JP2016180749A - 検査アセンブリおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】主回路基板とスペーストランスフォーマとの間の電気的接続要素に印加される圧力に起因する電気的接続要素の不具合が発生しない検査アセンブリを提供する。
【解決手段】半導体素子20を検査する検査アセンブリ200は、主回路基板210と、スペーストランスフォーマ220と、中間支持要素230と、接着要素240と、複数の電気的接続要素250と、複数の検査プローブ260とを含む。スペーストランスフォーマは、主回路基板に配置され、第1の表面222および第1の表面の反対側の第2の表面224を有する。スペーストランスフォーマは、接着要素を介して中間支持要素に取り付けられる。電気的接続要素のそれぞれは、スペーストランスフォーマが電気的接続要素を介して主回路基板に電気的に接続されるように中間支持要素および接着要素を貫通する。検査プローブは、第2の表面に配置され、スペーストランスフォーマに電気的に接続される。
【選択図】図2

Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、参照によりここに組み込まれ、譲受人に譲渡された2015年2月26日に出願された台湾特許出願第104106182号に基づくとともに、その優先権の利益を主張するものである。
本発明は、検査アセンブリおよび検査アセンブリを製造する方法に関し、具体的には、半導体素子を検査するための検査アセンブリおよび検査アセンブリを製造する方法に関する。
図1は、従来の検査アセンブリの概略図である。図1を参照すると、従来の検査アセンブリ100は、ウェハーなどの半導体素子10を検査するのに適している。検査アセンブリ100は、主回路基板110と、スペーストランスフォーマ120と、複数の半田ボール130と、複数の検査プローブ140と、アンダーフィル150とを備える。スペーストランスフォーマ120は、主回路基板110に配置されている。半田ボール130は、主回路基板110とスペーストランスフォーマ120との間に配置されている。スペーストランスフォーマ120は、半田ボール130を介して主回路基板110に電気的に接続されている。検査プローブ140は、スペーストランスフォーマ120の、半田ボール130があるのとは反対側の面に配置されており、スペーストランスフォーマ120に電気的に接続されている。
アンダーフィル150は、半田ボール130を囲むように主回路基板110とスペーストランスフォーマ120との間に充填されている。アンダーフィル150は、半田ボール130の接点における疲労をもたらす熱応力を低減し、主回路基板110およびスペーストランスフォーマ120が半田ボール130に半田付けされている位置の信頼性を向上させる。
検査アセンブリ100を用いて半導体素子10に対して行われる検査中に、ステージ(図示せず)上に配置された半導体素子10は、特定の圧力下で上方に押されて検査プローブ140に当てられる。このとき、アンダーフィル150および半田ボール130もまた、前述の圧力の影響を受ける。しかしながら、長期間にわたって頻繁に押して当てた場合、アンダーフィル150は、半田ボール130を完全に保護することができなくなり、これにより、主回路基板110とスペーストランスフォーマ120との良好な電気的接続が維持されなくなる。結果として、従来の検査アセンブリ100の半田ボール130の一部は、長期間のまたは頻繁な使用の後に割れたり、さらには砕けたりして、主回路基板110とスペーストランスフォーマ120との電気的接続が悪影響を受ける可能性がある。
さらに、前述の、電気的接続の劣化の場合に、半田ボール130を取り外して置き直したい使用者は、アンダーフィル150の存在に起因する接着が原因で、妨げられる。
本発明は、検査アセンブリであって、検査工程中に、電気的接続要素に印加される圧力に起因する、主回路基板とスペーストランスフォーマとの間の電気的接続要素の不具合が容易には発生しない検査アセンブリを提供する。
本発明は、アンダーフィルの前述の接着がないことから主回路基板とスペーストランスフォーマとの間の電気的接続要素を容易に取り外して置き直すことができる検査アセンブリを提供する。
