TW201323884A - 探針測試裝置與使用在其中之緩衝塊的製造方法 - Google Patents

Abstract

一種探針測試裝置，用於測試一晶圓上的晶片，探針測試裝置包括一電路板、一空間轉換板、多個錫球、一探針組和一緩衝塊，空間轉換板在一表面上設有一非佈設區及一佈設區，於該佈設區設置有多個墊片。錫球是位於該電路板與該空間轉換板間，錫球是焊接於該墊片上。探針組是裝設在空間轉換板另一表面上且包括多根探針。緩衝塊設置在空間轉換板的非佈設區上，且位於空間轉換板及電路板間。其中，當探針組的探針與晶圓上的晶片相接觸時，探針會被施與一受力，受力會使緩衝塊與電路板相抵接。

Description

探針測試裝置與使用在其中之緩衝塊的製造方法

本發明是關於一種空間轉換板，且特別是關於一種用在探針測試裝置的空間轉換板。

在半導體晶圓形成多個積體電路晶片需牽涉到許多步驟，包括：微影、沉積、與蝕刻等。由於其製造的程序相當複雜，故難免會有一些晶片產生缺陷。因此，在進行晶圓切割且將上述的積體電路晶片自半導體晶圓分離前，會對這些積體電路晶片進行測試，以判定上述的積體電路晶片是否有缺陷。

請參照圖1A，圖1A所繪示為一種習知的探針測試裝置。此探針測試裝置10包括：一電路板12、一空間轉換板14、與一探針組16。其中，空間轉換板14是藉由多個錫球142而設置在電路板12上，而探針組16則是裝設在空間轉換板14上，且探針組16包括多根探針162，藉由這些探針162可測試晶圓上的晶片。於空間轉換板14的內部設有導電線路（未繪示），藉由這些導電線路，探針組16上的探針162可與電路板12上的導電線路電性連接。因此，探針162所接收的測試信號能經由空間轉換板14而傳送到電路板12，以進行後續的分析。

請同時參照圖1A與圖1B，圖1B所繪示為圖1A之空間轉換板14的受力分佈圖。在圖1B中為了清楚顯示受力F1的分佈，故未將探針組16畫出。空間轉換板14上分佈有多個焊墊（pad）141。當探針測試裝置10在進行檢測時，探針組16上的探針162會與待測物（Device under test，簡稱DUT；未於圖中繪示）相碰觸，此時待測物會施予一反作用力於探針162，從而使探針162施與一受力F1於空間轉換板14上。

雖然分佈於空間轉換板14與電路板12間的錫球142也可以發揮支撐的作用，以避免空間轉換板14因受力F1而變形，然而在錫球142之間仍然會有空隙143存在，位於空隙143上方的空間轉換板14由於缺乏支撐的關係，故會因受力F1而往電路板12的方向彎曲。而且，隨著積體電路晶片的尺寸愈來愈小，探針組16上探針162的分佈也有愈來愈密集的趨勢，也就是說空間轉換板14上單位面積所承受的力量會愈來愈高，也因此空間轉換板14因受力F1而彎曲的情形也會愈來愈嚴重，使得空間轉換板14的平整度受到影響，進而使探針卡整體的平整度受到影響。在測試待測物時，探針卡的平整度會影響針壓縮量(Over Drive)的大小，探針卡的平整度愈差，針壓縮量必須下得愈大，即針壓(Force)會愈大，才可使探針162與空間轉換板14上的接觸墊實際接觸。然而，針壓愈大會造成空間轉換板14的變形愈大，探針162本身的磨耗量也提高，使得空間轉換板14與探針162的使用壽命變短。

此外，在市面上，探針測試裝置10雖然是由專門的探針測試裝置製造廠商進行製作和組裝，但由於成本的考量，空間轉換板14則往往是由IC製造廠商或IC設計廠商所提供。目前，IC製造廠商或IC設計廠商所提供的空間轉換板有愈來愈輕薄的趨勢。然而，這樣一來，空間轉換板14更會因受力F1而產生較大的彎曲變形。

