CN1211664C

CN1211664C - 半导体芯片装配用基板的检查用探针单元

Info

Publication number: CN1211664C
Application number: CNB001176501A
Authority: CN
Inventors: 石川重树; 南石健二
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2020-05-26
Also published as: JP2000340924A; CN1276530A; KR100743587B1; TW541421B; KR20000077271A

Abstract

防止在对半导体芯片装载用基板进行检查时因触碰基板一侧的电极从而损伤探针单元。把已将检查针5配设在探针单元3的最上层构件8上的检查针配设部分6设置为对于把该检查针配设部分6围起来的部分7凹进去。使其凹进深度D比检查针5的初始突出方向高度(全行程)S低，并把深度形成为在基板1触碰到周缘部分7上之际，焊料球9不会触碰到针支持孔10的边缘10a上。可以防止因基板一侧的端子触碰到支持检查针的孔的边缘上而损伤边缘。

Description

半导体芯片装配用基板的检查用探针单元

技术领域

本发明涉及适合于对要装载半导体芯片的基板进行电学检查的半导体芯片装载用基板的检查用探针单元。

背景技术

近些年来，在CPU或LSI等的半导体裸片装配封装中，伴随着芯片的高密度化的表面装配化，正在不断进行小型化、薄形化、多引脚化、微细节距化。为此，表面装配裸片或倒装芯片的半导体芯片装载用基板的主流，也正在从现有的陶瓷基板变成为1mm以下的多层塑料基板。

此外，在半导体芯片装配用基板的开路/短路检查中，在基板的表背两面上已经形成了焊接区(电极)的情况下，要使检查用探针从基板的表背两面接触，进行电学检查(开路/短路检查)。基板的裸片或倒装芯片装配一侧电极的图形配置，当然将变成为密的状态，而相反的一侧(安装母板的一侧)的面上的图形配置，通常将变成为稀的状态。

对于这样的基板，要再进一步使处理速度高速化，人们从现有的用金丝键合进行的芯片与基板之间的连接方法，如图9所示，考虑出了一种使焊料球9和芯片LSI直接进行连接的方法。另外，在图中，在半导体芯片装载用基板1的芯片装配面1a上，与芯片LSI的多个端子T(电极)对应地装设着同数的焊料球9，使焊料球9和端子T进行焊接，把芯片LSI连接到基板1上。

另外，作为探针单元，可以是图10所示的那种构造，图中所示的构造为：使一对导电性针状体5、21结合到压缩线圈弹簧22的两个端部上，并在借助于把进行叠层，使得压缩线圈弹簧22和各个针状体5、21的直径扩大躯体5a、21a收容于设置在多层构造的中间构件23上的保持器孔23a内，把中间构件夹持在中间的最上层和最下层的各个构件8、24，把初始荷重提供给压缩线圈弹簧22的状态下，固定各个躯体5a、21a。另外图中的上侧针状体5被用做检查针，下侧针状体21，如图所示变成为使得总是与外部连接用端子构件25接触。

但是，如图9所示，上述焊料球9被设置为使得装载于基板1的芯片装载面1a上，焊料球9的全体从芯片装载面1a突出出来。此外，由于芯片的高密度化，例如在焊料球9的直径变成为100微米的情况下，各个焊料球9间的节距也将变成为200微米左右，检查针也要与之对应地小直径化。

在对这样的半导体芯片装载用基板，使应当用上述探针单元进行检查的基板和探针单元靠近之际，如图11所示，有时候要压入检查针(上侧针状体)5一直到该检查针5变成为全行程状态(检查针5的顶端没入最上层构件8的针支持孔10内的状态)为止。如上所述，当伴随着检查针5的小直径化针支持孔10也小直径化时，就要产生焊料球9碰到针支持孔10的边缘10a上，给针支持孔10造成损伤的问题。此外，作为电极不限于焊料球，即便是别的形状的电极也会产生上述问题。

发明内容

为了解决这样的课题，实现在对半导体芯片装载用基板的检查时防止因碰撞基板一侧的电极而损伤探针单元的目的，本发明提供了一种半导体芯片装载用基板的检查用探针单元，该探针单元在对配设有多个用于与半导体芯片或外部电路连接的焊料球的半导体芯片装载用基板进行电学检查时在与上述半导体芯片装载用基板对峙的面上，与上述多个焊料球对应地配设了在上述对峙的面上开出的针支持孔中出没自由且在突出方向上被赋予弹发势能的多个检查针，其特征是：将配设有上述多个检查针的部分，相对于把配设有上述多个检查针的部分围起来的部分凹进去地设置到防止上述焊料球与上述针支持孔的边缘触碰的深度，使得在触碰到上述焊料球上的上述检查针完全没入之前，上述探针单元的一部分先触碰到上述半导体芯片装载用基板上。

