JP3195187U

JP3195187U - 線状接点が配置されたチップパッケージング用基板を使用するスペーストランスフォーマ

Info

Publication number: JP3195187U
Application number: JP2014005585U
Authority: JP
Inventors: 忠哲李; 堅州 ▲呉▼; 宗毅陳
Original assignee: 旺▲夕▼科技股▲分▼有限公司
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2015-01-08
Anticipated expiration: 2024-10-21
Also published as: US20150107102A1; CN104569514A; CN104569514B; TWI541959B; TW201517227A; US9648757B2; SG10201406781WA

Abstract

【課題】面積および構造強度が十分な円柱状接触パッドを基板の線状接点に配置し、隣り合う回路に短絡が発生することを抑制できるスペーストランスフォーマを提供する。【解決手段】スペーストランスフォーマは、チップパッケージング用基板２０、基板に配置される絶縁層３０および導電ブロック４０を備える。基板は線状の第一回路２２Ａおよび第二回路２２Ｂを有する。第一回路は第一回路の幅Ｌ１より長さが大きい線状接点を有する。絶縁層は線状接点に対応する開口部３２を有する。導電ブロックは線状連結柱４２および円柱状接触パッド４４を有する。線状連結柱は開口部内に位置し、線状接点に接続される。円柱状接触パッドは絶縁層の外部に露出し、線状連結柱に接続され、かつサイズが線状連結柱より大きい。円柱状接触パッドは十分な面積および構造強度を有するため、プローブに当接する際の応力に対応できる。【選択図】図３Ａ

Description

本考案は、プローブカード用スペーストランスフォーマに関し、詳しくは線状接点が配置されたチップパッケージング用基板を使用するスペーストランスフォーマに関するものである。

プローブカードはテスターの信号伝送端子に電気的に接続される回路基板と、回路基板の裏面に配置されるスペーストランスフォーマ（space transformer、ＳＴ）とを備える。スペーストランスフォーマは表面に間隔を置いて配置される複数の導電接点と、裏面に間隔を置いて配置される複数の導電接点とを有する。表面の複数の導電接点は回路基板に電気的に接続される。裏面の複数の導電接点は複数のプローブ（例えば垂直型プローブ）に当接し、間隔が表面の導電接点の間の間隔より小さいため、プローブは間隔が比較的小さく維持され、チップ上の間隔が非常に小さい導電接点にプロービングを行うことができる。

一般の垂直型プローブカードの場合、スペーストランスフォーマは裏面の導線接点の分布位置が測定対象のチップの導線接点の分布位置に対応するため、プローブの位置を測定対象のチップの導電接点に対応させることができる。一方、スペーストランスフォーマの製作コストを削減し、導電接点の位置に誤差があることを避けるために、市販のプローブカード用スペーストランスフォーマの多くはチップパッケージング用基板を採用する。基板はチップ製作業者またはチップ設計業者からプローブカード製作業者に提供され、かつチップと回路基板との間を連結することが本来の役割である。つまり、基板は既にチップに対応する導電接点が備わるため、チップ検査用プローブカードに配置されると、プローブカードのスペーストランスフォーマになり、導線接点に照準を合わせる必要がない。

一方、プローブによってチップを検査するとともに持続的に生じる応力が原因で導電接点が損壊してしまうことを避けるにはスペーストランスフォーマの導電接点の構造強度を増大させることが必要である。それに対し、プローブカード製作業者は、厚さおよび面積の比較的大きい円形接触パッドをチップパッケージング用基板の導電接点に配置し、構造強度の比較的大きい円形接触パッドとプローブとを相互に電気的に接触させる。

一方、高次の電子製品が求められるとともにパッケージングされたチップのサイズが漸小する。それに対し、チップパッケージング用基板のサイズを縮小する際、円形導電接点だけを縮小すれば導電接点の面積が小さ過ぎ、基板とチップを連結する力が足りないという問題が発生する。従って、市販のサイズが比較的小さい基板の多くは線状接点が配置される。線状接点は幅が非常に小さいが、長さが大きいため、それなりの面積があり、基板とチップとを連結するに足りる力がある。

