專利名稱：具有垂直式探針的檢測(cè)板及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)試半導(dǎo)體IC芯片故障的檢測(cè)板，更具體地說，本發(fā)明涉及一種能夠同時(shí)測(cè)試許多半導(dǎo)體IC芯片、具有垂直式探針的檢測(cè)板，并涉及一種它的制作方法。
近來，隨著半導(dǎo)體IC芯片制作工藝日益集成化并用于更為重大的一些功能，IC芯片的尺寸卻越來越小。結(jié)果是，為測(cè)試IC芯片的故障，需要以下兩種測(cè)試方法。
第一種方法是一種晶片檢測(cè)試驗(yàn)方法，其中IC芯片在晶片狀態(tài)中經(jīng)受測(cè)試，而第二種方法是一種最終測(cè)試方法，其中IC塊在晶片狀態(tài)的IC芯片制作成為封裝態(tài)芯片之后進(jìn)行測(cè)試。


圖1表明可以用于上述晶片檢測(cè)試驗(yàn)的一種一般的晶片檢測(cè)試驗(yàn)裝置。參見圖1，此晶片檢測(cè)試驗(yàn)裝置包括一IC芯片測(cè)試器1，用于測(cè)試處在晶片狀態(tài)的IC芯片；以及一IC芯片測(cè)試頭2，其連接于IC芯片測(cè)試器1。上面制有一半導(dǎo)體IC芯片4A的晶片4裝在一夾盤6的頂部，而夾盤6設(shè)置在一晶片測(cè)試臺(tái)7上面。示于圖2A、具有水平探針9的一檢測(cè)板3A固定在IC芯片測(cè)試頭2與晶片4之間。為了測(cè)試半導(dǎo)體IC芯片4A的各種故障，形成在半導(dǎo)體IC芯片4A上的墊板5與裝在檢測(cè)板3A上的水平探針9相接觸。具有水平探針9的檢測(cè)板3A電連接于IC芯片測(cè)試頭2。因而，IC芯片測(cè)試器1，借助于裝在與墊板5相接觸的檢測(cè)板3A上的水平探針9，可以測(cè)試半導(dǎo)體IC芯片4A的各種故障。
一種上面裝有水平探針9的通常的檢測(cè)板3A較為詳細(xì)地示于圖2A和2B。
一般，每一水平探針9具有的長(zhǎng)度在40至50mm范圍之內(nèi)，而具有的直徑在200至250μm范圍之內(nèi)。水平探針9由一種導(dǎo)電金屬，最好是鎢(W)制成，但是，考慮到硬度、磨損度和導(dǎo)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由上述的一種材料制成之后，一探針模塊通過制作由一種環(huán)氧樹脂制成的用于把各水平探針9固定在檢測(cè)板3A的上面的檢測(cè)圓環(huán)10而得到。此后，探針模塊裝配在一檢測(cè)板的一現(xiàn)成的PCB上面。接著，每一水平探針9依靠釬焊固定在形成在PCB上的信號(hào)型板上面。在這種情況下，需要一臺(tái)顯微鏡來進(jìn)行為制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。這樣在制作探針模塊時(shí)難以控制水平探針9的長(zhǎng)度和固定其位置。
在彎折尖端時(shí)，同樣難以控制和調(diào)節(jié)水平探針9的尖端角度。還存在其他一些困難，諸如檢測(cè)板的制作過程冗長(zhǎng)和檢測(cè)板的故障率很高，這是因?yàn)樵诎迅魉教结樠b到信號(hào)型板上面時(shí)難以在水平探針之間保持一個(gè)間隙。
其次，還由于探針9的長(zhǎng)度而存在頻率特性和阻抗特性變壞的問題。同樣，控制和調(diào)節(jié)探針的長(zhǎng)度、寬度和布置也愈來愈難并從而故障率增大，這一點(diǎn)是因?yàn)橛捎诎凑崭鲏|板5的尺寸、布置、間隔和位置制作探針模塊的空間局限，限制了可能生產(chǎn)的探針數(shù)量，用于測(cè)試許多半導(dǎo)體IC芯片的探針模塊必需依靠把探針薄層噴鍍?cè)诘诙?、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(shù)值。
因此，由于上述的一些問題，在墊板配置在半導(dǎo)體IC芯片上面時(shí)，存在著一種結(jié)構(gòu)局限性，這最終導(dǎo)致在一多芯片測(cè)試中的性能局限性。
在圖3A和3B中，表明另一種傳統(tǒng)的檢測(cè)板。一種薄膜式點(diǎn)狀檢測(cè)板3A的結(jié)構(gòu)基本上與具有水平探針的檢測(cè)板一樣。不過，在薄膜式檢測(cè)板3A中，接觸裝在一半導(dǎo)體IC芯片上的墊板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(dǎo)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，作為另一用于保持彈力的輔助裝置，在薄膜12上形成一由一樞軸彈簧構(gòu)成的壓力保持調(diào)節(jié)器具15和一壓力保持盒蓋14，用于使凸起13平穩(wěn)地接觸墊板5，并用于防止對(duì)于墊板5的損傷。
