TWI582432B - 整合電容模組之ｉｃ測試座 - Google Patents

Description

整合電容模組之IC測試座

本發明是關於一種電性功能的測試裝置，特別是有關於一種整合電容模組之IC測試座。

隨著電子科技、網路等相關技術的進步，同時全球電子市場的消費水準逐步提升，致使消費性電子產品的需求量激增，進而帶動半導體產業的蓬勃發展。

半導體製造(或稱晶圓加工)包括以下幾個步驟：IC設計、晶圓製程(wafer fabrication)、晶圓測試(wafer probe)、晶圓封裝(packaging)以及封裝後測試(final test，意指IC測試)等，而其中所謂的晶圓測試及封裝後測試，指的是對未單切之晶圓上的一個或多個晶粒或從晶圓切下來的一個或多個晶粒(封裝或未封裝)進行電性功能的測試，藉以找出不合格晶粒並將其淘汰。一般來說，半導體晶粒在進行測試時，測試機須透過探針卡接觸待測物(device under test,DUT)，亦即將探針卡作為測試機與待測物間之測試信號與電源信號的傳輸介面，並配合探針卡與測試機的控制與分析程序，達到量測待測物之電性特徵的目的。

更進一步來說，電子元件越趨高速化與高頻發展，電子元件就更加需要有高標準的電性規格(如：元件運算條件、操作頻率、信號傳輸特性等)，所以探針卡在設計上須至少考量到測試條件、測試頻寬與信號傳輸的完整性。然而，為滿足封裝後測試(final test)之需求，對於高速(頻)信號或電源信號的傳輸路徑上都需要電容 器，但功能有所不同。

請參考圖1，為習知的IC測試探針卡的結構示意圖。習知的IC測試探針卡100在封裝後測試過程中，因為受限於產品結構及測試機構，通常係將電容器102配置於IC測試介面板104上(意指Loadboard PCB)，且較靠近測試機台端(test side)，如此一來，待測電子元件便會因為電源供給不足而導致信號失真，使得在測試過程中容易有誤判的情形產生。

本發明從改善高頻信號傳遞品質的角度出發，主要目的之一在於提供一種整合電容模組之IC測試座，其可大幅提升電容於晶圓測試或封裝後測試應用的重要性。

為實現上述之目的，本發明採用以下技術方案：一種整合電容模組之IC測試座，其包括：一第一針座；一第二針座，該第二針座與該第一針座呈相對設置；一具有電容之中介層結構，該具有電容之中介層結構設置於該第一針座與該第二針座之間，且表面設有複數個接觸金屬墊以形成一電容模組；及一探針模組，包括複數個長探針及複數個短探針，該些長探針貫穿該第一針座、該具有電容之中介層結構、及該第二針座，而該些短探針包括至少一對呈上下分佈的探針，且分別貫穿該第一針座及該第二針座，並與該電容模組串接。

在本發明的一實施例中，該第一針座包括一第一針盤及一設置於該第一針盤內側的第一定位板，該第一針座中具有複數個貫穿該第一針盤及該第一定位板的第一針孔，該第二針座包括一第二針盤及一設置於該第二針盤內側的第二定位板，該第二針座中具有複數個貫穿該第二針盤及該第二定位板的第二針孔。

在本發明的一實施例中，該些第一針孔與該些第二針孔呈相對設置。

在本發明的一實施例中，該具有電容之中介層結構包括一中 介層主體及一電容器，而該些接觸金屬墊包括複數個第一接觸金屬墊及複數個第二接觸金屬墊，該些第一接觸金屬墊設置於該中介層主體之一側，該些第二接觸金屬墊設置於該中介層主體之相對另一側，且該電容器與該些第一接觸金屬墊及該些第二接觸金屬墊電性連接。

在本發明的一實施例中，該中介層主體包括相對設置的一第一表面層及一第二表面層，該第一表面層位於該中介層主體與該第一針座之間，該些第一接觸金屬墊間隔地設置於該第一表面層上，該第二表面層位於該中介層主體與該第二針座之間，該些第二接觸金屬墊間隔地設置於該第二表面層上。