本発明は、半導体素子を検査するのに適した検査アセンブリを提供する。検査アセンブリは、主回路基板と、スペーストランスフォーマと、中間支持要素と、接着要素と、複数の電気的接続要素と、複数の検査プローブとを備える。スペーストランスフォーマは、主回路基板に配置され、第1の表面および第1の表面の反対側の第2の表面を有する。第1の表面は、主回路基板を向く。中間支持要素は、主回路基板と第1の表面との間に配置される。接着要素は、中間支持要素と第1の表面との間に配置される。スペーストランスフォーマは、接着要素を介して中間支持要素に取り付けられる。電気的接続要素は、主回路基板と第1の表面との間に配置される。電気的接続要素のそれぞれは、スペーストランスフォーマが電気的接続要素を介して主回路基板に電気的に接続されるよう、中間支持要素および接着要素を貫通する。検査プローブは、第2の表面に配置され、スペーストランスフォーマに電気的に接続される。
本発明の実施形態によれば、接着要素がスペーストランスフォーマに取り付けられる接着強さは、電気的接続要素によってスペーストランスフォーマに印加される圧力よりも大きい。
本発明の実施形態によれば、接着要素が中間支持要素に取り付けられる接着強さは、電気的接続要素によってスペーストランスフォーマに印加される圧力よりも大きい。
本発明の実施形態によれば、電気的接続要素のそれぞれは、ポゴピンである。
本発明の実施形態によれば、検査アセンブリは、主回路基板に配置される保持要素をさらに備える。保持要素は、中間支持要素を押圧して、中間支持要素と主回路基板との位置関係を維持する。
本発明の実施形態によれば、検査アセンブリは、主回路基板に配置される保持要素をさらに備える。保持要素は、スペーストランスフォーマを押圧して、スペーストランスフォーマと、中間支持要素と、主回路基板との位置関係を維持する。
本発明の実施形態によれば、接着要素は、ホットメルト接着剤である。
本発明の実施形態によれば、中間支持要素および中間支持要素に取り付けられるスペーストランスフォーマから構成される組立機構は、主回路基板に着脱可能に配置される。電気的接続要素は、中間支持要素に着脱可能に配置される。
また、本発明は、以下のステップを含む、検査アセンブリを製造する方法を提供する。最初に、スペーストランスフォーマの第1の表面に接着要素が配置される。次に、接着要素に複数の貫通孔が形成される。次に、接着要素を介してスペーストランスフォーマの第1の表面に中間支持要素が取り付けられる。次に、電気的接続要素のそれぞれが中間支持要素および接着要素を貫通するよう、複数の電気的接続要素のそれぞれが中間支持要素の複数の貫通孔の1つおよび接着要素の貫通孔の1つに配置される。次に、第1の表面が主回路基板を向き、スペーストランスフォーマが電気的接続要素を介して主回路基板に電気的に接続されるよう、組み立てられたスペーストランスフォーマ、中間支持要素、および電気的接続要素が主回路基板に配置される。次に、検査プローブがスペーストランスフォーマに電気的に接続されるよう、検査プローブが第1の表面とは反対側の、スペーストランスフォーマの第2の表面に配置される。
本発明は、以下のステップを含む、検査アセンブリを製造する別の方法をさらに提供する。最初に、中間支持要素に接着要素が配置される。次に、接着要素に複数の貫通孔が形成される。次に、接着要素を介して中間支持要素にスペーストランスフォーマの第1の表面が取り付けられる。次に、電気的接続要素のそれぞれが、中間支持要素および接着要素を貫通するよう、複数の電気的接続要素のそれぞれが中間支持要素の複数の貫通孔の1つおよび接着要素の貫通孔の1つに配置される。次に、第1の表面が主回路基板を向き、スペーストランスフォーマが電気的接続要素を介して主回路基板に電気的に接続されるよう、組み立てられたスペーストランスフォーマ、中間支持要素、および電気的接続要素が主回路基板に配置される。次に、検査プローブがスペーストランスフォーマに電気的に接続されるよう、検査プローブが第1の表面とは反対側の、スペーストランスフォーマの第2の表面に配置される。
本発明の実施形態によれば、接着要素を介してスペーストランスフォーマの第1の表面に中間支持要素を取り付けるステップは、接着要素を加熱して中間支持要素とスペーストランスフォーマの第1の表面とのホットメルト接着を実行することを含む。
本発明の実施形態によれば、接着要素に貫通孔を形成するステップは、レーザ穿孔工程を用いて実行される。
本発明の実施形態のそれぞれの検査アセンブリを用いて半導体素子に対して行われる検査中、中間支持要素および中間支持要素に取り付けられたスペーストランスフォーマから構成された組立機構は、上方に押されて検査プローブに当てられる半導体素子によって生じる圧力の一部に耐えることができる。したがって、従来技術に比べて、より長くまたは頻繁に使用された後でも、本発明の実施形態のそれぞれの検査アセンブリの電気的接続要素は損傷しにくく、このため、それでもなお、主回路基板とスペーストランスフォーマとの良好な電気的接続が維持され得る。
