1342401 乂 、 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種適合使用在半導體ic晶片或集合作 • 成像半導體晶圓之半導體元件之電氣檢查之電氣連接^置 及其組裝方法。 【先前技術】 半導體元件等的被檢查體，會進行是否能依照規格書 動作的通電檢查。此通電檢查，被檢查體係經由具備將= • 頭按壓至被檢查體電極之複數個探針（接觸件）之探針卡般 的電氣連接裝置連接於測試器本體。 習知此種電氣連接裝置，具有探針組裝體，該探針組 裝體具備藉由具有彼此隔著間隔保持之底板、中間板、及 頂板之探針支撐體支撐之複數個探針（例如，參照專利文獻 1及2)。在探針支撐體的各板形成允許探針貫通的導孔。 在貫通此導孔而配置之各探針之底板與頂板之間的部分， 形成大出於楝針之徑方向外側的制動件。在探針組裝於探 _ 針支撐體的狀態下，藉由底板與頂板之各導孔之緣部與制 動件之卡合’來防止各探針從探針支撐體脫落。 各探針的前端部，係配置成從底板之導孔直線狀突出， 此前端部的針頭係以接觸於排列在被檢查體之對應電極之 方式按壓至該電極。被檢查體係IC晶片、或由多數個【C 晶片所作成的半導體晶圓，隨著晶片電路的微小化，被檢 查體電極排列也變得小間距化。為了對應此小間距化，必 須使设於底板之各探針的導孔彼此更接近配置。然而，將 5 1342401 各導孔對應沿著直線排成之一列電極而排列在一條直線上 時’除了必須確保底板之導孔間的機械強度外，亦必須使 排列形成之導孔之緣部間有既定距離。為了確保此既定距 離，該底板之導孔之排列間距的減少受到嚴格限制，是以， 探針之針頭的小間距化受到嚴格限制。因此，強烈期待能 對應習知被檢查體電極排列之小間距化的冑氣連接裝置。 專利文獻1國際公開第2〇〇4/072661號小冊子 專利文獻2曰本特開2〇〇6_〇〇3 191號公報 【發明内容】 因此’本發明之目的在於提供一種能對應被檢查體電 極之小排列間距的電氣連接裝置及其組裝方法。 ^本發明，其基本構想在於，取代在直線上排列用以收 容各探針的導孔，|導孔的配置係採用此直線位於之間的 交又配置，從該交叉配置之各導孔突出之探針之前端部， 形成用以將該針頭排列於直線上的曲部。 因此，本發明之電氣連接裝置，具備探針支撐體與複 數個探針’該探針支㈣具有第丨板構件及與該第i板構 件相距一間隔配置之第2板構件’在該各板構件分別有形 成大致朝其厚度方向貫通之複數個探針導孔，該線狀探針 之針頭係貫通該探針導孔且抵接於被檢查體電極，配置成 針頭前端所形成之前端部從該第1板構件突出，且在該第 1及第2板構件之間具有可卡止於該探針導孔之緣部之制 動件；其特徵在於：至少該帛丨板構件的該複數個導孔， 係在對應該電極之排列線之假想直線兩側沿著該假想直線 6 1342401 配置’且兩側之該導孔係沿著該假想直線彼此錯開配置， 在通過各導孔之該探針的該前端部，形成使該針頭朝向對 應該假想直線之該排列線上之該電極的曲部。 本發明之電氣連接裝置中，形成於該第1板構件的複 數個導孔係分別配置於該假想直線的兩側，此兩側之導孔 列的各導孔位置係沿著該假想直線錯開配置。是以，沿著 該假想直線進行觀察時’在該假想直線的另一側沿著該假 想直線排列的導扎列的各導孔，係位於在該假想直線的一 惻沿著該假想直線排列的導孔列的各導孔之間。因此沿 著該假想直線相鄰的導孔，係沿著該假想直線且交互地位 於其兩側。其結果，在各導孔的口徑不會變更且維持此狀 I、下’不會減少朝此假想直線之延伸方向之相鄰導孔之緣 部間的距離，可縮小沿著該假想直線相鄰之導孔之中心間 距離。