多晶片測試探針裝置的製作方法

2023-11-04 16:43:27 1

專利名稱：多晶片測試探針裝置的製作方法
技術領域：
本發明與探針卡有關，特別是指一種多晶片測試用的懸臂式探針裝置。
背景技術：
一般半導體晶片上，供以電性連接的晶片焊墊往往依照晶片內的電路組件特性而 有多種不同的設置分布，故執行園片級測試工程所需的探針卡亦需有對應的電路傳輸結構 以及測試點觸用探針；當電子產品越多功能應用的趨勢下，晶片內整合的電路組件種類越 多，傳遞晶片輸入、輸出等控制訊號所需的焊墊亦同時增加，相對使探針卡在對應一一點觸 該些焊墊的探針需有高密度且相對應的設置分布。尤其為了可快速有效的執行園片級測試 以對各園片上大量晶片進行多晶片的電性測試，探針卡需配合園片上的晶片分布結構而有 對應的探針分布結構，使探針卡單次執行量測時儘可能對應量測到多數個晶片，以減少園 片級測試的工時。以日本公開專利的特開200401012212號及特開平4-318951號所提供的探針卡為 例，即具有可提供單次多晶片測試的多數個探針布設結構。然，對於顯示器用的驅動晶片結 構而言，由於驅動晶片的焊墊在數量及空間布設上，用以接收輸入、輸出控制訊號的控制焊 墊以及用以輸出模擬或數字驅動訊號的驅動焊墊皆須對應顯示器面板上的影像像素所需， 並須配合顯示器面板上傳遞影像驅動訊號的走線設計，使驅動晶片的焊墊結構呈狹長形且 僅有細微間距以對應電性連接顯示器面板的導電玻璃；因此測試驅動晶片用的探針卡尚需 顧及探針身部的延伸方向對應於驅動晶片的焊墊布設方式，亦即使探針的針尖在焊墊上的 位移需沿焊墊的長邊方向；對於上述二日本專利所提供的探針卡而言，僅為適用於一般集 成電路晶片結構的園片測試，並未顧及探針點觸時在晶片焊墊上的位移方向是否適合焊墊 的分布結構。且隨著顯示器高畫質以及大尺寸面板的成長，驅動晶片需要產生大量掃描及驅動 信號以對應驅動各影像像素，因此顯示器面板設置的驅動晶片為更高密度的整合電路組 件；如此在驅動晶片與顯示器面板的電性傳導接口上，驅動晶片需有更高密度的狹長形焊 墊設置才可對應經由顯示器面板的導電玻璃傳遞所有影像像素所需的驅動訊號，甚至於芯 片周圍轉角處的空間亦利用以增設焊墊供更多的驅動訊號傳遞，如此更提高了探針卡的探 針設置密度以及增加探針設置工程的困難度。以中國臺灣專利公告為第M307752號的「多 晶片測試用懸臂式探針卡」，即為本發明的發明人所提供的一種適用於顯示器驅動晶片的 園片級測試，可測試如上述以高密度的狹長形焊墊結構分布的驅動晶片，並因應於驅動芯 片周圍轉角部位的驅動焊墊的測試所需，提供多晶片同時測試的園片級測試功能。然，該懸臂式探針卡的探針布設方式對應於園片上的晶片位置是位於晶片長邊方 向間隔有一個晶片的距離，使得以該懸臂式探針卡於一般自動化測試機臺上進行園片測試 時，由人工調校使探針卡與園片初次對準後，測試機臺對特定間距且呈矩陣分布的晶片所 執行的量測，僅能對呈矩陣分布的奇數列(或偶數列)晶片進行測試；若欲對其餘未測試 的偶數列(或奇數列)晶片進行測試，尚須由人工調校先將探針卡與園片上未測試的偶數
