CN113484560A - 一种晶圆及成品测试共用电路板及其设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种晶圆及成品测试共用电路板及其设计方法，其方法包括步骤：在电路板上设置与探针头固定孔对应的安装孔；将所述安装孔的若干个孔位设置为兼容插座固定孔的兼容孔；在所述电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘；通过所述安装孔固定所述探针头，或通过所述兼容孔固定所述插座。该电路板能够解决现有技术中晶圆测试阶段和成品芯片测试所用的电路板不能共用的问题，有利于节约测试成本，提高电路板的通用性。

Description

一种晶圆及成品测试共用电路板及其设计方法
技术领域
本发明涉及晶圆测试技术领域，尤指一种晶圆及成品测试共用电路板及其设计方法。
背景技术
在半导体晶圆测试阶段，需要对晶圆上的未封装芯片(裸芯片)进行测试，测试过程中会用到探针卡。探针卡主要分为3个部分，印刷电路板(PCB)、基板(MLO/MLC)和探针头(Probe head),探针头的针(Probe)一端扎在基板的焊盘上，另一端扎在晶圆的焊盘上。由此，在晶圆和PCB(测试机)之间建立电性连接，通过测试机调配资源并完成自动化测试，从而保证晶圆上裸芯片的品质。在成品测试阶段需要用到负载板，负载板上安装有插座(socket),测试时，将成品芯片(chip)安装在插座上，由机台控制完成芯片的自动化测试。
由于晶圆测试和成品芯片测试的测试接口结构差异较大，探针卡和负载板一般是分开独立设计和生产，这会使得测试工具的开发成本显著上升。因此，需要一种能够在晶圆测试阶段和成品芯片测试共用的电路板，以节约测试成本，提高电路板的通用性。
发明内容
本发明的目的是提供一种晶圆及成品测试共用电路板及其设计方法，以解决现有技术中晶圆测试阶段和成品芯片测试所用的电路板不能共用的问题，以节约测试成本，提高电路板的通用性。
本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种晶圆及成品测试共用电路板设计方法，包括步骤：
在电路板上设置与探针头固定孔对应的安装孔；
将所述安装孔的若干个孔位设置为兼容插座固定孔的兼容孔；
在所述电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘；
通过所述安装孔固定所述探针头，或通过所述兼容孔固定所述插座。
在半导体晶圆测试阶段，需要对晶圆上的未封装芯片(裸芯片)进行测试，测试过程中会用到探针卡。探针卡主要分为3个部分，印刷电路板(PCB)、基板(MLO/MLC)和探针头(Probe head),探针头的针(Probe)一端扎在基板的焊盘上，另一端扎在晶圆的焊盘上。在成品测试阶段需要用到负载板，负载板上安装有插座(socket),测试时，将成品芯片(chip)安装在插座上，由机台控制完成芯片的自动化测试。由于晶圆测试和成品芯片测试的测试接口结构差异较大，探针卡和负载板一般是分开独立设计和生产，这会使得测试工具的开发成本显著上升。
通过在电路板上设置与探针头固定孔对应的安装孔，使得能够通过安装孔固定探针头，再将安装孔的若干个孔位设置为兼容插座固定孔的兼容孔，使得也能够通过兼容孔固定插座，同时，将电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘，能够既满足在探针头的基板连接，又能够避免插座的弹簧针损坏，从而使得晶圆测试阶段的电路板和成品芯片测试所用的电路板能够共用，有利于节约测试成本，提高电路板的通用性。
进一步地，所述的在所述电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘之后，还包括：
在所述电路板的焊盘上焊接基板；
将所述探针头通过所述安装孔固定在所述电路板上，并使所述探针头的探针焊接在所述基板的焊盘上。
具体的，当电路板用于进行晶圆测试时，可以在电路板的焊盘上焊接基板，同时，通过安装孔将探针头固定在电路板上，使得探针头的探针焊接在基板的焊盘上，之后便能够进行晶圆测试。
进一步地，所述的在所述电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘之后，还包括：
在所述电路板的焊盘上焊接第二PCB；
将所述插座通过所述兼容孔固定在所述电路板上，并使所述插座的弹簧针焊接在所述第二PCB的焊盘上。
具体的，当电路板用于成品阶段测试时，可以在电路板的焊盘上焊接第二PCB，同时，通过兼容孔将插座固定在电路板上，使得插座的弹簧针焊接在第二PCB的焊盘上，之后便能够进行成品测试。
进一步地，将所述安装孔的四个顶角的孔位设置为所述兼容孔。
进一步地，所述的在所述电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘，具体包括：