盡管薄膜式點(diǎn)狀檢測(cè)板為處理具有水平探針的傳統(tǒng)的檢測(cè)板的許多缺點(diǎn)提供了一些重大的補(bǔ)救辦法，但在薄膜式點(diǎn)狀檢測(cè)板中仍然有一些問題，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)基本上屬于一種水平式的結(jié)構(gòu)。即，由于為保持不變的彈力而在薄膜尺寸上的局限性使得用于測(cè)試多個(gè)半導(dǎo)體IC芯片的薄膜式點(diǎn)狀檢測(cè)板的制作具有一些局限性。此外，另一問題在于，在某些部分上的接觸不良可能出現(xiàn)在凸起13與墊板5之間，這是因?yàn)殡y以控制薄膜12的彈力。同樣，接觸不良也可能出現(xiàn)在一晶片和一檢測(cè)板之間，因?yàn)橥蛊?3的長(zhǎng)度可能是很短的。
本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供一種具有垂直式探針的檢測(cè)板，所述探針上制有一缺口，以便解決先有技術(shù)的上述各種問題。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，在墊板與探針之間提供可靠的接觸。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是，允許同時(shí)測(cè)試許多半導(dǎo)體IC芯片。
為實(shí)現(xiàn)上述多個(gè)目的，本發(fā)明的一種檢測(cè)板包括一垂直探針模塊，其中垂直式探針裝接于一上安裝板和一下安裝板；一整體圓環(huán)，裝接于垂直探針模塊，以便使垂直式探針與一半導(dǎo)體IC芯片的墊板的接觸平滑；一導(dǎo)引圓環(huán)，用于使所述整體圓環(huán)和垂直探針模塊的活動(dòng)平滑，并用于防止整體圓環(huán)和垂直探針模塊向下偏移；一形成一可活動(dòng)的間隙、用于為整體圓環(huán)取得活動(dòng)間隙的裝置，其置于導(dǎo)引圓環(huán)之上；以及一PCB，形成在該可活動(dòng)間隙形成裝置的上部，在PCB上制有一信號(hào)型板，該P(yáng)CB起的作用是，防止上安裝板在側(cè)向移動(dòng)，并防止探針模塊向上偏移。
此外，按照本發(fā)明的檢測(cè)板的制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；把探針模塊裝接于一整體圓環(huán)，并把探針模塊裝配于一上面裝接有一導(dǎo)引圓環(huán)的PCB上，并把輔助裝置裝配在所述整體圓環(huán)與所述PCB之間。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和方法通過以下參照附圖所作的關(guān)于非限制性實(shí)施例的說明將會(huì)得到更好的了解。附圖簡(jiǎn)述如下圖1是一用于進(jìn)行一IC芯片的檢測(cè)試驗(yàn)的一般晶片檢測(cè)試驗(yàn)裝置的示意簡(jiǎn)圖；圖2A是一用于進(jìn)行一IC芯片的檢測(cè)試驗(yàn)的、具有水平式探針的傳統(tǒng)檢測(cè)板的平面視圖；圖2B是示于圖2A的具有水平式探針的檢測(cè)板的橫截面視圖；圖3A是一用于進(jìn)行一IC芯片的檢測(cè)試驗(yàn)的傳統(tǒng)薄膜式點(diǎn)狀檢測(cè)板的平面視圖；圖3B是示于圖3A的薄膜式點(diǎn)狀檢測(cè)板的橫截面視圖4A是一按照本發(fā)明進(jìn)行一IC芯片檢測(cè)試驗(yàn)的、具有垂直式探針的檢測(cè)板的平面視圖；圖4B是示于圖4A的、具有垂直式探針的檢測(cè)板的實(shí)施例的橫截面視圖；圖4C是按照本發(fā)明用于一具有垂直式探針的檢測(cè)板的許多探針的示意簡(jiǎn)圖；圖5是按照本發(fā)明另一實(shí)施例進(jìn)行一IC芯片檢測(cè)試驗(yàn)的、具有垂直式探針的檢測(cè)板的橫截面視圖，此處一彈簧控制器裝接于檢測(cè)板；圖6是按照本發(fā)明另一實(shí)施例進(jìn)行一IC芯片檢測(cè)試驗(yàn)的、具有垂直式探針的檢測(cè)板的橫截面視圖，此處一氣囊或一液囊緩沖控制器裝接于該檢測(cè)板。
圖4A是按照本發(fā)明的一種具有垂直式探針的檢測(cè)板的平面視圖。一導(dǎo)引圓環(huán)16固定于PCB3的下部，在PCB3處制有一信號(hào)型板11。一示于圖4B的垂直探針模塊17和一整體圓環(huán)18設(shè)置在導(dǎo)引圓環(huán)16的內(nèi)部。導(dǎo)引圓環(huán)16和整體圓環(huán)18分別由一種金屬制成，諸如銅、鐵、鋁、不銹鋼，或者由一種非金屬材料制成，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(cè)板的一實(shí)施例的橫截面視圖。如圖4B所示，信號(hào)型板11形成在PCB3上面。垂直式探針19插進(jìn)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(dǎo)引圓環(huán)16依靠一導(dǎo)引圓環(huán)安裝板23裝接于PCB3的下部。