CN111751584A - 电触头及探针卡 - Google Patents

Abstract

提供具有对被检查体的电极端子的低针压化和供给电流的最大化这两种特性的电触头及探针卡。本发明的电触头的特征在于，具有：接触部，其与第一接触对象和第二接触对象电接触，由导电性材料形成；以及基部，其安装在基板上，并且弹性地支承所述接触部，由合成树脂材料形成。本发明的探针卡将检查装置和被检查体的电极端子之间电连接，该探针卡的特征在于，具有：探针基板，其具有与检查装置电连接的布线电路，在一个表面上具有与所述布线电路连接的多个基板电极；以及本发明的第1发明的多个电触头。

Description

电触头及探针卡

技术领域

本发明涉及一种电触头及探针卡，例如，能够适用于在被检查体的通电试验等时与被检查体的电极端子电接触的电触头及探针卡。

背景技术

在半导体晶圆上形成多个半导体集成电路后，使用检查装置进行半导体晶圆上的各半导体集成电路(被检查体)的电气测试。

在进行电气检查时，被检查体载置在卡盘顶上，卡盘顶上的被检查体被推压至安装在检查装置上的探针卡。探针卡以各探针的顶端部从该探针卡的下表面突出的方式安装有多个探针，通过将被检查体推压至探针卡，使各探针的顶端部与被检查体的对应的电极端子电接触。然后，通过探针将来自检查装置的电信号供给到被检查体，通过探针将来自被检查体的信号取入到检查装置侧，由此能够进行被检查体的电气检查。

近年来，随着半导体集成电路的超微细化、超高集成化，设置在探针卡上的探针数增大，要求探针窄间距化、以低针压与被检查体的电极端子接触。而且，伴随着半导体集成电路的超高性能化，还要求探针对被检查体的电极端子供给高电流值的电流。

专利文献1的记载技术公开了用于探针之间的窄间距化和扩大探针卡中的导通路径的间距间隔的技术，公开了整体由导电性材料形成的悬臂型探针。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2016-148566号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，为了满足低针压化的要求，希望减小探针的截面积，与此相对，为了满足电流最大化的要求，希望增大探针的截面积。即，由于低针压化和电流最大化这两种特性为权衡的关系，所以难以提供具有低针压化和电流最大化这两种特性的探针。

因此，本发明鉴于上述问题，提供一种具有对被检查体的电极端子的低针压化和供给电流的最大化这两种特性的电触头及探针卡。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明的第1发明的电触头的特征在于，具有：接触部，其与第一接触对象和第二接触对象电接触，由导电性材料形成；以及基部，其安装在基板上，并且弹性地支承所述接触部，由合成树脂材料形成。

本发明的第2发明的探针卡将检查装置和被检查体的电极端子之间电连接，所述探针卡的特征在于，具有：探针基板，其具有与所述检查装置电连接的布线电路，在一个表面上具有与所述布线电路连接的多个基板电极；以及本发明的第1发明的多个电触头。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种具有对被检查体的电极端子的低针压化和供给电流的最大化这两种特性的电触头及探针卡。

附图说明

图1是表示实施方式的电触头的构成的主视图。

图2是表示实施方式的电连接装置的构成的构成图。

图3是表示实施方式的电触头的构成的后视图。

图4是表示实施方式的电触头的组装方法的一例的图。

图5是表示以往的电触头的构成例的图。

图6是说明经由以往的电触头的通电路径的说明图。

图7是说明经由实施方式的电触头的通电路径的说明图。

图8是表示变形实施方式的电触头的构成的构成图(之一)。

图9是表示变形实施方式的电触头的构成的构成图(之二)。

图10是表示使变形实施方式的电触头与基板电极及被检查体的电极端子接触时的状态的图。

具体实施方式

(A)主要实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的电触头及探针卡的实施方式。

(A-1)实施方式的构成

(A-1-1)电连接装置

图2是表示本实施方式的电连接装置的构成的构成图。

在图2中，该实施方式的电连接装置1具有：平板状的支承构件44；保持在所述支承构件44的下表面的平板状的布线基板41；与所述布线基板41电连接的电连接单元42；以及与所述电连接单元42电连接并且具有多个电触头(以下也称为“探针”)3的探针基板43。

