CN101883986A - 探针装置 - Google Patents

Abstract

在具有电路基板以及支撑触头的支撑板的探针卡的上表面一侧设置有加强部件。在加强部件的外周部形成有多个长孔的导向孔。在导向孔内设置有被固定在保持部件上的固定部件以及被设置在固定部件的外周的套管。导向孔的长度方向上的长度比套管的直径长，导向孔形成为其长度方向上的中心线通过加强部件的中心。通过导向孔，可允许加强部件自身在水平方向上膨胀。

Description

探针装置

技术领域

本发明涉及用于检查被检查体的电气特性的探针装置。

背景技术

例如，使用安装在探针装置上的探针卡来检查被形成在半导体晶片(以下称为“晶片”)上的IC、LSI等电子电路的电气特性。例如，如图8所示，探针装置100包括：探针卡101、载放晶片W的载放台102、以及保持探针卡101的卡保持架103。

探针卡101包括：支承多个针状的探针110的、被称为接触器和导向板的支撑板111；以及与该支撑板111电连接的印制电路布线基板112。支撑板111被配置成探针110的突出有顶端接触部的下表面与晶片W相对，印制电路布线基板112被配置在支撑板111的上表面一侧。

在印制电路布线基板112的上表面一侧设置有矫正支撑板111的平面度的矫正部件113。在矫正部件113的上表面一侧设置有对印制电路布线基板112进行加强的加强部件114。加强部件114的外周部被螺栓115固定在卡保持架103上。

并且，使多个探针110的顶端接触部与组件的电子电路的电极接触，并通过印制电路布线基板112从各探针110对该电极施加用于检查的电信号，由此进行晶片W上的组件的电气特性的检查(专利文献1)。

专利文献1：日本专利文献特开2006-10629号公报。

发明内容

(发明所要解决的问题)

由于例如在-20℃～150℃的大范围的温度区域进行这种电气特性的检查，因此在检查时加强部件114有时例如会由于热影响而在水平方向上膨胀。但是，由于加强部件114的外周部被螺栓115固定在卡保持架103上，因此加强部件114不能在水平方向上膨胀，而如图9所示那样，加强部件114的中央部有时会向铅垂方向上方变形。一旦加强部件114向铅垂方向上方变形，则固定在该加强部件114上的矫正部件113、印制电路布线基板112、支撑板111各自的中央部也会向铅垂方向上方变形。在该情况下，被支撑板111支承的多个探针110的高度会产生离散。这样一来，检查时的各探针110与晶片W的各电极的接触会变得不稳定，从而有时无法恰当地进行晶片W的电气特性的检查。

本发明是鉴于以上方面而完成的，其目的在于使晶片等被检查体与探针的接触稳定，恰当地进行电气特性的检查。

(用于解决问题的手段)

为了达到所述目的，本发明提供一种用于检查被检查体的电气特性的探针装置，该探针装置包括：探针卡，其包括支撑板和电路基板，该支撑板支撑触头，该触头接触到被检查体，该电路基板配置在所述支撑板的上表面一侧；加强部件，其一部分配置在所述电路基板的上表面一侧，该加强部件对所述电路基板进行加强；以及保持部件，保持所述加强部件的外周部；使被固定在所述保持部件上的固定部件插穿所述加强部件的外周部，多个导向孔在所述加强部件的厚度方向上贯穿所述加强部件而成，该导向孔用于引导所述加强部件在水平方向上伸缩，所述导向孔形成为在俯视下其长度方向上的长度比所述固定部件的直径长，所述导向孔的长度方向上的中心线通过所述加强部件的中心。

根据本发明，多个导向孔以在加强部件的厚度方向上贯穿加强部件的方式形成在加强部件的外周部，导向孔的长度方向上的长度比插入到该导向孔中的固定部件的直径长，因此允许了加强部件自身向水平方向膨胀。这样一来，当检查被检查体的电气特性时，即使是在加强部件的温度上升了的情况下，也能够使加强部件在水平方向上膨胀，从而能够抑制加强部件在铅垂方向上变形。另外，在该情况下，导向孔形成为其长度方向上的中心线通过加强部件的中心，因此能够使加强部件从其中心向外侧顺畅地膨胀。如此能够抑制加强部件在铅垂方向上变形，因此也能够抑制设置在加强部件的下方的支撑板在铅垂方向上变形。因此，能够将被支撑板支撑的多个触头的高度恒定地维持在预定高度，从而能够使检查时的触头与被检查体的接触稳定，因此能够恰当地进行被检查体的电气特性的检查。

