專利名稱：探針卡裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造過程中的芯片測試領域，特別涉及一種芯片測試 系統的探針卡裝置。
背景技術：
由于日益復雜的集成電路、材料和工藝的迅速引入，在今天的硅片制造 中幾乎不可能每個芯片都符合規格要求，為糾正制作過程中的問題，并確保 有缺陷的芯片不會被送到客戶手里，在集成電路制造過程中引入了芯片測試
(CP， Circuit Probing)。芯片測試是為了檢驗規格的一致性而在硅片級集成 電路上進行的電學參數測量和功能測試，測試可以檢驗出各芯片是否具有可 接受的電學性能和完整的功能，其測試過程中使用的電學規格隨測試目的的 不同而有所不同。如果芯片測試不完善，就可能造成更多的產品在客戶使用 過程中失效，最終給芯片制造者帶來嚴重的后果，為此在集成電路的制造過 程中引入能夠及早發現工藝問題和將不良的芯片挑選出來的芯片測試是必不 可少的。
圖l為芯片測試系統的組成結構示意圖，如圖l所示，芯片測試系統包括 測試儀(Tester) 101、探針卡(Probe Card) 102、探針臺(Prober) 103以及 控制測試系統操作的計算機104。其中，測試儀101是能夠在測試結構上快速、 準確、重復地測量亞微安級電流和毫伏級電壓的自動測試儀。探針卡，作為 自動測試儀與待測器件之間的接口 ，通常是一個帶有很多細針的印刷電路板， 通過這些細針與待測器件間的接觸，傳遞進出器件測試結構壓焊點的電流， 每個探針都是為特殊測試結構的壓焊點而定制的，即每個產品都需要一個特
殊的探針卡。探針臺，也稱為芯片定位裝置，可以在x、 y、 z和e方向調整待 測器件的位置，確保所有探針處于芯片壓焊點的中心，并在測試時通過馬達
在x - y方向按固定步長移動晶片，實現芯片的自動測試。
測試時，測試儀101經由探針卡102將電流或電壓信號輸入到探針臺103上 的被測器件(DUT， Device Under Test)內，然后再將該器件對于輸入信號的 響應結果，返回到測試儀101。這其中，測試儀與探針卡之間的連接最為關鍵。 測試儀與探針卡之間的連接方式可以分為兩種 一是電纜連接方式(Cable
End)，通過測試儀提供的相應的標準導線接頭將測試儀與探針卡連在一起； 另一種是壓合式連接方式(Direct Docking),將測試儀的測試頭(Test Head) 直接扣在探針臺上，通過測試頭引出的可伸縮性探針和探針卡上的金屬基板 相接觸實現測試儀和探針卡間的信號傳輸。可以看到，兩種方式之間的硬件 連接完全不同， 一套芯片測試系統只能選擇其中 一種方式進行連接。
隨著集成電路的飛速發展，集成電路的種類越來越多，不同類型的集成 電路有時會用到不同的測試儀。另外，不同的測試目的，比如說，晶圓級可 靠性測試(Wafer Level Reliability Test),晶圓可接受性測試 (WAT, Wafer Acceptance Test)等，這些測試用到的測試儀也不盡相同。這樣，舊的測試系 統就不能滿足新的要求，需要配備新的芯片測試系統，而一套芯片測試系統 的價格往往很高。為節約成本，希望能利用原有芯片測試系統中的舊探針臺 與具有新的參數測試功能的測試儀配合使用，實現各種芯片參數和功能測試， 而不用再購置新的昂貴的芯片測試系統進行專門的新的參數的測試。然而， 一般芯片測試系統中的測試儀與探針臺都是搭配使用的，不同測試系統內的 測試儀與探針臺具有不同的連接方式和外形，不能直接連接使用。
要將不配套的探針臺與測試儀相連，并實現芯片測試，關鍵是要在測試 儀與探針臺之間進行硬件連接，實現電信號的傳輸。實現這一連接有兩個途 徑， 一是改造測試儀的測試頭，二是改造測試儀與探針臺之間的探針卡。很 明顯，對于測試頭的改造需要較大的資金投入，實現起來也比較困難。
