专利名称：多芯片测试探针装置的制作方法
技术领域：
本发明与探针卡有关，特别是指一种多芯片测试用的悬臂式探针装置。
背景技术：
一般半导体芯片上，供以电性连接的芯片焊垫往往依照芯片内的电路组件特性而 有多种不同的设置分布，故执行园片级测试工程所需的探针卡亦需有对应的电路传输结构 以及测试点触用探针；当电子产品越多功能应用的趋势下，芯片内整合的电路组件种类越 多，传递芯片输入、输出等控制讯号所需的焊垫亦同时增加，相对使探针卡在对应一一点触 该些焊垫的探针需有高密度且相对应的设置分布。尤其为了可快速有效的执行园片级测试 以对各园片上大量芯片进行多芯片的电性测试，探针卡需配合园片上的芯片分布结构而有 对应的探针分布结构，使探针卡单次执行量测时尽可能对应量测到多数个芯片，以减少园 片级测试的工时。以日本公开专利的特开200401012212号及特开平4-318951号所提供的探针卡为 例，即具有可提供单次多芯片测试的多数个探针布设结构。然，对于显示器用的驱动芯片结 构而言，由于驱动芯片的焊垫在数量及空间布设上，用以接收输入、输出控制讯号的控制焊 垫以及用以输出模拟或数字驱动讯号的驱动焊垫皆须对应显示器面板上的影像像素所需， 并须配合显示器面板上传递影像驱动讯号的走线设计，使驱动芯片的焊垫结构呈狭长形且 仅有细微间距以对应电性连接显示器面板的导电玻璃；因此测试驱动芯片用的探针卡尚需 顾及探针身部的延伸方向对应于驱动芯片的焊垫布设方式，亦即使探针的针尖在焊垫上的 位移需沿焊垫的长边方向；对于上述二日本专利所提供的探针卡而言，仅为适用于一般集 成电路芯片结构的园片测试，并未顾及探针点触时在芯片焊垫上的位移方向是否适合焊垫 的分布结构。且随着显示器高画质以及大尺寸面板的成长，驱动芯片需要产生大量扫描及驱动 信号以对应驱动各影像像素，因此显示器面板设置的驱动芯片为更高密度的整合电路组 件；如此在驱动芯片与显示器面板的电性传导接口上，驱动芯片需有更高密度的狭长形焊 垫设置才可对应经由显示器面板的导电玻璃传递所有影像像素所需的驱动讯号，甚至于芯 片周围转角处的空间亦利用以增设焊垫供更多的驱动讯号传递，如此更提高了探针卡的探 针设置密度以及增加探针设置工程的困难度。以中国台湾专利公告为第M307752号的「多 芯片测试用悬臂式探针卡」，即为本发明的发明人所提供的一种适用于显示器驱动芯片的 园片级测试，可测试如上述以高密度的狭长形焊垫结构分布的驱动芯片，并因应于驱动芯 片周围转角部位的驱动焊垫的测试所需，提供多芯片同时测试的园片级测试功能。然，该悬臂式探针卡的探针布设方式对应于园片上的芯片位置是位于芯片长边方 向间隔有一个芯片的距离，使得以该悬臂式探针卡于一般自动化测试机台上进行园片测试 时，由人工调校使探针卡与园片初次对准后，测试机台对特定间距且呈矩阵分布的芯片所 执行的量测，仅能对呈矩阵分布的奇数列(或偶数列)芯片进行测试；若欲对其余未测试 的偶数列(或奇数列)芯片进行测试，尚须由人工调校先将探针卡与园片上未测试的偶数
3列(或奇数列)芯片重新对准，才能使探针对应点触待测的芯片以再次执行自动化对准测 试，如此的园片测试方式难以对单一园片达到完全自动化测试，徒增园片测试工程的操作工时。再者，由于该悬臂式探针卡的探针为对应于芯片长边方向相隔有一个芯片距离的 设计分布，使探针布设空间需占用可测试的芯片数量以外更多的芯片面积；举例而言，若探 针卡于园片测试时可针对各行上相隔一列的两组芯片逐次重复测试，则探针布设空间需占 去探针卡上相当于三组芯片的范围；同理，若探针卡可针对相邻二行上相隔一列的四组芯 片逐次重复测试，则探针布设空间需占去探针卡上相当于六组芯片的范围；故一旦探针卡 电路板尚有量测驱动芯片的高频特性或多种电气特性的电路布设考虑，探针布设结构所额 外占去的空间相对压缩了电路板的电路布设空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多芯片测试探针装置，可应用于显示器驱动芯片的多 芯片测试，并有效节省探针卡上的探针布设空间以及园片测试的工时，达到快速且高精密 度的园片级测试工程。