專利名稱：探針卡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的示例性實施方式涉及用于測試半導體器件的正常工作的 探針卡。更具體地，本發(fā)明的示例性實施方式涉及具有改進的探針接 合強度的探針卡。
背景技術：
目前，例如計算機的信息媒體已變得很普遍，因此半導體器件的 發(fā)展取得了快速的進步。在半導體器件的功能方面，半導體器件可能 需要高的運算速度和大的存儲容量。為了滿足上述要求，用于半導體 器件的半導體制造工藝已向高集成度、提高的可靠性、和高響應速度 等方面發(fā)展。
一般地，半導體器件由以下步驟生產(chǎn)用于形成電路的制造工藝， 所述電路包括在例如硅襯底的半導體襯底上的電氣元件；用于測試半 導體襯底上的半導體芯片的電特性的電管芯分揀(EDS)工藝，所述 半導體襯底由所述制造工藝形成；采用環(huán)氧樹脂對半導體芯片進行封 裝的封裝工藝；以及對封裝的半導體芯片進行切割以將封裝的半導體 芯片分割為半導體芯片。
在這里，EDS工藝是用于在進行封裝工藝之前檢查半導體芯片是 否正常工作的重要工藝。EDS工藝可包括對具有多個探針的探針卡的 使用，該探針分別與半導體芯片接觸。
探針卡可通過將電信號施加到與探針接觸的半導體芯片上、并通
過檢測來自半導體芯片的響應信號而被用于測試半導體芯片的正常工作。
傳統(tǒng)的針型探針卡可通過以下步驟制造對各個在一端形成有尖 端的針進行彎曲、將針布置在預定位置、以及通過焊接工藝將針固定 到基底上。在這里，為了確保探針和半導體芯片的焊盤之間的接觸， 可能需要提供具有彈性的探針。
然而，因為傳統(tǒng)的針型探針卡被重復使用，所以探針可能會變形、 探針的水平面可能會無法保持和/或探針的位置可能會偏移。
此外，因為傳統(tǒng)的針型探針卡可能是手工制造的，所以傳統(tǒng)的針 型探針卡的生產(chǎn)率可能很低。而且，由于半導體器件已變得高度集成， 因而半導體器件的間距可能很小。然而，可能難以對傳統(tǒng)的針型探針
卡進行布置以使其對應于半導體器件的小的間距。而且，傳統(tǒng)的針型 探針卡的針之間可能會產(chǎn)生干擾，以使得傳統(tǒng)的針型探針卡的測試精 度非常低。
為了克服傳統(tǒng)的針型探針卡的問題，已經(jīng)提出了懸臂式探針卡。
懸臂式探針卡可通過以下過程制造在基底上豎直形成凸塊、在 犧牲基底上形成尖端部分和用于支撐該尖端部分的支撐梁、將凸塊接 合到支撐梁的一端、并除去犧牲基底。
微機電系統(tǒng)(MEMS)探針卡是一種懸臂式探針卡，其可由MEMS 技術制造。特別地，MEMS技術使得可在半導體襯底水平制造探針卡。 因而，用于測試半導體器件的時間和費用可顯著減少。
依照制造MEMS探針卡的傳統(tǒng)方法，通過焊接工藝將凸塊接合到 支撐梁的一端。特別地，在凸塊和支撐梁之間放入焊膏。將焊膏加熱 至約200°C到約350。C以使焊膏融化，從而使凸塊和支撐梁相互結合。
然而，在傳統(tǒng)的MEMS探針卡中，當在結合工藝中對凸塊和支撐 梁進行加熱和冷卻時，可能在凸塊和支撐梁之間產(chǎn)生位置誤差。此外， 傳統(tǒng)的MEMS探針卡在重復使用時，由于凸塊和支撐梁之間的弱接合 強度，可能會使支撐梁變形并偏移。因此，傳統(tǒng)的MEMS探針卡的耐 用性可能很低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實施方式提供了一種包括牢固固定的探針的探針卡。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面的探針卡包括基底、凸塊、探針以及結合 部件。所述凸塊形成在所述基底上。所述探針包括支撐梁以及從所述 支撐梁的第一端凸出的尖端。所述結合部件將所述凸塊電連接至所述 探針。所述結合部件包括第一結合部分以及包圍所述第一結合部分外 表面的第二結合部分。
