TW201516416A - 探針卡及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種對應2個測量溫度的探針卡。該探針卡係為了對配置在組入有熱源之作業台上的被檢查體進行電性測試，而將該被檢查體的電極與測試器予以連接者。探針卡係包含：電路基板，係形成有與測試器連接之導電路；探針基板，係形成有與該電路基板之前述導電路對應之導電路，且設有與該導電路連接的探針；及熱膨脹調整構件，係與該探針基板結合，為了限制該探針基板的熱伸縮而具有與前述探針基板之線膨脹係數不同的線膨脹係數，且與前述探針基板構成複合體。且該探針卡係設定為：在前述被檢查體處於2個測量溫度(T1、T’1)時且前述複合體處於對應的到達溫度(T2、T’2)時，各測量溫度與對應的到達溫度之溫度差(T1-T2、T’1-T’2)中之前述被檢查體及前述複合體的伸縮變化量係大致相等。

Description

探針卡及其製造方法
本發明係有關一種使用於被檢查體之電性測試之探針卡及其製造方法。
一般而言，被製入半導體晶圓(semiconductor wafer)之多數個半導體積體電路，係在分離為各晶片之前，先接受是否依規範書製造的電性測試。該電性測試係使用例如探針卡(probe card)之探針組裝體，該探針卡係設有與屬於被檢查體之半導體晶圓的各半導體積體電路之電極連接的複數個探針(probe)(例如參照專利文獻1)。半導體晶圓係藉由使各半導體積體電路之電極連接於探針卡之對應的探針，而經由該探針卡與測試器(tester)連接。
更詳細而言，此種測試係在與積體電路之使用環境對應的某測量溫度下進行。因此，在以往的前述探針組裝體中，係在保持半導體晶圓的作業台對某夾具設置熱源，例如，藉由該熱源之加熱來加熱該夾具，且伴隨著夾具的加熱來加熱探針基板。
當夾具保持在某測量溫度時，該夾具上的半導體晶圓亦保持於與夾具大致近似的溫度。但是，探針卡的探針基板係位在屬於被檢查體之半導體晶圓的上方，基本上係藉由來自前述夾具的輻射熱而加熱。因此，即使探針基板達到穩定的到達溫度(飽和溫度)，處於期望之測定溫度的半導體晶圓的溫度與探針基板的前述到達溫度也不會相同，而在兩者之間產生溫度差，且後者的溫度變得比前者低。
因為該溫度差，即使使用了與屬於被檢查體之半導體晶圓相同的線膨脹係數之探針基板，也會在從室溫到達設定溫度時之被檢查體的伸縮量、及從室溫到達前述到達溫度時之探針基板的伸縮量中產生超過容許誤差的伸縮差。超過容許誤差的伸縮差會招致對應的探針與電極之接觸不良。因此，為了減少因被檢查體之前述測量溫度與探針基板之前述到達溫度的溫度差所造成之伸縮差，就須補償前述之溫度差，一般而言，係使用線膨脹係數比被檢查體大的探針基板。而且，以探針基板處於前述到達溫度時使探針位在處於測量溫度之被檢測體的電極墊位置之方式，將各探針設置於探針基板上。
因此，只要以該所設定的測量溫度來使用已設定為某1個測量溫度用的探針卡，即可藉由測量溫度將被檢查體的電極及與其對應之探針卡的探針連接在容許誤差內，故可進行適當的電性測試。
但是，即使是以相同規格所製造之形成有 半導體積體電路的半導體晶圓，也會因半導體積體電路之使用環境的差異，而有必須在與前述某1個測量溫度不同的測量溫度下進行測試的情形。
此種情況，即使欲使用設定為某1個測量溫度之探針卡在不同的測量溫度檢查前述被檢查體，也會因為所設定之測量溫度不同，而有探針基板之探針位置與被檢查體之電極位置的差超過容許誤差之範圍的情形。
因此，在以往，即使是以相同規格所製造之形成有半導體積體電路的半導體晶圓，也必須依各測量溫度來準備對應其測量溫度而設定探針位置的探針卡。
再者，可考慮與設於夾具的熱源不同而另外也在探針基板設置可控制的熱源(例如，參照專利文獻1及2)。藉此，可將被檢查體與探針基板個別地進行溫度控制，以使處於期望的測量溫度之探針基板的探針與被檢查體之對應的電極位於容許誤差內，故可使用1個探針卡而以2個不同的測量溫度來測試相同的被檢查體。
