具有垂直式探針的檢測板及其方法
2023-09-22 08:34:35 1
專利名稱：具有垂直式探針的檢測板及其方法
技術領域：
本發明涉及一種用於測試半導體IC晶片故障的檢測板，更具體地說，本發明涉及一種能夠同時測試許多半導體IC晶片、具有垂直式探針的檢測板，並涉及一種它的製作方法。
近來，隨著半導體IC晶片製作工藝日益集成化並用於更為重大的一些功能，IC晶片的尺寸卻越來越小。結果是，為測試IC晶片的故障，需要以下兩種測試方法。
第一種方法是一種晶片檢測試驗方法，其中IC晶片在晶片狀態中經受測試，而第二種方法是一種最終測試方法，其中IC塊在晶片狀態的IC晶片製作成為封裝態晶片之後進行測試。
圖1表明可以用於上述晶片檢測試驗的一種一般的晶片檢測試驗裝置。參見圖1，此晶片檢測試驗裝置包括一IC晶片測試器1，用於測試處在晶片狀態的IC晶片；以及一IC晶片測試頭2，其連接於IC晶片測試器1。上面制有一半導體IC晶片4A的晶片4裝在一夾盤6的頂部，而夾盤6設置在一晶片測試臺7上面。示於圖2A、具有水平探針9的一檢測板3A固定在IC晶片測試頭2與晶片4之間。為了測試半導體IC晶片4A的各種故障，形成在半導體IC晶片4A上的墊板5與裝在檢測板3A上的水平探針9相接觸。具有水平探針9的檢測板3A電連接於IC晶片測試頭2。因而，IC晶片測試器1，藉助於裝在與墊板5相接觸的檢測板3A上的水平探針9，可以測試半導體IC晶片4A的各種故障。
一種上面裝有水平探針9的通常的檢測板3A較為詳細地示於圖2A和2B。
一般，每一水平探針9具有的長度在40至50mm範圍之內，而具有的直徑在200至250μm範圍之內。水平探針9由一種導電金屬，最好是鎢(W)製成，但是，考慮到硬度、磨損度和導電率等因素，鈹青銅(Be-Cu)或Paliney-7(P-7)也可用作水平探針9的材料，一種鍍有金(Au)或銅(Cu)的金屬也可使用。
在具有彎曲尖端的水平探針9由上述的一種材料製成之後，一探針模塊通過製作由一種環氧樹脂製成的用於把各水平探針9固定在檢測板3A的上面的檢測圓環10而得到。此後，探針模塊裝配在一檢測板的一現成的PCB上面。接著，每一水平探針9依靠釺焊固定在形成在PCB上的信號型板上面。在這種情況下，需要一臺顯微鏡來進行為製作探針模塊和把水平探針裝配到PCB上面所必需的一系列工藝。這樣在製作探針模塊時難以控制水平探針9的長度和固定其位置。
在彎折尖端時，同樣難以控制和調節水平探針9的尖端角度。還存在其他一些困難，諸如檢測板的製作過程冗長和檢測板的故障率很高，這是因為在把各水平探針裝到信號型板上面時難以在水平探針之間保持一個間隙。
其次，還由於探針9的長度而存在頻率特性和阻抗特性變壞的問題。同樣，控制和調節探針的長度、寬度和布置也愈來愈難並從而故障率增大，這一點是因為由於按照各墊板5的尺寸、布置、間隔和位置製作探針模塊的空間局限，限制了可能生產的探針數量，用於測試許多半導體IC晶片的探針模塊必需依靠把探針薄層噴鍍在第二、第三和第四平面等，其次，難以控制每一探針的彈力使之具有一不變的數值。
因此，由於上述的一些問題，在墊板配置在半導體IC晶片上面時，存在著一種結構局限性，這最終導致在一多晶片測試中的性能局限性。
在圖3A和3B中，表明另一種傳統的檢測板。一種薄膜式點狀檢測板3A的結構基本上與具有水平探針的檢測板一樣。不過，在薄膜式檢測板3A中，接觸裝在一半導體IC晶片上的墊板5的部分不是水平探針，而是可以輕微地接觸墊板5的帶尖的凸起13。在這種情況下，凸起13的彈力是由一最終可導致一保持在凸起13與墊板5之間的不變的接觸力的撓性薄膜12予以保持的。同樣，作為另一用於保持彈力的輔助裝置，在薄膜12上形成一由一樞軸彈簧構成的壓力保持調節器具15和一壓力保持盒蓋14，用於使凸起13平穩地接觸墊板5，並用於防止對於墊板5的損傷。
