CN102998491A - 探针测试装置与其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种探针测试装置与其制造方法，制造方法包括下述步骤。首先，将多个空间转换板定位于增强板上，空间转换板具有多个第一焊垫。之后，将空间转换板固定于增强板，并使空间转换板电性连接于增强板。然后，于空间转换板上形成具有开口的光阻图案，第一焊垫位于开口内。之后，于开口内形成覆盖第一焊垫的金属层。接着，去除光阻图案并将金属层平坦化以形成第二焊垫。之后，将增强板与电路板电性连接。再来，提供具有多个探针区的探针头，每一探针区皆对应到其中一空间转换板，其中探针区上的探针借由第二焊垫与空间转换板的内部电路电性连接。

Description

探针测试装置与其制造方法
技术领域
本发明是关于一种测试装置，更明确地说，有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1，图1所绘示为一种公知的探针测试装置，此探针测试装置10包括一固定框架11、一电路板12、一空间转换板14、与一探针头16。其中，空间转换板14是借由多个焊锡18而设置在电路板12上，而探针头16则是被固定框架11所固定。而且，探针头16包括多根探针162，探针162的一端与空间转换板14上的焊垫(pad)141接触，而探针162的另外一端则与测试晶圆上的芯片(未绘示)相接触，藉此这些探针162可测试晶圆上的芯片(未绘示)。于空间转换板14的内部设有电路(未绘示)，借由这些电路，探针头16上的探针162可与电路板12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。 
目前，在市面上，探针测试装置10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。然而，图1所示的空间转换板14上仅设置一探针头16，因此一次仅能侦测单一待测物(Device under test)。为了增加检测的效率，部份的制造厂商会于一探针头上设置多个探针区，而每一探针区皆对应到一待测物，这样一次便可侦测多个待测物，此类型的探针测试装置在以下可称为多待测物(multi-DUT)的探针测试装置，而类似图1的探针测试装置在下文 中可称为单待测物(single DUT)的探针测试装置。 
请参照图2，图2所绘示为另一种公知的多待测物的探针测试装置，此探针测试装置20包括一固定框架21、一电路板22、一空间转换板24、一增强板25、与一探针头26，此探针头26具有多个探针区27。在图2中，增强板25是用以增加探针测试装置20整体的机械强度。由于探针头26上设置有多个探针区27，每一探针区27对应到其中一待测物且皆具有多根探针272，故此探针测试装置20可以一次侦测多个待测物。 
虽然，探针测试装置20能同时对多个待测物进行检测，但由于探针头26上设置有多个探针区27，故空间转换板24无法沿用如图1所示的空间转换板14，而必需重新设计和制造，这样一来便会增加多待测物的探针测试装置的成本。因此，如何在多待测物的探针测试装置中沿用单待测物的探针测试装置中所使用的空间转换板，是值得本领域具有通常知识者值得去思量的问题。 
在日本专利2010266300中，是借由一基准框架对各空间转换板进行定位，待定位完成后再将空间转换板固定在电路板上。然而，此种定位方式仅是初步定位，之后在进行回焊时，空间转换板的位置仍然有可能会产生偏移，从而导致探针区的探针无法和空间转换板上的焊垫相对准。 
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种探针测试装置与其制造方法，此探针测试装置能沿用单待测物的探针测试装置中所使用的空间转换板，故能减少探针测试装置的制造成本。 
