CN206096201U - 用于半导体晶圆测试的系统、切线探针卡及其探头组件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种用于半导体晶圆测试的系统、切线探针卡及其探头组件。其中，所述系统包括切线探针卡和测试器，所述切线探针卡具有探头组件，所述探头组件可以包括：多个探针，其一端为检测端，另一端为连接端，所述检测端为平面；探针保持部，将所述多个探针保持在预定位置并且使多个探针的检测端与其底表面齐平。根据本实用新型，探针卡的检测端是平的，因此允许的对齐预算量更加充裕；探针保持在探头组件上，在制造时一旦精确对齐，该对齐在整个使用期限都是稳定的；由于探针的截面积变大，其运载的电流容量更大；由于无需移动尖的针/结构，其产量比传统探针卡的高；没有尖的针/结构需要维修，并且，探头组件的平的表面容易清洗和保养。

Description

用于半导体晶圆测试的系统、切线探针卡及其探头组件
技术领域
本实用新型涉及半导体测试技术领域，更为具体而言，涉及一种用于半导体晶圆测试的系统、切线探针卡及其探头组件。
背景技术
对于半导体晶圆测试，通常将探针卡用作测试器与半导体晶圆之间的接口。传统的探针卡，例如悬臂式探针卡、垂直式探针卡、或者微机电(micro-electro-mechanicalsystem，MEMS)探针卡，通常利用尖的针/结构(图1中为尖形探针110’)来接触晶圆40的表面，如图1所示。在半导体晶圆测试中，晶圆的接触表面可以是焊盘、铜柱、以及硅通孔等。随着晶圆处理技术的进步，晶圆的接触表面会越来越小。例如，铜柱400的直径大约70um，会减小至30um。因此，探针的尺寸需要相应地缩小。这导致传统的探测方法面临诸多挑战，例如：
●探针尖端与测试目标的对齐：在探测过程中，探针尖端与测试目标的对齐是关键的，例如，如果探针尖端111’在向下接触的过程中未到达铜柱400的顶部中心，施加至应力点的剪力会使铜柱400破裂。随着技术的进步，探针尖端与接触表面之间允许的对齐预算量随着探针的间距和直径的缩小而减小。
●探针尖端对齐的稳定性：当探针的直径减小时，探针会变弱并且在探测过程中更容易遭受变形。未正确对齐将直接影响探针卡的性能。
●探针载流能力(current carrying capability，CCC)：由于间距变小，瞬变电流会显著变高。
●探针卡组件的产量：通常，探针越细，对其处理越费力，并且可能会增加制造时间。
●探针保养和维修：探针越细，在处理和探测期间越容易损坏。保养和维修的频率将增加。
实用新型内容
鉴于上述挑战，本实用新型提供了一种用于半导体晶圆测试的系统、切线探针卡及其探头组件。所述系统、切线探针卡和探头组件可以容易地解决上述挑战。
一方面，本实用新型的实施方式提供了一种探头组件。所述探头组件可以包括：多个探针，所述探针的一端为检测端，另一端为连接端，所述检测端为平面；和探针保持部，所述探针保持部将所述多个探针保持在预定位置并且使所述多个探针的检测端与该探针保持部的底表面齐平。
另一方面，本实用新型的实施方式提供了一种切线探针卡。所述切线探针卡具有探头组件，其中，所述探头组件可以包括：多个探针，所述探针的一端为检测端，另一端为连接端，所述检测端为平面；和探针保持部，所述探针保持部将所述多个探针保持在预定位置并且使所述多个探针的检测端与该探针保持部的底表面齐平。
再一方面，本实用新型的实施方式提供了一种用于半导体晶圆测试的系统。所述系统包括本文所述的切线探针卡和与所述切线探针卡电连接的测试器。其中，所述切线探针卡用于对被测对象进行接触检测，所述测试器用于根据所述切线探针卡检测得到的电气信号确定被测对象的电气特性。其中，所述切线探针卡具有探头组件，所述探头组件可以包括：多个探针，所述探针的一端为检测端，另一端为连接端，所述检测端为平面；和探针保持部，所述探针保持部将所述多个探针保持在预定位置并且使所述多个探针的检测端与该探针保持部的底表面齐平。
采用本实用新型的上述系统、切线探针卡和探头组件，可以获得以下有益效果：
与传统的探针卡不同，切线探针卡的检测端(即探针末端)是平的，检测端的直径通常比测试目标(即被测对象的接触表面)的大，因此，对于切线探针卡而言，允许的对齐预算量往往更加充裕。
