TWI677687B - 電性連接裝置 - Google Patents

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Takayuki Hayashizaki
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日商日本麥克隆尼股份有限公司
Kabushiki Kaisha Nihon Micronics
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Abstract

提供抑制了由於探針的角區域與探頭的導孔的內壁面之接觸所引起的探針的磨耗或損傷之電性連接裝置。具備有：具有導孔200，且導孔200之與延伸方向垂直的形狀為將多角形的角部整修形成為圓角而成的形狀之探頭20；以及以穿過導孔200的狀態保持於探頭20之探針10，探針10之與導孔200的角部200C相對向之角區域形成有沿著探針10的軸方向之缺口。

Description

電性連接裝置
本發明係關於使用於被檢查體的電氣特性的測定之電性連接裝置。
為了以並未從晶圓分離的狀態測定積體電路等被檢查體的電氣特性，常使用具有與被檢查體接觸的探針(probe)之電性連接裝置。探針係以穿過形成於例如探頭(probe head)之導孔的狀態被保持(參照例如專利文獻1)。
在探針方面，也會使用與軸方向垂直之斷面的形狀為多角形之探針。例如，在MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)的測定中，就使用與軸方向垂直之斷面的形狀為四角形之探針。在此情況，探頭的導孔的形狀也配合探針的斷面的形狀而形成為四角形。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2015-118064號公報
形成於探頭之導孔的形狀為多角形之情況，一般會將導孔的角(corner)部形成為圓角。因此，會有：探針的角區域會與導孔的角部的內壁面接觸而使探針磨耗或破損之問題。
有鑑於上述問題點，本發明以提供抑制了由於探針的角區域與探頭的導孔的內壁面之接觸所引起的探針的磨耗或損傷之電性連接裝置為目的。
根據本發明之一態樣，提供一種電性連接裝置，此電性連接裝置具備有：探頭，係具有導孔，且導孔之與延伸方向垂直的形狀為將多角形的角部形成為圓角而成的形狀；以及探針，係以穿過導孔的狀態保持於探頭，探針之與導孔的角部相對向之角區域形成有沿著探針的軸方向之缺口。
根據本發明，就可提供抑制了由於探針的角區域與探頭的導孔的內壁面之接觸所引起的探針的磨耗或損傷之電性連接裝置。
1‧‧‧電性連接裝置
2‧‧‧被檢查體
3‧‧‧夾盤
10‧‧‧探針
10a‧‧‧部分
10b‧‧‧其餘的部分
20‧‧‧探頭
21‧‧‧頂部
22‧‧‧間隔器
23‧‧‧底部
24‧‧‧上部導引部
25‧‧‧下部導引部
30‧‧‧電極基板
31‧‧‧電極墊
32‧‧‧連接墊
100‧‧‧支持基板
110‧‧‧犧牲層
200‧‧‧導孔
200C‧‧‧角部
201‧‧‧第一主面
202‧‧‧第二主面
210‧‧‧中空區域
S‧‧‧探針的前端區域
第1圖係顯示本發明的實施形態之電性連接裝置的構成之示意圖。
第2圖係顯示本發明的實施形態之電性連接裝置的探 針的斷面及探頭的導孔的形狀之模式的平面圖。
第3圖係顯示比較例之探針的斷面及探頭的導孔的形狀之模式的平面圖。
第4圖係顯示本發明的實施形態之電性連接裝置的探針及探頭之例之示意圖。
第5圖係顯示另一比較例之探針的斷面及探頭的導孔的形狀之模式的平面圖。
第6圖係用來說明本發明的實施形態之電性連接裝置的探針的製造方法之模式的工序圖(之一)，第6圖(a)係平面圖，第6圖(b)係斷面圖，第6圖(c)係前端區域的斜視圖。
第7圖係用來說明本發明的實施形態之電性連接裝置的探針的製造方法之模式的工序圖(之二)，第7圖(a)係平面圖，第7圖(b)係斷面圖，第7圖(c)係前端區域的斜視圖。
