1275803 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係與探針卡有關，特別是指一種用於探針卡之 探針裝置。 一 5【先前技術】 一般用於測試半導體晶片之探針卡(80)結構，如第十五 圖所示，包含有一電路板(81)、一空間轉換器(82)，以及多 ，楝針(83);空間轉換器（82)通常係以陶瓷材料製成，且内 部具有多數以預定方式分佈之導線(84)，電路板(81)藉由中 間插入物(85)電性連通於空間轉換器（82)之各導線(84) 一 端，各探針(83)則接合於空間轉換器(82)，且電性連通於各 導線(84)另一端之端點(86);利用空間轉換器（82)中各導線 (84)的分佈方式，可使原來排列位置較為緊密之各探針㈣ 在接收到測試晶片用之電性訊號以後，將電性訊號傳送至 is排列位置較為寬鬆之電路板(81)的各導線(84);㈤時，由於 空間轉換器(82)係為陶曼材料，其結構強度較高，可維持該 等探針=3)之平面度’以及支撐住各中間插人物(85)。 隨著半導體晶片技術的進步，探針卡_所具有的探針 (83)數量越來越乡’餅如轉魅㈣與各麟(83)相互 2〇接合之導線(84)數量也必須增力口，各導線㈣之間的距離亦 相對縮小；但是，由於受到陶究材料於燒結製程上的限制， 若要提高空間轉換器(82)之各導線(84)的數量，以及縮小各 導線(84)之間的距離尺寸時，f會發生無法穩定地控制位置 精度’製作成本較高，且製作時間較長等問題；另外，若 4 1275.803 γ導體晶片之接點數量及分佈位置改變時，就必須再重 斤；造可相對應之空間轉換器(82)，大幅增加了製造探 的製作難度與產品成本。 丁卞 而如美國專利公告第4736521號專利案中，其係於 =板(1G)(直接引用該案之編號)之—表面^ —微影钱刻 1成之多層線路(19)，另—表面設有若干針體(15)，各針」 匕)係精，基板⑽之若干導電孔(13)電性連通於多層線路 )，但是’該專利案仍會受限於陶究材料的製程限制，I 法較為精密地控制其内部電路與表面端點的位置精度，: 面對待測物間距越來越小（fine piteh)的需求趨勢下，= 無法符合預狀騎職位置，成為_切技藝 = ΐ隨著^基板⑽的面積增加，各針體(15)的位 置偏移將會越加嚴重。 15 【發明内容】 因此，本發明之主要目的乃在於提供— ” 針裳置’其製作成本較低，各探針的位 ^ ^朱 易控制。 人寸和度較為容 為達成前揭目的，本發明所提供探針卡 包含有-基絲-轉換件；該基座包括有衣置’ 電路層，該本體設有多數第—導體，該及—主 =導體’該主電路層係設於該本體，使各該 性連通於各該第-導體，該轉換件具有多 ^广體毛 轉換件係設於該主電路層，使各該第三導體電 20 1275.803 該第二導體；藉此，本發明可依需要而製作尺寸精度較佳 之本體與主電路層，再將本體及主電路層設於結構強度較 咼之轉換件，即可達到製作成本較低、以及位置尺寸之控 制較為容易的目的。 【實施方式】 以下，兹配合圖式列舉若干較佳實施例，用以對本發 明之結構、製法與功效做詳細說明，其中所用各圖式之簡 要說明如下： 第一圖係本發明第一較佳實施例之剖視圖； 第二圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 顯示本體之狀態； 一第三圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 顯示第一導體成形於本體之狀態； 一第四圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 顯示介電部設於本體之狀態； 一第五圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 顯不導電單元成形於介電部之狀態； 一第六圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 頒示主電路層成形於本體之狀態； 第七圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 良、、不光阻塗佈於主電路層之狀態； 第八圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 -員不針體成形於光阻之狀態； …S.8〇3 一=九圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖 不掩針成形於本體之狀態；
，主要 第十圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主 5 4示，阻移除於本體之狀態； ，十一圖係本發明第二較佳實施例之剖視圖； ，十二圖係本發明第三較佳實施例之剖視圖；
