CN116547543A - 探针卡 - Google Patents

Abstract

目的在于，廉价地提供高温检查用的探针卡。具备：支承大量探针(15)的布线基板(130)；形成于布线基板(130)的发热覆膜(3)；和对发热覆膜(3)供给电流的一对电极端子(4)，发热覆膜(3)通过涂布在粘合剂中分散了微细碳粒子的发热涂层材料而形成于布线基板(130)的表面上。

Description

探针卡

技术领域

本发明涉及探针卡，更详细而言，涉及具备支承大量探针的布线基板的探针卡的改良。

背景技术

探针卡是在检查形成于半导体晶片上的半导体器件的电特性时使用的检查装置，在布线基板上设有与半导体晶片上的电极焊盘分别接触的大量探针。

使探针卡靠近半导体晶片并使探针的前端与半导体晶片上的电极焊盘接触，经由探针以及布线基板使测试器装置与半导体器件导通，由此来进行半导体器件的检查。为此，在检查前进行探针卡与半导体晶片的对位(调准)，以使得探针的前端与电极焊盘接触。

高温试验是对半导体晶片施加热应变来测定电特性的试验，使用在载置半导体晶片的载台中埋入的加热器来将半导体晶片维持在高温。在这样的高温试验中，若探针卡与半导体晶片的温度差大，则半导体晶片的热传递到探针卡，在检查中，探针卡热膨胀，存在探针与电极焊盘的相对位置变动这样的问题。

为了解决这样的问题，进行如下方法：在探针卡的布线基板内置加热器，在检查前以及检查中对布线基板进行加热；在检查前使探针卡与外部加热器对置来预先进行加热(预热)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP专利第5199859号公报

发明内容

-发明所要解决的课题-

在通过内置加热器进行加热的情况下，需要在布线基板中追加加热器用的布线层，存在使制造成本增大这样的问题。此外，由于使线宽窄的布线图案流过电流而发热，因此，存在加热器用电热线的布线图案易于断线这样的问题。特别是，若要使用加热器加热宽的区域，则需要形成在该区域内曲折的长的布线图案，进一步变得易于断线，存在会使探针卡的可靠性降低这样的问题。

此外，在通过外部加热器进行预热的情况下，存在在预热后进行的半导体晶片的调准中探针的温度降低这样的间题。此外，探针卡是与中央部相比而外周缘部的温度更易于变低，存在易于在主面上产生温度梯度这样的问题。

本发明是鉴于上述状况而提出的，其目的在于，廉价地提供高温检查用的探针卡。此外，目的在于，提升高温检查用的探针卡的可靠性。进而，目的在于，抑制在高温检查用的探针卡的主面上产生温度梯度。

-用于解决课题的手段-

第1本发明的实施方式的探针卡具备：布线基板，其支承大量探针；发热覆膜，其形成于所述布线基板；和一对电极端子，其对所述发热覆膜供给电流，所述发热覆膜通过涂布包含微细碳粒子以及粘合剂的发热涂层材料而形成于所述布线基板的表面上。

通过采用这样的结构，能在布线基板的表面的任意的区域形成发热覆膜，加热布线基板。为此，与形成电热线来加热布线基板的现有的方法相比，能有效果地加热探针卡。

第2本发明的实施方式的探针卡在上述结构基础上，构成为，所述发热覆膜的至少一部分形成于所述布线基板的侧面。

通过采用这样的结构，能从侧面加热布线基板。为此，由于不占有主面上的空间就能加热布线基板，因此，不制约主面上的电路图案、探针等的配置就能进行加热。此外，由于能从凭借现有的加热方法难以加热的水平面上的外侧进行加热，因此，能抑制布线基板的主面上的温度梯度的产生。

