一種多溫區(qū)晶圓測試探針卡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多溫區(qū)晶圓測試探針卡，包括探針卡本體和探針卡輔助裝置，所述探針卡本體包括基板、第一焊盤和探針，所述第一焊盤設置于所述基板上，所述探針的一端通過所述第一焊盤與所述基板電連接，其另一端與待測晶圓的焊盤連接，所述基板包括疊置的若干層金屬平面層，所述基板具有至少一個金屬過孔，所述基板還包括接地過孔，所述接地過孔與基板的地網絡金屬平面層連接，所述探針卡輔助裝置包括支架，所述支架固定在所述基板遠離探針的一面上。本發(fā)明的有益效果是：在多溫區(qū)測試環(huán)境中，無需采用受工藝影響只能設計低層數的精密陶瓷基板，即可實現晶圓測試中探針卡本體形變的最小化并減少針跡偏移，保證了測試效率和測試質量，節(jié)省了成本。
【專利說明】—種多溫區(qū)晶圓測試探針卡
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種探針卡，尤其是一種應用于晶圓測試過程中多溫區(qū)環(huán)境溫度下的探針卡。
【背景技術】
[0002]探針卡(探針卡本體)受到基板材料的影響，在多溫區(qū)(_55°C?150°C )的環(huán)境中，特別在高、低溫時，會產生形變。而探針是直接裝配在探針卡上的，探針卡的形變會導致探針針跡(晶圓測試時，探針與晶圓的接觸點接觸時留下的痕跡)的偏移。
[0003]針跡的偏移通常會使探針卡上的探針與晶圓的PAD (焊盤)接觸不良，導致測試的不穩(wěn)定，影響測試時間和品質。針跡偏移過大，會使探針與晶圓PAD的接觸時破壞晶圓內部電路，導致報廢并帶來經濟損失。同時探針卡也會因為不能進行晶圓測試而報廢。
[0004]現有技術一:不進行防形變處理。
[0005]探針卡受到基板材料的影響，在多溫區(qū)的環(huán)境中，特別在高、低溫時，會產生形變。受到探針卡形變的影響，會導致針跡的偏移。嚴重的會導致晶圓和探針卡的報廢。
[0006]現有技術二:使用精密陶瓷基板加工成探針卡。
[0007]精密陶瓷基板具有優(yōu)良的電絕緣性、高導熱性、高附著強度和大的載流能力。使用溫度范圍寬，可以達到_55°C?850°C，熱膨脹系數接近于硅芯片。在多溫區(qū)測試環(huán)境下，是解決形變的有效方案之一。
[0008]但是，現有的精密陶瓷探針卡的工藝最多只有4層，對于最多20層的探針卡來說明顯不能滿足需求。另外，同樣層數的陶瓷基板和普通基板的材料相比，價格要高出許多。
【發(fā)明內容】
[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種應用在多溫區(qū)的測試環(huán)境下的探針卡，以減小晶圓測試中探針卡形變并減少針跡偏移，同時保證探針卡具有足夠的層數。
[0010]為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種多溫區(qū)晶圓測試探針卡，包括探針卡本體和探針卡輔助裝置，所述探針卡本體包括基板、第一焊盤和探針，所述第一焊盤設置于所述基板上，所述探針的一端通過所述第一焊盤與所述基板電連接，其另一端與待測晶圓的焊盤連接，所述基板包括疊置的若干層金屬平面層，所述基板具有至少一個金屬過孔，用于所述基板內部各金屬平面層的電氣連接或器件的固定，所述基板還包括接地過孔，所述接地過孔與基板的地網絡金屬平面層連接，用于減小所述基板的形變，所述探針卡輔助裝置包括支架，所述支架與所述基板的大小及形狀均相匹配，所述支架固定在所述基板遠離探針的一面上。
[0011]進一步地，多個所述接地過孔密集分布于所述基板上。
[0012]進一步地，所述多溫區(qū)晶圓測試探針卡還包括探針座，所述探針座設置在所述基板靠近探針的一側，并固定在所述基板上，所述探針座用于集中并固定所述探針。
[0013]進一步地，所述探針通過粘著劑固定在所述探針座上。
[0014]進一步地，所述粘著劑為環(huán)氧樹脂。
[0015]進一步地，所述探針卡還包括測試機引腳，所述測試機引腳的一端設置在所述基板遠離探針的一面上，并與所述探針電連接，其另一端與測試機連接。
[0016]進一步地，所述晶圓設置于所述基板的一側，并通過所述探針與基板電連接，所述基板還具有貫穿基板兩側的探針過孔，所述探針的一端焊接在所述基板靠近所述晶圓一側的第一焊盤上。
[0017]進一步地，所述探針卡為圓形基板或方形基板。
[0018]進一步地，在所述基板靠近探針的一面通過螺釘均勻固定所述探針卡和支架。
