[發明專利]探針卡和強制空氣冷卻探針頭組件

有效

• 申請號: 201210550621.8
• 申請日: 2006-07-25
• 公開（公告）號: CN102981029A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: M.L.安德森;E.A.麥勞德;S.莫斯塔謝德;M.A.卡索洛
• 申請（專利權）人: 夸利陶公司
• 主分類號: G01R1/073
• 分類號: G01R1/073
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李晨;傅永霄

本申請是2008年3月24日提交的、名稱為“垂直探針卡和空氣冷卻探針頭系統”、申請號為200680035220.1的中國專利申請的分案申請。

技術領域

本發明大致涉及半導體集成電路（IC）的測試及裝置，且尤其是涉及這種電路及裝置在加熱環境中的長期測試。

背景技術

在半導體晶片內的集成電路及裝置的電參數的電檢測和測量中，具有多個針的探針卡方便了對晶片中的一個或多個裝置內的大量電路觸點的并行訪問。通常一個或多個探針卡被水平地排列成與晶片平行、并與晶片間隔開，從而使得“整體并行”測量可以在單個晶片上進行?？蛇x擇的是，可以制成具有多個針式探頭和多種類著陸方式的單個卡，但是對材料、制造、及多著陸點的平面度的需求使得這費用太過高昂。

進行對半導體裝置的長期測試，諸如漏電、時變介質擊穿及負偏壓溫度不穩定性（NBTI），來確定該裝置的長期穩定性及壽命。為縮短這些測試所需時間，這些測試常在介于125℃～400℃之間的高溫執行。

主要問題產自對探針卡和探針頭系統的加熱。水平的探針卡是最靠近熱卡盤的構件，該熱卡盤支持半導體晶片，并可以承受由于隨溫度變化的泄漏電流而產生的性能的急劇降低。水平探針卡的最大暴露面積加劇了探針性能的降低。探針卡的材料選擇可以減少與溫度相關的若干問題，但是，例如當與在印刷電路板制造中使用的常規材料相比時，費用及特殊材料處理的考慮事項限制了使用諸如陶瓷和液晶聚合物這樣的材料的實踐性。

另一個問題涉及到加熱將探針卡的多個針與測試設備連接所必需的布線系統。為了將布線系統保持在可管理的尺度，通常使用一種定制的柔性（撓曲）電纜。然而，來自熱晶片卡盤的熱空氣對流可以導致無法接受的泄漏電流通過該撓曲電纜。在這些較低成本的柔性印刷電路板中使用的材料，以及尤其是本文中所用的粘合劑，具有低的（例如，40℃到80℃）的玻璃態轉變溫度（Tg），且在跡線之間的泄漏電流將導致電纜在高于Tg的溫度下無用。在具有若干探針頭及高密度信道軌跡的系統中，其它材料，諸如液晶聚合物及高玻璃化相變物,熱固化性粘合劑，具有較好的高溫性能，但是更加昂貴。

而且，探針卡通常是可以由手動控制旋鈕在XYZ對準裝置中移動的探針頭的部分。然而，與探針頭關聯的該控制旋鈕可以變得非常熱而不能觸及。

因此，具有若干探針頭的系統對于高溫下的長期、高度并行的晶片測試而言是理想的，其中每個探針頭具有若干針式探針。本發明旨在提供這樣一種系統，其克服與常規測試探針頭及系統相關聯的若干問題。

發明內容

根據本發明，探針卡通常被安裝成垂直于或是正交于受測的晶片的表面。這樣的一種排布限制了探針卡暴露到支撐受測裝置的熱卡盤的加熱環境，且唯一的到卡的熱傳導是通過空氣對流到達最接近加熱表面的探針卡邊緣，以及傳導熱流穿過探針尖端而接觸到測試晶片表面。然而，兩個熱傳導的通道均不妨礙使用常規聚合物或其它類似的印刷電路板材料和使用常規技術裝配探針卡。

探針卡是垂直地安裝在受測的晶片上方的軌道支承件上。使探針卡與測試設備互連的撓曲電纜被支撐到該軌道支承件上。該軌道支承件包括強制空氣冷卻系統，該強制空氣冷卻系統將冷空氣傳送入并圍繞每個探針頭，以擾亂從支持測試晶片向上的熱夾盤到探針頭和軌道支承件的熱空氣的對流。冷空氣可以由冷卻系統通過在軌道支承件內的開口，例如它們的尺寸、形狀和方位是所需冷卻能力及測試晶片溫度的函數的孔或狹縫，而排放出。

當結合附圖時，由下列的具體說明及所附權利要求，本發明及其目標和特征將更加顯而易見。

附圖說明

圖1是根據本發明的一個實施例的探針卡的立體透視圖;

圖2是圖1的探針卡的平面圖；

圖3是圖1的探針卡的側視圖；

圖4是根據本發明的實施例的軌道和探針頭組件的立體透視圖；

圖5是圖4的軌道和探針頭組件的剖切側視圖；

圖6是具有安裝于其上的多個探針頭的軌道的立體透視圖，并進一步圖示了冷卻系統；

圖7是根據本發明的一個實施例的探針頭的構件的分解立體透視圖，并進一步圖示了氣流；

圖8是圖7的探針頭中的支撐框架的放大的立體透視圖；

圖9是示出了其組件的圖7的探針頭的各構件的更具體的分解透視圖。

具體實施方式