摘 要：探針劃痕是探針接觸到被測試的焊接點(diǎn)后留下的痕跡。探針劃痕為研究測試時遇到的困難提供了重要的依據(jù)。仔細(xì)觀察劃痕可以保證品質(zhì)控制，也可以將潛在的錯誤及時糾正過來。仔細(xì)分析探針劃痕可以使測試工程師追蹤結(jié)果以便改進(jìn)測試性能。本文主要介紹的是影響探針劃痕有關(guān)因素。

關(guān)鍵詞：探針劃痕；焊接點(diǎn)；引腳焊線

隨著日前半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，對半導(dǎo)體的測試要求越來越高。探針劃痕是直接影響晶圓良品率和可靠性的一個重要因素。如下分別對幾個影響探針劃痕的主要因素進(jìn)行簡單的分析。

1 探針卡的探針材料

現(xiàn)在有幾種普遍的針尖材料被應(yīng)用，選擇用怎樣的材料是由產(chǎn)品的技術(shù)要求決定的。最常用的有鎢，鎢錸合金，鈹銅合金，鈀合金，金針，七種合金針等等。

鎢錸合金是一種廣泛應(yīng)用的探針材料。它的使用壽命一般比鎢探針的要長。這種材料的接觸電阻比鎢要大，但是它克服了鎢的條紋特性帶來的缺點(diǎn)，在研磨時不易掉下碎屑增大接觸電阻。這種材料的費(fèi)用比鎢貴。

2 針尖直徑

針尖大小的選擇是由它所接觸的測試點(diǎn)或焊接點(diǎn)決定的。工業(yè)上規(guī)定探針的針尖直徑要小于焊接點(diǎn)的二分之一，這可以保證當(dāng)探針針尖位置接近焊接點(diǎn)中心并且在正常的下移度時，針尖在測試中不會劃到焊接點(diǎn)以外的地方上去。

當(dāng)測試目標(biāo)很小時，要設(shè)定精確的下移度，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)得到10：1的比率是可以廣泛應(yīng)用的下移度同探針劃痕大小的比率。針尖的直徑對接觸壓力有直接影響，當(dāng)針尖直徑增大時，接觸壓力會隨之減小，基本上，針尖直徑越小，在每mil的下移度下，接觸壓力越大。

3 針尖的形狀

針尖的形狀對測試結(jié)果有很大影響，下面的幾個方面是針尖形狀在半導(dǎo)體測試中的測試中的重要依據(jù)。

3.1 尖銳型

這種針尖形狀呈錐型，它的穿透力很強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于測試時接觸情況的分析，由于它的破壞性較大，所以不適用于生產(chǎn)上的測試。

3.2 半圓型

這種形狀的針尖應(yīng)用于對小焊接點(diǎn)的測試。隨著對測試進(jìn)程的統(tǒng)計(jì)，我們發(fā)現(xiàn)這種形狀的針尖在經(jīng)過一段測試后，針尖會明顯的變平。這種快速的變化會使針尖直徑的大小迅速改變，同時還會影響針尖的接觸壓力，這種影響會一直存在直到針尖完全被磨損到不能繼續(xù)使用為止。

3.3 1/4圓型

這種形狀的探針針尖與半圓型的探針針尖基本相似。針尖直徑大小通常為2mil，它的接觸情況也與半圓型的相似

3.4 平坦型

這種形狀的針尖與其名稱一樣，是最為典型的探針針尖形狀的代表。這種形狀的針尖是可研磨的，研磨時要注意保持針尖直徑的一致性。通過各種類型針尖形狀的比較，通常選用平坦型針尖，因?yàn)檫@樣的針尖可以保證得到較小的探針劃痕，使焊接得到保證。在我們的實(shí)驗(yàn)中就是選用平坦型探針。

4 接觸壓力

針尖的接觸壓力對芯片測試有很大影響，接觸壓力決定了如何在探針和含鋁焊接點(diǎn)之間建立準(zhǔn)確的電學(xué)接觸。更重要的是接觸壓力決定了如何使探針在焊接點(diǎn)上的堅(jiān)硬的氧化鋁表面扎下5—6毫微米以便測試。針尖直徑對針尖的接觸壓力有直接影響。

5 探針的壓力系數(shù)

探針的壓力系數(shù)是描述探針作用于測試點(diǎn)上時，單位下移度下所施加的壓力的大小。理論上，準(zhǔn)確的壓力系數(shù)可以保證測試芯片與探針針尖有良好的電學(xué)接觸，可以確保不破壞芯片結(jié)構(gòu)，不擊穿焊接點(diǎn)。探針的壓力系數(shù)是由正確的下移度決定的，它們呈線形關(guān)系。對于實(shí)際中應(yīng)用的探針的位置度又對下移度有影響，所以它們是相互關(guān)聯(lián)的。

6 探針的下移度

在給定的探針材料下，接觸電阻隨著下移度的增加而減小。然而，當(dāng)下移度超出規(guī)定范圍后，會產(chǎn)生很多不好的結(jié)果，比如：會引起探針針尖劃出焊接點(diǎn)、針尖更加容易磨損而減少使用壽命、會使焊接點(diǎn)上產(chǎn)生裂紋，甚至?xí)┖附狱c(diǎn)。保持較低的下移度不僅可以增加探針的使用壽命，還可以保證在重復(fù)測試時不扎壞焊接點(diǎn)。

7 溫度的影響

高溫測試芯片對探針卡的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的要求很高。接觸電阻的大小和穩(wěn)定性的不同是由于：針尖與芯片表面的焊接點(diǎn)接觸，從焊接點(diǎn)上劃下氧化鋁沾在針尖上，導(dǎo)致接觸電阻過大。同時樹脂，陶瓷支架，電路板都會有不同程度變形，從而影響針痕的穩(wěn)定性。

8 結(jié)論

影響探針卡針痕的因素很多，它們之間是相互聯(lián)系的。要想得到理想的測試針痕，需要綜合考慮各方面因素。

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作者簡介

張建倉（1973—），男，天津市， 助理工程師，?？疲芯糠较颍喊雽?dǎo)體晶圓測試，探針卡應(yīng)用。