又，位於假想直線兩側之通過各導孔之該探針之針 頭之對應該假想直線之從直線的偏移，係可藉由形成於各 探針之該前端部之比較小的曲部來進行修正。藉由此曲部 可使各針頭容易排列在該直線上。 是以’依攄本發明之電氣連接裝置，由於不會導致設 有導扎之第1板構件的強度降低，且可縮小相鄰探針之排 列間距，因此，可對應被檢查體電極排列的小間距化而嗜 求針頭的小間距化。又，在該直線假想線的兩側各導孔分 別保持既定間隔而形成。因此，沿著此導孔而被導引的S 針，由於在該導孔附近的制動件之間不會造成干涉，因此 可確實防止此制動件之間之干涉所引起的電氣短路問題。 7 向之針頭，如習知，可隨著該探針之彈性變形朝 為二朝向離開其之方向的縱方向位移。較佳 縱方向V 該針頭朝向該第1板構件以最大距離產生 向位移時’係形成於從該第" 分。M tL 抒犬®之位置的部 精此’可防止探針之針 橫方向位移。 w之伴隨縱方向位移所引起的 該第1板構件之該複數個導孔， t- . ^ ^ A j為位於對應該假想 直踝之该直線兩側，沿著該直線交又配置。 該探針支樓體可使用進一步具備形成收容該各探針之 仏針導孔、在該第2板構件之盥 一 ^你傅1干〈興該第1板構件配置側相反 之側隔者間隔配置的第3板構件，及組裝該各板構件的螺 桿構件的探針支揮體。該螺桿構件，為了在貫通該第i至 第3板構件之該各探針導孔的該探針，在該第2及第3板 構件之間產i朝相时向位#《彈性變形之狀態下保持該 各铋針，將该第丨至第3板構件結合成彼此可分離。 叹於该第2及第3板構件之該導孔，可對應設於該第 1板構件之該導孔的配置交又配置。特別是，當第2板構 件與第1板構件接近配置時，將第丨及第2導孔配置成該 父叉配置尤佳。 可進一步設置連接板。此連接板，從該第3板構件觀 察時’在與該第2板構件配置側相反之側，係配置成接觸 於該第3板構件。在該連接板支撐有該探針支撐體。又， 可將貫通該連接板而配置之配線之一端連接於該探針的基 端。 8 !3424〇1 可進一步設置具有用以組裝該連接板之在板厚方向貫 通之開口、及對應該各配線之複數個連接焊墊的配線基 板，在遠配線基板支撐該連接板。此時，該配線的另一端 係與該連接焊墊連接。 在本發明之電氣連接裝置之組裝，首先，在對應該第 、第3板構件彼此之導孔係配置成直線狀排列之狀態下， 以碡探針之該制動件部位於該第〗及第2板構件之間之方 式，將該探針在彈性變形前之直線狀態下插入第丨至第3 板構件之該各導孔來組合該各板構件。 較佳為，在此組合狀態下，在第i及第2板構件，於 與板厚方向呈直角之平面上對該帛3板構件施加位移時， 在該第日2及第3板構件之間對該探針施加對應該位移方向 及位移量之朝向一方向的既定彈性變形。帛3板構件，在 施加既定彈性變形之該位移位置，係藉由該螺桿 構件固定結合於第1及第2板構件。 。:此可在對夕數個该探針施加朝向一方向之均勻適 ㈣之狀態下’適當組裝於該探針支揮體。此彈 當㈣作用於各探針的針頭時，在該針頭允許朝 。别端部之長邊方向之適當的彈性位移。 妬糂彼車义佳A纟對直線狀之該探針施加該第2及第3 3板槿之間之朝向該一方向之彈性變形之狀態下，將該第 件固定結合於第】及第2板構件之後，形成該探針 探針只要可保持在自由狀態的直線狀態，可允許在該 9 1342401 軸線周圍進行比較自由的旋動。因此，在該前” 定曲部之後’將各探針裝入於該探針支二 : = 各探針之曲部的旋轉角度，以使多=針 μ，二Γ方向。且必須將各探針裝入於該探針支 夕數個該探針導入朝向該既定方向之均句的彈 性位移。因此，探針的組裝作業非常煩雜且不容易。彈 而·。如上述’在多數個直線狀之該探針朝向一方向
