[发明专利]一种用于晶圆级封装芯片自动检测的测试头及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于晶圆级封装芯片自动检测的测试头及其实现方法。

背景技术

集成电路(IC)测试与IC设计、IC制造和IC封装并列，构成IC产业的四大支柱。半导体工业成本发展的特点就是它的单位功能制造成本以每年平均25％～30％的比例下降，而测试成本却以每年平均10.5％的比例提高。随着每芯片上所含功能数的增加，对最终产品的测试也变得越来越困难，代价也越来越高。根据美Intel公司总裁提出的测试摩尔定律，未来几年硅晶体管的硅投资成本将低于其测试成本。而据NTRS预计，到2012年测试一个晶体管的价格可能会超过制造一个晶体管的价格。测试行业面临着巨大的挑战。

针对晶圆级芯片封装产品(如晶圆级TSV硅通孔3D封装)的测试，通常的测试方法：把封装完的晶圆切割为单个芯片，手动放入IC Socket(IC治具)中压紧测试，手动测试方法效率低、成本高。为提高测试效率降低成本，开发全自动的晶圆测试装备是高密封装测试发展的当务之急，为此需要研发面向晶圆级测试的阵列探针测试头，实现封装晶圆的自动化测试。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于晶圆级封装芯片自动检测的测试头及其实现方法，该用于晶圆级封装芯片自动检测的测试头及其实现方法，基于阵列探针测试模式，能有效提高晶圆级封装芯片的测试效率。

发明的技术解决方案如下：

一种用于晶圆级封装芯片自动检测的测试头，包括安装板、PCB板、插线引脚、探针导向盘和探针盘；探针盘上设有探针阵列；安装板、PCB板、探针导向盘和探针盘依次以层叠方式固定在一起，探针导向盘设置在探针盘和PCB板的底面之间；插线引脚设置在PCB的顶面，插线引脚为多个，多个插线引脚与探针阵列通过PCB板上的印制电路实现电连接。探针通过探针盘固定。

所述的PCB板为铝合金板。

阵列探针中的每一根探针的上端均设有凸台。

PCB板的顶面与安装板接触。

一种用于晶圆级封装芯片自动检测的测试头的实现方法，将探针阵列设置在探针盘上，再将探针盘通过探针导向盘固定在PCB板的底面，在PCB板上设有多个插线引脚，通过PCB上的印刷电路实现探针阵列与插线引脚的电连接，从而实现探针阵列的信号引出，PCB板安装在安装板上，安装板固定到测试设备的测试臂上，以便测试臂带动测试头的阵列探针与晶圆芯片的凸点接触，从而检测晶圆芯片电信号特性，满足晶圆级封装芯片自动化测试要求。

所述的PCB板为铝合金板。

阵列探针中的每一根探针的上端均设有凸台。

其特征在于，PCB板的顶面与安装板接触。

有益效果：

为满足封装晶圆级测试要求，本发明根据测试探针特点，设计带凸台【探针设计凸台的作用：探针测试时，非探针部分不会接触到晶圆而损伤晶圆】的阵列探针固定方式，制作阵列探针测试头，因为阵列探针太小，无法直接连线，通过制作一个PCB板，将阵列探针测试的信号引出至PCB板插线引脚，用一块铝合金板将测试头和PCB板固定，再将铝合金板固定至自动测试机台上，测试信号通过PCB板的引脚连接至检测箱接口，以满足自动测试的需求，达到提高封装测试效率降低成本之目的。

本发明具有以下优点：

阵列探针安装与更换方便。更换损伤探针时，撤下PCB板，通过探针导向盘撤下探针，安装探针时，可把探针一个一个的沿着探针导向盘的探针孔放入，整个探针阵列放完后，再安装固定PCB板，完成探针的更换。

通过PCB板对微小的探针引线进行放大，实现与测试箱(即测试设备)的连线。

测试效率高：由于本发明的测试头一次性能检测多个探针的信号，而并非原有的一次检测一根探针的信号，因而测试效率能极大地提到。

发明阵列探针测试头，通过铝合金板用螺栓直接将此测试头固定到测试臂上，这样机械臂的运动可带动测试头的探针与晶圆的凸点接触，从而检测晶圆芯片电信号特性，满足晶圆级封装芯片自动化测试要求。

附图说明

图1为探针阵列与探针盘配合时的结构示意图；

图2为某个晶圆上IC封装尺寸示意图；

图3为用于晶圆级封装芯片自动检测的测试头的总体结构示意图；

图4为探针导向盘的结构示意图。

标号说明：1-阵列探针2-探针盘3-探针导向盘4-PCB板5-插线引脚6-铝合金板。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

根据某IC芯片测试要求，选定探针型号，如选用的探针为DE1-030EF40-010型双头探针，根据晶圆上单个IC芯片封装尺寸和凸点布局如图2，设计相应的阵列探针1的探针盘2固定探针，如图3，再设计探针导向盘3，(探针导向盘的具体结构如图4所示)，以便安装和更换探针阵列，设计PCB板4，在PCB板上刻蚀出与探针阵列1对应的连接点，通过PCB板布线，把探针阵列的接线引到PCB周边，并制作插线引脚5，这样微小阵列探针测试的信号可通过PCB板4上的插线引脚5连线至测试箱。将探针盘2、导向盘3、阵列探针1和PCB板4通过螺栓固定到一块铝合金板(6)上【铝合金板主要起固定连接作用，也可用其他材料；探针盘2、导向盘3、阵列探针(1)和PCB板、铝合金板之间也可以彼此分别固定，但是通过螺栓一次性固定为优选方式】，形成微小阵列探针测试头，这样可通过铝合金板6将此阵列探针测试头安装到自动测试机台上，通过此阵列探针测试头可实现晶圆上芯片电性能的测试与信号的传输。