此外，图2的电连接装置1图示了主要的构成构件，但不限于这些构成构件，实际上还具有图2中未图示的构成构件。另外，以下，着眼于图2中的上下方向，而提及“上”、“下”。

电连接装置1例如是将在半导体晶圆上形成的半导体集成电路等作为被检查体2来进行被检查体2的电气检查的装置。具体而言，将被检查体2向探针基板43推压，使探针基板43的各电触头3的顶端部与被检查体2的电极端子51电接触，从未图示的测试机(检查装置)向被检查体2的电极端子51供给电信号，进一步将来自被检查体2的电极端子51的电信号提供给测试机侧，由此进行被检查体2的电气检查。电连接装置1例如也被称为探针卡。

作为检查对象的被检查体2载置在卡盘顶5的上表面。卡盘顶5能够在水平方向的X轴方向、在水平面上相对于X轴方向垂直的Y轴方向、相对于水平面(X-Y平面)垂直的Z轴方向上进行位置调整，并且，能够在围绕Z轴的θ方向上调整旋转姿势。在实施被检查体2的电气检查时，使能够沿上下方向(Z轴方向)升降的卡盘移动，从而使被检查体2的电极端子51与探针基板43的各电触头3的顶端部电接触，因此使电连接装置1的探针基板43的下表面和卡盘顶5的上表面的被检查体2以相对接近的方式移动。

支承构件44用于抑制布线基板41的变形(例如翘曲等)。布线基板41例如由聚酰亚胺等树脂材料形成，例如是形成为大致圆形板状的印刷基板等。在布线基板41的上表面的周缘部配置有用于与测试机(检查装置)的测试头(未图示)电连接的多个电极端子(未图示)。另外，在布线基板41的下表面形成有未图示的布线图案，布线图案的连接端子与设置在电连接单元42上的多个连接件(未图示)的上端部电连接。

进一步地，在布线基板41的内部形成有布线电路(未图示)，布线基板41的下表面的布线图案和布线基板41的上表面的电极端子能够经由布线基板41内部的布线电路连接。因此，能够经由布线基板41内的布线电路在与布线基板41的下表面的布线图案的连接端子电连接的电连接单元42的各连接件、和与布线基板41的上表面的电极端子连接的测试头之间使电信号导通。在布线基板41的上表面也配置有被检查体2的电气检查所需的多个电子部件。

电连接单元42具有例如弹簧针等那样的多个连接件。在电连接装置1的组装状态下，将各连接件的上端部与布线基板41的下表面的布线图案的连接端子电连接，另外，将各连接件的下端部与设置在探针基板43的上表面的焊盘连接。由于电触头3的顶端部与被检查体2的电极端子51电接触，所以被检查体2的电极端子51通过电触头3及连接件与测试机(检查装置)电连接，因此被检查体2能够通过测试机(检查装置)进行电气检查。

探针基板43是具有多个电触头3的基板，形成为大致圆形或多边形(例如16边形等)。探针基板43的周缘部由探针基板支承部18支承。另外，探针基板43具有例如由陶瓷板形成的基板构件431和在该基板构件431的下表面形成的多层布线基板432。

在作为陶瓷基板的基板构件431的内部，形成有在板厚方向上贯通的多个导电通路(未图示)，另外，在基板构件431的上表面形成有焊盘，基板构件431内的导电通路的一端以与该基板构件431的上表面的对应的布线图案的连接端子连接的方式形成。进一步地，在基板构件431的下表面，基板构件431内的导电通路的另一端以与设置在多层布线基板432的上表面的连接端子连接的方式形成。

多层布线基板432由例如由聚酰亚胺等合成树脂构件形成的多个多层基板形成，在多个多层基板之间形成有布线路径(未图示)。多层布线基板432的布线路径的一端与作为陶瓷基板的基板构件431侧的导电通路径的另一端连接，多层布线基板432的另一端与设置在多层布线基板432的下表面的连接端子连接。设置在多层布线基板162的下表面的连接端子与多个电触头3电连接，探针基板43的多个电触头3经由电连接单元42与布线基板41的对应的连接端子电连接。

