TWM547675U - 晶圓測試針座結構改良及其針座 - Google Patents

Description

晶圓測試針座結構改良及其針座

本創作係提供一種晶圓測試針座結構改良及其針座，尤指針座之複數第一穿孔底部及複數第二穿孔頂部分別形成有朝外漸擴之第一導斜孔及第二導斜孔，即可透過第一導斜孔及第二導斜孔的導引作用來加快探針的插設及替換的速度。

按，現代半導體的製造包含了複數步驟，係包括微影、物質沈積與蝕刻步驟，以在一片單獨的半導體矽晶圓上形成出複數半導體裝置或積體電路晶片；目前所製造常用的半導體晶圓的直徑可以是六吋或六吋以上，其中直徑十二吋的晶圓為一種常見的尺寸；然而，在半導體製造的製程中，該晶圓上之晶片可能會因複雜的製造程序而產生變異、毀損等問題以具有一些缺陷。

所以在將積體電路晶片利用晶圓切割方式從半導體晶圓分離之前，會對複數晶片進行電性表現與可靠度的測試，並同時在一既定期間對其進行激發(如晶圓級燒入測試)，而這些測試通常可能包含佈局與線路圖對比(layout versus schematic；LVS)的確認、靜態電流測試(IDDq testing)等，進而藉由測試電路系統的自動測試設備(automatic test equipment；ATE)來捕捉與分析從每個晶片或受測裝置(device under test；DUT)所產生之測試結果電性訊號，以判定所測試之晶片是否具有缺陷。

再者，為了幫助晶圓級燒入測試(burn-in testing)與同時捕捉來自晶圓上的多個晶片的電性訊號，是使用習知的DUT板或探針卡，其探針卡通常是安裝於自動測試設備中，並作為晶片或受測裝置與自動測試設備之間的界面，而探針卡在本質上為印刷電路板(printed circuit board；PCB)，為包含複數金屬電性探針，用以與晶圓之半導體晶片上所對應之複數電性接點(contact)或接頭(terminal)接觸，由於每一個晶片具有複數接點或接頭，且每一個接點或接頭皆必須進行測試，所以，一般的晶圓級測試需要進行遠超過1000個晶片接點或接頭來與ATE測試電路系統間形成電性連接以進行測試，因此，為了實施精確地晶圓級測試，必須將大量的探針卡接點與晶圓上的晶片接點精確對準及形成確實的電性連接。

然而，請參閱第九、十圖所示，係為習用之側視剖面圖及探針固定裝置組裝時之側視剖面圖，由圖中可清楚看出，該電路基板A一側表面為裝設有安裝環B，並於安裝環B內部形成有收納空間B1，且收納空間B1內裝設有電性連接於電路基板A一側表面並具預設複數接點之板體B2，再於安裝環B相對於電路基板A另側表面上裝設有探針固定裝置C，而探針固定裝置C為由上基座C1及下基座C2所組成，其上基座C1及下基座C2表面上分別穿設有相對應之複數第一通孔C11及複數 第二通孔C21，且上基座C1及下基座C2之間設有一具複數穿孔C31之支撐板C3，即可再於複數第一通孔C11、複數第二通孔C21及複數穿孔C31中分別穿設有cobra型式之複數測試探針D，其複數測試探針D一端為分別穿過複數第一通孔C11，以接觸至板體B2表面之預設複數接點，而複數測試探針D另端則分別穿過複數第二通孔C21，以供電性接觸至待測晶圓上所對應之複數測試點(圖中未示出)上，即可對待測晶圓進行測試之作業，以檢測該待測晶圓是否具有缺陷。

由於一般cobra型式之複數測試探針D欲裝設於探針固定裝置C上時，需先將複數測試探針D插設於下基座C2之複數第二通孔C21中，並使支撐板C3之複數穿孔C31由上往下套設於複數測試探針D上，再將上基座C1之複數第一通孔C11由上往下套設於複數測試探針D並位於支撐板C3上方處，才可使cobra型式之複數測試探針D穩固裝設於探針固定裝置C上，且因支撐板C3之複數穿孔C31及上基座C1之複數第一通孔C11的孔位須一一對正複數測試探針D才能裝設，即會對組裝過程帶來不便利性，以致於組裝程序複雜，導致組裝成本高居不下，此外，當複數測試探針D磨損或變形而需更換時，該支撐板C3亦使得cobra型式之複數測試探針D換針程序不易進行，甚至複數測試探針D可能在被取出時勾到支撐板C3而造成支撐板C3損壞或翻覆等情形發生，以致於造成製程上諸多不便之處。