しかしながら、線状接点が配置されたチップパッケージング用基板をプローブカード用スペーストランスフォーマに使用する際、隣り合う線状接点の間の距離が非常に小さいため、従来の方法に基づいて円形接触パッドを配置するならば、隣り合う線状接点に短絡が発生する。短絡の発生を抑制するには円形接触パッドの面積を縮減しなければならないため、かえって円形の接触パッドの構造強度が落ちる。

本考案は、上述した欠点に鑑み、線状接点が配置されたチップパッケージング用基板を使用するスペーストランスフォーマを提供することを主な目的とする。面積および構造強度が十分に対応できる円柱状接触パッドを基板の線状接点に配置し、隣り合う回線に短絡が発生することを抑制することができる。

（数１）
Ｌ３>Ｌ１
（数２）
Ｄ>Ｌ３
（数３）
Ｄ/２>Ｌ１／２＋Ｌ２

上述の目的を達成するために、本考案による線状接点が配置されたチップパッケージング用基板を使用するスペーストランスフォーマは、基板、絶縁層および導電ブロックを備える。基板は隣り合う第一回線および第二回線を有する。第一回路は線状接点を有する。絶縁層は基板に配置され、線状接点に対応する開口部を有する。導電ブロックは線状連結柱および円柱状接触パッドを有する。線状連結柱は開口部内に位置し、第一回線の線状接点に接続される。円柱状接触パッドは線状連結柱に接続され、かつ少なくとも一部分が絶縁層の外部に露出し、プローブの末端に接触する。円柱状接触パッドの直径はＤ、第一回線の幅はＬ１、第一回線と第二回線との間の距離はＬ２、線状接点の長さはＬ３と定義される。Ｄ、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３との関係は数式１、数式２および数式３を満たす。

上述したとおり、円柱状接触パッドは面積および構造強度が十分に対応できるため、損壊しにくい。一方、絶縁層は円柱状接触パッドと基板との間に配置されるため、円柱状接触パッドは面積が大きく、一部分が第二回線に被さっても、相互に電気的に導通する第一回線および第二回線が短絡することを抑制することができる。

（数４）
Ｌ１＝Ｌ２

一方、スペーストランスフォーマにおいて、第一回線の幅Ｌ１は第一回線および第二回線との間の距離Ｌ２に等しく、即ち数式４を満たす。

本考案による線状接点が配置されたチップパッケージング用基板を使用するスペーストランスフォーマの詳細な構造、特徴、組み立てまたは使用方法は、以下の実施形態の詳細な説明を通して明確にする。また、以下の詳細な説明および本考案により提示された実施形態は本考案を説明するための一例に過ぎず、本考案の請求範囲を限定できないことは、本考案にかかわる領域において常識がある人ならば理解できるはずである。

本考案の第１実施形態による線状接点が配置されたチップパッケージング用基板を使用するスペーストランスフォーマの一部分を示す平面図である。図１に示したスペーストランスフォーマの基板を示す平面図である。線状接点の位置が図２Ａに示したスペーストランスフォーマの基板と異なる基板を示す平面図である。図１中の３Ａ−３Ａに沿った断面図である。図１中の３Ｂ−３Ｂに沿った断面図である。本考案の第２実施形態による線状接点が配置されたチップパッケージング用基板を使用するスペーストランスフォーマを示す断面図である。本考案の第２実施形態による線状接点が配置されたチップパッケージング用基板を使用するスペーストランスフォーマを示す別の一つ断面図である。本考案の第１実施形態および第２実施形態の製造工程のステップを示す断面図である。本考案の第１実施形態および第２実施形態の製造工程のステップを示す断面図である。本考案の第１実施形態および第２実施形態の製造工程のステップを示す断面図である。本考案の第１実施形態および第２実施形態の製造工程のステップを示す断面図である。本考案の第１実施形態および第２実施形態の製造工程のステップを示す断面図である。本考案の第１実施形態および第２実施形態の製造工程のステップを示す断面図である。本考案の第１実施形態および第２実施形態の製造工程のステップを示す断面図である。図３Ｂに示したスペーストランスフォーマの導電ブロックに抗酸化層が配置された状態を示す断面図である。

