一種探針塔與其製作方法

2023-05-29 09:09:51 2

專利名稱：一種探針塔與其製作方法
技術領域：
本發明涉及一種探針塔，特別是一種在I/O區提供以空氣為介質的非同軸式測試
探針的探針塔，以及具有較佳阻抗匹配而使測試波形不失真的探針塔。
背景技術：
目前探針塔其上的測試探針分別配置在探針塔的I/O區與LCD區，其中I/O區所 使用的測試探針較細，LCD區所使用的測試探針較粗，且目前在探針塔I/O區與LCD區的測 試探針為固定設置，是將測試探針套管的部分先焊在PCB板上，再將測試探針針頭放入測 試探針的套管中，並利用PCB板上的導線，將I/O區與LCD區的接地互相連接，以達到將雜 訊與漏電流排除的目的。現有技術的美國專利第6114869號、美國專利第6166553號、美國 專利第6304092號、美國專利第6741072號，以及美國專利第6876215號皆揭露測試探針與 探針塔相關的基本結構。 而目前公知技術的探針塔在使用上有下列五項問題 1.由於I/O區所使用的測試探針較細，故常常於校機時造成測試探針針頭的部分 折斷的問題，且此型式的測試探針價格較昂貴。 2.因探針塔其測試探針的固定方式為將測試探針針頭部分放入測試探針套管中， 故當測試探針套管部分損壞需更換時，必須將測試探針套管解焊，才能將測試探針套管取 下更換，因此不易修復。 3.另外由於探針塔其I/O區與LCD區測試探針使用的接觸力太小，故常造成接觸 不良，而耗費校機時間。 4.在探針塔的I/O區測試探針是採以鐵弗龍為介質的同軸式設計，導致其成本過高。 5.當測試探針使用以空氣為介質的非同軸設計時，雖然成本大幅降低，但若進行 測試時，受制於阻抗不匹配而導致波型失真的問題。

發明內容
為了解決上述問題，本發明揭露一種使用不同材質的本體且具有特徵阻抗的探針 塔，不但可解決測試探針於校機時，針頭的部分容易折斷的問題，再利用絕緣間隔環將測試 探針固設於探針塔上，取代傳統先將測試探針焊在PCB板，再將測試探針針頭部分放入測 試探針套管中，以解決公知技術中當測試探針套管部分損壞需更換時，必須將測試探針套 管解焊，才能將測試探針套管取下更換的問題。此外使用絕緣間隔環可隔離測試探針與探 針塔本體使其之間不會相互導通。此外將地針直接緊配嵌入探針塔本體中，通過探針塔的 本體使用不同材質，除了可改善探針塔處理雜訊與漏電流的能力將增加，並可達到探針塔、 測試載板與針測卡之間的阻抗匹配。此外在探針塔的1/0區的測試探針是使用以空氣為介 質的非同軸設計，可大幅降低測試探針的成本。 本發明的主要目的在於提供一種用於晶片測試的探針塔，以達到降低雜訊的效
4次一目的在於提供一種用於晶片測試的探針塔的製作方法，以達到降低雜 訊的效果。 本發明再一目的在於提供一種用於晶片測試的探針塔，以達到減少漏電流的效 果。 本發明再一目的在於提供一種用於晶片測試的探針塔的製作方法，以達到減少漏 電流的效果。 本發明再一目的在於提供一種用於晶片測試的探針塔，以形成探針塔、測試載板 與針測卡之間的阻抗匹配，據此解決測試所導致波型失真的問題。 本發明再一目的在於提供一種用於晶片測試的探針塔的製作方法，以形成探針
塔、測試載板與針測卡之間的阻抗匹配，據此解決測試所導致波型失真的問題。 本發明再一目的在於提供一種用於晶片測試的探針塔，通過在I/0區便用以空氣
