DE102014008576A1

DE102014008576A1 - Sondenkarte und Verfahren zum Herstellen dafür

Info

Publication number: DE102014008576A1
Application number: DE102014008576.7A
Authority: DE
Inventors: Osamu Arai; Yuki Saito; Tatsuo Inoue; Hidehiro Kiyofuji
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2014-12-18
Anticipated expiration: 2034-06-13
Also published as: TWI548881B; US20140368229A1; JP6259590B2; DE102014008576B4; JP2014240802A; KR101571822B1; CN104237578B; US9341651B2; CN104237578A; TW201516416A; KR20140145549A

Abstract

Eine Sondenkarte für eine elektrische Prüfung eines Bauelements in der Prüfung auf einem Aufspanntisch, der eine Wärmequelle enthält, die eine Schaltungsbasisplatte enthält, die Leiterbahnen enthält, die mit einem Tester verbunden sind, eine Sondenbasisplatte, die Leiterbahnen zu den entsprechenden Leiterbahnen enthält und die mit Sonden vorgesehen ist, die mit den Leiterbahnen verbunden sind, und ein Wärmeausdehnungsanpassungselement, das mit der Sondenbasisplatte verbunden ist und einen von dem der Sondenbasisplatte unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizient aufweist, um Wärmeausdehnung der Sondenbasisplatte einzuschränken, und das mit der Sondenbasisplatte einen Verbundkörper darstellt. In einem Fall, wenn das Bauelement in der Prüfung auf zwei Messtemperaturen ist und der Verbundkörper auf entsprechenden Zieltemperaturen ist, werden Ausdehnungsänderungsgrößen des Bauelements in der Prüfung und des Verbundkörpers unter Temperaturunterschieden zwischen den entsprechenden Messtemperaturen und den dementsprechenden Zieltemperaturen so gesetzt, dass sie ungefähr gleich sind.

Description

VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen und beansprucht die Priorität der Japanischen Patentanmeldung JP 2013-123737 , die am 12. Juni 2013 eingereicht wurde.
TECHNISCHES GEBIET
Der Gegenstand betrifft eine Sondenkarte zur Verwendung in einer elektrischen Prüfung eines Bauelements in der Prüfung und ein Verfahren zum Herstellen dafür.
HINTERGRUND
Im Allgemeinen werden integrierte Halbleiterschaltungen, die auf einem Halbleiter-Wafer ausgebildet sind, einer elektrischen Prüfung unterzogen, bevor sie in entsprechende Chips unterteilt werden, um zu bestimmen, ob sie in Übereinstimmung mit der Spezifizierung hergestellt sind, oder nicht. In dieser elektrischen Prüfung wird ein Sondenaufbau, wie eine Sondenkarte, die mit einer Vielzahl von Sonden vorgesehen ist, um mit Elektroden der entsprechenden integrierten Halbleiterschaltungen auf dem Halbleiter-Wafer als ein Bauelement in der Prüfung verbunden zu werden, verwendet (siehe z. B. Patentdokument 1). Der Halbleiter-Wafer ist mit einem Tester über diese Sondenkarte verbunden, da die Elektroden der entsprechenden integrierten Halbleiterschaltungen mit den dementsprechenden Sonden der Sondenkarte verbunden sind.
Konkret wird solch eine Prüfung unter einer bestimmten Messtemperatur in Übereinstimmung mit einer Anwendungsumgebung der integrierten Schaltungen ausgeführt. Demzufolge ist in dem herkömmlichen Sondenaufbau eine Spannvorrichtung, wie ein Aufspanntisch, auf dem der Halbleiter-Wafer gehalten wird, mit einer Wärmequelle vorgesehen, und wird beispielsweise durch das Heizen der Wärmequelle geheizt, und eine Sondenbasisplatte wird zusammen mit dem Heizen der Spannvorrichtung geheizt.
Wenn die Spannvorrichtung auf einer bestimmten Messtemperatur gehalten wird, wird der Halbleiter-Wafer auf der Spannvorrichtung auch auf einer ungefähr der Temperatur der Spannvorrichtung entsprechenden Temperatur gehalten. Jedoch ist die Sondenbasisplatte über dem Halbleiter-Wafer, wie das Bauelement in der Prüfung positioniert und wird grundsätzlich durch Strahlungswärme von der Spannvorrichtung geheizt. Somit sind sogar dann, wenn die Temperatur der Sondenbasisplatte eine stabile Zieltemperatur (Sättigungstemperatur) erreicht, die Temperatur des Halbleiter-Wafers, der die gewünschte Messtemperatur erreicht, und die zuvor genannte Zieltemperatur der Sondenbasisplatte nicht gleich und weisen einen Temperaturunterschied zueinander auf, und letztere ist niedriger als die vorherige.
Dieser Temperaturunterschied bewirkt einen Ausdehnungsunterschied, der eine Toleranz zwischen einer Dehnungsgröße des Bauelements in der Prüfung übersteigt, wenn die Temperatur die Messtemperatur ausgehend von einer Raumtemperatur erreicht, und einer Ausdehnungsmenge der Sondenbasisplatte, wenn die Temperatur die Zieltemperatur ausgehend von der Raumtemperatur sogar dann erreicht, wenn die Sondenbasisplatte einen gleichen linearen Ausdehnungskoeffizienten wie der des Halbleiter-Wafers aufweist, wenn das Bauelement in der Prüfung verwendet wird. Der Ausdehnungsunterschied, der die Toleranz übersteigt, bewirkt einen Verbindungsfehler zwischen den entsprechenden Sonden und Elektroden. Unter solchen Bedingungen, weist, um den Ausdehnungsunterschied zu verringern, der durch den Temperaturunterschied zwischen der Messtemperatur des Bauelements in der Prüfung und der Zieltemperatur der Sondenbasisplatte hervorgerufen wird, die Sondenbasisplatte einen größeren linearen Ausdehnungskoeffizienten auf, als der bei dem Bauelement in der Prüfung normalerweise verwendete, mit dem Zweck, den Temperaturunterschied zu kompensieren. Unter solchen Bedingungen sind die entsprechenden Sonden auf der Sondenbasisplatte vorgesehen, damit die Sonden an Positionen der Elektrodenfelder des Bauelements in der Prüfung, das auf der Messtemperatur ist, wenn die Temperatur der Sondenbasisplatte die Zieltemperatur erreicht, positioniert werden können.
Dementsprechend, solange der Satz von Sondenkarten für die bestimmte Messtemperatur auf der gesetzten Messtemperatur verwendet wird, können die Elektroden des Bauelements in der Prüfung und die dementsprechenden Sonden der Sondenkarte auf der Messtemperatur innerhalb der Toleranz verbunden werden, und es kann somit eine geeignete elektrische Prüfung ausgeführt werden.
Jedoch benötigt sogar ein Halbleiter-Wafer, der darauf ausgebildete integrierte Halbleiterschaltungen aufweist, um in einem gleichen Standard hergestellt zu sein, in manchen Fällen eine Prüfung bei einer von der vorherig genannten bestimmten Messtemperatur unterschiedlichen Messtemperatur, aufgrund eines Unterschiedes in der Anwendungsumgebung der integrierten Halbleiterschaltungen.
