CN114518472A - 探针头连接方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种探针头连接方法，包含以下步骤。首先，于探针头与针测机之间，设置载板与测试夹具，测试夹具设置于针测机中，且测试夹具用以容置载板。启动探针头的吸真空功能，并且移动探针头以对位测试夹具。接着，移动探针头至接触测试夹具中的载板。最后，以至少一卡合件以固定探针头与测试夹具。其中载板用以直接对接晶圆。

Description

探针头连接方法

技术领域

本申请是关于一种探针头连接方法，特别是关于一种直接对接探针头与针测机的连接方法。

背景技术

在晶圆测试阶段，为了妥善地移动与承载晶圆，晶圆通常会放置在针测机之中，并由探针头对晶圆进行后续的检测。一般来说，探针头上有许多的测试卡(probe card)，而测试卡会电性连接到载板(load board)，再由载板电性连接到晶圆。传统上，载板不会直接接触晶圆，而是载板要先连接到测试插座(pogo tower)，再由测试插座接触晶圆。在此，由于探针头和针测机之间需要放置测试插座和载板，显然探针头会较远离针测机。此外，载板到晶圆之间还设置有测试插座，使得信号传输路径较长，也会有较多的干扰以及较大的信号衰减。

为了解决上述信号传输路径较长的问题，目前也有部分的针测机可以让载板接触到晶圆，此种载板和晶圆的连接方式称为直接对接(direct docking)。由于载板直接对接晶圆，故不需要测试插座，从而可以让信号的传输路径更短，故开始渐渐被业界采用。但是，对于旧型或已购入的针测机，目前缺少可以移除测试插座而转换成直接对接的模式。一个原因是，传统的载板会先锁固于探针头，而测试插座锁固在针测机。当测试晶圆时，探针头与针测机会以机械手段固定在一起，使载板与测试插座的相对位置固定，再让载板可以经过测试插座电性连接到晶圆。然而，传统的针测机在设计上必须有测试插座的关系，载板和晶圆间隔较远。也就是说，在移除测试插座之后，载板离晶圆还有一段距离，若还是把载板锁固于探针头，则有载板无法接触到晶圆的问题。据此，业界需要一种新的探针头连接方法，让探针头和针测机可以操作于直接对接模式。

发明内容

本申请所要解决的技术问题在于提供一种探针头连接方法，可用于探针头连接针测机。于所述方法中，载板是设置于针测机而非设置于探针头，并且在探针头接触载板时，可以由探针头的吸真空功能吸紧载板，以增加探针头和针测机之间的稳定度。

本申请提出一种探针头连接方法，包含以下步骤。首先，于探针头与针测机之间，设置载板与测试夹具，测试夹具设置于针测机中，且测试夹具用以容置载板。启动探针头的吸真空功能，并且移动探针头以对位测试夹具。接着，移动探针头至接触测试夹具中的载板。最后，以至少一卡合件以固定探针头与测试夹具。其中载板用以直接对接晶圆。

于一些实施例中，测试夹具定义有一第一上表面，第一上表面定义有一第一容置空间，第一容置空间可以用以容置载板。在此，载板容置于第一容置空间时，载板与第一上表面可以形成共平面。此外，所述探针头连接方法更可以包含提供测试夹具固定板可拆卸地锁固于针测机，测试夹具固定板的第二上表面定义有第二容置空间，第二容置空间可以用以容置测试夹具。另外，第一上表面与第二上表面可以不共平面，且测试夹具可拆卸地锁固于测试夹具固定板的第二容置空间中。

于一些实施例中，于移动探针头以对位测试夹具的步骤中，更可以包含提供对位件，对位件设置于测试夹具，用以引导探针头对准测试夹具。在此，探针头接触载板的上侧面，测试夹具接触载板的下侧面，且载板于上侧面至少定义有真空区，真空区由金属边条包围。

