TWI403725B - 具有可嵌入介面板之微引腳之探針裝置 - Google Patents

Description

具有可嵌入介面板之微引腳之探針裝置

本發明係關於一種探針裝置，其具有嵌入一介面板中之微引腳。更特別地，本發明係關於一種探針裝置，用以檢驗半導體積體電路之性能，此裝置包括上方具有溝槽形成之一介面板，嵌入溝槽內之微引腳，以及作為覆蓋此板之一遮蔽物。

當製造半導體裝置時，一些半導體裝置，例如，以一批次模式，使用精確的影像轉移技術，形成於一半導體晶圓上，以及被個別地切割。為了改善生產良率，習慣上在一半導體裝置製造過程中，使用一探針裝置檢驗半導體裝置之電性，其在一半導體晶圓狀況下為一半完成品，因此僅有通過檢驗之半導體裝置才能進行一後續製程(例如，封裝)。

此檢驗中，將形成於半導體晶圓上方的裝置之電極焊墊，拿來接觸探針尖端，以及施加一電流至探針尖端，以便於使用一種適用於分析輸入及輸出訊號之檢驗器，測量電性。

近來之半導體裝置於一密實尺寸內併入更多功能，導致電路的積集度增加，且電極焊墊彼此之間一窄小的間距造成尺寸變得更小。因此，數以百計或數以千計之探針尖端需要置於探針裝置中之一有限空間內，同時探針尖端必須嚴格控制，確保能以一精確及穩定的方式，接觸電極焊墊的中心點。

圖1簡略地說明一傳統探針裝置之架構。

探針裝置100其組成包括：探針尖端(或針引腳)110、一支撐構件120、一電路板130、焊料140、一半導體積體電路150、電極焊墊152、及一固定塊160。

探針尖端110普遍地為一針狀物，經由支撐構件120於其一側支撐於電路板130上方，及以焊料140連結，如圖1之(a)所示。探針尖端110以固定塊160圍繞及保護，如圖1之(b)所示。探針尖端110之另一側，具有一桿狀，因被彎曲如此一傾斜部110b成形其上，以及一接觸端110a於其一末端上方形成。

探針尖端110之接觸端110a係為了接觸半導體積體電路150之電極焊墊152，以作為檢驗半導體積體電路。小型的電子裝置於製造過程中，經歷一連串的檢驗步驟，以證明其功能性及可靠度。然而，並非所有晶圓上之晶片可以通過晶圓探針檢驗，所以產率低於100%。

位於半導體晶圓上之裝置，例如使用一切割裝置，切割後成為獨立的晶片，將那些通過檢驗之晶片裝配及封裝起來。已封裝之裝置固定於一老化測試板之插座上，然後以一溫度設定在125至150℃之動力老化測試，進行8至72小時之電力激盪測試，進而毀壞具有缺陷之裝置。老化測試致力於幫助一毀壞機構，如此有缺陷的裝置在最初即被摧毀。以此結果，缺陷裝置在商業流通前，先行經由功能檢驗進行審查。

已封裝裝置經歷一完整的功能檢驗，並在各種操作速率下進行操作，藉此依據最大操作速率將其分級。

然而，上述檢驗之傳統探針裝置，於其中具有一問題，當探針尖端110經由焊料140連結至電路板130，如圖1所示，發生故障時，掩飾及修補探針裝置的作業將十分困難。此外，當使用一大量之探針尖端110，因必須個別焊接，將耗費大量的作業時間。

再者，探針尖端110與電路板130之間的接觸，或探針尖端110與半導體積體電路150之間的接觸為不可靠的。至於探針尖端110與半導體積體電路150之間的接觸，探針尖端110之一末端之彎曲，增加傾斜部110b之傾斜角。此一結果，接觸端110a與電極焊墊152之間的重複接觸，持續地給予接觸端110a重複的壓力。此意謂著接觸端110a因電極焊墊152而遭受擠壓，並且以一不想要的程度產生滑動。最後，接觸端110a移出電極焊墊152之中心點，來自接觸端的壓力施加，甚至損壞焊墊至一更壞的狀況。

針狀之探針裝置若同時以一大量探針尖端110針對一大量電極焊墊152進行檢驗，有其限制，以及幾乎無法應用於上述提及之晶圓級老化測試實驗。

因此，本發明為了解決此技術領域所產生之上述提及之問題，所以本發明之一主要目的，係提供一種探針裝置，可以檢驗半導體積體電路之功能，此裝置包括：一介面板，其上方有溝槽形成；微引腳，嵌入溝槽內；及一遮蔽物，作為覆蓋此板之用。

