CN210863827U - 探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种探测装置，其包括探针卡及探针器。该探针卡包括基板、凸出单元、传感器及复数个探针；该基板具有第一表面以及第二表面，该第二表面相对于该第一表面；该凸出单元设置于该基板，并从该基板的该第一表面凸出；该传感器设置于该凸出单元；及该复数个探针设置于该基板的该第二表面。该探针器包括板体及杆件；该板体包括通孔，该杆件横跨该通孔，并包含容纳单元，其中该容纳单元配置为可容纳该凸起单元，以使该探针卡及该探针器互相接合。

Description

探测装置

技术领域

本实用新型有关于一种探测装置，特别是有关于一种包含探针卡的探测装置。

背景技术

集成电路(IC,Integrated Circuit)制造过程中，必须测试封装前的电性功能，以保证出厂IC产品功能上的完整性。测试由一自动测试设备(automatic test equipment，ATE)完成。在用于晶圆检测的自动测试设备中，包含用于控制和进行晶圆上测试的探测装置。该探测装置在测试期间定位于待测晶圆的上方，且可与待测晶圆上的复数个晶粒电性连接，以检测各晶粒的功能。自动测试设备还包含一个承载台相对于该探测装置设置，用于承载该待测晶圆，使该待测晶圆可以顺利的被该探测装置测量。该探测装置可配合适当的机构，悬吊或固定于该待测晶圆及该承载台的上方。

一般来说，该探测装置可透过探针卡(probe card)而与待测晶圆接触，该探针卡是固定在该探测装置中。该探测卡例如是包含印刷基板，以及安装于印刷基板上的探针(pin)阵列。探针阵列被设计成与待测晶圆上的接触垫对齐，以利于彼此电性连接。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的实施例提供了一种探测装置，其包括探针卡及与探针卡互相接合的探针器。探针卡包括基板、凸出单元、传感器及复数个探针。基板具有第一表面及第二表面，该第二表面相对于该第一表面。凸出单元设置于该基板，并从该基板的该第一表面凸出。传感器设置于该凸出单元。该复数个探针，设置于该基板的该第二表面。探针器包括板体、杆件及容纳单元。板体包括通孔，而杆件是横跨该通孔。容纳单元设置于该杆件，且配置为可容纳该凸出单元，以使该探针卡及该探针器互相接合。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的探测装置的分解示意图。

图2为本实用新型一实施例的探针卡的立体图。

图3为本实用新型一实施例的凸出单元及容纳单元的立体图。

图4为本实用新型一实施例的凸出单元及容纳单元的立体图。

图5为本实用新型一实施例的凸出单元及传感器的立体图。

图6为本实用新型一实施例的凸出单元及传感器的立体图。

图7为本实用新型一实施例的凸出单元及传感器的立体图。

具体实施方式

为使本领域技术人员能更进一步了解本实用新型，以下特列举本实用新型的实施例，并配合附图详细说明本实用新型的构成内容及所欲达成的功效。须注意的是，附图均为简化的示意图，因此，仅显示与本实用新型有关的元件与组合关系，以对本实用新型的基本架构或实施方法提供更清楚的描述，而实际的元件与布局可能更为复杂。另外，为了方便说明，本实用新型的各附图中所示的组件并非以实际实施的数目、形状、尺寸做等比例绘制，其详细的比例可依照设计的需求进行调整。

当在本说明书中使用术语"包括(含)"和/或"具有"时，其指定了所述特征、区域、步骤、操作和/或元件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、区域、步骤、操作、元件和/或其组合的存在或增加。当诸如层或区域的元件被称为在另一元件(或其变型)"上"或延伸到另一元件"上"时，它可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者两者之间还可以存在***的元件。另一方面，当称一元件"直接"设置在另一元件(或其变型)上或者"直接"延伸到另一元件上时，两者间不存在***元件。并且，当一元件被称作"电连接"到另一元件(或其变型)时，它可以直接连接到另一元件或通过一或多个元件间接地连接到另一元件。

在测试待测晶圆之前，很重要的是，调整探针卡使探针阵列的尖端位于单一平面上，且是平行于该待测晶圆表面，使得该等探针能与该待测晶圆上全部的接触垫同时以均匀的力道接触。因此，必须精确的调整及校正该探测卡的设置状况，使之实质上与待测晶圆平行。然而，目前并不易掌握探测卡固定后的设置状况。近年来，随着待测晶圆以及探针卡的阵列尺寸越大，对于探测装置的要求越严格。因此，需要一种经改良探测装置以改善上述问题。

