CN110907672B - 漩涡式探针、探针测试装置、探针卡系统及多晶片模块的失效分析方法 - Google Patents

Abstract

一种漩涡式探针、探针测试装置、探针卡系统及多晶片模块的失效分析方法。漩涡式探针包括一针体、一连接部与一漩涡弹簧。针体的一端具有一针尖。漩涡弹簧连接针体与连接部。漩涡弹簧包含一圈以上的旋绕体，这些旋绕体彼此共平面，且这些旋绕体的轴心与针体的长轴方向正交。故，通过上述架构，漩涡式探针不致于导电接点上横向滑移，降低滑出导电接点的范围的机会，以维持探针与导电接点之间的电接品质及测试性能，以及缩小测试变数。

Description

漩涡式探针、探针测试装置、探针卡系统及多晶片模块的失效 分析方法

技术领域

本发明有关于一种探针卡，尤指一种应用于多晶片模块的失效分析方法的漩涡式探针、探针测试装置及探针卡系统。

背景技术

为了测试被制出或被认定不良的半导体产品(后称待测物，Device Under Test，DUT)，在测试中是通过一测试头所装备的多个垂直式探针分别触压待测物的多个导电接点，以便透过信号传输及信号分析而获得待测物的测试结果。

然而，当这些垂直式探针分别被施予过度压力而触压待测物的导电接点时，因为受到导电接点的抵靠，这些垂直式探针分别于导电接点上产生横向滑移，提高部分垂直式探针滑出导电接点的范围的机会，进而影响垂直式探针与导电接点之间的电接品质，不仅导致测试性能的失准，也加大了测试变数。

故，如何研发出一种解决方案以改善上述所带来的缺失及不便，实乃相关业者目前刻不容缓的一重要课题。

发明内容

本发明的一实施例提供了一种漩涡式探针。漩涡式探针包括一针体、一连接部与一漩涡弹簧。针体的一端具有一针尖。漩涡弹簧连接针体与连接部。漩涡弹簧包含一圈以上的旋绕体，这些旋绕体彼此共平面，且这些旋绕体的轴心与针体的长轴方向正交。

在本发明一或多个实施例中，漩涡式探针包含一导电陶瓷弹簧。

在本发明一或多个实施例中，漩涡弹簧包含1.75圈～2圈的旋绕体。

在本发明一或多个实施例中，连接部包含一垂直部及一水平部。水平部连接垂直部与最内圈的旋绕体。水平部的一长轴方向与旋绕体的轴心相互平行，水平部的长轴方向与垂直部的一长轴方向相互正交。针体的另端连接最外圈的旋绕体。

本发明的另一实施例提供了一种探针测试装置。探针测试装置包括一电路板及一探针模块。探针模块包含一载针座与至少一漩涡式探针。载针座位于电路板的一侧。漩涡式探针配置于载针座上，电性连接电路板，用以接触一待测物。漩涡式探针包含一针体、一连接部与一漩涡弹簧，针体的一端具有一针尖，漩涡弹簧连接针体与连接部。漩涡弹簧包含一圈以上的旋绕体，这些旋绕体彼此共平面，且这些旋绕体的轴心与针体的长轴方向正交。

在本发明一或多个实施例中，漩涡式探针包含一导电陶瓷弹簧。

在本发明一或多个实施例中，漩涡弹簧包含1.75圈～2圈的旋绕体。

在本发明一或多个实施例中，载针座具有一容置空间。漩涡弹簧完全位于容置空间内。

在本发明一或多个实施例中，连接部包含一垂直部及一水平部。垂直部连接电路板。水平部连接垂直部与最内圈的旋绕体。水平部的一长轴方向与旋绕体的轴心相互平行，水平部的长轴方向与垂直部的一长轴方向相互正交。针体的另端连接最外圈的旋绕体。

本发明的另一实施例提供了一种探针卡系统。探针卡系统包括一平台、一定位模块及一探针测试装置。平台具有一承载面，用以承载一待测物。待测物包含一本体、至少一导电接点与多个定位柱。本体具有一电路媒介。导电接点曝露于本体的一面，且电性连接电路媒介，这些定位柱分别位于本体内，与电路媒介电性绝缘，每个定位柱的一端面曝露于本体的此面。定位模块位于承载面上方，用以依据定位柱的端面，对待测物进行定位。探针测试装置位于承载面上方，包括一电路板及一探针模块。探针模块包含一载针座与至少一漩涡式探针。载针座位于电路板的一侧。漩涡式探针配置于载针座上，电性连接电路板。漩涡式探针包含一针体、一连接部与一漩涡弹簧，针体的一端具有一针尖，用以接触待测物的导电接点，漩涡弹簧连接针体与连接部。漩涡弹簧包含一圈以上的旋绕体，这些旋绕体彼此共平面，且这些旋绕体的轴心与针体的长轴方向正交。

