TW202119049A - 電性連接裝置 - Google Patents

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林崎孝幸
得丸孝一郎
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Abstract

本發明提供一種可抑制探針與配線基板之連接盤的沾黏的電性連接裝置。
本發明之電性連接裝置1係具備在主面配置有連接盤21的配線基板20、及探針10。探針10係具有與測量對象物2接觸的前端部12、及與連接盤21接觸的基端部11。基端部11之與連接盤21接觸的表面膜的材料，係和與表面膜接觸的連接盤21的材料為不同組成的金屬材料。

Description

電性連接裝置
本發明關於一種在測量對象物之電性特性的測量中使用的電性連接裝置。
為了測量積體電路等測量對象物之特性，係使用具有接觸於測量對象物之探針的電性連接裝置。在使用電性連接裝置的測量中，係使探針之一方的端部接觸於測量對象物。然後，使探針之另一方的端部接觸於配置在配線基板的電極端子(以下稱為「連接盤」(land))。連接盤係與IC測試器(tester)等測量裝置連接，且經由探針及配線基板，而在測量對象物與測量裝置之間傳輸電信號。
在探針中，係採用於芯材之表面堆疊基底膜與表面膜所成之構造等(參照專利文獻1。)。在探針之表面膜使用例如金(Au)膜。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-117882號公報
探針與連接盤之接觸部位的電阻越低越佳。因此，係在配線基板之連接盤與探針之表面膜使用Au膜。但是，會因為連接盤的Au膜與作為表面膜的Au膜產生沾黏而發生問題。亦即，會有在探針從連接盤離開時使探針之表面膜剝離、或在將保持探針的探針頭從配線基板取下之際使探針從探針頭脫落等情形。
有鑑於上述問題點，本發明之目的在於提供一種可抑制探針與配線基板之連接盤的沾黏的電性連接裝置。
根據本發明之一態樣，係提供一種電性連接裝置，該電性連接裝置具備：配線基板，係在主面配置有連接盤；及探針，係具有與測量對象物接觸的前端部及與連接盤接觸的基端部，與連接盤接觸的基端部的表面膜的材料係和連接盤的材料為不同組成的金屬材料。
依據本發明，可提供一種可抑制探針與配線基板之連接盤的沾黏的電性連接裝置。
1:電性連接裝置
2:測量對象物
3:夾具
10:探針
11:基端部
12:前端部
20:配線基板
21:連接盤
22:連接端子
30:探針頭
31:頂導板
32:底導板
33:間隔件
110:Au膜
111:芯材
112:基底膜
113:表面膜
114:衝擊鍍覆膜
圖1係顯示實施形態之電性連接裝置之構成的示意圖。
圖2係顯示實施形態之電性連接裝置之探針的基端部之構造的示意剖面圖。
圖3係顯示表面膜的剝離的示意圖。
圖4係顯示探針從探針頭脫落的狀態的示意圖。
圖5係顯示實施形態之電性連接裝置之探針的基端部之其他構造的示意剖面圖。
接著，參照圖式，說明本發明實施形態。以下圖式的記載中，係在相同或類似的部分附加相同或類似的符號。但是，圖式僅為示意圖，應留意各部之厚度的比率等會與實物不同。此外，圖式相互間當然也會包含彼此尺寸關係、比率不同的部分。以下所示的實施形態係例示用以使本發明之技術思想具體化之裝置或方法者，本發明之實施形態並非將構成零件的材質、形狀、構造、配置等具體指定為以下所述者。
圖1所示的實施形態之電性連接裝置1係使用在測量對象物2之電性特性的測量中。電性連接裝置1係具備探針10、保持探針10的探針頭30、及安裝有探針頭30的配線基板20。藉由省略圖示的螺栓等，使探針頭30固定於配線基板20。
電性連接裝置1係垂直動作式探針卡，在測量對象物2的測量時，探針10的前端部12會與測量對象物2的電極墊(圖示省略)接觸。圖1中，顯示探針10未接觸於測量對象物2的狀態。在測量時，例如，搭載了測量對象物2的夾具3會上升，而使探針10的前端部12接觸於測量對象物2。
在配線基板20之面對於探針10的主面，係配置有導電性材料之連接盤21。探針10的基端部11連接於連接盤21。另一方面，在配線基板20之另一方的主面配置連接端子22，並且，連接盤21與連接端子22係藉由形成於 配線基板20的配線圖案(圖示省略)而電性連接。連接端子22係連接於省略圖示的測量裝置。在配線基板20使用印刷基板等。
在探針頭30採用具有複數個導板(guide plate)的構造等。圖1所示的探針頭30中，頂導板31與底導板32係藉由間隔件33而沿著探針10的延伸方向相互地分離配置。探針10係在貫通於分別形成在頂導板31與底導板32之導孔的狀態下，被保持於探針頭30。探針頭30的材料例如為陶瓷。
在測量對象物2的測量時，係經由配線基板20及探針10而在測量裝置與測量對象物2之間傳輸電信號。例如，經由配線基板20及探針10，從測量裝置對測量對象物2傳送電信號，從測量對象物2輸出之電信號係傳送至測量裝置。因此，係在連接盤21及探針10使用導電性的材料。
在探針10的基端部11，係採用使基端部11與連接盤21之接觸部位的電阻減少的構造。例如，如圖2所示，在基端部11，採用具備覆蓋芯材111的基底膜112及覆蓋基底膜112的表面膜113的構造。
