TWI352814B - - Google Patents

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1352814 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用來電氣檢查半導體IC晶片或將此 集合嵌入之如半導體晶圓之半導體元件之電氣連接裝置及 其使用方法。 【先前技術】 如半導體元件之被檢查體係接受其是否可依照規格書 進行動作的通電測試（檢查）。在被檢查體上形成有例如凸 塊電極之電極’其通電測試中，係經由備有將針尖按壓於 凸塊電極之探針（接觸件）之如探針卡之電氣連接裝置，以 使被檢查體連接於測試器。 此種電氣連接裝置中，具備：探針基板；基部，係與 遠探針基板結合；可彈性變形之臂部，從該基部沿該探針 基板並從該處相距間隔延伸至被檢查體之電極上方；以及 針太部’係朝離開該探針基板之方向從該臂部突出（例如， 參照專利文獻1至4)。 專利文獻1 :日本特開2002-340932號公報 專利文獻2 :曰本特開2〇〇3_43〇64號公報 專利文獻3 :日本特開2003-227849號公報 專利文獻4:日本特表2〇〇2·5〇96〇4號公報 在承受此種探針針尖之電極上，如圖6(a)所示，具有 形成於半導體晶圓丨上之凸塊電極2。凸塊電極2之上面 3係平坦，但在其中央形成有凹處4。凹處4之周壁々a係 傾斜面，於該傾斜面之外方，圍繞凹處4之框狀平坦面區 1352814 但此時’針尖5a之邊、緣5e卡在凸塊電極2之傾斜面Μ 平坦面區域3a之稜角，由於係往上方刮取該稜角，因此： 到掉稜角部分之虞。 若產生上述針尖5a刮掉凸塊電極2之情形，則如圖6(a) 之假想線所示’其刮屑6附著於針尖5”若此刮屑6掉落 在新的被檢查體1或其凸塊電極2上，則造成短路原因。 因此，本發明之目的在於防止因作用於探針之過驅動 力導致按壓於電極之針尖刮掉電極上面之稜角部分。 本發明之電氣連接裝置係用於對具有上面形成有凹處 之電極之被檢查體進行電氣檢查。本發明之電氣連接裝置 具備能抵接於該上面之複數個探針，其特徵在於：各該探 針，具備與探針基板結合的基部、從該基部沿該探針基板 並從該處相距間隔延伸至該被檢查體之該電極上方之可彈 性變形的臂部、以及朝離開該探針基板的方向從該臂部突 出的針尖部。各探針之針尖部前端能在該臂部不產生撓性 變形之狀態下抵接於該上面之凹處以外的平坦面區域。該 電氣連接裝置’當朝該電極之過驅動力作用於該探針而使 該臂部產生撓性變形時，該針尖部前端不會從該平坦面區 域脫離而能在該平坦面區域上移動。 本發明之電氣連接裝置及其使用方法中，由於使得探 針前端避免在該電極之平坦面區域滑行而從該平坦區域脫 離’因此當該探針在該電極平坦區域移動時不會如習知般 通過電極的稜角，而不會刮取電極之此稜角部分。 本發明適用於該電極為凸塊電極之被檢查體。 1352814 用本發明之探針基板18作為可撓性探針片2〇之中央部。 在硬質配線基板12内，如習知所知，形成有連接於測 試器本體電路之配線線路，硬質配線基板12在其中央具 有圓形開口 12a。在硬質配線基板12之上面，如圓2所示， 透過螺合於硬質配線基板12之螺栓22，使例如由不錄鋼 之金屬構成之圓形支撐板24固定。支撐板24係支撐硬質 配線基板12以發揮該硬質配線基板12之補強作用。

彈簧構件14係由平板狀彈簧材料構成，透過從兩面挾 持其裱狀外緣部14a(參照圖1)之環狀安裝板26及相互組 合成環狀之複數個壓板28,在硬質配線基板12之圓形開 口 12a内橫越該開口來保持。為保持此彈簧構件14，安^ 板26係用螺栓30結合於支撐板24之下面，且各壓板u 係貫穿該壓板及彈簧構件14之環狀外緣部14a，用螺合於 安裝板26之螺栓32結合於安裝板26。 圖2所示之例中，用以在旋鬆螺栓30之狀態調整彈f 構件14之保持姿勢之平行調整螺絲構件34，係以其前端 可抵接於安裝板26之頂面的方式螺旋於支撐板24。 在保持於硬質配線基板12之圓形開口 l2a内之彈簧構 件14之本體部14b(參照圖υ固定有上述之塊件16。塊件 16具備：轴桿部16a，具有矩形橫截面；以及支撐部心 具有連接於職桿部下端之正人角形之橫截面形狀。支樓 部⑽係連接於沿其軸線具有一定徑之台座部分％，在該 台座部分之中央部形成有平坦的支撐面38。 塊件16係如圖2所示 將其台座部分36之支撐面38

