TWI733239B

TWI733239B - 探針卡頭部塊體

Info

Publication number: TWI733239B
Application number: TW108139929A
Authority: TW
Inventors: 沈相範; 任昌民; 秋星一; 姜信交
Original assignee: 韓商Ｓｄａ有限公司
Priority date: 2019-11-04
Filing date: 2019-11-04
Publication date: 2021-07-11
Also published as: TW202119037A

Abstract

本發明揭示一種探針卡頭部塊體。依據本發明的一個實施例，其包括上探針導件；隔離地形成於上探針導件的下部的下探針導件；結合在所述上探針導件、下探針導件的探針，上探針導件、下探針導件各自以複數個層形成，複數個層各自形成了讓所述探針插入的導孔，讓各層的導孔的形狀及位置相異地形成而得以讓探針彎曲，讓探針的端部能插入導孔而固定。

Description

探針卡頭部塊體

本發明係所揭示的內容係關於一種探針卡頭部塊體(Probe Card Head Block)，更具體而言，該探針卡頭部塊體形成於接觸構成半導體晶圓的半導體元件並且施加電信號檢查電氣特性而檢查不良與否的探針卡，該探針卡頭部塊體判斷複數個接點的異常與否，以便進行不良檢查。

除非在本說明書另外表示，否則，本單元說明的內容並不是對於本申請案申請的申請專利範圍的現有技術，不能因為其被包含在本單元而認定其為現有技術。

半導體元件完成了以晶圓為單位的製程後在最終封裝(Package)之前，為了提高工廠良率並判斷電信號異常與否而進行產品測試，使用探針卡接觸待測元件的墊片面並測量待測元件的狀態。

然而，近來半導體技術的發展使得電路逐漸實現積體化及微細化而使用了把複數個晶片貼裝到PCB上後一次性地全部封裝的SIP(System In Package)、把封裝予以層疊的POP(Package On Package)、WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package)以便減少整體尺寸。

為了減少半導體元件的厚度而主要使用下列技術，把複數個晶片層疊後封裝的WLCSP、不使用銲線而使用錫球把晶片直接連接到PCB的覆晶(Flip Chip)、POP及MCP。

提高半導體元件的集成度的方法通常使用下列方法，即，把晶片層疊後予以銲線接和的MCP、把封裝加以層疊的POP，近來為了提高處理速度而開始使用TSV技術，即，把兩個以上的晶片垂直層疊後透過貫穿矽的電極連接電路。

近來，FoWLP(Fan out wafer level package)技術得益於蘋果公司的選擇而備受矚目，該技術在晶片外側配置封裝I/O端子。

這是因為其具有下列優點，即，即使晶片尺寸變小也能照樣使用標準化的球佈置，封裝工程簡單並且能實現較薄的厚度。

前面說明的半導體封裝技術處於轉折期而使得晶圓級半導體檢查技術也被要求與時俱進。

3D積體化SOC(System on chip)半導體包括以格子型排列構成的micro bump及Cu pillar形態的端子，透過該端子把複數個半導體元件或基板予以接合連接及層疊。

封裝前階段的半導體檢查中讓微探針接觸micro bump與Cu pillar而連接到測試設備，此時使用的探針由於端子的格子排列結構而只能成為垂直型，垂直型結構的探針力高於水平型而使得端子與圖面(Pattern)破損的可能性增加。

因此，探針銷為了防止端子內電路破損而需要既具備低接觸力又具備低接觸抵抗以便穩定地傳輸信號，並且為了對應端子的微節距而需要製作精密的探針銷導件。

微探針銷導件通常使用Ferrotec公司(日本)的特殊陶瓷材料進行精密機械鑽孔加工製作。

然而，近來為了處理100μm以下的超微節距而傾向於適用MEMS探針銷與新導件材料及鐳射鑽孔，該技術由美國與歐盟企業引領，韓國國內處於開始進行材料與開發製作技術的階段。

另一方面，如圖4所示，垂直型探針卡包括上部的增強板110'、連接到增強板110'的下部的印刷電路板(PCB)120'、連接到印刷電路板(PCB)120'的下部的中介層130'、連接到中介層130'的下部的空間轉換器140'、連接到空間轉換器140'的下部並且設有複數個垂直型探針6'的探針頭部塊體P'。

如圖5與圖6所示，先前的探針卡的頭部塊體P'包括形成了複數個孔的下探針導件2'、隔離地形成於下探針導件2'上部的膜4'、形成於膜4'的頂面的上探針導件8'及貫穿下探針導件2'、膜4'、上探針導件8'並結合的複數個探針6'。