申請號為200410084373.8的中國專利公開了一種導線連接式圓形探針卡 基板，解決了非壓合連接方式下的測試儀與探針臺的硬件連接問題。該基板 是一塊多層布線的印刷電路板，沿圓心向圓周的方向上，依次設計放置了探 針環放置區，第一測試資源跳線焊盤區，測試資源基盤區，第二測試資源跳 線焊盤區，測試通道連接器裝配區，固定定位孔區等，并且為了方便裝配， 還需在裝配區形成一個內凹區域。雖然該探針卡基板不用再單獨購買測試系 統，節約了一定的成本，但仍有以下不足首先，該探針卡基板需重新制作 一種專用的導線連接式的探針卡，成本仍比較高。其次，所制作的探針卡只 適用于單一的測試儀與探針臺，通用性不強。另外，該基板除了要重新設計 探針卡的結構外，還為了裝配方便，要形成一個內凹的區域，制作起來較為復雜。
發明內容
本發明提供了 一種芯片測試系統中的探針卡裝置，該探針卡裝置由轉接 板與通用探針卡改裝而成，解決了原本不配套的探針臺與測試儀之間的硬件
連接問題。
為達到上述目的，本發明提供的一種芯片測試系統，該芯片測試系統包 括測試儀和探針臺，所述探針臺具有能夠安裝專用探針卡的卡槽，該芯片系 統還包括探針卡裝置，該裝置包括轉接板和通用探針卡，所述通用探針卡設
置于所述轉接板上；所迷轉接板安裝于所述探針臺的卡槽中；所述通用探針 卡通過電纜與所述測試儀連接。
其中，所述轉接板具有上表面和下表面，其中間區域具有一開口；且所 述轉接板的外形尺寸與所述專用探針卡相同。
其中，所述通用探針卡具有焊盤區和探針區，在通過連接件將該通用探 針卡固定于所述轉接板的上表面時，所述焊盤區和探針區從所述開口中露出； 并令探針區上的探針低于所述轉接板的下表面。
其中，所述轉接板上具有與所述專用探針卡位置相對應的通孔，該通孔 用于將所述轉接板固定于所述卡槽中。
其中，所述探針與被測芯片的測試點接觸。
本發明具有相同或相應技術特征的一種用于芯片測試系統的探針卡裝 置，所述系統具有專用探針卡，且所述裝置包括轉接板和探針卡，所述轉接 板具有與所述專用探針卡相同的外形尺寸，所述探針卡安裝于所述轉接板上。
其中，所述轉接板具有上表面和下表面，其中間區域具有一開口；且所 述轉接板的外形尺寸與所述專用探針卡相同。
其中，所述通用探針卡具有焊盤區和探針區，在通過連接件將該通用探 針卡固定于所述轉接板的上表面時，所述焊盤區和探針區從所述開口中露出； 并令探針區上的探針低于所述轉接板的下表面。
其中，所述轉接板上具有與所述專用探針卡位置相對應的通孔，該通孔 用于將所述轉接板固定于所述卡槽中。
其中，所述探針與被測芯片的測試點接觸。
其中，所述探針卡是通用探針卡。
與現有技術相比，本發明具有以下優點
本發明芯片測試系統的探針卡裝置，是利用轉接板對通用探針卡進行改 造，使其既能滿足探針臺對探針卡的安裝要求，又能滿足測試儀對探針卡的 連接要求。測試時，只需在探針臺上安裝改造后的探針卡裝置，就可以在原 本不能配套使用的探針臺和測試儀間形成一個連接界面。在未購置新設備， 也未對探針臺和測試儀進行改造的情況下，方便快捷地實現了新的參數測試 功能，極大地節約了生產成本。
本發明芯片測試系統的探針卡裝置還具有通用性強的特點，不僅可用于 不同連接方式下的測試儀與探針臺之間的連接，還可以實現對連接方式相同， 但對探針卡外形尺寸要求不同的測試儀與探針臺的連接。
此外，本發明芯片測試系統的探針卡裝置是由轉接板與通用探針卡改裝 而成，制作方法簡單，實現起來也方便、快捷。
