CN115453438A - 探针卡测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种探针卡测试装置。探针卡测试装置包括第一子电路板、第二子电路板、连接结构层、固定板、探针头以及多个导电探针。第一子电路板通过连接结构层而与第二子电路板电性连接。固定板配置于第二子电路板上且包括开口以及容置槽。开口贯穿固定板且暴露出第二子电路板上的多个接垫。容置槽位于固定板相对远离第二子电路板的一侧且连通开口。探针头配置于固定板的容置槽内。导电探针穿设定位于探针头且位于固定板的开口内。导电探针的一端分别对应接触接垫。本发明的探针卡测试装置，无需使用焊料及底胶，可降低成本，且具有较佳的结构可靠度。

Description

探针卡测试装置

技术领域

本发明涉及一种种测试装置，尤其涉及一种探针卡测试装置。

背景技术

目前的探针卡测试装置包括测试印刷电路板、空间变换器(space transformer)及测试探针头所构成，其中空间变换器位于测试印刷电路板与测试探针头之间，且空间变换器通过球栅阵列来连接测试印刷电路板。此处，球栅阵列的球状体材料例如是软焊料。此外，为了增加结构可靠度，亦可填充底胶(underfill)于空间变换器与测试印刷电路板之间，以包覆球栅阵列。然而，上述探针卡测试装置因需要使用焊料及底胶，因此无法有效地降低成本及简化制程步骤，且测试探针头与测试印刷电路板之间也存在有对准精确度的问题。此外，由于晶圆上测试芯片接垫(the test chip-pads)的间距越来越小，因此空间变换器上的接垫间距也越来越小。

发明内容

本发明是针对一种探针卡测试装置，无需使用焊料及底胶，可降低成本，且具有较佳的结构可靠度。

根据本发明的实施例，探针卡测试装置包括第一子电路板、第二子电路板、连接结构层、固定板、探针头以及多个导电探针。第二子电路板配置于第一子电路板的一侧。连接结构层配置于第一子电路板与第二子电路板之间。第一子电路板通过连接结构层而与第二子电路板电性连接。固定板配置于第二子电路板上。固定板包括开口以及容置槽。开口贯穿固定板且暴露出第二子电路板上的多个接垫。容置槽位于固定板相对远离第二子电路板的一侧且连通开口。探针头配置于固定板的容置槽内。导电探针穿设定位于探针头，且位于固定板的开口内。导电探针的一端分别对应接触接垫。

在根据本发明的实施例的探针卡测试装置中，上述的第一子电路板包括基材、多层线路层、多层介电层、至少一第一导电通孔以及多个第二导电通孔。线路层与介电层呈交替排列于基材的相对两侧。第一导电通孔贯穿基材，且第二导电通孔贯穿介电层。线路层通过第一导电通孔与第二导电通孔而彼此电性连接。

在根据本发明的实施例的探针卡测试装置中，上述的第一子电路板还包括两防焊层，分别配置于线路层中最外侧的两线路层上，且暴露出部分两线路层。

在根据本发明的实施例的探针卡测试装置中，上述的第二子电路板还包括多层线路层、多层介电层以及多个导电通孔。线路层与介电层呈交替排列。导电通孔贯穿介电层且电性连接至线路层与接垫。线路层中的至少一线路层包括多个细线路。

在根据本发明的实施例的探针卡测试装置中，上述的第二子电路板还包括线路结构层、连接层以及重配置线路层。线路结构层包括多层线路层、多层第一介电层以及多个第一导电通孔。线路层与第一介电层呈交替排列，而第一导电通孔贯穿第一介电层且电性连接至线路层。连接层包括介电体以及至少一第二导电通孔，且第二导电通孔贯穿介电体。重配置线路层包括多层重配置线路、多层第二介电层、多个第三导电通孔以及接垫。重配置线路与第二介电层呈交替排列。第三导电通孔贯穿第二介电层且电性连接至重配置线路与接垫。连接层的第二导电通孔电性连接线路结构层的线路层与重配置线路层的重配置线路。

