TWI572866B - 大面積探針卡及其製造方法 - Google Patents

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Description

大面積探針卡及其製造方法
本發明關於一種大面積探針卡，且特別是關於可增進探針卡的平坦度(flatness)並可解決有關於接觸器和主基板之間的連接結構的問題之大面積探針卡及其製造方法。
半導體裝置一般係經由製造程序和組裝程序來製造，在製造過程中，電路圖案和用於電路的檢查之接點襯墊(contact pad)被形成在晶圓上，在組裝過程中，包括形成於其上的電路圖案和接點襯墊的晶圓被組裝成單一的半導體晶片。
在製造程序和組裝程序之間，檢查程序被執行，以藉由施加電訊號到晶圓上的接點襯墊來檢查電性質(electrical properties)。檢查程序旨在去檢查晶圓的缺陷並在組裝程序中去移除有缺陷的晶圓。
在檢查程序中，主要係使用用於施加電訊號到晶圓的檢查儀器(稱作測試器(tester))和達成晶圓和測試器之間的界面功能之另一檢查儀器(稱作探針卡)。探針卡包括用於接收電訊號之印刷電路板和適用於與形成在晶圓上的接點襯墊接觸的複數個探針。
近年來，隨著高度集中的半導體晶片之需求的增加，經由製造程序形成在晶圓上的電路圖案被高度集中，因而造成相鄰的接點襯墊之間的縮小的間距間隔。
為了檢查具有精細間距之接點襯墊，探針卡的探針需要被配置為同樣具有精細間距。因此，被設計來補償印刷電路板上之端子的間隔與探針的間隔之間的差異之所謂的間隔轉換器(space transformer)被設置在印刷電路板和探針之間。
傳統的探針卡包括印刷電路板、轉接板(interposer)、間隔轉換器和探針。印刷電路板包括探針電路圖案，其係形成來用於檢查程序，且作用來接收從測試器所施加電訊號和將電訊號傳遞到探針。
轉接板係連接到印刷電路板的探針電路圖案，且作用來將探針電性地連接到印刷電路板。
間隔轉換器可藉由第一襯墊的間隔(間距)係小於第二襯墊的間隔(間距)的配置來達成間距轉換的功能。
在本文中，間隔轉換器係由多層陶瓷(multi-layer ceramic,MLC)所製成，且經由形成於其中的導電層將從印刷電路板接收的電訊號傳遞到探針。
多層陶瓷基板係藉由多次在絕緣基板上交替地形成導電層與絕緣層而被製成。然而，由於傳統的間隔轉換器係藉由多次交地替重疊導電層和絕緣層而被製成，其造成冗長且複雜的製造程序，因此增加製造成本。
間隔轉換器在高或低溫度測試條件下經歷熱膨脹或收縮，但傳統的探針卡並不使用校準裝置，因此發生包含探針的探針塊和間隔轉換器之間的 未校準(misalignment)。因此，當測試半導體裝置的電性質時，這會導致不正確的結果。
此外，在傳統的情形中，當探針的數量因半導體裝置的間距的減少而增加時，探針卡的總尺寸增加，且因此空間條件受到限制。
相關的技術文獻包括韓國專利註冊第101229233000號(2013.10.19)。此文獻揭露關於探針卡的技術，探針卡使包括耦合於其上的探測端(probe tip)之間隔轉換器和轉接板可被輕易地附接及拆下，且增進對於測試晶片襯墊的接觸。
據此，本發明已牢記上述發生在先前技術中的問題，且本發明的目的在於提供一種大面積探針卡，其係以細縫被形成在包括形成於其上的接觸器之絕緣板上、軟性電路板係適配到細縫中、軟性電路板的一端電性地連接到接觸器、且軟性電路板的另一端電性地連接到主基板的方式被製成，因此增進探針卡的平坦度，以解決因傳統的轉接板的使用而造成的結構問題。
