TWI493195B - 探針卡 - Google Patents

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Wei Cheng Chen
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Description

探針卡
本發明是有關於一種探針卡，且特別是有關於一種包括轉接板的探針卡。
半導體積體電路(Integrated Circuit,IC)晶片的電性測試在半導體製程的不同階段都是必要的。每一個IC晶片在晶圓與封裝型態都必須接受測試以確保其電性功能。測試產品的需求來自以下兩個因素：晶片的新設計與單位產量的提高。隨著晶片功能的加強與複雜化，高速與精確的測試需求也就更加重要。
晶圓探測的方式是使測試機台與探針卡(Probe Card)構成測試迴路，將探針卡上的探針頭(Probe Head)的探測針(Probe Pin)直接與晶片的銲墊(Pad)或凸塊(Bump)接觸，以利用探針頭逐一探測晶圓上的各個晶片，從而引出晶片訊號，並將此晶片訊號資料送往測試機台作分析與判斷。
探針卡通常包括一轉接板(Transformer)，其位在探針頭以及探針卡的電路板之間，用以將探針頭轉接至電路板。特別是，若要減少測試費用，在一些情況下會以封裝用的承載基板直接作 為轉接板，以取代另外製作轉接板。但是，隨著封裝尺寸越來越小，封裝用的承載基板亦隨之變薄。如此一來，轉接板的厚度亦變薄，因此容易在測試的過程中產生彎曲(Bending)以及翹曲(Warping)。如此，將影響探針卡的結構強度以及其測試結果。此外，厚度較薄的轉接板無法提供良好的支撐力，如此探針頭在測試時容易受力不均。因此，如何改良轉接板以提升探針卡的結構強度實為一重要的課題。
本發明提供一種探針卡，其具有良好的結構強度。
本發明提供一種探針卡，其轉接板的接點為凸塊而具有較大的接觸面積。
本發明提供一種探針卡，其轉接板包括多個第二對外接點，可形成類似於堆疊式封裝(Package on Package，POP)的測試環境。
本發明的一種探針卡，包括一電路板、一轉接板、一探針頭以及一加強結構。轉接板配置在電路板上，且轉接板包括一本體、多個第一銲球以及多個第一接點。本體具有一第一表面以及一第二表面，其中第一表面位在電路板以及第二表面之間。這些第一銲球配置在第一表面，這些第一接點配置在第二表面。探針頭配置在第二表面。探針頭電性連接至第一接點，且經由這些第一銲球電性連接至電路板。加強結構配置在探針頭以及電路板 之間。
本發明的一種探針卡，包括一電路板、一轉接板、以及一探針頭。轉接板配置在電路板上，轉接板包括一本體、多個第一銲球以及多個凸塊。本體具有一第一表面以及一第二表面，其中第一表面位在電路板以及第二表面之間。這些第一銲球配置在第一表面，這些凸塊配置在第二表面且凸出於第二表面。探針頭配置在第二表面。探針頭電性連接至凸塊，且經由第一銲球電性連接至電路板。
本發明的一種探針卡包括一電路板、一轉接板、一探針頭以及至少一軟性電路板。電路板具有多個第一對外接點，配置在電路板的一表面上。轉接板配置在電路板上，其中第一對外接點位在轉接板的外緣。轉接板包括一本體、多個第一銲球、多個第一接點以及多個第二對外接點。本體具有一第一表面以及一第二表面，其中第一表面位在電路板以及第二表面之間。這些第一銲球配置在第一表面，且這些第一接點配置在第二表面。這些第二對外接點配置在第二表面且位在第一接點的外緣。探針頭配置在第二表面，探針頭電性連接至第一接點，且經由第一銲球電性連接至電路板。軟性電路板連接在相應的第一對外接點以及第二對外接點之間。
基於上述，本發明的探針卡包括一加強結構，加強結構配置在探針頭以及電路板之間，用以提升探針卡的結構強度。此外，探針卡的轉接板可包括凸出於本體的凸塊，如此可以增加轉 接板以及探針頭的接觸面積。另外，電路板更包括多個第一對外接點，轉接板更包括多個第二對外接點，且各軟性電路板連接在相應的第一對外接點以及第二對外接點之間。在此配置下，當探針卡在進行測試而與待測物(例如晶片)連接時，可形成類似於堆疊式封裝(POP)的測試環境。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
