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专利名称：集成电路测试卡的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种具有水平调整机构的集成电路测试卡，特别是关于一种可调整一具有多根探针的探针组件与一待测元件的平行度的集成电路测试卡。
背景技术：
一般而言，晶片上的集成电路元件必须先行测试其电气特性，借以判定集成电路元件是否良好。良好的集成电路将被选出以进行后续的封装制程，而不良品将被舍弃以避免增加额外的封装成本。完成封装的集成电路元件必须再进行另一次电性测试以筛选出封装不良品，进而提升最终成品良率。换言之，集成电路元件在制造的过程中，必须进行数次的电气特性测试。
图1是一习知集成电路测试卡10的剖面示意图，揭示于美国专利US3,806,801号。如图1所示，该集成电路测试卡10主要包含一印刷电路板20、一陶瓷基板30及一探针座40等三件组件。该印刷电路板20包含多个信号接点22及多条电气连接该信号接点22至一测试机台(未显示于图1)的导线24。该探针座40包含多根探针42，其是用于接触一晶片50上的待测元件52(例如一集成电路元件)的焊垫54，用以撷取其电气特性。
在进行电气特性量测过程中，各探针42的尖端所构成的平面44必须实质上平行于该待测元件52的焊垫54所构成的平面56，方可在接触该待测元件52上对应的焊垫54均匀地施加应力于各焊垫54上以刺穿其表面的氧化物。若各探针42的尖端构成的平面44并不平行该待测元件52，而是倾斜于该焊垫54构成的平面56，则将导致部分探针42可接触对应的焊垫54，其它探针42则因未接触而无法建立电气连接。如此，即不可能精确地量测该集成电路元件52的电气特性。
该多根探针42构成的平面44是否平行该待测元件52，主要取决于各探针42的长度差异及该探针座40的水平度。在进行电气特性测试之前，习知技艺是借由研磨技术以平面化该多根探针42的尖端。然而，随着待测元件52的设计准则微小化及高密度化，其焊垫54的排列也变得较为密集，因此用以接触该焊垫54的探针42的排列也必须随之微小化及高密度化。由于微小化的探针42易于因研磨误差而损坏，因此习知借由研磨技术以平面化探针的尖端并无法适用于微小化及高密度排列的探针42。目前产业上是在该探针座40与该电路板20之间设置一弹性材料，其弹性可用以减低因该探针42的长度不同所造成的平面差异。
此外，为了使该多根探针42均匀施力于该待测元件52的焊垫54，除了考量该探针42的长度差异之外，尚须考量该探针座40的水平。习知技艺主要是利用差动螺丝来调整该探针座40的水平。美国专利US6,586,956B2号揭示一种具有可调平面机构的测试系统，其是借由差动螺丝微调承载探针的探针座的水平。因US 6,586,956B2揭示的技术仅能整体地微调探针座的水平，若探针彼此的长度有所差异时则仍无法个别地调整每根探针接触焊垫时的压力。
另，美国专利US 6,246,247号揭示一种集成电路测试卡，其亦利用差动螺丝微调该测试卡的间距调整板的水平。此外，US 6,246,247亦揭示一种可直接焊接于该组件上的弹性构件，其包含一软核及一包覆该软核的硬壳。借由该弹性构件的弹性，利用差动螺丝微调该测试卡的间距调整板的水平时，仍可确保该测试卡的组件的电气连接。
前述的习知技艺过于复杂，在进行待测元件及测试卡的平行度调整时并不甚方便，因此有必要加以改良。

发明内容
本发明的主要目的是提供一种具有水平调整机构的集成电路测试卡，其可调整一具有多根探针的探针组件与一待测元件的平行度。
为了达成上述的目的，本发明揭示一种可调整一具有多根探针的探针组件与一待测元件的平行度的集成电路测试卡。本发明的集成电路测试卡包含一具有多个信号接点的电路板、一电气连接于该信号接点的探针组件以及一用以调整该探针组件与一待测元件的平行度的调整组件。该探针组件包含一具有多根探针的探针座、一具有多个开孔的固定板以及一设置于该开孔中的弹性销。该多根探针是用以撷取该待测元件的电气特性，而该弹性销电气连接该探针座的探针及该电路板的信号接点。该调整组件包含一具有多个导槽的槽板、一设置于该导槽中的斜楔、至少一连接该斜楔与该探针组件的插销以及至少一设置于斜楔侧边的螺栓。该斜楔具有一斜面，该插销的一端是顶接于斜楔的斜面，其另一端则顶接于该探针组件。