(A-1-2)电触头

接着，参照图1、图3～图10详细说明本实施方式的电触头3的构成。

电触头3是悬臂型的电触头(接触探针)，大致具有由合成树脂材料形成的基部10和由导电性材料形成的接触部20。

电触头3的接触部20作为在设置于探针基板43的下表面的基板电极52与被检查体2的电极端子51之间通电的通电部位而发挥作用。

电触头3的基部10是安装在探针基板43的下表面侧并支承接触部20的构件。在该电触头3的接触部20与被检查体2的电极端子51接触时，电触头3承受从下侧向上侧作用的接触负载(即，从被检查体2侧朝向探针基板43侧作用的负载)，但基部10进行弹性变形，作为承受接触负载的负载部位发挥作用。

如上所述，电触头3用不同的要素分别形成由合成树脂材料形成的基部(负载部位)10和由导电性材料形成的接触部(通电部位)20。由此，基部10承担对接触负载的弹性作用，接触部20承担电信号的导通性，从而能够提供具有低针压化和电流最大化这两种特性的电触头3。

[作为负荷部位的基部]

基部10由具有耐热性的高强度的合成树脂材料(例如工程塑料)形成。形成基部10的材料只要是具有耐热性的高强度的合成树脂材料即可，没有特别限定，可以广泛应用各种合成树脂材料，例如可以使用以聚碳酸酯、聚酰亚胺等为材料的合成树脂材料。另外，形成基部10的合成树脂材料可以具有绝缘性，也可以具有导电性。在该实施方式中，以由具有绝缘性的合成树脂材料形成基部10的情况为例进行说明。此外，也可以通过在基部10的一部分或全部的表面上覆盖绝缘性材料，使基部10作为绝缘性的构件发挥作用。

基部10例如可以通过对由合成树脂材料形成的板状构件或块状构件进行加工等来制造。基部10的厚度例如可以根据被检查体2的电极端子51之间的间距宽度、作为通电部位发挥作用的接触部20的厚度、间距宽度、对被检查体2的接触负载等来决定，例如可以为数十μm左右。

基部10具有安装部11、基座部12、上侧臂部13、下侧臂部14以及支承部15。

安装部11是安装在探针基板43的下表面侧的部分，形成为大致四边形。此外，安装部11的形状没有特别限定，只要是能够相对于探针基板43的下表面侧支承电触头3的形状即可，没有特别限定。

基座部12是从安装部11的下侧一体地连接而形成的部分，是支承上侧臂部13和下侧臂部14的部分。例示了基座部12形成为大致梯形的情况。这是因为通过使基座部12的上底部121的长度(图1中的左右方向的长度)大于基座部12的下底部122的长度，从而能够保持固定于探针基板43的下表面的基部10的弹性，但只要能够保持基部10的弹性，基座部12的形状就没有限定。

上侧臂部13及下侧臂部14是弹性地支承对接触部20进行支承的支承部15的弹性支承构件。在被检查体2的电极端子51与电触头3接触时，上侧臂部13及下侧臂部14是用于容许接触部20与支承部15的上下移动的构件。

上侧臂部13例如形成为直线状的棒材。上侧臂部13的基端部131与基座部12一体地形成，上侧臂部13的顶端部132稍微弯曲成圆弧状(向上凸出的圆弧状)而与支承部15一体地形成。

下侧臂部14也与上侧臂部13同样，例如形成为直线状的棒材，下侧臂部14的基端部141与基座部12一体地形成，下侧臂部14的顶端部142稍微弯曲成圆弧状(向下凸出的圆弧状)而与支承部15一体地形成。

通过将上侧臂部13及下侧臂部14做成上述构成，当电触头3受到从下侧向上侧的接触负载时，上侧臂部13和下侧臂部14弹性变形，能够实现对被检查体2的电极端子51的低针压化。

