晶圓探針卡的分類及設計參數

摘 要：晶圓探針卡是半導體在制造晶圓階段的重要測試分析接口，通過連接測試機和芯片傳輸信號對芯片參數進行測試。本文在介紹探針卡定義及分類基礎上，詳細說明探針卡的主要設計參數。

關鍵詞：懸臂探針卡；垂直探針卡；分類；設計參數

1 引言

晶圓探針卡又稱探針卡，英文名稱“Probe card”。廣泛應用于內存、邏輯、消費、驅動、通訊IC等科技產品的晶圓測試，屬半導體產業中相當細微的一環。當IC設計完成后，會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，須執行晶圓電性測試及分析制程。探針卡與測試機構成測試回路，于IC封裝前，以探針針測晶粒，篩選出電性功能不良的芯片，避免不良品造成后段制造成本的浪費。

隨著半導體制成的快速進展，傳統探針卡已面臨測試極限，為滿足高積密度測試，探針卡類型不斷發展，本文就介紹探針卡分類及主要設計參數。

2 探針卡概述

2.1 探針卡定義

“探針卡”是一種測試接口，通過連接測試機和芯片傳輸信號，對芯片參數進行測試。探針卡將探針與芯片上的焊墊直接接觸，引出芯片訊號，配合周邊測試儀器與軟件控制達到自動化量測的目的。

3 探針卡發展概況及種類

隨著晶圓技術的不斷提升，探針卡的種類不斷更新。最早的探針卡發展于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；橋接支持構件；SO I 形式探針卡。

目前晶圓測試廠廣泛用于晶圓測試的探針卡為懸臂及垂直探針卡2種類型。

4 探針卡設計參數及優點

4.1 探針卡設計參數

針位：探針在焊墊上的x，y位置

水平：探針卡上所有探針Z方向最大水平差

接觸電阻：探針表面和焊墊之間的接觸電阻

漏電流：2個或更多信號之間產生的漏電電流

針徑參數：針徑，針長，角度，形狀

4.2 懸臂探針卡優點

懸臂探針卡使用較普及，先將探針按一定角度，長度彎曲后，再用環氧樹脂固定，針位較穩定。主要優點：

多種探針尺寸，多元探針材質

擺針形式靈活，單層，多層針均可

造價低廉，可更換單根探針

用于大電流測試

4.3 懸臂探針卡的主要設計參數

針位：+/-0.25mil

水平：+/-0.25mil

針壓：2-3g/mil+/-20%

漏電流：10nA/5V

接觸電阻：3/20mA

4.4 垂直探針卡的優點

垂直探針卡能帶來更高的能力及效能，主要優點：

多種針尖尺寸

高度平行處理，適合Multi-Dut

高科技探針材料，高溫測試

高頻率探測能力

4.5 垂直探針卡的探針類型

垂直探針種類很多，分為Cobra、 Vi-probe、 Apollo、MEMS等多種技術。 主流探針，探針卡供應商有MicroProbe、FEINMETALL、SV Probe、Technoprobe。

4.6 垂直探針卡的主要設計參數

探針針徑類型、針位、水平、針壓、針長、漏電流、接觸電阻等。

按垂直探針類型劃分關鍵設計參數：

5 結論

探針卡的發展前景及晶圓高科技設計的不斷更新讓人歡欣鼓舞，這代表著科技的不斷進步，但我們應看到探針卡依然面臨不少挑戰，比如探針成本不斷增加，維修更換探針高科技人員的培養，通過有效控制測試機臺在線清潔探針的頻率及各種參數來提高探針卡使用壽命。

總體來講，晶圓探針卡的發展可謂機遇與挑戰并存，需要高科技人員不斷學習，跟上世界尖端技術的步伐。

參考文獻

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[7]李健，孫兵，《工業控制計算機》2007年 懸臂式環氧樹脂探針卡的制造

作者簡介

蔡瑾（1981—），女，天津市， 助理工程師，本科，研究方向：半導體測試，探針卡應用。