CN109425813A - 检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种检测装置，包括探针卡及安装于探针卡上的压触开关。探针卡包含电路板、设置于电路板上的框架及安装于框架的探针头。探针头包含板状单元及多个探针。每个探针电性连接电路板。远离电路板的多个探针的末端分别对应于电路板形成有多个高度。压触开关包含有电性连接电路板的压触探针。压触探针具有远离电路板的末端，并且压触探针的末端与电路板间的最大距离不大于多个高度中的最小高度。当外部组件压触多个探针的末端以及压触探针的末端时，压触开关能触发警戒信号，以停止探针卡与外部组件的相对移动，从而有效地降低探针头过压的风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测装置，尤其涉及一种具有防撞功能的检测装置。
背景技术
目前，在半导体工艺中，晶圆工艺完成而尚未进行切割封装前，为了确保晶圆的良率及避免构装的浪费，必须先进行晶圆阶段的电性测试，将探针卡上的探针直接与晶圆上的焊垫或凸块直接接触，引出晶圆信号，再配合周边测试仪器与软件控制达到自动化量测的目的。
现有探针卡的探针头需依赖晶圆针测机(Prober)做针位与高度的对准。在操作时，需经由操作人员设定针压后，承载晶圆的承载平台(Chuck)会与探针头做精准与精密地接触。由于探针头与晶圆接触的行程很短(可能只有30～80μm)，因此当晶圆施予探针的压力超过了针压极限(假设约120μm)，将提升探针头因过压而被压毁的风险。目前的晶圆针测机虽然具有设定针压极限的功能，以防止探针头过压，然而仅通过晶圆针测机的内部监控机制，探针头仍然会有容易过压而损毁的风险。
于是，本发明人认为上述缺陷可改善，乃特潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。
发明内容
本发明实施例在于提供一种检测装置，能有效地改善现有探针卡在进行晶圆针测时所可能产生的缺陷。
本发明实施例公开一种检测装置，包括一探针卡以及一压触开关，所述探针卡包含有一电路板、一框架(Jig)及一探针头，所述框架设置于所述电路板上；所述探针头安装于所述框架，并且所述探针头包含一板状单元及穿设于所述板状单元的多个探针；其中，每个所述探针电性连接于所述电路板，而远离所述电路板的多个所述探针的末端分别对应于所述电路板形成有多个高度，并且多个所述探针的所述末端用来压触于一外部组件；所述压触开关可拆卸地安装于所述探针卡，所述压触开关包含有电性连接于所述电路板的一压触探针，所述压触探针具有远离所述电路板的一末端，并且所述末端与所述电路板间的一最大距离不大于多个所述高度中的一最小高度，而所述最大距离与所述最小高度的一差值介于40微米至90微米；其中，当所述外部组件压触于多个所述探针的所述末端并且接触到所述压触探针的所述末端时，所述压触开关能通过所述电路板触发一警戒信号，以停止所述探针卡与所述外部组件的相对移动。
优选地，所述框架形成有一容置空间，并且所述容置空间是自远离所述电路板的所述框架表面所凹设形成，而所述压触开关设置于所述框架的所述容置空间内。
优选地，所述框架形成有多个穿孔，并且每个所述穿孔用以供一螺丝穿过，所述容置空间连通于多个所述穿孔的其中一个所述穿孔，并且所述压触开关形成有一配合孔，并且所述配合孔的位置对应于连通所述容置空间的所述穿孔。
优选地，所述压触开关进一步包含有一支撑体、一第一定位片及一第二定位片，所述第一定位片与所述第二定位片彼此间隔地设置于所述支撑体，所述压触探针穿设定位于所述第一定位片与所述第二定位片。
优选地，所述压触探针具有一中间段、一检测段及一连接段，所述中间段位于所述第一定位片与所述第二定位片间；所述检测段穿出于所述第一定位片，并且所述检测段的自由端定义为所述末端；所述连接段穿出于所述第二定位片，并且所述连接段连接于所述电路板。
优选地，于所述压触探针中，所述中间段呈弯曲状，并且所述检测段与所述连接段呈彼此错位设置。
优选地，所述压触开关安装于所述电路板上并且位于所述框架的外侧。
优选地，所述压触探针的材质与构造相同于任一个所述探针的材质与构造。
优选地，所述检测装置进一步包括有一固定支架，所述探针卡安装于所述固定支架上，并且所述电路板夹持固定于所述框架与所述固定支架间。
优选地，所述探针卡包含有一转接板，并且所述转接板设置于所述电路板上并位于所述框架的内侧；其中，每个所述探针的相反两端部位分别穿出所述板状单元并分别定义为一连接段与一检测段，多个所述探针的所述连接段抵接于所述转接板，以通过所述转接板而电性连接于所述电路板。
综上所述，本发明实施例所公开的检测装置，可借由在探针卡上另行安装有压触开关，以及通过压触开关与探针卡彼此间的连接结构设计，让压触开关能用来监控探针卡与外部组件的距离是否过于靠近，并且当所述的距离过于靠近时，压触开关能发出警戒信号，以停止探针卡与外部组件的相对移动，从而有效地降低探针头过压的风险。
