装置与其制造方法。
背景技术
在半导体晶圆形成多个集成电路芯片需牵涉到许多步骤，包括：微影、沉积、与蚀刻等。由于其制造的程序相当复杂，故难免会有一些芯片产生缺陷。因此，在进行晶圆切割且将上述的集成电路芯片自半导体晶圆分离前，会对这些集成电路芯片进行测试，以判定上述的集成电路芯片是否有缺陷。
请参照图1A，图1A所绘示为一种公知的探针测试装置。此探针测试装置10包括：一电路板12、一空间转换板14、与一探针组16。其中，空间转换板14是借由多个锡球142而设置在电路板12上，而探针组16则是装设在空间转换板14上，且探针组16包括多根探针162，借由这些探针162可测试晶圆上的芯片。于空间转换板14的内部设有导电线路(未绘示)，借由这些导电线路，探针组16上的探针162可与电路板12上的导电线路电性连接。因此，探针162所接收的测试性号能经由空间转换板14而传送到电路板12，以进行后续的分析。
请同时参照图1A与图1B，图1B所绘示为图1A的空间转换板14的受力分布图。在图1B中为了清楚显示受力F1的分布，故未将探针162画出。空间转换板14上分布有多个焊垫(pad)141。当探针测试装置10在进行检测时，探针组16上的探针162会与待测物(Device under test，简称DUT；未于图中绘示)相碰触，此时待测物会施予一反作用力于探针162，从而使探针162施与一受力F1于空间转换板14上。
此外，分布于空间转换板14与电路板12间的锡球142也可以发挥支撑的作用，以避免空间转换板14因受力F1而变形。然而，在锡球142之间仍然会有空隙143存在，位于空隙143上方的空间转换板14由于缺乏支撑的关系，故会因受力F1而往电路板12的方向弯曲。而且，随着集成电路芯片的尺寸愈来愈小，探针组16上探针162的分布也有愈来愈密集的趋势，也就是说空间转换板14上单位面积所承受的力量会愈来愈高，也因此空间转换板14因受力F1而弯曲的情形也会愈来愈严重，使得空间转换板14的平整度受到影响，进而使探针卡整体的平整度受到影响，在测试待测物时，探针卡的平整度会影响针压缩量(Over Drive)的大小，探针卡的平整度愈差，针压缩量必须下得愈大，即针压(Force)会愈大，才可使探针162与空间转换板14上的接触垫实际接触。然而，针压愈大会造成空间转换板14的变形愈大，探针162本身的磨耗量也提高，使得空间转换板14与探针162的使用寿命变短。
此外，在市面上，探针测试装置10虽然是由专门的探针测试装置制造厂商进行制作和组装，但由于成本的考虑，空间转换板14则往往是由IC制造厂商或IC设计厂商所提供。目前，IC制造厂商或IC设计厂商所提供的空间转换板有愈来愈轻薄的趋势。然而，这样一来，空间转换板14更会因受力F1而产生较大的弯曲变形。
请参照图1C，图1C所绘示为另一种公知的探针测试装置。在此探针测试装置10’中，电路板12与空间转换板14间填充有保护胶144，该保护胶144可防止锡球142遭到外界环境的污染，且保护胶144也可发挥支撑空间转换板14的效果。然而，保护胶144的硬度较差，且保护胶144整体的均匀性较难控制，可能导致空间转换板14与保护胶144间具有空隙的存在，从而造成空间转换板14与保护胶144无法有效接触，故保护胶144所能发挥的支撑效果有限。
因此，如何避免空间转换板14因受力F1而产生弯曲的现象，是值得本领域技术人员去思量的。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种探针测试装置，此探针测试装置可避免空间转换板因受力而产生弯曲的现象。