为实现上述目的，本发明提供的多芯片测试探针装置是具有一探针座，该探针座 具有至少一间隔固定部将该探针座中分割为数个分割区，相邻各该分割区对应于待测集成 电路园片上相邻的芯片分布；多数个第一探针环设该探针座周围并延伸至相邻分割区之 间，多数个第二探针自该探针座外通过该探针座周围与该间隔固定部相邻之处还延伸至该 间隔固定部上以朝相邻二该分割区之间弯折有预定的角度，使该些第二探针的针尖及力臂 悬设于相邻二该分割区之间以相对并列分布。当本发明应用于园片级电测时，该些第一及第二探针可单次以所有针尖完全点触 相邻二该芯片上所有的测试焊垫；当该些探针持续触压而施以应力于测试焊垫上时，各该 探针沿其力臂的轴向位移方向皆为各该测试焊垫的长边方向，不致使针尖部位离开该些测 试焊垫而造成电性接触不良；对应于芯片周围转角处，该第二探针所悬设的力臂较邻近该 第一探针的力臂贴近该探针座，使相邻的第一及第二探针的力臂于铅垂方向上相隔有适当 的距离不致相互接触造成电性短路。
图1是本发明所提供第一较佳实施例的仰视图；图2是图1的局部放大示意图；图3是图2中的沿3-3线联机剖视图；图4是上述第一较佳实施例所提供探针座的立体图；图5是上述第一较佳实施例所提供探针卡于使用过程的局部放大顶视图，表示探 针座与待测驱动芯片的相对设置关系，以及探针的针尖点触于驱动芯片的测试焊垫时的相 对位置关系；图6是本发明第二较佳实施例所提供探针座的立体图；图7是上述第二较佳实施例所提供探针座应用于探针卡的局部放大底视图；图8是本发明第三较佳实施例所提供探针座的立体
图9是上述第三较佳实施例所提供探针座应用于探针卡的局部放大底视图< 附图中主要组件符号说明 1探针卡
10电路板11上表面
12下表面13焊垫
20,40,50探针座21、41、51周边固定部
22、23、42、52、53间隔固定部 221、231、421、422、521、531 凹部
522,532 凸部 26、56 开口 2芯片
2a、2b电子组件 30探针 32直针
311、321连接部 313,323 力臂
24、25、54、55 分割区 27、271、272 绝缘胶
20a、20b测试焊垫 31弯针 310,320 针尖 312,322 针尾
具体实施例方式以下配合附图列举若干较佳实施例，用以对本发明的结构与功效作详细说明。请参阅如图1至图3所示，本发明所提供第一较佳实施例的一探针卡1，可应用于 显示器驱动芯片的多芯片测试，包括有一电路板10、一探针座20及复数个探针30，其中该电路板10具有相对的一上表面11、一下表面12并布设有电子电路以及多数个 焊垫13与该电子电路电性连接，该电子电路是于上表面11与测试机台(图中未示)电性 连接，该下表面12设置该探针座20并以该探针座20周围的焊垫13分别电性连接该些探 针30，使该电子电路于下表面12与该些探针30电性连接，因此该电路板10可由该电子电 路传递测试机台的测试讯号由该些探针30送出至所点触的待测电子组件。请参阅如图4所示，该探针座20具有一周边固定部21以及二间隔固定部22、23， 该二间隔固定部22、23相邻并列且横跨该周边固定部21的两侧，因此将该探针座20内与 该二间隔固定部22、23的外侧均分为二分割区24、25，该二间隔固定部22、23之间形成为 一开口 26，即在二相邻的分割区24、25之间具有该开口 26，该开口 26的宽度小于该分割区 24,25的宽度，其中开口 26的宽度为间隔固定部22、23之间的距离，分割区24的宽度指间 隔固定部22与周边固定部21的短边侧之间的距离，分割区25的宽度指间隔固定部23与 周边固定部21的另一短边侧之间的距离；该周边固定部21上对应于各该间隔固定部22、 23的两侧分别设有一凹部221、231，可增加各该凹部221、231上对应于铅垂方向所设置探 针30的布设空间。该探针座20可使用为具有绝缘及抗震特性的材料所制成，以提供设置 该些探针30使具有适当的稳定度并且维持相邻探针30之间良好的电性隔绝效果，配合参 照图3，本实施例所提供的是以陶瓷材料制成，再配合以环氧树脂材料制成的一绝缘胶27 即可将该些探针30附着于该探针座20，因此可提供各该探针30绝缘、抗震及稳定的设置环 境；由于以环氧树脂材料所制成的该绝缘胶27已具有绝缘特性，当然该探针座20若欲以非绝缘材质甚或导电材质制成亦无不可，且当各该探针30周围设置空间允许下，还可于各该 探针30的金属裸针外额外包覆有绝缘材质以达到特定的电性隔绝效果。