導(dǎo)引圓環(huán)安裝板23為垂直式探針19提供了活動(dòng)空間。此空間還可以用作裝配整體圓環(huán)18的各輔助裝置以便控制具有垂直探針19的檢測(cè)板的整個(gè)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裝配在裝接于整體圓環(huán)18的垂直式模塊17的上安裝板20和下安裝板20A之中。信號(hào)型板11依靠信號(hào)導(dǎo)線21連接于每一垂直式探針19。信號(hào)導(dǎo)線21由一封閉式蓋罩22遮蓋和保護(hù)起來。示于圖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(huán)18在內(nèi)的探針模塊17的重量，也由均帶有一示于圖4C的缺口24的垂直式探針19的微小彈力予以控制，這將在以后作詳細(xì)說明。
圖4C表明許多裝配于下安裝板20A的垂直式探針19。在垂直式探針19上面可以制成不同類型的缺口24。
缺口24依靠由于垂直探針19本身的彎曲所造成的彈性力在垂直式探針19與示于圖1的墊板5之間形成良好接觸，以補(bǔ)充一種控制示于圖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(jié)構(gòu)以便補(bǔ)償當(dāng)垂直式探針19裝配于安裝板20和20A時(shí)所出現(xiàn)的高度偏差。因而，垂直式探針19本身能夠彌補(bǔ)因微小高度偏差所造成的接觸不良。
亦即，本發(fā)明的一種具有垂直式探針的檢測(cè)板采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并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(jié)合。
現(xiàn)在說明其上制有缺口的探針的制造方法。首先，制成穿透板的孔眼，并裝配垂直式探針19穿過這些孔眼。隨后，一涂敷薄膜，諸如一種光阻材料，沉積在每一垂直式探針19上面，并且通過使用一種光刻方法把涂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的板固定并浸入到一種蝕刻溶液中去。完成探針19的蝕刻工藝之后，涂敷薄膜的其余部分用一種洗滌溶液除掉。最后，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(chǎn)品具有較好的導(dǎo)電和釬焊特性，也為了防止垂直式探針19的最終產(chǎn)品發(fā)生氧化和其他各種化學(xué)反應(yīng)，垂直式探針19可以鍍以鎳、鉻、銅或金。
除了上述制作缺口的方法之外，還可以通過精細(xì)機(jī)加工或激光加工制作垂直式探針19上的缺口。
圖5表明按照本發(fā)明另一實(shí)施例的一種具有垂直式探針的檢測(cè)板的橫截面視圖。一彈簧控制器裝入檢測(cè)板，如圖5所示。亦即，通過另外在整體圓環(huán)18與上部PCB3之間裝設(shè)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(fā)明另一實(shí)施例的一種具有垂直式探針的檢測(cè)板。示于圖6的具有垂直式探針的檢測(cè)板的整體接觸彈力由一種使用諸如一氣囊或一液囊的緩沖器26的方法予以控制，這可以并入示于圖4B的使用整體圓環(huán)18的接觸壓力控制方法之中。因而，緩沖器26與整體圓環(huán)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(hù)而不受損傷，從而測(cè)試示于圖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于圖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(fā)明的具有垂直式探針的檢測(cè)板具有的各種優(yōu)點(diǎn)如下能夠測(cè)試許多芯片的多芯片檢測(cè)板制作容易；由于探針模塊的結(jié)構(gòu)具有一種基體類型，墊板和探針的位置可以隨意設(shè)計(jì)；以及檢測(cè)板可以容易地自動(dòng)化生產(chǎn)，以致檢測(cè)板因?yàn)榭梢杂煤?jiǎn)單方法制作而制作成本很低。
雖然在此詳細(xì)闡述并圖示的具體檢測(cè)板完全能夠取得其上述各項(xiàng)目的和優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)當(dāng)理解，此插板只不過是本發(fā)明當(dāng)前各最佳實(shí)施例的例證，而且除了在所附各項(xiàng)權(quán)利要求所說明的以外，這里不對(duì)所示的結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)或方法的細(xì)節(jié)作任何限制。
權(quán)利要求