相较于习知技艺，本发明的集成电路测试卡是借由旋转位于该斜楔侧边的螺栓以横向移动该斜楔，该斜楔的斜面再推动该插销上下移动，进而调整该探针组件与该待测元件的平行度。借由选用具有适当斜率的斜楔及螺距的螺栓，本发明可轻易地微调该探针组件与该待测元件的平行度。此外，本发明是借由该螺栓的横向移动来调整该探针组件的平行度，有别于习知技艺以差动螺栓的纵向移动来调整平行度。再者，该待测元件施加于该探针的应力传递至该斜楔的斜面时，该应力的垂直分力与该斜面形成的摩擦力方向相反于该应力的水平分力。因此，该摩擦力可抵消该水平分力并自动地固锁该插销以避免其位置偏移而影响该探针组件与该待测元件的平行度。


图1是一习知集成电路测试卡的剖面示意图；图2例示本发明第一实施例的集成电路测试卡；图3是本发明的探针组件剖面示意图；图4例示本发明弹性销；图5例示本发明的探针座；图6例示本发明的探针元件；图7及图8例示本发明的调整组件；图9及图10显示本发明的斜楔、插销及应力分散板的操作；图11显示本发明的斜楔的另一运作方式；图12例示本发明另一实施例的探针组件；图13例示本发明第二实施例的集成电路测试卡。
符号说明10测试卡20电路板22信号接点 24导线30陶瓷基板 40探针座42探针 44平面50晶片 52待测元件54焊垫 56平面60探针元件 62绝缘本体64开口 70承载构件72内端 74外端78导线 100测试卡
110电路板 112上表面114测试接点 116下表面118信号接点 120探针组件122探针 130弹性连接件132固定板 133开孔134弹性销 135壳体136弹簧 138连接销140间隔板 142弹性板144导线 150应力分散板160转接电路板 170下盖172螺栓 180间距调整板182上表面 184上接点186下表面 188下接点190探针座 192上表面194焊垫 196导线200调整组件 210槽板212导槽 216插销220导引板 222开孔230上盖 240斜楔242斜面 244圆球245圆球 246侧边248侧边 252圆球254圆球 256螺栓258螺栓 262螺栓264弹簧 266插销300测试卡 312弹性钢片
314间隔板 318螺栓320探针组件 322弹性连接件具体实施方式
图2例示本发明第一实施例的集成电路测试卡100。如图2所示，该集成电路测试卡100包含一电路板110、一具有多根探针122的探针组件120及一用以调整该探针组件120与一晶片50的平行度的调整组件200。该电路板110的上表面112具有多个可与一测试机台(未显示于图中)电气连接的测试接点114。该调整组件200包含一上盖230、一槽板210以及一导引板220。该探针组件120包含一弹性连接件130、一间隔板140、一应力分散板150、一转接电路板160、一下盖170、一间距调整板180以及一探针座190。
图3是本发明的探针组件120的剖面示意图。如图3所示，该电路板110的下表面116具有多个信号接点118。该弹性连接件130包含一具有多个开孔133的固定板132以及多根分别设置于该开孔133中的弹性销134。该间隔板140是固定于该电路板110的下表面116，且该弹性连接件130是位于该间隔板140的内部。
请参考图4，该弹性销134包含一壳体135、一设置于壳体中135的弹簧136以及二根分别连接于该弹簧136的二末端的连接销138。该二根连接销138的一是电气连接该电路板110的信号接点118，而另一连接销138则电气连接于该转接电路板160。
该间距调整板180包含多个设置于其上表面182的上接点184以及多个设置于其下表面186的下接点188。该转接电路板160是以其内部导电线路(未显示于图中)电气连接该间距调整板180的上接点184及该弹性销134。该转接电路板160、该应力分散板150以及该弹性连接件130是由该下盖170承载，而该下盖170可以螺栓172固定于该间隔板140上。该间距调整板180可以回焊(reflow)制程焊接于该转接电路板160的下表面。如此，即可将该探针组件120固设于该电路板110的下表面116。
