TW202403319A - 電子裝置的測試設備的探針卡及對應的空間轉換器 - Google Patents
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Abstract
一種探針卡(20)，適於組裝於電子裝置的測試設備中，包括：探針頭(21)、主板(27)及中間板。探針頭(21)容納接觸探針(22)，接觸探針(22)具有第一端部(22A)，適於貼靠待測物(23)的接觸墊(23A)；中間板連接至主板(27)，並適於提供位於其相對面的接觸墊之間的距離空間轉換而做為空間轉換器(30)，其中空間轉換器(30)包括：板狀且共面的模組(40)及連接結構(31)，模組(40)在結構上及功能上彼此獨立，並具有第一面(F1)及第二面(F2)，第一面(F1)朝向探針頭(21)，並提供第一探針墊(40A)以供探針(22)的第二端部(22B)貼靠，第二面(F2)相對第一面(F1)，並朝向主板(27)，且設置有第二接觸墊(40B)，並在模組(40)內以電性連接(40C)的方式而連接至第一接觸墊(40A)，連接結構(31)對應於模組(40)的第二面(F2)，且模組(40)具有相同厚度(S2)。
Description
本發明關聯於電子裝置的測試設備的探針卡。
本發明特別但不限於關聯於具有中間板的探針卡，中間板做為空間轉換器而穿插於複數個探針及基板之間，以用於連接測試設備，且以下描述是以此應用領域做為參考來進行，其目的僅是簡化其說明。
眾所周知，探針卡實質上是一種設備，適於電性連接一微型結構的複數個接觸墊，特別是整合於一晶圓上的一電子裝置，具有對應一測試設備的通道，以執行其測試。
執行於積體裝置上的測試，特別是用以盡早在生產階段中偵測到並隔絕缺陷裝置。因此在一般情況下，探針卡可用於整合於晶圓或晶片上的裝置的電性測試，在將它們切割或分割並組裝到密封包裝內之前。
一探針卡包含一探針頭，探針頭實質上包括複數個可移動的接觸元件或接觸探針，該等具有至少一端部或接觸尖端，適用於貼靠於待測物的複數個相對應的接觸墊。此處或下文中的“端”或“尖端”代表一端部，且不一定是尖的。
除了其它因素外，目前已知量測測試的有效性和可靠性僅取決於在待測物和測試設備之間建立良好的電性連接，並因此取決於建立最佳探針/墊的電性接觸。
在此處考量的用於測試整合在晶圓上的裝置的技術領域所使用的探針頭類型之中，所謂的垂直探針頭被廣泛使用，其中接觸探針配置成實質上垂直於待測物。
特別地，一垂直探針頭包含複數個探針，經常藉由一對板狀且平行的平板或引導件來固定。這些引導件彼此相距一特定距離，進而留有自由空間或間隙，以供接觸探針的移動及可能的變形，且這些引導件具有合適的引導洞，適於可滑動地容納接觸探針。更特別的是，一對引導件包含一較高引導件(上導板)及一較低引導件(下導板)，皆設有引導洞使接觸探針可軸向滑動，且通常由具備良好電性及機械屬性的特殊合金走線來生成，此處“較低”通常代表該引導件較靠近待測物。
探針頭的接觸探針與待測物的接觸墊之間的良好連接是藉由在裝置本身上按壓探針頭來確保，可在較高引導件及較低引導件的引導洞內移動的接觸探針，在經歷按壓接觸的過程中，在兩個引導件之間的間隙中發生彎曲，並在容納它們的引導洞內滑動。
此外，可透過探針本身或引導件的適當設計來協助及引導接觸探針在間隙裡的彎曲，特別是使用預變形的接觸探針或適當地橫向移動包含它們的引導件。
一般而言，具備探針的探針頭未固定扣住，但持續介接於一適合的主平板或主板，進而連接至所使用的測試設備：它們被稱為未阻塞的探針頭。所述主板也代表主要電路板或主要印刷電路板(PCB)，由於其通常使用印刷電路技術或PCB(Printed Circuit Board)技術生成，這種技術允許形成甚至具有較大尺寸的主動區域，儘管在接觸墊之間的距離(間距)的最小臨界值方面有所限制，由於使用了在相對面上具有不同距離的接觸墊的中間板或空間轉換器，因此具有比待測物更不嚴格的距離限制，藉由空間轉換器本身內部的連接適當地相互連接。
在此情況下，接觸探針具有一額外端部或接觸頭，適於貼靠於空間轉換器的複數個接觸墊。如同待測物的接觸，藉由將探針按壓至空間轉換器上的接觸墊，可確保接觸探針與空間轉換器之間的良好電性接觸。
此外，主板通常透過一補強板(stiffener)的方式固定於位置上。探針頭、主板、中間板或空間轉換器與補強板的組裝形成一探針卡，大致且示意地以圖1的元件10來表示。