In solch einem Fall, sogar wenn das Bauelement in der Prüfung auf der unterschiedlichen Messtemperatur unter Verwendung des Satzes von Sondenkarten für die bestimmte Messtemperatur getestet wird, unterscheidet sich die gesetzte Messtemperatur von der unterschiedlichen Messtemperatur, und somit übersteigt in manchen Fällen eine Differenz zwischen jeder Sondenposition der Sondenbasisplatte und jeder Elektrodenposition des Bauelements in der Prüfung einen Toleranzbereich.
Demzufolge muss in einem herkömmlichen Fall eine Sondenkarte, in der Sondenpositionen in Übereinstimmung mit der Messtemperatur festgelegt sind, pro Messtemperatur präpariert sein, sogar für einen Halbleiter-Wafer, der darauf ausgebildete integrierte Halbleiterschaltungen aufweist, um in einem gleichen Standard hergestellt zu sein.
Derweil kann es denkbar sein, dass zusätzlich zu der in der Spannvorrichtung vorgesehenen Wärmequelle die Sondenbasisplatte mit einer kontrollierbaren Wärmequelle vorgesehen ist (beispielsweise beziehend auf die Patentdokumente 1 und 2). Gemäß diesem Gedanken ist es möglich, das gleiche Bauelement in der Prüfung auf zwei unterschiedlichen Messtemperaturen unter Verwendung einer Sondenkarte zu testen, da die Temperatur des Bauelements in der Prüfung und die Temperatur der Sondenbasisplatte individuell kontrolliert werden können, so dass die Sonden der Sondenbasisplatte und die dementsprechenden Elektroden des Bauelements in der Prüfung, die unter der gewünschten Messtemperatur sind, innerhalb der Toleranz positioniert sein können.
Jedoch ist in diesem Fall eine Komplikation einer Struktur der Sondenbasisplatte unvermeidbar, da die Wärmequelle, die eingerichtet ist, um die Temperatur einheitlich über das ganze Gebiet zu halten, in der Sondenbasisplatte, die mit Leitungsschaltungen vorgesehen ist, angeordnet sein muss.
Referenzliste
Patentdokumente

[Patentdokument 1]: Japanische Nationale Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2010-151740
[Patentdokument 2]: Japanische Nationale Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2010-243352

ZUSAMMENFASSUNG
Eine Sondenkarte ist vorgesehen, die eine geeignete elektrische Prüfung auf zwei Messtemperaturen unter Verwendung einer Sondenkarte ermöglicht, ohne eine Wärmequelle in einer Sondenbasisplatte zu enthalten.
Eine Sondenkarte gemäß einer Ausführungsform ist eine Sondenkarte, die Elektroden mit einem Tester für eine elektrische Prüfung eines Bauelements in der Prüfung verbindet, die auf einem Aufspanntisch angeordnet ist, der eine Wärmequelle zum Heizen oder zum Kühlen des Bauelements in der Prüfung umfasst, das die Elektroden aufweist und das eine über dem Aufspanntisch angeordnete Schaltungsbasisplatte enthält, von der eine erste Oberfläche dem Aufspanntisch gegenüber liegt und die mit Leiterbahnen entsprechend der Leiterbahnen vorgesehen ist, die mit dem Tester verbunden sind,
eine Sondenbasisplatte, die an der Schaltungsbasisplatte mit einer ersten Oberfläche der Sondenbasisplatte entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche der Schaltungsbasisplatte gehalten ist und die mit Leiterbahnen entsprechend der Leiterbahnen vorgesehen ist,
eine Vielzahl von Sonden, die auf einer zweiten Oberfläche der Sondenbasisplatte vorgesehen sind, die mit den entsprechenden Leiterbahnen der Sondenbasisplatte verbunden sind, und die es ermöglichen, die jeweiligen entsprechenden Elektroden des Bauelements in der Prüfung auf dem Aufspanntisch zu kontaktieren,
und ein Wärmeausdehnungsanpassungselement, das mit der Sondenbasisplatte verbunden ist, das einen von einem linearen Ausdehnungskoeffizient der Sondenbasisplatte unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizient aufweist, um Wärmeausdehnung der Sondenbasisplatte einzuschränken, und das einen Verbundkörper mit der Sondenbasisplatte darstellt. In einem Fall, wenn das Bauelement in der Prüfung auf zwei Messtemperaturen (T1, T'1) ist und der Verbundkörper auf entsprechenden Zieltemperaturen (T2, T'2) ist, werden Ausdehnungsänderungsgrößen des Bauelements in der Prüfung und des Verbundkörpers unter Temperaturunterschieden (T1 – T2, T'1 – T'2) zwischen den entsprechenden Messtemperaturen und den dementsprechenden Zieltemperaturen so gesetzt, dass sie ungefähr gleich sind.
In der Sondenkarte gemäß der Ausführungsform, ist das Wärmeausdehnungsanpassungselement, das einen von dem der Sondenbasisplatte unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizient aufweist, mit der Sondenbasisplatte, die mit den Sonden vorgesehen ist, verbunden, um den Verbundkörper aus der Sondenbasisplatte und dem Wärmeausdehnungsanpassungselement auszubilden. Ein Diagramm in 1 illustriert eine typische charakteristische Linie A, die einen linearen Ausdehnungskoeffizienten (α4) von diesem Verbundkörper repräsentiert, und eine typische charakteristische Linie B, die einen linearen Ausdehnungskoeffizient (α1) des Bauelements in der Prüfung repräsentiert. Eine horizontale Achse repräsentiert eine Temperatur (°C), wobei eine vertikale Achse eine Ausdehnungsgröße des Verbundkörpers und des Bauelements in der Prüfung repräsentiert. RT auf der horizontalen Achse repräsentiert eine Raumtemperatur.
1 illustriert ein Beispiel, in dem die Zieltemperatur des Verbundkörpers T2 ist, wenn das Bauelement in der Prüfung auf der hochtemperaturseitigen Messtemperatur T1 ist, und in dem die Zieltemperatur des Verbundkörpers T'2 ist, wenn das Bauelement in der Prüfung auf der niedrigtemperaturseitigen Messtemperatur T'1 ist. Gemäß den entsprechenden charakteristischen Linien A und B sind die Ausdehnungsänderungsgrößen L1 ausgehend von der Raumtemperatur RT, wenn das Bauelement in der Prüfung auf der Messtemperatur T1 ist, und wenn der Verbundkörper auf der Zieltemperatur T2 ist, gleich. Dies wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt α1 × (T1 – RT) = α4 × (T2 – RT) (Gleichung 1).
Auch sind die Ausdehnungsänderungsgrößen L2 ausgehend von der Raumtemperatur RT, wenn das Bauelement in der Prüfung auf der Messtemperatur T'2 ist, und wenn der Verbundkörper auf der Zieltemperatur T'2 ist, gleich. Dies wird durch folgende Gleichung ausgedrückt α2 × (T'1 – RT) = α4 × (T'2 – RT) (Gleichung 2).
