TWI660179B - 電性連接裝置 - Google Patents

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林崎孝幸
Hisao Narita
成田寿男
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Kabushiki Kaisha Nihon Micronics
日商日本麥克隆尼股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種可抑制探針在設於探針頭的引導孔之滑動所引起的探針之損傷的電性連接裝置。
本發明之電性連接裝置具備：探針10；以及探針頭20，該探針頭20係具有供探針10貫穿的頂部21、配置在比頂部21更靠前端部側而供探針10貫穿的底部23、以及配置在頂部21與底部23之間而供探針10貫穿的上部引導部24及下部引導部25；其中，探針10係以在頂部21與底部23之間彎曲的狀態被保持，探針10會因為前端部與被檢查體2接觸而挫曲，而至少在探針10挫曲的狀態下的探針10之從貫穿底部23的部分到貫穿下部引導部25的部分為止的連續部分為剛性比探針10之挫曲的部分更高的高剛性部分101。

Description

電性連接裝置
本發明是關於一種用來測定被檢查體的電性特性的電性連接裝置。
為了在不與晶圓分開的狀態下測定積體電路等的被檢查體的電性特性，是使用一種電性連接裝置，該電性連接裝置具有使其與被檢查體接觸的探針。電性連接裝置可使用將保持探針的探針頭安裝在配置有與探針電性連接的電極墊(pad)的電極基板的構造等。
探針是以例如貫穿設在探針頭的引導孔的狀態被保持。此時，以將沿著探針之軸方向所配置的兩個引導孔的位置予以錯開來的方式配置，藉此探針在探針頭的內部斜斜地被保持。透過該構造，使複數根探針與被檢查體接觸時，可抑制這些探針朝同一個方向挫曲以致相鄰的探針彼此接觸之情形(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2015-118064號公報
然而，探針是在與被檢查體接觸的狀態以及非接觸的狀態之間於引導孔的內部滑動，因此探針的側面在引導孔的開口部會受到摩擦。結果，會產生探針損傷的問題。
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在設於探針頭的引導孔之滑動所引起的探針之損傷的電性連接裝置。
根據本發明之一樣態，可提供一種電性連接裝置，該電性連接裝置具備：探針，係測定時前端部會與被檢查體接觸；以及探針頭，係具有供探針貫穿的頂部、配置在比頂部更靠前端部側而供探針貫穿的底部、以及配置在頂部與底部之間而供探針貫穿的引導部；其中，探針係以在頂部與底部之間彎曲的狀態被保持，探針會因為前端部與被檢查體接觸而挫曲，而至少在探針挫曲的狀態下的探針之從貫穿底部的部分到貫穿引導部的部分為止的連續部分為剛性比探針之挫曲的部分更高的高剛性部分。
根據本發明，可提供一種能夠抑制探針在設於探針頭的引導孔之滑動所引起的探針之損傷的電性連接裝置。
1‧‧‧電性連接裝置
2‧‧‧被檢查體
3‧‧‧夾具
10‧‧‧探針
10A‧‧‧硬質金屬膜
11‧‧‧硬質膜
20‧‧‧探針頭
21‧‧‧頂部
22‧‧‧間隔件
23‧‧‧底部
24‧‧‧上部引導部
25‧‧‧下部引導部
30‧‧‧電極基板
31‧‧‧電極墊
32‧‧‧連接墊
40‧‧‧空間轉換器
41‧‧‧連接配線
50‧‧‧導電線
101‧‧‧高剛性部分
200‧‧‧中空區域
230‧‧‧引導孔
250‧‧‧引導孔
401‧‧‧第一主表面
402‧‧‧第二主表面
第1圖顯示本發明之第1實施形態的電性連接裝置的構造的示意圖。
第2圖顯示本發明之第1實施形態的電性連接裝置的探針頭的構造的示意圖，第2圖(a)顯示非接觸狀態，第2圖(b)顯示接觸狀態。
第3圖顯示比較例的電性連接裝置的探針頭的構造的示意圖。
第4圖顯示其他比較例的電性連接裝置的探針頭的構造的示意圖。
第5圖顯示本發明之第2實施形態的電性連接裝置的探針頭的構造的示意圖。
第6圖顯示本發明之其他實施形態的電性連接裝置的構造的示意圖。