在根据本发明的实施例的探针卡测试装置中，上述的线路结构层的金属线宽与线距大于重配置线路层的金属线宽与线距。

在根据本发明的实施例的探针卡测试装置中，上述的连接结构层包括多个焊球，彼此分离地配置于第一子电路板与第二子电路板之间。

在根据本发明的实施例的探针卡测试装置中，上述的连接结构层包括介电体以及至少一导电通孔，且导电通孔贯穿介电体。

在根据本发明的实施例的探针卡测试装置中，上述的固定板的容置槽的口径大于开口的口径。

在根据本发明的实施例的探针卡测试装置中，上述的探针头具有彼此相对的第一表面与第二表面。第一表面面对接垫，而固定板具有配置面，且容置槽位于配置面。配置面与第二表面之间具有高度差。

在根据本发明的实施例的探针卡测试装置中，上述的固定板的边缘切齐于第一子电路板的边缘、第二子电路板的边缘以及连接结构层的边缘。

在根据本发明的实施例的探针卡测试装置中，上述的第一子电路板为多层电路板，而第二子电路板为重配置线路基板。

在根据本发明的实施例的探针卡测试装置中，上述的第一子电路板的金属线宽与线距大于第二子电路板的金属线宽与线距。

基于上述，在本发明的探针卡测试装置的设计中，固定板是配置于第二子电路板上，而探针头是配置于固定板的容置槽内，且导电探针穿设定位于探针头并位于固定板的开口内，其中导电探针的一端分别对应接触第二子电路板的接垫。藉此，本发明的探针卡测试装置无须使用焊料及底胶，可有效地降低探针卡测试装置的制作成本，且探针头是固定于容置槽内，而没有探针头与电路板之间的对准精准度问题。此外，因为无使用焊料，因此可有效地提高第一子电路板、第二子电路板以及连接结构层之间的接合良率，进而提升本发明的探针卡测试装置的结构可靠度。

附图说明

图1是依照本发明的一实施例的一种探针卡测试装置的剖面示意图；

图2是依照本发明的另一实施例的一种探针卡测试装置的剖面示意图；

图3是依照本发明的另一实施例的一种探针卡测试装置的剖面示意图。

附图标记说明

10、10a、10b:探针卡测试装置；

20:测试晶圆；

100:第一子电路板；

110:基材；

115:介电层；

120、130、140、150、160、170:线路层；

123:第一导电通孔；

125:第二导电通孔；

180、190:防焊层；

200、700:第二子电路板；

210:介电层；

220、230、240、712:线路层；

225:导电通孔；

232、242:细线路；

252、738:接垫；

300:连接结构层；

310:介电体；

320:导电通孔；

400:固定板；

402:配置面；

412:开口；

414:容置槽；

500:探针头；

502:第一表面；

504:第二表面；

600:导电探针；

710:线路结构层；

714:第一介电层；

716:第一导电通孔；

720:连接层；

722:介电体；

724:第二导电通孔；

730:重配置线路层；

732:重配置线路；

734:第二介电层；

736:第三导电通孔；

810:焊球；

H:高度差；

W1、W2:口径。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1是依照本发明的一实施例的一种探针卡测试装置的剖面示意图。请参考图1，在本实施例中，探针卡测试装置10包括第一子电路板100、第二子电路板200、连接结构层300、固定板400、探针头500以及多个导电探针600。第二子电路板200配置于第一子电路板100的一侧。连接结构层300配置于第一子电路板100与第二子电路板200之间，且第一子电路板100通过连接结构层300而与第二子电路板200电性连接。也就是说，第一子电路板100与第二子电路板200之间的连接无须通过焊料及底胶，且因为无使用焊料，因此可有效地提高第一子电路板100、第二子电路板200以及连接结构层300之间的接合良率。

