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    一種探針測試裝置與其製造方法，製造方法包括下述步驟。首先，將多個空間轉換板定位於增強板上，空間轉換板具有多個第一焊墊。之後，將空間轉換板固定於增強板，並使空間轉換板電性連接於增強板。然後，於空間轉換板上形成具有開口的光阻圖案，第一焊墊位於開口內。之後，於開口內形成覆蓋第一焊墊的金屬層。接著，去除光阻圖案並將金屬層平坦化以形成第二焊墊。之後，將增強板與電路板電性連接。再來，提供具有多個探針區的探針頭，每一探針區皆對應到其中一空間轉換板，其中探針區上的探針藉由第二焊墊與空間轉換板的內部電路電性連接。
    公开号:TW201314214A
    申请号:TW100133504
    申请日:2011-09-16
    公开日:2013-04-01
    发明作者:Chien-Chou Wu；Ming-Chi Chen；Chung-Che Li
    申请人:Mpi Corp；
    IPC主号:G01R3-00
    专利说明:
    探針測試裝置與其製造方法
    本發明是關於一種測試裝置，且特別是關於一種適用於半導體測試的探針測試裝置與其製造方法。
    在半導體晶圓形成多個積體電路晶片需牽涉到許多步驟，包括：微影、沉積、與蝕刻等。由於其製造的程序相當複雜，故難免會有一些晶片產生缺陷。因此，在進行晶圓切割且將上述的積體電路晶片自半導體晶圓分離前，會對這些積體電路晶片進行測試，以判定上述的積體電路晶片是否有缺陷。
    請參照圖1，圖1所繪示為一種習知的探針測試裝置，此探針測試裝置10包括一固定框架11、一電路板12、一空間轉換板14、與一探針頭16。其中，空間轉換板14是藉由多個焊錫18而設置在電路板12上，而探針頭16則是被固定框架11所固定。而且，探針頭16包括多根探針162，探針162的一端與空間轉換板14上的焊墊(pad)141接觸，而探針162的另外一端則與測試晶圓上的晶片(未繪示)相接觸，藉此這些探針162可測試晶圓上的晶片(未繪示)。於空間轉換板14的內部設有電路(未繪示)，藉由這些電路，探針頭16上的探針162可與電路板12電性連接。因此，探針162所接收的測試性號能經由空間轉換板14而傳送到電路板12，以進行後續的分析。
    目前，在市面上，探針測試裝置10是由專門的探針測試裝置製造廠商進行製作和組裝，但由於成本的考量，空間轉換板14則往往是由IC製造廠商或IC設計廠商所提供。然而，圖1所示的空間轉換板14上僅設置一探針頭16，因此一次僅能偵測單一待測物(Device under test)。為了增加檢測的效率，部份的製造廠商會於一探針頭上設置多個探針區，而每一探針區皆對應到一待測物，這樣一次便可偵測多個待測物，此類型的探針測試裝置在以下可稱為多待測物(multi-DUT)之探針測試裝置，而類似圖1之探針測試裝置在下文中可稱為單待測物(single DUT)之探針測試裝置。
    請參照圖2，圖2所繪示為另一種習知的多待測物之探針測試裝置，此探針測試裝置20包括一固定框架21、一電路板22、一空間轉換板24、一增強板25、與一探針頭26，此探針頭26具有多個探針區27。在圖2中，增強板25是用以增加探針測試裝置20整體的機械強度。由於探針頭26上設置有多個探針區27，每一探針區27對應到其中一待測物且皆具有多根探針272，故此探針測試裝置20可以一次偵測多個待測物。
    雖然，探針測試裝置20能同時對多個待測物進行檢測，但由於探針頭26上設置有多個探針區27，故空間轉換板24無法沿用如圖1所示的空間轉換板14，而必需重新設計和製造，這樣一來便會增加多待測物之探針測試裝置的成本。因此，如何在多待測物之探針測試裝置中沿用單待測物之探針測試裝置中所使用的空間轉換板，是值得本領域具有通常知識者值得去思量的問題。