圖1為芯片測試系統的組成結構示意圖； 圖2為探針臺TEL-P12的專用探針卡的示意圖； 圖3A到3B是本發明第一具體實施例的探針卡裝置示意圖； 圖4為本發明第二具體實施例中的探針卡裝置示意圖； 圖5為本發明第三具體實施例中的探針卡裝置示意圖； 圖6為說明本發明探針卡裝置制造方法的流程圖。
具體實施例方式
為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖 對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。
本發明芯片測試系統的探針卡裝置的第 一具體實施例是制造形成一個探 針卡裝置，其可以在自動探針臺TEL-P12和原用于終測(FT, Final Test)的 Maverick測試儀之間形成連接界面，實現新的芯片測試功能。圖2為與探針臺 TEL-P12配套的專用探針卡的示意圖。如圖2所示，自動探針臺TEL-P12原本 是與壓合式的Agilent4072參數測試儀配套形成一套芯片參數測試系統，故而 其上裝配的專用探針卡也是壓合式的，而Maverick測試儀不具有壓合式的測試 頭，需要采用電纜式的連接方式。為此，本實施例中，采取了一系列措施將 通用的電纜式SP100探針卡固定在轉接板上，制成了可實現壓合式自動探針臺 TEL-P12與電纜式Maverick測試儀之間的硬件連接的新的探針卡裝置。
圖3A到3B是本發明第一具體實施例的探針卡裝置示意圖，其中，圖3A 為正面圖，圖3B為背面圖。如圖3A所示，本實施例中的探針卡裝置包括轉 接板302和探針卡310，且探針卡被固定于轉接板上。該轉接板可以實現將本 探針卡裝置安裝在自動探針臺上，其具有與圖2中所示的自動探針臺的專用 探針卡相同的外形尺寸。本實施例中是將價格低廉的適配板按專用探針卡的 外形尺寸切割以形成轉接板的。另外，如圖2所示，自動探針臺TEL-P12的 專用探針卡的邊緣處有兩個通孔201,其用于將該專用探針卡固定在探針臺的 卡槽上，為方便本發明探針卡裝置在探針臺上的安裝固定，在轉接板的相同 位置上也復制了這兩個通孔201a。
本實施例中的探針卡310選用的是適于Maverick測試儀的電纜式的通用 探針卡SPIOO。該探針卡成本低，外形尺寸上小于切割好的轉接板302，且其 可用的最大探針數為100，能夠滿足一般的CP測試要求，可與多種電纜式測 試儀相連使用，具有通用意義。
在將通用探針卡310固定在轉接板302上之前，要先將轉接板302上與所述 通用探針卡的焊盤區311和探針區312相對應的區域進行切割去除。圖3B為本 發明第一具體實施例的探針卡裝置的背面結構示意圖，如圖3B所示，對應通 用探針卡310的焊盤區311和探針區312的轉接板區域被去除了 ，故而焊盤區 311背面凹凸不平的焊點就被容納在了轉接板內部，原本因焊點不平而導致的 通用探針卡不能在探針臺托盤上平穩放置的問題，也就不復存在了，不需要 再用額外的步驟來解決通用探針卡焊點不平整的問題。此外，對轉接板上對 應探針區312的區域進行的開口處理，也使得通用探針卡上的探針可以透過轉 換板上的這一開口接觸到待測芯片的接觸點，順利實現芯片的測試。
本實施例中轉接板上對應焊盤區和探針區的開口共有三個，且是分別獨 立的；在本發明的其它實施例中，也可以只用一個開口曝露通用探針卡上所 有的焊盤區和探針區。
為正常使用，要將轉接板302與通用探針卡310固定在一起，其固定方 式可以是卯接、焊接或粘貼等多種方式之一，本實施例中是采用連接件將通 用探針卡固定在轉接板的上表面上。如圖3A所示，本實施例中，共采用了兩
套不同的鏍釘進行固定， 一套是在轉接板302與通用探針卡31G相聯處設置 的四個固定鏍釘321，另一套則是在通用探針卡的上、下兩端設置的具有調整
