CN101341412B

CN101341412B - 探针卡

Info

Publication number: CN101341412B
Application number: CN2006800455443A
Authority: CN
Inventors: 中山浩志; 长屋光浩; 山田佳男
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 2005-12-05
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2026-12-04
Also published as: KR20080082670A; JP4823667B2; TWI365988B; EP1959261A4; TW200728734A; WO2007066623A1; JP2007155507A; CN101341412A; IL191896A; US8149006B2; MY146186A; US20100052707A1; EP1959261A1; KR101012735B1; IL191896A0

Abstract

本发明提供一种探针卡，能够可靠地进行基板与空间转换器的电连接，且可容易以低成本进行维修。本探针卡具备：多个探针，其与半导体晶片接触而进行电信号的输入或者输出；对所述多个探针进行收容保持的探针头；具有与生成检测用信号的电路结构相对应的配线图案的基板；安装在所述基板上对所述基板进行加强的加强构件；插入件，其具有在轴线方向上伸缩自如的多个连接端子以及形成有将所述多个连接端子分别进行收容的多个孔部的壳体，该插入件层叠在所述基板上，且将所述基板的配线进行转接；以及空间转换器，其层叠在所述插入件和所述探针头之间，变换由所述插入件转接的配线的间隔，并表露在与所述探针头侧相对的一侧的表面。

Description

探针卡

技术领域

本发明涉及将作为检测对象的半导体晶片和生成检测用信号的电路结构之间电连接的探针卡。

背景技术

在半导体的检查步骤中，有时会在切割前的半导体晶片的状态下使具有导电性的探针(导电性触头)进行接触，藉以进行导通检查，并检测不良品(WLT：Wafer Level Test；晶片级测试)。进行该WLT时，为了将检查装置(检测器)所产生、送出的检查用信号传送到半导体晶片而使用收容有多数个探针的探针卡。进行WLT时，是一边用探针卡扫描半导体晶片上的小片(dies)，一边使探针与各个小片单独接触，然而，由于半导体晶片上形成有数百至数万个小片，所以测试一个半导体晶片时，需耗费相当多的时间，且在小片数量增加的同时，亦会导致成本的上升。

为了解决前述WLT的问题点，近来，亦采用令数百至数万个探针与半导体晶片上的所有小片、或半导体晶片上至少1/4至1/2左右的小片一次接触的FWLT(Full Wafer Level Test；全晶片级测试)的方法。在该方法中，为了使探针正确地与半导体晶片接触，必须有能够以良好精度确保探针卡相对于规定的基准面的平行度或平面度，藉以保持探针的前端位置精确度的技术、或以高精确度对准半导体晶片的位置的技术。

图10是表示前述FWLT所适用的探针卡的一构成例的图。图10所示的探针卡71具备：多个探针72，其设置成对应于半导体晶片上的电极焊垫的配置图案；探针头73，其收容该多个探针72；空间转换器(spacetransformer)74，其变换探针头73的微细的配线图案的间隔；插入件(interposer)75，其转接从空间转换器74拉出的配线；基板77，其将插入件75所转接的配线76连接于检查装置；公连接器78，其设置于基板77，并与设置于检查装置侧的母连接器连接；以及加强构件79，其加强基板77。

其中，已知插入件75具有：薄膜状基体材料，其由例如陶瓷等的绝缘性材料构成；以及多个板簧式连接端子，其以规定图案配设于该基体材料的两面，且作成悬臂梁状。此时，使设置于插入件75的一边表面的连接端子与空间转换器74的电极焊垫接触，并且使设置于另一边表面的连接端子与基板77的电极焊垫接触，藉此达成两者的电连接(例如，参照专利文献1)。

此外，已知有藉由使金属粒子配列于薄板状硅橡胶内部的板厚方向上的加压导电橡胶(rubber connector：橡胶连接器)而构成插入件75的技术。当加压导电橡胶往板厚方向施加压力时，在硅橡胶内部，邻接的金属粒子彼此会接触而显示非匀质导电性。通过使用具有此种性质的加压导电橡胶作为插入件75，而将空间转换器74与基板77电连接。

[专利文献1]日本特许第3386077号公报。

发明内容

然而，在前述已知的插入件中使用板簧式连接端子的情况下，当一个连接端子产生不良情形时，不能仅更换该连接端子，而需更换插入件整体，所以修理等的维修很辛苦，亦有耗费成本的问题。