根據(jù)一個示例性實施方式，所述第一結合部分和所述第二結合部 分緊密地相互安裝。此外，可在所述第一結合部分和所述第二結合部 分之間放入焊膏
根據(jù)另一示例性實施方式，所述第一結合部分可形成在所述凸塊 上。所述第二結合部分可在與所述第一端相反的支撐梁的第二端上形 成?？蛇x地，所述第一結合部分可形成在支撐梁的第二端上。所述第 二結合部分可形成在所述凸塊上。
根據(jù)另一示例性實施方式，所述第二結合部分的形狀為具有中空 部分的圓柱形，所述中空部分的尺寸與所述第一結合部分的外部周邊 相對應。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 方面的探針卡包括基底、探針以及結合部件。 所述探針包括支撐梁以及從所述支撐梁的第 一端凸出的尖端。所述結 合部件包括形成在所述基底上的第 一結合部分，以及緊密地安裝到所 述第一結合部分上的第二結合部分。此外，所述第二結合部分的形狀 被設置為包圍所述第 一結合部分的外表面。
根據(jù)一個示例性實施方式，所述第一結合部分可從形成于所述基 底的凹陷部分的內(nèi)表面凸出。所述第二結合部分的形狀為具有中空部 分的圓柱形，所述中空部分的尺寸與所述第一結合部分的外部周邊相
對應。此外，可在所述第一結合部分和所述第二結合部分之間放入焊
喜
根據(jù)本發(fā)明，可將探針卡牢固而精確地固定到基底或凸塊上。此 外，探針卡可具有改進的穩(wěn)定性，以使得采用本探針卡測試的半導體
器件的測試失效率降低。


通過以下結合附圖的詳細描述，本發(fā)明的上述和其他特征以及優(yōu)
點將會更加清楚。其中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施方式的探針卡的剖視
圖2是示出圖1中的探針卡的立體圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施方式的探針卡的剖視
圖4是示出圖3中的探針卡的立體圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施方式的探針卡的剖視 圖；以及
圖6是示出圖5中的探針卡的立體圖。
具體實施例方式
下文中將參照其中示出本發(fā)明的實施方案的附圖更加全面地描述 本發(fā)明。然而，可以通過不同的形式實施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應凈皮 解釋為受本文實施方案的限制。相反，提供這些實施方案的目的是使
在附圖中，為了清晰起見可能對層和區(qū)域的尺寸和相對尺寸進行了放 大。
應當理解，當談到元件或層"位于"、"連接至"或者"耦合至"
另一元件或層上時，其可以直接位于、連接至或者耦合至其他元件或
層上，或者可能存在插入的元件或層。相反地，當談到元件"直接位
于"、"直接連接至"或者"直接耦合至"另一元件或層上時，則不存
在插入的元件或層。全文中相同的標號指代相同的元件。本文中所使
用的術語"和/或"包括所列舉的相關項目中的一個或多個的任意組合 和全部組合。
應當理解，雖然術語第一、第二等在本文中可以用來描述各種元
件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/ 或部分不應局限于這些項目。這些術語僅用來將一個元件、組件、區(qū) 域、層和/或部分與另一個區(qū)域、層或部分區(qū)分開。因而，下文中討論 的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分也可稱作第二元件、組件、區(qū)域、 層或部分，而不背離本發(fā)明的教導。
本文中可以使用空間上相對的術語，例如"在......之下，，、"在.......
