CN103472270A

CN103472270A - 探针板

Info

Publication number: CN103472270A
Application number: CN2013100673346A
Authority: CN
Inventors: 冈田章; 秋山肇; 山下钦也
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2033-03-04
Also published as: US20130321019A1; US9157931B2; JP5748709B2; CN103472270B; JP2013253785A

Abstract

本发明涉及探针板。本发明的目的在于，提供一种能抑制在连接焊盘产生的伤痕、压痕而且能抑制与接触探针接触的连接焊盘附近处的发热的探针板。本发明的探针板（1）具备：探针基板（3）；至少一个以上的接触探针（2），与配设在探针基板（3）的绝缘性基体（5）的信号线（4）电连接且被固定于绝缘性基体（5）；以及至少一个以上的卡止构件（6），具有在动作时与其它规定的构件抵接来抑制接触探针（2）的动作的至少一个以上的卡止部（12），上述卡止构件（6）设置在接触探针（2）的前端部附近。

Description

探针板

技术领域

本发明涉及在测定、评价半导体装置的电特性时使用的具备接触探针（contact probe）的探针板（probe card）。

背景技术

在测定、评价半导体装置的电特性时，为了对设置在半导体装置表面的连接焊盘和外部的测量装置等进行电连接，使用设置于探针板的接触探针。通常，因为接触探针的材质比连接焊盘的材质硬，所以会由于将接触探针推压至连接焊盘时的压力导致在连接焊盘的表面产生伤痕或压痕。当这样的损伤由于过大的压力而扩大时，在半导体装置产生部分性的破坏，不良增大，此外，即使是在不产生破坏的情况下，也会对此后的接合（bonding）工序造成坏影响。为了避免上述的压痕，以往公开了经由导电性液体的检查方法（例如，参照专利文献1）。

此外，在使用接触探针来测定、评价半导体装置的电特性时，因为接触探针的前端大体上为针状的突起形状，所以在施加电流时在接触探针的前端，电流密度急剧地增大。而且，伴随着电流密度的急剧增大，在包括与接触探针接触的连接焊盘的半导体装置的表面附近产生突然的发热，因而产生连接焊盘的损伤或半导体装置的部分性的破坏。为了避免这样的发热，以往公开了利用流体进行冷却的技术（例如，参照专利文献2）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006–329871号公报；

专利文献2：日本特开平5–109847号公报。

发明要解决的课题

然而，在专利文献1中经由导电性液体进行测定、评价，因此需要在测定、评价之前对每个连接焊盘涂敷导电性液体，在测定、评价之后除去导电性液体，在低成本化、制造工序的容易化方面存在问题。

此外，在专利文献2中使用对发热体进行冷却的冷却装置，因此需要改造测定、评价装置的夹片台（chuck stage），特别是在具有多个测定、评价装置的情况下，存在产生极大的成本的问题。

发明内容

本发明是为了解决这些问题而完成的，其目的在于提供一种能以低成本且简便地抑制在连接焊盘产生的伤痕或压痕并且抑制与接触探针接触的连接焊盘附近处的发热的探针板。

用于解决课题的方案

为了解决上述的课题，本发明的探针板具备：探针基板；至少一个以上的接触探针，与配设在探针基板的绝缘性基体的信号线电连接且被固定于绝缘性基体；以及至少一个以上的卡止构件，具有在动作时与其它规定的构件抵接来抑制接触探针的动作的至少一个以上的卡止部，所述卡止构件设置在接触探针的前端部附近。

发明效果

根据本发明，由于具备：探针基板、与配设在探针基板的绝缘性基体的信号线电连接而且被固定于绝缘性基体的至少一个以上的接触探针、以及具有在动作时与其它规定的构件抵接来抑制接触探针的动作的至少一个以上的卡止部并设置在接触探针的前端部附近的至少一个以上的卡止构件，所以能以低成本且简便地抑制在连接焊盘产生的伤痕、压痕而且能抑制与接触探针接触的连接焊盘附近处的发热。

