TWI294523B - Integrated circuit probe card - Google Patents

Description

1294523 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種具有水平調整機構之積體電路測試 卡，知·別係關於一種可凋整一具有複數根探針之探針組件 與一待測元件之平行度的積體電路測試卡。 【先前技術】 一般而言，晶圓上的積體電路元件必須先行測試其電氣 特性，藉以判定積體電路元件是否良好。良好的積體電路 將被選出以進行後續之封裝製程，而不良品將被捨棄以避 免增加額外的封裝成本。完成封裝之積體電路元件必須再 進行另-次電性測試以㈣出封裝不良品，進而提升最終 成品良率。換言之’積體電路元件在製造的過程中，必須 進行數次的電氣特性測試。 、 圖Η系一習知積體電路測試卡1G之剖面示意圖，揭示於 :國專利US 3,806,801號。如圖1所示，該積體電路測試 卡！〇主要包含-印刷電路板2〇、一陶竞基板％及 座4 〇等三件組件。該印刷 22及她… ㈢電路板20包含複數個訊號接點 及複數條電氣連接該訊號接點U至-測試機台（未顯示 料A該探料4G包含複數_針42，皇伟 ：：：：；；； 件）之知墊54,用以擷取其電氣特性。 在進打電氣特性量測過程中，夂 ， 平面44必須實質卜。奴針42之尖端所構成之 之平面^村在件52之料54所構成 在接觸该待測元件52上對應之焊墊“均 H:\iiU\HYG\tt矽科技 \8443 丨\8443 丨.doc 1294523 也施加應力於各焊墊54上以前其表面之氧化物。 探針42之尖端構成之平面44並不平行該待測元件u =斜於該坪塾54構成之平面56，則將導致部分探針二 可接觸對應之焊塾54，其它探針42則因未接觸而無法建立 電氣連接。如此’即不可能精確地量測該積體電 之電氣特性。 2 該複數根探針42構成之平面44是否平行該待測元件 ，主要取決於各探針42之長度差異及該探針座40之水 平度。在進行電氣特性測試之前，習知技藝係藉由研磨技 術以：面化該複數根探針42之尖端、然而，隨著待測元件 5^2之設計㈣微小化及高密度化，其焊墊54之排列也變得 較為密集，因此用以接觸該焊墊54之探針42的排列也必 須隨之微小化及高密度化。由於微小化之探針42易於因研 磨誤差而損壞’因此習知藉由研磨技術以平面化探針之尖 端並無法適用於微小化及高密度排列之探針42。目前產^ 上係在該探針座4〇與該電路板2()之間設置—彈性材料， 其彈性可用以減低因該探針42之長度不同所造成之平面差 異0 此外，為了使該複數根探針42均勻施力於該待測元件 之焊墊54，除了考量該探針42之長度差異之外，尚須 考里該探針座40之水平。習知技藝主要係利用差動螺絲來 凋正針座4〇之水平。美國專利us 6,586,956 B2號揭 不一種具有可調平面機構之測試系統，其係藉由差動螺絲 d周承載彳木針之探針座的水平。惟，因m 6,586,956 B2揭 HAHU\HYG\ 旺矽科技\8443 丨\8443 丨.doc 1294523 示之技術僅能整體地微調探針座之水平，若探針彼此之長 度有所差異時則仍無法個別地調整每根探針接觸焊墊時之 壓力。 另美國專利US 6,246,247號揭示—種積體電路測試 卡，其亦利用差動螺絲微調該測試卡之間距調整板的水 平此外，US 6,246,247亦揭示-種可直接焊接於該組件 上之彈性構件，其包含—軟核及—包覆該軟核之硬殼。藉 由該彈性構件之彈性，利用差動螺絲微調該測試卡之間距 調整板=水平時’仍可確保該測試卡之組件的電氣連接。 准A述之t知技蟄過於複雜，在進行待測元件及測試 卡之平行度調整時並不甚方便，因此有必要加以改良。 【發明内容】 本卷明之主要目的係提供一種具有水平調整機構之積體 電路測試卡，其可調整—具有複數根探針之探雜件與-待測元件之平行度。 