TWI591348B - Cantilever probe card probe tip structure - Google Patents

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Description

懸臂式探針卡之探針頭結構
本發明為一種懸臂式探針卡的技術領域，尤其指一種對探針頭的結構改良，使之更適用於晶圓高低溫測試作業。
隨著電子產品輕薄化的趨勢發展，半導體製造方式朝著晶圓直徑變大，元件高密度化與線路縮小的方向前進，複雜化的製程也導致良率控制不易，測試條件更加嚴苛。因應對積體電路品質要求，除了以基本電性測試，找出符合規格的產品外，也會進行晶圓高低溫測試，在測試中導入各種溫度，除了能保障產品的健康，也能偵測出可能提前失效的產品，藉此挑選出符合應用規格的晶粒，保障出貨品質並且透過製程控管，以達到成本降低的目的。
在執行晶圓高低溫測試中，探針頭本身也處於高低溫的環境中，如何減少溫度對探針頭精密度的影響，也是提升良率正確性的首要課題。如圖1所示，為習用懸臂式探針卡的示意圖，該探針卡包括一電路板11、一固定於電路板11底面的一固定環12、以及複數根利用樹脂14(epoxy)呈傾斜狀固定於該固定環12底面的探針13，該探針3頂端並與該電路板11電性連接。但此類懸臂式探針卡在進行晶圓高低測試時，具有下列幾項缺點： 1.在進行高低溫測試時，該探針卡最接近晶圓的部份為該樹脂14，在冷熱交替測試中，會因熱脹冷縮問題，造成晶圓探針刮痕（Wafer Probe Mark）時大時小，影響測試的良率； 2.長期處於冷熱交替的測試環境中，會導致樹脂14提早老化而崩裂，若掉落於晶圓上，就會造成晶圓損壞(wafer damage)的風險。 3.該探針卡的結構中，該固定環12一般是由金屬所構成，熱膨脹係數高，熱源也容易傳遞至該處，進而使該固定環12尺寸產生變化，影響探針接觸狀態及晶圓探針刮痕位置，連帶也會影響良率。
隨著晶圓線路及間距日漸縮小，元件高密度化，容許誤差更小，如何在晶圓高低溫測試中，讓懸臂式探針卡受溫度影響降低，在日後測試作業中將更為重要，於是本發明設計了一懸臂式探針卡之探針頭結構。
本發明之主要目是提供一種懸臂式探針卡之探針頭結構，主要在晶圓高低溫測試中，希望將溫度對探針卡本身精度的影響降至最低，因此將結構中最接近晶圓熱源的構件採用低熱膨脹係數的材料所構成，一方面阻斷熱能的傳遞，一方面減少因熱造成尺寸的變化，因此本發明是採用一隔熱陶瓷片位於探針頭的最底層，由於該隔熱陶瓷片的熱脹膨係數低，阻斷高低溫測試的熱傳遞，進提高測試過程中的良率及準確性。
為達上述之目的，本發明由上而下依序包括電路板、黏固層、複數根探針、以及隔熱陶瓷片，該電路板的下表面具有複數電路接點，該隔熱陶瓷片具有斜面，且該斜面是面對該電路板，該複數探針分佈於該斜面上，該探針一端並與相對應的該電路接點接觸，該黏固層位於該隔熱陶瓷片與該電路板之間，固定著該探針與該隔熱陶瓷片的位置。
本發明中該隔熱陶瓷片包括氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯等其中至少一種，藉此低熱膨係數的材料，阻斷熱能的傳遞，也能避免尺寸會因溫度而變化。
本發明中該黏固層是由樹脂或樹脂與陶瓷粉末的混合物所構成，無習用金屬的固定環結構，熱膨脹係數小，也能確保整體探針卡尺寸的穩定性。
綜合以上所述，本發明懸臂式探針卡之探針頭結構具有下列幾項優點： 1.       利用該隔熱陶瓷片位於探針頭的最底層，阻斷熱傳遞至樹脂所構成該黏固層，因此會將熱脹冷縮的影響降低，故不會有晶圓探針刮痕（Wafer Probe Mark）時大時小的問題。 2.       因該隔熱陶瓷片分佈於最底層，不會有習用樹脂崩裂掉落問題，且因該隔熱陶瓷片阻斷熱源，樹脂反覆受冷熱影響變小，不易提早老化，延長使用壽命。 3.       若該黏固層是由樹脂與陶瓷粉末的混合物所構成，電路板下方除了探針外，皆是由熱脹膨係數小的材料所構成，因此讓熱脹冷縮影響探針接觸狀態的情形降低，適用於現今元件高密度化與線路縮小的晶圓測試作業。
以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。
如圖2所示，為本發明的剖面圖。本發明的懸臂式探針卡之探針頭結構由上而下依序包括一電路板21、黏固層22、複數根探針23、以及隔熱陶瓷片24。