朝下方，以轴禅邱】A 14b。為此β 3之頂面結合於彈蒉構件14之本體部 板4〇係利:二與輛桿·⑹共同挾持本體，14b之固定 部16a。 。β於軸桿部16a之彈簧構件42固定於軸桿 探針片20 > rb i 擇於塊件Μ之切面=之探針基板Μ係如圖2所示，支 44係將該等針〔8,在探針基板18上，多數的探針 等針尖44a排列成大致直線狀來配置。 又，圖 2 Pfr *->»/ 不列中，為結合探針片20之外緣部，彈 性橡膠環46係 ％ |彈 望碟^ 探針片2〇之外緣部配置，又，配置有覆 /性橡膠環46之環狀金屬配件48。探針片Μ之外緣部 構件46 48係利用定位銷5〇，決定與硬質配線基板 12對應之相對位詈。M 办 糟由貝穿探針片20之外緣部及兩構 、48之螺絲構件52鎖緊於硬質配線板12，使探針片 2〇之外緣部結合於硬質配線板12 ^ 藉由結合於該外緣部之硬質配線基板12，與習知同 樣，探針片2G之導電路18a係以電氣方式連接於硬質配線 板所對應之該配線線路。據此，各探針係經由探 針片20(探針基板18)之該導電路18&連接於該測試器本 體。 對準銷54係貫穿探針片2〇而配置。在對準銷之下 端形成有料標記。此對準標記能從支撐於用卩保持被檢 查體之半導體晶圓56(參照圖3、圖4)之台（未圖示）上未圖 示之攝影機進行攝影。 由於從該對準標記之攝影影像能獲得與該台相對之電 10 氣連接裝置10之相對位 整與電氣連接裝置找，因此依據此位置資訊調 接裝…各探針= 所對應之各電極58(參照圖針:)二=之被檢… 銷54。 固y接觸。如此可不使用此調整 且備.A二針基板18之各探針44係如圖3放大所示， :導電’其—端固定在探針片2〇(亦即探針基板18) 橫方向延彳t;以騎尖部^ 下端沿探針基板18朝 62 > 係以一體方式形成於該臂部 ::和針尖部64係朝偏離探針基板以之 4在:。…伸長端形成有圖示例中以平坦面構成之針尖 ::係顯示各探針44之平面配置，圖4 :成=探:r18來表示。由此圖4可明白，係排 之4ai排列於與設置於半導體晶圓％之電極58 之排列線L對廣$吉έΦ L μ * 向轴線與該直線;)成直角 角藉此，各探針44之針尖44a 之Μ 1直線狀，且臂部62之長邊方向配置成與針尖44a =排列方向大致成直角。又，將各料44排列成從各基 “〇朝針尖部64之方向係在針尖44a之排列方向成交互 反向。

At圖丁之例中’各臂部62之長邊方向軸線之假想延長線 通過對應電極58之上面66之大致中心的軸線交又。 猎此’如圖4所示，能定位電氣連接裝置1〇以使探針料 1352814 之針尖44a確實定位於半導體晶圓56之對應電極58之上 方0

位於各探針44之針尖44a下之電極58係所謂的凸塊 電極，如圖4及圖5所示，具有長方形平面形狀之平坦上 面66，在該上面之中央部形成有與其外形相似之長方形之 截面形狀之凹處68。各凹處68係由周壁（68a、68b)形成， 周壁（68a、68b)係由沿其俯視所見彼此相對向之一對長邊 之一對縱傾斜面68a及沿一對短邊之橫傾斜面68b構成。 各傾斜面68a、68b係朝凹處之底部傾斜。 在電極58之上面66形成有圍繞凹處68之框狀平坦面 區域66a。此平坦面區域66a係連接於各傾斜面68a、6礼 之上緣’在與該上緣之間形成直線狀的稜角。 各探針44係如圖4所示，其臂部62之軸線方向係以 沿縱傾斜面68a之方式配置，且如圖5(a)所示，在各自的 針尖44a之對應電極58之平坦面區域—内，配置成位在 與該探針44之基部60相距較遠側之位置之一半，亦即位 於臂部62之伸長方向側之一半之上方位置。 更詳細係如圖4之放大圓區域所示，各針尖4妯係位 於’在矩形之框狀平坦面區4 66a Θ，與所對應之各探針 =之基冑60相距較遠側之一橫傾斜φ _㈣所鄰接之投 影線所示的區域部分66a_ i上方。 又 此種狀態中，由於針尖44a係從電極58留出間 持，因此其臂冑62處於自由狀態，不會產生彈性 “ 能大致维持直線狀。 ’

