TWI464410B

TWI464410B - 探針卡及其製作方法

Info

Publication number: TWI464410B
Application number: TW101118939A
Authority: TW
Inventors: Chun Yen Tsai; Nien Tsung Hsueh
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2012-05-28
Publication date: 2014-12-11
Also published as: TW201326826A

Description

探針卡及其製作方法

本發明係指一種探針卡及其製作方法，尤指一種用以測試晶粒或積體電路成品之探針組，且具重複使用性、可快速替換及擴充之探針卡及其製作方法。

一般而言，積體電路(integrated circuit，IC)產品係先經過電路佈局設計，接著進入半導體廠進行半導體製程以及積體電路的製作，待完成晶圓(wafer)之製作後，再利用探針卡(probe card)進行針測。測試良好或經修復過之晶粒(chip)會於切割後進行後續接線以及封裝等步驟，而已完成封裝的晶粒最後仍須利用探針卡進行最終測試以確認良品，亦即，在積體電路產品的製作過程中，需藉由使用探針卡之探針傳送用以測試受測物(如晶粒或積體電路成品)之測試訊號，以判斷受測物是否有損壞。

在習知技術中，探針卡製作方式係同時將所需的探針依針層由低而高設置於一用以固定探針之探針組，以確保每一探針維持一定的水平。舉例來說，請參考第1圖，第1圖為習知一探針卡10之結構示意圖。探針卡10包含有一電路板100及一積體電路測試介面102。詳細來說，電路板100中央具有一槽孔，而鄰近槽孔處具有複數個第一孔洞100a，用來透過複數個螺絲104，固定積體電路測試介面102的內部組件。積體電路測試介面102用來測試晶粒及積體電路成品，其係由一補強板106及一探針組108所組成。補強板106的上、下兩面分別包含複數個第二孔洞106a、106b，設置於電路板100中央之槽孔，用來加強固定探針組108。探針組108係由一探針座110、一包覆層112及複數個探針114所組成。其中，複數個探針114依針層由低而高設置於包覆層112(如環氧樹脂)中，用來傳輸測試晶粒及積體電路成品的測試訊號及回傳測試結果。包覆層112連接於探針座110(如陶瓷加強環)，並藉由複數個螺絲116及複數個螺帽118，固定於補強板106下。

當進行針測時，探針卡10可用來測試受測物，並判斷受測物是否有損壞。然而，由於探針卡10的多數探針係設置於用以固定探針之探針組108，因此當多數探針損耗至報廢程度時，使用者無法僅更換受損之探針以重複使用探針卡10，而需購買新的探針卡。在此情形下，勢必提高使用成本，也不利於資源的有效利用。

因此，如何改善習知探針卡無法有效利用之缺失，已成為業界所努力的目標之一。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種用以測試晶粒或積體電路成品之探針組之探針卡及其製作方法，其具重複使用性、可快速替換及擴充之優點。

本發明揭露一種探針卡，包含有一電路板及一積體電路測試介面。該積體電路測試介面包含有一第一探針組，設置於該電路板之一端，以及一第二探針組，設置於該電路板之另一端，其中該第一探針組與該第二探針組係彼此分離，而可獨立裝配或拆卸於該電路板，以及該第一探針組及該第二探針組分別包含有一探針座，設置於該電路板上；複數個探針，其為懸臂式探針；以及一包覆層，用來包覆該複數個探針，並固定於該探針座之一面。

本發明另揭露一種探針卡，包含有一電路板及一積體電路測試介面。該積體電路測試介面包含有一第一探針組，設置於該電路板之一端，以及一第二探針組，設置於該電路板之另一端。