50‧‧‧自動平坦機構
100、200、300‧‧‧探針卡
110、210、310‧‧‧電路板
110a、310a‧‧‧表面
120、220、320‧‧‧轉接板
122、222、322‧‧‧本體
122a、222a、322a‧‧‧第一表面
122b、222b、322b‧‧‧第二表面
122c‧‧‧開口
124、224、324‧‧‧第一銲球
126、226、326‧‧‧第一接點
128‧‧‧走線
130、230、330‧‧‧探針頭
132‧‧‧探測針
134‧‧‧導電針
130a、230a、330a‧‧‧第一側
130b、230b、330b‧‧‧第二側
140、240、340‧‧‧加強結構
140a‧‧‧開口
140b、340b‧‧‧頂面
242‧‧‧中介層
242a‧‧‧第三表面
242b‧‧‧第四表面
244‧‧‧第二銲球
246‧‧‧封裝膠體
312‧‧‧第一對外接點
328‧‧‧第二對外接點
332‧‧‧容置槽
350‧‧‧軟性電路板
350a‧‧‧開口
h1、h2‧‧‧間隙
圖1A是依照本發明的一實施例的一種探針卡的示意圖。
圖1B是圖1A的第一接點的放大示意圖。
圖2是依照本發明的另一實施例的一種探針卡的示意圖。
圖3是依照本發明的另一實施例的一種探針卡的示意圖。
圖1A是依照本發明的一實施例的一種探針卡的示意圖。請參考圖1A，探針卡100包括一電路板110、一轉接板120、一探針頭130以及一加強結構140。本實施例是以探針卡100為一垂直式探針卡為例做說明。如圖1A所繪示，轉接板120配置在電路板110上，且轉接板120包括一本體122、多個第一銲球124以及多個第一接點126。本體122具有一第一表面122a以及一第二 表面122b，其中第一表面122a位在電路板110以及第二表面122b之間。這些第一銲球124配置在第一表面122a，且這些第一接點126配置在第二表面122b。探針頭130配置在第二表面122b。探針頭130電性連接至第一接點126，且經由第一銲球124電性連接至電路板110。
在本實施例中，探針頭130的一第一側130a用於接觸待測物(未繪示)，例如晶片，且探針頭130的一第二側130b用於接觸第一接點126。詳細而言，探針頭130包括多個探測針132(probe pin)以及多個導電針134(conductive pin)，其中探測針132配置在第一側130a且導電針134配置在第二側130b，並且探測針132與導電針134是指同一構件之不同側。在探針卡100進行測試時，探測針132接觸待測物以將待測物的訊號經由導電針134傳送至轉接板120的第一接點126，接著訊號再由轉接板120的第一銲球124送至電路板110。此外，如圖1A所繪示，一自動平坦機構50可在探針卡100進行測試時維持探針卡的100水平。
加強結構140配置在探針頭130以及電路板110之間。加強結構140可提升轉接板120的強度，使得整個探針卡100具有良好的結構強度。特別是，在一些實施例中下會以封裝用的承載基板直接作為轉接板，以取代另外製作轉接板，而本發明提出的加強結構140有助於整個探針卡100的結構強度的提升。第一銲球124連接在第一表面122a以及電路板110之間。在本實施例中，加強結構140為封裝膠體，配置在第一表面122a且覆蓋第一 銲球124，使得整個轉接板120的厚度可以增加，其中轉接板120的厚度包括本體122的厚度以及加強結構140的厚度。增加轉接板120的厚度可提升轉接板120的強度，如此可避免探針卡100在測試時產生彎曲或翹曲。此外，封裝膠體的製程簡單且成本較低，以封裝膠體為加強結構140便不需要額外複雜的製程，且具有降低生產成本的優點。
詳細而言，在製作本實施例的探針卡100時，會先於本體122的第一表面122a上銲接第一銲球124，再於第一表面122a上製作封裝膠體。第一銲球124的材料例如是銲料(solder)，且封裝膠體的材料例如是環氧樹脂或是其他的高分子材料。繼之，在封裝膠體上可利用雷射鑽孔預先製作多個開口140a，其中各開口140a暴露出對應的第一銲球124。接著，利用第一銲球124將轉接板120銲接於電路板110。如此，第一銲球124凸出於封裝膠體，使封裝膠體的一頂面140b以及電路板110的一表面110a之間具有一間隙h1。