，十二圖係本發明第四較佳實施例之剖視圖；以及 ^十四圖係本發明第四較佳實施例之另一實施態樣。 ⑺ 4㈣第-騎示，麵本發明第—較佳實施例所提 仏之探針裝置(10)，探針裝置(1〇)包含有一基座(12)與一轉 換件(32);基座(12)包括有一本體(2〇)、多數探針㈣，以及 一主電路層(26)。 曰。該基座(12)之本體(20)的材質係為半導體晶圓，可為矽 晶圓、SOI、玻璃基板、鑽石薄膜晶圓，或是三五族晶圓； 15本體(2〇)内部設有多數概呈垂餘穿通_、底面之第一導 體(22)。 各邊探針(24)係以導電材料製成，各探針(2句接合或直 接製作成形於本體(20)之頂面，且與各第一導體(22)相互電 性連通。 20 該主電路層（26)包括有多數呈堆疊狀之介電部(28)盥 多數第二導體⑽；第二導體(30)係以預定延伸方向與分佈 位置穿設於各介電部(28)，可使得位於主電路層(26)頂側的 第二導體(30)之間的距離較為緊密，而位於主電路層(26)底 側的第二導體(30)之間的距離較為寬鬆；主電路層&6)係直 7 1275803 接成形於本體(20)之底面，並使各第二導體(30)電性連通於 各第一導體(22)。前述第二導體(30)之間的位置轉換並不限 於自緊密至寬鬆，亦可僅做位置重佈之變換。 該轉換件(32)係為陶瓷材料製成，轉換件(32)内部具有 5夕數第二導體(34) ’各第三導體(34)之分佈距離較為寬鬆， 轉換件(32)係設於主電路層(26)，並藉由若干電性連接點(35) 使各第三導體(34)電性連通於主電路層（26)之各第二導鹘 (30)。 " 凊再參閱第二至第十圖所示，係為本發明第一較佳實 10施例所提供探針裝置(10)之製法，包含有： 貝 、步驟一：如第二圖所示，製備一本體(20)，本體(20)係 為半導體晶圓，本體(20)具有若干穿孔(37)，本體(2〇)之表 面具有介電層(36)，穿孔(37)細乾|蝴或是㈣加工方式 成，，而介電層(36)則可由CVD方式沈積氧化物、氮化物 15或南分子聚合物之方式，或是以爐管生成氧化物、氮化物 等方式製成。 步驟二：如第三®所示，以電鎿、化學無電電鍍方式， 或是半導體微機電製程技術製作之方式，於本體(2〇)之各穿 孔(37)内形成出概呈垂直狀之第一導體⑽，並且使本體⑽ 2〇之表面呈平整狀’必要時可採用研磨方式平坦化本體⑽ ^表面；第-細22)亦可電鍍、賴、蒸鍍搭 蝕刻而製成。 步，三：如第四圖所示，在本體⑽表面設一介電部 電部(28)具有若干對應於各第-導體(22)之開口 8 1275803 (38) ’介電部(28)可利用曝光顯影、網版印刷方式，或微影 餘刻方式成形。 步驟四：如第五圖所示，利用電鍍、蒸鍍、濺鍍、印 -刷塗佈導電材料，或是曝光顯影導電材料等方式，於介電 • 5部(28)之開口（38)内成形出一導電單元(4〇)，並且於必要時 採用研磨方式使介電部(28)表面呈平整狀。 步驟五：如第六圖所示，重複步驟三及步驟四，持續 1 於本體(20)呈堆疊狀地設置若干介電部(28)，且各介電部(28) 之結構強度一致，進而形成出一主電路層(26)，同時各導電 10單元(40)相互連接而形成出第二導體(30)。主電路層(26)中 亦可包含至少一以電鑄同時形成之支撐部(48)，於^試受壓 力日守&供較佳之支撐性，同時在電路未使用之位置亦可擺 置接地之電鑄金屬(46)，一併補強主電路層(26)之整體結構 強度；而介電部(28)及各第二導體(30)皆可利用半導體&機 15電製程技術製成。 .步‘/、·如弟七圖所示，於本體(2〇)相對於主電路層(26) 之表面塗佈一光阻(42)，光阻(42)具有若干經由黃光製Q程所 。 製作出之開口（43)。 • 步驟七··如第八圖所示，利用電鑄方式於光阻(42)之久 20開口（43)内形成一針體(44)。 步驟八··如第九圖所示，重複步驟六及步驟七，持續 於本體(20)呈堆疊狀地設置若干光阻(42)，進而使各針體(44) 相互連接而形成出一探針(24)。 步驟九··如第十圖所示，移除各光阻(42)，即可使探針 9 1275803 (24)形成於本體(20)。 步驟十：如第-圖所示，將轉換件( 亦：===形:=;二 = 可為焊接、導雜或異方性導轉黏著等 方式使彳木針連接於本體或主電路層表面之端點。 示)日5=結構，當探針裝置(10)設於一電路板(圖中未 中門卞插入物Γ)之各第二導體(34)電性連通於電路板之各 二間=物’各探針⑽係用以抵接—半導體晶片之各接 j，虽士用以測試該晶片的電性訊號’從晶片之各接點傳回 =針裝置⑽時，首先係經由各探針(24)傳送至第—導體⑼ 15 ;專=!(26)之第，30) ’然後再經由第二導酬 試^。、件(32)之第二導體(34) ’最後送至電路板以及測 由於探針震置⑽之本體(2〇)係為半導體晶圓，第一導 (22^可較為輕易地隨不同待測試晶片之接點而改變數量 20 ^及分佈狀態’同時，因為主電路層(26)係以精密加工方式 ，亦y較為方便地控制主電路層(26)之各第二導體(3〇) 的分佈狀態以及位置尺寸精度，使第二導體(3 0)的分佈位置 對，於轉^件⑽之第三導體(34)的位置，進而使轉換件(32) 不而另以日卞間較長、或是較為複雜的方式製造；此外，轉 換件(32)利肖本身陶究材料之特性，使得其結構強度較高， 1275.803 可用以支撐中間插入物的彈力。 