臺灣博碩士論文加值系統

探針卡的使用在 IC 測試過程中，是相當重要的工具，透過探針卡之探針與晶圓特定銲墊接觸，才能量得電路的電性，進而判斷出晶粒的好壞。而影響銲墊刮痕大小與造成探針損傷的主要因素則為針測行程與探針幾何尺寸。
本研究以A廠所提供的探針幾何形狀與材料參數進行針測之力學行為之模擬研究探討。一般而言，A廠本身具有分析軟體，當給與必要的參數與針測行程的力量，則產生完整的探針資訊，包含各部分的尺寸與Auto CAD圖檔。然而探針是高工藝之手工製作，並非機器製作，因此是否有製作誤差是值得探討的問題之一。
本文以 ANSYS 為分析工具，根據業界實際生產製程之數據進行探針結構針測力學行為之模擬探討。首先以A廠所提供的一組參數進行單一節距條狀3D模型之有限元素模擬與實驗的比較，模擬中配合不同模擦系數以確定模擬的可信度。進而探討針身長度、針尖長度、蝕刻長度等基本量對接觸力與滑行量的影響。
進而A廠某探針在固定針身直徑5 mil、針尖直徑0.6 mil與針尖彎角101°下，進行針身長度、蝕刻長度、針尖長度與入射角等四個因子，每個因子有四種不同尺寸，共計256組合之模擬分析。由分析結果，利用內插函數原理，產生接觸力與滑行量在四個因子的內差函數。模擬分析與實驗的對比中，由於A廠未提供角度參數，使接觸力的實驗值較高。

Probe card to be used in the IC testing process, is a very important tool pad contact through the probe of the probe card and wafer specific welding can be measured the electrical resistance of the circuit, and then judge the quality of the grain. Affect the pad scratches the size of the main factors cause probe damage compared to stroke and probe geometry size of probing.
The main purpose of this research is to investigate the cantilever probe card mechanics behavior under testing process. Probe geometric dimensions and material properties were supplied by the manufacturer’s home software. The values of contact force between home software design and experimental measure are greatly concerned by designers.
One particularly probe was simulated by ANSYS with 3D slice model. The different coefficients of friction between contact surface were verified with the experimental results. Furthermore, the effects of beam length, tip length and etched length on contact force and sliding distance were investigated.
Finally, a probe type with probe diameter 5 mil, tip diameter 0.6 mil and bending angle 101 degree under four factors: beam length, etched length, tip length, and shooting angle was simulated by four different values in each factor, which were totally 256 combinations. The useful equations of contact force and sliding distance were derived by interpolation methodology.

目錄
第一章 序論 1
1-1前言 1
1-2 研究動機與目的 2
1-3 文獻回顧 4
第二章 懸臂式探針卡簡介 7
2-1 探針卡之種類 8
2-1-1 懸臂式探針卡 9
2-1-2 刀片式探針卡 12
2-1-3 垂直式探針卡 13
2-1-4 薄膜式探針卡 16
2-1-5 微彈簧式探針卡 17
2-1-6 微機電式探針卡 18
2-2 懸臂樑式探針卡之探針概述 19
2-2-1 探針之材質 19
2-2-2 探針之幾何形狀 21
2-3 懸臂式探針卡製作流程概述 23
2-3-1 探針卡設計 24
2-3-2 彎針製程 24
2-2-3 擺針製程 26
2-3-4 焊接製程 27
2-3-5 調針製程 28
2-3-6 出貨檢驗製程 29
第三章 ANSYS有限元素分析 30
3-1 材料參數實驗 30
3-2 單針幾何尺寸之有限元素模型 30
3-3 模擬探針之基本參數 33
3-4 單針幾何尺寸之變異 33
3-5幾何尺寸變異之數值分析 34
第四章 ANSYS 有限元素分析結果與討論 37
4-1 實作與模擬分析結果比對 37
4-2 單針幾何尺寸之變異對接觸力的影響 39
4-3 幾何尺寸變異之近似函數 43
4-4 實驗與模擬分析結果比對 53
第五章 結論及未來研究方向 59
5-1 結論 59
5-2 建議 60