12 若電氧連接裝置10朝半導奶 如网…私 朝平導體3曰圓56相對地移動，則 如圖5(b)所示，針尖44a與 如蛀鉬昧 之上面66接觸。當最 初接觸時，過驅動力對探針44 μ ^ ^ 座王作用’據此’在臂 引起繞性之彈性變形。此時’如先m月私 尖44a係在平扫面区蛣μ & 如先别忒明，針 在十匕面£域66a内位於與區域 之位置，因此斜，丨、44及 刀⑽a 1對應 58之上二 區域部分仏·1接觸於電極 上由66〇 對地2接下來，若電氣連接裝置1G朝半導體晶圓56相 ==’則如圖5⑷所示’過驅動力對探針44產生作用， 由於此過驅動力，在臂部 生撓性之彈性變形。藉由 此是4 62之撓性，各探針 ,μ ^ JA 休衬44之針尖4乜從區域部分66a_ 行。之接觸點朝臂部62之伸長方向在平坦面區域_上滑 此時’本發明之電氣連接裝置1Q中’如前所述，各探 之針尖_ 44a係在位於各臂邱&9 ^ ^ 孓谷# σΡ 62之伸長方向側之平坦 孫:^部刀66a l與平坦面區域66a接觸，因此各針尖44a :形成於所對應之電極58之上面“之平坦區域“a上， 月區域部分66a-1所鄰接_夕 ^ ^ 坏邵接之一榆傾斜面68b遠離的方向 移動。 因此’與習知同樣，各探針44之針&係 電極58之卜而^ 1 上面δό h行’藉此去除電極μ之上面66之氧 化腺。 、 此，與習知同樣，能獲得各探針44與對應之電 極58之確實電氣連接。 由於此針尖44a係在區域部分66a-1上往自凹處 13 1352814 68之橫傾斜面68b遠離之方向產生 u此針尖44a不 會因針尖44a之移動而滑落於凹處68之傾斜 叫 o〇a、68b〇 據此，當藉由解除前述之過驅動力而使探針 H <針尖44a 回到圖5(b)所示之復原位置時，僅在區域部分6以_1上骨 行，而不會如習知般通過凹處68之稜角，因此探：44 : 針尖44a之邊緣不會到取電極58之此稜角部分。 其結果，能確實防止如習知對電極的稜角部分之損傷 或其刮屑所造成之短路。

上述之電氣連接裝置1〇中，為獲得與被針尖4^(各 採針44之針尖部64之前端）壓住之被檢查體56之電極u 之微細排列間距對應之探針片2〇(探針基板18)，較佳係在 探針片20之製造中利用光微影技術。具體而言，於各探 針片20，將多數的探針44從其針尖4乜朝基部6〇，依序 堆積探針材料，藉此使該等多數的探針一次形成。 本發明未限定於上述實施例，在不脫離其主旨之範圍 内能進行各種變更。例如，能使各探針44之針尖44a在與 電極58之上面66之平坦面區域66a之一對縱傾斜面 鄰接之兩側部分上移動。 又’雖以示意方式，順著由一對縱傾斜面68a及一對 k傾斜面68b所構成之例來說明凹處68之周面，但本發 明不論凹處68之周面形狀如何，其要旨係使針尖44a在電 極58之上面66之平坦面區域66a内移動’因此能適用於 備有凸塊電極以外之各種形狀凹處之電極之被檢查體之電 氣連接裝置。

