TW202043779A - 可攜式探針卡總成 - Google Patents

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Abstract

本發明大體上係關於用於一被測器件(諸如(但不限於)一半導體器件)之測試設備、裝置及系統。更具體而言，本發明係關於可攜式以用於非典型測試環境中之測試設備、裝置及系統。

Description

可攜式探針卡總成
本發明大體上係關於用於一被測器件(諸如(但不限於)一半導體器件)之測試設備、裝置及系統。更具體而言，本發明係關於可攜式以用於非典型測試環境中之測試設備、裝置及系統。
半導體行業持續需要接達一半導體晶圓上之許多電子器件。隨著半導體行業發展且器件變得更小及更複雜，許多電器件(最常見係半導體器件及晶圓上電互連件)必須在器件呈晶圓形式時針對(例如)洩漏電流及極低操作電流進行電測試。另外，通常需要在一廣泛溫度及電壓範圍內評估電流及器件特性以理解溫度及電壓如何影響一器件。另外，歸因於半導體技術中之連續及迅速改變，半導體器件及其等之電接觸墊之大小保持不斷變小。
為有效量測呈晶圓形式之半導體器件，探針用於接觸晶圓之表面上之導電墊。繼而，此等探針電連接至測試儀器。通常，額外電互連組件(諸如電路板)構成探針與測試儀器之間的連接之部分。為最小化電量測之降級，探針及互連組件必須經設計以隔離量測信號免受外部電干擾、通過介電材料之洩漏電流、寄生電容、容電雜訊(triboelectric noise)、壓電雜訊及介電吸收等等影響。
因此，持續需要用於電探測半導體器件(諸如半導體晶圓)之改良半導體測試設備。
本發明大體上係關於用於之一被測器件(諸如(但不限於)一半導體器件)之測試設備、裝置及系統。更具體而言，本發明係關於可攜式以用於非典型測試環境中之測試設備、裝置及系統。
在一實施例中，一種用於測試一被測器件之測試總成包含：一基底板，其包含一測試位點；一頂板及一探針卡。該探針卡固定至該頂板且延伸通過該頂板以接觸安置於該測試位點上之一被測器件。該基底板包含一撓曲環、安置於該撓曲環中之凹口及孔徑。該測試位點安置於該撓曲環之一周邊內，且該測試位點經構形以支撐該被測器件。該頂板包含可調整剛性止檔及銷。緊固件經構形以可通過該等可調整剛性止檔插入且與該等孔徑對準以提供Z定位及控制。該等銷可插入該等凹口中，且當插入時，該等銷及該等凹口提供X及Y控制。該撓曲環經構形以提供Z定位及控制。該探針卡經構形以將該被測器件推抵該基底板。
在一實施例中，該等銷係錐形的。
在一實施例中，該等銷經構形以提供旋轉定位及控制。
在一實施例中，該測試總成進一步包括一清潔板及一清潔墊。
在一實施例中，該清潔板包含一撓曲環，該清潔墊位於該撓曲環之一周邊內。
在一實施例中，該清潔墊包含碳化鎢。
在一實施例中，該測試位點包含剛性位點止檔及一撓性保持器以允許該被測器件固持於該測試位點處之適當位置。
在一實施例中，該基底板包含經構形以接納該等可調整剛性止檔之一墊。
在一實施例中，該頂板包含經構形以將該等剛性止檔固定在一Z位置中之一所要位置之一可調整鎖。
在一實施例中，一種組裝用於一被測器件之一測試總成之方法包含藉由將包含一探針卡之該頂板安裝於該基底板上而組裝以上測試總成且上緊緊固件以固定該測試總成。
本發明大體上係關於用於之一被測器件(諸如(但不限於)一半導體器件)之測試設備、裝置及系統。更具體而言，本發明係關於可攜式以用於非典型測試環境中之測試設備、裝置及系統。
本文所描述之測試設備及系統可尤其適於測試包含一非典型測試環境之一被測器件。在一實施例中，一非典型測試環境可包含(但不限於)施加極端溫度(例如，冷，諸如在一低溫恒溫器中；熱，諸如在一爐中；或類似者)；施加輻射；施加壓力；或類似者。
在一實施例中，本文所描述之測試設備及系統可係可攜式，使得測試設備及總成可被放置於非典型測試環境中且用於直接在非典型測試環境中而非在處於半導體晶圓上時測試器件(例如，晶片)。
