CN116338266B - 分段式探针、探针卡及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种分段式探针、探针卡及焊接方法，应用于半导体测试技术领域，其中分段式探针包括针尖段、上针体段和下针体段，上针体段设置有相互背离的两个焊接位置，其中一个焊接位置用于与针尖段焊接，另一个焊接位置用于与下针体段焊接。通过将探针设置为多个焊接分段，对探针进行分段加工和分段焊接，降低焊接分段的加工难度和成本，而且当任意一分段出现不良，可以直接进行替换，无需报废整个探针；而且，分段的焊接位置调整后，能够灵活焊接和可靠焊接，提高了探针的精度和良率，保证探针及探针卡具有良好的可靠性和长的寿命。

Description

分段式探针、探针卡及焊接方法

技术领域

本申请涉及半导体测试技术领域，尤其涉及一种分段式探针、探针卡及焊接方法。

背景技术

现有探针卡中，通常装配有数万个甚至是十几万个探针，而且探针一般为一体式悬臂型探针或分段焊接式悬臂型探针等悬臂型探针形式，其中这些悬臂型探针装配于探针卡上时，是通过其针体焊接于探针卡的基板上，而且其针尖远离基板的方向而朝向待测晶圆的焊盘，使得探针卡对晶圆进行测试时，探针的针尖能够扎上待测晶圆上对应的焊盘，以此完成测试的电连接过程。

因此，探针卡对待测晶圆进行测试时，因需要针尖可靠地扎上晶圆的焊盘来保证测试中的可靠电连接，必然要求所有的探针均能够提供一定程度的弹性形变来满足针尖可靠地扎上晶圆焊盘后的形变需要。

但在探针及其探针卡的实际生产及使用中，一体式悬臂型探针或分段式悬臂型探针等悬臂型探针，不仅探针及探针卡的生产良率很难提高，而且探针及探针卡在实际使用中的可靠性、寿命等方面问题突出，很难保证所有探针都能够可靠地扎上对应焊盘，有时还发生探针扎上不该扎焊盘导致晶圆损坏。

因此，亟需改善悬臂型探针及其探针卡的生产良率。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供一种分段式探针、探针卡及焊接方法，以提高探针的精度、良率等，保障探针及探针卡的可靠性、使用寿命。

本说明书实施例提供以下技术方案：

本说明书实施例提供一种分段式探针，包括以下焊接分段：针尖段、上针体段和下针体段，其中针尖段包括针尖座、设置于针尖座上的针基和针尖，上针体段设置有悬臂，下针体段设置有用于与探针卡的基板焊接的第一焊接位置；下针体段还设置有第二焊接位置，其中第一焊接位置与第二焊接位置相互平行；上针体段还设置有分别位于悬臂两端的第一焊接针体和第二焊接针体，第一焊接针体中朝向下针体段的一端设置有第三焊接位置，第二焊接针体朝向针尖段的一端设置有第四焊接位置；针尖座还设置有朝向上针体段的第五焊接位置；

其中，下针体段的第一焊接位置用于通过焊料与探针卡的基板焊接；下针体段的第二焊接位置用于通过焊料与上针体段的第三焊接位置焊接；上针体段的第四焊接位置用于通过焊料与针尖段的第五焊接位置焊接。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

通过将探针设置为多个焊接分段，对探针进行分段加工和分段焊接，降低焊接分段的加工难度和成本，而且当任意一分段出现不良，可以直接进行替换，无需报废整个探针；而且，分段的焊接位置调整后，能够灵活焊接和可靠焊接，提高了探针的精度和良率，保证探针及探针卡具有良好的可靠性和长的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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是现有一体式探针的结构示意图；

图2是现有分段式悬臂型探针的结构示意图；

图3a是本申请实施例提供的一种层数为3层时的截面示意图；

图3b是本申请实施例提供的一种层数为5层时的截面示意图；

图4是本申请实施例提供的一种分段式探针的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种分段式探针在针尖受力发生形变的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种分段式探针的结构示意图；

图7a是本申请实施例中下针体段采用第一固定治具固定排布的示意图；

图7b是本申请实施例中上针体段采用第二固定治具固定排布的示意图；

图7c是本申请实施例中针尖段采用第三固定治具固定排布的示意图；

图8是现有带针基的探针在针尖受力后的针尖和针基旋转的示意图；

图9a是本申请实施例中下针体段的第二焊接部增加焊料前的示意图；

图9b是本申请实施例中下针体段的第二焊接部增加焊料后的示意图；

图9c是本申请实施例中上针体段焊接在下针体段上的示意图；

图9d是本申请实施例中上针体段的第四焊接位置增加焊料后的示意图；

图9e是本申请实施例中针尖段焊接在上针体段上的示意图。

图10a是本申请实施例中下针体段与探针卡的基板相互焊接的示意图；

图10b是本申请实施例中上针体段与已经焊接到探针卡基板的下针体段相互焊接的示意图；

图10c是本申请实施例中针尖段与已经焊接到探针卡基板的上针体段相互焊接的示意图；

图10d是本申请实施例中各个分段焊接到探针卡基板后的探针卡示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。