下方"、"下方"、"上方"、"上部"等，以便于描述附圖中所示的一個 元件或特征與其他元件或特征的相對關系。應當理解，空間上相對的 術語旨在包含設備在使用或操作時除了附圖中所描述的定位之外的不 同定位。例如，如果附圖中的設備翻轉，被描述成"在其他元件或特 征下方"或"在其他元件或特征之下"的元件將一皮定向成"位于其他 元件或特征上方"。因而，示例性的術語"在......下方"能夠包含上方
方向和下方方向。所述設備可以其他方式定向(轉動90度或處于其他 方位)，從而相應地解釋本文中使用的空間上相對的描述語。
本文使用的術語僅旨在描述特定的實施方案而非限制本發(fā)明。當
用在本文中時，單數(shù)形式的"一個(a或an)"和"該(the)"也旨在 包括復數(shù)形式，除非上下文中另有明確說明。還可進一步理解，當在 本i兌明書中4吏用時，術語"包括(includes和/或including )"表示存在 所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在
或附加有一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/ 或其組合。
除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)與 本發(fā)明所屬領域的普通技術人員通常所理解的含義相同。進一步還可 以理解，諸如常用字典中所定義的那些術語應該:故解釋為具有與其相 關領域中含義相一致的含義，并且除非本文明確地定義，不能以理想 化或過于正規(guī)的方式對其進行解釋。
實施方式1
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施方式的探針卡的剖視
圖，圖2是示出圖1中的探針卡的立體圖。
參照圖1和圖2，該示例性實施方式的探針卡包括具有電路圖案
102的基底101、在圖案102上形成的凸塊110、以及多個具有第一端 和第二端的探針120，在第一端形成有與半導體器件接觸的尖端122， 第二端與第一端相反并結合有凸塊110。
此外，探針卡進一步包括結合部件130,其用于使凸塊110與探 針120相互固定，進而使凸塊110與探針120相互電耦合。
在這里，探針卡可用作空間擴充裝置，其用于將具有以第一節(jié)距 設置的焊盤的半導體器件電耦合至具有以大于第一節(jié)距的第二節(jié)距設 置的焊盤的印刷電路板(PCB)。
在該示例性實施方式中，基底101可包括單層陶覺結構或多層陶 瓷結構。此外，基底101上的電路圖案102可對應于半導體器件的第 一節(jié)距。
凸塊110從基底101的電路圖案102上凸出。凸塊110將電路圖 案102電連接至探針120。
每一探針120均包括支撐梁121和尖端122。支撐梁121的固定 端被固定于凸塊110。支撐梁121從凸塊110水平地延伸。在該示例 性實施方式中，支撐梁121的形狀可為厚度很薄、 一定寬度、并且長 度大于寬度的桿。
在這里，為了通過將尖端122向半導體器件的焊盤按壓以對尖端 122和半導體器件的焊盤充分提供穩(wěn)定的接觸可靠性，支撐梁121可 具有彈性。此外，為了使探針120同時與焊盤接觸，可在基底101的 上表面與支撐梁121之間形成間隔。
尖端122從支撐梁121的自由端、沿著與朝向基底101的豎直向 下方向相反的豎直向上方向凸出。
尖端122直接與半導體器件的焊盤接觸。因而，尖端122可有利 地具有用于刺破焊盤上的氧化層的尖角端以與焊盤接觸。此外，尖端 122可具有耐磨性以使尖端122反復與焊盤接觸。在該示例性實施方 式中，尖端122的形狀可為具有尖角端的圓錐形或金字塔形。或者， 尖端122可具有與上述形狀不同的多種形狀中的一種。
結合部件130將凸塊110與探針120結合。結合部件130具有從 凸塊110上凸出的第一結合部分131以及緊密地固定到第一結合部分 131的第二結合部分132。
從凸塊110上凸出的第一結合部分131被插入第二結合部分132。