设置所述焊盘的镍厚3-5um，钯厚0.05-0.1um，金厚1.5um。
具体的，晶圆测试由于需要在DUT(待测物)区域焊接基板(MLO/MLC),所以要求焊盘的处理方式是镍钯金工艺，此种工艺易于锡的焊接；成品测试的DUT区域由于需要安装插座，而插座的弹簧针是比较硬的，随着测试周期的拉长，焊盘被弹簧针多次扎住，焊盘容易损伤，因此要求焊盘的处理工艺为硬金，这种工艺使pcb焊盘耐磨，寿命更长。其中镍钯金的工艺厚度如下，镍厚3-5um,钯厚0.05-0.1um,金厚0.03-0.05um；硬金工艺的镍厚3-5um,金厚小于2.5um。为了将以上两种应用场景进行兼容，基于工厂的验证数据，将表面处理工艺参数调整如下，保证DUT焊盘的可焊性和结构耐磨性，其中镍厚3-5um,钯厚0.05-0.1um,金厚1.5um。在其它实施例中，可以根据实际需求进行调整。
进一步地，还包括：将所述焊盘设置为mxn矩阵。
通过将焊盘设置为mxn矩阵使得能够将电路板设为公版，公版的意思是提供标准化的测试电路板(例如，利用93k平台，开发一款支持4000个信号通道和200个电源通道的测试板卡)，客户可基于各自情况，选取芯片测试所需的资源以后(比如客户只需要200个信号通道和20个电源通道)，稍加改动即可满足客户的实际测试需求，通过批量生产而降低成本是比较有效的实现方式。使用公版开发可显著降低项目开发时间和成本，即使需要改版，也仅需要修改配套的小型PCB或MLO即可，公版寿命长，不容易损坏。
另外，本发明还提供一种晶圆及成品测试共用电路板，包括：
PCB板；
基板，焊接在在所述PCB板的焊盘上；
探针头，设置在所述基板上，且所述探针头包括导引板，所述导引板上设置有若干个均匀分布的探针；
其中，所述PCB板上设置若干个与所述探针头固定孔对应的安装孔，且所述安装孔中若干个孔位为兼容插座固定孔的兼容孔，所述探针头通过所述安装孔固定在所述PCB板上。
进一步地，所述探针的一端穿过所述导引板固定在所述基板的焊盘上，另一端延伸至所述导引板的外侧。
当电路板用作晶圆测试时，通过在PCB板上焊接基板，且PCB板上设置若干个与探针头固定孔对应的安装孔，且安装孔中若干个孔位为兼容插座固定孔的兼容孔，使得探针头能够通过安装孔固定在PCB板上，再使探针头的探针一端固定在基板的焊盘上，即可进行晶圆测试。
另外，本发明还提供一种晶圆及成品测试共用电路板，包括：
PCB板；
第二PCB，焊接在所述PCB板的焊盘上；
插座，设置在所述第二PCB上，且所述插座包括若干个弹簧针；
其中，所述PCB板上设置若干个与所述探针头固定孔对应的安装孔，且所述安装孔中若干个孔位为兼容所述插座固定孔的兼容孔，所述插座通过所述兼容孔固定在所述PCB板上。
进一步地，所述弹簧针的一端均固定在所述第二PCB的焊盘上。
当电路板用作成品测试时，通过在PCB板上焊接第二PCB，且PCB板上设置若干个与探针头固定孔对应的安装孔，且安装孔中若干个孔位为兼容插座固定孔的兼容孔，使得插座能够通过兼容孔固定在PCB板上，再使插座的弹簧针一端固定在第二PCB的焊盘上，即可进行成品测试。
根据本发明提供的一种晶圆及成品测试共用电路板及其设计方法，通过在电路板上设置与探针头固定孔对应的安装孔，使得能够通过安装孔固定探针头，再将安装孔的若干个孔位设置为兼容插座固定孔的兼容孔，使得也能够通过兼容孔固定插座，同时，将电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘，能够既满足在探针头的基板连接，又能够避免插座的弹簧针损坏，从而使得晶圆测试阶段的电路板和成品芯片测试所用的电路板能够共用，有利于节约测试成本，提高电路板的通用性。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本方案的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明实施例的整体流程示意图；
图2是本发明实施例的电路板孔位设置示意图；
图3是本发明实施例的探针卡固定结构示意图；
图4是本发明实施例的插座固定结构示意图；
图5是本发明实施例的焊盘示意图；
图6是本发明实施例的晶圆测试时电路板连接结构示意图；
图7是本发明实施例的成品测试时电路板连接结构示意图。
图中标号：1-PCB板；2-基板；3-探针头；4-导引板；5-探针；6-第二PCB；7-插座。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
本发明的一个实施例，如图1所示，本发明提供一种晶圆及成品测试共用电路板设计方法，包括步骤：
S1、在电路板上设置与探针头固定孔对应的安装孔。
S2、将安装孔的若干个孔位设置为兼容插座固定孔的兼容孔。
