專利名稱：薄膜式針測卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種針測卡，尤其是關(guān)于一種置換式的模組化薄膜式針測卡。
目前，集成電路利用一連串的制程形成在半導(dǎo)體基材上，例如沉積、微影，以及蝕刻等制程、陸續(xù)將導(dǎo)體、介電層或半導(dǎo)體層圖案形成在基材上，而制作完成集成電路；現(xiàn)代集成電路技術(shù)已發(fā)展至高密度電路設(shè)計的超大型集成電路，而集成電路晶片由晶圓上切割成個別晶片之前，每一晶片必須經(jīng)過測試，以確保其集成電路元件規(guī)范符合標(biāo)準(zhǔn)，這些基本測試通常應(yīng)用針測卡設(shè)備來執(zhí)行。
傳統(tǒng)針測卡，如

圖1、2所示，一環(huán)氧基樹脂環(huán)狀印刷電路針測卡2包含一鋁環(huán)12及環(huán)氧基樹脂14，其中探針4由下排探針4a及上排探針4b排列而成，探針金屬線4c由針測卡2底部表面8的探針基點6向外放射狀延伸，此種針測卡2的缺點與極限密度限制為探針基點6，以相同放射距離形成在針測卡底部表面8上，為了有足夠空間作各探針基點6，各探針基點6必須以最小間隔寬度，由針測卡中央開口10呈放射狀間隔，然而，如此接近將導(dǎo)致短路、探針之間不預(yù)期的耦合及電性干擾，因此，欲將大量探針排列在針測卡有限的空間上，在技術(shù)上相當(dāng)困難，傳統(tǒng)探針的排列方式已達極限。
然而，上述傳統(tǒng)針測卡具有下列缺點1)因集成電路密度增加而使晶片尺寸縮小，受限于針測卡與探針排列模式，而使導(dǎo)體墊的布局無法以矩陣方式布局；2)為了避免探針之間短路及電性干擾，導(dǎo)體墊與導(dǎo)體墊的間距較大；3)探針和導(dǎo)體墊接觸時有側(cè)向位移在導(dǎo)體墊上面，探針尖端將導(dǎo)體墊表面的氧化鋁或氧化膜刺穿或刮傷，因此，對導(dǎo)體墊的傷害較大，影響后續(xù)制程的品質(zhì)良率及增加測試變數(shù)；4)針測卡的所有探針尖端不易具有良好的平坦性，無法使所有探針在精確的相同時間內(nèi)形成電性接觸，造成各探針的施力不同，因此將影響各探針尖端與導(dǎo)體墊之間接觸；5)傳統(tǒng)針測卡的探針尖端因氧化或?qū)w墊表面氧化物膜殘留，產(chǎn)生污染物而影響導(dǎo)電特性，因此，必須定期保養(yǎng)或更換；6)傳統(tǒng)針測卡以焊料將探針焊接在針測卡上，因此，維修上必須將損毀的探針解焊之后，換上新的探針，以便修復(fù)，然而，此一動作需要許多設(shè)備輔助，故維修較為不易，維修期亦較長；7)因傳統(tǒng)針測卡的探針電感值較高，其測試的頻率將受到限制而無法提供高頻測試。
鑒此，本發(fā)明的目的是提供一種薄膜式針測卡，它是利用已設(shè)計電路圖案的薄膜上具有許多金屬凸塊，與晶片上的導(dǎo)體墊形成電性連接，其中薄模組件具有可更換性。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種薄膜式針測裝置，其特征是它包含印刷電路板，薄膜組件、壓力機構(gòu)及定位裝置，其中，薄膜組件包含薄膜針測區(qū)、復(fù)數(shù)個薄膜區(qū)及復(fù)數(shù)個薄膜連接區(qū)，該薄膜區(qū)電性連接在薄膜針測區(qū)與薄膜連接區(qū)之間，壓力機構(gòu)支撐且固定薄膜組件與印刷電路板，該壓力機構(gòu)包含上蓋彈性系統(tǒng)及支撐體，定位裝置固定在印刷電路板、薄膜組件及壓力機構(gòu)上。
所述支撐體為一體成形結(jié)構(gòu)，其包含支撐基座、支撐薄環(huán)及支撐體邊緣，該支撐薄環(huán)連接在支撐基座與支撐體邊緣之間。