第3本发明的实施方式的探针卡在上述结构基础上，所述一对电极端子的一方形成于所述布线基板的一方的主面，所述一对电极端子的另一方形成于所述布线基板的另一方的主面。

通过采用这样的结构，能在发热覆膜当中的更宽的面积部分使发热，能有效果地使发热。

第4本发明的实施方式的探针卡在上述结构基础上，所述一对电极端子分别形成于周向上对置的所述发热覆膜的一对端边的附近。

通过采用这样的结构，能在发热覆膜当中的更宽的面积部分使发热，能有效果地发热。

第5本发明的实施方式的探针卡在上述结构基础上，所述发热覆膜形成于所述布线基板的与外周缘相邻的主面上的区域。

通过采用这样的结构，能在与侧面相邻的主面上的区域形成发热覆膜，能有效率地利用主面上的外周缘部附近的空闲空间，来加热布线基板。此外，由于能从凭借现有的加热方法难以加热的水平面内的外侧进行加热，因此，能抑制布线基板的水平面内的温度梯度的产生。

第6本发明的实施方式的探针卡在上述结构基础上，在所述布线基板的与侧面分开的主面上的区域具备加热器电路。

通过采用这样的结构，在布线基板的主面上，能用加热器电路加热更内侧，用发热覆膜加热更外侧。为此，能抑制布线基板的水平面内的温度梯度的产生。

第7本发明的实施方式的探针卡在上述结构基础上，所述布线基板在与主面平行的面内区分成形成有电路图案的电路区域和包围所述电路区域的非电路区域，所述发热覆膜的至少一部分形成于所述非电路区域。

通过采用这样的结构，能有效率地利用非电路区域来加热布线基板。此外，由于能从凭借现有的加热方法难以加热的水平面内的外侧进行加热，因此，能抑制布线基板的水平面内的温度梯度的产生。

第8本发明的实施方式的探针卡在上述结构基础上，在所述布线基板的所述电路区域内具备加热器电路。

通过采用这样的结构，能在布线基板的主面上，用加热器电路加热更内侧，用发热覆膜加热更外侧。为此，能抑制布线基板的水平面内的温度梯度的产生。

第9本发明的实施方式的探针卡在上述结构基础上，所述一对电极端子形成于所述电路区域。

通过采用这样的结构，能使用电路区域的电路图案对发热覆膜供给电流。

-发明效果-

根据本发明，通过在布线基板形成发热覆膜，能廉价地提供高温检查用的探针卡。此外，能提升高温检查用的探针卡的可靠性。进而，能抑制在高温检查用的探针卡的主面上产生温度梯度。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的探针卡10的概略结构的一例的图。

图2是表示本发明的实施方式2的探针卡10的主要部分的图，是ST基板130的主视图以及底视图。

图3是图2所示的ST基板130的俯视图以及A-A截面图。

图4是表示本发明的实施方式3的探针卡10的主要部分的图，是ST基板130的主视图以及底视图。

图5是图4所示的ST基板130的俯视图以及B-B截面图。

图6是表示本发明的实施方式4的探针卡10的主要部分的图，是ST基板130的主视图以及底视图。

图7是图6所示的ST基板130的俯视图以及C-C截面图。

图8是表示本发明的实施方式5的探针卡10的主要部分的图，是ST基板130的主视图以及底视图。

图9是图8所示的ST基板130的俯视图以及D-D截面图。

具体实施方式

实施方式1

(1)探针卡10

图1是表示本发明的实施方式1的探针卡10的概略结构的一例的图。探针卡10以将探针设置面向下的状态安装在晶片探测器，与载置于载台200上的半导体晶片20对置，通过使载台200上下活动，能使探针15与半导体晶片20上的电极焊盘21接触。

探针卡10包含主基板100、加固板110、内插板120、ST(Space Transformer，空间转换器)基板130以及2个以上探针15。

主基板100是能拆装地安装于晶片探测器的布线基板，例如使用圆板状的玻璃环氧基板。主基板100被晶片探测器的卡座(card holder)210支承下表面的周缘部，大致水平地配置。在主基板100的上表面的中央部安装有用于抑制主基板100的形变的加固板110。此外，在主基板100的上表面设有连接测试器装置(未图示)的信号端子的2个以上外部端子11。

