TWI314994B - Probe card - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於半導體晶圓之測試設備（test equipment)’且更明確地說，是關於用於測試半導體晶片 之電特性的探針卡（probe card )。 【先前技術】 、大脰上’半導體產品是藉由執行一系列複雜過程來製 k的’諸如’製造純梦晶圓之過程，在純破晶圓上形成圖 案以製造半導體晶片之過程，測試半導體晶片之電特性以 判定半導體晶片是好或是壞的電晶粒分類（，細也 -贈ing)過程，封裝良好半導體^之過程，及最後對 已封裝之半導體晶片進行測試的過程。 在經由電特性賴過程而判定為壞的晶片巾，可修復 的晶片被修復，而不可修復之晶片在執行裝配過程之前被 除^因此，電特性測試過程在降低裝喊本及增強半導 體晶片製造過程之生產率(yield)上是顯著的。 用於執行EDS過程之裝置包括財探針頭（㈣ $針卡，探針頭與為職物件（諸如晶圓）所準備的傳 V墊（conductive pad)接觸從而將電訊號施加於傳導墊。 探針頭的所有末端必須安置於相同高度處，使得所 頭都可接觸該傳導墊。探針頭自空間變壓器 t刪f0rmer)之底部向下突出。然而，若空間變壓器4 旱，不k好如圖1中所説明的，則儘管空間變壓器U水 地女置者，但探針頭46之末端仍具有不同的高度。由於此 6

大體上，測試過程在加熱晶圓時進行。若上述探針卡 义二間使用，則使板彈簀50變形從而改變板彈簀50之彈 數。結果，板彈簧50之回復力亦改變，從而使空間變 垒益42之受控制之位準惡化。另外，使用許多組件（諸如， I31492?〇li,d〇c 原因’在f試期間，塾與探針頭46之間接觸不良。 切Γ ^^、、且恕來用於控制空_壓器42之底部之位準 白知之截面圖。頂部加強部 祕一 :=)3G提供至印刷電路板（peB，pnntede_itb_d) 部件30曰般^七加強部件20 *供至其底面。頂部加強 件’且底部加強部件2Q是環形部件。此 :二° .及30藉由螺釘（bolt) 70來固定。安裝部 —壯installation member ) 4〇提供至底部加強部件2〇内部。 =衣。P件4G包括具有探針頭46之空間變壓器幻及經安置 2於固持空間變壓器42之支樓板（su_ plate) 44。 杜板44藉由板彈黃（pIate spring) 50來與底部加強部 >輕接。多個孔12形成於頂部加強部件30及PCB 10 、夕個了精D周之控制螺釘（fine-tunable control bolt) 60 Z別插入於孔12巾。個別之控制螺釘6〇之插入程度經控 "周整經施加以擠壓空間變壓器42之力。因此，空間變 β 之底$的位準得以控制。如圖3中所說明的，由控 制累釘60施加的壓力F1藉由回復力而與由支撐板44施 加至板彈黃50的壓力F2相平衡，從而固定空間變壓器42 j _ im ^ 5者如彈黃針（JP〇g〇 pin ) 80之彈性構件提供於PCB 10與空間變壓器42之間，用於此二者之電性連接。 7 1314994 21064pif.doc [技術問題] 本發明之例示性實施例是 [技街解決方案] 木十卡 在二例示性實施例中’探針卡可包括 一有一底面以使探針頭可盥— 卩件，其 電路板⑽），多個電性連接^物=電性接觸；印刷 板上之71^^ 接墊分職胁此印刷電路 ^^ ^ ^ _ (interconnection member ) ^ 部件與⑽之間以使安置於㈣之底面上 木針頭电性連接；加強部件，其安置於PCB上方以 與PCB之間界定_種空間，且與KB麵接； # ^卩牛（C〇ntaCtmember)，其經提供至該空間中且具有 。刀地或整個地接觸該加強部件之頂面；連接部件 onnect member)’其插入一形成於pCB處之插入孔 insert hole)中以使接觸部件耦接該安裝部件；及多個控 制。IM牛(control member)，其插入至多個形成於安裝部件、 PCB及加強部件處的控制孔（e。咖丨㈣）巾，以用於控 制該安I部件的轉及將安裝部件目定至pcB，其中個別 插入孔之插入深度可加以精調。 在另一例示性實施例中’探針卡可包括安裝部件，具 有為之提健針職電性接觸—測試物件之底面；印刷電 路板（PCB)，其具有頂面及底面，電性連接之墊分別安置 8 1314994 21064pif.doc

