TW201411138A - 晶片電性偵測裝置及其形成方法 - Google Patents

Abstract

一種晶片電性偵測裝置形成方法，其係根據轉換基板之特徵，決定出一補強板之結構，並將轉換基板、補強板以及一基板相耦接以形成晶片電性偵測裝置。在一實施例中，電性偵測裝置包括一基板、一轉換基板、一探針模組以及一補強板。該轉換基板之一表面上具有與該基板相耦接之複數個第一導電體，該轉換基板之另一表面上具有複數個第二導電體。該探針模組具有分別與該複數個第二導電體電性連接之複數個探針。該補強板具有一板體結構以及複數個貫穿該板體結構之通孔，該補強板設置於該第一表面上且與該基板相抵靠，使得每一個通孔內容置有至少一第一導電體，且該板體結構與至少一第二導電體相對應。

Description

晶片電性偵測裝置及其形成方法

本發明係關於一種晶片檢測裝置之技術，尤其是指一種具有補強結構設計之一種晶片電性偵測裝置及其形成方法。

半導體晶片完成之前，必須經過多道檢測程序以確保品質。其中之一檢測項目即是為了驗證半導體晶片內部之各精密電子元件間的電性連接是否確實以及功能是否符合驗收規格。

一般而言，半導體晶片進行測試時，測試機必須透過具有探針模組(probe needle)的晶片電性偵測裝置來接觸待測晶片，並藉由訊號傳輸以及電性訊號分析，以獲得待測物的測試結果。探針模組通常包含若干個尺寸精密的探針相互排列而成，每一個探針通常會對應晶片上特定的電性接點，當探針接觸待測物上的對應電性接點時，可以確實傳遞來自測試機的測試訊號。

請參閱第1圖所示，該圖係為習用之電性偵測裝置示意圖。該晶片電性偵測裝置1包括有一電路基板10、一轉換基板11以及一探針模組12。該電路基板10其上具有複數個第一導電體100，其係分別與該轉換基板11上表面上的第二導電體110電性連接。該轉換基板11之下表面具有複數個第三導電體111，其係分別與該探針模組12所具有的複數個探針120電性連接。藉由上述的結構，探針模組 12利用探針120與晶圓13上的晶片130所具有的電性接點131電性連接，以接收電訊號。電訊號再經由轉換基板11傳遞至電路基板10。電路基板10內的電路101再將訊號傳給測試機，以對晶片130的電性進行分析。

在前述的技術中，市面上的轉換基板11是由半導體製造的封裝製程所製造而成的，為了降低製造的成本，轉換基板11之厚度有愈來愈薄的趨勢。再者，探針120為了配合待測晶片130的電性接點131分佈，必須在對應待測晶片130具有電性接點131之面積中佈設大量的探針。在轉換基板11變薄以及探針120集中在對應待測晶片130電性接點131的小面積範圍內的影響下，探針120與轉換基板11電性接觸時，探針模組12之複數個探針120所產生的作用力施加於轉換基板11上時，會導致轉換基板11對應探針120之位置上承受極大之壓力而變形，嚴重者更可能導之轉換基板11破裂，進而影響偵測的結果。

本發明提供一種晶片電性偵測裝置與方法，其係藉由設置於電路基板與轉換基板之間的補強板，提供強化轉換基板結構的效果，避免在電性偵測時，與待測晶片電性接觸的探針所產生的作用力施加於轉換基板上時，由於壓力過大而導致轉換基板變形或者是破裂。

在一實施例中，本發明提供一種晶片電性偵測裝置，包括：一基板；一轉換基板，其具有一第一表面以及與該第一表面相對應之第二表面，該第一表面上具有複數個第 一導電體分別與該基板相耦接，該第二表面上具有複數個第二導電體；一探針模組，其係具有複數個探針，該複數個探針係分別與該複數個第二導電體電性連接；以及一補強板，其係具有一板體結構以及複數個貫穿該板體結構之通孔，該補強板設置於該第一表面上，且與該基板相抵靠，使得每一個通孔內容置有至少一第一導電體，且該板體結構與至少一第二導電體相對應。