(发明的效果)

根据本发明，能够稳定地进行探针与被检查体的接触，从而能够进行高精度、高可靠性的检查。

附图说明

图1是表示本实施方式涉及的探针装置的简要结构的纵剖面图；

图2是从上方观看探针卡的俯视图；

图3是表示探针卡的加强部件的外周部周边的简要结构的纵剖面图；

图4是表示套管的支承部和导向孔的简要结构的俯视图；

图5是表示其他实施方式涉及的探针装置的简要结构的纵剖面图；

图6是从下方观看探针卡的仰视图；

图7是表示探针卡的支撑板的外周部周边的简要结构的纵剖面图；

图8是表示现有的探针装置的简要结构的纵剖面图；

图9是表示现有的探针装置的加强部件变形了的状况的纵剖面图。

(标号说明)

1探针装置

2探针卡

3加强部件

4卡保持架

10探针

11支撑板

13印制电路布线基板

50导向孔

51台阶部

52螺栓

52a凸缘部

53套管

53a另一凸缘部

L中心线

P中心

W晶片

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本实施方式涉及的探针装置1内部的简要结构的纵剖面图。

探针装置1例如包括：探针卡2、被配置在探针卡2的上表面一侧的加强部件3、以及保持加强部件3的外周部的用作保持部件的卡保持架4。探针装置1检查被载放在载放台5上的用作被检查体的晶片W的电子电路的电气特性。

探针卡2例如整体被形成为大致圆盘状。探针卡2包括：支撑用作多个触头的探针10的支撑板11、通过接触销12与支撑板11电连接的用作电路基板的印制电路布线基板13、以及矫正支撑板11的平面度的矫正部件14。

支撑板11例如被形成为大致方盘状，以面对载放台5的方式配置在探针卡2的下表面一侧。对应于晶片W的多个电极(未图示)而配置的多个探针10与支撑板11的下表面结合，并被该下表面支撑。在支撑板11的上表面设置有接合接触销12的连接端子11a。该连接端子11a被形成在支撑板11的内部并连接于连接配线11b，该连接配线11b用于使各探针10与上表面侧的接触销12通电。另外，支撑体11可使用绝缘性并具有与晶片W大致相同的热膨胀率的材料，例如可使用陶瓷或玻璃。

印制电路布线基板13例如被形成为大致圆盘状，并以与支撑板11平行的方式被配置在支撑板11的上侧。在印制电路布线基板13的下表面设置有接触销12与其抵接的连接端子13a。该连接端子13a被形成在印制电路布线基板13的内部，并与用于在测试头(未图示)与支撑板11之间传递电信号的电子电路连接。

在印制电路布线基板13和支撑板11之间设置有一定宽度的间隙，在该间隙中设置有电连接支撑板11和印制电路布线基板13的多个接触销12。接触销12被大致均等地配置在支撑板11的表面上。接触销12有弹性和可挠性，并且通过具有导电性的例如镍形成。接触销12的比与支撑板11的连接端子11a接合的接合部靠上的上部侧向印制电路布线基板13一侧弯曲，其上端部被按压在印制电路布线基板13的连接端子13a上并与其抵接。相对于印制电路布线基板13，接触件12的上端部能够在维持接触的情况下上下左右自由移动。

矫正部件14例如具有大致圆盘形状，并如图1所示那样与印制电路布线基板13平行地配置在印制电路布线基板13的上表面一侧。

在矫正部件14的外周部的下表面固定有连结体20，该连结体20用于连结支撑板11、印制电路布线基板13以及矫正部件14而将它们一体化。连结体20被螺栓21固定，该螺栓21例如从矫正部件14的上表面一侧在厚度方向上贯穿矫正部件14。

