TWI405973B - 探針結構及具有此探針結構之探針卡 - Google Patents

Description

探針結構及具有此探針結構之探針卡

本發明係有關於一種探針結構及具有該探針結構之探針卡，特別是有關於一種可使探針接觸到半導體裝置之板體的探針結構及具有該探針結構之探針卡。

一般來說，半導體裝置由工廠製程(fab process)所製造，以形成電路於半導體基板上，電測試操作篩選晶片(electrical die sorting, EDS)製程用以測試半導體裝置之電特性，而封裝製程(packaging process)用以將半導體基板封裝進入半導體晶片中。

電測試操作篩選晶片製程用以判定半導體裝置是否具有缺陷，並且該製程可能會使用到測試裝置，例如探針卡。探針卡包括一探針，用以接觸半導體裝置之一板體，而測試訊號被應用於板體且通過探針，接著，藉由檢查板體之輸出訊號以判斷半導體裝置是否具有缺陷。

韓國專利第661254號揭露用以測試一半導體裝置之一探針卡。

第1圖係為一剖面圖以說明習知探針卡之探針結構。

請參閱第1圖，探針結構10包括一下側探針導引件11、一上側探針導引件12、一探針13、一凸出端子14、一撓性連接件15以及一模具16。下側探針導引件11包括一容置孔，探針13被插入該容置孔中且包括一上凸端子14。上側探針導引件12包括一孔洞，該孔洞被上凸端子 14垂直插入，凸出端子14被焊接至位於下側探針導引件11上方之撓性連接件15，模具16設於凸出端子14以及撓性連接件15周圍，藉以保護凸出端子14以及撓性連接件15免於遭受外力。

然而，習知探針結構10之下側探針導引件11以及上側探針導引件12可能需要被分開製作，當探針13被插入容置孔中時，下側探針導引件11之一上表面大致與探針13之一上表面共平面。而此圖中，當探針13之上表面低於下側探針導引件11之上表面，探針13可能無法被固定。

此外，形成下側探針導引件11以及上側探針導引件12的製程方法包括利用氧化層(oxide layer)使下側探針導引件11以及上側探針導引件12絕緣，然而，要使下側探針導引件11之之容置孔絕緣是困難的，因此，探針13可能彼此電性耦合。因此，探針結構10之電特性可能降低，以至於使探針結構10失效。

本發明之實施例提供一種具有簡單結構之探針結構。

本發明之實施例也提供一種具有上述探針結構之探針卡。

根據本發明提出之一觀點，探針結構包括一導引件、一探針以及一模具，導引件包括一孔洞，探針被插入該孔洞中，另外，探針包括一支撐部，該支撐部被該孔洞之一上端所支撐，模具成形於該導引件上以覆蓋探針。

根據本發明之一實施例，探針結構更包括一撓性連接 件，該撓性連接件與探針連接，探針包括一上凸端子與撓性連接件連接。

根據本發明之另一實施例，探針結構可能包括一支撐槽，支撐槽成形於孔洞之一側壁，以容設凸出部。

根據本發明提出之另一觀點，探針結構包括一導引件、一探針以及一模具。導引件包括一孔洞以及成形於孔洞之側壁的一支撐部，探針被插入孔洞中且被設置在支撐部上，而模具成形於導引件上以覆蓋探針。

根據本發明提出之另一觀點，探針卡包括一基板、一補強板、複數探針結構以及複數可撓性連接件，基板包括一電路圖案，絕緣板被設置於基板下，而絕緣板包括第一孔洞，探針結構設於絕緣板下。每一探針結構包括一導引件、探針以及模具，導引件包括一第二孔洞，探針設於第二孔洞中，而每一探針包括支撐部，支撐部被第二孔洞之上端所支撐，模具成形於導引件上以覆蓋探針，連接件連接電路圖案至探針且通過第一孔洞。

根據一實施例，探針卡可包括一上補強板以及一下補強板，上補強板可結合基板之上表面，而上補強板可包括一容置槽，該容置槽成形於上補強板之下表面，以容納電路圖案。而下補強板可與基板之下表面結合，以固定絕緣板與基板之下表面，而下補強板可包括第三孔洞，以容納絕緣板。

