探针卡和检查装置制造方法

日期:2019-03-04 03:02:05

探针卡和检查装置制造方法
【专利摘要】提供一种探针卡和检查装置,以限制探针卡在测试对象检查过程中的变形并且抑制探针卡的平坦度的降低。探针卡是与测试对象接触以执行检查的探针卡,该探针卡具有:探针基板,其在第一表面上设置有多个探针并且在第二表面上设置有多个固定件接收部;以及支撑体,其被布置成支撑探针基板的外周,在探针基板的第二表面上,在探针存在区域内至少配置有彼此等距离地规则布置的多个固定件接收部。
【专利说明】探针卡和检查装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于半导体集成电路的通电测试(energization test)的探针卡和检查装置。
【背景技术】
[0002]传统地,具有分别与测试对象上的多个电极接触的探针的探针卡用于诸如半导体集成电路等测试对象的电气检查。典型地,探针卡为圆盘状的形状。与测试对象电连接的多个探针设置在探针卡的第一表面。由检查装置可拆装地支撑探针卡的外周。
[0003]在这种探针卡中,有时,当由多个探针的顶端限定的平面的平坦度没有满足规定平坦度(例如,30 μ m以下)时,探针没有与测试对象上的电极接触,不能进行电气检查。为了防止这种问题,提供如下的检查装置:在该检查装置中能够调整探针卡的平坦度以允许将探针卡的第一表面的平坦度维持在等于或小于平坦度的规定值(参照专利文献I)。
[0004][现有技术文献]
[0005][专利文献]
[0006][专利文献I]日本特开第2008-216060号公报
[0007]在该检查装置中,具有内螺纹的多个固定件接收部(anchor receiving portion)设置在探针卡的探针基板的与设置有探针的表面相反的一个表面上。此外,基准体布置在探针卡的该相反侧,弹簧针座和配线板被夹持在探针卡和基准体之间。基准体设置有固定件部,该固定件部在各自的顶端具有待与各固定件接收部的内螺纹螺纹连接的外螺纹。
[0008]在该检查装置中,通过调整固定件部的外螺纹相对于固定件接收部的内螺纹的螺纹连接状态以使探针卡相对于基准体的位置移位,能够校正探针卡的平坦度。

【发明内容】

_9] 发明要解决的问题
[0010]另外,例如,如图10所示,该检查装置中的探针卡132的固定件接收部134a、134b形成在探针卡的上述相反侧的同心圆136、138上。形成在同心圆136上的四个(4个)固定件接收部134a以均匀的间隔布置在同心圆136上。类似地,形成在同心圆138上的八个(8个)固定件接收部134b以均匀的间隔布置在同心圆138上。
[0011]当三个(3个)相邻的固定件接收部134a通过假想线彼此连接时,图10中布置在同心圆136上的四个(4个)固定件接收部134a形成由三个(3个)相邻的固定件接收部134a包围的区域,即形成具有等腰三角形形状的两个单元形状140。
[0012]另外,当彼此相邻的固定件接收部134a和固定件接收部134b通过假想线彼此连接时,布置在同心圆138上的八个(8个)固定件接收部134b形成由一个(I个)固定件接收部134b和两个(2个)固定件接收部134a包围的等腰三角形单元形状142以及由两个(2个)固定件接收部134b和一个(I个)固定件接收部134a包围的等腰三角形单元形状144。
[0013]由于各等腰三角形具有不同的边长,所以图10中的这些等腰三角形140、142、144的面积不同。即,由三个(3个)固定件接收部134a、134b包围的各区域具有不同的面积(尺寸),导致了由各固定件接收部134a、134b支撑的单元形状的面积差。因此,当引起变形的力施加到探针卡时,施加在各固定件接收部134a、134b上的力将不同,由在均具有等腰三角形形状的单元形状140、142、144的范围内的力产生的变形量将彼此不同。因而,将损害探针卡的平坦度。
[0014]针对上述问题,本发明的目的是通过在检查测试对象的同时抑制探针卡的变形来限制探针卡的平坦度的降低。
[0015]用于解决问题的方案
[0016]为了实现上述目的,根据本发明的第一方面的探针卡为:
[0017]一种探针卡,其通过与测试对象接触来执行检查,所述探针卡包括:
[0018]探针基板,其在第一表面具有多个探针,并且在第二表面具有多个固定件接收部;以及
[0019]支撑体,其布置成支撑所述探针基板的外周,
[0020]其中,在所述探针基板的第二表面上,在探针存在区域内至少配置有彼此等距离地规则布置的多个固定件接收部。
[0021]根据该方面,在所述探针基板的第二表面上,在探针存在区域内至少配置有彼此等距离地规则布置的多个固定件接收部,因而由在探针卡上彼此等距离相邻地规则配置的多个固定件接收部形成的区域具有相等的面积。换言之,在探针卡的探针存在区域中,当通过具有抵接在固定件接收部上的固定件部的基准体支撑探针卡时,能够使探针卡上的由各固定件部支撑的各单元面积相等。因而,在上述的每个固定件和每个单元面积中,施加的使探针卡变形的力的大小没有改变。结果,限制了探针卡的变形,防止探针卡的平坦度的降低。
[0022]应该注意的是,本说明书中的“探针存在区域”是指在如下的圆内的区域:该圆使用从探针卡的中心到位于从探针卡的中心朝向外周最远位置处的探针的距离作为半径。