综上所述，本申请提供的探针头连接方法可用于探针头连接针测机，并且可以利用探针头的吸真空功能吸紧载板，使得载板可以更紧密地压紧于探针头。此外，由于载板是设置于针测机中，也可以增加探针头和针测机之间的稳定度。

有关本申请的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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它的附图。

图1是本申请一实施例的探针头和针测机的装置示意图；

图2是本申请一实施例的探针头的立体示意图；

图3是本申请一实施例的探针头于另一角度的立体示意图；

图4是本申请一实施例的针测机的立体示意图；

图5是本申请一实施例的载板的结构示意图；

图6是本申请一实施例的测试夹具和测试夹具固定板的结构示意图；

图7是本申请一实施例的探针头连接方法的步骤流程图。

符号说明

1：探针头 10：机壳 10a：底面

100：卡合件 102：固定件 104：对位件

12：座体 12a：测试面 120：开口

122：密封条 2：针测机 20：机壳

22：测试夹具 22a：上表面 220：卡合件

222：对位件 224：容置空间 226：测试槽

24：测试夹具固定板 24a：上表面 240：容置空间

26：载板 26a：上侧面 260：接垫

262：真空区 264：金属边条 W1、W2、W3：宽度

S30～S38：步骤流程

具体实施方式

在下文的实施方式中所述的位置关系，包括：上，下，左和右，若无特别指明，皆是以图式中组件绘示的方向为基准。

请参阅图1，图1是本申请一实施例的探针头和针测机的装置示意图。如图1所示，本申请的探针头连接方法可用于探针头1连接针测机2，针测机2中可以设置有待测的晶圆(图未示)，探针头1可以经由载板(未示于图1)电性连接到晶圆。为了方便说明探针头1和针测机2之间结构与组件，本实施例于图1绘示了探针头1稍微远离于针测机2的状态，可以看到探针头1是位于针测机2上方，探针头1还未连接针测机2。实务上，探针头1还可以连接有机械臂或支架(图未示)，所述机械臂或支架可以让探针头1移动或翻转，例如机械臂或支架可以让探针头1垂直地接近或远离针测机2，并且可以转动探针头1以调整探针头1内部的组件。当然，所述机械臂或支架也有可能让探针头1水平地移动到其他位置，本实施例在此不加以限制。以下将分别说明探针头1和针测机2的结构与操作方式。

请一并参阅图1、图2与图3，图2是本申请一实施例的探针头的立体示意图，图3是本申请一实施例的探针头于另一角度的立体示意图。如图所示，探针头1可以包含机壳10，并且于外观结构上还包含了凸出于机壳10的座体12。于一个例子中，机壳10可以定义有一个底面10a，座体12也可以定义有一个测试面12a，底面10a和测试面12a都面向图1中的针测机2。座体12大致上接近正方体形，座体12于一轴向上的宽度W2会略窄于机壳10的宽度W1，本实施例不限制宽度W1与宽度W2的数值或比例关系。由于座体12会凸出于底面10a，于所属技术领域具有通常知识者可以理解，底面10a和测试面12a将不共平面。以图1的例子来说，测试面12a会比底面10a更接近图1中的针测机2。此外，机壳10内部可以设置有用于电性测试与吸真空的各种组件，例如机壳10内部可以设置有多个探针卡(probe card)，每个探针卡可以有一个以上的探针组，所述探针组可以由测试面12a上的开口120凸出于测试面12a。

于一个例子中，测试面12a上的每一个开口120不一定都对应有探针卡，例如机壳10内部可能只有少数的探针卡，从而有些开口120可以没有凸出的探针组。以图2和图3绘示的例子来说，测试面12a上的开口120可以分为两排，每一排开口120的数量相同，本实施例在此不限制测试面12a上的开口120数量。于外观上，开口120可以分为两排，每一排的开口120周围可以由一个密封条122包围。实务上，密封条122包围的区域中设置有一个或一个以上用于吸真空的通孔，即密封条122包围的区域会关联于探针头1的吸真空功能，将于后说明。