為介質的非同軸式測試探針，以達到降低測試探針的成本。 本發明再一目的在於提供一種用於晶片測試的探針塔的製作方怯，通過在I/0區 使用以空氣為介質的非同軸式測試探針，以達到降低測試探針的成本。 據此，本發明提供一種探針塔，用於晶片測試，包含一圓形本體，配置有LCD測試 區以及1/0測試區，且圓形本體具有一本體上座及一本體下座；多群探針孔，配置在LCD測 試區及1/0測試區，同時垂直貫穿本體上座及本體下座；多群測試探針，配置在探針孔內， 用以傳遞通過圓形本體的測試信號；多群接地孔與接地針是配置在1/0測試區，其中多群 接地針以緊配方式嵌入於本體上座及本體下座其中之一的多群接地孔，並電性導通至圓形 本體，用以將鄰近的測試探針的雜訊及漏電流接地；以及多群間隔環，以絕緣材料製成，配 置於探針孔的端部，用以固定測試探針於相等探針孔內，且提供相等測試探針及圓形本體 的電性絕緣；其特徵在於圓形本體在LCD測試區是使用玻璃纖維的材質，在I/0測試區是使 用鋁合金的材質，此外1/0測試區的測試探針是使用以空氣為介質的非同軸設計，進而使 得探針塔具有一特定默認值的特徵阻抗。 接著，本發明又提供一種用於晶片測試的探針塔製作方法，包含提供一圓形本 體，圓形本體配置有LCD測試區以及I/O測試區，且圓形本體具有一本體上座及一本體下 座，其中在LCD測試區的圓形本體是玻璃纖維的材質，而I/O測試區的圓形本體是鋁合金的 材質；提供多群探針孔，探針孔配置在LCD測試區及1/0測試區，同時垂直貫穿本體上座及 本體下座；以及提供多群測試探針，測試探針配置在探針孔內，用以傳遞通過圓形本體的測 試信號，其中測試探針是採用以空氣為介質的非同軸設計，據此而使探針塔具有一預定值 的特徵阻抗；提供多群接地孔，配置在1/0測試區；提供多群接地針，以緊配方式嵌入於貫 穿本體上座或本體下座的多群接地孔，並電性導通至圓形本體，用以將鄰近的測試探針的
雜訊及漏電流接地；以及提供多群間隔環，以絕緣材料製成，配置於探針孔的端部，用以固 定測試探針於探針孔內，且提供測試探針及圓形本體的電性絕緣。


圖1為一立體圖，是本發明所提出的第一較佳實施例，為一種用於晶片測試的探 針塔；
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圖2為一剖面圖，是本發明所提出的圖1的LCD測試區A-A剖面； 圖3為一剖面圖，是本發明所提出的圖1的1/0測試區B-B剖面； 圖4為一上視圖，是本發明所提出的第一較佳實施例的1/0測試區的測試探針與
接地針交錯排列圖示； 圖5為一剖面圖，是圖4的放大圖示； 圖6為一流程圖，是本發明所提出的第二較佳實施例，是一種用於晶片測試的探 針塔製作方法； 圖7為一示意圖，是本發明所提出的第三較佳實施例的具有探針塔的測試系統。 主要元件符號說明 探針塔 10 、312 圓形本體 11 本體上座 111 本體下座 112 蓋板 113 LCD測試區 12 1/0測試區 13 探針孔 14 測試探針 15 空氣 150 接地孔 16 接地針 17 間隔環 18 測試系統 30 晶片測試承座 31 運動平臺 311 針測卡 313 測試載板 32 測試臺 33 待測晶片 3具體實施例方式
由於本發明是揭露一種後段半導體工藝的集成電路元件的晶片測試，其中所利用 的探針塔基本製作與半導體測試原理，已為相關技術領域具有通常知識者所能明了，故以 下文中的說明，不再作完整描述。同時，以下文中所對照的圖式，是表達與本發明特徵有關 的結構示意，並未亦不需要依據實際尺寸完整繪製，在先敘明。 請參考圖1至圖3，根據本發明所提供的第一較佳實施例，為一種用於晶片測試的 探針塔10。探針塔10包含一圓形本體11、多群探針孔14、多群測試探針15、多群接地孔 16 (圖1中接地孔16應未貫穿Pogo tower)、多群接地針17及多群間隔環18。此探針塔10 是由LCD測試區12以及I/O測試區13所構成，其中LCD測試區12與I/O測試區13分布在圓形本體的四個象限區，且LCD測試區12相對I/0測試區13的分布面積比例為3 : 1， 在圓形本體11上方與下方分別由本體上座111及本體下座112所組成。圓形本體11的本 體上座111與本體下座112是電性導通。多群探針孔14配置在LCD測試區12及I/O測試 區13，同時垂直貫穿本體上座111及本體下座112，如圖2的虛線所示，且多群測試探針15 相對配置在探針孔14內，以傳遞通過圓形本體11的測試信號。值得注意的是本發明的探 針塔10與一般公知探針塔最大差別在於