以下の説明、添付の特許請求の範囲、および本発明の実施形態は、本発明の特徴および利点をさらに示している。
従来の検査アセンブリの概略図である。 本発明の第1の実施形態に係る検査アセンブリの概略図である。 図2の検査アセンブリを製造する方法の概略図である。 図2の検査アセンブリを製造する方法の概略図である。 図2の検査アセンブリを製造する方法の概略図である。 図2の検査アセンブリを製造する方法の概略図である。 図2の検査アセンブリを製造する方法の概略図である。 本発明の第2の実施形態に係る検査アセンブリの概略図である。
(第1の実施形態)
図2は、本発明の第1の実施形態に係る検査アセンブリの概略図である。図2を参照すると、第1の実施形態の検査アセンブリ200は、ウェハーなどの半導体素子20を検査するのに適している。検査アセンブリ200は、主回路基板210と、スペーストランスフォーマ220と、中間支持要素230と、接着要素240と、複数の電気的接続要素250と、複数の検査プローブ260とを備える。スペーストランスフォーマ220は、主回路基板210に配置され、第1の表面222および第1の表面222の反対側の第2の表面224を有する。スペーストランスフォーマ220の第1の表面222は、主回路基板210を向いている。
中間支持要素230は、主回路基板210とスペーストランスフォーマ220の第1の表面222との間に配置されており、複数の貫通孔232を有する。ホットメルト接着剤などの接着要素240は、中間支持要素230とスペーストランスフォーマ220の第1の表面222との間に配置されており、複数の貫通孔242を有する。スペーストランスフォーマ220は、接着要素240を介して中間支持要素230に取り付けられている。
複数のポゴ(pogo)ピンなどの電気的接続要素250は、主回路基板210とスペーストランスフォーマ220の第1の表面222との間に配置されている。電気的接続要素250のそれぞれは、電気的接続要素250のそれぞれが、中間支持要素230および接着要素240を貫通するように中間支持要素230の貫通孔232の1つおよび接着要素240の貫通孔242の1つに配置されている。この実施形態において、中間支持要素230は、ポゴハウジングであってもよく、ポゴピンなどの電気的接続要素250は、中間支持要素230に着脱可能に配置される。
スペーストランスフォーマ220は、電気的接続要素250を介して主回路基板210に電気的に接続されている。詳細には、スペーストランスフォーマ220の第1の表面222に配置された電気パッド(図示せず)の1つが、電気的接続要素250の1つを介して主回路基板210の電気パッド(図示せず)の1つに電気的に接続されている。スペーストランスフォーマ220は、その中に配線を有し、したがって、別の回路基板と見なされてもよい。
この実施形態において、接着要素240がスペーストランスフォーマ220に取り付けられている接着強さは、電気的接続要素250(ポゴピンなど)によってスペーストランスフォーマ220に印加される圧力よりも大きい。この実施形態において、接着要素240が中間支持要素230に取り付けられている接着強さもまた、電気的接続要素250(ポゴピンなど)によってスペーストランスフォーマ220に印加される圧力よりも大きい。
第1の実施形態において、検査アセンブリ200は、プローブヘッド270をさらに備える。プローブヘッド270および検査プローブ260は、スペーストランスフォーマ220の第2の表面224に配置されている。検査プローブ260は、スペーストランスフォーマ220に電気的に接続されるようにプローブヘッド270を貫通している。詳細には、検査プローブ260は、それぞれ、スペーストランスフォーマ220の第2の表面224に配置された電気パッド(図示せず)に電気的に接続されている。この実施形態において、検査プローブ260のそれぞれは、例えば、ポゴプローブによって例示されている垂直タイプのプローブである。しかしながら、別の実施形態において、検査プローブ260のそれぞれは、バックリングビームプローブ(buckling beam probe)(図示せず)である。垂直タイプのプローブに加えて、検査プローブ260のそれぞれは、任意のタイプのプローブであってもよいが、これは、どの図にも示されていない。さらに別の実施形態において、プローブヘッド270は不要である。
