TWI630396B

TWI630396B - 探針檢測裝置及其檢測模組

Info

Publication number: TWI630396B
Application number: TW107103451A
Authority: TW
Inventors: 張軒誠
Original assignee: 中華精測科技股份有限公司
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2018-07-21
Also published as: TW201935017A

Abstract

一種探針檢測裝置包括檢測模組及探針固定座。檢測模組包含承載台、間隔設置於承載台上的下壓元件、安裝於下壓元件面向承載台一側的壓力感測器、安裝於下壓元件並位於壓力感測器面向承載台一側的第一電極、及安裝於承載台且與第一電極呈間隔設置的第二電極。探針固定座設置於第一電極及第二電極間。探針檢測裝置能執行檢測作業並用以提供探針穿設探針固定座，以使探針的相反兩端分別穿出探針固定座。下壓元件能朝承載台的方向移動，以使第一電極及第二電極分別壓觸探針的相反兩端。此外，本發明實施例另提供一種探針檢測裝置的檢測模組。

Description

探針檢測裝置及其檢測模組

本發明涉及一種檢測裝置，尤其涉及一種探針檢測裝置及其檢測模組。

現有的探針裝置(探針卡)所使用的各種探針，例如：微機電(MEMS)矩形探針、頂針式(pogo)探針、及圓形線針等，在使用上因其功能性的不同，需要具有耐電流特性或者機械力回復特性等規格。然而，現有的探針檢測裝置在探針製造完畢後，並未能夠對探針進行有效地檢測。

於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。

本發明實施例在於提供一種探針檢測裝置及其檢測模組，能有效地改善現有探針檢測裝置所可能產生的缺陷。

本發明實施例公開一種探針檢測裝置，包括：一檢測模組，包含：一承載台，具有一承載面；一下壓元件，間隔地設置於所述承載面的上方；一壓力感測器，安裝於所述下壓元件的面向所述承載面的一側；一第一電極，安裝於所述下壓元件並位於所述壓力感測器的面向所述承載面的一側、且與所述壓力感測器彼此電性絕緣；及一第二電極，安裝於所述承載面上、且與所述第一電極呈間隔設置；以及一探針固定座，設置於所述第一電極及所述第二電極之間、且可拆卸地裝設於所述承載台的所述承載面；其中，所述探針檢測裝置能執行一檢測作業，並用以提供一探針穿設於所述探針固定座，以使得所述探針的位於相反兩端的一第一端部及一第二端部分別穿出所述探針固定座；其中，當所述探針檢測裝置執行所述檢測作業時，所述下壓元件能朝所述承載面的方向移動，以使得所述第一電極壓觸所述探針的所述第一端部，並且使得所述第二電極壓觸所述探針的所述第二端部；其中，所述第一電極及所述第二電極能用來提供所述探針一電流，並且所述壓力感測器能用來感測所述下壓元件對所述探針所造成的一壓力值。

本發明實施例另公開一種探針檢測裝置的檢測模組，用以容置一探針固定座及定位於所述探針固定座的一探針，包括：一承載台，具有一承載面；一下壓元件，間隔地設置於所述承載面的上方；一壓力感測器，安裝於所述下壓元件的面向所述承載面的一側；一第一電極，安裝於所述下壓元件並位於所述壓力感測器的面向所述承載面的一側、且與所述壓力感測器彼此電性絕緣；以及一第二電極，安裝於所述承載面上、且與所述第一電極呈間隔設置；其中，所述下壓元件能朝所述承載面的方向移動，用以使所述第一電極壓觸於所述探針的一端，並使所述第二電極壓觸於所述探針的另一端；其中，所述第一電極及所述第二電極能用來提供所述探針一電流，並且所述壓力感測器能用來感測所述下壓元件對所述探針所造成的一壓力值。

綜上所述，本發明實施例的探針檢測裝置及其檢測模組，能通過所述第一電極及第二電極提供探針電流、且通過所述壓力感測器感測下壓元件對探針所造成的壓力值，而能檢測所述探針的性能，並且能提升所述探針的檢測效率。