并且，切线探针保持在所述探头组件的探针保持部上，因此，在制造时一旦精确对齐，所述对齐在整个使用期限都是稳定的。
相对于传统的尖的探针而言，由于切线探针的圆形截面积变大，其运载的电流容量更大。因此，对于相同尺寸的测试目标，所述切线探针的CCC比传统探针卡的更大。
由于不需要移动尖的针/结构，本实用新型的切线探针卡的产量比垂直式探针卡或MEMS探针卡的产量高。
此外，对于切线探针卡而言，没有尖的针/结构需要维修，并且，探头组件的平的底表面将更加容易清洗和保养，即保养和维修频率很低。
附图说明
图1是示出了使用传统探针卡进行晶圆测试的截面图；
图2是示出了采用本实用新型的实施方式的探头组件进行晶圆测试的截面图；
图3是图2所示的探头组件的探针保持部的立体图；
图4是示出了使用图2所示的探头组件的任意一个切线探针进行晶圆测试的截面图；
图5是示出了根据本实用新型的切线探针卡的实施例1的立体爆炸图，其中，为了图示清楚，省略了多个探针；
图6是根据实施例1的切线探针卡的仰视图；
图7是沿图6中A-A线的截面图；
图8是根据实施例1的切线探针卡的俯视图；
图9是沿图8中B-B线的截面图；
图10是示出了采用实施例1的切线探针卡进行晶圆测试的截面图；
图11是示出了根据本实用新型的切线探针卡的实施例2的立体爆炸图，其中，为了图示清楚，省略了多个探针；
图12是根据实施例2的切线探针卡的俯视图；
图13是沿图12中B-B线的截面图；
图14是示出了根据本实用新型的切线探针卡的实施例3的立体爆炸图，其中，为了图示清楚，省略了多个探针；
图15是根据实施例3的切线探针卡的俯视图；
图16是沿图15中B-B线的截面图；
图17是表示根据本实用新型的用于半导体晶圆测试的系统的框图。
图中：10-切线探针卡，20-测试器，40-被测对象(或晶圆)，100-探头组件，200-保持器，300-缓冲部件，400-铜柱，110-探针，120探针保持部，111-检测端，112-连接端，121-主体部，122-边缘部，123-贯穿孔，124-安装孔，210-上部保持块，220-下部保持块，201-顶部开口，202-底部开口，211-上部固定孔，212-安装孔，221-下部固定孔，310-弹性环，320-弹簧，110’-尖形探针，111’-探针尖端。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的各个方面进行详细阐述。其中，附图中的部件并非一定是按比例进行绘制，其重点在于对本实用新型的原理进行举例说明，其中，相同的部件标注相同的附图标记，省略其重复的说明。
在本实用新型的各个实施例中，众所周知的结构、材料或操作没有示出或未作详细说明。并且，所描述的特征、结构或特性可以在一个或多个实施方式中以任何方式组合。本领域技术人员应当理解，下述的各种实施方式只用于举例说明，而非用于限制本实用新型的保护范围。还可以容易理解，基于本文的教导，本文所述和附图所示的各实施方式中的元件或部件可以按多种不同配置进行布置和设计。
探头组件
本实用新型的探头组件应用在作为测试器与半导体晶圆之间的接口的探针卡中，用于保持探针以在探测过程中接触作为被测对象的晶圆，从而进行半导体晶圆测试。下面结合图2-4对本实用新型的探头组件进行具体描述。图2是示出了采用本实用新型的实施方式的探头组件进行晶圆测试的截面图。图3是图2所示的探头组件的探针保持部的立体图。图4是示出了使用图2所示的探头组件的任意一个切线探针进行晶圆测试的截面图，其具体示出了探针与晶圆表面之间的位置关系。
参考图2，示出了采用基于本实用新型的一种实施方式的探头组件进行晶圆测试。在本实用新型的实施方式中，探头组件100可以包括，但不限于：多个探针110和探针保持部120。所述探针110的一端为检测端111，另一端为连接端112，其中，检测端111为平面，具体而言，检测端111的端面为平面。所述连接端112用于与测试器电连接。在本实用新型的一种实施方式中，所述探针110通过电导线与测试器电连接，在此情形下，连接端112通过电导线与测试器电连接。可选地，在本实用新型的另一种实施方式中，所述探针110为与测试器电连接的电导线的一部分，即：探针110与电导线为一体，是电导线的延续部分，在此情形下，所述电导线与测试器连接的一端为连接端112，所述电导线的另一端为检测端111。在本实用新型的各种不同实施方式中，所述探针保持部120将多个探针110保持在预定位置并且使多个探针110的检测端111与该探针保持部120的底表面齐平。这将在下文进行具体描述。