如图1所示，可以将一体式悬臂型探针1划分为针体12、悬臂13和测试针尖14等部分，其中针体12的底部焊接位置11朝向探针卡的基板一侧，并焊接到探针卡的基板上，测试针尖14朝向晶圆一侧以便扎上晶圆的焊盘。

图1示意的一体式悬臂型探针，虽然具有结构简单、容易制造等优点，但是这些优点也成为探针及探针卡的缺点：一方面，由于其探针的悬臂能够提供的弹性形变极小，必然要求装配于探针卡上的数万个甚至是十几万个的一体式悬臂型探针具有极高的加工精度和装配精度，因而探针及探针卡的生产良率整体不高；二方面，由于其探针的悬臂能够提供的弹性形变极小，其针尖在扎上晶圆焊盘时往往出现较大位移，严重时还可能与相邻的晶圆焊盘接触而导致晶圆损坏；三方面，只要一体式悬臂型探针的任何一个位置出现不良，将会导致整个探针的报废，不仅不利于该探针的后期维护，也不利于探针卡的维修；四方面，由于针尖的尺寸只有10μm左右，探针台对针尖的识别非常困难，为了方便识别，需要在针尖部分增加针基，其中针基的尺寸约30×40μm，必然导致探针结构变得复杂。

如图2所示，分段焊接式悬臂型探针2可以包括焊接针体部22、焊接悬臂不23、焊接针尖部24（如焊接针尖座241、焊接针尖242、焊接针基243和焊接针基分支244等）等焊接分段，其中焊接悬臂部23包括上悬臂231和下悬臂232，上悬臂231和下悬臂232之间有间隙233以提供较好弹性形变，焊接悬臂部23的一端与焊接针尖座241焊接，焊接悬臂部23的另一端与焊接针体部22焊接，焊接针基243通过焊接针基分支244设置在焊接针尖座241上以及焊接针尖242设置于焊接针尖座241上，另外焊接针体部22通过焊接部21焊接到探针卡的基板上。

图2示意的分段焊接式悬臂型探针，其生产方式通常采用MEMS技术，并基于图2的二维图纸进行分层加工，其中层数、层厚度及材料需要根据仿真或测试进行调整。其中，加工层数可以为3层，如图3a示意出层数为3层时的截面示意图，每一层的材料可以分别为材料A1、材料B1和材料C 1；加工层数也可以多层，例如5层，如图3b示意出层数为5层时的截面示意图，每一层的材料可以为材料D1、材料E1、材料F1、材料G1和材料H1。上述生产方式每一层的形状完全一致，通过多层叠加形成探针的整体结构，每一层的厚度一般在10um左右。

虽然分段焊接式悬臂型探针能够提供较好的弹性形变，但分段焊接式悬臂型探针采用上述MEMS生产方式制造时，因各个焊接分段之间不存在关联性的焊接参照，例如悬臂的一端与针尖座之间的焊接，悬臂的另一端与针体之间的焊接等，因而在探针的自身焊接装配过程中，或者在探针装配到探针卡的过程中，各焊接分段冗余在焊接中容易与焊料发生碰撞，进而非常容易导致焊接分段发生倾斜、移位等，进而导致焊接分段之间不能可靠地完成焊接，整体装配精度差、良率低等，甚至整个焊接失败，因而探针及探针卡在使用中的可靠性、寿命等，将可能受到很大影响。

另外，改进中还进一步发现：图2示意的分段式悬臂型探针，探针在实际使用中的可靠性、寿命等，明显地受到焊接分段之间的焊接面及其焊接可靠性的影响。例如，针尖座与悬臂之间的焊接面、悬臂与针体的焊接面，在针尖受到晶圆压迫导致悬臂受力形变时，这些焊接面容易出现问题，从而影响了探针的可靠性、寿命。

因此，分段焊接式悬臂型探针的各个焊接分段在采用MEMS生产方式的焊接精度及焊接可靠性至关重要，只有各个焊接分段之间焊接具有非常高的焊接精度和高的可靠性，才能提高探针及探针卡的整体装配精度、生产良率等，从而保证探针及探针卡具有极高的可靠性、寿命等。

有鉴于此，本说明书实施例提供一种新的分段式探针结构：如图4所示，探针整体形式上仍然包括以下几个焊接分段：下针体段10（本说明书书中，也可以称为焊接针体段，下文不作区分）、上针体段20（本说明书书中，也可以称为弹性形变悬臂段，下文不作区分）和针尖段30（本说明书书中，也可以称为测试针体段，下文不作区分），与现有方案所不同的是：这些分段之间的焊接面的位置、面积大小等，可以完全不同于前述图2示意的分段式悬臂型探针的焊接面位置、面积。