[0019]本發(fā)明實施例提供了一種多溫區(qū)晶圓測試探針卡，在多溫區(qū)測試環(huán)境中，無需采用受工藝影響只能設計低層數的精密陶瓷基板，即可實現晶圓測試中探針卡本體形變的最小化并減少針跡偏移，保證了測試效率和測試質量，節(jié)省了成本，避免了客戶晶圓和探針卡本體的報廢。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實施例提供的探針卡的示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實施例提供的探針的設計示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實施例提供的接地過孔的設計示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明實施例提供的接地過孔和金屬過孔對比圖；
[0024]圖5為本發(fā)明實施例提供的支架的結構圖；
[0025]圖6為本發(fā)明實施例提供的探針卡本體與支架的裝配圖。
[0026]其中，1:基板，2:探針，3:金屬過孔，4:接地過孔，5:地網絡金屬平面層，6:探針座，7:孔，8:探針過孔，9:支架，10:螺釘，11:螺釘孔。
【具體實施方式】
[0027]下面將結合示意圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行更詳細的描述。根據下列描述和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0028]如圖1-2所示，本發(fā)明實施例提供了一種多溫區(qū)晶圓測試探針卡，包括探針卡本體和探針卡輔助裝置，所述探針卡本體包括基板1、第一焊盤和探針2，所述第一焊盤設置于所述基板I上，所述探針2的一端通過所述第一焊盤與所述基板I電連接，其另一端與待測晶圓的焊盤連接，所述基板I包括疊置的若干層金屬平面層，如圖3-4所示，所述基板I具有至少一個金屬過孔3，用于所述基板I內部各金屬平面層的電氣連接或器件的固定，金屬過孔3是常規(guī)的貫通基板的過孔，其僅在圖4中標出，并未在圖1-3中標注出，金屬過孔3與設置在基板I兩側的第二焊盤連接，元器件可以通過第二焊盤焊接在金屬過孔3上，以實現器件的固定，所述基板I還包括接地過孔4，所述接地過孔4與基板I的地網絡金屬平面層5連接，用于減小所述基板I的形變，在本實施例中，如圖3所示，接地過孔4與基板I內部的地網絡金屬平面層5連接，在其他的實施例中，如圖4所示，接地過孔4與基板I表面的地網絡金屬平面層5連接，且地網絡金屬平面層5采用的金屬材料為銅。
[0029]多個所述接地過孔4密集分布于所述基板I上。
[0030]所述多溫區(qū)晶圓測試探針卡還包括探針座6，所述探針座6設置在所述基板I靠近探針2的一側，所示基板I具有孔7，探針座6通過孔7固定在所述基板I上，所述探針座6用于集中并固定所述探針2。
[0031 ] 所述探針2通過粘著劑固定在所述探針座6上。
[0032]所述粘著劑為環(huán)氧樹脂。
[0033]所述探針卡本體還包括測試機引腳，測試機引腳并未在本申請的任一附圖中標注出，所述測試機引腳的一端設置在所述基板I遠離探針2的一面上，并與所述探針2電連接，其另一端與測試機連接。
[0034]所述晶圓設置于所述基板I的一側，并通過所述探針2與基板I電連接，所述基板I還具有貫穿基板I兩側的探針過孔8，所述探針2的一端焊接在所述基板I靠近所述晶圓一側的第一焊盤上。
[0035]所述基板I為圓形基板或方形基板。
[0036]此外,在本實施例中，如圖2所示,探針2的數量僅僅示意性地畫出了 6個,事實上，探針2密集分布在探針座6上。
[0037]如圖5-6所示，本發(fā)明實施例公開了一種探針卡輔助裝置，應用于上述的探針卡本體，所述探針卡輔助裝置包括支架9，所述支架9與所述基板I的大小及形狀均相匹配，所述支架9固定在所述基板I遠離探針2的一面上。
[0038]基板I上還具有螺釘孔11，在所述基板I靠近探針2的一面通過螺釘10插入螺釘孔11固定所述基板I和支架9，螺釘10和螺釘孔11均勻分布在所述基板I上。
[0039]在多溫區(qū)測試環(huán)境中，針跡會出現偏移，即偏移出晶圓PAD (焊盤)中央，而采用本發(fā)明實施例提供的探針卡本體和探針卡輔助裝置后，探針卡本體形變減小，針跡偏移減小，使得針跡基本位于晶圓PAD中心。
[0040]綜上，本發(fā)明實施例提供了一種多溫區(qū)晶圓測試探針卡。