内插板120配置在主基板100与ST基板130间，是使主基板100的布线以及ST基板130的布线导通的基板间的连接单元，例如具备大量弹簧针12。

ST基板130是使绝缘性的多层布线基板例如2个以上陶瓷板贴合的层叠板，为了变换电极间距而使用。ST基板130通过基板架16安装在主基板100，大致水平地配置。基板架16使一端固定于主基板100的下表面，另一端支承ST基板130的下表面的周缘部。

在ST基板130的下表面形成有用于安装探针15的2个以上探针用电极13。此外，在ST基板130的上表面形成有用于使内插板120的弹簧针12抵接的2个以上弹簧针用电极14。探针用电极13经由ST基板130内的布线图案以及通孔与弹簧针用电极14导通，使探针15与主基板100导通。探针用电极13以及弹簧针用电极14是通过利用了电镀法或蚀刻法的光刻处理而形成的金属膜。此外，在ST基板130的表面形成有发热覆膜3。

探针15包含能弹性变形的导电性金属例如NiCo(镍钴合金)，具有用于与电极焊盘21接触的前端。

载台200是半导体晶片20的载置台，能进行水平面内的移动以及旋转、和上下方向的移动。加热器201是内置于载台200的高温检查用的加热器，能加热半导体晶片20。

(2)发热覆膜3

发热覆膜3具有使微细碳粒子与粘合剂混合的组成，是通过通电而发热的覆膜。发热覆膜3通过涂布发热涂层材料而形成于ST基板130的表面上。通过在检查前或检查中对发热覆膜3通电，能将高温检查时的ST基板130的温度维持在给定的检查温度。

发热覆膜3能形成于ST基板130的下表面、上表面或侧面。此外，发热覆膜3形成在不形成探针用电极13以及弹簧针用电极14的区域。例如，若是在ST基板130的下表面形成发热覆膜3的情况，则形成在不形成探针用电极13的ST基板130的周缘部、相互相邻的探针用电极13间。若是在ST基板的上表面形成发热覆膜3的情况，则形成在不形成弹簧针用电极14的ST基板130的周缘部、相互相邻的弹簧针用电极14间。

发热覆膜3连接一对覆膜用电极(未图示)，被供给流过发热覆膜3的电流。通过配置一对覆膜用电极，以使得电流流过发热覆膜3的整体，能使发热覆膜3有效率地发热。例如，若发热覆膜3的形成区域为矩形，则期望在对置的一对顶点或其附近分别设置连接电极，或者，在对置的一对边或其附近分别设置连接电极。

发热涂层材料是将包含粘合剂的溶剂或水作为分散媒、将微细碳粒子作为分散质的悬浊液，涂布于ST基板130的表面。粘合剂能使用聚氨酯系树脂、聚烯烃系树脂、氟系橡胶、硅橡胶、其他合成树脂。分散媒是使这样的树脂溶解或分散于溶剂的液体，或是使水乳化的液体。微细碳粒子例如是以碳为主成分的粉末，例如能使用石墨以及碳纳米管的混合物。石墨期望粒径30μm以下，碳纳米管期望外径1μm以下、长度50μm以下。

通过在溶解了氟系橡胶的溶剂中分散石墨以及碳纳米管的混合物，来得到发热涂层材料。在将这样的发热涂层剂涂布于ST基板130的给定区域后，若使溶剂或水蒸发而除去，则形成发热覆膜3。

发热涂层材料能通过旋涂、刷毛涂抹、流动浸渍法、其他任意的方法涂布于ST基板130的表面。在涂布发热涂层材料时，期望将不形成发热覆膜3的区域遮掩。例如，在不形成发热覆膜3的区域预先形成光刻胶，在发热覆膜3的形成后除去，由此，能在任意的区域形成发热覆膜3。此外，在将发热覆膜3形成于导电性构件上的情况下，使绝缘性覆膜介于其间地形成。