S3、在电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘。
S4、通过安装孔固定探针头，或通过兼容孔固定插座。
在半导体晶圆测试阶段，需要对晶圆上的未封装芯片(裸芯片)进行测试，测试过程中会用到探针卡。探针卡主要分为3个部分，印刷电路板(PCB)、基板(MLO/MLC)和探针头(Probe head),探针头的针(Probe)一端扎在基板的焊盘上，另一端扎在晶圆的焊盘上。在成品测试阶段需要用到负载板，负载板上安装有插座(socket),测试时，将成品芯片(chip)安装在插座上，由机台控制完成芯片的自动化测试。由于晶圆测试和成品芯片测试的测试接口结构差异较大，探针卡和负载板一般是分开独立设计和生产，这会使得测试工具的开发成本显著上升。
通过在电路板上设置与探针头固定孔对应的安装孔，使得能够通过安装孔固定探针头，再将安装孔的若干个孔位设置为兼容插座固定孔的兼容孔，使得也能够通过兼容孔固定插座，同时，将电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘，能够既满足在探针头的基板连接，又能够避免插座的弹簧针损坏，从而使得晶圆测试阶段的电路板和成品芯片测试所用的电路板能够共用，有利于节约测试成本，提高电路板的通用性。
实施例2
本发明的一个实施例，在实施例1的基础上，在电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘之后，还包括：
S51、在电路板的焊盘上焊接基板。
S52、将探针头通过安装孔固定在电路板上，并使探针头的探针焊接在基板的焊盘上。
具体的，当电路板用于进行晶圆测试时，可以在电路板的焊盘上焊接基板，同时，通过安装孔将探针头固定在电路板上，使得探针头的探针焊接在基板的焊盘上，之后便能够进行晶圆测试。
在电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘之后，还包括：
S61、在电路板的焊盘上焊接第二PCB。
S62、将插座通过兼容孔固定在电路板上，并使插座的弹簧针焊接在第二PCB的焊盘上。
具体的，当电路板用于成品阶段测试时，可以在电路板的焊盘上焊接第二PCB，同时，通过兼容孔将插座固定在电路板上，使得插座的弹簧针焊接在第二PCB的焊盘上，之后便能够进行成品测试。
实施例3
本发明的一个实施例，如图2所示，在实施例1和2的基础上，将安装孔的四个顶角的孔位设置为兼容孔。
具体的，探针卡的固定结构如图3所示，插座的固定结构如图4所示，因此，为了保证电路板的孔位设计既能够便于探针卡固定，又能够便于插座固定，可以先在电路板上设置与探针头固定孔对应的安装孔，再将安装孔的若四个顶角的孔位设置为兼容插座固定孔的兼容孔。
优选的，在电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘，具体包括：设置焊盘的镍厚3-5um，钯厚0.05-0.1um，金厚1.5um。
具体的，晶圆测试由于需要在DUT(待测物)区域焊接基板(MLO/MLC),所以要求焊盘的处理方式是镍钯金工艺，此种工艺易于锡的焊接；成品测试的DUT区域由于需要安装插座，而插座的弹簧针是比较硬的，随着测试周期的拉长，焊盘被弹簧针多次扎住，焊盘容易损伤，因此要求焊盘的处理工艺为硬金，这种工艺使pcb焊盘耐磨，寿命更长。其中镍钯金的工艺厚度如下，镍厚3-5um,钯厚0.05-0.1um,金厚0.03-0.05um；硬金工艺的镍厚3-5um,金厚小于2.5um。为了将以上两种应用场景进行兼容，基于工厂的验证数据，将表面处理工艺参数调整如下，保证DUT焊盘的可焊性和结构耐磨性，其中镍厚3-5um,钯厚0.05-0.1um,金厚1.5um。在其它实施例中，可以根据实际需求进行调整。
另外，由于晶圆测试需要焊接基板，这里对于焊接稳定性有一些基本要求，即焊盘不能过小，会存在焊接不良的情况，焊盘也不能过大，这样会引入焊接虚短的情况，导致漏电偏大，甚至直接短路。
优选的，如图5所示，可以将焊盘设置为mxn矩阵。
通过将焊盘设置为mxn矩阵使得能够将电路板设为公版，公版的意思是提供标准化的测试电路板(例如，利用93k平台，开发一款支持4000个信号通道和200个电源通道的测试板卡)，客户可基于各自情况，选取芯片测试所需的资源以后(比如客户只需要200个信号通道和20个电源通道)，稍加改动即可满足客户的实际测试需求，通过批量生产而降低成本是比较有效的实现方式。使用公版开发可显著降低项目开发时间和成本，即使需要改版，也仅需要修改配套的小型PCB或MLO即可，公版寿命长，不容易损坏。
实施例4
本发明的一个实施例，如图6所示，本发明还提供一种晶圆及成品测试共用电路板，包括PCB板1、基板2、探针头3。
基板2焊接在在PCB板1的焊盘上；探针头3设置在基板2上，且探针头3包括导引板4，导引板4上设置有若干个均匀分布的探针5。
