一种薄膜探针卡及其探针头制造技术

本发明专利技术涉及一种薄膜探针卡及其探针头，该薄膜探针卡包括薄膜探针头（3），该薄膜探针头（3）包括支撑体（31）、薄膜（32）、探针（33）、互连线（34）；所述支撑体（31）的作用面（311）与薄膜（32）之间垫设有一支撑弹性层（35），该支撑弹性层（35）包括第一弹性体（351）和第二弹性体（352），第一弹性体（351）和第二弹性体（352）的弹力不相等，第一弹性体（351）和第二弹性体（352）在一个平面上相拼合，其连接处相抵形成拼接缝（354）；所述探针（33）与拼接缝（354）相对应，探针（33）的投影跨在拼接缝（354）上。探针（33）的投影跨在拼接缝（354）上。探针（33）的投影跨在拼接缝（354）上。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜探针卡及其探针头
[0001]

[0002]本专利技术属于探针卡、晶圆测试
，具体涉及一种薄膜探针卡及其探针头。

技术介绍

[0003]近年来，随着5G技术和消费电子技术的发展和普及，半导体器件不断朝着小型化、集成化、衬垫间距密集化发展，工作频率不断提高，面向高频的晶圆级测试逐渐成为RF芯片生产中不可获取的重要一环。相较于其他类型探针卡，薄膜探针卡实现了小尺度的探针结构加工和高精度的信号线结构参数控制，减少了寄生电容和电感的产生，极大地缩短了信号路径，提高了阻抗匹配程度，广泛应用于面向高频的晶圆级测试分析。
[0004]晶圆测试过程中，需提供适当的测量滑移量和可控的接触力大小。
[0005]测量滑移，是指探针与被测Pad开始接触并开始垂直抬升运动时，探针作出微小的水平运动。适量的对推开被测焊垫或凸块表面氧化物，获得稳定电接触极为必要：滑移过小，可能会导致探针获得稳定接触所需的垂直接触力过大，对Pad产生损伤；滑移过大，可能导致探针接触到Pad外钝化层区域，损伤被测物。
[0006]可控的接触力对保证芯片pad不受损伤具有积极作用。目前常用的焊盘及凸块材料包括铝、金、铜或焊料：在空气中铝表面易发生氧化，测试过程中一般需要3
‑
5gf的力，以穿透或推开表层氧化物，实现稳定接触；金由于材质较软，所需接触力很小, 一般在0.1
‑
1gf之间；铜材料则需要更大的力建立良好的接触，约为5
‑
6gf。随着半导体工艺的小型化和集成化，焊垫金属层和低K层间介质层变薄，也提高了对探针接触力控制的要求。
[0007]专利US5395253中提出：初始薄膜处于拉伸状态，当探针与被测Pad开始接触并开始垂直抬升运动时，薄膜逐渐处于放松状态，探针会因此向薄膜中心区域做微小水平运动，产生测量滑移。这种方式存在的一个显著缺点在于探针的测量滑移量与探针相对薄膜中心位置有关，不均一。
[0008]现有技术中，最具代表性的结构可参见美国专利US7893704，它提出了一种新型的薄膜探针结构，它是将探针设计为类似悬臂的结构，利用测试过程中类似悬臂的探针结构绕悬臂末端的旋转实现了测量滑移的实现，但这种方式由于探针需反复绕悬臂末端进行旋转运动，该处应力集中，薄膜易损坏。
[0009]可见，本领域亟须一种薄膜探针卡，能够实现适当的测量滑移，并提供可控的接触力，特别地，可降低薄膜探针应力，提高薄膜探针寿命。