在本發明的一實施例中，該具有電容之中介層結構更包括複數個導電柱，該些導電柱間隔地內埋於該中介層主體之中，且每一個該導電柱分別接觸相對應的一個該第一接觸金屬墊與一個該第二接觸金屬墊。

在本發明的一實施例中，該電容器係採高介電常數材料，並以薄膜加工方式形成，且以內建方式置於該中介層主體之中。

在本發明的一實施例中，該電容器設置於該第一表面層上，且該電容器透過焊接連接於相鄰的兩個該第一接觸金屬墊上。

在本發明的一實施例中，該些長探針不與該具有電容之中介層結構產生信號連結，該探針模組的該些短探針用於與該具有電容之中介層結構形成迴路，同時儲蓄電以提供測試時所需的電流。

在本發明的一實施例中，該些短探針以其探針尖與該具有電容之中介層結構的該些接觸金屬墊連接以形成迴路。

本發明至少具有以下有益效果：本發明整合電容模組之IC測試座透過“在第一針座與第二針座之間配置一具有電容之中介層結構，其表面設有複數個接觸金屬墊以形成一電容模組”的設計，當用於晶圓測試或封裝後測試時，可將電容控制在最靠近待測IC端的位置以提升電容的效益，進而提升晶圓的測試良率及效能。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

(先前技術)

100‧‧‧IC測試探針卡

102‧‧‧電容器

104‧‧‧測試介面板

(本發明)

100a、100b、100c、100d‧‧‧IC測試座

10‧‧‧第一針座

11‧‧‧第一針盤

12‧‧‧第一定位板

13‧‧‧第一針孔

20‧‧‧第二針座

21‧‧‧第二定位板

22‧‧‧第二針盤

23‧‧‧第二針孔

30、30’‧‧‧具有電容之中介層結構

31‧‧‧中介層主體

32‧‧‧第一表面層

33‧‧‧第二表面層

34‧‧‧第一接觸金屬墊

35‧‧‧第二接觸金屬墊

36‧‧‧導電柱

C‧‧‧電容模組

C’‧‧‧電容器

37‧‧‧通孔

40‧‧‧探針模組

41‧‧‧長探針

42‧‧‧短探針

圖1為習知的IC測試探針卡的部分結構示意圖。

圖2為本發明之第一實施例之整合電容模組之IC測試座的結構示意圖。

圖3為本發明之第二實施例之整合電容模組之IC測試座的結構示意圖。

圖4為本發明之第三實施例之整合電容模組之IC測試座的結構示意圖。

圖5為本發明之第四實施例之整合電容模組之IC測試座的結構示意圖。

本發明所揭露的內容主要是關於IC測試座的結構改良，其特點在於，將薄膜電容或實體電容整合在測試座內部，形成一個信號傳輸路徑中帶有電容的架構；如此一來，IC測試座用於封裝後測試或晶圓式(Wafer Level)封裝測試時，由於薄膜電容或實體電容係被配置於最靠近待測IC端的位置，因此可縮短電源供應時間，以因應測試過程中各項測試信號同時做動的電流擷取之需求。

下文中特舉數個較佳的實施例，並配合所附圖式說明本發明的實施方式，所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示的內容瞭解本發明的優點與功效。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的圖式僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，先予敘明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所揭示的內容並非用以限制本發明的技術範疇。

探針卡的使用原理與基本功能，已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭，故以下文中之說明，不再作完整描述。同時，以下文中所對照之圖式，係表達與本發明特徵有關之結構示意，並未亦不需要依據實際尺寸完整繪製，合先述明。

〔第一實施例〕

請參閱圖2，為本發明第一實施例之整合電容模組之IC測試座的結構示意圖。本實施例之IC測試座100a主要用於封裝後的IC測試；如圖2所示，IC測試座100a包括一第一針座10、一第二針座20、一具有電容之中介層結構30、及一探針模組40，首先說明該等構成元件的相對關係，第一針座10與第二針座20呈相對設置，具有電容之中介層結構30設置於第一針座10與第二針座20之間，探針模組40中之長探針41貫穿第一針座10、具有電容之中介層結構30、及第二針座20。

