TWI818378B - 電性連接裝置及電性連接裝置的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題在於提供一種可使探針容易插入形成在導板之導孔的電性連接裝置及電性連接裝置的製造方法。
電性連接裝置係具備：第一導板，係具有供探針貫通的第一導孔；第二導板，係具有供探針貫通的第二導孔；及導入膜，係配置在第一導板與第二導板之間，且具有供探針貫通的導入導孔。導入膜係由會藉由特定溶劑而溶解之材料所構成，該特定溶劑不會溶解第一導板、第二導板及探針。
Description
本發明係關於在被測定體之特性的測定中所使用的電性連接裝置及電性連接裝置的製造方法。
為了將積體電路等被測定體以不從晶圓分離的狀態進行測定，係使用具有探針之電性連接裝置。在使用電性連接裝置的測定中，係使探針之一方的端部接觸於被測定體之信號端子，使探針之另一方的端部接觸於配置在印刷基板等之電極端子(以下，亦稱為「焊墊」(land)。)。焊墊係與IC測試器(integrated circuit tester)等測定裝置電性連接。電信號係經由電性連接裝置而在被測定體與測定裝置之間進行傳輸。
為了保持探針，電性連接裝置係使用沿著探針的軸方向配置有複數個導板之探針頭。探針頭係在探針貫通形成在各個導板的貫通孔(以下，稱為「導孔」。)之狀態下保持探針。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2010-281583號公報
在具有導板之電性連接裝置的製造中，係將探針連續地插入以彼此分離的方式重疊的複數個導板之導孔。此時，會有難以將探針插入全部的導板之導孔的情形。例如，會有因為探針的變形等，而導致貫通最初的導板之導孔的探針衝撞到第二片以後之導板的問題。
有鑑於上述問題點，本發明之目的在於提供一種可使探針容易插入形成在導板之導孔的電性連接裝置、及電性連接裝置的製造方法。
本發明一態樣的電性連接裝置係具備：第一導板，係具有供探針貫通的第一導孔；第二導板，係具有供探針貫通的第二導孔；及導入膜，係配置在第一導板與第二導板之間，且具有供探針貫通的導入導孔。導入膜係由會藉由特定溶劑而溶解之材料所構成，該特定溶劑不會溶解第一導板、第二導板及探針。
根據本發明，可提供一種可使探針容易插入形成在導板之導孔的電性連接裝置及電性連接裝置的製造方法。
1:電性連接裝置
2:探針頭
3:探針卡
10:探針
20:導板
21:第一導板
22:第二導板
23:第三導板
25:中空區域
30:導入膜
31:第一導入膜
32:第二導入膜
40:間隔件
41:第一間隔件
42:第二間隔件
43:第三間隔件
50:容器
60:配線基板
61:焊墊
70:平台
100:被測定體
200:導孔
210:第一導孔
220:第二導孔
230:第三導孔
300:導入導孔
310:第一導入導孔
320:第二導入導孔
500:溶液
M:箭號
P:應力
圖1為顯示本發明實施型態之電性連接裝置之構成的示意圖。
圖2為用以說明本發明實施型態之電性連接裝置的製造方法的示意程序圖(其1)。
圖3為用以說明本發明實施型態之電性連接裝置的製造方法的示意程序圖(其2)。
圖4為用以說明本發明實施型態之電性連接裝置的製造方法的示意程序圖(其3)。
圖5為用以說明本發明實施型態之電性連接裝置的製造方法的示意程序圖(其4)。
圖6為用以說明偏置(offset)配置的示意圖。
圖7為顯示比較例的電性連接裝置的示意圖。
圖8為說明比較例的電性連接裝置的製造方法的示意圖。
圖9為顯示使用本發明實施型態之電性連接裝置的探針卡之例的示意圖。