所述支撐基座具有一凹槽、且容納所述彈性系統(tǒng)。
所述支撐薄環(huán)具有垂直方向的彈性。
所述上蓋與所述支撐基座間有一間隙。
所述薄膜區(qū)與所述薄膜針測區(qū)與所述薄膜連接區(qū)之間電連接。
所述薄膜針測區(qū)具有第一金屬凸塊。
所述薄膜連接區(qū)具有第二金屬凸塊、且電連接在所述印刷電路板與所述薄膜組件之間。
所述薄膜針測區(qū)用螺絲連接所述支撐基座的底部。
所述定位裝置包含復(fù)數(shù)第一定位元件、復(fù)數(shù)第二定位元件及復(fù)數(shù)第三定位元件。
所述第一定位元件固定所述印刷電路板，所述薄膜組件及所述壓力機構(gòu)。
所述第二定位元件固定所述上蓋與支撐體邊緣。
所述第三定位元件固定所述上蓋、彈性系統(tǒng)及支撐基座。
所述薄膜組件為可置換件。
一種薄膜式針測裝置，其特征是它包含上蓋、彈性系統(tǒng)、支撐體及定位裝置，其中，上蓋支撐且固定壓力機構(gòu)，彈性系統(tǒng)支承在壓力機構(gòu)內(nèi)，支撐體為一體成形結(jié)構(gòu)，其包含支撐基座、支撐薄環(huán)及支撐體邊緣，該支撐基座具有一凹槽、且容納彈性系統(tǒng)，該支撐薄環(huán)連接在支撐基座與支撐體邊緣之間，定位裝置固定上蓋、彈性系統(tǒng)及支撐體而構(gòu)成一壓力機構(gòu)。
所述支撐環(huán)具有垂直方向的彈性。
所述彈性系統(tǒng)支撐在支撐基座與上蓋之間，且形成一間隙。
由于采用上述方案節(jié)約操作時間，降低測試成本。
圖1傳統(tǒng)高密度針測卡的側(cè)視圖。
圖2傳統(tǒng)高密度針測卡的仰視圖。
圖3本發(fā)明典型實施例分解圖。
圖4本發(fā)明典型實施例自由狀態(tài)截面示意圖。
圖5本發(fā)明典型實施例測試狀態(tài)截面示意圖。
如圖3所示，本實施例至少包含壓力機構(gòu)20、薄膜組件36，以及印刷電路板38，其中壓力機構(gòu)20用于支撐及固定薄膜組件36與印刷電路板38，以及當(dāng)測試時提供適當(dāng)壓力在薄膜組件36與晶圓之間，使其形成良好的電性連接，薄膜組件36利用半導(dǎo)體制程形成電路布局在高分子薄膜上，作為晶圓上集成電路元件與印刷電路板38之間電性連接，而印刷電路板38則連接測試機，如此，即形成晶圓與薄膜組件36，該薄膜組件36與印刷電路板38，印刷電路板38與測試機(圖中未示)之間完整的電性連接。
壓力機構(gòu)20包含上蓋30、彈性系統(tǒng)32，以及支撐體34，其中上蓋30具有復(fù)數(shù)個第一定位孔40a、復(fù)數(shù)個第二定位孔40b，以及復(fù)數(shù)個第三定位孔40c、第一定位孔40a用于連接壓力機構(gòu)20及薄膜組件36在印刷電路板38，以構(gòu)成完整的薄膜式針測卡，第二定位孔40b及第三定位孔40c則用于固定上蓋30、彈性系統(tǒng)32及支撐體34，以形成穩(wěn)固的壓力機構(gòu)20。
支撐體34為一體成形的鋼性結(jié)構(gòu)，包含支撐基座34c、支撐薄膜環(huán)34b及支撐體邊緣34a，支撐基座34c具有一凹槽42，用以容納上述的彈性系統(tǒng)32在其中，并具有一矩形底部用以耦合薄膜組件的針測區(qū)域44，支撐薄膜環(huán)34b為支撐體結(jié)構(gòu)中最薄的區(qū)域，用于連接支撐基座34c與支撐體邊緣34a，并具有一些微彈性，使支撐基座34c相對于支撐體邊緣34a之間具有垂直方向的微動行程。
上述支撐體邊緣34a具有復(fù)數(shù)個第一定位孔40a及復(fù)數(shù)個第二定位孔40b，分別對應(yīng)在上蓋30的第一定位孔40a及第二定位孔40b，而支撐基座34c的凹槽42外側(cè)具有復(fù)數(shù)個第三定位孔40c對應(yīng)在上蓋30的第三定位孔40c。