請參考第2A圖及第2B圖，第2A圖為本發明實施例一探針卡20之仰視結構示意圖，第2B圖為沿第2A圖所示之虛線之探針卡20之剖視結構示意圖。探針卡20用於測試製作完成的晶圓(wafer)及積體電路(integrated circuit，IC)成品，測試操作者可透過一測試端(single site)21輸出測試訊號或接收測試結果，以判斷是否有損壞的晶粒(chip)或元件。如第2B圖所示，探針卡20包含一電路板200及一積體電路測試介面202。積體電路測試介面202主要包括探針組208，設置於電路板200之一端，以及另一探針組210，設置於電路板200之另一端，其中，探針組208、210係彼此分離。

更具體而言，電路板200中央可形成有一槽孔，而鄰近槽孔處可形成有複數個第一孔洞200a，用來透過複數個螺絲204，固定積體電路測試介面202的內部組件。積體電路測試介面202用來測試晶粒及積體電路成品，其可由一補強板206、探針組208、210所組成。補強板206的上、下兩面可包含複數個第二孔洞206a、206b，其設置於電路板200中央之槽孔，用來固定探針組208、210。探針組208、210可分別設置於補強板206下之相對兩端，用來傳輸測試訊號及回傳測試結果。

換言之，探針組208、210係彼此分離，而可獨立裝配或拆卸於補強板206。藉此，當探針組208及/或探針組210損耗至報廢程度時，可藉由更換受損之探針組(208及/或210)，而重複使用探針卡20以進行測試。

第2B圖亦顯示探針組208與210細部結構之實施例。於此實施例中，探針組208、210為懸臂式探針組。探針組208係由一探針座212、一包覆層214及複數個探針216所組成，而類似地，探針組210係由一探針座218、一包覆層220及複數個探針222所組成。複數個探針216、222用來傳輸測試訊號及回傳測試結果，其依照針層由低而高分別設置於包覆層214、220中，藉此包覆層214、220可加強固定複數個探針216、222。探針座212、218分別連接包覆層214、220，用來加強固定包覆層214、220的整體結構。此外，探針座212、218上、下兩面可分別形成有對應於補強板206下之複數個第二孔洞206b之複數個第三孔洞212a、212b、218a、218b，以透過複數個螺絲224、226及複數個螺帽228、230，鎖接至補強板206之相對兩端。簡單來說，探針座212與探針座218間係分離而非連接設置，而包覆層214、220可分別連接於探針座212或探針座218，因此探針組208、210可以獨立地裝配、拆卸及製造(細節將於以下描述)。

需注意的是，第2A、2B圖係用以說明本發明之概念，本領域具通常知識者當可據以做不同之變化與修飾，而不限於此。舉例來說，在第2B圖中，電路板200可以是任何形式之印刷電路板，如長形、圓形、方形等，視使用者需求而定。補強板206可由金屬材料製成，如鋁、不繡鋼等，亦可為多個探針組208、210組合成為一個母體。另外，此處的實施例係以補強板206下之其中兩側設置探針組208、210，但不限於此。於其它實施例中，除了於補強板206下之相對兩側(譬如左右兩側)設置探針組208、210外，亦可於補強板206下之另外兩相對側(譬如前後兩側)，依照類似的結構，設置多組探針組。舉例來說，若需測試四邊均有待測銲墊(pad)之四方形晶片如系統單晶片(System on chip，SOC)時，可於補強板206下設置四組可獨立裝配、拆卸及製造之探針組，以進行測試。

除此之外，探針座212、218可由具防漏電特性之材質所製成，如陶瓷加強環，其除了藉由複數個螺絲224、226鎖接至補強板206 外，亦可依據不同製程連接於補強板206。包覆層214、220可由熱固性材質所製成，如環氧樹脂。另外，在本發明實施例中，複數個探針216譬如為輸入接腳，用來輸入測試訊號；而複數個探針222譬如為輸出接腳，用來輸出測試結果。於其它實施例中，複數個探針216、222可作為輸入接腳、輸出接腳或其組合，而關於調整複數個探針216、222的水平差異，可以藉由固定複數個探針222之水平，進而調整複數個探針216之水平。原因在於，輸出端探針數(複數個探針222)較輸入端(複數個探針216)多，因此固定輸出端探針之水平以調整輸入端探針之水平較容易。然而，亦可固定複數個探針216之水平，進而調整複數個探針222之水平。此等衍生應用應係本領域具通常知識者所熟知之技藝。