為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。

100‧‧‧探針檢測裝置

1‧‧‧檢測模組

11‧‧‧承載台

111‧‧‧承載面

112‧‧‧凹槽

12‧‧‧下壓元件

13‧‧‧壓力感測器

14‧‧‧第一電極

15‧‧‧絕緣層

16‧‧‧第二電極

17‧‧‧影像擷取單元

2‧‧‧探針固定座

21‧‧‧第一導板

211‧‧‧第一通孔

22‧‧‧第二導板

221‧‧‧第二通孔

23‧‧‧支撐體

24‧‧‧容置空間

P‧‧‧探針

P1‧‧‧第一端部

P2‧‧‧第二端部

P3‧‧‧中間段

圖1為本發明實施例探針檢測裝置的側視示意圖。

圖2為圖1的探針檢測裝置的局部放大示意圖。

圖3為本發明實施例的第一電極及第二電極分別壓觸探針的第一端部及第二端部的示意圖。

圖4為本發明實施例的探針檢測裝置執行極限電流值檢測作業的模擬分析圖。

圖5為本發明實施例的探針檢測裝置執行極限壓力值檢測作業的模擬分析圖。

請參閱圖1至圖5，為本發明的實施例，需先說明的是，本實施例對應附圖所提及的相關數量與外型，僅用來具體地說明本發明的實施方式，以便於了解本發明的內容，而非用來侷限本發明的保護範圍。

[探針檢測裝置]

如圖1及圖2，本發明的實施例公開一種探針檢測裝置100，包括一檢測模組1及可拆卸地裝設於所述檢測模組1的一探針固定座2。其中，所述探針檢測裝置100能執行一檢測作業，並用以提供一探針P穿設於探針固定座2，以使得所述探針P的位於相反兩端的一第一端部P1及一第二端部P2分別穿出探針固定座2(如圖2)，並且使得所述檢測模組1能測得所述探針P的一極限電流值(耐電流特性規格)或一極限壓力值(機械力回復特性規格)。以下將分別說明本實施例探針檢測裝置100的各個元件具體構造，而後再適時說明探針檢測裝置100的各個元件間的連接關係。

所述檢測模組1包含一承載台11、一下壓元件12、一壓力感測器13、一第一電極14、一絕緣層15、一第二電極16、一電流供應單元(圖未繪示)、及一下壓元件控制單元(圖未繪示)。

請繼續參閱圖2，所述承載台11具有一承載面111，並且所述承載面111凹設形成有一凹槽112。其中，所述承載面111能用以承載探針固定座2，而所述凹槽112能用以容置所述探針P的第二端部P2。所述下壓元件12是間隔地設置於承載面111的上方，也就是說，所述下壓元件12是位於承載面111的上方、且與承載面111間隔一段距離。在本實施例中，所述下壓元件12可以例如是一機械力下壓螺桿，但本發明不受限於此。

再者，所述壓力感測器13(如：受力讀值元件)是安裝於下壓元件12的面向承載面111的一側(如圖2中安裝於下壓元件12的下側)。所述第一電極14是安裝於下壓元件12並位於壓力感測器13的面向承載面111的一側(如圖2中位於壓力感測器13的下側)、且與所述壓力感測器13彼此電性絕緣。較佳地，所述壓力感測器13與第一電極14之間是通過設置有絕緣層15而彼此電性絕緣，但本發明不受限於此。所述第二電極16是安裝於承載面111上、且與所述第一電極14呈間隔設置。更詳細地說，所述第二電極16是安裝於承載台11的凹槽112中，並且所述凹槽112能用來提供探針P的第二端部P2穿設並壓觸第二電極16。藉此，所述凹槽112能用來限制所述探針P的第二端部P2突伸出所述探針固定座2的長度，以提升檢測作業的準確度。

另，所述電流供應單元(圖未繪示)是電性連接於第一電極14及第二電極16、且能用來經由第一電極14及第二電極16而提供一電流給所述探針P(如圖3，當第一電極14及第二電極16分別地壓觸探針P的第一端部P1及第二端部P2)，以使得所述探針檢測裝置100能測得探針P的極限電流值(耐電流特性)。所述下壓元件控制單元(圖未繪示)能控制下壓元件12朝承載面111的方向移動的位移量，以使得所述探針檢測裝置100能測得探針P的極限壓力值(機械力回復特性)，其中，所述位移量的解析度是介於0.01微米至0.1微米之間。