为能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与附图仅用来说明本发明，而非对本发明的保护范围作任何的限制。
附图说明
图1为本发明检测装置的立体示意图。
图2为图1的分解示意图。
图3为图1沿III-III剖线的剖视示意图。
图4为图1沿IV-IV剖线的剖视示意图。
图5为本发明实施例中外部组件压触于多个探针检测段的示意图。
图6为本发明实施例中压触开关设置于电路板上并且位在框架外侧的示意图。
图7为本发明的检测装置应用于晶圆针测机台的示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图7，为本发明的实施例，需先说明的是，本发明各实施例对应附图所提及的相关数量与外型，仅用来具体地说明本发明的实施方式，以便于了解本发明的内容，而非用来局限本发明的保护范围。
如图1及图2，本发明的实施例公开一种检测装置100，包括一探针卡1、一检测器2及一固定支架3，其中所述检测器2安装于探针卡1上，探针卡1安装于固定支架3上。以下将分别说明本实施例检测装置100的各个组件具体构造，而后再适时说明检测装置100的各个组件间的连接关系。
需先说明的是，为了便于理解本实施例，所以附图仅呈现检测装置100的局部构造，以便于清楚地呈现检测装置100的各个组件构造与连接关系。
如图1至图4，所述探针卡1包含一电路板11、一框架12(Jig)、一探针头13以及一转接板14。其中，所述框架12设置于电路板11上，探针头13安装于框架12上，转接板14设置于电路板11上，并且位于框架12的内侧。
更具体地说，所述框架12呈环状(如图2)且在其内侧上缘形成有阶梯状的一安装部121，并且上述安装部121的形状相对应于所述探针头13的外缘，以使得探针头13能安装于安装部121上，并且使得探针头13能与电路板11呈间隔地设置。所述框架12在上述安装部121的外侧形成有一容置空间122以及多个穿孔123，所述容置空间122能用以容置所述检测器2。多个所述穿孔123较佳是间隔地分布于框架12上，并且每个所述穿孔123能用以供一螺丝124穿过(如图3)。借此，形成有多个穿孔123的框架12能通过多个相对应的螺丝124将其锁固于电路板11上。另，倘若需要补强电路板11的整体强度，多个螺丝124可穿透所述电路板11，并且进一步锁固于所述固定支架3，借以使电路板11夹持固定于框架12与固定支架3间。
如图4，所述探针头13包含一板状单元131及穿设于板状单元131的多个探针132。较佳地，所述板状单元131可进一步包含一第一导引板1311、一第二导引板1312以及设置于第一导引板1311与第二导引板1312间的一间隔板1313。所述间隔板1313对应于探针132的部分通常呈现中空状态，因此探针132不会触碰到间隔板1313。
再者，每个所述探针132是电性连接于电路板11，而远离所述电路板11的多个探针132的末端(如下述探针132的检测段1322的末端)分别对应于电路板11形成有多个高度。更具体地说，在本实施例中，每个探针132的相反两端部位分别穿出所述板状单元131的第一导引板1311及第二导引板1312，并且可分别定义为一连接段1321与一检测段1322。多个所述探针132的连接段1321是电性连接于所述电路板11。多个探针132的检测段1322可用来压触于一外部组件O。另外，多个所述检测段1322的末端分别对应于电路板11形成有多个高度，也就是说，多个所述高度是由多个检测段1322的末端至电路板11间的距离所定义。必须说明的是，本实施例的探针头13是以每个探针132的相反两端部位分别穿出所述板状单元131的第一导引板1311及第二导引板1312，并且分别定义为一连接段1321与一检测段1322为例，但于实际应用时，探针头13的探针132与板状单元131的结构以及彼此间的连接关系存在多种不同的变化形式，因此本发明不受限于此。
所述转接板14在本实施例中为一信号转接板14(Signal Transfer Board，STB)。所述转接板14可用以任意放大或缩小电路板11与多个探针132间电性接点(图未标号)的对应比例或分布范围，也就是说，电路板11与转接板14的多个电性接点的分布范围可大于或小于多个探针132与转接板14的电性接点的分布范围。
进一步地说，所述转接板14是设置于电路板11与探针头13间，并且位于所述框架12的内侧。多个所述探针132的连接段1321抵接于转接板14，以通过转接板14而电性连接于电路板11，但本发明不受限于此。举例来说，所述电路板11与所述探针卡1间也可以不具有转接板14(图未绘示)，只要所述电路板11与所述探针卡1可以电性连接即可。
如图3至图6，所述检测器2可用来监控所述探针头13与所述外部组件O的距离是否过于靠近，以避免探针头13因过压而产生被压毁(撞卡)的风险。在本实施例中，所述检测器2是采用一压触开关2(如图3)。所述压触开关2包含有一承载件21及设置于承载件21的一压触探针22。所述承载件21可进一步包含有一支撑体211、一第一定位片212及一第二定位片213。