為了達成上述之目的，本發明揭示一種可調整一具有複 數根探針之&針組件與—待測元件之平行度的積體電路測 /卡本1明之積體電路測試卡包含-具有複數個訊號接 之电路板、一電氣連接於該訊號接點之探針組件以及一 用以調整該探針組件與—待測元件之平行度的調整組件。 該探針組件包含—具有複數根探針之探針座、-具有複數 们開孔之固疋板以及_設置於該開孔中之彈性梢。該複數 根探針係用以操取該待測元件之電氣特性，而該彈性梢電 氣連接⑹木針座之探針及該電路板之訊號接點。該調整組 H:\HU\H YG\8£ ^ ^^\84431\84431 doc 1294523 件包含-具有複數個導槽之槽板、—設置於該導槽中之斜 楔、至少-連接該斜楔與該探針組件之插梢以及至少一設 置於斜楔側邊之螺栓。該斜楔具有_斜面，該插梢之一端 係頂接於斜楔之斜面’其另—端則頂接於該探針組件。 相較於習知技藝，本發明之積體電路測試卡係藉由旋轉 位於該斜楔側邊之螺栓以横向移動該斜楔，該斜楔之斜面 再推動該插梢上下移動’進而調整該探針組件與該待測元 件之平灯度。藉由選用具有適當斜率之斜楔及螺距之螺 栓，本發明可㈣地微調該探針組件與該待測元件之平行 度。此外，本發明係藉由該螺栓之橫向移動來調整該探針 組件之平行度，有別於習知技藝以差動螺栓之縱向移動來 調整平行度。再者，該待測元件施加於該探針之應力傳遞 至該斜楔之斜面時’該應力之垂直分力與該斜面形成之摩 擦力方向相反於該應力之水平分力。因此，該摩擦力可抵 消該水平分力並自動地固鎖該插梢以避免其位置偏移而影 響該探針組件與該待測元件之平行度。 【實施方式】 圖2例示本發明第一實施例之積體電路測試卡1〇〇。如 圖2所示，該積體電路測試卡1〇〇包含一電路板1丨〇、一具 有複數根探針m之探針組件12〇及―用以調整該探針組 件120與一晶圓50之平行度的調整組件2〇〇。該電路板11〇 之上表面112具有複數個可與一測試機台（未顯示於圖中） 電氣連接之測試接點114。該調整組件2〇〇包含一上蓋 230、一槽板21〇以及一導引板22〇。該探針組件12〇包含 H：\HU\HYG\ai^ff^\84431\84431 .doc 1294523 一彈性連接件Π〇、一間隔板14〇 ' 一應力分散板15〇、一 轉接電路板160、一下蓋170、一間距調整板18〇以及一探 針座190。 圖3係本發明之探針組件12〇之剖面示意圖。如圖3所 示，該電路板11〇之下表面116具有複數個訊號接點118。 δ亥彈性連接件130包含一具有複數個開孔133之固定板132 以及複數根分別設置於該開孔133中之彈性梢134。該間隔 板140係固定於該電路板11〇之下表面116，且該彈性連接 件130係位於該間隔板！4〇之内部。 明參考圖4，該彈性梢134包含一殼體135、一設置於殼 體中135之彈黃136以及二根分別連接於該彈簧136之二 末端的連接梢138。該二根連接梢138之一係電氣連接該電 路板110之訊號接點118’而另一連接梢138則電氣連接於 該轉接電路板160。 該間距調整板1 80包含複數個設置於其上表面丨82之上 接點184以及複數個設置於其下表面186之下接點188。該 轉接電路板160係以其内部導電線路（未顯示於圖中）電氣 連接該間距調整板180之上接點184及該彈性梢134。該轉 接電路板160、該應力分散板15〇以及該彈性連接件ι3〇 係由該下蓋170承載，而該下蓋17〇可以螺拴172固定於 該間隔板i4〇上。該間距調整板180可以迴焊（refl〇w)製程 料料16〇tTn如此’即可將該探針 組件120固設於該電路板11〇之下表面116。 該間距調整板180係經由其内部之導電線路（未顯示於圖 H:\HU\HYG\旺矽科技\8443 丨\8443 l.doc -9- 1294523 中）電氣連接其上接點1 84及下接點188。該探針座i 90包 含複數根探針122，用以擷取該待測元件52之電氣特性。 