    在日本專利2010266300中，是藉由一基準框架對各空間轉換板進行定位，待定位完成後再將空間轉換板固定在電路板上。然而，此種定位方式僅是初步定位，之後在進行回焊時，空間轉換板的位置仍然有可能會產生偏移，從而導致探針區的探針無法和空間轉換板上的焊墊相對準。
    本發明的主要目的在於提供一種探針測試裝置與其製造方法，此探針測試裝置能沿用單待測物之探針測試裝置中所使用的空間轉換板，故能減少探針測試裝置的製造成本。
    根據上述目的與其他目的，本發明提供一種探針測試裝置的製造方法，其包括下述的步驟。首先，提供一增強板。再來，將多個空間轉換板定位於增強板上，該空間轉換板的其中一表面具有多個第一焊墊。之後，將空間轉換板固定於增強板上，並使空間轉換板的內部電路電性連接於增強板的內部電路。接著，於空間轉換板上形成一光阻圖案，該光阻圖案具有多個開口，且第一焊墊是位於開口內。然後，於每一開口內形成一金屬層，此金屬層覆蓋所述的第一焊墊，以形成多個第二焊墊。於去除光阻圖案後，將一電路板的內部電路與增強板的內部電路電性連接。之後，提供一探針頭，該探針頭具有多個探針區，且每一探針區皆對應到其中一空間轉換板。其中，探針區包括多根探針，該探針是藉由第二焊墊而與該空間轉換板的內部電路電性連接。
    於上述之探針測試裝置的製造方法中，金屬層是以電鍍的方式形成於所述的開口內。
    於上述之探針測試裝置的製造方法中，於增強板上設置有多個定位點，空間轉換板是藉由與該定位點相抵靠而定位在增強板上。
    於上述之探針測試裝置的製造方法中，空間轉換板定位於增強板的步驟包括下述的步驟。首先，提供一定位框架，該定位框架上具有多個定位槽。再來，將空間轉換板置放在定位槽內。之後，將增強板靠近定位框架，並使空間轉換板焊接在增強板上。
    於上述之探針測試裝置的製造方法中，更包括下述的步驟：於第二焊墊的表面形成一抗氧化層。
    根據上述目的與其他目的，本發明提供一種探針測試裝置，其包括一電路板、一增強板、多個空間轉換板、與多個探針區。其中，增強板設置在電路板上，且增強板的內部電路是與電路板電性連接。所述的空間轉換板是設置在增強板上，且於每一空間轉換板上皆設有多個第一焊墊與多個第二焊墊，其中第二焊墊是覆蓋第一焊墊。在此，“覆蓋”並不限定於“全部覆蓋”，也可以指“部分覆蓋”。而且，每一第二焊墊的上方表面皆為一平面。所述的探針區包括多個探針，該探針藉由第二焊墊而與空間轉換板的內部電路電性連接。於至少一空間轉換板上，至少一第二焊墊及覆蓋在其下的第一焊墊兩者的中心線並非相重合。
    於上述之探針測試裝置中，每一空間轉換板上的第二焊墊與其他相鄰的空間轉換板上相應位置的第二焊墊，其中心點的位置是位於同一條水平或垂直延長線。
    於上述之探針測試裝置中，增強板具有一凹槽，所述的空間轉換板是位於該凹槽內。而且，當所述的空間轉換板設置於增強板上後，在凹槽內填充一底膠(underfill)。
    於上述之探針測試裝置中，第二焊墊的材質與第一焊墊的材質相同。
    於上述之探針測試裝置中，增強板的材質為陶瓷，而空間轉換板的材質為有機材質。
    為讓本發明之上述目的、特徵和優點更能明顯易懂，下文將以實施例並配合所附圖式，作詳細說明如下。需注意的是，所附圖式中的各元件僅是示意，並未按照各元件的實際比例進行繪示。
    請參照圖3，圖3所繪示為本發明之探針測試裝置的第一實施例。此探針測試裝置30包括一固定框架31、一電路板32、一增強板38、多個空間轉換板34、與一探針頭35，此探針頭35具有多個探針區36。其中，增強板38是設置在電路板32的一側並與電路板32電性連接。增強板38為多層陶瓷結構(Multi-Layered Ceramic，簡稱MLC)，故具有較高的硬度，從而增加探針測試裝置30整體的強度。另外，空間轉換板34是與增強板38電性連接，亦即空間轉換板34的內部電路與增強板38的內部電路電性連接。此外，這些空間轉換板34為多層有機結構(Multi-Layered Organic，簡稱MLO)。