在該示例性實施方式中，在第一結合部分131和第二結合部分132 之間可不形成間隙。因而，第二結合部分132可具有對應于第一結合 部分131的外部周邊的中空部分。例如，第二結合部分132的內(nèi)部周 邊可與第一結合部分131的外部周邊基本相同?；蛘?，為了增加第一 結合部分131和第二結合部分132之間的接合強度，第一結合部分131 的外部周邊可稍大于第二結合部分132的內(nèi)部周邊。
如圖2所示，在該示例性實施方式中，結合部件130包括從凸塊 110中凸出的、形狀為實心矩形柱的第一結合部分131,以及形狀為中 空矩形柱的第二結合部分132，第二結合部分132具有尺寸對應于第 一結合部分131的外部周邊的中空部分。在這里，結合部件130的形 狀可不限于上述外形。例如，第一結合部分131的形狀可為圓柱形。 第二結合部分132的形狀可為中空的圓柱形，其具有直徑與第一結合 部分131的直徑基本相同的中空部分。
在這里，如上所述，結合部件130的第一結合部分131和第二結 合部分132被緊密地相互安裝。因而，為了將第一結合部分131和第 二結合部分132緊密地相互組裝，可對第一結合部分131和/或第二結 合部分132進行加熱或加壓，以使第一結合部分131插入第二結合部 分132的中空部分，從而將第一結合部分131和第二結合部分132緊 密地相互安裝。
此外，為了將第一結合部分131和第二結合部分132緊密地相互 安裝，第二結合部分132可具有用于包圍不小于第一結合部分131約 1/2的外部周邊的形狀。
在該示例性實施方式中，第一結合部分131被單獨地形成在凸塊 110上?；蛘?，第一結合部分131和凸塊110可;f皮此同時形成。此外， 在該示例性實施方式中，第二結合部分132形成在支撐梁121上?？?選地，第二結合部分132和支撐梁121可彼此同時形成。
此外，可在第一結合部分131上形成粘合劑部件。在該示例性實施方式中，粘合劑部件可包括焊膏140。當將焊膏140被加熱到約200。C 至約350。C時，焊膏140被融化以使第一結合部分131和第二結合部 分132彼此牢固地結合。
可選地，結合部件130的第一結合部分131和第二結合部分132 可通過溫度不低于約450。C的銅焊工藝、導電粘合劑等、以及焊膏140 相互結合。
依照該示例性實施方式，由緊密的安裝產(chǎn)生的物理接合強度以及 由焊膏140產(chǎn)生的接合強度可施加在探針120和凸塊110之間，以使 得探針120和凸塊110相互牢固地固定。此外，因為可防止探針120 的位置誤差和變形，所以探針卡可具有改進的結構穩(wěn)定性。
實施方式2
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施方式的探針卡的剖視 圖，圖4是示出圖3中的探針卡的立體圖。
在示例性實施方式1中，第一結合部分131被插入第二結合部分 132中。相反，在本示例性實施方式中，第二結合部分232 ^皮插入第 一結合部分231中。
在下文中，將參照圖3和圖4詳細說明該示例性實施方式的探針 卡。在這里，與示例性實施方式1和2基本相同的元件由相同的名稱 表示，并且為了簡潔，在此省略了關于相同元件的任何進一步的說明。
參照圖3和圖4，該示例性實施方式的探針卡包括具有電路圖 案202的基底201;在圖案202上形成的凸塊210;多個具有第一端和 第二端的探針220,在第一端形成有與半導體器件接觸的尖端222，第 二端與第一端相反并結合有凸塊210;以及用于使凸塊210與探針220 相互結合的結合部件230。
在該示例性實施方式中，基底201可包括單層陶瓷結構或多層陶 瓷結構。此外，基底201上的電路圖案202可對應于半導體器件的第 一節(jié)距。
凸塊210從基底201的電路圖案202上凸出。
每一個探針220均包括支撐梁221和尖端222。支撐梁221的固
定端被固定于凸塊210。支撐梁221從凸塊210水平地延伸。尖端222 從支撐梁221的自由端、沿著與朝向基底201的豎直向下方向相反的 豎直向上方向凸出。