和導向作用的兩個鏍釘322。如圖3C所示，可以看到，轉接板上與固定用的 鏍釘321相對應的四個通孔321a形狀為普通的圓形；而與具有調整導向作用 的鏍釘322相對應的通孔322a則為長條形，有一定的調整與導向的空間，這 增加了通用探針卡與轉接板固定時的靈活性和方便性。
此外，要注意固定時不論是采用鏍釘卯接的方式還是焊接、粘貼的方式， 都要保持轉接板背部的平整性，尤其用卯接方式時不要用鏍母之類的零件在 轉接板背部進行加固，否則將不能確保新的探針卡裝置可以平穩地放置在探 針臺的托盤上，實現正確的測試。
在將通用探針卡固定在轉接板上后，再利用轉接板302上從探針臺的專 用探針卡上復制下來的的安裝孔301a，將改造好的探針卡裝置固定在探針臺 上。最后，再將由測試儀引出的連接電纜插在通用探針卡焊盤區的插座腿上， 就完成了原本不能配用的探針臺與測試儀之間的硬件連接。
本實施例利用轉接板將通用探針卡改造成所需要的新的探針卡裝置，使 得原本不能配用的終測用的Maverick測試儀與壓合式的TEL-P12自動探針臺 能夠搭配使用，在硬件連接方面為實現新的芯片測試作好了準備。
本實施例中，利用轉接板對通用探針卡進行的改造，實現了壓合式探針 臺與電纜式測試儀之間的配套使用，在本發明的其它實施例中，還可以利用 轉接板實現連接方式相同，但形狀或尺寸不相同的探針臺與測試儀之間的硬 件連接。
本發明的第二具體實施例中的探針卡裝置實現的是同為壓合式連接方 式，但對探針卡形狀要求不同的探針臺與測試儀間的連接。圖4為本發明第 二具體實施例中的^l笨針卡裝置示意圖。如圖4所示，與Agilent4072參數測試 儀配套使用的壓合式探針卡402,通過與矩形的轉接板401相固定，可實現該 測試儀與要求探針卡為矩形的探針臺之間的硬件上的連接。本實施例中，是 采用焊接的方式將壓合式探針卡402固定在轉接板401上的，焊接點可以是 兩點到二十點之間，如圖4所示，本實施例中在壓合式探針卡的邊緣處用四 個焊點403實現了其與轉接板之間的固定。
本發明第三具體實施例中的探針卡裝置實現了同為壓合式連接方式，對 探針卡的形狀要求也相同，但尺寸要求不同的探針臺與測試儀間的連接。圖5 為本發明第三具體實施例中的探針卡裝置示意圖。如圖5所示，與Agilent4072
參數測試儀配套使用的壓合式探針卡402，通過與尺寸較大的圓形轉接板501 相固定，可實現該測試儀與要求探針卡為尺寸較大的探針臺之間的硬件上的 連接。本實施例中，是采用粘貼的方式將壓合式探針卡402固定在轉接板401 上的，如圖5所示，在要固定的壓合式探針卡402的邊緣涂抹粘貼劑502，使 其固定在圓形轉接板501上。
除上述的各實施例外，在本發明的其它實施例中，還可以選擇合適的通 用壓合式探針卡，利用轉接板對其進行改造，實現原本不能配合使用的壓合 式測試儀與電纜式探針臺之間的連接。
本發明芯片測試系統中的探針卡裝置，將轉接板與通用測試卡組裝在一 起，既滿足了探針臺對探針卡的安裝要求，又滿足了測試儀對探針卡的連接 要求，從而在無需購置新設備，也無需對探針臺和測試儀進行改造的情況下， 僅通過簡單地更換探針卡裝置，就解決了原本不能配用的探針臺與測試儀之 間的硬件連接問題，充分挖掘了現有機臺的使用潛能。
圖6為本發明的探針卡裝置在芯片測試系統中的連接方法。如圖6所示， 首先，按芯片測試系統中探針臺的專用探針卡的外形、尺寸切割轉接板 (S601 );再將該專用探針卡上用于與探針臺固定的通孔復制在轉接板上 (S602);然后，選擇適用于測試儀的探針卡(S603 ),該測試儀是能實現新 的參數測試的測試儀；接著，在轉接板上形成開口 (S604),以容納通用探針 卡上焊盤區背面的焊點，并使探針可以透過轉接板與待測晶片接觸；將通用 探針卡固定在轉接板上(S605 );將轉接板安裝于探針臺上(S606);最后， 在測試儀與通用探針卡間形成連接(S607)。