[0023]同样,本说明书中的“固定件接收部彼此等距离地布置”的描述中包括的短语“彼此等距离地”不需要是字面上的严格意义的等距离。在固定件接收部的至少部分抵接表面和固定件接触的条件下,即使当固定件接收部的轴线位置与固定件的轴线位置不对齐时,相邻的固定件接收部之间的距离也被认为是本说明书中的“相等”。
[0024]根据本发明的第二方面的探针卡为第一方面的探针卡,其中从所述探针基板的中心沿径向存在至少两个单元形状,所述单元形状是由等距离地规则布置并且彼此相邻的多个所述固定件接收部形成的。
[0025]根据该方面,具有相等面积的多个单元形状在探针基板的探针存在区域内从探针基板的中心沿径向布置。因而,当变形力施加到探针基板时,相等的力施加到各单元形状上。因此,即使在探针基板变形时,由于变形量在各单元形状之间相等,所以防止了探针基板的平坦度的降低。
[0026]根据本发明的第三方面的探针卡是第二方面的探针卡,其中由三个相邻的所述固定件接收部形成的所述单元形状具有等边三角形形状。
[0027]根据该方面,由固定件接收部组成的具有相等面积的等边三角形单元形状形成在探针卡的探针存在区域中。因而,当引起探针基板变形的力施加到探针基板时,该力被均等地施加在所有等边三角形单元形状上。这意味着施加在各单元形状上的力没有差别,能够限制单元形状中的变形量的差别。因此,能够将探针基板的平坦度维持在等于或小于预定值(例如,30 μ m以下)。
[0028]根据本发明的第四方面的探针卡是第二方面的探针卡,其中由四个相邻的所述固定件接收部形成的所述单元形状具有正方形形状。
[0029]根据该方面,由固定件接收部组成的具有相等面积的正方形单元形状形成在探针卡的探针存在区域中。因而,当引起探针基板变形的力施加到探针基板时,该力被均等地施加在所有正方形单元形状上。这意味着施加在各单元形状上的力没有差别,能够限制单元形状中的变形量的差别。因此,能够将探针基板的平坦度维持在等于或小于预定值(例如,30 μ m以下)。
[0030]根据本发明的第五方面的探针卡是第一方面或第二方面的探针卡,其中多个所述固定件接收部中的一个布置在所述探针基板的中心。
[0031]根据该方面,由于固定件接收部设置在探针基板的中心,所以探针基板的中心由固定件支撑,这意味着改善了探针基板的刚性。结果,抑制了探针基板的变形,防止了探针卡的平坦度的降低。
[0032]根据本发明的第六方面的探针卡是第一方面或第二方面的探针卡,其中分别与多个弹簧针接触的多个端子设置于所述探针基板的第二表面,并且密封构件接触区域被设置成在端子存在区域的外侧且是在所述探针基板的外周的内侧形成低压室。
[0033]当通过将固定件接收部抵接在固定件部上而由基准体支撑探针卡时,探针卡的端子存在区域受到来自弹簧针的反作用力。因而,在探针基板的外周的内侧的低压室中,探针基板受到的力在大气压和来自端子存在区域中的弹簧针的反作用力之间平衡。相反地,在端子存在区域的外侧没有来自弹簧针的反作用力,探针基板受到的力不平衡。这将导致在探针基板的端子存在区域的内侧和外侧产生变形差。
[0034]在该实施方式中,在端子存在区域的外侧和探针基板的外周的内侧设置密封构件接触区域。因而,在探针基板的外周的内侧形成的低压室中,没有受到来自弹簧针的反作用力的区域变小。因此,减小了探针基板上产生的变形差。
[0035]同样,根据该实施方式,经由与探针基板接触的密封构件,在探针基板的密封构件接触区域中受到来自弹簧针座的反作用力。因而,探针基板的端子存在区域和密封构件接触区域分别受到来自弹簧针和弹簧针座的反作用力。结果,防止了由端子存在区域中和端子存在区域外侧的反作用力的存在或不存在而产生的变形,抑制了探针卡的平坦度的降低。
[0036]根据本发明的第七方面的探针卡是第一方面或第二方面的探针卡,其中分别与多个弹簧针接触的多个端子设置于所述探针基板的第二表面,并且密封构件被设置成在端子存在区域的外侧和所述探针基板的外周的内侧形成低压室。
[0037]根据该方面,当通过将固定件接收部抵接在固定件部上而由基准体支撑探针卡时,探针卡的端子存在区域受到来自弹簧针的反作用力。在这种状态下,探针基板的端子存在区域外侧的区域经由密封构件与弹簧针座接触,以受到来自弹簧针座的反作用力。因而,探针基板的端子存在区域和端子存在区域外侧的区域分别受到来自弹簧针和弹簧针座的反作用力。结果,防止了由端子存在区域中和端子存在区域的外侧的反作用力的存在或不存在而产生的变形,抑制了探针卡的平坦度的降低。
[0038]根据本发明的第八方面的探针卡是第一方面或第二方面的探针卡,其中除了彼此等距离地规则布置的所述多个固定件接收部之外,在所述探针基板的第二表面的探针存在区域内还设置有至少一个固定件接收部,并且所述至少一个固定件接收部和相邻的所述多个固定件接收部之间的距离与所述多个固定件接收部之间的距离不同。
[0039]根据该方面,由在探针基板的第二表面的探针存在区域内彼此等距离地规则布置的多个固定件接收部来形成等面积的多个单元形状。因而,当引起探针基板变形的力施加到探针基板时,在所有单元形状上施加等量的力。因此,即使在探针基板变形时,由于在各单元面积之间的变形量相等,因而防止了探针基板的平坦度的降低。
[0040]如上所述,在固定件接收部等距离地规则布置以在探针基板上形成等面积的单元形状的状态下,即使设置了以不同距离定位的其它固定件接收部时,也可以忽略探针基板的平坦度的降低。因而,如果需要的话,可以设置上述其它固定件接收部而不会使得平坦度降低。