3列(或奇數列)晶片重新對準，才能使探針對應點觸待測的晶片以再次執行自動化對準測 試，如此的園片測試方式難以對單一園片達到完全自動化測試，徒增園片測試工程的操作工時。再者，由於該懸臂式探針卡的探針為對應於晶片長邊方向相隔有一個晶片距離的 設計分布，使探針布設空間需佔用可測試的晶片數量以外更多的晶片面積；舉例而言，若探 針卡於園片測試時可針對各行上相隔一列的兩組晶片逐次重複測試，則探針布設空間需佔 去探針卡上相當於三組晶片的範圍；同理，若探針卡可針對相鄰二行上相隔一列的四組芯 片逐次重複測試，則探針布設空間需佔去探針卡上相當於六組晶片的範圍；故一旦探針卡 電路板尚有量測驅動晶片的高頻特性或多種電氣特性的電路布設考慮，探針布設結構所額 外佔去的空間相對壓縮了電路板的電路布設空間。

發明內容
本發明的目的在於提供一種多晶片測試探針裝置，可應用於顯示器驅動晶片的多 晶片測試，並有效節省探針卡上的探針布設空間以及園片測試的工時，達到快速且高精密 度的園片級測試工程。為實現上述目的，本發明提供的多晶片測試探針裝置是具有一探針座，該探針座 具有至少一間隔固定部將該探針座中分割為數個分割區，相鄰各該分割區對應於待測集成 電路園片上相鄰的晶片分布；多數個第一探針環設該探針座周圍並延伸至相鄰分割區之 間，多數個第二探針自該探針座外通過該探針座周圍與該間隔固定部相鄰之處還延伸至該 間隔固定部上以朝相鄰二該分割區之間彎折有預定的角度，使該些第二探針的針尖及力臂 懸設於相鄰二該分割區之間以相對並列分布。當本發明應用於園片級電測時，該些第一及第二探針可單次以所有針尖完全點觸 相鄰二該晶片上所有的測試焊墊；當該些探針持續觸壓而施以應力於測試焊墊上時，各該 探針沿其力臂的軸向位移方向皆為各該測試焊墊的長邊方向，不致使針尖部位離開該些測 試焊墊而造成電性接觸不良；對應於晶片周圍轉角處，該第二探針所懸設的力臂較鄰近該 第一探針的力臂貼近該探針座，使相鄰的第一及第二探針的力臂於鉛垂方向上相隔有適當 的距離不致相互接觸造成電性短路。


圖1是本發明所提供第一較佳實施例的仰視圖；圖2是圖1的局部放大示意圖；圖3是圖2中的沿3-3線聯機剖視圖；圖4是上述第一較佳實施例所提供探針座的立體圖；圖5是上述第一較佳實施例所提供探針卡於使用過程的局部放大頂視圖，表示探 針座與待測驅動晶片的相對設置關係，以及探針的針尖點觸於驅動晶片的測試焊墊時的相 對位置關係；圖6是本發明第二較佳實施例所提供探針座的立體圖；圖7是上述第二較佳實施例所提供探針座應用於探針卡的局部放大底視圖；圖8是本發明第三較佳實施例所提供探針座的立體

圖9是上述第三較佳實施例所提供探針座應用於探針卡的局部放大底視圖< 附圖中主要組件符號說明 1探針卡
10電路板11上表面
12下表面13焊墊
20,40,50探針座21、41、51周邊固定部
22、23、42、52、53間隔固定部 221、231、421、422、521、531 凹部
522,532 凸部 26、56 開口 2晶片
2a、2b電子組件 30探針 32直針
311、321連接部 313,323 力臂
24、25、54、55 分割區 27、271、272 絕緣膠
20a、20b測試焊墊 31彎針 310,320 針尖 312,322 針尾
具體實施例方式以下配合附圖列舉若干較佳實施例，用以對本發明的結構與功效作詳細說明。請參閱如圖1至圖3所示，本發明所提供第一較佳實施例的一探針卡1，可應用於 顯示器驅動晶片的多晶片測試，包括有一電路板10、一探針座20及複數個探針30，其中該電路板10具有相對的一上表面11、一下表面12並布設有電子電路以及多數個 焊墊13與該電子電路電性連接，該電子電路是於上表面11與測試機臺(圖中未示)電性 連接，該下表面12設置該探針座20並以該探針座20周圍的焊墊13分別電性連接該些探 針30，使該電子電路於下表面12與該些探針30電性連接，因此該電路板10可由該電子電 路傳遞測試機臺的測試訊號由該些探針30送出至所點觸的待測電子組件。