Dementsprechend bedeutet das, wenn die charakteristische Linie A, die den linearen Ausdehnungskoeffizient (α4) des Verbundkörpers repräsentiert, und wenn die charakteristische Linie B, die den linearen Ausdehnungskoeffizient (α1) von dem Bauelement in der Prüfung repräsentiert, in einem solchen Verhältnis sind, wie in dem Diagramm in 1 illustriert, ausgehend von dem Verhältnis zwischen den Messtemperaturen (T1, T'1) des Bauelements in der Prüfung und den Zieltemperaturen (T2, T'2) des Verbundkörpers, das heißt, in einem Verhältnis die obige (Gleichung 1) und (Gleichung 2) erfüllend, dass bei jeder Messtemperatur keine Fehlausrichtung zwischen Felderpositionen des Bauelements in der Prüfung und Sondenpositionen der Sondenbasisplatte vorkommt.
Für den Fall, dass eine Sondenbasisplatte mit dem linearen Ausdehnungskoeffizient α4 des zuvor genannten Verbundkörpers eingesetzt werden kann, kann das in dem Diagramm in 1 illustrierte Verhältnis mit der einzelnen Sondenbasisplatte, mit dem geeigneten linearen Ausdehnungskoeffizient ohne Verwendung des zuvor genannten Wärmeausdehnungsanpassungselement, das heißt ohne Einsatz des zuvor genannten Verbundkörpers, erfüllt sein.
Wenn jedoch ein chemischer Widerstand, ein Wärmewiderstand, mechanische Festigkeitscharakteristiken und dergleichen in einem Herstellungsprozess unter Verwendung eines photolithographischen Verfahrens, wie eine Leitungsbahnformation, die für die Sondenbasisplatte benötigt wird, in Betracht gezogen werden, ist ein Basismaterial, das für die Sondenbasisplatte verwendet werden kann, limitiert, und es ist extrem schwer, eine einzelne Sondenbasisplatte zu erhalten, die den geeigneten linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist.
In der Sondenkarte gemäß der Ausführungsform wird der Verbundkörper eingesetzt, der die Sondenbasisplatte und das mit der Sondenbasisplatte verbundene Wärmeausdehnungsanpassungselement enthält. Da dieses Wärmeausdehnungsanpassungselement keine Leitungsbahnen benötigt, ist eine Auswahl des Wärmeausdehnungsanpassungselements nicht so stark limitiert wie in dem Herstellungsprozess für die Sondenbasisplatte. Somit kann, da die Auswahl des Wärmeausdehnungsanpassungselements einen höheren Freiheitsgrad als die Auswahl der Sondenbasisplatte aufweist, ein linearer Ausdehnungskoeffizient des Verbundkörpers relativ leicht durch die Auswahl des Wärmeausdehnungsanpassungelements auf einen gewünschten Wert gesetzt werden.
Dementsprechend können mit der Sondenkarte gemäß der Ausführungsform, da die Ausdehnungsänderungsgrößen (L1, L2) des Bauelements in der Prüfung und des Verbundkörpers unter den Temperaturunterschieden (T1 – T2, T'1 – T'2) zwischen den entsprechenden Messtemperaturen und den dementsprechenden Zieltemperaturen ungefähr gleich sind, Wärmeausdehnungsunterschiede (L1, L2) zwischen dem Bauelement in der Prüfung und dem Verbundkörper oder der Sondenbasisplatte auf den zwei Messtemperaturen (T1, T'1) innerhalb Toleranzen gesetzt werden, ohne Bezug auf die Temperaturunterschiede (T1 – T2, T'1 – T'2) zwischen den Messtemperaturen des Bauelements in der Prüfung und den Zieltemperaturen der Sondenbasisplatte nehmen zu müssen. Derweil ist es offensichtlich, dass die entsprechenden Wärmeausdehnungsunterschiede (L1, L2) auf den zwei entsprechenden Messtemperaturen (T1, T'1) nicht gleich zueinander sein müssen.
Die erste Oberfläche der Sondenbasisplatte kann mit Abstand von der Schaltungsbasisplatte angeordnet sein, und in diesem Fall kann das Wärmeausdehnungsanpassungselement ein Plattenelement sein, das mit der Oberfläche der Sondenbasisplatte verbunden ist.
Die Sondenkarte gemäß der Ausführungsform kann weiter einen elektrischen Verbinder zwischen der Schaltungsbasisplatte und der Sondenbasisplatte enthalten, der geeignet ist, um die Leiterbahnen der Schaltungsbasisplatte mit den dementsprechenden Leiterbahnen der Sondenbasisplatte zu verbinden. In diesem Fall kann das Wärmeausdehnungsanpassungselement mit einem Loch vorgesehen sein, durch das der elektrische Verbinder ohne Leiterbahnen hindurch dringen kann.
In dem Wärmeausdehnungsanpassungselement, wie dem Plattenelement, kann wenigstens ein Loch ausgebildet sein, das das Plattenelement in einer Plattendickerichtung durchdringt, um eine Wärmekapazität des Wärmeausdehnungsanpassungselements zu reduzieren. Eine Reduzierung einer Wärmekapazität des Wärmeausdehnungsanpassungselements ist besonders effizient, um eine Zeitdauer zu reduzieren, die benötigt wird, bis die Temperatur des Verbundkörpers die Zieltemperaturen, wie Sättigungstemperaturen, erreicht. Auch ist das Plattenelement bevorzugt aus porösem Material hergestellt, um eine Wärmemenge zu reduzieren.
Das Plattenelement kann ein ringförmiges Element sein, das einen Randbereich der Sondenbasisplatte bedeckt, und das ringförmige Element definiert in einem Inneren davon das einzelne Loch, das es dem elektrischen Verbinder ermöglicht dort hindurch zu dringen.
Das Plattenelement kann mit einer Vielzahl von Löchern vorgesehen sein, die das Loch enthalten, das das Plattenelement in der Plattendickerichtung durchdringt. Jedes der Löcher kann in einer rechtwinkligen, kreisförmigen oder hexagonalen flachen Form ausgebildet sein und kann so angeordnet sein, um in einem Array angeordnet zu sein.
Das Plattenelement kann einen mittleren Bereich, einen ringförmigen Randbereich, der den mittleren Bereich umgibt und einen Speichenbereich, der den Randbereich mit dem mittleren Bereich kombiniert, enthalten. Durch den mittleren Bereich, den Randbereich und den Speichenbereich kann eine Vielzahl von Löchern, die das Loch enthalten, das das Plattenelement in der Plattendickerichtung durchdringt, über die entsprechenden Bereiche ausgebildet sein.
Das Wärmeausdehnungsanpassungselement kann mit der Sondenbasisplate unter Verwendung von wenigstens einem ausgewählten Mittel aus einem mechanischen Verbindungsmittel, einem Klebstoff, einem metallisch-eutektischen Verbinder, einem anodischen Verbinder, der ein kovalentes Verbinden verwendet, und einem Raumtemperaturverbinder, der eine atomare Kraft eines Oberflächenatoms verwendet, verbunden sein.