この実施形態において、検査アセンブリ200は、主スティフナ280と、複数のファスナ290と、保持要素H1とをさらに備える。ファスナ290のそれぞれは、例えばボルトである。主スティフナ280は、ファスナ290によって主回路基板210に固定して配置されている。主スティフナ280は、主回路基板210の構造強度を補強する。主スティフナ280およびスペーストランスフォーマ220は、それぞれ、主回路基板210の2つの互いに反対向きの面に配置されている。
保持要素H1は、ファスナ290によって主回路基板210に配置されている。保持要素H1は、中間支持要素230と主回路基板210との位置関係を維持するために中間支持要素230を押圧している。この実施形態において、中間支持要素230および中間支持要素230に取り付けられたスペーストランスフォーマ220から構成された組立機構は着脱可能である。すなわち、組立機構は、主回路基板210に着脱可能に配置される。
以下では、この実施形態に係る検査アセンブリ200を製造する方法が説明される。図3A〜図3Eは、図2の検査アセンブリを製造する方法の概略図である。最初に、図3Aを参照すると、接着要素240が、スペーストランスフォーマ220の第1の表面222上に配置される。次に、図3Bを参照すると、貫通孔242が、接着要素240に形成される。この実施形態において、接着要素240に貫通孔242を形成するステップは、レーザ穿孔工程を用いて実行される。次に、図3Cを参照すると、中間支持要素230が、接着要素240を介してスペーストランスフォーマ220の第1の表面222に取り付けられる。この実施形態において、接着要素240を介してスペーストランスフォーマ220の第1の表面222に中間支持要素230を取り付けるステップは、中間支持要素230とスペーストランスフォーマ220の第1の表面222とのホットメルト接着を実行するために接着要素240を加熱することを含む。しかしながら、別の実施形態において、前述の3つのステップは、以下の3つのステップ、すなわち、中間支持要素に接着要素を配置するステップ、接着要素に貫通孔を形成するステップ、および接着要素を介して中間支持要素にスペーストランスフォーマの第1の表面を取り付けるステップによって代替されてもよい。しかしながら、前述の3つの代替ステップは、どの図にも示されていない。
次に、図3Dを参照すると、電気的接続要素250のそれぞれが中間支持要素230および接着要素240を貫通するように、電気的接続要素250のそれぞれが中間支持要素230の貫通孔232の1つおよび接着要素240の貫通孔242の1つに配置される。次に、図3Eを参照すると、組み立てられたスペーストランスフォーマ220、中間支持要素230、および電気的接続要素250が、スペーストランスフォーマ220の第1の表面222が主回路基板210を向き、スペーストランスフォーマ220が電気的接続要素250を介して主回路基板210に電気的に接続されるように主回路基板210に配置される。次に、再び図3Eを参照すると、検査プローブ260がスペーストランスフォーマ220に電気的に接続されるように、検査プローブ260が第1の表面222とは反対側の、スペーストランスフォーマ220の第2の表面224に配置される。
再び図2を参照すると、検査アセンブリ200を用いて半導体素子20に対して行われる検査中、ステージ(図示せず)上に配置された半導体素子20は、特定の圧力下で上方に押されて検査プローブ260に当てられる。このとき、中間支持要素230および電気的接続要素250もまた、前述の圧力の影響を受ける。しかしながら、中間支持要素230および中間支持要素230に取り付けられたスペーストランスフォーマ220から構成された組立機構は、前述の圧力の一部に耐える十分な圧縮強度を有する。したがって、従来技術に比べて、より長くまたは頻繁に使用された後でも、この実施形態の検査アセンブリ200の電気的接続要素250は損傷しにくく、このため、それでもなお、主回路基板210とスペーストランスフォーマ220との良好な電気的接続が維持され得る。