此外，在插入件中采用加压导电橡胶的情况下，若没有对该加压导电橡胶施加充分的压力，会有无法获得稳定的接触电阻的问题。尤其是当基板或空间转换器产生翘起、波浪状起伏、凹凸等变形时，会有无法适当地修正此种变形，而产生无法电连接的部位的情形。

本发明鉴于前述问题点而开发，其目的在于提供一种能够可靠地进行基板与空间转换器的电连接，且可容易以低成本进行维修的探针卡。

为了解决前述课题且达成目的，本发明第一项内容是一种探针卡，其将作为检测对象的半导体晶片和生成检测用信号的电路结构之间电连接，所述探针卡的特征在于，具有：多个探针，其由导电性材料构成，与所述半导体晶片接触而进行电信号的输入或者输出；对所述多个探针进行收容保持的探针头；具有与所述电路结构相对应的配线图案的基板；安装在所述基板上对所述基板进行加强的加强构件；插入件，其具有由导电性材料制成且在轴线方向上伸缩自如的多个连接端子以及由绝缘性材料制成且形成有将所述多个连接端子分别进行收容的多个孔部的壳体，该插入件层叠在所述基板上，且将所述基板的配线进行转接；以及空间转换器，其层叠在所述插入件和所述探针头之间，变换由所述插入件转接的配线的间隔，并表露在与所述探针头侧相对的一侧的表面。

本发明第二项内容以第一项内容的发明为基础，其特征在于，所述连接端子具有：分别具有尖细的前端形状的第一及第二针状构件；螺旋状的弹簧构件，其使所述第一及第二针状构件的各轴线方向一致且伸缩自如地予以连接。

本发明第三项内容以第二项内容的发明为基础，其特征在于，所述弹簧构件可以在所述孔部弯曲，并具有通过产生该弯曲而与所述第一及第二针状构件的任一个接触的紧密卷绕部。

本发明第四项内容以第一项内容的发明为基础，其特征在于，所述连接端子形成为螺旋状，并具有：一对电极针脚部，其以越向所述轴线方向的两端侧越尖细的方式各自紧密卷绕而成；螺旋弹簧部，其介于所述一对电极针脚部之间并连结所述一对电极针脚部。

本发明第五项内容以第四项内容的发明为基础，其特征在于，所述螺旋弹簧部包括：紧密卷绕部，其设在该连接端子的轴线方向的中间；固定卷绕部，其设在所述紧密卷绕部的一端侧；以及稀疏卷绕部，其作为所述紧密卷绕部的一端侧而设在不同于设有所述固定卷绕部侧的端部侧，比所述固定卷绕部卷绕地稀疏。

本发明第六项内容以第一至五项内容中任一项为基础，其特征在于，还具有：保持构件，其固定在所述基板上，对所述插入件及所述空间转换器施加压力并予以保持；片簧，其固定在所述保持构件上，作为所述探针头的表面，在所述多个探针突出的表面的边缘部附近遍及全周地向所述基板的方向按压。

根据本发明的探针卡，其是将作为检测对象的半导体晶片和生成检测用信号的电路结构之间电连接的探针卡，具有：多个探针，其由导电性材料构成，与所述半导体晶片接触而进行电信号的输入或者输出；对所述多个探针进行收容保持的探针头；具有与所述电路结构相对应的配线图案的基板；安装在所述基板上对所述基板进行加强的加强构件；插入件，其具有由导电性材料制成且在轴线方向上伸缩自如的多个连接端子以及由绝缘性材料制成且形成有将所述多个连接端子分别进行收容的多个孔部的壳体，该插入件层叠在所述基板上，且将所述基板的配线进行转接；以及空间转换器，其层叠在所述插入件和所述探针头之间，变换由所述插入件转接的配线的间隔，并表露在与所述探针头侧相对的一侧的表面。通过该结构，能够可靠地进行基板与空间转换器的电连接，且可容易以低成本进行维修。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的探针卡主要部分的结构的分解立体图。