1.一種具有垂直探針的檢測(cè)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(huán)，裝接于所述垂直探針模塊，用于使所述垂直式探針與一半導(dǎo)體IC芯片的墊板平滑接觸；一導(dǎo)引圓環(huán)，用于使所述整體圓環(huán)和所述垂直探針模塊的活動(dòng)平滑，并用于防止所述整體圓環(huán)和所述垂直探針模塊向下偏移；一間隙形成裝置，用于獲得所述整體圓環(huán)的活動(dòng)間隙，其中所述裝置安放在所述導(dǎo)引圓環(huán)上方；一檢測(cè)板PCB，上面形成一信號(hào)型板，該P(yáng)CB形成在所述間隙形成裝置上，從而防止所述上安裝板在側(cè)向活動(dòng)，并防止探針模塊向上偏移。
2.按照權(quán)利要求1所述的具有垂直式探針的檢測(cè)板，其特征在于，一與所述半導(dǎo)體IC芯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(quán)利要求1所述的具有垂直式探針的檢測(cè)板，其特征在于，所述間隙形成裝置設(shè)置在所述檢測(cè)板PCB與所述導(dǎo)引圓環(huán)之間。
4.按照權(quán)利要求3所述的具有垂直式探針的檢測(cè)板，其特征在于，由一彈簧控制的一裝置附加設(shè)置在所述整體圓環(huán)與所述檢測(cè)板PCB之間。
5.按照權(quán)利要求4所述的具有垂直式探針的檢測(cè)板，其特征在于，所述由一彈簧控制的裝置是一板簧。
6.按照權(quán)利要求4所述的具有垂直式探針的檢測(cè)板，其特征在于，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(quán)利要求1所述的具有垂直式探針的檢測(cè)板，其特征在于，一緩沖裝置附加設(shè)置在所述整體圓環(huán)與所述檢測(cè)板PCB之間。
8.按照權(quán)利要求7所述的具有垂直式探針的檢測(cè)板，其特征在于，所述緩沖裝置是一氣囊緩沖器。
9.按照權(quán)利要求7所述的具有垂直式探針的檢測(cè)板，其特征在于，所述緩沖裝置是一液囊緩沖器。
10.按照權(quán)利要求7所述的具有垂直式探針的檢測(cè)板，其特征在于，所述緩沖裝置是一活塞，用于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(quán)利要求1所述的具有垂直式探針的檢測(cè)板，其特征在于，所述檢測(cè)板還包括一封閉式蓋罩，形成在所述檢測(cè)板PCB的上部上面，用于保護(hù)把所述信號(hào)型板連接于每一所述垂直式探針的各信號(hào)線，并用于控制壓力輔助件。
12.按照權(quán)利要求1所述的具有垂直式探針的檢測(cè)板，其特征在于，所述垂直式探針模塊和所述整體圓環(huán)用于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(quán)利要求2所述的具有垂直式探針的檢測(cè)板，其特征在于，所述缺口用于控制所述墊板與所述垂直式探針之間的微小彈力。
14.一種用于制作具有垂直式探針的檢測(cè)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制成所述上安裝板和所述下安裝板而制成一探針模塊；把所述探針模塊裝接于一整體圓環(huán)，并把所述探針模塊裝配于一上面裝接有一導(dǎo)引圓環(huán)的PCB；以及把輔助裝置裝配在所述整體圓環(huán)與所述PCB之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)板，用于測(cè)試一半導(dǎo)體IC芯片的故障。按照本發(fā)明的檢測(cè)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(huán)，裝接于所述垂直探針模塊，用于使所述各垂直式探針與一半導(dǎo)體IC芯片的各墊板的接觸平滑；一導(dǎo)引圓環(huán)，用于使所述整體圓環(huán)和所述垂直探針模塊的活動(dòng)平滑，并用于防止所述整體圓環(huán)和所述垂直探針模塊向下偏斜；一間隙形成裝置，用于獲得所述整體圓環(huán)的一活動(dòng)間隙，其中所述裝置安放在所述導(dǎo)引圓環(huán)上方；以及一檢測(cè)板PCB，上面制成一信號(hào)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(cè)向活動(dòng)，并防止所述探針模塊向上偏斜。檢測(cè)板可在形成在一半導(dǎo)體IC芯片的上部上面的各墊板與各垂直式探針之間造成平穩(wěn)的接觸，并且還能夠同時(shí)測(cè)試多個(gè)半導(dǎo)體IC芯片。
文檔編號(hào)H01L21/66GK1166206SQ96191165
公開日1997年11月26日 申請(qǐng)日期1996年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月17日
發(fā)明者南載祐 申請(qǐng)人:南載祐