TWI417552B - 測試探針 - Google Patents

Description

測試探針

本發明是關於一種測試探針，更確切地說，本發明是關於一種能夠增進測試可靠度的測試探針，其使用一種導電矽質區段，穩定的測試電流可由此區段流過。

晶片為一種積體電路，其使用在半導體材料的小薄板上製造的邏輯元件而執行各種功能。此些功能是電訊號所致動，電訊號是經由匯流排自印刷電路板(PCB)傳送到晶片。

一般來說，許多電子產品中都設置有許多晶片，並且在決定每一電子產品的功能表現方面，晶片扮演了相當重要的角色。

進一步來說，製造印刷電路板是將導體，例如銅，覆蓋在一薄板上以形成電路佈線，薄板是由絕緣體所構成，絕緣體例如為環氧樹脂(epoxy resin)或電木樹脂(bakelite resin)。印刷電路板具有電性/電子元件，例如焊接在電路佈線上的積體電路、電阻和開關。

微晶片(Microchips)是指印刷電路板上的電子電路以高密度整合在一起的一種晶片。在任何電子產品中設置並組合晶片前，需確定此種晶片是否可正常運作，因此必須使用測試設備已對晶片進行測試。

在此種測試方法中，晶片架設在測試基座(socket)上。為了能在不損傷晶片的前提下，於測試基座上測試晶片， 故架設並使用測試探針。

測試基座通常設置在測試印刷電路板上，且將欲進行測試的微晶片放置在測試基座上，然後，便可執行測試作業。測試基座和多個測試探針共同架設在一起。

第1圖繪示習知測試探針的截面圖。

如第1圖所示，測試探針具有套筒20、上柱塞10及下柱塞40。上柱塞10可滑動地裝設在套筒20中並具有探測凸塊12，且下柱塞40裝設在套筒20的下端。線圈彈簧30裝設在套筒20中，並彈性地支撐上柱塞10。

當使用此種架構測試微晶片時，微晶片放置在測試基座上，且使用裝設在測試基座上的加壓單元將微晶片向下壓。因此，微晶片將可接觸到上柱塞的探測凸塊。

第2圖繪示電流流過第1圖的測試探針的狀態示意圖。

如第2圖所示，探測凸塊12和半導體晶片1的連接端2相接觸，測試電流則流過上柱塞10的本體且於後經過套筒20和下柱塞40而流到測試印刷電路板3的電極墊片4。部份電流則流過套筒20的內壁，並經過線圈彈簧30而流到下柱塞40。

如此一來，測試印刷電路板的電流將經由測試探針分別地流入所提供的測試設備(未繪示)。在此過程中，可對半導體晶片進行一般的測試作業。

使用測試探針所進行的可靠度測試將視流過測試探針的電流是否平穩而定。雖然壓縮了線圈彈簧30，使得線圈彈簧30與套筒20的內壁接觸部份僅在特定區域A的範圍 內，但經由線圈彈簧30流到下柱塞40的電流仍將在測試過程中造成測試電流的不穩定響應特性。

有鑒於前述問題，本發明之多個實施例將提供一種測試探針，其能夠藉由改進結構以允許穩定電流流過而增進測試可靠度。

根據本發明之一方面提供一種測試探針，其包含：套桶、上柱塞及下柱塞。套桶的相對兩端具有開口，上柱塞的下部份保持(hold)在套桶的上部份中，在上柱塞的上端形成探測凸塊，以接觸半導體晶片的連接端。下柱塞的上部份係保持在套桶的下部份中。套桶收納導電矽質區段，導電矽質區段具有包含金屬粉末的矽質圓柱，而有導電度。且導電矽質區段電性連接上柱塞與下柱塞，並在測試每一半導體晶片期間彈性地支撐傳送至上柱塞的向下壓力。

在此，套桶可包括設置於其內的線圈彈簧，用以彈性地支撐上柱塞。

更進一步地，線圈彈簧具有內側直徑，內側直徑大於導電矽質區段的外側直徑，其差距約為0.02mm~0.2mm的範圍。

依據本發明之另一方面提供一種測試探針，用以測試半導體片，其包含：上柱塞、套桶、下柱塞、線圈彈簧及導電矽質區段。在上柱塞的上端形成探測凸塊，以接觸半導體晶片的連接端。套桶的相對兩端具有開口，且將上柱塞的下部份保持(hold)在套桶的上部份中。下柱塞的上部份 係保持在套桶的下部份中。線圈彈簧用以彈性地支撐保持在套桶中的上柱塞。並且，導電矽質區段保持在線圈彈簧中，導電矽質區段具有包含金屬粉末的矽質圓柱，而有導電度。當測試探針接觸半導體晶片時，線圈彈簧主要地用來彈性支撐上柱塞，且導電矽質區段次要地用來彈性支撐上柱塞。

