CN103134961A

CN103134961A - 探针卡

Info

Publication number: CN103134961A
Application number: CN2012100929095A
Authority: CN
Inventors: 刘安鸿; 李宜璋; 黄祥铭; 黄士芬
Original assignee: Chipmos Technologies Inc
Current assignee: Chipmos Technologies Inc
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: CN103134961B; TWI490502B; TW201321758A

Abstract

本发明关于一种用以对一芯片堆迭结构进行电性测试的探针卡，包含一电路板、组装于电路板上并与之电性连接的一探针头、以及设置于探针头上，分别具有多个第一垂直探针及多个第二垂直探针的一第一探针组及一第二探针组。所述多个第一垂直探针位于探针头的一内部区域，用以探触芯片堆迭结构的至少一芯片的多个直通硅晶穿孔电极，所述多个第二垂直探针位于探针头的一外部区域，用以探触芯片堆迭结构的一基板的多个测试端点。

Description

探针卡

技术领域

本发明关于一种探针卡；特别是关于一种可选择性的调整探针长度，以针对一芯片堆迭结构进行电性测试的探针卡。

背景技术

随着半导体工艺技术的进步，半导体芯片除了被要求需具有足够的运算效能，以应付现今消费者对3C产品的多工需求外，于此同时，半导体芯片也被要求需具有微小化的体积，来满足安装于携带式电子产品的便利性。然而，在每次将半导体芯片微小化的过程中，往往也意味着需要进一步对半导体工艺所产出的成品有更加严格的要求，才可确保后续半导体芯片成品的正常运作。有鉴于此，业界于是发展出利用探针卡来检测半导体芯片的方法，以详细并确实的检测半导体芯片是否可正确的进行电性信号的导通传递。

因应半导体装置尺寸微小化的需求，垂直堆迭芯片技术逐渐成为必然趋势，以使单位面积内可容纳更多的半导体芯片，并且为了提升芯片间的电性传输速率，更发展出以直通硅晶穿孔电极(Through-Silicon-Via，TSV)进行电性传输的芯片，而针对直接以TSV进行电性连接的半导体芯片堆迭结构，其电性信号的检测更是重要。

于先前技术中，探针卡主要由电路板及具有多个探针的探针头/探针座所组成，且多个探针的针尖位于一共平面。适以，当欲进行半导体芯片的电性测试时，探针卡上的多个探针便可分别与半导体芯片上的多个焊垫或凸块直接接触，并藉由电性信号的输入及接收，来进行半导体芯片的电性检测作业。

然而，如图1所示，现有探针卡100具有一电路板110及一探针头120，且探针头120因为仅具有单一共平面度的探针122的缘故，故当半导体芯片堆迭设置于基板410上的一芯片堆迭区412，而形成芯片堆迭结构400后，现有的探针卡100将难以与芯片420上的直通硅晶穿孔电极422或凸块430及基板410上的测试端点414同时接触，以进行电性信号的检测作业。并且，即便现有探针卡100具有相异共平面度的探针122，以同时接触芯片420的直通硅晶穿孔电极422及基板410上的测试端点414，然而因探针122的长度为固定，并无法在每堆迭一层芯片420后即进行一次的电性检测作业，同时，针对不同数量的芯片的堆迭结构400也无法以同一探针卡100进行电性检测，故检测人员需更换相应于芯片堆迭结构的芯片层数的探针卡，才得以进行相关的电性检测作业。换言之，此举不但将增加添购不同探针卡的成本，同时，当不停的更换相异的探针卡进行电性测试时，也会严重拖累到检测芯片堆迭结构的时程。

有鉴于此，如何提供一种能够依据所检测的芯片堆迭结构的高度不同进行变化，以相应完成电性信号检测的探针卡，同时节省额外购买探针卡的支出费用，乃为目前业界引领期盼所欲解决的问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种可依测试需求调整探针高度的探针卡，以相应于待测的芯片堆迭结构，进行电性信号的检测。

本发明的又一目的在于提供一种可依测试需求调整探针高度的探针卡，以节省购买其他探针卡的额外支出，同时缩短进行电性检测的时间。

为达上述目的，本发明的探针卡包含一电路板、一探针头、一第一探针组及一第二探针组。其中，探针头组装于电路板上并与之电性连接，第一探针组及第二探针组皆设置于探针头上，且分别具有多个第一垂直探针及多个第二垂直探针。所述多个第一垂直探针位于探针头的一内部区域，用以探触芯片堆迭结构的至少一芯片的多个直通硅晶穿孔电极，所述多个第二垂直探针位于探针头的一外部区域，用以探触芯片堆迭结构的一基板的多个测试端点。此外，所述多个第一垂直探针具有一第一长度，所述多个第二垂直探针具有一第二长度，且第二长度大于第一长度。