接下來將說明該等構成元件的結構特徵及細部連結關係，第一針座10在結構上係與第二針座20大致相同，且第一針座10與第二針座20可藉由數個機構件(如：固定螺絲、螺絲孔、螺帽等)組合在一起。本實施例中，第一和第二針座10、20可具有規則形狀(如：矩形)，且兩者的形狀相對稱；另外，第一和第二針座10、20可為高硬度且易加工之材質(如：工程塑膠、陶瓷、玻璃、藍寶石等)，然而本發明並不限定第一和第二針座10、20的形狀及材料。

更進一步來說，第一針座10包括一第一針盤11及一設置於第一針盤11內側的第一定位板12，且第一針座10中還具有數個貫穿第一針盤11及第一定位板12的第一針孔13；第二針座20包括一第二針盤22及一設置於第二針盤22內側的第二定位板21，且第二針座20中還具有數個貫穿第二針盤22及第二定位板21的第二針孔23。從功能上來看，第一和第二針盤11、22可方 便探針的植針，而第一和第二定位板12、21可幫助探針的安裝及定位。

具有電容之中介層結構30亦可藉由數個機構件(如：固定螺絲、螺絲孔、螺帽等)安裝在第一和第二針座10、20之間，值得注意的是，具有電容之中介層結構30包括一中介層主體31及一設置於中介層主體31上的電容模組C；本實施例中，中介層主體31包括相對的一第一表面層32及一第二表面層33，電容模組C包括複數個第一接觸金屬墊34、複數個第二接觸金屬墊35、複數個導電柱36、及至少一個電容器C’，其中第一接觸金屬墊34間隔地設置於第一表面層32上，第二接觸金屬墊35間隔地設置於第二表面層33上，第一和第二接觸金屬墊34、35的分布為上下對應關係，導電柱36間隔地內埋於中介層主體31之中，每一個導電柱36分別接觸相對應的一個第一接觸金屬墊34與一個第二接觸金屬墊35，電容器C’亦內埋於中介層主體31之中，且電容器C’之正、負極分別與相鄰的兩個導電柱36相連接。

更進一步來說，第一和第二接觸金屬墊34、35可當作內埋式電容器C’的電性接點，而透過第一和第二接觸金屬墊34、35的配置與內部互連連線(圖中未顯示)的佈局安排，可將電容器C’與電源信號及接地信號形成一個迴路。應理解，第一和第二接觸金屬墊34、35及導電柱36的數量係可根據電容器C’的數量作調整。

雖然在圖2所示的IC測試座100a中，電容器C’的數量只有一個，但是對於本實施例之其他實施態樣，IC測試座100a所包括電容器C’的數量可以有二個或三個以上，只要符合電容值諧振頻率便可；所以說，圖2所示的電容器C’的數量僅供參考，並非用來限定本發明。

探針模組40包括數根探針，從功能上來看，該些探針中包括有信號針、接地針、及電源針等，其使用原理與基本功能係為相關技術領域中具有通常知識者所能明瞭，故在此不予贅述。本實 施例中，探針模組40為複數個長探針41及至少一對短探針42所組成，其中長探針41不與具有電容之中介層結構30產生信號連結，短探針42用於與具有電容之中介層結構30形成迴路，同時儲蓄電以提供測試時所需的電流；具體地說，相對於一個電容模組C須配置一對短探針42，亦即短探針42的數量視電容器C’的數量而定。

更進一步來說，如圖2所示，探針模組40安裝定位後，長探針41係同時貫穿第一針座10的第一針孔13、具有電容之中介層結構30的通孔37與第二針座20的第二針孔23，至少一對短探針42則係分別設置於第一針座10的第一針孔13與第二針座20的第二針孔23，並分別與第一和第二接觸金屬墊34、35接觸；藉此，可避免探針模組40與電容模組C發生干涉，進而探針模組40可與電容模組C電性連接並形成迴路。