(1)使用不同導電特性材質的圓形本體 —般公知探針塔是使用相同導電特性材質，但本發明的探針塔10的圓形本體11 在LCD測試區12是使用玻璃纖維的材質，具有非導電特性，而在I/O測試區13是使用鋁合 金(編號A6061T6)的材質，具有導電特性。
(2)使用以空氣為介質的測試探針在I/O測試區 —般公知探針塔在I/O測試區的測試探針是以鐵弗龍為介質的同軸式設計，因此 成本較高，但是本發明的探針塔10在1/0測試區13的測試探針15是以空氣150為介質的 非同軸設計，如圖5所示，也就是移除以鐵弗龍為介質，只有間隔環18是使用鐵弗龍的材 質，故整個測試探針的成本降低。 同時將特徵阻抗設定成與探針塔相互連接的測試載板及針測卡具有相同的阻抗 匹配，在本實施例將特徵阻抗設為75Q (歐姆)，因此可確保使用探針塔進行晶片的測試 時，達到測試信號波型不失真的目的。再根據上述圓形本體不同的材料特性配合特徵阻抗 的計算公式而得到在I/O測試區的測試探針15與接地針17的外徑分別為0. 8釐米與2. 8 釐米。顯然相較於公知探針塔在I/O測試區使用的測試探針外徑0. 6釐米，本發明的測試 探針外徑可避免容易折斷的問題。 在上述的實施例中，請再參考圖3，多群接地孔16配置在1/0測試區13，其中接地 孔16是以盲孔形式配置在本體上座111、或者本體下座112，或者同時配置在本體上座111 以及本體下座112，此外本體上座lll及本體下座112均同時嵌入有上述接地針17，同樣 地，多群接地針17以緊配方式嵌入上述多群接地孔16，並電性導通至圓形本體11，以將鄰 近的測試探針14的雜訊及漏電流接地，因而使得探針塔處理雜訊與降低漏電流的能力增 加。此外，多群間隔環18以鐵弗龍為絕緣材料，如圖5所示，配置於探針孔14的端部，用以 固定測試探針15於探針孔14內，且提供各測試探針15及圓形本體11的電性絕緣。
在上述的實施例中，I/O測試區13的測試探針15及接地針17是以互相交錯方式 排列，如圖4與圖5所示，其中每一群接地針17的數量是小於其鄰近測試探針15的數量， 譬如說，本實施例中每一群接地針的數量是5支。接地針17的群數小於1/0測試區13的 測試探針15的群數，且接地針17的長度是短於本體上座111或本體下座112的厚度。
在上述的實施例中，圓形本體11更進一步包含一對蓋板113裝置，分別配置在本 體上座111上方及本體下座112的下方，如圖5所示，用以檔卡對應的間隔環18，並提供測 試探針15與接地針17的固定交錯位置，測試探針15的外徑是經由測試探針15的阻抗計 算而得到，經適當的強度設計下以避免測試探針於校機時，針頭的部分容易折斷的問題。
此外，根據本發明所提供的第二實施例，是一種用於晶片測試的探針塔的製作方 法。此製作方法包含以下步驟 (1)提供一圓形本體(步驟21)，其中圓形本體配置有LCD測試區以及I/0測試區，且圓形本體具有一本體上座及一本體下座，其中在LCD測試區的圓形本體是玻璃纖維的材 質，而I/O測試區的圓形本體是鋁合金的材質，圓形本體的本體上座與本體下座是電性導 通，LCD測試區與I/O測試區分布在圓形本體的四個象限區，且LCD測試區相對I/O測試區 的分布面積比例為3 : 1 ; (2)提供多群探針孔(步驟22)，其中探針孔配置在LCD測試區及I/0測試區，同 時垂直貫穿本體上座及本體下座； (3)提供多群測試探針(步驟23)，將其配置在探針孔內，用以傳遞通過圓形本體 的測試信號，其中測試探針是採用以空氣為介質的非同軸設計，據此將探針塔設有一預定 值的特徵阻抗； (4)提供多群接地孔(步驟24)，配置在1/0測試區，其中接地孔是以盲孔形式配
