CN103048490A - 接触端子的支承体及探针卡 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够防止接触端子的老化的接触端子的支承体。对形成于半导体基板的半导体器件进行检查的探针卡（10）具备支承多个探头（12）的外壳（13），该外壳（13）的主体（15）由多个金属薄板（14）层叠而形成，将主体（15）在厚度方向贯通的各探头孔（16）中插嵌有各探头（12），内置于主体（15）的各冷媒流路（17）将外壳（13）冷却。

Description

接触端子的支承体及探针卡

技术领域

本发明涉及接触端子的支承体及探针卡。

背景技术

为了对形成于晶片的各半导体器件进行检查，使用探针作为检查装置。探针具备载置晶片的基台和能够与该基台相对的探针卡。探针卡具备板状的基座和在与基座的基台的相对面以与晶片的半导体器件的各电极焊盘相对的方式配置的多个柱状接触端子即探头。

在探针中，载置于基台的晶片与探针卡相对时，探针卡的各探头与半导体器件的电极焊盘（electrode pad）接触，通过从各探头向与各电极焊盘连接的半导体器件的电路通电来检查该电路的导通状态等。

近年来，从提高检查效率的观点考虑，开发有对形成于一个晶片上的多个半导体器件同时进行检查的探针卡。在该探针卡与多个半导体器件的电极焊盘对应地配置几千、有时甚至配置几万个探头，但这种探针卡具有拥有多个探头孔的长方体状外壳，通过向各探头孔插嵌各探头，外壳支承各探头。作为外壳已知有层叠多个金属薄板，通过将这些金属薄板扩散接合形成的外壳（例如，参照专利文献1）。

现有专利文献

专利文献1：国际公开第WO2009/104589号

但是，近年来，为进行检查而流通探头的电流值增大，另一方面，伴随半导体器件的电路的微细化探头逐渐小径化，例如，存在对直径数为10μm的圆棒状的探头流通1A～2A的大电流的情况。在探头中因小径化相对于电流的电导系数降低并且该探头的电阻值增大，因此，对探头流通大电流时，该探头大量发热且温度变得非常高，其结果存在老化的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种接触端子的支承体及探针卡，其能够防止接触端子的老化。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种接触端子的支承体，其为一种探针卡所具备的多个接触端子的支承体，该探针卡对形成于半导体基板的半导体器件进行检查，该接触端子的支承体的特征在于，包括：多个板状部件层叠形成的主体；将该主体在厚度方向贯通的多个接触端子孔；和内置于所述主体的冷却介质流路，所述多个接触端子插嵌于所述多个接触端子孔。

第二方面在第一方面的基础上，提供接触端子的支承体，其特征在于，所述冷却介质流路通过将所述多个板状部件中的几个板状部件各自的一部分分别除去，并将被除去了该一部分的几个板状部件重叠而形成。

第三方面在第一或第二方面的基础上，提供接触端子的支承体，其特征在于，所述接触端子孔通过使设置于所述多个板状部件的、在各所述板状部件的厚度方向贯通的开口部互相相对而形成，且具有与被插嵌的所述接触端子接触的接触部。

第四方面在第三方面的基础上，提供接触端子的支承体，其特征在于，所述接触部通过使所述多个板状部件的至少一个板状部件的所述开口部的位置与其它的所述板状部件的所述开口部的位置错开而形成。

第五方面在第三方面的基础上，提供接触端子的支承体，其特征在于，所述接触部通过使所述多个板状部件的至少一个板状部件的所述开口部的大小小于其它的所述板状部件的所述开口部的大小而形成。

为实现上述目的，本发明提供一种接触端子的支承体，其为探针卡所具备的多个接触端子的支承体，该探针卡对形成于半导体基板的半导体器件进行检查，该接触端子的支承体的特征在于，包括：互相相对设置的一对板状部件；填充于该一对板状部件之间的热导体（热传导体）；和多个接触端子孔，其通过使设置于所述一对板状部件的在各所述板状部件的厚度方向贯通的多个开口部互相相对设置而形成，所述多个接触端子插嵌于所述多个接触端子孔并与所述热导体接触。

第七方面在第六方面的基础上，提供接触端子的支承体，其特征在于，通过使所述一对板状部件的一个板状部件的所述开口部的位置与所述一对板状部件的另一个板状部件的所述开口部的位置错开，使插嵌于所述接触端子孔的接触端子与所述一对板状部件的至少一个接触。

第八方面在第六或第七方面的基础上，提供接触端子的支承体，其特征在于，在所述热导体埋设有冷却介质流路。

为实现上述目的，本发明提供一种探针卡，其对形成于半导体基板上的半导体器件进行检查，该探针卡的特征在于，具备多个接触端子的支承体，所述支承体包括：，其通过多个板状部件层叠而形成的主体；在厚度方向贯通该主体的多个接触端子孔；和内置于所述主体的冷却介质流路，所述多个接触端子插嵌于所述多个接触端子孔。