在本发明一或多个实施例中，当探针模块沿一移动方向直线移至待测物时，移动方向与针体的长轴方向平行。

在本发明一或多个实施例中，每个定位柱的端面呈矩形、十字形或交叉型。

在本发明一或多个实施例中，每个定位柱的端面突出于本体的此面。

在本发明一或多个实施例中，本体的一面具有一矩形，矩形具有4个角落部。其中一定位柱位于其中一角落部。

本发明的另一实施例提供了一种多晶片模块的失效分析方法。失效分析方法包括多个步骤如下。提供一多晶片模块，多晶片模块包括一第一裸晶、一第二裸晶与一封装本体，第一裸晶叠合第二裸晶，且封装本体包覆相互叠合的第一裸晶与第二裸晶，第一裸晶包含一本体、至少一导电接点与多个定位柱。本体具有一电路媒介，导电接点电性连接电路媒介，定位柱分别位于本体内，与电路媒介电性绝缘。接着，沿基板朝第一裸晶的方向研磨多晶片模块，以致第一裸晶的导电接点及每个定位柱的一端面皆外露于本体的同一面。接着，将研磨后的多晶片模块放置于一平台的一承载面上；接着，依据这些定位柱的这些端面，对承载面上的研磨后的多晶片模块进行定位；以及使用一探针测试装置的至少一漩涡式探针接触研磨后的多晶片模块的导电接点。

在本发明一或多个实施例中，每个定位柱的端面外露于本体之后还包含一步骤如下。再次研磨本体的此面上邻接定位柱的端面的位置，以致每个定位柱的端面突出于本体的表面。

如此，通过上述漩涡式探针、探针测试装置及探针卡系统的架构，当上述的这些探针分别施力而触压待测物的导电接点时，上述漩涡式探针不致于导电接点上产生横向滑移，从而降低滑出导电接点的范围的机会，以维持探针与导电接点之间的电接品质及测试性能，以及缩小测试变数。

以上所述仅是用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施例及相关附图中详细介绍。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1绘示依照本发明一实施例的探针卡系统的示意图；

图2绘示图1的漩涡式探针的立体图；

图3绘示图1的待测物的上视图；

图4绘示依照本发明一实施例的多晶片模块的失效分析方法的流程图；以及

图5绘示本实施例的失效分析方法所述的多晶片模块的侧视图。

具体实施方式

以下将以附图揭露本发明的多个实施例，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施例中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。

图1绘示依照本发明一实施例的探针卡系统10的示意图。如图1所示，探针卡系统10包括一平台100及一探针测试装置200。平台100具有一承载面101，用以承载一待测物400(Device Under Test，DUT)。探针测试装置200可移动地位于承载面101上方，包括一电路板210及一探针模块240。探针模块240包含一载针座250与多个漩涡式探针260。载针座250位于电路板210的一侧。漩涡式探针260间隔地配置于载针座250上，且分别电性连接电路板210。

图2绘示图1的漩涡式探针260的立体图。如图1与图2所示，每个漩涡式探针260包含一针体261、一漩涡弹簧262与一连接部264。漩涡弹簧262分别连接针体261与连接部264。针体261呈线性轴状，具有一长轴方向261L。长轴方向261L穿过承载面101与电路板210，换句话说，当探针模块240沿一移动方向M移至待测物400时，移动方向M与针体261的长轴方向261L平行。针体261相对漩涡弹簧262的一端具有一针尖261P，用以接触待测物400的导电接点430。漩涡弹簧262包含一圈以上的旋绕体263，更具体地，漩涡弹簧262为由一线状材沿着一轴心262A而围绕出一圈以上的旋绕体263。这些旋绕体263彼此共平面，且共同围绕着单一轴心262A，且这些旋绕体263之间不接触，且彼此之间具有间隙263G。此外，这些旋绕体263的轴心262A与针体261的长轴方向261L彼此相互正交，或者，至少彼此相交。

图3绘示图1的待测物400的上视图。如图1与图3所示，在本实施例中，待测物400包含一本体410与多个导电接点430。本体410内具有一电路媒介(图中未示)。导电接点430电性连接电路媒介。导电接点430外露于本体410的一面，分别对齐漩涡式探针260。故，每个针尖261P能够接触待测物400的导电接点430。