在另一實施例中，本發明提供一種晶片電性偵測裝置形成方法，包括有下列步驟：提供一基板；提供一轉換基板，其係具有一第一表面以及與該第一表面相對應之第二表面，該第一表面上具有複數個第一導電體，該第二表面上具有複數個第二導電體；根據該轉換基板之厚度以及該複數個第一導電體之分佈決定一補強板之結構，該補強板係具有一板體結構以及複數個貫穿該板體結構之通孔；使該補強板設置於該第一表面與該基板之間且與該第一表面與該基板相抵靠，使得每一個通孔內容置有至少一第一導電體，且該板體結構與至少一第二導電體相對應；以及進行一回焊程序，使該複數個第一導電體分別與該基板相耦接。

請參閱第2圖所示，該圖係為本發明之晶片電性偵測裝置實施例示意圖。在本實施例中，該晶片電性偵測裝置2包括有一基板20、一轉換基板21、一探針模組22以及一補強板23。該基板20，在本實施例中該基板20係為一電路基 板，該基板20的表面上具有複數個第三導電體200。該基板20，在本實施例中，係作為測試機與該晶片電性偵測裝置2電訊號傳遞的介面。該基板20具有電訊導線201，本實施例中，該電訊導線201係形成在基板20之內部，藉由導電元件202(導線或導電通孔結構)與複數個第三導電體200電性連接。要說明的是，該電訊導線201並不一定要形成於該基板20之內部，亦可以形成於基板20之表面，而直接與該複數個第三導電體200電性連接。

該轉換基板21，其具有一第一表面210以及與該第一表面210相對應之第二表面211，該第一表面210上具有複數個第一導電體212分別與該複數個第三導電體200電性連接，該第二表面211上具有複數個第二導電體213，其係分別與該複數個第一個導電體212電性連接。該轉換基板21，可以為多層有機結構(multi-layered organic,MLO)，但不以此為限。該轉換基板21可以作為兩種不同電性連接點分佈範圍的電性連接介面。例如，分佈於該第一表面210上的複數個第一導電體212的密度、範圍與位置與分佈於該第一表面211上之複數個第二導電體213密度、範圍與位置並不相同。該複數個第二導電體213之分佈範圍所佔的面積係小於該複數個第一導電體212所佔的面積。該兩相鄰第二導電體213之間的間距(pitch)小於該兩相鄰第一導電體212之間的間距。該第三導電體200、第一導電體212以及該第二導電體213係為銲錫材料所構成的凸塊(bump)、焊球(ball)或者是焊墊(pad)。該轉換基板21的厚度可以根據需求而定，在本實施例中，該厚度係小於等於1mm。該探針模組22包括 複數個探針220，其係呈現垂直排列，該複數個探針220係分別與該轉換基板21的複數個第二導電體213電性連接。該探針模組22之探針220之另一端則可以在進行晶片電性測試時，與待測晶片90所具有的電性連接端點900電性連接。

該補強板23，其係設至於該轉換基板21以及該基板20之間，該補強板23之上下兩側係分別與該轉換基板21之第一表面210以及該基板20之表面203相抵靠。請參閱第2A圖與第3圖所示，其中第3圖係為本發明之補強板實施例示意圖。在本實施例中，該補強板23具有一板體結構231以及複數個貫穿該板體結構231之通孔230，使得每一個通孔230內容置有一第一導電體212，且該板體結構231的設置及佈設區域與至少一第二導電體213相對應，以承受與該至少一第二導電體213電性連接之探針220所產生的作用力。在一實施例中，通孔230的孔徑寬度係可以大於容置於其內的第一導電體212，使得通孔230內壁與第一導電體212之外緣保持有間隙。