該複數根探針122之間距實質上相同於該待測元件52上焊 墊54之間距，而該焊墊194係電氣連接於該間距調整板18〇 之下接點188。該間距調整板18〇之上接點184之間距大於 該探針122之間距。 圖5例示本發明探針座19〇。如圖5所示，該探針座19〇 包含複數個探針元件60、複數個設置於其上表面192之焊 墊194以及複數條電氣連接該探針元件6〇與該焊墊之 導線196(為清晰起見，圖5僅例示二條導線196)。該複 數個探針元件60之排列方式係對應於該待測元件52之焊 墊54。例如，以9x3之陣列方式排列。 圖6例示本發明之探針元件6G。如圖6所示，該探針元 件6〇包含—具有—圓形開σ 64之絕緣本體62、二設置於 該開口 64中之承載構件7Q、—設置於該承载構件中之 探針m以及-設置於該絕緣本體62中且電氣連接該承載 構件7〇之電訊號導線78。該承載構件7〇係一螺旋彈菩， 其内端72係連接於該探針122，而其外端74連接於該絕緣 當該探針m偏離中心時，該螺旋彈簧之橫向彈性可自 動地將該探針122推回中心位置。亦即，該螺旋彈箬可限 制並拘束該軸122實質上僅可進行縱向移動。另，即使 該複數根探針122之間存在著些許的長m該承載構 件70之縱向彈性亦可減低該複數根探針122在接觸該待測 H:\HU\HYG\ 旺矽科技\84431\84431 doc -10 - 1294523 元件52時施加於該焊墊54上之應力差異。 圖7及圖8例示本發明之調整組件200。該調整組件2〇〇 包含一上蓋23 0、一具有三個導槽212之槽板210、一設置 於該導槽212中之斜楔240、一連接該斜楔240與該探針組 件120之插梢216以及一用以侷限該插梢216之移動方向 之導引板220。该導引板220具有複數個開孔222，該插梢 21 6係η又置於δ亥開孔2 2 2之中。該插梢216之一端係頂接於 該斜楔240,而其另一端則頂接該探針組件12〇之應力分散 板 150。 圖9及圖10顯示本發明之斜楔24〇、插梢216及應力分 散板150之運作。該斜楔240具有一斜面242，該插梢216 係以一圓球244頂接於該斜面242,並以另一圓球245頂接 於該應力分散板150。該插梢216經由該圓球245頂接於該 應力为政板150，而不直接頂接於該轉接電路板} 6〇，主要 係利用該應力分散板15〇將該圓球245施加之應力予以分 散，以避免因直接施加於該轉接電路板16〇之應力過於集 中而造成該轉接電路板160損壞。 二螺栓256、258分別以一圓球252、254頂接於該斜楔 240之一側邊246、248。藉由旋轉該螺栓256、258可橫向 移動該斜楔240,而橫向移動之斜楔24〇則經由其斜面242 推動該« 216上下移動’進而上下移動該應力分散板 =〇。若該斜楔240之寬度為2〇毫米，二侧邊246、248之 =度差為G.5毫米，則該斜面⑽之斜率為q g25。若該螺 258之螺牙間距為〇 5毫米，則轉動該螺栓、 H：\HU\HYG\Bi^^^8443n84431 d〇c -II- 1294523 258 —圈可上下移動該插梢216之距離為〇.〇25x0.5 = 〇.〇125 毫米。換言之，選用具有適當斜率之斜楔240及螺距之螺 栓256、258,本發明可輕易地微調該探針組件12〇之水平， 即調整該探針組件120與該待測元件52之平行度。 請參考圖10，當該探針122接觸該待測元件52時，該 待測元件52施加於該探針122之應力（F)將經由該插梢216 傳遞至該斜楔240之斜面242。該應力（F)可分解為一垂直 該斜面242之垂直分力（Fv)與一平行該斜面242之水平分力 (Fh)。該水平分力（Fh)傾向橫向改變該插梢216之橫向位置 (即頂接該斜面242之橫向位置）而影響該探針組件12〇之水 平。該垂直分力（Fv)即施加該斜面242之正向力（N)，其與 該斜面242形成之摩擦力f = FhX// :斜面之摩擦係 數）’其方向相反於該水平分力（Fh)。