此外，机壳10上还可以设有卡合件100、固定件102与对位件104，为了理解卡合件100、固定件102与对位件104如何固定和针测机2，以下将以图4中绘示的针测机2进行说明。请一并参阅图1、图3与图4，图4是本申请一实施例的针测机的立体示意图。如图所示，针测机2可以包含机壳20，于机壳20邻近探针头1的一侧可以设有测试夹具22以及测试夹具固定板24。于一个例子中，测试夹具固定板24是先设置于机壳20，而测试夹具22再通过测试夹具固定板24固定于机壳20。详细来说，测试夹具22是可拆卸地锁固于测试夹具固定板24，例如测试夹具22可以用螺丝固定于测试夹具固定板24，本实施例不加以限制。

此外，测试夹具22上可以设置有卡合件220与对位件222，卡合件220和卡合件100在结构上可以互相对应，例如卡合件100可以是一个卡槽，卡合件220是一个短柱，所述短柱可以滑入所述卡槽以互相卡合固定。为了辅助卡合件220进入卡合件100，对位件104和对位件222可以用于定位探针头1和针测机2。如图3和图4所示，对位件104可以是一个凹槽，对位件222可以是一个柱状体，且对位件104可以容置对位件222。本实施例在此不限制对位件104和对位件222的形状，只要对位件222的形状上能够对应对位件104，即应属本实施例所述对位件104和对位件222的范畴。另外，虽然图4中绘示了卡合件220与对位件222是在测试夹具22的边缘，并且朝向图1中的探针头1，但卡合件220与对位件222也有可能不设置于测试夹具22而改设置于测试夹具固定板24，本实施例不加以限制。于一个例子中，当卡合件220进入卡合件100之后，为了确实固定卡合件100和卡合件220，使用者可以拉动探针头1上的固定件102(例如一个把手)以锁定卡合件100和卡合件240的相对关系，使得探针头1和针测机2位置上可以大致固定。举例来说，固定件102有可能带动一个挡止结构(图未示)，以避免卡合件220退出或脱离卡合件100，本实施例不限制所述挡止结构的手段。

在直接对接(direct docking)的架构下，探针头1的测试面12a会接触载板，再由载板直接对接晶圆。为了说明上述直接对接的架构，请一并参阅图5和图6。图5是本申请一实施例的载板的结构示意图，图6是本申请一实施例的测试夹具和测试夹具固定板的结构示意图。于图6绘示的例子中，可以看出测试夹具22和测试夹具固定板24是可分离的，故将测试夹具22和测试夹具固定板24分开绘示。如图所示，测试夹具22有上表面22a(第一上表面)，上表面22a定义有容置空间224(第一容置空间)。测试夹具固定板24定义有上表面24a(第二上表面)，上表面24a中央有凹陷的空间，所述凹陷的空间可以定义为容置空间240(第二容置空间)。于图6绘示的例子中，测试夹具固定板24可以是一种中空的框架，本实施例不限制测试夹具固定板24的尺寸，只要容置空间240可以用于容置测试夹具22即可。

测试夹具22除了前述的卡合件220与对位件222之外，于外观上是一个盆型结构，且测试夹具22的盆型结构边缘可以锁固于测试夹具固定板24，而测试夹具22的盆型结构底部可以容置在测试夹具固定板24内。于一个例子中，测试夹具22是锁固于上表面24a，因此测试夹具22的边缘会高于底部，或者说测试夹具22的边缘相较于底部会更接近探针头1的测试面12a。实务上，测试夹具22的底部即为上表面22a(第一上表面)，当测试夹具22容置在测试夹具固定板24内时，上表面22a与上表面24a不共平面。此外，容置空间224为上表面22a中一个略为凹陷区域，而容置空间224可以用以容置载板26。容置空间224可以与上表面22a一体成形，或者说是上表面22a的一部分。载板26的尺寸应小于或等于容置空间224，也就是容置空间224应当可以让载板26放入其中。