其次，參照圖式，說明本發明實施型態。以下圖式的記載中，對相同或類似的部分附加相同或類似的符號。但是，圖式為示意圖，應留意會有各部厚度之比率等與實物不同的情形。此外，圖式彼此間也包含彼此的尺寸關係、比率不同的部分。以下所示的實施型態係例示用以將本發明之技術思想具體化之裝置、方法者，本發明實施型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顯示本發明實施型態之電性連接裝置1之構成。電性連接裝置1係具有具備保持探針10之功能的探針頭2。探針頭2係具備第一導板21、第二導板22、及第三導板23。探針頭2為由第二導板22與第三導板23一體化而成之構成。此外，探針頭2係具備在第一導板21與第二導板22之間以彼此分離的方式配置的第一導入膜31及第二導入膜32。
如圖1所示，探針頭2為沿著Z軸方向依序配置第一導板21、第一導入膜31、第二導入膜32、第二導板22、及第三導板23而成之構成。此處，Z軸方向為被保持在探針頭2之探針10的軸方向。將與Z軸方向垂直的平面設為XY平面。
第一導板21、第二導板22、第三導板23、第一導入膜31及第二導入膜32分別具有供探針10貫通的導孔。將第一導板21之導孔稱為第一導孔210，將第二導板22之導孔稱為第二導孔220，將第三導板23之導孔稱為第三導孔230。此外，將第一導入膜31之導孔稱為第一導入導孔310，將第二導入膜32之導孔稱為第二導入導孔320。
以下，將第一導板21至第三導板23等之探針頭2所具有的導板亦稱為「導板20」。將分別形成在導板20之導孔亦稱為「導孔200」。此外，將第一導入膜31及第二導入膜32等之探針頭2所具有的導入膜亦稱為「導入膜30」。將分別形成在導入膜30之導孔亦稱為「導入導孔300」。
圖1所示的探針頭2係以使探針10呈直線狀的方式保持探針10。也就是，以使導板20之導孔200及導入膜30之導入導孔300之各者的中心軸一致的方式，配置導板20及導入膜30。
探針頭2係具有配置在第一導板21之外緣區域與第二導板22之外緣區域之間的間隔件40。藉由間隔件40而在第一導板21與第二導板22之間構成中空區域25。第一導入膜31與第二導入膜32係配置在中空區域25。如後述，在被測定體的測定時，探針頭2係將探針10以彎曲的狀態保持在中空區域25。
圖1所示的間隔件40為使複數個局部間隔件沿著Z軸方向重疊而成的構成。具體而言，間隔件40為第一間隔件41、第二間隔件42、第三間隔件43的三個局部間隔件沿著Z軸方向重疊而配置在第一導板21與第二導板22之間而成的構成。而且，導入膜30之外緣部被夾持在局部間隔件彼此間。亦即，第一導入膜31之外緣部被夾持在第一間隔件41與第二間隔件42之間。第二導入膜32之外緣部被夾持在第二間隔件42與第三間隔件43之間。
另外，為了容易理解構成，圖1中，係顯示探針頭2保持3隻探針10的例子。探針頭2所保持的探針10的枝數係對應於被測定體之信號端子的個數等而任意設定。
導入膜30係由會藉由特定溶劑而溶解之材料所構成，該特定溶劑不會溶解該探針頭2的除了導入膜30之其它構成物及探針10。也就是，第一導入膜31及第二導入膜32藉由不會溶解探針頭2之導板20、間隔件40、及探針10的特定溶劑而溶解。
例如，導入膜30的材料亦可為聚乙烯醇、澱粉、明膠之任一者。而且，在除了導入膜30的探針頭2之構成物、亦即導板20及間隔件40的材料使用例如陶瓷。此外，在探針10的材料使用鈀(PD)、鎳(NI)。此情形，就
不會溶解導板20、間隔件40及探針10而會溶解導入膜30的特定溶劑而言，亦可使用水。
以下，參照圖2至圖5，說明實施型態之電性連接裝置1的製造方法。另外，以下，為了容易理說明，省略間隔件40的圖示，且探針10僅顯示一枝。實際上，係配合被測定體的測定而使用所須枝數的探針10。
首先，準備具有導孔200的導板20與具有導入導孔300的導入膜30之探針頭2。例如，如圖2所示，準備具有第一導板21至第三導板23、第一導入膜31及第二導入膜32的探針頭2。