本發明的另一目的在於提供一種大面積探針卡，其中圖案的形狀和長度可根據接觸器的條件而被可變地設計，從而提供了精細間距的實現。
在一態樣中，本發明提供了一種大面積探針卡，其包括：絕緣板，其包括形成於其上的至少一接觸器；主基板，設置在絕緣板的下方；以及軟性訊號連接器，垂直地通過絕緣板，且設置在至少一接觸器和主基板之間，以電性地連接至少一接觸器和主基板。
絕緣板可由陶瓷基板所製成。軟性訊號連接器可包括垂直地形成在絕緣板中的細縫，且軟性電路板適配到細縫中，軟性電路板的一端電性地連接到至少一接觸器，且軟性電路板的另一端電性地連接到主基板。
軟性電路板可作為間隔轉換器，用於補償至少一接觸器的間距和主基板之襯墊的間距之間的差異。
絕緣板可包括接觸器安裝區域及邊緣區域，邊緣區域圍繞接觸器安裝區域且構成絕緣板的周緣，且細縫可被形成在接觸器安裝區域上。
細縫可具有沿著至少一接觸器的長度之預定長度，且可被沿著至少一接觸器的周圍佈置。
當至少一接觸器被設置為複數時，細縫可被形成，用於複數個接觸器的每一個。細縫可被設置為複數，且複數個細縫可與其間的間隔被形成在寬度方向上。
細縫可具有2毫米到3毫米的寬度和對應一個到三個接觸器的總長度之長度。
在另一態樣中，本發明提供一種大面積探針卡的製造方法，包括：在絕緣板上形成接觸器；在絕緣板下方設置主基板；以及使軟性訊號連接器垂直地通過絕緣板並將接觸器電性地連接到主基板。
絕緣板可由陶瓷基板所製成。接觸器和主基板之間的電性連接可包括形成垂直地通過絕緣板的細縫，將軟性電路板適配到細縫中，以及將軟性電路板的一端電性地連接到接觸器和將軟性電路板的另一端電性地連接到主基板。
軟性電路板可作為間隔轉換器，用於補償至少一接觸器的間距和主基板之襯墊的間距之間的差異。
絕緣板可包括接觸器安裝區域及邊緣區域，邊緣區域圍繞接觸器安裝區域且構成絕緣板的周緣，且細縫可被形成在接觸器安裝區域上。
細縫可被沿著至少一接觸器的長度佈置，且可具有沿著至少一接觸器的長度之預定長度。
至少一接觸器可被設置為複數，且細縫可被形成，用於複數個接觸器的每一個。
細縫可被設置為複數，且複數個細縫可與其間的間隔被形成在寬度方向上。細縫可具有2毫米到3毫米的寬度和對應一個到三個接觸器的總長度之長度。
100‧‧‧絕緣板(陶瓷基板)
110‧‧‧接觸器
111‧‧‧觸針
150‧‧‧間隔轉換器
200‧‧‧主基板
210‧‧‧襯墊
300‧‧‧軟性訊號連接器
310‧‧‧細縫
320‧‧‧軟性電路板
321‧‧‧圖案
C‧‧‧接觸器安裝區域
E‧‧‧邊緣區域
本發明之上述及其他的主體、特徵和優點將從以下的詳細說明結合所附圖式被更清楚地理解，其中：圖1為顯示根據本發明的絕緣板之立體圖；圖2為顯示根據本發明的探針卡之剖切立體圖；圖3為顯示根據本發明的探針卡之另一立體圖；圖4為顯示根據本發明之接觸器與軟性電路板之間的連接之立體圖；以及圖5為顯示根據本發明的接觸器與軟性訊號連接器之間的連接之剖面圖。
在下文中，將參照所附圖式詳細地描述根據本發明的大面積探針卡及其製造方法。
在此說明中，根據本發明之大面積探針卡的結構將伴隨著大面積探針卡的製造方法的說明來加以說明。
絕緣板的準備
圖1為顯示根據本發明的絕緣板的立體圖。
如圖1所示之絕緣板100被提供。絕緣板100係由陶瓷基板所製成，且配置為具有圓盤形狀。在下文中，絕緣板100係稱作為陶瓷基板。
陶瓷基板100包括位在其中心區域的接觸器安裝區域C，以及圍繞接觸器安裝區域C的邊緣區域E。
在本文中，邊緣區域E係形成在絕緣板100的周緣上。
配備有觸針111結構的接觸器110被事先安裝在接觸器安裝區域C上。