如此，当探针模块240沿移动方向M移至待测物400时，漩涡式探针260分别透过特定压力而触压待测物400的导电接点430时，由于每个漩涡式探针260的漩涡弹簧262被压缩时，漩涡弹簧262将直接吸收下压的压力，而不致将压力继续传递至漩涡式探针260的针体261，使得漩涡式探针260不致因此于导电接点430上产生横向滑移，从而降低滑出导电接点430的范围的机会，以维持探针与导电接点430之间的电接品质及测试性能，以及缩小测试变数。

更具体地，在本实施例中，漩涡式探针260为一导电陶瓷弹簧，亦即漩涡式探针260包含具导电性且可如弹簧般伸缩的陶瓷弹簧材料。陶瓷弹簧材料例如由氮化钛与碳化钛以化学气向沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)所合成，以增加漩涡式探针260的强度、耐磨性及止滑性。然而，本发明不限漩涡式探针260的材质。

导电陶瓷弹簧为次微米制程，可以匹配待测物400的导电接点430的尺寸，然而，本发明不限其数据。漩涡式探针260的参数为可改变地，其直径约为0.4～0.5微米、弹簧间距0.1～0.3微米、弹簧伸缩率1.5～1.7倍。

又，在本实施例中，漩涡弹簧262包含1.75圈～2圈的旋绕体263。故，由于漩涡弹簧262不像传统弹簧的高圈数，故，能够有效地降低其电阻。然而，在其他的需求下，本发明不限漩涡弹簧262的圈数。

更具体地，在本实施例中，连接部264包含一垂直部265及一水平部266。水平部266连接垂直部265与最内圈的旋绕体263。水平部266的一长轴方向266L与旋绕体263的轴心262A相互平行，水平部266的长轴方向266L与垂直部265的一长轴方向265L相互正交，或者，至少彼此相交。针体261的另端连接最外圈的旋绕体263。

举例来说，在本实施例中，载针座250具有一容置空间251。漩涡弹簧262完全位于容置空间251内，以便于容置空间251内进行压缩动作。更具体地，载针座250包含一上导板252、一下导板253与一间隔件254。间隔件254夹合于上导板252与下导板253之间，间隔件254夹合于上导板252与下导板253，且间隔件254、上导板252与下导板253共同定义出容置空间251。

此外，探针测试装置200还包含一中介层220与一空间转换层230。中介层220位于电路板210与空间转换层230之间。中介层220与空间转换层230分具有电路路径221、231。每个漩涡式探针260的连接部264分别连接空间转换层230的电路路径，并透过中介层220的电路路径电性连接电路板210。

探针卡系统10还包含一定位模块310、一驱动装置320与一计算机装置330。计算机装置330电性连接定位模块310、驱动装置320与电路板210。定位模块310位于承载面101上方，用以对待测物400定位。驱动装置320用以连动探针测试装置200，以便将探针模块240沿一移动方向M移至或远离待测物400。

在本实施例中，待测物400还包含多个定位柱440。定位柱440间隔地排列于本体410内。每个定位柱440的长轴方向440L与针体261的长轴方向261L平行，且每个定位柱440的端面441外露于本体410的一面，且电性绝缘电路媒介。故，定位模块310依据定位柱440的端面441的位置，对待测物400进行定位。例如，定位模块310经过这些定位柱440的端面441的影像辨识或其他类似技术，以便得知待测物400相对探针测试装置200的位置(图1)。

如此，依据待测物400相对探针测试装置200的位置，计算机装置330让驱动装置320移动探针模块240，使得漩涡式探针260能够分别接触待测物400的导电接点430。待漩涡式探针260分别接触待测物400的导电接点430后，电路板210便将待测物400的测试信号回传至计算机装置330。

举例来说，如图3所示，待测物400的所述表面为矩形，且每个定位柱440位于其中一角落部420处，然而，本发明不限每个定位柱440必须位于其中一角落部420处，其他实施例中，本发明所属领域具有通常知识者也可以依据线路配置需求，任意调整定位柱440的配置位置。在本实施例中，每个定位柱440的端面441呈矩形，然而，本发明不限于定位柱440的端面441外型，例如，在其他实施例中，定位柱440的端面441外型也可以是十字形或交叉型(图中未示)。