それにもかかわらず、かなり長くまたは頻繁に使用された後では、電気的接続要素250は、不可避的に損傷し、したがって、主回路基板210とスペーストランスフォーマ220との電気的接続は悪影響を受ける。しかしながら、中間支持要素230および中間支持要素230に取り付けられたスペーストランスフォーマ220から構成された組立機構は着脱可能であり、主回路基板210と組立機構とを分離することによって、損傷した電気的接続要素250を取り外し、次に、新しい電気的接続要素250に交換することができる。したがって、従来技術に比べて、本発明のこの実施形態の検査アセンブリ200の電気的接続要素250は、容易に取り外して置き直すことができる。
(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態に係る検査アセンブリの概略図である。図2および図4を参照すると、第2の実施形態の検査アセンブリ300と第1の実施形態の検査アセンブリ200との違いは、第2の実施形態の検査アセンブリ300の保持要素H1’がスペーストランスフォーマ320を押圧し、スペーストランスフォーマ320と、中間支持要素330と、主回路基板310との位置関係を維持することにある。
本発明の前述の実施形態のそれぞれは、以下の利点または別の利点の1つを有する。本発明の実施形態のそれぞれの検査アセンブリを用いて半導体素子に対して行われる検査中、中間支持要素および中間支持要素に取り付けられたスペーストランスフォーマから構成された組立機構は、上方に押されて検査プローブに当てられる半導体素子によって生じる圧力の一部に耐えることができる。したがって、従来技術に比べて、より長くまたは頻繁に使用された後でも、本発明の実施形態のそれぞれの検査アセンブリの電気的接続要素は損傷しにくく、このため、それでもなお、主回路基板とスペーストランスフォーマとの良好な電気的接続が維持され得る。
それにもかかわらず、かなり長くまたは頻繁に使用された後では、本発明の前述の実施形態のそれぞれの電気的接続要素は、不可避的に損傷する。しかしながら、中間支持要素および中間支持要素に取り付けられたスペーストランスフォーマから構成された組立機構は着脱可能であり、主回路基板と組立機構とを分離することによって、損傷した電気的接続要素を取り外し、次に、新しい電気的接続要素に交換することができる。したがって、従来技術に比べて、本発明の実施形態のそれぞれの検査アセンブリの電気的接続要素は、容易に取り外して置き直すことができる。
実施形態の前述の詳細な説明は、本発明の特徴および精神をさらに明瞭に説明するために使用されている。各実施形態に関する前述の説明は、本発明の範囲を限定するためのものではない。前述の実施形態および同等の構成に対してなされるあらゆる種類の修正は、本発明の保護範囲に含まれるべきである。したがって、本発明の範囲は、詳細な説明に関連して以下に記載されている特許請求の範囲に従って最も広範囲にわたって説明されているべきであり、あらゆる可能な同等の変形例および同等の構成を包含するべきである。
10、20 半導体素子
100、200、300 検査アセンブリ
110、210、310 主回路基板
120、220、320 スペーストランスフォーマ
130 半田ボール
140、260 検査プローブ
150 アンダーフィル
222 第1の表面
224 第2の表面
230、330 中間支持要素
232 中間支持要素の貫通孔
240 接着要素
242 接着要素の貫通孔
250 電気的接続要素
270 プローブヘッド
280 主スティフナ
290 ファスナ
H1、H1’ 保持要素

Claims (14)

  1. 半導体素子を検査するのに適した検査アセンブリであって、
    主回路基板と、
    第1の表面および前記第1の表面の反対側の第2の表面を有し、前記主回路基板に配置されるスペーストランスフォーマであって、前記第1の表面が前記主回路基板を向くスペーストランスフォーマと、
    前記主回路基板と前記第1の表面との間に配置される中間支持要素と、
    前記中間支持要素と前記第1の表面との間に配置される接着要素であって、前記スペーストランスフォーマが前記接着要素を介して前記中間支持要素に取り付けられる接着要素と、
    前記主回路基板と前記第1の表面との間に配置される複数の電気的接続要素であって、そのそれぞれが、前記スペーストランスフォーマが前記電気的接続要素を介して前記主回路基板に電気的に接続されるよう、前記中間支持要素および前記接着要素を貫通する複数の電気的接続要素と、
    前記第2の表面に配置され、かつ前記スペーストランスフォーマに電気的に接続される複数の検査プローブと、を備える検査アセンブリ。