此外，在另一實施例中，該板體結構231上，更具有複數個凸部232，形成複數個排氣通道233a與233b，其中排氣通道233a與排氣通道233b相互交叉，交叉的角度並不以相互垂直為限制。該複數個凸部232抵靠在基板20之表面203上，其係於該基板20與該轉換基板21回焊(reflow)連接時，提供排氣的效果。在一實施例中，該板體結構231之通孔230的孔徑等於該排氣通道233a與233b寬度。在一實施例中，該排氣通道233a與233b的高度H小於或等於該板體結構231厚度D的二分之一。在第3圖的實施例中，該複數個凸部232 更形成一第一排氣通道及一第二排氣通道，該第一排氣通道與該第二排氣通道相互交叉，交叉的角度並不以相互垂直為限制。

另外，要說明的是，雖然在本實施例中，該凸部232係形成於補強板23與該基板20相應之板體結構231上。此外，較佳的是，該補強板23之面積係可以選擇小於等於該複數個第二導電體213外圍所圍成的面積。要說明的是，前述之方式並非為必要，如果在可以產生好的排氣效果的排氣通道設計下，要選擇大於該複數個第二導電體213外圍所圍成的面積之補強板23，亦不違背本發明之精神，也是可以實施之態樣。此外，該補強板23的厚度係根據需求而定，使用者可以根據該轉換基板的厚度以及要該補強板提供承受多少的作用力而定。

要說明的是，每一個通孔230的形狀並不侷限於第3圖所示的圓形通孔，而且每一個通孔230內也不侷限僅容置一個第一導電體212。如在第4A圖所示，該圖係為本發明之補強板第二實施例示意圖。在本實施例中，該補強板23a具有非圓形的通孔230a，而且通孔230a內也可以提供容置複數個第一導電體。此外，本發明中的排氣通道並不以第3圖所示的二維排列分佈的凸部，例如在第4B圖所示的實施例中，是一維直條式的凸部232b之結構。而排氣通道233e則位於相鄰的直條式凸部232b之間。此外，排氣通道會對應通孔的排列方式來製作，如在第4A、4B圖所示，排氣通道會呈直線。此外，在另一實施例中，如第4C圖所示，若通孔230的排列方式成不規則狀，則凸部232會順著通孔230 周圍形成，而使得排氣通道233c與233d會呈現不規則線，要說明的是，排氣通道233c與233d會有交叉，交叉的角度並不以相互垂直為限制。。另外，如第2B圖所示，在本實施例中，基本上與第2A圖類似，差異的是，該凸部232形成於補強板23與該轉換基板21相應之板體結構231上，使得該凸部結構232係抵靠於該轉換基板21之第一表面210上。

請參閱第5A圖所示，該圖係為本發明之晶片電性偵測裝置另一實施例示意圖。在本實施例中基本上與第2圖所示的實施例相近，差異的是本實施例中，該基板20a包括有一電路基板25以及設置在該補強板23以及該電路基板25之間之一增強板24，其係為多層陶瓷結構(multi-layered ceramic,MLC)。該增強板24具有相對應之兩表面240與241，其上分別形成有複數個第四導電體242以及複數個第五導電體243。其中，該複數個第四導電體242分別與該複數個第三導電體200電性連接，該複數個第五導電體243分別與該複數個第一導電體212電性連接。該第四導電體242以及該第五導電體243係為銲錫材料所構成的凸塊(bump)、焊球(ball)或者是焊墊(pad)。在本實施例中，補強板23具有之凸部232抵靠在增強板24具有第五導電體243之表面241上。由於增強板24的機械強度大於該轉換基板21的強度，故其產生的變形量會較小。因此，在增強板24與補強板23的雙重補強之下，轉換基板21因承受探針模組22所產施加壓力所造成的變形量也會減小，更強化了轉換基板21的結構強度。另外，如第5B圖所示，在本實施例中，基本上與第5A圖類似，差異的是，本實施例之補強板23具有之凸部232抵靠在轉換 基板21具有第一導電體212之表面210上。