但是，此時，在設有配線電路之探針基板也必須配置用以使溫度遍及其所有區域維持為均等之熱源，故無法避免探針基板之構造的複雜化。
(先前技術文獻)
(專利文獻)
專利文獻1：日本特開2010-151740號公報
專利文獻2：日本特開2010-243352號公報
因此，本發明之目的係在於提供一種探針卡，其不需將熱源組入探針基板，且可以1台探針卡進行在2個測量溫度下之適當的電檢查。
本發明之探針卡，係為了對配置在組入有用以加熱或冷卻具有電極之被檢查體的熱源之作業台上的前述被檢查體進行電性測試，而將前述電極與測試器予以連接者，該探針卡係包含：電路基板，係使一方的面與前述作業台相對向而配置在該作業台的上方，且形成有與前述測試器連接之導電路；探針基板，係使一方的面與前述電路基板之前述一方的面相對向而被保持於該電路基板者，且形成有與前述導電路對應之導電路；複數個探針，係設於前述探針基板之另一方的面且連接至該探針基板之對應的前述導電路，可與前述作業台上之前述被檢查體之對應的各電極接觸；及熱膨脹調整構件，係與前述探針基板結合，為了限制該探針基板的熱伸縮而具有與前述探針基板之線膨脹係數不同的線膨脹係數，且與前述探針基板構成複合體。並且，係設定為：在前述被檢查體處於2個測量溫度(T1、T’1)時且前述複合體處於對應的到達溫度(T2、T’2)時，各測量溫度與對應的到達溫度之溫度差(T1-T2、T’1-T’2)中之前述被檢查體及前述複合體的伸縮變化量係大致相等。
在本發明之探針卡中，係於設有探針之探針基板結合有與該探針基板的線膨脹係數不同的熱膨脹調整構件，藉此，以前述探針基板與前述熱膨脹調整構件形成複合體。在第1圖的圖表中，係顯示有表示該複合體之線膨脹係數(α4)之典型的特性線A及表示被檢查體之線膨脹係數(α1)之典型的特性線B。橫軸係表示溫度(℃)，縱軸係分別表示複合體及被檢查體的伸縮量。橫軸的RT表示室溫。
在第1圖所示之例中，係顯示被檢查體處於高溫側的測量溫度T1時，前述複合體的到達溫度係成為T2，而在前述被檢查體處於低溫側的測量溫度T’1時，前述複合體的到達溫度係成為T’2的例。根據各特性線A及B，前述被檢查體處於測量溫度T1且前述複合體成為到達溫度T2時之有別於室溫RT所造成的伸縮變化量L1相等的情形，係以下式表示：α1×(T1-RT)=α4×(T2-RT)…(數式1)
此外，前述被檢查體處於測量溫度T2且前述複合體成為到達溫度T’2時之有別於室溫RT所造成的伸縮變化量L2相等的情形，係以下式表示：α2×(T’1-RT)=α4×(T’2-RT)…(數式2)
因此，顯示複合體的線膨脹係數(α4)之特性線A及顯示被檢查體的線膨脹係數(α1)之特性線B，係表示在根據前述被檢查體的測量溫度(T1、T’1)及前述複合體的到達溫度(T2、T’2)等的關係而處於如 第1圖之圖表所示的關係時，亦即表示在滿足上述(數式1)及(數式2)的關係時，在各測量溫度之被檢查體的焊墊位置與探針基板之探針位置之間不會產生偏移。
若可採用顯示出前述之複合體的線膨脹係數α4的探針基板，則不需使用前述之熱膨脹調整構件，亦即不需構成前述複合體，即可以具有單獨之適當的線膨脹係數之探針基板來滿足第1圖之圖表所示的關係。
然而，考量到探針基板所要求之配線路形成的使用之光微影(photolithography)法之製程中的耐化學性、耐熱性及機械強度特性等時，對探針基板而言，可使用的母材會受限，且極難以獲得具有適當的線膨脹係數之單體的探針基板。
