TW201821808A - 積體電路之測試探針卡 - Google Patents

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林承銳
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Abstract

本發明提供一種積體電路之測試探針卡，藉由一探針座與一扇出(Fan Out)結構之連接構成新式的探針卡結構(Modifying Cantilever Probe Card,MCPC)，以縮短現有水平式探針卡(Cantilever Probe Card,CPC)的製作時間，並且可提供容易維修探針卡的方式，更有效地提升測試作業的效率。亦可藉由在探針訊號的傳輸路徑中設計應用電路及/或做阻抗控制，使本發明的探針卡適用於高頻/高速作應用。而且由於本發明的探針卡之探針以垂直方向朝晶片的測試點，故可避免產生橫向刮痕，有助於後段封裝作業的良率提升。

Description

積體電路之測試探針卡
本發明係關於一種測試探針卡，特別是關於一種積體電路之測試探針卡。
隨著電子產品朝精密化與多功能化發展，在電子產品內的積體電路之晶片結構趨於複雜，而且該晶片結構的操作頻率也大幅提高，以用於更高頻率波段的電子產品領域。例如是圖1所示之積體電路的探針卡結構，一般稱為水平式探針卡(或是稱為cantilever probe card)，包括印刷電路板10、設置於該印刷電路板的固定環12、以及焊錫20焊接於印刷電路板10與的固定環12的多根排列探針14，該水平式探針卡透過垂直向下電性接觸晶圓16上晶片(未圖示)的接觸墊18，以測試每一晶片的功能是否正常。然而，每一探針係以人工焊接製作，而且由於受測晶片的尺寸日益縮減，其腳位的間距也一起縮小，相對地，探針之間的間距必須縮小，故探針的焊接施工更為不易，製作的時間更久。此外，當水平式探針卡使用一段時間之後，探針的磨耗而必須維修或是更換時，間距過度緊密的探針，不容易維修。因此需要提出一種新式的測試探針卡，以解決上述之問題。
本發明之一目的在於提供一種積體電路之測試探針卡，藉由 一探針座與一扇出結構之連接構成新式的探針卡結構(Modifying Cantilever Probe Card,MCPC)，以縮短現有水平式探針卡(Cantilever Probe Card,CPC)的製作時間，並且容易維修測試探針卡及其裝設的探針。
本發明之另一目的在於提供一種積體電路之測試探針卡，藉由在探針訊號的傳輸路徑中設計應用電路及/或做阻抗控制，使本發明的探針卡結構適用於高頻/高速訊號傳輸作應用。
本發明之又一目的在於提供一種積體電路之探針卡，藉由測試探針卡的探針以垂直方向朝晶片的測試點，故可避免產生橫向刮痕，有助於後段封裝作業的良率提升。
為達成上述目的，本發明之一實施例中積體電路的測試探針卡，包括一探針座，設有複數插孔以及插接於該些插孔中的複數探針；以及一扇出結構，電性連接該探針座，包括：一電路載體，固接於該探針座；及複數線路，設置於該電路載體上，每一該些線路包括一第一接觸墊、一第二接觸墊、以及電性連接該第一接觸墊與該第二接觸墊之間的一連接線，該些探針在該電路載體上相對應電性抵住於該扇出結構的該些第一接觸墊，其中相鄰兩探針之第一間距小於該些線路的相鄰兩個第二接觸墊之第二間距；一電路板，該扇出結構設置於該探針座與該電路板之間，該電路板設有複數層間導通孔結構，用以電性連接該些線路的該些第二接觸墊；以及一壓制機構，設置於該扇出結構上並且相鄰該探針座，用以固定該扇出結構於該電路板上。
在一實施例中，每一該些探針包括第一端部以及相對於該第一端部的第二端部，該第二端部以該垂直方向電性抵住於一晶片的測試點。
在一實施例中，每一該些探針的第一端部以垂直方向電性抵住每一該些線路的第一接觸墊。
在一實施例中，該扇出結構的該連接線係設置於該電路載體的表面上並且介於該探針座與該扇出結構之間。
在一實施例中，該扇出結構還包括一調諧電路，設置於該些線路之間，用以調諧該些探針的特性阻抗。
在一實施例中，該調諧電路包括一電容元件或是一接地區域，以電性連接於該第一接觸墊與第二接觸墊之間。
在一實施例中，該些線路的材質係為導電材質。
在一實施例中，該導電材質係為金屬或石墨烯材質。
在一實施例中，該金屬材質係選自銅、銀以及金所組成的族群。
在一實施例中，該扇出結構還包括一保護層，設置於該電路載體上，用以保護該些線路。
在一實施例中，該保護層的材質包括環氧樹脂或是聚亞醯胺樹脂。
在一實施例中，該扇出結構係為單層電路板或是多層電路板。
在一實施例中，該電路板的每一該些層間導通孔結構包括一第三接觸墊以及一第四接觸墊，該第三接觸墊用以電性連接該扇出結構的該些第二接觸墊，以使該些探針的訊號經由該第三接觸墊以及該第四接觸墊傳輸至一測試機台。
在一實施例中，該電路板還包括一防焊層，用以覆蓋該電路板的表面，並且曝露該些層間導通孔結構的複數第四接觸墊。
在一實施例中，該壓制機構還包括一第一螺絲組，用以固定該扇出結構於該電路板上。