[0041]根据本发明的第九方面的检查装置是一种检查装置,其包括:
[0042]根据第一方面或第二方面所述的探针卡;
[0043]弹簧针座,其位于所述探针基板的第二表面侧并且设置有与设置于所述探针基板的第二表面的第一端子电连接的多个弹簧针;
[0044]基准体,其具有待抵接在所述探针卡的固定件接收部上的多个固定件部,并且所述基准体在所述固定件接收部抵接在所述固定件部时限定所述探针卡的平坦度;
[0045]配线板,其布置在所述弹簧针座和所述基准体之间,并且具有多个第二端子,所述第二端子分别地电连接到所述弹簧针的与所述第一端子接触的一侧的相反侧,
[0046]探针器,所述探针卡经由所述支撑体安装到所述探针器,所述探针器具有台,在所述台上载置待与所述探针卡的探针接触的测试对象,以及
[0047]测试器,其与所述配线板电连接。
[0048]根据该方面,在该检查装置中能够产生与第一方面至第八方面中任意一项的效果相同的效果。
【专利附图】

【附图说明】
[0049]图1是根据本发明的第一实施方式的包括探针卡的检查装置的侧视图。
[0050]图2是示出在根据本发明的检查装置上探针卡和弹簧针座分离的状态的侧视图。
[0051]图3是示出在根据本发明的检查装置上探针卡、弹簧针座、探针器和其它元件彼此分离的状态的分解侧视图。
[0052]图4的(A)是示出探针卡的探针基板和支撑构件的接合状态的侧视剖视图,图4的(B)示出探针卡的探针基板和支撑构件的拆卸状态的侧视剖视图。
[0053]图5是示出根据本发明的第一实施方式的探针卡上的固定件接收部的配置的平面图。
[0054]图6是示出弹簧针与探针基板和基准体的接触状态的侧视图。
[0055]图7是示出根据本发明的第一实施方式的探针卡经由固定件接收部和固定件部而由基准体支撑的状态的侧视剖视图。[0056]图8是示出根据本发明的第二实施方式的探针卡上的固定件接收部的配置的平面图。
[0057]图9是示出根据本发明的第三实施方式的探针卡上的固定件接收部的配置的平面图。
[0058]图10是示出传统探针卡上的固定件接收部的配置的平面图。
[0059]图11是示出根据本发明的第二实施方式的变形例的探针卡上的固定件接收部的配置的平面图。
[0060]图12是示出根据本发明的第三实施方式的变形例的探针卡上的固定件接收部的配置的平面图。
【具体实施方式】
[0061]在下文中基于附图对本发明的实施方式做出描述。仅在第一实施方式中描述在所有实施方式中通过相同的附图标记表示的共同的组成元件,在随后的实施方式中省略该描述。
[0062]参照图1和图2描述检查装置10的组成元件。检查装置10具有探针器12、测试器14、探针卡16、弹簧针座18、配线板20和基准体22。探针器12具有吸盘顶(chuck top)24和检查台26。
[0063]通过组合X台、Y台、Z台和Θ台来构成检查台26。吸盘顶24安装到检查台26的顶部。因而,吸盘顶24在X轴方向上、Y轴方向上和Z轴方向上位置可调,其中,Y轴方向在水平面上与X轴方向正交,Z轴方向与水平面(XY平面)垂直。同样,吸盘顶24围绕Z轴在Θ方向上转动地可调。
[0064]安装测试对象30的安装面28设置在吸盘顶24上。在本实施方式中,测试对象30是集成有多个集成电路的半导体晶圆。
[0065]通过探针器12在探针卡16的外周支撑探针卡16,该探针卡16布置在吸盘顶24的安装面28的上方。多个探针34以探针34从探针卡16的下表面32 (B卩,探针卡16的“第一表面”并且为图1中的-Z轴侧的表面)沿着-Z轴方向突出的方式布置于下表面32。
[0066]弹簧针座18布置在探针卡16的上表面36 (B卩,探针卡16的“第二表面”并且为图1中的+Z轴侧的表面)上。弹簧针座18包括多个弹簧针38。如稍后将描述地,当探针卡16的固定件接收部40与设置在基准体上的固定件部42抵接时,弹簧针座18使配线板20上的各端子21 (参照图6)与探针卡16上的探针34电连接。在弹簧针38的存在区域的外侧、在弹簧针座18的上表面和下表面,弹簧针座18设置有环形密封构件44。
[0067]配线板20布置在弹簧针座18的上方,即图1中的+Z轴侧。分别与弹簧针38接触的多个端子21 (参照图6)设置于配线板20的下表面。配线板20安装到基准体22的下表面。电气路径(未示出)设置在配线板20和基准体22中。电气路径的第一端连接到配线板20的下表面的各端子21,电气路径的第二端连接到设置在基准体22的上表面的电极(未示出)。基准体22上的电极经由连接线缆46与测试器14电连接。
[0068]基准体22具有经由配线板20朝向探针卡16突出的多个固定件部42。由位于基准体上方(即相对于基准体在+Z轴方向上)的测试器14支撑基准体22。测试器14被形成为能够沿Z轴方向移动。[0069]因而,由密封构件44包围的空间48形成在探针卡16的上表面36和弹簧针座18的下表面之间,当测试器14沿-Z轴方向移位以使弹簧针38的下端与探针基板52的端子87接触时,导致探针卡16的上表面36与弹簧针座18的下表面端的密封构件44接触。通过使用未示出的气体供给和排出部件使空间48排气,以在空间48中产生负压。换言之,空间48形成低压室。可选地,弹簧针座18的下表面端的密封构件44可以被设计成与支撑体54接触,而不是与探针卡16的上表面36接触。