附图说明

图1是示出本发明实施方式1的探针板的结构的一个例子的图。

图2是示出本发明实施方式1的接触探针的形状的一个例子的图。

图3是示出本发明实施方式1的卡止构件的形状的一个例子的图。

图4是示出设置于本发明实施方式1的卡止构件的装配孔的形状的一个例子的图。

图5是示出将本发明实施方式1的卡止构件设置于接触探针的状态的图。

图6是示出本发明实施方式1的探针板的动作的一个例子的图。

图7是示出本发明实施方式1的卡止构件卡止的状态的图。

图8是示出本发明实施方式1的卡止构件的形状的一个例子的图。

图9是示出本发明实施方式1的卡止构件的形状的一个例子的图。

图10是示出本发明实施方式1的探针板的动作的一个例子的图。

图11是示出本发明实施方式1的探针板的动作的一个例子的图。

图12是示出本发明实施方式2的探针板的结构的一个例子的图。

图13是本发明实施方式2的图12所示的探针板的侧面图。

图14是示出本发明实施方式3的卡止构件的形状的一个例子的图。

图15是示出本发明实施方式3的其它卡止构件的形状的一个例子的图。

图16是示出本发明实施方式3的卡止构件的形状的一个例子的图。

图17是示出本发明实施方式3的其它卡止构件的形状的一个例子的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

<实施方式1>

首先，对探针板1的结构进行说明。

图1是示出本发明实施方式1的探针板1的结构的一个例子的图。在测定、评价半导体装置19的电特性时，为了对设置在半导体装置19表面的连接焊盘和外部的测量装置等进行电连接而使用本实施方式1的探针板1。如图1所示，探针板1具备：能与设置在半导体装置19表面的连接焊盘（未图示）接触的接触探针2；用于设置接触探针2的探针基板3；以及抑制接触探针2的动作的卡止构件6。

利用树脂等（未图示）将接触探针2机械地固定在作为探针基板3的基台的绝缘性基体5，例如经由电线或直接利用焊料等与配设在绝缘性基体5的信号线4电连接。此外，在接触探针2的前端部8附近设置有卡止构件6。

卡止构件6具有散热作用，并且通过在动作时与其它构件抵接来抑制接触探针2的动作。再有，虽然在图1中仅以简单的板状外观示出了卡止构件6，但是在后述的图3中示出详细的形状的一个例子。

接着，对接触探针2的结构详细地进行说明。

图2是示出本实施方式1的接触探针2的形状的一个例子的图。如图2所示，本实施方式1的接触探针2具备：轴部7、与轴部7连续形成的装配部9、以及能与设置在半导体装置19表面的连接焊盘接触的前端部8，在图2中示出接触探针2的主要部分。接触探针2由具有导电性的例如钨或铼钨（rhenium tungsten）等金属材料形成。再有，虽然在图2中未进行图示，但是也可以在轴部7具备后述的弯曲部17（例如，参照图6）。

装配部9是为了设置卡止构件6而设置在轴部7的前端部附近的部位，为例如图2（a）所示的阶梯差部10或图2（b）所示的槽部11等的形状。再有，装配部9不限于图2（a）或图2（b）所示的形状，只要相对于接触探针2稳定地固定卡止构件6即可。

接着，对卡止构件6的结构详细地进行说明。

图3是示出本实施方式1的卡止构件6的形状的一个例子的图。如图3所示，本实施方式1的卡止构件6具备：特别具有散热作用并且作为基台而形成的主体部13；为了设置在接触探针2而设置的装配孔14；以及与其它构件抵接来抑制接触探针2的动作的卡止部12。此外，为了增加刚性以使在卡止部12与其它构件抵接时主体部13不会产生弯曲或扭弯等，卡止构件6具有至少一个以上的对主体部13实施了折弯加工的折弯部15。卡止构件6由具有导热性的铜或铝等的板状的金属材料形成。

图4是示出装配孔14的形状的一个例子的图。如图4所示，在装配孔14，沿着内周与主体部13整体地形成有多个折回部16。

图5是示出将卡止构件6设置于接触探针2的状态的图。如图5所示，当将接触探针2的前端部8插入到装配孔14中时，多个折回部16被装配部9处的阶梯差部10或槽部11等的凹形状部约束，由此，卡止构件6设置于接触探针2。