特別地，探針卡10包含一探針頭1，在圖式範例中，其可包含複數個垂直探針2，適於貼靠整合於一半導體晶圓3’上的一待測物3的接觸墊3A。在此情況下，探針頭1進而包含至少一較高引導件4及一較低引導件5，各自具有較高引導洞4A及較低引導洞5A，以供接觸探針2在其中滑動。
每個接觸探針2具有至少一第一端部或接觸尖端2A，貼靠於待測物3的一接觸墊3A，以執行待測物與一測試裝置(未顯示)之間的機械性或電性連接，其中探針頭1形成測試裝置的一末端元件。
此外，每個接觸探針2具有一第二端部，通常代表接觸頭2B，接觸尖端2A與接觸頭2B之間具有沿著接觸探針2的一縱向展開軸而延伸的探針本體2C。
探針頭2B進而適於執行與中間板6上的複數個接觸墊6A的接觸，中間板6特別是連接至一主板7的一空間轉換器，進而連接至實際的測試裝置。
藉由中間板6執行的空間轉換特別地關聯於中間板2的二相對面上的接觸墊的中心之間的距離；特別是，中間板6包含複數個第一接觸墊6A，位於中間板6朝向探針頭1且對應於接觸探針2的探針頭2B的一第一面FA上，並藉由適當的金屬化方式6C而連接至位於中間板2的相對的一第二面FB上的複數個第二接觸墊6B，第二面FB朝向主板7，第二接觸墊6B具有不同空間分佈，特別是該等第二接觸墊6B的中心具有較大距離，亦即該等第二接觸墊6B的中心間距(pitch)大於該等第一接觸墊6A的中心間距，而第一接觸件6A基本上則是以對應於待測設備3的接觸墊3A的方式分佈。藉此中間板6執行空間轉換，特別是其第二面FB上的接觸墊6B相對於其第一面FA上的接觸墊6A具有距離。第一接觸墊6A通常代表探針端或細小間距墊，第二接觸墊6B通常代表PCB端或大間距墊。
相似於與待側裝置3的接觸，接觸探針2與中間板6之間的良好電接觸是藉由按壓探針貼靠於中間板6的第一面FA上的接觸墊6A來確保。
如同前述，主板7也藉由一補強板8的方式來維持其位置。
在圖1實施例中，探針頭1包含額外的一中間引導件5’(中介引導件)，其為板狀且平行於較高引導件4及較低引導件5，並配置於較高引導件4及較低引導件5之間，且較佳是靠近較低引導件5，中間引導件5’進而提供複數個中間引導洞5’A，使接觸探針2可滑動地容納於其中。
適當地，較高引導件4、較低引導件5及中間引導件5’彼此偏移，以確保接觸探針2的一較佳彎曲方向，除了將接觸探針2正確地保留於接觸頭1之中，還藉由將該等引導件整合性地連接在一起的一殼體9來完成。
在垂直探針技術中，重要的是確保接觸探針至待側裝置的良好連接，特別是對應於接觸尖端，以及測試裝置的部分，特別是對應於接觸頭，因此在空間轉換器上，其扮演非常重要的角色，尤其在測試根據最新的整合技術而生成的積體電路時，亦即待側裝置上的接觸墊非常接近且尺寸非常小，這與透過PCB技術生成的主板的嚴重不符。
已知不同技術可用於生成通常具有非常小的厚度(介於0.5至3微米(mm)之間的空間轉換器，並特別具有平面性問題。
更特別的是，第一種已知的解決方案是基於陶瓷或多層陶瓷結構(MultiLayer Ceramic，MLC)技術，其允許形成複數層具有高平面性的剛性陶瓷材料，並穿插於導體層中，該等導體層連接空間轉換器的相對面上的接觸墊。
在MLC態樣的空間轉換器中，導電路徑6C特別是藉由導電層及非導電層(例如陶瓷)彼此重疊及穿插的適當設計來產生。
或者，代替陶瓷多層MLC，已知也有藉由與一剛性支撐件有關的有機多層結構(MultiLayer Organic，MLO)來生成空間轉換器，例如膠合到其上，MLO包含形成複數個非導電層的複數層有機材料、一個或多個導電層適當地配置於非導電層上，以形成導電路徑6C。剛性支撐件較佳是陶瓷支撐件。
構成探針卡的元件的相互定位是卡本身正確運作的一個極其重要的參數，用於生成所述元件的多種技術導致平面性問題，使卡的整體設計複雜化，特別是關於中間板或空間變壓器與主板的相互定位。即使有補強板的存在，使整體裝置更加剛性及堅固，通常也無法充分消除空間轉換器的平面性缺陷，也無法確保空間轉換器與主板的完整接觸。
卡本身的運作溫度將使其更加複雜，特別是在極端溫度下進行測試的情況。實際上，在此情況下，由於形成構成探針卡的各種元件的不同材料具備不同熱膨脹係數，所述的元件的熱膨脹也會影響其中的正確行為。實際上，構成探針卡的元件經常藉由螺絲的方式而固定在一起，特別地，在溫度測試期間，對不同的板施加約束往往會導致其彎曲，進而使探針卡整體發生故障，即使沒有與待測設備的接觸墊接觸，也會出現故障。