[0070]类似地,由于弹簧针座18的上表面端的密封构件44的存在,由密封构件44包围的空间50形成在弹簧针座18的上表面和基准体22的下表面之间。通过使用未示出的气体供给和排出部件使空间50排气,以在空间50中产生负压。换言之,空间50形成低压室。
[0071]应该注意的是,经由弹簧针38内的空间和以从上表面贯穿到下表面的方式设置于弹簧针座18的通孔(未示出)使空间50和空间48彼此连通以形成单一空间,能够从该空间的任意一端使空间48和空间50排气以同时形成低压状态。
[0072]由于在空间48和空间50中进行排气,密封空间48、50中的压力相对于外侧大气压变得较低。归因于相对于外侧大气压的压力差,配线板20和探针基板52之间的距离减小,同时朝向弹簧针座18压入弹簧针38。最终,固定件部42抵接在探针基板52上的固定件接收部40上,配线板20和探针基板52不再靠得更近。同时,不再进一步压入弹簧针38。
[0073]因此,探针卡16的探针34经由弹簧针38、配线板20的端子、配线板20和基准体22中的电气路径(未示出)、设置在基准体22的上表面的电极(未示出)和连接线缆46而电连接到测试器14。因而,检查装置10变得能够检查测试对象30。
[0074]?<第一实施方式>>>
[0075]参照图3至图5详细描述根据第一实施方式的探针卡16。探针卡16具有探针基板52和支撑体54。在本实施方式中,探针基板52为圆盘状(圆形)的形状,探针基板52被构成为包括陶瓷板和配线板的多层板(未示出)。探针基板52具有上表面36和下表面32。支撑体54布置在探针基板52的外周。
[0076]支撑体54形成为环形构件,并且用作当探针卡16安装到探针器12时用于探针卡16的高度基准。支撑体54具有高度基准构件56和探针基板支撑部58。高度基准构件56具有高度基准部60和探针卡夹持部62。高度基准部60的下表面64安装到探针器12。下表面64为探针卡16的高度基准表面。定位孔68形成在高度基准部60中,以将定位销66插入探针器12,用以确定探针卡16相对于探针器12的位置(参照图1、图4和图5)。
[0077]装配到探针基板52的凹部70中的定位销72以从探针卡夹持部62的下表面突出的方式设置于该下表面。同样,通孔74形成在探针卡夹持部62中,并且螺纹构件76插入到通孔74中。
[0078]环形探针基板支撑部58具有接合部78和夹持头(clamping bit) 80。待与螺纹构件76螺纹连接的内螺纹82设置在接合部78中。设置夹持头80以形成支撑探针基板52的下表面32的外周的环。
[0079]当定位销72装配到凹部70中时,探针基板52的外周84的上表面36与高度基准构件56的探针卡夹持部62接触。此外,探针基板52的外周84的下表面32与探针卡夹持部62的夹持头80接触。换言之,当插入到探针卡夹持部62的通孔74中的螺纹构件76与接合部78的内螺纹82螺纹 连接时,探针基板52的外周84被夹持在探针卡夹持部62和夹持头80之间。
[0080]另外,探针基板52具有从下表面32突出的多个探针34。多个探针34以如下方式安装到下表面32:使得通过连接探针34的顶端获得的假想平面的平坦度等于或小于预定值(例如,30 μ m以下)。
[0081]同样,分别与弹簧针38接触的多个端子87 (参照图6)设置在与弹簧针座18上的弹簧针38的存在区域相对应的假想圆86 (参照图5)内侧的区域。换言之,假想圆86的内部区域被定义为端子存在区域88。同样,在上表面36上,通过利用例如聚酰亚胺涂覆假想圆86和假想圆90之间的区域使得密封构件接触区域92 (参照图5和图7)形成在假想圆86和假想圆90之间的区域中,其中假想圆90与假想圆86同心。在本实施方式中,探针34设置在下表面32的与假想圆94内侧的区域相对应的区域中。即,假想圆94的内部区域为探针存在区域96 (参照图5)。
[0082]多个固定件接收部40a、40b、40c形成在上表面36上。在本实施方式中,固定件接收部40a、40b、40c形成为圆柱形。多个固定件接收部40a布置在探针存在区域96内。固定件接收部40a中的一个布置在探针基板52的中心位置。六个(6个)固定件接收部40a围绕布置在中心位置的固定件接收部40a布置。固定件接收部40a以各固定件接收部40a和相邻的固定件接收部40a之间的距离相等的方式布置。即,规则地布置七个(7个)固定件接收部40a,以形成正六边形,该正六边形的基点在位于中心的固定件接收部40a处。
[0083]三个(3个)相邻的固定件接收部40a在通过假想线彼此连接时形成由三个(3个)相邻的固定件接收部40a包围的区域,即,形成具有等边三角形形状的单元形状98。此外,在本实施方式中,彼此等距离地布置的多个固定件接收部40b、40c沿着探针基板52和支撑体54的边界形成。
[0084]固定件接收部40b以到相邻两个(2个)固定件接收部40a的距离等于等边三角形单元形状98的一边的长度的方式布置。因而,由一个(I个)固定件接收部40b和两个(2个)固定件接收部40a包围的区域也形成具有等边三角形形状的单元形状98。这意味着从探针基板52的中心沿径向布置两个(2个)或更多个等边三角形单元形状98。