于载板26邻近探针头1的上侧面26a(例如图5所绘示的表面)，载板26可以具有多个接垫260以及真空区262。与图2和图3绘示的例子类似，载板26上的接垫260也可以分为两排，并且每一排接垫260位于一个真空区262之内。于一个例子中，载板26在上侧面26a的边缘还设置有金属边条264，金属边条264外观上可以看成一个矩形并包围了两个真空区262。本实施例在此不限制金属边条264的设置位置与形状，例如金属边条264也有可能不设置于上侧面26a的边缘，而是设置于每一个真空区262的边缘，外观上可以看成两个矩形并各自包围一个真空区262。当然，于载板26远离探针头1的下侧面(例如图5所绘示的另一侧表面)，载板26可以具有用于连接晶圆的多个探针(图未示)，并且所述探针可以经由测试夹具22中的测试槽226穿过上表面22a，而直接接触设置于下方的晶圆(图未示)，本实施例在此不加以赘述。

于实际的操作中，除了测试夹具22会锁固于测试夹具固定板24，且测试夹具固定板24固定于机壳20之外，载板26还会预先锁固于测试夹具22的容置空间224中。于一个例子中，当载板26锁固于容置空间224时，载板26的上侧面26a可以和测试夹具22的上表面22a同高(共平面)，或者位于上侧面26a的金属边条264顶部可以和测试夹具22的上表面22a同高(共平面)，本实施例不加以限制。换句话说，当载板26锁固于容置空间224时，至少有一部分的载板26会和上表面22a形成共平面。此外，由于载板26与测试夹具22不会相对移动，当探针头1和针测机2靠近时，探针头1的座体12对准测试夹具22，也表示测试面12a上的开口120可以对准上侧面26a上的接垫260。实务上，载板26的上侧面26a用于接触探针头1的座体12，而载板26相对于上侧面26a的一侧面(例如下侧面)则是用来接触测试夹具22。

接着，当探针头1和针测机2会逐渐靠近，直到座体12的测试面12a邻近测试夹具22的上表面22a以及载板26的上侧面26a。为了更稳固地让凸出开口120的探针组接触接垫260，于座体12的测试面12a压向载板26的上侧面26a时，探针头1可以先启动吸真空功能，从座体12上邻近开口120的位置吸气。换句话说，当测试面12a推向上侧面26a时，密封条122会压紧于真空区262的边缘，使得测试面12a、上侧面26a以及密封条122所包围的空间形成气密，再由座体12从测试面12a进行抽气。值得一提的是，当探针头1和针测机2靠近时，探针头1和针测机2可以进行对位的步骤，例如让对位件104和对位件222互相对准，以及让卡合件220进入卡合件100。本实施例在此不限制是探针头1和针测机2先进行对位，或探针头1可以先启动吸真空功能，这两个步骤应当可以互相替换。此外，为了避免密封条122过度压紧于上侧面26a，损坏凸出开口120的探针组和接垫260，金属边条264可以当成一种支撑件，以维持测试面12a和上侧面26a之间的间隙。

当卡合件220进入卡合件100后，如前所述，使用者可以拉动探针头1上的固定件102以锁定卡合件100和卡合件240的相对关系。到此步骤即可称探针头1已连接或固定针测机2。值得一提的是，探针头1已连接针测机2的状态下，部分的座体12会被推入测试夹具22凹陷的盆型结构。例如测试夹具22凹陷的盆型结构外观上可以是正方形，并且于一轴向上具有宽度W3。此时，只要座体12于一轴向上的宽度W2小于宽度W3，部分的座体12便可以陷进上表面24a，使得座体12的测试面12a会在上表面22a(或上侧面26a)和上表面24a之间。有别于传统的探针头和针测机之间原本设计有测试插座，若移除测试插座则会让载板和晶圆的间距过大，有载板无法接触到晶圆的问题。本实施例将测试夹具22设计成凹陷的盆型结构，让座体12可以推入针测机2中并且更接近载板26，从而解决了载板无法接触到晶圆的问题。