請參閱如圖4所示，該探針座20具有一周邊固定部21以及二間隔固定部22、23， 該二間隔固定部22、23相鄰並列且橫跨該周邊固定部21的兩側，因此將該探針座20內與 該二間隔固定部22、23的外側均分為二分割區24、25，該二間隔固定部22、23之間形成為 一開口 26，即在二相鄰的分割區24、25之間具有該開口 26，該開口 26的寬度小於該分割區 24,25的寬度，其中開口 26的寬度為間隔固定部22、23之間的距離，分割區24的寬度指間 隔固定部22與周邊固定部21的短邊側之間的距離，分割區25的寬度指間隔固定部23與 周邊固定部21的另一短邊側之間的距離；該周邊固定部21上對應於各該間隔固定部22、 23的兩側分別設有一凹部221、231，可增加各該凹部221、231上對應於鉛垂方向所設置探 針30的布設空間。該探針座20可使用為具有絕緣及抗震特性的材料所製成，以提供設置 該些探針30使具有適當的穩定度並且維持相鄰探針30之間良好的電性隔絕效果，配合參 照圖3，本實施例所提供的是以陶瓷材料製成，再配合以環氧樹脂材料製成的一絕緣膠27 即可將該些探針30附著於該探針座20，因此可提供各該探針30絕緣、抗震及穩定的設置環 境；由於以環氧樹脂材料所製成的該絕緣膠27已具有絕緣特性，當然該探針座20若欲以非絕緣材質甚或導電材質製成亦無不可，且當各該探針30周圍設置空間允許下，還可於各該 探針30的金屬裸針外額外包覆有絕緣材質以達到特定的電性隔絕效果。該些探針30可區分為彎針31及直針32，配合參照圖2及圖3，各該彎針31及直 針32具有一針尖310、320、一連接部311、321、一針尾312、322及延伸於針尖310、320與連 接部311、321間的一力臂313、323。各該探針30的針尾312、322為接設該電路板10下表 面12的焊墊13並朝該探針座20的周邊固定部21延伸；該些彎針31為對應通過該些凹部 221,231並延伸至鄰近的該間隔固定部22、23後朝該二間隔固定部22、23之間彎折有預定 的角度，該彎針31對應位於凹部221、231及間隔固定部22、23的部位即為其連接部311，因 此將該連接部311以第一層絕緣膠271黏著固定，則使各該彎針31的力臂313及針尖310 懸設於該二間隔固定部22、23之間；當固定該些彎針31後，該些直針32再於該探針座20 四周以第二層絕緣膠272固定於該周邊固定部21，對應於該些凹部221、231之處即有部分 的直針32與該些彎針31於鉛垂方向重迭；因此該周邊固定部21的絕緣膠272厚度相對大 於各該間隔固定部22、23上所塗布的絕緣膠271厚度，使該些直針32的力臂323延伸空間 可與該些彎針31的力臂313相互錯開，故該些直針32的力臂323分布為自各該分割區24、 25並列朝鄰近的該間隔固定部22、23延伸且通過後抵止於對應該彎針31的力臂313處鄰 近該針尖310部位。當然若考慮各該彎針31自連接部311以至針尾312為與該直針32有 高密集度的分布，亦可將各該彎針31表面除針尖310部位披覆有特定的絕緣薄膜材質，以 避免量測過程發生相鄰探針30之間漏電或電性幹擾的不良現象。