CN100371726C - 芯片针测机 - Google Patents

Abstract

一种芯片针测机。为提供一种能检验未封装半导体品质、降低封装制程成本、提升封装制程良率的制造液晶显示面板辅助装置，提出本发明，它包含承载座、设置于承载座表面上的托盘及装设于托盘上方的探针卡；托盘包含用来承置至少一未封装的液晶硅晶显示面板的至少一凹槽及装设于凹槽一侧可导电的连接结构；连接结构包含用来与第一接触垫电性接触的第一部分及与第一部分电连接的第二部分；探针卡设置于托盘上，其包含用以电性接触第二接触垫与连接结构第二部分的至少两支探针。

Description

芯片针测机

技术领域

本发明属于制造液晶显示面板辅助装置，特别是一种芯片针测机。

背景技术

液晶硅晶显示面板(liquid crystal on silicon，LCOS)不仅具有小画素尺寸、高亮度及高解析度等技术优势，还具有制程简单、成本低廉及体积小等优点。因此，液晶硅晶显示面板已被广泛地应用在手提摄影机、能上网的手机等的手携式个人通讯影音设备及投影电视及多媒体投影机等的影音器材。

如图1、图2所示，习知制作液晶硅晶显示面板制造时，首先，提供半导体基板10；并且半导体基板10包含数个芯片14，而各芯片14均包含用来作为液晶硅晶显示面板16的画素电路的主动式矩阵电路(active matrixarray，未显示)及用来将液晶硅晶显示面板16电连接至外部电路的数个焊垫26。接着，于半导体基板10的表面形成配向膜20a；随后再于各芯片14的周边区域形成框胶图案22。

接着，提供与半导体基板10平行相对的玻璃基板12，并于透明基板12的表面上依序形成导电光阻层18及配向膜20b。导电光阻层18用来作为共通电极及彩色滤光片，而配向膜20a、20b均用来调整液晶分子的排列方向，其包含聚醯亚胺(polyimide)树脂、二氧化硅(SiO₂)或氮化硅(SiNx)等材料。然后，进行压合制程(assembly process)，以使玻璃基板12经由各框胶图案22而黏合至半导体基板10上，随后再沿玻璃基板12上的切割道13及半导体基板10上的切割道11，将玻璃基板12与半导体基板10切割成各个液晶硅晶显示面板16。之后进行灌晶制程，将液晶分子灌入玻璃基板12与半导体基板10之间，以于玻璃基板12与半导体基板10之间形成液晶分子层24，从而完成各个液晶硅晶显示面板16。最后，进行封装制程，以将各个液晶硅晶显示面板16封装成各种电子装置所需的显示元件。

值得注意的是，由于将导电光阻层18形成于玻璃基板12上及将玻璃基板12黏合至半导体基板10的制程良率低，因此，液晶硅晶显示面板16时常会产生缺陷，从而降低显示品质或无法显示画面。然而如图2所示，对于未封装的液晶显示面板16而言，玻璃基板12的导电光阻层18与半导体基板10的接触垫26位于相反两侧，而目前通用的针测机(prober)的设计无法对此种元件进行电性测试，因此这些在封装前便产生缺陷的液晶硅晶显示面板16，通常在封装完成后才会被检测出来，因而增加封装成本并降低封装品质。是故，寻求可用来测试未封装的液晶硅晶显示面板16的针测机，便是解决上述问题的重要关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种能检验未封装半导体品质、降低封装制程成本、提升封装制程良率的芯片针测机。

本发明用来测试包含分别设有第一、二接触垫的第一、二基板及设置于第一、二基板之间的液晶分子层的至少一液晶硅晶显示面板；它包含承载座、设置于承载座表面上的托盘及装设于托盘上方的探针卡；托盘包含用来承置至少一未封装的液晶硅晶显示面板的至少一凹槽及装设于凹槽一侧可导电的连接结构；连接结构包含用来与第一接触垫电性接触的第一部分及与第一部分电连接的第二部分；探针卡设置于托盘上，其包含用以电性接触第二接触垫与连接结构第二部分的至少两支探针。