第8圖係用來說明本發明的實施形態之電性連接裝置的探針的製造方法之模式的工序圖(之三)，第8圖(a)係平面圖，第8圖(b)係斷面圖，第8圖(c)係前端區域的斜視圖。
第9圖係用來說明本發明的實施形態之電性連接裝置的探針的製造方法之模式的工序圖(之四)，第9圖(a)係平面圖，第9圖(b)係斷面圖，第9圖(c)係前端區域的斜視圖。
第10圖係用來說明本發明的實施形態之電性連接裝置的探針的製造方法之模式的工序圖(之五)，第10圖(a)係平面圖，第10圖(b)係斷面圖，第10圖(c)係前端區域的斜視圖。
第11圖係顯示本發明的實施形態之電性連接裝置的 探針的另一例之模式圖，第11圖(a)係平面圖，第11圖(b)係沿著第11圖(a)中的B-B方向之斷面圖。
第12圖係顯示本發明的實施形態的變形例之電性連接裝置的探針的斷面及探頭的導孔的形狀之模式的平面圖。
第13圖係顯示本發明的實施形態的另一變形例之電性連接裝置的探針的斷面及探頭的導孔的形狀之模式的平面圖。
以下，參照圖式來說明本發明的實施形態。在以下的圖式的記載中，相同或類似的部分都標以相同或類似的符號。不過，應注意圖式為示意的圖，各部的厚度的比例等與實際的並不相同。當然，圖式相互間也含有相互的尺寸的關係及比例不同的部分。以下揭示的實施形態只是舉例揭示用來使本發明的技術思想具體化之裝置及方法而已，本發明的實施形態並非用來將構成部件的材質、形狀、構造、配置等限定在以下所述的例子。
本發明的實施形態之電性連接裝置1係如第1圖所示，具備有：探針10、保持探針10之探頭20、以及安裝有該探頭20之電極基板30。電性連接裝置1係使用於被檢查體2的電氣特性的測定之垂直動作式探針卡(probe card)，在被檢查體2的測定時以探針10的前端部與被檢查體2的檢查用墊(pad)(省略圖示)接觸。第1圖顯示的是探針10並未與被檢查體2接觸之狀態。在測定時，例如將搭載有被檢查體2之夾盤(chuck)3上升，探針10的前端部就會與被檢查體2接觸。
探頭20係具有從與被檢查體2相對向的第一主面201貫穿到與電極基板30相對向的第二主面202之導孔200。探針10以穿過導孔200之狀態由探頭20加以保持。
如第1圖所示，從探頭20的第二主面202突出之探針10的基端部係連接至形成於電極基板30的下表面之電極墊31。電極墊31係通過形成於電極基板30的內部之電極配線(未圖示)與配置在電極基板30的上表面之連接墊32電性連接。連接墊32係與未圖示的IC測試機(tester)等之檢查裝置電性連接。檢查裝置通過探針10而施加預定的電壓或電流至被檢查體2。然後，從被檢查體2輸出的訊號經由探針10而送到檢查裝置，藉以檢查被檢查體2的特性。
探針10之與軸方向垂直的斷面(以下簡稱為「斷面」)的形狀係為多角形。導孔200之與延伸方向垂直的形狀(以下稱為「孔形狀」)，係為將與探針10的斷面的形狀對應之多角形的角部整修形成為圓角而成的形狀。
第2圖顯示探針10的斷面為四角形之例。對應於探針10的斷面的形狀，導孔200的孔形狀係具有四個形成為圓角的角部200C之四角形的相似形狀。在要將導孔200的孔形狀形成為多角形之情況，由於加工的問題等一般而言會如第2圖所示將導孔200的角部200C形成為圓角。例如，在一邊的長度為40μm之四角形的導孔200之情況，會以8μm之大小將角部200C整修形成為圓角。
如第2圖所示，在與導孔200的角部200C相對向之角區域，探針10形成有沿著軸方向之缺口。在第2圖所示的例子中，形成於探針10之缺口在與軸方向垂直之斷面上，係為將角區域切除成四角形之形狀。
不過，探針10的斷面的面積越大，流至探針10的電流的容許量越大。探針10的斷面的面積最大之情況，係角區域的頂點接觸到導孔200的圓弧的頂點之情況。例如，在如第3圖所示之並未在角區域形成缺口之比較例的探針10之情況，斷面的面積會最大。
然而，在第3圖所示的狀態，探針10會因為探針10的角區域與導孔200的內璧面接觸而磨耗或破損。例如，在如第4圖所示以使探針10在探頭20的內部彈性變形而彎曲之狀態保持探針10之情況，探針10會在導孔200的內部滑動，所以探針10容易因為與導孔200的內璧面接觸而磨耗。