置在本體上座、或者本體下座，或者同時配置在本體上座以及本體下座； (5)提供多群接地針(步驟25)，以緊配方式嵌入於本體上座及本體下座其中之一
的多群接地孔，此外本體上座及該本體下座的接地孔均同時嵌入有上述接地針，並電性導
通至圓形本體，用以將鄰近的測試探針的雜訊及漏電流接地，以降低雜訊及漏電流的處理
能力；以及 (6)提供多群間隔環(步驟26)，以絕緣材料製成，配置於探針孔的端部，用以固定 測試探針於探針孔內，且提供測試探針及圓形本體的電性絕緣。 上述的實施例中，1/0測試區的測試探針及接地針是以互相交錯方式排列。其中 每一群接地針的數量是小於其鄰近測試探針的數量且每一群接地針的數量為5支。接地針 的群數小於I/O測試區的測試探針的群數，且接地針的長度是短於本體上座或本體下座的 厚度。此外，圓形本體更進一步包含一對蓋板裝置，分別配置在本體上座上方及本體下座的 下方，用以檔卡對應之間隔環，並提供測試探針與接地針的固定交錯位置。測試探針的外徑 是經由測試探針的阻抗計算而得到，經適當的強度設計下以避免測試探針於校機時，針頭 的部分容易折斷的問題。 請參考圖7，根據本發明所提供的第三較佳實施例，為一種用於晶片測試的晶片測 試系統30。此晶片測試系統30包含一測試承座31、測試載板32以及測試臺33，其中上 述測試承座31至少具有一運動平臺311、一探針塔312與一針測卡313，而此運動平臺311 是用以承載一待測晶片34並提供待測晶片34在運動平臺311沿著X-Y-Z三軸的移動，針 測卡313是進行此待測晶片34的晶片測試，並將此待測晶片34的電氣測試信號經由探針 塔312而輸出至測試載板32以提供測試臺33進行後續的信號分析與處理，而測試載板32 是根據待測晶片34所需進行的測試類型而替換以作為測試臺33與針測卡313的接口，測 試臺33將來自測試載板32接收的測試信號進行後續的信號分析與處理，同時經過運算統 計後以產生晶片測試結果並予以輸出。其中此探針塔312的技術特徵與相關結構如第一實 施例的探針塔10說明。 以上所述僅為本發明的較佳實施例，並非用以限定本發明的權利範圍；同時以上 的描述，對於熟知本技術領域的專門人士應可明了及實施，因此其它未脫離本發明所揭示 的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述的申請專利範圍中。
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權利要求
一種探針塔，用於晶片測試，包含一圓形本體，配置有LCD測試區以及I/O測試區，且該圓形本體具有一本體上座及一本體下座；多群探針孔，配置在該LCD測試區及I/O測試區，同時垂直貫穿該本體上座及本體下座；多群測試探針，配置在這些探針孔內，用以傳遞通過該圓形本體的測試信號；其特徵在於多群接地孔與接地針配置在該I/O測試區，其中這些多群接地針以緊配方式嵌入於該本體上座及本體下座其中之一的多群接地孔，並電性導通至該圓形本體，用以將鄰近的測試探針的雜訊及漏電流接地；以及多群間隔環，以絕緣材料製成，配置於這些探針孔的端部，用以固定這些測試探針於這些探針孔內，且提供這些測試探針及該圓形本體的電性絕緣；該圓形本體在該LCD測試區使用玻璃纖維的材質，在該I/O測試區使用鋁合金的材質，此外該I/O測試區的測試探針使用以空氣為介質的非同軸設計，進而使得該探針塔具有一特定默認值的特徵阻抗。