连结体20被形成为在上下方向上长的大致四边柱形状。连结体20被设置在支撑板11的外周部的多处、例如四处。各连结体20在仰视下被等间隔地配置在以支撑板11的中心为圆心的同一圆周上。

连结体20例如在厚度方向上贯穿印制电路布线基板13，其下端部到达支撑板11的外周部的外侧位置。在连结体20的下端面通过螺栓22固定有板簧23。在通过该板簧23从下侧保持支撑板11的外周部的情况下，将支撑板11向印制电路布线基板13一侧按压，从而能够维持支撑板11和印制电路布线基板13的电接触。

在矫正部件14上设置有平行调整螺钉40，该平行调整螺钉40例如从矫正部件14的上表面一侧在厚度方向上贯穿矫正部件14并与印制电路布线基板13的上表面接触。该平行调整螺钉40被设置在矫正部件14的表面的多处。使各平行调整螺钉40旋转而调整各平行调整螺钉40按压印制电路布线基板13的上表面的距离，从而能够调整支撑板11的水平度。

在矫正部件14的上表面一侧设置有加强部件3，该加强部件3例如覆盖探针卡2的上表面，并对印制电路布线基板13进行加强。加强部件3通过多个螺栓41支承矫正部件14。在加强部件3的外周部设置有支承该外周部并被安装在探针装置1的主体(未图示)上的卡保持架4，

如图2所示，加强部件3包括大致圆盘形状的主体3a以及从主体3a的外周向外侧并在径向上延伸的大致长方体形状的连接部件3b。连接部件3b例如设置有8个，并被等间隔地配置在主体3a的外周，即以中心角相隔45度的方式配置在以加强部件3的中心P为圆心的同一圆周上。另外，连接部件3b的个数根据与探针卡2的印制电路布线基板13连接的测试头(未图示)的形状确定，例如也有时设置四个连接部件3b。在该情况下，连接部件3b以中心角相隔90度的方式配置在以加强部件3的中心P为圆心的同一圆周上。

在各连接部件3b上分别形成有在该连接部件3b的厚度方向上贯穿的长孔的导向孔50。导向孔50被形成为在俯视下其长度方向顺沿连接部件3b，即被形成为其长度方向上的中心线L通过加强部件3的中心P并多个中心线L在中心P交叉。并且，导向孔50以中心角相隔45度的方式形成在以加强部件3的中心P为圆心的同一圆周上。在位于形成有导向孔50的连接部件3b的下方的印制电路布线基板13上形成有包围导向孔50的半圆形状的切口13a。

如图3所示，在导向孔50内形成有台阶部51，该台阶部51的下部沿导向孔50的内周突出。在该导向孔50内设置有被固定在卡保持架4上的用作固定部件的螺栓52。在螺栓52的上部设置有凸缘部52a。在螺栓52的外周设置有套管53(collar)，套管53被螺栓52固定在卡保持架4上。套管53包括设置在上部的另一凸缘部53a以及设置在其下部的支撑部53b。

套管53的另一凸缘部53a设置在比台阶部51稍靠上方的位置处，例如另一凸缘部53a的下表面与卡保持架4的上表面的距离h₁比台阶部51与卡保持架4的上表面的距离h₂长数μm。因此，即使紧固螺栓52，加强部件3的外周部在铅垂方向上也不会被固定长出的那部分。另外，导向孔50的比台阶部51靠上的上部50a的长度方向上的长度X比另一凸缘部53a的直径S长，并且导向孔50的比台阶部51靠下的下部50b的长度方向上的长度Y比支撑部53b的直径T₁长。因此，允许加强部件3自身向水平方向膨胀。另外，另一凸缘部53a的直径S比导向孔50的下部50b的长度方向上的长度Y长，从而能够抑制加强部件3翘起。另外，如图4所示，套管53的支撑部53b的直径T₁比导向孔50的下部50b的宽度方向上的长度T₂稍小(数μm)。