第4圖所示之探頭20係具有分別供探針10穿通之頂部21、上部導引部24、下部導引部25及底部23。頂部21、上部導引部24、下部導引部25、及底部23都具有供探針10穿過之導孔。在探針10之至少與各個導孔的角部相對向之角區域，形成有缺口。在探頭20的頂部21與底部23之間配置有間隔器(spacer)22，而構成有中空區 域210。其中，同一個探針10所穿過的頂部21的導孔與底部23的導孔的位置係相錯開而配置。因此，探針10會因彈性變形而彎曲。
就第4圖所示的探頭20而言，在被檢查體2的測定開始時，探針10的前端部一與被檢查體2接觸，探針10就會在中空區域210內挫曲。亦即，探針10會撓曲變形而做更大的彎曲。因此，探針10會以預定的壓力與被檢查體2接觸。探針10因為具有彈性，所以在測定結束後當探針10與被檢查體2成為非接觸狀態，探針10就會恢復到與被檢查體2接觸之前的形狀。
如上所述，第4圖所示之探頭20所保持的探針10，會在被檢查體2的測定開始時及結束之後在導孔200的內部滑動。因此，在第3圖所示的狀態，探針10的角區域容易與導孔200的內壁面接觸。
另一方面，如第5圖所示之比較例，使探針10的斷面的面積減小，可抑制探針10與導孔200的內壁面之接觸。但是，使探針10的斷面的面積減小會使得探針10的電阻增大。因此，會有流至探針10之電流的容許量減小，而使被檢查體2的測定發生障礙之情形。
相對於此，第2圖所示之探針10因為在角區域形成有缺口，所以導孔200的角部200C與探針10的角區域之距離會比第3圖之狀態寬。因此，即使在探針10在導孔200的內部滑動之情況，探針10也不會與導孔200的內壁面接觸。因而，會抑制探針10之磨耗或破損。而且， 與第5圖所示的比較例相比較，斷面的面積之減小較小，所以可增大流至探針10之電流的容許量。
此外，即使在探針10與導孔200的內壁面接觸之情況，也因為探針10的角區域形成有缺口，所以在每個角區域，探針10係以複數處與導孔200的內壁面接觸。因此，在每個接觸處之探針10與導孔200的內壁面接觸的壓力會減小。因而，會抑制探針10之磨耗或破損。
在探針10形成之缺口的大小，最好設定在探針10的角區域不會與導孔200的角部200C接觸之程度。例如，考慮組裝的精度、探針10的位置及形狀之隨時間的變化等，來設定的缺口的大小。另外，也考慮測定時之探針10的位置及形狀的變化等來設定缺口的大小。
在第4圖所示之探頭20所保持的探針10中，只要至少在探針10之在導孔200的內部滑動之際之接近導孔200的角部200C而與之相對向的角區域形成缺口即可。換言之，在與導孔200的角部200C之距離大之探針10的角區域，並非一定要形成缺口不可。因此，與第2圖所示之探針10的斷面的面積相比較，並非將與角部200C相對向之角區域都形成為缺口，所以可相較於第2圖所示的實施例減小探針10之斷面的面積之減少。因而，可增大流至探針10之電流的容許量。
如以上說明的，根據本發明的實施形態之電性連接裝置1，以在探針10的角區域形成缺口，而可抑制由於探針10與導孔200的內壁面之接觸所引起的探針 10之磨耗或損傷。而且，因為斷面的面積之減少較小，所以可抑制流至探針10之電流的容許量之減小。
以下，參照第6至10圖來說明本發明的實施形態之電性連接裝置1的探針10的製造方法。以下所述的探針10的製造方法只是一個例子，毋庸說，包含後面將說明的變形例在內，都可用除此方法之外的各種製造方法來實現。第6至10圖中，圖(a)是平面圖，圖(b)是沿著圖(a)的B-B方向之斷面圖，圖(c)是圖(a)中以虛線框起來之探針10的前端區域S的斜視圖。
首先，如第6圖(a)~(c)所示，在支持基板100的上表面形成犧牲層110。犧牲層110係沿著探針10的外緣形狀而形成。如後述，探針10的一部分將形成於犧牲層110所圍起來的區域內。犧牲層110係藉由鍍銅等而形成。
接著，如第7圖(a)~(c)所示，在犧牲層110的上表面，以將犧牲層110所圍起來的區域填滿之方式形成將成為探針10的一部分之斷面為T形的部分10a。然後，在部分10a的上表面形成與犧牲層110所圍起來的區域呈對稱之探針10的其餘的部分10b。藉此，就如第8圖(a)~(c)所示形成探針10。