在本發明之前述探針卡中，係如前述般構成由探針基板與結合於該探針基板之熱膨脹調整構件所構成之複合體。由於在該熱膨脹調整構件不需要配線路，故該熱膨脹調整構件在選擇上不會如前述探針基板之製程那般受到強烈的限制。因此，比起前述探針基板，前述熱膨脹調整構件在選擇上自由度較高，故前述複合體的線膨脹係數可藉由前述熱膨脹調整構件的選擇而比較容易地設定為期望的值。
因此，根據本發明，可使各測量溫度與對應的到達溫度之溫度差(T1-T2、T’1-T’2)中之前述被檢查體極前述複合體的伸縮變化量(L1、L2)大致相等，故無論前述被檢查體之測量溫度與探針基板之到達溫度的 溫度差(T1-T2、T’1-T’2)為何，都可將在2個測量溫度(T1、T’1)的前述被檢查體與複合體亦即前述探針基板的熱伸縮差(L1、L2)設定在容許誤差內。再者，亦可得知，不需使在2個測量溫度(T1、T’1)間之各熱伸縮差(L1、L2)彼此相等。
可將前述探針基板之前述一方的面與前述電路基板隔開間隔而配置，此時，前述熱膨脹調整構件可由與前述探針基板之前述一方的面結合之板構件所構成。
本發明之前述探針卡更可包含在前述電路基板與前述探針基板之間用以將前述電路基板的導電路與前述探針基板之對應的前述導電路予以連接之電性連接器。此時，前述熱膨脹係數調整構件係不具有導電路且設有容許前述電性連接器插通的孔。
在由前述板構件所構成之熱膨脹調整構件中，可形成為了謀求該熱膨脹調整構件之熱容量的減少而朝前述板構件的板厚方向貫穿之至少1個孔。熱膨脹調整構件之熱容量的減少在謀求縮短前述複合體達到屬於飽和溫度之前述到達溫度為止的所需時間方面極為有效。此外，為了謀求熱量的減少，較佳係以多孔質材料來構成。
前述板構件係可以覆蓋前述探針基板之緣部的環狀構件來構成，該環狀構件係於其內方界定有容許前述電性連接器插通之單一的前述孔。
在前述板構件係可形成有包含朝該板構件的板厚方向貫穿之前述孔的複數個孔，各孔係可具有矩 形、圓形或六角形的平面形狀，且可將該等孔排列配置。
前述板構件可具備中央部、包圍該中央部的環狀輪緣部、及連結該輪緣部及前述中央部之輪輻部。可藉由前述中央部、前述輪緣部及前述輪輻部，於該各部之間形成包含貫穿前述板構件之板厚方向之前述孔的複數個孔。
前述熱膨脹調整構件可利用機械性結合手段、接著劑、金屬共晶、利用共價鍵的陽極接合、利用表面原子之原子力的常溫接合之至少一種經選擇的手段來結合至前述探針基板。
前述探針基板係具備：板狀的支撐構件，係形成有多層與前述電路基板之前述導電路連接的導電路；及可撓性薄膜，係一方的面固設於前述支撐板之一方的面且於另一方的面設有前述探針，並且形成有將與前述支撐構件的前述導電路對應之前述探針連接於該導電路的導電路。此時，前述熱膨脹調整構件係與前述支撐構件之另一方的面結合，且被賦予與前述支撐構件不同的線膨脹係數。
本發明之製造方法係製造前述之本發明的探針卡的方法，在前述被檢查體具有平面面積S1、厚度尺寸t1、比重ρ1、比熱c1，且前述探針基板具有平面面積S2、比重ρ2、比熱c2時，前述探針基板的厚度尺寸t2係由下式(1)決定：t2=c1×ρ1×t1×S1/(c2×ρ2×S2)…(1)
此外，在前述探針基板具有線膨脹係數α2、體積V2(S2×t2)，前述熱膨脹調整構件具有線膨脹係數α3、平面面積S3、厚度尺寸r3，且設S2=S3時，前述熱膨脹調整構件的厚度尺寸t3係由下式(2)、(3)、(4)、(5)來決定：表示前述探針基板及前述熱膨脹調整構件的複合體之線膨脹係數α4之式(2)：α4=(V2×α2+V3×α3)/(V2+V3)=(S2×t2×α2+S2×t3×α3)/(S2×t2+S3×t3)=(t2×α2+t3×α3)/(t2+t3)…(2)；表示被檢查體的2個測量溫度(T1、T’1)和與其對應之前述複合體的到達溫度(T2、T’2)中之前述被檢查體及前述複合體的伸縮變化量相等的情形之式(3)和式(4)：(T1-RT)×α1=(T2-RT)×α4…(3)