請參照圖1C，圖1C所繪示為另一種習知的探針測試裝置。在此探針測試裝置10’中，電路板12與空間轉換板14間填充有保護膠144，此保護膠144也可發揮支撐空間轉換板14的效果，以減少空間轉換板14的變形。在塗佈上保護膠144後，此保護膠144也會黏著在電路板12上。然而，當要將電路板12回收在利用時，因為保護膠144是黏著在電路板12上且不易取下，故會造成處理上的不易。此外，為了移除保護膠144，需使用化學藥劑，這可能造成電路板12的損壞。而且，目前電路板12上所佈設的電子元件愈來愈多，故其價格也愈來愈高，若電路板12因黏膠的使用而導致回收在利用的次數減少或無法回收在利用，則將使製造成本升高。此外，在保護膠144凝固後，其體積會產生變化，故保護膠144的平整度較難以控制。

因此，如何避免空間轉換板14因受力F1而產生彎曲的現象，且不會影響到電路板12的回收再利用，這是值得本領域具有通常知識者去思量地。

本發明提供一種探針測試裝置，其避免空間轉換板因受力而產生彎曲的現象，且不會影響到電路板的回收再利用。

本發明之探針測試裝置，用於測試一晶圓上的晶片，探針測試裝置包括一電路板、一空間轉換板、多個錫球、一探針組和一緩衝塊，空間轉換板在一表面上設有一非佈設區及一佈設區，於佈設區設置有多個墊片。錫球是位於電路板與空間轉換板間，錫球是焊接於墊片上。探針組是裝設在空間轉換板另一表面上且包括多根探針。緩衝塊設置在空間轉換板的非佈設區上，且位於空間轉換板及電路板間。其中，當探針組的探針與晶圓上的晶片相接觸時，探針會被施予受到一受力，受力會使緩衝塊與電路板相抵接。

本發明之探針測試裝置，用於測試一晶圓上的晶片，探針測試裝置包括一電路板、一空間轉換板、一增強板、多個錫球、一探針組和一緩衝塊，空間轉換板在一表面上設有一非佈設區及一佈設區，於該佈設區設置有多個墊片。增強板是位於電路板與空間轉換板間，且增強板的機械強度是大於空間轉換板的機械強度。錫球是位於電路板與空間轉換板間，錫球是焊接於該墊片上。探針組是裝設在空間轉換板另一表面上且包括多根探針。緩衝塊設置在空間轉換板的非佈設區上，且位於空間轉換板及增強板間。其中，當該探針組的探針與晶圓上的晶片相接觸時，該探針會被施與一受力，該受力會使該緩衝塊與該電路板相抵接。

在上述探針測試裝置中，增強板為多層陶瓷結構。

在上述探針測試裝置中，緩衝塊表面上製作出多個導氣槽。

在上述探針測試裝置中，緩衝塊嵌入有至少一導氣管，導氣管貫穿該緩衝塊的側壁。

在上述探針測試裝置中，非佈設區將該佈設區區分成一內部區域與一外部區域。

在上述探針測試裝置中，非佈設區是以連續的方式環繞著內部區域。

在上述探針測試裝置中，非佈設區是以非連續的方式環繞著該內部區域。

在上述探針測試裝置中，佈設區環繞著非佈設區。

一種緩衝塊的製造方法，包括：提供一空間轉換板，在空間轉換板的的一表面上設有一非佈設區及一佈設區，於該佈設區設置有多個墊片；於空間轉換板的非佈設區上塗佈上一黏膠；對黏膠進行烘烤，以使黏膠硬化；及對黏膠進行研磨，以形成一緩衝塊。