在本实用新型的一种实施方式中，如图2和3所示，探针保持部120可以包括主体部121和边缘部122。所述主体部121为具有供所述多个探针穿过的空腔，例如，构成为一端开口的容器，将所述多个探针的110容纳于其中。具体而言，所述主体部121的顶部敞开以允许多个探针110的连接端112能够与测试器连接，底部设置有多个贯穿孔123。所述多个探针110的检测端111伸进所述贯穿孔123中直至所述检测端与主体部121的底表面(即探针保持部的底表面)齐平。这样，将所述多个探针100保持在对应的贯穿孔123中，并且将所述多个探针100保持为所述检测端111与探针保持部120的底表面齐平。其中，探针110的位置通常通过被测对象上的焊盘(例如铜柱)位置进行确定。在制作探针卡或探头组件时，通常基于焊盘布局信息、接合图案、焊盘间距和焊盘大小等因素确定探针位置，从而确定探针保持部上所述贯穿孔的布局。探针位置通常瞄准焊盘的中央，探针的尺寸受焊盘尺寸的限制。如此，基于这些考虑，可以确定出探针保持部上贯穿孔的尺寸和位置。如图2所示，多个探针110的检测端111与晶圆40上的多个铜柱400对准。另外，在本实用新型的各种实施方式中，探针保持部120的边缘部122位于主体部121的顶部边缘，本例中，位于主体部121的开口侧并且与主体部121连接。在本实用新型的一些实施方式中，所述边缘部122与主体部121焊接在一起。在本实用新型的其他实施方式中，所述边缘部122与主体部121也可以通过胶粘剂粘接在一起。因此，本领域技术人员应当理解，本实用新型不限于上述具体实施方式，可以采用本领域已知的各种连接方式将边缘部122与主体部121连接，例如，可以采用嵌合、键合、摩擦配合等机械配合的方式将边缘部122与主体部121连接。例如，主体部121开口侧的边缘形成有凹槽，边缘部122的内侧形成有凸缘，将凸缘嵌入所述凹槽中通过过盈配合连接。此外，所述边缘部122和主体部121可以一体成型，例如，注塑成型。此外，在本实用新型的其他实施方式中，所述探针保持部的主体部的顶部侧不具有开口，与底部类似地具有供多个探针穿过的贯穿孔，并且可以省略边缘部。
在本实用新型的实施方式中，如图3所示，所述探针保持部120构成为带有边缘的长方体形的槽状容器。但是，本实用新型不限于该具体实施方式，探针保持部的形状可以根据实际需求而定，例如，可以根据被测对象的形状或焊盘布局等而确定。例如，探针保持部可以为圆柱体形的槽状容器。
下面结合图4对本实用新型的探头组件100的工作过程及其优点进行说明。为了图示清楚，图4以放大方式示出了图2中的一个探针110的情况。在探测过程中，探头组件100在测试器的控制下向下移动以使探针110的检测端111接触铜柱400，从而检测晶圆40的电气特性。与图1所示的尖形探针不同，探针110的检测端111(即探针末端)是平的，并且与探针保持部120的底部齐平，这样，检测端111的直径通常比铜柱401的直径大，因此，对于探针110而言，允许的对齐预算量往往更加充裕。并且，本实用新型的切线探针110保持在所述探头组件100的探针保持部120上，这样，在制造时一旦精确对齐，所述对齐在整个使用期限都是稳定的。此外，相对于传统的尖形探针而言，由于切线探针110的圆形截面积变大，因此，其运载的电流容量更大，这样，对于相同尺寸的测试目标，所述切线探针的CCC比传统探针卡的大。此外，由于不需要移动尖的针/结构，使用本实用新型的探头组件100的切线探针卡的产量比传统的垂直式探针卡或MEMS探针卡的产量高。此外，对于探头组件100而言，没有尖的针/结构需要维修，并且，探头组件的平的底表面将更加容易清洗和保养，因此，保养和维修频率低，成本低。
切线探针卡