儘管薄膜式點狀檢測板為處理具有水平探針的傳統的檢測板的許多缺點提供了一些重大的補救辦法，但在薄膜式點狀檢測板中仍然有一些問題，因為其結構基本上屬於一種水平式的結構。即，由於為保持不變的彈力而在薄膜尺寸上的局限性使得用於測試多個半導體IC晶片的薄膜式點狀檢測板的製作具有一些局限性。此外，另一問題在於，在某些部分上的接觸不良可能出現在凸起13與墊板5之間，這是因為難以控制薄膜12的彈力。同樣，接觸不良也可能出現在一晶片和一檢測板之間，因為凸起13的長度可能是很短的。
本發明的一個目的是，提供一種具有垂直式探針的檢測板，所述探針上制有一缺口，以便解決先有技術的上述各種問題。
本發明的另一個目的是，在墊板與探針之間提供可靠的接觸。
本發明的再一個目的是，允許同時測試許多半導體IC晶片。
為實現上述多個目的，本發明的一種檢測板包括一垂直探針模塊，其中垂直式探針裝接於一上安裝板和一下安裝板；一整體圓環，裝接於垂直探針模塊，以便使垂直式探針與一半導體IC晶片的墊板的接觸平滑；一導引圓環，用於使所述整體圓環和垂直探針模塊的活動平滑，並用於防止整體圓環和垂直探針模塊向下偏移；一形成一可活動的間隙、用於為整體圓環取得活動間隙的裝置，其置於導引圓環之上；以及一PCB，形成在該可活動間隙形成裝置的上部，在PCB上制有一信號型板，該PCB起的作用是，防止上安裝板在側向移動，並防止探針模塊向上偏移。
此外，按照本發明的檢測板的製作方法包括以下各步驟裝配一上安裝板和一下裝板薄膜，把垂直探針插在一上安裝板和一下安裝板薄膜之間；通過在上和下安裝板薄膜之間噴注一種熱固性樹脂的辦法形成上和下安裝板而形成一探針模塊；把探針模塊裝接於一整體圓環，並把探針模塊裝配於一上面裝接有一導引圓環的PCB上，並把輔助裝置裝配在所述整體圓環與所述PCB之間。
本發明的結構和方法通過以下參照附圖所作的關於非限制性實施例的說明將會得到更好的了解。附圖簡述如下圖1是一用於進行一IC晶片的檢測試驗的一般晶片檢測試驗裝置的示意簡圖；圖2A是一用於進行一IC晶片的檢測試驗的、具有水平式探針的傳統檢測板的平面視圖；圖2B是示於圖2A的具有水平式探針的檢測板的橫截面視圖；圖3A是一用於進行一IC晶片的檢測試驗的傳統薄膜式點狀檢測板的平面視圖；圖3B是示於圖3A的薄膜式點狀檢測板的橫截面視圖4A是一按照本發明進行一IC晶片檢測試驗的、具有垂直式探針的檢測板的平面視圖；圖4B是示於圖4A的、具有垂直式探針的檢測板的實施例的橫截面視圖；圖4C是按照本發明用於一具有垂直式探針的檢測板的許多探針的示意簡圖；圖5是按照本發明另一實施例進行一IC晶片檢測試驗的、具有垂直式探針的檢測板的橫截面視圖，此處一彈簧控制器裝接於檢測板；圖6是按照本發明另一實施例進行一IC晶片檢測試驗的、具有垂直式探針的檢測板的橫截面視圖，此處一氣囊或一液囊緩衝控制器裝接於該檢測板。
圖4A是按照本發明的一種具有垂直式探針的檢測板的平面視圖。一導引圓環16固定於PCB3的下部，在PCB3處制有一信號型板11。一示於圖4B的垂直探針模塊17和一整體圓環18設置在導引圓環16的內部。導引圓環16和整體圓環18分別由一種金屬製成，諸如銅、鐵、鋁、不鏽鋼，或者由一種非金屬材料製成，諸如特氟隆、塑料或熱固樹脂，這是考慮到其重量、硬度、溫度特性、表面摩擦力等因素而決定的。
