CN115308456A - 一种垂直探针及探针卡 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垂直探针及探针卡，用于与半导体晶圆测试用凸点的电性接触，所述垂直探针包括固定端、连接部和探测端，所述固定端、所述连接部和所述探测端自上至下依次连接，所述探测端具有至少一个夹爪，每个所述夹爪包括一对接触臂，一对所述接触臂的相对的内侧面为斜面或内凹的弧面，所述接触臂的内侧面用于与半导体晶圆的凸点接触，以完成对半导体晶圆的测试。所述连接部的S型弯曲结构使所述垂直探针在受到屈曲应力作用时，使所述探测端上下垂直移动；所述探测端下压，使多个所述接触臂环绕于凸点周围，使所述探测端与凸点稳定接触，且所述探测端上下垂直移动，避免对凸点造成损伤。

Description

一种垂直探针及探针卡
技术领域
本发明涉及探针焊接技术领域，具体涉及一种垂直探针及探针卡。
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进行测试，探针卡主要用于测试该未封装芯片是否合格。探针卡应用在IC尚未封装前，针对裸晶先以探针做功能测试，筛选出不良品，然后再进行之后的封装工作。因此，探针卡测试是IC制造中的重要制程之一。
探针卡是一种测试接口，主要对裸芯进行测试。探针卡连接测试机和芯片，通过传输信号对芯片的各项参数进行测试。将探针卡上的探针直接与芯片上的焊垫或凸块直接接触，引出芯片讯号，再配合周边测试仪器与软件控制达到自动化量测的目的。
现有的垂直探针在测试过程中存在以下问题：
（1），探针与芯片上的焊垫或凸块相接触的测试端通常为尖顶或者平顶，测试端与焊点或者凸点的接触面积较小且不稳定。
（2），为了使垂直探针与焊点或者凸点稳定接触，需要对垂直探针施加一定的压力，在屈曲应力的作用下垂直探针发生变形，使垂直探针的移动方向与垂直探针下压方向不同，使测试端与焊点或者凸点接触过程中造成焊点或者凸点损伤。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种使探针垂直移动且不损伤凸点的垂直探针及探针卡。
一种垂直探针，用于与半导体晶圆测试用凸点的电性接触，包括固定端、连接部和探测端，所述固定端、所述连接部和所述探测端自上至下依次连接，所述探测端具有至少一个夹爪，每个所述夹爪包括一对接触臂，一对所述接触臂的相对的内侧面为斜面或内凹的弧面，所述接触臂的内侧面用于与半导体晶圆的凸点接触，以完成对半导体晶圆的测试。
优选地，相邻的所述夹爪之间具有间隙，所述夹爪之间的间隙为第一凹槽，所述第一凹槽使各个所述夹爪之间具有弹性。
优选地，多个所述夹爪平行设置于所述探测端，所述接触臂向所述探测端的末端方向延伸，所述接触臂与所述探测端一体成型，所述接触臂包括收敛型接触臂和扩张型接触臂。
优选地，一对所述收敛型接触臂的外侧面之间的距离与所述探测端的相对的外侧面之间的距离相同，所述接触臂的外侧面与所述探测端的外侧面为同一平面，使所述探测端能够测试直径小于或者等于所述探测端宽度的凸点。
优选地，一对所述扩张型接触臂的外侧面之间的距离大于所述探测端的相对的外侧面之间的距离，一对所述扩张型接触臂呈八字型，使所述探测端能够测试直径大于所述探测端宽度的凸点。
优选地，一对所述接触臂之间具有内凹的第二凹槽，所述第二凹槽设于两个所述接触臂顶端的连接处，所述第二凹槽具有预定的宽度，所述第二凹槽使一对所述接触臂具有一定的开合角度，并具有弹性。
优选地，所述连接部具有S型弯曲结构，所述探测端设于所述S型弯曲结构的末端，所述探测端的移动方向与所述S型弯曲结构产生弹力的方向一致；所述S型弯曲结构包括上半曲部和下半曲部。
优选地，所述上半曲部具有弹性，在屈曲应力的作用下，所述上半曲部由倾斜面变形为弓形曲面，所述下半曲部连接至所述上半曲部的末端，并改变所述探测端的移动方向，在所述上半曲部发生变形时，使所述探测端保持上下垂直移动。
优选地，包括至少一种金属材料，每种所述金属材料依次分层交替设置。
以及，一种探针卡，包括依次设置的加固层、PCB电路层和MEMS探针层，所述MEMS探针层包括多个如上所述的垂直探针，每个所述垂直探针的固定端固定焊接于所述PCB电路层。