其中，PCB板1上设置若干个与探针头3固定孔对应的安装孔，且安装孔中若干个孔位为兼容插座固定孔的兼容孔，探针头3通过安装孔固定在PCB板1上。
优选的，探针5的一端穿过导引板4固定在基板2的焊盘上，另一端延伸至导引板4的外侧。
当电路板用作晶圆测试时，通过在PCB板1上焊接基板2，且PCB板1上设置若干个与探针头3固定孔对应的安装孔，且安装孔中若干个孔位为兼容插座固定孔的兼容孔，使得探针头3能够通过安装孔固定在PCB板1上，再使探针头3的探针5一端固定在基板2的焊盘上，即可进行晶圆测试。
实施例5
本发明的一个实施例，如图7所示，本发明还提供一种晶圆及成品测试共用电路板，包括PCB板1、第二PCB6和插座7。
第二PCB6焊接在PCB板1的焊盘上；插座7设置在第二PCB6上，且插座7包括若干个弹簧针。
其中，PCB板1上设置若干个与探针头固定孔对应的安装孔，且安装孔中若干个孔位为兼容插座7固定孔的兼容孔，插座7通过兼容孔固定在PCB板1上。
优选的，弹簧针的一端均固定在第二PCB6的焊盘上。
当电路板用作成品测试时，通过在PCB板1上焊接第二PCB6，且PCB板1上设置若干个与探针头固定孔对应的安装孔，且安装孔中若干个孔位为兼容插座7固定孔的兼容孔，使得插座7能够通过兼容孔固定在PCB板1上，再使插座7的弹簧针一端固定在第二PCB6的焊盘上，即可进行成品测试。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶圆及成品测试共用电路板设计方法，其特征在于，包括步骤：
在电路板上设置与探针头固定孔对应的安装孔；
将所述安装孔的若干个孔位设置为兼容插座固定孔的兼容孔；
在所述电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘；
通过所述安装孔固定所述探针头，或通过所述兼容孔固定所述插座。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆及成品测试共用电路板设计方法，其特征在于，所述的在所述电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘之后，还包括：
在所述电路板的焊盘上焊接基板；
将所述探针头通过所述安装孔固定在所述电路板上，并使所述探针头的探针焊接在所述基板的焊盘上。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆及成品测试共用电路板设计方法，其特征在于，所述的在所述电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘之后，还包括：
在所述电路板的焊盘上焊接第二PCB；
将所述插座通过所述兼容孔固定在所述电路板上，并使所述插座的弹簧针焊接在所述第二PCB的焊盘上。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆及成品测试共用电路板设计方法，其特征在于：将所述安装孔的四个顶角的孔位设置为所述兼容孔。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种晶圆及成品测试共用电路板及其设计方法，其特征在于，所述的在所述电路板的待测物区域通过镍钯金工艺设置焊盘，具体包括：
设置所述焊盘的镍厚3-5um，钯厚0.05-0.1um，金厚1.5um。
6.根据权利要求5所述的一种晶圆及成品测试共用电路板设计方法，其特征在于，还包括：将所述焊盘设置为mxn矩阵。
7.一种晶圆及成品测试共用电路板，其特征在于，包括：
PCB板；
基板，焊接在在所述PCB板的焊盘上；
探针头，设置在所述基板上，且所述探针头包括导引板，所述导引板上设置有若干个均匀分布的探针；
其中，所述PCB板上设置若干个与所述探针头固定孔对应的安装孔，且所述安装孔中若干个孔位为兼容插座固定孔的兼容孔，所述探针头通过所述安装孔固定在所述PCB板上。
8.根据权利要求7所述的一种晶圆及成品测试共用电路板，其特征在于：所述探针的一端穿过所述导引板固定在所述基板的焊盘上，另一端延伸至所述导引板的外侧。
9.一种晶圆及成品测试共用电路板，其特征在于，包括：
PCB板；
第二PCB，焊接在所述PCB板的焊盘上；
插座，设置在所述第二PCB上，且所述插座包括若干个弹簧针；
其中，所述PCB板上设置若干个与所述探针头固定孔对应的安装孔，且所述安装孔中若干个孔位为兼容所述插座固定孔的兼容孔，所述插座通过所述兼容孔固定在所述PCB板上。
10.根据权利要求9所述的一种晶圆及成品测试共用电路板及，其特征在于：所述弹簧针的一端均固定在所述第二PCB的焊盘上。
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