发热覆膜3由于通过涂布发热涂层材料而形成，因此，在不能形成构成现有的加热器的电热线的区域也能容易地形成。例如，在具有凹凸的表面、弯曲或弯折的表面、窄的区域等不能形成电热线的图案，不能设置现有的加热器。但是，由于发热覆膜3是通过涂布而形成的，因此，在这样的区域也能形成发热覆膜3。

例如，不能在ST基板130的周缘部、侧面形成电热线。周缘部被基板架16支承，此外，出于制造工艺上的理由而不能形成电路。此外，ST基板130的侧面也不能形成电路。但若是发热覆膜3，则在这样的区域也能形成。

此外，发热覆膜3在宽的区域以及窄的区域的哪一者都能形成。在形成于宽的区域的情况下，与现有的加热器(电阻线)相比，能将该区域内均匀地进行加热。此外，即使在宽的区域的一部分设置贯通孔，也能作为发热体使用。为此，与使电阻线曲折来覆盖宽的区域的现有的加热器相比，因断线而故障的可能性更低，能提升可靠性。

此外，探针卡10在水平面内、中心部易于加热，周缘部难以加热。为此，通过在ST基板130的上下表面的周缘部或侧面形成发热覆膜3，能抑制在ST基板130的水平面内产生温度梯度。

在本实施方式中，说明了在ST基板130形成发热覆膜3的情况的示例，但本发明并不仅限定于这样的情况。例如，还能在隔着ST基板130以及基板架16支承探针15的主基板100形成发热覆膜3。此外，还能在加固板110形成发热覆膜3。

实施方式2.

在本实施方式中，说明发热覆膜3的具体的结构的一例。

图2以及图3的(a)～(d)是表示本发明的实施方式2的探针卡10的主要部分的图，表示图1的ST基板130的详细结构的一例。在图中的(a)～(c)中分别示出ST基板130的主视图、底视图以及俯视图。此外，在图中的(d)中示出在穿过(c)的A-A切断线的铅垂面切断时的截面(A-A切断面)。

ST基板130在水平面内区分成形成电路图案的电路区域131和未形成电路图案的非电路区域132。电路区域131是包含ST基板130的中央部的区域，与ST基板130的外周缘134分开地形成。非电路区域132是与外周缘134相邻的区域，是包围电路区域131地形成在比电路区域131更外侧的环状区域。电路区域131以及非电路区域132的边界线133沿着ST基板130的外周缘134延伸，比边界线133更内侧是电路区域131，比边界线133更外侧是非电路区域132。

探针用电极13、弹簧针用电极14、未图示的通孔、布线图案等电路图案均形成于电路区域131内，未形成在非电路区域132内。图中的探针区域15A是形成有1个或2个以上探针用电极13的区域，在下表面的电路区域131内形成大量探针区域15A。此外，图中的弹簧针区域12A是形成有1个或2个以上弹簧针用电极14的区域，在上表面的电路区域131内形成有大量弹簧针区域12A。

在非电路区域132内形成有4个发热覆膜3。各发热覆膜3分别形成于在周向上分隔非电路区域132的区域。即，2个以上发热覆膜3在周向上相邻配置，各发热覆膜3具有沿着外周缘134延伸的细长的形状。

发热覆膜3具备：用于使发热的主体覆膜30；和用于供给电流的一对引线覆膜31。主体覆膜30具有占据发热覆膜3的大部分的宽的面积，形成于非电路区域132内。一对引线覆膜31分别与主体覆膜30的周向上对置的一对边或其附近连接，横穿边界线133向电路区域131延伸，与覆膜用电极4连接。

覆膜用电极4是用于对发热覆膜3供给电流的电极端子，形成于电路区域131内。覆膜用电极4经由内插板120与主基板100上的外部端子11导通。

加热器5是周知的加热单元，由形成于ST基板130的下表面、上表面或内层的电路区域131内的电热线构成。通过使用加热器5加热电路区域131，使用发热覆膜3加热非电路区域132，能抑制在ST基板130的水平面内产生温度梯度。