[0041]在探針卡本體設計時，避開探針卡本體上傳輸線和外圍器件的條件下，盡可能多的增加接地過孔4，并且接地過孔4要和探針卡本體內部或表面同一網絡且數量(金平面層的層數)最多的金屬平面層連接，最好是與地網絡金屬平面層5連接。因為通常在探針卡本體內部或表面最多的金屬平面層就是地網絡金屬平面層5。這樣接地過孔4和地網絡金屬平面層5連接后，因為金屬在多溫區(qū)環(huán)境中有著比基板材料更小的形變力，更大的強度。使得接地過孔4能夠抑制住基板I材料的形變，在X、Y、z軸方向使得形變減少。
[0042]在探針卡本體裝配中，使用一支架9對探針卡本體正面(遠離探針2的一面)進行固定，在反面(靠近探針2的一面)使用螺釘10與支架9鎖緊。特別對裝配探針2的區(qū)域，可以使用比較密集的螺釘10與支架9鎖緊。這樣可以使得探針卡本體在z軸方向受到支架9向下的重力和螺釘10向上的擰緊力矩。這兩個力分別向探針卡本體內部施壓，防止過大的形變。
[0043]通過這樣一種探針卡結構，解決現有技術一中的探針卡本體形變和針跡偏移問題。同時這種結構在形變問題上的使用結果，接近于精密陶瓷基本的使用結果，可以替代精密陶瓷基板的解決方案，解決現有技術二中，針卡受工藝影響只能設計低層數的困擾，完全滿足各種探針卡的設計要求。
[0044]本發(fā)明實施例提供了一種多溫區(qū)晶圓測試探針卡，在多溫區(qū)測試環(huán)境中，無需采用受工藝影響只能設計低層數的精密陶瓷基板，即可實現晶圓測試中探針卡本體形變的最小化并減少針跡偏移，保證了測試效率和測試質量，避免了客戶晶圓和探針卡的報廢，節(jié)省了成本，滿足了探針卡設計要求。
[0045]上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不對本發(fā)明起到任何限制作用。任何所屬【技術領域】的技術人員，在不脫離本發(fā)明的技術方案的范圍內，對本發(fā)明揭露的技術方案和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發(fā)明的技術方案的內容，仍屬于本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種多溫區(qū)晶圓測試探針卡，其特征在于，包括探針卡本體和探針卡輔助裝置，所述探針卡本體包括基板、第一焊盤和探針，所述第一焊盤設置于所述基板上，所述探針的一端通過所述第一焊盤與所述基板電連接，其另一端與待測晶圓的焊盤連接，所述基板包括疊置的若干層金屬平面層，所述基板具有至少一個金屬過孔，用于所述基板內部各金屬平面層的電氣連接或器件的固定，所述基板還包括接地過孔，所述接地過孔與基板的地網絡金屬平面層連接，用于減小所述基板的形變，所述探針卡輔助裝置包括支架，所述支架與所述基板的大小及形狀均相匹配，所述支架固定在所述基板遠離探針的一面上。
2.如權利要求1所述的多溫區(qū)晶圓測試探針卡，其特征在于，多個所述接地過孔密集分布于所述基板上。
3.如權利要求1所述的多溫區(qū)晶圓測試探針卡，其特征在于，還包括探針座，所述探針座設置在所述基板靠近探針的一側，并固定在所述基板上，所述探針座用于集中并固定所述探針。
4.如權利要求3所述的多溫區(qū)晶圓測試探針卡，其特征在于，所述探針通過粘著劑固定在所述探針座上。
5.如權利要求4所述的多溫區(qū)晶圓測試探針卡，其特征在于，所述粘著劑為環(huán)氧樹脂。
6.如權利要求1所述的多溫區(qū)晶圓測試探針卡，其特征在于，所述探針卡還包括測試機引腳，所述測試機引腳的一端設置在所述基板遠離探針的一面上，并與所述探針電連接，其另一端與測試機連接。
7.如權利要求1所述的多溫區(qū)晶圓測試探針卡，其特征在于，所述晶圓設置于所述基板的一側，并通過所述探針與基板電連接，所述基板還具有貫穿基板兩側的探針過孔，所述探針的一端焊接在所述基板靠近所述晶圓一側的第一焊盤上。
8.如權利要求1所述的多溫區(qū)晶圓測試探針卡，其特征在于，所述基板為圓形基板或方形基板。
9.如權利要求1所述的多溫區(qū)晶圓測試探針卡，其特征在于，在所述基板靠近探針的一面通過螺釘均勻固定所述探針卡和支架。
【文檔編號】G01R1/073GK104459231SQ201410720285
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權日:2014年12月2日
【發(fā)明者】張 杰, 施瑾, 張志勇, 王 華, 湯雪飛, 汪瑞祺 申請人:上海華嶺集成電路技術股份有限公司