在上述探針測試裝置中，更包括於緩衝塊上製作一導氣槽。

請參照圖2A，圖2A所繪示為本發明之一種探針測試裝置之實施例，此探針測試裝置20包括：一電路板22、一空間轉換板24、與一探針組26。其中，空間轉換板24是藉由多個錫球242而設置在電路板22上，而探針組26則是裝設在空間轉換板24上，且探針組26包括多根探針262，藉由這些探針262可測試晶圓上的晶片。於空間轉換板24的內部設有導電線路（未繪示），藉由這些導電線路，探針組26上的探針262可與電路板22上的導電線路電性連接。探針262所接收的測試信號能經由空間轉換板24而傳送到電路板22，以進行後續的分析。另外，在空間轉換板24面向電路板22的一側設有一緩衝塊25，此緩衝塊25是黏著在空間轉換板24上，且不與電路板22相接觸；也就是說，緩衝塊25與電路板22間存有空隙。

請參照圖2B，圖2B所繪示為本發明的探針測試裝置之又一實施例，此探針測試裝置20’包括：一電路板22、一空間轉換板24、一增強板28、與一探針組26。在本實施例中，於電路板22與空間轉換板24間還設有增強板28，增強板28為多層陶瓷結構。增強板28的機械強度大於空間轉換板24的機械強度，且增強板28的內部電路也是藉由錫球242而與空間轉換板24的內部電路電性連接。探針組26的探針262與晶圓上的晶片相接觸時，探針262會被施予一受力(未繪示)，該受力會使緩衝塊25與增強板28相抵接。也因為增強板24的設置，探針測試裝置20’的整體機械強度得以提高。

請參照圖3A至圖3D，圖3A至圖3D所繪示為緩衝塊25的製作流程。首先，請參照圖3A，提供一空間轉換板24，於此空間轉換板24的其中一面具有一佈設區，於該佈設區上設置有多個墊片244，該墊片244是供錫球242（如圖2所示）焊接於其上之用。此外，由圖3A可知，於空間轉換板24的表面上設有一非佈設區24a，在此非佈設區24a上並未有墊片244的設置，且非佈設區24a將該佈設區分成內部區域24b與外部區域24c。

接著，請參照圖3B，於空間轉換板24的非佈設區24a塗佈上一黏膠25’，此黏膠25’於硬化後會有硬度高、膨脹係數小、流動性低、高Tg（玻璃轉化溫度）的特性，此黏膠25’的材質例如為環氧樹脂。於黏膠25’塗佈完成後，將黏膠25’進行烘烤以使其硬化。再來，請參考圖3C，將硬化後的黏膠25’進行研磨以形成緩衝塊25。此緩衝塊25的高度主要取決於空間轉換板24與電路板22間的距離。之後，請參考3D，於緩衝塊25的表面上製作出四個導氣槽252。當錫球242焊接在內部區域24b的墊片244上時，導氣槽252可供焊接時所產生的廢氣排放出去。

在上述的實施例中，緩衝塊25並不與電路板22相接觸，但本領域具有通常知識者也可選擇將緩衝塊25與電路板22相接觸卻不黏著於其上。

圖4所繪示為圖2A之空間轉換板的受力分佈圖。在一併參照圖2A與圖4後可知，當探針組26的探針262與晶圓上的晶片（未繪示）相接觸時，該探針262與空間轉換板24會被施與一受力F2，受力F2主要是集中在空間轉換板24上的中央部分，從而使空間轉換板24上的緩衝塊25與電路板22相抵接。因此，受力F2主要是由緩衝塊25和與內部區域24b(參照圖3A)的墊片244相對應的錫球242來進行支撐。因此，當探針組26進行測試時，空間轉換板24不會產生嚴重的變形，相較於圖1B的空間轉換板14，本實施例之空間轉換板24可以有一定的平整度，在測試待測物時，使針壓縮量不需要下得太大，探針262與空間轉換板24上的接觸墊241即可實際接觸。此外，緩衝塊25是設置在空間轉換板24上，且在本實施例中緩衝塊25不與電路板22接觸，因此相較於圖1A之探針測試裝置10，當探針測試裝置20中的電路板22需要回收再利用時，無需如圖1A一般需將黏膠從電路板12的表面上移除，故減少了電路板22損壞的可能性，電路板22回收再利用的次數便會提高，從而降低製造成本。