在本实施方式中，说明了发热覆膜3分别形成于ST基板130的上下的两面的情况，但本发明并不仅限定于这样的情况。例如，还能仅形成于下表面，或仅形成于上表面。

此外，在本实施方式中，说明了ST基板130具有加热器5的情况，但本发明并不仅限定于这样的情况，还能省略加热器5。ST基板130是与中央部相比而周缘部的温度更易于变低。为此，通过在与外周缘134相邻的非电路区域132形成发热覆膜3，能抑制在ST基板130的水平面内产生温度梯度。

此外，在本实施方式中，说明了沿着外周缘134形成4个发热覆膜3的情况，但本发明并不仅限定于这样的情况。例如，还能沿着外周缘134形成1个或2个以上发热覆膜3。在沿着外周缘134仅形成1个发热覆膜3的情况下，形成为周向的一部分分离的C字形。

此外，在本实施方式中，说明了发热覆膜3形成于与外周缘134相邻的区域的情况，但本发明并不仅限定于这样的情况。例如，还能在非电路区域132内的与外周缘134分开的区域形成发热覆膜3。

实施方式3.

在实施方式2中，说明了在ST基板130的非电路区域132形成发热覆膜3的情况的示例。与此相对，在本实施方式中，说明除了在非电路区域132以外还在电路区域131形成发热覆膜3的情况。

图4以及图5的(a)～(d)是表示本发明的实施方式3的探针卡10的主要部分的图，示出图1的ST基板130的详细结构的一例。在图中的(a)～(c)分别示出ST基板130的主视图、底视图以及俯视图。此外，在图中的(d)示出在穿过(c)的B-B切断线的铅垂面切断时的截面(B-B切断面)。另外，对与图2以及图3所示的构成要素对应的构成要素标注相同附图标记，并省略重复的说明。

若与图2以及图3的ST基板130(实施方式2)进行比较，则主体覆膜30跨越边界线133而形成，不仅在非电路区域132，还在电路区域131形成，在这点上不同。与此相伴，在不具备引线覆膜31这点上也不同。此外，在沿着外周缘134形成2个发热覆膜3这点上也不同。

通过沿着周向延伸的发热覆膜3不仅在ST基板130的非电路区域132还在电路区域131形成，能有效地利用ST基板130的主面上的区域。为此，能在更宽的区域形成发热覆膜3，能有效果地进行加热。

实施方式4.

在实施方式2以及3中，说明了在ST基板130的下表面或上表面形成发热覆膜3的情况的示例。与此相对，在本实施方式中，说明在ST基板130的侧面形成发热覆膜3的情况。

图6以及图7的(a)～(d)是表示本发明的实施方式4的探针卡10的主要部分的图，表示图1的ST基板130的详细结构的一例。在图中的(a)～(c)分别示出ST基板130的主视图、底视图以及俯视图。此外，在图中的(d)示出在穿过(c)的C-C切断线的铅垂面切断时的截面(C-C切断面)。另外，对与图2～图5所示的构成要素对应的构成要素标注相同附图标记，并省略重复的说明。

发热覆膜3具备：用于使发热的主体覆膜30；和用于供给电流的一对引线覆膜31。主体覆膜30具有占据发热覆膜3的大部分的宽的面积，形成于ST基板130的侧面。一对引线覆膜31形成于ST基板130的主面上，其一端与主体覆膜30的周向上对置的一对边或其附近分别连接，另一端横穿边界线133向电路区域131延伸，与覆膜用电极4连接。

此外，一对覆膜用电极4使一方形成于下表面，另一方形成于上表面。为此，一对引线覆膜31也是使一方形成于下表面，另一方形成于上表面。通过采用这样的结构，能在包含大致矩形的形状的主体覆膜30的对角线方向上对置的一对顶点或附近分别连接一对引线覆膜31，能利用主体覆膜30的大致整体来有效果地使发热。

实施方式5.

