TWI431282B - 探針測試裝置 - Google Patents

Description

探針測試裝置

本發明是關於一種測試裝置，且特別是關於一種適用於半導體測試的探針測試裝置與其製造方法。

在半導體晶圓形成多個積體電路晶片需牽涉到許多步驟，包括：微影、沉積、與蝕刻等。由於其製造的程序相當複雜，故難免會有一些晶片產生缺陷。因此，在進行晶圓切割且將上述的積體電路晶片自半導體晶圓分離前，會對這些積體電路晶片進行測試，以判定上述的積體電路晶片是否有缺陷。

請參照圖1A，圖1A所繪示為一種習知的探針測試裝置。此探針測試裝置10包括：一電路板12、一空間轉換板14、與一探針組16。其中，空間轉換板14是藉由多個錫球142而設置在電路板12上，而探針組16則是裝設在空間轉換板14上，且探針組16包括多根探針162，藉由這些探針162可測試晶圓上的晶片。於空間轉換板14的內部設有導電線路(未繪示)，藉由這些導電線路，探針組16上的探針162可與電路板12上的導電線路電性連接。因此，探針162所接收的測試性號能經由空間轉換板14而傳送到電路板12，以進行後續的分析。

請同時參照圖1A與圖1B，圖1B所繪示為圖1A之空間轉換板14的受力分佈圖。在圖1B中為了清楚顯示受力F1的分佈，故未將探針162畫出。空間轉換板14上分佈有多個焊墊(pad)141。當探針測試裝置10在進行檢測時，探針組16上的探針162會與待測物(Device under test，簡稱DUT；未於圖中繪示)相碰觸，此時待測物會施予一反作用力於探針162，從而使探針162施與一受力F1於空間轉換板14上。

此外，分佈於空間轉換板14與電路板12間的錫球142也可以發揮支撐的作用，以避免空間轉換板14因受力F1而變形。然而，在錫球142之間仍然會有空隙143存在，位於空隙143上方的空間轉換板14由於缺乏支撐的關係，故會因受力F1而往電路板12的方向彎曲。而且，隨著積體電路晶片的尺寸愈來愈小，探針組16上探針162的分佈也有愈來愈密集的趨勢，也就是說空間轉換板14上單位面積所承受的力量會愈來愈高，也因此空間轉換板14因受力F1而彎曲的情形也會愈來愈嚴重，使得空間轉換板14的平整度受到影響，進而使探針卡整體的平整度受到影響，在測試待測物時，探針卡的平整度會影響針壓縮量(Over Drive)的大小，探針卡的平整度愈差，針壓縮量必須下得愈大，即針壓(Force)會愈大，才可使探針162與空間轉換板14上的接觸墊實際接觸。然而，針壓愈大會造成空間轉換板14的變形愈大，探針162本身的磨耗量也提高，使得空間轉換板14與探針162的使用壽命變短。

此外，在市面上，探針測試裝置10雖然是由專門的探針測試裝置製造廠商進行製作和組裝，但由於成本的考量，空間轉換板14則往往是由IC製造廠商或IC設計廠商所提供。目前，IC製造廠商或IC設計廠商所提供的空間轉換板有愈來愈輕薄的趨勢。然而，這樣一來，空間轉換板14更會因受力F1而產生較大的彎曲變形。

請參照圖1C，圖1C所繪示為另一種習知的探針測試裝置。在此探針測試裝置10’中，電路板12與空間轉換板14間填充有保護膠144，該保護膠144可防止錫球142遭到外界環境的污染，且保護膠144也可發揮支撐空間轉換板14的效果。然而，保護膠144的硬度較差，且保護膠144整體的均勻性較難控制，可能導致空間轉換板14與保護膠144間具有空隙的存在，從而造成空間轉換板14與保護膠144無法有效接觸，故保護膠144所能發揮的支撐效果有限。