要說明的是，雖然在第5A圖或第5B圖的實施例中，補強板23與增強板24為兩個獨立的元件，但在第6A圖的實施例中，該補強板23與該增強板24可以為一體成形的結構。每一通孔230內容置有至少一第五導電體243。而凸部231則抵靠在轉換基板21具有第一導電體212之表面上。在本實施例中，一體成形的補強板23與增強板24係為多層陶瓷結構所構成。另外，要說明的是，如第6B圖與第6C圖所示，在另一實施例中，該補強板23c係為平板狀的板體結構231c，其上具有複數個通孔230c貫穿該板體結構231c，而增強板24a的結構為在其表面241上形成有複數個凸部244，相鄰凸部244之間具有第五導電體243。因此當增強板24a與轉換基板21藉由回焊而連接在一起時，補強板23c設置在增強板24a與轉換基板21之間，而複數個凸部244抵靠在補強板23c的板體結構231c上，以形成如第6D圖所示的結構。

請參閱第7圖所示，該圖係為本發明實施例晶片電性偵測裝置形成方法流程示意圖。該晶片電性偵測裝置可以為第2圖或第5圖所示的結構，本實施例以第2圖之晶片電性偵測裝置為例來搭配第7圖的流程進行說明，該形成方法3，首先以步驟30提供一基板20，其係為電路基板。接著進行步驟31，提供一轉換基板21。一般而言，該轉換基板21之結構係可以為後段封裝製程的廠商所提供的為檢測特定晶片產品所製成的轉換基板，但不以此為限制。該轉換基板21之厚度，在一實施例中係小於1mm。

接著以步驟32根據該轉換基板21之厚度以及於該轉換基板21表面上之複數個第一導電體212之分佈決定以及形成一補強板23之結構，例如：補強板23之尺寸以及厚度。要說明的是，該複數個第一導電體212之分佈，係根據需求而定，因此，根據該第一導電體212在轉換基板21表面的分佈狀態，該補強板23上的每一個通孔230需要能夠提供容置至少一個第一導電體212。在本實施例中，該補強板23之板體結構231上具有複數個呈現二維排列的凸部231。

在步驟32中，形成該補強板之方式更包括有下列步驟：提供該板體結構，藉由一第一機械加工之方式於該板體結構形成該複數個通孔，其中該機械加工方式，係為以一銑刀或鑽頭進行鑽孔之方式。接著，藉由一第二機械加工之方式於該板體結構形成複數個排氣通道之步驟，其中該第二機械加工方式為銑刀加工方式。在一實施例中，如第8圖所示，可以先以銑刀5加工於板體結構23先鑽孔以形成該複數個通孔230，此時再將銑刀5上提一特定高度，直接以一維或二維加工的方式，銑除該板體結構23上的材料，而縮減該複數個通孔之深度，使得每一通孔周圍形成如第3圖至第4C圖所示之複數個凸部以形成該複數個排氣通道。

決定以及形成該補強板23的結構之後，接著以步驟33，使該補強板23設置於該轉換基板21之第一表面210與該基板20之間且與該第一表面210與該基板20相抵靠，使得每一個通孔230內容置有至少一第一導電體212，且該補強板23之板體結構231與至少一第二導電體213相對應，其中該 板體結構231上的凸部232表面抵靠於該基板20之表面，使得相鄰凸部232與基板20之間形成排氣通道。然後，再進行步驟34進行一回焊程序，使該複數個第一導電體212分別與該基板20相耦接。在步驟34中，由於該凸部232形成排氣通道，因此回焊時產生的廢氣可以經由排氣通道排出。最後再將經過回焊程序的轉換基板21、補強板23以及基板20的組合結構與探針模組22耦接以形成晶片電性偵測裝置2。

由於本發明的晶片電性偵測裝置2中具有補強板23或補強板23與增強板24的組合結構，因此當複數個探針220與該待測晶片90電性連接時，補強板23之板體結構231與至少一第二導電體相對應，因此探針220產生的作用力可以藉由補強板23結構或補強板23與增強板24的組合結構來分散，進而減少轉換基板21對應探針220之區域所承受的壓力，對於厚度變薄(例如：厚度小於等於1mm)的轉換基板21而言，可以減少其變形或毀損發生的機率。