具体地，针对针尖段30，不再以针尖座302的侧面作为焊接面，而是将针尖座302的底面（即与针尖相对的针尖座底面）作为焊接面（如图4示意的第五焊接位置301），此时即使针尖受力，针尖座将该力通过底面直接传递到上针体段20的悬臂201（或者说悬臂201一端处的第二焊接针体203）；

针对上针体段20，焊接面不再直接设置在弹性形变的悬臂201自身两头端面处，而是在悬臂201两头分别设置有用于焊接连接的第一焊接针体202和第二焊接针体203，其中第一焊接针体202通过增大的焊接面（如图4示意的第三焊接位置204）与下针体段10（如图4示意的第二焊接位置102）进行较大面积的焊接接触，第二焊接针体203通过正面焊接面（如图4示意的第四焊接位置205）与针尖段30（如图4示意的第五焊接位置301）正面焊接接触，均避免了侧面焊接，即焊接面不再直接地位于弹性形变悬臂的两头端面。

基于各个分段之间的焊接面优化改进，至少能够显著地改善各个分段的生产精度、分段之间焊接的灵活性、精度、可靠性、良率等，主要改善方面示意说明如下：

一是，由于焊接面均是位于分段体的顶部或底部，例如针体段10的第一焊接位置101位于该针体段的底面，下针体段10的第二焊接位置102位于该针体段的顶面，又例如上针体段20的第三焊接位置204位于该悬臂段的第一焊接针体202的底面，上针体段20的第四焊接位置205位于该悬臂段的第二焊接针体203的顶面，再例如针尖段30的第五焊接位置301位于该针尖段30的底面，所以焊接面可以为上下相对的两个平行焊接面，不仅很方便地进行上下焊接面的接触及焊接，而且焊接的焊料可以添加到顶面的焊接面而被承托，或者这时该顶面焊接面对应的底面焊接面可以从上向下地接触焊料，不会因焊接面与焊料接触而导致分段体发生位移偏低、焊料偏移等可能导致焊接不可靠甚至是焊接失败等不利影响，因而整个焊接过程中的接触不会引起焊接面对准精度不高的问题，所以焊接的精度、可靠性、良率等性能非常高；

二是，即使悬臂在受力后发生弹性形变，但其受力最终将转移到第一焊接针体202和下针体段10之间的较大焊接面积处进行承受，而上针体段20与针尖段30之间较小焊接面积处，一方面因针尖受力时是针尖座的底面向悬臂段的第二焊接针体203的顶面传递，即针尖座底面向悬臂段的第二焊接针体传递压力，因而焊接处所受到的力更多是焊接面法向上的压力，而焊接处受到焊接面径向的力很小，如图5示意中，即使针尖受到较大的压迫力，由于悬臂201能够进行相应位移的弹性形变（比如从针尖受力前形变到针尖受力有的位置），针尖段30与上针体段20的第二焊接针体203之间的力仍然以焊接面法向附近的力为主，虽然也存在一个焊接面径向的分力，显然该焊接面径向的分力较小，故而焊接处不容易在针尖受压迫后出现应力疲劳，进而探针将具有极好的使用可靠性、寿命等性能。

三是，对探针进行分段设置以及改进焊接面位置后，探针各个分段的焊接更加灵活，非常方便各分段焊接，而且当探针的某分段中存在个别位置出现不良时，非常灵活且方便地对该分段进行替换式更换焊接，换言之可以只更换对应的探针分段，无需报废整个探针；

四是，对探针进行分段设置以及改进焊接面位置后，生产探针的时候可以分段设计，分段加工，以及分段焊接，大大的提高了探针的生产良率，并降低维护难度，提高生产和使用效率。

因此，通过改进分段之间焊接面的位置及焊接面积的大小，不仅能够保持探针仍然具有良好弹性形变特性，而且能够提高各个分段的加工精度和焊接的精度、可靠性及良率等非常重要的性能，从而能够提高探针在实际使用中的可靠性和良率。

还有，基于对各个分段的焊接面进行优化改进，重新对分段式悬臂型探针的各个分段进行优化改进，不仅能够通过新的焊接面来降低焊接过程中因与焊料碰撞而发生位移导致焊接不可靠的风险，进而能够显著地提高探针各个分段之间焊接的可靠性、精度和良率，而且各分段即使在针尖受到晶圆压迫时，分段之间的焊接面不再成为受力明显的部位，能够显著改善探针的寿命，因而探针在使用中的可靠性、寿命等得到有力保证。

需要说明的是，前述示例中的探针可以是分成针尖段、上针体段和下针体段共3个分段，但本领域的技术人员应该能够理解，探针的分段还可以是其他分法。

例如，针尖段30可以分成针尖305、连接针尖的针尖座302、针基304、连接针基的针基分支303等之中的多个分段，简化针尖段各部分的加工难度，以及改善针尖段各部分位置设置的灵活性；

例如，上针体段20可以分为各自包含有上悬臂、下悬臂的多个针体段，而且这些针体段之间通过焊接面进行焊接后形成前述示意的上针体段20，使得各个悬臂可以独立加工、焊接等，从而可以满足各种不同弹性形变要求的场合，其中焊接面可以是与前述示意的第三焊接位置平行的焊接处；