其中：

液晶硅晶显示面板第一基板与第二基板部分重叠，且第一接触垫位于未与第二基板重叠的第一基板表面上；第二接触垫位于未与第一基板重叠的第二基板表面。

第二基板为半导体基板；第一基板为透明基板。

位于第一基板上的第一接触垫为导电光阻层；位于第二基板上的第二接触垫为焊垫。

第一基板为半导体基板；第二基板为透明基板。

位于第一基板上的第一接触垫为焊垫；位于第二基板上的第二接触垫为导电光阻层。

连接结构的第二部分为接触垫。

连接结构的第一部分为导电性夹具。

连接结构的第一部分包含至少一导电性探针。

连接结构第一部分为设置于托盘表面的接触垫。

托盘的每一凹槽内放置一个未封装的液晶硅晶显示面板。

托盘的每一凹槽内放置相连的数个未封装的液晶硅晶显示面板。

一种芯片针测机，它用来测试包含至少一第一接触垫及至少一第二接触垫的芯片；它包含承载座、设置于承载座表面上的托盘及装设于托盘上方的探针卡；托盘包含用来承置至少一未封装芯片的至少一凹槽及装设于凹槽一侧可导电的连接结构；连接结构包含用来与第一接触垫电性接触的第一部分及与第一部分电连接的第二部分；探针卡设置于托盘上，其包含用以电性接触第二接触垫与连接结构第二部分的至少两支探针。

未封装的芯片为未封装的液晶硅晶显示面板。

未封装的液晶硅晶显示面板包含透明基板、与透明基板部分重叠的半导体基板、设置于透明基板与半导体基板之间的液晶分子层、设于透明基板表面上并且部分位于透明基板与液晶分子之间的导电光阻层及至少一设于未与透明基板重叠的半导体基板表面上的焊垫。

第一接触垫为导电光阻层；第二接触垫为焊垫。

第一接触垫为焊垫；第二接触垫为导电光阻层。

连接结构的第二部分为设置于托盘表面上的接触垫。

与第二部分电连接的第一部分为导电性夹具。

与第二部分电连接的第一部分包含至少一导电性探针。

与第二部分电连接的第一部分为设置于托盘表面上的接触垫。

托盘的每一凹槽内放置一个未封装的芯片。

托盘的每一凹槽内放置相连的数个未封装的芯片。

由于本发明包含承载座、设置于承载座表面上的托盘及装设于托盘上方的探针卡；托盘包含用来承置至少一未封装的液晶硅晶显示面板的至少一凹槽及装设于凹槽一侧可导电的连接结构；第二连接结构包含用来与第一接触垫电性接触的第一部分及与第一部分电连接的第二部分；探针卡设置于托盘上，其包含用以电性接触第二接触垫与连接结构第二部分的至少两支探针。相较于习知技术，本发明具有包含有凹槽及设于凹槽一侧的连接结构的托盘，并且，由于探针卡上的各个探针可经由连接结构，而电性接触于未封装的液晶硅晶显示面板上，因此，本发明可对未封装的液晶硅晶显示面板进行电性测试，即本发明可先检验未封装的液晶硅晶显示面板的显示品质，进而判别液晶硅晶显示面板是否可用以显示画面，若液晶硅晶显示面板可用以显示画面，则继续进行后续的封装制程；但若测试结果显示液晶硅晶显示面板无法用来显示画面，则直接报废液晶硅晶显示面板或进行重做制程，不仅能检验未封装半导体品质，而且降低封装制程成本、提升封装制程良率，从而达到本发明的目的。