图2是表示本发明实施方式1的探针卡的结构的俯视图。

图3是使用本发明实施方式1的探针卡的检查概要的图。

图4是表示本发明实施方式1的探针卡所具备的插入件的内部结构的部分剖视图。

图5是表示本发明实施方式1的探针卡中的插入件周边的结构的图。

图6是表示探针及探针头主要部分的结构的放大部分剖视图。

图7是表示本发明实施方式2的探针卡所具备的插入件的内部结构的部分剖视图。

图8是表示本发明实施方式2的探针卡中的插入件周边的结构的图。

图9是表示本发明的其它实施方式的探针卡的结构的俯视图。

图10是表示已知的探针卡的结构的图。

符号说明

1、61、71 探针卡 2、72 探针

3 连接座 4 半导体晶片

11、62、77基板 12、79 加强构件

13、51、75插入件 14、74 空间转换器

15、63、73探针头 15p、63p 探针收容区域

16 保持构件 17、64 片簧

18、76 配线 19、78 公连接器

21、22、133、134针状构件

21a、22a、133a、134a针状部

21b、22c、133c、134c轮毂部

21c 轴部 22b、133b、134b凸缘部

23、135 弹簧构件 23a、53f、135a疏卷绕部

23b、53e、135b密卷绕部 30 母连接器

40 晶片夹盘 41、111、141电极焊垫

52、131 外罩 53、132 连接端子

53a 盘簧部 53b、53c 电极针脚部

53d 固定卷绕部 54、136、137、151孔部

54a、136a、137a、151a小径孔

54b、136b、137b、151b大径孔

121 外周部 122 中心部

123 连结部 131a 第1构件

131b 第2构件 171、641 爪部

具体实施方式

以下，参照附图，说明用以实施本发明的优选形态(以后，称为「实施方式」)。此外，图面是示意性，应留意各部分的厚度与宽度的关系、各个部分的厚度的比例等与实际的结构不同，当然图面彼此间也包含彼此尺寸的关系或比例不同的部分。

(实施方式1)

图1是表示本发明实施方式1的探针卡主要部分的结构的分解立体图。此外，图2是本实施方式1的探针卡的俯视图。图3是表示使用探针卡1的检查的概要的图，是针对探针卡1示意地表示图2的A-A线剖面的图。图1至图3所示的探针卡1使用多个探针将作为检查对象的半导体晶片与具备产生检查用信号的电路结构的检查装置电连接。

探针卡1具备：基板11，其形成为薄的圆盘状且谋求与检查装置的电连接；加强构件12，其装设于基板11一边的面，用以加强基板11；插入件13，其转接来自基板11的配线；空间转换器14，其将藉由插入件13转接的配线的间隔加以变换；以及探针头15，其形成为直径小于基板11的圆盘状且层迭于空间转换器14，并对应于检查对象的配线图案以收容保持多个探针。此外，探针卡1具有：保持构件16，其紧固于基板11，且在层迭插入件13及空间转换器14的状态下一并将其保持；以及片簧(leafspring)17，其紧固于保持构件16并固定探针头15的端部。

以下，更详细地说明探针卡1的结构。基板11是使用电木(bakelite)或环氧树脂等绝缘性材料所形成，用以将多个探针和检查装置电连接的配线层(配线图案)是由通孔(via hole)等立体地形成。

加强构件12具有：圆形外周部121，其与基板11具有大致相同的直径；中心部122，其与外周部121所形成的圆具有相同的中心，且形成为与插入件13的表面相比表面积稍大的圆盘状；以及多个连结部123(图1中有四个)，其从中心部122的外周方向延伸至外周部121，且连结外周部121与中心部122。此种加强构件12由经氧化铝膜处理(alumite treatment)的铝、不锈钢、殷钢(inver)材、柯伐合金(kovar)材(注册商标)、硬铝(duralumin)等高刚性材料来实现。

插入件13具有正八边形的表面且构成薄板状。图4是表示插入件13详细的内部结构的放大部分剖视图。如图4所示，插入件13通过在外罩131中收容保持有多个连接端子132而构成。连接端子132具有：针状构件133，其在安装时与基板11接触；针状构件134，其在安装时与空间转换器14接触；以及弹簧构件135，其设置于针状构件133与针状构件134之间以将两个针状构件133及134伸缩自如地连结。相互连结的针状构件133及134与弹簧构件135具有同一轴线。针状构件133及134分别具有尖细的前端形状，一边是第1针状构件，另一边是第2针状构件。

针状构件133具备：针状部133a，其具有向前端方向突出的尖锐端；凸缘部133b，其设置于与针状部133a的前端相反一侧的基端部，且具有比针状部133a的直径大的直径；以及轮毂部133c，其从凸缘部133b的与针状部133a接触侧的相反侧的表面突出，且具有比凸缘部133b的直径小的直径，该针状构件133在长度方向上形成轴对称的形状。