絕緣板可包括被插入第三孔洞之第二支撐部，下補強板可包括一第二支撐槽，該第二支撐槽成形於第三孔洞之 側壁，以容納絕緣板之第二支撐部。探針卡更包括彈性件、承托件以及調整螺絲，彈性件可被設於容置槽中，而容置槽位於下補強板中之第二支撐槽之下表面，承托件位於彈性件上，以支撐絕緣板之下表面。調整螺絲與絕緣板之上表面接觸且通過上補強板，以調整絕緣板之水平角度，於此處，彈性件可為一彈簧，而承托件可為一球體。

根據本發明提出之另一觀點，探針卡包括一基板、一上補強板、一下補強板、一絕緣板、複數探針結構以及複數可撓性連接件。基板包括成形於基板之上表面之電路圖案，另外，基板包括通過基板之中央部位之第一孔洞，上補強板與基板之上表面結合，而上補強板包括成形於上補強板之下表面的容置槽，用以容置電路圖案，下補強板可包括一第二孔洞，該第二孔洞穿過下補強板之中央部位。絕緣板設置於下補強板上，且絕緣板包括複數第三孔洞。探針結構被設於絕緣板下方，每一探針結構包括導引件、探針以及模具，導引件具有第四孔洞，而探針被插入第四孔洞中，每一探針包括支撐部，支撐部被第四孔洞之上端所支撐，模具成形於導引件上以覆蓋探針，連接件連接電路圖案至探針且通過第三孔洞。

根據本發明，探針結構包括單一導引件，因此，探針可快速地被固定，且探針結構可簡單地被隔離，故製作探針結構之時間以及成本可被降低，更可改善探針結構之電特性。

本發明於下文中特別舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。然而，本發明可能以各種不同形式形成並且不應被推斷而僅限制於在此所提出之實施例，以下所提供之實施例可使本發明完整的被揭露並且將完整地傳達給熟習此技藝者，而本發明之圖式中，為了可以更清晰的顯示，階層以及範圍之尺寸以及相對尺寸可能被擴大。

當一元件或階層被歸為”設在…上”或”連接至”另一元件或階層時，該元件可能直接被設於另一元件或階層上或直接被連接於另一元件或階層上，亦或是介於其間的元件或階層可能被揭露。對比之下，當一元件或階層被歸為”直接設在…上”或”直接連接至”另一元件或階層時，則不會有介於其間的元件或階層出現。相同的元件使用相同標號表示，而”以及/或”在此被使用時，包括一個或多個相關列出的項目之任一或所有組合。

應注意的是，雖然第一、第二、第三…等等在此處可能被用以形容不同的元件、組成、部位、階層以及/或部份，該些元件、組成、部位、階層以及/或部份不應受到這些詞彙之限制。這些詞彙只被用來區別此一元件、組成、部位、階層或部份與另一部位、階層或部份之不同，因此，以下被討論之第一元件、組成、部位、階層或部份可被稱為第二元件、組成、部位、階層或部份，而不違反說明書之教示。

與空間相關的詞彙，如”下”、”上”及其相似詞彙可能被使用於此，以利於簡化說明於圖式中一元件或特徵 相對於另一元件或特徵之關係。應注意的是，與空間相關的詞彙包含使用或運轉裝置之不同定位，除此之外，也包括圖式中之定位描述。舉例來說，若圖式中之裝置被顛倒時，被稱做”下方”之元件或”向下”的其他元件或特徵就會被定位成”在上方”之元件或特徵，因此，此一示範詞彙”下方”可包含上方以及下方兩種定位。可知此裝置可能被定位(旋轉90度或其他定位)，而在此使用之空間相關的描述符號根據此方式解釋。

在此使用之術語係為了形容特定的實施例，而非要限定本發明，除非文章中明確指出外，單數類型之詞彙”一”也包括複數形式。應注意的是，當”包括”以及/或”包含”使用於此說明書時，指定的特徵、整體、步驟、運作、元件以及/或組成之存在會被納入說明書中，而不會將一個或多個特徵、整體、步驟、運作、元件以及/或群組之存在或附加排除在外。