再者，本实施例的固定板400配置于第二子电路板200上，其中固定板400包括开口412以及容置槽414。开口412贯穿固定板400且暴露出第二子电路板200上的多个接垫252。容置槽414位于固定板400相对远离第二子电路板200的一侧且连通开口412。探针头500配置于固定板400的容置槽414内，而导电探针600穿设定位于探针头500，且位于固定板400的开口412内，其中导电探针600的一端分别对应接触接垫252。换言之，本实施例的探针头500是通过固定板400的容置槽414而定位于第二子电路板200上，因此无使用焊料与底胶，可有效地提高探针头500与固定板400之间的组装良率，且探针头500与第二子电路板200之间也不会产生对准精准度的问题。

更进一步来说，在本实施例中，第一子电路板100包括基材110、多层线路层120、130、140、150、160、170、多层介电层115、至少一第一导电通孔(示意地示出一个第一导电通孔123)以及多个第二导电通孔125。线路层120、130、140、150、160、170与介电层115呈交替排列于基材110的相对两侧。第一导电通孔123贯穿基材110，而第二导电通孔125贯穿介电层115。线路层120、130、140、150、160、170通过第一导电通孔123与第二导电通孔125而彼此电性连接。此处，线路层120、130通过第一导电通孔123彼此电性连接，而线路层120、140、160以及线路层130、150、170通过第二导电通孔125彼此电性连接。再者，本实施例的第一子电路板100还包括两防焊层180、190，分别配置于线路层120、130、140、150、160、170中最外侧的两线路层160、170上，且暴露出部分两线路层160、170。简言之，本实施例的第一子电路板100具体化为多层电路板，但不以此为限。

请再参考图1，本实施例的第二子电路板200还包括多层线路层220、230、240、多层介电层210以及多个导电通孔225。线路层220、230、240与介电层210呈交替排列，而接垫252位于最外侧的介电层210上。导电通孔225贯穿介电层210且电性连接至线路层220、230、240与接垫252。线路层220、230、240中的至少一线路层(示意地示出线路层230、240)包括多个细线路232、242。简言之，第二子电路板200具体化为重配置线路基板，其中第一子电路板100的金属线宽与线距大于第二子电路板200的金属线宽与线距。再者，第二子电路板200上这些接垫252之间的间距远小于第一子电路板100上这些接垫(即防焊层180、190所分别暴露出线路层160、170之处)之间的间距。

再者，本实施例的连接结构层300包括介电体310以及至少一导电通孔(示意地示出二个导电通孔320)，且导电通孔320贯穿介电体310。此处，介电体310的材质包括预浸材(Prepreg,PP)，而导电通孔320的材质例如是导电金属胶，可具有导电与导热的效果，且适于与任何金属材质进行接合。

须说明的是，第一子电路板100通过连接结构层300而与第二子电路板200电性连接的方式是通过热压合程序。详细来说，在热压合时，第一子路板100的线路层170与第二子电路板200的线路层220直接接触介电体310的表面且挤压导电通孔320使其变形。此时，介电体310因未完全固化且具有可挠性及黏性，可黏接线路层170与线路层220，并挤入防焊层190所暴露出的表面上。于压合固化后，连接结构层300的介电体310从B阶段状态转变成C阶段状态，意即连接结构层300呈现完全固化状态，而使第一子电路板100、第二子电路板200以及连接结构层300稳固地接合在一起。在这个阶段，第一子路板100的线路层170通过连接结构层300的导电通孔320而与第二子电路板200的线路层220电性连接。藉此，无使用焊料及底胶，因此可有效地提高第一子电路板100、第二子电路板200以及连接结构层300之间的接合良率，进而提升本实施例的探针卡测试装置10的结构可靠度。