    此外，每一探針區36皆包括多根探針362，而探針頭35則是藉由固定框架31所固定，探針362的一端是與空間轉換板34電性接觸，而探針362的另一端則是與待測物(未繪示)相接觸。此外，在圖中，二個相鄰的探針區36之間的空間則是為跳待測物所形成的空間，所謂的跳待測物是指多待測物之探針測試裝置30的佈針圖形呈現區域化分佈，使得探針測試裝置於測試時，得以橫跨至少一待測物，而對該被橫跨者兩旁的待測物進行測試；例如，當探針測試裝置30點觸晶圓時，並未同時點觸兩兩相鄰的晶片，而是跨越特定的晶片而對其兩旁的晶片進行測試。
    請參照圖4A~圖4I，圖4A~圖4I所繪示為本發明的第一實施例之探針測試裝置的製造流程。首先，請參照圖4A，提供一增強板38，此增強板38的其中一側具有一凹槽384。再來，請同時參照圖4B與圖5A，圖5A所繪示為對應至圖4B的俯視圖，將多個空間轉換板34放置於增強板38的凹槽384內。需注意的是，於凹槽384的底面上設置有多個定位點382，在定位時，空間轉換板34的邊角是抵靠著定位點382，藉由這些定位點382可對空間轉換板34進行定位。
    之後，請參照圖4C。當完成空間轉換板34的定位後，進行迴焊(reflow)的程序，而使空間轉換板34下的錫球341焊接在增強板38上。此外，空間轉換板34上還設置有多個第一焊墊342，此第一焊墊342例如為銅。之後，於凹槽384內填入底膠385，以避免錫球341受到外界環境的污染。
    請配合參照圖5B，圖5B為對應至圖4C的俯視圖。由圖5B可知，每一空間轉換板34上的第一焊墊342與其他相鄰的空間轉換板34上相應位置的第一焊墊342並不互相對齊，其中心點的位置是位於同一條水平延長線或同一條垂直延長線。也就是說，空間轉換板34A上的第一焊墊342A與空間轉換板34B上的第一焊墊342B，其中心點的位置並非位於同一條延長線A上。而且，空間轉換板34A上的第一焊墊342A與空間轉換板34C上相應位置的第一焊墊342C，其中心點的位置並非位於同一條延長線B上。由上所述，本領域具有通常知識者應可明白“相應位置”在此所表示的意思，例如第一焊墊342A是位於空間轉換板34A的左前方，位於相應位置的第一焊墊342B與第一焊墊342C則同樣也是分別位於空間轉換板34B與空間轉換板34C的左前方。
    會發生上述現象的原因在於：當空間轉換板34初步定位於增強板38上後，需經過迴焊程序才能將空間轉換板34焊接在增強板38上；然而，在迴焊的過程中，空間轉換板34會發生偏移的現象。而且，在經過迴焊後，位於空間轉換板34下方的錫球381之厚度可能會產生變化，這也會造成了不同的空間轉換板34上的第一焊墊342的高度有些許的不一樣。
    之後，請參照圖4D，於空間轉換板34上塗佈一光阻層39’，該光阻層39’覆蓋第一焊墊342。再來，請參照圖4E，將光阻層39’進行曝光顯影，以形成一光阻圖案39，此光阻圖案39包括多個開口391，第一焊墊342則位於開口391內。
    請參照圖4F，利用電鍍的方式於開口391內沉積一金屬層343，此金屬層343覆蓋所述的第一焊墊342。待金屬層343沉積完成後，便形成一第二焊墊344，該第二焊墊344是覆蓋著第一焊墊342。在本實施例中，金屬層343的材質和第一焊墊342相同，主要是由銅所構成。然而，金屬層343的材質並不限於銅，也可使用其他材質，只要具有良好的導電功效即可。
