CN101358999A - 探针组合体 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种成本低廉的探针组合装置，对应各个LSI焊垫的狭小化，而有效的在检测基板上配置探针端子处密集的配线图样。因此，使用连接金属铜箔的树脂薄膜，将前述金箔蚀刻加工，在树脂薄膜上由含有探针机能的导电体形成导电图样，层迭或是并列设置数个前述探针树脂薄膜，使半导体芯片的电极焊垫汇集接触前述的探针先端部，为了进行半导体芯片电路检测的探针组合体，根据导体的图样，一同接续前述探针间，在前述探针同一平面内，且在第1方向(上下方向)的相反侧，具备与电路基板的接续用区域接触电气端子部探针组合体。
Description
技术领域
本发明是有关于LSI等电子设备制造过程中，用于检测半导体晶圆上形成的数个半导体芯片电路时，所使用探测器装置的一种探针组合体；特别是有关于，当排列在半导体芯片上的电路端子(焊垫)在晶圆状态下与探针垂直接触，已用来汇总测量半导体芯片在电气通探测时，所使用于探测器装置的探针组合体。
背景技术
电子设备伴随着半导体的进步而提升了积体度，并在半导体晶圆上所形成的各半导体芯片中，也增加了电路配线所能运用的区域，进而使各半导体芯片上焊垫量增加、继而缩小焊垫的面积已使焊垫间距狭小化，让焊垫排列越趋细微化发展。预估近年焊垫的间距可能小至20μm。
同时半导体芯片未封装前，即成裸晶状态时用已内置于电路板等的芯片尺寸封装方式(CSP)已渐成主流，其在分割半导体芯片前会进行晶圆状态特性的确认以及良否判定。
举例来说，在被检查的半导体芯片焊垫检查装置间，因外力产生的弹性变形而设有以排列数个针状探针的探针组合体等技术手段；在此种以探测针组合体以电气连接半导体芯片测试电路的方法后，会再搭配一种称为探针卡的印刷配线电路板。
这个探测卡的构成，是以接触测试装置的测试接头，这个测试接头须有测试接头电路板的探针形状以及具有与端子间距的互换性。
随着焊垫间距狭小化和数个芯片同时测试的需求，探针的方式也从原来的单撑梁悬臂的方式，再加上在板上配置由金属细线所形成探针的针型探测卡(专利文献1)。在区块上配置刀刃状探针的探针卡(专利文献2)。数个平形延伸的带状配线形成像电气绝缘性胶卷般的薄片形状的一边，以各个配线的一部分为探针的要件，而提出薄片探针组合体(探针薄片)(专利文献3)等的探测卡。
用传统的单撑梁悬臂的方式来检查一个或是少数的芯片，和半导体芯片焊垫接触的探针前端部分间距狭窄，但连接探针卡的根部，是从前端部分将探针成放射状扩散配置而使间距加粗，再以焊锡等连接手法将探针黏合于探针卡的电路端子，配线的问题不多。
但是，像上述例子中的焊垫间距狭小化和为了达到数个芯片同时检测要求的探针构造的话，固定探针的电路配线端子也有探针排列的间距，也就是说要和被检查的焊垫排列的间距一致的话是没办法的，要符合探针排列处的高密度配线化。
图7为针对传统探测卡的电路配置的构成例子。在图7中，2为探测卡、21为探测卡基板。为了明确表示被检查的芯片41和探测卡基板21的位置关系，以透视图呈现。设置在探测卡基板21周边的211是与测试装置接触的测试接头(无图显示)的部份。测试接头的电路基板端子形状与端子间距有互换性。
另一方面，探针301与晶圆4上的被检查晶圆41端子焊垫的排列互相对应，以探针排列固定机能302来固定。探针排列固定机能302与上述的探针方式相异，若是单撑梁悬臂的方式就以锡电路基板、若有针状的探针而以有沟槽的固定区块等方式。探针薄板型的话，数个平形延伸带状的配线形成电气绝缘性薄膜般薄板状部份材料的一边，显示出各个配线的一部分形成直接探针的要件。
随着间距狭小化以及多针化，探针端子周边的配线图样密集，为了这个配线最后被分配至探测卡基板21的外面的端子，加上探针端子周边的高密度配线，配线基板的多层化是必要的。以现今的印刷配线基板的图样规则为例，信号层1具有每层有128~160根的布线，在1000针的电路检验器中，含20层以上的电源层，是需要厚度4.8~6.5mm、直径350mm的印刷配线基板。一般来说，考量探测卡的经济效益，想将探测卡基板21标准化时，介于换配线基板30等中间，被检查焊垫不同的复杂变换配线43，作用于变换配线基板30的事例也是有的。(专利文献3)。