此問題在大尺寸探針卡的情況下特別明顯，例如用於測試例如DRAM般的記憶設備的探針卡。對於這類型的探針卡，元件熱膨脹的缺乏控制確實會在測試階段造成相當大的問題。
本發明提供一種探針卡，其具備結構性及功能性的特徵以克服已知技術所生成的探針卡的限制及缺點等技術問題，特別是可確保所有不同卡元件的正確平面性，即便在大尺寸卡及高溫下測試的情況，同時具備簡易且容易組裝的結構。
本發明的解決方案概念是提供一種探針卡，具有一中間板或由多個獨立模組構成的空間轉換器，在將獨立模組組裝成空間轉換器之前可以對該等進行測試並且在發生故障的情況下可被捨棄，所述模組具有適當方式以連接至主板或附加的支撐結構。
基於此解決方案概念，技術問題是藉由適於安裝置電子裝置的一測試裝置的一探針卡來解決，所述探針卡包含至少一探針頭，容納複數個接觸探針，每個接觸探針具有至少一第一端部適於貼靠一待測物的接觸墊，探針卡也包含一主板及一中間板，中間板連接至主板，並適於提供其相對面上的接觸墊之間的一距離空間轉換，中間板可做為一空間轉換器，其特徵在於，空間轉換器包含複數個板狀且共面的模組，彼此結構性及功能性獨立，每個模組具有朝向探針頭的一第一面，第一面上具有複數個第一接觸墊以因應接觸探針的一第二端部的貼靠，每個模組還具有一第二面，相對於第一面並朝向主板，且第二面進而具有複數個第二接觸墊，以電性連接的方式在模組中與第一接觸墊連接，且空間轉換器包含一連接結構，位於模組的第二面，且該等模組具有相同厚度。
更特別的是，本發明包含後續附加且可選擇的特徵，可獨立使用，或者有需要也可以組合在一起。
根據本發明的一觀點，空間轉換器的連接結構可包含複數個連接區域，每個連接區域對應該等模組的其中之一的一第二面。
此外，每個連接區域在垂直於主板的z軸上的厚度可小於每個模組在z軸上的厚度的10%，較佳是小於1%。
根據本發明的另一觀點，每個連接區域可包含一焊接。
此外，每個連接區域可包含一黏著膜或膠，且較佳是具備導電性。
根據本發明又另一觀點，連接結構可將空間轉換器的模組整體連接至主板，並對應主板朝向探針頭的一面。
特別的是，模組整體連接的主板的該面可具有小於5微米的表面粗糙度。
根據本發明的另一觀點，空間轉換器可更包含一支撐件，且連接結構可將空間轉換器的模組整體連接至支撐件，並對應支撐件朝向探針頭的一面，所述支撐件進而整體連接至主板。
特別的是，模組整體連接的支撐件的該面可具有小於5微米的表面粗糙度，且較佳是小於1微米。
根據本發明又另一觀點，空間轉換器可更包含複數個分隔元件，它們與模組共面，分隔元件以棋盤設計的方式穿插於模組，且分隔元件的每一個分隔一對模組。
特別的是，分隔元件的每一個可包含一連接區域，對應於分隔元件朝向主板的一面，分隔元件的連接區域包含於空間轉換器的連接結構之中。
根據本發明又另一觀點，分隔元件中的至少其中之一可包含主動元件及/或被動元件，較佳是電容。
此外，根據本發明又另一觀點，每個連接區域可藉由單一區域或包含複數個彼此不同的連接區域的方式而產生，並配置於模組的第二面。
根據本發明又另一觀點，每個模組具有一板狀形狀，特別是具有矩形底座或六角形底座的棱柱形狀。
最後，根據本發明又另一觀點，每個模組可包含至少一多層結構，較佳是一有機多層結構(MLO)。
此外，技術問題是由適於插設於電子裝置的一測試設備的一探針卡之中的一空間轉換器來解決，其特徵在於，空間轉換器包含複數個板狀且共面的模組，在結構及功能上彼此獨立，每個模組具有一第一面及相對第一面的一第二面，第一面具有複數個的一第一接觸墊，該第二面進而具有複數個第二接觸墊，在模組內部以電性連接的方式連接至第一接觸墊，且空間轉換器還包含一連接結構，對應於模組的第二面，且該等模組具有相同厚度。
根據本發明又另一觀點，連接結構可包含複數個連接區域，每個連接區域是對應在其中一個模組的一第二面。
根據本發明的另一觀點，每個連接區域在一z軸上的厚度可小於每個模組在相同z軸上的厚度的10%。
此外，根據本發明的另一觀點，每個連接區域包含一焊接、一黏著膜或膠，且較佳具備導電性。
空間轉換器還可包含一支撐件，連接結構將模組整體連接至支撐件的一面。
特別的是，模組整體連接的支撐件的面具有小於5微米的表面粗糙度，較佳是小於1微米。
根據本發明又另一觀點，空間轉換器還包含與模組共面的複數個分隔元件，分隔元件以棋盤設計的方式穿插於模組，且每個分隔元件分隔一對模組。