本發明之實施例藉由本發明之最佳實施例(以及居中的結構)之剖面示意圖來敘述，由於製造技術以及/或是公差的影響，圖式之形狀不同可能會發生，因此，本發明之實施例不應該被推斷作為限制於此圖示之部位的特定形狀，而應該包括因為製造所產生之誤差的形狀。圖式之部位係概略之本質，而其形狀也非表示裝置之部位現實上之形狀，同時也非用以限制本發明之範圍。

除非所有詞彙(包括科技及科學詞彙)被定義，否則於此使用之詞彙與熟習此技藝者所知之詞彙具有相同意思。 應了解的是，詞彙在常用字典中之定義應該與相關技術之文章的字彙意義一致，而不能被解釋成一個理想化或是過度正規的涵義，除非在此有明確的定義。

第2圖係根據本發明之一實施例說明探針結構之剖面圖。

請參閱第2圖，本發明之實施例之探針結構100包括導引件110、探針120、連接件130以及模具140。

導引件110可為板形且包括貫穿導引件110之中心部位的複數孔洞112。在此實施例中，孔洞112以彼此面對之方式配置，亦或，孔洞112可能交替地被設置。另外，導引件110可能包括矽材。

探針120直接接觸半導體裝置之板體，以傳送一測試訊號至半導體裝置之板體，每一探針120包括一支撐部122，支撐部122成形於每一探針120之一上端，並且探針120分別向下插入導引件110之孔洞112中。支撐件122被設於每一孔洞112之一上端，使探針120被導引件110所支撐，此外，黏著劑(未圖示)被設於探針120與導引件110之間，以使探針120與導引件110彼此固定。在此實施例中，黏著劑包括還氧化物(epoxy)，而探針120可能朝著導引件110之中心部位設置，亦或，探針120可能朝著導引件110之邊緣方向設置。另外，任一探針120可能朝著導引件110之中心部位設置，而其餘探針120則可能朝著導引件110之邊緣方向設置。

每一探針120包括上凸端子124，在此實施例中，上 凸端子124鄰設於導引件110之中心部位。

連接件130與探針120之上凸端子124連接，在此實施例中，連接件130可能與上凸端子124焊接，而連接件130可包括一軟性電路板(FPCB)。

如第2圖所示，在此實施例中，單一連接件130可與至少二探針120之上凸端子124連接，也就是說，單一的上凸端子124可連接連接件130之每一面。連接件130可包括軟性電路板(FPCB)，該軟性電路板包括二表面且其上形成電路圖案，因為複數上凸端子124連接至單一連接件130，故連接連接件130與上凸端子124所耗費之時間會明顯減少，而用來連接探針120之上凸端子124所需之連接件130數量可被降低，因此製作探針結構100之成本也會減少。

亦或，單一連接件130可與單一探針120之單一上凸端子124連接。

模具140成形於導引件110上，以覆蓋探針120與上凸端子124及連接件130之間的連接部。在此實施例中，模具140可包括環氧樹脂(epoxy resin)，由於上凸端子124與導引件110之中心部位相鄰設置，故模具140可包括一中央部成形於導引件110之中心部位上，以覆蓋上凸端子124以及成形於導引件110邊緣之邊緣部，該邊緣部較中央部低，特別的是，模具140之高度由中央部向邊緣部逐漸降低。模具140可保護探針120以及上凸端子124及連接件130之間的連接部，以避免外部衝擊。

根據此實施例，探針結構100可包括單一導引件110，而探針120可藉由黏著劑以及模具140與導引件110固定，因此，製作探針結構100之時間及成本可下降，以提升探針結構100之製作生產力。

第3圖係係根據本發明之另一實施例說明探針結構之剖面圖。

請參閱第3圖，本實施例之探針結構200包括導引件210、探針220、連接件230以及模具240。

探針結構200之導引件210、探針220、連接件230以及模具240大致與第2圖中探針結構100之導引件110、探針120、連接件130以及模具140相同，除了一支撐槽214外，支撐槽214形成於導引件210之每一孔洞212之側壁上，以容置探針220之支撐部222。因此，任何其他有關於探針結構200之導引件210、探針220、連接件230以及模具240之圖式被省略，以使說明書更為精簡。