在一實施例中，測試探針卡還包括一緩衝層，設置於該扇出結構的該電路載體與該電路板之間，用以緩衝該扇出結構受到該探針座所施加的外力。
在一實施例中，測試探針卡還包括一第二螺絲組，用以固定該扇出結構與該探針座。
在一實施例中，測試探針卡還包括一彈性材質層，設置於該探針座與該扇出結構之間，以提高該探針座與該扇出結構之間的壓制效果。
在一實施例中，該彈性材質層係為矽膠或是橡膠。
10‧‧‧印刷電路板
12‧‧‧固定環
14‧‧‧探針
16‧‧‧晶圓
18‧‧‧接觸墊
20‧‧‧焊錫
200‧‧‧探針座
202‧‧‧扇出結構
204‧‧‧插孔
206‧‧‧探針
206a‧‧‧第一端部
206b‧‧‧第二端部
208‧‧‧晶片
210‧‧‧測試點
212‧‧‧電路載體
214‧‧‧線路
214a‧‧‧第一接觸墊
214b‧‧‧第二接觸墊
214c‧‧‧連接線
214d‧‧‧調諧電路
214e‧‧‧線路區域
214f‧‧‧接地區域
216‧‧‧壓制機構
220‧‧‧電路板
220a‧‧‧第三接觸墊
220b‧‧‧第四接觸墊
221‧‧‧層間導通孔結構
222‧‧‧緩衝層
223‧‧‧防焊層
224a‧‧‧第一螺絲組
224b‧‧‧第二螺絲組
226‧‧‧傳輸路徑
400‧‧‧測點
P1‧‧‧第一間距
P2‧‧‧第二間距
VD‧‧‧垂直方向
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹：
圖1繪示習知技術的積體電路的探針卡結構。
圖2繪示本發明實施例中積體電路的測試探針卡之示意圖。
圖3A-3B繪示本發明實施例中測試探針卡的扇出結構之示意圖。
圖4A-4D繪示本發明實施例中積體電路的測試點類型之示意圖。
請參照圖式，其中相同的元件符號代表相同的元件或是相似 的元件，本發明的原理是以實施在適當的運算環境中來舉例說明。以下的說明是基於所例示的本發明具體實施例，其不應被視為限制本發明未在此詳述的其它具體實施例。
參考圖2以及圖3，圖2繪示本發明實施例中積體電路的測試探針卡之示意圖，圖3A繪示本發明實施例中測試探針卡的扇出結構之示意圖。該積體電路例如是具有測試點210的晶片208。積體電路的測試探針卡包括探針座200、扇出結構202、電路板220以及壓制機構216。該測試探針卡上的探針座200設有複數插孔204以及相對應插接於該些插孔204中的複上數探針206。在一實施例中，每一探針206包括第一端部206a以及一第二端部206b，其中第一端部206a以及第二端部206b分別定位於探針座200下方以及上方的插孔204中，其中定位方式例如是探針206卡接於插孔204，並且當晶片208的測試點210接觸該第二端部206b時，該探針206在探針座200中產生撓性移動，使探針206的第二端部206b頂住該測試點210，提供更佳的接觸，以檢測該晶片的電氣特性。在一較佳實施例中，每一探針206的第二端部206b以該垂直方向VD電性抵住於一晶片208的測試點210，藉由測試探針卡的探針206以垂直方向VD朝晶片208的測試點210，有效避免測試點210產生橫向(即水平方向)的刮痕，以確保晶片208的測試點210之完整性，有助於後段封裝作業的良率提升。
如圖2以及圖3A所示，扇出結構202電性連接該探針座200，扇出結構202包括電路載體212以及複數線路214，電路載體212例如是電路基板，複數線路214設置於該電路載體212上，每一線路214包括一第一接觸墊214a、一第二接觸墊214b、以及電性連接該第一接觸墊214a與該第二接觸 墊214b之間的一連接線214c，該些探206針在該電路載體212上(例如是上表面)相對應電性抵住於該扇出結構202的該些第一接觸墊214a，其中相鄰兩探針206之第一間距P1小於該些線路214的相鄰兩個第二接觸墊214b之第二間距P2。
如圖2以及圖3A所示，該扇出結構202設置於該探針座200與該電路板220之間，該電路板220設有複數層間導通孔結構221，用以電性連接該些線路的該些第二接觸墊214b。壓制機構216設置於該扇出結構202上並且相鄰該探針座200，用以固定該扇出結構202於該電路板220上。
在一較佳實施例中，該探針座200係以一垂直方向VD電性結合於該扇出結構202，使每一該些探針206的第一端部206a以該垂直方向VD電性抵住於每一線路214的每一第一接觸墊214a。在一實施例中，圖3A所示之扇出結構202係以半導體微影製程加工方式形成，以依據電路設計需求形成不同配置方式的線路214。其中相鄰的該些探針206之第一間距P1小於該些線路214的相鄰該些第二接觸墊214b之第二間距P2有助於在電路板220設計出所需要的層間導通孔結構221，以形成探針206、線路214以及層間導通孔結構221訊號傳輸路徑。