該電路板21可結合一測試機台，藉此進行晶圓電路的相關測試，該電路板21底面具有複數個電路接點211，該電路接點211用以與相對應之該探針23作電性連接。在本實施中是以焊接方式固定，但並不以此為限，如圖3Ａ及3B所示，亦可使用一夾片212，該夾片212呈倒ㄇ字型，在實際的安裝製程中，該夾片212可事先使用一零件打件機固定於該電路板21之相對的電路接點211 處，在後續組裝過程中，再將該探針23插置於夾片212與電路板21相接的空隙之間，進而固定及完成電性連接作業，減少生產組裝上的工時。
該黏固層22是負責將該複數根探針23與該隔熱陶瓷24固定於該電路板21底面，該黏固層22可由樹脂或樹脂與陶瓷粉末的混合物所構成，在塗佈於該隔熱陶瓷片24與該電路板21之間後，再經加熱使之固化成型。
該探針23為長條針體，具有兩端，一端為極細小並向下延伸的探針尖端231，此探針尖端231為與測試晶圓之接觸端，另一端為連接端232，用以與該電路接點211電性連接。
該隔熱陶瓷片24為一熱膨脹係數低的材料，例如氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯等其中至少一種。該隔熱陶瓷片24具有面朝上的斜面241，在本實施例中該隔陶瓷片24為一環狀薄片。組裝後該隔熱陶瓷片24是位置於探針卡的最底層，用以隔斷熱能傳遞。
接著將本發明之組裝方式作一說明。先將該複數探针23依序排列於該隔熱陶瓷片24的斜面241上，並用該黏固層22的原料如樹脂初步固定，待所有探針23固定於隔熱陶瓷片24後，再以較多的該黏固層22原料進一步將探针23及隔熱陶瓷片24固定於電路板21底面，最後將探針23之連接端232與相對應之電路接點211連接，即完成整體之組裝。
如圖4所示，為本發明實際運作的示意圖。本發明懸臂式探針卡適用於多種晶片的測試，在本實施例中提供較常使用的方式作說明，例如用於影像感測晶片(CIS)的測試。因此在本實施例中該電路板21之中央具有一貫穿的視窗213，該視窗213內以一固定元件61固定著一透鏡62，而在該電路板21上面另安裝遮敝著該視窗213的一擴散件(Diffuser)63，該擴散件63能使光源均勻擴散而向下投射至該透鏡62。該電路板21上面另結合著一加強環64，能進一步增加整體的強度及供其他測試元件作結合。在進行晶圓高低溫測試時，該晶圓7是放置於加熱載台8上面，由該加熱載台8提供不同的測試溫度。
在晶圓高低溫測試作業中，會提供一光源照射，光線經擴散件63、透鏡62投射至該晶圓7處，該加熱載台8提供相對應的測試溫度。由於本發明探針頭是由該隔熱陶瓷片24面對該加熱載台8，能阻斷熱傳遞，且因其熱膨脹係數最低，尺寸變化量小，也能使探針刮痕的大小及位置維持一致，以較佳的測試狀態進行測試，確保及維持測試良率及正確性。
在圖4中僅繪出單一探針頭的結構示意圖，但在實際運用於晶圓測試時，會在單一探針卡設置複數組探針頭及相關測試組件，以提升測試效率，此部份係在本發明之申請保護範圍內。為了實際生產及組裝便利性，如圖5所示，為本發明實際運作中之隔熱陶瓷片的局部立體放大示意圖。此實施例也是運用於影像感測晶片(CIS)的測試。該隔熱陶瓷片24為一大面積的隔熱片，具有數組位置相對的斜面241，在本實施中每組測試單元的該斜面241為兩個呈左右相對並排，但並不以此為限。另外該兩斜面241中間位置具有一視窗口242，以在測試作業中讓光線投射出來。其餘部份皆與上述實施例相同。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
21‧‧‧電路板
211‧‧‧電路接點
212‧‧‧夾片
213‧‧‧視窗
22‧‧‧黏固層
23‧‧‧探針
231‧‧‧接觸尖端
232‧‧‧連接端
24‧‧‧隔熱陶瓷片
241‧‧‧斜面
242‧‧‧視窗口
61‧‧‧固定元件
62‧‧‧透鏡
63‧‧‧擴散件
64‧‧‧加強環
7‧‧‧晶圓
8‧‧‧加熱載台
圖1為習用懸臂式探針卡的示意圖。 圖2為本發明第一實施例的剖面示意圖。 圖3A為本發明第二實施例的剖面示圖。 圖3B為中圖3A為探針電性連接於電路板的放大示意圖。 圖4為本發明實際運作的示意圖。 圖5為本發明實際運作之隔熱陶瓷片的局部立體放大示意圖。
21‧‧‧電路板
211‧‧‧電路接點
22‧‧‧黏固層
23‧‧‧探針
231‧‧‧接觸尖端
232‧‧‧連接端
24‧‧‧隔熱陶瓷片
241‧‧‧斜面