附图说明

图1、为习知制作液晶硅晶显示面板的方法示意图。

图2、为未封装的液晶硅晶显示面板结构示意侧视图。

图3、为本发明局部结构示意图。

图4、为本发明托盘结构示意俯视图。

图5、为本发明使用状态示意图。

图6、为本发明托盘结构示意俯视图(连接结构第一部分包含至少一导电性探针)。

图7、为本发明托盘结构示意俯视图(连接结构第一部分为接触垫)。

图8、为本发明托盘结构示意俯视图(包含分别承置一个未封装液晶硅晶显示面板的数个凹槽)。

图9、为本发明托盘结构示意俯视图(包含分别承置数个未封装液晶硅晶显示面板的数个凹槽)。

图10、为数个相连的未封装的液晶硅晶显示面板结构示意俯视图。

具体实施方式

本发明芯片针测机30用来测试至少一未封装液晶硅晶显示面板16。

未封装液晶硅晶显示面板16包括第一基板12、第二基板10及设置于第一、二基板12、10之间的液晶分子层24。第一基板12为透明基板，其上设有为第一接触垫的导电光阻层18。第二基板10为半导体基板，其上设有为焊垫的第二接触垫26。第一、二基板12、10部分重叠。

第一基板12亦可为半导体基板；第二基板10为透明基板。位于第一基板12上的第一接触垫为焊垫。位于第二基板10上的第二接触垫为导电光阻层18。

其中第一、二基板12、10部分重叠。第一接触垫位于未与第二基板10重叠的第一基板12表面。第二接触垫位于未与第一基板12重叠的第二基板10表面。当第一接触垫为导电光阻层18时，第一接触垫同时位于与第二基板10重叠的第一基板10的表面上。当第二接触垫为导电光阻层18时，第二接触垫同时位于与第一基板12重叠的第二基板10的表面上。

本发明芯片针测机30亦可用来测试包含至少一第一接触垫及第二接触垫的至少一未封装的芯片。未封装芯片可为未封装液晶硅晶显示面板16。芯片。

未封装的液晶硅晶显示面板16包含透明基板12、与透明基板12部分重叠的半导体基板10、设置于透明基板12与半导体基板10之间的液晶分子层24、设于透明基板12表面上并且部分位于透明基板12与液晶分子层24之间的导电光阻层18及至少一设于未与透明基板12重叠的半导体基板10表面上的焊垫。

如图3所示，本发明芯片针测机30包含腔体(未显示于图3)、设置于腔体的内的承载座(chuck)32、设置于承载座32表面上的托盘(tray)34、装设于托盘34上方的探针卡(probe card)36及用来控制探针卡36的控制结构38。

探针卡36包含用以电性接触待测芯片的数支探针361。此外，芯片针测机30内部包含定位结构(未显示于图3)，定位结构用来测定承载座32或托盘34的位置，并使承载座32与托盘34移动至正确的位置，而芯片针测机30内部的其它细部结构与一般芯片针测机例如TSK UF200相似，便不多赘述。

如图4、图5所示，托盘34包含凹槽40、覆盖于凹槽40内壁的绝缘材料层41及装设于凹槽40一侧可导电的连接结构42。

凹槽40位于托盘34的中央部位，并用来承置未封装的液晶硅晶显示面板16。

连接结构42具有第一部分421及与第一部分421电连接的第二部分422。在本发明的最佳实施例中，第一部分421为导电性夹具(conductive clamp)，其由导电性极佳的金属，例如金构成。第二部分422为接触垫(contact pad)，其由铜金属构成并经由锁定结构46，例如螺丝固定于托盘34上。

绝缘材料层41则是由陶瓷材料所构成。此外，托盘34另包含三支导位销(guide pin)44及两个位于凹槽40底部的孔洞48。

导位销44用来将托盘34以可移除的方式固定于承载座32的表面上。

孔洞48贯穿托盘34而通达承载座32的表面。

因此在电性测试过程中，芯片针测机30内的真空环境可将托盘34及液晶硅晶显示面板16紧密地吸引并固定于承载座32表面上，以避免液晶硅晶显示面板16在电性测试过程中脱落。