根据上述目的与其他目的，本发明提供一种探针测试装置，其包括一电路板、一增强板、至少一空间转换板、与至少一探针组。增强板设置在电路板上，且增强板的内部导电线路是与电路板上的导电线路电性连接。另外，空间转换板设置在增强板上，所述的空间转换板的内部导电线路是借由多个第一锡球而与增强板的内部导电线路电性连接。此外，探针组是设置在空间转换板上，且探针组包括多个探针。其中，于增强板与空间转换板间形成有多个容置空间，第一锡球是位于容置空间内，而增强板则抵接着空间转换板。
于上述的探针测试装置中，增强板具有多个突出部，该突出部是抵接着空间转换板，且所述的突出部定义出所述的容置空间。此外，增强板例如是由可加工陶瓷(machinable Glass Ceramics)所制成。
于上述的探针测试装置中，增强板具有多个第一突出部，空间转换板具有多个第二突出部，第一突出部是与第二突出部彼此相抵接，且第一突出部与第二突出部定义出所述的容置空间。
于上述的探针测试装置中，突出部、第一突出部、第二突出部的材质为光阻。
于上述的探针测试装置中，空间转换板具有多个突出部，该突出部是抵接着增强板，且所述的突出部定义出所述的容置空间。
于上述的探针测试装置中，增强板的内部导电线路是借由多个第二锡球而与电路板上的导电线路电性连接，且第二锡球是位于第一锡球的正下方。
于上述的探针测试装置中，增强板为多层陶瓷结构，空间转换板为多层有机结构。
根据上述目的与其他目的，本发明又提供一种探针测试装置，其包括一电路板、一第一增强板、至少一空间转换板、与至少一探针组。第一增强板设置在电路板上，且第一增强板具有多个容置空间，这些容置空间是贯穿第一增强板。空间转换板设置在第一增强板上，该空间转换板的内部导电线路是借由多个第一锡球而与电路板上的导电线路电性连接。另外，探针组是设置在空间转换板上，且该探针组包括多个探针。其中，第一锡球是位于容置空间内，而第一增强板则抵接着空间转换板。
根据上述目的与其他目的，本发明再提供一种探针测试装置，其包括一电路板、一第一增强板、一第二增强板、至少一空间转换板、与至少一探针组。第一增强板具有多个容置空间，这些容置空间是贯穿第一增强板。第二增强板设置在电路板上，且第二增强板的内部导电线路是与电路板上的导电线路电性连接。至少一空间转换板，且第一增强板设置在第二增强板与空间转换板之间，该空间转换板的内部导电线路是借由多个第一锡球而与第二增强板上的导电线路电性连接。探针组是设置在该空间转换板上，该探针组包括多个探针。其中，第一锡球是位于容置空间内，而第一增强板则抵接着空间转换板。
于上述的探针测试装置中，在第一增强板中设置有至少一第一导气槽，该第一导气槽是与容置空间相连通，且第一导气槽是横向贯穿第一增强板，这些第一导气槽例如是呈一直线。而且，第一增强板中设置有至少一第二导气槽，该第二导气槽是呈一直线，且这些第二导气槽的延伸方向与第一导气槽的延伸方向是互相垂直。
于上述的探针测试装置中，第一导气槽的深度约为第一增强板的厚度的二分之一。
于上述的探针测试装置中，第一导气槽是设置在远离空间转换板的一侧。而且，第一导气槽为一槽状开口。
在本发明中，借由增强板的帮助，空间转换板并不会因为受力而产生变形。这样一来，可以保证空间转换板有一定的平整度，增加空间转换板与探针的使用寿命。
为让本发明的上述目的、特征和优点更能明显易懂，下文将以实施例并配合所附图式，作详细说明如下。需注意的是，所附图式中的各组件仅是示意，并未按照各组件的实际比例进行绘示。
附图说明
图1A所绘示为公知探针装置。
图1B所绘示为图1A的空间转换板的受力分布图。
图1C所绘示为另一种公知的探针测试装置。
图2A所绘示为本发明的探针测试装置的第一实施例。
图2B所绘示为图2A的增强板与空间转换板间的详细结构图。
图3所绘示为本发明的探针测试装置的第二实施例。
图4所绘示为本发明的探针测试装置的第三实施例。
图5所绘示为本发明的第三实施例的增强板与空间转换板间的详细结构图。
图6A所绘示为本发明的探针测试装置的第四实施例。