图8为探针端子周边的配置图样。图8被检查芯片的焊垫对应变换配线基板30上的探针端子32-1(例如在探针薄板上的端子)是以间距20μm排列。因为由这个探针端子的配线分配较粗的间距的图样，变换配线基板30的第1层37-1上通过图样34-1，接续层间导通用通孔351的区域351a。从区域351a经过通孔351，通过变换配线基板30的第2层37-2以后的导电图样以及通孔，图样幅度扩散，变换配线基板的第n层37-n，也就是配置在里面(检查装置侧)层中。
而且，由探测端子32-2，通过同样的变换配线基板30的第一层37-1上的图样34-2，接续通孔352的区域352a。从区域352a经过通孔352，通过变换配线基板30的第2层37-2以后的导电图样以及通孔，图样幅度扩散，变换配线基板的第n层37-n，也就是配置在内层中(检查装置侧)。
如上述，由对应被检查芯片41使用探针端子的图样配线和多层基板，为了变换为较粗的图样配线，有关各自的探针端子接续的通孔的区域需配置于探针端子处的同一层上。
专利文献1：日本特开2006-003191号公报。
专利文献2：日本特开2006-340654号公报。
专利文献3：日本特开2006-183392号公报。
但是，区域的配置若包含至探针区外的话会妨碍多针化，也会衍生出数个芯片同时测试化无法实行的问题。
再者，各个探针端子的配线长度也会有显着的差异，也会衍生出电阻的整合问题。
本发明解决针对间距狭小化，探针端子周边配线集中的问题、进而提供便宜的探测卡为目的。
发明内容
本发明，是使用具有金属铜箔接着的树脂薄膜，将前述金属铜箔记型蚀刻加工后，于树脂薄膜上会形成以含有探针机能之导电体所构成的导电图样，而在层迭数片，又或可让前述探针的前端部汇集于接触并列设置的半导体芯片的电极焊垫，且在检测半导体芯片电路的探针组合体上，藉由与前述探针的导电图样接续，和前述探针同一平面内且第一方向(XYZ直角坐标系的z方向)的相反侧，有接触于电路基板接续用区域的电气端子部为特征。
因为以探针的导电图样接续，和前述探针同一平面内且第一方向(XYZ直角坐标系的z方向)的相反侧，有接触于电路基板接续用区域的电气端子部为特征，藉由探针输出端子根据探针树脂薄膜不同位置的突出，变换配线基板上的探针测输出、入的电气端子，因为可以事先在探针树脂薄膜里改变位置，可以产生不用像探针先端排列以及传统的实施例子里需要依靠前端的配线图样，而是可自行决定的效果。
本发明的特征在于，前述电气端子部的第1方向(z方向)的长度为前述电路基板的厚度大约同长，第2方向(XYZ直角坐标系的z方向)幅度，设定为比前述电路基板的通孔内径大，而可压入电路基板的通孔里的构造。
前述电气端子部的第1方向(z方向)的长度为前述电路基板的厚度大约同长，第2方向(x方向)幅度，设定为比前述电路基板的通孔内径大，以层间接续手法，达到可压入一般通孔的效果。
本发明的电气端子部形成，层迭上述探针树脂薄膜数片，又或并列设置时，在各自以第2方向(x方向)的配置位置，与电路基板上接续用的区域的一部分或是全部一致，各配置的探针树脂薄膜，有各自独立的位置。
因为本发明的电气端子部形成，层迭又或并列设置数片上述探针树脂薄膜时，在各自以第2方向(x方向)的配置位置，与电路基板上接续用的区域的一部分或是全部一致，各配置的探针树脂薄膜，有各自独立的位置，既然由探针薄板内可改变输出位置，可以不用依赖探针端子的配线图样。
本发明的特征在于，层迭探针树脂薄膜时，前述电气端子部的第3方向(XYZ直角坐标系的y方向)的间隔为一个前述探针树脂薄膜厚度的数倍，根据前述探针树脂薄膜的层迭，可决定y方向间距。
因此，层迭探针树脂薄膜时，前述电气端子部的第3方向(XYZ直角坐标系的y方向)的间隔为一个前述探针树脂薄膜厚度之数倍，根据前述探针树脂薄膜的层迭，达到准确的决定y方向间距的效果。
本发明的特征在于，层迭又或是排列探针树脂薄膜时，在前述电气端子部的第3方向(y方向)的间距，与电路基板上接续用区域的一部分又或是全部一致的配置。