例如，下针体段10可以分为多个针体段，而且这些针体段之间通过焊接面进行焊接后形成前述示意的下针体段10，使得各个针体段叠加后形成高度更高的下针体段，而且这些针体段可以独立加工、焊接等，从而可以满足各种高度尺寸要求的场合，其中焊接面可以是与前述示意的第二焊接位置平行的焊接处。

以下结合附图，说明本申请各实施例提供的技术方案。

如图4至图6示意，本说明书提供一种分段式探针的示例，其中该分段式探针可以包括以下焊接分段：针尖段30、上针体段20和下针体段10。

实施中，针尖段30可以包括针尖座302、设置于针尖座侧面的针基304（或者说针基304和针基分支303）、设置于针尖座顶上的针尖305。需要说明的是，针尖、针基和针尖座可以是一体加工成型为针尖段30，针尖、针基和针尖座也可以通过相互焊接方式加工成针尖段30，这里不作具体限定。

实施中，上针体段20设置有悬臂201、分别位于悬臂201两端的第一焊接针体202和第二焊接针体203，其中悬臂201用于进行弹性形变，以在针尖受到晶圆（或者说晶圆的焊盘处）的压迫力后提供相应形变，减小针尖受力后可能在晶圆焊盘上的偏移位移，保证针尖仍然能够可靠地扎在该晶圆焊盘位置上，提高探针在测试晶圆中的可靠性、寿命等，也避免探针的针尖偏移到晶圆焊盘附近的其他焊盘而损坏晶圆。

需要说明的是，悬臂201可以包括一个或多个上悬臂、一个或多个下悬臂，这里不对悬臂的数量和大小作限定。以及，第一焊接针体202和第二焊接针体203的可以根据需要对应分段焊接需要进行大小方面的设置，这里不作限定。还有，

实施中，各个分段设置有用于焊接的对应焊接面（也可以说焊接位置，本说明书中不作区分）：

下针体段10设置有第一焊接位置101和第二焊接位置102，其中第一焊接位置101与第二焊接位置102相互平行，第一焊接位置101用于与探针卡中基板上的探针焊盘之间的焊接，第二焊接位置102用于与上针体段20之间的焊接。换言之，第一焊接位置101设置于下针体段10的底面（或者说底端部），第二焊接位置102设置于下针体段10的顶面（或者说顶端部）。

上针体段20中的第一焊接针体202朝向下针体段10的一端设置有第三焊接位置204，第二焊接针体203朝向针尖段30的一端设置有第四焊接位置205。换言之，第三焊接位置204设置于第一焊接针体202的底面（或者说底端部），第四焊接位置205设置于第二焊接针体203的顶面（或者说顶端部）。

针尖段30设置有朝向上针体段的第五焊接位置301。换言之，第五焊接位置301设置于针尖段30中针尖座的底面（或者说底端部）。

探针中各个分段之间的焊接关系如下：下针体段10的第一焊接位置101用于通过焊料与探针卡的基板（图中未示出）焊接；下针体段10的第二焊接位置102用于通过焊料与上针体段20的第三焊接位置204焊接；上针体段20的第四焊接位置205用于通过焊料与针尖段30的第五焊接位置301焊接。

因此，鉴于焊接面均位于分段的顶面（或者说顶端部）或者底面（或者说底端部），所以两个分段之间的焊接，可以将一个分段位于下方，使得待焊接的焊接面朝上，进而在该焊接面添加焊料，焊料被承托，然后另一待焊接分段的焊接面朝下，从上往下地与焊接接触，因而分段与焊料之间的接触不会导致分段位置发生偏移而影响了焊接质量、精度、可靠性、良率等关键性能，而且从上向下的对准精度可以做到很高，以及可以保证焊接结果具有极高精度。

在一些实施方式中，在焊接中，探针的分段可以被固定治具夹持，即针每一个探针的分段放置到对应的固定治具中，进而基于治具之间的高精度对准关系进行焊接，有利于提高焊接过程的稳定性，焊接精度高、可靠性高、良率高等。

如图7a示意，下针体段10可以被第一固定治具1001夹持固定，相应地可以是多个下针体段同时被第一固定治具夹持固定。

如图7b示意，上针体段20可以被第二固定治具1002夹持固定，相应地可以是多个上针体段同时被第二固定治具夹持固定。

如图7c示意，针尖段30可以被第三固定治具1003夹持固定，相应地可以是多个针尖段同时被第三固定治具夹持固定。

实施中，可以在下针体段、上针体段和/或针尖段设置相应的夹持位置标识，便于对应的固定治具进行高精度的夹持固定，继而这些分段能够在分段焊接中被预设的固定治具夹持完成高精度焊接。需要说明的是，夹持位置标识不作限定；相应地，可以在固定治具中设置对应的夹持位置标识，进一步提高夹持精度。