根據本發明的多個實施例，包含金屬粉末的導電矽質區段提供了所需的導電度。電矽質區段可保持在套桶中，並在測試期間彈性地支撐上柱塞，穩定測試電流將可沿著導電矽質區段流動，使測試探針的測試可靠度得以被增進。

以下將依據本發明之多個例示性實施例並參考所附圖示以更詳細地說明測試探針。

第3A圖和第3B圖繪示依據本發明一例示性實施例之測試探針的截面圖。

如第3A圖和第3B圖所示，測試探針包含：上柱塞10、套桶20、下柱塞40和導電矽質區段50。在上柱塞10的上端形成探測凸塊12，以接觸半導體晶片的連接端。套桶20的相對兩端具有開口，上柱塞10的下部份保持(hold)在套桶20的上部份中。下柱塞40的上部份係保持在套桶20的下部份中。導電矽質區段50保持在套桶20中，導電矽質區段50具有包含金屬粉末的矽質圓柱，而有導電度。

首先，在繪示於第3A圖的實施例中，上柱塞10固定於套筒20，此種固定方式是使形成在套桶20的上部份之 加壓脊部(pressure ridge)22卡合入溝槽14中，溝槽14形成在上柱塞的下部份。在繪示於第3B圖的實施例中，上柱塞10固定於套筒20的方式將使得上柱塞10能沿著垂直方向滑動，在此種固定方式中，階部16形成於上柱塞的下部份上，階部16的位置受限地固定於內彎曲阻擋部件(inwardly bent catch)24上，而內彎曲阻擋部件24則形成在套桶20的上端。

由組成成分為矽的導電矽質區段50具有彈性，且呈圓柱形態的金屬粉末具有導電度，故導電矽質區段50兼具彈性與導電度的特性。

因此，在測試半導體晶片的過程中，導電矽質區段50將彈性地支撐著經探測凸塊12傳送的垂直力，且施加至探測凸塊12的測試電流將通過導電矽質區段50而傳導到下柱塞40。

以下將說明依據本發明之另一實施例的測試探針。

第4圖繪示依據本發明另一例示性實施例之測試探針的截面圖。

在繪示於第4圖的實施例中，測試探針的結構增加了線圈彈簧30，如第4圖的所繪示出來的。

線圈彈簧30裝設在套桶20中以彈性地支撐上柱塞10。線圈彈簧30的內側直徑d1與導電矽質區段50的外側直徑d2間的差距(d1減去d2)可限制在0.02mm~0.2mm的範圍內。

通常，用於測試探針的線圈彈簧在製造過程中是使用 直徑大小為0.02mm及0.20mm的線圈。在此實施例中，將依據被測試的目標物而定地，線圈彈簧的內側直徑為0.2mm及2.0mm。

當受壓縮時，導電矽質區段50將於外徑方向上產生形變，且可能接觸到線圈彈簧30的內側直徑區域。如此，導電矽質區段50與線圈彈簧30間必須以一預設間距分隔開，此預設間距可為前述空間範圍，以使得導電矽質區段50與線圈彈簧30可正常且彈性地支撐上柱塞10。

以下將說明依據本發明再一實施例的測試探針。

第5圖繪示依據本發明再一例示性實施例之測試探針的截面圖。

在第5圖所示實施例之架構中，線圈彈簧30主要地彈性支撐上柱塞10，且導電矽質區段50次要地彈性支撐上柱塞10。

如此一來，在一般狀態中，導電矽質區段50和上柱塞10間以一預設距離L分隔開，而沒有接觸到上柱塞10的底部。

在測試半導體晶片的過程中，處於初始狀態的上柱塞10是受線圈彈簧支撐，然後，在上柱塞被移位預設距離L後，當導電矽質區段50接觸到上柱塞的底部時，導電矽質區段50將彈性地支撐上柱塞10。當然，線圈彈簧30也同時彈性地支撐著上柱塞10。