所述第一定位片212与第二定位片213彼此间隔地设置于支撑体211，压触探针22穿设定位于第一定位片212与第二定位片213。所述压触探针22具有一中间段221、一检测段222及一连接段223，其中，所述中间段221位于第一定位片212与第二定位片213间。所述检测段222穿出于第一定位片212，并且检测段222的自由端定义为一末端。所述连接段223穿出于第二定位片213，并且连接段223穿过上述框架12而电性连接于电路板11。值得一提的是，所述压触探针22的中间段221是通过上述第一定位片212与第二定位片213的定位而呈现弯曲状，以使检测段222与连接段223呈彼此错位设置，借此，压触探针22可被稳定地固定于承载件21上，从而避免了滑落的风险。
所述第一定位片212与第二定位片213于本实施例中所采用的材质为聚酯薄膜(Mylar)，但本发明不受限于此。举例来说，在本发明未绘示的实施例中，所述第一定位片212与第二定位片213采用的材质也可以是橡胶片或硅胶片。
所述压触探针22于本实施例中所采用的材质与构造可相同于任何一个所述探针132的材质与构造，但本发明不受限于此。也就是说，在制作所述压触开关2时，并不需要特别去寻找其它种类的探针132，只需要采用与探针头13的探针132相同的种类即可。借此，可节省压触开关2的制作成本及降低制作的难易度。
进一步地说，所述压触开关2是设置于所述框架12的容置空间122内(如图3)，但本发明不受限于此。所述压触开关2的设置位置能够依据设计者的需求而加以调整，例如：压触开关2也可以安装于电路板11上并且位在框架12的外侧(如图6)。
如图3，所述框架12的容置空间122连通于多个穿孔123的其中一个穿孔123。压触开关2的承载件21形成有一配合孔214，并且配合孔214的位置对应于连通容置空间122的穿孔123。借此，所述螺丝124可依序地穿设过上述相对应的配合孔214以及穿孔123，并且锁固于所述电路板11(及固定支架3)，从而将压触开关2可拆卸地安装于所述探针卡1上，并且电性连接于所述电路板11。再者，通过螺丝124的固定，压触开关2可以被稳定地固定于探针卡1上，不会因为外力撞击或拉扯而轻易掉落，造成探针卡1的毁损。
如图4至图5，所述压触探针22的检测段222的末端对应于电路板11的距离D会小于多个所述探针132的检测段1322的末端对应于电路板11所形成的多个高度中的一最小高度HL(固定值)。简单地说，所述压触探针22的检测段222的末端与电路板11间的一最大距离D不大于多个所述高度中的一最小高度HL。
如图5，当所述外部组件O压触于多个所述探针132的检测段1322时，外部组件O与电路板11间具有一可变化距离DV，并且压触开关2能用来监控可变化距离DV与最小高度HL间的一待监测差值。当压触开关2所监控的待监测差值大于一临界值时，压触开关2能通过电路板11触发一警戒信号S(如图7)，以停止探针卡1与外部组件O的相对移动。其中，所述临界值是介于40微米至90微米，并且所述最大距离D与最小高度HL的一差值也是介于40微米至90微米。
换个角度说，当所述外部组件O刚好接触到多个探针132中具有最小高度HL的探针132的末端时，所述压触开关2所监控的待监测差值大致为零，探针头13的所有探针132皆开始产生针压，但是针压尚在可以忍受的范围。此时，外部组件O已接触到探针头13中的所有探针132。接着，当所述外部组件O继续朝电路板11的方向压触探针头13的探针132，所述待监测差值会持续提升，探针132的针压也会跟着持续提升，但是针压仍在可以忍受的范围。最后，当所述外部组件O接触到压触开关2的压触探针22的末端时，所述待监测差值会大于临界值(40微米至90微米间的一个值)，此时探针132的针压已快要超出可忍受的范围，若在持续地压触探针头13的探针132，探针头13可能会有被压毁的风险。为了解决此一问题，本实施例的压触开关2能进一步通过电路板11触发一警戒信号S，以停止探针卡1与外部组件O的相对移动。
借此，本实施例的检测器2采用承载件21及压触探针22，即可制作出所述压触开关2，具有制作成本低廉、制作方式简单及制作质量稳定等有益效果。再者，本实施例通过将所述压触开关2设置于探针卡1上(外部防撞机制)，不仅有效地降低探针头13因过压而被压毁的风险，并且大幅地提升了探针卡1的使用可靠性。另外，由于压触开关2是通过压触探针22与电路板11电性连接(内部走线)，因此避免了使用到外部的线路，从而降低了压触开关2可能因为外力撞击或拉扯而掉落的风险。
需说明的是，本实施例的压触开关2是以承载件21定位压触探针22来作一说明，但本发明不受限于此。也就是说，当探针卡1形成有能够定位上述压触探针22的构造时，所述承载件21也可以被省略。