再有，图3所示的卡止部12做成将与该卡止部12抵接的其它构件假定为其它的接触探针2的形状（凹形状），但是不限于此。例如，如果与卡止部12抵接的其它构件为设置于其它接触探针2的卡止构件6的卡止部12，则也可以做成卡止部12与其它构件（设置于其它接触探针2的卡止构件6的卡止部12）相互嵌合那样的形状。

此外，在与卡止部12抵接的其它构件为其它接触探针2的情况下，如果需要在与该其它接触探针2之间绝缘，也可以对卡止部12附加绝缘材料而形成。此时，因为在施加电流时变成高温，所以使用例如具有耐热性的绝缘性树脂是有效的，但是不限于此。

接着，对接触探针2的动作进行说明。

图6是示出本实施方式1的探针板1的动作的一个例子的图，并且示出通过图1所示的探针板1沿着Z轴方向下降而接触探针2与设置在半导体装置19表面的连接焊盘接触的最初状态。再有，在图6中，相对地配置有2个接触探针2。

如图6所示，2个接触探针2被固定于探针基板3（在图6中未图示），当探针板1沿着Z轴方向下降（向–Z轴方向移动）时，各接触探针2的前端部8以在X轴方向上相互接近的方式运动（参照在图中的半导体装置19的下方所示的箭头）。

当各接触探针2的前端部8相互接近时，设置于在图中右侧所示的接触探针2的卡止构件6的卡止部12与设置于相对的接触探针2（在图中左侧所示的接触探针2）的阶梯差部10抵接，通过该抵接使卡止构件6的动作停止。此外，通过卡止构件6停止，从而接触探针2的动作也停止。

各接触探针2在轴部7设置有至少1个以上的弯曲部17，通过该弯曲部17相对于接触探针2的其它部位优先地挠曲，从而前端部8沿着X轴方向的动作变得容易。

图7是示出卡止构件6与接触探针2抵接的状态的图。如图7所示，未设置有卡止构件6的接触探针2（图6左侧所示的接触探针2）的阶梯差部10相对于图2（a）所示的阶梯差部10变成锥形方向相反的形状，设置有卡止构件6的接触探针2（图6右侧所示的接触探针2）的卡止部12沿着锥形部分移动（在图6的虚线箭头方向上移动）到阶梯差部10而停止。此时，因为卡止部12通过折弯部15增加了刚性（进行强化），所以卡止部12不会挠曲，各接触探针2的前端部8的动作停止。

如上所述，接触探针2的阶梯差部10与卡止构件6的卡止部12抵接，由此接触探针2的动作停止，因此接触探针2的前端部8中的与设置于半导体装置19表面的连接焊盘的接触部分不会进一步在X轴方向上移动，因此在该接触部分即连接焊盘的表面不会产生新的伤痕。此外，在上述的抵接后，探针板1沿着Z轴方向的下降动作停止，但是即使探针板1进一步进行了沿着Z轴方向的下降动作，也能利用设置于轴部7的弯曲部17大体上吸收由下降造成的应力，因此不会在连接焊盘的表面形成更深的压痕。再有，在上述中使用接触探针2的阶梯差部10作为一个例子进行了说明，但是也可以是图2（b）所示的槽部11。

在图7所示那样的抵接的状态下，对接触探针2施加电流，进行半导体装置19的电特性的测定、评价。接触探针2的前端部8与连接焊盘的接触部分虽然依赖于施加的电流值，但是大体上直径为100μm左右的情况较多。虽然也取决于作为测定、评价的对象的半导体装置19，但是对上述微小面积的接触部分施加数A左右的电流，因此该接触部分变成非常高的电流密度，该接触部分与其周围部分（包括连接焊盘）变成高温。与此相对地，在本实施方式1中，因为能经由导热性高的卡止构件6进行散热，所以前端部8和连接焊盘的升温被抑制。因此，由热造成的半导体装置19的损伤被抑制。

再有，即使利用卡止构件6的散热效果不充分，在接触探针2的轴部7处产生了热膨胀，也能利用设置于轴部7的弯曲部17大体上吸收由热膨胀造成的应力，因此不会对连接焊盘的表面形成更深的压痕。