是以，要如何設法解決上述習用之缺失與不便，即為相關業者所亟欲研究改善之方向所在。

故，創作人有鑑於上述缺失，乃搜集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種晶圓測試針座結構改良及其針座的新型專利者。

本創作之主要目的乃在於該電路板一側電性連接有基板，且基板相對於電路板另側電性裝設有針座，而針座為由上基材及下基材所組成，並於表面分別穿設有複數第一穿孔及複數第二穿孔，且複數第一穿孔底部及複數第二穿孔頂部分別形成有朝外漸擴之第一導斜孔及第二導斜孔，當複數探針穿過複數第一穿孔而欲插設至複數第二穿孔中時，為可透過第二導斜孔的導引作用來使探針方便對位、插設，以避免複數探針於插設的過程中受到抵壓而發生彎折、變形或斷裂等情況，且欲替換複數探針時，即可利用第一導斜孔的導引作用來使探針容易從第一穿孔中抽取至針座外部，藉以加快複數探針替換作業的速度，且因複數探針為可藉由複數第一導斜孔及複數第二導斜孔來加快其插設及替換的速度，便可提升組裝及替換流暢度，進而達到提升自動化生產穩定性之目的。

本創作之次要目的乃在於該複數第一穿孔之第一導斜孔及複數第二穿孔之第二導斜孔可便於複數探針進行插設之作業，使上基材及下基材可先組裝成一體，再將複數探針直接插設於上基材之複數第一穿孔及下基材之複數第二穿孔中，藉以簡化組裝之流程，進而達到降低組裝成本之目的。

本創作之再一目的乃在於該針座之上基材與下基材之間設有位於穿置空間內之支撐片，且支撐片上對應於複數第一穿孔及複數第二穿孔位置處設有複數透孔，當探針欲穿入第二穿孔中時，即可藉由第二導 斜孔的導引、限位作用，來使複數探針容易穿入至複數第二穿孔中，以供使用者容易進行插設作業，進而達到提升複數探針插設時精確度之目的。

本創作之另一目的乃在於該複數探針為利用斜向方式插設於針座之上基材及下基材中，以使二相鄰探針一側穿過之二第一穿孔的間距為大於另側穿過之二第二穿孔的間距，進而使基板與二探針形成接觸之二第二接點的間距亦大於晶圓與二探針形成接觸之二檢測點的間距，藉此使基板的尺寸設計可更為增大，進而提高複數探針接觸至複數第二接點準確度，且因間距增長亦可使基板上蝕刻出複數第二接點較容易，以使基板的線路佈局更易於設計，使基板達到較易製作、降低設計及降低製造成本之目的。