探針6'下部透過膜4'組裝到下探針導件2'，上探針導件8'讓孔全部對齊地組裝到複數個探針6'的上部。

探針6'傾斜地形成而使得上部與下部各自固定在上探針導件8'與下探針導件2'。

而且，為了減少探針應力、控制接觸反力與驅動方向而需要進行讓探針彎曲的製程，如此一來，使得作業工序增加並且讓探針精密度下降。

複數個探針6'的端部磨耗而和下探針導件2'幾乎成為相同長度的話，接點性能下降而需要更換探針，因此導致維護費用增加。

先前技術中形成於上探針導件8'、下探針導件2'的導孔H'依靠機械加工，因此只能允許基於機械鑽孔的圓形結構，並且其對應100μm節距以上。

近來則需要透過鐳射鑽孔形成四角形導孔。

進行該鐳射鑽孔的話，可以進行100μm節距以下的超精密加工。

與此同時，探針是截面為四角形的金屬線材並且以小於導孔的截面積形成。

因此如圖6所示，把探針6'插入導孔H'結合後各探針6'以沒有對齊的狀態結合，因此為了讓其對齊而需要緊貼導孔H'的一側方向後均勻對齊複數個探針6'的製程。

先前技術因為導孔公差大並且探針與導件之間有很多間隙而使得精密度與驅動穩定性降低，難以對應微節距。

而且，先前技術在加工導孔時進行四角形的鐳射加工的話，會根據鐳射的光斑尺寸及復數個條件在角部出現一定的圓角現象，從而可能會導致探針對齊不均及驅動不穩。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]韓國專利註冊第10-1416477號

所揭示的內容提供一種探針卡頭部塊體，其能憑藉下探針導件調節探針的彎曲程度，以便減少探針應力並且實現適當的接觸反力，能讓探針插入上探針導件、下探針導件的導孔並且保持適當張力。

另外，所揭示的內容提供一種探針卡頭部塊體，其將導孔鐳射鑽孔成四角形，並且只把角部的一個部分進行過切，組裝探針時雙向對齊，從而得以確保探針的驅動穩定性與探針的微節距。

另外，所揭示的內容提供一種探針卡頭部塊體，其在探針的尖端磨耗時清除上探針導件、下探針導件的一部分層並重新加工尖端以便復原，從而得以延長壽命。

下述探針卡頭部塊體能達到本實施例的目的，其包括上探針導件；隔離地形成於上探針導件的下部的下探針導件；結合在所述上探針導件、下探針導件的探針；上探針導件、下探針導件各自由複數個層層疊而以多層形成，各自形成了讓探針插入的導孔，對複數個層個別進行孔加工而對探針的驅動安全地進行控制，能控制彎曲方向及尖端(tip)的墊片接觸方向等。

依據所揭示的實施例，由於拿掉膜而讓製程簡單，從而提高作業效率並降低組裝費用，能精密地對應微節距，還能提高安全性並延長壽命

2’:下探針導件

4’:膜

6:導孔

7:擴張槽

8’:上探針導件

61:第一導孔

62:第二導孔

63:第三導孔

64:第四導孔

100:上探針導件

110’:增強板

120’:印刷電路板

130’:中介層

140’:空間轉換器

200:下探針導件

210:第一層

220:第二層

230:第三層

240:第四層

300,6':探針

H’:導孔

P’:探針頭部塊體

圖1是示出實施例的探針頭部塊體的剖視圖。

圖2是示出實施例的探針頭部塊體的作用的圖式。

圖3是依次示出實施例的探針頭部塊體中探針與上、下探針導件的結合過程的局部放大圖。

圖4是示出垂直型探針卡的圖式。

圖5是示出先前探針頭部塊體的剖視圖。

圖6是示出先前探針頭部塊體的導孔的一實施形態的放大平面圖。

下面結合圖式詳細說明較佳實施例。

下面說明的實施例是為了讓本發明所屬技術領域中具有通常知識者輕易實行本發明而予以詳細說明，不得因此限制本發明的技術精神及範疇。

而且，圖式所示構成要素的尺寸或形狀等可能會為了明確說明或為了說明方便起見而誇張地顯示，考慮本發明的配置與作用而特別定義的術語可能會根據使用者或運行者的意圖或慣例而不同，這些術語的定義應該以本說明書的整體內容為基礎予以定義。

圖1是示出實施例的探針頭部塊體的剖視圖，圖2是示出實施例的探針頭部塊體的作用的圖式，圖3是依次示出實施例的探針頭部塊體中探針與上探針導件、下探針導件的結合過程的局部放大圖。