第4圖係係根據本發明之另一實施例說明探針結構之剖面圖。

請參閱第4圖，本實施例之探針結構300包括導引件310、探針320、連接件330以及模具340。

探針結構300之導引件310、探針320、連接件330以及模具340大致與第2圖中探針結構100之導引件110、探針120、連接件130以及模具140相同，除了每一探針320皆有設置支撐部外，支撐部314形成於導引件310之每一孔洞312之側壁上。因此，任何其他有關於探針結構 300之導引件310、探針320、連接件330以及模具340之圖式被省略，以使說明書更為精簡。

第5圖係係根據本發明之另一實施例說明探針卡之剖面圖，而第6圖為一分解剖面圖以說明第5圖之探針卡。

請參閱第5、6圖，本實施例之探針卡400包括一基板410、一上補強板420、一下補強板430、一絕緣板440、一探針結構450以及一水平調整件470。

基板410可為一圓盤狀，而基板410包括穿過基板410中央部位之一孔洞411，電路圖案(未圖示)成形於基板410之上表面，與測試接頭(未圖示)之彈簧針腳(pogo pin)(未圖示)接觸之連接端子(未圖示)被沿著基板410之上表面之邊緣設置。而與連接端子電性連接之連接件412被設置在基板410上且與孔洞411之圓周相鄰。

上補強板420與基板410結合，以覆蓋基板410之上表面，上補強板420補強基板410之上表面，以避免基板410被彎折或是扭轉。上補強板420包括一第一容置槽421，該第一容置槽421成形於上補強板420之下表面，當上補強板420與基板410之上表面結合時，由基板410之上表面向上凸出的連接件412容設於第一容置槽421中。

下補強板430相對於基板410與上補強板420面對，也就是說，基板410被插入上補強板420與下補強板430之間，下補強板430與基板410之下表面結合，以覆蓋基板410之下表面，下補強板430補強基板410之下表面，以避免基板410被彎折或是扭轉。下補強板430包括成形 於下補強板430中央部位之一第二孔洞431以連通基板410之第一孔洞411，而下補強板430包括支撐槽432，支撐槽432沿著第二孔洞431之上端成形，也就是說，下補強板430具有一階梯狀之開孔，其包括了第二孔洞431以及支撐槽432。此外，下補強板430包括複數第二容置槽433，第二容置槽433成形於支撐槽432之下表面。

於此實施例中，上補強板420以及下補強板430可能藉由將螺絲460插入上補強板420、基板410以及下補強板430中，以將其被穩定地與基板410固定。

上補強板420以及下補強板430可能為相對較輕之材質，舉例來說，上補強板420以及下補強板430可為鋁合金。

絕緣板440包括複數第三孔洞441，該等第三孔洞441具有間距，且間距大致與半導體裝置之間距相同，絕緣板440包括支撐部442，該支撐部442沿著絕緣板440之上側邊成形，並且絕緣板440被向下插入至下補強板430之第二孔洞431中。於此實施例中，絕緣板440可為陶瓷材質。

第7圖係第5圖中探針卡之探針結構的放大圖。

請參閱第7圖，探針卡400之探針結構450包括一導引件451、一探針452、一連接件453以及一模具454。

探針結構450之導引件451、探針452、連接件453以及模具454大致與第2圖中探針結構100之導引件110、探針120、連接件130以及模具140相同，因此，任何其他有關於探針結構450之導引件451、探針452、連接件 453以及模具454之圖式被省略，以使說明書更為精簡。亦或，本實施例之探針卡400可能包括第3圖之探針結構200或是第4圖之探針結構300。

探針結構450中之探針452之尖端係與半導體裝置之板體電性連接，探針結構450被設於絕緣板440之下表面且在每一第三孔洞441之下方。而連接件453穿過第一孔洞411與基板410之連接件412電性連接。

第8圖為第5圖中探針卡之水平調整件之放大圖。

請參閱第8圖，水平調整件470與絕緣板440之位置排成一線，以調整絕緣板440上之探針結構450的水平角度，水平調整件470包括一調整螺絲471、一承托件472以及一彈性件473。