在該示例性實施方式中，支撐梁221可為長度大于寬度的桿形。
在這里，為了對尖端222和半導體器件的焊盤充分提供穩(wěn)定的接 觸可靠性，尖端222的形狀可為具有尖角端的圓錐形或金字塔形。
結合部件230具有從凸塊210上凸出的第一結合部分231,以及 緊密地固定到第一結合部分231的第二結合部分232。第二結合部分 232形成于支撐梁221的固定端。
在該示例性實施方式中，第一結合部分231被單獨地形成在凸塊 210上?？蛇x地，第一結合部分231和凸塊210可4皮此同時形成。此 外，在該示例性實施方式中，第二結合部分232形成在支撐梁221上。 可選地，第二結合部分232和支撐梁221可彼此同時形成。
第二結合部分232被插入第一結合部分231中。為了將第二結合 部分232緊密地安裝到第一結合部分231中，第二結合部分232的外 部周邊可與第一結合部分231中的中空部分的內(nèi)部周邊基本相同?？?選地，第二結合部分232的外部周邊可稍大于第一結合部分231的內(nèi) 部周邊。
如圖4所示，在該示例性實施方式中，第二結合部分232的形狀 為從支撐梁221凸出的實心矩形柱。第一結合部分231的形狀為中空 矩形柱，其具有尺寸與第二結合部分232的直徑對應的中空部分。
此外，焊膏240可在第一結合部分231上形成。在該示例性實施 方式中，焊膏240在第一結合部分231和第二結合部分232之間加入。 當加熱焊膏240時，焊膏240被融化以將第一結合部分231和第二結 合部分232彼此牢固地結合。
實施方式3
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施方式的探針卡的剖視 圖，圖6是示出圖5中的探針卡的立體圖。
在該示例性實施方式中，不同于示例性實施方式1和2中的結構，
用于固定探針320的第一結合部分231于基底301處形成。
在下文中，將參照圖5和圖6詳細說明該示例性實施方式的探針
卡。在這里，與示例性實施方式1至2基本相同的元件由相同的名稱
表示，并且為了簡潔，在此省略了關于相同元件的任何進一步的說明。 參照圖5和圖6,該示例性實施方式的探針卡包括具有電路圖
案302的基底301 、多個具有與半導體器件接觸的尖端322的探針320、
以及用于使基底301與探針320相互結合的結合部件330。
每一個探針320均包括桿形的支撐梁321,并且尖端322從支撐
梁321的自由端、沿著與朝向基底301的豎直向下方向相反的豎直向
上方向凸出。
在這里，為了對尖端322和半導體器件的焊盤充分提供穩(wěn)定的接 觸可靠性，尖端322的形狀可為具有尖角端的圓錐形或金字塔形。
在該示例性實施方式中，基底301可包括單層陶瓷結構或多層陶 瓷結構。此外，基底301上的電路圖案302可對應于半導體器件的第 一節(jié)距。
結合部件330具有形成于基底301的第一結合部分331,以及形 成于支撐梁321的固定端的第二結合部分332。
可將第一結合部分331設置為與電路圖案302相對應。此外，第 一結合部分331形成在凹陷部分303內(nèi)，凹陷部分303形成于基底301 的表面部分。
在該示例性實施方式中，凹陷部分303可通過將電路圖案302和 與電if各圖案302相鄰的基底301的一部分地去除而形成。第一結合部 分331 /人凹陷部分303的底部表面延伸。電路圖案302纟皮部分地設置 在第一結合部分331上。即，第一結合部分331可通過在凹陷部分303 的形成過程中將基底301部分地去除、而保留第一結合部分331來形 成。
在該示例性實施方式中，凹陷部分303和第一結合部分331可通 過噴砂、工藝、通過在基底301的表面部分形成凹面而同時獲得。
凹陷部分303可具有足以4妻納第二結合部分332的內(nèi)部空間。此 外，凹陷部分303的形狀可對應于第二結合部分332的形狀。例如，
當?shù)诙Y合部分332的形狀為矩形柱形或圓柱形時，凹陷部分303可 具有對應于第二結合部分332形狀的矩形柱中空部分或圓柱形中空部 分。
