TWI464431B - 探針壓縮行程量測方法與相關的電路測試系統 - Google Patents

Description

探針壓縮行程量測方法與相關的電路測試系統

本發明是有關一種量測方法，尤指一種探針壓縮行程量測方法。

探針(probe)是電路測試系統中不可或缺的元件。舉例來說，其可與一相對應的接觸墊相互接觸，使電訊號可以透過探針與接觸墊傳遞於受測裝置與電腦之間。

當探針與接觸墊接觸時探針的壓縮行程(compression stroke)是個很重要的數據。若壓縮行程太短，可能會增加電訊號傳遞時所面臨的阻抗，導致一些良好的受測裝置被誤判為不能使用的受測裝置；另一方面，若壓縮行程太長，則可能會損壞探針、接觸墊、或其他元件，或導致其他問題。

然而，在探針與接觸墊接觸時，整個測試系統常沒有空間來量測探針的壓縮行程，因此也無法得知壓縮行程是否恰當。

本發明的實施例提供了一種探針壓縮行程量測方法，用來量測探針卡與印刷電路板結合時探針卡上複數個探針的壓縮行程。此方法依序包含有：結合探針卡與印刷電路板以將塑性變形物體擠壓於探針卡與印刷電路板之間；分離探針卡與印刷電路板；量測塑性變形物體的厚度；以及 依據塑性變形物體的厚度推算探針壓縮行程。

本發明的實施例還提供了一種電路測試系統，包含探針卡、印刷電路板，及塑性變形物體。探針卡包含有複數個探針。塑性變形物體用來在探針卡與印刷電路板結合時受探針卡與印刷電路板擠壓，以記錄探針卡與印刷電路板結合時複數個探針的剩餘凸出長度。

本發明的概念所需的額外成本相當低，且可準確地量測原本難以量測的探針壓縮行程，除了有助於確保測試系統的測試準確度，還可避免元件損壞。

100‧‧‧測試系統

120‧‧‧探針卡

122‧‧‧探針

140‧‧‧印刷電路板

142‧‧‧傳導墊

160‧‧‧塑性變形物體

162‧‧‧黏土

164‧‧‧袋子

[第1圖]係是本發明一實施例的電路測試系統在不同狀態下的縱剖面示意圖；[第2圖]係是本發明一實施例的電路測試系統在不同狀態下的縱剖面示意圖；[第3圖]係是本發明一實施例的電路測試系統在不同狀態下的縱剖面示意圖；[第4圖]係本發明探針壓縮行程量測方法的流程圖的一個例子。

圖1、圖2、及圖3是本發明一實施例的電路測試系統在三個不同狀態下的縱剖面示意圖。除了其他未繪示於圖中的組成元件之外，本實施例的測試系統100還包含有一探針卡(probe card)120、一印刷電路板(PCB)140、及一塑性變形物體(plastic deformation object)160。圖1繪示的是探 針卡120與印刷電路板140未結合的狀態、圖2繪示的則是探針卡120與印刷電路板140已結合的狀態、圖3繪示的則是探針卡120與印刷電路板140結合後再分開的狀態。

雖然圖1~3僅繪示了一個塑性變形物體160，實際上，測試系統100中可包含有多個功能相同或相似的塑性變形物體160。本實施例所使用的塑性變形物體160具有很低的屈服強度(yield strength)。當受到高於其屈服強度的應力擠壓時，塑性變形物體160會產生塑性變形(plastic deformation)，而當此外力消失後，塑性變形物體並不會自動恢復原狀。

舉例來說，本實施例的塑性變形物體160的屈服強度可以低於5百萬帕斯卡，其中，百萬帕斯卡是用來計算單位面積上壓力的單位，可表示為N/mm2或MPa。低於5百萬帕斯卡的屈服強度可確保塑性變形物體160在探針卡120與印刷電路板140結合時，會輕易受到此二元件的擠壓而產生塑性變形。本實施例的塑性變形物體160包含有一塊黏土(clay)162及一袋子164，袋子164內裝有黏土162，且袋子164的外表面可以不具黏性，以避免黏在探針卡120或印刷電路板140的表面。

本實施例的測試系統100可以是一積體電路(IC)測試系統，探針卡120/印刷電路板140的橫剖面可以是圓形或其他的形狀。探針卡120包含有複數個探針122，印刷電路板140包含有複數個傳導墊(conduction pad)142，這複數個探針122與複數個傳導墊142相互對應，換句話說，當探針卡120與印刷電路板140相互結合時，任一對相互對應的探針122及傳導墊142將會相互接觸。當欲對一未繪示於圖中的受測裝置，例如一晶圓(wafer)上的一晶粒(die)，進行測試時，探針卡120與印刷電路板140需如圖2所示相 互結合。此時，測試系統中可以不包含有塑性變形物體160，印刷電路板140可電連接至受測裝置，探針卡120則可電連接至測試系統100的一電腦(未繪示於圖中)，測試系統100中任一對相互對應的探針122及傳導墊142將會相互接觸，以將電腦連接至受測裝置的一節點(node)，讓電訊號可以透過該對探針122及傳導墊142流通於電腦與受測裝置的節點之間。

如圖1及圖3所示，在探針卡120與印刷電路板140未結合時，複數個探針122自探針卡120向下凸出，此時探針122的凸出長度可稱為原始凸出長度。如圖2所示，在探針卡120與印刷電路板140結合時，複數個探針122會因為受到複數個傳導墊142所阻擋，而部分向上回縮至探針卡120內，此時探針122的凸出長度可稱為剩餘凸出長度。然而，當探針卡120與印刷電路板140結合時，此二元件可能會身處於測試系統100的內部，例如身處於測試系統100的一井狀空間中。此二元件的外緣可能非常接近井狀空間的內壁，導致沒有空間讓測試人員觀察/量測探針122的壓縮行程或圖2所示的剩餘凸出長度。

