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(shù)進行測試。本文在介紹探針卡定義及分類基礎(chǔ)上，詳細說明探針卡的主要設計參數(shù)。

關(guān)鍵詞：懸臂探針卡；垂直探針卡；分類；設計參數(shù)

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(nèi)存、邏輯、消費、驅(qū)動、通訊IC等科技產(chǎn)品的晶圓測試，屬半導體產(chǎn)業(yè)中相當細微的一環(huán)。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(zhí)行晶圓電性測試及分析制程。探針卡與測試機構(gòu)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(tǒng)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(fā)展，本文就介紹探針卡分類及主要設計參數(shù)。

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(shù)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(fā)展概況及種類

隨著晶圓技術(shù)的不斷提升，探針卡的種類不斷更新。最早的探針卡發(fā)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(gòu)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(shù)及優(yōu)點

4.1 探針卡設計參數(shù)

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(chǎn)生的漏電電流

針徑參數(shù)：針徑，針長，角度，形狀

4.2 懸臂探針卡優(yōu)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(huán)氧樹脂固定，針位較穩(wěn)定。主要優(yōu)點：

多種探針尺寸，多元探針材質(zhì)

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(shù)

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(yōu)點

垂直探針卡能帶來更高的能力及效能，主要優(yōu)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(shù)。 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(shù)

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(guān)鍵設計參數(shù)：

5 結(jié)論

探針卡的發(fā)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(zhàn)，比如探針成本不斷增加，維修更換探針高科技人員的培養(yǎng)，通過有效控制測試機臺在線清潔探針的頻率及各種參數(shù)來提高探針卡使用壽命。

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

參考文獻

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[6] B. Newboe， “The probe card dileman.”Semiconduct.Int（Sept，1992）

[7]李健，孫兵，《工業(yè)控制計算機》2007年 懸臂式環(huán)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。