如图5所示，当芯片针测机30欲进行电性测试于未封装的液晶硅晶显示面板16时，首先利用机器或人工将未封装的液晶硅晶显示面板16装入托盘34的凹槽40内，并使导电性夹具421夹住玻璃基板12，而让导电性夹具421电性接触玻璃基板12表面的导电性光阻层18；随后将托盘34固定于承载座32表面上；然后，进行芯片对准步骤(wafer alignment step)，利用前述的定位结构测定并移动承载座32与托盘34的位置，以使半导体基板10的接触垫26位于正确的待测位置，必须注意的是，用于对准的接触垫26两侧必须具有相同的图案，才可确保此芯片对准步骤的精准度。随后，进行探针对准步骤(needle alignment step)，以校准各探针361的位置，待各探针361校准完成后，再将各探针361分别电性接触接触垫26及连接结构42为接触垫的第二部分422。最后，控制结构38向探针卡36输入预定测试程式(test program)，使探针卡36依据预定测试程式利用各探针361将电子讯号输入至接触垫26及连接结构42为接触垫的第二部分422，并由连接结构42为接触垫的第二部分422将电子讯号经由为导电性夹具的第一部分421传递至导电性光阻层18，以进行液晶硅晶显示面板16的电性测试，而电性测试的结果则再经由各探针361回传至控制结构38，并由控制结构38处理分析电性测试的结果。

相较于一般的芯片测试机，本发明的芯片测试机30具有可拆卸的托盘34，并且托盘34上设有凹槽40及连接结构42。连接结构42包含为导电性夹具第一部分421及为接触垫的第二部分422。值得注意的是，由于连接结构42为导电性夹具的第一部分421电连接至托盘34表面的为接触垫的第二部分422，并可电性接触玻璃基板12表面的导电性光阻层18，因此探针卡36上的各个探针361便可经由电性接触接触垫26与连接结构42为接触垫的第二部分422，而得以测量未封装的液晶硅晶显示面板16的电性表现，进而判别液晶硅晶显示面板16是否可用以显示画面，若液晶硅晶显示面板16可用以显示画面，则继续进行后续的封装制程；但若测试结果显示液晶硅晶显示面板16无法用来显示画面，则直接报废液晶硅晶显示面板16或进行重做制程(rework)，如此便可降低封装制程的成本，并提升封装制程的良品率。

此外，如图3、图4、图5所示的托盘34并非本发明唯一的实施方式。

亦可如图6所示，托盘34a包含有凹槽40a、覆盖于凹槽40a的内壁的绝缘材料层41及装设于凹槽40a一侧且可导电的连接结构42a。

凹槽40a位于托盘34a的中央部位并用来承置未封装的液晶硅晶显示面板16。

连接结构42a包含第一部分421a、第二部分422a及电连接于第一部分421a与第二部分422a的导线423。

第一部分421a包含至少一导电性探针。

第二部分422a为接触垫。

第一部分421a的导电性探针可经由导线423与为接触垫的第二部分422a电连接。并且，第一部分421a的各导电性探针用来电性接触玻璃基板12表面的导电性光阻层18，因此探针卡36上的各个探针361便可经由电性接触接触垫26及连接结构42a为接触垫的第二部分422a，而得以测量未封装的液晶硅晶显示面板16的电性表现。

亦可如图7所示，托盘34b包含有凹槽40b、覆盖于凹槽40b的内壁的绝缘材料层41及装设于凹槽40b一侧且可导电的连接结构42b。

凹槽40b位于托盘34b的中央部位并用来承置未封装的液晶硅晶显示面板16。

连接结构42b包含第一部分421b及电连接第二部分422b及与第一部分421b电连接的第二部分422b。

第一、二部分421b、422b皆为接触垫。

为接触垫的第一部分421b用来电性接触玻璃基板12表面的导电性光阻层18，因此探针卡36上的各个探针361便可经由电性接触接触垫26及连接结构42b为接触垫的第二部分422b，而得以测量未封装的液晶硅晶显示面板16的电性表现。