需要说明的是，固定治具是根据探针的分段制作得到的，也可以是根据探针卡中探针的排布结构设置相应夹持位置，从而焊接中只需夹持装置之间的相互对位就能实现高精度焊接。

例如，下针体段的第一焊接位置与探针卡的基板上的探针焊盘进行焊接中，各个下针体段被第一固定治具夹持后，第一焊接位置的排布与基板上的探针焊盘的排布一致。

例如，下针体段的第二焊接位置与上针体段的第三焊接位置进行焊接中，各个下针体段被第一固定治具夹持，以及各个上针体段被第二固定治具夹持后，第二焊接位置的排布与第三焊接位置的排布一致。

例如，上针体段的第四焊接位置与针尖段的第五焊接位置进行焊接中，各个上针体段被第二固定治具夹持，以及各个针尖段被第三固定治具夹持后，第四焊接位置的排布与第五焊接位置的排布一致。

因此，通过固定夹具夹持各个分段，并且各个分段对应的焊接位置排布一致（即排布位置精度满意探针焊接精度），进而两个分段之间进行焊接时，可以通过移动一个固定夹具就能实现高精度的焊接对位。

在一些实施方式中，可以利用自动化设备将分段放置于固定治具中，进一步提高各个分段探针的夹持精度和焊接精度。相应地，在焊接中，可以有自动化设备进行焊接，有利于提高焊接精度、可靠性和良率。需要说明的是，自动化设备可以是机械手、机器人等高精度自动化设备，这里不作限定。

在一些实施方式中，各个分段可以分别由微机电系统（MEMS）进行高精度、低成本的加工生产。需要说明的是，基于MEMS技术进行针体加工，可以是采用基于探针分段对应的二维图纸进行分层方式，具体可参考前述说明，不再展开说明。

在一些实施方式中，由于现有分段得探针焊接中，通常没有明确的定位标识点，无法对探针的进行定位，以及不能对探针发生的倾斜及移位等作出判断，整体焊接精度不高，导致分段式探针的焊接工艺难度大、成本高、良率低等生产问题。因此，可以在分段上设置一些定位标记，例如定位孔、定位标识等，进而在夹持、焊接、检验等过程中，能够利用这些标记实现高精度的焊接。

如图6示意，下针体段10设置有第一定位孔103，上针体段20的第一焊接针体设置有第二定位孔206，第一定位孔103和第二定位孔206用于在下针体段的第二焊接位置与上针体段的第三焊接位置焊接时进行预设精度的定位，和/或在下针体段的第二焊接位置与上针体段的第三焊接位置焊接后对下针体段和/或上针体段的偏移位移进行判断。

需要说明的是，定位孔的形状、大小、位置、数量等，可以根据焊接加工需要进行确定，不作限定。

另外，定位标识可以是具有特定形状特征的图案，图案的形状、大小、位置、数量等，不作具体限定。

在一些实施方式中，互相焊接的两个分段上的多个定位标记，可以设置为不共线，进而由这些不共线的定位标记可以提高两个分段在互相焊接后的总体平面度，例如依靠这些定位标记可以非常方便地将平面度控制在5μm以内。

例如，第一定位孔103的数量不少于2，第二定位孔206的数量不少于1，而且且所有的第一定位孔103与所有的第二定位孔206不共线。

实施中，由于该类探针测试晶圆相邻焊盘间距一般小于60um，探针侧面的平面度要求小于5um，否则相邻探针会发生碰撞造成短路。这就需要保证探针的分段焊接需要保持在非常高的精度，因而探针的分段焊接难度是非常高的。通过定位标记进行定位、各方向上的偏移位移的判断等，可以保证探针的多段焊接成品与一次性成型的探针指标一样具有极高精度的平面度，使得各个分段能够实现灵活焊接和高精度、高可靠的焊接，保证了探针加工过生成具有极高的良率。

因此，能够通过分段方案有效地解决现有方案在采用MEMS工艺生成探针时的高成本、低良率等生成难题，使得极其难易实施的分段方案变得容易且可控，生成良率显著地得到提升，生产成本显著降低。

在一些实施方式中，可以基于定位标记，提前识别出探针分段在焊接前、焊接中或焊接后的移位情况，提前做出焊接判断和处理，有利于改善探针生产加工的精度、效率等。

在一些实施方式中，在探针分段的焊接面，例如前述示意的第一焊接位置、第二焊接位置、第三焊接位置、第四焊接位置和第五焊接位置中的至少一个焊接位置设置有预设形状，因而在设置有预设形状的焊接位置与焊料接触时，该预设形状能够为焊料增加流动空间，继而能够降低接触时的接触力。

由于探针的分段焊接时，个分段的针体必然需要与焊料发生接触，甚至是碰撞，若接触力或者碰撞力较大，则容易导致探针分段针体发生倾斜、移位等影响精度的情形，进而导致探针分段不能被可靠焊接，甚至是焊接失败而影响探针良率、可靠性、寿命等。