请参阅图7，为本实施例的检测装置100应用于一晶圆针测机台200的示意图。所述晶圆针测机台200包括有一承载模块201(相当于外部组件O)、所述检测装置100、一驱动模块202及一处理模块203。其中，所述承载模块201(chuck)的一面是用以承载一晶圆C。所述检测装置100位于承载模块201的上方。所述驱动模块202连接于承载模块201另一面。所述处理模块203电性连接于探针卡1的电路板11以及驱动模块202。当操作者在执行探针头13的针位与高度的对准时，所述承载模块201(包含晶圆C)会与探针头13做精密地接触，并且探针头13的多个探针132会开始产生针压。当所述承载模块201接触到压触开关2的压触探针22的末端时，所述探针头13的探针132的针压已快要超出可忍受的范围。此时，所述压触开关2能通过电路板11触发一警戒信号S并且传递至处理模块203。所述处理模块203能根据警戒信号S停止探针卡1与承载模块201的相对移动，从而避免探针头13被压毁的情况发生。
以上所述仅为本发明的优选可行实施例，并非用来局限本发明的保护范围，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：
一探针卡，包含有：
一电路板；
一框架，设置于所述电路板上；及
一探针头，安装于所述框架，并且所述探针头包含一板状单元及穿设于所述板状单元的多个探针；
其中，每个所述探针电性连接于所述电路板，而远离所述电路板的多个所述探针的末端分别对应于所述电路板形成有多个高度，并且多个所述探针的所述末端用来压触于一外部组件；以及
一压触开关，可拆卸地安装于所述探针卡，所述压触开关包含有电性连接于所述电路板的一压触探针，所述压触探针具有远离所述电路板的一末端，并且所述压触探针的所述末端与所述电路板间的一最大距离不大于多个所述高度中的一最小高度，而所述最大距离与所述最小高度的一差值介于40微米至90微米；
其中，当所述外部组件压触于多个所述探针的所述末端并且接触到所述压触探针的所述末端时，所述压触开关能通过所述电路板触发一警戒信号，以停止所述探针卡与所述外部组件的相对移动。
2.依据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述框架形成有一容置空间，并且所述容置空间是自远离所述电路板的所述框架表面所凹设形成，而所述压触开关设置于所述框架的所述容置空间内。
3.依据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述框架形成有多个穿孔，并且每个所述穿孔用以供一螺丝穿过，所述容置空间连通于多个所述穿孔的其中一个所述穿孔，并且所述压触开关形成有一配合孔，并且所述配合孔的位置对应于连通所述容置空间的所述穿孔。
4.依据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述压触开关进一步包含有一支撑体、一第一定位片及一第二定位片，所述第一定位片与所述第二定位片彼此间隔地设置于所述支撑体，所述压触探针穿设定位于所述第一定位片与所述第二定位片。
5.依据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述压触探针具有：
一中间段，位于所述第一定位片与所述第二定位片间；
一检测段，穿出于所述第一定位片，并且所述检测段的自由端定义为所述末端；及
一连接段，穿出于所述第二定位片，并且所述连接段连接于所述电路板。
6.依据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，于所述压触探针中，所述中间段呈弯曲状，并且所述检测段与所述连接段呈彼此错位设置。
7.依据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述压触开关安装于所述电路板上并且位在所述框架的外侧。
8.依据权利要求1至7中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述压触探针的材质与构造相同于任一个所述探针的材质与构造。
9.依据权利要求1至7中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置进一步包括有一固定支架，所述探针卡安装于所述固定支架上，并且所述电路板夹持固定于所述框架与所述固定支架间。
10.依据权利要求1至7中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述探针卡包含有一转接板，并且所述转接板设置于所述电路板上并位于所述框架的内侧；其中，每个所述探针的相反两端部位分别穿出所述板状单元并分别定义为一连接段与一检测段，多个所述探针的所述连接段抵接于所述转接板，以通过所述转接板而电性连接于所述电路板。
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