根据上述目的与其他目的，本发明提供一种探针测试装置的制造方法，其包括下述的步骤。首先，提供一增强板。再来，将多个空间转换板定位于增强板上，该空间转换板的其中一表面具有多个第一焊垫。之后，将空间转换板固定于增强板上，并使空间转换板的内部电路电性连接于增强板的内部电路。接着，于空间转换板上形成一光阻图案，该光阻图案具有多个开口，且第一焊垫是位于开口内。然后，于每一开口内形成一金属层，此金属层覆盖所述的第一焊垫，以形成多个第二焊垫。于去除光阻图案后，将一电路板 的内部电路与增强板的内部电路电性连接。之后，提供一探针头，该探针头具有多个探针区，且每一探针区皆对应到其中一空间转换板。其中，探针区包括多根探针，该探针是借由第二焊垫而与该空间转换板的内部电路电性连接。 
于上述的探针测试装置的制造方法中，金属层是以电镀的方式形成于所述的开口内。 
于上述的探针测试装置的制造方法中，于增强板上设置有多个定位点，空间转换板是借由与该定位点相抵靠而定位在增强板上。 
于上述的探针测试装置的制造方法中，空间转换板定位于增强板的步骤包括下述的步骤。首先，提供一定位框架，该定位框架上具有多个定位槽。再来，将空间转换板置放在定位槽内。之后，将增强板靠近定位框架，并使空间转换板焊接在增强板上。 
于上述的探针测试装置的制造方法中，还包括下述的步骤：于第二焊垫的表面形成一抗氧化层。 
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、多个空间转换板、与多个探针区。其中，增强板设置在电路板上，且增强板的内部电路是与电路板电性连接。所述的空间转换板是设置在增强板上，且于每一空间转换板上皆设有多个第一焊垫与多个第二焊垫，其中第二焊垫是覆盖第一焊垫。在此，“覆盖”并不限定于“全部覆盖”，也可以指“部分覆盖”。而且，每一第二焊垫的上方表面皆为一平面。所述的探针区包括多个探针，该探针借由第二焊垫而与空间转换板的内部电路电性连接。于至少一空间转换板上，至少一第二焊垫及覆盖在其下的第一焊垫两者的中心线并非相重合。 
于上述的探针测试装置中，每一空间转换板上的第二焊垫与其他相邻的空间转换板上相应位置的第二焊垫，其中心点的位置是位于同一条水平或垂直延长线。 
于上述的探针测试装置中，增强板具有一凹槽，所述的空间转换板是位于该凹槽内。而且，当所述的空间转换板设置于增强板上后，在凹槽内填充一底胶(underfill)。 
于上述的探针测试装置中，第二焊垫的材质与第一焊垫的材质相同。 
于上述的探针测试装置中，增强板的材质为陶瓷，而空间转换板的材质为有机材质。 
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，所附图式中的各元件仅是示意，并未按照各元件的实际比例进行绘示。 
附图说明
图1所绘示为一种公知的探针测试装置。 
图2所绘示为另一种公知的探针测试装置。 
图3所绘示为本发明的探针测试装置的第一实施例。 
图4A～图4I所绘示为本发明的第一实施例的探针测试装置的制造流程。 
图5A为对应至图4B的俯视图。 
图5B为对应至图4C的俯视图。 
图5C为对应至图4G的俯视图。 
图6A～图6D所绘示为对空间转换板进行定位的另一个实施例。 
图7所绘示为本发明的增强板的另一实施例。 
具体实施方式
请参照图3，图3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30包括一固定框架31、一电路板32、一增强板38、多个空间转换板34、与一探针头35，此探针头35具有多个探针区36。其中，增强板38是设置在电路板32的一侧并与电路板32电性连接。增强板38为多层陶瓷结构(Multi-Layered Ceramic，简称MLC)，故具有较高的硬度，从而增加探针测试装置30整体的强度。另外，空间转换板34是与增强板38电性连接，亦即空间转换板34的内部电路与增强板38的内部电路电性连接。此外，这些空间转换板34为多层有机结构(Multi-Layered Organic，简称MLO)。 
