CN114594293A - 探针装置及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种探针装置及其组装方法。该探针装置包括一基底、一支撑座、多个测试探针以及多个隔离表层。该基底具有一导电布线，且该支撑座设置在该基底上。所述测试探针定向相对于该基底的一角度，并穿经该支撑座且电性连接到该导电布线。该隔离表层放射状地围绕该测试探针并接触该测试探针。

Description

探针装置及其组装方法

技术领域

本申请案主张2020年12月3日申请的美国正式申请案第17/111,036号的优先权及益处，该美国正式申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。

本公开涉及一种探针装置及其组装方法。特别是涉及一种探针卡及其组装方法，其中该探针卡是包括多个测试探针，所述测试探针涂布有隔离表层。

背景技术

在晶圆切成小块并安装在封装或模组中之前，集成电路是以芯片形式制造与测试。晶圆级集成电路测试是为集成电路制造流程中一最重要的部分，并确认不会正常运作的集成电路，且提供反馈以改善产品设计与降低制造成本。

传统的晶圆集成电路测试是使用多个探针卡，以提供一电子路径在一测试机器与晶圆形式中的多个集成电路上的多个电性垫之间。所述探针卡一般具有多个探针接脚(probe pins)，其是符合一集成电路上的多个电性垫与多个导电图案的尺寸及密度，而所述导电图案是提供多个电子信号从多个高密度探针扇出(fan-out)到多个较低密度连接件(connectors)，所述较低密度连接件是位在更大的多个印刷电路板上，而所述印刷电路板是连接到IC测试器。

上文的“先前技术”说明仅是提供背景技术，并未承认上文的“先前技术”说明揭示本公开的标的，不构成本公开的先前技术，且上文的“先前技术”的任何说明均不应作为本案的任一部分。

发明内容

本公开的一实施例提供一种探针装置。该探针装置包括一基底、一支撑座、多个测试探针以及多个隔离表层。该基底具有一导电布线。该支撑座设置在该基底上。所述测试探针面向相对该基底的一角度并穿经该支撑座，其中该测试探针电性连接到该导电布线。该隔离表层是放射状地围绕该测试探针。此外，该隔离表层接触该测试探针。

在本公开的一些实施例中，该测试探针包括一中间部、一尾部、一头部以及一尖部，该支撑座是夹取该中间部，该尾部是从该中间部的一端延伸并接触该导电布线，该头部是从该中间部的另一端延伸，该尖部连接到该头部。

在本公开的一些实施例中，该支撑座包括一第一表面以及一第二表面，该第一表面是远离该基底，该第二表面是相对该第一表面并贴合到该基底，而该第一表面与该第二表面是相对该测试探针倾斜不同角度。

在本公开的一些实施例中，该支撑座的该第一表面平行该测试探针。

在本公开的一些实施例中，该支撑座与该基底面对该头部的各侧表面是为共面。

在本公开的一些实施例中，该头部与该尖部是从支撑座悬垂而下。

在本公开的一些实施例中，该探针装置还包括一支架，夹设在该基底与该支撑座之间。

在本公开的一些实施例中，该探针装置还包括一粘着剂，位在该支撑座与该支架之间。

在本公开的一些实施例中，该支撑座在该基底上的一投影是相等于或大于该支架在该基底上的一投影。

本公开的另一实施例提供一种探针装置的组装方法。该组装方法的步骤包括提供多个测试探针；形成多个隔离表层在部分的所述测试探针上；提供一支撑座以夹取部分的所述测试探针；设置该支撑座与位在该基底上的所述测试探针在一起；以及电性连接所述测试探针到位在该基底上的一导电布线。

在本公开的一些实施例中，所述测试探针的尾部借由一焊锡材料而连接到该导电布线。

在本公开的一些实施例中，该组装方法还包括安装一支架在该基底上，其中该支撑座与嵌入有该隔离表层的所述测试探针是位在该支架上。

在本公开的一些实施例中，所述隔离表层是使用一涂布制程、一镀覆制程或一氧化制程而形成在部分的所述测试探针上。

由于上述该探针装置的架构，可有效地提升从一测试机器到一待测元件所提供的测试电压。

由于上述该探针装置的架构，可除去微粒、污垢、助焊剂(solder flux)、污染物(contaminant)等等造成高漏电流、降低隔离以及产生在晶圆测试中的缺陷的问题。