根據本發明又另一觀點，每個分隔元件可包含對應於一面的一連接區域(41)，該等分隔元件(42)對齊且對應於該等模組(40)的該第二面(F2)，且該等分隔元件(42)的該等連接區域(41)包含在該空間轉換器(30)的該連接結構(31)之中。
根據本發明又另一觀點，至少一分隔元件可包含主動元件及/或被動元件，較佳為電容。
此外，根據本發明又另一觀點，每個連接區域是藉由單一區域或包含複數個彼此不同的連接區域的方式而生成，並配置於模組的第二面。
根據本發明又另一觀點，每個模組可具有板狀形狀，特別是具有矩形底座或六角形底座的棱柱形狀。
最後，根據本發明又另一觀點，每個模組可包含至少一多層結構，較佳是有機多層結構(MLO)。
本發明的探針卡及空間轉換器的特徵及優點將顯示於下列以非限制性範例提供的示範實施例中，並搭配附圖參考。
請參考圖式，特別是圖2A，本發明的一探針卡全部以元件符號20來表示，其包含至少一探針頭，探針頭具有複數個接觸探針用於測試電子裝置，特別是整合於晶圓上的電子裝置。
須注意的是，圖式中所呈現的本發明的卡的示意圖並不是按比例繪製的，而是為了強調本發明的重要特徵而繪製的。
此外，圖式所示範的本發明的不同觀點可明顯地組合在一起，且從一實施例置換到另一實施例。
特別的是，如圖2A所示，探針卡20包含一探針頭21，容納複數個接觸探針22。如圖範例所示，探針頭21是垂直型態，且其包含至少一較高平板或引導件24，以及至少一較低平板或引導件25，分別具有較高引導洞24A及較低引導洞25A，以供接觸探針22在其中滑動。
按照本發明的技術領域的慣例，“較低引導件”一詞表示該引導件配置成較接近待測物，術語“較高引導件”一詞表示該引導件配置成較靠近連接至包括探針頭的探針卡的測試裝置。
探針頭21也包含一容納元件或殼體29，適於容納接觸探針22，並將較高引導件24及較低引導件25整體連接。
在圖2A的範例中，探針頭21也包含一中間板或引導件26，配置成平行且位於較高引導件24及較低引導件25之間，特別是較為靠近較低引導件25，中間引導件26可同樣具有中間引導洞26A，以供接觸探針22在其中滑動。所述三個引導件的實施例僅是用於說明，探針頭21也可以包含1個或1個以上的任意數量的引導件。
特別地，每個接觸探針22包含至少一第一端部或接觸尖端22A，適於貼靠於一待測物23的一對應的接觸墊23A，特別是整合在一半導體晶圓23’上的待測物23，進而建立探針頭21的接觸探針22與待測物23的接觸墊23A之間所需的接觸，特別是電性接觸。
每個接觸探針22更包含一第二端部或接觸頭22B，適於建立與一主板27或主PCB的接觸，以連接於一測試裝置(未顯示)。一桿狀探針本體22C配置成位於接觸頭22B及接觸尖端22A之間，且實質上沿著接觸探針22的縱向發展方向延伸，該方向特別是垂直於待測物23所配置的一平面。
探針卡20包含一中間板，配置於探針頭21及主板27之間，適於執行一空間轉換，特別是關於中間板的相對面上的接觸墊的分佈，且中間板做為空間轉換器30。適當地，根據本發明，空間轉換器30可分成複數個的模組40，該等模組40共面且在結構上及功能上彼此獨立，每個模組40為板狀(指的是物理產品而不是抽象的幾何實體，因此須考量到製程誤差)並配置在探針頭21及主板27之間，模組40具有相同厚度S2，即在垂直於待測物23的開展平面的Z軸上具有相同尺寸，除了模組40的製程時的尺寸誤差之外，指的亦是物理產品。
探針卡20更包含關聯於主板27的一補強板28，用以改善主板27的平面性，特別是可用於溫度測試的情況。
合適地，每個模組40具有朝向探針頭21的一第一面F1(在運作條件下，即當包含模組40的空間轉換器30插設於一探針卡20中，且探針卡20組裝做為一測試裝置的末端元件時)，第一面F1包含複數個第一接觸墊，也表示為探針端墊40A，以供接觸探針22的接觸頭22B貼靠。此外，每個模組40具有一第二面F2，第二面F2相對於第一面F1，並因此(在運作條件下)朝向主板27以連接至測試裝置，第二面F2進而包含複數個第二接觸墊，也表示成測試端墊40B，該等藉由各自電性連接40C的方式在模組40中與複數個探針端墊40A連接。每個模組40的第一面F1及第二面F2相對於所述模組的其它側表面具有一較大面積範圍，較佳是更大，且實質上為瓦形，藉由探針卡20包括空間轉換器30的方式，模組40進而被配置成覆蓋空間轉換器30的一需求區域，其對應於包括待測物23的半導體晶圓23’的區域。所有模組40使得空間轉換器30形成一板，在尺寸上，特別是在厚度上，類似於現有技術的一體成型的空間轉換器，但具有總體更大的表面範圍，特別適用於測試諸如DRAMS等記憶體裝置。