= 件’其安置於安裝部件與。CB 接；加強料，其在與電性連 及多個控制螺釘，其經由形成ΓρΓ處m2上； =二’用於控制個別探針頭之位準 = 強部件，控制衡插入控制孔中，在自 B猎由螺紋來精繼控制齡之插入深度。 [有利效果] 來唯月之一實施例的探針卡中，不使用板彈菩 =控制之位準歸因於在過程中板彈簧 及接卡中，空_ 探間變壓器之受控制之位準歸因於測ί 觸晶圓而產生之力所發生之變化。 根據本發明，探針卡具有簡單組態 配及維護探針卡是可能的。 奋易地扁 【實施方式】 [最佳模式] 在:文中參看附圖來更充分地描述本發明，在附圖中 月之較佳實施例。然而，本發明可以許多不同 二里解為限於本文所陳述之實施例。在 圖式中為h疋起見，元件之形狀被放大。 9 1314994 2X064pif.doc 根據本發明之騎卡丨岐職諸如半導體晶圓 減物件的電特性。圖4是根據本發明之探針卡之透視圖、 圖5是經由圖4之線W的戴面圖，圖6是圖5 : 的探針卡之透視圖。 a 參看圖4至圖6,探針卡！包括安裝部件1〇〇， 路板（PCB) 200、加強部件3〇〇、接觸部件4〇〇 件500，及控制部件6〇〇。 ° 安裝部件1〇〇是盤形部件，且具有探針頭16〇， 過程中探針頭160與安置於晶圓（未圖示）上之墊相接 以將電訊號施加於墊上。安裝部件1〇〇包括安 160之㈣變壓器12〇’及經組態以用於固持此空間變壓哭 120之支#板14G。空間，賴器12G具有盤形狀，且探 160自空間變壓器12〇之底面向下突出。空間變壓哭⑽ 之-側是階梯形的，使得其頂端較其底端更加向^突°出。 探針頭160在與空間變壓器12〇耦接或合併之前可於 空間變壓器120來製造。多個墊122安置於空間變壓器 之項面在空間魏器12Q内，形成訊號線（Signalline) (未圖以使探針頭160與墊122形成電性連接。支撐 ，140是環形板14〇 ’其經安置以在橫向上圍繞m變壓 β 120。支撐板14〇之内側是階梯形的，使得其頂端較其 底端更加向内突出。當在空間變壓器120之橫向上突出的 頂端放在向内突出之底端上時，空間變㈣12G藉由螺釘 ^未圖不）以固定地耦接至支撐板140。或者，空間變壓 σ 及支樓板14〇之形狀可改變，使得空間變壓器120 10 1314994 21064pif.doc 強制地或固定地耦接至支撐板14〇。 - 印刷電路板（PCB) 200安裝於空間變壓器120上方。 1墊201及202分別提供至PCB 200之頂面及底面。PCB 200 •具有盤形狀及較支撐板140更長之直徑。諸如彈簧針220 • 之夕個互連部件提供至pCB 2⑻之底面。每一彈簧針 由，屬製成從而具有傳導性，且具有頂部口（t〇pp〇rt)及 底邛口（bottom port)及提供用於使頂部與底部口彼此連 • 接的彈黃。提供彈簧針220以用於使安置於PCB 200之頂 面上之墊122與安置於pCB 2⑽之底面上之墊2〇1互連。 ，特定言之，墊201安置於PCB 2〇〇之底面上，且墊2〇2 女置於PCB 200之頂部邊緣上。訊號線（未圖示）提供於 PCB 200内，用於將墊2〇1電性連接至墊。獨立的 測試設備（未圖示）電性連接至pcB2〇〇之塾2〇2。 加強部件300安裝於PCB 2〇〇上。加強部件3〇〇是具 有底部開放空間（b〇tt〇m-open space ) 3〇2之圓柱形部件。 多個耦接槽（coupling gr〇〇ve) 322形成於加強部件3〇〇之 側壁處且具有螺紋。李禺接孔（c〇upling h〇le) 242提供於 PCB 200處，面朝減槽322。加強部件3〇〇之底面約略 ·-地成平坦狀。在向上方向上，螺舒28〇插入麵接孔祀及 ，· 耦接槽322中以將加強部件300固定至PCB2〇〇。 當加強部件300與PCB 200彼此耦接時，其界定一種 空間302,在空間3〇2中提供接觸部件4〇〇。接觸部件仙〇 之頂面440安置於加強部件3〇〇之内表面。接觸部件蝴 具有底面420及頂面44〇。接觸部件400之底φ 42〇是圓 I314mp,doc 形平坦表面’且其頂面440自邊緣至中心向上逐漸縮減。 多個插入孔244形成於PCB 200處，從而上下穿透。形成 插入孔244，且其較耦接孔242更靠内。 連接部件500插入該插入孔244巾，使接觸部件4〇〇 . 與支撐板140連接。連接部件500是桿狀部件。形成一種 - 具有螺紋之孔522,以在縱向上穿透連接部件5〇〇=連接邛 件500具有較PCB 200之厚度更大的長度。當連接部件5〇°〇 插入該插入孔244中時，連接部件500之頂端朝著 •之頂面突出，且其底端朝著刪〇〇之底面 件400及支撐板140具有孔460及144，其中螺紋形成於 對應於形成於連接部件500處之孔522之位置處。^向下 方向上，螺釘540插入形成於接觸部件4〇〇處之孔460及 形成於連接部件500處之孔522中。在向上方向上，螺釘 560插入形成於支撐板140處之孔144及形成於連接部件 500處之孔522中。歸因於螺釘540及560，使連接部件 500固定至接觸部件400及支撐板140。 φ 當連接部件500插入該插入孔244中時，插入孔244 較連接部件500還寬’使得連接部件5〇〇在插入孔244中 •. 以一預定角度傾斜。舉例言之，若插入孔244及連接部件 .· 500具有圓形的橫截面，則插入孔244具有較此連接部件 500更大之直徑。在一些情況下，歸因於空間變壓器12〇 之製造過程而產生的誤差，使空間變壓器12〇經組裝後會 改變其自一側至另一側之厚度。出於此原因，甚至在空間 變壓器120水平地安裝於PCB 200上時，探針頭之末端亦 12 I3149?44p,doc 可不具有相同的高度。提供一控制部件600以用於連接該 安裝部件100與加強部件300。此控制部件6〇〇藉由操作 員重複地變緊或變鬆以控制空間變壓器12〇之底面的位 準，使得探針頭160之末端具有相同的高度。 更特定§之，控制部件600在將安裝部件丨〇〇固定至 加強部件300上起了作用。視情況地，諸如螺釘（未圖示） 之特定固定部件可用於使控制部件6〇〇與安裝部件1〇〇彼 此完全地固定。