接下來，參照圖式來說明本發明之實施形態。以下圖式的記載當中，在相同或類似的部分標示相同或類似的符號。然而，圖面僅為示意圖，要注意各部分的厚度的比率等與實際情況不同。並且，在圖式彼此間當然也包含彼此的尺寸的關係或比率不同的部分。以下所示的實施形態例示出本發明之技術性思想具體化的裝置或方法，本發明之實施形態並不將構成零件的材質、形狀、構造、配置等特定於以下所記載的內容。
(第1實施形態)
第1圖所示的本發明之第1實施形態的電性連接裝置1是被用來測定被檢查體2的電性特性。電性連接裝置1具備：探針10；以及探針頭20，該探針頭20具有供探針10貫穿的頂部21、以及配置在比頂部21更靠前端部側而供探針10貫穿的底部23。探針頭20具有配置在頂部21與底部23之間而供探針10貫穿的上部引導部24及下部引導部25。
為了在探針頭20的頂部21與底部23之間構成中空區域200，在頂部21的外緣區域與底部23的外緣區域之間配置有間隔件22。在中空區域200之內部靠近頂部21側配置有板狀的上部引導部24。並且，在中空區域200之內部靠近底部23側，以與上部引導部24平行的方式配置板狀的下部引導部25。探針頭20可使用陶瓷材或聚醯亞胺合成樹脂材等。
測定被檢查體2時，前端部會與被檢查體2接觸的探針10是依序貫穿底部23、下部引導部25、上部引導部24及頂部21。在探針10所貫穿的部分，在第1圖中省略了圖示的引導孔係分別形成在底部23、下部引導部25、上部引導部24及頂部21。
從底部23的主表面的面法線方向觀察，同一探針10所通過的頂部21的引導孔及底部23的引導孔的位置係以與主表面平行並且錯開的方式配置(以下稱為「錯位配置」)。第1圖所示的例子當中，底部23的引導孔相 對於頂部21的引導孔是朝紙面的左側錯開而配置。透過錯位配置，探針10在中空區域200的內部斜斜地被保持，並且探針10因為彈性變形而彎曲。
另一方面，頂部21的引導孔與上部引導部24的引導孔的位置在主表面的平面角度大致是一致的。並且，底部23的引導孔與下部引導部25的引導孔的位置在主表面的平面角度大致是一致的。如第1圖所示，探針10在上部引導部24與下部引導部25之間是彎曲的。
電性連接裝置1又具備配置有與探針10的基端部電性連接的電極墊31的電極基板30。在與電極基板30相對向的探針頭20的頂部21之頂面所突出的探針10的基端部係與配置在與探針頭20相對向的電極基板30之底面的電極墊31連接。
電極基板30的電極墊31係藉由配置在電極基板30之內部的電極配線(省略圖示)，來與配置在電極基板30的頂面的連接墊32電性連接。連接墊32與省略圖示的IC測試器等的檢查裝置電性連接。經由探針10，並藉由檢查裝置對被檢查體2施加既定的電壓及電流。並且，從被檢查體2輸出的信號係經由探針10被送到檢查裝置，可檢查被檢查體2的特性。
第1圖所示的電性連接裝置1是垂直動作式探針卡。露出在探針頭20的底部23之底面的探針10的前端部係與配置在電性連接裝置1之下方的被檢查體2的檢查用接墊(省略圖示)接觸。第1圖顯示出探針10未與 被檢查體2接觸的狀態。例如，搭載有被檢查體2的夾具3上升，探針10的前端部與被檢查體2接觸。
當基端部連接於電極墊31的探針10的前端部與被檢查體2接觸時，探針10會在中空區域200挫曲。亦即，在上部引導部24與下部引導部25之間，探針10會因為撓曲變形而更大地彎曲。
由於頂部21的引導孔與底部23的引導孔是錯位配置，因此複數根探針10在中空區域200以同一形狀朝同一方向彈性變形。此時，由於探針10各自被保持在上部引導部24及下部引導部25，因此可防止相鄰的探針10在中空區域200相互接觸。
如上所述，由於探針10會從探針10未與被檢查體2接觸的非接觸狀態下的彎曲形狀，變形成探針10與被檢查體2接觸的狀態下之更為彎曲的形狀，因此探針10是以既定的壓力與被檢查體2接觸。藉此，可使用探針10來測定被檢查體2的電性特性。測定好被檢查體2的電性特性之後，搭載有被檢查體2的夾具3會下降，因而探針10與被檢查體2形成非接觸狀態。
探針10具有當探針10與被檢查體2形成非接觸狀態時會回復成與被檢查體2接觸之前的形狀的彈性。探針10的材料可使用鎢(W)等。或是探針10的材料可使用銅(Cu)合金、鈀(Pd)合金、鎳(Ni)合金、W合金等。