Die Sondenbasisplatte kann ein plattenähnliches Stützelement enthalten, das mit Leiterbahnen vorgesehen ist, um mit den Leiterbahnen der Schaltungsbasisplatte in einer mehrschichtigen Art verbunden zu werden und kann einen flexiblen Film enthalten, der an einer ersten Oberfläche der Sondenbasisplatte auf einer ersten Oberfläche des Stützelements fixiert ist, und die auf einer zweiten Oberfläche der Sondenbasisplatte mit den Sonden vorgesehen ist, und die mit Leiterbahnen vorgesehen ist, die die Leiterbahnen des Stützelements mit den Sonden der dementsprechenden Leiterbahnen verbinden. In diesem Fall ist das Wärmeausdehnungsanpassungselement mit einer zweiten Oberfläche des Stützelements verbunden und weist einen gegenüber dem des Stützelements unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizient auf.
Ein Herstellungsverfahren gemäß einer Ausführungsform ist ein Verfahren zum Herstellen der Sondenkarte gemäß der Ausführungsform und enthält Folgendes: Bestimmen eines Dickemaßes t2 der Sondenbasisplatte durch Gleichung (1), wenn das Bauelement in der Prüfung eine ebene Fläche S1, ein Dickemaß t1, eine spezifische Dichte ρ1, und eine spezifische Wärme c1 aufweist, und wenn die Sondenbasisplatte eine ebene Fläche S2, eine spezifische Dichte ρ2, und eine spezifische Wärme c2 aufweist, und t2 = c1 × ρ1 × t1 × S1/(c2 × ρ2 × S2) (1), Bestimmen eines Dickemaßes t3 des Wärmeausdehnungsanpassungselements aus Gleichung (2), zum Ausdrücken eines linearen Ausdehnungskoeffizienten α4 des Verbundkörpers der Sondenbasisplatte und des Wärmeausdehnungsanpassungselements, wenn die Sondenbasisplatte einen linearen Ausdehnungskoeffizient α2 und ein Volumen V2 (S2 × t2) aufweist, wenn das Wärmeausdehnungsanpassungselement einen linearen Ausdehnungskoeffizient α3, eine ebene Fläche S3, und ein Dickemaß t3 aufweist, und wenn S2 = S3, α4 = (V2 × α2 + V3 × α3)/(V2 + V3) = (S2 × t2 × α2 + S2 × t3 × α3)/(S2 × t2 + S2 × t3) = (t2 × α2 + t3 × α3)/(t2 + t3) (2) und aus den Gleichungen (3) und (4), die ausdrücken, dass Ausdehnungsänderungsgrößen des Bauelements in der Prüfung und des Verbundkörpers auf zwei Messtemperaturen (T1, T'1) von dem Bauelement in der Prüfung und dementsprechenden Zieltemperaturen (T2, T'2) des Verbundkörpers gleich sind, und (T1 – RT) × α1 = (T2 – RT) × α4 (3) (RT – T'1) × α1 = (RT – T'2) × α4 (4) wobei RT eine Raumtemperatur repräsentiert, und α1 einen linearen Ausdehnungskoeffizient des Bauelements in der Prüfung repräsentiert,
und aus Gleichung (5), die unter Verwendung der Gleichung (2) abgeleitet ist t3 = {(T'2 – T2) × α2 – (T'1 – T1) × α1}/{(T'1 – T1) × α1 – (T'2 – T2) × α3} × t2 (5).
Mit dem Verfahren gemäß der Ausführungsform kann durch die obigen Methoden der lineare Ausdehnungskoeffizient α4 des Verbundkörpers bestimmt werden, und die Dicke t3 des Wärmeausdehnungsanpassungselements, das der Verbundkörper zusammen mit der Sondenbasisplatte bildet. Auf diese Weise kann die Sondenkarte gemäß der Ausführungsform leicht hergestellt werden.
Mit der Sondenkarte und dem Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß den Ausführungsformen können Wärmeausdehnungsunterschiede zwischen dem Bauelement in der Prüfung und der Sondenbasisplatte auf zwei Messtemperaturen innerhalb Toleranzen gesetzt werden, ohne Bezug auf die Temperaturunterschiede zwischen den Messtemperaturen des Bauelements in der Prüfung und den Zieltemperaturen der Sondenbasisplatte, wie oben beschrieben, zu nehmen. Dementsprechend kann eine Prüfung auf den zwei Messtemperaturen ausgeführt werden, ohne eine Wärmequelle in die Sondenbasisplatte aufzunehmen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Diagramm, das lineare Ausdehnungskoeffizienten eines Verbundkörpers und eines Bauelements in der Prüfung gemäß einer Ausführungsform illustriert, wobei eine horizontale Achse eine Temperatur und eine vertikale Achse eine Ausdehnungsgröße jeder Komponente darstellt.
2 zeigt eine Querschnittsansicht, die schematisch eine elektrische Verbindungsvorrichtung illustriert, die eine Ausführungsform einer Sondenkarte enthält.
3 zeigt eine Draufsicht, die ein Wärmeausdehnungsanpassungselement illustriert, das in der Sondenkarte der 2 eingebaut ist.
4 zeigt eine Draufsicht, die ein anderes Beispiel des Wärmeausdehnungsanpassungselements, wie es in 3 illustriert ist, illustriert.
5 zeigt eine Draufsicht, die noch ein anderes Beispiel des Wärmeausdehnungsanpassungselements, wie es in 3 illustriert ist, illustriert.
6 zeigt eine Draufsicht, die noch ein anderes Beispiel des Wärmeausdehnungsanpassungselements, wie es in 3 illustriert ist, illustriert.
7 zeigt eine Draufsicht, die noch ein anderes Beispiel des Wärmeausdehnungsanpassungselements, wie es in 3 illustriert ist, illustriert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine elektrische Verbindungsvorrichtung oder eine Sondenkarte 10 wird in einer elektrischen Prüfung von einer Vielzahl von integrierten Halbleiterschaltungen (nicht illustriert) verwendet, die auf einem Halbleiter-Wafer 14 ausgebildet sind, der auf einem Aufspanntisch 12 in Form einer Spannvorrichtung angeordnet ist, wie in 2 illustriert. Auf einer oberen Oberfläche des Halbleiter-Wafers 14, wie ein Bauelement in der Prüfung, sind mehrere Elektroden 14a ausgebildet, die mit den integrierten Halbleiterschaltungen verbunden sind, und der Halbleiter-Wafer 14 ist so angeordnet, dass er mit einer unteren Oberfläche auf einer Arbeitsoberfläche 12a des Aufspanntischs 12 anliegt.
In dem Aufspanntisch 12 ist irgendeine nichtillustrierte, übliche, gut bekannte Wärmequelle 16 angeordnet, so eine Wärmequelle zum Kühlen wie ein Peltier Element, eine Wärmequelle zum Heizen, wie ein Heizer, oder eine kombinierte Wärmequelle als eine Kombination davon. Die Wärmequelle 16 wird unter Steuerung einer nichtillustrierten, üblichen, gut bekannten Steuerschaltung betrieben, um das Bauelement in der Prüfung 14 auf dem Aufspanntisch 12 auf gewünschten Messtemperaturen (T1, T'1) zu halten und um die Sondenkarte 10 auf Zieltemperaturen (T2, T'2), wie Sättigungstemperaturen zu halten, die mit den Messtemperaturen, wie unten beschrieben, übereinstimmen.