此外，每一探针区36皆包括多根探针362，而探针头35则是借由固定框架31所固定，探针362的一端是与空间转换板34电性接触，而探针362的另一端则是与待测物(未绘示)相接触。此外，在图中，二个相邻的探针 区36之间的空间则是为跳待测物所形成的空间，所谓的跳待测物是指多待测物的探针测试装置30的布针图形呈现区域化分布，使得探针测试装置于测试时，得以横跨至少一待测物，而对该被横跨者两旁的待测物进行测试；例如，当探针测试装置30点触晶圆时，并未同时点触两两相邻的芯片，而是跨越特定的芯片而对其两旁的芯片进行测试。 
请参照图4A～图4I，图4A～图4I所绘示为本发明的第一实施例的探针测试装置的制造流程。首先，请参照图4A，提供一增强板38，此增强板38的其中一侧具有一凹槽384。再来，请同时参照图4B与图5A，图5A所绘示为对应至图4B的俯视图，将多个空间转换板34放置于增强板38的凹槽384内。需注意的是，于凹槽384的底面上设置有多个定位点382，在定位时，空间转换板34的边角是抵靠着定位点382，借由这些定位点382可对空间转换板34进行定位。 
之后，请参照图4C。当完成空间转换板34的定位后，进行回焊(reflow)的程序，而使空间转换板34下的锡球341焊接在增强板38上。此外，空间转换板34上还设置有多个第一焊垫342，此第一焊垫342例如为铜。之后，于凹槽384内填入底胶385，以避免锡球341受到外界环境的污染。 
请配合参照图5B，图5B为对应至图4C的俯视图。由图5B可知，每一空间转换板34上的第一焊垫342与其他相邻的空间转换板34上相应位置的第一焊垫342并不互相对齐，其中心点的位置是位于同一条水平延长线或同一条垂直延长线。也就是说，空间转换板34A上的第一焊垫342A与空间转换板34B上的第一焊垫342B，其中心点的位置并非位于同一条延长线A上。而且，空间转换板34A上的第一焊垫342A与空间转换板34C上相应位置的第一焊垫342C，其中心点的位置并非位于同一条延长线B上。由上所述，本领域具有通常知识者应可明白“相应位置”在此所表示的意思，例如第一焊垫342A是位于空间转换板34A的左前方，位于相应位置的第一焊垫342B与第一焊垫342C则同样也是分别位于空间转换板34B与空间转换板34C的左前方。 
会发生上述现象的原因在于：当空间转换板34初步定位于增强板38上后，需经过回焊程序才能将空间转换板34焊接在增强板38上；然而，在回 焊的过程中，空间转换板34会发生偏移的现象。而且，在经过回焊后，位于空间转换板34下方的锡球341的厚度可能会产生变化，这也会造成了不同的空间转换板34上的第一焊垫342的高度有些许的不一样。 
之后，请参照图4D，于空间转换板34上涂布一光阻层39’，该光阻层39’覆盖第一焊垫342。再来，请参照图4E，将光阻层39’进行曝光显影，以形成一光阻图案39，此光阻图案39包括多个开口391，第一焊垫342则位于开口391内。 
请参照图4F，利用电镀的方式于开口391内沉积一金属层343，此金属层343覆盖所述的第一焊垫342。待金属层343沉积完成后，便形成一第二焊垫344，该第二焊垫344是覆盖着第一焊垫342。在本实施例中，金属层343的材质和第一焊垫342相同，主要是由铜所构成。然而，金属层343的材质并不限于铜，也可使用其他材质，只要具有良好的导电功效即可。 
在图4E中，第一焊垫342是完全位于开口391内，但在某些情况下，光阻图案39会覆盖住第一焊垫342的部分，而仅让第一焊垫342的部分位于开口391内。如此一来，成型后的第二焊垫344便会只覆盖住其下的第一焊垫342的部分。接着，便进行平坦化的作业，以将第二焊垫344的上方表面平坦化。借由平坦化，除了可使第二焊垫344的上表面平坦化外，还可确保每一第二焊垫344的上表面皆位于同一个水平面上，这样可弥补不同的空间转换板34上的第一焊垫342的高度可能会有些许不一样的问题。 
再来，请参照图4G，将光阻图案39(如图4E所示)去除，而仅留下第二焊垫344。由图4G可知，除了空间转换板34A外，其他空间转换板34上的至少一第二焊垫344的中心线C2与覆盖在其下的第一焊垫342的中心线Cl并不互相重合。 