藉由增加該斜面242 之摩擦係數，該垂直分力（Fv)與該斜面242形成之摩擦力⑴ 可抵消該水平分力（Fh)並自動地固鎖該插梢216以避免其 位置偏移而影響該探針組件12〇與該待測元件52之平行 度。 請參考圖8，該三根插梢216彼此之夾角為12〇度，且 其二端係分別頂接於該斜楔240之斜面242及該探針組件 120之應力分散板150。該下蓋17〇係以三根螺栓172固定 於该間隔板140，且該三螺栓1 72之位置對應於該三根插梢 21 6。在調整該探針組件12〇與該待測元件52之平行度時， 首先鬆開該螺栓172，再藉由轉動該螺栓256、258 一預定 圈數以橫向移動該斜楔240 一預定距離，進而上下移動該 H:\HU\HYG\旺矽科技\84431\8443 l.doc -12- 1294523 二根插梢2 1 6以調整該應力分散板1 5 0之水平。之後，再 旋緊該螺栓172以將該探針組件120固定於該間隔板140 上。 圖11顯示本發明之斜楔240之另一運作方式。相較於圖 9之插梢藉由其二末端之圓球244及245分別頂接於該斜楔 240及該應力分散板15〇，圖u之插梢266之二末端係呈 半圓形’可分別頂接於該斜楔240及該應力分散板150，而 不需再使用圓球244及245。此外，圖9所示之實施例係使 用二螺栓256、258分別以一圓球252、254頂接於該斜楔 240之--側邊246、248，圖11係使用一螺检262及一彈簣 264分別頂接於該斜楔240之二側邊246、248。該螺栓262 之末知係呈半圓形’因此不需該圓球252而可直接頂接於 該侧邊246。該彈簧264可直接頂接於該側邊248，亦可藉 由該圓球254頂接於該側邊248。再者，本發明亦可使用二 根螺栓262分別頂接於該側邊246及248,而不需使用二圓 球 252 及 254 。 圖12例示本發明另一實施例之探針組件320。圖3所示 之彈性連接件13 0係籍由該開孔13 2中之彈性梢1 3 4電氣 連接該電路板11 〇及該轉接電路板1，且利用該彈性梢 134之彈性來抵消該電路板丨丨〇及該轉接電路板丨6〇施加之 應力。相對地，圖12所示之彈性連接件322係藉由一彈性 板142及其内部之導線丨44電氣連接該電路板丨丨〇及該轉 接電路板160。該彈性板142係由矽膠（smc〇n叫此峋等彈性 材料（elastomer)構成，而該彈性板142之導線ι44係以輕微 H:\HU\HYG\旺矽科技\84431\84431 .doc -13- 1294523 傾斜的方式設置。 當該電路板11 〇及該轉接電路板1 6〇施加應力時，該彈 性板142將彈性變形以消除施加之應力，該導線144則將 變成更加傾斜。相對地，若該導線144係以直立方式設置， 則該電路板11〇及該轉接電路板16〇從二端施加應力時， 直立之導線144將彎曲以抵消施加之應加，而導電通路經 吊性地彎曲易於造成斷路。有鑑於此，本發明係將該導線 144以傾斜的方式設置，在施加應力時該導線^料將變成更 加傾斜，而非彎曲，因此可避免彎曲所造成之斷路。 圖13例不本發明第二實施例之積體電路測試卡3⑽。該 積體電路測試卡300之下1 310亦承載了該轉接電路板 160、該應力分散板15〇以及該彈性連接件13〇。惟，相較 於圖8顯示之下蓋170係以.螺栓172固定於該間隔板MO 上貝示該積體電路測試300之下131〇係藉由複數 片舞性鋼片（Springsteel)312固定於該間隔板3 :片彈性鋼…另以螺检糊定於該間隔板31:上 ^鄉性鋼片312之彈性可提供適當的空間，因此不需 預先氣、開固定該彈性鋼片M2之螺栓3l8g 明敕缸心嶸拴318即可進行該間距 调正板180上之探針122與該待測元件 相較於習知技藝，本發明之_栌φ Λ 十仃度調正。 列優點：t ^明之積體電路測試卡⑽具有下 L本發明係藉由該螺栓256、258 組件與該待測元件52之平行度私動來調整該探針 螺栓之縱向移動來調整平行度。