而且，使探針10貫通於探針頭2之導板20之導孔200及導入膜30之導入導孔300。例如，如圖3中以箭號所示，連續地使探針依序貫通於第一導孔210、第一導入導孔310、第二導入導孔320、第二導孔220及第三導孔230。此時，在使導孔200與導入導孔300的中心軸一致的狀態，使探針10貫通於導孔200及導入導孔300。
接著，藉由不會溶解導板20、間隔件40及探針10的特定溶劑而溶解導入膜30。例如，如圖4所示，準備容器50，該容器50盛裝有不會溶解探針頭2的導入膜30以外之構成物及探針10而會溶解導入膜30的溶液500。而且，將保持探針10的探針頭2浸入溶液500中。藉此，溶解探針頭2的導入膜30。
另外，當溶解導入膜30時，會在局部間隔件彼此間產生導入膜30之膜厚份的間隙。此間隙亦可藉由將第一導板21與第二導板22朝Z軸方向互相推壓而堵塞。例如，探針頭2亦可為藉由貫通於間隔件40、導入膜30的螺絲
而接合第一導板21至第三導板23的構成。藉由鎖固此螺絲，堵塞在間隔件40的局部間隔件彼此間所產生的間隙。
在溶解導入膜30之後，使第二導孔220相對於第一導孔210的相對位置沿著與探針10之延伸方向垂直的方向而移動。此時，不須使第二導孔220與第三導孔230的相對位置變化。例如，如圖5中以箭號M所示，使第二導板22及第三導板23相對於第一導板21而平行移動。
藉由使導板20的一部份平行移動，從導板20之主面的面法線方向觀察時，供相同的探針10貫通的導孔200之位置係朝與導板20之主面平行的方向移動。也就是，第二導孔220及第三導孔230係相對於第一導孔210平行地偏移。如此，以下，將使導孔200之位置偏移的配置稱為「偏置配置」。
藉由偏置配置，在第一導板21與第二導板22之間的中空區域25中，探針10會因為彈性變形而彎曲。為了實現偏置配置，探針頭2係構成為使第二導孔220相對於第一導孔210的相對位置沿著與探針10之延伸方向垂直的方向而移動自如。
當被保持在探針頭2的探針10之前端部與被測定體接觸時，如圖6中以箭號所示，會有沿著探針10的軸方向之應力P施加於探針10。此時，偏置配置之構造的探針頭2中，探針10會在中空區域25中挫曲。亦即，在第一導板21與第二導板22之間，探針10會因為撓曲變形而更大幅地彎曲。藉此，能夠以穩定的壓力使探針10與被測定體接觸。
另外，在不將導入膜30從探針頭2去除之比較例的情形，供探針10挫曲的空間狹窄。因此，例如，如圖7所示，被施加應力P的探針10不會挫曲為預定的形狀。結果，無法以預定的壓力使探針10與被測定體穩定地接觸。
此外，當有導入膜30殘留於探針頭2時，探針10會在導入膜30之間大幅地彎曲。結果，會有發生下列現象之情形：即使在消除應力P之後，探針10仍維持在變形的狀態，無法回復原本直線狀的形狀。當探針10變形時，探針10與被測定體並非以預定的壓力接觸，因此無法進行正確的測定。此外，當探針10彎曲時，會在以探針頭2更換探針10之際難以將探針10從探針頭2抽出。此外，當配置在探針頭2的探針10彎曲時，新插入於探針頭2的探針10與彎曲的探針10會接觸，使得探針10的更換困難。
另一方面，在探針頭不具有導入膜30的狀態中，供相同的探針10貫通的導孔200的間隔寬闊。因此，會有下列情形：由於製造誤差造成之探針10的翹曲、導孔200之位置精確度，而難以將探針10連續地插入全部的導板20之導孔200。例如，如圖8所示的比較例的電性連接裝置的製造方法，貫通於第一導板21之導孔的探針10之前端會衝撞到第二導板22的表面。如此，在沒有導入膜30的探針頭中，會產生探針10無法貫通全部的導板的問題。