针状构件134具备：针状部134a，其构成为多个爪突出的尖端形状(王冠形状)；凸缘部134b，其设置于与针状部134a的前端相反一侧的基端部，且具有比针状部134a的直径大的直径；以及轮毂部134c，其从凸缘部134b的与针状部134a接触侧的相反侧的表面突出，且具有比凸缘部134b的直径小的直径，该针状构件134在长度方向上形成轴对称的形状。此外，凸缘部134b的直径与凸缘部133b的直径相同，轮毂部134c的直径与轮毂部133c的直径相同。

并且，针状部133a及134a的形状可以由接触的相对侧的构件的形状或材质来确定，王冠形状与尖端形状的任一者皆可适用。

弹簧构件135在针状构件133侧是疏卷绕部135a，在针状构件134侧是密卷绕部135b，疏卷绕部135a的端部卷绕在轮毂部133c上，密卷绕部135b的端部卷绕在轮毂部134c上。疏卷绕部135a与凸缘部133b之间及密卷绕部135b与凸缘部134b之间，分别通过弹簧的卷绕力及/或焊接分别接合。由于具有前述结构的连接端子132具备弹簧构件135，所以针状构件133及134可于图4中的上下方向弹性地移动。

收容具有以上结构的连接端子132的外罩131通过重迭第1构件131a与第2构件131b而成。在第1构件131a形成有将多个连接端子132分别收容的孔部136。该孔部136具备：小径孔136a，其具有比针状部133a的直径稍微大的直径；以及大径孔136b，其具有稍微比凸缘部133b大的直径，该孔部136构成为这些小径孔136a及大径孔136b具有同一轴线的阶梯孔形状。

此外，在第2构件131b亦形成有将多个连接端子132分别收容的孔部137，该孔部137具备：小径孔137a，其具有比针状部134a的直径稍微大的直径；以及大径孔137b，其具有稍微比凸缘部134b大的直径，该孔部137形成为这些小径孔137a及大径孔137b具有同一轴线的阶梯孔形状。如上所述，由于凸缘部133b的直径与凸缘部134b的直径相等，所以大径孔136b的直径与大径孔137b的直径亦相等，组合第1构件131a与第2构件131b时，孔部136与孔部137在轴线方向顺畅地连通。

在图4所示的初始状态中，藉由针状构件133的凸缘部133b抵接于第1构件131a的孔部136中构成大径孔136b与小径孔136a的交界的阶段状部分，可发挥防止针状构件133从外罩131脱落的功能。同样的，藉由针状构件134的凸缘部134b抵接于第2构件131b的孔部137中构成小径孔137a与大径孔137b的交界的阶段状部分，可发挥防止针状构件134从外罩131脱落的功能。

图5是表示探针卡1的插入件13周边的结构的图。如图5所示，插入件13夹在基板11与空间转换器14之间，藉由针状构件133的前端与基板11的电极焊垫111接触，针状构件134的前端与空间转换器14的电极焊垫141接触，对基板11与空间转换器14的电连接进行转接。

在图5所示的状态下，密卷绕部135b的一部分是与针状构件133的轮毂部133c接触。因此，沿着连接端子132的轴线方向的直线状电信号流动于密卷绕部135b，而不会在疏卷绕部135a呈螺旋状流动有电信号，从而可抑制连接端子132的电感(inductance)的增加。

在前述说明中，适用于插入件13的连接端子132的针状构件133及134构成不同的形状，然而，亦可构成为将具有彼此相同形状的针状构件通过弹簧构件135连接的结构。

由于前述说明的插入件13具备盘簧，且使用具有相互平行的轴线的多个连接端子132，所以各个连接端子132可独立动作，且可使插入件13随动于基板11或空间转换器14的变形。结果，可防止一部分配线因基板11及/或空间转换器14的变形而断线，并可吸收半导体晶片4的热膨胀系数与基板11的热膨胀系数之差。

此外，将插入件13与以板簧作为连接端子的已知例在同一空间作比较时，可增大施加于连接端子的负载或冲程(stroke)。结果，相较于使用板簧的插入件，可节省空间。因此，随着近年来电子机器的小型化所导致的半导体晶片上配线的高密度化，亦可充分地对应探针的多针脚化、窄间距化。

并且，插入件13只是将连接端子132插入外罩131，没有利用焊接等将其紧固于外罩131，所以假使一个连接端子132产生不良情形时，可仅更换该连接端子132，从而可容易地以低成本进行维修。