電性連接裝置1當中，至少在探針10挫曲的狀態下的從探針10貫穿底部23的部分到探針10貫穿下 部引導部25的部分為止的連續部分，比起探針10挫曲的部分有更高之剛性。第1圖當中，將剛性比探針10挫曲的部分更高的部分顯示為「高剛性部分101」。第1圖所示的高剛性部分101是比探針10挫曲的部分更靠近底部23的部分。亦即，從貫穿底部23的部分到貫穿上部引導部24及下部引導部25當中與底部23相鄰的下部引導部25的部分為止的連續部分就是探針10的高剛性部分101。
高剛性部分101在探針10挫曲的狀態以及未挫曲的狀態任一狀態，都是探針10之從通過底部23的引導孔的部分到通過下部引導部25的引導孔的部分為止的連續部分。參照第2圖(a)及第2圖(b)來說明高剛性部分101的例子。第2圖(a)顯示出探針10未與被檢查體2接觸的非接觸狀態下的探針10的狀態。第2圖(a)所示的箭頭符號表示探針10從接觸狀態遷移至非接觸狀態時的滑動方向。第2圖(b)顯示出探針10與被檢查體2接觸的狀態下的探針10的狀態。第2圖(b)所示的箭頭符號表是從非接觸狀態遷移至接觸狀態時的探針10的滑動方向。
無論在非接觸狀態及接觸狀態任一狀態，從探針10之與底部23的引導孔230相對向的部分到與下部引導部25的引導孔250相對向的部分為止的高剛性部分101的直徑，比起包含探針10挫曲的部分的其他部份的直徑形成得更大。因此，如第2圖(a)及第2圖(b)所示，在從底部23的頂面到下部引導部25的底面的區域當中，探針10不會彎曲而是直線形狀。藉此，可防止探針10與下部 引導部25的引導孔250的開口部點接觸。
相對於此，在探針10不設置高剛性部分101的情況，如第3圖所示，由於探針10挫曲，探針10會在下部引導部25的引導孔250的內部相對於引導孔250的中心線斜斜地滑動。因此，探針10會與引導孔250的開口部點接觸。第3圖當中，以箭頭符號表示探針10的滑動方向，將下部引導部25之與探針10接觸的接觸部位以虛線的圓形符號表示(以下相同)。第3圖所示的比較例當中，由於探針10與引導孔250的開口部點接觸，因此在探針10會產生表面的磨損或剝離等的損傷。
又，為了防止由於探針10與下部引導部25點接觸所引起的探針10的損傷，如第4圖所示的比較例，可考慮利用硬質金屬膜10A將探針10之與下部引導部25的接觸部位包起來的方法。然而，即使僅提高探針10之與下部引導部25的接觸部位的剛性，探針10仍相對於引導孔250的中心線斜斜地在引導孔250的內部滑動。因此，探針10還是會與引導孔250的開口部點接觸，而在接觸部位會發生硬質金屬膜10A的磨損。因此，第4圖所示的比較例並無法從根本解決探針10損傷的問題。
相對於此，電性連接裝置1是將從探針10之在底部23的引導孔230的內部滑動的部分直到在下部引導部25的引導孔250的內部滑動的部分接連起來而形成高剛性部分101。因此，探針10是與下部引導部25的引導孔250的中心線大致平行地在引導孔250的內部滑動。因 此，探針10並不會與引導孔250的開口部點接觸。結果，可抑制與引導孔250之開口部的磨損所導致的探針10的損傷。
此外，探針10的高剛性部分101的外徑最好是比引導孔250的內徑稍微細一些而成為探針10可在引導孔250的內部順利滑動的程度。高剛性部分101的外徑與引導孔250的內徑的差越小，探針10在引導孔250的內部越是形成直線形狀。因此，即使探針10滑動時，探針10與引導孔250接觸，探針10的側面也不會與引導孔250的開口部點接觸，而是與引導孔250的內壁面面接觸。因此，可抑制探針10的損傷。
例如，探針10之挫曲的部分的外徑為30±2μm，高剛性部分101的外徑為37±2μm左右的情況，使引導孔250的內徑形成47±2μm左右。
在探針10之挫曲的部分及高剛性部分101，係以探針10與被檢查體2接觸時挫曲的部分會撓曲，而高剛性部分10不會撓曲之程度的方式設置剛性的差。藉此，探針10會以接觸時探針10挫曲所產生的既定壓力與被檢查體2接觸，並且可提升探針10的耐磨耗性。
如以上所說明，本發明之第1實施形態的電性連接裝置1當中，至少在探針10挫曲的狀態下的探針10之從通過底部23的部分到貫穿下部引導部25的部分是連續的高剛性部分101。因此，探針10會在下部引導部25的引導孔250的內部以直線形狀滑動。因此，可防止探針 10與引導孔250的開口部點接觸。因此，根據第1圖所示的電性連接裝置1，可抑制探針10在設於探針頭20的引導孔之滑動所引起的探針10的損傷。