(RT-T’1)×α1=(RT-T’2)×α4…(4)，在此，RT表示室溫，α1表示被檢查體的線膨脹係數；進而使用前述式(2)導出之式(5)：t3={(T’2-T2)×α2-(T’1-T1)×α1}/{(T’1-T1)×α1-(T’2-T2)×α3}×t2…(5)。
根據本發明之前述方法，可藉由前述步驟決定前述複合體的線膨脹率α4，且可決定與探針基板一起構成複合體之熱膨脹調整構件之厚度t3，可藉此更容易地製造本發明之探針卡。
根據本發明，係如同前述般，無論前述被 檢查體之測量溫度與前述探針基板之到達溫度的溫度差為何，都可將在2個測量溫度之前述被檢查體及探針基板的熱伸縮差設定在容許誤差內。因此，不需對前述探針基板組入熱源即可在2個測量溫度進行測量。
10‧‧‧探針卡
12‧‧‧作業台(夾具)
12a‧‧‧作業面
14‧‧‧被檢查體(半導體晶圓)
14a‧‧‧電極
16‧‧‧熱源
18‧‧‧測試器
20‧‧‧配線基板
20a、22b‧‧‧下表面
22‧‧‧探針基板
22a‧‧‧上表面
24‧‧‧探針
26、40‧‧‧導電路
28、30‧‧‧連接焊墊
34‧‧‧彈簧針連接器(電性連接器)
34a‧‧‧彈簧針
34b‧‧‧彈簧針塊
36‧‧‧支撐構件
38‧‧‧多層配線薄膜
42‧‧‧熱膨脹調整構件
42a‧‧‧中央凸座部
42b‧‧‧輪緣部
42c‧‧‧輪輻部
44‧‧‧孔
46‧‧‧連接手段
第1圖係顯示本發明之複合體及被檢查體的線膨脹係數的圖表，其橫軸顯示溫度，縱軸顯示各自的伸縮量。
第2圖係概略顯示包含本發明之探針卡的電性連接裝置的剖面圖。
第3圖係顯示組入於第2圖之探針卡的熱膨脹調整構件的俯視圖。
第4圖係顯示第3圖所示之熱膨脹調整構件之其他例的俯視圖。
第5圖係顯示第3圖所示之熱膨脹調整構件之另一例的俯視圖。
第6圖係顯示第3圖所示之熱膨脹調整構件之另一例的俯視圖。
第7圖係顯示第3圖所示之熱膨脹調整構件之另一例的俯視圖。
如第2圖所示，本發明之電性連接裝置亦即探針卡10係使用配置在如夾具之作業台12上的半導體晶圓14中所被製入的多數個半導體積體電路(未圖示)的 電性測試。屬於被檢查體的半導體晶圓14的上表面係形成有與前述半導體積體電路連接的多數個電極14a，半導體晶圓14係以其下表面與作業台12的作業面12a抵接來配置。
在作業台12內係配置有未圖示之習知的例如如同泊耳帖(peltier)元件之冷卻用熱源，如同加熱器之加熱用熱源或前述熱源之組合而成的複合熱源之中的任一種熱源16。熱源16係為了將作業台12上之被檢查體14保持於期望的測量溫度(T1、T’1)且如後述般將探針卡10保持在屬於與其測量溫度對應之飽和溫度的到達溫度(T2、T’2)，而在未圖示之習知的控制電路之控制下動作。
為了將使用於被檢查體14之電性測試的測試器18與作業台12上之被檢查體14的各電極14a連接，探針卡10係在作業台12的上方被保持於以往習知的測試頭(未圖示)。
探針卡10係包含：以從作業台12上的被檢查體14隔開間隔的方式使下表面20a與作業台12的作業面12a相對向而保持於前述測試頭之圓形的配線基板20；使上表面22a與該配線基板的下表面20a相對向而配置之圓形的探針基板22；及配置在該探針基板22之下表面22b之連接焊墊多數個探針24。探針24在圖示的例中，係使用所謂懸臂(cantilever)型的探針。
配線基板20係以如同含有玻璃之環氧樹脂 之具有剛性的電性絕緣樹脂材料作為母材，且因應需要將多數個導電路26組入於多層之以往習知的多層配線基板。在配線基板20的下表面20a設有連接於對應的導電路26之連接焊墊28。
在探針基板22之上表面22a設有與配線基板20的連接焊墊28對應的連接焊墊30。在圖示的例中，探針基板22係藉由環狀保持具32支撐於配線基板20，以使其上表面22a從配線基板20之下表面20a隔開間隔。此外，在探針基板22與配線基板20之間，係配置有用以連接對應之連接焊墊28及30的例如彈簧針連接器(pogo pin connectors)34。