空间转换器14与基板11相同，其内部配线层通过通孔等立体地形成。该空间转换器14的表面具有与插入件13大致相同的正八边形表面，且构成薄板状。此种空间转换器14是以陶瓷等绝缘性材料作为母材，亦可发挥缓和半导体晶片的热膨胀系数与基板11的热膨胀系数之差的功能。

探针头15呈圆盘状，在图2所示的探针收容区域15p，将多个探针2以垂直于图2的纸面突出的方式予以收容并保持。探针2的配列图案是根据作为检查对象的半导体晶片4的配线图案而决定的。

图6是表示探针头15主要部分的结构及探针2的详细结构的放大部分剖视图。图6所示的探针2与载置于晶片吸盘40的半导体晶片4的电极焊垫41的配置图案对应，以一边的前端突出的方式配设，且各探针2的前端(底面侧)从垂直于半导体晶片4的多个电极焊垫41的表面的方向与多个电极焊垫41的表面接触。

更具体而言，探针2具有：针状构件21，其与空间转换器14接触；针状构件22，其向该针状构件21的相反方向突出，且与半导体晶片4的电极焊垫41接触；以及弹簧构件23，其设置于针状构件21与针状构件22之间，且将两个针状构件21及22伸缩自如地连结。相互连结的针状构件21及22与弹簧构件23具有同一轴线。

针状构件21具备：针状部21a，其具有向前端方向突出的尖锐端；轮毂部21b，其设置于针状部21a的尖锐端的相反侧的基端部，且具有比针状部21a的直径小的直径；以及轴部21c，其从轮毂部21b的与针状部21a接触一侧的相反侧的表面延伸，该针状构件21在长轴方向上形成轴对称形状。相对于此，针状构件22具备：针状部22a，其具有向前端方向突出的尖锐端；凸缘部22b，其设置于针状部22a的尖锐端的相反侧的基端部，且具有比针状部22a的直径大的直径；以及轮毂部22c，其从凸缘部22b的与针状部22a接触一侧的相反侧的表面突出，且具有比凸缘部22b的直径小的直径，该针状构件22在长轴方向上形成轴对称形状。

弹簧构件23在针状构件21侧是疏卷绕部23a，在针状构件22侧是密卷绕部23b，疏卷绕部23a的端部卷绕于针状构件21的轮毂部21b，密卷绕部23b的端部卷绕于针状构件22的轮毂部22c。疏卷绕部23a与轮毂部21b之间及密卷绕部23b与轮毂部22c之间，通过弹簧的卷绕力及/或焊接而分别接合。

由于具有前述结构的探针2具备弹簧构件23，所以针状构件21及22可弹性移动于图6中的上下方向。在使针状构件21接触电极焊垫141的状态、即图6的状态下，密卷绕部23b的至少一部分与针状构件21的轴部21c接触。换言之，密卷绕部23b的轴线方向的长度设定为可实现前述图6所示的状态的长度。弹簧构件23的内径稍微大于轮毂部21b或轮毂部22c的外径。藉此构成，可使弹簧构件23的伸缩动作顺畅地进行。

虽然在图3或图6中虽未记载，但在探针头15所收容保持的探针2中，亦包含接地用探针或电力供给用探针。因此，在与探针2连接的配线18中，亦有与接地层或电源层连接者。

探针头15使用例如陶瓷等绝缘性材料而形成，根据半导体晶片4的配列，用以收容探针2的孔部151贯通于壁厚方向(图6的铅直方向)。孔部151具有：小径孔151a，其从图3或图6的下方即半导体晶片4侧的端面，跨越至少比针状部22a的长度方向的长度小的规定长度而形成；及大径孔151b，其具有与该小径孔151a相同的中心轴，且直径大于小径孔151a。此外，如图6所示，小径孔151a的内径稍大于针状构件22的针状部22a的外径，且稍小于凸缘部22b的外径。以前述方法，使孔部151形成阶梯孔状，从而防止探针2(的针状构件22)脱落。

收容于探针头15的探针2的数量或配置图案根据形成于半导体晶片4的半导体芯片的数量或电极焊垫41的配置图案而决定。例如，当以直径8英寸(约200mm)的半导体晶片4作为检查对象时，需要有数百至数千个探针2。此外，以直径12英寸(约300mm)的半导体晶片4作为检查对象时，需要有数千至数万个探针2。当以此方式保持大量的探针2时，会有探针头15的翘起、波浪状起伏、凹凸等变形的问题，然而，在本实施方式1中，由于具有片簧17的爪部171将具有圆形表面的探针头15的缘端部附近遍及全周地均匀推压的结构，所以不会在探针头15产生不规则的翘起或波浪状起伏，耐久性优良，并可获得稳定的探针冲程。