请参考图1及图2，图1所示为本实用新型一实施例的探测装置100的分解示意图，图2所示为本实用新型一实施例的探测装置100的探针卡10的示意图。本实用新型探测装置100包括探针卡10、与探针卡10互相接合的探针器20，及测试器30。该测试器30用于对接该探针卡10及该探针器20，以及用于生成及提供测试信号给待测晶片(图未示)。该探针卡10包括基板11、凸出单元12、传感器13及复数个探针(图未示)。该基板11具有第一表面111及第二表面(图未示)，该第二表面相对于该第一表面111。该凸出单元12设置于该基板11，并从该基板11的该第一表面111凸出。该传感器13设置于该凸出单元12。该些探针设置于该基板11的该第二表面。该探针器20包括板体21、杆件22及容纳单元。该板体21包括通孔211，而该杆件22是横跨该通孔211，该容纳单元设置于该杆件22，且配置为可容纳该凸出单元12，以使该探针卡10及该探针器20互相接合。换句话说，该探针卡10会透过该容纳单元23容纳该凸出单元12，而牢固地设置在探针器20的下侧。

该凸出单元12的位置及数量是依需求调整及设置的，并没有特别限制。该容纳单元23的位置及数量则是对应于该凸出单元12设置。在一实施例中，一个凸出单元12可以设置于该探针卡10的该第一表面111上的任意位置，一容纳单元23对应该凸出单元12设置于该探针器20，即可以透过设置于该凸出单元12上的该传感器13结果得知该凸出单元12与该容纳单元23的咬合状况，使该探针卡10与该探针器20以更理想的相对位置配置。在另一实施例中，2个凸出单元12可例如但不限于，间隔地设置于该第一表面111上，例如在任意的对角位置。透过每一凸出单元12均设有一个传感器13，并比较两个传感器13的测量结果，即能够得知该探针卡10相对于该探针器20的配置状况。在另一实施例中，该探针卡10设有四个凸出单元12，该等凸出单元12可例如但不限于排列成矩形，例如是相对该杆件22的位置设置。每一凸出单元12均设有一个传感器13，透过比较四个传感器13的测量结果，即能够得知该探针卡10相对于该探针器20的配置状况。在另一实施例中，该容纳单元23设置于该板体21周缘，例如但不限于是围绕该通孔211设置，且该等凸出单元12对应该容纳单元23设置于该探针卡10。

在一实施例中，该凸出单元12包含一导电刚性材料，该导电刚性材料可例如金属或合金。在一实施例中，该容纳单元23包含一导电刚性材料，该导电刚性材料可例如金属或合金。用于该凸出单元12的导电刚性材料与该用于该容纳单元23的导电刚性材料可为相同或不同。

该传感器13的测量结果通常是输出几毫伏的数量级的电信号，该电信号在分析及比较之前需要先行放大。在一实施例中，每一该传感器13分别与信号放大器(signalamplifier)电连接，该信号放大器再连接至主机板(CPU main board)。在一实施例中，全部的信号放大器是连接到相同的主机板。该信号放大器及该主机板是设置在盒体14中，该盒体14是固定在该探针卡10的第二表面。该传感器13收集该凸出单元12与该容纳单元23咬合期间各阶段的信息后，传送至该信号放大器及该主机板进行处理及分析，获取该凸出单元12与该容纳单元23的咬合状况的信息。若该探针卡10设有多个传感器13或多个凸出单元12，则透过比对各传感器13所收集的信息，分析该探针卡10各部位与该探针器20接合状况，以进一步校正该探针卡10。例如，当分析该传感器13的测量结果后得知该探针卡10并非适当地与探针器20接合，依据测得的量化信息适当的调整及校正每一凸出单元12与相对应的该容纳单元23的咬合程度，或改变该凸出单元12与相对应的该容纳单元23的相对位置，以使该探针卡10被良好固定于该探针器20。并且，每一次使用该探测装置100后，测得的量化信息不仅可追溯，更可建立稳健的设置过程，减少设置时间以提高该探测装置100的设置效率，更有益于达成设置自动化。在一实施例中，该探针卡10设有凸出单元12，该凸出单元12上的传感器13量测该探针卡10及该探针器20互相咬合的力，当该探针卡10及该探针器20互相咬合的力达到一个预设值(例如100牛顿或以上)时，该探针卡10及该探针器20的互相咬合可视为达到理想的相对咬合位置，即该探针卡10相对于该探针器20的配置状况为良好。在一实施例中，该探针卡10设有四个凸出单元12，该等凸出单元12例如排列成矩形，当每一凸出单元12上的该传感器13都量测到该探针卡10及该探针器20互相咬合的力达到一个预设值(例如100牛顿或以上)时，该探针卡10及该探针器20的互相咬合可视为达到理想的相对咬合位置，即该探针卡10相对于该探针器20的配置状况为良好。在一实施例中，该凸出单元12上的传感器13量测出该探针卡10及该探针器20互相咬合的力未达到一个预设值(例如100牛顿以下)时，将进一步调整及校正该探针卡10及该探针器20的互相咬合的力或相对咬合位置。