適當產生彈性變形之狀態下裝人於該探針支樓體時，藉由 伴隨料之彈性位移可抑制各探針在其軸線周圍自由旋 動。因此，由於在抑制此旋動的狀態τ，在各探針可較容 易形成朝向適當方向的曲部，因此可較容易將針頭適當地 朝向既定方向。 【實施方式】 本發明之電氣連接裝置，可使用為用於被檢查體之電 氣檢查的探針卡。此電氣連接裝置10整體係顯示於圖1 及圖2。圖示之例中，電氣連接裝i 10,如圖2所示，係 用於集合作成在吸盤〗2上所保持之半導體晶圓m的多數 個1C(積體電路）晶片區域的電氣檢查。 電氣連接裝i 10,具備裝入對應形成於該晶片區域之 多數個電極（未圓示）之多數個探針16的探針組裝體丨8、 結合該探針组裝體的連接& 2〇、及保持料接板之圓形的 配線基板22。配線基板22,如習知，係將導電路(未圖示） 裝入於掺有玻璃之核氧樹脂板或陶瓷板般的電氣絕緣基板 而形成。 1342401 在配線基板22之中央部形成朝板厚方向貫通之矩形的 開口 24(參照圖2)。在配線基板22之一側的面22a，將多 數個連接焊墊26沿著開口 24之一對的對邊排列配置。又， 在側之面22a的外緣部，配置連接於未圖示之測試器電 路之多數個測試器焊墊28(參照圖1)β各連接焊墊26,與 習知相同，係經過配線基板22之該導電路連接於對應的 測試器焊墊28。 連接板20係以電氣絕緣材料形成、具備具可收容於開 口 24内之矩形平面形狀的矩形部2〇a、及從該矩形部之一 側面突出至矩形部2〇a之外緣之矩形的環狀凸緣部2〇b。 連接板20，>圖2明確所示，係配置成將矩形部2〇a收容 於配線基板22之開口 24内且將環狀的凸緣部2〇b在配線 基板22之一側的面22a上裝載於該開口 24的緣部，且以 圖1所示的複數個螺桿構件30固定於配線基板22。 在連接板20之矩形部2Ga，如圖丨所示，形成朝該板 厚方向貫通的多數個貫通孔32(32a，32b)。貫通孔32(取 32b) ’係對應半導體晶圓14之該Ι(：晶片區域的各電極而 形成。 被檢查體之半導體晶圓14之各晶片區域，一般而言具 有矩形的平面形狀。該各晶片區域之多數個該電極，雖未
圖示’但例如係沿著該各晶M 曰曰月&域之各邊描出矩形般排成
一列。對應該1C晶片區试夕夂帝& L 日^ 株之各電極形成之連接板的貫 通孔32(32a，32b)，在圖1所+ , 固i所不之例中，係對應8個該晶 片區域而形成。然而，在圖千 仕圆不之例中，貫通孔32a及32b， 1342401 係/D者6亥晶片區域之各矩形的電極列，在該矩形排列的内 側及外側描出雙重的矩形環狀般雙重排列，又，在各該晶 片區域，兩貫通孔32a & 32b，係以朝該排列方向交互位 置之方式錯開排列。 仏針組裝體18的各探針16，係連接於圖2所示的配 ^ 彳木針1 6，如後述，在其基端電氣連接於對應之配 線34的端，該配線之另一端分別連接於對應的連接焊 墊26。是以，各探針16，係經過對應與其連接之連接焊 墊26的測s式器焊墊28連接於該測試器之電路。 裝有多數個探針16之探針組裝體18，如圖3所示， 具備允許各探針16貫通的探針支撐體36。探針支撐體％ , 具有第1板構件之具矩形平面形狀之整體平板狀的底板 40，藉由形成於該底板之緣部之矩形框部4〇&之間隔物功 能、在底板40之矩形框部4〇a以外之部分隔著間隔重疊於 該矩形框部之第2板構件的中間板42，及透過具有間隔物 功能之矩形框44重疊於該中間板之第3板構件的頂板乜。 在底板40、t間板42、及頂板46,分別有形成允許各探 針16朝板厚方向貫穿的探針導孔48(48a, 48b)、5〇(5()a，5〇b) 及52(52a，52b)。