再者，举例来说，导电接点430为金属线型柱体，金属线型柱体例如为铜柱。定位柱440分别直立地埋设于本体410内，且与电路媒介电性绝缘。举例来说，定位柱440为金属线型柱体，金属线型柱体例如为铜柱，铜柱尺寸为39x46(um)；或者，定位柱440为拟真(dummy)的导电柱。

由于现有多晶片模块(MULTI-CHIP PACKAGE MODULE，MCP)是由至少二个裸晶所封装而成，故，当一多晶片模块被判定为故障不良品时，不易有效得知此多晶片模块内的何者裸晶为确切的失效元件，导致无法厘清多晶片模块内的各个裸晶的供应业者的责任。如此，本发明提供一种多晶片模块500的失效分析方法，以便有效厘清多晶片模块内的何者为正确的失效元件。

图4绘示依照本发明一实施例的多晶片模块500的失效分析方法的流程图。如图4所示，此多晶片模块500的失效分析方法包括步骤41～步骤405如下。在步骤41中，提供一多晶片模块。在步骤42中，研磨多晶片模块的一面，使得多晶片模块内的其中一裸晶的导电接点以及定位柱共同外露于剩余的多晶片模块(后称待测物)的表面。在步骤43中，将待测物放置于上述平台的承载面上。在步骤44中，依据待测物的这些定位柱的端面的位置，对待测物进行定位。在步骤45中，使用上述漩涡式探针接触待测物的导电接点，以便开始进行测试工作。

具体来说，图5绘示本实施例的失效分析方法所述的多晶片模块500的侧视图。在步骤41中，如图5所示，多晶片模块500包括一基板510、一第一裸晶520、一第二裸晶530与一封装本体540。第一裸晶520与第二裸晶530放置于基板510上，且第一裸晶520叠合第二裸晶530，并且封装本体540包覆第一裸晶520、第二裸晶530与基板510。举例来说，但不以此为限，第一裸晶520叠合于第二裸晶530与基板510之间，且第一裸晶520以覆晶方式覆盖于基板510上，且第二裸晶530透过打线550电连接基板510。

更进一步地，第一裸晶520包含一本体521、多个导电接点522与多个定位柱523。本体521内具有一电路媒介(图中未示)。导电接点522电性连接电路媒介，举例来说，导电接点522包含导电柱522A与焊料层522B，导电柱522A焊料层522B包覆导电柱522A的末端，且焊接于基板510上。导电柱522A直立地埋设于本体521内，换句话说，导电柱522A的长轴方向522L与多晶片模块500的高度方向H彼此平行。举例来说，导电柱522A为金属线型柱体，金属线型柱体例如为铜柱。定位柱523分别直立地埋设于本体521内，且与电路媒介电性绝缘。换句话说，定位柱523的长轴方向523L与多晶片模块500的高度方向H平行。举例来说，定位柱523为金属线型柱体，金属线型柱体例如为铜柱；或者，定位柱523为拟真(dummy)的导电柱。

在步骤42中，研磨多晶片模块500，以外露第一裸晶520的导电接点522与定位柱523的具体方式为，沿着多晶片模块500的高度方向H，依据从基板510朝第一裸晶520的方向(朝上)开始研磨多晶片模块500的一面501，直到部分的本体521、第一裸晶520以及第一裸晶520的焊料层522B被磨掉(见平面线P)，使得第一裸晶520的导电接点522以及定位柱523的端面523S从待测物400的表面所外露。举例来说，研磨多晶片模块500是透过机器(如磨砂机)或手工(如锉刀或水砂纸)研磨方式，研磨多晶片模块500的此面501全部或局部。

此外，为了让定位柱523更能有效起到定位的依据，在步骤42之后，还包含步骤为：再次研磨待测物400的一面局部，例如，分别邻接定位柱523的端面523S的位置，使得每个定位柱523的端面523S能够突出于待测物400的所述表面(参考图1的定位柱440的端面441)。

在步骤45中，具体来说，由于导电接点522的焊料层522B已被移除，只露出导电柱522A的断面，且导电柱522A的硬度大于焊料层522B的硬度，此外，由于被研磨后的导电柱522A的高度可能不一，意即，这些导电柱522A的断面不至处于同一平面高度，故，透过漩涡式探针260更能够避免漩涡式探针260的针体261于导电柱522A的断面上产生横向滑移，从而降低滑出导电接点522的范围的机会。

最后，上述所揭露的各实施例中，并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，皆可被保护于本发明中。因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种漩涡式探针，其特征在于，包括：