支承部15是稳定地支承作为通电部位发挥作用的接触部20的通电构件支承部。支承部15的连接部151与上侧臂部13的顶端部132及下侧臂部14的顶端部142一体地连接。

在支承部15的上方设置有刮擦(スクラブ)校正部153，在接触部20的上端部201与基板电极52接触时，该刮擦校正部153校正上端部201相对于基板电极52的刮擦动作。由于刮擦校正部153的上部平坦地形成，因此在接触部20的上端部201与基板电极52接触时，刮擦校正部153也能够与基板电极52抵接，因此能够校正接触部20的上端部201相对于基板电极52的接触。

[作为通电部位的接触部]

接触部20例如由铜、铂、镍等导电性材料形成。例如，接触部20是通过对板状构件进行加工而形成的，接触部20的厚度可以比基部10的厚度薄，例如为几十μm左右。

接触部20作为在设置于探针基板43的下表面的基板电极52和被检查体2的电极端子51之间通电的通电部位发挥作用。接触部20的上端部201是与设置在探针基板43的下表面的布线图案的基板电极52接触的部分。在接触部20的下端部202的下方顶端，设置有与被检查体2的电极端子51接触的顶端接触部203。

接触部20的上端部201与基板电极52接触，下端部202的顶端接触部203与被检查体2的电极端子51接触，因此，能够使检查时的通电路径的路径长度比使用以往的电触头时的通电路径的长度短。

[电触头的组装]

图4是表示本实施方式的电触头3的组装方法的一例子的图。图4是从上方观察图1的电触头3时的图。

图4是在基部10的支承部15上安装接触部20的方法的一例，只要是能够使材料各不相同的基部10的支承部15与接触部20合在一起的方法，就不限于此。

如图4所示，在板状的支承部15的一个表面(安装接触部20一侧的表面)上设置有用于固定接触部20的一个或多个固定部152。例如，在支承部15的一个表面上设有形成为突起状的两个固定部152，另外，在接触部20上设置有与各固定部嵌合的两个嵌合部21，通过使支承部15的各固定部152与接触部20的各嵌合部21嵌合，能够将接触部20安装在基部10的支承部15上。

另外，作为两个突起的固定部152优选配置在与垂直于接触部20的X轴(图1的左右方向的轴)的Y轴(图1的上下方向的轴)平行的位置上，另外，接触部20的两个嵌合部21也设置在与支承部15的一个表面上的各固定部152的位置相对的位置上。由此，能够稳定地保持安装在基部10上的接触部20的姿势。其结果，在使被检查体2的电极端子51与电触头3接触时，也能够使接触部20与被检查体2的电极端子51的位置对位良好。

进一步地，如图4所示，板状的支承部15的厚度形成为比安装部11、基座部12、上侧臂部13及下侧臂部14的厚度稍薄。因此，即使在将接触部20安装在支承部15上时，也能够抑制电触头3中的接触部20的安装区域的厚度。换言之，即使在基部10的支承部15上安装接触部20，也能够使电触头3自身的厚度为大致相同的厚度。其结果，即使被检查体2的电极端子51之间的间距宽度狭小，也能够可靠地接触。

[通电路径]

以下，一边对使用实施方式的电触头3时的被检查体2的电极端子51与基板电极52之间的通电路径和使用以往的电触头时的所述通电路径进行比较一边进行说明。

图5是表示以往的电触头的构成例的构成图。在图5的例子中，以往的电触头9与该实施方式的电触头3同样，是具有安装部91、基座部92、2根臂部93及94、支承部95以及顶端接触部96的悬臂型探针，电触头9的整体由导电性材料形成。

图6是说明经由以往的电触头9的通电路径的说明图，图7是说明经由本实施方式的电触头3的通电路径的说明图。

如图6所示，在使以往的电触头9与被检查体2的电极端子51及基板电极52电接触来进行被检查体2的电气检查的情况下，经由电触头9的、基板电极52与被检查体2的电极端子51之间的通电路径如R21及R22那样。