在实施方式4中，说明了在ST基板130的侧面形成发热覆膜3的情况的示例。与此相对，在本实施方式中，说明除了在ST基板130的侧面以外还在ST基板130的主面上的非电路区域132形成发热覆膜3的情况。

图8以及图9的(a)～(d)是表示本发明的实施方式5的探针卡10的主要部分的图，表示图1的ST基板130的详细结构的一例。在图中的(a)～(c)中分别示出ST基板130的主视图、底视图以及俯视图。此外，在图中的(d)示出在穿过(c)的D-D切断线的铅垂面切断时的截面(D-D切断面)。另外，对与图2～图7所示的构成要素对应的构成要素标注相同附图标记，并省略重复的说明。

若与图6以及图7的ST基板130(实施方式4)比较，发热覆膜3跨越下表面的外周缘134以及上表面的外周缘134而形成，不仅在ST基板130的侧面还在下表面以及上表面沿着周向延伸而形成，在这点上不同。进而，形成于上表面以及下表面的发热覆膜3跨越边界线133而形成，不仅在非电路区域132还在电路区域131中在周向上延伸而形成。为此，发热覆膜3不具备引线覆膜31地与覆膜用电极4连接这点上也不同。

通过不仅在ST基板130的侧面还在主面上的非电路区域132形成发热覆膜3，将侧面以及非电路区域132一起进行加热，由此能有效活用ST基板130上的空闲空间地进行加热。此外，通过不仅在非电路区域132还在电路区域131形成，电路区域131也进行加热，由此能进一步有效活用ST基板130上的空闲空间地进行加热。为此，能在更宽的区域形成发热覆膜3，有效果地加热ST基板130。

一对覆膜用电极4配置在发热覆膜3的对角线方向上对置的顶点或其附近。即，一方的覆膜用电极4形成于ST基板130的下表面的电路区域131，另一方的覆膜用电极4形成于ST基板130的上表面的电路区域131。此外，这些覆膜用电极4与发热覆膜3的周向上对置的一对边的附近连接。为此，能利用发热覆膜3的大致整体有效果地使发热。

-符号说明-

3 发热覆膜

4 覆膜用电极(电极端子)

5 加热器

10 探针卡

11 外部端子

12 弹簧针

12A 弹簧针区域

13 探针用电极

14 弹簧针用电极

15 探针

15A 探针区域

16 基板架

20 半导体晶片

21 电极焊盘

30 主体覆膜

31 引线覆膜

100 主基板

110 加固板

120 内插板

130 ST基板

131 电路区域

132 非电路区域

133 边界线

134 外周缘部

200 载台

201 加热器

210 卡座。

Claims (9)

1.一种探针卡，其特征在于，具备：

布线基板，其支承大量探针；

发热覆膜，其形成于所述布线基板；和

一对电极端子，其对所述发热覆膜供给电流，

所述发热覆膜通过涂布包含微细碳粒子以及粘合剂的发热涂层材料而形成于所述布线基板的表面上。

2.根据权利要求1所述的探针卡，其中，

所述发热覆膜的至少一部分形成于所述布线基板的侧面。

3.根据权利要求2所述的探针卡，其中，

所述一对电极端子的一方形成于所述布线基板的一方的主面，所述一对电极端子的另一方形成于所述布线基板的另一方的主面。

4.根据权利要求2或3所述的探针卡，其中，

所述一对电极端子分别形成于周向上对置的所述发热覆膜的一对端边的附近。

5.根据权利要求1所述的探针卡，其中，

所述发热覆膜形成于所述布线基板的与外周缘相邻的主面上的区域。

6.根据权利要求5所述的探针卡，其中，

在所述布线基板的与外周缘分开的区域具备加热器电路。

7.根据权利要求1所述的探针卡，其中，

所述布线基板在与主面平行的面内区分成形成有电路图案的电路区域和包围所述电路区域的非电路区域，

所述发热覆膜的至少一部分形成于所述非电路区域。

8.根据权利要求7所述的探针卡，其中，

在所述布线基板的所述电路区域内具备加热器电路。

9.根据权利要求7或8所述的探针卡，其中，

所述一对电极端子形成于所述电路区域。