薄膜組件36包含薄膜區(qū)域48、薄膜針測區(qū)域44及薄膜連接區(qū)域46，利用高分子薄膜形成在平坦的金屬鋁薄片上，再以半導(dǎo)體制程在薄膜上制作電路布局及金屬凸塊，最后，以蝕刻方法定義薄膜組件的結(jié)構(gòu)，鋁薄經(jīng)蝕刻之后，除去部分鋁薄片產(chǎn)生中間矩形鋁薄片，作為薄膜針測區(qū)域44，針測區(qū)域44下方的金屬凸塊用以與欲測試晶圓之間產(chǎn)生電性導(dǎo)通，以及四個連接區(qū)46，其下方的金屬凸塊用以與印刷電路板38之間產(chǎn)生電路導(dǎo)通，其中薄膜針測區(qū)44與四周連接區(qū)46之間以高分子薄膜48所連接。
印刷電路板38包含復(fù)數(shù)個第一定位孔40a，對應(yīng)于薄膜組件36、支撐體34及上蓋的第一定位孔40a，用以連接及固定上述元件而形成薄膜式針測卡，其中印刷電路板中央有一矩形穿透開口50，用于使支撐基座34c與薄膜組件36的針測區(qū)域44結(jié)合，并穿過印刷電路板38的開口50，而與欲測試晶圓接觸，形成導(dǎo)電通路，再經(jīng)薄膜連接區(qū)46與印刷電路板38上的導(dǎo)體墊(圖中未示)接觸形成導(dǎo)電通路到測試機。
如圖4所示，首先利用復(fù)數(shù)個第三定位元件40f透過上蓋30及支撐基座34c的復(fù)數(shù)個第三定位孔40c，連接上蓋30、彈性系統(tǒng)32及支撐體34的支撐基座34c，彈性系統(tǒng)32位于支撐基座34c的凹槽42中，再利用復(fù)數(shù)第二定位元件40e透過上蓋30及支撐體邊緣34a的復(fù)數(shù)個第二定位孔40b，連接上蓋30及支撐體34的支撐體邊緣34a，最后利用復(fù)數(shù)第一定位元件40d依序透過上蓋30、支撐體邊緣34a、薄膜組件36及印刷電路板38的復(fù)數(shù)個第一定位孔40a，連接壓力機構(gòu)20、薄膜組件36的薄膜連接區(qū)46、以及印刷電路38，此外，薄膜組件36的薄膜針測區(qū)域44更利用復(fù)數(shù)個螺絲56固定在支撐基座34c的底部，如此，形成的薄膜式針測卡為一組裝簡單、定位及對準(zhǔn)良好且穩(wěn)固的針測卡，上述第一定位元件40d、第二定位元件40e及第三定位元件40f為螺栓。
本實施例所提供的薄膜式針測卡為一模組化設(shè)備，其中薄膜組件36為可置換的元件，當(dāng)操作者欲更換薄膜組件36時，僅需卸第一定位元件40d及螺絲56，將壓力結(jié)構(gòu)20、薄膜組件36及印刷電路板38分離，將薄膜組件36取下，換上新的薄膜組件，再利用第一定位元件40d組合壓力機構(gòu)20、薄膜組件36及印刷電路板38，并利用螺絲56將薄膜組件36的薄膜針測區(qū)域44定位在支撐基座34c底部，因此，操作者利用簡單步驟即可更換薄膜組件36，無須更換壓力機構(gòu)20，明顯地節(jié)省維護時間及降低成本支出。
如圖4所示，當(dāng)薄膜式針測卡處于自則狀態(tài)不受力時，由于彈性系統(tǒng)32的作用，上蓋30與支撐基座34c之間形成一間隙58，提供薄膜式針測卡與晶圓接觸時自由微動行程的空間，其次，間隙58的形成原因除了彈性系統(tǒng)32的作用外，支撐薄環(huán)34b亦提供部分彈性，并提供側(cè)向牽制力，避免支撐基座34c因微動行程產(chǎn)生側(cè)傾或側(cè)向位移。