上述垂直探针及探针卡中，所述连接部的S型弯曲结构使所述垂直探针在受到屈曲应力作用时，使所述探测端上下垂直移动；所述探测端下压，使多个所述接触臂环绕于凸点周围，使所述探测端与凸点稳定接触，且所述探测端上下垂直移动，避免对凸点造成损伤。本发明的结构简单，易于实现，成本低廉，便于推广。
附图说明
图1是本发明实施例的垂直探针的结构示意图（无屈曲应力）。
图2是本发明实施例的垂直探针的结构示意图（在屈曲应力作用下发生变形）。
图3是本发明实施例的垂直探针的探测端的结构示意图一。
图4是本发明实施例的垂直探针的探测端的结构示意图一（使用状态一）。
图5是本发明实施例的垂直探针的探测端的结构示意图一（使用状态二）。
图6是本发明实施例的垂直探针的探测端的结构示意图二。
图7是本发明实施例的垂直探针的探测端的结构示意图二（使用状态一）。
图8是本发明实施例的垂直探针的探测端的结构示意图二（使用状态二）。
具体实施方式
本实施例以一种垂直探针及探针卡为例，以下将结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。
请参阅图1至图8，示出本发明实施例提供的一种垂直探针100，用于与半导体晶圆测试用凸点200的电性接触，包括固定端10、连接部20和探测端30，所述固定端10、所述连接部20和所述探测端30自上至下依次连接，所述探测端30具有至少一个夹爪31，每个所述夹爪31包括一对接触臂33，一对所述接触臂33的相对的内侧面为斜面或内凹的弧面，所述接触臂33的内侧面用于与半导体晶圆的凸点200接触，以完成对半导体晶圆的测试。
具体地，所述垂直探针100包括顶端和与顶端相对的末端，所述垂直探针100的顶端为所述固定端10，所述固定端10通过焊接等方式固定连接至测试设备。
优选地，相邻的所述夹爪31之间具有间隙，所述夹爪31之间的间隙为第一凹槽32，所述第一凹槽32使各个所述夹爪31之间具有弹性。
优选地，多个所述夹爪31平行设置于所述探测端30，所述接触臂33向所述探测端30的末端方向延伸，所述接触臂33与所述探测端30一体成型，所述接触臂33包括收敛型接触臂331和扩张型接触臂332。
优选地，一对所述收敛型接触臂331的外侧面之间的距离与所述探测端30的相对的外侧面之间的距离相同，所述接触臂331的外侧面与所述探测端30的外侧面为同一平面，使所述探测端30能够测试直径小于或者等于所述探测端30宽度的凸点200。
具体地，待测试的凸点200直径小于或者等于所述探测端30的宽度时，所述收敛型接触臂331下压，使凸点200与所述接触臂331的内侧面充分接触。
优选地，一对所述扩张型接触臂332的外侧面之间的距离大于所述探测端30的相对的外侧面之间的距离，一对所述扩张型接触臂332呈八字型，使所述探测端30能够测试直径大于所述探测端30宽度的凸点200。
具体地，待测试的凸点200直径大于所述探测端30的宽度时，所述扩张型接触臂332下压，实现凸点200与所述接触臂33的内侧面充分接触。
优选地，一对所述接触臂33之间具有内凹的第二凹槽34，所述第二凹槽34设于两个所述接触臂33顶端的连接处，所述第二凹槽34具有预定的宽度，所述第二凹槽34使一对所述接触臂33具有一定的开合角度，并具有弹性。
具体地，所述第二凹槽34使所述接触臂33具有弹性，当所述探测端30下压，所述接触臂33与凸点200接触时，所述接触臂33在凸点200的作用下张开；当测试完成，所述探测端30抬起，所述接触臂33与凸点200分离并恢复原状，在所述第二凹槽34的作用下，所述接触臂33的开合不会对所述探测端30造成损伤。
具体地，在所述第一凹槽32和所述第二凹槽34的分隔下，使每个所述接触臂33独立设置。所述第一凹槽32和所述第二凹槽34使每个所述接触臂33具有弹性，同时，独立设置的所述接触臂33增加了所述探测端30与凸点200的接触可靠性，当其中一个所述接触臂33损坏时，所述探测端30仍能够可靠工作。
具体地，在本实施例中，所述探测端30具有四个所述接触臂33，四个所述接触臂33设于所述探测端30的四个顶点，四个所述接触臂33组成两组所述夹爪31。
四个所述接触臂33的内侧面设置为两两相对的倾斜面，或者，设置为四个所述接触臂33具有朝向中心的倾斜面。