表目錄
表 2- 1材質對探針影響比較 20
表 3- 1探針結構模型之材料參數 30
表 3- 2單一探針之相關尺寸 33
表 3- 3探針之變異尺寸 34
表 4- 1為實際製作探針卡量測的接觸力 38
表 4- 2 ANSYS模擬探針的針測之接觸力 38
表 4- 3針身長度90 mil 54
表 4- 4針身長度95 mil 55
表 4- 5針身長度100 mil 56
表 4- 6針身長度105 mil 57

圖目錄
圖 1- 1 IC製程流程圖 1
圖 1- 2 探針接觸銲墊狀況 3
圖 1- 3 圓型探針針頭接觸鋁墊機構 5
圖 1- 4 (a) E-Tip針頭、(b) Flat-Tip針頭 6
圖 2- 1 探針卡發展圖 8
圖 2- 2 邊緣方式排列 9
圖 2- 3 面積陣列方式排列 9
圖 2- 4 懸臂式探針卡 10
圖 2- 5 懸臂式探針卡結構示意圖 12
圖 2- 6 刀片式探針卡 13
圖 2- 7 刀片式探針卡結構示意圖 13
圖 2- 8 Cobra探針 14
圖 2- 9 Cobra探針卡示意圖 14
圖 2- 10 VCPC探針卡與其探針之挫曲現象 15
圖 2- 11 薄膜式探針卡示意圖 16
圖 2- 12 薄膜式探針卡之探針局部結構剖面圖 17
圖 2- 13 微彈簧式探針卡 17
圖 2- 14 微彈簧式探針卡之探針 18
圖 2- 15 微機電式探針卡與其探針 19
圖 2- 16 探針材質對探針使用壽命之比較 21
圖 2- 17 懸臂樑式之探針結構示意圖 21
圖 2- 18 探針之刮痕（a-Flat-Tip b-E-Tip） 23
圖 2- 19 懸臂式探針卡流程圖 23
圖 2- 20 彎針成型示意圖 26
圖 2- 21 擺針塗膠狀態圖 27
圖 2- 22 銲接狀態圖 28
圖 3- 1 探針基本結構 32
圖 3- 2 單一探針邊界條件與負載 32
圖 3- 3 探針卡之幾何尺寸 33
圖 3- 4 實驗探針卡之設計圖 36
圖 4- 1 為實際製作的探針卡 37
圖 4- 2 蝕刻長度變異對接觸力之影響 39
圖 4- 3 蝕刻長度變異對滑行量之影響 39
圖 4- 4 針尖長度變異對接觸力之影響 40
圖 4- 5 針尖長度變異對滑行量之影響 40
圖 4- 6 針身長度變異對接觸力之影響 41
圖 4- 7 針身長度變異對接觸力之影響 41
圖 4- 8 入射角變異對接觸力之影響 42
圖 4- 9 入射角變異對滑行量之影響 42
圖 4- 10 針測行程為0.5 mil之接觸力 43
圖 4- 11 針測行程為1 mil之接觸力 43
圖 4- 12 針測行程為1.5 mil之接觸力 44
圖 4- 13 針測行程為2 mil之接觸力 44
圖 4- 14 針測行程為0.5 mil之滑行量 45
圖 4- 15 針測行程為1 mil之滑行量 45
圖 4- 16 針測行程為1.5 mil之滑行量 46
圖 4- 17 針測行程為2 mil之滑行量 46
圖 4- 18 針測行程為0.5 mil之接觸力比較 48
圖 4- 19 針測行程為1 mil之接觸力比較 48
圖 4- 20 針測行程為1.5 mil之接觸力比較 49
圖 4- 21 針測行程為2 mil之接觸力比較 49
圖 4- 22 針測行程為0.5 mil之滑行量比較 51
圖 4- 23 針測行程為1 mil之滑行量比較 51
圖 4- 24 針測行程為1.5 mil之滑行量比較 52
圖 4- 25 針測行程為2 mil之滑行量比較 52
圖 4- 26 模擬值、實驗值、設計值之接觸力比較 58

參考文獻
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