於白知技藝以差動 ^^l.doc Η:\Η·Υ(3\旺矽科技制衫 -14 - 1294523 2·藉由選用具有適當斜率之斜楔240及螺距之螺检256、 258,本發明可輕易地微調該探針組件12〇與該待測元件 52之平行度。 3·該待測元件52施加於該探針122之應力傳遞至該斜楔 240之斜面242時，該應力（F)之垂直分力（Fv)與該斜面 242形成之摩擦力⑴方向相反於該應力之水平分力 (Fh) ’可抵消該水平分力（Fh)並自動地固鎖該插梢216以 避免其位置偏移而影響該探針組件120與該待測元件52 之平行度。 本發明之技術内容及技術特點巳揭示如上，然而熟悉本 項技藝之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不 月離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍 應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之 替換及修飾，並為本發明之申請專利範圍所涵蓋。 【圖式簡單說明】 圖1係一習知積體電路測試卡之剖面示意圖； 圖2例示本發明第一實施例之積體電路測試卡； 圖3係本發明之探針組件剖面示意圖； 圖4例示本發明彈性梢； 圖5例示本發明之探針座； 圖6例示本發明之探針元件； 圖7及圖8例示本發明之調整組件； 圖9及圖1〇顯示本發明之斜楔、插梢及應力分散板之操 作； H:\HU\HYG\旺矽科技\8443 丨 \84431 .doc -15- 1294523 圖11顯示本發明之斜楔之另一運作方式； 圖12例示本發明另一實施例之彈針組件；以及 圖13例示本發明第二實施例之積體電路測試卡。 【主要元件符號說明】 10 測試卡 20 電路板 22 訊號接點 24 導線 30 陶瓷基板 40 探針座 42 探針 44 平面 50 晶圓 52 待測元件 54 焊墊 56 平面 60 探針元件 62 絕緣本體 64 開口 70 承載構件 72 内端 74 外端 78 導線 100 測試卡 110 電路板 112 上表面 114 測試接點 116 下表面 118 訊號接點 120 探針組件 122 探針 130 彈性連接件 132 固定板 133 開孔 134 彈性梢 135 殼體 136 彈簧 138 連接梢 140 間隔板 142 彈性板 144 導線 150 應力分散板 160 轉接電路板 170 下蓋 H:\HU\HYG\旺矽科技\8443丨\8443].doc - 16 - 1294523 172 螺栓 182 上表面 186 下表面 190 探針座 194 焊墊 200 調整組件 212 導槽 220 導引板 230 上蓋 242 斜面 245 圓球 248 側邊 254 圓球 258 螺栓 264 彈簧 300 測試卡 314 間隔板 320 探針組件 180間距調整板 184上接點 188下接點 192上表面 196導線 210槽板 216插梢 222開孔 240斜楔 244圓球 2 4 6侧邊 252圓球 256螺栓 262螺栓 266插梢 312彈性鋼片 318螺栓 322彈性連接件 H:\HU\HYG\ 旺矽科技\8443 ]\8443 丨.doc -17-

Claims (1)