如圖1A所繪示，本實施例的第一接點126為多個凸塊，且凸出於第二表面122b。凸塊形式的接點具有較大的接觸面積，如此探針頭130的探測針132較容易接觸第一接點126。圖1B是圖1A的第一接點的放大示意圖。請參考圖1B，詳細而言，本體122具有多個開口122c(圖示中僅繪示出其中一個)，且轉接板120的走線128配置在開口122c中。第一接點126填滿開口122c且連接於走線128。在此種配置下，第一接點126是直接位在走線 128上，因而構成凸塊在走線上(Bump on Trace)的接點型態。上述的接點型態，由於不需預留對位的空間，故有助於接點密度的提升。值得一提的是，本實施例的轉接板120的本體122例如是相同於晶片封裝用的承載基板，如此在測試時便可模擬實際晶片的情況，使測試的結果更準確。
圖2是依照本發明的另一實施例的一種探針卡的示意圖。請參考圖2，探針卡200包括一電路板210、一轉接板220、一探針頭230以及一加強結構240。本實施例是以探針卡200為一垂直式探針卡為例做說明。如圖2所繪示，轉接板220配置在電路板210上，且轉接板220包括一本體222、多個第一銲球224以及多個第一接點226。本體222具有一第一表面222a以及一第二表面222b，其中第一表面222a位在電路板210以及第二表面222b之間。這些第一銲球224配置在第一表面222a，且這些第一接點226配置在第二表面222b。探針頭230配置在第二表面222b。探針頭230電性連接至第一接點226，且經由第一銲球224電性連接至電路板210。
在本實施例中，探針頭230的一第一側230a用於接觸待測物(未繪示)，例如晶片，且探針頭230的一第二側230b用於接觸第一接點226。此部分的說明可參考前述的實施例，故在此不再贅述。此外，如圖2所繪示，一自動平坦機構50可在探針卡200進行測試時維持探針卡200的水平。
加強結構240配置在探針頭230以及電路板210之間。 加強結構240可提升探針卡200的結構強度。特別是，當以封裝用的承載基板直接作為轉接板，且此承載基板需要薄化時，加強結構240可提升整個探針卡200的結構強度。在本實施例中，加強結構240包括一中介層242以及多個第二銲球244。中介層242配置在轉接板220以及電路板210之間且電性連接至電路板210。中介層242具有相對的一第三表面242a以及一第四表面242b，且第三表面242a位在電路板210以及第四表面242b之間，其中第一銲球224連接在第一表面222a以及第四表面242b之間，且探針頭230經由第一銲球224電性連接至中介層242。這些第二銲球244配置在第三表面242a且連接在第三表面242a以及電路板210之間，其中中介層242經由第二銲球244電性連接至電路板210。
配置在轉接板220以及電路板210之間的中介層242可以增加整個探針卡200的厚度，特別是可以增加電路板210以及探針頭230之間的厚度，如此可使整個探針卡200具有良好的結構強度。此外，配置在轉接板220以及電路板210之間的中介層242可以調整電路板210的線路佈局，例如拉大電路板210的線路間距以降低電路板210的線路密度。如此可以提升電路板210的線路佈局的彈性，也可以避免電板路210的線路密度過高而產生訊號干擾。本實施例的中介層242可做為一標準結構。舉例而言，當探針頭230的探針具有不同間距(Pitch)、轉接板220的銲球間距固定時，對於不同的晶片產品間，探針卡200仍可以同一中介層242連接在轉接層220以及電路板210之間。
如圖2所繪示，在本實施例中，加強結構240更可選擇性地包括一封裝膠體246。封裝膠體246配置在第四表面242b且覆蓋轉接板220的本體222以及第一銲球224。封裝膠體246可以提升轉接板220的結構強度，如此可避免探針卡200在測試時產生彎曲或翹曲。此外，以封裝膠體246為加強結構240並不需要額外複雜的製程，且具有降低生產成本的優點。在本實施例中，封裝膠體246實質上覆蓋整個轉接板220而暴露出轉接板220的第二表面222b上的第一接點226。本實施例的第一接點226為多個凸塊，這些凸塊凸出於第二表面222b。凸塊形式的接點具有增加接觸面積的優點，此部分的說明可參考前述的實施例。