请配合参照图5C，图5C为对应至图4G的俯视图。在本实施例中，每一空间转换板34上的第二焊垫344与其他相邻的空间转换板34上相应位置的第二焊垫344，其中心点的位置是位于同一条水平延长线或同一条垂直延长线。也就是说，空间转换板34A上的第二焊垫344A与空间转换板34B上相应位置的第二焊垫344B，其中心点的位置是位于同一条延长线A上。而且，空间转换板34A上的第二焊垫344A与空间转换板34C上相应位置的第二焊 垫344C，其中心点的位置是位于同一条延长线B上。 
请参照图4H，在完成第二焊垫344的制作后，还可在第二焊垫344的表面形成一抗氧化层345。之后，请参照图4I，将增强板38焊接在一电路板32上，此增强板38的内部电路是借由多个锡球381而与电路板32的内部电路电性连接。之后，便可以将探针头35组装在空间转换板34上，从而完成探针测试装置30(如图3所示)的制作。 
请比较图5B与图5C，在图5B中，由于在回焊的过程中空间转换板34会发生偏移的现象，故不同的空间转换板34上的第一焊垫342无法互相对齐。因此，探针区36上有部分的探针362便无法与第一焊垫342相对准。而且，由于探针区36的探针362必须与待测物上的焊垫(未绘示)相接触，故在组装探针测试装置时组装者也无法借由调整探针362的位置来使探针362与位置偏移的第一焊垫342相接触。这样一来，便会造成组装后的探针测试装置无法正常运作，而这也是为何单待测物的探针测试装置中的空间转换板(如图1的空间转换板14)无法应用于多待测物的探针测试装置中的原因。 
然而，在图5C中，由于第二焊垫344的面积较第一焊垫342的面积为大，故即使在回焊后第一焊垫342会产生偏移，但借由第二焊垫342，能让探针区36上的探针362有效地与第二焊垫344进行接触。这样一来，组装后的探针测试装置30便能有效地运作。换句话说，第二焊垫344的面积必须大到能与探针区36上的探针362进行有效的接触，以使讯号能在第二焊垫344与探针362间进行传递。此外，第二焊垫344的面积的大小并无特别的限定，只要能让探针362借由第二焊垫344而与空间转换板34的内部电路电性连接。 
在本实施例中，空间转换板34的结构与图1的空间转换板14的结构相似。也就是说，空间转换板34原本是设计用来装设在单待测物的探针测试装置中(如图1所示的探针测试装置10)。然而，借由图4A～图4I所示的制造流程，便可将空间转换板34应用在多待测物的探针测试装置中(如图3所示的探针测试装置30)。如此一来，在制作多待测物的探针测试装置时，便无需另外设计新的空间转换板，而是可以沿用原本用在单待测物的探针测试装置中的空间转换板。也因此，在生产空间转换板34时，便可发挥规模经济之效，从而降低探针测试装置30的制造成本。 
图4I所示的抗氧化层345是用以保护第二焊垫344，以防止第二焊垫344被氧化，但本领域具有通常知识者也可依情况而选择不设置抗氧化层345。 
另外，在上述的实施例中，不同空间转换板34上的第二焊垫344彼此相对齐。然而，不同空间转换板34上的第二焊垫344也不须精密地对齐，只要能确保探针区36上的探针362能借由第二焊垫344而与该空间转换板的内部电路电性连接即可，换句话说是指能确保测试讯号能于探针362与第二焊垫344间进行传递。 
此外，在上述的实施例中，增强板38上设置的空间转换板34的个数为四个，但空间转换板的个数其实是可依状况进行调整的，例如：二个或六个。 
在图4B中，空间转换板34是借由定位点382来进行定位，但也可使用其他的定位方式。请参照图6A～图6D，图6A～图6D所绘示为对空间转换板进行定位的另一个实施例。首先，请参照图6A，提供一定位框架60，此定位框架60上具有多个定位槽61。再来，请参照图6B，将空间转换板34置放在定位槽61内。接着，请参照图6C，使增强板38与定位框架60互相靠近，并进行回焊的程序，使空间转换板34焊接在增强板38上。然后，请参照图6D，将增强板38与定位框架60相分离，便完成了空间转换板34的定位。 