在圖3中，從剖面的關係顯示各一側之 導孔 48a，50a 及 52a。 底板40、中間板42、及頂板46之各探針導孔48(48a， 48b)、50(50a，50b)及 52(52a，52b) ’ 係在各板構件 4〇, 42, 46 上分別以相等間隔配置，並形成彼此可整合。底板4〇、中 間板42、矩形框44、及頂板46 ’係藉由螺桿構件54的固 12 1342401 定’結合成一體，且藉此整體組裝成矩形之探針支撐體36 在此結合狀態下’中間板42實質上隔著間隔配置於底 板40’又’頂板46’係在中間板42之與底板4〇配置側 相反之侧隔著間隔保持於中間板42。又，底板4〇及中間 板42之各探針導孔48及50，雖彼此整合，但相對於此， 頂板46之探針導孔52 ’係位於朝該排列方向的一側偏移 的位置。此頂板46之探針導孔52(52a，52b)，係在安裝於
探針支撐體36之連接板20的狀態下，整合於該連接板之 貫通孔 32(32a, 32b)。 各探針16’係貫通探針支撐體36之各探針導孔48(48&， 48b) 、50(50a，50b)及 52(52a，52b)而配置。各探針 16， 在底板40及中間板42之間，具有可卡止於各探針導孔”, 5〇之緣部的制動件部56。探針16，在制動件部％抵接於 底板40之上面401)之狀態下，其前端部16&從該底板之下 面40c突出。 在此探針組裝體18之組裝中，如圖4(a)所示，在除去 螺桿構件Μ的狀態、下1整合探針支#體％之底板4〇、 中間板42、及頂板46之各探針導孔％ 5〇, 52的方式组合 底板4〇、中間板42、矩形框44、及頂板46。在此組合狀 態下’直、線狀之各探針16，係'以分別使制動件部％位於 底板4〇與中間板42之間、且插通整合的探針導孔48, 5〇, 52 之方式組裝於探針支撐體36。 ’ 之後，如圖4⑻所示，以整合用於螺桿構件54之螺孔 之方式，使頂板46對底板4〇、中間板42、及矩形框44 13 1342401 在平面上朝圖中箭頭A所示之一方向移動。藉此，將螺桿 構件54螺合於整合之螺孔58 ’並組裝探針組裝體丨8。在 此探針組裝體18之組裝狀態下，如上述，探針支樓體％ 之頂板46的探針導孔52，由於相對底板4〇及中間板42 之各探針導孔48及50係偏向一側，因此在所有探針1 6， 在中間板42及頂板40之間將伴隨彎曲的彈性彎曲變形導 入。 組裝完成之探針組裝體18,如圖2所示，係使探針組 裝體18從配線基板22之另一側的面22b突出，且使探針 16的前端部朝向下方的半導體晶圓14，配置於連接板2〇。 又，探針組裝體18，係藉由圖丨所示的定位銷6〇之定位 作用，如圖5(a)所示，在連接板2〇,決定對應的探針16 與配線34整合的適合位置，並在此適合位置，藉由螺桿 構件62固定於連接板20。 將中間板42配置於頂板46之下面46b側，連接板2〇， 如圖3所示，係配置成在與該頂板之下面42相反側之上 面46a使矩形部20抵接於頂板46。 連接於探針組裝體1 8之各探針1 6之基端的配線3 4， 在圖5(a)放大顯示之例中，具備心線34&及由覆蓋該心線 之絕緣材料構成的被覆34b。各配線34，係以將心線3乜 端4抵接於用以插通頂板46之探針導孔52(52a，52b)的探 針16之基端部16b的方式，使用適當的接著劑固定在貫 通孔32。各探針丨6，係藉由該彈性彎曲變形的導入，以 彈力將探針1 6之a玄基端部的端面按壓至心線3 4 a之該端 14 丄厶叶丄 部的端面，且將制動 干# 56朝向底板40按壓。 