圖4B是一種具有垂直式探針19的檢測板的一實施例的橫截面視圖。如圖4B所示，信號型板11形成在PCB3上面。垂直式探針19插進形成在一上安裝板20和一下安裝板20A上的各孔眼之中。一導引圓環16依靠一導引圓環安裝板23裝接於PCB3的下部。導引圓環安裝板23為垂直式探針19提供了活動空間。此空間還可以用作裝配整體圓環18的各輔助裝置以便控制具有垂直探針19的檢測板的整個彈力的額外空間。垂直探針模塊17制在PCB3的一中心孔部分之中。垂直式探針19裝配在裝接於整體圓環18的垂直式模塊17的上安裝板20和下安裝板20A之中。信號型板11依靠信號導線21連接於每一垂直式探針19。信號導線21由一封閉式蓋罩22遮蓋和保護起來。示於圖1的垂直式探針19與墊板5之間的接觸既由包括整體圓環18在內的探針模塊17的重量，也由均帶有一示於圖4C的缺口24的垂直式探針19的微小彈力予以控制，這將在以後作詳細說明。
圖4C表明許多裝配於下安裝板20A的垂直式探針19。在垂直式探針19上面可以製成不同類型的缺口24。
缺口24依靠由於垂直探針19本身的彎曲所造成的彈性力在垂直式探針19與示於圖1的墊板5之間形成良好接觸，以補充一種控制示於圖1的墊板5與垂直式探針19之間接觸力的整體控制方法。同樣，垂直式探針19具有一種提供微小彈力的結構以便補償當垂直式探針19裝配於安裝板20和20A時所出現的高度偏差。因而，垂直式探針19本身能夠彌補因微小高度偏差所造成的接觸不良。
亦即，本發明的一種具有垂直式探針的檢測板採用一種能夠控制探針的整體接觸的整體控制方法和一種使用形成在每一垂直式探針上並能夠控制垂直式探針的微小高度偏差的缺口的垂直式探針缺口方法這二者的結合。
現在說明其上制有缺口的探針的製造方法。首先，製成穿透板的孔眼，並裝配垂直式探針19穿過這些孔眼。隨後，一塗敷薄膜，諸如一種光阻材料，沉積在每一垂直式探針19上面，並且通過使用一種光刻方法把塗敷薄膜從每一垂直式探針19上缺口的位置處除掉。接著，裝有垂直式探針19的板固定並浸入到一種蝕刻溶液中去。完成探針19的蝕刻工藝之後，塗敷薄膜的其餘部分用一種洗滌溶液除掉。最後，通過將其從板中分離出來而獲得制有缺口的垂直式探針19。為了垂直式探針19的最終產品具有較好的導電和釺焊特性，也為了防止垂直式探針19的最終產品發生氧化和其他各種化學反應，垂直式探針19可以鍍以鎳、鉻、銅或金。
除了上述製作缺口的方法之外，還可以通過精細機加工或雷射加工製作垂直式探針19上的缺口。
圖5表明按照本發明另一實施例的一種具有垂直式探針的檢測板的橫截面視圖。一彈簧控制器裝入檢測板，如圖5所示。亦即，通過另外在整體圓環18與上部PCB3之間裝設一組輔助控制彈簧25，諸如一種板簧或一種弓頂彈簧(point spring)或一種POGO銷件，墊板5與垂直式探針19之間的整體接觸彈力就得到了控制，這樣就可能分別形成墊板5與垂直式探針19之間的所需接觸。
圖6表明按照本發明另一實施例的一種具有垂直式探針的檢測板。示於圖6的具有垂直式探針的檢測板的整體接觸彈力由一種使用諸如一氣囊或一液囊的緩衝器26的方法予以控制，這可以併入示於圖4B的使用整體圓環18的接觸壓力控制方法之中。因而，緩衝器26與整體圓環18的組合可在垂直式探針19與墊板5之間形成良好的接觸條件，而墊板5可以得到防護而不受損傷，從而測試示於圖1的IC4。
作為另一種控制方法，一種利用液壓或大氣壓力的活塞方法可以用來控制示於圖1的墊板5與垂直式探針19之間的整體接觸彈力。
如上所述，按照本發明的具有垂直式探針的檢測板具有的各種優點如下能夠測試許多晶片的多晶片檢測板製作容易；由於探針模塊的結構具有一種基體類型，墊板和探針的位置可以隨意設計；以及檢測板可以容易地自動化生產，以致檢測板因為可以用簡單方法製作而製作成本很低。
雖然在此詳細闡述並圖示的具體檢測板完全能夠取得其上述各項目的和優點，但應當理解，此插板只不過是本發明當前各最佳實施例的例證，而且除了在所附各項權利要求所說明的以外，這裡不對所示的結構或設計或方法的細節作任何限制。
權利要求