在上述的空間轉換板24中，非佈設區24a是連續地環繞著內部區域24b的墊片244。然而，空間轉換板24上墊片244的分佈方式並不限於如圖3A所示的方式。請參照圖5A與圖5B，圖5A與圖5B所繪示為本發明之另一實施例的空間轉換板，其中圖5A所繪示為尚未設置緩衝塊的空間轉換板。請先參照圖5A中，在空間轉換板34中，其非佈設區34a並非是連續地環繞著內部區域34b，而是被部分墊片344所中斷。因此，成型後的四個緩衝塊35（如圖5B所示）是位於內部區域34b的四個側邊。

參照圖6A與圖6B，圖6A與圖6B所繪示為本發明之又一實施例的空間轉換板，其中圖6A所繪示為尚未設置緩衝塊的空間轉換板。請先參照圖6A中，在空間轉換板44中，墊片444是完全分佈在非佈設區44a的外圍，也就是說空間轉換板44中墊片444的分佈並不像圖5A般有分為內部區域及外部區域，而是只有佈設區環繞著非佈設區44a。因此，形成在非佈設區44a內的緩衝塊45是呈方塊狀。需注意的是，在空間轉換板44上，非佈設區44a內的緩衝塊並不限於如圖5B所示的方塊狀，其可為圖6C所示的緩衝塊45’，或者如圖6D所示的緩衝塊45’’。

在圖3D中，於緩衝塊25上設置有四個導氣槽252，以供廢氣排放之用，此導氣槽252是在緩衝塊25上利用機械加工的方式而形成，但也可使用其它的結構來將廢氣排出。請參照圖7，圖7所繪示為緩衝塊之再一實施例的剖面圖，在本實施例中，緩衝塊25的內部嵌入有一導氣管252’，此導氣管252’例如是由金屬材質所製成。藉由導氣管252’，也可將焊接時所產生的廢氣從緩衝塊25的內部排放出去。

請參照圖8，圖8所繪示為本發明的探針測試裝置之另一實施例，此探針測試裝置50包括：一探針介面板52、一空間轉換板24、一增強板58、與一探針組26。在圖8中，與圖2相似的元件標以相同的元件號碼，並不再贅述。相較於圖2之電路板22，探針介面板52具有較大的面積，故可在探針介面板52上設置多個探針組26。此外，相較於圖2之電路板22，探針介面板52上的電子元件較多，故探針介面板52的成本也較高。也因此，探針介面板52的生產者有更迫切的需求將探針介面板52回收再利用，故本發明之空間轉換板24在探針測試裝置50中的重要性也更高。

請參照圖9A，圖9A所繪示為本發明的探針測試裝置之又一實施例，此探針測試裝置50’包括：一探針介面板52、一空間轉換板24、一增強板58、與一探針組26。在本實施例中，增強板58是設置於探針介面板52與空間轉換板24間，增強板58為多層陶瓷結構。增強板58的機械強度大於空間轉換板24的機械強度，且增強板58的內部電路也是藉由錫球242而與空間轉換板24的內部電路電性連接。也因為增強板58的設置，探針測試裝置50’的整體機械強度得以提高。

請參照圖9B，圖9B所繪示為本發明的探針測試裝置之再一實施例。在此探針測試裝置50’’中，增強板58的內部電路是藉由導電彈性機構59，而非錫球242，與探針介面板52的內部電路電性連接。導電彈性機構59包括一支撐板592與多個電性接觸子594，這些電性接觸子594是具有彈性，且穿設過支撐板592並被支撐板592所固定。另外，探針測試裝置50’’還包括一固定框57，此固定框57包括一補強圈572、一框體574、與一抵壓部576。補強圈572是設置在探針介面板52的其中一側，藉由將鎖合螺絲571可將框體574固定在探針介面板52的另外一側，且框體574容納著增強板58與導電彈性機構59。另外，抵壓部576則是藉由鎖合螺絲573而鎖合在框體574上，且抵壓部576抵壓著增強板58的其中一側，以確保電性接觸子59與增強板58間有良好的電性接觸。當然，框體574與抵壓部576亦可為一體成型之結構，這樣一來就不需要使用鎖合螺絲573來鎖合框體574。同時，藉由鎖合螺絲571來確保電性接觸子59與增強板58間的電性接觸。