第二結合部分332具有用于接收第一結合部分331的中空部分。 例如，當?shù)谝唤Y合部分331的形狀為矩形柱或圓柱形時，第二結合部 分332可為中空矩形柱形狀或中空的圓柱形，其具有與第一結合部分 331的形狀相對應的中空部分。
此外，在第二結合部分332的中空部分和第一結合部分331的外 部周邊之間可不形成間隙。
此外，焊膏340可形成在第一結合部分331上。在該示例性實施 方式中，電路圖案302被設置在第一結合部分331上。焊膏340形成 在電^^圖案302上。
因此，當將第一結合部分331插入第二結合部分332中時，可施 加壓力以使第一結合部分331和第二結合部分332相互結合。當將結 合部件340被加熱到焊膏340的融化溫度時，焊膏340被融化以將第 一結合部分331和第二結合部分332相互牢固地結合。
根據(jù)本發(fā)明，探針卡中的探針可具有改進的接合強度。此外，因 為可防止探針的位置誤差和變形，所以探針卡可具有改進的結構穩(wěn)定 性。因此，采用本探針卡測試的半導體器件的測試失效率可減少。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但是應當注意本領域技 術人員可以根據(jù)上述教導進行各種變化和修改。因此，應當理解，在 不偏離所附權利要求所限定的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以對 已公開的本發(fā)明的特定實施方案進行變化。
權利要求
1.一種探針卡，包括基底；凸塊，形成在所述基底上；探針，包括支撐梁以及從所述支撐梁的自由端凸出的尖端；結合部件，其用于使所述凸塊和所述探針彼此電耦合，所述結合部件包括第一結合部分以及包圍所述第一結合部分的外表面的第二結合部分。
2. 如權利要求1所述的探針卡，其中所述第一結合部分和所述第 二結合部分緊密地相互安裝。
3. 如權利要求1所述的探針卡，進一步包括放入所述第一結合部 分和所述第二結合部分之間的焊膏。
4. 如權利要求1所述的探針卡，其中所述第一結合部分形成在所 述凸塊上，所述第二結合部分形成在所述支撐梁的、與所述自由端相 反的固定端上。
5. 如權利要求1所述的探針卡，其中所述第一結合部分形成在所 述支撐梁的、與所述自由端相反的固定端上，所述第二結合部分形成 在所述凸塊上。
6. 如權利要求1所述的探針卡，其中所述第二結合部分的形狀為 具有中空部分的圓柱形，所述中空部分的尺寸與所述第一結合部分的 外部周邊相對應。
7. —種探針卡，包括 基底；探針，包括支撐梁以及從所述支撐梁的自由端凸出的尖端；結合部件，其包括形成在所述基底上的第一結合部分，以及待與 所述第一結合部分結合的第二結合部分，所述第二結合部分具有用于 包圍所述第一結合部分的外部表面的形狀。
8. 如權利要求7所述的探針卡，其中所述第一結合部分和所述第 二結合部分緊密地相互安裝。
9. 如權利要求7所述的探針卡，其中所述第一結合部分從形成在 所述基底的表面部分的凹陷部分凸出。
10. 如權利要求7所述的探針卡，其中所述第二結合部分的形狀 為具有中空部分的圓柱形，所述中空部分的尺寸與所述第一結合部分 的外部周邊相對應。
11. 如權利要求7所述的探針卡，進一步包括放入所述第一結合 部分和所述第二結合部分之間的焊膏。
全文摘要
一種探針卡，其包括基底、凸塊、探針以及結合部件。所述凸塊形成在所述基底上。所述探針包括支撐梁以及從所述支撐梁的第一端凸出的尖端。所述結合部件將所述凸塊電連接至所述探針。所述結合部件包括第一結合部分以及包圍所述第一結合部分外表面的第二結合部分。因而，探針卡的探針可牢固地固定以使得探針卡可具有改進的結構穩(wěn)定性。
文檔編號G01R1/067GK101191801SQ20071016817
公開日2008年6月4日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權日2006年11月28日
發(fā)明者高上基 申請人:高美科株式會社