接觸器110作用來與電測試物體的接觸端子接觸，且獲得電訊號。換言之，一接觸器110可設有預定數量的觸針111(例如，一百個觸針)，且接觸器110的數量可根據形成在絕緣板100上的細縫之寬度和長度來變化。
根據本發明，所設置的接觸器110的數量可為，例如，大於100個。若一接觸器110係設有一百個觸針111，根據本發明之一探針卡係設有10000個觸針111，從而允許用於10000個接觸端子的測試。
主基板的設置
圖2為顯示根據本發明的探針卡之剖切立體圖，圖3為顯示根據本發明的探針卡之另一立體圖，圖4為顯示根據本發明之接觸器110與軟性電路板之間的連接之立體圖，且圖5為顯示根據本發明的接觸器與軟性訊號連接器之間的連接之剖面圖。
參照圖2及3，主基板200被設置。主基板200較佳地被定位在陶瓷基板100的下方。
主基板200係在其上設置有襯墊210，其係經由軟性訊號連接器300(將於下文中說明)電性地連接到各個接觸器110。
當主基板200為電路板時，襯墊210可為電極，且當主基板200為轉接板時，襯墊210可為接觸尖端(contact tip)。
訊號的連接
如圖2及3所示，細縫310被形成在陶瓷基板100中。
較佳地係為細縫310被形成為使得細縫垂直地通過陶瓷基板100。
在本實施例中，細縫310被設置為複數個。
例如，細縫310可在陶瓷基板100中被形成為複數列，使得細縫310被沿著接觸器110的周圍和長度佈置。
在本文中，細縫310較佳地係定位在陶瓷基板100的接觸器安裝區域C中。
因此，未設置有細縫310的區域為邊緣區域E。
結果，形成細縫310的程序可被簡化。更具體而言，藉由在除了邊緣區域E以外的位置將接觸器安裝區域C切割為線型，形成細縫310的程序可被方便地執行。當接觸器110的數量為小於100時，較佳地係使用這種被以此方式來執行的程序。
換言之，當接觸器110的數量為小於100時，例如，由在探針卡的操作期間所產生或移除的熱所造成之陶瓷基板100的熱膨脹或熱收縮的問題能夠被消除。
在此同時，當接觸器110的數量為大於100時，每一細縫310的長度較佳地係限制在一預定值。
更具體而言，當接觸器110的數量為大於100時，接觸器安裝區域C不會被切割為線型，但每一細縫310的長度被決定為在一個到三個接觸器110的總長度之內。以此方式被決定之長度係稱作決定長度。
因此，當接觸器110的數量為大於100時，細縫較佳地被形成為使得每一細縫310的長度對應於決定長度。
在此實施例中，每一細縫310的寬度被限制為少於3毫米。較佳地，每一細縫310的寬度被限制在1毫米到3毫米的範圍內。這是因為當細縫310的寬度為大於3毫米時，陶瓷基板100的開口面積被增加超過預定值，且因此陶瓷基板100無法達成其原本的功能。
參照圖4及5，在細縫310被以上述的方式形成之後，接觸器110和主基板200的襯墊210係彼此電性地連接。
本發明的鑑別點在於接觸器110和主基板200的襯墊210為經由軟性電路板320被彈性地相互連接的事實。
設有電性圖案321的軟性電路板320被製備。
所製備的軟性電路板320被適配到各個細縫310中。
因此，軟性電路板320的一端被定位在陶瓷基板100的頂部，且軟性電路板320的另一端被定位在陶瓷基板100的下方。
形成在軟性電路板320的一端上之圖案321被電性地連接到各個觸針111。
在此處，若需要的話，形成在軟性電路板320的一端上之圖案321可經由間隔轉換器150而被連接到觸針111的連接端子。在此連接操作中，可使用像是焊接、各向異性導電膜與各向異性導電漿料的各種連接處理。