關於第2B圖所示之探針卡20之實施例之製造與裝配方式，請參考第3A圖至第3D圖，第3A圖至第3D圖為探針卡20之製造與裝配之操作流程之一實施例。需注意的是，第3A圖至第3D圖係用以說明本發明實施例探針卡20之製造與裝配概念，本領域具通常知識者當可據以做不同之變化與修飾，而不限於此。

首先，如第3A圖所示，將複數個螺絲224、226分別穿入探針座212、218底部的複數個第三孔洞212b、218b，並將複數個探針216、222依照針層由低而高分別設置於包覆層214、220中。接著，將探針座212、218沿第3A圖所示之虛線方向移動，以黏著於包覆層214、220上方，進而形成如第3B圖所示之探針組208、210。在此情形下，探針組208、210可以獨立設計與製造，而非傳統上將探針組208、210相連接並同時製造。亦即若後續有相同排列組合的探針組210(輸出接腳)時，藉由將探針組208(輸入接腳)直接拆卸，並裝上新產品的探針組，即可進行測試，同時使探針組210具重複使用性。反之，探針組210亦可單獨拆卸，而使得探針組208具重複使用性。

接著，如第3C圖所示，將探針組208、210之複數個探針216、222焊接於電路板200下方。然後，如第3D圖所示，將補強板206下設置於電路板200中央之槽孔，同時使探針組208、210之複數個螺絲224、226穿過補強板206下之複數個第二孔洞206b，而複數個螺絲224、226尾端穿過補強板206上之複數個第二孔洞206a。接著，將複數個螺絲204鎖接至補強板206上及電路板200之複數個第一孔洞200a，以固定補強板206。最後，將複數個螺帽228、230分別鎖接於複數個螺絲224、226尾端，以固定補強板206及探針組208、210，進而完成探針卡20之製作。在此情形下，探針組208、210除了可獨立設計與製造之外，亦可獨立裝配至電路板200。此外，當進行拆卸時，透過鬆開複數個螺帽228及/或230，並將焊接至電路板200的探針216及/或222加以解焊，即可拆下探針組208及/或210。因此，當探針組208及/或探針組210損耗至報廢程度時，可以僅更換受損之探針組，即可重複使用探針卡20，以進行測試。

需注意的是，第2B圖係用以說明本發明之其中一實施例探針卡20之結構示意圖，本領域具通常知識者當可據以做不同之變化與修飾，而不限於此。舉例來說，請參考第4圖至第7圖，第4圖至第7圖為本發明之其他不同實施例探針卡40、50、60、70之結構示意圖。探針卡40、50、60、70之架構分別與探針卡20相似，故相同元件沿用相同符號。探針卡40與探針卡20不同之處在於探針卡40除了未包含探針卡20之補強板206之外，探針卡40之一電路板400的中央亦未包含槽孔。因此，探針組208、210之複數個螺絲224、226係直接穿過電路板400之複數個第一孔洞400a，並將複數個螺帽228、230鎖接於複數個螺絲224、226尾端，因而不需補強板，即可完成探針卡40之製作。探針卡50與探針卡20不同之處在於探針卡50之一補強板500的厚度較探針卡20之補強板206薄，而探針座502、504的高度較探針座212、218高。探針卡60與探針卡20不同之處在於探針卡60之一補強板600的厚度較探針卡20之補強板206薄，而包覆層602、604的高度較包覆層214、220高。探針卡70與探針卡20不同之處在於探針卡70將複數個螺絲700由電路板200下鎖接至電路板200及補強板206，此等變化仍屬本發明之範疇，同樣可於探針組損耗至報廢程度時，僅更換受損之探針組，即可重複使用探針卡。