因此，在预设形状能够为焊料增加流动空间后，焊接过程中的接触力小，能够尽可能地将因接触、碰撞而发生倾斜、移位等风险降到最低，保证了高精度、高可靠、高良率的焊接过程。

在一些实施方式中，预设图形可以包括以下任意一种锯齿或者多种锯齿构成的图形：矩形锯齿、三角形锯齿、弧形锯齿。

如图4至图6示意，下针体段10的第一焊接位置101上设置有矩形锯齿，通过在探针焊接的位置增加锯齿，当探针与焊料接触时可以降低接触力，增加焊料的流动空间，降低探针焊接移位风险。

需要说明的是，其他对锯齿进行优化和调整的实施方案，均应属于本申请的保护范围内。

在一些实施方式中，在探针（或者说探针卡）的实际使用中，使用带有针基的探针对晶圆进行测试时，偶尔发生晶圆损坏。据此，申请人对探针及其设置的针基进行深入分析及改进探索，进一步发现：

如图8示意，带有针基的分段式悬臂型探针（前述图2示意），当探针针基位于针尖座的左侧（即悬臂正上方），测试时针尖被晶圆压迫后，悬臂将发生向下形变，针尖将沿着悬臂旋转，旋转之后的针基可能高于针尖，进而触碰到晶圆上的其他焊盘，进而导致短路而引起晶圆损坏。

因此，申请人将针基位置进行改进设置，使其在悬臂形变后旋转是朝着远离晶圆一侧方向进行旋转 。

如图4和图6的示意，针对探针的针基可能引起晶圆损伤的测试问题，在经过大量的改进设计及测试实验后，本申请中对于针尖和针基的位置进行调整：鉴于在悬臂的形变下，是上针体段的第二焊接针体带动针尖段进行旋转，进而引起针基向着靠近晶圆一侧方向跟随旋转而导致针基触碰到晶圆上的其他焊盘发生短路，因而可以以悬臂正上方为基准，将针基绕针尖座的轴向偏离该基准（即悬臂正上方空间）一定预设角度进行设置，使得即使在悬臂形变引起针基跟随旋转后，针基距离晶圆仍然能够有足够安全距离。

实施中，针基绕针尖座的轴向偏离该基准的预设角度范围，可以根据针基未发生旋转前距离晶圆的距离、旋转后针基需要与晶圆保持的安全距离、形变最大行程等进行计算得到，这里不再展开说明。

在一种示例中，将针基设置在该基准的相反方向，比如前述图5的示意中，悬臂正上方位于针尖座的左侧，则针基设置在针尖座的右侧，即朝向第二焊接针体延伸方向的一侧方向上，以在针尖在扎上晶圆的焊盘而受到压迫时，针基跟随悬臂的弹性形变而朝着远离晶圆一侧方向移动，防止针基接触晶圆，完全杜绝了针尖可能触碰到晶圆上的其他焊盘的可能性。

基于相同的发明构思，本说明书还提供一种分段式探针的焊接方法，通过该焊接方法实现分段式悬臂型探针各个分段高精度、高可靠的焊接，保证了探针具有良好的可靠性，提高了探针生产的良率。

需要说明的是，该焊接方法适用于本说明书中前述任意一个实施例所述分段式探针的分段焊接。

如图9a至图9e的示意，结合前述图7a至图7c的示意，本说明书提供的所述分段式探针的焊接方法，其中一种示例的示意说明如下：

如图7a、图7b、图7c及图9a的示意，可以将第一数量的下针体段10排布固定于第一固定治具1001中，将第一数量的上针体段20排布固定于第二固定治具1002，以及将第一数量的针尖段30排布固定于第三固定治具1003中，其中第一固定治具1001用于夹持下针体段10，第二固定治具1002用于夹持上针体段20，第三固定治具1003用于夹持针尖段30；

如图9b示意，在下针体段10的第二焊接位置102施加焊料，以及将第一固定治具与第二固定治具进行对位以使下针体段10的第二焊接位置与上针体段20的第三焊接位置相互完成对位；在完成对位后，使上针体段20的第三焊接位置与下针体段10的第二焊接位置上的焊料按预设距离完成接触；在完成接触后，将上针体段的第三焊接位置与下针体段的第二焊接位置进行焊接，焊接结果参考图9c示意；在焊接完成后，撤去第二固定治具；

如图9d示意，在上针体段20的第四焊接位置205施加焊料，以及将第一固定治具与第三固定治具进行对位以使上针体段20的第四焊接位置与针尖段30的第五焊接位置相互完成对位；在完成对位后，使针尖段的第五焊接位置与上针体段的第四焊接位置上的焊料按预设距离完成接触；在完成接触后，将上针体段的第四焊接位置与针尖段的第五焊接位置进行焊接，焊接结果参考图9e示意。