另一方面，本实施例提到探针头1所具有的吸真空功能，除了可以用来稳定的探针组和接垫260的电性连接关系之外，可以应用于其他的目的。举例来说，探针头1可能原本就设计有吸真空功能，然而不是用来稳定的探针组和接垫260的电性连接，例如吸真空功能可能被设计来吸取待测物周围的废气或者是用来吸住被取代的测试插座，即本实施例改变了吸真空功能的应用方式。

为了说明本申请提供的探针头连接方法，请一并参阅图1到图7，图7是本申请一实施例的探针头连接方法的步骤流程图。如图所示，于步骤S30中，于探针头1与针测机2之间，设置载板26与测试夹具22，测试夹具22设置于针测机2中，且测试夹具22用以容置载板26。于步骤S32中，启动探针头1的吸真空功能，并且于步骤S34中，移动探针头1以对位测试夹具22。接着，于步骤S36中，移动探针头1至接触测试夹具22中的载板26。以及于步骤S38中，卡合件100和卡合件220以固定探针头1与测试夹具22。在上述步骤中，探针头1与针测机2是一种直接对接(direct probing)的连接方式，并且载板26可以直接接触晶圆。关于探针头连接方法的其他步骤都已于前面实施例描述，本实施例在此不予赘述。

综上所述，本申请提供的探针头连接方法可用于旧款式的针测机，只要将测试夹具替换成凹陷的盆型结构，即可以让旧款式的针测机和探针头以直接对接方式互相连接。解决了传统上要经过测试插座，而有信号传输路径较长的问题。此外，本申请还可以利用探针头的吸真空功能吸紧载板，使得载板可以更紧密地压紧于探针头。由于载板是设置于针测机中，也可以增加探针头和针测机之间的稳定度。

以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本申请技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本申请技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本申请内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本申请实质相同的技术或实施例。

Claims (10)

1.一种探针头连接方法，用于连接一探针头与一针测机，其特征在于，所述设备连接方法包含：

于该探针头与该针测机之间，设置一载板与一测试夹具，该测试夹具设置于该针测机中，且该测试夹具用以容置该载板；

启动该探针头的一吸真空功能；

移动该探针头以对位该测试夹具；

移动该探针头至接触该测试夹具中的该载板；以及

以至少一卡合件以固定该探针头与该测试夹具；

其中该载板用以直接对接一晶圆。

2.根据权利要求1所述的探针头连接方法，其特征在于，该测试夹具定义有一第一上表面，该第一上表面定义有一第一容置空间，该第一容置空间用以容置该载板。

3.根据权利要求2所述的探针头连接方法，其特征在于，该载板容置于该第一容置空间时，该载板与该第一上表面形成共平面。

4.根据权利要求2所述的探针头连接方法，其特征在于，更包含：

提供一测试夹具固定板可拆卸地锁固于该针测机，该测试夹具固定板的一第二上表面定义有一第二容置空间，该第二容置空间用以容置该测试夹具。

5.根据权利要求4所述的探针头连接方法，其特征在于，该第一上表面与该第二上表面不共平面。

6.根据权利要求4所述的探针头连接方法，其特征在于，该测试夹具可拆卸地锁固于该测试夹具固定板的该第二容置空间中。

7.根据权利要求2所述的探针头连接方法，其特征在于，该载板可拆卸地锁固于该第一容置空间中。

8.根据权利要求1所述的探针头连接方法，其中于移动该探针头以对位该测试夹具的步骤中，其特征在于，更包含：

提供一对位件，该对位件设置于该测试夹具，用以引导该探针头对准该测试夹具。

9.根据权利要求1所述的探针头连接方法，其特征在于，该探针头接触该载板的一上侧面，该测试夹具接触该载板的一下侧面。

10.根据权利要求9所述的探针头连接方法，其特征在于，该载板于该上侧面至少定义有一真空区，该真空区由一金属边条包围。

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