如圖1所示，實施例的探針卡頭部塊體包括上探針導件100；隔離地形成於上探針導件100的下部的下探針導件200；結合在所述上探針導件100、下探針導件200的探針300。

上探針導件100、下探針導件200各自以陶瓷之類的非金屬絕緣材料構成，並且其形狀是板形狀。

而且，各個上探針導件100、下探針導件200由複數個層層疊而以多層形成。

而且，上探針導件100、下探針導件200都在複數個層各自形成了讓探針300插入的導孔6。

作為一實施例，如圖2的放大圖所示，以複數個層形成下探針導件200，讓各層的導孔6形成位置及形狀各自不同而使其具備段差地配置，從而使得各導孔的直徑越往下層越小地形成。

因此，插入各層的導孔的探針300可能會傾斜地彎曲，能保持探針300(6')的端部插入的狀態。

另外，下面說明另一個實施例，如圖2所示，讓構成下探針導件200的複數個層各自以不同距離個別移動，就會使得各層的導孔互相構成段差地偏離配置，因此插入各導孔的探針300自然彎曲，探針300的下部插入第一層(最外層)210的第一導孔61。

憑藉着各導孔6的如此呈段差的形狀，使得探針300既能具備適當的彎曲狀態，又能形成探針300端部插入導孔6的狀態，在針對檢查對象(例如空間轉換器的板等)進行接觸上端部、下端部與上端尖端、下端尖端的加壓接觸時，發揮適當張力以便讓探針300的形狀能變形。

作為一例，形成下探針導件200的複數個層包括：第一層210，配置在下部，設有第一導孔61；第二層220，層疊在所述第一層210的頂面，設有第二導孔62；第三層230，層疊在所述第二層220的頂面，設有第三導孔63；第四層240，層疊在所述第三層230的頂面，設有複數個第四導孔64；所述第一導孔61至第四導孔64以一部分各自重疊但逐漸偏離的方式排列而得以讓探針300的尖端插入。

因此，請參閱圖2的放大圖，讓各自形成於第一層210、第二層220、第三層230、第四層240的第一導孔61至第四導孔64的形成位置，以各自局部重疊並且逐漸傾斜的方式形成，從而使得第一導孔61至第四導孔64偏離並且讓一部分的直徑變窄，因此能讓探針300具備適當傾斜度地結合。

另一方面，構成上探針導件100、下探針導件200的各個層可以互相分離。

即，讓第一層210至第四層240可以各自分離而脫離。

因此，探針300的尖端被磨耗時從下部的第一層210依次脫離而得以確保探針300的尖端的暴露長度，因此不必更換上探針導件100、下探針導件200而能繼續使用。

如圖3所示，導孔6是透過鐳射加工把上探針導件100、下探針導件200的一部分部位穿孔後形成的。

作為一例，如圖3所示地形成2個×2個導孔6。

導孔6以兩邊相遇形成預設角度的方式形成多角形。

作為一例，如圖3所示，導孔6以正方形形成，內側形成角度為90度的4個角部。

在導孔6的角部中某一個角部形成擴張槽7。

擴張槽7是從角部進一步往內側切割加工後以弧形形成。

各導孔6的擴張槽7應形成於同一位置。

如前所述地在每個導孔6形成擴張槽7而得以在組裝探針300時讓探針300的角部部位插入所述擴張槽7，進而能讓探針300的結合位置一致對齊。

如圖3(a)所示，在最初階段由於探針300插入導孔6而呈現出不均勻的配置形態。

之後，如圖3(b)所示，移動上探針導件100或下探針導件200使得各探針300以位於擴張槽7的下部角部的方式進行第一次對齊。

之後，如圖3(c)所示，移動上探針導件100或下探針導件200使得探針300的一側角部插入擴張槽7地進行第二次對齊，從而使得複數個探針300各自插入同一擴張槽7而得以均勻地對齊。

或者，如圖2的放大圖所示，讓構成下探針導件200的複數個第一層210、第二層220、第三層230、第四層240各自具備不同的孔加工位置並且讓探針300的下端尖端插入最下端的第一導孔61，各層的第一導孔61至第四導孔64傾斜地形成而得以讓探針彎曲地進行控制。

即，各自形成於第一層210、第二層220、第三層230、第四層240的第一導孔61至第四導孔64的形成位置，以各自局部重疊並且逐漸傾斜的方式形成，從而使得第一導孔61至第四導孔64偏離並且讓一部分的直徑變窄，因此能讓探針300插入並結合。

前文以較佳實施例進行了說明，但本發明所屬技術領域中具有通常知識者當知，在不脫離本發明主旨與範圍的情形下能實行各種修改與變性，這些修改與變性均應闡釋為屬於申請專利範圍。