此外，壓力機構(gòu)20的另一特征為第三定位元件401與第三定位孔40c，其中包含上半部分52a及下半部分52b，該下半部分52b為具有螺紋部分，用于固定支撐基座34c，防止上蓋30與支撐基座34c在彈性系統(tǒng)32作用時分離，而上半部分52a為無螺紋的類似導(dǎo)環(huán)部分，用以在支撐基座34c受力向內(nèi)壓縮昱其側(cè)向定位不致偏差，使支撐基座34c可自由上、下垂直動作，提供薄膜組件36的薄膜針測區(qū)域44適當(dāng)?shù)膲毫Γ悦∧め槣y區(qū)域44的金屬凸塊與欲測試晶圓上集成電路元件的導(dǎo)體墊形成良好接觸及電性導(dǎo)通，且定位不因支撐基座34c的微動行程而對準(zhǔn)偏差。
薄膜組件36的薄膜針測區(qū)域44及薄膜連接區(qū)46底部分別制作金屬凸塊54a及54b，薄膜組件36本身的電路布局可作為兩者之間電性導(dǎo)通；當(dāng)薄膜式針測卡組裝完成時，針測區(qū)域44結(jié)合支撐基座34c透過印刷電路板38的開口50，而延伸至印刷電路板38之下，薄膜組件連接區(qū)46的金屬凸塊54b與印刷電路板38上的導(dǎo)體墊接觸，形成良好的電性導(dǎo)通，而針測區(qū)域44的金屬凸塊54a則用于與晶圓上集成電路布局的導(dǎo)體墊作電性連接，值得注意的是薄膜組件36與支撐基座34c的側(cè)向定位支撐體薄環(huán)34b牽制，因此，薄膜組件36的薄膜區(qū)域48屬不受力狀態(tài)，不受應(yīng)為破壞，其壽命亦相對延長。
如圖5所示，當(dāng)執(zhí)行測試程序時，壓力結(jié)構(gòu)20與晶圓承載座62將分別施以一適當(dāng)接觸壓力在晶圓60與薄膜針測區(qū)44之間，使薄膜組件36上的金屬凸塊54a與晶圓上集成電路布局的導(dǎo)體墊(圖中未示)接觸，并形成良好電性導(dǎo)通在導(dǎo)體墊與金屬凸塊54a之間；當(dāng)晶圓60與薄膜組件36接觸后，彈性系統(tǒng)32將提供一緩沖力給支撐基座34c，使其產(chǎn)生微動緩沖行程。
彈性系統(tǒng)32可提供微動緩沖行程，當(dāng)薄膜組件36接觸晶圓60時，其接觸壓力會傳過支撐基座34c，而與彈性系統(tǒng)32發(fā)生作用，產(chǎn)生微動緩沖行程，并吸收不平均的作用力，借第三定位孔40c與第三定位元件40f的導(dǎo)引，使支撐基座34c底部保持平行而做垂直方向上、下運動，而不會有側(cè)向位移的情況；支撐體34的支撐薄環(huán)34b具有彈性，亦可提供彈性垂直方向上、下運動，而不會有側(cè)向位移，而支撐基座34c底部可提供支撐薄膜組件36的參考平面，此一參考平面透過彈性系統(tǒng)32，只有垂直方向上、下的微動行程，而無左右的側(cè)向行程。
綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點1)因為利用薄膜方式可將接觸金屬凸塊布局成矩陣式，可使晶圓的集成電路布局密度更大；2)可直接在生產(chǎn)線上更換，而無須大量儀器校正，可省下許多時間，對于維修上亦十分方便；3)可測布局較密的晶圓，薄膜組件的布局金屬凸塊間距比傳統(tǒng)針測卡的探針間距要小，而增加積集密度；4)金屬凸塊對導(dǎo)體墊的傷害比傳統(tǒng)的針測卡要小，可提升導(dǎo)體墊的品質(zhì)，確保后續(xù)制程的品質(zhì)良率；5)因可控制特性阻抗，可以提供高頻測試。
權(quán)利要求
1.一種薄膜式針測卡，其特征是它包含印刷電路板，薄膜組件、壓力機構(gòu)及定位裝置，其中，薄膜組件包含薄膜針測區(qū)、復(fù)數(shù)個薄膜區(qū)及復(fù)數(shù)個薄膜連接區(qū)，該薄膜區(qū)電性連接在薄膜針測區(qū)與薄膜連接區(qū)之間，壓力機構(gòu)支撐且固定薄膜組件與印刷電路板，該壓力機構(gòu)包含上蓋彈性系統(tǒng)及支撐體，定位裝置固定在印刷電路板、薄膜組件及壓力機構(gòu)上。