配合參照圖5，該探針座20的二分割區24、25為對應於一集成電路園片(圖中未 示)上以多個晶片2數組分布的相鄰二電子組件2a、2b，如上述作為顯示器驅動晶片的集成 電路組件，且當各晶片2的電路布設需求僅為各該電子組件2a、2b的結構，該二分割區24、 25之間的開口 26則對應為相鄰各晶片2之間封裝切割所需的切割道；因而該電子組件2a、 2b周圍鄰近於切割道即布設與該電子組件2a、2b電性連接的測試焊墊20a、20b，用以作為 電性測試以及構裝模塊的連接接口 ；為了應用於顯示器所需，使驅動晶片可對應經由顯示 器面板的導電玻璃傳遞所有顯示影像像素所需的驅動訊號，該些測試焊墊20a、20b設計為 高密度的狹長形結構，以長邊並排方式環繞晶片2周圍甚至周圍轉角處空間；當然若園片 工藝條件許可下，單一晶片內並不限定僅布設有單一驅動晶片，只要有如相鄰該二電子組 件2a、2b及該些測試焊墊20a、20b的分布結構，本實施例所提供的該探針座20即可與的相 對應，使該探針卡1可達到完全點觸測試該二電子組件2a、2b的目的。以該探針座20的結構，該些探針30的設置方式可使該些彎針31及直針32的針尖 310,320對應該些測試焊墊20a、20b的位置，當該探針卡1應用於該集成電路園片的園片 級電性測試時，可單次以該些針尖310、320完全點觸相鄰的二該晶片2上所有的測試焊墊 20a、20b以量測該二電子組件2a、2b的電氣特性；縱使於晶片2周圍轉角處位於該二分割 區24、25之間，鄰近的彎針31及直針32的力臂313、323以不同方向點觸測試焊墊20a、20b 使其力臂313、323部位看似於水平方向上為相互交錯重迭，然由於該絕緣膠27為先固定該 些彎針31再於鉛垂方向上相隔有適當的距離以固定鄰近的該直針32，使該些彎針31所懸 設的力臂313較鄰近直針32的力臂323貼近該探針座20，因而鄰近的彎針31及直針32實 則於鉛垂方向上有足夠之間隔使針尖310、320部位點觸測試焊墊20a、20b時力臂313、323 部位不致相互接觸造成電性短路；況且以本實施例所提供該探針座20還對應該些彎針31
6於該周邊固定部21設有該些凹部221、231，使該些彎針31通過該周邊固定部21時與鄰近 的直針32於鉛垂方向還有足夠之間隔，不致發生相鄰探針31、32間電性幹擾的現象。再者， 當園片表面的工藝平整度不夠，以致該探針卡1單次可點觸的該些測試焊墊20a、20b的表 面並非完全位於同一水平面，使該探針卡1需持續觸壓而施以應力於園片上較為凸起的焊 墊20a、20b，直至所有的針尖310、320與對應點觸的測試焊墊20a、20b有最好的電性接觸效 果，如此該些探針30的針尖310、320會沿其力臂313、323的軸向於焊墊20a、20b上滑動； 由於各該探針31、32的力臂313、323以至針尖310、320的延伸方向皆為各該焊墊20a、20b 的長邊方向，因此各該探針30於軸向位移時有足夠的空間，不致使針尖310、320部位離開 該些焊墊20a、20b而造成電性接觸不良。