在使用測試系統100來依序測試一批受測裝置前，測試人員可先使用塑性變形物體160來量測探針卡120與印刷電路板140結合時的探針壓縮行程。圖4所示為本發明探針壓縮行程量測方法的流程圖的一個例子。在開始執行此方法前，測試系統100的狀態可以如圖1所示，探針卡120與印刷電路板140兩者並未結合，且塑性變形物體160放在測試系統100中，等待在探針卡120與印刷電路板140結合時受此二元件所擠壓變形。舉例來說，塑性變形物體160可以放在印刷電路板140上表面沒有傳導墊142的位置。而為了確保塑性變形物體160將會受到探針卡120與印刷電路板140的擠 壓，塑性變形物體160在圖1中的原始厚度最好能大於探針122的原始凸出長度。

首先，在步驟410，測試人員可結合探針卡120與印刷電路板140以將塑性變形物體160擠壓於此二元件之間。在步驟410後，測試系統100的狀態可以如圖2所示，由於受到探針卡120與印刷電路板140的擠壓，塑性變形物體160將會產生塑性變形，理論上，塑性變形物體160變形後的厚度應會等於圖2中探針122的剩餘凸出長度。

接下來，在步驟420，測試人員可分離探針卡120與印刷電路板140。在步驟420後，測試系統100的狀態可以如圖3所示，雖然步驟420將塑性變形物體160先前受到的擠壓力給排除了，但塑性變形物體160並不會自動變回其於圖1中所繪示的原始形狀，換句話說，在步驟420之後，塑性變形物體160的厚度依舊會記錄著圖2所示的剩餘凸出長度。

而在步驟430，測試人員可量測塑性變形物體160變形後的厚度，以藉此得知圖2所示的剩餘凸出長度。為了方便量測，在步驟430，測試人員可將塑性變形物體160自測試系統100中取出，再使用游標尺(Vernier scale)或其他量測工具來量測塑性變形物體160的厚度。由於袋子164的外表面可不具黏性，因此不會黏在探針卡120的下表面或印刷電路板140的上表面，故將塑性變形物體160自測試系統100中取出的動作應不會導致塑性變形物體160的厚度產生變化。

在步驟440，測試人員可依據塑性變形物體160變形後的厚度來推算探針122的壓縮行程。如前所述，塑性變形物體160變形後的厚度應等於圖2所示的剩餘凸出長度，故測試人員可將探針122的原始凸出長度減 去塑性變形物體160變形後的厚度，即可得出探針122的壓縮行程。

得出探針122的壓縮行程後，測試人員可判斷此壓縮行程是否適當，若不適當，測試人員可調整探針卡120與印刷電路板140結合時兩者間的距離，以改變探針122的壓縮行程。每當測試人員調整探針卡120與印刷電路板140結合時兩者間的距離後，測試人員可再次執行圖4所示的流程，以確定調整後的探針壓縮行程是適當的。確認探針壓縮行程是適當的之後，測試人員可固定此探針壓縮行程，並使用測試系統100來依序測試一批受測電路，此時測試系統100可以不包含有前述的塑性變形物體160。

由於正式測試時測試系統100會有適當的探針壓縮行程，且此探針壓縮行程將會固定不變，因此測試系統100可以有相對較高的測試準確度，且測試系統100中的元件也較不容易在測試過程中損毀。

由於塑性變形物體160並不昂貴，故本發明的概念所需的額外成本相當低，且可準確地量測原本難以量測的探針壓縮行程，除了有助於確保測試系統100的測試準確度，還可避免元件損壞。

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。

100‧‧‧電路測試系統

120‧‧‧探針卡

122‧‧‧探針

140‧‧‧印刷電路板

142‧‧‧傳導墊

160‧‧‧塑性變形物體

162‧‧‧黏土

164‧‧‧袋子

Claims (9)

1. 一種探針壓縮行程量測方法，用來量測一探針卡與一印刷電路板結合時該探針卡上複數個探針的一壓縮行程，該方法依序包含有：結合該探針卡與該印刷電路板以將一塑性變形物體擠壓於該探針卡與該印刷電路板之間，其中該塑性變形物體的一原始厚度大於該複數個探針的一原始凸出長度；分離該探針卡與該印刷電路板；量測該塑性變形物體的一厚度；以及依據該厚度推算該壓縮行程。
2. 如請求項1所述之方法，其中該塑性變形物體的一屈服強度低於5百萬帕斯卡。
3. 如請求項1所述之方法，其中該塑性變形物體包含有一塊黏土。
4. 如請求項3所述之方法，其中該塑性變形物體另包含有包裝該塊黏土的一袋子。
5. 如請求項4所述之方法，其中袋子的一外表面不具黏性。
6. 如請求項1至5中任一項所述之方法，其中量測該厚度的步驟依序包含有：取出該塑性變形物體；以及使用一游標尺量測該厚度。
7. 如請求項1至5中任一項所述之方法，其中依據該厚度推算該壓縮行程的步驟包含有：將該複數個探針的一原始凸出長度減去該厚度以得出該壓縮行程。
8. 如請求項1至5中任一項所述之方法，其中該探針卡與該印刷電路板為一積體電路測試系統中的兩個零組件。
9. 一種電路測試系統，包含一探針卡與一印刷電路板，該探針卡包含有複數個探針，其特徵在於：該電路測試系統另包含有一塑性變形物體，而該塑性變形物體的一原始厚度大於該複數個探針的一原始凸出長度，該塑性變形物體係用來在該探針卡與該印刷電路板結合時受該探針卡與該印刷電路板擠壓，以記錄該探針卡與該印刷電路板結合時該複數個探針的一剩餘凸出長度。