在上述的实施例中，增强板38上设置有开口391，而空间转换板34则设置于空间转换板34内。然而，增强板上也可不设置开口。请参照图7，图7所绘示为本发明的增强板的另一实施例。在本实施例中，增强板48的上方表面为一平面，并未设置凹槽，而空间转换板34则是直接设置在增强板48的上方表面上。不过，为了防止空间转换板34下的锡球341受到外界环境的污染，也可在空间转换板34与增强板48间填入底胶481。 
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 (12)

1.一种探针测试装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包括以下步骤：
提供一增强板；
将多个空间转换板定位于该增强板上，该空间转换板的其中一表面具有多个第一焊垫；
将该空间转换板固定于该增强板上，并使该空间转换板的内部电路电性连接于该增强板的内部电路；
于该空间转换板上形成一光阻图案，该光阻图案具有多个开口，该第一焊垫是位于该开口内；
于每一开口内形成一金属层，该金属层覆盖所述的第一焊垫，以形成多个第二焊垫；
去除该光阻图案；
提供一电路板，并将该增强板的内部电路与该电路板的内部电路电性连接；及
提供一探针头，该探针头具有多个探针区，每一探针区皆对应到其中一空间转换板，且该探针区包括多根探针，其特征在于该探针是借由该第二焊垫而与该空间转换板的内部电路电性连接。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于该金属层是以电镀的方式形成于该开口内。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于于该增强板上设置有多个定位点，该空间转换板是借由与该定位点相抵靠而定位在该增强板上。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于将该空间转换板定位于该增强板的步骤包括：
提供一定位框架，该定位框架上具有多个定位槽；
将该空间转换板置放在该定位槽内；及
将该增强板靠近该定位框架，并使该空间转换板焊接在该增强板上。
5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，该制造方法还包括下述的步骤：于该第二焊垫的表面形成一抗氧化层。
6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，该制造方法还包括下述的步骤：将所述的第二焊垫平坦化。
7.一种探针测试装置，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，且该增强板的内部电路是与该电路板的内部电路电性连接；
多个空间转换板，所述的空间转换板是设置在该增强板上，且于每一空间转换板上皆设有多个第一焊垫与多个第二焊垫，该第二焊垫是覆盖该第一焊垫，且该些第二焊垫的上方表面处形成一平面；及
一探针头，其特征在于该探针头具有多个探针区，所述的探针区包括多个探针，该探针借由该第二焊垫而与该空间转换板的内部电路电性连接；
其中，于至少一空间转换板上，至少一第二焊垫及覆盖在其下的第一焊垫两者的中心线并非相重合。
8.如权利要求7所述的探针测试装置，其特征在于，每一空间转换板上的第二焊垫与其他相邻的空间转换板上相应位置的第二焊垫，其中心点的位置是位于同一条水平延长线或同一条垂直延长线。
9.如权利要求7所述的探针测试装置，其特征在于，当所述的空间转换板设置于该增强板上后，于该空间转换板及该增强板之間填充有一底胶。
10.如权利要求7所述的探针测试装置，其特征在于，该第二焊垫的材质与该第一焊垫的材质相同。
11.如权利要求7所述的探针测试装置，其特征在于，该增强板的材质为陶瓷，而该空间转换板的材质为有机材质。
12.如权利要求7所述的探针测试装置，其特征在于，于第二焊垫的表面上形成有一抗氧化层。
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