在一實施例中，本文所描述之測試設備及系統係可攜式，其中與其中探針及被測器件兩者可移動之許多當前設備及系統形成對比，探針及其基座或板以及被測器件之基座或板兩者具有X方向、Y方向及Z方向上之運動控制以及Θ，從而需要額外設備中之大量負擔以控制或限制運動。本文所描述之測試設備及系統係可攜式，其中安裝特徵在一組緊湊設備中提供運動控制。本文所描述之測試設備及系統係可攜式且可允許具有針對多個測試及(例如)一非典型測試環境中之多個測試之可重複對準之一運動及撓性總成。
一探針卡可以10微米或約10微米重複性與一基底板配合。在一實施例中，此可為了針測行程(overdrive)及平面性而使用複數個可調整剛性止檔實現。在一實施例中，展示三個可調整剛性止檔。在一實施例中，可調整硬止檔提供Z定位及控制。在一實施例中，複數個錐形定位銷可配裝至一撓曲板中之孔中且用於X及Y定位及控制。在一實施例中，錐形定位銷可提供旋轉或Θ定位及控制。在一實施例中，可採用兩個錐形定位銷，諸如(例如)如以下圖中所展示。
一被測器件(例如，一晶片)可使用將晶片推抵硬止檔之一彈簧夾固持於一基底板中。探針卡之探針尖端將把晶片牢牢推抵基底板。探針卡及基底板上可存在溫度感測器。三個螺釘可將探針卡固持於基底板。碳化鎢清潔板可插入基底板與探針卡之間。
圖1繪示根據一實施例之一探針卡總成10之一俯視透視圖。探針卡總成10包含一基底板15、一頂板20及固定至頂板20之一探針卡25。基底板15可固定至適當測試環境中。例如，根據一所要測試環境，基底板15可安裝至一低溫恒溫器、一爐或類似者中。為了闡釋性目的，圖1包含指示X方向、Y方向及Z方向之X軸、Y軸及Z軸。
圖2繪示根據一實施例之圖1之探針卡總成10之一仰視透視圖。探針卡25之一中心部分30係可調整的以允許探針卡25與被測器件之精確對準。被測器件可被放置於基底板15上之一測試位點55 (圖4)處，如根據以下圖4所展示及描述。複數個剛性止檔35自頂板20之一表面突出(朝向基底板15)。在所繪示之實施例中，一緊固件(例如，一螺釘或類似者) 37自剛性止檔35突出。一可調整鎖40 (例如一鎖定螺釘)可將剛性止檔35固定在一所要位置中。例如，可調整鎖40允許在Z方向上調整及固定剛性止檔。
圖3繪示根據一實施例之其中移除探針卡25之圖1之探針卡總成10之一俯視透視圖。在所繪示之實施例中，基底板15及頂板20在幾何形狀上係八角形。在一實施例中，基底板15之一厚度可為或約0.25吋厚。在一實施例中，頂板之一厚度可為或約0.3125吋厚。應瞭解，根據本說明書之原理，此等厚度係實例且實際厚度可變動超出所述值。
圖4繪示根據一實施例之其中移除探針卡25之圖1之探針卡總成10之一俯視透視圖。在所繪示之實施例中，頂板20包含三個可調整剛性止檔35。一緊固件(例如，圖2中之緊固件37) (諸如(但不限於)一螺釘)可插入剛性止檔35中。調整可(例如)控制探針卡總成10中之電觸點之一針測行程。一撓曲環45固定至基底板15。撓曲環45可使用(例如)螺釘、銷、其等之適合組合或類似者固定。撓曲環45包含用於在組裝時接納頂板20之一銷之凹口50。在一實施例中，凹口50可為銷80可插入其中之孔。在一實施例中，銷80可為錐形銷或定位銷，其等具有一倒角或錐形表面。銷80允許將頂板20裝載於基底板15及撓曲環45之頂部上，且接著移動經過表面以幫助限制或控制X、Y及/或Θ移動。
一被測器件可經由複數個剛性位點止檔60及一撓性保持器65 (例如一彈簧夾或類似者)固持於一測試位點55處之適當位置。
在一實施例中，基底板15亦包含用於接納複數個可調整剛性止檔35之複數個墊70。因此，墊70之數目及可調整剛性止檔35之數目可係相同的。
圖5繪示根據一實施例之其中移除探針卡25之圖1之探針卡總成10之一截面圖。在所繪示之實施例中，在基底板15中展示與延伸通過可調整剛性止檔35之緊固件37對準之孔徑75。在一實施例中，孔徑75係螺紋的以牢固地接納緊固件37。