该间距调整板180是经由其内部的导电线路(未显示于图中)电气连接其上接点184及下接点188。该探针座190包含多根探针122，用以撷取该待测元件52的电气特性。该多根探针122的间距实质上相同于该待测元件52上焊垫54的间距，而该焊垫194是电气连接于该间距调整板180的下接点188。该间距调整板180的上接点184的间距大于该探针122的间距。
图5例示本发明探针座190。如图5所示，该探针座190包含多个探针元件60、多个设置于其上表面192的焊垫194以及多条电气连接该探针元件60与该焊垫194的导线196(为清晰起见，图5仅例示二条导线196)。该多个探针元件60的排列方式是对应于该待测元件52的焊垫54。例如，以9×3的阵列方式排列。
图6例示本发明的探针元件60。如图6所示，该探针元件60包含一具有一圆形开口64的绝缘本体62、二设置于该开口64中的承载构件70、一设置于该承载构件70中的探针122以及一设置于该绝缘本体62中且电气连接该承载构件70的电信号导线78。该承载构件70是一螺旋弹簧，其内端72是连接于该探针122，而其外端74连接于该绝缘本体62。
当该探针122偏离中心时，该螺旋弹簧的横向弹性可自动地将该探针122推回中心位置。亦即，该螺旋弹簧可限制并拘束该探针122实质上仅可进行纵向移动。另，即使该多根探针122之间存在着些许的长度差异，该承载构件70的纵向弹性亦可减低该多根探针122在接触该待测元件52时施加于该焊垫54上的应力差异。
图7及图8例示本发明的调整组件200。该调整组件200包含一上盖230、一具有三个导槽212的槽板210、一设置于该导槽212中的斜楔240、一连接该斜楔240与该探针组件120的插销216以及一用以局限该插销216的移动方向的导引板220。该导引板220具有多个开孔222，该插销216是设置于该开孔222之中。该插销216的一端是顶接于该斜楔240，而其另一端则顶接该探针组件120的应力分散板150。
图9及图10显示本发明的斜楔240、插销216及应力分散板150的运作。该斜楔240具有一斜面242，该插销216是以一圆球244顶接于该斜面242，并以另一圆球245顶接于该应力分散板150。该插销216经由该圆球245顶接于该应力分散板150，而不直接顶接于该转接电路板160，主要是利用该应力分散板150将该圆球245施加的应力予以分散，以避免因直接施加于该转接电路板160的应力过于集中而造成该转接电路板160损坏。
二螺栓256、258分别以一圆球252、254顶接于该斜楔240的二侧边246、248。借由旋转该螺栓256、258可横向移动该斜楔240，而横向移动的斜楔240则经由其斜面242推动该插销216上下移动，进而上下移动该应力分散板150。若该斜楔240的宽度为20毫米，二侧边246、248的厚度差为0.5毫米，则该斜面242的斜率为0.025。若该螺栓256、258的螺牙间距为0.5毫米，则转动该螺栓256、258一圈可上下移动该插销216的距离为0.025×0.5＝0.0125毫米。换言之，选用具有适当斜率的斜楔240及螺距的螺栓256、258，本发明可轻易地微调该探针组件120的水平，即调整该探针组件120与该待测元件52的平行度。
请参考图10，当该探针122接触该待测元件52时，该待测元件52施加于该探针122的应力(F)将经由该插销216传递至该斜楔240的斜面242。该应力(F)可分解为一垂直该斜面242的垂直分力(Fv)与一平行该斜面242的水平分力(Fh)。该水平分力(Fh)倾向横向改变该插销216的横向位置(即顶接该斜面242的横向位置)而影响该探针组件120的水平。该垂直分力(Fv)即施加该斜面242的正向力(N)，其与该斜面242形成的摩擦力f＝Fh×μ(μ斜面242的摩擦系数)，其方向相反于该水平分力(Fh)。借由增加该斜面242的摩擦系数，该垂直分力(Fv)与该斜面242形成的摩擦力(f)可抵消该水平分力(Fh)并自动地固锁该插销216以避免其位置偏移而影响该探针组件120与该待测元件52的平行度。
