晶圓探針卡的分類及設(shè)計(jì)參數(shù)

1、<p>　　晶圓探針卡的分類及設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　摘 要：晶圓探針卡是半導(dǎo)體在制造晶圓階段的重要測(cè)試分析接口，通過連接測(cè)試機(jī)和芯片傳輸信號(hào)對(duì)芯片參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。本文在介紹探針卡定義及分類基礎(chǔ)上，詳細(xì)說明探針卡的主要設(shè)計(jì)參數(shù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：懸臂探針卡；垂直探針卡；分類；設(shè)計(jì)參數(shù) </p><p><b>　　1 引言 &l

2、t;/b></p><p>　　晶圓探針卡又稱探針卡，英文名稱“Probe card”。廣泛應(yīng)用于內(nèi)存、邏輯、消費(fèi)、驅(qū)動(dòng)、通訊IC等科技產(chǎn)品的晶圓測(cè)試，屬半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中相當(dāng)細(xì)微的一環(huán)。當(dāng)IC設(shè)計(jì)完成后，會(huì)下單給晶圓代工廠制作，晶圓制作完成后而尚未切割封裝之際，為確保晶圓良率及避免封裝的浪費(fèi)，須執(zhí)行晶圓電性測(cè)試及分析制程。探針卡與測(cè)試機(jī)構(gòu)成測(cè)試回路，于IC封裝前，以探針針測(cè)晶粒，篩選出電性功能不良的芯片，避免不

3、良品造成后段制造成本的浪費(fèi)。 </p><p>　　隨著半導(dǎo)體制成的快速進(jìn)展，傳統(tǒng)探針卡已面臨測(cè)試極限，為滿足高積密度測(cè)試，探針卡類型不斷發(fā)展，本文就介紹探針卡分類及主要設(shè)計(jì)參數(shù)。 </p><p><b>　　2 探針卡概述 </b></p><p>　　2.1 探針卡定義 </p><p>　　“探針卡”是一種測(cè)試接

4、口，通過連接測(cè)試機(jī)和芯片傳輸信號(hào)，對(duì)芯片參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。探針卡將探針與芯片上的焊墊直接接觸，引出芯片訊號(hào)，配合周邊測(cè)試儀器與軟件控制達(dá)到自動(dòng)化量測(cè)的目的。 </p><p>　　3 探針卡發(fā)展概況及種類 </p><p>　　隨著晶圓技術(shù)的不斷提升，探針卡的種類不斷更新。最早的探針卡發(fā)展于1969年。主要分為epoxy ring水平式探針卡；薄膜式水平式探針卡；垂直式探針卡；橋接支持構(gòu)件；S

5、O I 形式探針卡。 </p><p>　　目前晶圓測(cè)試廠廣泛用于晶圓測(cè)試的探針卡為懸臂及垂直探針卡2種類型。 </p><p>　　4 探針卡設(shè)計(jì)參數(shù)及優(yōu)點(diǎn) </p><p>　　4.1 探針卡設(shè)計(jì)參數(shù) </p><p>　　針位：探針在焊墊上的x，y位置 </p><p>　　水平：探針卡上所有探針Z方向最大水平差

6、 </p><p>　　接觸電阻：探針表面和焊墊之間的接觸電阻 </p><p>　　漏電流：2個(gè)或更多信號(hào)之間產(chǎn)生的漏電電流 </p><p>　　針徑參數(shù)：針徑，針長(zhǎng)，角度，形狀 </p><p>　　4.2 懸臂探針卡優(yōu)點(diǎn) </p><p>　　懸臂探針卡使用較普及，先將探針按一定角度，長(zhǎng)度彎曲后，再用環(huán)氧樹脂固

7、定，針位較穩(wěn)定。主要優(yōu)點(diǎn)： </p><p>　　多種探針尺寸，多元探針材質(zhì) </p><p>　　擺針形式靈活，單層，多層針均可 </p><p>　　造價(jià)低廉，可更換單根探針 </p><p><b>　　用于大電流測(cè)試 </b></p><p>　　4.3 懸臂探針卡的主要設(shè)計(jì)參數(shù) <

8、/p><p>　　針位：+/-0.25mil </p><p>　　水平：+/-0.25mil </p><p>　　針壓：2-3g/mil+/-20% </p><p>　　漏電流：10nA/5V </p><p>　　接觸電阻：3/20mA </p><p>　　4.4 垂直探針卡的優(yōu)點(diǎn) <

9、;/p><p>　　垂直探針卡能帶來更高的能力及效能，主要優(yōu)點(diǎn)： </p><p><b>　　多種針尖尺寸 </b></p><p>　　高度平行處理，適合Multi-Dut </p><p>　　高科技探針材料，高溫測(cè)試 </p><p><b>　　高頻率探測(cè)能力 </b>

10、</p><p>　　4.5 垂直探針卡的探針類型 </p><p>　　垂直探針種類很多，分為Cobra、 Vi-probe、 Apollo、MEMS等多種技術(shù)。 主流探針，探針卡供應(yīng)商有MicroProbe、FEINMETALL、SV Probe、Technoprobe。 </p><p>　　4.6 垂直探針卡的主要設(shè)計(jì)參數(shù) </p><p

11、>　　探針針徑類型、針位、水平、針壓、針長(zhǎng)、漏電流、接觸電阻等。 </p><p>　　按垂直探針類型劃分關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)： </p><p><b>　　5 結(jié)論 </b></p><p>　　探針卡的發(fā)展前景及晶圓高科技設(shè)計(jì)的不斷更新讓人歡欣鼓舞，這代表著科技的不斷進(jìn)步，但我們應(yīng)看到探針卡依然面臨不少挑戰(zhàn)，比如探針成本不斷增加，維修更換探

12、針高科技人員的培養(yǎng)，通過有效控制測(cè)試機(jī)臺(tái)在線清潔探針的頻率及各種參數(shù)來提高探針卡使用壽命。 </p><p>　　總體來講，晶圓探針卡的發(fā)展可謂機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，需要高科技人員不斷學(xué)習(xí)，跟上世界尖端技術(shù)的步伐。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]黃榮堂，賴文雄. 晶圓級(jí)探針卡簡(jiǎn)介.臺(tái)北科技大學(xué)機(jī)電整合研究

13、所 2010. </p><p>　　[2]R. Iscoff， ”What’s in the cards for wafer probing，” Semiconduct.Int（June，1994） </p><p>　　[5] D. Langlois， M. Fardel， K. R. Heiman， and F. Du， Proc. IEEE/SEM Advance Manufact

14、uring Conference， （2003） </p><p>　　[6] B. Newboe， “The probe card dileman.”Semiconduct.Int（Sept，1992） </p><p>　　[7]李健，孫兵，《工業(yè)控制計(jì)算機(jī)》2007年 懸臂式環(huán)氧樹脂探針卡的制造 </p><p><b>　　作者簡(jiǎn)介 </b&