因此，如何避免空間轉換板14因受力F1而產生彎曲的現象，是值得本領域具有通常知識者去思量地。

本發明的主要目的在於提供一種探針測試裝置，此探針測試裝置可避免空間轉換板因受力而產生彎曲的現象。

根據上述目的與其他目的，本發明提供一種探針測試裝置，其包括一電路板、一增強結構、至少一空間轉換板、與至少一探針組。增強結構設置在電路板上，且增強結構的內部導電線路是與電路板上的導電線路電性連接。另外，空間轉換板設置在增強結構上，所述的空間轉換板的內部導電線路是藉由多個第一錫球而與增強結構的內部導電線路電性連接。此外，探針組是設置在空間轉換板上，且探針組包括多個探針。其中，於增強結構與空間轉換板間形成有多個容置空間，第一錫球是位於容置空間內，而增強結構則抵接著空間轉換板。

於上述之探針測試裝置中，增強結構為一增強板，該增強板具有多個突出部，該突出部是抵接著空間轉換板，且所述的突出部定義出所述的容置空間。此外，增強板例如是由可加工陶瓷(machinable Glass Ceramics)所製成。

於上述之探針測試裝置中，增強結構為一增強板，該增強板具有多個第一突出部。空間轉換板具有多個第二突出部，第一突出部是與第二突出部彼此相抵接，且第一突出部與第二突出部定義出所述的容置空間。

於上述之探針測試裝置中，突出部、第一突出部、第二突出部的材質為光阻。

於上述之探針測試裝置中，增強結構為一增強板。空間轉換板具有多個突出部，該突出部是抵接著增強板，且所述的突出部定義出所述的容置空間。

於上述之探針測試裝置中，增強結構包括一下增強板與一上增強板，下增強板設置在電路板上，且下增強板的內部導電線路是與電路板上的導電線路電性連接，而空間轉換板的內部導電線路則是藉由多個錫球而與下增強板的內部導電線路電性連接。上增強板設置在下增強板上，所述的容置空間是設置於上增強板上，該容置空間貫穿上增強板，且上增強板是抵接著空間轉換板。

於上述之探針測試裝置中，增強結構的內部導電線路是藉由多個第二錫球而與電路板上的導電線路電性連接，且第二錫球是位於第一錫球的正下方。

於上述之探針測試裝置中，增強結構為多層陶瓷結構。

於上述之探針測試裝置中，空間轉換板為多層有機結構。

藉由增強結構之助，空間轉換板並不會因為受力而產生變形。這樣一來，可以保證空間轉換板有一定的平整度，增加空間轉換板與探針的使用壽命。

為讓本發明之上述目的、特徵和優點更能明顯易懂，下文將以實施例並配合所附圖式，作詳細說明如下。需注意的是，所附圖式中的各元件僅是示意，並未按照各元件的實際比例進行繪示。

請參照圖2A，圖2A所繪示為本發明之探針測試裝置的第一實施例，此探針測試裝置20包括一電路板22、一增強板28、一空間轉換板24、與一探針組26。其中，增強板28是設置在電路板22的一側，且其內部導電線路是與電路板22上的導電線路電性連接。增強板28為多層陶瓷結構(Multi-Layered Ceramic，簡稱MLC)，由於其是由陶瓷材質所構成故具有較高的硬度，從而增加探針測試裝置20整體的強度。另外，空間轉換板24是設置在增強板28上，且其內部導電線路是與增強板28的內部導電線路電性連接，這些空間轉換板24為多層有機結構(Multi-Layered Organic，簡稱MLO)。此外，探針組26包括多根探針262，探針組26是設置在空間轉換板24上。

請同時參照圖2A與圖2B，圖2B所繪示為增強板28與空間轉換板24間的詳細結構圖。在圖2B中為了清楚顯示受力F2的分佈，故未將探針262畫出。其中，空間轉換板24的內部具有多條導電線路(未繪示)，增強板28的內部也具有多條導電線路281，該空間轉換板24內部的多條導電線路是藉由多個第一錫球241而與增強板28內部的多條導電線路281電性連接，該導電線路281是與第一錫球241相接觸。此外，增強板28還具有突出部283，這些突出部283定義出容置空間282，第一錫球241是位於容置空間282內，且突出部283的頂端抵接著空間轉換板24。在本實施例中，增強板28是由可加工陶瓷所製成，故可藉由機械加工的方式於增強板28上形成突出部283。第一錫球241是泛指以錫膏、錫球之相關結構均屬之。