    在圖4E中，第一焊墊342是完全位於開口391內，但在某些情況下，光阻圖案39會覆蓋住第一焊墊342的部分，而僅讓第一焊墊342的部分位於開口391內。如此一來，成型後的第二焊墊344便會只覆蓋住其下的第一焊墊342的部分。
    再來，請參照圖4G，將光阻圖案39(如圖4E所示)去除後，對第二焊墊344的上方表面進行平坦化。由圖4G可知，除了空間轉換板34A外，其他空間轉換板34上的至少一第二焊墊344之中心線C2與覆蓋在其下的第一焊墊342之中心線C1並不互相重合。此外，藉由平坦化，除了可使第二焊墊344的上表面平坦化外，還可確保每一第二焊墊344的上表面皆位於同一個水平面上，這樣可彌補不同的空間轉換板34上的第一焊墊342的高度可能會有些許不一樣的問題。
    請配合參照圖5C，圖5C為對應至圖4G的俯視圖。在本實施例中，每一空間轉換板34上的第二焊墊344與其他相鄰的空間轉換板34上相應位置的第二焊墊344，其中心點的位置是位於同一條水平延長線或同一條垂直延長線。也就是說，空間轉換板34A上的第二焊墊344A與空間轉換板34B上相應位置的第二焊墊344B，其中心點的位置是位於同一條延長線A上。而且，空間轉換板34A上的第二焊墊344A與空間轉換板34C上相應位置的第二焊墊344C，其中心點的位置是位於同一條延長線B上。
    請參照圖4H，在完成第二焊墊344的製作後，還可在第二焊墊344的表面形成一抗氧化層345。之後，請參照圖4I，將增強板38焊接在一電路板32上，此增強板38的內部電路是藉由多個錫球381而與電路板32的內部電路電性連接。之後，便可以將探針頭35組裝在空間轉換板34上，從而完成探針測試裝置30(如圖3所示)的製作。
    請比較圖5B與圖5C，在圖5B中，由於在迴焊的過程中空間轉換板34會發生偏移的現象，故不同的空間轉換板34上的第一焊墊342無法互相對齊。因此，探針區36上有部分的探針362便無法與第一焊墊342相對準。而且，由於探針區36的探針362必須與待測物上的焊墊(未繪示)相接觸，故在組裝探針測試裝置時組裝者也無法藉由調整探針362的位置來使探針362與位置偏移的第一焊墊342相接觸。這樣一來，便會造成組裝後的探針測試裝置無法正常運作，而這也是為何單待測物之探針測試裝置中的空間轉換板(如圖1之空間轉換板14)無法應用於多待測物之探針測試裝置中的原因。
    然而，在圖5C中，由於第二焊墊344的面積較第一焊墊342的面積為大，故即使在迴焊後第一焊墊342會產生偏移，但藉由第二焊墊342，能讓探針區36上的探針362有效地與第二焊墊344進行接觸。這樣一來，組裝後的探針測試裝置30便能有效地運作。換句話說，第二焊墊344的面積必須大到能與探針區36上的探針362進行有效的接觸，以使訊號能在第二焊墊344與探針362間進行傳遞。此外，第二焊墊344的面積之大小並無特別的限定，只要能讓探針362藉由第二焊墊344而與空間轉換板34的內部電路電性連接。
    在本實施例中，空間轉換板34的結構與圖1之空間轉換板14的結構相似。也就是說，空間轉換板34原本是設計用來裝設在單待測物之探針測試裝置中(如圖1所示之探針測試裝置10)。然而，藉由圖4A~圖4I所示的製造流程，便可將空間轉換板34應用在多待測物之探針測試裝置中(如圖3所示之探針測試裝置30)。如此一來，在製作多待測物之探針測試裝置時，便無需另外設計新的空間轉換板，而是可以沿用原本用在單待測物之探針測試裝置中的空間轉換板。也因此，在生產空間轉換板34時，便可發揮規模經濟之效，從而降低探針測試裝置30的製造成本。
    圖4I所示的抗氧化層345是用以保護第二焊墊344，以防止第二焊墊344被氧化，但本領域具有通常知識者也可依情況而選擇不設置抗氧化層345。