調整螺絲471與上補強板420固定，而調整螺絲471與絕緣板440之上表面接觸，承托件472與彈性件473容設於下補強板430之每一第二容置槽433中。於此實施例中，在彈性件473被置入下補強板430之每一第二容置槽433中後，承托件472會被放置於彈性件473之上。舉例來說，承托件472可能為一球體，而彈性件473可能為一彈簧，因此，絕緣板440之位置可藉由適當地轉動調整螺絲471來校正。

接下來，探針卡400之組裝過程以及利用探針卡400測試半導體裝置之測試過程會被詳細揭露。

探針結構450相對半導體裝置被設置，也就是說，探針結構450被設置之間距大致與半導體裝之間的間距相 同。

探針結構450之邊緣部與絕緣板440之每一第三孔洞441之下端緊密接觸，絕緣板440以及探針結構450利用黏著劑，例如矽膠，彼此接觸。而探針結構450之連接件453向上凸出且穿過絕緣板440之每一第三孔洞441。

球體472以及彈簧473被插入下補強板430之每一第二容置槽433中，具有探針結構450之絕緣板440向下被插入至下補強板430之第二孔洞431中。而絕緣板440之支撐部442被插入至下補強板430之支撐槽432中。

基板410以及上補強板420連續地被設置於下補強板430上之絕緣板440所設置之位置，而基板410之連接件412被設置於上補強板420之第一容置槽421中，上補強板420、基板410以及下補強板430藉由螺絲450彼此固定。

調整螺絲471接觸絕緣板440之上表面且通過上補強板420。由於絕緣板440受到球體472以及彈簧473的彈性支撐，因此絕緣板440之水平度可藉由調整螺絲471來校正。

探針卡400之探針結構450包括單一導引件451，而探針452可簡易地藉由每一探針452之支撐部與導引件451結合，因此，探針卡400之製作時間與成本可被降低，而可改善探針卡400之生產效率。

基板410與測試接頭之彈簧針腳電性連接，探針結構450之探針452與半導體裝置電性連接，測試訊號由半導 體裝置通過探針452，形成於半導體裝置中之一輸出訊號會被檢測以判別半導體裝置是否具有缺陷。

當任一探針結構450之探針452損壞時，損壞的探針結構450會與絕緣板440隔離，上補強板420會與基板410隔開，與損壞的探針結構450連接之連接件453也會與基板410之連接件412分離。在損壞的探針結構450被移除後，新的探針結構會被設置在探針卡400中，因此僅需將損壞的探針結構450更新。

根據本發明，具有支撐部的探針被插入至單一的導引件之孔洞中，因此製作探針結構的時間及成本可降低，而可改善具有探針結構之探針卡的生產效率。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

習知技術

10‧‧‧探針結構

11‧‧‧下側探針導引件

12‧‧‧上側探針導引件

13‧‧‧探針

14‧‧‧凸出端子

15‧‧‧撓性連接件

16‧‧‧模具

本發明

100、200、300、450‧‧‧探針結構

110、210、310、451‧‧‧導引件

112、212、312、411‧‧‧孔洞

120、220、320、452‧‧‧探針

122、222‧‧‧支撐部

124‧‧‧上凸端子

130、230、330、412、453‧‧‧連接件

140、240、340、454‧‧‧模具

214、314‧‧‧支撐槽

400‧‧‧探針卡

410‧‧‧基板

411‧‧‧第一孔洞

420‧‧‧上補強板

421‧‧‧第一容置槽

430‧‧‧下補強板

431‧‧‧第二孔洞

432‧‧‧支撐槽

433‧‧‧第二容置槽

440‧‧‧絕緣板

441‧‧‧第三孔洞

442‧‧‧支撐部

450、460‧‧‧螺絲

470‧‧‧水平調整件

471‧‧‧調整螺絲

472‧‧‧承托件

473‧‧‧補強件

第1圖係為一剖面圖以說明習知探針卡之探針結構；第2圖係根據本發明之一實施例說明探針結構之剖面圖；第3圖係係根據本發明之另一實施例說明探針結構之剖面圖；第4圖係係根據本發明之另一實施例說明探針結構之剖面圖；第5圖係係根據本發明之另一實施例說明探針卡之剖 面圖；第6圖為一分解剖面圖以說明第5圖之探針卡；第7圖係第5圖中探針卡之探針結構的放大圖；第8圖為第5圖中探針卡之水平調整件之放大圖。