然後，如第9圖(a)~(c)所示，將犧牲層110從支持基板100去除掉。再如第10圖(a)~(c)所示，使探針10從支持基板100剝離而完成探針10。
探針10的材料可採用例如鎳(Ni)合金等。 以上說明的雖然是採用半加成法(semi-additive process)之製造方法，但亦可採用減去法(subtractive process)或兩者的複合法來製造探針10。此外，還可採用熱電解電鍍法或蒸鍍等之乾式法(dry process)來進行探針10之製造。
另外，以上雖針對從平面圖看彎曲的形狀之探針10說明其製造方法，但當然不限於探針10的形狀為彎曲的之情況，如例如第11圖所示，探針10亦可為直線的形狀。
<變形例>
形成於探針10之缺口的形狀可任意地設定。亦即，上述的雖然是探針10的缺口為將角區域切成四角形之形狀，但缺口亦可為其他的形狀。例如，如第12圖所示，缺口在與軸方向垂直之斷面上之形狀可為將角區域切成階梯形狀之形狀。根據第12圖所示的形狀之缺口，與第2圖所示的形狀之缺口相比較，可使探針10的斷面的面積較為增大。因此，可使流至探針10之電流的容許量增大。
或者，可如第13圖所示，將探針10的角區域予以倒角而形成缺口。藉此，可抑制探針10與導孔200的角部200C之接觸，且可抑制探針10的斷面的面積之減小。
(其他的實施形態)
如上述利用實施形態進行了本發明之揭示，但不應將屬於此揭示的一部分之說明及圖示理解成是限制本發明者。本發明技術領域的業者當可從上述揭示輕易想到各種 替代實施形態、實施例及運用技術。
例如，上述揭示說明的雖然是尚未在角區域形成缺口之狀態的探針10的斷面為四角形之情況，但探針10的斷面亦可為其他的多角形狀。例如，探針10的斷面及導孔200的孔形狀為五角形或六角形之情況，也一樣可藉由沿著周方向在角區域形成缺口而抑制探針10之磨耗或破損。
如上所述，此處未載明的各種實施形態等當然都包含在本發明中。因此，本發明的技術範圍只由就上述的說明而論為妥當的申請專利範圍中界定的發明特定事項所決定。

Claims (7)

  1. 一種電性連接裝置，具備有：探頭，係具有導孔，且前述導孔之與延伸方向垂直的形狀為將多角形的角部整修形成為圓角而成的形狀；以及探針，係以穿過前述導孔的狀態保持於前述探頭，其中，在前述探針之與前述導孔的前述角部相對向之角區域形成有沿著前述探針的軸方向之缺口。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電性連接裝置，其中，前述缺口在與前述軸方向垂直之斷面上係為將前述角區域切除成四角形之形狀。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電性連接裝置，其中，前述缺口在與前述軸方向垂直之斷面上係為將前述角區域切除成階梯形狀之形狀。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電性連接裝置，其中，將前述探針的前述角區域予以整修而形成前述缺口。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之電性連接裝置，其中，前述導孔之與延伸方向垂直的形狀，係具有四個前述角部的四角形之相似形狀。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之電性連接裝置，其中，前述探針係被保持成在前述探頭的內部因彈性變形而彎曲之狀態。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之電性連接裝置，其中，前述探頭係具有頂部、上部導引部、下部導引部、及底部，前述頂部、前述上部導引部、前述下部導引部、及前述底部各自具有供前述探針穿過之前述導孔，前述缺口係形成於前述探針的至少與前述導孔的前述角部相對向之前述角區域。
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