圖3是依照本發明的另一實施例的一種探針卡的示意圖。請參考圖3，探針卡300包括一電路板310、一轉接板320、一探針頭330以及至少一軟性電路板350。本實施例是以探針卡300為一垂直式探針卡為例做說明。電路板310具有多個第一對外接點312，配置在電路板310的一表面310a上。轉接板320配置在電路板310上，其中第一對外接點312位在轉接板320的外緣，例如位在轉接板320的外圍。
轉接板320包括一本體322、多個第一銲球324、多個第一接點326以及多個第二對外接點328。本體322具有一第一表面322a以及一第二表面322b，其中第一表面322a位在電路板310以及第二表面322b之間。這些第一銲球324配置在第一表面322a，且這些第一接點326配置在第二表面322b。這些第二對外 接點328配置在第二表面322b且位在第一接點326的外緣，例如位在這些第一接點326的外圍。探針頭330配置在第二表面322b，探針頭330電性連接至第一接點326，且經由第一銲球324電性連接至電路板310。軟性電路板350連接在相應的第一對外接點312以及第二對外接點328之間。
在本實施例中，探針頭330的一第一側330a用於接觸待測物(未繪示)，例如晶片，且探針頭330的一第二側330b用於接觸第一接點326。此部的說明可參考前述的實施例，故在此不再贅述。此外，如圖3所繪示，一自動平坦機構50可在探針卡300進行測試時維持探針卡300的水平。
在本實施例中，轉接板320的第二表面322b除了連接探針頭330的第一接點326之外，更包括多個第二對外接點328。在此配置下，當探針卡300在進行測試時與待測物例如晶片連接時，可形成類似於堆疊式封裝(POP)的測試環境。換言之，當以封裝用的承載基板直接作為轉接板，且此承載基板做為堆疊式封裝的基板時，承載基板具有第一接點326與第二對外接點328，其中第一接點326做為一晶片的接點，而第二對外接點328做為一封裝體的接點。另外，本實施例的轉接板320的本體322的材料例如是相同於晶片的承載基板的材料，如此在測試時可以便可模擬實際晶片的情況，使測試的結果更準確。
在此須說明的是，本實施例是以探針卡300包括一軟性電路板350為例。如圖3所繪示，軟性電路板350具有一開口350a， 第一接點326穿過開口350a以電性連接探針頭330。不過，本發明並不限制軟性電路板的數量，在其他未繪示的實施例裡，軟性電路板的數量可以為多個，這些軟性電路板分別配置在轉接板旁，且連接在相應的第一對外接點以及第二對外接點之間。
如圖3所繪示，在本實施例中，探針頭330包括多個容置槽332，配置在探針頭330的第二側330b。容置槽332面對本體322的第二表面322b，且各軟性電路板350的一部分容置在容置槽332。此外，本實施例的第一接點326為多個凸塊，且凸出於第二表面322b。凸塊形式的接點具有增加接觸面積的優點，此部分的說明可參考前述的實施例。
如圖3所繪示，在本實施例中，探針卡300更包括一加強結構340，配置在探針頭330以及電路板310之間。加強結構340可提升轉接板320的強度，使整個探針卡300具有良好的結構強度。特別是，當以封裝用的承載基板直接作為轉接板，且此承載基板需要薄化時，加強結構340可提升整個探針卡300的結構強度。第一銲球324連接在第一表面322a以及電路板310之間。在本實施例中，加強結構340為一封裝膠體，配置在第一表面322a且覆蓋第一銲球324，使得整個轉接板320的厚度增加，其中轉接板320的厚度包括本體322的厚度以及加強結構340的厚度。增加轉接板320的厚度可提升轉接板320的強度，如此可避免探針卡300在測試時產生彎曲或翹曲。此外，封裝膠體的製程簡單且成本較低，以封裝膠體為加強結構340便不需要額外複雜的製程， 且具有降低生產成本的優點。值得一提的是，本實施例的加強結構340的製作方式與圖1A的實施例相似，因此封裝膠體的頂面340b與電路板310的表面310a之間具有一間隙h2。