需要说明的是，上述示例以下针体段开始焊接为示例的焊接过程，本领域的技术人员应当理解的是，焊接过程还可以是以针尖段与上针体段之间的焊接为开始的焊接过程。

另外，上述示例中的对位过程，可以是其中一个固定治具移动来实现两个固定治具（或者说待焊接的两个焊接面之间）之间的对位，也可以是两个固定治具均移动来实现两个固定治具（或者说待焊接的两个焊接面之间）之间的对位，这里不作限定。

还有，前述示例中的基板可以是多个基板模块进行同步的并行焊接，此时相应地采用多个固定治具同步地对探针分段进行固定排布，共同实现批量式的多个基板进行并行焊接，这里不再展开说明。

以及，下针体段、上针体段、针尖段被各自对应的固定治具夹持固定后，下针体段的第二焊接位置的排布图与上针体段的第三焊接位置的排布图相同，以及上针体段的第四焊接位置的排布图与针尖段的第五焊接位置的排布图相同，从而可以通过固定夹具之间的对位来实现焊接面之间的对位。

基于相同的发明构思，本说明书还提供一种探针卡，其中探针卡包括：基板和如本说明书中任意一项实施例所述的分段式探针；其中，基板上设置有若干探针焊盘，分段式探针的下针体段的第一焊接位置通过焊料对应地焊接与基板上的探针焊盘。

基于相同的发明构思，本说明书还提供一种探针卡的焊接方法，通过该焊接方法能够在探针卡中将探针的各个分段焊接依次焊接到探针卡上，实现分段式悬臂型探针在探针卡上的高精度、高可靠的焊接，保证了探针卡具有良好的可靠性，提高了探针卡的生产良率。

需要说明的是，该焊接方法适用于本说明书中前述任意一个实施例所述探针卡的焊接。

如图10a至图10d的示意，结合前述图7a至图7c的示意，本说明书提供的所述探针卡的焊接方法，其中一种示例的示意说明如下：

如图7a、图7b、图7c及图10a的示意，将探针卡的基板900固定于预设台面1000，将第二数量的下针体段10排布固定于第一固定治具1001中，将第二数量的上针体段20排布固定于第二固定治具1002，将第二数量的针尖段30排布固定于第三固定治具1003中，其中第一固定治具1001用于夹持下针体段10，第二固定治具1002用于夹持上针体段20，第三固定治具1003用于夹持针尖段30，基板900的探针焊盘901的排列分布与被第一固定治具夹持固定的下针体段的第一焊接位置的排列分布相同；

在下针体段10的第一焊接位置施加焊料，以及将第一固定治具1001与台面1000进行对位以使下针体段的第一焊接位置与基板的探针焊盘完成对位；在完成对位后，使基板的探针焊盘与下针体段的第一焊接位置上的焊料按预设距离完成接触；在完成接触后，将基板的探针焊盘与下针体段的第一焊接位置进行焊接；在焊接完成后，撤去第一固定治具；

在上针体段20的第三焊接位置施加焊料，以及将台面1000与第二固定治具1002进行对位以使下针体段的第二焊接位置与上针体段的第三焊接位置相对完成对位；在完成对位后，使下针体段的第二焊接位置与上针体段的第三焊接位置上的焊料按预设距离完成接触；在完成接触后，将上针体段的第三焊接位置与下针体段的第二焊接位置进行焊接；在焊接完成后，撤去第二固定治具；

在针尖段30的第五焊接位置施加焊料，以及将台面1000与第三固定治具1003进行对位以使上针体段的第四焊接位置与针尖段的第五焊接位置相对完成对位；在完成对位后，使上针体段的第四焊接位置与针尖段的第五焊接位置上的焊料按预设距离完成接触；在完成接触后，将上针体段的第四焊接位置与针尖段的第五焊接位置进行焊接。

本说明书实施例中提供的探针卡，至少存在以下技术效果：

1.提高探针卡生产效率；

2.提高探针卡的生产良品率；

3.降低探针卡的维护成本；

4.探针卡的位置度和平整度更好控制。

本说明书中，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的实施例而言，描述比较简单，相关之处的示例内容可以参见在前实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种分段式探针，包括以下焊接分段：针尖段、上针体段和下针体段，其中针尖段包括针尖座、设置于针尖座上的针基和针尖，上针体段设置有悬臂，下针体段设置有用于与探针卡的基板焊接的第一焊接位置，针尖段、上针体段和/或下针体段为采用MEMS加工得到，其特征在于：

下针体段还设置有第二焊接位置，其中第一焊接位置与第二焊接位置相互平行；

上针体段还设置有分别位于悬臂两端的第一焊接针体和第二焊接针体，第一焊接针体中朝向下针体段的一端设置有第三焊接位置，第二焊接针体朝向针尖段的一端设置有第四焊接位置；

针尖座还设置有朝向上针体段的第五焊接位置；

其中，下针体段的第一焊接位置用于通过焊料与探针卡的基板焊接；下针体段的第二焊接位置用于通过焊料与上针体段的第三焊接位置焊接；上针体段的第四焊接位置用于通过焊料与针尖段的第五焊接位置焊接；针基设置在悬臂朝向第二焊接针体延伸方向的一侧，以在针尖在扎上晶圆的焊盘而受到压迫时，针基跟随悬臂的弹性形变而朝着远离晶圆一侧方向移动，防止针基接触晶圆。