1‧‧‧電路板

11‧‧‧第一金屬接點

12‧‧‧第二金屬接點

13‧‧‧加強環墊

14‧‧‧固定環墊

140‧‧‧容置空間

2‧‧‧基板

21‧‧‧第一接點

211‧‧‧錫球

22‧‧‧第二接點

3‧‧‧針座

30‧‧‧穿置空間

31‧‧‧上基材

311‧‧‧第一穿孔

3111‧‧‧第一導斜孔

32‧‧‧下基材

321‧‧‧第二穿孔

3211‧‧‧第二導斜孔

33‧‧‧探針

331‧‧‧第一端部

332‧‧‧第二端部

34‧‧‧支撐片

341‧‧‧透孔

A‧‧‧電路基板

B‧‧‧安裝環

B1‧‧‧收納空間

B2‧‧‧板體

C‧‧‧探針固定裝置

C1‧‧‧上基座

C11‧‧‧第一通孔

C2‧‧‧下基座

C21‧‧‧第二通孔

C3‧‧‧支撐板

C31‧‧‧穿孔

第一圖 係為本創作之側視剖面圖。

第二圖 係為本創作複數探針插設前之側視剖面圖。

第三圖 係為本創作第二圖x部份之放大圖。

第四圖 係為本創作第二圖y部份之放大圖。

第五圖 係為本創作複數探針插設後之側視剖面圖。

第六圖 係為本創作另一實施例之側視剖面圖。

第七圖 係為本創作再一實施例之側視剖面圖。

第八圖 係為本創作再一實施例針座之側視剖面圖。

第九圖 係為習用之側視剖面圖。

第十圖 係為習用探針固定裝置組裝時之側視剖面圖。

為達成上述目的及功效，本創作所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本創作之較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二、三、四、五圖所示，係為本創作之側視剖面圖、複數探針插設前之側視剖面圖、第二圖x部份之放大圖、第二圖y部份之放大圖及複數探針插設後之側視剖面圖，由圖中所示可以清楚看出，本創作係包括電路板1、基板2及針座3，其中：

該電路板1內部為具有預設線路佈局，並於電路板1表面設有複數第一金屬接點11，而電路板1底面則設有複數第二金屬接點12。

該基板2內部為具有預設線路佈局並供電性接觸於電路板1底面處，且基板2相鄰於電路板1一側表面設有透過複數錫球211來與複數第二金屬接點12形成電性接觸之複數第一接點21，而基板2相對於複數第一接點21另側表面則設有複數第二接點22。

該針座3為設置於基板2相對電路板1另側面處並包括上基材31、下基材32及複數探針33，其中該上基材31及下基材32之間形成有穿置空間30，且上基材31表面上穿設有複數第一穿孔311，並於各第一穿孔311底部形成有朝外漸擴之第一導斜孔3111，而下基材32表面則穿設有複數第二穿孔321，且各第二穿孔321頂部形成有朝外漸擴之第二導斜孔3211，再於複數第一穿孔311及複數第二穿孔321中插設有導電材質所製成之複數探針33，其複數探針 33一側設有穿過複數第一穿孔311以與基板2之複數第二接點22形成電性接觸之第一端部331，而複數探針33另側則設有穿過複數第二穿孔321處之第二端部332。

上述之電路板1表面且位於複數第一金屬接點11相對內側處裝設有加強環墊13，再於電路板1底面且位於複數第二金屬接點12外側處裝設有固定環墊14(mounting ring)，且固定環墊14內部形成有供基板2置入之容置空間140，其加強環墊13、電路板1及固定環墊14為依序疊層，並利用複數鎖固元件(如螺絲)穿設結合定位，即可透過加強環墊13及固定環墊14來增加電路板1整體強度，以避免電路板1於高溫或外力環境下產生彎折或變形等情況。

再者，上述第一穿孔311的直徑與第一穿孔311頂面至第一導斜孔3111的高度比例a：b係可為預設的比例，其比例較佳為1：10；而第一導斜孔3111的直徑與第一導斜孔3111底面至第一穿孔311的高度比例c：d係可為預設的比例，其比例較佳為1：2；另外，該第二穿孔321的直徑與第二穿孔321頂面至第二導斜孔3211的高度比例e：f係可為預設的比例，其比例較佳為1：10；而第二導斜孔3211的直徑與第二導斜孔3211底面至第二穿孔321的高度比例g：h係可為預設的比例，其比例較佳為1：2，其可透過上述之比例來使第一導斜孔3111及第二導斜孔3211具有較佳之導引作用以供複數探針33進行插設之作業。

本創作於組裝時，係先將基板2之複數第一接點21透過複數錫球211來與電路板1之複數第二金屬接點12形成電性連接，再 利用複數鎖固元件(如螺絲)將針座3之上基材31及下基材32組裝為一體，便可將複數探針33由上往下穿設置上基材31之複數第一穿孔311中，並持續向下穿設，使複數探針33進入至穿置空間30內，其複數探針33即可藉由下基材32之複數第二穿孔321頂部朝外漸擴形成之第二導斜孔3211所提供的導引作用，以使複數探針33能夠平穩、順暢地穿過複數第二穿孔321來到下基材32外部，再將插設有複數探針33之針座3裝設於基板2之複數第二接點22一側面處，且使複數探針33之第一端部331與複數第二接點22形成電性接觸，便可完成本創作之組裝。