根據本發明的優點，每個模組40也包含至少一連接區域41，配置於第二面F2上，且適於連接至主板27。該複數個模組40的所有連接區域41形成空間轉換器30的一連接結構31，適於整體連接至主板27。
在一較佳實施例中，連接區域41是一焊接。或者，也可以利用較佳具備導電性的一黏著膜或膠的方式來生成連接區域41。
適當地，連接區域41特別被配置成以一實質上平面的方式位於模組40的第二面F2上，進而確保模組40相對於一Z軸的一正確定位，其中Z軸垂直於主板27，且特別是垂直於主板27朝向探針頭21的一面F3。而且，連接區域41在Z軸上具有一厚度S1，厚度S1相對於每個模組40在相同Z軸上的厚度S2可以忽略不計，進而減少具備包含了空間轉換器30的所有模組40的連接區域41的連接結構31的整體尺寸，也保持了空間轉換器30相對於主板27的平面性。特別的是，連接區域41的厚度S1是小於模組40的厚度S2的10%，較佳是小於1%，其中厚度指的是連接區域41及模組40各自在Z軸上的尺寸。同時在此情況下，厚度之間的比例也應理解為排除製程誤差，在考量物理產品而不是抽象幾何實體時總必須要考慮在內。
在一實施例中，主板27的面F3是適合生成具有小於5微米的表面粗糙度Ra，進而具有可確保模組40在Z軸上正確對準的平面性。或者主板27的面F3也可以經歷一平面化處理，該平面化處理適於將其表面粗糙度減小到前述期望值。
須強調的是，位於模組40的第二面F2的連接區域41的使用可讓模組40更容易定位於主板27的面F3上，例如可藉由一空間定位方法的方式，特別是一光學校正方式，可準確地判斷模組40在主板27的面F3上的位置。適當地，模組40被設定成並排形式，以不在空間變換器30之中留下間隙或空白區域，在排除任何製程誤差的情況下。
在本發明的一較佳替代實施例中，如圖2B所示，空間轉換器30也可包含模組40整體連接的一支撐件32，模組40藉由各連接區域41的方式而整體連接至支撐件32，且模組40特別對應於支撐件32(在運作條件下)朝向探針頭21的一面F4。
適當地，亦可能使用可確保模組40所組裝於的支撐件32的面F4的一適當平面性的技術及材料來生成支撐件32，特別是使其表面粗糙度Ra可小於5微米。需強調的是，支撐件32不根據PCB技術來生成，因此可以包括適於更容易達到所需粗糙度值的材料，並且表面粗糙度Ra可小於1微米，而無須其它平面化處理。
藉此可根據任何本領域已知的技術將支撐件32與主板27連接，例如焊接、使用黏著膜或膠，特別是具有導電性的黏著膜或膠、或者甚至是機械式螺絲系統的方式，藉由連接結構31的方式，模塊40的正確定位已經藉由將其整體連接至支撐件32本身的方式來確保。
須強調的是，根據本發明的優點，空間轉換器30是藉由複數個結構上及功能上彼此獨立的模組40的方式來生成，並藉由連接結構31將該等模組40整體連接至主板27或支撐件32的方式而正確定位於空間xyz中。由於可在組裝於空間變換器30中之前先被生成及測試，單一模組的生成因此可簡化，進而降低所述空間變換器30的最終生成成本。此外，甚至可以使空間變換器30具有相當大的尺寸，例如用於測試諸如DRAM等的記憶體設備，同時依舊使空間變換器30的厚度縮小，特別是實質上等於每個模組40的厚度S2，而不會發生現有技術的一體成型的空間變換器的平面性問題。
有優勢地，每個模組40可藉由本領域中用於生成空間轉換器的其中一種技術來生成。較佳地，每個模組40可藉由一多層結構來生成，較佳是一有機多層結構(MLO)。
圖3A顯示當探針卡20用於測試包含複數個待側裝置23的半導體晶圓23’時，空間轉換器30及模組40的定位的簡化俯視圖，在圖的範例中，接觸墊23A配置成對應每個待測物23的二相對側。在圖中，並未顯示探針卡20的主板27及補強版28。
圖2A及2B實施例的空間轉換器30的剖面分別顯示於圖4A及4B的範例中。特別的是，圖4A的空間轉換器30包含複數個模組40直接整體連接至主板27，特別是對應於主板27的面F3，藉由複數連接區域41的方式形成連接結構31。
如先前所述，空間轉換器30包含複數個模組40，該等模組40彼此鄰近且具有複數個第一探針端墊40A，(在運作條件下)對應於模組40朝向探針頭21的一第一面F1上，該等模組40還具有複數個第二測試端墊40B，(總是在運作條件下)對應於模組40朝向主板27的一第二面F2上，且第一探針端墊40A與第二測試端墊40B藉由適當的電性連接40C的方式而彼此連接。空間轉換器30也包含複數個連接區域41，對應於模組40的第二面F2，且適於形成空間轉換器30的連接結構31。