當探針組26上的探針262與待測物相碰觸，此時待測物會施予一反作用力於探針262，從而使探針262施與受力F2於空間轉換板24上。由於空間轉換板24被第一錫球241與突出部283支撐著，故空間轉換板24並不會因為受力F2而產生變形。因此，相較於圖1B與圖1C的空間轉換板14，本實施例之空間轉換板24可以有一定的平整度，在測試待測物時，使針壓縮量不需要下得太大，探針262與空間轉換板24上的接觸墊即可實際接觸。這樣一來，空間轉換板24及探針262的使用壽命便會增長，從而增加探針測試裝置20的使用壽命。

另外，於增強板28的下方還分佈有多個第二錫球284。藉由這些第二錫球284，電路板22上的多條導電線路(未繪示)得以與增強板28內部的多條導電線路281電性連接。此外，第二錫球284還具有支撐電路板22的功效，第二錫球284較佳是位於第一錫球241的正下方。第二錫球284亦可以其他實施方式取代，例如：以可伸縮性的彈性體、異方性導電膠等結構取代第二錫球284，使電路板22上的多條導電線路與增強板28內部的多條導電線路281電性連接。

在上述的實施例中，是藉由從增強板28所延伸出的突出部283來支撐空間轉換板24。然而，突出部不一定限於形成在增強板上，也可將突出部形成在空間轉換板上。請參照圖3，圖3所繪示為本發明之探針測試裝置的第二實施例。在本實施例中，增強板48為一平板，且空間轉換板44具有多個突出部443，這些突出部443是抵壓著增強板48且定義出容置空間442，而第一錫球441則是位於容置空間442內。

此外，突出部也可同時形成在增強板與空間轉換板上。請參照圖4，圖4所繪示為本發明之探針測試裝置的第三實施例。於增強板58上具有多個第一突出部583，而在空間轉換板54則具有多個第二突出部543，其中第一突出部583與第二突出部543彼此是相抵接。藉由第一突出部583與第二突出部543，可定義出容置空間542，而第一錫球541則是位於容置空間582內。

在第二實施例與第三實施例中，突出部443、第一突出部583、與第二突出部543例如是藉由微影製程而成型。也就是說，先於增強板58或空間轉換板54上形成一光阻層(未繪示)，之後再圖案化該光阻層以形成突出部，亦即突出部的材質為光阻。突出部443、第一突出部583、與第二突出部543的功用與圖2B之突出部283相似，皆是用以避免空間轉換板產生變形。

在上述的實施例中，是以增強板28,48,58作為增強結構的實施例，但增強結構的實施例還可以有其他的形態。請參照圖5，圖5所繪示為本發明之探針測試裝置的第四實施例。在本實施例中，增強結構38包括一下增強板381與一上增強板382，下增強板381設置在電路板22上，且下增強板381的內部設置有多條導電線路3811。另外，上增強板382是設置在下增強板381上，且上增強板382還包括多個容置空間3821，而位於空間轉換板24下方的第一錫球241則位於容置空間3821內，且第一錫球241與導電線路3811相接觸。空間轉換板24是放置在上增強板382上，因此空間轉換板24是受到上增強板382與第一錫球241的支撐。

當探針組26上的探針262(如圖2A所示)與待測物相碰觸時，探針262會施與受力F2於空間轉換板24上。由於空間轉換板24被上增強板382與第一錫球241支撐著，故空間轉換板24並不會因為受力F2而產生變形。這樣一來，空間轉換板24可以有一定的平整度，在測試待測物時，使針壓縮量不需要下得太大，探針262與空間轉換板24上的接觸墊即可實際接觸，空間轉換板24及探針262的使用壽命便會增長，從而增加探針測試裝置的使用壽命。

另外，在上述的實施例中，於增強板28或增強結構38上皆只放置單一個空間轉換板。然而，其實也可在增強結構上放置二個以上的空間轉換板。請參照圖6，圖6所繪示為本發明之第三實施例之增強板與空間轉換板間的詳細結構圖。在本實施例中，增強板68上方放置了二個空間轉換板64，且位於空間轉換板64下方的第一錫球641是位於增強板68的容置空間682內。而且，增強板68的突出部683抵接著二個空間轉換板64。藉由增強板68的支撐，可使這二個空間轉換板64不會因未受力F3而產生彎折。