（第１実施形態）
図１から図３Ｂに示したのは本考案の第１実施形態による線状接点が配置されたチップパッケージング用基板を使用するスペーストランスフォーマ１０である。図１はスペーストランスフォーマ１０の一部分を示す平面図である。スペーストランスフォーマ１０は基板２０を備える。図２Ａは基板２０を示す平面図である。図３Ａおよび図３Ｂはスペーストランスフォーマ１０の一部分を示す断面図である。図１、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、スペーストランスフォーマ１０はさらに絶縁層３０および複数の導電ブロック４０を備える。絶縁層３０は基板２０の上に配置される。導電ブロック４０は基板２０の上に配置され、少なくとも一部分が絶縁層３０の外部に露出する。図１はスペーストランスフォーマ１０の一部分のみを示すため、導電ブロック４０は数が八つであるが、これに限らない。一方、説明の便をはかるために、図３Ａおよび図３Ｂの中の導電ブロック４０は一つのみにされる。

図に示すように、基板２０は複数の線状回路２２を有する。線状回路２２は少なくとも隣り合う第一回路２２Ａおよび第二回路２２Ｂを有する。第一回路２２Ａおよび第二回路２２Ｂまたはそのうちの一つは線状接点２２２を有する。線状接点２２２は測定対象物の接点に対応する位置に据えられるが、図２Ａに示した位置に限られず、図２Ｂに示した位置に据えられてもよい。続いて絶縁層３０は第一回路２２Ａの線状接点２２２に対応する開口部３２を有する。導電ブロック４０は線状連結柱４２および円柱状接触パッド４４を有する。線状連結柱４２は開口部３２内に位置するように第一回路２２Ａの線状接点２２２に接続される。円柱状接触パッド４４は線状連結柱４２に接続され、プローブ（図中未表示）に接触し、かつプローブに接触する接触面４４ａおよび周縁部４４ｂを有する。本実施形態において、絶縁層３０の表面３０ａは円柱状接触パッド４４の接触面４４ａに当接する。円柱状接触パッド４４の接触面４４ａおよび周縁部４４ｂは完全に絶縁層３０の外部に露出する。

（第２実施形態）
一方、絶縁層３０は円柱状接触パッド４４の周縁部４４ｂの全体または一部分に被さるように設計されてもよい。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、本考案の第２実施形態によるスペーストランスフォーマでは、絶縁層３０は円柱状接触パッド４４の接触面４４ａと水平に並ぶ表面３０ａを有する。絶縁層３０の開口部３２は下方開口部３２ａおよび上方開口部５０ａを有する。下方開口部３２ａは線状連結柱４２を格納する。上方開口部５０ａは下方開口部３２ａと連絡し、かつ円柱状接触パッド４４を格納する。絶縁層３０は円柱状接触パッド４４の周縁部４４ｂに被さるため、円柱状接触パッド４４は安定し、プローブに当接することができる。

以下、図５から図１１に基づいてスペーストランスフォーマ１０の製造方法のステップを説明すると同時に、スペーストランスフォーマ１０の構造を明確にする。スペーストランスフォーマ１０の製造方法は次のステップを含む。

（数１）
Ｌ３>Ｌ１

図２Ａおよび図５に示すように、スペーストランスフォーマ１０の製造方法は次のステップによって進む。ステップａはチップパッケージング用基板２０を用意する。基板２０は少なくとも隣り合う線状の第一回線２２Ａおよび第二回線２２Ｂを有する。第一回路２２Ａは線状接点２２２を有する。第一回線２２Ａの幅はＬ１、第一回線２２Ａと第二回線２２Ｂとの距離はＬ２、線状接点２２２の長さはＬ３と定義される。Ｌ１およびＬ３との関係は数式１を満たす。