更特別的是，在圖4A的實施例中，每個模組40包含一連接區域41，連接區域41整體連接且對應至(在運作條件下)主板27朝向探針頭21的面F3，而在圖4B實施例中，每個模組40包含一連接區域41，連接區域41整體連接且對應支撐件32，並對應於模組40(在運作條件下)朝向探針頭21的面F4，支撐件32進而整體連接至主板27，並對應至主板27的面F3。
也可以使用空間轉換器30來生成探針卡20，使探針卡20可測試具有沿著四側配置的接觸墊23A(也稱為全陣列設計)的待測物23；在此情況下，空間轉換器30包含複數個分隔元件42，具有尺寸對應於模組40的尺寸，特別是具有厚度對應於模組40的特定厚度，且與其共面並以棋盤配置散佈於其中，如圖3B所示。實際上，在此情況下，可以將與空間轉換器30相關聯的探針頭21的接觸探針22以適當的方式穿插及間隔配置，以進行待測物23的接觸墊23A的測試。在全陣列配置中同時確保接觸探針22不會發生彼此機械性或電性干擾，進而產生正確的訊號路徑至接觸探針22。在較佳實施例中，分隔元件42也藉由配置於其朝向基板27的一面F2上的各別連接區域41(在操作條件下)而整體連接至主板27或支撐件32。
此外，一或多個分隔元件42可包含主動型態或被動型態的額外元件，例如電容，可增加空間轉換器30的額外效果，例如訊號過濾。
如先前所述，空間轉換器30包含複數個模組40，具有複數個第一探針端墊40A及複數個第二測試端墊40B，第一探針端墊40A對應於(在運作條件下)朝向探針頭21的一第一面F1，第二測試端墊40B對應於(總是在運作條件下)朝向主板27的一第二面F2，且第一探針端墊40A與第二測試端墊40B藉由適當的電性連接40C彼此連接。空間轉換器30也包含複數個分隔元件42，以棋盤結構共面且穿插於模組40中，每個分隔元件42穿插於二個模組40之間，並分隔該二模組40。
複數個連接區域41對應於模組40的第二面F2，以形成空間轉換器30的連接結構31。
更特別的是，在圖5A實施例中，每個模組40包含一連接區域41，整體連接至主板27，並對應主板27(在運作條件下)朝向探針頭21的面F3，而在圖5B實施例中，每個模組40包含一連接區域41，整體連接至支撐件32，並對應支撐件32(在運作條件下)朝向探針頭21的面F4，支撐件32進而整體連接至主板27，特別的是對應於面F3。
較佳地，每個分隔元件42也包含一連接區域41，對應於其(在運作條件下)朝向主板27的一第二面F2。
也可以生成具有一單一區域的連接區域41，如圖6A所示，其為簡單起見僅繪示單一模組40。或者，連接區域41可包含複數個連接區域41a，該等連接區域41a彼此區隔並配置於模組40的第二面F2。
此外，須強調的是，也可產生具備如圖6A及6B所示的矩形底座的棱柱形狀以外的其它形狀的單一模組40，例如具有六角形底座的棱柱形狀，複數個具備六角形底座的棱柱形狀的模組可並排配置，進而有效地覆蓋空間轉換器30的一需求區域。
總結地，根據本發明的優點，可得到一探針卡，具有一空間轉換器，藉由複數個在結構上及功能上彼此獨立的模組的方式而生成。
每個模組顯然比生成大尺寸空間轉換器較為簡單，其具備簡易且有利於測試的佈線，可在組裝至最終的空間轉換器之前執行內部電性連接(且因此可被捨棄)，在成本及生產良率的觀點上具備明顯優勢。此外，單一模組可生成彼此相等，在可提升整體空間轉換器的效能。
此外，根據本發明的優點，由於複數個連接區域生成的連接結構，每個模組可透過簡易方式而整體連接至主板，較佳地是焊接，可更加確保所得到的空間轉換器的平面性。
根據另一實施例的優點，空間轉換器也包含一支撐件，可利用提高其表面平整度的技術和材料生成，進而確保形成所述空間變換器的模組在z方向上更加準確定位。
因此本發明的探針卡適合需要測試的大尺寸晶圓及具備大量墊的裝置的應用上。
此外，根據另一實施例的優點，分隔元件穿插於模組中，進而提供用於適於貼靠配置在待測物的整個四側上的接觸墊的接觸探針的一正確路徑，例如全陣列測試的情形。
明顯地，為了滿足個案及特定需求，本領域技術人員可對前述探針卡及空間轉換器進行各種修改及替換，且均落入下列申請專利範圍所定義的本發明的保護範圍內。
1、21:探針頭
2、22:接觸探針
3、23:待測物
3'、23':半導體晶圓