Claims (5)

  1. 一種懸臂式探針卡之探針頭結構，由上而下包括：電路板、黏固層、複數根探針、以及隔熱陶瓷片，該電路板的下表面具有複數電路接點，該隔熱陶瓷片具有斜面，且該斜面是面對該電路板，該複數探針分佈於該斜面上，每根該探針的一端並與相對應的該電路接點接觸，該黏固層位於該隔熱陶瓷片與該電路板之間，固定著該探針與該隔熱陶瓷片的位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之懸臂式探針卡之探針頭結構，其中該隔熱陶瓷片包括氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯等其中至少一種。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之懸臂式探針卡之探針頭結構，其中該黏固層的組成物包括樹脂或樹脂與陶瓷粉末的混合物。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之懸臂式探針卡之探針頭結構，其中該探針一端與該電路接點採焊接固定。
  5. 如申請專利範圍第１項所述之懸臂式探針卡之探針頭結構，其中該探針一端與該電路接點是由一夾片固定，並完成電性連接。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI805905B (zh) * 2019-03-18 2023-06-21 日商住友重機械工業股份有限公司 形狀測量裝置及形狀測量方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111856092A (zh) * 2019-04-30 2020-10-30 云谷（固安）科技有限公司 探针模组及其加工方法、测试方法
KR20210081725A (ko) * 2019-12-24 2021-07-02 에스케이하이닉스 주식회사 프로브 테스트 카드 및 그 제조방법
US11486899B2 (en) 2020-01-31 2022-11-01 Nanya Technology Corporation Wafer test system and methods thereof
TWI730708B (zh) * 2020-04-07 2021-06-11 松翰股份有限公司 具3d電路的微機電探針測試頭及探針卡
CN112816746B (zh) * 2021-01-06 2024-06-18 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种探针卡结构

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1822341A (zh) * 2005-02-16 2006-08-23 旺矽科技股份有限公司 悬臂式探针
CN203849299U (zh) * 2014-05-09 2014-09-24 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 一种高温测试探针卡
TWI564568B (zh) * 2015-03-26 2017-01-01 Use a coaxial pin with a cantilever probe card
CN106338625B (zh) * 2015-07-06 2019-07-26 创意电子股份有限公司 探针卡
CN105277755A (zh) * 2015-11-23 2016-01-27 上海华岭集成电路技术股份有限公司 一种悬臂式探针系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI805905B (zh) * 2019-03-18 2023-06-21 日商住友重機械工業股份有限公司 形狀測量裝置及形狀測量方法

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