詳しく言えば、基板２０はチップ(図中未表示)をパッケージングする際にチップと回路基板（図中未表示）とを接続することが役割である。一般の基板２０は複数の回路２２（即ち複数組の隣り合う第一回路２２Ａおよび第二回路２２Ｂを含む）を有する。回路２２は機能によって信号伝送回路、接地回路および電源回路などに分けられる。それぞれの回路は条件によって一定した部位に電気的接続に対応する線状接点２２２を有する。基板２０はさらに回線２２に被さる絶縁層（図中未表示）を有する。絶縁層はそれぞれ特定の回路２２上の一定した部位に位置する複数の線状開口部を有するため、それらの回路２２の一定した部位は絶縁層の線状開口部に露出し、別の電子部品（例えばチップ）に電気的に繋がる接点となる。外部に露出した回路２２の一定した部位、即ち線状接点２２２は形および分布位置が電気的に繋がるチップの導電接点に対応する。つまり、チップの導電接点は線状を呈し、長さがＬ３、幅がＬ１である。本考案によるスペーストランスフォーマ１０では、基板２０の接点２２２は長さＬ３が接点位置上の回線２２の幅Ｌ１より大きくなければならない。つまり接点２２２は線状を呈する。従って現今のチップパッケージング用基板は密度がより高くなり、配線幅がより細くなるという規格下で電気的接続に対して十分な接点面積を提供することができる。

図６および図７に示すように、ステップｂはフォトリソグラフィ技術（photolithography）に基づいて基板２０に下方絶縁層３１を形成し、下方絶縁層３１に下方開口部３２ａを形成する。下方開口部３２ａは線状接点２２２を露出させることができる。

ステップｂを詳しく言えば、図６に示すようにまず絶縁性フォトレジスト３４を基板２０に塗布し、回線２２に被せる。続いてパターン（pattern）および線状接点２２２の形に対応するマスク（図中未表示）を形成し、そののちマスクによって光線を遮断し、フォトレジスト３４に露光工程を行う。続いてフォトレジスト３４を現像し、フォトレジスト３４上の線状接点２２２に対応する部分を除去すると、複数の下方開口部３２ａを有する下方絶縁層３１が完成する。ステップｂにおいて、下方開口部３２ａは形および位置が線状接点２２２に対応するため、線状接点２２２は下方開口部３２ａに露出できる。フォトリソグラフィ技術およびフォトレジスト３４は従来の半導体製作に関わる技術である、即ちこの技術領域においての常識がある人ならば理解および実施できるため、詳しい説明を省略する。

図８に示すように、ステップｃは、下方開口部３２ａ内に線状連結柱４２を形成する。線状連結柱４２は第一回線２２Ａの線状接点２２２に電気的に接続される。ステップｃを詳しく言えば、めっき、蒸着またはスパッタリング技術に基づいて下方開口部３２ａ内に金属材料を沈積させ、線状連結柱４２を形成する。線状連結柱４２は線状接点２２２に機械的かつ電気的に接続され、高さが一定し、形が下方開口部３２ａに対応する。一方、後続工程をスムーズに進めるために、線状連結柱４２が完成した後、状況に応じて平坦化ステップを行い、線状連結柱４２の高さを調整し、下方絶縁層３１の表面と線状連結柱４２の表面を水平に配列することができる。平坦化ステップは従来の化学機械研磨技術を採用できるが、これに限らない。

図９および図１０に示すように、ステップｄはフォトリソグラフィ技術に基づいて下方絶縁層３１に上方絶縁層５０を形成し、上方絶縁層５０に円柱状上方開口部５０ａを形成する。上方開口部５０ａは位置が線状連結柱４２に対応し、サイズが線状連結柱４２より大きい。

ステップｄを詳しく言えば、図９に示すようにまず絶縁性フォトレジスト５４を下方絶縁層３１に塗布し、線状連結柱４２に被せる。フォトレジスト５４の材料はステップｂに使用されたフォトレジスト３４と同じでも異なってもよい。続いて、マスク（図中未表示）を形成し、そののちマスクによって光線を遮断し、フォトレジスト５４に露光工程を行う。続いてフォトレジスト５４を現像し、線状連結柱４２に対応する部分を除去すると、複数の円柱状上方開口部５０ａを有する上方絶縁層５０が完成する。ステップｄにおいて、上方開口部５０ａは円柱形を呈し、下方開口部３２ａと連絡し、かつ深さおよび直径が一定し、サイズが下方開口部３２ａのサイズより大きい。