为实现上述目的，本发明提供一种探针卡，其对形成于半导体基板上的半导体器件进行检查，该探针卡的特征在于，具备多个接触端子的支承体，所述支承体包括：互相相对设置的一对板状部件；填充于该一对板状部件之间的热导体；和多个接触端子孔，其通过使设置于所述一对板状部件的、在各所述板状部件的厚度方向贯通的多个开口部互相相对设置而形成，所述多个接触端子插嵌于所述多个接触端子孔并与所述热导体接触。

根据本发明，由于插嵌于贯通主体的接触端子孔的接触端子的热向通过冷却介质流路冷却的主体传递，因此，能够防止接触端子的温度变得非常高，能够防止接触端子的老化。

另外，根据本发明，由于多个接触端子插嵌于多个接触端子孔并与热导体接触，因此，接触端子的热被热导体吸收，能够防止接触端子的温度变得非常高，能够防止接触端子的老化。

附图说明

图1是概略性地表示本发明第一实施方式的探针卡的构成的图；

图2是表示图1的外壳的构成的局部放大剖面图；

图3是表示图2的外壳的制造方法的工序图；

图4是表示图2的外壳的第一变形例的构成的局部放大的剖面图；

图5是表示图2的外壳的变形例的构成的局部放大剖面图，图5（A）表示第二变形例，图5（B）表示第三变形例；

图6是概略性地表示本发明第二实施方式的作为接触端子的支承体的外壳的构成的局部放大剖面图；

图7是表示图6的外壳的第一变形例的构成的局部放大剖面图；

图8是表示图6的外壳的第二变形例的构成的局部放大剖面图；

图9是概略性地表示本发明适用的探针卡的变形例的构成的立体图。

符号说明

10、29探针卡

12、12a探头

13、21、30外壳

14金属薄板

14a第一薄板

14b第二薄板

15主体

16、28探头孔

17、25冷却介质流路

18、26、27开口部

19除去部

20接触部

22、23薄板

24热导体

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

首先，对本发明第一实施方式的探针卡进行说明。

图1是概略性地表示本实施方式的探针卡的构成的图，图1（A）是底视图，图1（B）是侧面图。

在图1（A）及图1（B）中，探针卡10具备圆板状的基座11、配置于与该基座11的半导体晶片（未图示）相对的面（在图1（B）中为下表面）的多个圆棒状探头12（接触端子）。各探头12与半导体晶片中的多个半导体器件的各电极焊盘的位置对应配置。

在探针卡10中，各探头12不直接安装于基座11，而是安装于长方体状的探头支承体即外壳13，该外壳13经由ST（Space transformer）基板32安装于基座11。

图2是表示图1中的外壳构成的局部放大剖面图。图2中外壳13的厚度方向为沿图中的上下方向，以下，图3～图8中也相同。

图2中，外壳13具备：由层叠的多个板状部件例如金属薄板14形成的主体15；沿厚度方向贯通该主体15的多个圆柱状的探头孔16（接触端子孔）；内置于主体15的多个冷却介质流路17。在各探头孔16中分别插嵌有一个探头12。另外，为了便于说明，图2中仅表示了一个探头孔16及该一个探头孔16的周围的构造。

在外壳13中，各金属薄板14相互扩散接合（diffused junction），探头孔16的直径设定为比探头12的直径大，例如，两直径的差设定为1μm～800μm。即，探头12与探头孔16的侧面原则上不接触。在各冷却介质流路17中流通有气体或液体的冷却介质，例如，冷空气或GALDEN（注册商标），冷却外壳13。各冷却介质流路17配置于探头孔16的附近。

探头12的直径为数10μm，由于电阻值较大，所以在对半导体器件进行检查时，如有大电流流过，则会在探头12中产生焦耳热，但由于外壳13被冷却，所以插嵌于探头孔16的探头12的焦耳热向探头孔16的侧面辐射，或通过存在于探头12及探头孔16的侧面间的气体例如大气传递到探头孔16的侧面，从而被由各冷却介质流路17冷却的外壳13吸收。即，外壳13对各探头12进行冷却。

图3是表示图2的外壳的制造方法的工序图。

首先，通过机械加工或蚀刻，在多个金属薄板14分别穿设沿厚度方向贯通的多个开口部18，形成多个第一薄板14a，进而，在其它多个金属薄板14分别穿设沿厚度方向贯通的多个开口部18，并且分别除去该其它多个金属薄板14的一部分而形成除去部19，由此，形成多个第二薄板14b。