例如，在全長為3mm、外徑為60μm的探針10之情形，導孔200的內徑為65μm左右。此外，導孔200與導孔200的間隔為15μm左右。因此，即使探針10僅有稍微彎曲，仍會在將探針10插入探針頭的工序中有探針10之前端會衝撞到導板20之虞。另一方面，可藉由擴大導孔200的內徑而減低探針10與導板20之衝撞的可能性。然而，當擴大導孔200的內徑時，會在導孔200的內部發生探針10之位偏。結果，使得探針10與被測定體之對位精確度下降。
相對於此，電性連接裝置1中，係一邊藉由導入膜30之導入導孔300而矯正探針10之位置一邊使探針10通過導板20之導孔200。因此，根據電
性連接裝置1，不需擴大探針10的外徑與導孔200的內徑之差，即可使探針10貫通於全部的導板20之導孔200。
如上述，實施型態之電性連接裝置1中，導入膜30係配置在導板20的間隔寬闊的中空區域25。因此，可使供探針10貫通的導孔的沿著探針10的軸方向之間隔縮窄。結果，根據電性連接裝置1，可使探針10容易插入形成在導板20之導孔200。
圖1中，係例示探針頭2具有第一導板21至第三導板23之情形。然而，探針頭2之導板的片數不限定於三片。例如，探針頭2所具有的導板亦可為第一導板21與第二導板22的兩片。或者，探針頭2亦可具有四片以上之導板。
另外，雖例示探針頭2具有第一導入膜31與第二導入膜32之情形，但探針頭2的導入膜30的片數不限定於兩片。例如，探針頭2的導入膜30的片數亦可為三片以上。此外，雖例示在第一導板21與第二導板22之間以彼此分離的方式配置複數個導入膜30之例，但探針頭2的導入膜30的片數亦可為一片。
例如，在中空區域25之Z軸方向的距離較長之情形，使導入膜30的片數增多。藉此，可遍及中空區域25的整個區域來矯正探針10之位置。另一方面，在中空區域25之Z軸方向的距離較短之情形，亦可使導入膜30的片數減少。藉由使導入膜30的片數減少，可抑制電性連接裝置1的製造成本。在全長為3mm、外徑為60μm的探針10之情形，導板20及導入膜30的間隔亦可設為例如1mm左右。
另外，上述內容中，係說明將導入膜30從探針頭2全部去除之情形，但亦可為不將全部的導入膜30從探針頭2去除的製造方法。例如，亦可將複數個導入膜30當中的一部份的導入膜30從探針頭2去除，以確保可在中空區域25使探針10挫曲為預定的形狀之空間。此情形，亦可僅將要去除的導入膜30浸入溶劑中。或者，亦可僅於要去除的導入膜30使用藉由特定溶劑而溶解的材料，而在要殘留於探針頭2的導入膜30使用不會被特定溶劑溶解的材料。
圖9顯示具有藉由上述說明之製造方法所製造之電性連接裝置1的探針卡3之構成例。探針卡3係在被測定體100之電性特性的測定中所使用。圖9所示的探針卡3為垂直動作式探針卡，例如，使搭載了被測定體100的平台70上升，而使探針10之前端部與被測定體100接觸。圖9顯示探針10未接觸於被測定體100之狀態。
探針卡3係具備保持探針10的探針頭2與配線基板60。於藉由間隔件40而形成在第一導板21與第二導板22之間的中空區域25中，探針10為彎曲的狀態。探針頭2之露出於第一導板21之上表面之探針10的基端部，係與配置在與探針頭2相向之配線基板60之下表面的電極端子(焊墊61)連接。焊墊61係與IC測試器等測定裝置(省略圖示)電性連接。
在被測定體100的測定時，露出於探針頭2之第三導板23之下表面的探針10之前端部係與被測定體100的測定用焊盤(省略圖示)接觸。而且，電信號係經由探針10及配線基板60而在被測定體100與測定裝置之間進行傳輸。例如，藉由測定裝置將預定的電壓、電流經由探針10施加於被測定體100。而且，從被測定體100輸出之電信號係經由探針10而傳送至測定裝置，對被測定體100之特性進行測定。在對被測定體100之電性特性進行測定之後，使