〔第二實施例〕

請參閱圖3，為本發明第三實施例之整合電容模組之IC測試座的結構示意圖。本實施例之IC測試座100b同樣係用於封裝後的IC測試；如圖3所示，IC測試座100b包括一第一針座10、一第二針座20、一具有電容之中介層結構30、及一探針模組40。本實施例與第一實施例的不同之處在於，具有電容之中介層結構30’的電容模組C中，電容器C’並非係內埋於中介層主體31之中，而係設置於第一表面層32或第二表面層33上；具體地說，電容器C’之正、負極係以焊接方式與相鄰的兩個第一接觸金屬墊34連接並形成導通。

雖然在圖3所示的IC測試座100b中，電容器C’的數量只有一個，而且係電性連接於第一接觸金屬墊34，但是對於本實施例之其他實施態樣，IC測試座100b所包括電容器C’的數量可以有二個或三個以上，其中電容器C’亦可電性連接於第二接觸金屬墊 35，只要IC測試座100b的內部空間足夠便可；所以說，圖3所示的電容器C’的數量及其位置配置僅供參考，並不限定本發明。

〔第三實施例〕

請參閱圖4，為本發明第三實施例之整合電容模組之IC測試座的結構示意圖。值得說明的是，不同於前面兩個實施例係用於封裝後的IC測試，本實施例之IC測試座100c主要用於晶圓式封裝後的IC測試；如圖4所示，IC測試座100c包括一第一針座10、一第二針座20、一具有電容之中介層結構30、及一探針模組40。本實施例與第一實施例大致相同，亦即電容模組C的架構均相同，唯不同之處在於無IC測試座外框限制，所以可在一次探針卡壓測時將多顆IC同時測試，進而可提高測試效率。

〔第四實施例〕

請參閱圖5，為本發明第四實施例之整合電容模組之IC測試座的結構示意圖。本實施例之IC測試座100d同第三實施例係用於晶圓式封裝後的IC測試；如圖5所示，IC測試座100d包括一第一針座10、一第二針座20、一具有電容之中介層結構30’、及一探針模組40。本實施例與第二實施大致相同，亦即電容模組C的架構均相同，唯不同之處在於無IC測試座外框限制，所以可在一次探針卡壓測時將多顆IC同時測試，進而可提高測試效率。

如上所述，在本發明所有的實施例中，電容模組C之蓄電主體(即電容器C’)均為實體電容，然而本發明並不以此舉例為限，例如，電容模組C之蓄電主體亦可為薄膜式電容，其可採高介電常數材料，並以薄膜加工方式形成，且以內建方式置於中介層主體31之中。具體地說，所述薄膜式電容可由相對設置的第一金屬層及第二金屬層與設置於第一和第二金屬層之間的介電層所構成，其中第一金屬層相當於第一電極，第二金屬層相當於第二電 極。舉凡將電容模組整合於IC測試座內部，均落入本發明的保護範疇。

更進一步來說，所述薄膜式電容可利用壓合、塗佈、印刷、蒸鍍、或濺鍍等製程，並配合利用微影暨蝕刻及電鍍製程產生，厚度可以控制在1μm左右，甚至更薄。可使用於薄膜式電容之高介電常數材料例如：BST或其類似化合物，所述類似化合物可包含以下元素：鍶、鋇、鉛、錫、鋯、鉍、鉭、鈦、鎂、鈮、或其等的組合，具體例包括：Pb(Zr,Ti)O₃、Pb(Mg,Nb)O₃、SrBi₂Ta₂O₉、ZrO₂、Ta₂O₅等。可使用於薄膜式電容之金屬層的材料例如：鉑、金、銅、鉛、釕、銥、鉻、或其等的組合。

〔實施例的可能功效〕

本發明整合電容模組之IC測試座透過“在第一針座與第二針座之間配置一具有電容之中介層結構，其表面設有複數個接觸金屬墊以形成一電容模組”的設計，當應用於封裝後測試或晶圓式封裝後測試時，可將電容的功用配置在最靠近待測IC端的位置，藉此縮短電源供應時間，以提升測試過程中各項測試信號同時做動電流的擷取能力，進而提升晶圓的測試良率及效能。