根据本发明，由于可以防止在检查时使围着检查针的部分先触碰到基板而使配设有检查针的部分触碰到基板上，故可以防止对支持检查针的孔的边缘造成损伤。

此外，本发明还提供了这样的探针单元：上述探针单元的一部分由在上述探针单元上被设置到防止焊料球与针支持孔的边缘触碰的高度的凸部构成，使得在触碰到上述焊料球上的上述检查针完全没入之前，上述探针单元的一部分就触碰到上述半导体芯片装载用基板上。这样可以得到与上述同样的效果，同时，还可以用别的构件形成并设置凸部。

附图说明

图1示出了应用本发明的半导体芯片装载用基板的检查装置的概要。

图2是以本发明为基础的探针单元的关键部位斜视图。

图3是以本发明为基础的探针单元的关键部位的剖断侧视图。

图4的探针单元的关键部位斜视图示出了图示例2。

图5的探针单元的关键部位的剖断部分侧剖面图示出了图示例3。

图6的探针单元关键部位斜视图示出了图示例4。

图7的侧视图示出了检查时基板挠曲的状态。

图8是与示出了图示例5的图7对应的图。

图9的模式性的侧视图示出了向基板上装载芯片的装载要领。

图10是现有的探针单元的关键部位剖断侧视图。

图11的关键部位扩大剖面图示出了现有的探针单元中的损伤状态。

具体实施方式

以下，根据附图所示的具体例，对本发明的实施例详细地进行说明。另外，在应用本发明的探针单元中，其构造也可以与在现有例中所示的构造相同，对于那些与现有例所示的部分相同的部分赋予同一标号而省略其详细的说明。

图1的侧视图示出了使用应用本发明的探针单元的检查装置的概要，示出的是半导体芯片装载用基板1进行电学检查之前的状态。图中，基板1的周缘部分由用来推压基板的卡盘2进行支持。图中基板1的上面是芯片装载一侧，下面是安装母板的一侧，通常芯片一侧这一方的插针数比母板安装一侧多，其电极配置面积也狭窄。

在基板1的上方，设置已配设有用来使之与芯片装载一侧接触的多个检查针的上面一侧探针单元3的同时，在封装基板1的下方则设置已配设有使之与母板安装一侧电极接触的多个检查针的下面一侧探针单元4。这样，在使上面一侧探针单元3的各个检查针接触到基板1的芯片装载一侧电极上之后，使下面一侧探针单元4的各个检查针接触到封装基板1的母板安装一侧电极上。另外，要作成为这些各个状态，可以用未画出来的驱动装置使各个探针单元3、4上下移动。

图2的关键部位剖断斜视图示出了上面一侧探针单元3的中央部分。在该上面探针单元3上，如现有例的图9所示，与要装载的芯片LSI的端子T对应且为同数地配置多个检查针5。然后，配设有各个检查针5的检查针配设部分6被设置为对于围绕该部分的周缘部分7凹进去。这种凹进去地设置加工可以在形成探针单元的最上层构件8之际，用同时加工等形成，如图3所示，可以使检查针5的初始突出方向高度比(全行程)S低，并使其深度D为在基板1触碰到周缘部分7上之际，焊料球9不会与针支持孔10的边缘10a接触。理想地说，D≤S/2。

当使这样构成的探针单元3靠近作为检查对象的基板1时，检查针5就与焊料球9接触，并且，为了加上某种程度的接触荷重，还要使探针单元3与基板1进一步靠近，如图3所示，使周缘部分7触碰到基板1的焊料球安装面1a上。如上所述，由于检查针配设部分6对于周缘部分7进行凹进去地设置，故焊料球9不会触碰到在检查针配设部分上形成开口的针支持孔10的边缘10a上，因而可以防止因该触碰而对边缘10a造成损伤。

倘采用本发明，只要检查针配设部分6和其外方部分的关系是凹凸关系即可，可以有种种的变形而不限于上述实施例1，在图4中示出了图示例2。另外，对于与上述图示例相同的部分仅赋予同一标号而省略对其详细的说明。

图4的探针单元，在把最上层构件8中的检查针配设部分6围起来的部分上，在该围起来的线上边，断续地设置有多个凸部11。该凸部11可以形成与上述深度D相当的高度。在该图示例2中，在检查针5触碰到焊料球9上之后，当探针单元3和基板1靠近时，由于各个凸部11将触碰到基板1的焊料球安装面1a上，故也具有与上述图示例同样的效果。

在上述凸部11的形成中，当然可以与上述图示例一样在成型上述最上层构件8之际同时加工，但是，也可以固设别的构件，例如，也可以贴上带状或板状的构件。另外，要是带状构件的话虽然会因多少具有弹性而进行压缩变形，但只要在因变形而使弹性几乎丧失净尽的时刻的高度相当于上述D就行。因此，也可以使用带状以外的进行弹性压缩的种种材质的构件，即便是在这些情况下，也是只要与上述一样，在弹性几乎丧失净尽的时刻的高度相当于上述D即可。