上文已相当广泛地概述本公开的技术特征及优点，而使下文的本公开详细描述得以获得较佳了解。构成本公开的权利要求标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本公开所属技术领域中具有通常知识者应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或制程而实现与本公开相同的目的。本公开所属技术领域中具有通常知识者亦应了解，这类等效建构无法脱离后附的权利要求所界定的本公开的精神和范围。

附图说明

参阅实施方式与权利要求合并考量附图时，可得以更全面了解本申请案的揭示内容，附图中相同的元件符号是指相同的元件。

图1为依据一比较例探针装置的剖视示意图。

图2为该比较例探针装置的一测试探针的一套筒(sleeve)与一尾部(tail)的剖视示意图。

图3为依据本公开一些实施例的一种探针装置的顶视示意图。

图4为沿图3中剖线A-A的剖视示意图。

图5为沿图3中剖线B-B的剖视示意图。

图6为依据本公开一些实施例的的一种探针装置的组装方法的流程示意图。

图7为依据本公开一些实施例的的一种探针装置的顶视示意图。

图8为沿图7中剖线C-C的剖视示意图。

图9为依据本公开一些实施例的的一种探针装置的组装方法的流程示意图。

其中，附图标记说明如下：

10：探针装置

10B：探针装置

110：基底

112：前表面

114：后表面

118：侧表面

120：导电布线

130：测试探针

132：尾部

134：头部

136：中间部

138：尖部

140：支撑座

142：第一表面

144：第二表面

146：侧表面

150：隔离表层

150B：隔离表层

160：焊锡材料

170：支架

180：粘着剂

20：探针装置

210：电路板

220：测试探针

222：尾部

224：头部

226：中间部

230：套筒

240：支撑座

250：气隙

α：角度

200：组装方法

S202：步骤

S204：步骤

S206：步骤

S208：步骤

400：组装方法

S402：步骤

S404：步骤

S406：步骤

S408：步骤

具体实施方式

本公开的以下说明伴随并入且组成说明书的一部分的附图，说明本公开的实施例，然而本公开并不受限于该实施例。此外，以下的实施例可适当整合以下实施例以完成另一实施例。

应当理解，虽然用语“第一(first)”、“第二(second)”、“第三(third)”等可用于本文中以描述不同的元件、部件、区域、层及/或部分，但是这些元件、部件、区域、层及/或部分不应受这些用语所限制。这些用语仅用于从另一元件、部件、区域、层或部分中区分一个元件、部件、区域、层或部分。因此，以下所讨论的“第一装置(firstelement)”、“部件(component)”、“区域(region)”、“层(layer)”或“部分(section)”可以被称为第二装置、部件、区域、层或部分，而不背离本文所教示。

本文中使用的术语仅是为了实现描述特定实施例的目的，而非意欲限制本发明。如本文中所使用，单数形式“一(a)”、“一(an)”，及“该(the)”意欲亦包括复数形式，除非上下文中另作明确指示。将进一步理解，当术语“包括(comprises)”及/或“包括(comprising)”用于本说明书中时，这些术语规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件，及/或组件的存在，但不排除存在或增添一或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件，及/或上述各者的群组。

图1为依据一比较例探针装置的剖视示意图。图2为该比较例探针装置的一测试探针的一套筒(sleeve)与一尾部(tail)的剖视示意图。请参考图1及图2，探针装置20包括一电路板210、多个测试探针220、多个套筒230、一支撑座(holder)240，该多个套筒230围绕部分的所述测试探针220，支撑座240安装在电路板210上并用于定向(orienting)所述测试探针230。覆盖一部分的测试探针220的每一套筒230是借由一气隙250而与个别的测试探针220相互间隔。

所述测试探针220是用于传送从一测试机器与一待测元件(device under test，DUT)而来的多个信号。每一测试探针220包括一尾部222、一头部224以及一中间部226，中间部226是位在尾部222与头部224之间，用于连接尾部222与头部224。尾部222的一端是安装在电性耦接到测试机器的电路板210上，而中间部226是被支撑座240所夹取。一般而言，气隙250是因围绕测试探针220的尾部222的套筒230具有较大于测试探针220的直径而产生。宽松的套筒230无法避免污垢(dirt)与微粒(particulates)落在测试探针220的尾部222，而污垢与微粒是为造成漏电流问题(leakage issue)与高电压崩溃(high voltagebreakdown)的原因。