主電要而製成尺寸精度較佳之本體與 γ層’再將捕及主電關設於結構強度 5 15 :的::達到製作成本較低、以及位咖^ ，了要〜加本發明之結構強度，本發明亦可如第十一 ^斤二’係為本發明第二較佳實施例所提供之探針裝置 本㈣’m、=構件與第—較佳實闕大致綱，特點在於： t f 自表面凹人之容槽(52)，使本體(51)於容槽 (:〔圍形成出-支撐部(53)，主電路層(54)係設於容槽⑻ 欠®體(51)以支撐部(53)接合於轉換件(55)，並且使主電 絲^(54)之第二導體(56)電性連通於轉換件(55)，藉此，當 、件(55)①於電路板時，即可湘支撐部(53) 自於電路板的抵頂，進而增加整體裝置之結構強度。第1 2中之支撐部⑼並㈣可設置於接近基版外圍，亦可以 支撐肋、支撐柱或網格之形式穿插於主電路層(54)中，進一 步增加整體裝置之結構強度。 外’如第十二圖所示，係為本發明第三較佳實施例 聲。（2)以及電子元件(63)。支撐部(62)可為柱體或 】豆’利用支撐部(62)可增加主電路層㈣之結構強度，使 =針(64)抵接於晶片時，各探針(64)不會在受到晶片之壓力 作職’進而使主電路層⑹)直接受壓迫產生變形，用以維 持楝針之整體平面度；主電路層⑽内亦可依功 能需求與電 11 20 1275.803 子元件(63)組裝整合，例如電阻、電感、電容、開關、繼電 器、制冷器、散熱器、感測器，或是晶片模組等。 6 設於主電路層（61)底面之電性連接點（65)除了用以電 性連通轉換件之第三導線(圖中未示)之外，也可另外接合於 5其他的電路基板或強化基材，電路基板包含印刷電路板、 陶瓷基板、具備電路之矽基板、具備電路之玻 是電路軟板等，而接合電路基板之方式係為習知^封㈣ 程，如 Reflow bonding，Eutectic bonding，Localize thema； bonding, SAB(Surface Active Bonding), ACF (Anisotropic Conductive Film) bonding 等。 、 pic 再如第十三圖所示，係為本發明第四較佳實施例所提 供之探針裝置(70)，特闕在於：本體㈤相對於主電路層 ㈤之表面另設有—副電路層(73)，_路層⑺)係位於各 探針(74)之細’亦可作為整合其他電子元件，或是電路導 u引的功能；而如第十四圖所示，本體⑼之第一導線⑽也 可利用打引線㈤之方式電性連接於轉換件(76)。 12 1275803 【圖式簡單說明】 第一圖係本發明第一較佳實施例之剖視圖； 第二圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 顯示本體之狀態； 5 第三圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 顯示第一導體成形於本體之狀態； 第四圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 顯示介電部設於本體之狀態； 第五圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 10顯示導電單元成形於介電部之狀態； 第六圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 顯示主電路層成形於本體之狀態； 第七圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 顯示光阻塗佈於本體另一表面之狀態； 15 第八圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 顯示探針之針體成形於光阻； 第九圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 顯示元整探針成形於本體之狀態； 20 _第十圖係本發明第一較佳實施例之製法示意圖，主要 〃、、頁示光阻移除於本體之狀態； 第十一圖係本發明第二較佳實施例之剖視圖； 第十二圖係本發明第三較佳實施例之剖視圖； 第十二圖係係本發明第四較佳實施例之剖視圖； 第十四圖係本發明第四較佳實施例之另一實施態樣； 13 1275803 以及 第十五圖係為習用探針卡之剖視圖。 * 【主要元件符號說明】 、5 10探針裝置 22第一導體 28介電部 ❿ 34第三導體 37穿孔 ίο 42光阻 46電鑄金屬 51本體 54主電路層 60探針裝置 15 63電子元件 • 70探針裝置 73副電路層 . 76轉換件 12基座 20本體 24探針 26主電路層 30第二導體 32轉換件 35電性連接點 36介電層 38開口 40導電單元 43開口 44針體 48支撐部 50探針裝置 52容槽 53支撐壁 55轉換件 56第二導體 61主電路層 62支撐部 64探針 65電性連接點 71本體 72主電路層 74探針 77引線 75第一導線