本發明以實施例說明如上，然其並非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知識者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。

<先前技術>

10‧‧‧探針測試裝置

12‧‧‧電路板

14‧‧‧空間轉換板

141．．．焊墊

142．．．錫球

143．．．空隙

16．．．探針組

162．．．探針

F1．．．受力

<實施方式>

20．．．探針測試裝置

22．．．電路板

24、34、44、54、64．．．空間轉換板

241、441、641．．．第一錫球

26．．．探針組

262．．．探針

28、48、58、68．．．增強板

281．．．導電線路

282、442、542、682．．．容置空間

283、443、583、683．．．突出部

284．．．第二錫球

F2、F3．．．受力

38．．．增強結構

381．．．下增強板

3811．．．導電線路

382．．．上增強板

3821．．．容置空間

543．．．第二突出部

583．．．第一突出部

圖1A所繪示為習知探針裝置。

圖1B所繪示為圖1A之空間轉換板的受力分佈圖。

圖1C所繪示為另一種習知的探針測試裝置。

圖2A所繪示為本發明之探針測試裝置的第一實施例。

圖2B所繪示為圖2A增強板與空間轉換板間的詳細結構圖。

圖3所繪示為本發明之增強結構的另一實施例。

圖4所繪示為本發明之第三實施例之增強板與空間轉換板間的詳細結構圖。

圖5所繪示為本發明之探針測試裝置的第四實施例。

圖6所繪示為本發明之第三實施例之增強板與空間轉換板間的詳細結構圖。

22．．．電路板

24．．．空間轉換板

241．．．第一錫球

28．．．增強板

281．．．導電線路

282．．．容置空間

283．．．突出部

284．．．第二錫球

F2．．．受力

Claims (10)

1. 一種探針測試裝置，包括：一電路板；一增強結構，該增強結構設置在該電路板上，且該增強結構的內部導電線路是與該電路板上的導電線路電性連接；至少一空間轉換板，該空間轉換板設置在該增強結構上，所述的空間轉換板的內部導電線路是藉由多個第一錫球而與該增強結構的內部導電線路電性連接；及至少一探針組，該探針組是設置在該空間轉換板上，該探針組包括多個探針；其中，於該增強結構與該空間轉換板間形成有多個容置空間，該第一錫球是位於該容置空間內，而該增強結構則抵接著該空間轉換板。
2. 如申請專利範圍第1項所述之探針測試裝置，其中該增強結構為一增強板，該增強板具有多個突出部，該突出部是抵接著該空間轉換板。
3. 如申請專利範圍第2項所述之探針測試裝置，其中該增強板是由可加工陶瓷所製成。
4. 如申請專利範圍第2項所述之探針測試裝置，其中該突出部的材質為光阻。
5. 如申請專利範圍第1項所述之探針測試裝置，其中該增強結構為一增強板，該增強板具有多個第一突出部，該空間轉換板具有多個第二突出部，且該第一突出部與該第二突出部是彼此相抵接。
6. 如申請專利範圍第5項所述之探針測試裝置，其中該第一突出部與該第二突出部的材質為光阻。
7. 如申請專利範圍第1項所述之探針測試裝置，其中該增強結構為一增強板，該空間轉換板具有多個突出部，且該突出部是抵接著該增強板。
8. 如申請專利範圍第1項所述之探針測試裝置，其中該增強結構包括：一下增強板，該下增強板設置在該電路板上，且該下增強板的內部導電線路是與該電路板上的導電線路電性連接，而該空間轉換板的內部導電線路則是藉由多個錫球而與該下增強板的內部導電線路電性連接；及一上增強板，該上增強板設置在該下增強板上，所述的容置空間是設置於該上增強板上，該容置空間貫穿該上增強板，且該上增強板是抵接著該空間轉換板。
9. 如申請專利範圍第1項所述之探針測試裝置，其中該增強結構的內部導電線路是藉由多個第二錫球而與該電路板上的導電線路電性連接，且該第二錫球是位於該第一錫球的正下方。
10. 如申請專利範圍第1項所述之探針測試裝置，其中該增強結構為多層陶瓷結構，該空間轉換板為多層有機結構。