在此需說明的是，本實施例是以加強結構340為封裝膠體為例做說明，但並非用於限定本發明。加強結構340也可以採用中介層的形式，例如圖2的實施例。當然，當加強結構340包括中介層時，其可選擇性地配置封裝膠體，此部分的說明請參考圖2的實施例，故在此不再贅述。
綜上所述，本發明的探針卡包括一加強結構，加強結構配置在探針頭以及電路板之間，用以提升探針卡的結構強度。加強結構可以是封裝膠體或是中介層。以封裝膠體為加強結構具有降低生產成本以及製程簡單的優點。另一方面，以中介層為加強結構可以降低探針卡的電路板的線路密度，且中介層可做為一標準結構。
除此之外，探針卡的轉接板可包括凸出於本體的凸塊，如此可以增加轉接板以及探針頭的接觸面積。另外，電路板更包括多個第一對外接點，轉接板更包括多個第二對外接點。在此配置下，當探針卡在進行測試時與待測物(例如晶片)連接時，可形成類似於堆疊式封裝(POP)的測試環境。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍 當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
50‧‧‧自動平坦機構
100‧‧‧探針卡
110‧‧‧電路板
110a‧‧‧底面
120‧‧‧轉接板
122‧‧‧本體
122a‧‧‧第一表面
122b‧‧‧第二表面
124‧‧‧第一銲球
126‧‧‧第一接點
130‧‧‧探針頭
132‧‧‧探測針
134‧‧‧導電針
130a‧‧‧第一側
130b‧‧‧第二側
140‧‧‧加強結構
140a‧‧‧開口
140b‧‧‧頂面
h1‧‧‧間隙

Claims (16)

  1. 一種探針卡，包括：一電路板；一轉接板(transformer)，配置在該電路板上，該轉接板包括：一本體，具有一第一表面以及一第二表面，其中該第一表面位在該電路板以及該第二表面之間：多個第一銲球，配置在該第一表面；以及多個第一接點，配置在該第二表面；一探針頭，配置在該第二表面，該探針頭電性連接至該些第一接點，且經由該些第一銲球電性連接至該電路板；以及一加強結構，配置在該探針頭以及該電路板之間，其中該加強結構局部地覆蓋該些第一銲球，以使該些第一銲球凸出於該加強結構，該加強結構的一頂面以及該電路板之間具有一間隙。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的探針卡，其中該些第一銲球連接在該第一表面以及該電路板之間，且該加強結構包括：一封裝膠體，配置在該第一表面且局部地覆蓋該些第一銲球。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的探針卡，其中該些第一接點為多個凸塊，且凸出於該第二表面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的探針卡，其中該電路板具有多個第一對外接點，該些第一對外接點配置在該電路板的一表面上且位在該轉接板的外緣，該轉接板更包括多個第二對外接點，該些第二對外接點配置在該第二表面且位在該些第一接點的外 緣，該探針卡更包括：至少一軟性電路板，各該軟性電路板連接在相應的該第一對外接點以及該第二對外接點之間。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的探針卡，其中該探針頭包括多個容置槽，該些容置槽面對該些第二表面，且各該軟性電路板的一部分容置在該容置槽。