值得一提的是，由於探針裝置在實際針測時，所述探針裝置的探針需受到一下壓機械力來接觸且刺穿待測點的表面氧化物(如：晶圓的待測點的表面氧化物)；因此，所述探針檢測裝置100需配置有精密可控的下壓元件12(位移量的解析度介於0.01微米至0.1微米之間)，以使得所述探針檢測裝置100能夠模擬探針裝置的實際檢測環境，並且使得所述探針檢測裝置100能夠獲得準確的檢測結果。再者，由於所述下壓元件12在下壓的同時需同步測得探針P的反作用力，以獲得探針P的機械力回復特性，因此下壓元件12與探針P的接觸端需配置有壓力感測器13。

請繼續參閱圖2，所述探針固定座2是設置於檢測模組1的第一電極14及第二電極16之間，並且所述探針固定座2是可拆卸地裝設於所述承載台11的承載面111。

更具體地說，所述探針固定座2包含一第一導板21、與所述第一導板21呈間隔設置的一第二導板22、及設置於所述第一導板21及第二導板22之間且呈透明狀的一支撐體23。所述第一導板21形成有一第一通孔211，所述第二導板22形成有位置對應於第一通孔211的一第二通孔221，並且所述第一導板21、第二導板22、及支撐體23共同形成有一容置空間24。其中，所述探針固定座2能用來提供所述探針P依序地穿設第一導板21的第一通孔211及第二導板22的第二通孔221，以使得所述探針P的第一端部P1穿出第一導板21、使得所述探針P的第二端部P2穿出第二導板22、並使得所述探針P的中間段P3位於第一導板21及第二導板22之間且容置於所述容置空間24中。在本發明的一實施例中，所述第一導板21較佳地是可相對於第二導板22移動，以調整第一導板21與第二導板22之間的距離，但本發明不受限於此。

再者，所述探針檢測裝置100的檢測模組1進一步包含有一影像顯示單元(圖未繪示)及一影像擷取單元17。其中，所述影像擷取單元17的位置是對應於支撐體23(如圖1的支撐體23的右側)；所述影像擷取單元17能通過呈透明狀的支撐體23來擷取探針P的形變影像；而所述影像顯示單元能用來顯示所述探針P的形變影像，以方便檢測人員觀察。其中，所述影像顯示單元可以例如是液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)，而所述影像擷取單元17可以例如是感光耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)或互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)，但本發明不受限於此。

藉此，本發明實施例的探針檢測裝置100的探針固定座2，能通過第一導板21可相對於第二導板22移動，而使得檢測人員能根據待檢測的探針P的規格(如：長度規格)，而調整第一導板21與第二導板22之間的距離，從而使得所述探針檢測裝置100能適用於檢測各種不同規格的探針P。

再者，本發明實施例的探針檢測裝置100的探針固定座2，能通過所述支撐體23呈透明狀、及所述影像擷取單元17的位置對應於支撐體23，而使得檢測人員能通過影像顯示單元、影像擷取單元17及支撐體23來觀察探針P的形變影像，從而提升檢測作業的方便性。

另，由於本發明實施例的探針檢測裝置100的探針固定座2是可拆卸地裝設於承載台11的承載面111，因此檢測人員可根據待檢測的探針P的形貌或數量，而更換不同設計的探針固定座2，以使得所述探針檢測裝置100能適用於檢測各種不同形貌的探針 P(如：微機電矩形探針、頂針式探針、或圓形線針)、或能適用於檢測各種不同數量的探針P(如：由單一探針P的檢測延伸至多個探針P的檢測)。

值得一提的是，當所述探針檢測裝置100需同時檢測多個探針P時(大批量檢測)，所述探針固定座2的第一導板21及第二導板22能分別形成有多個第一通孔211及多個第二通孔221(圖未繪示)，以使得每個所述探針P能依序地穿設於第一導板21的相對應的第一通孔211及第二導板22的相對應的第二通孔221。

如圖2及圖3，當所述探針檢測裝置100執行檢測作業時，所述下壓元件12能通過下壓元件控制單元的控制而朝承載台11的承載面111的方向移動(如圖2)，以使得所述第一電極14壓觸探針P的第一端部P1，並且使得所述第二電極16壓觸探針P的第二端部P2(如圖3)。其中，所述第一電極14及第二電極16能通過電流供應單元提供探針P電流，並且所述壓力感測器13能用來感測下壓元件12對探針P所造成的一壓力值(也就是探針P對下壓元件12所造成的反作用力)。