圖6繪示根據一實施例之圖1之探針卡總成10之一側視圖。來自頂板20之兩個錐形銷80嵌套至附接至基底板15之撓曲環45中之凹口50 (例如，孔)中。當組裝探針卡總成時，銷80可建立一X-Y位置。在一實施例中，當銷80插入凹口50中時，控制具有探針之頂板相對於基底板15之在Θ (例如，旋轉地)上移動。撓曲環45可變形(例如，彎曲)直至剛性止檔35降至最低點且幫助界定Z位置。
圖7繪示根據一實施例之一探針卡總成100之一俯視透視圖。探針卡總成100可相同於或類似於探針卡總成10。所繪示之實施例中之探針卡總成100包含電連接至探針卡25且能夠電連接至測試設備(未展示)之複數個線105。
圖8A及圖8B繪示根據一實施例之圖7之探針卡總成100之底板15之一俯視圖。基底板15可固定於測試環境中(例如，低溫恒溫器、爐或類似者，圖8A及圖8B中未展示)。當將被測器件放置於測試位點55上用於測試時，被測器件可插入，其中撓性保持器65附近之一邊角110位於基底板15之一表面上(圖8A)。被測器件之相對邊角115可靜置於剛性止檔60之頂部上。接著，被測器件可在邊角115處被輕柔地推向撓性保持器65 (例如，在圖8B中之方塊箭頭之方向上)及被下推(朝向基底板15)，直至被測器件靜置於測試位點55上。
圖9A及圖9B繪示根據一實施例之組裝圖7之探針卡總成100之一方法。箭頭(圖9A)表示將頂板20安裝於基底板15上之一方向。一旦被放置(圖9B)，緊固件37便可被上緊以固定探針卡總成100。
圖10A及圖10B繪示根據一實施例之安裝於圖7之探針卡總成100中之一清潔板150。圖10A展示清潔板150之一俯視圖且圖10B展示清潔板150之一仰視圖。參考圖10A，清潔板150包含經安置以與探針卡25之探針尖端對準之一清潔墊155。清潔墊155可由用於清潔探針尖端之一材料製成。在一實施例中，材料可為碳化鎢材料。在一實施例中，材料係粗糙化碳化鎢。三個硬止檔160可適應清潔板150之一厚度變動。在一實施例中，硬止檔155可係可調整的，但在製造時固定至一特定位置中。如圖10B中所展示，三個銷165配裝至基底板15中之孔徑中(圖10A、圖10B中未展示)。碳化鎢板接合至清潔板。一旦清潔板150位於適當位置，探針卡25便如同其安裝至基底板15般安裝(如上文所討論)。探針卡之探針可抵著清潔墊155摩擦以自探針移除碎屑。
在一實施例中，清潔板150包含如圖10B中所展示之銷180，該等銷180可為錐形銷(如所展示)且可用於將清潔板150之底部組裝至基底板15。例如，銷180可插入基底板15之凹口50中。同樣地，清潔板150包含類似於用於接納頂板20之銷80之基底板之凹口50之凹口52。在一實施例中，清潔板150亦可具有凹口52配置於其中之一撓曲環145。
圖10C繪示根據一實施例之安裝於圖7之探針卡總成中之圖10A及圖10B之清潔板。如所展示，清潔板150經組裝於頂板120 (具有探針卡)與底板15之間。
應瞭解，在一些實施例中，清潔板150的使用不需要基底板15。在此情況中，在一實施例中，清潔板150仍可透過清潔板150上之凹口52接納頂板之銷80。然而，在清潔板之底部上，不存在銷165或銷180，此係因為將不需要組裝清潔板150與基底板15。即，例如，清潔板150之底部可係平坦的而無銷165或180。
半導體器件非限制性
本發明特別適合於探測半導體器件，但本教示的使用不受限於探測半導體器件。其他器件可應用於本發明教示。因此，儘管本說明書依據探測「半導體」器件敘述，但此術語應被寬泛地解譯為包含探測任何適合器件。