图3为依据本公开一些实施例的一种探针装置的顶视示意图。图4为沿图3中剖线A-A的剖视示意图。请参考图3及图4，探针装置10是为悬臂探针卡(cantilever probecard)，并具有一基底110、多个测试探针130、一支撑座140以及多个隔离表层(insulativeskin layer)150，基底110具有至少一导电布线(conductive trace)120，所述测试探针130是定向相对基底110的一角度α，支撑座140设置在基底110上并用于定位所述测试探针130，所述隔离表层150是放射状包覆所述测试探针130，借此避免二相邻测试探针130之间的漏电(electrical leakage)与短路。

在基底110上的导电布线120是适于电性连接到一测试机器(图未示)，其是可控的提供测试信号给测试装置10。在一些实施例中，基底110包括一前表面112与一后表面114，而后表面114是相对前表面112设置，而导电布线120可放置在前表面112及/或后表面上，用以制定在所述测试探针130与测试机器之间的线路。在一些实施例中，基底110还包括一或多个通孔(vias)116，用以将放置在前表面112的导电布线120电性连接到放置在后表面114或埋入在基底110中的导电布线120。在一些实施例中，基底110可由隔离材料所制，例如聚酰亚胺(polyimide)、苝(perylene)以及环氧玻璃(epoxy-glass)合成材料。在一些实施例中，基底110可为一4号阻燃剂(flame retardant 4，FR4)基底。在一些实施例中，导电布线120可由铜、金、镍、铝、铂、锡、其组合或其合金所制。

所述测试探针130是依据所需以及用于传导从测试机器所提供的信号以及经由导电布线120传导至一待测元件(图未示)的信号，而待测元件是例如一半导体晶圆、一系统上芯片(system-on-chip)集成电路或一数字及/或模拟集成电路。在一些实施例中，所述测试探针130亦用于将由待测元件所输出的信号传送到测试机器；测试机器可决定待测元件是否依据所述信号正常操作，而所述信号是由测试机器所提供或者是从待测元件所输出的。

在一些实施例中，所述测试探针130是相互平行，并以一特定间隔配置。在一些实施例中，所述测试探针130是以一近乎相同之间隔而对准在基底110上。在另外的实施例中，所述测试探针130可以一放射状方法(radial manner)配置。

测试探针130可包括一尾部132、一头部134、一中间部136以及一尖部138，尾部132接近基底110，头部132远离尾部132，中间部136夹置在尾部132与头部134之间，并由支撑座140所夹取，而尖部138则连接到头部134。在一些实施例中，头部134与中间部135大致对准尾部132；尖部138大致角度连接到头部134的一端，并经配置以接触待测元件。在一些实施例中，尾部132、头部134、中间部136以及尖部138是一体成形，并由导电材料所制。在一些实施例中，尾部132的一端是借由一焊锡材料(solder material)160而连接到导电布线120。

固定在基底110上的所述测试探针130的支撑座140是由隔离材料所制，例如硬化性环氧树脂(curable epoxy resin)。在一些实施例中，在支撑座140安装在基底110上之前，测试探针130是定位在支撑座140中。在一些实施例中，支撑座140包括一第一表面142以及一第二表面144，第一表面142远离基底110，第二表面144是相对第一表面142设置，并贴合到基底110，而第一表面142与第二表面144是相对测试探针130而倾斜不同角度。在一些实施例中，第一表面142平行于所述测试探针130，而第二表面144是平行于基底110的前表面112。换言之，当从剖视图来看，第一表面142与所述测试探针130之间的一距离是穿过第一表面142而不变(constant)。

支撑座140还包括一侧表面146，是邻近第一表面142与第二表面144并面对尖部138设置；支撑座140的侧表面146是与基底110面对尖部138的一侧表面118为共面，其中基底110的侧表面118是邻近其前表面112与后表面114设置。在此架构中，尾部132与中间部135是设置在基底110上，而头部134与尖部138则从支撑座140悬垂而下。