并且，亦可将探针头15沿着图6的铅直方向分割成上下两个部分而构成。此时，使用螺丝和定位销来连结两个部分，但为了以探针2的初始负载来防止下侧板的膨胀，故设定成到达下侧的部分的厚度比到达上侧部分的厚度还厚。通过以前述方式分割构成探针头15，可容易地更换探针2。

接着，说明探针卡1的结构。保持构件16由与加强构件12相同的材料构成，并具有可将插入件13与空间转换器14层迭且予以保持的正八边柱形的中空部。该保持构件16将插入件13及空间转换器14压靠保持在基板11上，为了使基板11与空间转换器14经由插入件13电连接，而施压必要的压力。

片簧17由磷青铜、不锈钢(SUS)、铍铜合金(beryllium copper)等具有弹性材料形成，形成薄圆环状，且在其内周，用以保持插入件13、空间转换器14及探针头15的作为推压用构件的爪部171遍及全周均匀设置。该爪部171将探针头15表面的缘端部附近遍及全周地朝基板11的方向均等地推压。因此，在探针头15收容的探针2会产生大致均匀的初始负载，可防止探针头15的翘起。此外，在本实施方式1中，由于插入件13及空间转换器14的各表面形成与探针头15表面所构成的圆具有相同程度的面积的正八边形，所以爪部171可推压正八边形的顶点位置，且亦可发挥防止插入件13或空间转换器14翘起的功能。

基板11与加强构件12之间、基板11与保持构件16之间、及保持构件16与片簧17之间，通过螺接于规定位置的螺丝分别连接(图1中省略)。

形成于基板11的配线18的一端，为了进行与检查装置(未图示)的连接，而连接于在基板11的表面、即装设有加强构件12侧的表面所配设的多个公连接器19，另一方面，该配线18的另一端经由形成于空间转换器14的下端部的电极焊垫141而连接于在探针头15收容保持的探针2。在图3中，为了简略记载而仅表示一部分配线18。

各公连接器19相对于基板11的中心呈放射状配设，且与在检查装置的连接器座3的相对位置设置的各个公连接器30成对，通过彼此的端子接触而确立探针2与检查装置的电连接。就公连接器19与母连接器30所构成的连接器而言，可采用插拔公连接器时几乎不需要外力，而在将连接器彼此结合后藉由外力施加压接力的零插力(ZIF：Zero Insertion Force)型连接器。当使用该ZIF型连接器时，即使探针2的数量很多，探针卡1或检查装置亦几乎不会承受连接所致的应力(stress)，可获得可靠的电连接，亦可提升探针卡1的耐久性。

并且，亦可在基板11配设母连接器，在连接器座3配设公连接器。此外，公连接器的形状或相对于基板的配置位置不一定受限于前述结构，当然亦可依据其形状或配置位置，变更设置于检查装置侧的母连接器的形状或配置位置。

此外，就取代利用连接器实现探针卡与检查装置的连接而言，亦可构成为在检查装置设置具有弹簧作用的弹簧销(pogo pin)等的端子，且经由该端子将探针卡连接于检查装置

在具有以上结构的探针卡1中，当通过从图3及图6的状态使晶片夹盘40上升而使半导体晶片4的电极焊垫41与针状部22a的前端部接触时，针状构件22上升，弹簧构件23被压缩，并进一步弯曲蛇行。此时，由于密卷绕部23b的一部分保持与针状构件21的轴部21c接触的状态，所以沿着探针2的轴线方向的直线电信号会流动于密卷绕部23b。因此，不会在疏卷绕部23a呈螺旋状流动电信号，从而可抑制探针2的电感的增加。

根据前述说明的本发明实施方式1的探针卡将作为检查对象的半导体晶片与产生检查用信号的电路结构之间电连接，具有：多个探针，其由导电性材料构成，与所述半导体晶片接触而进行电信号的输入或者输出；对所述多个探针进行收容保持的探针头；具有与所述电路结构相对应的配线图案的基板；安装在所述基板上对所述基板进行加强的加强构件；插入件，其具有由导电性材料制成且在轴线方向上伸缩自如的多个连接端子以及由绝缘性材料制成且形成有将所述多个连接端子分别进行收容的多个孔部的壳体，该插入件层叠在所述基板上，且将所述基板的配线进行转接；以及空间转换器，其层叠在所述插入件和所述探针头之间，变换由所述插入件转接的配线的间隔，并表露在与所述探针头侧相对的一侧的表面。藉此构成，能够可靠地进行基板与空间转换器的电连接，且可容易以低成本进行维修。