本說明書中使用之術語意欲描述特定實施例且不意欲限制。除非另有明確指示，否則術語「一」、「一個」及「該」亦包含複數形式。術語「包括(comprises及/或comprising)」當在本說明書中使用時指定存在所述特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件，但不排除存在或添加一或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件。
有關先前描述，應理解可在不偏離本發明之範疇之情況下尤其對所採用之構造材料及部件之形狀、大小及配置之事項進行細節改變。本說明書及所描述之實施例僅係例示性的，其中本發明之真實範疇及精神由以下發明申請專利範圍指示。
10:探針卡總成 15:基底板/底板 20:頂板 25:探針卡 30:中心部分 35:剛性止檔 37:緊固件 40:可調整鎖 45:撓曲環 50:凹口 52:凹口 55:測試位點 60:剛性位點止檔 65:撓性保持器 70:墊 75:孔徑 80:銷 100:探針卡總成 105:線 110:邊角 115:邊角 145:撓曲環 150:清潔板 155:清潔墊 160:硬止檔 165:銷 180:銷
參考形成本發明之一部分且繪示其中可實踐本說明書中描述之系統及方法之實施例之附圖。
圖1繪示根據一實施例之一探針卡總成之一俯視透視圖。
圖2繪示根據一實施例之圖1之探針卡總成之一仰視透視圖。
圖3繪示根據一實施例之其中移除探針卡之圖1之探針卡總成之一俯視透視圖。
圖4繪示根據一實施例之其中移除探針卡之圖1之探針卡總成之一俯視透視圖。
圖5繪示根據一實施例之其中移除探針卡之圖1之探針卡總成之一截面圖。
圖6繪示根據一實施例之圖1之探針卡總成之一側視圖。
圖7繪示根據一實施例之一探針卡總成之一俯視透視圖。
圖8A及圖8B繪示根據一實施例之圖7之探針卡總成之底板之一俯視圖。
圖9A及圖9B繪示根據一實施例之組裝圖7之探針卡總成之一方法。
圖10A及圖10B繪示根據一實施例之在一實施例中可用於圖7之探針卡總成之一清潔板。
圖10C繪示根據一實施例之安裝於圖7之探針卡總成中之圖10A及圖10B之清潔板。
通篇相同元件符號表示相同部件。
10:探針卡總成
15:基底板/底板
20:頂板
25:探針卡

Claims (10)

  1. 一種用於測試一被測器件之測試總成，其包括： 一基底板，其包含一測試位點； 一頂板；及 一探針卡，該探針卡固定至該頂板且延伸通過該頂板以接觸安置於該測試位點上之一被測器件， 該基底板包含一撓曲環、安置於該撓曲環中之凹口、孔徑 該測試位點安置於該撓曲環之一周邊內，且該測試位點經構形以支撐該被測器件， 該頂板包含可調整剛性止檔及銷， 緊固件經構形以可通過該等可調整剛性止檔插入且與該等孔徑對準以提供Z定位及控制， 該等銷可插入該等凹口中，且當插入時，該等銷及該等凹口提供X及Y控制， 該撓曲環經構形以提供Z定位及控制，且 該探針卡經構形以將該被測器件推抵該基底板。
  2. 如請求項1之測試總成，其中該等銷係錐形的。
  3. 如請求項1之測試總成，其中該等銷經構形以提供旋轉定位及控制。
  4. 如請求項1之測試總成，其進一步包括一清潔板及一清潔墊。
  5. 如請求項4之測試總成，其中該清潔板包含一撓曲環，該清潔墊位於該撓曲環之一周邊內。
  6. 如請求項4之測試總成，其中該清潔墊包含碳化鎢。
  7. 如請求項1之測試總成，其中該測試位點包含剛性位點止檔及一撓性保持器以允許該被測器件固持於該測試位點處之適當位置。
  8. 如請求項1之測試總成，其中該基底板包含經構形以接納該等可調整剛性止檔之一墊。
  9. 如請求項1之測試總成，其中該頂板包含經構形以將該等剛性止檔固定在一Z位置中之一所要位置之一可調整鎖。
  10. 一種組裝用於一被測器件之一測試總成之方法，其包括： 藉由將包含一探針卡之該頂板安裝於該基底板上而組裝如請求項1之測試總成；及 上緊緊固件以固定該測試總成。
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