藉此，本發明實施例的探針檢測裝置100，能通過所述第一電極14及第二電極16提供探針P電流、且通過所述壓力感測器13感測下壓元件12對探針P所造成的壓力值，而使得所述探針檢測裝置100能模擬探針裝置在實際進行半導體晶圓測試時的環境(同時對探針P施加電流訊號及下壓力)、能檢測所述探針P的性能、且能提升所述探針P的檢測效率。

更詳細地說，本發明實施例的檢測作業能進一步區分為一極限電流值檢測作業(檢測探針P的耐電流特性規格)、及一極限壓力值檢測作業(檢測探針P的機械力回復特性規格)。

如圖4，當所述探針檢測裝置100執行極限電流值檢測作業且壓力感測器13感測的壓力值提升至一預定值(8kgf/cm²至12 kgf/cm²)時，所述探針檢測裝置100能停止下壓元件12的移動、且逐漸提升所述電流的電流值直至探針P斷裂(如圖4的壓力值會因探針P斷裂而有下降的趨勢)，而所述探針P斷裂時的電流的電流值定義為探針P的極限電流值，藉此，所述探針檢測裝置100可精準地量測出待測試的探針P的耐電流特性規格。

如圖5，當所述探針檢測裝置100執行極限壓力值檢測作業且第一電極14及第二電極16提供給探針P的電流的電流值為一預定值時，所述探針檢測裝置100能使下壓元件12繼續朝承載面111的方向移動(以使得壓力值逐漸地提升)直至探針斷裂(如圖5的電流值會因探針P斷裂而有下降的趨勢)，而所述探針斷裂時的壓力感測器13感測的壓力值定義為探針P的極限壓力值，藉此，所述探針檢測裝置100可精準地量測出待測試的探針P的機械力回復特性規格。

[探針檢測裝置的檢測模組]

如圖2，本發明的實施例另公開一種探針檢測裝置100的檢測模組1，用以容置一探針固定座2及定位於所述探針固定座2的一探針P。所述探針檢測裝置100的檢測模組1包括一承載台11、一下壓元件12、一壓力感測器13、一第一電極、及一第二電極16。所述承載台11具有一承載面111。所述下壓元件12間隔地設置於承載面111的上方。所述壓力感測器13安裝於下壓元件12的面向承載面111的一側。所述第一電極14安裝於下壓元件12並位於壓力感測器13的面向承載面111的一側、且與所述壓力感測器13彼此電性絕緣。所述第二電極16安裝於承載面111上、且與所述第一電極14呈間隔設置。

其中，所述下壓元件12能朝承載面111的方向移動，用以使所述第一電極14壓觸於探針P的一端，並使所述第二電極16壓觸於探針P的另一端。其中，所述第一電極14及第二電極16能用來提供探針P一電流，並且所述壓力感測器13能用來感測下壓元件12對探針P所造成的一壓力值(也就是探針P對下壓元件12所造成的反作用力)。

[本發明實施例的技術效果]

綜上所述，本發明實施例的探針檢測裝置100，能通過所述第一電極14及第二電極16提供探針電流、且通過所述壓力感測器13感測下壓元件12對探針P所造成的壓力值，而能檢測所述探針P的性能、並且能提升所述探針P的檢測效率。

再者，所述探針檢測裝置100能通過對探針P選擇性地執行極限電流值檢測作業或極限壓力值檢測作業，以精準地量測出待測試的探針P的耐電流特性規格或機械力回復特性規格。

以上所述僅為本發明的優選可行實施例，並非用來侷限本發明的保護範圍，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的權利要求書的保護範圍。