在底板4 0與中問Λ ς, χ 板42之間設置之各探針16的制動件 邛56 ’係允許底板 荽ρ^_ ^ 之上面40b與相對向於該上面且隔 者間隔之中間板42 卜曲42a之間的運動。因此，將探斜 之刖端部1 6 a之前墙之料 叫私之針碩16c相對按壓於半導體晶圓 對應的。玄電極時，各探針Μ將產生如圖5(b)假想線 之朝一方向的彈性變形。隨著此彈性變形，各探針16 之針頭16C’係以上面儀與下自仏之間的適當既定移 動距：t，沿者前端部16a之長邊方向整體朝縱方向位移。 又奴著此位移1，在探針16及設於底板40及中間板42
之各铋針導孔48，50的間隙範圍内，在針頭i 6c產生朝橫 方向之些微滑動w。 K 各楝針16之針頭丨6c，如上述係對應排列形成於半導 體曰曰圓14之該各晶片區域的該電極而排列。為了對應於 此電極之小排列間距化，如圖6及圖7所示，在本發明之 電氣連接裝置10中，設於底板40之探針導孔48(48a，48b)， 係排列成2列。更詳細而言，如圖7所示，在對應於連結 該電極之中心線之電極的排列直線之假想直線L的兩側， 以使各中心位於平行於該假想直線L而延伸的假想直線L2 及L1上之方式，將探針導孔48(48a, 48b)排列成2列。 當中間板42接近底板40而配置時，如圖6所示，中 間板42之探針導孔50(50a，50b)係對應於底板4〇之探針 導孔48(48a，48b)排成2列。再者’如圖8(a)及（b)所示， 設於頂板46之探針導孔5 2(52a，5 2b)，亦可整合於探針導 15 1342401 孔48(48a, 48b)及探針導孔50(50a，50b)而設置。 參照圖7及圖9來說明有關底板40排成2列之導孔的 詳細。如圖9放大顯示，一側之探針導孔48a係沿著底板 40之一側的假想直線L1以等間隔d 1配置，另一側之探針 導孔48b係沿著另一側之假想直線L2以與探針導孔48a 相同等間隔d 1配置。又，一側之探針導孔列之各導孔4 8 a 與另一側之探針導孔列之各導孔48b，係以沿著相對向於 電極之排列直線的假想直線L交互等間隔配置之方式，沿 著假想直線L使排列間距錯開配置。是以，探針導孔48(48a， 48b)以在假想直線l兩側沿著該假想直線l交又配置之方 式規則性排列。又，在圖7及圖9所示之例中，各探針導 孔48(48a，48b)之緣部大致接近於假想直線[。 在探針導孔4 8的排列，為了取代交又配置而採用一列 配置，不須要圖9所示的探針導孔48b，若取代此在相鄰 探針導孔48a，48a間排列以假想線所示之探針導孔48a時， 相鄰探針導孔48a，48a間的距離為d2所示的距離。 然而，如圖9明確所示，由於探針導孔48(48a，4此） 係採用該交叉配置，目此沿著該等之假想直線l相鄰探針 導孔48a，48b之間的距離们，只要未改變沿著假想直μ 之排列間距（dl/2) ’貝1!可設定成大於該距離d2。又，與此 相反’不會損傷底& 40的機械強纟，採用小排列間距 (ciI/2) 〇 又插通各抓針導孔48(48a，楊）之各探針16之前端 部心’雖在圖7觀察時在假想直線L之兩側產生些微偏 16 1342401 :多’但如圖6所示’由於在各探針i6之前端 部64，因此能、2望 a形成曲 乂等間距（dl/2)使各探針16之針 於該電極排列之直線上。 6<：排列 線的=為’使各探針16之針頭…朝向該電極排列之直 X曲。當針頭16e朝向底板4G以該最大移動距離 縱方向位移【時，係形成於從底板40突出的位置部分。 藉此’可將伴隨探針16之針頭16e之縱方向位移的橫方向 位移w抑制到最小。