2.根据权利要求1所述的分段式探针，其特征在于，下针体段还设置有第一定位孔，上针体段的第一焊接针体还设置有第二定位孔，第一定位孔和第二定位孔用于在下针体段的第二焊接位置与上针体段的第三焊接位置焊接时进行预设精度的定位，和/或在下针体段的第二焊接位置与上针体段的第三焊接位置焊接后对下针体段和/或上针体段的偏移位移进行判断。

3.根据权利要求2所述的分段式探针，其特征在于，第一定位孔的数量不少于2，且所有的第一定位孔与所有的第二定位孔不共线。

4.根据权利要求1所述的分段式探针，其特征在于，第一焊接位置、第二焊接位置、第三焊接位置、第四焊接位置和第五焊接位置中的至少一个焊接位置设置有预设形状，以在设置有预设形状的焊接位置与焊料接触时，该预设形状用于为焊料增加流动空间，以降低接触时的接触力。

5.根据权利要求4所述的分段式探针，其特征在于，预设图形包括以下任意一种锯齿或者多种锯齿构成的图形：矩形锯齿、三角形锯齿、弧形锯齿。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的分段式探针，其特征在于，下针体段、上针体段和/或针尖段通过预设的固定治具夹持后进行分段焊接。

7.一种探针卡，其特征在于，包括：

基板，其中基板设置有若干探针焊盘；

如权利要求1-6中任意一项所述的分段式探针；

其中，分段式探针的下针体段的第一焊接位置通过焊料对应地焊接与基板上的探针焊盘。

8.一种分段式探针的焊接方法，其特征在于，适用于权利要求1-6中任一项所述分段式探针的分段焊接，所述焊接方法包括：

将第一数量的下针体段排布固定于第一固定治具中，将第一数量的上针体段排布固定于第二固定治具，以及将第一数量的针尖段排布固定于第三固定治具中，其中第一固定治具用于夹持下针体段，第二固定治具用于夹持上针体段，第三固定治具用于夹持针尖段；

在下针体段的第二焊接位置施加焊料，以及将第一固定治具与第二固定治具进行对位以使下针体段的第二焊接位置与上针体段的第三焊接位置相互完成对位；在完成对位后，使上针体段的第三焊接位置与下针体段的第二焊接位置上的焊料按预设距离完成接触；在完成接触后，将上针体段的第三焊接位置与下针体段的第二焊接位置进行焊接；在焊接完成后，撤去第二固定治具；

在上针体段的第四焊接位置施加焊料，以及将第一固定治具与第三固定治具进行对位以使上针体段的第四焊接位置与针尖段的第五焊接位置相互完成对位；在完成对位后，使针尖段的第五焊接位置与上针体段的第四焊接位置上的焊料按预设距离完成接触；在完成接触后，将上针体段的第四焊接位置与针尖段的第五焊接位置进行焊接。

9.一种探针卡的焊接方法，其特征在于，适用于权利要求7所述探针卡的焊接，所述焊接方法包括：

将探针卡的基板固定于预设台面，将第二数量的下针体段排布固定于第一固定治具中，将第二数量的上针体段排布固定于第二固定治具，将第二数量的针尖段排布固定于第三固定治具中，以及其中第一固定治具用于夹持下针体段，第二固定治具用于夹持上针体段，第三固定治具用于夹持针尖段，基板的探针焊盘的排列分布与被第一固定治具夹持固定的下针体段的第一焊接位置的排列分布相同；

在下针体段的第一焊接位置施加焊料，以及将第一固定治具与台面进行对位以使下针体段的第一焊接位置与基板的探针焊盘完成对位；在完成对位后，使基板的探针焊盘与下针体段的第一焊接位置上的焊料按预设距离完成接触；在完成接触后，将基板的探针焊盘与下针体段的第一焊接位置进行焊接；在焊接完成后，撤去第一固定治具；

在上针体段的第三焊接位置施加焊料，以及将台面与第二固定治具进行对位以使下针体段的第二焊接位置与上针体段的第三焊接位置相对完成对位；在完成对位后，使下针体段的第二焊接位置与上针体段的第三焊接位置上的焊料按预设距离完成接触；在完成接触后，将上针体段的第三焊接位置与下针体段的第二焊接位置进行焊接；在焊接完成后，撤去第二固定治具；

在针尖段的第五焊接位置施加焊料，以及将台面与第三固定治具进行对位以使上针体段的第四焊接位置与针尖段的第五焊接位置相对完成对位；在完成对位后，使上针体段的第四焊接位置与针尖段的第五焊接位置上的焊料按预设距离完成接触；在完成接触后，将上针体段的第四焊接位置与针尖段的第五焊接位置进行焊接。