如图1所示，载放台5被构成为例如通过驱动装置60可在左右方向和上下方向上自由移动，能够使载放的晶片W三维移动，使晶片W的期望的部分与探针10接触。

当使用如上构成的探针装置1来检查晶片W的电气特性时，首先晶片W被载放在载放台5上。接着，例如使载放台5移动，使晶片W靠近支撑板11，使晶片W的预定的各电极与各探针10接触。然后，通过印制电路布线基板13、支撑板11、探针10向晶片W传递用于检查的电信号，检查晶片W的电子电路的电气特性。

根据以上的实施方式，在加强部件3的多个连接部件3b上以在连接部件3b的厚度方向上贯穿的方式分别形成导向孔50，导向孔50的上部50a的长度方向上的长度X比套管53的另一凸缘部53a的直径S长，并且下部50b的长度方向上的长度Y比支撑部53b的直径T₁长，因此允许加强部件3自身向水平方向膨胀。另外，套管53的另一凸缘部53a设置在比台阶部51稍靠上方(数μm)的位置处，因此加强部件3的外周部在铅垂方向上不会被固定长出的那部分。因此，当检查晶片W的电气特性时，即使是在加强部件3的温度上升了的情况下，也能够使加强部件3在水平方向上膨胀，从而能够抑制加强部件3在铅垂方向上变形。由此，也能够抑制设置在加强部件3的下方的支撑板11在铅垂方向上变形，从而能够将被支撑板11支撑的多个探针10的高度恒定地维持在预定高度。因此，能够使检查时的探针10与晶片W的电极的接触稳定，因此能够恰当地进行晶片W的电气特性的检查。

另外，套管53的另一凸缘部53a的直径S比导向孔50的下部50b的长度方向上的长度Y长，因此在加强部件3的温度上升并膨胀时，能够抑制该加强部件3翘起。

另外，导向孔50被形成为其长度方向顺沿连接部件3b，其长度方向上的中心线L在加强部件3的中心P交叉，并且套管53的支撑部53b的直径T₁比导向孔50的下部50b的宽度方向上的长度T₂稍小(数μm)，因此能够在加强部件3的温度上升并膨胀时使加强部件3从其中心P向外侧顺畅地膨胀，并且不偏离中心位置。即，能够使加强部件3在旋转方向上不偏离就膨胀。

在以上的实施方式中，在导向孔50内设置了螺栓52和套管53，但是也可以省略套管53而仅设置螺栓52。在该情况下，按照以下方式设置螺栓52，即：螺栓52的凸缘部52a的直径比导向孔50的上部50a的长度方向上的长度X短，并且比凸缘部52a靠下的下部的直径比导向孔50的下部50b的长度方向上的长度Y短。螺栓52的凸缘部52a也可以卡止在导向孔50的台阶部51上，在该情况下，优选将螺栓52的紧固程度调整为加强部件3能够膨胀的程度。在该情况下，当加强部件3的温度上升了时，允许加强部件3自身在水平方向上膨胀。

在如上所述省略了套管53的情况下，还可以省略螺栓52的凸缘部52a。在该情况下，也允许加强部件3自身向水平方向膨胀。

在以上的实施方式中，板簧23直接保持支撑板11的外周部下表面，但是也可以如图5所示，在板簧23和支撑板11的外周部下表面之间设置滚子70。如图6所示，滚子70在与支撑板11的径向成直角的方向上延伸。滚子70的长度方向上的中心在仰视下被等间隔地配置在以支撑板11的中心P’为圆心的同一圆周上。通过该滚子70，支撑板11被允许支撑板11自身向水平方向膨胀，并被板簧23保持。

这里，例如当检查晶片W的电气特性时，如果在支撑板11的温度上升了的情况下支撑板11的外周部在水平方向上被固定，则支撑板11的中央部会在铅垂方向上变形，被支撑板11支承的多个探针10的高度会产生离散，探针10与晶片W的电极的接触会变得不稳定。但是，根据以上的实施方式，在支撑板11的外周部下表面和板簧23之间配置了滚子70，因此允许支撑板11自身在水平方向上膨胀。这样一来，即使是在支撑板11的温度上升了的情况下，也能够使支撑板11在水平方向上膨胀。此时，通过滚子70的旋转，能够使支撑板11顺畅地在水平方向上膨胀。因此，能够在水平方向上消化支撑板11的膨胀部分，从而能够抑制支撑板11在铅垂方向上变形。结果，能够将被支撑板11支撑的多个探针10的高度恒定地维持在预定高度，因此能够使检查时的探针10与晶片W的电极的接触稳定。