与此相对，如图7所示，在使用电触头3进行被检查体2的电气检查的情况下，经由电触头3的、基板电极52与被检查体2的电极端子51之间的通电路径如R1那样。

在此，本实施方式的电触头3由于用不同的材料分别将作为负载部位的基部10和作为通电部位的接触部20做成不同的构成，所以能够使探针基板43的下表面的基板电极52和被检查体2的电极端子51的相对位置关系与以往的不同。

例如，由于以往的悬臂型探针的电触头9设置成其安装部91和基板电极52能够电连接，所以将探针基板43的基板电极52配置成与电触头9的安装部91的位置对应(参照图6)。

与此相对，本实施方式的电触头3将作为通电部位的接触部20和作为负载部位的基部10分别设为不同的构件，能够仅使电触头3中的接触部20的构件与基板电极52及被检查体2的电极端子51电接触。

例如，如图7所示，如果能够在上下方向上保持接触部20的姿势，则能够在被检查体2的电极端子51的上方配置基板电极52。这样，在使用电触头3进行被检查体2的电气检查的情况下，能够仅使电触头3中的接触部20的构件与基板电极52和被检查体2的电极端子51电连接，因此能够缩短通电路径R1的路径长度。

即，以往的电触头9由于其整体由导电性材料形成，所以经由电触头9的、基板电极52与被检查体2的电极端子51之间的通电路径R21及R22的路径长度比较长。与此相对，能够使经由本实施方式的电触头3的、基板电极52与被检查体2的电极端子51之间的通电路径R1的路径长度比较短。

另外，由于通电路径R1的路径长度比以往的通电路径R21及R22的路径长度短，因此能够使通电路径R1上的电阻值比以往的通电路径上的电阻值(即，通电路径R21及R22的电阻值的合计(合成电阻值))低。其结果，能够在基板电极52和被检查体2的电极端子51之间流过大电流(值大的电流)。

进一步地，由于电触头3能够分别形成负载部位和通电部位的功能，所以能够为了实现低针压化而减小作为负载部位发挥作用的基部10的截面积，或者为了实现电流最大化而减小作为通电部位发挥作用的接触部20的截面积。特别是，为了实现电流最大化，例如也可以增大图1所例示的接触部20的X轴方向(图1中的左右方向)的长度而使其变宽，或者增大板状的接触部20的厚度。由此，在检查时，能够使大电流流过电触头3。此外，为了应对被检查体2的电极端子51之间的窄间距化，电触头3的板厚(或者接触部20的板厚)的增大可能产生限制，但即使在该情况下，接触部20的宽幅化也是有效的。

另外，由于电触头3分开设置有与通电部位的接触部20不同的负载部位的基部10，因此，能够与接触部20的截面积的增大不同地减小基部10的截面积。其结果，能够实现在检查时抑制对被检查体2的电极端子51的负载的低针压化。

(A-2)实施方式的效果

如上所述，通过设为由具有耐热性的高强度合成树脂材料形成作为负荷部位发挥作用的基部，由导电性材料形成作为通电部位发挥作用的接触部的触头，能够提供具有低针压化及向被检查体供给大电流的这两种特性的电触头。

具体而言，由于能够减小基部的截面积，所以能够以低针压可靠地与被检查体的电极端子电接触。其结果，能够进行伴随着超微细化、超高集成化而电极端子数有所增大、电极端子间窄间距化了的集成电路的电气检查。

另外，由于能够增大接触部的截面积，所以能够向被检查体供给大电流。其结果，能够进行超微细化、超高性能化的集成电路的电气检查。

(B)其他实施方式

在上述的实施方式中也提到了各种变形实施方式，但本发明也可以应对以下的变形实施方式。

(B-1)在上述实施方式中，例示了电触头3的基部10具有两根臂部(上侧臂部13及下侧臂部14)作为弹性支承部的情况。但是，如图8所示，弹性支承部也可以是一根臂部13A。另外，虽未图示，但弹性支承部也可以具有3根以上的臂部。

如图8所示，电触头3A的基部10A具有一根臂部13A，由此，在使接触部20与基板电极52电连接时，能够使电触头3A的弹性力柔软。即，能够增大接触部20相对于基板电极52的上下方向(图8的Y轴方向)、左右方向(图8的X轴方向)的刮擦动作。其结果，能够使接触部20的上端部201可靠地与基板电极52接触。