探針基板22在第2圖所示的例中，係例如具有由以如同陶瓷般之剛性的絕緣材料構成的板狀的支撐構件36、及固設在該支撐構件之下表面的以往習知之多層配線薄膜38構成的積層構造。在作為探針基板22之上表面22a的支撐構件36的上表面設有前述之連接焊墊30，且在支撐構件36形成有從對應的連接焊墊30達到支撐構件36之下表面的導電路40。如以往習知般，導電路40係充填有Cu、Ag、Mo或W等導電材料之穿通孔(through hole)。
在多層配線薄膜38形成有與支撐構件36之導電路40對應的導電路(未圖示)。在作為設有探針24之探針基板22的下表面22b之多層配線薄膜38的下表面，係與被檢查體14之電極14a對應而配置有前述之探針 24。因此，各探針24係經由多層配線薄膜38內的前述導電路及支撐構件36內的導電路40而連接至探針基板22之對應的連接焊墊30。
在此種前述之積層構造的探針基板22中，探針基板22的熱伸縮係受支撐構件36的伸縮所支配，探針基板22的線膨脹係數被視為支撐構件36的線膨脹係數。探針基板22可形成為單層構造來取代積層構造。
彈簧針連接器34係具備使探針基板22和配線基板20之對應的連接焊墊28及30互相連接的彈簧針(pogo pin)34a、及保持各彈簧針34a之以往習知的彈簧針塊(pogo pin block)34b，在圖示之例中，彈簧針塊34b係載置於連接焊墊30上。
各彈簧針34a係將探針基板22及配線基板20之對應的連接焊墊28及30連接，故如前述般，各探針24係經由多層配線薄膜38之前述導電路、與該導電路對應的導電路40、與該導電路對應之彈簧針34a，且進一步經由與該彈簧針對應之配線基板20的導電路26而連接至測試器18。
在被檢查體14的測試時，係為了使作業台12上的被檢查體14成為預定的測量溫度而使熱源16在控制下動作，且例如使作業台12動作以使配線基板20及被檢查體14相互接近。藉由該作業台12的動作，各探針24會連接至對應的被檢查體14之電極14a，且在接受到適度的推壓力時，可由測試器18進行測試。
此時，被檢查體14係在作業面12a上藉由熱傳導而從熱源16接受到例如熱能。因此，可在比較短的時間達到例如測量溫度T1。然而，探針基板22在從作業台12隔開間隔而將各探針22連接至對應的被檢查體14之電極14a之前，只不過是接受到來自作業台12及被檢查體14之電極14a的輻射熱。此外，即使在各探針24連接至對應的被檢查體14之電極14a的狀態，由經由探針24的熱傳導傳遞的能量也極小。
因此，即使熱源16在前述控制電路的控制下動作，且被檢查體14達到預定之測量溫度T1，探針基板22也不會達到測量溫度T1而在比其更低的溫度T2達到飽和。
同樣地，即使熱源16在前述控制電路的控制下動作，且被檢查體14達到與測量溫度T1不同之例如負溫度的測量溫度T’1，探針基板22也不會達到測量溫度T1而在例如與其不同的溫度T’2達到飽和。
為了抑制起因於在各測量溫度(T1、T2)之被檢查體14與探針基板22的溫度差造成的被檢查體14及探針基板22的熱伸縮差，係在探針卡10的探針基板22結合板狀的熱膨脹調整構件42。
熱膨脹調整構件42係由具有與支配探針基板22之熱膨脹的支撐構件36之線膨脹係數不同之線膨脹係數的板構件所構成。
如以往習知般，探針基板22之支撐構件36 係選擇使用例如如同前述的陶瓷，還有玻璃、玻璃陶瓷、玻璃環氧樹脂之絕緣性板構件，以使探針基板22具有與被檢查體14之線膨脹係數近似的線膨脹係數。與該探針基板22之線膨脹係數相關，熱膨脹調整構件42係選擇具有與探針基板22的線膨脹係數亦即支撐構件36的線膨脹係數不同的線膨脹係數之板構件。以熱膨脹調整構件42而言，係使用成分比例和組成與支撐構件36不同之例如玻璃(3~10ppm/℃)、玻璃陶瓷(3.5~8ppm/℃)、陶瓷(~10ppm/℃)、玻璃環氧、金屬、合金、木材、樹脂、石材(大理石：碳酸)、磚(高嶺石(kaolinite))、混凝土(concrete)、奈米管(nanotube)材之10ppm/℃以下之具有較低的線膨脹係數之板構件。