亦可如图8所示，托盘34c包含以矩阵排列的方式设于其内的数个凹槽40c及分别固定于各凹槽40c一侧的数个可导电的连接结构。值得注意的是，每一个凹槽40c均用来承置一个未封装的液晶硅晶显示面板16，而各连接结构可以是图3、图6、图7所示的任何一种连接结构42(42a、42b)，因此本实施例的芯片针测机30可同时载入数个液晶硅晶显示面板16，然后再一一对各液晶硅晶显示面板16进行电性测试，如此一来，更可减少更换托盘的时间。不过，必须留意的是，每一个液晶硅晶显示面板16均必须经过芯片对准步骤之后，才可利用探针卡36进行电性测试，以确保各液晶硅晶显示面板16的位置正确。

如图9、图10所示，托盘34d包含有数个平行的凹槽40d及分别固定于各凹槽40d一侧的数个可导电的连接结构42。并且，每一个凹槽40d均系用来承置数个相连的未封装的液晶硅晶显示面板16，而各连接结构42包含为导电性夹具的第一部分421及为接触垫的第二部分422。值得注意的是，由于每一个凹槽40d内的各液晶硅晶显示面板16的玻璃基板12彼此相连，所以为导电性夹具的第一部分421只要夹住每一个凹槽40d内的其中一个液晶硅晶显示面板16的玻璃基板12即可，然后便可将托盘34d固定于承载座32表面，并对每一凹槽40d内的各液晶硅晶显示面板16进行电性测试。不过，必须留意的是，每一个凹槽40d内的第一个液晶硅晶显示面板16必须经过芯片对准步骤的后，才可利用探针卡36对各凹槽40d内的各液晶硅晶显示面板16进行电性测试。相同地，本实施例的芯片针测机30可同时载入数个液晶硅晶显示面板16，然后再一一对各液晶硅晶显示面板16进行电性测试，如此，便可减少更换托盘34d的时间。另一方面，为连接结构42的第一部分可为导电性夹具，亦可更换成导电性探针或接触垫。

此外，在上述的各实施例中，连接结构42(42a、42b)的第一部分421(421a、421b)电性接触玻璃基板12的导电光阻层18，然而本发明并不限于此，本发明亦可将液晶硅晶显示面板16以倒置的方式装入本发明的芯片针测机30的凹槽40内，以使连接结构42(42a、42b)的第一部分421(421a、421b)电性接触半导体基板10表面的焊垫26，不过此时必须借由定位结构(未显示)来让第一部分421(421a、421b)可精确地对准半导体基板10表面的各个焊垫26。

相较于习知技术，本发明的芯片针测机30具有可拆卸的托盘34(34a、34b、34c、34d)，而托盘34(34a、34b、34c、34d)包含有凹槽40(40a、40b、40c)及设于凹槽40(40a、40b、40c)的一侧的连接结构42(42a、42b)。并且，由于探针卡36上的各个探针361可经由连接结构42(42a、42b)，而电性接触于未封装的液晶硅晶显示面板16上，因此，本发明的芯片针测机30可对未封装的液晶硅晶显示面板16进行电性测试。此外，由于芯片针测机30可对未封装的液晶硅晶显示面板16进行电性测试，因此本发明可先检验未封装的液晶硅晶显示面板16的显示品质，然后再进行封装制程，因而可降低封装制程的成本，并提升封装制程的良品率。

Claims (22)

1.一种芯片针测机，它用来测试包含设有第一接触垫的第一基板、设有第二接触垫的第二基板及设置于第一、二基板之间的液晶分子层的至少一液晶硅晶显示面板；其特征在于它包含承载座、设置于承载座表面上的托盘及装设于托盘上方的探针卡；托盘包含用来承置至少一未封装的液晶硅晶显示面板的至少一凹槽及装设于凹槽一侧可导电的连接结构；连接结构包含用来与第一接触垫电性接触的第一部分及与第一部分电连接的第二部分；探针卡设置于托盘上方，其包含用以电性接触第二接触垫与连接结构第二部分的至少两支探针。

2.根据权利要求1所述的芯片针测机，其特征在于所述的液晶硅晶显示面板的第一基板与第二基板部分重叠，且第一接触垫位于未与第二基板重叠的第一基板表面上；第二接触垫位于未与第一基板重叠的第二基板表面。