以上所述僅為本發明的實施例，其並非用以限定本發明的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發明的專利保護範圍內。

100a‧‧‧IC測試座

10‧‧‧第一針座

11‧‧‧第一針盤

12‧‧‧第一定位板

13‧‧‧第一針孔

20‧‧‧第二針座

21‧‧‧第二定位板

22‧‧‧第二針盤

23‧‧‧第二針孔

30‧‧‧具有電容之中介層結構

31‧‧‧中介層主體

32‧‧‧第一表面層

33‧‧‧第二表面層

34‧‧‧第一接觸金屬墊

35‧‧‧第二接觸金屬墊

36‧‧‧導電柱

37‧‧‧通孔

C‧‧‧電容模組

C’‧‧‧電容器

40‧‧‧探針模組

41‧‧‧長探針

42‧‧‧短探針

Claims (10)

1. 一種整合電容模組之IC測試座，包括：一第一針座；一第二針座，該第二針座與該第一針座呈相對設置；一具有電容之中介層結構，該具有電容之中介層結構設置於該第一針座與該第二針座之間，且表面設有複數個接觸金屬墊以形成一電容模組；及一探針模組，包括複數個長探針及複數個短探針，該些長探針貫穿該第一針座、該具有電容之中介層結構、及該第二針座，而該些短探針包括至少一對呈上下分佈的探針，且分別貫穿該第一針座及該第二針座，並與該電容模組串接。
2. 如請求項1所述的整合電容模組之IC測試座，其中該第一針座包括一第一針盤及一設置於該第一針盤內側的第一定位板，該第一針座中具有複數個貫穿該第一針盤及該第一定位板的第一針孔，該第二針座包括一第二針盤及一設置於該第二針盤內側的第二定位板，該第二針座中具有複數個貫穿該第二針盤及該第二定位板的第二針孔。
3. 如請求項2所述的整合電容模組之IC測試座，其中該些第一針孔與該些第二針孔呈相對設置。
4. 如請求項1所述的整合電容模組之IC測試座，其中該具有電容之中介層結構包括一中介層主體及一電容器，而該些接觸金屬墊包括複數個第一接觸金屬墊及複數個第二接觸金屬墊，該些第一接觸金屬墊設置於該中介層主體之一側，該些第二接觸金屬墊設置於該中介層主體之相對另一側，且該電容器與該些第一接觸金屬墊及該些第二接觸金屬墊電性連接。
5. 如請求項4所述的整合電容模組之IC測試座，其中該中介層主體包括相對設置的一第一表面層及一第二表面層，該第一表面層位於該中介層主體與該第一針座之間，該些第一接觸金屬 墊間隔地設置於該第一表面層上，該第二表面層位於該中介層主體與該第二針座之間，該些第二接觸金屬墊間隔地設置於該第二表面層上。
6. 如請求項4所述的整合電容模組之IC測試座，其中該具有電容之中介層結構更包括複數個導電柱，該些導電柱間隔地內埋於該中介層主體之中，且每一個該導電柱分別接觸相對應的一個該第一接觸金屬墊與一個該第二接觸金屬墊。
7. 如請求項4所述的整合電容模組之IC測試座，其中該電容器係採高介電材料，並以薄膜加工方式形成，且以內建方式置於該中介層主體之中。
8. 如請求項5所述的整合電容模組之IC測試座，其中該電容器設置於該第一表面層上，且該電容器透過焊接連接於相鄰的兩個該第一接觸金屬墊上。
9. 如請求項1所述的整合電容模組之IC測試座，其中該些長探針不與該具有電容之中介層結構產生信號連結，該探針模組的該些短探針用於與該具有電容之中介層結構形成迴路，同時儲蓄電以提供測試時所需的電流。
10. 如請求項9所述的整合電容模組之IC測試座，其中該些短探針以其探針尖與該具有電容之中介層結構的該些接觸金屬墊連接以形成迴路。