在芯材111使用銅(Cu)合金、銀鈀銅(AgPdCu)合金、銠(Rh)、鎳(Ni)等導電性的金屬。基底膜112係作為阻隔膜(barrier film)等而發揮功能，該阻隔膜等係防止在表面膜113與芯材111之間的金屬原子之擴散、及形成於表面膜113和基底膜112之間的衝擊鍍覆(strike plating)膜與芯材111之間的金屬原子之擴散。例如，可於在表面膜113、衝擊鍍覆膜使用Au鍍覆膜時，形成Ni膜作為基底膜112，藉此防止Cu從Cu合金等之芯材111擴散到Au鍍覆膜。以在Cu/Au界面的阻隔膜而言，亦可於基底膜112採用鈦(Ti)膜、鉻(Cr)膜、鈀(Pd)膜等。另外，依芯材111的材料而定，也會有不須要基底膜112的情形。在表面膜113也使用導電性的金屬膜，詳細內容於後敘述，係在表面膜113使用與連接盤 21的材料不同組成的金屬材料。此外，藉由於芯材111鍍覆加工基底膜112及表面膜113，可抑制Cu合金之芯材111的氧化。
為了使探針10與連接盤21之接觸部位的電阻減少，在表面膜113、連接盤21的材料使用Au膜。但是，在連接盤21與探針10之表面膜113分別使用Au膜時，會有作為表面膜113的Au膜與連接盤21的Au膜產生沾黏的問題。當連接盤21的Au膜與表面膜的Au膜產生沾黏時，如圖3所示，會在探針10從連接盤21離開時發生探針10之表面膜113的剝離。從探針10剝離的Au膜110會附著於連接盤21之表面。
當反覆進行測量對象物2的測量時，會使得從探針10剝離的Au膜附著於連接盤21之表面的現象反覆發生。因此，會使附著於連接盤21之表面的Au膜的膜厚逐漸地增加。由此，發生探針10與連接盤21之接觸狀態變動，測量精確度降低等問題。此外，還會因為Au膜附著於連接盤21之表面的現象，而於配置在配線基板20的複數個連接盤21之高度發生變異。結果，會在探針10的前端部12之位置發生變異，使得接觸於測量對象物2之探針10的針壓不均。
此外，當連接盤21的Au膜與表面膜113的Au膜產生沾黏時，如圖4所示，還會有在將探針頭30朝箭號方向從配線基板20取下之際，使得探針10從探針頭30脫落的情形。圖4所示的例中，紙面左側起第2與第5個探針10從探針頭30脫落。
相對於此，圖1所示的探針10中，表面膜113之與連接盤21接觸之部分的材料，係和與基端部11接觸之部分之連接盤21的材料為不同組成的金屬材料。因此，可抑制探針10之表面膜113與連接盤21的沾黏。
例如，連接盤21的材料為Au膜時，係於探針10之表面膜113的材料中使用具有導電性的貴金屬。此處，「貴金屬」係卑金屬以外的金屬，且難以離子化，例如為即使在空氣中加熱也難以氧化的金屬。因此，可適合於表面膜113的材料使用導電性的貴金屬。例如，在使用於表面膜113的材料之貴金屬，可採用選自由Pd、銥(Ir)、鉑(Pt)、釕(Ru)、Rh等所組成的金屬群組中之一種金屬、或包含上述一種金屬之合金等。
例如，於芯材111使用直徑30μm左右的Cu合金時，係於基底膜112使用膜厚4.5μm左右的Ni膜，而於表面膜113使用膜厚1.0μm左右的貴金屬膜。或者，於芯材111使用直徑35μm左右的Cu合金時，係於基底膜112使用膜厚6.5μm左右的Ni膜，而於表面膜113使用膜厚1.0μm左右的貴金屬膜。基底膜112、表面膜113係藉由例如鍍覆加工等形成。
另外，依基底膜112與表面膜113的材料之組合而定，也會有基底膜112與表面膜113之接觸性降低的情形。此種情形時，如圖5所示，亦可於基底膜112與表面膜113之間形成衝擊鍍覆膜114。亦即，並非將表面膜113直接形成於基底膜112之表面，而是形成覆蓋基底膜112之表面的衝擊鍍覆膜114。然後，以覆蓋衝擊鍍覆膜114之方式形成表面膜113。
藉由形成衝擊鍍覆膜114，可將基底膜112的鈍化膜去除而使其活性化，以使基底膜112與表面膜113的密著性提升。於衝擊鍍覆膜114使用例如Au膜。
此外，亦可於連接盤21的材料使用具有導電性的貴金屬。此時，在探針10之表面膜113的材料，係使用與在連接盤21所使用的貴金屬為不同組成的貴金屬。或者，亦可於表面膜113的材料使用Au膜，而於連接盤21的材 料使用具有導電性的貴金屬。與在表面膜113的材料使用的貴金屬同樣，在連接盤21的材料使用的貴金屬，係選自由Pd、Ir、Pt、Ru、Rh等所組成的金屬群組中之一種金屬、或包含上述一種金屬之合金等。
如以上所說明，本發明實施形態之電性連接裝置1中，探針10的基端部11之表面膜113的材料係和與基端部11接觸之連接盤21的材料為不同組成的金屬材料。因此，依據電性連接裝置1，可抑制探針10與配線基板20之連接盤21的沾黏。
(其他的實施形態)
本發明雖如上述般由實施形態所記載，但構成其揭示的一部分之論述及圖式不應理解為用以限定本發明者。對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，當可從本揭示得知各種代替實施形態、實施例及運用技術。
例如，上述內容中，雖顯示於表面膜113、連接盤21的材料使用貴金屬的情形，但是，若表面膜113的材料與連接盤21的材料之組成不同，則亦可於表面膜113、連接盤21的材料使用貴金屬以外的金屬材料。
如此，本發明當然包含此處未記載之各種實施形態等。從而，本發明之技術範圍係根據上述說明而僅由適妥的申請專利範圍之發明特定事項所定者。
1:電性連接裝置
2:測量對象物
3:夾具
10:探針
11:基端部
12:前端部
20:配線基板
21:連接盤
22:連接端子
30:探針頭
31:頂導板
32:底導板
33:間隔件