另外，在该实施方式中，也可以如图6所示，在支撑板11的上表面上的多处、例如四处形成导向槽71，该导向槽71用于引导支撑板11在水平方向上伸缩。导向槽71以中心角相隔90度的方式形成在以支撑板11的中心P’为圆心的同一圆周上。导向槽71被形成为在仰视下其长度方向上的长度比导向销72的直径长，宽度方向上的长度与导向销72的直径适合。导向槽71的长度方向上的中心线L’通过支撑体11的中心P’。如图7所示，在厚度方向上贯穿印制电路布线基板13的导向销72被插入在导向槽71中。通过使导向销72在厚度方向上贯穿印制电路布线基板13，将导向销72固定成在水平方向上不能移动。

如此，导向槽71被形成为其长度方向上的长度比导向销72的直径长，被印制电路布线基板13固定成在水平方向上不能移动的导销72被插入在导向槽71中，因此在支撑板11的温度上升了的情况下，支撑板11被导向槽71引导而膨胀。另外，导向槽71以中心角相隔90度的方式被形成在以支撑板11的中心P’为圆心的同一圆周上，导向槽71的长度方向上的中心线L’通过支撑体11的中心P’，因此能够使支撑板11在维持其中心位置的情况下在水平方向上膨胀。由此，由于支撑板11具有与晶片W实质上大致相同的热膨胀率，支撑板11与晶片W大致相同地在水平方向上膨胀，因此在水平方向上晶片W的电极相对于被支撑板11支承的探针10的位置不会变化，能够使探针10与晶片W的电极恰当接触。

以上，参照附图来说明了本发明的优选实施方式，但是本发明不限于该例子。很显然，本领域技术人员在权利要求书记载的构思范围内能够想到各种变更例或修正例，对于这些变更例或修正例也应理解为属于本发明的技术范围。本发明不限于该例子，可以采用各种方式。本发明也可以应用于基板为晶片以外的FPD(平板显示器)、用于光掩模的中间掩模(mask reticle)等其他的基板的情况。

(产业上的可利用性)

本发明例如对用于检查半导体晶片等被检查体的电气特性的探针装置有用。

Claims (4)

1.一种探针装置，用于检查被检查体的电气特性，该探针装置包括：

探针卡，其包括支撑板和电路基板，该支撑板支撑触头，该触头接触到被检查体，该电路基板配置在所述支撑板的上表面一侧；

加强部件，其一部分配置在所述电路基板的上表面一侧，该加强部件对所述电路基板进行加强；以及

保持部件，保持所述加强部件的外周部；

使被固定在所述保持部件上的固定部件插穿所述加强部件的外周部，

多个导向孔在所述加强部件的厚度方向上贯穿所述加强部件而成，该导向孔用于引导所述加强部件在水平方向上伸缩，

所述导向孔形成为在俯视下其长度方向上的长度比所述固定部件的直径长，

所述导向孔的长度方向上的中心线通过所述加强部件的中心。

2.如权利要求1所述的探针装置，其中，

在所述固定部件的上部设置有凸缘部，

在所述导向孔的内周形成有台阶部，该台阶部能够卡止所述凸缘部。

3.如权利要求1所述的探针装置，其中，

在所述固定部件的外周设置有套管，

在所述套管的上部设置有另一凸缘部，

在所述引导部的内周设置有台阶部，该台阶部能够卡止所述另一凸缘部，

所述另一凸缘部的下表面和所述保持部件的上表面之间的距离比所述保持部件的上表面和所述台阶部之间的距离长。

4.如权利要求1所述的探针装置，其中，

所述导向孔在俯视下以中心角相隔45度或90度的方式形成在以所述加强部件的中心为圆心的同一圆周上。

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