图3及图4为示意图，说明该凸出单元12及该容纳单元23的相对关系，其中图3是该凸出单元12进入相对应的该容纳单元23但并尚未咬合的状况，图4是该凸出单元12进入相对应的该容纳单元23且咬合的状况。在一实施例中，该凸出单元12包括基座121及固定件122，该基座121是固接于该基板11的该第一表面111，该固定件122配置为可部分地嵌合于该容纳单元23。在一实施例中，该固定件122包括支撑部123、臂部124及滚轮125，该支撑部123设置于该基座121并沿垂直于该第一表面111的方向延伸，该臂部124与该支撑部123连接，该滚轮125套设于该臂部124，并配置为可于该臂部124上沿箭头A所示方向旋转。该臂部124与该支撑部123的连接方式可例如但不限于卡合、黏胶、栓，或是任何已知的附接方式。在一实施例中，该臂部124包括一螺丝124a及一螺帽124b，该螺丝124a是以一螺帽124b锁紧固定于该支撑部123。

在一实施例中，该容纳单元23包含锁紧机构231，其配置为可容纳该固定件122的该滚轮125。在一实施例中，该锁紧机构231包含一具有斜表面232的通道233，以及一开口235。该滚轮125配置为可在该通道233内沿该斜表面232旋转地滑动，该滚轮125自该开口235进入该通道233，并沿该斜表面232旋转地滑动，从而该凸起单元12的臂部124及滚轮125沿Z方向往上移动，使凸出单元12与该容纳单元23互相咬合，从而探针卡10被固定于该探针器20的下侧。

该容纳单元23是设置于该杆件22的底部，且该通道233具有一顶壁234，且该通道233的截面积自该开口235处往内(沿箭头B所示方向)是越来越小。当该滚轮125由该开口235进入该通道233(如图3所示)，在该通道233内沿该斜表面232旋转地滑动，随着斜表面232与顶壁234之间的距离渐减，该滚轮125会顶住该通道233的顶壁234及斜表面232，且卡紧于该锁紧机构231中，也就是滚轮125会咬合于该锁紧机构231中(如图4所示)。需说明的是，该凸出单元12的结构及样式并没有特别限制，可以依需求做调整及变化，只要能与相对应的该容纳单元23咬合并锁紧，使该探针器20与该探针卡10固定接合即可。

该传感器13设置于该凸出单元12，用于感测该探针卡10及该探针器20互相咬合的力，以直接且近距离的得知该探针卡10及该探针器20互相咬合的情况。该传感器13的种类并没有特别限制，只要有助于提供调整及校正该探针卡10的与该探针器20的相对位置的信号即可。在一实施例中，该传感器13是应变规(strain gauge)传感器，其电阻会随装置中的应变总数产生不同比例的变化。在一实施例中，该应变规传感器13是使用惠斯登电桥(Wheatstone Bridge)概念的应变规传感器。在一实施例中，该传感器13被一胶膜(paste)(图未示)覆盖，该胶膜用于防潮或避免该传感器13被其他元件刮伤碰坏。在一实施例中，该胶膜包含一绝缘材料。

图5至图7是本实用新型探测装置的该凸出单元12及该传感器13的立体图，用来说明该凸出单元12的结构变化，以及该传感器13如何配置于各种形式的该凸出单元12。该传感器13的数量及形状没有特别限制，只要能测量该探针卡10的设置位置以及配合该凸出单元12的构造即可。在一实施例中，该传感器13是设置于该基座121。在另一实施例中，该传感器13是设置于该固定件122。在另一实施例中，该基座121及该固定件122均设有传感器13。

在一实施例中，如图5所示，该支撑部123是柱状，该传感器13是设置于该支撑部123。柱状的支撑部123为不易变形，容易制造且易于设置该传感器13，也易于调整该螺帽124b。在一实施例中，一个或多个该传感器13是设置于该支撑部123与该臂部124连接的一侧。在一实施例中，一个或多个该传感器13是设置于该支撑部123与该基座121相接的一端。该传感器13的数量是依需求调整。