為了完成此目的，提供一種檢驗一半導體積體電路之探針裝置，其包括一微引腳，其係適用於直接接觸半導體積體電路，且傳送一電流至半導體積體電路；一固定塊，其係圍繞微引腳；一介面板，其具有一溝槽，微引腳嵌入溝槽內，以便於經由此微引腳，傳送一電流至半導體積體電路；一微引腳接觸部，以增進微引腳與介面板之間之接觸；一遮蔽板，其係固定於介面板上，以固定微引腳，如此微引腳不會從介面板脫離；以及一遮蔽板***，其係將遮蔽板固定於介面板上。

下文中，本發明一較佳具體實例，將參考相關聯之圖式做詳細說明。在下述敘述及圖式中，使用相同參考數字標明相同或類似之組件，因此對於相同的或類似的組件之重複敘述將會省略。

圖2係本發明一具體實例顯示其具有嵌入一介面板之微引腳之一探針裝置結構示意圖。

依據本發明之一具體實例，具有嵌入一介面板之微引腳之探針裝置，參照圖2，其包括：微引腳210、微引腳接觸部220、一介面板230、一遮蔽板240及一遮蔽板***250。

微引腳210適用於直接接觸，以及傳送一電流至待檢驗之半導體積體電路150。微引腳210由一導電材料製造，例如，鈹銅(BeCu)，為了獲得較佳之電傳導性，其為一銅系合金、鐵合金(SK4)、鎢、或鈦。此外，為了獲得較佳之強度，微引腳210使用一可熱處理的材料製作。

微引腳210劃分為第一及第二微引腳，於之間各自置放螺旋彈簧。第一微引腳與半導體積體電路150之電極焊墊152接觸，以及第二微引腳與嵌入介面板230之溝槽之微引腳接觸部220接觸。接觸於電極焊墊152上方之第一微引腳，經由螺旋彈簧向第二微引腳嵌入。第一及第二微引腳之間的接觸，導致探針裝置之電流傳送至半導體積體電路150。

微引腳210被固定塊212圍繞，而螺旋彈簧被置放於其中。固定塊212具有一頂部及底部開口之一圓柱形狀。固定塊212之上端向內彎曲，藉此預防微引腳210突出至固定塊212外部。固定塊212以絕緣材料製造，較佳地為一具有約3.15之特定介電常數之PEI(聚醚亞醯胺)，具有良好強度及可使用性之工程塑膠(TORON)，或陶瓷(氧化鋁)。

雖然微引腳210已被描述成包括第一及第二微引腳連同螺旋彈簧，其可以視需要具有不同的結構。舉例之，相同型態之微引腳，具有一突出物，以及螺旋彈簧結合突出物，藉此調整微引腳的結構及伸展性。二者擇一地，二個其一的互連微引腳，部分地嵌入另一個。另外，雖然螺旋彈簧已被敘述成僅提供伸縮還原力，其也可以以一導電材料製作，如此經由螺旋彈簧，一電流可以在第一及第二微引腳之間傳送。

微引腳接觸部220在微引腳210與介面板230之間，傳送一訊號或電流，同時以具有良好抗侵蝕、抗磨損及良好電傳導性之金屬製作，例如，金或鉑。為達到良好的接觸特性，利用一乾電鍍方法。此文中所用之乾電鍍方法係參照使用一裝置，例如濺鍍或化學氣體沈積之塗佈塗佈之方法。

介面板230為一多層印刷電路板，或陶瓷壓合板，適用於匹配傳送一電流之阻抗，其為半導體積體電路150檢驗之必要項目。依本發明所述，介面板230在其上方具有溝槽及孔洞形成，其內部各別嵌入微引腳210及遮蔽板***250。

遮蔽板240固定於介面板230上方，作為固定嵌入於介面板230之微引腳210，預防其脫落。為此目的，遮蔽板240有孔洞在其上方形成，經過該孔洞微引腳210可以突出。遮蔽板240頂部有突出物形成，其可固定待檢驗之半導體積體電路150，如此電極焊墊152一個一個地相對應於微引腳210。較佳地，遮蔽板240以一絕緣材料製作，藉此將微引腳210的影響降至最低。

遮蔽板***250適用於將遮蔽板240固定於介面板230上方。一般而言，遮蔽板***250包括固定銷252及螺帽254。二者擇一地，可以使用導梢取代固定銷252。此外，螺帽254可由形成於介面板230內部之螺旋槽取代。

上述組件經裝配構成一探針裝置，其具有嵌入於一介面板之微引腳。

圖3係本發明一具體實例之一探針裝置剖面結構示意圖，顯示其具有嵌入一介面板之微引腳。

探針裝置之介面板230，具有與嵌入其中之微引腳210相同數目之溝槽。一微引腳接觸部份220及微引腳210嵌入於各個溝槽內，其具有一深度足夠大到可完全容納微引腳210之固定塊212。