接着，按规定顺序重叠多个第一薄板14a和多个第二薄板14b。此时，按照邻接的两个薄板（第一薄板14a及／或第二薄板14b）中的各开口部18相对的方式重叠多个第一薄板14a及多个第二薄板14b，形成各探头孔16。另外，按照邻接的两个第二薄板14b中的各除去部19相对的方式重叠各第二薄板14b，形成各冷却介质流路17（图3（A））。

接着，通过扩散接合，重叠的各第一薄板14a及各第二薄板14b相互接合，形成主体15（图3（B）），完成本处理。

根据作为本实施方式的支承体的外壳13，由于插嵌于贯通了主体15的各探头孔16的探头12的热量传递到了由冷却介质流路17被冷却的主体15，因此，能够防止探头12成为非常高的温度，且能够防止探头12的老化。

另外，外壳13中，通过重叠除去一部分并形成除去部19的第二薄板14b，形成冷却介质流路17，因此，能够容易地形成冷却介质流路17。进而，通过使沿第一薄板14a及第二薄板14b的厚度方向贯通的开口部18相互相对配置而形成探头孔16，因此，能够容易地形成探头孔16。

在上述的外壳13中，主体15中层叠了各金属薄板14，板状部件不单是金属，也可由陶瓷形成。冷却介质流路17也不限于如图2所示的比较小的流路，也可为如图4所示的较大的流路，例如，也可配置遍及主体15的厚度方向的大部分的冷却介质流路17a。

另外，在上述的外壳13中，探头12和探头孔16的侧面原则上不接触，但在探头孔16内，使至少一个金属薄板14的一部分突出而形成有接触部20，该接触部20可以与插嵌于探头孔16的探头12接触（图5（A），图5（B））。由此，可以经由接触部20将探头12的热量确实地传递到被冷却的主体15。

接触部20例如图5（A）所示，通过使形成主体15的多个第一薄板14a及第二薄板14b中至少一个（图中为一个第一薄板14a）的开口部18的位置与其它第一薄板14a和第二薄板14b的开口部18的位置错开而形成，另外，如图5（B）所示，通过使形成主体15的多个第一薄板14a和第二薄板14b中至少一个（图中，一个第一薄板14a）的开口部18的直径比其它第一薄板14a和第二薄板14的开口部18的直径小而形成。由此，能够容易地形成接触部20。

另外，探头12通过接触部20压抵于探头孔16的侧面（图5（A））或在侧面全周与第一薄板14a（或第二薄板14b）接触，由此，容易地决定探头孔16、乃至相对外壳13的探头12的位置，另外，能防止探头12相对外壳13移动。

另外，接触部20及与该接触部20接触的探头12的侧面的至少一个被绝缘膜覆盖，第一薄板14a、第二薄板14b及探头12相互不进行电连接。

接着，对本发明第二实施方式的接触端子的支承体进行说明。

图6是概略性表示作为实施方式的接触端子的支承体的外壳的构成的局部放大剖面图。图6的外壳也适用于图1的探针卡10。

图6中，外壳21具备：相互相对的一对板状部件例如一对薄板22、23；填充于该一对薄板22、23之间的热导体24；内置于该热导体24的冷却介质流路25。

薄板22、23分别具有在厚度方向贯通的多个开口部26、27，按照各开口部26和各开口部27相对的方式配置一对薄板22、23，且通过局部地除去各开口部26及各开口部27之间存在的热导体24，形成多个圆柱状的探头孔28。

在外壳21中，探头孔28的直径设定为与探头12的直径大致相同。特别是探头孔28中由热导体24构成部分的直径设定为比探头12的直径稍小，例如，两直径的差设定为1μm～800μm。在本实施方式中，如后述，由于热导体24由能够变形的材料构成，所以即使探头孔28中由热导体24构成部分的直径比探头12的直径稍小，也能够将探头12插嵌入探头孔28，插嵌入探头孔28的探头12与热导体24接触。在各冷却介质流路25中流动有气体或液体的冷却介质来冷却外壳21。各冷却介质流路25配置于探头孔28的附近。

在探头12流过大电流时产生的焦耳热通过传递到热导体24，被由各冷却介质流路25冷却的外壳21吸收。即，由于外壳21使各探头12冷却，所以可防止探头12的温度变得非常高，且可防止探头12的老化。

作为构成热导体24的材料，从容许变形及防止流出的观点考虑优选凝胶状的导热材料，但并不特别限定于此，无论是未固化物、固化物，都优选弹性较小的材料。具体而言，为与1～500Pa·s的粘度、0.1～10W／m·K的导热率及1～70°（JIS K 6249）的硬度的材料，例如，Oil Compound（信越化学工业株式会社制）、缩合型RTV橡胶（信越化学工业株式会社制）、固化型硅橡胶（热固型·液状）或未固化硅橡胶（浆状·凝胶状），更具体而言，可以使用附加型液状硅橡胶（信越化学工业株式会社制）、或浆状导热凝胶（λGEL（注册商标））（株式会社taica制）作为构成导热体24的材料。