  6. 一種探針卡，包括：一電路板；一轉接板，配置在該電路板上，該轉接板包括：一本體，具有一第一表面以及一第二表面，其中該第一表面位在該電路板以及該第二表面之間；多個第一銲球，配置在該第一表面；以及多個凸塊，配置在該第二表面且凸出於該第二表面；一探針頭，配置在該第二表面，該探針頭電性連接至該些凸塊，且經由該些第一銲球電性連接至該電路板，其中該電路板具有多個第一對外接點，該些第一對外接點配置在該電路板的一表面上且位在該轉接板的外緣，該轉接板更包括多個第二對外接點，該些第二對外接點配置在該第二表面且位在該些第一接點的外緣；以及至少一軟性電路板，各該軟性電路板連接在相應的該第一對外接點以及該第二對外接點之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的探針卡，更包括一加強結 構，配置在該探針頭以及該電路板之間，而該些第一銲球連接在該第一表面以及該電路板之間，該加強結構包括：一封裝膠體，配置在該第一表面且覆蓋該些第一銲球。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的探針卡，更包括一加強結構，配置在該探針頭以及該電路板之間，而該加強結構包括：一中介層，配置在該轉接板以及該電路板之間且電性連接至該電路板，該中介層具有相對的一第三表面以及一第四表面，且該第三表面位在該電路板以及該第四表面之間，其中該些第一銲球連接在該第一表面以及該第四表面之間，且該探針頭經由該些第一銲球電性連接至該中介層；以及多個第二銲球，配置在該第三表面且連接在該第三表面以及該電路板之間，且該中介層經由該些第二銲球電性連接至該電路板。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的探針卡，其中該加強結構更包括：一封裝膠體，配置在該第四表面且覆蓋該本體以及該些第一銲球。
  10. 一種探針卡，包括：一電路板，具有多個第一對外接點，該些第一對外接點配置在該電路板的一表面上；一轉接板，配置在該電路板上，其中該些第一對外接點位在該轉接板的外緣，該轉接板包括： 一本體，具有一第一表面以及一第二表面，其中該第一表面位在該電路板以及該第二表面之間：多個第一銲球，配置在該第一表面；多個第一接點，配置在該第二表面；以及多個第二對外接點，配置在該第二表面且位在該些第一接點的外緣；一探針頭，配置在該第二表面，該探針頭電性連接至該些第一接點，且經由該些第一銲球電性連接至該電路板；以及至少一軟性電路板，各該軟性電路板連接在相應的該第一對外接點以及該第二對外接點之間。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的探針卡，其中該探針頭包括多個容置槽，該些容置槽面對該些第二表面，且各該軟性電路板的一部分容置在該容置槽。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的探針卡，其中該些第一接點為多個凸塊，且凸出於該第二表面。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的探針卡，更包括一加強結構，配置在該探針頭以及該電路板之間，而該些第一銲球連接在該第一表面以及該電路板之間，且該加強結構包括：一封裝膠體，配置在該第一表面且局部地覆蓋該些第一銲球。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的探針卡，更包括一加強結構，配置在該探針頭以及該電路板之間，其中該加強結構局部地覆蓋該些第一銲球，以使該些第一銲球凸出於該加強結構，使該 加強結構的一頂面以及該電路板之間具有一間隙。
  15. 如申請專利範圍第10項所述的探針卡，更包括一加強結構，配置在該探針頭以及該電路板之間，而該加強結構包括：一中介層，配置在該轉接板以及該電路板之間且電性連接至該電路板，該中介層具有相對的一第三表面以及一第四表面，且該第三表面位在該電路板以及該第四表面之間，其中該些第一銲球連接在該第一表面以及該第四表面之間，且該探針頭經由該些第一銲球電性連接至該中介層；以及多個第二銲球，配置在該第三表面且連接在該第三表面以及該電路板之間，且該中介層經由該些第二銲球電性連接至該電路板。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的探針卡，其中該加強結構更包括：一封裝膠體，配置在該第四表面且覆蓋該本體以及該些第一銲球。
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