该些探针30可区分为弯针31及直针32，配合参照图2及图3，各该弯针31及直 针32具有一针尖310、320、一连接部311、321、一针尾312、322及延伸于针尖310、320与连 接部311、321间的一力臂313、323。各该探针30的针尾312、322为接设该电路板10下表 面12的焊垫13并朝该探针座20的周边固定部21延伸；该些弯针31为对应通过该些凹部 221,231并延伸至邻近的该间隔固定部22、23后朝该二间隔固定部22、23之间弯折有预定 的角度，该弯针31对应位于凹部221、231及间隔固定部22、23的部位即为其连接部311，因 此将该连接部311以第一层绝缘胶271黏着固定，则使各该弯针31的力臂313及针尖310 悬设于该二间隔固定部22、23之间；当固定该些弯针31后，该些直针32再于该探针座20 四周以第二层绝缘胶272固定于该周边固定部21，对应于该些凹部221、231之处即有部分 的直针32与该些弯针31于铅垂方向重迭；因此该周边固定部21的绝缘胶272厚度相对大 于各该间隔固定部22、23上所涂布的绝缘胶271厚度，使该些直针32的力臂323延伸空间 可与该些弯针31的力臂313相互错开，故该些直针32的力臂323分布为自各该分割区24、 25并列朝邻近的该间隔固定部22、23延伸且通过后抵止于对应该弯针31的力臂313处邻 近该针尖310部位。当然若考虑各该弯针31自连接部311以至针尾312为与该直针32有 高密集度的分布，亦可将各该弯针31表面除针尖310部位披覆有特定的绝缘薄膜材质，以 避免量测过程发生相邻探针30之间漏电或电性干扰的不良现象。配合参照图5，该探针座20的二分割区24、25为对应于一集成电路园片(图中未 示)上以多个芯片2数组分布的相邻二电子组件2a、2b，如上述作为显示器驱动芯片的集成 电路组件，且当各芯片2的电路布设需求仅为各该电子组件2a、2b的结构，该二分割区24、 25之间的开口 26则对应为相邻各芯片2之间封装切割所需的切割道；因而该电子组件2a、 2b周围邻近于切割道即布设与该电子组件2a、2b电性连接的测试焊垫20a、20b，用以作为 电性测试以及构装模块的连接接口 ；为了应用于显示器所需，使驱动芯片可对应经由显示 器面板的导电玻璃传递所有显示影像像素所需的驱动讯号，该些测试焊垫20a、20b设计为 高密度的狭长形结构，以长边并排方式环绕芯片2周围甚至周围转角处空间；当然若园片 工艺条件许可下，单一芯片内并不限定仅布设有单一驱动芯片，只要有如相邻该二电子组 件2a、2b及该些测试焊垫20a、20b的分布结构，本实施例所提供的该探针座20即可与的相 对应，使该探针卡1可达到完全点触测试该二电子组件2a、2b的目的。以该探针座20的结构，该些探针30的设置方式可使该些弯针31及直针32的针尖 310,320对应该些测试焊垫20a、20b的位置，当该探针卡1应用于该集成电路园片的园片 级电性测试时，可单次以该些针尖310、320完全点触相邻的二该芯片2上所有的测试焊垫 20a、20b以量测该二电子组件2a、2b的电气特性；纵使于芯片2周围转角处位于该二分割 区24、25之间，邻近的弯针31及直针32的力臂313、323以不同方向点触测试焊垫20a、20b 使其力臂313、323部位看似于水平方向上为相互交错重迭，然由于该绝缘胶27为先固定该 些弯针31再于铅垂方向上相隔有适当的距离以固定邻近的该直针32，使该些弯针31所悬 设的力臂313较邻近直针32的力臂323贴近该探针座20，因而邻近的弯针31及直针32实 则于铅垂方向上有足够之间隔使针尖310、320部位点触测试焊垫20a、20b时力臂313、323 部位不致相互接触造成电性短路；况且以本实施例所提供该探针座20还对应该些弯针31