    另外，在上述的實施例中，不同空間轉換板34上的第二焊墊344彼此相對齊。然而，不同空間轉換板34上的第二焊墊344也不須精密地對齊，只要能確保探針區36上的探針362能藉由第二焊墊344而與該空間轉換板的內部電路電性連接即可，換句話說是指能確保測試訊號能於探針362與第二焊墊344間進行傳遞。
    此外，在上述的實施例中，增強板38上設置的空間轉換板34之個數為四個，但空間轉換板的個數其實是可依狀況進行調整的，例如：二個或六個。
    在圖4B中，空間轉換板34是藉由定位點382來進行定位，但也可使用其他的定位方式。請參照圖6A~圖6D，圖6A~圖6D所繪示為對空間轉換板進行定位的另一個實施例。首先，請參照圖6A，提供一定位框架60，此定位框架60上具有多個定位槽61。再來，請參照圖6B，將空間轉換板34置放在定位槽61內。接著，請參照圖6C，使增強板38與定位框架60互相靠近，並進行迴焊的程序，使空間轉換板34焊接在增強板38上。然後，請參照圖6D，將增強板38與定位框架60相分離，便完成了空間轉換板34的定位。
    在上述的實施例中，增強板38上設置有開口391，而空間轉換板34則設置於空間轉換板34內。然而，增強板上也可不設置開口。請參照圖7，圖7所繪示為本發明之增強板的另一實施例。在本實施例中，增強板48的上方表面為一平面，並未設置凹槽，而空間轉換板34則是直接設置在增強板48的上方表面上。
    本發明以實施例說明如上，然其並非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知識者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。 <先前技術>
    10．．．探針測試裝置
    11．．．固定框架
    12．．．電路板
    14．．．空間轉換板
    16．．．探針頭
    162．．．探針
    18．．．焊錫
    20．．．探針測試裝置
    21．．．固定框架
    22．．．電路板
    24．．．空間轉換板
    25．．．增強板
    26．．．探針頭
    27．．．探針區
    272．．．探針 <實施方式>
    30．．．探針測試裝置
    31．．．固定框架
    32．．．電路板
    34、34A~34C．．．空間轉換板
    341．．．錫球
    342、342A~342C．．．第一焊墊
    344、344A~344C．．．第二焊墊
    345．．．抗氧化層
    35．．．探針頭
    36．．．探針區
    362．．．探針
    38、48．．．增強板
    381．．．錫球
    382．．．定位點
    384．．．凹槽
    385．．．底膠
    A、B．．．延長線
    C1、C2．．．中心線
    60．．．定位框架
    61．．．定位槽
    圖1所繪示為一種習知的探針測試裝置。
    圖2所繪示為另一種習知的探針測試裝置。
    圖3所繪示為本發明之探針測試裝置的第一實施例。
    圖4A~圖4G所繪示為本發明的第一實施例之探針測試裝置的製造流程。
    圖5A為對應至圖4B的俯視圖。
    圖5B為對應至圖4C的俯視圖。
    圖5C為對應至圖4G的俯視圖。
    圖6A~圖6D所繪示為對空間轉換板進行定位的另一個實施例。
    圖7所繪示為本發明之增強板的另一實施例。
    34A~34C．．．空間轉換板
    342．．．第一焊墊
    344、344A~344C．．．第二焊墊
    38．．．增強板
    A、B．．．延長線