當然本發明所提供的該探針座20並不限定以相鄰並列的該二間隔固定部22、23 橫跨該周邊固定部21，另請參閱如圖6所示，為本發明第二較佳實施例所提供的一探針座 40，可設置為如圖7所示的探針卡結構，是同於上述實施例所提供的將該探針座40設於該 電路板10底部12以及固定該些探針30於同樣的布設空間；其中差異在於，該探針座40具 有一周邊固定部41以及橫跨該周邊固定部41的一間隔固定部42，該周邊固定部41上相 鄰於該間隔固定部42的兩側分別設有二凹部421、422，因此該探針座40的結構形同將上 述實施例所提供探針座20的該二間隔固定部22、23間密合，以利於製作上方便；該些探針 30的設置方式亦同於上述實施例所提供者，將該彎針31的連接部311以第一層絕緣膠271 黏著固定後，該些直針32再於該探針座40四周以第二層絕緣膠272固定於該周邊固定部 41，使對應於該些凹部421、422之處有部分的直針32與該些彎針31於鉛垂方向重迭，且該 周邊固定部41的絕緣膠272厚度相對大於該間隔固定部42上所塗布的絕緣膠271厚度， 使設於該間隔固定部42下方的該些直針32的力臂323延伸空間可與該些彎針31的力臂 313相互錯開。請參閱如圖4及圖6所示，本發明第一及第二較佳實施例，其差異在於開口的設 置，若有開口則如圖4的探針座20結構，若無開口則如圖6的探針座40結構。圖4的結構 中，該二間隔固定部22、23及開口 26等區域與等同於圖6中的間隔固定部42，換句話說，圖 6中的間隔固定部42亦可以形成一開口，而間隔固定部42具有該開口的結構即等同於圖4 中的二間隔固定部22、23及開口 26。而間隔固定部42的設置與開口 26相同，如探針座20 結構，開口 26需對應相鄰各晶片2之間封裝切割所需的切割道，間隔固定部42亦需要對應 相鄰各晶片之間封裝切割所需的切割道。在公知技術中，中國臺灣公告專利第M307752號的結構，因探針布設方式，使得懸 臂式探針卡在進行多數個晶片量測時，有其限制存在。以測試兩個晶片為例，懸臂式探針卡 的探針涵蓋範圍是三個晶片，且是對除了中間以外的兩個晶片進行測試，而不是同時測試 相鄰的兩個晶片，而本發明的探針布設方式，因探針座的開口或間隔固定部設置在相鄰各 晶片2之間封裝切割所需的切割道上，且彎針設置在該探針座的開口或間隔固定部上，可 以達到同時測試相鄰的兩個晶片，因此相較於中國臺灣公告專利第M307752號的結構，可 以減少探針布設結構的空間，更可以增加測試晶片時的效率。請參閱如圖8所示，為本發明第三較佳實施例所提供的一探針座50，具有一周邊 固定部51以及橫跨該周邊固定部51的二間隔固定部52、53，使該二間隔固定部52、53的 外側形成有均分的二分割區54、55，且在二間隔固定部52、53之間形成為一開口 56，該周邊固定部51的兩側相鄰於該二間隔固定部52、53分別設有一凹部521、531，各該間隔固定部 52,53相對凸設有一凸部522、532。該探針座50可設置為如圖9所示的探針卡結構，同於 上述實施例所提供者設置於該電路板10上，然僅設置部分的該些彎針31與直針32，其中差 異在於，該探針座50所應用量測的驅動晶片可為較少的驅動訊號傳輸接口，亦即驅動晶片 周圍不同於上述實施例所提供的應用量測般有高密度分布的測試焊墊；因此僅需少數的彎 針31設置於該二凹部521、531與其鄰近的間隔固定部52、53上，再於該周邊固定部51設 置該直針32，對應於該些凹部521、531之處為部分的直針32與該些彎針31於鉛垂方向重 迭，且該彎針31於對應的該間隔固定部52、53上為經彎折後延伸固定於該凸部522、532再 懸設於該二凸部522、532之間，使該探針座50的製作上不需耗費太多的材料成本即能有效 的達成應用量測的目的。 以上所述，僅為本發明的較佳可行實施例而已，故舉凡應用本發明說明書及權利 範圍所為的等效結構變化，理應包含在本發明的權利要求範圍內。
權利要求