优选地，所述连接部20具有S型弯曲结构21，所述探测端30设于所述S型弯曲结构21的末端，所述探测端30的移动方向与所述S型弯曲结构21产生弹力的方向一致；所述S型弯曲结构21包括上半曲部和下半曲部。所述上半曲部具有弹性，在屈曲应力的作用下，所述上半曲部由倾斜面变形为弓形曲面，所述下半曲部连接至所述上半曲部的末端，并改变所述探测端30的移动方向，在所述上半曲部发生变形时，使所述探测端30保持上下垂直移动。
具体地，所述S型弯曲结构21不仅使所述垂直探针具有弹性，使所述探针适用于不同高度的待测凸点200，在使所述探测端30在一定压力下与凸点200稳定接触时保持上下垂直移动，避免损伤凸点200。
优选地，包括至少一种金属材料，每种所述金属材料依次分层交替设置。
具体地，在本实施例中，所述垂直探针采用的金属材料包括稀有金属铑和镍，其中，两层铑金属层和一层镍金属层，两层铑金属层分别设于镍金属层的两侧，金属铑的熔点高，化学性质稳定，金属镍具有磁性和良好的可塑性，耐腐蚀，因此，由铑金属和镍金属制成的所述垂直探针具有可塑性强、性能稳定的特点。
以及，一种探针卡，包括依次设置的加固层、PCB电路层和MEMS探针层，所述MEMS探针层包括多个如上所述的垂直探针，每个所述垂直探针的固定端10固定焊接于所述PCB电路层。
具体地，所述探针卡还包括辅助电路板，所述垂直探针穿设于所述辅助电路板，所述探测端30自所述辅助电路板的底面伸出，所述辅助电路板用于所述垂直探针的定位。
上述垂直探针100及探针卡中，所述连接部20的S型弯曲结构21使所述垂直探针在受到屈曲应力作用时，使所述探测端30上下垂直移动；所述探测端30下压，使多个所述接触臂33环绕于凸点200周围，使所述探测端30与凸点200稳定接触，且所述探测端30上下垂直移动，避免对凸点200造成损伤。本发明的结构简单，易于实现，成本低廉，便于推广。
需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种垂直探针，用于与半导体晶圆测试用凸点的电性接触，其特征在于，包括固定端、连接部和探测端，所述固定端、所述连接部和所述探测端自上至下依次连接，所述探测端具有至少一个夹爪，每个所述夹爪包括一对接触臂，一对所述接触臂的相对的内侧面为斜面或内凹的弧面，所述接触臂的内侧面用于与半导体晶圆的凸点接触，以完成对半导体晶圆的测试。
2.如权利要求1所述的垂直探针，其特征在于，相邻的所述夹爪之间具有间隙，所述夹爪之间的间隙为第一凹槽，所述第一凹槽使各个所述夹爪之间具有弹性。
3.如权利要求1所述的垂直探针，其特征在于，多个所述夹爪平行设置于所述探测端，所述接触臂向所述探测端的末端方向延伸，所述接触臂与所述探测端一体成型，所述接触臂包括收敛型接触臂或扩张型接触臂。
4.如权利要求3所述的垂直探针，其特征在于，一对所述收敛型接触臂的外侧面之间的距离与所述探测端的相对的外侧面之间的距离相同，所述接触臂的外侧面与所述探测端的外侧面为同一平面，使所述探测端能够测试直径小于或者等于所述探测端宽度的凸点。
5.如权利要求3所述的垂直探针，其特征在于，一对所述扩张型接触臂的外侧面之间的距离大于所述探测端的相对的外侧面之间的距离，一对所述扩张型接触臂呈八字型，使所述探测端能够测试直径大于所述探测端宽度的凸点。
6.如权利要求1所述的垂直探针，其特征在于，一对所述接触臂之间具有内凹的第二凹槽，所述第二凹槽设于两个所述接触臂顶端的连接处，所述第二凹槽具有预定的宽度，所述第二凹槽使一对所述接触臂具有一定的开合角度，并具有弹性。
7.如权利要求1所述的垂直探针，其特征在于，所述连接部具有S型弯曲结构，所述探测端设于所述S型弯曲结构的末端，所述探测端的移动方向与所述S型弯曲结构产生弹力的方向一致；所述S型弯曲结构包括上半曲部和下半曲部。
8.如权利要求7所述的垂直探针，其特征在于，所述上半曲部具有弹性，在屈曲应力的作用下，所述上半曲部由倾斜面变形为弓形曲面，所述下半曲部连接至所述上半曲部的末端，并改变所述探测端的移动方向，在所述上半曲部发生变形时，使所述探测端保持上下垂直移动。
9.如权利要求1所述的垂直探针，其特征在于，包括至少一种金属材料，每种所述金属材料依次分层交替设置。
10.一种探针卡，其特征在于，包括依次设置的加固层、PCB电路层和MEMS探针层，所述MEMS探针层包括多个如权利要求1-9任一项所述的垂直探针，每个所述垂直探针的固定端固定焊接于所述PCB电路层。
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