为让本发明的上述目的、技术特征、和优点能更明显易懂，下文以较佳实施例、配合所附附图进行详细说明。

附图说明

图1为先前技术的探针卡示意图；

图2A、2B及2C为本发明探针卡的第一实施例示意图；

图3A、3B及3C为本发明探针卡的第二实施例示意图；

图4A、4B及4C为本发明探针卡的第三实施例示意图；

图5A、5B及5C为本发明探针卡的第四实施例示意图；以及

图6A、6B及6C为本发明探针卡的第五实施例示意图。

具体实施方式

为使探针卡所具有的多个探针，可相应于新一代半导体工艺中，其芯片堆迭结构的高度进行变化，本发明遂针对现有探针卡所具有的探针头及探针组进行改良，以满足实际检测应用上的需求。

以下将分别针对本发明的探针卡所具有的各实施态样，进行详细说明。

图2A、2B及2C为本发明探针卡的第一实施例。如图所示，欲进行电性测试的一芯片堆迭结构400包含一基板410及至少一芯片420。其中，基板410具有一芯片堆迭区412，以及位于芯片堆迭区412外的多个测试端点414。此外，至少一芯片420可包含多个芯片420，如图2A、2B及2C中，芯片堆迭结构400分别包含两个、四个及八个芯片420，芯片420具有多个直通硅品穿孔电极422

(Through-Silicon-Via，TSV)，且多个芯片420垂直迭设于芯片堆迭区412内，并以直通硅晶穿孔电极422相互电性连接，以于芯片堆迭结构400中进行电性信号的传递。于其他实施例中，芯片420上可形成有多个凸块430，分别对应电性连接直通硅晶穿孔电极422，以作为芯片420对外电性互连之用。

如图所示，于第一实施例中，本发明的一探针卡200具有一电路板210、一探针头220、一第一探针组230及一第二探针组240。其中，探针头220组装于电路板210上，并与电路板210电性连接，同时，第一探针组230及第二探针组240分别具有多个第一垂直探针232及多个第二垂直探针242。

于本实施例中，多个第一垂直探针232具有一第一长度L11，且多个第一垂直探针232设置于探针头220的一内部区域222，用以接触芯片420的多个直通硅晶穿孔电极422或凸块430。相似的，多个第二垂直探针242具有一第二长度L12，且多个第二垂直探针242设置于探针头220的一外部区域224，用以接触设置于基板410上的多个测试端点414。并且，前述多个第二垂直探针242所具有的第二长度L12大于多个第一垂直探针232所具有的第一长度L11。

适以，如图2A、2B及2C所示的第一实施例中，由于多个第一垂直探针232为固定，使其第一长度L11维持不变，而多个第二垂直探针242可随芯片堆迭结构400的芯片420的数量增加而调整，使其第二长度L12逐渐增长，故无论芯片堆迭结构400的高度如何变化，本实施例的探针卡200皆可相应于该高度变化而进行电性测试的作业。

图3A、3B及3C为本发明的探针卡的第二实施例。其中，图3A、3B及3C中，芯片堆迭结构400分别包含两个、四个及八个芯片420。如图所示，一探针卡300具有一电路板310、一探针头320、一第一探针组330及一第二探针组340。其中，探针头320组装于电路板310上，并与电路板310电性连接。此外，探针头320包含一主板322及一侧板324，且侧板324位于主板322的外侧。

详细而言，第一探针组330及第二探针组340分别具有多个第一垂直探针332及多个第二垂直探针342，且多个第一垂直探针332及多个第二垂直探针342分别设置于主板322及侧板324上。其中，多个第一垂直探针332用以探触芯片420的多个直通硅晶穿孔电极422或凸块430，同时，多个第二垂直探针342用以探触设置于基板410的多个测试端点414。

如图所示，多个第一垂直探针332及多个第二垂直探针342分别具有一第一长度L21及一第二长度L22，且第一长度L21与第二长度L22相近。此外，主板322相对于电路板310具有一第一高度H21，侧板324相对于电路板310具有一第二高度H22，且第二高度H22大于第一高度H21。主板322的第一高度H21为固定，而侧板324的第二高度H22为可调整，使第二高度H22可随芯片堆迭结构400的芯片420的数量增加而增大。

因此，在如图3A、3B及3C所示的第二实施例中，为达到前述主板322的第一高度H21为固定，且侧板324的第二高度H22为可调整的目的，探针头320运用可替换的侧板324，以相应调整第二高度H22。

此外，前述的可替换的侧板324亦可以多个组装块350取代，而形成如图4A、4B及4C所示的第三实施例。其中，图4A、4B及4C中，芯片堆迭结构400分别包含两个、四个及八个芯片420。