如第3圖所示，第1圖所示之熱膨脹調整構件42係具備中央凸座部42a、同心狀包圍該中央凸座部的輪緣部42b、為了結合中央凸座部42a及輪緣部42b而在兩者間放射狀地伸長之輪輻部42c。在熱膨脹調整構件42之各部40a、40b及40c間，係形成有貫穿熱膨脹調整構件42之板厚之多數個孔44。在各孔44配置有彈簧針連接器34。
如第2圖所示，熱膨脹調整構件42係為了與探針基板22亦即支撐構件36一體性伸縮而透過連接手段46與探針基板22的上表面22a結合。以連接手段46而言，可適當選擇接著劑結合、金屬共晶結合、陽極接合、螺絲固定等機械性結合。
本發明之熱膨脹調整構件42係藉由結合於探針基板22而與探針基板22一起構成複合體，限制探針基板22的熱伸縮，故藉由適當選擇熱膨脹調整構件42之線膨脹係數，可如依第1圖進行之說明般，以滿足(式1)及(式2)的方式，使各測量溫度(T1、T’1)與對應的到達溫度之溫度差(T1-T2、T’1-T’2)中之被檢查體及複合體(22、42)的伸縮變化量大致相等。
因此，利用測量溫度(T1、T’1)之任一方的測量溫度，且使探針基板22上之探針24的位置位於被檢查體14之對應的電極14a上來進行設定，藉此可將在兩測量溫度(T1、T’1)中的探針24與對應的電極14a設為容許誤差內。不需對探針基板22組入如同以往的熱源即可在2個測量溫度(T1、T’1)進行測量。
於以下詳述製造前述之本發明的探針卡10時之熱膨脹調整構件42之線膨脹係數α3及其板厚t3之求取方法。為使說明簡化，係忽略探針基板22之多層配線薄膜38。
欲使探針基板22的溫度變化追隨被檢查體14的溫度變化，可令使探針基板22上升達1℃之熱量(比熱×比重×體積)與使被檢查體14上升達1℃之熱量相同。例如，被檢查體14具有平面面積S1、厚度尺寸t1、比重ρ1、比熱c1時，當探針基板22(支撐構件36)具有平面面積S2、比重ρ2、比熱c2時，可令下式成立：c1×ρ1×t1×S1=c2×ρ2×t2×S2
因此，根據上式可求得探針基板22的厚度尺寸t2：t2=c1×ρ1×t1×S1/(c2×ρ2×S2)…(1)
探針基板22之熱膨脹量的調整，可藉由熱膨脹調整構件42的材料、構造、熱膨脹調整構件42與探針基板22之結合面積來控制。當探針基板22具有線膨脹係數α2、體積V2(S2×t2)，熱膨脹調整構件42具有線膨脹係數α3、平面面積S3、厚度尺寸t3，且S2=S3時，探針基板22及熱膨脹調整構件42的複合體(22、42)之線膨脹係數α4可成立下式(2)之關係：α4=(V2×α2+V3×α3)/(V2+V3)=(S2×t2×α2+S2×t3×α3)/(S2×t2+S2×t3)=(t2×α2+t3×α3)/(t2+t3)…(2)
此外，關於由探針基板22及熱膨脹調整構件42構成之前述複合體的線膨脹係數α4，係以下式(3)及(4)來表示被檢查體14的2個測量溫度(T1、T’1)和與其對應之複合體(42、22)的到達溫度(T2、T’2)中之被檢查體14及複合體(42、22)的伸縮變化量相等的情形。
(T1-RT)×α1=(T2-RT)×α4…(3)
(RT-T’1)×α1=(RT-T’2)×α4…(4)
在此，RT表示室溫，α1表示被檢查體的線膨脹係數。
根據上述式(3)及(4)、及前述式(2)求取複合體(42、22)的線膨脹係數α4，而求得下式： α4=(T1-T’1)/(T’2-T2)×α1…(4.5)