一種多晶片測試探針裝置，用以對呈數組分布的多數個相鄰集成電路組件進行電性測試，包括有一探針座，具有一周邊固定部及至少一間隔固定部，該周邊固定部環繞該間隔固定部，該周邊固定部與該至少一間隔固定部之間形成有數個分割區，相鄰各該分割區與上述相鄰的集成電路組件相對應分布；以及，多數個第一及第二探針，各該第一及第二探針具有一針尖、一連接部及一針尾，該連接部位於該針尖及針尾之間且固定於該探針座，使該連接部與針尖之間形成一力臂以懸設於該探針座；該第一探針的連接部設於該周邊固定部，該第二探針的連接部設於該間隔固定部，該第二探針的針尖位於相鄰二該分割區之間，該第二探針的連接部以至針尾自該間隔固定部朝鄰近該周邊固定部方向彎折以延伸通過該周邊固定部至該探針座外圍。
2.依據權利要求1所述的探針裝置，其中，該至少一間隔固定部連接該周邊固定部相 對的兩側且位於相鄰二該分割區之間，該至少一間隔固定部上懸設有該第一探針且其力臂 的延伸方向與該第二探針的力臂延伸方向相交錯。
3.依據權利要求1所述的探針裝置，其中，該間隔固定部位於該兩相鄰集成電路組件 的切割道上。
4.依據權利要求1所述的探針裝置，其中，該間隔固定部之間形成有二個分割區，該探 針座在二相鄰的該分割區之間具有一開口，且各該第二探針的針尖位於該開口中。
5.依據權利要求4所述的探針裝置，其中，該開口中懸設有該第一探針且其力臂的延 伸方向並列於該間隔固定部。
6.依據權利要求4所述的探針裝置，其中，該開口位於該兩相鄰集成電路組件的切割 道上。
7.依據權利要求3或5所述的探針裝置，其中，至少一該第二探針的力臂位於該第一探 針的針尖及鄰近的該周邊固定部之間。
8.依據權利要求3或5所述的探針裝置，其中，各該間隔固定部上懸設有該第一探針， 各該第二探針自連接部以至延伸至該周邊固定部時設於鄰近該第一探針的力臂及該間隔 固定部之間。
9.依據權利要求8所述的探針裝置，其中，該些第一及第二探針是以一絕緣膠固定於 該探針座，該周邊固定部上的絕緣膠厚度大於該間隔固定部上的絕緣膠厚度。
10.依據權利要求2所述的探針裝置，其中，該周邊固定部上凹設有多數個凹部，該些 凹部與該間隔固定部相鄰接，各該第二探針通過該周邊固定部時設於該凹部上。
11.依據權利要求10所述的探針裝置，其中，各該凹部上設有至少一第一探針，各該第 二探針通過該周邊固定部時位於相鄰該第一探針的連接部與該探針座之間。
12.依據權利要求1所述的探針裝置，其中，該周邊固定部與該間隔固定部相鄰接的兩 側分別設有至少一凹部，各該第二探針通過該周邊固定部時設於該凹部上。
13.依據權利要求4所述的探針裝置，其中，該間隔固定部凸設有一凸部，各該第二探 針的連接部設於該凸部上。
全文摘要
一種多晶片測試探針裝置，設有一探針座，該探針座具有至少一間隔固定部將該探針座中分割為數個分割區，相鄰的分割區對應於待測集成電路園片上相鄰的晶片分布；多數個第一探針環設該探針座周圍並延伸至相鄰分割區之間，多數個第二探針自該探針座外通過該探針座周圍與該間隔固定部相鄰之處延伸至該間隔固定部上以朝相鄰二該分割區之間彎折有預定的角度，使該些第二探針的針尖及力臂懸設於相鄰二該分割區之間以相對並列分布。
文檔編號G01R1/073GK101881787SQ200910137118
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月7日 優先權日2009年5月7日
發明者張嘉泰 申請人:旺矽科技股份有限公司