请再参考图1，本实施例的探针头500是配置于固定板400的容置槽414内，且导电探针600穿设定位于探针头500并位于固定板400的开口412内。此处，探针头500具有彼此相对的第一表面502与第二表面504。第一表面502面对接垫252，而固定板400具有配置面402，且容置槽414位于配置面402。特别是，固定板400的配置面402与探针头500的第二表面504之间具有高度差H，可避免测试晶圆20直接碰触到固定板400的配置面402而影响电性测试结果。较佳地，固定板400的容置槽414的口径W2大于开口412的口径W1，其中容置槽414的口径W2即为探针头500的长度，而容置槽414的深度小于探针头500的宽度，而使得探针头500的第二表面504高于固定板400的配置面402。此外，本实施例的固定板400的边缘实质上切齐于第一子电路板100的边缘、第二子电路板200的边缘以及连接结构层300的边缘。

在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。

图2是依照本发明的另一实施例的一种探针卡测试装置的剖面示意图。请同时参考图1与图2，本实施例的探针卡测试装置10a与上述的探针卡测试装置10相似，两者的差异在于：本实施例的第二子电路板700不同于上述的第二子电路板200。详细来说，在本实施例中，第二子电路板700还包括线路结构层710、连接层720以及重配置线路层730。线路结构层710包括多层线路层712、多层第一介电层714以及多个第一导电通孔716。线路层712与第一介电层714呈交替排列，而第一导电通孔716贯穿第一介电层714且电性连接至线路层712。连接层720包括介电体722以及至少一第二导电通孔724，且第二导电通孔724贯穿介电体722。重配置线路层730包括多层重配置线路732、多层第二介电层734、多个第三导电通孔736以及接垫738。重配置线路732与第二介电层734呈交替排列。第三导电通孔736贯穿第二介电层734且电性连接至重配置线路732与接垫738。连接层720的第二导电通孔724电性连接线路结构层710的线路层712与重配置线路层730的重配置线路732，且导电探针600的一端分别对应接触接垫738。

换言之，本实施例的第二子电路板700为复合式电路板，其无使用焊料及底胶，而是通过连接层720来连接线路结构层710与重配置线路层730。因此，可有效地提高线路结构层710、连接层720以及重配置线路层730之间的接合良率，进而提升本实施例的探针卡测试装置10a的结构可靠度。此外，重配置线路层730上的多个接垫之间的间距远小于线路结构层710上的多个接垫之间的间距，意即线路结构层710的金属线宽与线距大于重配置线路层730的金属线宽与线距。

图3是依照本发明的另一实施例的一种探针卡测试装置的剖面示意图。请同时参考图2与图3，本实施例的探针卡测试装置10b与上述的探针卡测试装置10a相似，两者的差异在于：本实施例的连接结构层800的结构不同于上述的连接结构层300的结构。详细来说，连接结构层800包括多个焊球810，彼此分离地配置于第一子电路板100与第二子电路板700之间，其中焊球810电性连接第一子路板100的线路层170与第二子电路板700的线路结构层710的线路层712。

综上所述，在本发明的探针卡测试装置的设计中，固定板是配置于第二子电路板上，而探针头是配置于固定板的容置槽内，且导电探针穿设定位于探针头并位于固定板的开口内，其中导电探针的一端分别对应接触第二子电路板的接垫。藉此，本发明的探针卡测试装置无须使用焊料及底胶，可有效地降低探针卡测试装置的制作成本，且探针头是固定于容置槽内，而没有探针头与电路板之间的对准精准度问题。此外，因为无使用焊料，因此可有效地提高第一子电路板、第二子电路板以及连接结构层之间的接合良率，进而提升本发明的探针卡测试装置的结构可靠度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种探针卡测试装置，其特征在于，包括：

第一子电路板；

第二子电路板，配置于所述第一子电路板的一侧；

连接结构层，配置于所述第一子电路板与所述第二子电路板之间，且所述第一子电路板通过所述连接结构层而与所述第二子电路板电性连接；

固定板，配置于所述第二子电路板上，且所述固定板包括开口以及容置槽，其中所述开口贯穿所述固定板且暴露出所述第二子电路板上的多个接垫，而所述容置槽位于所述固定板相对远离所述第二子电路板的一侧且连通所述开口；