隔离表层150完全包住测试探针130；换言之，尾部132、头部134、中间部136以及尖部138是被隔离表层150所包围。在一些实施例中，如图3所示，隔离表层150贴合到测试探针130。换言之，在隔离表层1501与测试探针130之间没有气隙。在一些实施例中，隔离表层150可由透明隔离材料所制，其是用于观察探针130是否断裂(fractured)。在一些实施例中，隔离表层150可由聚合物(polymer)所制，以降低或避免从头部134到相邻的头部134的漏电。隔离表层150亦可避免短路。在一些实施例中，隔离表层150可由使用一涂布(coating)制程或一镀覆(plating)制程所形成。在一些实施例中，隔离表层150可借由氧化所述测试探针130的一外层或表面所形成(例如隔离表层150是由氧化(oxidation)制程所形成)。一般而言，例如空气介电质崩溃的气体的介电质崩溃(dielectric breakdown)是约为3.3V/μm，而气体的介电质崩溃是发生在当电场变得高到足以造成一介电质的某部分突然从为一电性绝缘体切换到一部分导体时。因此，在具有赤裸的测试探针的探针装置中(例如没有涂布隔离表层150)，当相邻赤裸测试探针之间的一距离为100μm时，测试电压必须小于3.3V，而测试电压是由测试机器所提供并经由赤裸的测试探针而传导至待测元件。若是借由远离100μm的赤裸的测试探针所传导的测试电压大于3.3V的话，则会产生静电电弧(electrostaticarcing)。在本公开中，涂布所述测试探针130的隔离表层150可具有大于气体的介电质崩溃，以便提升由测试机器所提供并经由所述测试探针130传导至待测元件的测试电压。因此，本公开的探针装置10可应用于静电放电(electrostatic discharge，ESD)测试。

图6为依据本公开一些实施例的的一种如图3、图4及图5所示的探针装置10的组装方法的流程示意图。请参考图4及图6，组装方法200以步骤S202开始，其是为多个测试探针130分别涂布有多个隔离表层150。组装方法200继续进行步骤S204，其是为提供一支撑座140以夹取涂布有隔离表层150的所述测试探针130并使其定向，其中支撑座140夹取所述测试探针130的中间部136，并造成从中间部136的一端延伸的尾部132以及从中间部136另一端延伸的头部134设置在不同高度(level)。组装方法200继续进行步骤S206，其是为具有插入其中的所述测试探针130的支撑座140是位在一基底110上。接着，组装方法200继续进行步骤S208，其是为所述测试探针130的尾部132电性连接到置放在基底110上的一导电布线120。

图7为依据本公开一些实施例的一种探针装置10B的顶视示意图。图8为沿图7中剖线C-C的剖视示意图。请参考图7及图8，探针装置10B包括一基底110、多个测试探针130、一支撑座140、多个隔离表层150以及一支架(supporter)170，基底110具有至少一导电布线120，所述测试探针130倾斜地定向在基底110上，支撑座140位在基底110上并夹取部分的所述测试探针130，所述隔离表层150围绕其他部分的所述测试探针130，支架170夹置在基底110与支撑座140之间。

支撑座140可具有一梯形剖面，而支架170可具有一矩形剖面。在一些实施例中，支撑座140包括一第一表面142以及一第二表面144，第一表面142远离基底110，第二表面144相对第一表面142设置并接近基底110，而第二表面144的一面积大致等于基底110被支架170占用的一面积。在一些实施例中，支撑座140在基底110上的一投影是等于支架170在基底110上的一投影。在一些实施例中，支架170可由陶瓷(ceramic)所制。探针装置10B还可包括一粘着剂(adhesive)180，是位在支撑座140与支架170之间，以将支撑座140粘贴在支架170。在一些实施例中，粘着剂180可为硬化性环氧树脂(curable epoxy resin)。

在一些实施例中，导电布线120放置在基底110的一前表面112上，其中支架170安装在前表面112上。在一些实施例中，测试探针130包括一尾部132，而导电布线120是连接到尾部132，其中一焊锡材料160设置在导电布线120与尾部132之间，以将导电布线120电性连接到测试探针130。在一些实施例中，测试探针130还包括一中间部136以及一头部134，中间部136是连接到尾部132并被支撑座140夹取，头部134远离尾部132并连接到中间部136，其中头部134为一悬臂(cantilever)。在一些实施例中，测试探针130亦可包括一间部138，从头部134垂直地延伸。支撑座140夹取所述测试探针130的中间部，而所述隔离表层150围绕并接触所述测试探针130的尾部132，且头部134与中间部136暴露于隔离表层150。在一些实施例中，支撑座140接触中间部136，而隔离表层150可接触支撑座140。

图9为依据本公开一些实施例的一种如图7及图8所示的探针装置10B的组装方法400的流程示意图。请参考图8及图9，组装方法400以步骤S402开始，其是为提供多个测试探针130以及一支撑座140，其中支撑座140夹取所述测试探针130的中间部130并造成从中间部136的一端延伸的尾部132以及从中间部136另一端延伸的头部134设置在不同高度(level)。组装方法400继续进行步骤S404，其是为具有插入其中的所述测试探针130的支撑座140是位在一基底110上。组装方法400继续进行步骤S406，其是为形成多个隔离表层150B，所述测试探针130的尾部132是分别涂布有隔离表层150B。接着，组装方法400继续进行步骤S408，其是为所述测试探针130的尾部132是电性连接到位在基底110上的一导电布线120。在一些实施例中，在将所述测试探针130组装到支撑座140之前，隔离表层150B可形成在所述测试探针130的尾部132上。在另外的实施例中，在组装所述测试探针130与支撑座140并将支撑座140定位在基底110上之后，隔离表层150B可形成在所述测试探针130的尾部上。

