防触接探针限位结构、探针、晶圆探针卡及探针阵列架构的制作方法

本发明涉及半导体测试，具体而言，涉及一种防触接探针限位结构、探针、晶圆探针卡及探针阵列架构。

背景技术：

1、目前，晶圆探针卡是晶圆测试环节的核心部件，其能够实现测试机与晶圆搭载芯片之间的电气连接。请参考图1，现有晶圆探针卡的核心部分由mlo（信号传输基板层1）、上导向板2、探针3、下导向板4和探针垫片5组成，其中探针3用于连接晶圆a与mlo（信号传输基板层1）的信号传输，即探针3的针尖31触接晶圆a，探针3的针尾32触接mlo（信号传输基板层1）。

2、由于不同探针3之间的电流信号不同，因此需要保证其信号互不干扰。

3、与此同时，为防止探针3从导向板（2，4）孔内掉落，现有探针的针尾32均设计有限位结构33，即stopper结构；当前stopper结构普遍为基于探针3的对称式结构，在相邻针间距，即pitch较大时并不影响使用。

4、但随着晶圆a检测针数的增加，以及弹力耐电流的要求，且受限于探针整体结构尺寸，使得相邻针间距pitch大幅减小（请参考图2）；此时，相邻探针3中stopper结构的相向端（a点和b点）间距很小，结合上导向板2与探针3之间的既有功能间隙影响，相邻探针3的针尾32之间极易发生直接接触，进而造成漏电现象，严重影响晶圆a与mlo之间信号检测准确性。

5、并且，现有对称stopper结构的占用宽度较大，尤其在pitch减小时更加难以兼顾防脱落与小间距要求，导致探针3的结构适配性不高。

6、此外，现有探针在生产排布时，探针容易错位排布，影响切割效率；且对称式结构探针缺少方向辨识特征，在装配和使用过程中难以快速判断探针方向。

7、综上，现有技术中的晶圆探针卡至少存在以下缺陷：

8、其一，现有对称stopper结构在pitch减小时，相邻探针针尾间距过小，针尾之间容易接触漏电，影响信号检测可靠性；

9、其二，现有对称stopper结构占用宽度较大，限制了pitch的进一步减小，难以适配高密度晶圆检测需求；

10、其三，现有探针生产排布时容易错位，切割效率低，且难以辨识装配方向。

技术实现思路

1、为此，本发明提供了一种防触接探针限位结构、探针、晶圆探针卡及探针阵列架构，以解决现有技术中针对晶圆探针卡的探针针尾限位结构存在的容易接触漏电，影响信号检测可靠性的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种防触接探针限位结构，包括：

4、限位部，定位设置于所述探针针尾的其中一侧部，且所述探针针尾于所述限位部的对向侧部设置有让位部；

5、所述限位部基于所述探针针尾的基础端面为外凸式设置；

6、所述让位部基于所述探针针尾的基础端面为内凹式设置。

7、该方案的有益之处在于：

8、通过在探针针尾的其中一侧部外凸式设置限位部、在对向侧部内凹式设置让位部，使限位结构相对于探针针尾呈非对称布置。在相邻探针以相同pitch排布时，相邻两探针的限位部与让位部对应朝向一侧，相邻针尾的相向端之间因让位部的内凹而形成额外的避让空间，使两针尾相向端之间的有效间距显著增大，避免了针尾在动态工况下相互接触，由此使得针尾之间由直接接触引发的漏电与信号串扰风险得到有效抑制，信号检测的准确性与稳定性得到提升，可适用于pitch进一步缩小的高密度晶圆检测场景。

9、在上述技术方案的基础上，对本发明做如下进一步说明：

10、作为本发明的进一步方案，

11、内凹式所述让位部对应于所述探针针尾的基础端面形成有让位面；

12、且所述探针针尾的基础端面与所述让位面之间形成有延伸过渡部。

13、该方案的有益之处在于：

14、通过在内凹式让位部对应于探针针尾的基础端面形成让位面，并在探针针尾的基础端面与让位面之间形成延伸过渡部，使让位部的内凹区域与探针针尾主体之间通过延伸过渡部连续过渡，而非直接以垂直端面突变相接。探针在弹性变形过程中，延伸过渡部可将集中于让位根部的应力沿过渡方向分散，避免因截面突变造成应力集中，在实现横向让位功能的同时满足探针弹性体的疲劳应力要求。

15、作为本发明的进一步方案，

16、所述延伸过渡部设置为所述让位面与所述探针针尾的基础端面之间的倾斜过渡结构或是直角台阶结构。

17、该方案的有益之处在于：

18、通过延伸过渡部既可设置为让位面与探针针尾基础端面之间的倾斜过渡结构，也可设置为直角台阶结构。采用倾斜过渡结构时，应力沿斜面均匀释放，适用于对疲劳寿命要求较高的探针；采用直角台阶结构时，加工成型更为简便，且通过在转角处设置圆角过渡进一步降低应力集中。两种形式可根据探针材料、加工工艺和使用工况灵活选择，提高了限位结构的工艺适配性。