4、24:較高引導件
5、25:較低引導件
5'、26:中間引導件
6:中間板
7、27:主板
8、28:補強板
9、29:殼體
10、20:探針卡
2A、22A:接觸尖端
2B、22B:接觸頭
2C、22C:探針本體
3A、23A:接觸墊
4A、24A:較高引導洞
5A、25A:較低引導洞
5'A、26A:中間引導洞
6A:第一接觸墊
6B:第二接觸墊
6C:導電路徑
FA:第一面
FB:第二相對面
30:空間轉換器
31:連接結構
40:模組
41、41a:連接區域
40A:探針端墊
40B:測試端墊
40C:電性連接
S1、S2:厚度
F1:第一面
F2:第二面
F3、F4:面
32:支撐件
42:分隔元件
在圖式中：
圖1顯示習知技術的包含垂直探針頭的探針卡的示意性剖面圖；
圖2顯示本發明一實施例的探針卡的示意性剖面圖；
圖2B顯示本發明另一實施例的探針卡的示意性剖面圖；
圖3A顯示圖2A或2B的探針卡所包含的可做為空間轉換器的中間板的俯視透視圖；
圖3B顯示另一實施例的圖2A或2B的探針卡所包含的可做為空間轉換器的中間板的俯視透視圖；
圖4A至4B及圖5A至5B分別顯示另一些實施例的圖2A或2B的探針卡所包含的可做為空間轉換器的中間板的各別剖面圖；以及
圖6A至6B顯示另一些實施例的圖2A或2B的探針卡所包含的可做為空間轉換器的中間板的各別俯視軸測圖。
20:探針卡
21:探針頭
22:接觸探針
23:待測物
23':半導體晶圓
24:較高引導件
25:較低引導件
26:中間引導件
27:主板
28:補強板
29:殼體
30:空間轉換器
31:連接結構
40:模組
41:連接區域
22A:接觸尖端
22B:接觸頭
22C:探針本體
23A:接觸墊
24A:較高引導洞
25A:較低引導洞
26A:中間引導洞
40A:探針端墊
40B:測試端墊
40C:電性連接
S1:厚度
S2:厚度
F1:第一面
F2:第二面
F3:面
Claims (28)
- 一種探針卡，適於組裝於一電子裝置的一測試設備中，該探針卡(20)包含： 至少一探針頭(21)，容納複數個接觸探針(22)，每個接觸探針(22)具有至少一第一端部(22A)，適於貼靠一待測物(23)的複數接觸墊(23A)； 一主板(27)；以及 一中間板，連接至該主板(27)，並適於提供生成於其相對面的複數個接觸墊之間的一距離空間轉換，該中間板做為一空間轉換器(30)， 其特徵在於，該空間轉換器(30)包含：複數個板狀且共面的模組(40)及一連接結構(31)，該等模組(40)在結構上及功能上彼此獨立，每個模組(40)具有一第一面(F1)及一第二面(F2)，該第一面(F1)朝向該探針頭(21)，並設置有複數個第一探針墊(40A)以供該複數個接觸探針(22)的一第二端部(22B)貼靠，該第二面(F2)相對該第一面(F1)，並朝向該主板(27)，該第二面(F2)設置有複數個第二接觸墊(40B)，並以在該模組(40)內以電性連接(40C)的方式而連接至該複數個第一接觸墊(40A)，該連接結構(31)對應於該等模組(40)的該第二面(F2)而生成，且該等模組(40)具有相同的一厚度(S2)。
- 如請求項1所述的探針卡，其特徵在於，該空間轉換器(30)的該連接結構(31)包含複數個連接區域(41)，該複數個連接區域(41)的每一個是對應該等模組(40)的其中之一的一第二面(F2)。
- 如請求項2所述的探針卡，其特徵在於，每個連接區域(41)在垂直於該主板(27)的一z軸上的一厚度(S1)小於該等模組(40)的每一個在該z軸上的該厚度(S2)的10%。
- 如請求項2所述的探針卡，其特徵在於，每個連接區域(41)包含一焊接。
- 如請求項2所述的探針卡，其特徵在於，每個連接區域(41)包含一焊接、一黏著膜、一黏著膠、一導電黏著膜或一導電黏著膠的其中一項目。
- 如請求項1所述的探針卡，其特徵在於，該連接結構(31)將該空間轉換器(30)的該等模組(40)整體連接至該主板(27)，並對應該主板(27)朝向該探針頭(21)的一面(F3)。
- 如請求項6所述的探針卡，其特徵在於，該等模組(40)整體連接的該主板(27)的該面(F3)具有小於5微米的一表面粗糙度。
- 如請求項1所述的探針卡，其特徵在於，該空間轉換器(30)還包含一支撐件(32)，且該連接結構(31)將該空間轉換器(30)的該等模組(40)整體連接至該支撐件(32)，並對應該支撐件(32)朝向該探針頭(21)的一面(F4)，且該支撐件(32)整體連接至該主板(27)。