【圖式簡單說明】 圖1係顯示分解本發明之電氣連接裳置之立體圖。 圖2係顯示本發明之電氣連接裝置之截面圖。 圖3係顯示本發明之電氣連接裝置要部之截面圖。 圖4係顯示&圖3所示之電氣連接裝置之 設置於該探針基板之探針之配置例之耗圖。i ， 之線=:::=4所示之各探針之動作而沿圖4所示 保持於所對⑷係顯示在無負繼^ 產生過驅動二的：針，係顯示在對探針不 觸之狀態，二： 針之針尖與凸塊電極接 極上產生滑動之:二利用過驅動力使探針之針尖在凸塊電 樣的Ξ面6係說明習知電氣連接裝置之探針動作之與圖5同 10 12 12a 主要元件符號說明】 電氣連接裝置 硬質配線基板 圓形開口 14 14a 14b 彈簧構件 環狀外緣部 本體部 16 塊件 16a 16b 轴桿部 支撐部 15 (S ) 1352814

18 探針基板 18a 導電路 20 探針片 22 保持具 24 支撐板 26 環狀安裝板 28 壓板 30 螺栓 32 螺栓 34 平行調整螺絲構件 36 台座部分 38 平坦的支撐面 40 固定板 42 彈簧構件 44 探針 44a 針尖（前端） 46 彈性橡膠環 48 環狀金屬配件 50 定位銷 52 彈簧構件 54 對準銷 56 半導體晶圓（被檢查體） 58 電極 60 基部 (S ) 16 1352814 62 臂部 64 針尖部 66 電極上面 66a 平坦面區域 66a-l 區域部分 68 凹處 68a ' 68b 傾斜面

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Claims (1)

1. ^〇1Η· ^〇1Η· 100年7月12日替換頁 十、申請專利範圍： - 極:·種電氣連接系統’包含：被檢查體’包含複數個電 5該電極具有形成於該電極之凹處與圍繞該凹處之平坦 上面區域；以及 探針基板，係、設有該被檢查體之電氣❺查用之複數個 '針’該被檢查體係相對該複數個探針保持於既定之排列 位置，其特徵在於： Λ δ各該探針，具備與該探針基板結合的基部、從該基 :沿該探針基板並從該處相距間隔延伸至該被檢查體之該 極上方之可彈性變形的臂部、以及朝離開該探針基板的 方向從該臂部突出的針尖部； 該探針係相對該被檢查體配置成於該各探針在該臂部 :產生撓性變形之狀態下，該針尖部前端不會滑動至該凹 抵接於該平坦上面區域，且當朝該電極之過驅動力作 ;»亥各探針而使該臂部產生撓性變形時，該針尖部前端 不會從該平坦上面區域脫離且不會滑動至該凹處内而在該 平坦上面區域上移動。 ，如申請專利範圍第i項之電氣連接系統，其中，該探 針係相對該被檢查體配置成當該過驅動力作用而於該臂部 產生挽性變料，該針尖部係㈣開該凹處之方式在該平 坦上面區域滑動。 3 ·如申4專利範圍第1項之電氣連接系統，其中，該探 針係相對該被檢查體配置成當該過驅動力作用而於該臂部 產生撓性變形時，該針&部係以接近該凹處之方式在該平 ,：ί 18 1352814

   坦上面區域滑動。 4. 一種電氣檢查方法，係用以電氣檢查包含複數個電 極、該電極具有形成於該電極之凹處與圍繞該凹處之平坦 上面區域之被檢查體，其特徵在於，包令；： 準備探針基板之動作，該探針基板具有為了該被檢查 體之電氣檢查而形成之複數個探針，該探針，具備：與探 針基板結合之基部；從該基部沿該探針基板並從該處相距 ^隔延伸至該被檢查體之該電極上方之可彈性變形之臂 邛，以及朝離開該探針基板的方向從該臂部突出的針尖部； 月立將該探針基板相對該被檢查體配置成於該各探針在該 ^不產生撓性變形之狀態下，該針尖部前端不會滑動至 忒凹處而抵接於該平坦上面區域之動作；以及 ”為了冑該探針產生㈣性變形而使朝向該㈣查體之 =動力作用於該探針以在該f部產生撓性變形時該針尖 部前端不會從該平坦上面區域脫離且不會滑動至該凹處内 在°玄平垣上面區域上移動之動作。 如申請專利範圍第4項之電氣檢查方法，其中， 對該被檢查體配置成當該過驅動力作用而於 = 該針尖部係—— 針係6相:申4專利範圍第4項之電氣檢查方法，其中，該探 產生撓性Γ 體配置成當該過驅動力作用而於該臂部 坦=:::該針尖部係以接近該凹處之方式在該平 a 19 1352814 - ' 100年7月12日替換頁 十一、圖式： 如次頁 20 1352814

   1352814 圖2

   i C ) 1352814

   ί s ) 1352814 圖4

   L r c n 44 1352814

   1352814圖 g

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