Die Sondenkarte 10 wird in einem üblichen, gut bekannten Prüfkopf (nicht illustriert) über dem Aufspanntisch 12 gehalten, um einen Tester 18 zur Verwendung bei einer elektrischen Prüfung des Bauelements in der Prüfung 14 mit den entsprechenden Elektroden 14a des Bauelements in der Prüfung 14 auf dem Aufspanntisch 12 zu verbinden.
Die Sondenkarte 10 enthält eine kreisförmige Leitungsbasisplatte 20, die in einem Prüfkopf gehalten wird, wobei eine untere Oberfläche 20a der Leitungsplatte gegenüber der Arbeitsoberfläche 12a des Aufspanntischs 12 liegt, und die Leitungsplatte im Abstand von dem Bauelement in der Prüfung 14 auf dem Aufspanntisch 12 platziert ist, eine kreisförmige Sondenbasisplatte 22, die mit einer oberen Oberfläche 22a ausgestattet ist, die gegenüber der unteren Oberfläche 20a der Leitungsbasisplatte 20 liegt, und mehrere Sonden 24 als Verbindungsfelder, die auf einer unteren Oberfläche 22b der Sondenbasisplatte 22 angeordnet sind. Für jede dieser Sonden 24 wird in dem Beispiel, das in der Figur illustriert ist, eine sogenannte auslegerartige Sonde verwendet.
Die Leitungsbasisplatte 20 ist eine übliche, gut bekannte mehrschichtige Leitungsbasisplatte, die als ein Basismaterial ein festes, elektrisch isolierendes Harzmaterial, wie ein glasenthaltendes Epoxidharz verwendet, und die mehrere Leiterbahnen 26 in einer mehrschichtigen Art, wie benötigt, umfasst. Die untere Oberfläche 20a der Leitungsbasisplatte 20 ist mit Verbindungsfeldern 28 vorgesehen, die mit den entsprechenden Leiterbahnen 26 verbunden sind.
Die obere Oberfläche 22a der Sondenbasisplatte 22 ist mit Verbindungsfeldern 30 vorgesehen, die die Verbindungsfelder 28 der Leitungsbasisplatte 20 umfassen. In dem in der Figur illustrierten Beispiel ist die Sondenbasisplatte 22 an die Leitungsbasisplatte 20 durch einen ringförmigen Halter 32 so gestützt, dass die obere Oberfläche 22a der Sondenbasisplatte mit Abstand von der unteren Oberfläche 20a der Leitungsplatte 20 versehen sein kann. Auch sind zwischen der Sondenbasisplatte 22 und der Leitungsbasisplatte 20 beispielsweise POGO Pinverbindungen 34 zur Verbindung zwischen den entsprechenden Verbindungsfeldern 28 und 30 angeordnet.
In dem in 2 illustrierten Beispiel weist die Sondenbasisplatte 22 eine laminierte Struktur auf, die ein plattenähnliches Stützelement 36, hergestellt aus einem festen, isolierenden Material wie eine Keramik, und einen üblichen, gut bekannten mehrschichtigen Leitungsfilm 38, der auf einer unteren Oberfläche des Stützelements 36 fixiert ist, enthält. Auf einer oberen Oberfläche des Stützelements 36, wie die obere Oberfläche 22a der Sondenbasisplatte 22, sind die Verbindungsfelder 30 vorgesehen, und das Stützelement 36 ist mit Leiterbahnen 40 vorgesehen, die eine untere Oberfläche des Stützelements 36 von den entsprechenden Verbindungsfeldern 30 erreichen. Jede der Leiterbahnen 40 ist eine Durchgangsbohrung, die mit einem leitenden Material wie Cu, Ag, Mo und W ausgefüllt ist, wie es üblich und gut bekannt ist.
Der mehrschichtige Leitungsfilm 38 ist mit Leiterbahnen (nicht illustriert) vorgesehen, die den Leiterbahnen 40 des Stützelements 36 entsprechen. Auf einer unteren Oberfläche des mehrschichtigen Leitungsfilms 38, wie die untere Oberfläche 22b der Sondenbasisplatte 22, die mit den Sonden 24 vorgesehen ist, sind die Sonden 24 passend zu den Elektroden 14a des Bauelements in der Prüfung 14 angeordnet. Somit ist jede Sonde 24 über die Leiterbahn in dem mehrschichtigen Leitungsfilm 38 verbunden und die Leiterbahn 40 in dem Stützelement 36 mit dem entsprechenden Verbindungsfeld 30 der Sondenbasisplatte 22 verbunden.
In der Sondenbasisplatte 22, die die zuvor genannte laminierte Struktur aufweist, ist eine Wärmeausdehnung der Sondenbasisplatte 22 unter Kontrolle der Ausdehnung des Stützelements 36, und ein linearer Ausdehnungskoeffizient der Sondenbasisplatte 22 kann als ein linearer Ausdehnungskoeffizient des Stützelements 36 betrachtet werden. Die Sondenbasisplatte 22 kann anstelle der laminierten Struktur eine einschichtige Struktur aufweisen.
Jeder der POGO Pinverbindungen 34 enthält POGO Pins 34a, die gegenseitig die entsprechenden Verbindungsfelder 28 und 30 der Sondenbasisplatte 22 und der Leitungsbasisplatte 20 verbinden, und einen üblichen, gut bekannten POGO Pinblock 34b, der die entsprechenden POGO Pins 34a hält. In dem in der Figur illustrierten Beispiel ist der POGO Pinblock 34b auf den Verbindungsfeldern 30 montiert.
Da jeder POGO Pin 34a die entsprechenden Verbindungsfelder 28 und 30 der Sondenbasisplatte 22 und der Leitungsbasisplatte 20 verbindet, ist jede Sonde 24 über die Leiterbahn des mehrschichtigen Leitungsfilms 38 wie oben beschrieben, die Leiterbahn 40, die der Leiterbahn wie oben beschrieben entspricht, den POGO Pin 34a, der der Leiterbahn 40 entspricht, und die Leiterbahn 26 der Leitungsbasisplatte 20, die dem POGO Pin 34a zu dem Tester 18 entspricht, verbunden.
In einer Prüfung des Bauelements in der Prüfung 14 wird die Wärmequelle 16 gesteuert betrieben, um die Temperatur des Bauelements in der Prüfung 14 auf dem Aufspanntisch 12 auf eine vorbestimmte Messtemperatur zu bringen, und der Aufspanntisch 12 wird beispielsweise bewegt, damit sich die Leitungsbasisplatte 20 und das Bauelement in der Prüfung 14 gegenseitig annähern können. Durch die Bewegung des Aufspanntischs 12 wird jede Sonde 24 mit der entsprechenden Elektrode 14a des Bauelements in der Prüfung verbunden. Wenn jede Sonde 24 eine geeignete Andruckkraft erfährt, kann eine Prüfung durch den Tester 18 ausgeführt werden.