一针体；

一连接部，包括一垂直部及一水平部；以及

一漩涡弹簧，连接该针体与该连接部，该漩涡弹簧包含一圈以上的旋绕体，该些旋绕体彼此共平面，且该些旋绕体的轴心与该针体的长轴方向正交，该水平部连接该垂直部与最内圈的该旋绕体，该水平部的一长轴方向与该些旋绕体的该轴心相互平行，该水平部的该长轴方向与该垂直部的一长轴方向相互正交，其中该针体相对该漩涡弹簧的一端具有一针尖，该针体的另端连接最外圈的该旋绕体。

2.根据权利要求1所述的漩涡式探针，其特征在于，该漩涡式探针包含一导电陶瓷弹簧。

3.根据权利要求1所述的漩涡式探针，其特征在于，该漩涡弹簧包含1.75圈～2圈的该些旋绕体。

4.一种探针测试装置，其特征在于，包括：

一电路板；以及

一探针模块，包含一载针座与至少一漩涡式探针，该载针座位于该电路板的一侧，该漩涡式探针配置于该载针座上，电性连接该电路板，用以接触一待测物，该漩涡式探针包含一针体、一连接部与一漩涡弹簧，该针体相对该漩涡弹簧的一端具有一针尖，该漩涡弹簧连接该针体与该连接部，该连接部包括一垂直部及一水平部，该漩涡弹簧包含一圈以上的旋绕体，该些旋绕体彼此共平面，且该些旋绕体的轴心与该针体的长轴方向正交，该水平部连接该垂直部与最内圈的该旋绕体，该水平部的一长轴方向与该些旋绕体的该轴心相互平行，该水平部的该长轴方向与该垂直部的一长轴方向相互正交，该针体的另端连接最外圈的该旋绕体。

5.根据权利要求4所述的探针测试装置，其特征在于，该漩涡式探针包含一导电陶瓷弹簧。

6.根据权利要求4所述的探针测试装置，其特征在于，该漩涡弹簧包含1.75圈～2圈的该些旋绕体。

7.根据权利要求4所述的探针测试装置，其特征在于，该载针座具有一容置空间，该漩涡弹簧完全位于该容置空间内。

8.一种探针卡系统，其特征在于，包括：

一平台，具有一承载面，用以承载一待测物，其中该待测物包含一本体、至少一导电接点与多个定位柱，该本体具有一电路媒介，该导电接点曝露于该本体的一面，且电性连接该电路媒介，该些定位柱分别位于该本体内，与该电路媒介电性绝缘，每一该些定位柱的一端面曝露于该本体的该面；

一定位模块，位于该承载面上方，用以依据该些定位柱的该些端面，对该待测物进行定位；以及

一探针测试装置，位于该承载面上方，包括：

一电路板；以及

一探针模块，包含一载针座与至少一漩涡式探针，该载针座位于该电路板的一侧，该漩涡式探针配置于该载针座上，电性连接该电路板，该漩涡式探针包含一针体、一连接部与一漩涡弹簧，该针体相对该漩涡弹簧的一端具有一针尖，用以接触该待测物的该导电接点，该漩涡弹簧连接该针体与该连接部，该连接部包括一垂直部及一水平部，该漩涡弹簧包含一圈以上的旋绕体，该些旋绕体彼此共平面，且该些旋绕体的轴心与该针体的长轴方向正交，该水平部连接该垂直部与最内圈的该旋绕体，该水平部的一长轴方向与该些旋绕体的该轴心相互平行，该水平部的该长轴方向与该垂直部的一长轴方向相互正交，该针体的另端连接最外圈的该旋绕体，

当该探针模块沿一移动方向直线移至该待测物时，该移动方向与该些旋绕体的该轴心正交。

9.根据权利要求8所述的探针卡系统，其特征在于，该漩涡式探针包含一导电陶瓷弹簧。

10.根据权利要求8所述的探针卡系统，其特征在于，该漩涡弹簧包含1.75圈～2圈的该些旋绕体。

11.根据权利要求8所述的探针卡系统，其特征在于，该载针座具有一容置空间，该漩涡弹簧完全位于该容置空间内。

12.根据权利要求8所述的探针卡系统，其特征在于，每一该些定位柱的该端面呈矩形、十字形或交叉型。

13.根据权利要求8所述的探针卡系统，其特征在于，每一该些定位柱的该端面突出于该本体的该面。

14.根据权利要求8所述的探针卡系统，其特征在于，该本体的该面具有一矩形，该矩形具有4个角落部，该些定位柱至少其中之一位于该些角落部其中之一。

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