  2. 前記接着要素が前記スペーストランスフォーマに取り付けられる接着強さが、前記電気的接続要素によって前記スペーストランスフォーマに印加される圧力よりも大きい、請求項1に記載の検査アセンブリ。
  3. 前記接着要素が前記中間支持要素に取り付けられる接着強さが、前記電気的接続要素によって前記スペーストランスフォーマに印加される圧力よりも大きい、請求項1に記載の検査アセンブリ。
  4. 前記電気的接続要素のそれぞれが、ポゴピンである、請求項1に記載の検査アセンブリ。
  5. 前記主回路基板に配置される保持要素をさらに備え、
    前記保持要素が前記中間支持要素を押圧して、前記中間支持要素と前記主回路基板との位置関係を維持する、請求項1に記載の検査アセンブリ。
  6. 前記主回路基板に配置される保持要素をさらに備え、
    前記保持要素が前記スペーストランスフォーマを押圧して、前記スペーストランスフォーマと、前記中間支持要素と、前記主回路基板との位置関係を維持する、請求項1に記載の検査アセンブリ。
  7. 前記接着要素が、ホットメルト接着剤である、請求項1に記載の検査アセンブリ。
  8. 前記中間支持要素および前記中間支持要素に取り付けられる前記スペーストランスフォーマから構成される組立機構が、前記主回路基板に着脱可能に配置され、
    前記電気的接続要素が、前記中間支持要素に着脱可能に配置される、請求項1に記載の検査アセンブリ。
  9. 検査アセンブリを製造する方法であって、
    スペーストランスフォーマの第1の表面に接着要素を配置することと、
    前記接着要素に複数の貫通孔を形成することと、
    前記接着要素を介して前記スペーストランスフォーマの前記第1の表面に中間支持要素を取り付けることと、
    電気的接続要素のそれぞれが前記中間支持要素および前記接着要素を貫通するよう、複数の電気的接続要素のそれぞれを前記中間支持要素の複数の貫通孔の1つおよび前記接着要素の前記貫通孔の1つに配置することと、
    前記第1の表面が主回路基板を向き、前記スペーストランスフォーマが前記電気的接続要素を介して前記主回路基板に電気的に接続されるよう、組み立てられた前記スペーストランスフォーマ、前記中間支持要素、および前記電気的接続要素を前記主回路基板に配置することと、
    検査プローブが前記スペーストランスフォーマに電気的に接続されるよう、前記第1の表面とは反対側の、前記スペーストランスフォーマの第2の表面に前記検査プローブを配置することと、を含む方法。
  10. 前記接着要素を介して前記スペーストランスフォーマの前記第1の表面に前記中間支持要素を取り付けるステップが、前記接着要素を加熱して前記中間支持要素と前記スペーストランスフォーマの前記第1の表面とのホットメルト接着を実行することを含む、請求項9に記載の方法。
  11. 前記接着要素に前記貫通孔を形成するステップが、レーザ穿孔工程を用いて実行される、請求項9に記載の方法。
  12. 検査アセンブリを製造する方法であって、
    中間支持要素に接着要素を配置するステップと、
    前記接着要素に複数の貫通孔を形成するステップと、
    前記接着要素を介して前記中間支持要素にスペーストランスフォーマの第1の表面を取り付けるステップと、
    電気的接続要素のそれぞれが前記中間支持要素および前記接着要素を貫通するよう、複数の電気的接続要素のそれぞれを前記中間支持要素の複数の貫通孔の1つおよび前記接着要素の前記貫通孔の1つに配置することと、
    前記第1の表面が主回路基板を向き、前記スペーストランスフォーマが前記電気的接続要素を介して前記主回路基板に電気的に接続されるよう、組み立てられた前記スペーストランスフォーマ、前記中間支持要素、および前記電気的接続要素を前記主回路基板に配置することと、
    検査プローブが前記スペーストランスフォーマに電気的に接続されるよう、前記第1の表面とは反対側の、前記スペーストランスフォーマの第2の表面に前記検査プローブを配置することと、を含む方法。
  13. 前記接着要素を介して前記スペーストランスフォーマの前記第1の表面に前記中間支持要素を取り付けるステップが、前記接着要素を加熱して前記中間支持要素と前記スペーストランスフォーマの前記第1の表面とのホットメルト接着を実行することを含む、請求項12に記載の方法。
  14. 前記接着要素に前記貫通孔を形成するステップが、レーザ穿孔工程を用いて実行される、請求項12に記載の方法。
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