控制孔246形成於PCB 200之耦接孔242與插入孔244 之間以上下地(up and down)穿透。具有螺紋之控制孔324 及分別形成於加強部件3⑻及支撐板14〇處以面向控 制孔246。控制部件6〇〇插入至控制孔324及146中。控 制。卩件600之插入深度可加以精調。控制部件6⑽可為控 制=釘。螺紋以良好的規律形成於在加強部件處形成 之才工制孔324處，以精調空間變壓器之底面的位準。 螺釘_之數目是三至五。在提供至乡兩個控制螺釘 之情況下，難以控制此位準。另一方面，在提供至少 =個控制螺釘的情況下，需要很多的時間以控制此位準。 ::里可f供至少六個螺釘_以更精確地及穩定地控制 ====形成正多邊形。或者，控 、、'二配置以形成多邊形。 其頂:接:虞本發明之探針卡1包括接觸部件4〇。， 力施加於探^觸該加強部件3〇〇。因此，當自下至上的 ''員160與測試過程中安置於晶圓上之墊的接 I314mP,d〇t 下的力產生於加強部件300與接觸部件铜 ^觸點處。歸因於自上至下之力的產生，使空間變壓器 120之受控制之位準不改變。 直到接觸部# 400之頂面接觸該加強部件3〇 控制螺釘600才插入至控制孔146、246及324中以 ^t^〇PCB.2〇° 5 3〇0 ===不同高度，此是由於甚至當控制螺 釘600之插入冰度相相維持空間變壓器12〇之位 ^圖10)日寺L變塵器12G之位準未維持著或 ^ 器120之厚度不均勻等等的各種原因所引起 = 變壓器之底面之位準應轉著，使得探針頭160之末= 此細確地控制個別之控制螺釘_ :插 入冰度來達成。因此，當空間變壓器12〇 傾斜時，連接部件500卿隋400亦傾；:、== 於接觸部件400之頂面44〇自邊緣至中心 '、— 減，且加強部件300具有接觸該接觸部件Jo之頂 的平坦頂面，所以甚至在接觸部件彻、 400與加強部件300之接觸仍維料。^藉 244具有較連接部件更大之直徑，所以'm :在插入孔，内傾斜。另外，由於彈簧針22〇 =括= 汽，所以甚至當㈣變壓器12G傾斜時 =與一。一之接觸仍= 如在例示性實施例中描述的，接觸部件_具有球體 14 1314m pif.doc 之局部剖視的形狀。然而， 狀或，種形狀以連續 ::觸ί:;二:具形的形 間變壓器之位準時亦如此。 丨件甚至在控制一空 著二於板彈簧之回復力，而維持 r溫下進行之測=:二變=性模數 制之位準。然而，根據本發明之探針卡二之叉控 維持空間變堡器120之受控制之 ^括^種用於 止空間變壓器120之受栌 勺板弹貫。因此，防 形所造成的改技可朗。# _於—過程中之熱變 在探針卡！巾，空間變壓器 定的，且接觸部件_之頂面接觸該加:=。〇;:固 = 之受控制之位準歸因於探針頭在測試 日s %而產生的力所造成的改變是可能的。 連接；件11說明裝配圖5中所示之探針卡1的程序。 Γ 接觸部件(圖7)。連接部件5〇〇 插=，成於印刷電路板（PCB)期處之插人孔244中， 定位於PCB 2(K^面上（8 >。細 固定至PCB 200，且安置於PCB 200下方之安 牛1〇〇固定至連接部件5〇〇 (圖。該控制部件6〇〇 至形成於PCB 200及加強部件3〇〇處之控制孔146、 46及324中且向下至接觸部件4〇〇接觸該加強部件3〇〇 之位置處，使此二者彼此耦接（圖1〇)。個別之控制部件 6〇0之插入深度經調整以控制空間變壓器120之位準（圖 15 1314994 21064pif.doc 11)。 _ 〔工業利用性〕 根據上述之探針卡，空間變壓器之受控制之位準未改 變。因此，探針卡可用於測試半導體晶片之電特性。 ' 【圖式簡單說明】 * 圖1展示由習知探針卡之使用而產生的問題。 圖2是習知探針卡之截面圖。 ^ 圖3展示在使用探針卡時施加至圖2中所說明之探針 卡的力。 圖4是根據本發明之探針卡的透視圖。 圖5是經由圖4之線I-Ι的截面圖。 圖6是說明於圖5中之探針卡的透視圖。 圖7至圖11說明裝配探針卡之程序。 【主要元件符號說明】 10 :印刷電路板 12 :孔 • 30:頂部加強部件 40 :安裝部件 • · 42 :空間變壓器 -· 44 :支撐板 46 :探針頭 50 :板彈簧 60 :控制螺釘 70 :螺釘 16 I314"44p,d〇e 80 :彈簧針 100 :安裝部件 120 :空間變壓器 122 :墊 140 :支撐板 144 :孔 146 :控制孔 160 :探針頭 200 :印刷電路板 201 、 202 :墊 220 :彈簧針 242 :耦接孔 244 :插入孔 246 :控制孔 280 :螺釘 300 :加強部件 302 :底部開放空間 322 :耦接槽 324 :控制孔 400 :接觸部件 420 :底面 440 :頂面 460 :孔 500 :連接部件 17 1314994 21064pif.doc 522 540 560 600 孔 螺釘 螺釘 控制部件