6于该周边固定部21设有该些凹部221、231，使该些弯针31通过该周边固定部21时与邻近 的直针32于铅垂方向还有足够之间隔，不致发生相邻探针31、32间电性干扰的现象。再者， 当园片表面的工艺平整度不够，以致该探针卡1单次可点触的该些测试焊垫20a、20b的表 面并非完全位于同一水平面，使该探针卡1需持续触压而施以应力于园片上较为凸起的焊 垫20a、20b，直至所有的针尖310、320与对应点触的测试焊垫20a、20b有最好的电性接触效 果，如此该些探针30的针尖310、320会沿其力臂313、323的轴向于焊垫20a、20b上滑动； 由于各该探针31、32的力臂313、323以至针尖310、320的延伸方向皆为各该焊垫20a、20b 的长边方向，因此各该探针30于轴向位移时有足够的空间，不致使针尖310、320部位离开 该些焊垫20a、20b而造成电性接触不良。当然本发明所提供的该探针座20并不限定以相邻并列的该二间隔固定部22、23 横跨该周边固定部21，另请参阅如图6所示，为本发明第二较佳实施例所提供的一探针座 40，可设置为如图7所示的探针卡结构，是同于上述实施例所提供的将该探针座40设于该 电路板10底部12以及固定该些探针30于同样的布设空间；其中差异在于，该探针座40具 有一周边固定部41以及横跨该周边固定部41的一间隔固定部42，该周边固定部41上相 邻于该间隔固定部42的两侧分别设有二凹部421、422，因此该探针座40的结构形同将上 述实施例所提供探针座20的该二间隔固定部22、23间密合，以利于制作上方便；该些探针 30的设置方式亦同于上述实施例所提供者，将该弯针31的连接部311以第一层绝缘胶271 黏着固定后，该些直针32再于该探针座40四周以第二层绝缘胶272固定于该周边固定部 41，使对应于该些凹部421、422之处有部分的直针32与该些弯针31于铅垂方向重迭，且该 周边固定部41的绝缘胶272厚度相对大于该间隔固定部42上所涂布的绝缘胶271厚度， 使设于该间隔固定部42下方的该些直针32的力臂323延伸空间可与该些弯针31的力臂 313相互错开。请参阅如图4及图6所示，本发明第一及第二较佳实施例，其差异在于开口的设 置，若有开口则如图4的探针座20结构，若无开口则如图6的探针座40结构。图4的结构 中，该二间隔固定部22、23及开口 26等区域与等同于图6中的间隔固定部42，换句话说，图 6中的间隔固定部42亦可以形成一开口，而间隔固定部42具有该开口的结构即等同于图4 中的二间隔固定部22、23及开口 26。而间隔固定部42的设置与开口 26相同，如探针座20 结构，开口 26需对应相邻各芯片2之间封装切割所需的切割道，间隔固定部42亦需要对应 相邻各芯片之间封装切割所需的切割道。在公知技术中，中国台湾公告专利第M307752号的结构，因探针布设方式，使得悬 臂式探针卡在进行多数个芯片量测时，有其限制存在。以测试两个芯片为例，悬臂式探针卡 的探针涵盖范围是三个芯片，且是对除了中间以外的两个芯片进行测试，而不是同时测试 相邻的两个芯片，而本发明的探针布设方式，因探针座的开口或间隔固定部设置在相邻各 芯片2之间封装切割所需的切割道上，且弯针设置在该探针座的开口或间隔固定部上，可 以达到同时测试相邻的两个芯片，因此相较于中国台湾公告专利第M307752号的结构，可 以减少探针布设结构的空间，更可以增加测试芯片时的效率。请参阅如图8所示，为本发明第三较佳实施例所提供的一探针座50，具有一周边 固定部51以及横跨该周边固定部51的二间隔固定部52、53，使该二间隔固定部52、53的 外侧形成有均分的二分割区54、55，且在二间隔固定部52、53之间形成为一开口 56，该周边固定部51的两侧相邻于该二间隔固定部52、53分别设有一凹部521、531，各该间隔固定部 52,53相对凸设有一凸部522、532。