當間隔轉換器150被設置時，間隔轉換器150被定位在接觸器110下。間隔轉換器150係在其上表面上設置有導電圖案，導電圖案具有與觸針111 之間的間距相同的間距。導電圖案之一側的兩端係與各別的觸針111接觸，且導電圖案之另一側的兩端具有大於觸針111的間距之間距並且被連接到軟性電路板320的圖案321。
在某些情況下，軟性電路板320可在沒有間隔轉換器150的情況下被直接連接到形成在接觸器110的底面之觸針111。
軟性電路板320的另一端被電性地連接到主基板200之對應的襯墊210。
以此方式，接觸器110經由軟性電路板320被電性地連接到主基板220。
根據本發明的軟性電路板320可達成傳統的間隔轉換的功能。具體而言，軟性電路板320可作為間隔轉換器，用以藉由改變形成在軟性電路板320上的圖案321之形狀、或藉由使圖案的長度彼此不同來補償觸針111的間距和主基板200之襯墊210的間距之間的差異。
在間隔轉換的功能中，傳統技術的缺點在於容易發生陶瓷基板100和主基板200之間的未校準(misalignment)，但本發明可藉由作為間隔轉換器之軟性電路板320的彈性來實質地排除未校準的可能性。
如上所述，本發明提供一種探針卡和以上述的方式所製造之相同的探針卡之製造方法。本發明的此實施例以細縫被形成在接觸器形成於其上之絕緣板中、軟性電路板被適配到細縫中、接觸器被電性地連接到軟性電路板的一側的兩端、以及軟性電路板的另一側的兩端被連接到主基板的這種方式來加以實施。因此，本發明可提供探針卡增進的平坦度，且可解決因轉接板的使用而造成的傳統的結構上的問題。
此外，形成在軟性電路板上的圖案之形狀和長度可根據接觸器的條件而可變地被設計，從而允許精細間距的輕易實現。
此外，由於軟性電路板係設置在接觸器和主基板之間作為間隔轉換，可減少安裝轉接板所需的製造成本，且可從根本上消除由轉接板的安裝所造成的應力變化。
此外，由於軟性電路板係較轉接板來得輕，所得到的探針卡之重量可被減少。
此外，當圖案被形成在軟性電路板上時，圖案的形狀和長度可依據來自接觸器的路徑的電阻而被可變地控制。
此外，由於本發明使用軟性電路板作為間隔轉換器，在陶瓷基板和主基板之間的多層結構可被實現。因此，即使具有不同間距的複數個接觸器被使用，本發明可允許精細間距的實現和各種製造條件的適應。
如上所述，本發明係以細縫被形成在包括形成於其上的接觸器之絕緣板中、軟性電路板被適配到細縫中、軟性電路板的一端被電性地連接到接觸器且軟性電路板的另一端被連接到主基板的這種方式來建構而成，因而增進探針卡的平坦度，從而解決由於傳統的轉接板的使用所造成的結構上的問題。
此外，本發明提供的優勢在於，圖案的形狀和長度可依據接觸器的條件而被可變地設計，從而允許精細間距的實現。
由於根據本發明的探針卡並未使用轉接板，探針卡的製造成本相對於傳統的探針卡為低廉的。由於沒有由轉接卡所造成的探針卡的應力，加強件(stiffener)的重量可被減少。此外，像是MLC和MLS的昂貴陶瓷基板未被使用來作為絕緣板，因此本發明具有增進的價格競爭力。
此外，當用於訊號傳遞的圖案(電極)被形成在軟性電路板上時，圖案的形狀和長度可根據來自接觸器的路徑之總電阻來被可變地控制。
此外，若形成在絕緣板上的細縫之寬度與長度在軟性電路板被應用為複數時被減少，即使在大面積多層探針卡中，非常精細的間距可被自由地實現。
雖然本發明的較佳實施例已參照所附圖式來揭露，應理解的是，本發明並不侷限於這些實施例，且可被製造為各種配置。熟知本領域技術人士更應理解的是，在不偏離如所附申請專利範圍所揭露之本發明的範圍和精神的情況下，各種修改、添加和替換是可能的。據此，應當理解的是，上述的實施例為例示性的且非為限制性的。