在一實施例中，本發明可透過人工植針或是自動化植針方式將探針206定位於探針座200，改善習知技術中探針206的磨耗而必須維修或是更換間距過度緊密的探針，造成不容易維修之問題。更重要的是，本發明之積體電路之測試探針卡，藉由一探針座200與一扇出結構202之電性連接構成新式的探針卡結構(MCPC)，以縮短現有水平式探針卡(CPC)的製作時間，並且容易維修測試探針卡。在不同的實施例中，探針206可為市場上 各種樣式的探針組成探針座200，例如是彈簧針、線針、眼鏡蛇型態(cobra)探針、以及微機電技術(MEMS)所製造而成的探針，以與本發明的結構組合成新式的探針卡結構(MCPC)。
如圖2以及圖3A所示，該扇出結構202的該連接線214c係設置於該電路載體212的表面上並且介於該探針座200與該扇出結構202之間。如圖2以及圖3B所示，圖3B繪示本發明實施例中測試探針卡的扇出結構202之示意圖，該扇出結構202還包括一調諧(tuning)電路214d，設置於該些線路214之間，用以調諧該些探針206的特性阻抗，讓終端的晶片208的阻抗值達到匹配的狀態。在一實施例中，該調諧電路214d包括線路區域214e以及/或是接地區域214f，以供電子零件(例如電容、電感以及電阻等零件)擺放，以電性連接於該第一接觸墊214a與第二接觸墊214b之間。本發明之積體電路之測試探針卡，藉由在探針訊號的傳輸路徑中設計應用電路及/或做阻抗控制，使本發明的探針卡結構適用於高頻/高速訊號傳輸作應用。如圖2、圖3A以及圖3B所示，該些線路214的材質係為導電材質，該導電材質係為金屬或石墨烯材質，而該金屬材質係選自銅、銀以及金所組成的族群。該扇出結構202還包括一保護層(未圖示)，設置於該電路載體212上(例如是上表面)，用以保護該些線路，該保護層的材質例如是環氧樹脂(epoxy)或是聚亞醯胺樹脂(polyimide)，但不限於此。如圖2所示，該扇出結構係為單層電路板。在另一實施例中，該扇出結構202係為多層電路板。例如當晶片208的腳位間距縮小或是測點數目增加時，或是扇出結構202的佈線空間不足時，透過增加扇出結構的層數來進行不同腳位間距的轉換，其中該扇出結構202的該些不同層之間例如是以盲孔(即層與層之間的通孔)來建立連接結 構。
繼續參考圖2，該電路板220的每一該些層間導通孔結構221包括一第三接觸墊220a以及一第四接觸墊220b，該第三接觸墊220a用以電性連接該扇出結構202的該些第二接觸墊214b，以使該些探針206的訊號經由該第三接觸墊220a以及該第四接觸墊220b透過傳輸路徑226傳輸至一測試機台(未圖示)。該電路板220還包括一防焊層223，用以覆蓋該電路板220的表面，並且曝露該些層間導通孔結構221的複數第四接觸墊220b以供該測試機台連接。該扇出結構202的表面亦可提供後續應用電路上的焊接零件之運用。
繼續參考圖2，該壓制機構216還包括第一螺絲組224a，用以固定該扇出結構202於該電路板220上。在一實施例中，測試探針卡還包括緩衝層222，設置於該扇出結構202的該電路載體212與該電路板220之間，用以緩衝該扇出結構202受到該探針座200所施加的外力，該緩衝層222例如是具有預定厚度的薄膜或是支撐板件。在一實施例中，測試探針卡還包括第二螺絲組224b，用以固定該扇出結構202與該探針座200，或是固定該扇出結構202、緩衝層222以及該探針座200，如圖2所示。在一實施例中，測試探針卡還包括一彈性材質層(未圖示)，設置於該探針座200與該扇出結構202之間，以提高該探針座200與該扇出結構202之間的壓制效果。該彈性材質層例如是矽膠或是橡膠。
圖4A-4D繪示本發明實施例中積體電路的測試點類型之示意圖。周邊型積體電路(例如是晶片208)的測點400例如是兩邊並列形狀，如圖4A所示之周邊型積體電路。或是周邊型積體電路(例如是晶片208)的測點 400例如是四邊之方形排列形狀，如圖4B所示。例如是圖4C所示之測點400的陣列形狀，或是圖4D所示之測點400的類陣列形狀。上述之測點400可為任意形狀。在其他實施例中，測點400可為圓形排列形狀(未圖示)，但是不限於此。
綜上所述，本發明之積體電路之測試探針卡，藉由一探針座與一扇出結構之連接構成新式的探針卡結構(MCPC)，以縮短現有水平式探針卡(CPC)的製作時間，並且容易維修測試探針卡及其裝設的探針。並且利用在探針訊號的傳輸路徑中設計應用電路及/或做阻抗控制，使本發明的探針卡結構適用於高頻/高速訊號傳輸作應用。同時藉由測試探針卡的探針以垂直方向朝晶片的測試點，故可避免產生橫向刮痕，有助於後段封裝作業的良率提升。
雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，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，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。

Claims (20)