図１１に示すように、ステップｅは上方開口部５０ａ内に円柱状接触パッド４４を形成する。円柱状接触パッド４４は下方絶縁層３１の上に位置し、線状連結柱４２に機械的かつ電気的に接続される。ステップｃを詳しく言えば、めっき、蒸着またはスパッタリング技術に基づいて上方開口部５０ａ内に金属材料を沈積させ、円柱状接触パッド４４を形成する。一方、円柱状接触パッド４４が完成した後、状況に応じて平坦化ステップを行い、円柱状接触パッド４４の高さを調整することができる。平坦化ステップは従来の化学機械研磨技術を採用できるが、これに限らない。

上述したステップにより、導電ブロック４０は線状連結柱４２および円柱状接触パッド４４から構成され、第一回路２２Ａの線状接点２２２の上に形成される。導電ブロック４０は線状接点２２２に電気的に接続される。円柱状接触パッド４４の頂面、即ち接触面４４ａはプローブ（図中未表示）の末端に電気的に接触するため、プローブと第一回路２２Ａとを電気的に接続できる。図１１に示すように、ステップが完了した後、下方絶縁層３１および上方絶縁層５０は結合し、図４Ｂに示した絶縁層３０となる。下方開口部３２ａおよび上方開口部５０ａは結合し、図４Ｂに示した開口部３２となる。つまり、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、本考案の第２実施形態によるスペーストランスフォーマが完成する。

（数２）
Ｄ>Ｌ３
（数３）
Ｄ/２>Ｌ１／２＋Ｌ２
（数５）
Ｄ>２Ｒ

プローブの末端の半径はＲ、円柱状接触パッド４４の直径はＤと定義される場合、Ｄ、Ｒ、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３との関係は数式２、数式３および数式５を満たす。

つまり、円柱状接触パッド４４の直径Ｄはプローブの末端の直径より大きいため、プローブは円柱状接触パッド４４に確実に接触し、接触不良が原因で信号伝送効果に影響を与えることを避けることができる。図３Ｂに示すように、円柱状接触パッド４４は、直径Ｄが線状接点２２２の長さＬ３より大きいため、線状接点２２２および線状連結柱４２を完全に遮蔽でき、プローブに接触する面積が比較的大きい。図３Ａに示すように、円柱状接触パッド４４の半径Ｄ／２は第一回路２２Ａの幅Ｌ１／２と、第一回路２２Ａおよび第二回路２２Ｂの間の距離Ｌ２との総和より大きいため、円柱状接触パッド４４は第二回路２２Ｂの上方まで伸びる。つまり第二回路２２Ｂの上方空間に接触パッド４４を配置することができる。上述したとおり、基板２０の回路２２の密度を高くし、配線幅を細くする設計を採用しても、本考案は第二回線２２Ｂの上方空間に第一回路２２Ａの接触パッド４４を配置することができるため、接触パッド４４は十分な面積および構造強度を有し、かつプローブに当接する。

一方、前述した製造方法の工程において、導電ブロック４０は第一回路２２Ａの線状接点２２２のほかに、基板２０の別の線状接点２２２にも形成される。導電ブロック４０の円柱状接触パッド４４のサイズは基本的に同じである。任意の一つの回路２２（即ち第一回路２２Ａ）を選び出し、かつ前述した数式によって導電ブロック４０の円柱状接触パッド４４の大きさを決めれば、スペーストランスフォーマ１０上のプローブに電気的に接触する円柱状接触パッド４４は十分な構造強度を有し、損壊しにくい。一方、絶縁層３０は円柱状接触パッド４４と基板２０との間に配置されるため、円柱接触パッド４４は面積が大きく、一部分が隣り合う回線の上方に被さっても、図１に示すように、導電ブロック４０を交互に配列すれば、相互に電気的に導通する第一回線および第二回線が短絡することを抑制することができる。