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] 一種探針測試裝置的製造方法，包括以下步驟：提供一增強板；將多個空間轉換板定位於該增強板上，該空間轉換板的其中一表面具有多個第一焊墊；將該空間轉換板固定於該增強板上，並使該空間轉換板的內部電路電性連接於該增強板的內部電路；於該空間轉換板上形成一光阻圖案，該光阻圖案具有多個開口，該第一焊墊是位於該開口內；於每一開口內形成一金屬層，該金屬層覆蓋所述的第一焊墊，以形成多個第二焊墊；去除該光阻圖案；提供一電路板，並將該增強板的內部電路與該電路板的內部電路電性連接；及提供一探針頭，該探針頭具有多個探針區，每一探針區皆對應到其中一空間轉換板，且該探針區包括多根探針，其中該探針是藉由該第二焊墊而與該空間轉換板的內部電路電性連接。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之探針測試裝置的製造方法，其中該金屬層是以電鍍的方式形成於該開口內。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之探針測試裝置的製造方法，其中該增強板具有一凹槽，所述的空間轉換板是位於該凹槽內。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之探針測試裝置的製造方法，其中於該增強板上設置有多個定位點，該空間轉換板是藉由與該定位點相抵靠而定位在該增強板上。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之探針測試裝置的製造方法，其中將該空間轉換板定位於該增強板的步驟包括：提供一定位框架，該定位框架上具有多個定位槽；將該空間轉換板置放在該定位槽內；及將該增強板靠近該定位框架，並使該空間轉換板焊接在該增強板上。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述之探針測試裝置的製造方法，更包括下述的步驟：於該第二焊墊的表面形成一抗氧化層。
    [7] 如申請專利範圍第1項所述之探針測試裝置的製造方法，更包括下述的步驟：將所述的第二焊墊平坦化。
    [8] 一種探針測試裝置，包括：一電路板；一增強板，該增強板設置在該電路板上，且該增強板的內部電路是與該電路板的內部電路電性連接；多個空間轉換板，所述的空間轉換板是設置在該增強板上，且於每一空間轉換板上皆設有多個第一焊墊與多個第二焊墊，該第二焊墊是覆蓋該第一焊墊，且該些第二焊墊的上方表面處形成一平面；及一探針頭，該探針頭具有多個探針區，所述的探針區包括多個探針，該探針藉由該第二焊墊而與該空間轉換板的內部電路電性連接；其中，於至少一空間轉換板上，至少一第二焊墊及覆蓋在其下的第一焊墊兩者的中心線並非相重合。
    [9] 如申請專利範圍第8項所述之探針測試裝置，其中每一空間轉換板上的第二焊墊與其他相鄰的空間轉換板上相應位置的第二焊墊，其中心點的位置是位於同一條水平延長線或同一條垂直延長線。
    [10] 如申請專利範圍第8項所述之探針測試裝置，其中該增強板具有一凹槽，所述的空間轉換板是位於該凹槽內。
    [11] 如申請專利範圍第10項所述之探針測試裝置，其中當所述的空間轉換板設置於該增強板上後，於該凹槽內填充有一底膠。
    [12] 如申請專利範圍第8項所述之探針測試裝置，其中該第二焊墊的材質與該第一焊墊的材質相同。
    [13] 如申請專利範圍第8項所述之探針測試裝置，其中該增強板的材質為陶瓷，而該空間轉換板的材質為有機材質。
    [14] 如申請專利範圍第8項所述之探針測試裝置，其中於第二焊墊的表面上形成有一抗氧化層。
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