19、作为本发明的进一步方案，

20、所述让位面与其对向侧部的所述探针针尾的基础端面之间宽度为w1；

21、所述探针针尾对应于所述让位部一侧部的基础端面，与所述探针针尾对应于所述限位部一侧部的基础端面之间宽度为w0；

22、w1与w0之间设置比值范围为不小于40%；

23、该方案的有益之处在于：

24、通过将让位面至其对向侧部基础端面的宽度w1与针尾主体宽度w0之比控制为不小于40%，使让位部在横向内凹后，针尾在让位侧仍保留有足够的实体宽度。该比值在保证让位空间的同时，避免了针尾局部截面过度削弱，防止探针在反复下压与回弹过程中因针尾强度不足而发生变形、裂纹或断裂；同时该比值控制在合理范围内，不会因让位不足而失去增大针尾间距的作用。

25、作为本发明的进一步方案，

26、以所述探针针尾至所述探针针尖为自上而下竖向基准，所述限位部的下端部与所述延伸过渡部的上端部之间沿竖向基准设置有让位间距h；

27、且所述延伸过渡部的上端部位于所述限位部下端部的下方位置。

28、该方案的有益之处在于：

29、通过在限位部的下端部与延伸过渡部的上端部之间沿竖向基准设置让位间距h，并使延伸过渡部的上端部位于限位部下端部的下方位置，使限位部与延伸过渡部在竖向上相互错开。在探针穿入上导向板的过程中，限位部与相邻零件或相邻探针的延伸过渡部不发生竖向干涉，保证探针在装配公差累积条件下仍可顺畅穿设，避免了因竖向干涉造成的卡滞、刮伤或装配不到位。

30、一种探针，包括分别一一对应位于其两端部的针尾和针尖、定位设置于所述针尾的所述防触接探针限位结构。

31、一种晶圆探针卡，包括所述探针，还包括：

32、信号传输基板层，用于与所述探针针尾之间电性触接相连设置；

33、上导向板、下导向板以及设置于所述上导向板和所述下导向板之间的探针垫片；所述探针分别穿过所述上导向板和所述下导向板，所述防触接探针限位结构的限位部位于所述上导向板背离所述下导向板的一侧部；

34、所述探针针尖穿过所述下导向板，与晶圆之间电性触接相连设置。

35、该方案的有益之处在于：

36、通过将上述探针应用于晶圆探针卡，使整卡范围内相邻探针针尾的相向端间距同步增大。在pitch进一步缩小的高密度测试场景下，整卡针尾均不发生相互接触，从整卡层面降低了漏电与串扰风险，提升了多通道信号检测的一致性与可靠性；同时，探针针尾与信号传输基板层之间的触接、探针针尖与晶圆之间的触接形成完整且稳定的信号传输链路。

37、此外，通过信号传输基板层、上导向板、探针垫片、下导向板与探针的配合布置，使针尾能够电性触接于信号传输基板层、针尖电性触接于晶圆，限位部卡设于上导向板背离下导向板的一侧。探针在反复下压接触晶圆的过程中，限位部可靠挂接于上导向板，防止探针从导向板孔内脱落；探针垫片在上下导向板之间形成弹性缓冲，保证探针穿设间隙均匀；针尾与信号传输基板层、针尖与晶圆之间的触接状态在反复测试过程中保持稳定，提升了功能可靠性。

38、作为本发明的进一步方案，

39、所述上导向板对应设于所述探针的穿设通道宽度为w；

40、所述限位部远离所述探针针尾的一端面与所述让位面之间间距为l1；

41、所述让位面与其同侧对应的所述探针针尾的基础端面之间间距为δ；

42、所述l1与所述δ的协同间距设置满足l1+δ＞w。

43、该方案的有益之处在于：

44、通过限定限位部远离针尾的一端面与让位面之间的间距l1、让位面与其同侧针尾基础端面之间的间距δ满足l1+δ＞w的协同关系，使非对称限位结构在让位侧内凹后仍保有大于上导向板穿设通道宽度w的有效挂接宽度。

45、该协同关系能够一方面保证限位部可靠挂接于上导向板，防止探针脱落；另一方面将限位部在让位侧的横向占用宽度降至最小，避免对称结构在两侧均需外凸而占用较大横向宽度的问题，从而适配更小pitch的高密度检测需求。

46、一种探针阵列架构，包括：

47、基模板，阵列式预排布规划若干组所述探针的轮廓；

48、每组所述探针的轮廓均包括针尖轮廓、针尾轮廓、设于针尾的所述防触接探针限位结构轮廓以及连接于所述针尾的第一连接支撑件轮廓和连接于所述针尖的第二连接支撑件轮廓；

49、若干组所述防触接探针限位结构区域的让位部朝向保持一致。

50、该方案的有益之处在于：

51、通过在基模板上阵列式预排布若干组探针轮廓，并使若干组限位结构区域的让位部朝向保持一致，配合第一连接支撑件和第二连接支撑件将各组探针轮廓连接于基模板，使整版探针在固定面积内不错位排布，可按统一的切断位置一次完成切割分离，提高了生产效率与材料利用率。

52、同时，非对称让位结构使探针具有明确的方向辨识特征，操作人员在装配与使用过程中可快速判断探针方向，降低了反向装配的风险。