此外，根据本实施方式1的探针卡，由于针对插入件，采用具备盘簧且具有相互平行的轴线的多个连接端子，所以各个连接端子可独立动作，并使插入件随动于基板或空间转换器的变形。结果，可防止因基板或空间转换器变形而造成一部分的配线断线。

并且，根据本实施方式1的探针卡，由于插入件的连接端子具有在板厚方向伸缩自如的盘簧，所以与以板簧作为连接端子的已知例在同一空间作比较时，可增大施加于连接端子的负载或冲程。结果，相较于使用板簧的插入件可节省空间。

根据本实施方式1的探针卡，由于片簧具有将探针头表面的缘端部附近遍及全周地向基板方向均匀推压的结构，所以亦可抑制基板以外的插入件、空间转换器、及探针头的翘起，且可提升探针卡整体的平面度、平行度的精确度。

(实施方式2)

本发明实施方式2的探针卡，除了插入件外，其余结构是相同的。亦即，本实施方式2的探针卡具备：基板11、加强构件12、空间转换器14、探针头15、保持构件16、及片簧17。此外，收容保持于探针头15的探针亦为前述实施方式1中说明的探针2。

以下，详细地说明适用于本发明实施方式2的探针卡的插入件的结构。图7是表示适用于本实施方式2的探针卡的插入件的结构的部分纵剖视图。图7所示的插入件51具备：构成母材的外罩52；及收容保持于外罩52的多个连接端子53。

连接端子53通过卷绕导电性材料而形成，由构成圆筒形状而卷绕的盘簧部53a；及从该盘簧部53a的两端密卷成前尖锥状的一对电极针脚部53b及53c所构成。盘簧部53a具备：固定卷绕部53d、密卷绕部53e、及以比固定卷绕部53d稀疏的间距所形成的疏卷绕部53f。根据具有此种结构的连接端子53，可防止压缩变形时在盘簧部53a发生缠绕。

外罩52由单一构件构成，且形成有将多个连接端子53分别收容的孔部54。该孔部54具备：小径孔54a，其保持电极销部53c以防止其脱落；及大径孔54b，其具有比连接端子53的中间部直径稍微大的直径，该孔部54形成为这些小径孔54a及大径孔54b具有同一轴线的阶梯孔形状。但将连接端子53插入具有此种结构的外罩52时，从大径孔54b的端部开口面将连接端子53插入。

图8是表示使用插入件51来构成探针卡时的插入件51周边的结构的图。在图8所示的状态中，盘簧部53a为固定卷绕部53d及疏卷绕部53f弯曲而形成的大致密接状态，连接端子53的电极针脚部53c的前端与空间转换器14的电极焊垫141连接。另一方面，连接端子53的电极针脚部53b的前端与基板11的电极焊垫111接触，由此转接基板11与空间转换器14的电连接。

由于电极针脚部53b及53c是紧密卷绕，所以电会经由与卷线的轴线方向接触的部分传送于大致轴线方向，所以在电极针脚部53b及53c中电信号不会呈螺旋状流动。因此，电极针脚部53b及53c的各卷数不会对连接端子53的包括电感在内的电性能产生影响。

此外，电极针脚部53b及53c形成前端尖的形状，且与电极焊垫111及141分别弹性地接触，所以可减小电极针脚部53b及53c的突出端的位置的参差不齐，且相对于被接触体可均匀地接触。

根据以上说明的本发明实施方式2的探针卡，可获得与前述实施方式1同样的效果。

此外，根据本实施方式2，由于是以螺旋状的弹簧构件单体来构成插入件的连接端子，所以与被用于前述实施方式1的插入件的连接端子相比较，以少数的零件即可完成，可进一步降低制造或维修所需的费用。

(其它的实施方式)

之前，作为用以实施本发明的优选方式而详细说明了实施方式1及2，然而，本发明不应受限于这两个实施方式。图9是表示本发明的其它实施方式的探针卡的结构的俯视图。在图9所示的探针卡61中，相对于圆盘状基板62具有正方形表面的探针头63由同样具有正方形外框的片簧64保持。