搭載了被測定體100的平台70下降，藉此使探針10與被測定體100成為非接觸狀態。
(其它實施型態)
雖如上述記載本發明實施型態，但構成本揭示的一部份的論述及圖式不應理解為用以限定本發明者。所屬領域中具有通常知識者當然可由本揭示理解各種代替實施型態、實施例及運用技術。
例如，上述內容中，係顯示以局部間隔件夾持導入膜30之外緣部之例，但亦可藉由其它方法將導入膜30配置在中空區域25。例如，亦可將導入膜30的端部接合於面向間隔件40的中空區域25之壁面。
此外，上述內容中，雖針對探針10的剖面形狀、導孔200及導入導孔300的形狀為圓形之情形進行說明，但此等部位的形狀不限於圓形。例如，探針10的剖面形狀、導孔200及導入導孔300的形狀亦可為四角形。
如上所述，本發明包含在此未記載之各種實施型態等。
1:電性連接裝置
2:探針頭
10:探針
21:第一導板
22:第二導板
23:第三導板
25:中空區域
31:第一導入膜
32:第二導入膜
40:間隔件
41:第一間隔件
42:第二間隔件
43:第三間隔件
210:第一導孔
220:第二導孔
230:第三導孔
310:第一導入導孔
320:第二導入導孔
Claims (11)
- 一種具有保持探針之功能的電性連接裝置，該電性連接裝置係具備：第一導板，係具有供前述探針貫通的第一導孔；第二導板，係具有供前述探針貫通的第二導孔，且前述第一導板與前述第二導板之間構成中空區域；及導入膜，係配置在前述第一導板與前述第二導板之間的前述中空區域，且具有供前述探針貫通的導入導孔；其中前述導入膜係由會藉由特定溶劑而溶解之材料所構成，該特定溶劑不會溶解前述第一導板、前述第二導板及前述探針。
- 如請求項1所述之電性連接裝置，其中，以使前述第一導孔、前述第二導孔及前述導入導孔的中心軸一致的方式，配置前述第一導板、前述第二導板及前述導入膜。
- 如請求項1或2所述之電性連接裝置，係構成為使前述第二導孔相對於前述第一導孔的相對位置沿著與前述探針之延伸方向垂直的方向而移動自如。
- 如請求項1或2所述之電性連接裝置，係具有不會被前述特定溶劑溶解的間隔件，且該間隔件係配置在前述第一導板之外緣部與前述第二導板之外緣部之間；且前述導入膜係配置在藉由前述間隔件而構成在前述第一導板與前述第二導板之間的前述中空區域。
- 如請求項4所述之電性連接裝置，其中， 前述導入膜之外緣部係被夾持在構成前述間隔件的複數個局部間隔件彼此間。
- 如請求項1或2所述之電性連接裝置，其中，複數個前述導入膜以彼此分離的方式配置在前述第一導板與前述第二導板之間。
- 一種電性連接裝置的製造方法，該製造方法包含：準備探針頭，該探針頭係具備：具有第一導孔的第一導板，具有第二導孔且與前述第一導板之間構成中空區域的第二導板，及具有導入導孔且配置在前述第一導板與前述第二導板之間的前述中空區域的導入膜；連續地使探針貫通前述第一導孔、前述導入導孔及前述第二導孔；及藉由不會溶解前述第一導板、前述第二導板及前述探針的特定溶劑而溶解前述導入膜。
- 如請求項7所述之電性連接裝置的製造方法，其中，在使前述第一導孔、前述第二導孔及前述導入導孔的中心軸一致的狀態，使前述探針貫通前述第一導孔、前述導入導孔及前述第二導孔。
- 如請求項7或8所述之電性連接裝置的製造方法，其中，在溶解前述導入膜之後，使前述第二導孔相對於前述第一導孔的相對位置沿著與前述探針之延伸方向垂直的方向而移動。
- 如請求項7或8所述之電性連接裝置的製造方法，其中，前述探針頭係具備在前述第一導板與前述第二導板之間以彼此分離的方式配置的複數個前述導入膜。
- 如請求項7或8所述之電性連接裝置的製造方法，其中，前述導入膜的材料為聚乙烯醇、澱粉、明膠之任一者。
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