技术实现思路

[0010]本专利技术目的是提供一种薄膜探针卡及其探针头，可实现测试过程中探针的适当测量滑移，提供可控的接触力，特别地，可降低薄膜探针使用过程中的应力，提高使用寿命。
[0011]为达到上述目的，本专利技术采用的薄膜探针卡技术方案是：一种薄膜探针卡，包括
PCB板、连接件以及薄膜探针头；所述薄膜探针头包括提供一作用面的支撑体、覆在支撑体的作用面上的薄膜、以及设置在薄膜上的探针和互连线；所述支撑体的作用面与薄膜之间垫设有一支撑弹性层，该支撑弹性层包括第一弹性体和第二弹性体，第一弹性体和第二弹性体的弹力不相等，第一弹性体和第二弹性体在一个平面上相拼合，其连接处相抵形成拼接缝；所述探针与拼接缝相对应，探针的投影跨在拼接缝上。
[0012]上述方案中，所述支撑体的作用面覆设有一支撑刚性体，所述支撑弹性层一体成型于支撑刚性体的朝向探针的那侧表面上。
[0013]上述方案中，所述支撑体中部具有一向下突出的凸部，该凸部的下表面作为所述作用面；所述支撑体上在凸部的外围设有供与PCB板相抵的连接面，该连接面也被所述薄膜覆盖，在对应于连接面的薄膜部位也设有探针，所述支撑体的连接面与薄膜之间也垫设有一所述支撑弹性层。
[0014]上述方案中，所述支撑弹性层包括多个第一弹性体和多个第二弹性体，这些第一弹性体和第二弹性体在一个平面上间隔设置相拼合。
[0015]为达到上述目的，本专利技术采用的薄膜探针头技术方案是：一种薄膜探针头，包括提供一作用面的支撑体、覆在支撑体的作用面上的薄膜以及设置在薄膜上的探针和互连线；所述支撑体的作用面与薄膜之间垫设有一支撑弹性层，该支撑弹性层包括第一弹性体和第二弹性体，第一弹性体和第二弹性体的弹力不相等，第一弹性体和第二弹性体在一个平面上相拼合，其连接处相抵形成拼接缝；所述探针与拼接缝相对应，探针的投影跨在拼接缝上。
[0016]上述方案中，所述支撑体的作用面覆设有一支撑刚性体，所述支撑弹性层一体成型于支撑刚性体的朝向探针的那侧表面上。
[0017]上述方案中，所述支撑体中部具有一向下突出的凸部，该凸部的下表面作为所述作用面；所述支撑体上在凸部的外围设有供与PCB板相抵的连接面，该连接面也被所述薄膜覆盖，在对应于连接面的薄膜部位也设有探针，所述支撑体的连接面与薄膜之间也垫设有一所述支撑弹性层。
[0018]上述方案中，所述支撑弹性层包括多个第一弹性体和多个第二弹性体，这些第一弹性体和第二弹性体在一个平面上间隔设置相拼合。
[0019]本专利技术巧妙地通过增加支撑弹性层，且支撑弹性层由第一弹性体和第二弹性体相拼合，使每个探针两侧所衬的弹性层弹力不相等，从而使探针在接触过程能够发生适量测量滑移，以穿透或推开被测芯片表层氧化物，实现更稳定地接触。并且，由于是在支撑体的作用面与薄膜之间设置支撑弹性层进行改造，并不对探针进行改变，探针采用普通的对称结构即可。在测试过程中：初始状态探针与被测芯片Pad未接触，衬在支撑体上方的弹性组件处于初始压缩状态，支撑弹性层也处于未压缩状态；随着测试OD的施加，探针与被测芯片Pad接触，垂直方向发生位移，大部分位移被弹性组件吸收，剩余部分位移由探针和支撑弹性层共同吸收；这时就由于探针两侧所衬的支撑弹性层的弹力不相等，在探针垂直运动的同时就发生了稍稍地倾斜，探针在水平方向上产生滑移，可推开被测芯片表面脏污和氧化物，实现更稳定的电连接。
[0020]本专利技术有益效果：1、本专利技术通过增加支撑弹性层，且支撑弹性层由第一弹性体和第二弹性体相拼
合，使每个探针两侧所衬的支撑弹性层弹力不相等，使得探针在垂直方向运动的同时实现了水平方向的侧向滑移，实现了稳定可靠的电接触；2、本专利技术通过控制第一弹性体和第二弹性体的选材配比，调整第一弹性体和第二弹性体的弹力差，即可最终实现对测量滑移量和接触力的控制；3、本专利技术通过增加支撑弹性层，实现了探针局部高度差异及整体倾斜等平面度问题的吸收和兼容，防止由于局部探针过长或多短导致的接触力过大，被测Pad损伤或探针虚接、开路等问题。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例一及实施例二薄膜探针卡的结构示意图；图2为本专利技术实施例一及实施例二的薄膜探针头的结构示意图；图3为本专利技术实施例一及实施例二薄膜探针头的斜面支撑结构处的示意图；图4为本专利技术实施例一及实施例二的拼接缝与探针的对应位置的示意图；图5为本专利技术实施例一及实施例二测试前探针位置示意图；图6为本专利技术实施例一及实施例二测试时探针位置对比示意图。
[0022]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜探针卡，包括PCB板（1）、连接件（2）以及薄膜探针头（3）；所述薄膜探针头（3）包括提供一作用面（311）的支撑体（31）、覆在支撑体（31）的作用面（311）上的薄膜（32）以及设置在薄膜（32）上的探针（33）和互连线（34）；其特征在于：所述支撑体（31）的作用面（311）与薄膜（32）之间垫设有一支撑弹性层（35），该支撑弹性层（35）包括第一弹性体（351）和第二弹性体（352），第一弹性体（351）和第二弹性体（352）的弹力不相等，第一弹性体（351）和第二弹性体（352）在一个平面上相拼合，其连接处相抵形成拼接缝（354）；所述探针（33）与拼接缝（354）相对应，探针（33）的投影跨在拼接缝（354）上。2.根据权利要求1所述薄膜探针卡，其特征在于：所述支撑体（31）的作用面（311）覆设有一支撑刚性体（353），所述支撑弹性层（35）一体成型于支撑刚性体（353）的朝向探针（33）的那侧表面上。3.根据权利要求1所述薄膜探针卡，其特征在于：所述支撑体（31）中部具有一向下突出的凸部，该凸部的下表面作为所述作用面（311）；所述支撑体（31）上在凸部的外围设有供与PCB板（1）相抵的连接面（312），该连接面（312）也被所述薄膜（32）覆盖，在对应于连接面（312）的薄膜（32）部位也设有探针（33），所述支撑体（31）的连接面（312）与薄膜（32）之间也垫设有一所述支撑弹性层（35）。4.根据权利要求1所述薄膜探针卡，其特征在于：所述支撑弹性层（35）包括多个第一弹性体（351）和多个第二弹性体（352），这些第一弹性体（351）和第二弹性体（352）...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵梁玉，于海超，王艾琳，
申请(专利权)人：强一半导体苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：