ステップｅの後は、状況に応じて上方絶縁層５０の全体または一部分を除去し、既に外部に露出した円柱状接触パッド４４の接触面４４ａのほかに円柱状接触パッド４４の周縁部４４ｂの全体または一部分を露出させることができる。図３Ａ、図３Ｂおよび図１２に示すように、上方絶縁層５０が完全に除去されると、図１１に示した下方絶縁層３１は図３Ａに示した絶縁層３０となり、図１１に示した下方開口部３２ａは図３Ｂに示した開口部３２となる。つまり、図１から図３Ｂに示すように、本考案の第１実施形態によるスペーストランスフォーマ１０を構成することができる。一方、本考案は上述に限らず、上方絶縁層５０を除去するステップを行うことなく、スペーストランスフォーマ１０に絶縁層５０を保留し、円柱状接触パッド４４の周縁部４４ｂに被せることができる。

図１２に示すように、一方、ステップｅの後は、状況に応じて円柱状接触パッド４４の接触面４４ａまたは円柱状接触パット４４の接触面４４ａおよび周縁部４４ｂに抗酸化層４６を増設し、金属製の円柱状接触パッド４４に錆が生じることを抑制することができる。抗酸化層４６が耐磨耗性のある金属材料から製作されれば、円柱状接触パッド４４の耐用性が高くなる。

（数４）
Ｌ１＝Ｌ２

本実施形態において、スペーストランスフォーマ１０の基板２０は数式４を満たすが、これに限らない。

つまり、第一回線２２Ａの幅Ｌ１は第一回線２２Ａおよび第二回線２２Ｂとの間の距離Ｌ２に等しい。上述したとおり、基板２０は密度がより高くなり、回線２２の幅がより細くなるという条件下で図３Ａに示すように円柱状接触パッド４４の直径Ｄを第一回路２２Ａの幅Ｌ１の３倍以上に維持し、円柱状接触パット４４に十分な接触面積を持たせることができる。

以上、本考案は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、考案の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１０：スペーストランスフォーマ、
２０：キャリアボード、
２２：回線、
２２Ａ：第一回線、
２２Ｂ：第二回線、
２２２：線状接点、
３０：絶縁層、
３０ａ：表面、
３１：下方絶縁層、
３２：開口部、
３２ａ：下方開口部、
３４：フォトレジスト、
４０：導電ブロック
４２：線状連結柱、
４４：円柱状接触パッド、
４４ａ：接触面、
４４ｂ：周縁部、
４６：抗酸化層、
５０：上方絶縁層、
５０ａ：上方開口部、
５４：フォトレジスト、
Ｄ：円柱状接触パッドの直径、
Ｌ１：第一回路の幅、
Ｌ２：第一回路と第二回路との間の距離、
Ｌ３：線状接点の長さ、
Ｒ：プローブの末端の半径

Claims

基板、絶縁層および導電ブロックを備え、
前記基板は、隣り合う第一回線および第二回線を有し、前記第一回路は線状接点を有し、
前記絶縁層は、前記基板に配置され、前記線状接点に対応する開口部を有し、
前記導電ブロックは、線状連結柱および円柱状接触パッドを有し、前記線状連結柱は前記開口部内に位置し、前記第一回線の前記線状接点に接続され、前記円柱状接触パッドは前記線状連結柱に接続され、かつ少なくとも一部分が前記絶縁層の外部に露出し、プローブの末端に接触し、
前記円柱状接触パッドの直径はＤ、前記第一回線の幅はＬ１、前記第一回線と前記第二回線との間の距離はＬ２、前記線状接点の長さはＬ３と定義され、Ｄ、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３の関係は、
Ｌ３>Ｌ１、
Ｄ>Ｌ３、
Ｄ/２>Ｌ１／２＋Ｌ２
を満たすことを特徴とする線状接点が配置されたチップパッケージング用基板を使用するスペーストランスフォーマ。
前記円柱状接触パッドに接触するプローブの末端の半径はＲと定義され、前記円柱状接触パッドの直径Ｄと前記プローブの末端の半径Ｒの関係は、
Ｄ>２Ｒ
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の線状接点が配置されたチップパッケージング用基板を使用するスペーストランスフォーマ。
前記絶縁層は、表面を有し、前記絶縁層は前記表面が前記円柱状接触パッドの接触面より低いため、前記円柱状接触パッドの少なくとも一部分の周縁部は前記絶縁層の外部に露出することを特徴とする請求項１に記載の線状接点が配置されたチップパッケージング用基板を使用するスペーストランスフォーマ。