请参考图8，该三根插销216彼此的夹角为120度，且其二端是分别顶接于该斜楔240的斜面242及该探针组件120的应力分散板150。该下盖170是以三根螺栓172固定于该间隔板140，且该三螺栓172的位置对应于该三根插销216。在调整该探针组件120与该待测元件52的平行度时，首先松开该螺栓172，再借由转动该螺栓256、258一预定圈数以横向移动该斜楔240一预定距离，进而上下移动该三根插销216以调整该应力分散板150的水平。之后，再旋紧该螺栓172以将该探针组件120固定于该间隔板140上。
图11显示本发明的斜楔240的另一运作方式。相较于图9的插销借由其二末端的圆球244及245分别顶接于该斜楔240及该应力分散板150，图11的插销266的二末端是呈半圆形，可分别顶接于该斜楔240及该应力分散板150，而不需再使用圆球244及245。此外，图9所示的实施例是使用二螺栓256、258分别以一圆球252、254顶接于该斜楔240的二侧边246、248，图11是使用一螺栓262及一弹簧264分别顶接于该斜楔240的二侧边246、248。该螺栓262的末端是呈半圆形，因此不需该圆球252而可直接顶接于该侧边246。该弹簧264可直接顶接于该侧边248，亦可借由该圆球254顶接于该侧边248。再者，本发明亦可使用二根螺栓262分别顶接于该侧边246及248，而不需使用二圆球252及254。
图12例示本发明另一实施例的探针组件320。图3所示的弹性连接件130是借由该开孔132中的弹性销134电气连接该电路板110及该转接电路板160，且利用该弹性销134的弹性来抵消该电路板110及该转接电路板160施加的应力。相对地，图12所示的弹性连接件322是借由一弹性板142及其内部的导线144电气连接该电路板110及该转接电路板160。该弹性板142是由硅胶(silicon rubber)等弹性材料(elastomer)构成，而该弹性板142的导线144是以轻微倾斜的方式设置。
当该电路板110及该转接电路板160施加应力时，该弹性板142将弹性变形以消除施加的应力，该导线144则将变成更加倾斜。相对地，若该导线144是以直立方式设置，则该电路板110及该转接电路板160从二端施加应力时，直立的导线144将弯曲以抵消施加的应加，而导电通路经常性地弯曲易于造成断路。有鉴于此，本发明是将该导线144以倾斜的方式设置，在施加应力时该导线144将变成更加倾斜，而非弯曲，因此可避免弯曲所造成的断路。
图13例示本发明第二实施例的集成电路测试卡300。该集成电路测试卡300的下盖310亦承载了该转接电路板160、该应力分散板150以及该弹性连接件130。惟，相较于图8显示的下盖170是以螺栓172固定于该间隔板140上，图11显示该集成电路测试300的下盖310是借由多片弹性钢片(spring steel)312固定于该间隔板314上，而该多片弹性钢片312再另以螺栓318固定于该间隔板314上。由于该弹性钢片312的弹性可提供适当的空间，因此不需预先松开固定该弹性钢片312的螺栓318即可进行该间距调整板180上的探针122与该待测元件52的平行度调整。
相较于习知技艺，本发明的集成电路测试卡100具有下列优点本发明是借由该螺栓256、258的横向移动来调整该探针组件与该待测元件52的平行度，有别于习知技艺以差动螺栓的纵向移动来调整平行度。
借由选用具有适当斜率的斜楔240及螺距的螺栓256、258，本发明可轻易地微调该探针组件120与该待测元件52的平行度。
该待测元件52施加于该探针122的应力传递至该斜楔240的斜面242时，该应力(F)的垂直分力(Fv)与该斜面242形成的摩擦力(f)方向相反于该应力(F)的水平分力(Fh)，可抵消该水平分力(Fh)并自动地固锁该插销216以避免其位置偏移而影响该探针组件120与该待测元件52的平行度。
权利要求
1.一种集成电路测试卡，其特征在于所述集成电路测试卡包含一电路板，具有多个信号接点；一探针组件，具有多根电气连接于该信号接点的探针；一调整组件，用以调整该探针组件与一待测元件的平行度，包含一槽板，具有多个导槽；一斜楔，设置于该导槽中；至少一插销，连接该斜楔与该探针组件。
2.根据权利要求1所述的集成电路测试卡，其特征在于该调整组件另包含至少一连接于该斜楔的一侧边的螺栓，其借由旋转来移动该斜楔。
3.根据权利要求2所述的集成电路测试卡，其特征在于该螺栓是以一圆球顶接于该斜楔的侧边。