图6B所绘示为本发明的探针测试装置的受力分布图。
图6C与图6D所绘示为本发明的探针测试装置的锡球的示意图。
图7所绘示为本发明的探针测试装置的第五实施例。
图8A所绘示为本发明的探针测试装置的第一增强板的立体图。
图8B所绘示为探针测试装置70中第一导气槽与电路板间的位置关系示意图。
图8C所绘示为探针测试装置80中第一导气槽与第二增强板的位置关系示意图。
具体实施方式
请参照图2A，图2A所绘示为本发明的探针测试装置的第一实施例，此探针测试装置20包括一电路板22、一增强板28、一空间转换板24、与一探针组26。其中，增强板28是设置在电路板22的一侧，且其内部导电线路是与电路板22上的导电线路电性连接。增强板28为多层陶瓷结构(Multi-LayeredCeramic，简称MLC)，由于其是由陶瓷材质所构成故具有较高的硬度，从而增加探针测试装置20整体的强度。另外，空间转换板24是设置在增强板28上，且其内部导电线路是与增强板28的内部导电线路电性连接，这些空间转换板24为多层有机结构(Multi-Layered Organic，简称MLO)。此外，探针组26包括多根探针262，探针组26是设置在空间转换板24上。
请同时参照图2A与图2B，图2B所绘示为增强板28与空间转换板24间的详细结构图。在图2B中为了清楚显示受力F2的分布，故未将探针262画出。其中，空间转换板24的内部具有多条导电线路(未绘示)，增强板28的内部也具有多条导电线路281，该空间转换板24内部的多条导电线路是借由多个第一锡球241而与增强板28内部的多条导电线路281电性连接，该导电线路281是与第一锡球241相接触。此外，增强板28还具有突出部283，这些突出部283定义出容置空间282，第一锡球241是位于容置空间282内，且突出部283的顶端抵接着空间转换板24。在本实施例中，增强板28是由可加工陶瓷所制成，故可借由机械加工的方式于增强板28上形成突出部283。第一锡球241是泛指以锡膏、锡球的相关结构均属之。
当探针组26上的探针262与待测物相碰触，此时待测物会施予一反作用力于探针262，从而使探针262施与受力F2于空间转换板24上。由于空间转换板24被第一锡球241与突出部283支撑着，故空间转换板24并不会因为受力F2而产生变形。因此，相较于图1B与图1C的空间转换板14，本实施例的空间转换板24可以有一定的平整度，在测试待测物时，使针压缩量不需要下得太大，探针262与空间转换板24上的接触垫即可实际接触。这样一来，空间转换板24及探针262的使用寿命便会增长，从而增加探针测试装置20的使用寿命。
另外，于增强板28的下方还分布有多个第二锡球284。借由这些第二锡球284，电路板22上的多条导电线路(未绘示)得以与增强板28内部的多条导电线路281电性连接。此外，第二锡球284还具有支撑电路板22的功效，第二锡球284较佳是位于第一锡球241的正下方。第二锡球284亦可以其他实施方式取代，例如：以可伸缩性的弹性体、异方性导电胶等结构取代第二锡球284，使电路板22上的多条导电线路与增强板28内部的多条导电线路281电性连接。
在上述的实施例中，是借由从增强板28所延伸出的突出部283来支撑空间转换板24。然而，突出部不一定限于形成在增强板上，也可将突出部形成在空间转换板上。请参照图3，图3所绘示为本发明的探针测试装置的第二实施例。在本实施例中，增强板48为一平板，且空间转换板44具有多个突出部443，这些突出部443是抵压着增强板48且定义出容置空间442，而第一锡球441则是位于容置空间442内。
此外，突出部也可同时形成在增强板与空间转换板上。请参照图4，图4所绘示为本发明的探针测试装置的第三实施例。于增强板58上具有多个第一突出部583，而在空间转换板54则具有多个第二突出部543，其中第一突出部583与第二突出部543彼此是相抵接。借由第一突出部583与第二突出部543，可定义出容置空间542，而第一锡球541则是位于容置空间582内。