^又，在圖示之例中，如上述中間板42及頂板46之各 =針導孔50(5〇a，50b)及52(52a，52b)，亦採用對應於探針 V孔48(48a，4 8b)的排列。取代此，至少可將從底板4〇相 Ppfj大於中間板42之位置之頂板46的探針導孔52(52a, 52b) 排成—列。然而，較佳為，除了使朝探針支撐體36之各 板構件40, 42及46之各導孔48, 50及52的探針16之插 通作業容易之外，中間板42及頂板46之各探針導孔50 及52亦設為如上述之交叉配置。 依據本發明之電氣連接裝置10,如前所述，不會導致 底板、即第1板構件的強度降低，可使待相對向於被檢查 體電極之小排列間距之相鄰探針1 6之針頭16c以小排列間 距排列。又’不論針頭16c之小排列間距如何，由於可於 各探針1 ό之制動件部56之間保持充分之間隔，因此可確 實防止制動件部5 6之間的干涉。 在本發明之電氣連接裝置10的組裝中，如前所述，在 將底板40、中間板42、及頂板46之各探針導孔48，50及 17 1342401 排歹J配置之狀態下，以在探針i 6 A產生彈性變形之直 線狀態下、即無負載地將各導孔48, 5〇及52插入之 組合於探針支撐體36,以使探針16之制動件部％位於^ 板40及中間板42之間。 — 。。在此組合狀態下，對各探針16施加朝向一方向之一樣 的5早性變形’將頂板46相對中間板42及底板朝褅方 向錯開’在此錯開的狀態下將頂板46結合於中間板42、 底板40。 久
藉此，在對多數個探針16施加朝一方向之均句適當的 弹性變形之狀態下，可適當裝入於探針支撐體％。又，由 於各探針16，係藉由該彈性變形在中間板42及頂板邨之 間產生彎曲，因此各探針16可抑制在各導孔48, 及U 内的自由旋動。 在此探針16之旋動被抑制的狀態下，由於可在各探針 1 6形成每排朝相反方向之適當的曲部64，因此比較容易 使針頭1 6 c適當位於對應假想直線L的電極排列線上。 本發明並不限於上述實施例，只要在不脫離該意圖之 範圍内，可進行各種改變。例如可除去頂板46。 人，保針 支撐體3 6可採用圖示之例以外的各種框的構成。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明之電氣連接裝置的俯視圓。 圖2係本發明之電氣連接裝置的前視圖。 圖3係沿圖1之線ΠΙ-III所得的截面圖。 圖4係顯示圖3所示之探針組裝體之組裝步驟的圖 18 1342401 係顯示探針組裝體之朝向探針支撐體之探針的插通步驟，（b) 係'顯示將彈性變形導入各探針且結合探針支撐體36的結 合步驟。 圖5係顯示探針組裝體之探針之動作的說明圖，（&)係 顯不負載未作用於探針之針頭的狀態，係顯示將探針之 針頭按壓至被檢查體電極的狀態。 ® 6係將形成於本發明之探針組裝體之探針之曲部放 大顯示的部分截面圖。 圖7係顯示設於本發明之探針支撐體之底板之探針導 孔之排列與引導至該各導孔之探針之針頭位置之關係之底 板的部分俯視圖。 圖8係顯示與本發明之探針支撐體之探針的關係，（a) 係顯不形成於頂板之導孔的排列，（b)係顯示頂板之導孔與 探針之關係之頂板的部分截面圖。 圖9係將圖7所示之一部分之導孔放大顯示的俯視圖。 【主要元件符號說明】 1 〇電氣連接裝置 14半導體晶圓 16探針 1 8探針組裝體 20連接板 22配線基板 26連接焊墊 3 4配線 19 1342401 ' 36探針支撐體 ' 40底板（第1板構件） 42中間板（第2板構件） • 46頂板（第3板構件） 48, 50, 52探針導孔 54螺桿構件 56制動件部 64 曲部 20