此外，固定框57與導電彈性機構59也可用在如圖2B所示之探針測試裝置20’上，其中導電彈性機構59可設置在電路板22與空間轉換板24間，而固定框57則主要固定在電路板22上。

請參照圖10A，圖10A所繪示為增強板58的內部結構。增強板58包括一基板582與多個導電線路584，其中於基板582上開設有多個穿孔5822，這些穿孔5822是筆直貫穿基板582，而導電線路584則是設置在穿孔5822中。此外，導電線路584的兩端則設有導電墊片5842。這些導電墊片5842可與錫球242相連接，藉此增強板58的內部線路便可和空間轉換板24及探針介面板52的內部線路電性連接。

請參照圖10B，圖10B所繪示為增強板的另一實施例。在本實施例中，此增強板68包括一基板682與多個導電線路684，其中基板682上穿設有多個穿孔6822，而導電線路684則設置在穿孔6822中。相較於圖10A中的穿孔5822與導電線路584，穿孔6822與導電線路684是呈彎折的形狀，也因此，增強板68也具備空間轉換的功效。

請參照圖10C，圖10C所繪示為增強板的又一實施例。在本實施例中，此增強板78包括一基板782、多個導電線路784、與多個延伸導電線路786，其中基板782上穿設有多個穿孔7822，穿孔7822是筆直貫穿基板782，而導電線路784則設置在穿孔7822中。延伸導電線路786是從導電線路784的一端延伸而出，且在延伸導電線路786的另一端則設有導電墊片7862，此導電墊片7862可藉由錫球而與探針介面板52上的電路電性連接。在本實施例中，雖然增強板78中的導電線路784是筆直貫穿基板782，但藉由延伸導電線路786也可使增強板78具備空間轉換的功效。

在上述的實施例中，緩衝塊是設置在空間轉換板上，故可方便對電路板22、探針介面板52、或增強板58進行回收。然而，在某些情況下，若要將空間轉換板24進行回收，則便可將緩衝塊設置在電路板22、探針介面板52、或增強板58上。請參照圖11A與圖11B，圖11A與圖11B所繪示為本發明之一種探針測試裝置的再一實施例。相較於圖2A，圖11A中的緩衝塊25是設置在電路板22上；而相較於圖9，圖11B中的緩衝塊25是設置在增強板58上。在圖11A與圖11B中，由於緩衝塊25並非設置在空間轉換板24上，故可方便空間轉換板24的回收。