在第二实施例与第三实施例中，突出部443、第一突出部583、与第二突出部543例如是借由微影制程而成型。也就是说，先于增强板58或空间转换板54上形成一光阻层(未绘示)，之后再图案化该光阻层以形成突出部，亦即突出部的材质为光阻。突出部443、第一突出部583、与第二突出部543的功用与图2B的突出部283相似，皆是用以避免空间转换板产生变形。
另外，在上述的实施例中，于增强板28上只放置单一个空间转换板。然而，其实也可在增强板上放置二个以上的空间转换板。请参照图5，图5所绘示为本发明的第三实施例的增强板与空间转换板间的详细结构图。在本实施例中，增强板68上方放置了二个空间转换板64，且位于空间转换板64下方的第一锡球641是位于增强板68的容置空间682内。而且，增强板68的突出部683抵接着二个空间转换板64。借由增强板68的支撑，可使这二个空间转换板64不会因未受力F3而产生弯折。
请参照图6A，图6A所绘示为本发明的探针测试装置的第四实施例。在本实施例中，探针测试装置70包括一电路板72、一第一增强板782、至少一空间转换板74及至少一探针组76。其中，空间转换板74是借由多个第一锡球742而设置在电路板72上，
而探针组76则是装设在空间转换板74上，且探针组76包括多根探针762，借由这些探针762可测试晶圆上的芯片。于空间转换板74的内部设有导电线路(未绘示)，借由这些导电线路，探针组76上的探针762可与电路板72上的导电线路电性连接。电路板72与空间转换板74是借由回焊方式(第一锡球742)，以达到组装及各自内部导电线路的电性连接。
请继续参照图6A，第一增强板782是由可加工陶瓷所制成，故具有较高的硬度，从而能增加探针测试装置70整体的强度。而且，第一增强板782具有多个容置空间782a，这些容置空间782a例如是借由机械加工的方式来贯穿第一增强板782而产生。上述的空间转换板74例如为多层有机结构(Multi-Layered Organic，简称MLO)，其设置在第一增强板782上，且第一增强板782抵接着空间转换板74。由图6A可清楚看出：在本实施例中，第一增强板782的宽度是小于空间转换板74的宽度，但第一增强板782的宽度较佳是大于或等于(在本实施例中为“大于”)探针组76的宽度。
请同时参照图6A及图6B，图6B所绘示为本发明的探针测试装置的受力分布图。在图6B中，为了清楚显示受力F4的分布，故未将探针762画出。当探针组76上的探针762(如图6A所示)与待测物相碰触时，探针762会施加一受力F4(如图6B所示)于空间转换板74上的多个焊垫741上。由于第一增强板782的宽度是大于或等于探针组76的宽度，故空间转换板74可被第一增强板782与第一锡球742所支撑着，因此空间转换板74并不会因为受力F4而产生变形。这样一来，空间转换板74可以保持在一定的平整度，因此，在测试待测物时，针压缩量不需要下得太大，探针762与空间转换板74上的焊垫741即可实际接触，空间转换板74及探针762的使用寿命便会增长，从而增加探针测试装置的使用寿命。空间转换板74的内部导电线路(未绘示)是借由多个第一锡球742而与电路板72上的导电线路电性连接，且这些第一锡球742是位于容置空间782a内。请参照图6C，图6C所绘示为本发明的探针测试装置的锡球示意图，容置空间782a的孔径D例如是大于或等于第一锡球742的粒径d，但本领域技术人员也可使第一锡球742的粒径d约等于容置空间782a的孔径D。此外，第一锡球742并不一定是球状，也可能是立方体或其他形状。请参照图6D，第一锡球742a是呈立方体的形状，其中容置空间782a的孔径D例如是大于或等于(在本实施例中为大于)第一锡球742a的最大宽度d2。此外，探针组76是设置在空间转换板74上，探针组76包括多个探针762。