[0085]各固定件接收部40a、40b、40c形成在与基准体22上的固定件部42相对应的位置处。然而,对应的位置为如下位置:在该位置处,固定件接收部40a、40b、40c的抵接面的至少一部分与固定件部42重叠。因而,固定件接收部40a、40b、40c的轴线位置(在图5中的XY平面上)和固定件部42的轴线位置不必完全一致,而是可以在固定件接收部40a、40b、40c的抵接面的至少一部分与固定件部42重叠的范围内错开。
[0086]在本实施方式中,七个(7个)固定件接收部40a布置在端子存在区域88内。因而,与现有技术中的固定件接收部IOOaUOOb的数量为十二个(12个)相比,能够减少固定件接收部的数量。换言之,能够减少端子存在区域88内的被固定件接收部占用的面积,能够与减少的面积成比例地增加与弹簧针38对应的端子87的数量。结果,能够增加到探针34的信号线的数量,以实现检查装置10的检查性能的改进。
[0087]同样在本实施方式中,固定件接收部40a中的一个布置在探针基板52的中心。这意味着通过固定件支撑探针基板的中心,以提高探针基板的刚性,并且抑制探针基板52的变形。采用这种方法,抑制通过连接设置在探针基板52的下表面32的探针34的顶端获得的假想的X-Y平面的平坦度变得比前述平坦度(例如,30 μ m以下)差。[0088]接着,参照图6和图7详细描述设置在基准体22的下表面侧的固定件部42。在图6中,形成在探针基板52的上表面36上的固定件接收部40和设置在基准体22的下表面侧的固定件部42处于未抵接状态。固定件部42从基准体22的下表面突出并且包括柱状部100和扩展部102。柱状部100设置在弹簧针座18中并且插入竖直贯穿弹簧针座18的通孔104中。通孔104的直径在下端部扩展,以形成能够接收扩展部102的扩展直径部106。
[0089]因而,在图6中,弹簧针座18处于固定件部42的扩展部102装配到扩展直径部106而与之接触并且朝向基准体22拉弹簧针座18以使弹簧针38被压到配线板20上的状态。优选地,设计并调整使弹簧针38压抵配线板20的力的强度,使得弹簧针38仅轻轻压抵配线板20而不引起配线板20的任何变形。
[0090]图6示出了测试器14朝向探针卡16移位直到弹簧针38的下端接触探针基板52上的端子87的状态。需要注意的是,在这种状态下,施加在弹簧针38的上端和下端的加压载荷小于接触所需的载荷,归因于不充分的加压载荷,从探针34到测试器14的电连接不稳定。
[0091]此时,设置在弹簧针座18的上表面的外周的密封构件44与配线板20接触。于是,由密封构件44包围的空间50形成在弹簧针座18的上表面和基准体22的下表面之间。同样,设置在弹簧针座18的下表面的外周的密封构件44与密封构件接触区域92接触。于是,由密封构件44包围的空间48形成在探针基板52的上表面36和弹簧针座18的下表面之间。优选地,经由弹簧针38内的空间和以从上表面贯穿到下表面的方式设置于弹簧针座18的通孔(未示出)使空间50和空间48彼此连通以形成单一空间。
[0092]此时,使用未示出的气体供给和排出部件开始对位于弹簧针座18的上表面和下表面的空间进行排气,即,对由设置于弹簧针座18的密封构件44与配线板20和探针基板52形成的空间48、50进行排气。
[0093]由于进行了排气,密封空间48、50中的压力相对于外侧大气压变得较低。归因于相对于外侧大气压的压力差,沿着使配线板20和探针基板52彼此靠近的方向朝向弹簧针座18压缩配线板20和探针基板52。最终,如图7中示出的,基准体22上的固定件部42的抵接面抵接在探针基板52上的固定件接收部40的抵接面上。此时,弹簧针座18在Z轴方向上被定位在探针基板52和配线板20之间,该弹簧针座18受到来自配线板20的反作用力并且受到来自探针基板52的反作用力,来自配线板20的反作用力是由压靠配线板20的弹簧针38的上端产生的,来自探针基板52的反作用力是由压靠探针基板52的弹簧针38的下端产生的(状态I)。
[0094]应该注意的是,在这种状态下,弹簧针38的上端和下端以规定的载荷值分别压靠配线板20上的端子21和探针基板52上的端子87,从探针34到测试器14的电连接变得稳定。因而,经由固定件接收部40和固定件部42通过基准体22支撑探针卡16。因此,限定了探针卡16和基准体22的相对定位,探针卡16的平坦度取决于基准体22的平坦度。在这种状态下,由配线板20和探针基板52处的空间50、48的减压分别引起的来自外侧大气压的力和随着弹簧针38被压入而抵抗并试图将弹簧针38推回的朝向外侧的力在探针存在区域大体平衡。为此,配线板20和探针基板52几乎不可能向内或向外弯曲。
[0095]当从状态I进一步进行排气时,一旦通过未示出的测量部件测量的空间48、50内的负压达到规定值,气体供给和排出部件(未示出)将空间48、50内的负压保持在恒定值(状态2)。在状态2中,空间48、50被制成低压室,通过探针卡16和配线板20压入弹簧针38,这使得固定件接收部40抵接在固定件部42上(状态I ),另外,归因于新产生的压力差,探针卡16经由固定件部42与基准体22 —体化。
[0096]当空间48脱离状态I或平衡状态进入负压状态时,将通过大气压产生的力从下表面32施加到探针基板52,试图使探针基板52朝向弹簧针座18移位。此时,通过多个固定件部42支撑探针基板52,探针基板52通过具有相同面积的区域(即多个等边三角形单元形状98)受到前述的力。
