TWI684772B - 檢測裝置及其探針座 - Google Patents

Abstract

一種探針座包含一承座、一配線板、一電容元件與二相鄰之探針。承座之頂面具有一晶片容置部。配線板位於承座內部。此二探針分別位於臥於承座內部，且穿過配線板。電容元件焊設於配線板上，位於此二探針之一側，且透過配線板電連接此二探針。此二探針分別為電源探針與接地探針。

Description

檢測裝置及其探針座

本發明有關於一種檢測裝置，尤指一種能夠改善電容元件與待測元件之間距的檢測裝置。

一般而言，半導體晶片在製作完成後，會對半導體晶片進行最終測試(FT，Final Test)，以確保半導體晶片在出貨時的品質。在進行電性檢測時，會藉由一測試裝置之多數個探針分別觸壓每個半導體晶片之導電接點，以便將不良的半導體晶片篩選出來。

在上述最終測試中，為了維持電源與訊號之完整性，測試裝置之載板上通常會設置電容元件，例如去耦電容(decoupling capacitor)或旁路電容(bypass capacitor)，以補償瞬態壓降且保持電壓水平。

故，如何讓電容元件能夠表現出最大功效，以確保獲得良好的電源完整性質量，是現在半導體測試技術需要突破的課題。

本發明之一實施例提供了一種檢測裝置。檢測裝置包含一載板、一晶片容置部、一配線板、多個伸縮探針與多個電容元件。晶片容置部用以固持一半導體晶片。配線板位於載板與晶片容置部之間。這些伸縮探針平行地穿過配線板。每個伸縮探針用以連接半導體晶片與載板。這些電容元件分布於配線板上。每個電容元件透過配線板電連接任二個相鄰之伸縮探針，且此二個伸縮探針分別用以連接半導體晶片之一電源接點與一接地接點。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之檢測裝置中，檢測裝置更包含一探針座。探針座包含一頂面與一底面。頂面與底面相對配置。底面位於載板上，晶片容置部為頂面上形成之一晶片槽。配線板位於探針座內，較探針座之底面更接近探針座之頂面，且伸縮探針平行地位於探針座內。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之檢測裝置中，配線板包含一板體、多個貫孔與多個導電墊。板體具有相對之第一面與第二面。第一面面向晶片容置部。每個貫孔貫穿板體，且連接第一面與第二面，以容置其中一伸縮探針。這些導電墊位於板體之第一面。每個導電墊圍繞其中之一貫孔，且電連接其中一伸縮探針。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之檢測裝置中，配線板更包含多個導電耐磨層。這些導電耐磨層分別位於這些貫孔內，且每個導電耐磨層圍繞並接觸其中一伸縮探針。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之檢測裝置中，每個導電耐磨層更伸出對應之貫孔，且覆蓋於對應之導電墊上。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之檢測裝置中，配線板更包含多個導電膠。每個導電膠將其中一導電耐磨層附著於板體上，且電連接其中一導電墊以及其中一導電耐磨層。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之檢測裝置中，每個伸縮探針包含一靜止針體、一活動針體及一彈簧。靜止針體之一端伸至載板，另端具有一凹槽。活動針體可伸縮地位於凹槽以及其中一貫孔內，且接觸其中一導電耐磨層。彈簧位於凹槽內，連接靜止針體與活動針體。其中一電容元件位於任二相鄰之活動針體之間。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之檢測裝置中，每個電容元件介於上述二個伸縮探針之間。

本發明之另一實施例提供了一種探針座。探針座包含一承座、一配線板、一電容元件、一電源探針與一接地探針。承座包含相對配置之一頂面與一底面。頂面具有一晶片容置部。配線板位於承座內部。電源探針位於承座內部，且穿過配線板。接地探針位於承座內部，穿過配線板，且為最鄰近電源探針之探針。電容元件焊設於配線板上，位於電源探針與接地探針之一側，且透過配線板電連接電源探針與接地探針。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之探針座中，配線板包含一板體、一第一貫孔、一第二貫孔、一第一導 電墊與一第二導電墊。板體具有相對之第一面與第二面。第一面面向容置部。第一貫孔貫穿板體，且連接第一面與第二面，以容置電源探針。第一導電墊位於第一面，圍繞第一貫孔，且電連接電源探針。第二貫孔貫穿板體，且連接第一面與第二面，以容置接地探針。第二導電墊位於第一面，圍繞第二貫孔，且電連接接地探針。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之探針座中，配線板更包含一第一導電耐磨層與一第二導電耐磨層。第一導電耐磨層位於第一貫孔內，圍繞且接觸電源探針。第二導電耐磨層位於第二貫孔內，圍繞且接觸接地探針。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之探針座中，第一導電耐磨層位於第一導電墊及第一貫孔之內壁上，第二導電耐磨層位於第二導電墊及第二貫孔之內壁上。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之探針座中，配線板更包含一第一導電膠及一第二導電膠。第一導電膠將第一導電耐磨層附著於板體上，且電連接第一導電墊及第一導電耐磨層。第二導電膠將第二導電耐磨層附著於板體上，且電連接第二導電墊及第二導電耐磨層。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之探針座中，電源探針包含一第一靜止針體、一第一活動針體及一第一彈簧。第一靜止針體之一端具有一第一凹槽。第一活動針體可伸縮地位於第一凹槽及第一貫孔內，且接觸第一導電耐磨層。第一彈簧位於第一凹槽內，連接第一靜止針體與第一活動針體。