Claims (1)

1314994 2l〇64pifl 為第95119533號中文專利範圍無劃’藏¥主"^〜〜'僇里百期：97年12月 29曰 十、申請專利範圍： 1·一種探針卡，其包含： 安裝部件，其具有底面，探針頭設在所述底面上以 與測試物件在電性上相接觸； 印刷電路板（PCB) ’其具有頂面及底面，多個電性 連接之墊分別安置於所述頂面及底面上； 互連部件，其安置於所述安裝部件與所述PCB之 間以使文置於所述PCB之所述底面上之所述墊與所述 探針頭在電性上相連接； 加強部件，其安置於所述PCB上方以在所述加強部 件與所述PCB之間界定空間且與所述pCB耦接； 接觸部件，其設置於所述空間中且具有部分地或整 個地接觸所述加強部件之頂面； 連接部件，其插入至形成於所述PCB處之插入孔中 以使所述接觸部件耦接所述安裝部件；及 夕個控制部件，其插入至形成於所述安裝部件、所 ，PCB，及所述加強部件處之控制孔中以用於控制所述 安裝部件之位準及將所述安裝部件固定至所述pcB ; /、中所述個別之插入孔之插入深度可加以精調。 备二請專利範圍第1項所述之探針卡，I中所述控 制藉疋騎且觀形成於在所述加強部件處形成之所述 控制孔中，所述螺钉在自下至上之方向上順序地插入至形 成於所述絲料、所述PCB及所述加強部件處之所述控 岳ι| ίΙ, Φ。 I 1314994 21064pifl 觸部件之所二di項所述之探針卡’其中所述接 V

述空間用3項所叙探針卡，其中界定所 5如申強部件之底面具有平坦形狀。 入孔之4=171顧软探針卡，其中所述插 、表垃= 所述連接部件之橫截面積，使得所述 β 形成於所述PCB處之所述插入孔中傾斜。 裝：包申含請專利範圍第5項所述之探針卡’其中所述安 空間變壓器，所述探針頭安裝於其中；及 支撐板’其用於圍繞及支撐所述空間變壓器且與所 述連接部件耦接，所述支撐板具有所述控制孔 ，所述控 制部件插入於所述控制孔中。 7.如申請專利範圍第5項所述之探針卡，其中所述控 制部件之數目是三至五。

20