探针头，配置于所述固定板的所述容置槽内；以及

多个导电探针，穿设定位于所述探针头，且位于所述固定板的所述开口内，其中所述多个导电探针的一端分别对应接触所述多个接垫。

2.根据权利要求1所述的探针卡测试装置，其特征在于，所述第一子电路板包括基材、多层线路层、多层介电层、至少一第一导电通孔以及多个第二导电通孔，所述多个线路层与所述多个介电层呈交替排列于所述基材的相对两侧，而所述至少一第一导电通孔贯穿所述基材，所述多个第二导电通孔贯穿所述多个介电层，且所述多个线路层通过所述至少一第一导电通孔与所述多个第二导电通孔而彼此电性连接。

3.根据权利要求2所述的探针卡测试装置，其特征在于，所述第一子电路板还包括：

两防焊层，分别配置于所述多个线路层中最外侧的两线路层上，且暴露出部分所述两线路层。

4.根据权利要求1所述的探针卡测试装置，其特征在于，所述第二子电路板还包括多层线路层、多层介电层以及多个导电通孔，所述多个线路层与所述多个介电层呈交替排列，而所述多个导电通孔贯穿所述多个介电层且电性连接至所述多个线路层与所述多个接垫，而所述多个线路层中的至少一线路层包括多个细线路。

5.根据权利要求1所述的探针卡测试装置，其特征在于，所述第二子电路板还包括：

线路结构层，包括多层线路层、多层第一介电层以及多个第一导电通孔，所述多个线路层与所述多个第一介电层呈交替排列，而所述多个第一导电通孔贯穿所述多个第一介电层且电性连接至所述多个线路层；

连接层，包括介电体以及至少一第二导电通孔，且所述至少一第二导电通孔贯穿所述介电体；以及

重配置线路层，包括多层重配置线路、多层第二介电层、多个第三导电通孔以及所述多个接垫，所述多个重配置线路与所述多个第二介电层呈交替排列，而所述多个第三导电通孔贯穿所述多个第二介电层且电性连接至所述多个重配置线路与所述多个接垫，其中所述连接层的所述至少一第二导电通孔电性连接所述线路结构层的所述多个线路层与所述重配置线路层的所述多个重配置线路。

6.根据权利要求5所述的探针卡测试装置，其特征在于，所述线路结构层的金属线宽与线距大于所述重配置线路层的金属线宽与线距。

7.根据权利要求1所述的探针卡测试装置，其特征在于，所述连接结构层包括多个焊球，彼此分离地配置于所述第一子电路板与所述第二子电路板之间。

8.根据权利要求1所述的探针卡测试装置，其特征在于，所述连接结构层包括介电体以及至少一导电通孔，且所述至少一导电通孔贯穿所述介电体。

9.根据权利要求1所述的探针卡测试装置，其特征在于，所述固定板的所述容置槽的口径大于所述开口的口径。

10.根据权利要求1所述的探针卡测试装置，其特征在于，所述探针头具有彼此相对的第一表面与第二表面，所述第一表面面对所述多个接垫，而所述固定板具有配置面，所述容置槽位于所述配置面，且所述配置面与所述第二表面之间具有高度差。

11.根据权利要求1所述的探针卡测试装置，其特征在于，所述固定板的边缘切齐于所述第一子电路板的边缘、所述第二子电路板的边缘以及所述连接结构层的边缘。

12.根据权利要求1所述的探针卡测试装置，其特征在于，所述第一子电路板为多层电路板，而所述第二子电路板为重配置线路基板。

13.根据权利要求12所述的探针卡测试装置，其特征在于，所述第一子电路板的金属线宽与线距大于所述第二子电路板的金属线宽与线距。

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