依據本發明一或複數個實施例，接地探針包含一第二靜止針體、一第二活動針體及一第二彈簧。第二靜止針體之一端具有一第二凹槽。第二活動針體可伸縮地位於第二凹槽及第二貫孔內，且接觸第二導電耐磨層。第二彈簧位於第二凹槽內，連接第二靜止針體與第二活動針體。電容元件位於第一活動針體與第二活動針體之間。

依據本發明一或複數個實施例，電容元件較承座之底面更接近承座之頂面。

如此，藉由上述將電容元件整合至探針層內之架構，縮短了電容元件與半導體晶片之間距，不僅提供可靠的訊號完整性，更能夠降低電容元件之維修困難度。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施例及相關圖式中詳細介紹。

10‧‧‧檢測裝置

100‧‧‧載板

110‧‧‧接點

200‧‧‧探針座

210‧‧‧承座

211‧‧‧頂面

212‧‧‧底面

220‧‧‧內部空間

230‧‧‧柱狀槽

240‧‧‧晶片容置部

241‧‧‧晶片槽

300‧‧‧配線板

310‧‧‧板體

311‧‧‧第一面

312‧‧‧第二面

321‧‧‧第一貫孔

322‧‧‧第一導電墊

323‧‧‧第一導電耐磨層

324‧‧‧第一導電膠

325‧‧‧第一走線

331‧‧‧第二貫孔

332‧‧‧第二導電墊

333‧‧‧第二導電耐磨層

334‧‧‧第二導電膠

335‧‧‧第二走線

400‧‧‧伸縮探針

400A‧‧‧電源探針

410‧‧‧第一靜止針體

411‧‧‧第一凹槽

412‧‧‧第一下針端

420‧‧‧第一活動針體

421‧‧‧第一上針端

430‧‧‧第一彈簧

400B‧‧‧接地探針

440‧‧‧第二靜止針體

441‧‧‧第二凹槽

442‧‧‧第二下針端

450‧‧‧第二活動針體

451‧‧‧第二上針端

460‧‧‧第二彈簧

500‧‧‧電容元件

600‧‧‧半導體晶片

610‧‧‧接點

610A‧‧‧電源接點

610B‧‧‧接地接點

AA‧‧‧線段

Z‧‧‧間隔區

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為本發明一實施例之檢測裝置之示意圖；第2圖為本發明一實施例之配線板之上視圖；第3圖為第2圖沿線段AA所製成之剖視圖；以及第4圖為第3圖之使用操作圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施例，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖為本發明一實施例之檢測裝置10之示意圖。如第1圖所示，檢測裝置10用以對一待測物進行檢測，且待測物例如為半導體晶片600。檢測裝置10包含一載板100、一晶片容置部240、一配線板300、多個伸縮探針400與多個電容元件500。晶片容置部240用以固持一半導體晶片600。配線板300位於載板100與晶片容置部240之間。這些伸縮探針400平行地穿過配線板300。每個伸縮探針400之一端連接載板100之一接點110，另端連接晶片容置部240，用以抵接半導體晶片600之一接點610(如焊球或焊墊)。這些電容元件500分布於配線板300上，且每個電容元件500透過配線板300之走線電連接任二個相鄰之伸縮探針400。例如，電容元件500位於任二個相鄰之伸縮探針400之間。

須了解到，上述此二相鄰之伸縮探針400分別用以抵接半導體晶片600之其中一電源接點610A與其中一接地接點610B，以分別傳輸電源訊號與接地訊號。故，以下將此些相鄰之伸縮探針400分別稱為電源探針400A與接地探針400B。