在该探针卡61中，插入件及空间转换器的表面亦构成正方形。形成于片簧64内周的爪部641遍及探针头63内周的全周均匀地形成，且将探针头63表面的缘端部附近朝基板62的方向均匀地推压。因此，除了探针头63的翘起或波浪状起伏外，亦可抑制插入件或空间转换器的翘起或波浪状起伏，且与前述两个实施方式同样，可使探针卡的平行度、平面度的精度提高。

图9中，虽图示探针头63收容探针的探针收容区域63p形成正方形的情形，然而，亦可适用于将例如半导体晶片的1/2至1/4左右的区域一并接触的情形等。

在本发明的探针卡中，片簧是将探针头的突出有探针侧的表面的端缘部附近遍及全周地朝基板的方向推压即可，且其形状并不限定于前述情形。例如，亦可将探针头的形状形成与前述两个实施方式的插入件或空间转换器相似的正八边形。此时，片簧的形状也随着探针头形成正八边形，且若以可将至少包含各顶点的全周均匀地推压的方式形成爪部时，即可获得前述同样的效果。

此外，亦可将插入件或空间转换器的各表面形状形成与探针头相似的圆形。此时，FWLT用探针卡的对称性最高，所以在使探针卡的平面度或平行度最优先时最适合。

除了前述以外，亦可将插入件或空间转换器的各表面形成适当的正多边形，且将探针头形成与该正多边形相似的正多边形。此外，在探针头与半导体晶片完全接触时，探针头亦可形成圆形。如上所述，本发明的探针卡亦可具备圆盘以外的形状的基板或探针头，且这些形状可藉由检查对象的形状或设置于该检查对象的电极焊垫的配置图案来变更。

至此，针对采用探针2作为与检查对象的半导体晶片接触的探针的情形加以说明，但是，本发明的探针卡所适用的探针可使用已知的各类探针的任一种。

由以上的说明得知，本发明可包含此处未记载的各种实施方式等，在不脱离专利申请范围所特定的技术思想的范围内，可实施各种的设计变更等。

如上所述，本发明的探针卡是用于半导体晶片的电特性检查，尤其适用于FWLT。

Claims

1.一种探针卡，其将作为检测对象的半导体晶片和生成检测用信号的电路结构之间电连接，所述探针卡的特征在于，具有：

多个探针，其由导电性材料构成，与所述半导体晶片接触而进行电信号的输入或者输出；

对所述多个探针进行收容保持的探针头；

具有与所述电路结构相对应的配线图案的基板；

安装在所述基板上对所述基板进行加强的加强构件；

插入件，其具有由导电性材料制成且在轴线方向上伸缩自如的多个连接端子以及由绝缘性材料制成且形成有将所述多个连接端子分别可更换地进行收容的多个带有阶梯的孔部的壳体，该插入件层叠在所述基板上，且通过收容在所述多个具有阶梯的孔部中的所述多个连接端子将所述基板的配线进行转接；

空间转换器，其层叠在所述插入件和所述探针头之间，变换由所述插入件转接的配线的间隔，使所述配线露出于与所述探针头相对向的一侧的表面；

保持构件，其固定在所述基板上，对所述插入件及所述空间转换器施加压力并予以保持；以及

片簧，其固定在所述保持构件上并具有爪部，所述爪部在所述片簧内周均匀设置在所述片簧的整个内周，并在全周上朝所述基板的方向均等地推压所述探针头表面的缘端部附近。

2.如权利要求1所述的探针卡，其特征在于，

所述连接端子具有：

分别具有尖细的前端形状的第一及第二针状构件；

螺旋状的弹簧构件，其使所述第一及第二针状构件的各轴线方向一致且伸缩自如地予以连接。

3.如权利要求2所述的探针卡，其特征在于，

所述弹簧构件可以在所述孔部弯曲，并具有通过产生该弯曲而与所述第一及第二针状构件的任一个接触的紧密卷绕部。

4.如权利要求1所述的探针卡，其特征在于，

所述连接端子形成为螺旋状，并具有：

一对电极针脚部，其以越向所述轴线方向的两端侧越尖细的方式各自紧密卷绕而成；

螺旋弹簧部，其介于所述一对电极针脚部之间并连结所述一对电极针脚部。

5.如权利要求4所述的探针卡，其特征在于，

所述螺旋弹簧部包括：

紧密卷绕部，其设在该连接端子的轴线方向的中间；

固定卷绕部，其设在所述紧密卷绕部的一端侧；以及

稀疏卷绕部，其作为所述紧密卷绕部的一端侧而设在不同于设有所述固定卷绕部侧的端部侧，比所述固定卷绕部卷绕地稀疏。