在半导体晶圆测试过程中，切线探针卡用作测试器和晶圆之间的接口。根据本实用新型的切线探针卡具有上述各种实施方式所述的探头组件。由于探头组件的探针的检测端是平的且与探针保持部的底表面齐平，因此，具有所述探头组件的切线探针卡能够应对传统探针卡所面临的诸多挑战。下面结合图5-16对本实用新型的切线探针卡进行具体描述。
【实施例1】
图5是示出了根据本实用新型的切线探针卡的实施例1的立体爆炸图，其中，为了图示清楚，省略了多个探针。图6是根据实施例1的切线探针卡的仰视图。图7是沿图6中A-A线的截面图。图8是根据实施例1的切线探针卡的俯视图，其中，为了示出弹簧在上部保持块上的位置，透视出了上部保持块的用于安装弹簧的安装孔。图9是沿图8中B-B线的截面图，其中，由于弹性环对弹簧的遮挡，用“+”表示弹簧在弹性环后面的位置，并且为了图示的清楚，未画出探针保持部上的贯穿孔。图10是示出了采用实施例1的切线探针卡进行晶圆测试的截面图，其具体示出了切线探针卡的探针与晶圆之间的位置关系。
在实施例1中，所述切线探针卡可以包括，但不限于：探头组件100、保持器200以及缓冲部件300。其中，保持器200构成为保持或承载或支撑所述探头组件100，在本实用新型的一种实施方式中，保持器200构成为在顶部和底部均有开口的容器，具体而言，保持器200具有容纳所述探头组件100的内部空间、允许所述探头组件100能够接触被测对象的底部开口202和允许所述探头组件100的探针与测试器电连接的顶部开口201。在本实用新型的一种实施方式中，所述保持器200的内部空间大小构成为允许所述探头组件100在该内部空间内在竖直方向(即Z方向)上可以移动但阻止探头组件100在水平方向(即X、Y方向)上移动。在本实用新型的一种实施方式中，缓冲部件300位于所述探头组件100和保持器200之间，用于在使用过程中吸收探头组件100的Z方向上的冲力或推力，从而起减震的作用。
在实施例1中，如图10所示，所述探头组件100可以包括多个探针110和探针保持部120。所述探针110的一端为检测端111，另一端为连接端112，其中，检测端111为平的。所述连接端112用于与测试器电连接。在本实用新型的一种实施方式中，所述探针110通过电导线与测试器电连接，这样，连接端112通过电导线与测试器电连接。可选地，在本实用新型的另一种实施方式中，所述探针110为与测试器电连接的电导线的一部分，即：探针110与电导线为一体，是电导线的延续部分，这样，所述电导线与测试器连接的一端为连接端112，所述电导线的另一端为检测端111。在本实用新型的各种不同实施方式中，所述探针保持部120将多个探针110保持在预定位置并且使多个探针110的检测端111与该探针保持部120的底表面齐平。这将在下面进行具体描述。
如图5、6和10所示，探针保持部120可包括主体部121和边缘部122。所述边缘部122位于主体部121的开口侧并且与主体部121连接。所述主体部121构成为一端开口的容器，将所述多个探针110容纳于其中。具体而言，所述主体部121的顶部开口以允许多个探针110的连接端112能够与测试器连接，底部设置有多个贯穿孔123以将所述多个探针110保持在所述贯穿孔123中，并且使所述探针110的检测端111与所述主体部121的底表面齐平。由此，所述探针保持部120将多个探针110保持在预定位置并且使多个探针110的检测端111与该探针保持部120的底表面齐平。其中，探针110的位置通常根据被测对象上的焊盘(例如铜柱)位置进行确定。在制作探针卡时，通常基于焊盘布局信息、接合图案、焊盘间距和焊盘大小等因素确定探针位置，从而确定探针保持部上贯穿孔的布局。探针位置通常瞄准焊盘的中央，探针的尺寸受焊盘尺寸的限制。基于这些考虑，可以确定出探针保持部上贯穿孔的尺寸和位置。如图10所示，多个探针110的检测端111与晶圆40上的多个铜柱400对准。