4.根据权利要求2所述的集成电路测试卡，其特征在于该螺栓顶接该斜楔的末端是呈半圆形。
5.根据权利要求2所述的集成电路测试卡，其特征在于该调整组件另包含一顶接于该斜楔的另一侧边的弹簧。
6.根据权利要求1所述的集成电路测试卡，其特征在于该调整组件另包含一具有多个开孔的导引板，且该插销是设置于该开孔中。
7.根据权利要求1所述的集成电路测试卡，其特征在于该插销的一端是以一圆球顶接于该斜楔的一斜面。
8.根据权利要求1所述的集成电路测试卡，其特征在于该插销的末端是呈半圆形。
9.一种集成电路测试卡，其特征在于所述集成电路测试卡包含一电路板，具有多个信号接点；一探针组件，包含多根探针，可撷取一待测元件的电气特性；一弹性连接件，电气连接该信号接点与该探针；一调整组件，用以调整该探针组件与该待测元件的平行度。
10.根据权利要求9所述的集成电路测试卡，其特征在于另包含一间隔板，设置于该电路板的下表面；一下盖，设置于该间隔板上，用以承载该探针组件。
11.根据权利要求9所述的集成电路测试卡，其特征在于另包含一间隔板，设置于该电路板的下表面；一下盖，用以承载该探针组件；至少一弹性钢片，设置于该间隔板上，用以承载该下盖。
12.根据权利要求9所述的集成电路测试卡，其特征在于该探针组件另包含一具有一上表面及一下表面的间距调整板，其包含多个下接点，设置于该下表面，电气连接于该多根探针；多个上接点，设置于该上表面，电气连接于该电路板的信号接点。
13.根据权利要求12所述的集成电路测试卡，其特征在于该探针组件另包含一转接电路板，用以电气连接该电路板的信号接点及该间距调整板的上接点。
14.根据权利要求13所述的集成电路测试卡，其特征在于该调整组件包含一槽板，具有多个导槽；一斜楔，设置于该导槽中；至少一插销，连接该斜楔与该探针组件。
15.根据权利要求14所述的集成电路测试卡，其特征在于该调整组件另包含一具有多个开孔的导引板，且该插销是设置于该开孔中。
16.根据权利要求14所述的集成电路测试卡，其特征在于该插销的一端是以一圆球顶接于该斜楔的一斜面。
17.根据权利要求14所述的集成电路测试卡，其特征在于另包含一设置于该转接电路板上的应力分散板，该插销是以一圆球顶接于该应力分散板上。
18.根据权利要求14所述的集成电路测试卡，其特征在于该插销的末端是呈半圆形。
19.根据权利要求14所述的集成电路测试卡，其特征在于该调整组件另包含至少一连接于该斜楔的一侧边的螺栓，其借由旋转来移动该斜楔。
20.根据权利要求19所述的集成电路测试卡，其特征在于该螺栓是以一圆球顶接于该斜楔的侧边。
21.根据权利要求19所述的集成电路测试卡，其特征在于该螺栓顶接该斜楔的末端是呈半圆形。
22.根据权利要求19所述的集成电路测试卡，其特征在于该调整组件另包含一顶接于该斜楔的另一侧边的弹簧。
23.根据权利要求9所述的集成电路测试卡，其特征在于该弹性连接件包含一固定板，具有多个开孔；一弹性销，设置于该开孔中，用以电气连接该信号接点与该探针。
24.根据权利要求23所述的集成电路测试卡，其特征在于该弹性销包含一壳体；一弹簧，设置于壳体中；二连接销，分别连接于该弹簧的二末端。
25.根据权利要求9所述的集成电路测试卡，其特征在于该弹性连接件包含一弹性板；多条导线，以倾斜方式设置于该弹性板中，用以电气连接该信号接点与该探针。
26.根据权利要求25所述的集成电路测试卡，其特征在于该弹性板是由硅胶构成。
全文摘要
本发明是一种集成电路测试卡，所述的集成电路测试卡包含一具有多个信号接点的电路板、一电气连接于该信号接点的探针组件以及一用以调整该探针组件与一待测元件的平行度的调整组件。该探针组件包含一具有多根探针的探针座、一具有多个开孔的固定板以及一设置于该开孔中的弹性销。该多根探针是用以撷取该待测元件的电气特性，而该弹性销电气连接该探针座的探针及该电路板的信号接点。该调整组件包含一具有多个导槽的槽板、一设置于该导槽中的斜楔、至少一连接该斜楔与该探针组件的插销以及至少一设置于斜楔侧边的螺栓。
文档编号G01R31/02GK1752759SQ200410078310
公开日2006年3月29日 申请日期2004年9月21日 优先权日2004年9月21日
发明者范宏光, 洪文兴 申请人:旺矽科技股份有限公司