2.按權(quán)利要求1所述薄膜式針測卡，其特征是所述支撐體為一體成形結(jié)構(gòu)，其包含支撐基座、支撐薄環(huán)及支撐體邊緣，該支撐薄環(huán)連接在支撐基座與支撐體邊緣之間。
3.按權(quán)利要求2所述薄膜式針測卡，其特征是所述支撐基座具有一凹槽、且容納所述彈性系統(tǒng)。
4.按權(quán)利要求2所述薄膜式針測卡，其特征是所述支撐薄環(huán)具有垂直方向的彈性。
5.按權(quán)利要求1、2所述薄膜式針測卡，其特征是所述上蓋與所述支撐基座間有一間隙。
6.按權(quán)利要求1所述薄膜式針測卡，其特征是所述薄膜區(qū)與所述薄膜針測區(qū)與所述薄膜連接區(qū)之間電連接。
7.按權(quán)利要求1所述薄膜式針測卡，其特征是所述薄膜針測區(qū)具有第一金屬凸塊。
8.按權(quán)利要求1所述薄膜式針測卡，其特征是所述薄膜連接區(qū)具有第二金屬凸塊、且電連接在所述印刷電路板與所述薄膜組件之間。
9.按權(quán)利要求1所述薄膜式針測卡，其特征是所述薄膜針測區(qū)用螺絲連接所述支撐基座的底部。
10.按權(quán)利要求1所述薄膜式針測卡，其特征是所述定位裝置包含復(fù)數(shù)第一定位元件、復(fù)數(shù)第二定位元件及復(fù)數(shù)第三定位元件。
11.按權(quán)利要求1、10所述薄膜式針測卡，其特征是所述第一定位元件固定所述印刷電路板，所述薄膜組件及所述壓力機構(gòu)。
12.按權(quán)利要求1、2及10所述薄膜式針測卡，其特征是所述第二定位元件固定所述上蓋與支撐體邊緣。
13.按權(quán)利要求1、2及10所述薄膜式針測卡，其特征是所述第三定位元件固定所述上蓋、彈性系統(tǒng)及支撐基座。
14.按權(quán)利要求1所述薄膜式針測卡，其特征是所述薄膜組件為可置換件。
15.一種薄膜式針測卡，其特征是它包含上蓋、彈性系統(tǒng)、支撐體及定位裝置，其中，上蓋支撐且固定壓力機構(gòu)，彈性系統(tǒng)支承在壓力機構(gòu)內(nèi)，支撐體為一體成形結(jié)構(gòu)，其包含支撐基座、支撐薄環(huán)及支撐體邊緣，該支撐基座具有一凹槽、且容納彈性系統(tǒng)，該支撐薄環(huán)連接在支撐基座與支撐體邊緣之間，定位裝置固定上蓋、彈性系統(tǒng)及支撐體而構(gòu)成一壓力機構(gòu)。
16.按權(quán)利要求15所述薄膜式針測卡，其特征是所述支撐環(huán)具有垂直方向的彈性。
17.按權(quán)利要求15所述薄膜式針測卡，其特征是所述彈性系統(tǒng)支撐在支撐基座與上蓋之間，且形成一間隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種針測卡,尤其是關(guān)于一種置換式的模組化薄膜式針測卡。它包含印刷電路板,薄膜組件、壓力機構(gòu)及定位裝置,其中,薄膜組件包含薄膜針測區(qū)、復(fù)數(shù)個薄膜區(qū)及復(fù)數(shù)個薄膜連接區(qū),該薄膜區(qū)電性連接在薄膜針測區(qū)與薄膜連接區(qū)之間,壓力機構(gòu)支撐且固定薄膜組件與印刷電路板,該壓力機構(gòu)包含上蓋彈性系統(tǒng)及支撐體,定位裝置固定在印刷電路板、薄膜組件及壓力機構(gòu)上。從而節(jié)約操作時間、降低測試成本。
文檔編號H01L21/66GK1307358SQ0010072
公開日2001年8月8日 申請日期2000年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月3日
發(fā)明者何煥軒, 賴蔚海, 郭建玄, 謝登存, 許文政, 范偉芳, 王漢聰, 陳裕豐 申請人:泓進科技股份有限公司