因此，层迭又或是排列探针树脂薄膜时，在前述电气端子部的第3方向(y方向)的间距，与电路基板上接续用区域的一部分又或是全部一致的配置为特征，因此可以对应任意y方向的间距。
附图说明
图1：本发明第1实施型态中某个探针组合立体构造侧视图；
图2：本发明第1实施型态中某个探针组合构造侧视图；
图3：本发明第1实施型态中某个探针组合构造斜视图；
图4：本发明第1实施型态中某个探针组合构造和焊垫配置关系平面图；
图5：本发明第2实施型态中某个探针组合构造侧视图；
图6：本发明第2实施型态中某个探针组合构造和焊垫配置关系平面图；
图7：传统实施型态中探测卡概略构造侧面图；
图8：传统实施型态中探针端子周边构造平面图。
1 探针组合体 126 探针先端部 171 支撑棒
10 探针组 127 输出端子 172 支撑棒
11 树脂薄膜 13 探针树脂薄膜 173 支撑棒
111 树脂薄膜 131 树脂薄膜 2 探测卡
112 导电图样 132 导电图样 21 探测卡基板
113a 平行梁 133 平行梁 211 测试接头
113b 固定部 133b 固定部 30 变换配线基板
113c 垂直探针 133c 垂直探针 301 探针
113d 吊臂部 134 狭缝 302 探针排列固定机能
114 狭缝 135 变形部 31 变换配线基板
115 变形部 135c 旋转中心 351 通孔
115c 旋转中心 137 输出端子 352 通孔
116 探针先端部 137a 端子 355a 输出、入电气端子
117 输出端子 137s 狭缝 356a 输出、入电气端子
118 补强部 139a 平行弹簧 371 通孔
119a 缺口 15 固定薄板 41 晶圆
119b 缺口 151 树脂薄膜 411 被检测芯片
119c 缺口 151a 狭缝 421a 焊垫
119d 缺口 16 固定薄板 421b 焊垫
12 树脂薄膜 161 树脂薄膜 43 变换配线
具体实施方式
以下将参阅图式的同时，说明本发明实施型态；再者，并未因本实施型态而限定本发明。
图1为本发明第1实施型态的探针构造说明图(剖面图)。在图1中，10为探针组、411为被检测芯片、421a以及421b为一个被检测芯片的411上的相对焊垫(图为周边排列焊垫的例子)、31为变换配线基板、355a与356a为变换配线基板上的探针侧输出、入的电气端子。
再者，探针组10中，树脂薄膜11为了检测焊垫421a，以蚀刻探针以及导体的方法，制成具有探针的树脂薄膜11，树脂薄膜12是为了检测焊垫421b，以蚀刻探针以及导体的方法所制成具有探针的树脂薄膜11。171~173为支撑着具有探针的树脂薄膜的支撑棒剖面图。
具有探针的树脂薄膜11的制作方法以及构成在图2中详细的说明。在图2(a)中，树脂薄膜(例如聚亚醯酸树脂)111上连接着金属铜箔(例如铍铜)，这个铜箔上以蚀刻法加工形成导电图样112。导电图样112里，由平行梁113a以及狭缝114形成本实施例子中13个连结环结构，加上缺口119a和缺口119b的平行弹簧作用来实施探针动作。
此平行弹簧作用为，平行配置数个大约同一形状的梁，以共通不会变形的支撑物固定着这些梁的两端，当一边以支撑物固定，而另一边的支撑物移动时，在一定范围内进行并进动作之物。在本实施例中固定部113b为垂直探针113c向XYZ直角坐标系的z方向，进行扩大超速传动作用的部份。
垂直探针113c的前端接续旋转变形部115，焊垫开始接触旋转变形部的探针先端部116，接着往垂直方向推上去一定量的扩大超速传动作用后，旋转变形部115随着扩大超速传动作用的进行，以旋转中心115c开始顺时针旋转，进行磨擦作用。
另一方面，固定部113b的延长线上，从树脂薄膜111设置突出的输出端子117，借着吊臂部113d以及缺口119a的弹跳力，推撞到变换配线基板上的探针测输出、入电气端子356a。
图2(b)为输出端子117的位置。各个对应的变换配线基板上的探针侧输入出电器端子的位置合对，输出端子T1、T2、T3、T4是错开的，可个别制作。再者，这些不同种类的探针构成，在同一种树脂薄膜上以蚀刻法制作，将之切断后，不同种类的探针构成也可能以低成本制作。