1.一種具有垂直探針的檢測板，包括一垂直探針模塊，具有一上安裝板和一下安裝板，垂直式探針19穿過它們予以裝接；一整體圓環，裝接於所述垂直探針模塊，用於使所述垂直式探針與一半導體IC晶片的墊板平滑接觸；一導引圓環，用於使所述整體圓環和所述垂直探針模塊的活動平滑，並用於防止所述整體圓環和所述垂直探針模塊向下偏移；一間隙形成裝置，用於獲得所述整體圓環的活動間隙，其中所述裝置安放在所述導引圓環上方；一檢測板PCB，上面形成一信號型板，該PCB形成在所述間隙形成裝置上，從而防止所述上安裝板在側向活動，並防止探針模塊向上偏移。
2.按照權利要求1所述的具有垂直式探針的檢測板，其特徵在於，一與所述半導體IC晶片的墊板接觸的缺口形成在每一垂直式探針上面，以便使探針本身具有彈力。
3.按照權利要求1所述的具有垂直式探針的檢測板，其特徵在於，所述間隙形成裝置設置在所述檢測板PCB與所述導引圓環之間。
4.按照權利要求3所述的具有垂直式探針的檢測板，其特徵在於，由一彈簧控制的一裝置附加設置在所述整體圓環與所述檢測板PCB之間。
5.按照權利要求4所述的具有垂直式探針的檢測板，其特徵在於，所述由一彈簧控制的裝置是一板簧。
6.按照權利要求4所述的具有垂直式探針的檢測板，其特徵在於，所述由一彈簧控制的裝置是一弓頂彈簧(point spring)或一POGO銷件(pin spring)。
7.按照權利要求1所述的具有垂直式探針的檢測板，其特徵在於，一緩衝裝置附加設置在所述整體圓環與所述檢測板PCB之間。
8.按照權利要求7所述的具有垂直式探針的檢測板，其特徵在於，所述緩衝裝置是一氣囊緩衝器。
9.按照權利要求7所述的具有垂直式探針的檢測板，其特徵在於，所述緩衝裝置是一液囊緩衝器。
10.按照權利要求7所述的具有垂直式探針的檢測板，其特徵在於，所述緩衝裝置是一活塞，用於通過使用液壓或大氣壓控制所述墊板與所述垂直式探針之間的整體彈力。
11.按照權利要求1所述的具有垂直式探針的檢測板，其特徵在於，所述檢測板還包括一封閉式蓋罩，形成在所述檢測板PCB的上部上面，用於保護把所述信號型板連接於每一所述垂直式探針的各信號線，並用於控制壓力輔助件。
12.按照權利要求1所述的具有垂直式探針的檢測板，其特徵在於，所述垂直式探針模塊和所述整體圓環用於控制所述墊板與所述垂直式探針之間的整體彈力。
13.按照權利要求2所述的具有垂直式探針的檢測板，其特徵在於，所述缺口用於控制所述墊板與所述垂直式探針之間的微小彈力。
14.一種用於製作具有垂直式探針的檢測板的方法，其包括以下各步驟裝配上安裝板和一下安裝板薄膜；把所述垂直式探針插在一上安裝板和一下安裝板的薄膜之間；通過在所述上安裝板和所述下安裝板的所述薄膜之間噴注一種熱固性樹脂的辦法製成所述上安裝板和所述下安裝板而製成一探針模塊；把所述探針模塊裝接於一整體圓環，並把所述探針模塊裝配於一上面裝接有一導引圓環的PCB；以及把輔助裝置裝配在所述整體圓環與所述PCB之間。
全文摘要
本發明涉及一種檢測板，用於測試一半導體IC晶片的故障。按照本發明的檢測板包括一垂直探針模塊，具有一上安裝板和一下安裝板，各垂直式探針穿過它們予以裝接；一整體圓環，裝接於所述垂直探針模塊，用於使所述各垂直式探針與一半導體IC晶片的各墊板的接觸平滑；一導引圓環，用於使所述整體圓環和所述垂直探針模塊的活動平滑，並用於防止所述整體圓環和所述垂直探針模塊向下偏斜；一間隙形成裝置，用於獲得所述整體圓環的一活動間隙，其中所述裝置安放在所述導引圓環上方；以及一檢測板PCB，上面製成一信號型板，形成在所述間隙形成裝置上，從而防止所述上安裝板在側向活動，並防止所述探針模塊向上偏斜。檢測板可在形成在一半導體IC晶片的上部上面的各墊板與各垂直式探針之間造成平穩的接觸，並且還能夠同時測試多個半導體IC晶片。
文檔編號H01L21/66GK1166206SQ96191165
公開日1997年11月26日 申請日期1996年8月2日 優先權日1995年8月17日
發明者南載祐 申請人:南載祐