(B-2)图9是表示变形实施方式的电触头的构成的构成图。图10是表示使变形实施方式的电触头与基板电极及被检查体的电极端子接触时的状态的图。

在图9所示的电触头3B中，基部10B的支承部15B具有刮擦校正构件155。刮擦校正构件155可以是向基部10B的安装部11侧延伸的弯曲臂构件。此外，刮擦校正构件155不限于图9所例示的构件。

上侧臂部13及下侧臂部14受到接触负载而弹性变形，并且接触部20的上端部201与基板电极52接触。此时，弯曲的刮擦校正构件155的引导部156根据需要一边与基板电极52接触一边将接触部20的上端部201引导到基板电极52，上端部201与基板电极52接触。进一步地，此时，刮擦校正构件155的弯曲支承部157与探针基板43的下表面弹性接触，因此能够实现更低的针压。

[符号说明]

1…电连接装置，2…被检查体，3、3A、3B…电触头，10、10A、10B…基部，11…安装部，12…基座部，13…上侧臂部，13A…臂部，14…下侧臂部，15、15B…支承部，151…连接部，152…固定部，153…刮擦校正部，155…刮擦校正构件，18…探针基板支承部，20…接触部，201…上端部，202…下端部，203…顶端接触部，51…电极端子，52…基板电极，4…探针卡，41…布线基板，42…电连接单元，43…探针基板，44…支承构件，5…卡盘顶，6…检查台。

Claims (10)

1.一种电触头，其特征在于，具有：

接触部，其与第一接触对象和第二接触对象电接触，由导电性材料形成；以及

基部，其安装在基板上，并且弹性地支承所述接触部，由合成树脂材料形成。

2.根据权利要求1所述的电触头，其特征在于，

所述基部在与长度方向垂直的方向上支承所述接触部的姿势，

所述接触部具有与所述第一接触对象电接触的第一端部和与所述第二接触对象电接触的第二端部。

3.根据权利要求1或2所述的电触头，其特征在于，

所述基部具有：

安装部；

臂部，其与所述安装部相连并沿长度方向延伸；以及

支承部，其设置在所述臂部的顶端侧，支承所述接触部。

4.根据权利要求3所述的电触头，其特征在于，

所述接触部在所述长度方向上形成得较宽，

通过设置在所述支承部的一个表面侧的一个或多个固定部来支承所述接触部，所述支承部在所述长度方向上形成得较宽。

5.根据权利要求4所述的电气触头，其特征在于，

在所述支承部具有多个所述固定部的情况下，所述多个固定部在所述支承部的一个表面上沿着与所述长度方向垂直的方向设置。

6.根据权利要求3所述的电触头，其特征在于，

所述基部的所述支承部具有刮擦校正部，该刮擦校正部对与所述第一接触对象接触的所述接触部的位置偏移进行校正。

7.根据权利要求6所述的电触头，其特征在于，

所述支承部的所述刮擦校正部是向与所述长度方向垂直的方向弯曲延伸的臂构件。

8.一种探针卡，其将检查装置和被检查体的电极端子之间电连接，所述探针卡的特征在于，具有：

探针基板，其具有与所述检查装置电连接的布线电路，在一个表面上具有与所述布线电路连接的多个基板电极；以及

权利要求1至7中任一项所述的多个电触头。

9.根据权利要求8所述的探针卡，其特征在于，

在所述探针基板的所述一个表面上的非电极区域接合有各所述电触头，

在所述探针基板的所述一个表面上，在与所述被检查体的所述电极端子的位置相对的位置上，配置有各所述基板电极，

接合在所述探针基板的所述一个表面上的各所述电触头的所述接触部与对应的所述基板电极和所述被检查体的所述电极端子电接触。

10.根据权利要求8或9所述的探针卡，其特征在于，

所述基板电极与所述被检查体的所述电极端子之间的通电路径经由所述电触头中的所述通电部。

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