Claims

一種探針檢測裝置，包括：一檢測模組，包含：一承載台，具有一承載面；一下壓元件，間隔地設置於所述承載面的上方；一壓力感測器，安裝於所述下壓元件的面向所述承載面的一側；一第一電極，安裝於所述下壓元件並位於所述壓力感測器的面向所述承載面的一側、且與所述壓力感測器彼此電性絕緣；及一第二電極，安裝於所述承載面上、且與所述第一電極呈間隔設置；以及一探針固定座，設置於所述第一電極及所述第二電極之間、且可拆卸地裝設於所述承載台的所述承載面；其中，所述探針檢測裝置能執行一檢測作業，並用以提供一探針穿設於所述探針固定座，以使得所述探針的位於相反兩端的一第一端部及一第二端部分別穿出所述探針固定座；其中，當所述探針檢測裝置執行所述檢測作業時，所述下壓元件能朝所述承載面的方向移動，以使得所述第一電極壓觸所述探針的所述第一端部，並且使得所述第二電極壓觸所述探針的所述第二端部；其中，所述第一電極及所述第二電極能用來提供所述探針一電流，並且所述壓力感測器能用來感測所述下壓元件對所述探針所造成的一壓力值。
如請求項1所述的探針檢測裝置，其中，當所述探針檢測裝置執行所述檢測作業且所述壓力感測器感測的所述壓力值提升至一預定值時，所述探針檢測裝置能停止所述下壓元件的移動、且逐漸提升所述電流的電流值直至所述探針斷裂，而所述探針斷裂時的所述電流的所述電流值定義為所述探針的一極限電流值。
如請求項1所述的探針檢測裝置，其中，當所述探針檢測裝置執行所述檢測作業且所述第一電極及所述第二電極提供給所述探針的所述電流的電流值為一預定值時，所述探針檢測裝置能使所述下壓元件繼續朝所述承載面的方向移動直至所述探針斷裂，而所述探針斷裂時的所述壓力感測器感測的所述壓力值定義為所述探針的一極限壓力值。
如請求項1所述的探針檢測裝置，其中，所述探針固定座包含一第一導板及與所述第一導板呈間隔設置的一第二導板，所述探針固定座能用來提供所述探針依序地穿設所述第一導板及所述第二導板，以使得所述探針的所述第一端部穿出所述所述第一導板，且使得所述探針的所述第二端部穿出所述第二導板；其中，所述第一導板可相對於所述第二導板移動。
如請求項4所述的探針檢測裝置，其中，所述探針固定座進一步包含設置於所述第一導板及所述第二導板之間且呈透明狀的一支撐體；其中，所述檢測模組進一步包含有位置對應於所述支撐體的一影像擷取單元，並且所述影像擷取單元能通過所述支撐體來擷取所述探針的形變影像。
如請求項1所述的探針檢測裝置，其中，所述承載台的所述承載面凹設形成有一凹槽，所述第二電極安裝於所述凹槽中，並且所述凹槽用來提供所述探針的所述第二端部穿設並壓觸所述第二電極。
如請求項1所述的探針檢測裝置，其中，所述檢測模組進一步包含有一電流供應單元及一下壓元件控制單元；其中，所述電流供應單元電性連接於所述第一電極及所述第二電極、且能用來提供所述電流給所述探針；其中，所述下壓元件控制單元能控制所述下壓元件朝所述承載面的方向移動的位移量，並且所述位移量的解析度是介於0.01微米至0.1微米之間。
一種探針檢測裝置的檢測模組，用以容置一探針固定座及定位於所述探針固定座的一探針，包括：一承載台，具有一承載面；一下壓元件，間隔地設置於所述承載面的上方；一壓力感測器，安裝於所述下壓元件的面向所述承載面的一側；一第一電極，安裝於所述下壓元件並位於所述壓力感測器的面向所述承載面的一側、且與所述壓力感測器彼此電性絕緣；以及一第二電極，安裝於所述承載面上、且與所述第一電極呈間隔設置；其中，所述下壓元件能朝所述承載面的方向移動，用以使所述第一電極壓觸於所述探針的一端，並使所述第二電極壓觸於所述探針的另一端；其中，所述第一電極及所述第二電極能用來提供所述探針一電流，並且所述壓力感測器能用來感測所述下壓元件對所述探針所造成的一壓力值。
如請求項8所述的探針檢測裝置的檢測模組，其中，所述承載台的所述承載面凹設形成有一凹槽，所述第二電極安裝於所述凹槽中，並且所述凹槽用來提供所述探針的所述第二端部穿設並壓觸所述第二電極。
如請求項8所述的探針檢測裝置的檢測模組，其進一步包括有一電流供應單元及一下壓元件控制單元；其中，所述電流供應單元電性連接於所述第一電極及所述第二電極、且能用來提供所述電流給所述探針；其中，所述下壓元件控制單元能控制所述下壓元件朝所述承載面方向移動的位移量，並且所述位移量的解析度是介於0.01微米至0.1微米之間。