请参照图7，图7所绘示为本发明的探针测试装置的第五实施例。为了更加增强探针测试装置整体上的强度，第五实施例的探针测试装置80为在第四实施例的架构基础之下增加一第二增强板881。此外，为了清楚显示受力F4的分布，故未将如图6A所示的探针762画出。此第二增强板881是设置在电路板72上，且位于电路板72与第一增强板782间。其中，第二增强板881的内部导电线路781是借由第一锡球742而与电路板72上的导电线路电性连接。此外，于第二增强板881的上方还分布有多个第二锡球784。借由这些第二锡球784，电路板72上的多条导电线路(未绘示)得以与第二增强板881内部的多条导电线路781电性连接，即是以回焊方式电性连接。另外，第二锡球784还具有支撑电路板72的功效，第二锡球784较佳是位于第一锡球742的正上方。第二锡球784亦可以其他实施方式取代，例如：以可伸缩性的弹性体、异方性导电胶等结构取代第二锡球784，使电路板72上的多条导电线路与第二增强板881内部的多条导电线路781电性连接。
请参阅图8A，图8A所绘示为本发明的探针测试装置的第一增强板的立体图，其清楚显示出多个第一导气槽786及多个第二导气槽788(以虚线标示)。为了使第一锡球742于焊接时所产生的废气能够容易排放出去，在本实施例中，第一增强板782上设置有第一导气槽786及第二导气槽788，该第一导气槽786及第二导气槽788是与多个容置空间782a相连通，且第一导气槽786及第二导气槽788是横向贯穿第一增强板782。另外，在本实施例中，此第一导气槽786及第二导气槽788的宽度约等同于容置空间782a的孔径大小。
借由这些第一导气槽786及第二导气槽788可使容置空间782a与外界环境相连通，这些第一导气槽786与第二导气槽788例如是借由铣刀所制成，且在本实施例中第一导气槽786与第二导气槽788是互相垂直。因此，第一锡球742于焊接时所产生的废气便能借由第一导气槽786及第二导气槽788而排放到外界环境。值得注意的是，第一导气槽786及第二导气槽788的延伸方向是根据第一锡球742的排列决定，而第一锡球742的排列并非一定呈一直线，亦可能是呈不规则线，所以第一导气槽786及第二导气槽788的延伸方向也可能是呈不规则线。值得一提的是，本领域技术人员也可仅设置第一导气槽786或第二导气槽788即可，而非第一导气槽786及第二导气槽788皆设置。
请参阅图8B与图8C，图8B所绘示为探针测试装置70中第一导气槽与电路板间的位置关系示意图，图8C所绘示为第一导气槽与第二增强板的位置关系示意图，其更清楚地显示第一导气槽786于上述的探针测试装置70及探针测试装置80中的相对位置。在第四实施例的探针测试装置70中，第一导气槽786设置在远离空间转换板74的一侧，也就是说第一导气槽786的开口是朝向电路板72。另外，第二导气槽788在图8B中虽未被绘出，但其开口也是朝向电路板72。
在探针测试装置80中，第一导气槽786设置在远离空间转换板74的一侧，也就是说第一导气槽786的开口是朝向第二增强板881。另外，第二导气槽788在图8C中虽未被绘出，但其开口也是朝向第二增强板881。
请同时参阅图8A、图8B、及图8C，第一导气槽786及第二导气槽788例如为一槽状开口，且第一导气槽786及第二导气槽788的深度h约为第一增强板782的厚度H的二分之一。当然，本领域技术人员也可依情况调整第一导气槽786及第二导气槽788的深度h，并不限于第一增强板782的厚度的二分之一。
上述实施例仅是为了方便说明而举例，虽遭所属技术领域的技术人员任意进行修改，均不会脱离如权利要求书中所欲保护的范围。