在实施例1中，如图5和10所示，所述保持器200呈长方体形，并且可以包括，但不限于：具有顶部开口201的上部保持块210和具有底部开口202的下部保持块220。其中，所述上部保持块210和下部保持块220限定出容纳探头组件100的内部空间。在本实用新型的一种实施方式中，所述上部保持块210上具有6个上部固定孔211，其中，在长方形的两长边侧分别有2个上部固定孔211，在长方形的两短边侧分别有1个上部固定孔。所述下部保持块220上也具有6个下部固定孔221，并且下部固定孔221在下部保持块220上的位置与上部固定孔211在上部保持块210上的位置对应。如图9所示，当上部保持块210和下部保持块220对齐时，上部固定孔211与下部固定孔221对齐并贯通，这样，通过在上部固定孔211和下部固定孔221中插入固定件将上部保持块210和下部保持块220固定，例如，所述固定件可以为螺栓和螺帽。当然，本实用新型不限于该具体实施方式，也可以采用本领域已知的其他方式将上部保持块和下部保持块固定，例如，上部固定孔和下部固定孔可以为螺纹孔，固定件为具有螺纹的螺杆，通过将螺杆拧进所述上部固定孔和下部固定孔中，螺杆的螺纹与螺纹孔内壁的螺纹的啮合，这样将上部保持块和下部保持块固定。同时，对所述固定孔的数量和布局不做限定，可以是两个孔，对称布局即可，例如，可以省略长边侧的固定孔，或者省略短边侧的固定孔，或者将两长边侧的固定孔的数量分别改为1个，等等。此外，如图7、9、10所示，所述保持器200的内部空间与所述探针保持部120的边缘部122匹配，具体而言，边缘部122的轮廓形状与保持器200的内部空间轮廓形状大致匹配，其具有能够使该边缘部122刚好容纳于保持器200的内部的长度和宽度，并且边缘部122的底面与保持部200的下部保持块220的底部的上表面抵接，同时，主体部121的轮廓形状与保持器200的底部开口轮廓形状大致匹配，其具有能够使该主体部121刚好容纳于底部开口中的长度和宽度，这样，具有探针保持部120的探头组件100在X、Y方向上的移动被保持器200限制。同时，保持器200的内部空间的高度，即Z方向上的尺寸，大于探针保持部120的厚度，这样，具有探针保持部120的探头组件100在内部空间内能够在Z方向上移动。因此，在探测过程中，探头组件100可以在Z方向上移动以使其底部的检测端111与晶圆表面(例如，铜柱400)接触或分离，从而完成半导体晶圆测试。需要说明的是，本领域技术人员应当理解，探针保持部、保持器的形状和尺寸不限于上述具体实施方式，能够将探针保持部(或探头组件)限定为在Z方向上可移动但不能在X、Y方向上移动的任何结构均可适用于本实用新型。
在实施例1中，如图5和10所示，所述缓冲部件300可以包括弹性环310和多个弹簧320。如图5所示，沿着探针保持部120的边缘部122的边缘在上表面形成有多个安装孔124，并且，图8透视出了上部保持块210的用于安装弹簧的多个安装孔212。所述多个弹簧320安装在所述安装孔124、212中。并且如图7、9所示，弹簧320被保持在上部保持块210与边缘部122之间。此外，在边缘部122上，弹性环310位于弹簧320的内侧，并且弹性环310位于上部保持块210与所述边缘部122之间。根据本实施例，将弹性环310和弹簧320一起用作减震器，以吸收使用过程中在Z方向上施加给探头组件的推力。需要说明的是，本实用新型不限于此，弹性环310也可以位于弹簧320的外侧，并且本实用新型不对弹簧320的数量作限定，其具体数量可以根据探头组件所受的推力大小进行确定。并且，所述弹簧320可以是螺旋弹簧、板簧等。所述弹簧320可以是微弹簧，也可以由其他弹性部件代替。并且，在其他实施方式中，弹性环310和弹簧320可以择一使用。在其他实施方式中，所述切线探针卡可以省略缓冲部件300，可以将缓冲部件布置在切线探针卡的外部，对切线探针卡整体起缓冲作用，同样能够达到减震效果。
通过与图1所示的传统探针卡进行比较可知，本实施例的切线探针卡的检测端是平的，检测端的直径通常比测试目标(即被测对象的接触表面)的直径大，因此，对于切线探针卡而言，允许的对齐预算量往往更加充裕。并且，切线探针保持在所述探头组件的探针保持部上，因此，在制造时一旦精确对齐，所述对齐在整个使用期限都是稳定的。此外，相对于图1的尖的探针而言，由于切线探针的圆形截面积变大，因此，其运载的电流容量会更大，这样，对于相同尺寸的测试目标，所述切线探针的CCC比传统探针卡的CCC更大。此外，由于不需要移动尖的针/结构，本实用新型的切线探针卡的产量比垂直式探针卡或MEMS探针卡的产量高。并且，对于切线探针卡而言，没有尖的针/结构需要维修，并且，探头组件的平的底表面将更加容易清洗和保养，即保养和维修频率低，成本低。