3.根据权利要求2所述的芯片针测机，其特征在于所述的第二基板为半导体基板；第一基板为透明基板。

4.根据权利要求2或3所述的芯片针测机，其特征在于所述的位于第一基板上的第一接触垫为导电光阻层；位于第二基板上的第二接触垫为焊垫，且第一接触垫同时位于与第二基板重叠的第一基板的表面上。

5.根据权利要求2所述的芯片针测机，其特征在于所述的第一基板为半导体基板；第二基板为透明基板。

6.根据权利要求5所述的芯片针测机，其特征在于所述的位于第一基板上的第一接触垫为焊垫；位于第二基板上的第二接触垫为导电光阻层，且第二接触垫同时位于与第一基板重叠的第二基板的表面上。

7.根据权利要求1所述的芯片针测机，其特征在于所述的连接结构的第二部分为接触垫。

8.根据权利要求1或7所述的芯片针测机，其特征在于所述的连接结构的第一部分为导电性夹具。

9.根据权利要求1或7所述的芯片针测机，其特征在于所述的连接结构的第一部分包含至少一导电性探针。

10.根据权利要求1或7所述的芯片针测机，其特征在于所述的连接结构的第一部分为设置于托盘表面的接触垫。

11.根据权利要求1所述的芯片针测机，其特征在于所述的托盘的每一凹槽内放置一个未封装的液晶硅晶显示面板。

12.根据权利要求1所述的芯片针测机，其特征在于所述的托盘的每一凹槽内放置相连的数个未封装的液晶硅晶显示面板。

13.一种芯片针测机，它用来测试包含至少一第一接触垫及至少一第二接触垫的未封装的芯片；其特征在于它包含承载座、设置于承载座表面上的托盘及装设于托盘上方的探针卡；托盘包含用来承置至少一未封装芯片的至少一凹槽及装设于凹槽一侧可导电的连接结构；连接结构包含用来与第一接触垫电性接触的第一部分及与第一部分电连接的第二部分；探针卡设置于托盘上方，其包含用以电性接触第二接触垫与连接结构第二部分的至少两支探针。

14.根据权利要求13所述的芯片针测机，其特征在于所述的未封装的芯片为未封装的液晶硅晶显示面板。

15.根据权利要求14所述的芯片针测机，其特征在于所述的未封装的液晶硅晶显示面板包含透明基板、与透明基板部分重叠的半导体基板、设置于透明基板与半导体基板之间的液晶分子层、设于透明基板表面上并且部分位于透明基板与液晶分子层之间的导电光阻层及至少一设于未与透明基板重叠的半导体基板表面上的焊垫；所述导电光阻层为第一接触垫，所述焊垫为第二接触垫。

16.根据权利要求14所述的芯片针测机，其特征在于所述的未封装的液晶硅晶显示面板包含透明基板、与透明基板部分重叠的半导体基板、设置于透明基板与半导体基板之间的液晶分子层、设于透明基板表面上并且部分位于透明基板与液晶分子层之间的导电光阻层及至少一设于未与透明基板重叠的半导体基板表面上的焊垫；所述导电光阻层为第二接触垫，所述焊垫为第一接触垫。

17.根据权利要求15或16所述的芯片针测机，其特征在于所述的连接结构的第二部分为设置于托盘表面上的接触垫。

18.根据权利要求17所述的芯片针测机，其特征在于所述的与第二部分电连接的第一部分为导电性夹具。

19.根据权利要求17所述的芯片针测机，其特征在于所述的与第二部分电连接的第一部分包含至少一导电性探针。

20.根据权利要求17所述的芯片针测机，其特征在于所述的与第二部分电连接的第一部分为设置于托盘表面上的接触垫。

21.根据权利要求13所述的芯片针测机，其特征在于所述的每一凹槽内放置一个未封装的芯片。

22.根据权利要求13所述的芯片针测机，其特征在于所述的每一凹槽内放置相连的数个未封装的芯片。

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