總而言之，於上述不同實施例中，探針組208、210皆可獨立製造並分別設置於電路板200下面之相對兩端。此外，透過鬆開複數個螺帽228、230，並將焊接至電路板200的複數個探針216或/及222加以解焊，即可拆下探針組208與210當中一者或兩者。因此，當探針組損耗至報廢程度時，可單獨更換受損之探針組，不需更換所有的探針卡，即可重複進行測試。

另一方面，在第2A圖中，探針卡20僅包含單一測試端21，實際上，在其它實施例中，探針卡20亦可包含多個測試端。舉例來說，請參考第8圖，第8圖為本發明實施例一探針卡80之結構示意圖。探針卡80與探針卡20不同之處在於探針卡80為一雙測試端(dual site)探針卡。探針卡80包含有一電路板800、探針組802、804以及測試端806、808。電路板800具有兩個槽孔，分別用來與探針組802、804相結合。其中探針組802與傳統探針組之結構大致相同(即不具重複使用性之探針組)，而探針組804與探針卡20之探針組210之結構大致相同，於此不贅述。此外，由於測試端806、808皆可用來傳輸測試訊號及回傳測試結果，因此探針卡80為雙測試端探針卡。探針卡80係為探針卡20之衍生變化，因此詳細製作及變化方式可參考前述。同樣地，探針組802、804亦可分別裝配與拆卸，或獨立設計與製作。因此，當探針組802及/或探針組804損耗至報廢程度時，藉由更換探針組(802及/或804)，即可重複使用探針卡80以進行測試。同理，於具有兩個以上測試端之多測試端(multi-site)探針卡中，不同測試端及其不同排列方式亦可藉由同樣的組合概念來分開製作，再組合完成。

需注意的是，第8圖係用以說明本發明實施例之雙測試端探針卡，本領域具通常知識者當可據以做不同之變化與修飾，而不限於此。舉例來說，請參考第9圖，第9圖為本發明實施例一探針卡90之結構示意圖。探針卡90之架構與探針卡80相似，故相同元件沿用相同符號。探針卡90與探針卡80不同之處在於探針卡90包含探針組900、902及904，其中探針組900與傳統探針組之結構大致相同，而探針組902、904與探針卡80之探針組804之結構大致相同，此等變化仍屬本發明之範疇，同樣可於探針組損耗至報廢程度時，僅更換受損之探針組，即可重複使用探針卡。另外，值得注意的是，雖然第8圖與第9圖之實施例中，雙測試端探針卡之其中一側為一傳統探針組，另一側則為與探針組804結構相似之一或兩個探針組。然於，其他實施例中，亦可以於雙測試端探針卡之兩側皆設置與探針組804結構相似之兩個探針組，換言之，總共具有四個探針組。此外，上述雙測試端探針卡之結構與變化更可推廣至多測試端探針卡，在此為簡明起見，不再贅述之。

在習知技術中，探針卡之製作方式係同時將所有的探針依照針層由低而高設置於用以固定探針之單一探針組，因此習知探針卡在進行晶圓測試、成品測試的過程中，當探針發生損耗至報廢程度時，即需要更換整組探針卡，才可進行測試。相較之下，本發明提出一種可以獨立裝配、拆卸，甚至可以獨立設計與製造多個探針組之探針卡。因此，當探針損壞、損耗至報廢程度時，僅需更換受損之探針組，不需更換整組探針卡，即可再次進行測試，並降低使用成本。

綜上所述，本發明之探針組係彼此分離，且可獨立裝配或拆卸。因此，當探針組之多數探針受損時，使用者僅需更換受損之探針組，不需更換整組探針卡，即可進行測試，藉此除了降低使用成本之外，亦可使探針卡具重複使用性。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10、20、40、50、60、70、80、90‧‧‧探針卡