100‧‧‧絕緣板(陶瓷基板)
110‧‧‧接觸器
C‧‧‧接觸器安裝區域
E‧‧‧邊緣區域

Claims (16)

  1. 一種大面積探針卡，包括：一絕緣板，其包括形成於其上的至少一接觸器；一主基板，設置在該絕緣板下方；一軟性訊號連接器，垂直地通過該絕緣板並設置在該至少一接觸器和該主基板之間，以電性地連接該至少一接觸器和該主基板；以及一細縫，其係垂直地形成於該絕緣板與一軟性電路板之間，其中，該軟性電路板的一端係電性地連接到該至少一接觸器，且該軟性電路板的另一端係電性地連接到該主基板。
  2. 如申請專利範圍第1項之大面積探針卡，其中，該絕緣板係由陶瓷基板所製成。
  3. 如申請專利範圍第1項之大面積探針卡，其中，該軟性電路板作為間隔轉換器，補償該至少一個接觸器的間距和該主基板的襯墊的間距之間的差異。
  4. 如申請專利範圍第1項之大面積探針卡，其中，該絕緣板包括接觸器安裝區域和邊緣區域，該邊緣區域圍繞該接觸器安裝區域並構成該絕緣板的周緣，且其中，該細縫係形成在該接觸器安裝區域上。
  5. 如申請專利範圍第1項之大面積探針卡，其中，該細縫係沿著該至少一接觸器的周圍和長度被佈置，且具有沿著該至少一接觸器的該長度的預定長度。
  6. 如申請專利範圍第5項之大面積探針卡，其中，該至少一接觸器係設置為複數，且該細縫係形成用於該複數個接觸器的每一者。
  7. 如申請專利範圍第6項之大面積探針卡，其中，該細縫係設置為複數，且該複數個細縫與其間的間隔係形成在寬度方向上。
  8. 如申請專利範圍第6項之大面積探針卡，其中，該細縫具有2毫米到3毫米的寬度和對應一個到三個接觸器的總長度之長度。
  9. 一種大面積探針卡的製造方法，包括：在一絕緣板上形成一接觸器；在該絕緣板下方設置一主基板；以及將一軟性訊號連接器垂直地通過該絕緣板並將該接觸器電性地連接到該主基板，其中，該接觸器和該主基板的電性連接包括：形成一細縫，該細縫係垂直地通過該絕緣板；將一軟性電路板適配到該細縫中；以及將該軟性電路板的一端電性地連接到該接觸器，且將該軟性電路板的另一端電性地連接到該主基板。
  10. 如申請專利範圍第9項之大面積探針卡的製造方法，其中，該絕緣板係由陶瓷基板所製成。
  11. 如申請專利範圍第9項之大面積探針卡的製造方法，其中，該軟性電路板作為間隔轉換器，補償該至少一個接觸器的間距和該主基板的襯墊的間距之間的差異。
  12. 如申請專利範圍第9項之大面積探針卡的製造方法，其中，該絕緣板包括接觸器安裝區域和邊緣區域，該邊緣區域圍繞該接觸器安裝區域並構成該絕緣板的周緣，且其中，該細縫係形成在該接觸器安裝區域上。
  13. 如申請專利範圍第9項之大面積探針卡的製造方法，其中，該細縫係沿著該至少一接觸器的周圍和長度被佈置，且具有沿著該至少一接觸器的該長度的預定長度。
  14. 如申請專利範圍第9項之大面積探針卡的製造方法，其中，該至少一接觸器係設置為複數，且該細縫係形成用於該複數個接觸器的每一者。
  15. 如申請專利範圍第13項之大面積探針卡的製造方法，其中，該細縫係設置為複數，且該複數個細縫與其間的間隔係形成在寬度方向上。
  16. 如申請專利範圍第13項之大面積探針卡的製造方法，其中，該細縫具有2毫米到3毫米的寬度和對應一個到三個接觸器的總長度之長度。
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