【实施例2】
图11是示出了根据本实用新型的切线探针卡的实施例2的立体爆炸图，其中，为了图示清楚，省略了多个探针。图12是根据实施例2的切线探针卡的俯视图。图13是沿图12中B-B线的截面图。
实施例2与实施例1的区别在于缓冲部件300只包括弹性环。换句话说，实施例2的切线探针卡不具有弹簧320。下面对实施例2的切线探针卡进行具体说明。
在实施例2中，所述切线探针卡可以包括：具有探针保持部120的探头组件、保持器200以及弹性环310。为了图示清楚，图11-13未画出探针，但是，探头组件可以包括多个上面各实施方式所述的探针。探头组件的结构与上述各种实施方式描述的相同，在此不再重复。
在实施例2中，所述保持器200主要由上部保持块210和下部保持块220构成为长方体形。当然，本领域技术人员应当理解，保持器200不限于长方体形，还可以为其他形状，例如，正方体形、圆柱体形等。上部保持块210的底部敞开，顶部的顶部中央具有顶部开口201，下部保持部220的顶部敞开，底部中央具有底部开口202。由此，通过所述上部保持块210和下部保持块220结合在一起限定出容纳探头组件的内部空间，并且底部开口202允许所述探头组件的探针与被测对象接触，顶部开口201允许所述探头组件的探针与测试器电连接。如上所述，所述上部保持块210和下部保持块220通过上部固定孔211和下部固定孔221以及穿入所述固定孔的螺杆进行固定。如图11和13所示，所述保持器200的内部空间与所述探针保持部120的边缘部122匹配，具体而言，边缘部122的轮廓形状与保持器200的内部空间轮廓形状大致匹配，其长度和宽度形成为该边缘部122能够刚好容纳于保持器200的内部，并且边缘部122的底面与保持部200的下部保持块220的底部的上表面抵接，同时，主体部121的轮廓形状与保持器200的底部开口202轮廓形状匹配，其长度和宽度形成为主体部121能够刚好容纳于底部开口202中，这样，探针保持部120连同探针在X、Y方向上的移动被保持器200限制。同时，保持器200的内部空间的高度，即Z方向上的尺寸，大于探针保持部120的厚度，这样，探针保持部120连同探针在该内部空间内可以在Z方向上移动。因此，在探测过程中，探头组件100可以在Z方向上移动以使其底部的探针检测端111与晶圆表面(例如，铜柱400)接触或分离，从而完成半导体晶圆测试。需要说明的是，本领域技术人员应当理解，探针保持部、保持器的形状和尺寸不限于上述具体实施方式，能够将探针保持部(或探头组件)限定为在Z方向上移动但不能在X、Y方向上移动的任何结构均可适用于本实用新型。
在实施例2中，如图11和13所示，弹性环310沿着边缘部122设置在上部保持块210与所述边缘部122之间。将弹性环310用作减震器，以吸收使用过程中Z方向上施加给探头组件的推力。相对于实施例1，仅使用弹性环310充当减震器的切线探针卡的结构更加简单，因此，除了具有实施例1的优点外，可以节省成本，缩短制造时间，提高生产效率。
【实施例3】
图14是示出了根据本实用新型的切线探针卡的实施例3的立体爆炸图，其中，为了图示清楚，省略了多个探针。图15是根据实施例3的切线探针卡的俯视图，其中，为了示出弹簧在上部保持块上的位置，透视出了上部保持块的用于安装弹簧的安装孔。图16是沿图15中B-B线的截面图。
实施例3与实施例1的区别在于缓冲部件300只包括弹簧。换句话说，实施例3的切线探针卡不具有弹性环310。下面对实施例3的切线探针卡进行具体说明。
在实施例3中，所述切线探针卡可以包括具有探针保持部120的探头组件、保持器200和弹簧320。为了图示清楚，图14-16未画出探针，但是，探头组件可以包括多个如上所述的探针。探头组件的结构与上述各种实施方式描述的相同，在此不再重复。