如上所述，根据本实施方式1的探针板1，能避免接触探针2以过大的压力与连接焊盘接触，能抑制在连接焊盘产生的伤痕或压痕，因此能使在半导体装置19的电特性的测定、评价中的可靠性提高，以及能使半导体装置19的成品率提高。此外，能通过抑制在与接触探针2接触的连接焊盘附近处的发热来避免连接焊盘的损伤或半导体装置19的部分性的破坏，因此能使半导体装置19的成品率提高。

再有，在本实施方式1中假设卡止构件6的形状为图3所示的形状并进行了说明，但是不限于此，也可以是图8所示的那样的形状。在图8中，在卡止构件6的端面形成有至少1个以上的散热片（fin）部18，其它结构与图3相同。通过将卡止构件6做成图8所示的那样的形状，从而促进散热（散热作用变得更加有效），因此有进一步抑制温度上升的效果。再有，散热片部18不限于像图8所示那样形成于1个端部，还取决于与相邻的接触探针2的位置关系，也可以形成在卡止构件6的其它端面，在该情况下，能进一步提高散热效果。

此外，卡止构件6也可以如图9所示那样与接触探针2中的至少两处接触地进行设置。再有，虽然在图9中与接触探针2在两处接触，但是也可以不限于两处而在多处接触。像这样，使卡止构件6与接触探针2在多处接触，由此能使卡止构件6相对于接触探针2更稳定地设置，并且能通过增加接触部位来提高散热效果。

此外，如图6所示，卡止构件6的卡止部12抵接的其它构件为相对的接触探针2，但是不限于此，也可以做成图10所示的那样的结构。在图10中，作为上述的其它构件，采用设置在相对的接触探针2的卡止构件6。通过做成图10所示的那样的结构，从而即使在各接触探针2离开距离并且难以用具有刚性的1个卡止构件6使相互抵接的情况下，也能通过使用设置于各接触探针2的卡止构件6来使相互抵接。再有，在图10中省略了设置于各接触探针2的卡止部12的形状的图示，但是也可以做成例如能相互嵌合的形状。

此外，也可以使卡止构件6的卡止部12抵接的其它构件为图11所示的那样的绝缘性基体5。通过做成图11所示的那样的结构，从而在图6或图10所示的那样的没有相对的接触探针2的情况下是有效的。此外，因为还具有在作为其它构件的绝缘性基体5（进而是探针基板3）释放热的效果，所以能进一步提高散热的效果。

<实施方式2>

图12是示出本发明实施方式2的探针板1的结构的一个例子的图。此外，图13是图12所示的探针板1的侧面图。

如图12所示，本实施方式2的探针板1具有多个接触探针2，对多个接触探针2设置有1个卡止构件6。此外，在探针基板3设置有散热风扇20（送风风扇）。因为其它结构与实施方式1相同，所以在此省略说明。

以下，使用图12和图13对探针板1中的与实施方式1不同的结构进行说明。

如图12所示，探针板1对3个接触探针2设置有1个卡止构件6，3个接触探针2被卡止构件6归拢到一起。即，对多个接触探针2共同地设置卡止构件6。在将多个接触探针2设置于探针基板3的情况下，如果各接触探针2的前端部8不是相同的高度，则在使探针板1下降时在各前端部8与连接焊盘接触的定时产生偏差，先接触的前端部8较深地压入至连接焊盘，对该连接焊盘造成大的损害。另一方面，如图12所示，用1个卡止构件6将多个接触探针2归拢到一起，由此能使各接触探针2的前端部8的高度大致均匀地一致。因此，能以不对连接焊盘留下大的压痕的方式使前端部8与连接焊盘接触。

此外，在本实施方式2中，如图13所示，在探针基板3的接触探针2的设置侧设置有散热风扇20。虽然卡止构件6经由空气传递热，但是当周围的空气的温度上升时，热的传递效率降低。在这样的情况下，通过使散热风扇20工作来扩散周围的空气，从而能缓和周围的空气的温度上升，能不降低热的传递效率地维持散热效果。