將上述式(4.5)代入上述式(2)，藉此決定熱膨脹調整構件42的厚度尺寸t3。
t3={(T’2-T2)×α2-(T’1-T1)×α1}/{(T’1-T1)×α1-(T’2-T2)×α3}×t2…(5)
此外，針對熱膨脹調整構件42的線膨脹係數α3及板厚t3，係藉由式(2)的反復試算，選定滿足式(2)之板厚t3及線膨脹係數α3之中之最適的線膨脹係數α3及板厚t3。
熱膨脹調整構件42較佳者係以多孔質構件形成。由多孔質構件構成之熱膨脹調整構件42比由密實體構成之熱膨脹調整構件42更可謀求該熱膨脹調整構件之熱容量的減少、及探針基板22和配線基板20間之隔熱。因此，由多孔質構件構成之熱膨脹調整構件42可抑制探針基板22之實質性熱容量的增大，故可提高探針基板22之溫度變化對於被檢查體14之溫度變化的追隨性。
如第4圖所示，熱膨脹調整構件42係可使用環狀板構件，且於其內方形成用於連接器34之單一的孔44。進而，如第5圖至第7圖所示，可將熱膨脹調整構件42的孔44形成為如同正方形的矩形、六角形或圓形等期望的形狀。將彈簧針連接器34的各彈簧針34a配置在如第5至7圖所示般之各個孔44，藉此可使熱膨脹調整構件42作為彈簧針塊34b而發揮功能。因此，此時可不需要彈簧針塊34b。
此外，可應用以往習知的種種電性連接器來取代彈簧針連接器34，亦可不採用電性連接器而將探針基板22的連接焊墊30抵接於配線基板20的連接焊墊28來連接兩焊墊28、30。此時，可將第4圖所示之環狀的熱膨脹調整構件42結合於探針基板22的下表面。
(產業上的利用可能性)
本發明不限定於上述實施例，只要不脫離其要旨即可進行種種變更。例如可使用如同鎢線之針狀的探針作為探針。
10‧‧‧探針卡
12‧‧‧作業台(夾具)
12a‧‧‧作業面
14‧‧‧被檢查體(半導體晶圓)
14a‧‧‧電極
16‧‧‧熱源
18‧‧‧測試器
20‧‧‧配線基板
20a、22b‧‧‧下表面
22‧‧‧探針基板
22a‧‧‧上表面
24‧‧‧探針
26、40‧‧‧導電路
28、30‧‧‧連接焊墊
32‧‧‧環狀保持具
34‧‧‧彈簧針連接器(電性連接器)
34a‧‧‧彈簧針
34b‧‧‧彈簧針塊
36‧‧‧支撐構件
38‧‧‧多層配線薄膜
42‧‧‧熱膨脹調整構件
44‧‧‧孔
46‧‧‧連接手段

Claims (10)

  1. 一種探針卡，係為了對配置在組入有用以加熱或冷卻具有電極之被檢查體的熱源之作業台上的前述被檢查體進行電性測試，而將前述電極與測試器予以連接者，該探針卡係包含：電路基板，係使一方的面與前述作業台相對向而配置在該作業台的上方，且形成有與前述測試器連接之導電路；探針基板，係使一方的面與前述電路基板之前述一方的面相對向而被保持於該電路基板者，且形成有與前述導電路對應之導電路；複數個探針，係設於前述探針基板之另一方的面且連接至該探針基板之對應的前述導電路，可與前述作業台上之前述被檢查體之對應的各電極接觸；及熱膨脹調整構件，係與前述探針基板結合，為了限制該探針基板的熱伸縮而具有與前述探針基板之線膨脹係數不同的線膨脹係數，且與前述探針基板構成複合體；且該探針卡係設定為：在前述被檢查體處於2個測量溫度(T1、T’1)時而前述複合體處於對應的到達溫度(T2、T’2)時，各測量溫度與對應的到達溫度之溫度差(T1-T2、T’1-T’2)中之前述被檢查體及前述複合體的伸縮變化量係大致相等。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之探針卡，其中 前述探針基板之前述一方的面係與前述電路基板隔開間隔而配置，前述熱膨脹調整構件係由與前述探針基板之前述一方的面結合之板構件所構成。