微引腳接觸部220及微引腳210嵌入介面板230之溝槽內後，一遮蔽板240固定於其上方，此一方式中微引腳210突出穿過遮蔽板240之孔洞。此一方式中，遮蔽板240之孔洞按規格尺寸設計，微引腳210可突出穿過孔洞，而非圍繞微引腳210之固定塊212。

遮蔽板240使用固定銷252及螺帽254固定於介面板230上方。為達到可靠的固定，使用至少二個固定銷252及螺帽254。

此方式之探針裝置完成後，致使微引腳210接觸半導體積體電路150之電極焊墊152，藉此可查驗其是否具有缺陷。

如上所述，依本發明所述之探針裝置，其組成包括一介面板，溝槽形成於其上方；微引腳，嵌入於溝槽內；及一遮蔽物(遮蔽板)，作為覆蓋此板之用。因此，探針裝置可以使用一簡單的裝配製程，而不使用焊接方式構成。此舉大大地降低製造時間及費用。此外，探針裝置可以輕易地修復，當微引腳或微引腳接觸部發生故障及檢驗失敗時，可經由拆卸固定螺絲，移除遮蔽板，更換有缺陷之微引腳或微引腳接觸部，再次置放遮蔽板，然後使用固定螺絲，固定遮蔽板。

對照於傳統探針裝置，其使用一外殼固定微引腳，此外，依本發明所述之方式，微引腳嵌入介面板之溝槽內。此舉可保證準確的接觸，以及大大地降低製造成本及不良率。另外，即使該事例中具有一100μm或更小之精密間距之電路，仍然可能完成準確的檢驗。

雖然本發明一較佳具體實例已被敘述作為說明之目的，熟知本技術相關領域者將領會各種的修改、添加及取代皆為可能之形式，其不違背本發明隨附申請專利所述之範圍及精神。

100．．．探針裝置

110．．．探針尖端

110a．．．接觸端

110b．．．傾斜部

120．．．支撐構件

130．．．電路板

140．．．焊料

150．．．半導體積體電路

152．．．電極焊墊

160,212．．．固定塊

210．．．微引腳

220．．．微引腳接觸部

230．．．介面板

240．．．遮蔽板

252．．．固定銷

254．．．螺帽

圖1係一傳統探針裝置之結構簡單示意圖。

圖2係本發明一具體實例之具有嵌入一介面板之微引腳之探針裝置結構示意圖。

圖3係本發明一具體實例之具有嵌入一介面板之微引腳之探針裝置剖面結構示意圖。

210．．．微引腳

212．．．固定塊

220．．．微引腳接觸部

230．．．介面板

240．．．遮蔽板

252．．．固定銷

254．．．螺帽

Claims (5)

1. 一種檢驗半導體積體電路之探針裝置，其包括：至少一微引腳，其係適用於直接接觸該半導體積體電路，以檢查該半導體積體電路之電特性；一固定塊，其係圍繞該微引腳之外表以預防其突出至外部，使該微引腳一端得以直接接觸該半導體積體電路之電極焊墊；一介面板，其係具有至少一溝槽，該微引腳嵌入該溝槽內，經由該微引腳傳送一電流至該半導體積體電路；一微引腳接觸部，其係作為增進該微引腳與該介面板之間之接觸；一遮蔽板，其係固定於該介面板上方，以固定該微引腳，如此該微引腳不會從該介面板脫離；以及一遮蔽板***，其係將該遮蔽板固定於該介面板上方。
2. 如申請專利範圍第1項所述之探針裝置，其中，該微引腳包括一第一微引腳、一第二微引腳及一螺旋彈簧，該螺旋彈簧位於該第一微引腳及該第二微引腳之間，且該第一及第二微引腳經由該螺旋彈簧的收縮及伸長，進行上下操作。
3. 如申請專利範圍第1項所述之探針裝置，其中，該遮蔽板具有至少一按規格設計之孔洞，以使該微引腳可突出，而該固定塊不可突出。
4. 如申請專利範圍第2項所述之探針裝置，其中，當該第一微引腳直接接觸該半導體積體電路時，該螺旋彈簧藉由將第二微引腳嵌入該介面板之溝槽以控制該微引腳之收縮及伸長。
5. 如申請專利範圍第2項所述之探針裝置，其中，當第一微引腳與該半導體積體電路之電極焊墊接觸且同時該第二微引腳與嵌入該介面板之溝槽之該微引腳接觸部接觸時，該探針裝置之電流傳送至該半導體積體電路。