上述針座3之上基材31及下基材32的組裝方式較佳為利用複數鎖固元件鎖接為一體，但於實際應用時，亦可將上基材31及下基材32透過黏合、鉚接固定或其它固定的方式結合為一體，惟此部分有關上基材31及下基材32組構、成型與組合之方式很多，亦可依實際的應用變更設計，且該細部之構成並非本案之創設要點，茲不再作贅述。

然而，該複數探針33長時間與外部待檢測晶圓進行檢測作業，以使複數探針33之第二端部332受到磨損而縮短至無法使用時，其使用者便可將針座3從基板2之複數第二接點22一側面處拆卸下來，並將複數探針33從針座3中抽取至外部以進行維修替換作業，而複數探針33在從針座3中抽取的過程中，由於上基材31之複數第一穿孔311底部形成有朝外漸擴之第一導斜孔3111，所以使用者即可藉由第一導斜孔3111所提供之導引作用，來使複數探針33能夠平穩、順暢地從複數第一穿孔311抽取至針座3外部，且待複數探針33皆抽取至 針座3外部後，便可將另一組未磨損的複數探針33再次裝設於針座3中，並再透過複數第二導斜孔3211來使複數探針33方便插入，且待另一組未磨損的複數探針33皆插設於針座3中後，即可完成複數探針33之替換作業。

本創作針座3之上基材31及下基材32表面為分別穿設有複數第一穿孔311及複數第二穿孔321，且複數第一穿孔311底部及複數第二穿孔321頂部分別形成有朝外漸擴之第一導斜孔3111及第二導斜孔3211，其使用者即可透過複數第二穿孔321之第二導斜孔3211的導引作用來使複數探針33方便對位、插設於複數第二穿孔321中，以避免複數探針33於插設的過程中受到抵壓而產生彎折、變形，甚至斷裂等情況發生，且使用者欲替換複數探針33時，便可利用複數第一穿孔311之第一導斜孔3111的導引作用來使複數探針33容易從複數第一穿孔311中抽取至針座3外部，以加快複數探針33替換作業之速度，其複數探針33為可藉由複數第一導斜孔3111及複數第二導斜孔3211來加快插設及替換的速度，以便於進行組裝、替換之作業，進而提升組裝及替換流暢度，藉此提升自動化生產之穩定性。

再者，由於針座3的上基材31之複數第一穿孔311及下基材32之複數第二穿孔321中形成有第一導斜孔3111及第二導斜孔3211，即可便於複數探針33進行插設之作業，所以上基材31及下基材32係可先組裝成一體，再將複數探針33直接插設於上基材31之複數第一穿孔311及下基材32之複數第二穿孔321中，藉以簡化組裝之流程，進而達到降低組裝、製造成本之效用。

請參閱第六圖，係為本創作另一實施例之側視剖面圖，由圖中可清楚看出，本創作另一實施例中，其針座3之上基材31與下基材32之間為進一步設有位於穿置空間30內之支撐片34，且支撐片34上對應於複數第一穿孔311及複數第二穿孔321位置處穿設有複數透孔341，而當複數探針33穿過上基材31之複數第一穿孔311處時，其可繼續穿至支撐片34之複數透孔341中，並藉由複數透孔341來導引、限位複數探針33，進而使複數探針33欲穿入至複數第二穿孔321中時能夠更準確地對位穿入，藉此達到提升複數探針33插設時精確度之效用。

再請參閱第七、八圖，係為本創作再一實施例之側視剖面圖及再一實施例針座之側視剖面圖，由圖中可清楚看出，本創作針座3之上基材31及下基材32中為以斜向方式穿設有複數探針33，即可使二相鄰探針33一側穿過之二第一穿孔311的間距為大於另側穿過之二第二穿孔321的間距，進而使基板2與二探針33形成接觸之二第二接點22的間距亦大於晶圓與二探針33形成接觸之二檢測點的間距，以致於二第二接點22的間距可更為增長，藉使可增大基板2的尺寸，進而提高複數探針33接觸至複數第二接點22準確度，藉此提升產品良率，且因間距增長亦可使基板2上蝕刻出複數第二接點22較容易，以使基板2的線路佈局更易於設計，藉使基板2達到較易製作、降低設計及降低製造成本之效用。

上述詳細說明為針對本創作一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本創作之申請專利範圍，凡其它未脫離本創 作所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本創作所涵蓋之專利範圍中。