如上所述，根据本实施方式2的探针板1，能避免由于多个接触探针2的高度偏差造成接触探针2以过大的压力与连接焊盘接触，能抑制在连接焊盘产生的伤痕或压痕，因此能使半导体装置19的电特性的测定、评价的可靠性提高，以及能使半导体装置19的成品率提高。此外，通过设置散热风扇20，从而能抑制在与接触探针2接触的连接焊盘附近处的发热，能避免连接焊盘的损伤或半导体装置19的部分性的破坏，因此能使半导体装置19的成品率提高。

<实施方式3>

图14是示出本实施方式3的设置于接触探针2的卡止构件6的形状的图。此外，图15是示出在与设置图14所示的卡止构件6的接触探针2相对的接触探针2设置的卡止构件6（以下，也称为其它卡止构件6）的形状的图。

如图14和图15所示，在本实施方式3中，在相对的接触探针2的每一个设置有不同形状的卡止构件6，各个卡止构件6彼此抵接。因为其它结构和动作与实施方式1的图10相同，所以在此省略说明。

以下，使用图14和图15对探针板1中的与实施方式1不同的结构进行说明。

图14是示出在相对的接触探针2中的一方设置的卡止构件6的形状的图。如图14所示，在卡止部12的与图15所示的其它卡止构件6抵接的面上设置有绝缘部22。此外，以从该抵接的面露出的方式形成有电接点21。

图15是示出在相对的接触探针2中的另一方设置的卡止构件6（其它卡止构件）的形状的图。如图15所示，在卡止部12（以下，也称为其它卡止部12）的与图14所示的卡止部12抵接的面上设置有绝缘部22。此外，以从该抵接的面露出的方式形成有电接点21。此外，在其它卡止部12的两侧设置有以相互的前端部沿着不同的Z轴方向离开的方式形成的引导部23。

接着，对图14和图15所示的各接触探针2的动作进行说明。

当探针板1沿着Z轴方向下降（向–Z轴方向移动）时，各接触探针2的前端部8以在X轴方向上相互接近的方式运动。

当各接触探针2的前端部8相互接近时，图14所示的设置于接触探针2的卡止构件6的卡止部12与图15所示的设置于其它接触探针2的其它卡止构件6的其它卡止部12抵接，在形成于各卡止部12的电接点21彼此接触时，卡止构件6的动作停止。此外，卡止构件6停止，由此接触探针2的动作也停止。此外，在使各接触探针2相互接近时，各卡止部12存在于沿着Z轴方向离开的位置，即使在这样的情况下，也能被图15所示的引导部23引导而接近，使电接点21彼此抵接。各个电接点21连接于外部电路（未图示），能电确认各电接点21彼此接触。

如上所述，通过将卡止构件6做成图14和图15所示的那样的形状，从而不仅能利用各卡止构件6的机械性的抵接来抑制各接触探针2的动作，而且能使用电接点21来确认各卡止构件6的电抵接，并能通过将接触探针2的动作反馈到电路侧（例如，上述的外部电路）进行监视来控制探针板1的动作。

虽然在上述采用了仅利用电接点进行电动作的监视的结构，但是不限于此，也可以采用图16和图17所示的那样的结构。

图16是示出在相对的接触探针2中的一方设置的卡止构件6的形状的图。如图16所示，卡止部12的形状为弯曲凸部24，在该弯曲凸部24的背面侧设置有应变仪25。优选应变仪25设置在实际弯曲的部位。此外，弯曲凸部24的前端形成有前端凹部26。

图17是示出在相对的接触探针2中的另一方设置的卡止构件6的形状的图。如图17所示，在卡止构件6的卡止部12形成有前端凸部27，该前端凸部27与在图16所示的卡止构件6的卡止部12形成的前端凹部26抵接而嵌合。

在图16所示的前端凹部26与图17所示的前端凸部27嵌合之后，图16所示的卡止部12的弯曲凸部24挠曲，与此相伴地应变仪25也挠曲，与弯曲凸部24的挠曲对应的信号被输出到与该应变仪25连接的外部电路（未图示）。

如上所述，通过将卡止构件6做成图16和图17所示的那样的形状，从而不仅能利用各卡止构件6的机械性的抵接来抑制各接触探针2的动作，而且能通过基于应变仪25的输出将接触探针2的动作反馈到电路侧（例如，上述的外部电路）进行监视而控制探针板1的动作。