而且，在具有探针的树脂薄膜11上，藉由印刷有绝缘性的树脂，在适当的地方增置补强部118，来保持有具有探针的树脂薄膜其必要的刚性。
下述的图3为依支撑棒171等的剖面形状设置的。设置在119c、119d上。
有关具有探针的树脂薄膜12，可与具有探针的树脂薄膜11相同的制作方法，可针对探针先端部126和输出端子127一同平行弹簧作用，设定不同方向位置。而且，这些不同种类的探针构成在同一个树脂薄膜上以蚀刻法制作的话，因为之后可以切断，不同种类的探针构成，也可以用低价的做出成品。
图2为层积各个具有探针的树脂薄膜。图3为探针组10以及探针组合体1的制作。探针组10以及探针组合体1的制作在图3中详细说明。
图3探针组10-1为被检测芯片411对应的探针群组合体，和探针组10-1同一个构成的探针组10-2(无图示)为被检测芯片412对应的探针群组合体。同样的，组合这些探针组10-n，应构成对应n个被检测芯片的探针组合体1。
这些探针群借着沿支撑棒171~173等整列插入，可决定在z方向的精确的位置，支撑棒171~173成为探针先端部116等以及输出端子117等的压力的支点。
在各个探针组的XYZ直角坐标系的x、y方向上整列或是固定，例如图3(a)中固定薄板15、16。固定薄板15，在树脂薄膜151中焊垫421a、421b等对应各个焊垫的位置上，如图3(b)所示，若设置宽度St比探针树脂薄膜的厚度Pt大，且比焊垫的宽度Dt小的狭缝151a，藉此使狭缝通过探针树脂薄膜的探针先端部分处，便可以决定焊垫的位置。
另一方面，固定薄板16，在树脂薄膜161变换配线基板上的探针侧输出、入电气端355a、356a的位置上，设置比探针树脂薄膜厚度稍大的狭缝，藉此使狭缝通过探针树脂薄膜的输出端子部处，而可决定输出入电气端子的位置。
下个图4为动作说明。图4为，从探针组10上部(检查基板侧)所示之图(一部分的透视图)。芯片焊垫(亦即探针先端排列)、变换配线基板上的探针侧输出入焊垫的排列(亦即探针树脂薄膜输出的排列)，表示相对关系。
如图4所示，变换配线基板上的探针侧输出入焊垫，既然能在探针树脂薄膜内来变换输出位置，不用像探针先端排列，以及传统的实施例子里，需要依靠前端的配线图样(图8的34-1)，而是可自行决定。
因此，变换配线基板上的探针侧输出、入端子的XYZ直角坐标系的y方向的间距Py，为根据固定薄板15而可任意决定，又或是藉由直接重迭探针树脂薄膜，而也可与探针树脂薄膜的y方向厚度相同。
为了在XYZ直角坐标系的x方向的间距Px为图样设计上可能区域间最小地间隔，被检测的间隔范围内全部，可能可以分配必要的区域。
图4所示，为变换配线基板上的输出、入电气端子孔上的区域。如图6所示，图样配在线的中继区域，也可能与变换配线的图样设计相合而可以选择。
第2实施型态：
图5为本发明的第2实施型态中的探针构造。在图5中与图2的相异点为探针树脂薄膜输出端子的形状。
图6为探针树脂薄膜13的制作方法以及构成。在图6中，树脂薄膜(例如聚亚醯酸树脂)131上连接着金属铜箔(例如铍铜)，这个铜箔上以蚀刻法加工形成导电图样132。导电图样132里，由平行梁133以及狭缝134形成本实施例子中13个连接环结构，加上缺欠的139a的平行弹簧作用来实施探针动作。
而且，垂直探针133c先端接续旋转变形部135，随着扩大超速传动作用，以旋转中心135c为中心开始做顺时针的旋转，开始进行磨擦作用。
而且，探针树脂薄膜13上，藉由印刷有绝缘性的树脂，在适当的地方增置补强部118，来保持探针树脂薄膜其必要的刚性。
另一方面，固定部133b的延长线上，从树脂薄膜131设置突出的输出端子137，是可能插入变换配线基板上通孔371的构造。而且，输出端子137的z方向长度为垫换被线板的厚度差不多相同，设定为比x方向宽度的通孔371的内径还要稍微大一些。另外，藉由在输出端子中央设置狭缝137s，两侧的端子137a间的方向作用弹跳力，可能压入通孔。