  1. 一種積體電路的測試探針卡，包括：一探針座，設有複數插孔以及插接於該些插孔中的複數探針；以及一扇出結構，電性連接該探針座，包括：一電路載體，固接於該探針座；及複數線路，設置於該電路載體上，每一該些線路包括一第一接觸墊、一第二接觸墊、以及電性連接該第一接觸墊與該第二接觸墊之間的一連接線，該些探針在該電路載體上相對應電性抵住於該扇出結構的該些第一接觸墊，其中相鄰兩探針之第一間距小於該些線路的相鄰兩個第二接觸墊之第二間距；一電路板，該扇出結構設置於該探針座與該電路板之間，該電路板設有複數層間導通孔結構，用以電性連接該些線路的該些第二接觸墊；以及一壓制機構，設置於該扇出結構上並且相鄰該探針座，用以固定該扇出結構於該電路板上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之積體電路的測試探針卡，其中每一該些探針包括第一端部以及相對於該第一端部的第二端部，該第二端部以該垂直方向電性抵住於一晶片的測試點。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之積體電路的測試探針卡，其中每一該些探針的第一端部以垂直方向電性抵住每一該些線路的第一接觸墊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之積體電路的測試探針卡，其中該扇出結構的該連接線係設置於該電路載體的表面上並且介於該探針座與該扇出結構之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之積體電路的測試探針卡，其中該扇出結構還包括一調諧電路，設置於該些線路之間，用以調諧該些探針的特性阻抗。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之積體電路的測試探針卡，其中該調諧電路包括一線路區域或是一接地區域，以電性連接於該第一接觸墊與該第二接觸墊之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之積體電路的測試探針卡，其中該些線路的材質係為導電材質。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之積體電路的測試探針卡，其中該導電材質係為金屬或是石墨烯材質。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之積體電路的測試探針卡，其中該金屬材質係選自銅、銀以及金所組成的族群。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之積體電路的測試探針卡，其中該扇出結構還包括一保護層，設置於該電路載體上，用以保護該些線路。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之積體電路的測試探針卡，其中該保護層的材質包括環氧樹脂或是聚亞醯胺樹脂。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之積體電路的測試探針卡，其中該扇出結構係為單層電路板。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之積體電路的測試探針卡，其中該扇出結構係為多層電路板。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之積體電路的測試探針卡，其中該電路板的每一該些層間導通孔結構包括一第三接觸墊以及一第四接觸墊，該第 三接觸墊用以電性連接該扇出結構的該些第二接觸墊，以使該些探針的訊號經由該第三接觸墊以及該第四接觸墊傳輸至一測試機台。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之積體電路的測試探針卡，其中該電路板還包括一防焊層，用以覆蓋該電路板的表面，並且曝露該些層間導通孔結構的複數第四接觸墊。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之積體電路的測試探針卡，其中該壓制機構還包括一第一螺絲組，用以固定該扇出結構於該電路板上。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之積體電路的測試探針卡，還包括一緩衝層，設置於該扇出結構的該電路載體與該電路板之間，用以緩衝該扇出結構受到該探針座所施加的外力。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之積體電路的測試探針卡，還包括一第二螺絲組，用以固定該扇出結構與該探針座。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之積體電路的測試探針卡，還包括一彈性材質層，設置於該探針座與該扇出結構之間，以提高該探針座與該扇出結構之間的壓制效果。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之積體電路的測試探針卡，其中該彈性材質層係為矽膠或是橡膠。
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