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之探針卡，其中更在前述電路基板與前述探針基板之間配置有用以將前述電路基板的前述導電路與前述探針基板之對應的前述導電路予以連接之電性連接器，前述熱膨脹係數調整構件係不具有導電路且設有容許前述電性連接器插通的孔。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之探針卡，其中在由前述板構件所構成之熱膨脹調整構件中，係為了謀求該熱膨脹調整構件之熱容量的減少而形成有朝前述板構件的板厚方向貫穿之至少1個孔。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之探針卡，其中前述板構件係覆蓋前述探針基板之緣部的環狀構件，該環狀構件係於其內方界定有容許前述電性連接器插通之單一的前述孔。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之探針卡，其中在前述板構件係形成有包含朝該板構件的板厚方向貫穿之前述孔的複數個孔，各孔係具有矩形、圓形或六角形的平面形狀，且經排列配置。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之探針卡，其中前述板構件係具備中央部、包圍該中央部的環狀輪緣部、及連結該輪緣部及中央部之輪輻部，藉由前 述中央部、前述輪緣部及前述輪輻部，於該各部之間形成包含貫穿前述板構件之板厚方向之前述孔的複數個孔。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之探針卡，其中前述熱膨脹調整構件係利用機械性結合手段、接著劑、金屬共晶、利用共價鍵的陽極接合、利用表面原子之原子力的常溫接合之至少一種經選擇的手段而被結合至前述探針基板。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之探針卡，其中前述探針基板係具備：板狀的支撐構件，係形成有多層之與前述電路基板之前述導電路連接的導電路；及可撓性薄膜，係一方的面固設於前述支撐板之一方的面且於另一方的面設有前述探針，並且形成有將與前述支撐構件的前述導電路對應之前述探針連接於該導電路的導電路；前述熱膨脹調整構件係與前述支撐構件之另一方的面結合，且具有與前述支撐構件不同的線膨脹係數。
  10. 一種製造申請專利範圍第1項所述之探針卡的方法，其中前述被檢查體具有平面面積S1、厚度尺寸t1、比重ρ1、比熱c1，且前述探針基板具有平面面積S2、比重ρ2、比熱c2時，前述探針基板的厚度尺寸t2係由下式(1)決定：t2=c1×ρ1×t1×S1/(c2×ρ2×S2)…(1) 此外，在前述探針基板具有線膨脹係數α2、體積V2(S2×t2)，前述熱膨脹調整構件具有線膨脹係數α3、平面面積S3、厚度尺寸t3，且設S2=S3時，前述熱膨脹調整構件的厚度尺寸t3係由下式(2)、(3)、(4)、(5)來決定：表示前述探針基板及前述熱膨脹調整構件的複合體之線膨脹係數α4之式(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)；表示被檢查體的2個測量溫度(T1、T’1)和與其對應之前述複合體的到達溫度(T2、T’2)中之前述被檢查體及前述複合體的伸縮變化量相等的情形之式(3)和式(4)：(T1-RT)×α1=(T2-RT)×α4…(3)(RT-T’1)×α1=(RT-T’2)×α4…(4)，在此，RT表示室溫，α1表示被檢查體的線膨脹係數；使用前述式(2)導出之式(5)：t3={(T’2-T2)×α2-(T’1-T1)×α1}/{(T’1-T1)×α1-(T’2-T2)×α3}×t2…(5)。
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