本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發明，任何 本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和 修改，因此本發明的保護范圍應當以本發明權利要求所界定的范圍為準。
權利要求
1、一種芯片測試系統，所述芯片測試系統包括測試儀和探針臺，所述探針臺具有能夠安裝專用探針卡的卡槽，其特征在于所述系統還包括探針卡裝置，所述裝置包括轉接板和通用探針卡，所述通用探針卡設置于所述轉接板上；所述轉接板安裝于所述探針臺的卡槽中；所述通用探針卡通過電纜與所述測試儀連接。
2、 如權利要求l所迷的系統，其特征在于所述轉接板具有上表面和下 表面，其中間區域具有一開口。
3、 如權利要求2所述的系統，其特征在于所述轉接板的外形尺寸與所 述專用探針卡相同。
4、 如權利要求l所述的系統，其特征在于所述通用探針卡具有焊盤區 和探針區。
5、 如權利要求2或3或4所述的系統，其特征在于所述通用探針卡通 過連接件固定于所述轉接板的上表面，并使所述焊盤區和探針區從所述開口中露出。
6、 如權利要求5所述的系統，其特征在于所述探針區上的探針低于所 述轉接板的下表面。
7、 如權利要求l所述的系統，其特征在于所述轉接板上具有與所述專 用探針卡位置相對應的通孔。
8、 如權利要求1或7所述的系統，其特征在于利用所述通孔將所述轉 接板固定于所述卡槽中。
9、 如權利要求6所述的系統，其特征在于所述探針與被測芯片的測試 點才妾觸。
10、 一種用于芯片測試系統的探針卡裝置，所述系統具有專用探針卡， 其特征在于所述裝置包括轉接板和探針卡，所述轉接板具有與所述專用探 針卡相同的外形尺寸，所述探針卡安裝于所述轉接板上。
11、 如權利要求IO所述的裝置，其特征在于所述轉接板具有上表面和 下表面，其中間區域具有一開口。
12、 如權利要求IO所述的系統，其特征在于所述轉接板的外形尺寸與 所述專用探針卡相同。
13、 如權利要求10所述的系統，其特征在于所述探針卡具有焊盤區和 探針區。
14、 如權利要求11或12或13所述的系統，其特4i在于所述4罙針卡通 過連接件固定于所述轉接板的上表面，并使所述焊盤區和探針區從所述開口 中露出。
15、 如權利要求14所述的系統，其特征在于所述探針區上的探針低于 所述轉接板的下表面。
16、 如權利要求10所述的系統，其特征在于所述轉接板上具有與所述 專用探針卡位置相對應的通孔。
17、 如權利要求10或16所述的系統，其特征在于利用所述通孔將所 述轉接板固定于所述卡槽中。
18、 如權利要求10所述的系統，其特征在于所述探針卡是通用探針卡。
全文摘要
公開了一種芯片測試系統中的探針卡裝置，該探針卡裝置由轉接板和通用探針卡組成，既滿足了探針臺對探針卡的安裝要求，又滿足了測試儀對探針卡的連接要求，在無需購買新的芯片測試系統，也無需更改測試儀與探針臺硬件的情況下，通過更換新的探針卡裝置就利用原有設備實現了新的測試功能，有效地節約了成本，且安裝方便，通用性強。
文檔編號G01R31/00GK101105504SQ20061002878
公開日2008年1月16日 申請日期2006年7月10日 優先權日2006年7月10日
發明者劉云海, 張榮哲, 簡維廷 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司