如上述，本实施方式中，探头不是直线状，为了使探头具有弹性而改善与电极焊盘的接触，可将探头构成为曲线状。由于热导体24由可变形材料构成，所以可将曲线状的探头12a插嵌入探头孔28（图7）。该情况下，探头12a和热导体24的接触面积增加，由此，能够有效地冷却各探头12a。

另外，在外壳21中，通过使薄板22的各开口部26的位置与薄板23的各开口部27的位置错开，也能够使插嵌入探头孔28的探头12与薄板22及／或薄板23积极地接触（图8）。由此，能够将探头12中产生的焦耳热传递到薄板22及薄板23，且能够更加改善各探头12的冷却效率。另外，能够容易地决定探头孔28、乃至相对外壳21的探头12的位置，另外，能够防止探头12相对外壳21移动。

以上，使用上述各实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限定于上述各实施方式。

例如，上述各实施方式中，探针卡10具备对应半导体晶片中的多个半导体器件的电极焊盘的数的数目的探头12，如图9所示，探针卡29也可仅具有对应半导体晶片中的一个半导体器件的电极焊盘的数的数目的探头12，在该情况下，各探头12也被本发明使用的外壳30支承，该外壳30安装于探针卡29的基座31。

另外，优选将上述的各实施方式的外壳13、21的大小设定为与现有的探针卡的外壳（以下，称为“现有的外壳”。）相同的大小，外壳13、21可与现有的外壳交换。由此，在现有的探针卡中，可通过仅交换外壳而防止探头的老化。

Claims (10)

1.一种接触端子的支承体，其为探针卡所具备的多个接触端子的支承体，该探针卡对形成于半导体基板的半导体器件进行检查，该接触端子的支承体的特征在于，包括：

多个板状部件层叠形成的主体；

将该主体在厚度方向贯通的多个接触端子孔；和

内置于所述主体的冷却介质流路，

所述多个接触端子插嵌于所述多个接触端子孔。

2.如权利要求1所述的接触端子的支承体，其特征在于：

所述冷却介质流路通过将所述多个板状部件中的几个板状部件各自的一部分分别除去，并将被除去了该一部分的几个板状部件重叠而形成。

3.如权利要求1或2所述的接触端子的支承体，其特征在于：

所述接触端子孔通过使设置于所述多个板状部件的、在各所述板状部件的厚度方向贯通的开口部互相相对而形成，且具有与被插嵌的所述接触端子接触的接触部。

4.如权利要求3所述的接触端子的支承体，其特征在于：

所述接触部通过使所述多个板状部件的至少一个板状部件的所述开口部的位置与其它的所述板状部件的所述开口部的位置错开而形成。

5.如权利要求3所述的接触端子的支承体，其特征在于：

所述接触部通过使所述多个板状部件的至少一个板状部件的所述开口部的大小小于其它的所述板状部件的所述开口部的大小而形成。

6.一种接触端子的支承体，其为探针卡所具备的多个接触端子的支承体，该探针卡对形成于半导体基板的半导体器件进行检查，该接触端子的支承体的特征在于，包括：

互相相对设置的一对板状部件；

填充于该一对板状部件之间的热导体；和

多个接触端子孔，其通过使设置于所述一对板状部件的在各所述板状部件的厚度方向贯通的多个开口部互相相对设置而形成，

所述多个接触端子插嵌于所述多个接触端子孔并与所述热导体接触。

7.如权利要求6所述的接触端子的支承体，其特征在于：

通过使所述一对板状部件的一个板状部件的所述开口部的位置与所述一对板状部件的另一个板状部件的所述开口部的位置错开，使插嵌于所述接触端子孔的接触端子与所述一对板状部件的至少一个接触。

8.如权利要求6或7所述的接触端子的支承体，其特征在于：

在所述热导体埋设有冷却介质流路。

9.一种探针卡，其对形成于半导体基板的半导体器件进行检查，该探针卡的特征在于：

具备多个接触端子的支承体，

所述支承体包括：多个板状部件层叠而形成的主体；在厚度方向贯通该主体的多个接触端子孔；和内置于所述主体的冷却介质流路，

所述多个接触端子插嵌于所述多个接触端子孔。

10.一种探针卡，其对形成于半导体基板的半导体器件进行检查，该探针卡的特征在于：

具备多个接触端子的支承体，

所述支承体包括：互相相对设置的一对板状部件；填充于该一对板状部件之间的热导体；和多个接触端子孔，其通过使设置于所述一对板状部件的、在各所述板状部件的厚度方向贯通的多个开口部互相相对设置而形成，

所述多个接触端子插嵌于所述多个接触端子孔并与所述热导体接触。

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