详细而言，于图4A、4B及4C所示的第三实施例中，探针卡300的侧板324由多个组装块350所构成，其适可相互组装结合，以相应于芯片堆迭结构400的芯片420的数量，调整第二高度H22。并且，多个组装块350亦各自具有多个电性导通端点(图未示出)，用以供组装块350相互电性连接，以及电性连接电路板310。

相异于前述的第二实施例及第三实施例，于图5A、5B及5C所示的第四实施例及图6A、6B及6C所示的第五实施例中，探针卡300的探针头320所具有的侧板324的第二高度H22为固定，而主板322的第一高度H21为可调整，使第一高度H21可随芯片堆迭结构400的芯片420的数量增加而缩小。

详细而言，于图5A、5B及5C所示的第四实施例中，探针卡300更包含一微调装置360，且微调装置360适可贯穿电路板310，并分别具有位于电路板310的二相对侧的一第一端362及一第二端364。其中，第一端362与主板322连接，以在侧板324的第二高度H22为固定的情况下，相应于芯片堆迭结构400的芯片420的数量，将主板322选择性的移动至不同的第一高度H21，以使第一垂直探针332的针尖适可接触芯片堆迭结构400最上层的芯片420的多个直通硅晶穿孔电极422或凸块430，于此同时，第二端364适可藉由可旋转移动的一固定件366拴固于电路板310，用以调整第一高度H21。如图5A、5B及5C所示，芯片堆迭结构400的芯片420的数量分别为两个、四个及八个，而第一高度H21则随芯片420数量增加而缩小。

相似的，于图6A、6B及6C所示的第五实施例中，探针卡300更包含一微调装置370，且微调装置370适可贯穿侧板324，并分别具有位于侧板324的二相对侧的一第一端372及一第二端374。其中，第一端372与主板322连接，而第二端374则藉由一固定件376可移动的栓固于侧板324，因此，在侧板324的第二高度H22为固定的情况下，相应于芯片堆迭结构400的芯片420的数量，使微调装置370于侧板324上移动，适可将主板322选择性的移动至不同的第一高度H21，以使第一垂直探针332的针尖适接触芯片堆迭结构400最上层的芯片420的多个直通硅晶穿孔电极422或凸块430。如图6A、6B及6C所示，芯片堆迭结构400的芯片420的数量分别为两个、四个及八个，而第一高度H21则随芯片420数量增加而缩小。

于前述的第四实施例及第五实施例中，探针卡300的电路板310与探针头320的主板322藉由多个导线390电性连接，且多个导线390所具有的长度可相对应于第一高度H21而调整。同时，多个导线390的种类可选自下列群组：同轴电线(coaxialwires)、伸缩顶针(pogo pin)及弹簧电线(springs)，以达到导线长度可相对应于第一高度H21而进行调整的目的。

综上所述，本发明所揭示的探针卡适可区分为以下三类态样，以相应于芯片堆迭结构400进行导电性的检测：

一、如图2A、2B及2C的第一实施例所示，固定多个第一垂直探针232的第一长度L11，并调整多个第二垂直探针242的第二长度L12，使当芯片堆迭结构400的芯片420的数量增加时，仍可让探针卡200的第一探针组230及第二探针组240分别与芯片堆迭结构400的最上层芯片420的多个直通硅晶穿孔电极422或凸块430及基板410的多个测试端点414接触，以进行芯片堆迭结构400的电性信号的检测。

二、如图3A、3B及3C的第二实施例及图4A、4B及4C的第三实施例所示，在不变更第一垂直探针332、第二垂直探针342以及探针头320的主板322的情况下，亦即，当第一垂直探针332的第一长度L21、第二垂直探针342的第二长度L22及探针头320的主板322的第一高度H21皆为固定时，调整探针头320的侧极324的第二高度H22，使当芯片堆迭结构400的芯片420的数量增加时，仍可让探针卡300的第一探针组330及第二探针组340分别与芯片堆迭结构400的最上层芯片420的多个直通硅晶穿孔电极422或凸块430及基板410的多个测试端点414接触，以进行芯片堆迭结构400的电性信号的检测。

三、如图5A、5B及5C的第四实施例及图6A、6B及6C的第五实施例所示，在不变更第一垂直探针332、第二垂直探针342以及探针头320的侧板324的情况下，亦即，当第一垂直探针332的第一长度L21、第二垂直探针342的第二长度L22及探针头320的侧板324的第二高度H22皆为固定时，分别利用微调装置360及微调装置370调整探针头320的主板322的第一高度H21，使当芯片堆迭结构400的芯片420的数量增加时，仍可让探针卡300的第一探针组330及第二探针组340分别与芯片堆迭结构400的最上层芯片420的多个直通硅晶穿孔电极422或凸块430及基板410的多个测试端点414接触，以进行芯片堆迭结构400的电性信号的检测。