藉由上述说明的输出端子的形状，如图6表示，可以对应有通孔的变换配线基板。而且，有关探针树脂薄膜13，可与具有探针的树脂薄膜11、12相同的制作方法，这些不同种类的探针构成在同一个树脂薄膜上以蚀刻法制作的话，因为之后可以切断，不同种类的探针构成也可以用低价的做出成品。
如上述说明，使用连接着铜箔类之金属铜箔的树脂薄膜，将上述树脂薄膜的金属铜箔蚀刻加工，树脂薄膜上形成含有探针之导电体的导电图样，层迭数片此具探针的探针树脂薄膜，使半导体芯片的焊垫，接触探针的前端部，为了进行半导体芯片的电路检测，在探针组合体上，藉由探针的输出端子，突出在不同探针树脂薄膜上，变换配线基板上的探针侧输出、入电气端子，既然探针树脂薄膜内可以变换输出位置，不用像探针先端排列，以及传统的实施例子里，需要依靠前端的配线图样，而是可自行决定的。
依据本发明的探针组合体的话，根据各LSI的电路设计，可以随意的对应多种焊垫配置，以及焊垫间距的变化，可以有效的在检测基板上，配置探针端子处的密集的配线图样，可提供低价的探针组合体。
本发明是基于图式的最佳实施型态予以说明，但只要是熟习该项技术者，都可在不脱离发明思想的情况下，轻易进行各种变更与改变；本发明亦包含该变更例。
Claims (14)
1.一种探针组合体，其特征在于包括：
具有金属铜箔接着的树脂薄膜；
于前述树脂薄膜上的金属铜箔蚀刻加工，以由含有探针机能之导电体所构成的导电图样，形成探针树脂薄膜；
层迭或是并列设置数片前述探针树脂薄膜，并使半导体芯片的焊垫接触前述探针的前端部，以进行半导体芯片的电路检测的探针组合体；以及
以前述探针间的导电图样接续，与前述探针同一平面内且第1方向(Z方向)相反侧，设置与电路基板上接续用区域接触的电气端子部。
2.如权利要求1所述的探针组合体，其特征在于：所述电气端子部的第1方向(Z方向)的长度和前述电路基板的厚度大致相同；第2方向(x方向)的宽度设定为比设置于前述电路基板上的通孔内径大。
3.如权利要求1或权利要求2所述的探针组合体，其特征在于：所述探针树脂薄膜，在各自以第2方向(x方向)的配置位置，与电路基板上接续用区域的一部分或全部一致，使各探针树脂薄膜有各自独立的位置。
4.如权利要求1或权利要求2所述的探针组合体，其特征在于：所述探针树脂薄膜为层迭时，前述电气端子部的第3方向(y方向)的间隔，为一个探针树脂薄膜厚度的数倍。
5.如权利要求1或权利要求2所述的探针组合体，其特征在于：所述探针树脂薄膜，在前述电气端子部的第3方向(y方向)的间距，与电路基板上接续用区域的一部分或是全部一致的配置。
6.如权利要求1所述的探针组合体，其特征在于：前述权利要求第1至5项，不论是哪一项中具备所述电气端子部的前述探针树脂薄膜，最少也和1个项目中记载具有电气端子部的前述探针树脂薄膜，是以同一种树脂薄膜制造。
7.如权利要求1或权利要求2所述的探针组合体，其特征在于：探针组合体中，有至少一个与邻接焊垫方向(y方向)的焊垫宽度，同样或是小的狭缝，且比探针的焊垫接触处的剖面形状大，并设有探针排列用固定薄板。
8.如权利要求7所述的探针组合体，其特征在于：数个能供前述探针排列用固定薄板设置的狭缝，设于被检测半导体芯片的各个焊垫之一部分或是全部的对应位置处。
9.如权利要求7所述的探针组合体，其特征在于：前述探针排列用固定薄板为树脂薄膜。
10.如权利要求7所述的探针组合体，其特征在于：前述探针排列用固定薄板的狭缝，能通过事先设置探针组合体的各个先端部。
11.如权利要求1或权利要求2所述的探针组合体，其特征在于：探针组合体中，设置至少有与邻接焊垫宽度相同，或是比焊垫宽度还小的狭缝，且比前述电气端子部的电路基板接触部处的剖面形状大，更配置有电气端子排列用固定薄板。
12.如权利要求11所述的探针组合体，其特征在于：前述数个配置有电气端子排列用固定薄板的狭缝，设于电路基板的各个区域的一部分或是全部对应的位置。
13.如权利要求11所述的探针组合体，其特征在于：前述电气端子排列用固定薄板为树脂薄膜。
14.如权利要求11所述的探针组合体，其特征在于：前述电气端子排列用固定薄板的狭缝，能通过事先设置探针组合体的各个先端部。
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