唯以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本發明之特點及功效，而非用於限定本發明之可實施範疇，於未脫離本發明上揭之精神與技術範疇下，任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

2‧‧‧晶片電性偵測裝置

212‧‧‧第一導電體

20,20a‧‧‧基板

213‧‧‧第二導電體

200‧‧‧第三導電體

22‧‧‧探針模組

201‧‧‧電訊導線

220‧‧‧探針

202‧‧‧導電元件

23,23a,23b‧‧‧補強板

203‧‧‧表面

230,230a‧‧‧通孔

21‧‧‧轉換基板

231‧‧‧板體結構

210‧‧‧第一表面

232,232b‧‧‧凸部

211‧‧‧第二表面

233a~233e‧‧‧排氣通道

23c‧‧‧補強板

30~34‧‧‧步驟

24,24a‧‧‧增強板

4‧‧‧測試機

240,241‧‧‧表面

40‧‧‧測試頭

242‧‧‧第四導電體

41‧‧‧控制單元

243‧‧‧第五導電體

42‧‧‧承載機構

244‧‧‧凸部

90‧‧‧待測晶片

25‧‧‧電路基板

900‧‧‧電性連接端點

3‧‧‧晶片電性偵測方法

5‧‧‧銑刀

第1圖係為習用之電性偵測裝置示意圖。

第2A圖係為本發明之晶片電性偵測裝置實施例示意圖。

第2B圖係為本發明之晶片電性偵測裝置另一實施例示意圖。

第3圖係為本發明之補強板實施例示意圖。

第4A至4C圖係為本發明之補強板其他實施例示意圖。

第5A圖係為本發明之晶片電性偵測裝置又一實施例示意圖。

第5B圖係為本發明之晶片電性偵測裝置再一實施例示意圖。

第6A至第6D圖係為本發明之補強板與增強板不同組合實施態樣示意圖。

第7圖係為本發明之晶片電性偵測裝置形成方法流程示意圖。

第8圖係為本發明加工形成排氣通道示意圖。

2‧‧‧晶片電性偵測裝置

20‧‧‧電路基板

200‧‧‧第三導電體

201‧‧‧電訊導線

202‧‧‧導電元件

203‧‧‧表面

21‧‧‧轉換基板

210‧‧‧第一表面

211‧‧‧第二表面

212‧‧‧第一導電體

213‧‧‧第二導電體

22‧‧‧探針模組

220‧‧‧探針

23‧‧‧補強板

230‧‧‧通孔

231‧‧‧板體結構

232‧‧‧凸部

90‧‧‧待測晶片

900‧‧‧電性連接端點

Claims (18)