该探针座50可设置为如图9所示的探针卡结构，同于 上述实施例所提供者设置于该电路板10上，然仅设置部分的该些弯针31与直针32，其中差 异在于，该探针座50所应用量测的驱动芯片可为较少的驱动讯号传输接口，亦即驱动芯片 周围不同于上述实施例所提供的应用量测般有高密度分布的测试焊垫；因此仅需少数的弯 针31设置于该二凹部521、531与其邻近的间隔固定部52、53上，再于该周边固定部51设 置该直针32，对应于该些凹部521、531之处为部分的直针32与该些弯针31于铅垂方向重 迭，且该弯针31于对应的该间隔固定部52、53上为经弯折后延伸固定于该凸部522、532再 悬设于该二凸部522、532之间，使该探针座50的制作上不需耗费太多的材料成本即能有效 的达成应用量测的目的。 以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，故举凡应用本发明说明书及权利 范围所为的等效结构变化，理应包含在本发明的权利要求范围内。
权利要求
一种多芯片测试探针装置，用以对呈数组分布的多数个相邻集成电路组件进行电性测试，包括有一探针座，具有一周边固定部及至少一间隔固定部，该周边固定部环绕该间隔固定部，该周边固定部与该至少一间隔固定部之间形成有数个分割区，相邻各该分割区与上述相邻的集成电路组件相对应分布；以及，多数个第一及第二探针，各该第一及第二探针具有一针尖、一连接部及一针尾，该连接部位于该针尖及针尾之间且固定于该探针座，使该连接部与针尖之间形成一力臂以悬设于该探针座；该第一探针的连接部设于该周边固定部，该第二探针的连接部设于该间隔固定部，该第二探针的针尖位于相邻二该分割区之间，该第二探针的连接部以至针尾自该间隔固定部朝邻近该周边固定部方向弯折以延伸通过该周边固定部至该探针座外围。
2.依据权利要求1所述的探针装置，其中，该至少一间隔固定部连接该周边固定部相 对的两侧且位于相邻二该分割区之间，该至少一间隔固定部上悬设有该第一探针且其力臂 的延伸方向与该第二探针的力臂延伸方向相交错。
3.依据权利要求1所述的探针装置，其中，该间隔固定部位于该两相邻集成电路组件 的切割道上。
4.依据权利要求1所述的探针装置，其中，该间隔固定部之间形成有二个分割区，该探 针座在二相邻的该分割区之间具有一开口，且各该第二探针的针尖位于该开口中。
5.依据权利要求4所述的探针装置，其中，该开口中悬设有该第一探针且其力臂的延 伸方向并列于该间隔固定部。
6.依据权利要求4所述的探针装置，其中，该开口位于该两相邻集成电路组件的切割 道上。
7.依据权利要求3或5所述的探针装置，其中，至少一该第二探针的力臂位于该第一探 针的针尖及邻近的该周边固定部之间。
8.依据权利要求3或5所述的探针装置，其中，各该间隔固定部上悬设有该第一探针， 各该第二探针自连接部以至延伸至该周边固定部时设于邻近该第一探针的力臂及该间隔 固定部之间。
9.依据权利要求8所述的探针装置，其中，该些第一及第二探针是以一绝缘胶固定于 该探针座，该周边固定部上的绝缘胶厚度大于该间隔固定部上的绝缘胶厚度。
10.依据权利要求2所述的探针装置，其中，该周边固定部上凹设有多数个凹部，该些 凹部与该间隔固定部相邻接，各该第二探针通过该周边固定部时设于该凹部上。
11.依据权利要求10所述的探针装置，其中，各该凹部上设有至少一第一探针，各该第 二探针通过该周边固定部时位于相邻该第一探针的连接部与该探针座之间。
12.依据权利要求1所述的探针装置，其中，该周边固定部与该间隔固定部相邻接的两 侧分别设有至少一凹部，各该第二探针通过该周边固定部时设于该凹部上。
13.依据权利要求4所述的探针装置，其中，该间隔固定部凸设有一凸部，各该第二探 针的连接部设于该凸部上。
全文摘要
一种多芯片测试探针装置，设有一探针座，该探针座具有至少一间隔固定部将该探针座中分割为数个分割区，相邻的分割区对应于待测集成电路园片上相邻的芯片分布；多数个第一探针环设该探针座周围并延伸至相邻分割区之间，多数个第二探针自该探针座外通过该探针座周围与该间隔固定部相邻之处延伸至该间隔固定部上以朝相邻二该分割区之间弯折有预定的角度，使该些第二探针的针尖及力臂悬设于相邻二该分割区之间以相对并列分布。
文档编号G01R1/073GK101881787SQ200910137118
公开日2010年11月10日 申请日期2009年5月7日 优先权日2009年5月7日
发明者张嘉泰 申请人:旺矽科技股份有限公司