采用上述那样的做法，就可以把最上层构件3加工成与最下层构件4同一形状，就可以因模具的公用化等而防止叠层构件的造价的高昂化。此外，还具有可以自由地决定根据对象设置凸部11等的位置和形状，增大设计自由度的效果。

此外，上述板状的构件，在其厚度过厚的情况下，也可以作成为把其一部分埋进去。在进行这样埋入的情况下，并不受限于板状的构件，如图5所示，也可以把带台阶的圆柱构件12的直径大的部分同轴地埋入到中间构件23的孔23a内，把直径小的一部分设置为在上方从最上层构件8突出正好为规定的量t(＝D)。在这种情况下，也可以得到与上述同样的效果。另外，不限于圆柱形状，其它的棒状形状或圆筒形状等也可以。此外，还可以使用它们的轴线方向长度缩短的构件，且使之具有向上方弹发的势能那样地把压缩线圈弹簧收容为固定在例如上述孔23a内。在这种情况下，也可以一直到紧密卷绕为止压缩压缩线圈弹簧并使之正好突出上述t那么一个量。

此外，如图6所示，还可以在把最上层构件8中的检查针配设部分6围起来的部分上，设置在整个周长上矩形地形成且距检查针配设部分6的上表面的高度为t(＝D)的凸状边框13。在该情况下，与上述图示例一样也具有将其围起来的效果。

另外，在上述图示例中，虽然示出的在基板1一侧设置焊料球9的例子，但是，并没有特定在基板1一侧设置的电极的形状。例如在平面端子的电极中，由于当触碰到其端子面时，有损伤针支持孔10的边缘10a的危险，故即便是对于其它的种种的端子形状也是有效的。

此外，在上述图示例中，虽然是与检查对象中的芯片装载部分的小面积对应起来，在最上层构件8的中央部分的狭窄范围的周围，设置凸部11或凸状边框13，但是，在用塑料基板或1mm以下的陶瓷基板形成基板1的情况下，在用图1所示的那种检查装置进行检查的情况下，受在芯片装载部分处产生的集中荷重的影响，如图7所示，在基板1的最外周一侧将产生挠曲。于是，下侧探针单元4的对应的检查针5就不可能与在基板1的比较性地说来在整个面上配设电极的母板安装一侧的最外周一侧部分的电极进行接触。

如图8所示，采用把凸部11设置在最上层构件8的最外周附近的办法，由于变成为在检查时凸部11触碰到基板1的最外周部分上，故可以防止发生上述挠曲。另外，由于探针单元3的刚性比较高，故即便是仅仅在最外周部分上设置凸部11，也可以充分地发挥中央部分的检查针配设部分6中的上述效果。

如上所述，倘采用本发明，由于在检查时，把配设有探针单元的检查针的部分围起来的部分先触碰到基板，因此，可以防止配设有检查针的部分触碰到基板上，可以防止基板一侧的端子触碰到支持检查针的孔的边缘上而造成边缘损伤，不仅对焊料球等的突出形状的端子是有效的，对于其它的种种形状的端子也具有同样的效果。此外，采用把凸部设置在探针单元上的办法，可以收到与上述同样的效果的同时，由于可以用别的构件形成并设置凸部，故在不需要变更探针单元自身的设计的同时，还可以自由地设定凸部的位置和形状，因而用起来很容易。

Claims

1、一种半导体芯片装载用基板的检查用探针单元，该探针单元在对配设有多个用于与半导体芯片或外部电路连接的焊料球的半导体芯片装载用基板进行电学检查时与上述半导体芯片装载用基板对峙的面上，与上述多个焊料球对应地配设了在上述对峙的面上开出的针支持孔中出没自由且在突出方向上被赋予弹发势能的多个检查针，

其特征是：

将配设有上述多个检查针的部分，相对于把配设有上述多个检查针的部分围起来的部分凹进去地设置到防止上述焊料球与上述针支持孔的边缘触碰的深度，使得在触碰到上述焊料球上的上述检查针完全没入之前，上述探针单元的一部分先触碰到上述半导体芯片装载用基板上。

2、一种半导体芯片装载用基板的检查用探针单元，该探针单元在对配设有多个用于与半导体芯片或外部电路连接的焊料球的半导体芯片装载用基板进行电学检查时与上述半导体芯片装载用基板对峙的面上，与上述多个端子对应地配设了在上述对峙的面上开出的针支持孔中出没自由且在突出方向上被赋予弹发势能的检查针，

其特征是：

上述探针单元的一部分由在上述探针单元上被设置到防止上述焊料球与上述针支持孔的边缘触碰的高度的凸部构成，使得在触碰到上述焊料球上的上述检查针完全没入之前，上述探针单元的一部分先触碰到上述半导体芯片装载用基板。