(第2實施形態)
如第5圖所示，本發明之第2實施形態的電性連接裝置1係透過利用比挫曲的部分硬度更高的材料的硬質膜11來將探針10的高剛性部分101包覆起來而構成。亦即，將從探針10之貫穿底部23的部分到貫穿下部引導部25的部分連接起來，並以硬度高的硬質膜11包覆之而使耐磨耗性提升，此點與第1實施形態不同。關於其他構造則與第1圖所示的第1實施形態相同。
根據第5圖所示的電性連接裝置1，探針10之以硬質膜11包覆的高剛性部分101為直線形狀。因此，可防止探針10與下部引導部25的引導孔250的開口部點接觸。
此外，包覆探針10之高剛性部分101的硬質膜11的材料可為導電性材料，亦可為非導電性材料。例如，除了在硬質膜11使用硬質金屬膜之外，也可在硬質膜11使用玻璃或陶瓷材等。或是，亦可由DLC塗覆等來構成高剛性部分101。
並且，透過利用硬質膜11包覆高剛性部分101，探針10的高剛性部分101的直徑會變大。此時，高剛性部分101的外徑與引導孔250的內徑的差越小越好。 因此，即使在引導孔250的內部滑動時，探針10與下部引導部25接觸，探針10的側面也會與引導孔250的內壁面面接觸。
如以上所說明，根據本發明之第2實施形態的電性連接裝置1，可抑制探針在設於探針頭20的引導孔滑動所引起的探針10的損傷。其他實際上與第1實施形態相同，因而省略重複的記載。
(其他實施形態)
如上所述，本發明已藉實施形態加以記載，但是形成該揭示之一部分的論述及圖式不應理解為限定本發明者。本發明領域中具有通常知識者應可從該揭示明白有各種的替代實施形態、實施例及運用技術。
例如，如第6圖所示，為了將配置在電極基板30的電極墊31的間隔變得比探針10的基端部的間隔大，亦可將空間轉換器40配置在探針頭20與電極基板30之間。空間轉換器40具有從彼此相對向的第一主表面401貫穿至第二主表面402的連接配線41。連接配線41的一方端子配置在第一主表面401，並且與探針10的基端部連接。連接配線41的另一方端子配置在第二主表面402，並且與電極基板30的電極墊31電性連接。連接配線41與電極墊31例如藉由導電線50而連接。
透過空間轉換器40的使用，電極基板30的電極墊31或連接墊32的間隔變大，電極基板30之內部 的電極配線的配置等變得容易。而且，電極基板30與檢查裝置的連接步驟變得容易。
如此，本發明當然包含在此並未記載的各種實施形態等。因此，本發明之技術性範圍僅根據上述說明來決定適當的申請專利範圍的發明特定事項。

Claims (4)

  1. 一種電性連接裝置，係用來測定被檢查體的電性特性者，該電性連接裝置係具備：探針，係測定時前端部會與前述被檢查體接觸；以及探針頭，係具有供前述探針貫穿的頂部、配置在比前述頂部更靠前端部側而供前述探針貫穿的底部、以及配置在前述頂部與前述底部之間而供前述探針貫穿的引導部；前述探針係以在前述頂部與前述底部之間彎曲的狀態被保持，前述探針會因為前述前端部與前述被檢查體接觸而挫曲，至少在前述探針挫曲的狀態下的前述探針之從貫穿前述底部的部分到貫穿前述引導部的部分為止的連續部分為剛性比前述探針之挫曲的部分更高的高剛性部分，前述探針係在前述高剛性部分不彎曲而為直線形狀。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電性連接裝置，其中，前述探針的前述高剛性部分的直徑比前述挫曲的部分的直徑大。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之電性連接裝置，其中，前述探針的前述高剛性部分係由硬度比前述挫曲的部分更高的材料所包覆。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之電性連接裝置，其中，前述探針頭係在前述頂部與前述底部之間具有供前述探針貫穿的複數個引導部，從貫穿前述底部的部分到貫穿前述複數個引導部當中與前述底部相鄰的引導部的部分為止的連續部分是前述探針的前述高剛性部分。
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