[0097]由于以使得各等边三角形单元形状98具有相等的面积的方式形成多个等边三角形单元形状98,所以将等量的力施加到各等边三角形单元形状98。这意味着施加在各单元形状98上的力没有差别,并且探针基板52朝向弹簧针座18的位移量在整个面积中都相等。因此,抑制了探针基板52的变形。
[0098]另外,在各顶点到重心的距离恒定的正多边形中,等边三角形单元形状98允许顶点的数量减少到最小的数量。
[0099]这能够证明如下:当从各顶点到重心的距离为“a”时,
[0100]正η边形的面积“S”能够通过以下等式表示:
[0101]S=n.a2.{cos ( π /n).sin ( π /n)}
[0102]正η边形的内角(rad.)能够表示如下:
[0103]Ji (η — 2) /n
[0104]并且η边形的内角和能够通过下式来表示:
[0105]Ji (η — 2)
[0106]因而,η边形拥有的几何顶点的数量,即固定件的数量N能够通过以下等式来表示:
[0107]N= τι (η — 2) /2 = (η — 2)/2
[0108]因此,当各顶点和重心之间的距离保持恒定时,面积“S”除以面积“S”中的固定件的数量得到的值,即每个固定件的面积“S”,能够表示如下:
[0109]s=S/N = η.a2.{cos ( π /n).sin (Ji /n)} / {(η — 2) /2}
[0110]=2n.a2.{cos ( π /n).sin ( π /n) / (n — 2)}
[0111]基于该公式,
[0112]当n=3时,即在等边三角形的情况下,s = 2.598a2。
[0113]类似地,
[0114]当n=4时,即在正方形的情况下,s = 2a2,
[0115]当n=5时,即在正五边形的情况下,s = 1.585a2,以及
[0116]当n=6时,即在正六边形的情况下,S=L 299a2。
[0117]采用这种方法,随着“η”的增大,每个固定件的面积都减小了。
[0118]当利用布置在正多边形的顶点的固定件从与固定件相对的面将均匀的压力施加在弹性体上时,离固定件最远的重心位置为正多边形几何形状中产生最大位移的点。然而,如果从正多边形的顶点起的距离相等,则位移量将大体相等。因而,对于相等的单元面积,当单元形状形成为等边三角形时需要最小数量的固定件。换言之,当面积相等时,在固定件布置在具有较少边数的正多边形的顶点时重心处的位移量变得较小。[0119]另外,弹簧针38的抵抗来自下表面32的大气压的加压力的反作用力在探针基板52的探针存在区域96中被施加在探针基板52上。另外,来自在密封构件接触区域92中与探针基板52接触的密封构件44的反作用力施加在探针基板52的外周,即施加在探针存在区域96的外侧。因而,抵抗施加在下表面32上的大气压的反作用力(即,弹簧针38和密封构件44的反作用力)施加在弹簧针38的存在区域中的上表面36上和在径向上从中心位置朝向外周延伸的密封构件44上。这使得能够减小探针基板52在径向上的变形。
[0120]?<第二实施方式>>>
[0121]参照图8描述根据第二实施方式的探针卡108。第二实施方式在固定件接收部110相对于第一实施方式的探针基板52上的固定件接收部40的位置方面与第一实施方式不同,并且在单元形状面积方面也与第一实施方式不同,第二实施方式的单元形状面积小于第一实施方式的单元形状面积,以提高探针基板52的刚性。
[0122]在探针卡108中,多个固定件接收部110a、110b、110c、110d、110e设置在探针基板52的上表面36上。三个(3个)固定件接收部IlOa以固定件接收部IlOa之间的距离相等的方式布置。另外,三个(3个)固定件接收部IlOa以具有等边三角形形状并且由三个(3个)固定件接收部IlOa形成的单元形状112的重心与探针基板52的中心相对应的方式布置。
[0123]此外,均具有等边三角形形状的单元形状114以单元形状114与等边三角形单元形状112共用一条边的方式围绕具有等边三角形形状的单元形状112布置,等边三角形单元形状114具有与等边三角形单元形状112相等的尺寸。在构成各等边三角形单元形状114的三个(3个)顶点中,由固定件接收部IlOa形成两个(2个)顶点,由固定件接收部IlOb形成剩下的一个顶点。
[0124]此外,等边三角形单元形状116以单元形状116与等边三角形单元形状114共用一条边的方式围绕等边三角形单元形状114布置,等边三角形单元形状116具有与等边三角形单元形状112、114相等的尺寸。在构成各等边三角形单元形状116的三个(3个)顶点中,由固定件接收部IlOa形成一个顶点,由固定件接收部IlOb形成另外两个顶点中的一个顶点。固定件接收部IlOc布置在剩下的顶点上。
[0125]对于位于两个(2个)等边三角形单元形状116之间的等边三角形单元形状118,由固定件接收部IlOa形成等边三角形的三个(3个)顶点中的一个,由固定件接收部IlOc形成剩下的两个(2个)顶点。在等边三角单元形状118中,连接固定件接收部IlOa和固定件接收部IlOc的两条(2条)边分别与相邻的等边三角形单元形状116的一条边共用。因而,固定件接收部110a、110b、IlOc以到彼此相邻的固定件接收部110a、110b、IlOc的距离相等的方式规则布置在探针基板52上的探针存在区域96中。