1294523 第093122513號專利申請案 士 中文申請專利範園替換本(96年7月 卞、申請專利範圍·· K 一種積體電路測試卡，包含·· 一電路板’具有複數個訊號接點； 一抵針組件，具有複數根電氣連接於該訊號接點之探 針；以及 —調整組件，具有一斜楔，用以調整該探針組件 與一待測元件之平行度。 2.=申請專利範圍第！項之積體電路測試卡，其中該調整組。 =包含至少-連接於該斜楔之—側邊的螺栓，其藉由旋 轉來移動該斜楔。 3 j 如申喷專利範圍第2項之積體電路：目丨丨叫本 、 ^ 領脰电峪/則忒卡，其中該螺栓係 以一圓球頂接於該斜楔之側邊。 如申凊專利範圍第2項之積體電路n外本 W股€峪測忒卡，其中該螺栓頂 楼該斜楔之末端係呈半圓形。 5. =申請專利範圍第2項之積體電路測試卡，其中該調整組 件另包含一頂接於該斜楔之另一側邊之彈簧。 6. =申請專利範圍第旧之積體電路測試卡，其中該調整組 件另包含： 一槽板，具有複數個導槽，I由分 M , ，、中該斜楔係設置於該導 糟中；以及 一插梢，連接該斜楔與該探針組件。 如申請專利範圍第6項之積體電路、、丨 μ ^ ^ ^ 峪劂喊卡，其中該調整組 1午另包含一具有複數個開孔之I 讀開孔中。 导引板’且該插梢係設置於 如申請專利範圍第ό項之積體電路 @列減卡，其中該插梢之

日修(更)正替換頁I 1294523 一端係以一圓球頂接於該斜楔之一斜面。 9·如申請專利範圍第6項之積體電路測試卡，其中該插梢之 末知係呈半圓形。 10· —種積體電路測試卡，包含·· 一電路板，具有複數個訊號接點； 一探針組件，包含·· 複數根探針，可擷取一待測元件之電氣特性；及 彈丨生連接件，電氣連接該訊號接點與該探針； 以及 一凋整組件，用以調整該探針組件與該待測元件之平 行度，該調整組件包含： 一槽板’具有複數個導槽； 一斜楔，設置於該導槽中；以及 至少一插梢，連接該斜楔與該探針組件。 u.如申請專利範圍第10項之積體電路測試卡，其另包含： 一間隔板，設置於該電路板之下表面；以及 —下蓋，設置於該間隔板上，用以承載該探針組件。 12·如申請專利範圍第1〇項之積體電路測試卡，其另包含： —間隔板，設置於該電路板之下表面； —下蓋，用以承載該探針組件；以及 至少一彈性鋼片，設置於該間隔板上，用以承載該下 蓋。 13·如申請專利範圍第1〇項之積體電路測試卡，其中該探針組 件另包含一具有一上表面及一下表面之間距調整板，其包 含： 1294523 日修(更丨正替換頁j 複數個下接點，設置於 ^ Λ 於该下表面，電氣連接於該複數 根探針；以及 複數個上接點，設置於兮 夏乂系上表面，電氣連接於該電路 板之訊號接點。 申請專利範圍第13項之積體電路測試卡，其中該探針組 含一轉接電路板，用以電氣連接該電路板之訊號接 點及该間距調整板之上接點。 15·如申請專利範圍第1〇項之積 此^入 檟體電路謂試卡，其中該調整組 該開孔中。 導引板’且該插梢係設置於 16·如申請專利範圍第1〇 ^ ^ 檟體電路測試卡，其中該插梢之 一鸲係以一圓球頂接於該斜楔之一斜面。 17.如申請專利範圍第1〇項之積體電路測試和其另包含一設 置於該轉接電路板上之應力分散板，該插梢係以一圓球頂 接於該應力分散板上。 A =請專利範圍第10項之積體電路測試卡，其中該插梢之 末端係呈半圓形。 19.:申請專利範圍第10項之積體電路測試卡，其中該調整组 件另包含至少-連接於該斜機之—侧邊 轉來移動該斜楔。 20·如申請專利範圍第19項之積體電 电峪，則忒卡，其中該螺栓係 从一圓球頂接於該斜楔之側邊。 21 ·如申請專利範圍第19項之積體電路測試卡 接該斜楔之末端係呈半圓形。収卡其中該螺栓頂 22.如申請專利範圍第19項之積體電路測試卡，其中該調整纽 1294523 得a氧更)止替換詞 件另包含一頂接於該斜楔之另一侧邊之彈簧。 23. 如申請專利範圍第10項之積體電路測試卡，其中該彈性連 接件包含： 一固定板，具有複數個開孔；以及 彈性梢，没置於該開孔中，用以電氣連接該訊號接 點與該探針。 24. 如申請專利範圍第23項之積體電路測試卡，其中該彈性梢 包含： 一殼體； 一彈簧，設置於殼體中；以及 一連接梢，分別連接於該彈簧之二末端。 25. 如申請專利範圍第10項之積體電路測試卡，其中該彈性連 接件包含： 人 一彈性板；以及 複數條導線，以傾斜方式設置於該彈性板中，用以電 氣連接該訊號接點與該探針。 26. 如申請專利範圍第25項之積體電路測試卡，其中該彈性板 係由矽膠構成。 X -4-