Zu diesem Zeitpunkt erhält das Bauelement in der Prüfung 14 beispielsweise eine Wärmeenergie von der Wärmequelle 16 auf der Arbeitsoberfläche 12a durch Wärmeleitung. Somit erreicht die Temperatur des Bauelements in der Prüfung 14 die Messtemperatur T1 in einer relativ kurzen Zeitdauer. Jedoch ist die Sondenbasisplatte 22 von dem Aufspanntisch 12 in einem Abstand angeordnet und erhält bloß Strahlungswärme von dem Aufspanntisch 12 und dem Bauelement in der Prüfung 14, bevor jede Sonde 14 mit der entsprechenden Elektrode 14a des Bauelements in der Prüfung 14 verbunden ist. Auch sogar in einem Zustand, in dem jede Sonde 14 mit der entsprechenden Elektrode 14a des Bauelements in der Prüfung verbunden ist, ist der Energietransfer durch Wärmeleitung über die Sonden 24 extrem gering.
Sogar wenn die Wärmequelle 16 unter Steuerung der Steuerschaltung betrieben wird, und die Temperatur des Bauelements in der Prüfung 14 die vorbestimmte Temperatur T1 erreicht, erreicht die Temperatur der Sondenbasisplatte 22 also nicht die Messtemperatur T1 und ist auf der niedrigeren Temperatur T2 als die Messtemperatur T1 gesättigt.
Sogar wenn die Wärmequelle 16 unter Steuerung der Steuerschaltung betrieben wird, und die Temperatur des Bauelements in der Prüfung 14 die Messtemperatur T'1 erreicht, welche beispielsweise eine negative Temperatur, unterschiedlich von der Messtemperatur T1 ist, erreicht die Temperatur der Sondenbasisplatte 22 ebenso wenig die Messtemperatur T'1 und ist bei der Temperatur T'2, die unterschiedlich von der Messtemperatur T'1 ist, gesättigt.
Um einen Wärmeausdehnungsunterschied, der aus einem Temperaturunterschied zwischen dem Bauelement in der Prüfung 14 und der Sondenbasisplatte 22 bei jeder Messtemperatur (T1, T'1) resultiert, zwischen dem Bauelement in der Prüfung 14 und der Sondenbasisplatte 22 zu verhindern, wird ein plattenähnliches Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 mit der Sondenbasisplatte 22 der Sondenkarte 10 verbunden.
Das Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 ist ein Plattenelement, das einen von dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Stützelements 36 unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizient aufweist, das eine Wärmeausbreitung der Sondenbasisplatte 22 kontrolliert.
Für das Stützelement 36 der Sondenbasisplatte 22 wird ein isolierendes Plattenelement, wie Glas, eine Glaskeramik, und ein Glasepoxydharz selektiv verwendet, anstelle der zuvor genannten Keramik, wie es üblich und gut bekannt ist, so dass die Sondenbasisplatte 22 einen linearen Ausdehnungskoeffizient ähnlich dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Bauelements in der Prüfung 14 aufweisen kann. Im Verhältnis zu dem linearen Ausdehnungskoeffizient der Sondenbasisplatte 22 wird für das Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 ein Plattenelement ausgewählt, das einen von dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Sondenbasisplatte 22 oder einen von dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Stützelements 36 unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizient aufweist. Als das Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 wird ein Plattenelement verwendet, das eine von dem des Stützelements 36 unterschiedliche Komponentenrate und Komposition aufweist und das einen niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizient gleich oder niedriger als 10 ppm/°C, wie Glas (3 bis 10 ppm/°C), eine Glaskeramik (3,5 bis 8 ppm/°C), eine Keramik (bis 10 ppm/°C), Glasepoxyd, ein Metal, eine Legierung, Holz, ein Harz, ein Stein (Marmor: Karbonat), ein Schleifstein (Kaolinit), Beton, und ein Nanotubematerial aufweist.
Wie in 3 illustriert, enthält das in 1 illustrierte Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 einen mittleren, vorgehobenen Bereich 42a, einen Randbereich 42b, der den mittleren vorgehobenen Bereich 42a konzentrisch umgibt, und ein Speichenbereich 42c, der sich radial zwischen dem mittleren vorgehobenen Bereich 42a und den Randbereich 42b erstreckt, um den mittleren vorgehobenen Bereich 42a mit dem Randbereich 42b zu kombinieren. Über die entsprechenden Bereiche 42a, 42b und 42c des Wärmeausdehnungsanpassungselements 42 sind mehrere Löcher 44 ausgebildet, die das Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 in einer Plattendickerichtung durchdringen. Der POGO Pinverbinder 34 ist in jedem Loch 44 angeordnet.
Das Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 ist über ein Verbindungsmittel 46 mit der oberen Oberfläche 22a der Sondenbasisplatte 22 verbunden, damit es integral mit der Sondenbasisplatte 22 oder dem Stützelement expandiert, wie in 2 illustriert. Wie das Verbindungsmittel 46, können Klebverbinder, metallisch-eutektische Verbinder, anodische Verbinder oder mechanische Verbinder wie Schrauben, frei ausgewählt werden.
Das Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 gemäß der Ausführungsform ist mit der Sondenbasisplatte 22 verbunden, um einen Verbundkörper mit der Sondenbasisplatte 22 zu bilden, und um eine Wärmeausbreitung der Sondenbasisplatte 22 zu unterdrücken. Somit können durch geeignete Auswahl des linearen Ausdehnungskoeffizienten des Wärmeausdehnungsanpassungselements 42 die Ausdehnungsänderungsgrößen des Bauelements in der Prüfung 14 und des Verbundkörpers (22, 42) bei den Temperaturunterschieden (T1 – T2, T'1 – T'2) zwischen den entsprechenden Messtemperaturen (T1, T'1) und den dementsprechenden Zieltemperaturen ungefähr gleich sein, um die (Gleichung 1) und (Gleichung 2), wie beschrieben in Bezug auf 1, zu erfüllen.
Dementsprechend können durch Ausführen des Einspannens, so dass Positionen der Sonden 24 auf der Sondenbasisplatte 22 auf den zugehörigen Elektroden 14a des Bauelements in der Prüfung bei jeder Messtemperatur der Messtemperaturen (T1, T'1) positioniert sein können, können die Sonden 24 und die entsprechenden Elektroden 14a auf beiden Messtemperaturen (T1, T'1) innerhalb einer Toleranz sein. Eine Prüfung kann bei zwei Messtemperaturen (T1, T'1) ausgeführt werden, ohne eine Wärmequelle in der Sondenbasisplatte 22 wie in einem herkömmlichen Fall mit einzubeziehen.
Wie beim Herstellen der Sondenkarte 10 gemäß der Ausführungsform ein linearer Ausdehnungskoeffizient α3 des Wärmeausdehnungsanpassungselement und daraus eine Plattendicke t3 abgeleitet werden kann, wird unten beschrieben. Für die Einfachheit der Beschreibung wird der mehrschichtige Leitungsfilm 38 der Sondenbasisplatte ignoriert.
Damit Temperaturänderungen der Sondenbasisplatte 22 den Temperaturänderungen des Bauelements in der Prüfung 14 folgen, muss eine Wärmemenge (spezifische Wärme × spezifische Dichte × Volumen), die die Temperatur der Sondenbasisplatte 22 um 1°C erhöht, nur gleich sein zu der des Bauelements in der Prüfung 14. Beispielsweise, wenn das Bauelement in der Prüfung 14 eine ebene Fläche S1, ein Dickemaß t1, eine spezifische Dichte ρ1 und eine spezifische Wärme c1 aufweist, und wenn die Sondenbasisplatte 22 (Stützelement 36) eine ebene Fläche S2, eine spezifische Dichte ρ2 und eine spezifische Wärme c2 aufweist, muss nur die folgende Gleichung erfüllt sein c1 × ρ1 × t1 × S1 = c2 × ρ2 × t2 × S2.