[0126]另外,在探针基板52的六个(6个)等边三角形单元形状116中的每一个中,位于径向外侧的一边、即不与等边三角单元形状114、118共用的一边与等边三角形单元形状120的一边共用。在等边三角形单元形状120的三个(3个)顶点中,由固定件接收部IlOb形成一个顶点,由固定件接收部IlOc形成另外两个顶点中的一个。固定件接收部IlOd布置在剩下的顶点上。
[0127]同样在本实施方式中,多个固定件接收部IlOe布置在如下的圆的圆周上:该圆的半径与从探针基板52的中心到固定件接收部IlOd的位置的距离相对应。在该圆的圆周上等间隔地布置固定件接收部IlOd和110e。
[0128]在本实施方式中等距离地定位各固定件接收部110a、110b、110c、110d。同样,以彼此具有相同尺寸的方式形成等边三角形单元形状112、114、116、118、120。换言之,等边三角形单元形状112、114、116、118、120具有相等的面积。
[0129]在本实施方式中,由固定件接收部110组成的具有相等面积的等边三角形单元形状112、114、116、118形成在探针基板52上的探针存在区域96内。因而,当引起探针基板52的变形的力施加到探针基板52时,该力被均等地施加到所有等边三角形单元形状112、114、116、118上。这意味着施加在各单元形状上的力没有差别,能够限制单元形状中的变形量的差别。因此,能够将探针基板52的平坦度维持在等于或小于预定值(例如,30μπι以下)。
[0130]此外,在本实施方式中,与第一实施方式的等边三角形单元形状98的数量为6个的情况相比,探针存在区域96中的等边三角形单元形状112、114、116、118的总数增加到13个。这意味着由各固定件接收部110a、110b、110c支撑的单元面积变得更小,并且限制了在探针基板52上产生的变形。
[0131]〈〈〈第三实施方式〉》
[0132]参照图9描述根据第三实施方式的探针卡122。第三实施方式在固定件接收部124相对于第一实施方式的探针基板52上的固定件接收部40的位置方面与第一实施方式不同。
[0133]在探针卡122中,多个固定件接收部124a、124b、124c、124d设置在探针基板52的上表面36上。以距探针基板52的中心的距离相等的方式布置四个(4个)固定件接收部124a。此外,以使得相邻固定件接收部124a之间的距离相等的方式布置该四个(4个)固定件接收部124a。S卩,四个(4个)固定件接收部124a形成正方形单元形状126。
[0134]与正方形单元形状126共用一条边的正方形单元形状128布置于正方形单元形状126的四条(4条)边。在正方形单元形状128的四个(4个)顶点中,由固定件接收部124a形成两个(2个)顶点,由固定件接收部124b形成剩下的两个(2个)顶点。即,固定件接收部124a、124b以到相邻的固定件接收部124a、124b的距离相等的方式规则布置在探针基板52上的探针存在区域96中。
[0135]正方形单元形状130布置在两个(2个)正方形单元形状128之间,该两个(2个)正方形单元形状128的一条边分别与正方形单元形状126的以直角相交的两条(2条)边共用。正方形单元形状130的以直角相交的两条(2条)边分别与正方形单元形状128的一条边共用。
[0136]同样,固定件接收部124c、124d布置在探针卡122上的探针基板52和支撑体54的边界处。固定件接收部124c、124d以到同一个圆上相邻的固定件接收部124c、124d的距离相等的方式布置。同样,固定件接收部124c布置在正方形单元形状130的不与正方形单元形状128共用的两条边相交的交点附近。
[0137]同样,以彼此具有相等尺寸的方式形成正方形单元形状126、128、130。换言之,正方形单元形状126、128、130具有相等的面积。
[0138]在本实施方式中,由固定件接收部124组成的具有相同面积的正方形单元形状126、128形成在探针基板52上的探针存在区域96中。因而,当引起探针基板52的变形的力施加到探针基板52时,该力被均匀地施加到所有正方形单元形状126、128上。这意味着施加在各单元形状上的力没有差别,并且能够限制在单元形状中的变形量的差别。因此,能够将探针基板52的平坦度维持在等于或小于预定值(例如,30μπι以下)。
[0139]另外,使用正方形单元形状126布置固定件接收部124允许信号线等沿着与半导体芯片配置的方向匹配的竖直方向或水平方向反复配置。因为该特征对探针卡生产过程中的简单配置做出了贡献,所以在很多情况下是优选的。虽然这种配置在保持平坦度等于等边三角形单元形状的平坦度方面没有优势,却具有其它正多边形不能提供的优点。
[0140]?<第一实施方式到第三实施方式的变形例>>>
[0141](I)以固定件部42抵接在固定件接收部40上并且在空间48、50中产生负压使得由基准体22支撑探针卡16的方式形成第一实施方式至第三实施方式。可选地,可以以在各固定件部42的顶端设置外螺纹并且在各固定件接收部40上设置内螺纹使得通过将固定件部42与固定件接收部40螺纹连接而由基准体22支撑探针卡16的方式形成第一实施方式至第三实施方式。
[0142](2)第一实施方式至第三实施方式形成为在探针基板52的上表面36的外周部设置密封构件接触区域92。可选地,密封构件44可以设置在上表面36的外周。