1. 一種晶片電性偵測裝置，包括：一基板；一轉換基板，其具有一第一表面以及與該第一表面相對應之第二表面，該第一表面上具有複數個第一導電體分別與該基板相耦接，該第二表面上具有複數個第二導電體；一探針模組，其係具有複數個探針，該複數個探針係分別與該複數個第二導電體電性連接；以及一補強板，其係具有一板體結構以及複數個貫穿該板體結構之通孔，該補強板設置於該第一表面上，且與該基板相抵靠，使得每一個通孔內容置有至少一第一導電體，且該板體結構與至少一第二導電體相對應。
2. 如申請專利範圍第1項所述之晶片電性偵測裝置，其中該補強板與該基板相應之板體結構上，更具有複數個凸部以形成複數個排氣通道，該些凸部接抵該基板，其係於該電路基板與該轉換基板回焊連接時，提供排氣。
3. 如申請專利範圍第2項所述之晶片電性偵測裝置，其中該板體結構之通孔孔徑等於該排氣通道寬度。
4. 如申請專利範圍第2項所述之晶片電性偵測裝置，其中該複數個凸部更形成一第一排氣通道及一第二排氣通道，該第一排氣通道與該第二排氣通道相互交叉。
5. 如申請專利範圍第2項所述之晶片電性偵測裝置，其中該通孔孔徑大於該一第一導電體。
6. 如申請專利範圍第2項所述之晶片電性偵測裝置，其中 該排氣通道的高度小於或等於該板體結構厚度的二分之一。
7. 如申請專利範圍第1項所述之晶片電性偵測裝置，其中該補強板與該轉換基板相應之板體結構上，更具有複數個凸部以形成複數個排氣通道，該些凸部接抵該轉換基板，其係於該電路基板與該轉換基板回焊連接時，提供排氣。
8. 如申請專利範圍第1項所述之晶片電性偵測裝置，其中該基板係為一電路基板，其與該補強板對應之表面上具有複數個第三導電體，其係分別與該複數個第一導電體相連接。
9. 如申請專利範圍第8項所述之晶片電性偵測裝置，其中該補強板之面積係小於等於該複數個第三導電體外圍所圍成的面積。
10. 如申請專利範圍第1項所述之晶片電性偵測裝置，其中該基板更包括有：一電路基板，其表面上具有複數個第三導電體；以及一增強板，其係設置於該補強板與該電路基板之間，該增強板相對應之兩表面上分別具有複數個第四導電體以及複數個第五導電體，其中，該複數個第四導電體分別與該複數個第三導電體電性連接，該複數個第五導電體分別與該複數個第一導電體電性連接。
11. 如申請專利範圍第6項所述之晶片電性偵測裝置，其中該補強板與該增強板係為一體成型的結構。
12. 如申請專利範圍第1項所述之晶片電性偵測裝置，其 中，該轉換基板之厚度小於等於1mm。
13. 一種晶片電性偵測裝置形成方法，包括有下列步驟：提供一基板；提供一轉換基板，其係具有一第一表面以及與該第一表面相對應之第二表面，該第一表面上具有複數個第一導電體，該第二表面上具有複數個第二導電體，該複數個第一導電體分佈面積大於該複數個第二導電體分佈面積；根據該轉換基板之厚度以及該複數個第一導電體之分佈決定以及形成一補強板之結構，該補強板係具有一板體結構以及複數個貫穿該板體結構之通孔；使該補強板設置於該第一表面與該基板之間且與該第一表面與該基板相抵靠，使得每一個通孔內容置有至少一第一導電體，且該板體結構與至少一第二導電體相對應；以及進行一回焊程序，使該複數個第一導電體分別與該基板相耦接。
14. 如申請專利範圍第13項所述之晶片電性偵測裝置形成方法，其中形成該補強板之方式更包括有下列步驟：提供該板體結構，藉由一第一機械加工之方式於該板體結構形成該複數個通孔，其中該機械加工方式，係為以一銑刀或鑽頭進行鑽孔之方式。
15. 如申請專利範圍第14項所述之晶片電性偵測裝置形成方法，其中形成該補強板之方式更包括有下列步驟：藉由一第二機械加工之方式於該板體結構形成複數個 排氣通道之步驟，其中該第二機械加工方式為銑刀加工方式。
16. 如申請專利範圍第15項所述之晶片電性偵測裝置形成方法，其中該補強板與該基板相應之板體結構上，係以該第二機械加工之方式縮減該複數個通孔之深度，使得每一通孔周圍形成複數個凸部以形成該複數個排氣通道，該些凸部接抵該基板，其係於該電路基板與該轉換基板回焊連接時，提供排氣。
17. 如申請專利範圍第15項所述之晶片電性偵測裝置形成方法，其中該補強板與該轉換基板相應之板體結構上，係以該第二機械加工之方式縮減該複數個通孔之深度，使得每一通孔周圍形成複數個凸部以形成該複數個排氣通道，該些凸部接抵該基板，其係於該電路基板與該轉換基板回焊連接時，提供排氣。
18. 如申請專利範圍第15項所述之晶片電性偵測裝置形成方法，其中該第二機械加工方式係於該板體結構上以二維加工的方式形成複數個凸部，進而形成一第一排氣通道及一第二排氣通道，該第一排氣通道與該第二排氣通道相互交叉。