在实施例3中，所述保持器200主要包括上部保持块210和下部保持块220。上部保持部210的顶部中央具有顶部开口201，底部完全敞开，下部保持部220的底部中央具有底部开口202，顶部完全敞开。其中，通过所述上部保持块210和下部保持块220限定出容纳探头组件的内部空间，并且底部开口202允许所述探头组件的探针与被测对象接触，顶部开口201允许所述探头组件的探针与测试器电连接。如上所述，所述上部保持块210和下部保持块220通过上部固定孔211和下部固定孔221以及穿入所述固定孔的螺杆进行固定。如图14和16所示，所述保持器200的内部空间与所述探针保持部120的边缘部122匹配，具体而言，边缘部122的轮廓形状与保持器200的内部空间轮廓形状大致匹配，其长度和宽度形成为该边缘部122能够刚好容纳于保持器200的内部，并且边缘部122的底面与保持部200的下部保持块220的底部的上表面抵接，同时，主体部121的轮廓形状与保持器200的底部开口轮廓形状大致匹配，其长度和宽度形成为主体部121能够刚好容纳于底部开口中，这样，探针保持部120连同探针在X、Y方向上的移动被保持器200限制。同时，保持器200的内部空间的高度，即Z方向上的尺寸，大于探针保持部120的厚度，这样，探针保持部120连同探针在该内部空间内能够在Z方向上移动。因此，在探测过程中，探头组件100可以在Z方向上移动以使其底部的探针检测端111与晶圆表面(例如，铜柱400)接触或分离，从而完成半导体晶圆测试。需要说明的是，本领域技术人员应当理解，探针保持部、保持器的形状和尺寸不限于上述具体实施方式，能够将探针保持部(或探头组件)限定为在Z方向上能够移动但在X、Y方向上不可移动的任何结构均可适用于本实用新型。
在实施例3中，如图14、15和16所示，弹簧320沿着边缘部122设置在上部保持块210与所述边缘部122之间。具体而言，如图14所示，沿着探针保持部120的边缘部122的边缘在上表面形成有多个安装孔124。如图15所示，上部保持块210具有与多个安装孔124对应的多个安装孔212。如图16所示，所述多个弹簧320的一端安装在安装孔124中，另一端安装在安装孔212中，由此将多个弹簧320设置在上部保持块210与边缘部122之间。并且，所述弹簧的数量可以根据探头组件所受的推力大小而定。
所述弹簧320可用作减震器，以吸收使用过程中在Z方向上施加给探头组件的推力。相对于实施例1，仅使用弹簧320充当减震器的切线探针卡的结构更加简单，因此，除了具有实施例1的优点外，可以节省成本，缩短制造时间，提高生产效率。
此外，在本实用新型的其他实施方式中，所述探针保持部的主体部的顶部侧不具有开口，与底部类似地具有供多个探针穿过的贯穿孔，并且可以省略边缘部。在此情形下，所述弹性环或弹簧可以布置在所述探针保持部的主体部的顶部与上部保持块的顶部之间。
测试系统
图17是表示根据本实用新型的用于半导体晶圆测试的系统的框图。本实用新型的实施方式提供的一种用于半导体晶圆测试的系统可以包括切线探针卡10和与所述切线探针卡10电连接的测试器20。其中，所述切线探针卡10用于对被测对象10进行接触检测，所述测试器20用于根据所述切线探针卡10检测得到的电气信号确定被测对象40的电气特性。在所述系统中，可以采用上述实施例1至实施例3任意一项所述的切线探针卡。并且，所述切线探针卡可以采用上述各种实施方式所述的探头组件，所述探头组件具有：多个探针，所述探针的一端为检测端，另一端为连接端，所述检测端为平面；探针保持部，所述探针保持部将所述多个探针保持在预定位置并且使所述多个探针的检测端与该探针保持部的底表面齐平。因此，所述切线探针卡和探头组件的具体结构请参见上述实施方式，在此不再赘述。基于上述切线探针卡和探头组件，本实用新型的测试系统也可以应对使用传统探针卡的传统测试系统所面临的上述挑战。
本实用新型说明书中使用的术语和措辞仅仅为了举例说明，并不意味构成限定。本领域技术人员应当理解，在不脱离所公开的实施方式的基本原理的前提下，对上述实施方式中的各细节可进行各种变化。例如，本实用新型说明书附图所示实施方式的切线探针卡为长方体形，但本实用新型并不限于此，还可以采用圆柱体形、椭圆主体形等各种不同形状的切线探针卡。因此，本实用新型的范围只由权利要求确定，在权利要求中，除非另有说明，所有的术语应按最宽泛合理的意思进行理解。