如此，由於本實施例將作為去耦合電容 (Decoupling Capacitor)之電容元件500整合至探針層(即探針位置處)，藉此縮短了電容元件500與半導體晶片600之間距，從而減小電源干擾的現象，不僅提供更可靠的訊號完整性，更能夠降低電容元件500之維修困難度。

更具體地，在本實施例中，檢測裝置10更包含一探針座200。探針座200包含一承座210。承座210具有相對配置之一頂面211與一底面212。底面212位於載板100上，且晶片容置部240例如為頂面211上所凹設之晶片槽241，用以放置上述之半導體晶片600。配線板300位於探針座200內，且位於承座210內部。相較於探針座200之底面212，配線板300(即電容元件500)之位置更接近探針座200之頂面211。此些伸縮探針400並排地位於承座210內部，且彼此平行地穿過配線板300。然而，本發明不限於配線板300與之伸縮探針400位置。舉例來說，探針座200內具有一內部空間220以及多個柱狀槽230。柱狀槽230彼此平行，且連接內部空間220。配線板300固定於內部空間220內，且此些伸縮探針400分別固定於柱狀槽230內。

然而，本發明不限於此，在其他實施例中，檢測裝置10亦可能省略探針座200，使得任意框架作為承載半導體晶片600之晶片容置部240；或者，配線板300也可以在射出成型程序時埋設於探針座200內。

第2圖為本發明一實施例之配線板300之上視圖。第3圖為第2圖沿線段AA所製成之剖視圖。如第2圖所示，電容元件500不位於上述電源探針400A與接地探針400B之間，而 是位於上述電源探針400A與接地探針400B之同側。具體來說，如第2圖之四個伸縮探針400可以圍繞且定義出一間隔區Z時，電容元件500至少位於鄰近上述電源探針400A與接地探針400B之間隔區Z內。

如第2圖與第3圖所示，配線板300包含一板體310、多個貫孔(例如第一貫孔321與第二貫孔331，第3圖)與多個導電墊(例如第一導電墊322與第二導電墊332，第2圖與第3圖)。板體310具有相對之第一面311與第二面312。第一面311面向晶片容置部240(第1圖)。舉例來說，板體310為薄型板，其厚度例如為0.15至0.25毫米之範圍內。第一貫孔321貫穿板體310，且連接第一面311與第二面312，以容置電源探針400A。第一導電墊322位於第一面311，圍繞第一貫孔321，且電連接電源探針400A。第二貫孔331貫穿板體310，且連接第一面311與第二面312，以容置接地探針400B。第二導電墊332位於第一面311，圍繞第二貫孔331，且電連接接地探針400B。舉例來說，第一導電墊322與第二導電墊332分別呈環狀，且包含銀、銅或其合金，或者，銅、鎳或金等常見高導電材料。

如第3圖所示，電源探針400A位於第一貫孔321內，且電連接第一導電墊322。電源探針400A例如為一可伸縮同軸彈性針。接地探針400B位於第二貫孔331內，且電連接第二導電墊332。接地探針400B例如為一可伸縮同軸彈性針。故，其中一電容元件500透過對應之第一導電墊322、第二導電墊332、第一走線325與第二走線335分別電連接電源探針 400A與接地探針400B。

更具體地，電源探針400A包含一第一靜止針體410、一第一活動針體420及一第一彈簧430。第一靜止針體410之一端具有一第一凹槽411，其另端具有一第一下針端412。第一活動針體420之一端可伸縮地位於第一凹槽411及第一貫孔321內，且電連接第一導電墊322，其另端具有一第一上針端421。第一上針端421用以抵接半導體晶片600之所述電源接點610A。第一彈簧430位於第一凹槽411內，且連接第一靜止針體410與第一活動針體420。接地探針400B包含一第二靜止針體440、一第二活動針體450及一第二彈簧460。第二靜止針體440之一端具有一第二凹槽441，其另端具有一第二下針端442。第二活動針體450之一端可伸縮地位於第二凹槽441及第二貫孔331內，且電連接第二導電墊332，其另端具有一第二上針端451。第二上針端451用以抵接半導體晶片600之所述接地接點610B。第二彈簧460位於第二凹槽441內，且連接第二靜止針體440與第二活動針體450。