本公开的一实施例提供一种探针装置。该探针装置包括一基底、一支撑座、多个测试探针以及多个隔离表层。该基底具有一导电布线。该支撑座设置在该基底上。所述测试探针定向相对该基底的一角度并穿经该支撑座，其中该测试探针电性连接到该导电布线。该隔离表层是放射状地围绕该测试探针。此外，该隔离表层接触该测试探针。

本公开的另一实施例提供一种探针装置的组装方法。该组装方法的步骤包括提供多个测试探针；形成多个隔离表层在部分的所述测试探针上；提供一支撑座以夹取部分的所述测试探针；设置该支撑座与位在该基底上的所述测试探针在一起；以及电性连接所述测试探针到位在该基底上的一导电布线。

虽然已详述本公开及其优点，然而应理解可进行各种变化、取代与替代而不脱离权利要求所定义的本公开的精神与范围。例如，可用不同的方法实施上述的许多制程，并且以其他制程或其组合替代上述的许多制程。

再者，本申请案的范围并不受限于说明书中所述的制程、机械、制造、物质组成物、手段、方法与步骤的特定实施例。该技艺的技术人士可自本公开的揭示内容理解可根据本公开而使用与本文所述的对应实施例具有相同功能或是达到实质上相同结果的现存或是未来发展的制程、机械、制造、物质组成物、手段、方法、或步骤。据此，此等制程、机械、制造、物质组成物、手段、方法、或步骤是包含于本申请案的权利要求内。

Claims (15)

1.一种探针装置，包括：

一基底，具有一导电布线；

一支撑座，设置在该基底上；

多个测试探针，定向相对该基底的一角度并穿经该支撑座，其中该测试探针电性连接到该导电布线；以及

多个隔离表层，放射状地围绕所述测试探针并接触所述测试探针。

2.如权利要求1所述的探针装置，其中，该测试探针包括一中间部、一尾部、一头部以及一尖部，该支撑座是夹取该中间部，该尾部是从该中间部的一端延伸并接触该导电布线，该头部是从该中间部的另一端延伸，该尖部连接到该头部。

3.如权利要求2所述的探针装置，其中，该支撑座包括一第一表面以及一第二表面，该第一表面是远离该基底，该第二表面是相对该第一表面并贴合到该基底，而该第一表面与该第二表面是相对该测试探针倾斜不同角度。

4.如权利要求3所述的探针装置，其中，该支撑座的该第一表面平行该测试探针。

5.如权利要求2所述的探针装置，其中，该支撑座与该基底面对该头部的各侧表面是为共面。

6.如权利要求2所述的探针装置，其中，该头部与该尖部是从支撑座悬垂而下。

7.如权利要求1所述的探针装置，还包括一支架，夹设在该基底与该支撑座之间。

8.如权利要求7所述的探针装置，还包括一粘着剂，位在该支撑座与该支架之间。

9.如权利要求7所述的探针装置，其中，该支撑座在该基底上的一投影是相等于或大于该支架在该基底上的一投影。

10.一种探测装置的组装方法，包括：

提供多个测试探针；

形成多个隔离表层在部分的所述测试探针上；

提供一支撑座以夹取部分的所述测试探针；

设置该支撑座与位在一基底上的所述测试探针在一起；以及

电性连接所述测试探针到位在该基底上的一导电布线。

11.如权利要求10所述的组装方法，其中，该隔离表层至少接触该测试探针位在该导电布线与该支撑座之间的部分。

12.如权利要求10所述的组装方法，其中，该支撑座倾斜地夹取所述测试探针。

13.如权利要求10所述的组装方法，其中，所述测试探针的尾部借由一焊锡材料而连接到该导电布线。

14.如权利要求10所述的组装方法，还包括安装一支架在该基底上，其中该支撑座与嵌入有该隔离表层的所述测试探针是位在该支架上。

15.如权利要求10所述的组装方法，其中，所述隔离表层是使用一涂布制程、一镀覆制程或一氧化制程而形成在部分的所述测试探针上。

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