Claims (20)

1.一种用于切线探针卡的探头组件，其特征在于，所述探头组件包括：
多个探针，所述探针的一端为检测端，另一端为连接端，所述检测端为平面；
探针保持部，所述探针保持部将所述多个探针保持在预定位置并且使所述多个探针的检测端与该探针保持部的底表面齐平。
2.根据权利要求1所述的探头组件，其特征在于，所述探针保持部包括：
主体部，所述主体部具有供所述多个探针穿过的空腔。
3.根据权利要求2所述的探头组件，其特征在于，所述探针保持部还包括：
边缘部，所述边缘部位于所述主体部的顶部边缘并且与所述主体部连接。
4.根据权利要求2或3所述的探头组件，其特征在于，所述主体部的底部设置有多个贯穿孔；
其中，所述多个探针的检测端伸到所述多个贯穿孔中并且所述检测端与所述主体部的底表面齐平。
5.根据权利要求3所述的探头组件，其特征在于，所述边缘部与所述主体部通过焊接、粘接连接在一起。
6.根据权利要求3所述的探头组件，其特征在于，所述边缘部和所述主体部一体成型。
7.一种切线探针卡，其特征在于，所述切线探针卡具有探头组件，所述探头组件包括：
多个探针，所述探针的一端为检测端，另一端为连接端，所述检测端为平面；
探针保持部，所述探针保持部将所述多个探针保持在预定位置并且使所述多个探针的检测端与该探针保持部的底表面齐平。
8.根据权利要求7所述的切线探针卡，其特征在于，所述探针保持部包括：
主体部，所述主体部具有供所述多个探针穿过的空腔。
9.根据权利要求8所述的切线探针卡，其特征在于，所述探针保持部还包括：
边缘部，所述边缘部位于所述主体部的顶部边缘并且与所述主体部连接。
10.根据权利要求8或9所述的切线探针卡，其特征在于，所述主体部的底部设置有多个贯穿孔；
其中，所述多个探针的检测端伸到所述多个贯穿孔中并且所述检测端与所述主体部的底表面齐平。
11.根据权利要求9所述的切线探针卡，其特征在于，所述切线探针卡还包括用于承载所述探头组件的保持器；
其中，所述保持器具有容纳所述探头组件的内部空间、允许所述探头组件能够接触被测对象的底部开口、以及允许所述多个探针的连接端与测试器电连接的顶部开口。
12.根据权利要求11所述的切线探针卡，其特征在于，所述保持器的内部空间大小为允许所述探头组件在竖直方向上移动但阻止所述探头组件在水平方向上移动。
13.根据权利要求11所述的切线探针卡，其特征在于，所述探针保持部的边缘部与所述保持器的内部空间匹配以及所述主体部与所述保持器的底部开口匹配以允许所述探头组件在竖直方向上能够移动但阻止所述探头组件在水平方向上移动。
14.根据权利要求13所述的切线探针卡，其特征在于，所述保持器包括具有所述顶部开口的上部保持块和具有所述底部开口的下部保持块；
其中，所述上部保持块和下部保持块限定出所述保持器的内部空间。
15.根据权利要求14所述的切线探针卡，其特征在于，所述切线探针卡进一步包括：
缓冲部件，所述缓冲部件位于所述探头组件与所述保持器的顶部之间以便在使用过程中吸收来自所述探头组件的纵向冲力。
16.根据权利要求15所述的切线探针卡，其特征在于，所述缓冲部件包括沿着所述探针保持部的边缘部布置在所述探针保持部和所述上部保持块之间的弹性环。
17.根据权利要求15所述的切线探针卡，其特征在于，所述缓冲部件包括沿着所述探针保持部的边缘部布置在所述探针保持部和所述上部保持块之间的多个弹簧。
18.根据权利要求7-9、11-17中任意一项所述的切线探针卡，其特征在于，所述探针的连接端通过导线与测试器电连接。
19.根据权利要求7-9、11-17中任意一项所述的切线探针卡，其特征在于，所述探针为电连接于测试器的导线的一部分。
20.一种用于半导体晶圆测试的系统，其特征在于，所述系统包括：
权利要求7至19任意一项所述的切线探针卡，用于对被测对象进行接触检测；和
测试器，与所述切线探针卡电连接，用于根据所述切线探针卡检测得到的电气信号确定被测对象的电气特性。
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