21、806、808‧‧‧測試端

100、200、400、800‧‧‧電路板

100a、106a、106b、200a、206a、206b、212a、212b、218a、218b、400a‧‧‧孔洞

102、202‧‧‧積體電路測試介面

104、116、204、224、226、700‧‧‧螺絲

106、206、500、600‧‧‧補強板

108、208、210、802、804、900、902、904‧‧‧探針組

110、212、218、502、504‧‧‧探針座

112、214、220、602、604‧‧‧包覆層

114、216、222‧‧‧探針

118、228、230‧‧‧螺帽

第1圖為一習知探針卡之結構示意圖。

第2A圖為本發明實施例一探針卡之仰視結構示意圖。

第2B圖為第2A圖所示之探針卡之剖視結構示意圖。

第3A圖至第3D圖為第2B圖之探針卡之製造與裝配之操作流程之一實施例。

第4圖至第7圖為本發明不同實施例探針卡之結構示意圖。

第8圖為本發明實施例一探針卡之結構示意圖。

第9圖為第8圖之探針卡之另一實施例之結構示意圖。

20‧‧‧探針卡

200‧‧‧電路板

200a、206a、206b、212a、212b、218a、218b‧‧‧孔洞

202‧‧‧積體電路測試介面

204、224、226‧‧‧螺絲

206‧‧‧補強板

208、210‧‧‧探針組

212、218‧‧‧探針座

214、220‧‧‧包覆層

216、222‧‧‧探針

228、230‧‧‧螺帽

Claims

一種探針卡，包含有：一電路板；以及一積體電路測試介面，包含有：一第一探針組，設置於該電路板之一端，以及一第二探針組，設置於該電路板之另一端，其中該第一探針組與該第二探針組係彼此分離，而可獨立裝配或拆卸於該電路板，以及該第一探針組及該第二探針組分別包含有：一探針座，設置於該電路板上；複數個探針，其為懸臂式探針；以及一包覆層，用來包覆該複數個探針，並固定於該探針座之一面；其中該電路板係更形成有一槽孔；以及該積體電路測試介面更包含有一補強板，設置於該電路板之該槽孔，其中該第一探針組，設置於該補強板之一端，以及該第二探針組，設置於該補強板之另一端。
如請求項1所述之探針卡，其中該電路板包含複數個第一孔洞，對應於該第一探針組及該第二探針組之複數個固定位置。
如請求項2所述之探針卡，其中該第一探針組及該第二探針組各自之該探針座係包含有至少一第二孔洞，對應於該電路板之該複數個第一孔洞中至少一第一孔洞。
如請求項3所述之探針卡，其中該第一探針組及該第二探針組分別更包含有至少一螺絲，每一螺絲之一端穿過該探針座之一第二孔洞及該電路板之一第一孔洞，另一端卡持於該探針座之該第二孔洞。
如請求項4所述之探針卡，其中該積體電路測試介面另包含至少一螺帽，用來於該至少一螺絲穿過該探針座之該至少一第二孔洞及該電路板之該至少一第一孔洞時，鎖付該至少一螺絲。
一種探針卡，包含有：一電路板；以及一積體電路測試介面，包含有：一第一探針組，設置於該電路板之一端，以及一第二探針組，設置於該電路板之另一端，其中該第一探針組與該第二探針組係彼此分離，而可獨立裝配或拆卸於該電路板，以及該第一探針組及該第二探針組分別包含有：一探針座，設置於該電路板上；複數個探針，其為懸臂式探針；以及一包覆層，用來包覆該複數個探針，並固定於該探針座之一面；其中該電路板係更形成有其他至少一槽孔，該探針卡係更包含有其他至少一個積體電路測試介面，分別設置於該電路板之該至少一槽孔；以及該其他至少一積體電路測試介面當中每一者更包含有一補強板，分別設置於該電路板之該其他至少一槽孔當中之一者，其中該第一探針組，設置於該補強板之一端，以及該第二探針組，設置於該補強板之另一端。