在一实施例中，如图6所示，该支撑部123包括两个设置于该基座121上的支柱123a、123b，以及连接该等支柱123a、123b的架桥123c。该臂部124是连接于其中一支柱123b并往远离另一支柱123a的方向延伸。可以在该支撑部123设置多个该传感器13，利于得到更加缜密的测量结果。在一实施例中，一个或多个该传感器13是设置于该架桥123c上。在一实施例中，一个或多个该传感器13是设置于该架桥123c的上表面或下表面，或是在上下表面均设置。在一实施例中，一个或多个该传感器13是设置于至少一支柱123a、123b上。

在一实施例中，如图7所示，该支撑部123包括设置于该基座121上的下连接件123d，连接该臂部124的上连接件123e，以及连接该下连接件123d与上连接件123e的架桥123c。该臂部124是连接于该上连接件123e并往远离该下连接件123d的方向延伸。在一实施例中，一个或多个该传感器13是设置于该架桥123c上。在一实施例中，一个或多个该传感器13是设置于该架桥123c的上表面、下表面或侧壁，或是在上下表面及/或侧壁均设置。在一实施例中，一个或多个该传感器13是设置于该上连接件123e或该下连接件123d，或是在该上连接件123e及该下连接件123d均设置。

在一实施例中，该探针卡10包含多个凸出装置12，每一凸出装置12具有相同结构，且在相同的位置设置该传感器13。在一实施例中，该探针卡10包含多个凸出装置12，每一凸出装置12具有不同结构，且在不同的位置设置该传感器13。

综上所述，由于本实用新型的探测装置直接将传感器设置在探针卡的凸出单元上，该传感器能感测该凸出单元与该探针器的容纳单元的咬合状况，并利用该传感器的感测结果进行适当调整，使该探针卡与该探针器互相接合时，维持探针卡与该探针器具有合适的相对位置。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

符号说明

100 探测装置

10 探针卡

11 基板

111 第一表面

12 凸出单元

121 基座

122 固定件

123 支撑部

123a 支柱

123b 支柱

123c 架桥

123d 下连接件

123e 上连接件

124 臂部

124a 螺丝

124b 螺帽

125 滚轮

13 传感器

14 盒体

20 探针器

21 板体

211 通孔

22 杆件

23 容纳单元

231 锁紧机构

232 斜表面

233 通道

234 顶壁

235 开口

Z 方向

A 方向

B 方向

Claims (10)

1.一种探测装置，其特征在于，包含：

探针卡，其包括：

基板，其具有第一表面以及第二表面，该第二表面相对于该第一表面；

凸出单元，其设置于该基板，并从该基板的该第一表面凸出；

传感器，其设置于该凸出单元；及

复数个探针，设置于该基板的该第二表面：

探针器，其包括：

板体，其包括通孔；

杆件，其横跨该通孔；及

容纳单元，其设置于该杆件，且配置为可容纳该凸出单元，以使该探针卡及该探针器互相接合。

2.如权利要求1的探测装置，其特征在于，其中该传感器用于感测该探针卡及该探针器互相接合的力。

3.如权利要求1的探测装置，其特征在于，其中该凸出单元包括基座及固定件，该基座是固接于该基板的该第一表面，该固定件配置为可部分地嵌合于该容纳单元。

4.如权利要求3的探测装置，其特征在于，其中该传感器是设置于该基座。

5.如权利要求3的探测装置，其特征在于，其中该传感器是设置于该固定件。

6.如权利要求3的探测装置，其特征在于，其中该固定件包括支撑部、臂部及滚轮，该支撑部设置于该基座并沿垂直于该第一表面的方向延伸，该臂部与该支撑部连接，该滚轮套设于该臂部，并配置为可于该臂部上旋转。

7.如权利要求6的探测装置，其特征在于，其中该容纳单元包含锁紧机构，其配置为可容纳该固定件的该滚轮，该锁紧机构包含具有斜表面的通道，该滚轮配置为可在该通道内沿该斜表面旋转地滑动。

8.如权利要求6的探测装置，其特征在于，其中该传感器是设置于该支撑部。

9.如权利要求7的该探测装置，其特征在于，其中该滚轮可从该通道的一端旋转地滑动至该通道的另一端，以使该探针卡固定于该探针器。

10.如权利要求8的探测装置，其特征在于，其中该支撑部包含设置于该基座上的下连接件、连接该臂部的上连接件，以及连接该下连接件与上连接件的架桥，该传感器是设置于该架桥、该上连接件或该下连接件。

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