綜上所述，本創作上述晶圓測試針座結構改良及其針座於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本創作誠為一實用性優異之創作，為符合新型專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障創作人之辛苦創作，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，創作人定當竭力配合，實感德便。

1‧‧‧電路板

11‧‧‧第一金屬接點

12‧‧‧第二金屬接點

13‧‧‧加強環墊

14‧‧‧固定環墊

140‧‧‧容置空間

2‧‧‧基板

21‧‧‧第一接點

211‧‧‧錫球

22‧‧‧第二接點

3‧‧‧針座

30‧‧‧穿置空間

31‧‧‧上基材

32‧‧‧下基材

33‧‧‧探針

Claims (10)

1. 一種晶圓測試針座結構改良及其針座，係包括電路板、基板及針座，其中：該電路板表面為設有複數第一金屬接點，而電路板底面設有複數第二金屬接點；該基板為電性接觸於電路板底面處，並於基板相鄰於電路板一側表面設有與複數第二金屬接點形成電性接觸之複數第一接點，而基板相對於複數第一接點另側表面則設有複數第二接點；該針座為設置於基板相對電路板另側面處並包括上基材、下基材及複數探針，並於上基材及下基材之間形成有穿置空間，且上基材表面穿設有複數第一穿孔，並於各第一穿孔底部形成有朝外漸擴之第一導斜孔，而下基材表面則穿設有複數第二穿孔，且各第二穿孔頂部形成有朝外漸擴之第二導斜孔，再於複數第一穿孔及複數第二穿孔中插設有導電材質製成之複數探針，其複數探針一側設有穿過複數第一穿孔以與基板之複數第二接點形成電性接觸之第一端部，而複數探針另側則設有穿過複數第二穿孔處且供電性接觸預設待檢測晶圓表面上之第二端部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓測試針座結構改良及其針座，其中該電路板表面且位於複數第一金屬接點相對內側處為裝設有加強環墊。
3. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓測試針座結構改良及其針座，其中該電路板底面且位於複數第二金屬接點外側處為裝設有固定環墊，並 於固定環墊內部形成有供基板置入之容置空間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓測試針座結構改良及其針座，其中該基板之複數第一接點與電路板之複數第二金屬接點間為設有供形成電性連接之複數錫球。
5. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓測試針座結構改良及其針座，其中該第一穿孔的直徑與第一穿孔頂面至第一導斜孔的高度比例為1：10，而第一導斜孔的直徑與第一導斜孔底面至第一穿孔的高度比例為1：2。
6. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓測試針座結構改良及其針座，其中該第二穿孔的直徑與第二穿孔頂面至第二導斜孔的高度比例為1：10，而第二導斜孔的直徑與第二導斜孔底面至第二穿孔的高度比例為1：2。
7. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓測試針座結構改良及其針座，其中該上基材與下基材之間設有位於穿置空間內之支撐片，且支撐片上對應於複數第一穿孔及複數第二穿孔位置處設有供複數探針穿過之複數透孔。
8. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓測試針座結構改良及其針座，其中該針座之上基材及下基材中以斜向方式穿設有複數探針，其二相鄰探針一側穿過之二第一穿孔的間距為大於另側穿過之二第二穿孔的間距。
9. 一種晶圓測試針座結構改良及其針座，該針座係包括上基材、下基材及複數探針，其中該上基材及下基材之間為形成有穿置空間，並於上 基材表面穿設有複數第一穿孔，而下基材表面則穿設有複數第二穿孔，再於複數第一穿孔及複數第二穿孔中插設有導電材質製成且供電性連接於預設基板及預設待檢測晶圓表面上之複數探針，其特徵在於：該上基材之複數第一穿孔底部為形成有朝外漸擴之第一導斜孔，而該下基材之複數第二穿孔頂部形成有朝外漸擴之第二導斜孔。
10. 如申請專利範圍第9項所述之晶圓測試針座結構改良及其針座，其中該第一穿孔的直徑與第一穿孔頂面至第一導斜孔的高度比例為1：10，而第一導斜孔的直徑與第一導斜孔底面至第一穿孔的高度比例為1：2；且該第二穿孔的直徑與第二穿孔頂面至第二導斜孔的高度比例為1：10，而第二導斜孔的直徑與第二導斜孔底面至第二穿孔的高度比例為1：2。