2. 依據權利要求1所述的探針塔，其特徵在於，所述探針塔具有特定默認值的特徵阻 抗為75 Q (歐姆)，這些測試探針與接地針的直徑分別是0. 8釐米與2. 8釐米，該本體上座 與該本體下座電性導通，該圓形本體為導電材質。
3. 依據權利要求1所述的探針塔，其特徵在於，所述LCD測試區與該1/0測試區分布在 該圓形本體的四個象限區，該LCD測試區相對該I/0測試區的分布面積比例為3 : 1。
4. 依據權利要求1所述的探針塔，其特徵在於，所述這些接地孔為該本體上座的盲孔。
5. 依據權利要求1所述的探針塔，其特徵在於，所述這些接地孔為該本體下座的盲孔。
6. 依據權利要求1所述的探針塔，其特徵在於，所述本體上座及該本體下座均同時嵌 入有這些接地針。
7. 依據權和要求l所述的探針塔，其特徵在於，所述I/0測試區的這些測試探針及這些 接地針以互相交錯方式排列，這些每一群接地針的數量小於其鄰近測試探針的數量，而這 些每一群接地針的數量為5支。
8. 依據權利要求l所迷的探針塔，其特徵在於，所述這些接地針的群數小於該I/0測試 區的測試探針的群數，而這些多群接地針的長度短於該本體上座或本體下座的厚度。
9. 依據權利要求1所述的探針塔，其特徵在於，所述圓形本體還包含一對蓋板裝置，分 別配置在該本體上座上方及該本體下座的下方，用以擋卡對應的這些間隔環，而該測試探 針的外徑是經由其阻抗計算而得到。
10. —種探針塔製作方法，該探針塔可用於晶片測試，其特徵在於，包含 提供一圓形本體，該圓形本體配置有LCD測試區以及I/O測試區，且該圓形本體具有一本體上座及一本體下座，其中在該LCD測試區的圓形本體為玻璃纖維的材質，而該I/O測試 區的圓形本體為鋁合金的材質；提供多群探針孔，這些探針孔配置在該LCD測試區及1/0測試區，同時垂直貫穿該本體 上座及本體下座；以及提供多群測試探針，這些測試探針配置在這些探針孔內，用以傳遞通過該圓形本體的測試信號，其中這些測試探針採用以空氣為介質的非同軸設計，據此而使該探針塔具有一 預定值的特徵阻抗；提供多群接地孔，配置在該1/0測試區；提供多群接地針，以緊配方式嵌入於該本體上座及本體下座其中之一的多群接地孔， 並電性導通至該圓形本體，用以將鄰近的測試探針的雜訊及漏電流接地；以及提供多群間隔環，以絕緣材料製成，配置於這些探針孔的端部，用以固定這些測試探針 於這些探針孔內，且提供這些測試探針及該圓形本體的電性絕緣。
全文摘要
本發明一種探針塔與其製作方法，用於晶片測試，包含一圓形本體，配置有LCD測試區及I/O測試區，圓形本體有一本體上座及一本體下座；多群探針孔，設在LCD測試區及I/O測試區，並垂直貫穿本體上座及本體下座；多群測試探針，設在探針孔內；多群接地孔配置在I/O測試區，多群接地針緊配嵌入本體上座及本體下座其中之一的多群接地孔，並電導通至圓形本體。多群間隔環，為絕緣材料，置於探針孔的端部，固定測試探針於圓形本體上，將測試探針與圓形本體電絕緣。另，圓形本體在LCD測試區為玻璃纖維材質，在I/O測試區為鋁合金材質，而在I/O測試區的測試探針使用以空氣為介質的非同軸設計，使探針塔具有一特定默認值的特徵阻抗。
文檔編號G01R1/073GK101738508SQ20081017543
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月12日 優先權日2008年11月12日
發明者溫進光, 陳聖傑 申請人:京元電子股份有限公司