如請求項6所述之探針卡，其中該槽孔與該其他至少一槽孔係環繞一幾何形狀方式形成於該電路板上。
一種探針卡，包含有：一電路板；以及一積體電路測試介面，包含有：一第一探針組，設置於該電路板之一端，以及一第二探針組，設置於該電路板之另一端；其中該電路板係更形成有一槽孔；以及該積體電路測試介面更包含有一補強板，設置於該電路板之該槽孔，其中該第一探針組，設置於該補強板之一端，以及該第二探針組，設置於該補強板之另一端。
如請求項8所述之探針卡，其中該第一探針組與該第二探針組係彼此分離，而可獨立裝配或拆卸。
如請求項8所述之探針卡，其中該第一探針組及該第二探針組分別包含有：一探針座，設置於該電路板上；複數個探針；以及一包覆層，用來包覆該複數個探針，並固定於該探針座之一面。
如請求項10所述之探針卡，其中該電路板包含複數個第一孔洞，對應於該第一探針組及該第二探針組之複數個固定位置。
如請求項11所述之探針卡，其中該第一探針組及該第二探針組各自之該探針座係包含有至少一第二孔洞，對應於該電路板之該複數個第一孔洞中至少一第一孔洞，以及該第一探針組及該第二探針組分別更包含有至少一螺絲，每一螺絲之一端穿過該探針座之一第二孔洞及該電路板之一第一孔洞，另一端卡持於該探針座之該第二孔洞。
如請求項12所述之探針卡，其中該積體電路測試介面另包含至少一螺帽，用來於該至少一螺絲穿過該探針座之該至少一第二孔洞及該電路板之該至少一第一孔洞時，鎖付該至少一螺絲。
如請求項10所述之探針卡，其中該複數個探針為懸臂式。
如請求項10所述之探針卡，其中該探針座係由陶瓷加強環所製成。
如請求項10所述之探針卡，其中該包覆層係由環氧樹酯所製成。
如請求項8所述之探針卡，其中該第一探針組及該第二探針組分別包含有：一探針座，設置於該電路板上；複數個探針；以及一包覆層，用來包覆該複數個探針，並固定於該探針座之一面。
如請求項17所述之探針卡，其中該補強板包含複數個第一孔洞，對應於該第一探針組及該第二探針組之複數個固定位置。
如請求項18所述之探針卡，其中該第一探針組及該第二探針組各自之該探針座更包含有至少一第二孔洞，對應於該補強板之該複數個第一孔洞中至少一第一孔洞，以及該第一探針組及該第二探針組分別更包含有至少一螺絲，每一螺絲之一端穿過該探針座之一第二孔洞及該補強板之一第一孔洞，另一端卡持於該探針座之該第二孔洞。
如請求項19所述之探針卡，其中該積體電路測試介面另包含至少一螺帽，用來於該至少一螺絲穿過該探針座之該至少一第二孔洞及該補強板之該至少一第一孔洞時，鎖付該至少一螺絲。
一種探針卡，包含有：一電路板；以及一積體電路測試介面，包含有：一第一探針組，設置於該電路板之一端，以及一第二探針組，設置於該電路板之另一端；其中該電路板係更形成有其他至少一槽孔，該探針卡係更包含有其他至少一個積體電路測試介面，分別設置於該電路板之該至少一槽孔；以及該其他至少一積體電路測試介面當中每一者更包含有一補強板，分別設置於該電路板之該其他至少一槽孔當中之一者，其中該第一探針組，設置於該補強板之一端，以及該第二探針組，設置於該補強板之另一端。
如請求項21所述之探針卡，其中該槽孔與該其他至少一槽孔係環繞一幾何形狀方式形成於該電路板上。
如請求項22所述之探針卡，其中該幾何形狀係一四邊形。
一種探針卡，包含有：一電路板；以及一積體電路測試介面，包含有：一第一探針組，設置於該電路板之一端，以及一第二探針組，設置於該電路板之另一端；其中該積體電路測試介面更包含有：一第三探針組，設置於該電路板之更另一端，以及一第四探針組，設置於該電路板之再更另一端。