换言之，由于本发明的探针卡可直接藉由调整探针长度或探针头的主板及侧板间的相对高度，来针对具有显著高度差的芯片堆迭结构进行电性信号的检测作业，故在实务应用上，即便每堆迭一次芯片便需进行一次的电性检测作业，本发明的探针卡也可迅速的相应于芯片堆迭结构的高度进行调整，从而进行电性检测流程，以缩短芯片堆迭结构的电性测试时间，加速半导体工艺的生产速度，并节省购买相异平面度的探针卡的费用。

上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以权利要求为准。

Claims

1.一种探针卡，用于对一芯片堆迭结构进行电性测试，该芯片堆迭结构包含一基板，以及至少一芯片，其中该基板具有一芯片堆迭区，以及位于该芯片堆迭区外的多个测试端点，该至少一芯片设置于该芯片堆迭区内且具有多个直通硅晶穿孔电极，该探针卡包含：

一电路板；

一探针头，组装于该电路板上并与该电路板电性连接；以及

一第一探针组及一第二探针组，分别具有多个第一垂直探针及多个第二垂直探针，所述多个垂直探针分别设置于该探针头上，所述多个第一垂直探针位于该探针头的一内部区域，用以探触该至少一芯片的所述多个直通硅晶穿孔电极，所述多个第二垂直探针位于该探针头的一外部区域，用以探触该基板的所述多个测试端点；

其中，所述多个第一垂直探针具有一第一长度，所述多个第二垂直探针具有一第二长度，且该第二长度大于该第一长度。

2.如权利要求1所述的探针卡，其特征在于，该第一长度为固定，且该第二长度随该芯片堆迭结构的芯片数量增加而增长。

3.一种探针卡，用于对一芯片堆迭结构进行电性测试，该芯片堆迭结构包含一基板，以及至少一芯片，其中该基板具有一芯片堆迭区，以及位于该芯片堆迭区外的多个测试端点，该至少一芯片设置于该芯片堆迭区内且具有多个直通硅晶穿孔电极，该探针卡包含：

一电路板；

一探针头，组装于该电路板上并与该电路板电性连接，该探针头包含一主板及一侧板，该侧板位于该主板的外侧；以及

一第一探针组及一第二探针组，分别具有多个第一垂直探针及多个第二垂直探针，且分别设置于该主板及该侧板，所述多个第一垂直探针用以探触该至少一芯片的所述多个直通硅晶穿孔电极，所述多个第二垂直探针用以探触该基板的所述多个测试端点；

其中，所述多个第一垂直探针具有一第一长度，所述多个第二垂直探针具有一第二长度，且该第一长度与该第二长度相近，该主板相对于该电路板具有一第一高度，该侧板相对于该电路板具有一第二高度，且该第二高度大于该第一高度。

4.如权利要求3所述的探针卡，其特征在于，该主板的该第一高度为固定，而该侧板的该第二高度为可调整，且该第二高度随该芯片堆迭结构的芯片数量增加而增大。

5.如权利要求4所述的探针卡，其特征在于，该探针头运用可替换的该侧板，以调整该第二高度。

6.如权利要求4所述的探针卡，其特征在于，该侧板由多个组装块所构成，所述多个组装块可相互组装结合，以调整该第二高度。

7.如权利要求6所述的探针卡，其特征在于，所述多个组装块各具有多个电性导通端点，用以供所述多个组装块相互电性连接以及电性连接该电路板。

8.如权利要求3所述的探针卡，其特征在于，该侧板的该第二高度为固定，而该主板的该第一高度为可调整，且该第一高度随该芯片堆迭结构的芯片数量增加而缩小。

9.如权利要求8所述的探针卡，其特征在于，更包含一微调装置，该微调装置贯穿该电路板，并分别具有位于该电路板的二相对侧的一第一端及一第二端，该第一端与该主板连接，以将该主板移动至不同的该第一高度，而该第二端藉由一固定件可旋转的栓固于该电路板，用以调整该第一高度。

10.如权利要求8所述的探针卡，其特征在于，更包含一微调装置，该微调装置贯穿该侧板，并分别具有位于该侧板的二相对侧的一第一端及一第二端，该第一端与该主板连接，而该第二端藉由一固定件可移动的栓固于该侧板，当该微调装置于该侧板上移动时，适可相应调整该第一高度。

11.如权利要求8所述的探针卡，其特征在于，更具有多个导线，所述多个导线电性连接该电路板与该探针头的该主板，且所述多个导线的长度可对应该第一高度而调整。

12.如权利要求11所述的探针卡，其特征在于，所述多个导线的种类可选自下列群组：同轴电线、伸缩顶针及弹簧电线。