100‧‧‧探針結構

110‧‧‧導引件

112‧‧‧孔洞

120‧‧‧探針

122‧‧‧支撐部

124‧‧‧上凸端子

130‧‧‧連接件

140‧‧‧模具

Claims (11)

1. 一種探針結構，包括：一導引件，包括一孔洞；一探針，被插入該孔洞中，該探針包括一支撐部，且該支撐部被該孔洞之一上端支撐；以及一模具，成形於該導引件上以覆蓋該探針。
2. 如申請專利範圍第1項所述之探針結構，其更包括一可撓性連接件，與該探針連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述之探針結構，其更包括一上凸端子，與該連接件連接。
4. 如申請專利範圍第1項所述之探針結構，其中該導引件包括一支撐槽，該支撐槽成形於該孔洞之一側壁，以覆蓋該探針之該支撐部。
5. 一種探針結構，包括：一導引件，包括一孔洞以及一支撐部，該支撐部成形於該孔洞之一側壁；一探針，被插入該孔洞中且被該孔洞之一上端所支撐；以及一模具，成形於該導引件上以覆蓋該探針。
6. 一種探針卡，包括：一基板，包括一電路圖案；一絕緣板，設置於該基板之下方，且包括複數孔洞；複數探針結構，設於該絕緣板之下方，每一探針結構包括一導引件、複數探針、以及一模具，該導引件包括一 第二孔洞，該探針被插入該第二孔洞中且包括一第一支撐部，該第一支撐部被該第二孔洞之一上端所支撐，該模具成形於該導引件上以覆蓋該等探針；以及複數可撓性連接件，將該電路圖案電性連接至該等探針，且穿過該第一孔洞。
7. 如申請專利範圍第6項所述之探針卡，其更包括：一上補強板，與該基板之一上表面連接，且包括一容置槽，該容置槽成形於該上補強板之一下表面以容納該電路圖案；以及一下補強板，與該基板之一下表面連接以將該絕緣板與該基板固定，且包括一第三孔洞，該第三孔洞用以容納該絕緣板。
8. 如申請專利範圍第7項所述之探針卡，其中該絕緣板包括一第二支撐部，該第二支撐部被插入該第三孔洞，而該下補強板包括一支撐槽，該支撐槽成形於該第三孔洞之一側壁，以容納該絕緣板之該支撐部。
9. 如申請專利範圍第8項所述之探針卡，其更包括：一彈性件，設置於複數容置槽中，該等容置槽形成於該下補強板之一下表面上；一承托件，設於該彈性件上以之稱該絕緣板之一下表面；以及一調整螺絲，與該絕緣板之一上表面接觸，該調整螺絲通過該上補強板以調整該絕緣板之一水平角度。
10. 如申請專利範圍第9項所述之探針卡，其中該彈性 件包括一彈簧，而該承托件包括一球體。
11. 一種探針卡，包括：一基板，包括一第一孔洞以及一電路圖案，該第一孔洞穿過該基板之一中央部位，該電路圖案形成於該基板之一上表面；一上補強板，與該基板之一上表面連接，且包括一容置槽，該容置槽成形於該上補強板之一下表面以容納該電路圖案；一下補強板，與該基板之一下表面連接，且包括一第二孔洞，該第二孔洞穿過該下補強板之一中央部位；一絕緣板，設置於該下補強板，且包括複數第三孔洞；複數探針結構，設置於該絕緣板下方，每一探針結構包括一導引件、複數探針、以及一模具，該導引件包括一第四孔洞，該等探針被插入該第四孔洞且包括一支撐部，該支撐部被該第四孔洞之一上端所支撐，該模具形成於該導引件上以覆蓋該等探針；以及複數可撓性連接件，將該電路圖案電性連接至該等探針，且穿過該第一孔洞以及該等第三孔洞。