第6圖繪示電流流過第5圖的測試探針的狀態示意圖。

如第6圖所示，當半導體晶片與上柱塞10之探測凸塊 12接觸時，上柱塞依照垂直往下的方向移動，使得線圈彈簧30與導電矽質區段50受到壓縮。然後，測試電流自上柱塞10經由套桶20、線圈彈簧30和導電矽質區段50中至少一而流到下柱塞40，使得相較於習知測試探針來說，此處實施例改善了測試電流的響應特性。

雖然本發明之例示性實施例已舉例性地說明如上，本發明所屬之技術領域中具有通常知識者可在不脫離如所附申請專利範圍揭示之本發明範圍與精神的前提下，明瞭本發明之修飾、增加及取代技術特徵的各種可能方式。

1‧‧‧半導體晶片

3‧‧‧測試印刷電路板

4‧‧‧電極墊片

10‧‧‧上柱塞

12‧‧‧探測凸塊

14‧‧‧溝槽

16‧‧‧階部

20‧‧‧套筒

22‧‧‧加壓脊部

24‧‧‧內彎曲阻擋部件

30‧‧‧線圈彈簧

40‧‧‧下柱塞

51‧‧‧導電矽質區段

d1‧‧‧線圈彈簧的內側直徑

d2‧‧‧導電矽質區段的外側直徑

L‧‧‧預設距離

本發明之前述與其他目的、特徵與優點將可藉由實施方式的說明並配合所附圖示而更為明瞭，其中：第1圖繪示習知測試探針的截面圖。

第2圖繪示電流流過第1圖的測試探針的狀態示意圖。

第3A圖和第3B圖繪示依據本發明一例示性實施例之測試探針的截面圖。

第4圖繪示依據本發明另一例示性實施例之測試探針的截面圖。

第5圖繪示依據本發明再一例示性實施例之測試探針的截面圖。

第6圖繪示電流流過第5圖的測試探針的狀態示意圖。

10‧‧‧上柱塞

12‧‧‧探測凸塊

14‧‧‧溝槽

20‧‧‧套筒

22‧‧‧加壓脊部

40‧‧‧下柱塞

50‧‧‧導電矽質區段

Claims (4)

1. 一種測試探針，用以測試半導體晶片，其包含：一套桶，該套桶的相對兩端具有開口；一上柱塞，在該上柱塞的一上端形成一探測凸塊，以接觸該半導體晶片的一連接端，且該上柱塞的一下部份保持(hold)在該套桶的一上部份中；以及一下柱塞，該下柱塞的一上部份係保持在該套桶的一下部份中，其中，該套桶收納一導電矽質區段，該導電矽質區段具有包含金屬粉末的一矽質圓柱，而有導電度，該導電矽質區段與該套筒的內壁以一預設間距分隔開，以供該導電矽質區段在該套筒內變形，且該導電矽質區段電性連接該上柱塞與該下柱塞，並在測試該半導體晶片期間彈性地支撐傳送至該上柱塞的向下壓力。
2. 如申請專利範圍第1項所述之測試探針，其中該套桶包括設置於其內的一線圈彈簧，用以彈性地支撐該上柱塞。
3. 如申請專利範圍第2項所述之測試探針，其中該線圈彈簧具有一內側直徑，該內側直徑大於該導電矽質區段的一外側直徑，其差距約為0.02mm~0.2mm的範圍。
4. 一種測試探針，用以測試半導體晶片，其包含：一上柱塞，在該上柱塞的一上端形成一探測凸塊，以接觸該半導體晶片的一連接端；一套桶，該套桶的相對兩端具有開口，且將該上柱塞 的一下部份保持(hold)在該套桶的一上部份中；一下柱塞，該下柱塞的一上部份係保持在該套桶的一下部份中；一線圈彈簧，用以彈性地支撐保持在該套桶中的該上柱塞；以及一導電矽質區段，保持在該線圈彈簧中，該導電矽質區段具有包含金屬粉末的一矽質圓柱，而有導電度，在該測試探針接觸該半導體晶片之前，該導電矽質區段和該上柱塞以一預設間距分隔開，其中，當該測試探針接觸該半導體晶片時，該線圈彈簧主要地彈性支撐該上柱塞，且該導電矽質區段以及該線圈彈簧次要地彈性支撐該上柱塞。