Dementsprechend wird ausgehend von der obigen Gleichung ein Dickemaß t2 der Sondenbasisplatte 22 aus der folgenden Gleichung abgeleitet. t2 = c1 × ρ1 × t1 × S1/(c2 × ρ2 × S2) (1)
Die Wärmeausdehnungsmenge der Sondenbasisplatte 22 kann durch ein Material und eine Struktur des Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 und einem Verbindungsgebiet zwischen dem Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 und der Sondenbasisplatte 22 angepasst werden. Wenn die Sondenbasisplatte 22 einen linearen Ausdehnungskoeffizient α2 und ein Volumen V2 (S2 × t2) aufweist, wenn das Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 den linearen Ausdehnungskoeffizient α3, eine ebene Fläche S3 und ein Dickemaß t3 aufweist, und wenn S2 = S3, erfüllt der lineare Ausdehnungskoeffizient α4 des Verbundkörpers (22, 42) der Sondenbasisplatte 22 und des Wärmeausdehnungsanpassungselements 42 die folgende Gleichung (2). α4 = (V2 × α2 + V3 × α3)/(V2 + V3) = (S2 × t2 × α2 + S2 × t3 × α3)/(S2 × t2 + S2 × t3) = (t2 × α2 + t3 × α3)/(t2 + t3) (2)
Auch wie für den linearen Ausdehnungskoeffizient α4 des Verbundkörpers, der die Sondenbasisplatte 22 und das Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 enthält, wird die Tatsache, dass die Ausdehnungsänderungsgrößen des Bauelements in der Prüfung 14 und der Verbundkörper (22, 42) auf den zwei Messtemperaturen (T2, T'2) des Verbundkörpers (22, 42) gleich sind, durch folgende Gleichungen (3) und (4) ausgedrückt. (T1 – RT) × α1 = (T2 – RT) × α4 (3) (RT – T'1) × α1 = (RT – T'2) × α4 (4)
In den Gleichungen repräsentiert RT eine Raumtemperatur und α1 repräsentiert einen linearen Ausdehnungskoeffizient des Bauelements in der Prüfung.
Ausgehend von der Gleichung (3), Gleichung (4) und Gleichung (2) wird folgende Gleichung zur Ableitung des linearen Ausdehnungskoeffizienten α4 des Verbundkörpers (22, 42) abgeleitet. α4 = (T1 – T'1)/(T'2 – T2) × α1 (4.5)
Durch Ersetzen der Gleichung (4.5) für Gleichung (2) wird das Dickemaß t3 des Wärmeausdehnungsanpassungselements 42 bestimmt. t3 = {[T'2 – T2) × α2 – (T'1 – T1) × α1}/{(T'1 – T1) × α1 – (T'2 – T2) × α3} × t2 (5)
Auch wie für den linearen Ausdehnungskoeffizienten α3 und die Plattendicke t3 des Wärmeausdehnungsanpassungselements 42, werden durch wiederholte Berechnung der Gleichung (2) ein optimaler linearer Ausdehnungskoeffizient α3 und die Plattendicke t3 aus der Plattendicke t3 und dem linearen Ausdehnungskoeffizienten α3, die die Gleichung (2) erfüllen, ausgewählt.
Das Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 ist bevorzugt aus einem porösen Element hergestellt. Ein Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 hergestellt aus einem porösen Element ermöglicht eher eine Reduzierung einer Wärmekapazität des Wärmeausdehnungsanpassungselements und eine Wärmeisolation zwischen der Sondenbasisplatte 22 und der Leitungsbasisplatte 20 als ein massives Wärmeausdehnungsanpassungselement 42. Da das aus porösem Element hergestellte Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 einen wesentlichen Anstieg der Wärmekapazität der Sondenbasisplatte 22 begrenzen kann, kann somit das Folgevermögen von Temperaturänderungen der Sondenbasisplatte 22 gegenüber Temperaturänderungen des Bauelements in der Prüfung 14 erhöht werden.
Wie in 4 illustriert, kann das Wärmeausdehnungsanpassungselement 42 aus einem ringförmigen Plattenelement hergestellt sein und kann innerhalb des einzelnen Lochs 44 für den Verbinder 34 vorgesehen sein. Auch wie in 5 bis 7 illustriert, kann das Loch 44 des Wärmeausdehnungsanpassungselements 42 in einer gewünschten Form, wie eine rechteckige Form, wie ein Quadrat, eine hexagonale Form und eine kreisförmige Form ausgebildet sein. Durch Anordnen der entsprechenden POGO Pins 34a der POGO Pinverbinder 34 in den entsprechenden Löchern 44, wie in 5 bis 7 illustriert, kann das Wärmeausdehnungsanpassungselements 42 als ein POGO Pinblock 34b fungieren. Somit kann der POGO Pinblock 34b in diesem Fall entfallen.
Auch können anstelle von den POGO Pinverbindern 34 verschiedene übliche und gut bekannte elektrische Verbindungen angewandt werden. Auch kann der elektrische Verbinder entfallen und die Verbindungsfelder 30 der Sondenbasisplatte 22 können auf den Verbindungsfeldern 28 der Leitungsbasisplatte 20 anliegen, um die Felder 28 mit den Feldern 30 zu verbinden. In diesem Fall kann das ringförmige Wärmeausdehnungsanpassungselement 42, wie es in 4 illustriert ist, mit der unteren Oberfläche der Sondenbasisplatte 22 verbunden werden.
Der beschriebene Gegenstand ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf verschieden Weise abgewandelt werden, ohne von der hier beschriebenen Idee und Umfang abzuweichen. Beispielsweise kann als eine Sonde eine nadelähnliche Sonde wie ein Wolframdraht verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013-123737 [0001]
JP 2010-151740 [0013]
JP 2010-243352 [0013]

Claims

Sondenkarte, die Elektroden mit einem Tester verbindet, für eine elektrische Prüfung eines Bauelements in der Prüfung, das auf einem Aufspanntisch angeordnet ist, der eine Wärmequelle zum Heizen und Kühlen des Bauelements mit den Elektroden in der Prüfung enthält, wobei die Sondenkarte Folgendes umfasst: eine über dem Aufspanntisch angeordnete Schaltungsbasisplatte, von der eine erste Oberfläche dem Aufspanntisch gegenüber liegt und die mit Leiterbahnen ausgestattet ist, die mit dem Tester verbunden sind; eine Sondenbasisplatte, die mit einer ersten der ersten Oberfläche der Schaltungsbasisplatte gegenüber liegenden Oberfläche der Schaltungsbasisplatte an der letzteren gehalten wird und die mit Leiterbahnen entsprechend der Leiterbahnen ausgestattet ist; eine Vielzahl von Sonden, die auf einer zweiten Oberfläche der Sondenbasisplatte vorgesehen sind, die mit den entsprechenden Leiterbahnen der Sondenbasisplatte verbunden sind, und die es ermöglichen die jeweiligen entsprechenden Elektroden des Bauelements in der Prüfung auf dem Aufspanntisch zu kontaktieren; und ein Wärmeausdehnungsanpassungselement, das mit der Sondenbasisplatte verbunden ist, einen von einem linearen Ausdehnungskoeffizient der Sondenbasisplatte unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizient aufweist, um eine Wärmeausdehnung der Sondenbasisplatte einzuschränken, und das einen Verbundköper mit der Sondenbasisplatte darstellt, wobei in einem Fall, wenn das Bauelement in der Prüfung auf zwei Messtemperaturen (T1, T'1) ist und der Verbundkörper auf entsprechenden Zieltemperaturen (T2, T'2) ist, Ausdehnungsänderungsgrößen des Bauelements in der Prüfung und des Verbundkörpers bei Temperaturunterschieden (T1 – T2, T1' – T'2) zwischen den jeweiligen Messtemperaturen und den entsprechenden Zieltemperaturen so gesetzt werden, dass sie ungefähr gleich sind.