F1、F2．．．受力

10、20、50、50’、50”．．．探針測試裝置

12、22．．．電路板

14、24、34、44．．．空間轉換板

141．．．焊墊

142、242．．．錫球

143．．．空隙

16、26．．．探針組

162、262．．．探針

24a、34a、44a．．．非佈設區

24b、34b．．．內部區域

24c．．．外部區域

241．．．接觸墊

244、344、444．．．墊片

25、35、45、45’、45”．．．緩衝塊

252．．．導氣槽

252’．．．導氣管

25’．．．黏膠

28、58、68、78．．．增強板

52．．．探針介面板

57．．．固定框

571、573．．．鎖合螺絲

572．．．補強圈

574．．．框體

576．．．抵壓部

582．．．基板

5822．．．穿孔

584．．．導電線路

5842．．．導電墊片

59．．．導電彈性機構

592．．．支撐板

594．．．電性接觸子

圖1A所繪示為一種習知的探針測試裝置。
圖1B所繪示為圖1A之空間轉換板14的受力分佈圖。
圖1C所繪示為另一種習知的探針測試裝置。
圖2A所繪示為本發明之一種探針測試裝置之實施。例。
圖2B所繪示為本發明的探針測試裝置之又一實施例。
圖3A~圖3D所繪示為緩衝塊的製作流程。
圖4所繪示為圖2之空間轉換板的受力分佈圖。
圖5A與圖5B所繪示為本發明之探針測試裝置另一實施例的空間轉換板。
圖6A與圖6B所繪示為本發明之探針測試裝置又一實施例的空間轉換板。
圖6C所繪示為本發明之探針測試裝置另一緩衝塊。
圖6D所繪示為本發明之探針測試裝置又一緩衝塊。
圖7所繪示為緩衝塊之再一實施例的剖面圖。
圖8所繪示為本發明的探針測試裝置之另一實施例。
圖9A所繪示為本發明的探針測試裝置之又一實施例。
圖9B所繪示為本發明的探針測試裝置之再一實施例。
圖10A所繪示為本發明的探針測試裝置之增強板58的內部結構。
圖10B所繪示為本發明的探針測試裝置之增強板的另一實施例。
圖10C所繪示為本發明的探針測試裝置之增強板的又一實施例。
圖11A與圖11B本發明之一種探針測試裝置的再一實施例。

20．．．探針測試裝置

22．．．電路板

24．．．空間轉換板

25．．．緩衝塊

26．．．探針組

242．．．錫球

262．．．探針

Claims (11)

1. 一種探針測試裝置，用於測試一晶圓上的晶片，該探針測試裝置包括：
   一電路板；
   　 一空間轉換板，在一表面上設有一非佈設區及一佈設區，於該佈設區設置有多個墊片；
   多個錫球，該錫球是位於該電路板與該空間轉換板間，該錫球是焊接於該墊片上；
   　 一探針組，該探針組是裝設在空間轉換板另一表面上且包括多根探針；及
   　 一緩衝塊，該緩衝塊設置在該空間轉換板的非佈設區上，且位於該空間轉換板及該電路板間；
   其中，當該探針組的探針與晶圓上的晶片相接觸時，該探針會被施與一受力，該受力會使該緩衝塊與該電路板相抵接。
2. 一種探針測試裝置，用於測試一晶圓上的晶片，該探針測試裝置包括：
   一電路板；
   　 一空間轉換板，在一表面上設有一非佈設區及一佈設區，於該佈設區設置有多個墊片；
   　 一增強板，該增強板是位於該電路板與該空間轉換板間；
   多個錫球，該錫球是位於該增強板與該空間轉換板之間，該錫球是焊接於該墊片上；
   　 一探針組，該探針組是裝設在空間轉換板另一表面上且包括多根探針；及
   　 一緩衝塊，該緩衝塊設置在該空間轉換板的非佈設區上，且位於該空間轉換板及該增強板間；
   其中，當該探針組的探針與晶圓上的晶片相接觸時，該探針會被施與一受力，該受力會使該緩衝塊與該增強板相抵接。
   
3. 如申請專利範圍第2項所述之探針測試裝置，其中該增強板為多層陶瓷結構。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之探針測試裝置，其中該緩衝塊表面上製作出多個導氣槽。
5. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之探針測試裝置，其中該緩衝塊嵌入有至少一導氣管，該導氣管貫穿該緩衝塊的側壁。
6. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之探針測試裝置，其中該非佈設區將該佈設區區分成一內部區域與一外部區域。
7. 如申請專利範圍第6項所述之探針測試裝置，其中該非佈設區是以連續的方式環繞著該內部區域。
8. 如申請專利範圍第6項所述之探針測試裝置，其中該非佈設區是以非連續的方式環繞著該內部區域。
9. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之探針測試裝置，其中該佈設區環繞著該非佈設區。
10. 一種緩衝塊的製造方法，包括：
    提供一空間轉換板，在該空間轉換板的一表面上設有一非佈設區及一佈設區，於該佈設區設置有多個墊片；
    於該空間轉換板的非佈設區上塗佈上一黏膠；
    對該黏膠進行烘烤，以使該黏膠硬化；及
    對該黏膠進行研磨，以形成一緩衝塊。
    
11. 如申請專利範圍第10項所述之緩衝塊的製造方法，更包括於該緩衝塊上製作一導氣槽。