- 如請求項8所述的探針卡，其特徵在於，該等模組(40)整體連接的該支撐件(32)的該面(F4)具有小於5微米的一表面粗糙度。
- 如請求項1所述的探針卡，其特徵在於，該空間轉換器(30)還包含與該等模組(40)共面的複數個分隔元件(42)，該等分隔元件(42)以棋盤設計的方式穿插於該等模組(40)，且該等分隔元件(42)的每一個分隔該等模組(40)的一對。
- 如請求項10所述的探針卡，其特徵在於，該等分隔元件(42)的每一個包含一連接區域(41)，對應於朝向該主板(27)的一面(F2)，該等分隔元件(42)的該等連接區域(41)包含在該空間轉換器(30)的連接結構(31)之中。
- 如請求項10的探針卡，其特徵在於，該等分隔元件(42)的至少其中之一包含主動元件及/或被動元件。
- 如請求項2所述的探針卡，其特徵在於，每個連接區域(41)是透過單一區域或複數個彼此不同的連接區域(41a)的方式而配置於該等模組40的該第二面(F2)上。
- 如請求項1所述的探針卡，其特徵在於，該等模組(40)的每一個具有類似板狀的形狀，該形狀為具有一矩形底座的一棱柱形狀以及具有一六角形底座的一棱柱形狀的其中一種。
- 如請求項1所述的探針卡，其特徵在於，該等模組(40)的每一個包含至少一多層結構。
- 一種空間轉換器，適於插設於用於電子裝置的測試設備的一探針卡(20)之中，其特徵在於，其包含複數個板狀且共面的模組(40)及一連接結構(31)，該等模組(40)在結構上及功能上彼此獨立，每個模組(40)具有一第一面(F1)及相對該第一面(F1)的一第二面，該第一面(F1)具有複數個的一第一接觸墊(40A)，該第二面(F2)具有複數個第二接觸墊(40B)，在該模組(40)內以電性連接(40C)的方式連接至該複數個第一接觸墊(40A)，且該連接結構(31)對應該等模組(40)的該等第二面(F2)而生成，且該等模組(40)具有相同的一厚度(S2)。
- 如請求項16所述的空間轉換器，其特徵在於，該連接結構(31)包含複數個連接區域(41)，該等連接區域(41)的每一個是位於該等模組(40)的其中之一的一第二面(F2)上。
- 如請求項17所述的空間轉換器，其特徵在於，每個連接區域(41)在一z軸上的一厚度(S1)小於該等模組(40)的每一個在該z軸上的該厚度(S2)的10%。
- 如請求項17所述的空間轉換器，其特徵在於，每個連接區域(41)包含一焊接、一黏著膜、一黏著膠、一導電黏著膜或一導電黏著膠的其中一項目。
- 如請求項16所述的空間轉換器，其特徵在於，更包含一支撐件(32)，且該連接結構(31)將該等模組(40)整體連接至該支撐件(32)，並對應該支撐件(32)的一面(F4)。
- 如請求項20所述的空間轉換器，其特徵在於，該等模組(40)整體連接的該支撐件(32)的該面(F4)具有小於5微米的一表面粗糙度。
- 如請求項16所述的空間轉換器，其特徵在於，更包含與該等模組(40)共面的複數個分隔元件(42)，該等分隔元件(42)以棋盤設計的方式穿插於該等模組(40)，該等分隔元件(42)的每一個分隔該等模組(40)中的一對。
- 如請求項22所述的空間轉換器，其特徵在於，該等分隔元件(42)的每一個包含對應於一面(F2)的一連接區域(41)，該等分隔元件(42)對齊且對應於該等模組(40)的該第二面(F2)，且該等分隔元件(42)的該等連接區域(41)包含在該空間轉換器(30)的該連接結構(31)之中。
- 如請求項22所述的空間轉換器，其特徵在於，該等分隔元件(42)的至少其中之一包含主動元件及/或被動元件。
- 如請求項17所述的空間轉換器，其特徵在於，每個連接區域(41)是透過單一區域或複數個彼此不同的連接區域(41a)的方式而生成，並配置於該等模組40的該第二面(F2)。
- 如請求項16所述的空間轉換器，其特徵在於，該等模組(40)的每一個具有類似板狀的形狀，該形狀為具有一矩形底座的一棱柱形狀以及具有一六角形底座的一棱柱形狀的其中一種。
- 如請求項16所述的空間轉換器，其特徵在於，該等模組(40)的每一個包含至少一多層結構。
- 如請求項16所述的空間轉換器，其特徵在於，該等模組(40)的每一個包含至少一有機多層結構MLO。
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