Claims (8)

  1. 一種使用在測量對象物之電性特性的測量的電性連接裝置，該電性連接裝置具備：
    配線基板，係在主面配置有導電性材料之連接盤；及
    探針，係具有在測量時與前述測量對象物接觸的前端部、及與前述連接盤接觸的基端部，前述基端部之與前述連接盤接觸的表面膜的材料，係和與前述表面膜接觸的前述連接盤的材料為不同組成的金屬材料。
  2. 如請求項1所述之電性連接裝置，其中，
    前述表面膜與前述連接盤中之至少任一者的材料為具有導電性的貴金屬。
  3. 如請求項2所述之電性連接裝置，其中，
    前述貴金屬為選自由鈀、銥、鉑、釕、銠所組成的金屬群組中之一種金屬、或包含前述一種金屬之合金。
  4. 如請求項2或3所述之電性連接裝置，其中
    前述表面膜的材料為前述貴金屬，前述連接盤的材料為金。
  5. 如請求項2或3所述之電性連接裝置，其中
    前述表面膜的材料為金，前述連接盤的材料為前述貴金屬。
  6. 如請求項2或3所述之電性連接裝置，其中
    前述表面膜與前述連接盤的材料之各者係組成相互不同的前述貴金屬。
  7. 如請求項1至3中任一項所述之電性連接裝置，其中
    前述探針之前述基端部為具備覆蓋芯材的基底膜及覆蓋前述基底膜的前述表面膜的構造。
  8. 如請求項7所述之電性連接裝置，其中
    於前述基底膜與前述表面膜之間形成有衝擊鍍覆膜。
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