再有，在上述中也可以构成为设置多个应变仪25，对来自各应变仪25的输出信号进行合成。

此外，只要是根据弯曲凸部24的弯曲程度（弯曲的程度）产生信号的装置（即，根据抵接状态来输出规定信号的信号输出单元），就可以使用例如压电元件来代替应变仪25，也可以做成通过设置多个电阻的接点而在电阻的接点接触的位置监视卡止构件6彼此抵接的位置的结构来代替应变仪25。

如上所述，根据本实施方式3的探针板，通过电监视接触探针2的动作，从而能够避免接触探针2以过大的压力与连接焊盘接触，并能够抑制在连接焊盘产生的伤痕或压痕，因此能够使在半导体装置19的电特性的测定、评价中的可靠性提高，以及能使半导体装置19的成品率提高。

再有，本发明能在其发明范围内自由地组合各实施方式或者对各实施方式适当地进行变形、省略。

附图标记的说明：

1 探针板、2 接触探针、3 探针基板、4 信号线、5 绝缘性基体、6 卡止构件、7 轴部、8 前端部、9 装配部、10 阶梯差部、11 槽部、12 卡止部、13 主体部、14 装配孔、15 折弯部、16 折回部、17 弯曲部、18 散热片部、19 半导体装置、20 散热风扇、21 电接点、22 绝缘部、23 引导部、24 弯曲凸部、25 应变仪、26 前端凹部、27 前端凸部。

Claims

1.一种探针板，其中，具备：

探针基板（3）；

至少一个以上的接触探针（2），与配设在所述探针基板（3）的绝缘性基体（5）的信号线（4）电连接且被固定于所述绝缘性基体（5）；以及

至少一个以上的卡止构件（6），具有在动作时与其它规定的构件抵接来抑制所述接触探针（2）的动作的至少一个以上的卡止部（12），所述卡止构件（6）设置在所述接触探针（2）的前端部（8）附近。

2.根据权利要求1所述的探针板，其特征在于，所述规定的构件包括与设置有该卡止构件（6）的所述接触探针（2）不同的其它的接触探针、与该卡止构件（6）不同的其它的卡止构件或所述绝缘性基体（5）。

3.根据权利要求1或2所述的探针板，其特征在于，

所述接触探针（2）在该接触探针（2）的轴部（7）的所述前端部（8）附近设置有至少一个以上的阶梯差部（10）或槽部（11），

所述卡止构件（6）经由所述阶梯差部（10）或所述槽部（11）设置于所述接触探针（2）。

4.根据权利要求1或2所述的探针板，其特征在于，所述接触探针（2）在该接触探针（2）的轴部（7）设置有至少一个以上的弯曲部（17）。

5.根据权利要求1或2所述的探针板，其特征在于，所述卡止构件（6）由金属材料构成。

6.根据权利要求1或2所述的探针板，其特征在于，所述卡止构件（6）具有至少一个以上的实施了折弯加工的折弯部（15）。

7.根据权利要求1或2所述的探针板，其特征在于，所述卡止构件（6）由绝缘材料构成。

8.根据权利要求1或2所述的探针板，其特征在于，

所述卡止构件（6）还具备以从与所述规定的构件抵接的面露出的方式形成的电接点（21），

所述电接点（21）能与设置在所述规定的构件的其它电接点接触。

9.根据权利要求1或2所述的探针板，其特征在于，所述卡止构件（6）还具备根据抵接状态输出规定的信号的信号输出单元（25）。

10.根据权利要求1或2所述的探针板，其特征在于，所述卡止构件（6）设置为与所述接触探针（2）中的至少两处接触。

11.根据权利要求1或2所述的探针板，其特征在于，所述卡止构件（6）在至少一个以上的侧面设置有散热片部（18）。

12.根据权利要求1或2所述的探针板，其特征在于，对多个所述接触探针（2）共同地设置所述卡止构件（6）。

13.根据权利要求1或2所述的探针板，其特征在于，所述探针基板（3）在所述接触探针（2）的设置侧还具备送风风扇（20）。