Sondenkarte nach Anspruch 1, wobei die erste Oberfläche der Sondenbasisplatte mit Abstand von der Schaltungsbasisplatte angeordnet ist, und das Wärmeausdehnungsanpassungselement ein Plattenelement ist, das mit der ersten Oberfläche der Sondenbasisplatte verbunden ist.
Sondenkarte nach Anspruch 2, wobei zwischen der Schaltungsbasisplatte und der Sondenbasisplatte weiter ein elektrischer Verbinder angeordnet ist, der geeignet ist, die Leiterbahnen der Schaltungsbasisplatte mit den entsprechenden Leiterbahnen der Sondenbasisplatte zu verbinden, und das Wärmeausdehnungsanpassungselement mit einem Loch vorgesehen ist, durch das der elektrischen Verbinder ohne Leiterbahnen hindurch dringen kann.
Sondenkarte nach Anspruch 3, wobei in dem Wärmeausdehnungsanpassungselement, wie dem Plattenelement, wenigstens ein Loch ausgebildet ist, das das Plattenelement in einer Plattendickerichtung durchdringt, um eine Wärmekapazität des Wärmeausdehnungsanpassungselements zu reduzieren.
Sondenkarte nach Anspruch 4, wobei das Plattenelement ein ringförmiges Element ist, das einen Randbereich der Sondenbasisplatte bedeckt, und wobei das ringförmige Element in einem Innern davon das einzelne Loch definiert, durch das der elektrische Verbinder hindurch dringen kann.
Sondenkarte nach Anspruch 4, wobei das Plattenelement mit einer Vielzahl von Löchern vorgesehen ist, die das Loch enthalten, das das Plattenelement in der Plattendickerichtung durchdringt, und wobei die Löcher jeweils in einer rechteckigen, kreisförmigen oder hexagonalen flachen Form ausgebildet und in einem Array angeordnet sind.
Sondenkarte nach Anspruch 4, wobei das Plattenelement einen mittleren Bereich enthält, einen ringförmigen Randbereich, der den mittleren Bereich umgibt, und einen Speichenbereich, der den Randbereich mit dem mittleren Bereich kombiniert, und wobei durch den mittleren Bereich, den Randbereich und den Speichenbereich eine Vielzahl von Löchern, die das Loch enthalten, das das Plattenelement in der Plattendickerichtung durchdringt, über die entsprechenden Bereiche ausgebildet sind.
Sondenkarte nach Anspruch 1, wobei das Wärmeausdehnungsanpassungselement mit der Sondenbasisplatte verbunden ist, unter Verwendung von wenigstens einem ausgewählten Mittel aus einem mechanischen Verbindungsmittel, einem Kleber, metallisch-eutektischen Verbinder, anodischen Verbinder, der kovalenten Verbinder verwendet und Raumtemperaturverbinder, der eine atomare Kraft eines Oberflächenatoms verwendet.
Sondenkarte nach Anspruch 1, wobei die Sondenbasisplatte ein plattenähnliches Stützelement enthält, das mit Leiterbahnen vorgesehen ist, um mit den Leiterbahnen der Schaltungsbasisplatte in einer mehrschichtigen Art verbunden zu sein, und einen flexiblen Film enthält, der an einer ersten Oberfläche davon auf einer ersten Oberfläche des Stützelements fixiert ist, die auf einer zweiten Oberfläche davon mit den Sonden vorgesehen ist, und die mit Leiterbahnen vorgesehen ist, die die Leiterbahnen des Stützelements mit den Sonden der entsprechenden Leiterbahnen verbinden, und das Wärmeausdehnungsanpassungselement ist mit einer zweiten Oberfläche des Stützelements verbunden und weist einen von dem des Stützelements unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizient auf.
Verfahren zum Herstellen der Sondenkarte nach Anspruch 1, umfassend: Bestimmen eines Dickemaßes t2 der Sondenbasisplatte durch Gleichung (1), wenn das Bauelement in der Prüfung eine ebene Fläche S1, ein Dickemaß t1, eine spezifische Dichte ρ1 und spezifische Wärme c1 aufweist, und wenn die Sondenbasisplatte eine ebene Fläche S2, eine spezifische Dichte ρ2 und spezifische Wärme c2 aufweist; und t2 = c1 × ρ1 × t1 × S1/(c2 × ρ2 × S2) (1) Bestimmen eines Dickemaßes t3 des Wärmeausdehnungsanpassungselements aus Gleichung (2), die einen linearen Ausdehnungskoeffizient α4 des Verbundkörpers der Sondenbasisplatte und des Wärmeausdehnungsanpassungselements ausdrückt, wenn die Sondenbasisplatte einen linearen Ausdehnungskoeffizient α2 und ein Volumen V2 (S2 × t2) aufweist, wenn das Wärmeausdehnungsanpassungselement einen linearen Ausdehnungskoeffizient α3, eine ebene Fläche S3 und ein Dickemaß t3 aufweist, und wenn S2 = S3, α4 = (V2 × α2 + V3 × α3)/(V2 + V3) = (S2 × t2 × α2 + S2 × t3 × α3)/(S2 × t2 + S2 × t3) = (t2 × α2 + t3 × α3)/(t2 + t3) (2) und aus Gleichungen (3) und (4), die ausdrücken, dass Ausdehnungsänderungsgrößen des Bauelements in der Prüfung und des Verbundkörpers auf zwei Messtemperaturen (T1, T'1) des Bauelements in der Prüfung und entsprechende Zieltemperaturen (T2, T'2) des Verbundkörpers gleich sind, und (T1 – RT) × α1 = (T2 – RT) × α4 (3) (RT – T'1) × α1 = (RT – T'2) × α4 (4) wobei RT eine Raumtemperatur repräsentiert und α1 einen linearen Ausdehnungskoeffizient des Bauelements in der Prüfung repräsentiert und aus Gleichung (5), die unter Verwendung der Gleichung (2) abgeleitet ist t3 = {(T'2 – T2) × α2 – (T'1 – T1) × α1}/{(T'1 – T1) × α1 – (T'2 – T2) × α3} × t2 (5).