第4圖為第3圖之使用操作圖。如此，如第4圖所示，當半導體晶片600放入晶片容置部240，且朝下壓迫所述電源探針400A與接地探針400B時，半導體晶片600之所述電源接點610A與接地接點610B分別壓下所述第一活動針體420與第二活動針體450，使得所述第一活動針體420能夠於第一貫孔321內朝下方縮入第一凹槽411內、所述第二活動針體450能夠於第二貫孔331內朝下方縮入第二凹槽441內，以便進行對應之測試行為。反之，待半導體晶片600離開晶片容置部240 時，第一彈簧430將所述第一活動針體420於第一貫孔321內朝上方推回原位，且第二彈簧460將所述第二活動針體450於第二貫孔331內朝上方推回原位。

此外，上述之配線板300更包含多個導電耐磨層(例如第一導電耐磨層323與第二導電耐磨層333，第3圖)。第一導電耐磨層323位於第一貫孔321之內壁上，且第一導電耐磨層323圍繞及接觸電源探針400A。更具體地，第一導電耐磨層323接觸電源探針400A之第一活動針體420。第一導電耐磨層323位於第一導電墊322及第一貫孔321之內壁上，意即，第一導電耐磨層323不只位於第一導電墊322，且第一導電耐磨層323從第一貫孔321內延伸至第一導電墊322，且覆蓋於第一導電墊322上。舉例來說，第一導電膠324將第一導電耐磨層323附著於板體310上，且電連接第一導電墊322及第一導電耐磨層323，使得第一導電耐磨層323透過第一導電膠324形成於第一貫孔321之內壁與第一導電墊322上。第一導電膠324例如為導電銀膠。

第二導電耐磨層333位於第二貫孔331之內壁上，且第二導電耐磨層333圍繞及接觸接地探針400B。更具體地，第二導電耐磨層333接觸接地探針400B之第二活動針體450。第二導電耐磨層333位於第二導電墊332及第二貫孔331之內壁上，意即，第二導電耐磨層333不只位於第二導電墊332，且第二導電耐磨層333從第二貫孔331內延伸至第二導電墊332，且覆蓋於第二導電墊332上。舉例來說，第二導電膠334將第二導電耐磨層333附著於板體310上，且電連接第二導 電墊332及第二導電耐磨層333，使得第二導電耐磨層333透過第二導電膠334形成於第二貫孔331之內壁與第二導電墊332上。第二導電膠334例如為導電銀膠。

舉例來說，第一導電耐磨層323與第二導電耐磨層333分別呈環狀，且第一導電耐磨層323與第二導電耐磨層333分別包含例如銀石墨合金。銀石墨合金為銀基含有石墨成分的二元合金，具有良好的導電性、優良的耐磨性和自潤滑性、接觸電阻低且高穩定性。銀石墨合金例如是由銀粉和石墨粉均勻混合後，經壓制成型和燒結而成。

如此，如第4圖所示，由於第一貫孔321與第二貫孔331內分別設置有第一導電耐磨層323與第二導電耐磨層333，即便多次壓放第一活動針體420與第二活動針體450，仍不致損害配線板300，進而必避免縮短配線板300之使用壽命。

此外，上述各實施例中，這些電容元件500分別為多層陶瓷電容(Multilayer Ceramic Capacitor，MLCC)，且其體積為0.25 x 0.125 x 0.125毫米，或是，0.4x0.2x0.2毫米，且其額定電壓為6.3至25伏(V)之範圍內。電容值為0.2至10000皮法拉之範圍內。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，電容元件500也可以為寄生電容、具有交叉指形(interdigitated)電極之電容或是任何其他以具圖案化之至少一導電電極形成之電容。

最後，上述所揭露之各實施例中，並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，皆可被保護於本發明中。因此 本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧檢測裝置

100‧‧‧載板

110‧‧‧接點

200‧‧‧探針座

210‧‧‧承座

211‧‧‧頂面

212‧‧‧底面

220‧‧‧內部空間

230‧‧‧柱狀槽

240‧‧‧晶片容置部

241‧‧‧晶片槽

300‧‧‧配線板

400‧‧‧伸縮探針

500‧‧‧電容元件

600‧‧‧半導體晶片

610‧‧‧接點

610A‧‧‧電源接點

610B‧‧‧接地接點

Claims (14)