Claims (17)
1.一种探针测试装置，其特征在于，该探针测试装置包括：
一电路板；
一增强板，该增强板设置在该电路板上，且该增强板的内部导电线路是与该电路板上的导电线路电性连接；
至少一空间转换板，该空间转换板设置在该增强板上，所述的空间转换板的内部导电线路是借由多个第一锡球而与该增强板的内部导电线路电性连接；及
至少一探针组，该探针组是设置在该空间转换板上，该探针组包括多个探针；
其中，于该增强板与该空间转换板间形成有多个容置空间，该第一锡球是位于该容置空间内，而该增强板则抵接着该空间转换板。
2.如权利要求1所述的探针测试装置，其特征在于，该增强板具有多个突出部，该突出部是抵接着该空间转换板。
3.如权利要求2所述的探针测试装置，其特征在于，该增强板是由可加工陶瓷所制成。
4.如权利要求2所述的探针测试装置，其特征在于，该突出部的材质为光阻。
5.如权利要求1所述的探针测试装置，其特征在于，该增强板具有多个第一突出部，该空间转换板具有多个第二突出部，且该第一突出部与该第二突出部是彼此相抵接。
6.如权利要求5所述的探针测试装置，其特征在于，该第一突出部与该第二突出部的材质为光阻。
7.如权利要求1所述的探针测试装置，其特征在于，该空间转换板具有多个突出部，且该突出部是抵接着该增强板。
8.如权利要求1所述的探针测试装置，其特征在于，该增强板的内部导电线路是借由多个第二锡球而与该电路板上的导电线路电性连接，且该第二锡球是位于该第一锡球的正下方。
9.如权利要求1所述的探针测试装置，其特征在于，该增强板为多层陶瓷结构，该空间转换板为多层有机结构。
10.一种探针测试装置，其特征在于，该探针测试装置包括：
一电路板；
一第一增强板，该第一增强板设置在该电路板上，该第一增强板具有多个容置空间，该容置空间是贯穿该第一增强板；
至少一空间转换板，该空间转换板设置在该第一增强板上，该空间转换板的内部导电线路是借由多个第一锡球而与该电路板上的导电线路电性连接；及
至少一探针组，该探针组是设置在该空间转换板上，该探针组包括多个探针；
其中，该第一锡球是位于该容置空间内，而该第一增强板则抵接着该空间转换板。
11.一种探针测试装置，其特征在于，该探针测试装置包括：
一电路板；
一第一增强板，该第一增强板具有多个容置空间，该容置空间是贯穿该第一增强板；
一第二增强板，该第二增强板设置在该电路板上，该第二增强板的内部导电线路是与该电路板上的导电线路电性连接；
至少一空间转换板，且该第一增强板设置在该第二增强板与该空间转换板之间，该空间转换板的内部导电线路是借由多个第一锡球而与该第二增强板上的导电线路电性连接；及
至少一探针组，该探针组是设置在该空间转换板上，该探针组包括多个探针；
其中，该第一锡球是位于该容置空间内，而该第一增强板则抵接着该空间转换板。
12.如权利要求10或权利要求11所述的探针测试装置，其特征在于，于该第一增强板中设置有至少一第一导气槽，该第一导气槽是与该容置空间相连通，且该第一导气槽是横向贯穿该第一增强板。
13.如权利要求12所述的探针测试装置，其特征在于，这些第一导气槽是呈一直线。
14.如权利要求13所述的探针测试装置，其特征在于，于该第一增强板中设置有至少一第二导气槽，该第二导气槽是呈一直线，且这些第二导气槽的延伸方向与该第一导气槽的延伸方向是互相垂直。
15.如权利要求12所述的探针测试装置，其特征在于，该第一导气槽的深度约为该第一增强板的厚度的二分之一。
16.如权利要求12所述的探针测试装置，其特征在于，该第一导气槽是设置在远离该空间转换板的一侧。
17.如权利要求16所述的探针测试装置，其特征在于，该第一导气槽为一槽状开口。
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