1. 一種檢測裝置，包含：一載板；一晶片容置部，用以固持一半導體晶片；一配線板，包含一板體、複數個貫孔與複數個導電墊，該板體位於該載板與該晶片容置部之間，具有相對之第一面與第二面，該第一面面向該晶片容置部，每一該些貫孔貫穿該板體，且連接該第一面與該第二面，該些導電墊位於該板體之該第一面；複數個伸縮探針，平行地穿過該配線板，每一該些伸縮探針容置於該些貫孔其中之一內，用以連接該半導體晶片與該載板，其中每一該些導電墊圍繞該些貫孔其中之一，且電連接該些伸縮探針其中之一；以及複數個電容元件，分布於該配線板上，其中每一該些電容元件透過該配線板電連接任二個相鄰之該些伸縮探針，且該二個相鄰之伸縮探針分別用以連接該半導體晶片之一電源接點與一接地接點。
2. 如請求項1所述之檢測裝置，更包含：一探針座，包含一頂面與一底面，該頂面與該底面相對配置，該底面位於該載板上，該晶片容置部為該頂面上形成之一晶片槽，其中該配線板位於該探針座內，較該探針座之該底面更接近該探針座之該頂面，且該些伸縮探針平行地位於該探針座內。
3. 如請求項1所述之檢測裝置，其中該配線板更包含：複數個導電耐磨層，分別位於該些貫孔內，且圍繞並接觸該些伸縮探針。
4. 如請求項3所述之檢測裝置，其中每一該些導電耐磨層更伸出對應之該貫孔，且覆蓋於對應之該導電墊上。
5. 如請求項3所述之檢測裝置，其中該配線板更包含：複數個導電膠，每一該些導電膠將該些導電耐磨層其中之一附著於該板體上，且電連接該些導電墊其中之一以及該些導電耐磨層其中之一。
6. 如請求項3所述之檢測裝置，其中每一該些伸縮探針包含：一靜止針體，該靜止針體之一端伸至該載板，其另端具有一凹槽；一活動針體，可伸縮地位於該凹槽以及該些貫孔其中之一內，且接觸該些導電耐磨層其中之一；以及一彈簧，位於該凹槽內，連接該靜止針體與該活動針體，其中該些電容元件其中之一位於任二相鄰之該些活動針體之間。
7. 如請求項1所述之檢測裝置，其中每一該些電容元件介於該二個相鄰之伸縮探針之間。
8. 一種探針座，包含：一承座，包含相對配置之一頂面與一底面，該頂面具有一晶片容置部；一配線板，位於該承座內部，該配線板包含一板體、一第一貫孔、一第二貫孔、一第一導電墊與一第二導電墊，該板體具有相對之一第一面與一第二面，該第一面面向該晶片容置部，該第一貫孔貫穿該板體，且連接該第一面與該第二面，該第二貫孔貫穿該板體，且連接該第一面與該第二面，該第一導電墊位於該第一面，圍繞該第一貫孔，該第二導電墊位於該第一面，圍繞該第二貫孔；一電源探針，位於該承座內部，穿過該配線板，容置於該第一貫孔內，並且電連接該第一導電墊；一接地探針，位於該承座內部，穿過該配線板，容置於該第二貫孔內，並且電連接該第二導電墊，且該接地探針為最鄰近該電源探針之探針；以及一電容元件，焊設於該配線板上，位於該電源探針與該接地探針之一側，且透過該配線板電連接該電源探針與該接地探針。
9. 如請求項8所述之探針座，其中該配線板更包含： 一第一導電耐磨層，位於該第一貫孔內，圍繞且接觸該電源探針；以及一第二導電耐磨層，位於該第二貫孔內，圍繞且接觸該接地探針。
10. 如請求項9所述之探針座，其中該第一導電耐磨層位於該第一導電墊及該第一貫孔之內壁上，該第二導電耐磨層位於該第二導電墊及該第二貫孔之內壁上。
11. 如請求項9所述之探針座，其中該配線板更包含：一第一導電膠，將該第一導電耐磨層附著於該板體上，且電連接該第一導電墊及該第一導電耐磨層；以及一第二導電膠，將該第二導電耐磨層附著於該板體上，且電連接該第二導電墊及該第二導電耐磨層。
12. 如請求項9所述之探針座，其中該電源探針包含：一第一靜止針體，該第一靜止針體之一端具有一第一凹槽；一第一活動針體，可伸縮地位於該第一凹槽及該第一貫孔內，且接觸該第一導電耐磨層；以及一第一彈簧，位於該第一凹槽內，連接該第一靜止針體與該第一活動針體。
13. 如請求項12所述之探針座，其中該接地探針包含：一第二靜止針體，該第二靜止針體之一端具有一第二凹槽；一第二活動針體，可伸縮地位於該第二凹槽及該第二貫孔內，且接觸該第二導電耐磨層；以及一第二彈簧，位於該第二凹槽內，連接該第二靜止針體與該第二活動針體，其中該電容元件位於該第一活動針體與該第二活動針體之間。
14. 如請求項8所述之探針座，其中該電容元件較該承座之該底面更接近該承座之該頂面。

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