[0143](3)在第一实施方式至第三实施方式中,固定件接收部40、110、124等距离地布置在探针基板52和支撑体54的边界上。可选地,固定件接收部40、110、124可以以不规则的距离布置在探针基板52和支撑体54的边界上。
[0144](4)除了由等边三角形或正方形形成单元形状的构造外,可以由正多边形或者这些形状的组合形成单元 形状。
[0145](5)通过在探针基板52的探针存在区域96中彼此等距离地规则布置固定件接收部40a、110、110a、110b、110c、124、124a、124b形成第一实施方式至第三实施方式。可选地,除了这些固定件接收部之外,可以在探针存在区域96中布置至少一个固定件接收部146。可以以到相邻的固定件接收部40a、110、110a、110b、110c、124、124a、124b的不规则距离与各固定件接收部40a、110、110a、110b、110c、124、124a、124b之间的距离不同的方式布置至少一个固定件接收部146。
[0146]同样,在探针存在区域96中由固定件接收部40a、110、110a、110b、110c、124、124a、124b形成的单元形状98、112、114、116、118、126、128可以以至少一个固定件接收部146设置在单元形状98、112、114、116、118、126、128中的至少一个中的方式形成。
[0147]在图11和图12中示出了至少一个固定件接收部146的配置示例。固定件接收部146的配置示例包括:在探针存在区域96中的没有形成单元形状98、112、114、116、118、126,128的位置处,在探针基板52的中心设置固定件接收部146 ;或者在探针存在区域96中的形成单元形状98、112、114、116、118、126、128的位置处,在探针基板52的中心设置固定件接收部146。
[0148]在图11和图12中示出的至少一个固定件接收部146的配置示例中,单元形状112、114、116、118、126、128形成在探针存在区域96中,并且在各单元形状上施加相同大小的力。因而,在探针存在区域96中增加至少一个固定件接收部146将不会引起探针基板52的平坦度的任何降低。
[0149]探针卡16、108、122是与测试对象30接触以执行测试的探针卡16、108、122,该探针卡16、108、122包括:探针基板52,其在下表面32设置有多个探针34并且在上表面36设置有多个固定件接收部40、110、124 ;和支撑体54,其被布置为支撑探针基板52的外周,在探针基板52的上表面36上,在探针34的存在区域96内至少配置有彼此等距离地规则布置的多个固定件接收部40、110、124。
[0150]在探针卡16、108、122 上,存在单元形状 98、112、114、116、118、120、126、128、130中的至少两个(2个)单元形状,从探针基板52的中心沿径向存在的单元形状98、112、114、116、118、120、126、128、130是由彼此等距离地规则布置并且彼此相邻的多个固定件接收部40、110、124 形成的。
[0151]在探针卡16、108上,由三个(3个)相邻的固定件接收部40、110形成的单元形状为等边三角形98、112、114、116、118、120。在探针卡122上,由四个(4个)相邻的固定件接收部124形成的单元形状为正方形126、128、130。在探针卡16上,在探针基板52的中心处布置多个固定件接收部40中的一个。
[0152]探针卡16、108、122包括:多个端子87,其在探针基板52的上表面36上分别与多个弹簧针38接触;以及密封构件接触区域92,其在端子87的存在区域88的外侧和探针基板52的外周的内侧以形成低压室48、50。同样,探针卡16、108、122包括:多个端子87,其在探针基板52的上表面36上分别与多个弹簧针38接触;以及密封构件44,其在端子87的存在区域88的外侧和探针基板52的外周的内侧以形成低压室48、50。
[0153]除了彼此等距离地规则布置的多个固定件接收部40a、110、110a、110b、110c、124、124a、124b之外,在探针基板52的上表面36上的探针34的存在区域96内还设置至少一个固定件接收部146。至少一个固定件接收部146与相邻的多个固定件接收部40a、110、110a、110b、110c、124、124a、124b 之间的距离与多个固定件接收部 40a、110、110a、110b、110c、124、124a、124b中的每一个之间的距离不同。
[0154]检查装置10包括:探针卡16、108、122 ;弹簧针座18,其被定位在探针基板52的上表面36侧并且设置有与端子87电连接的多个弹簧针38 ;基准体22,其具有待抵接在探针卡16、108、122的固定件接收部40、110、124上的多个固定件部42并且在固定件接收部40、110、124抵接于固定件部42时限定探针卡16、108、122的平坦度;配线板20,其布置在弹簧针座18和基准体22之间并且具有分别电连接到弹簧针38的与端子87接触的一端的相反端的多个端子21 ;探针器12,探针卡16、108、122经由支撑体54安装到探针器12,探针器12具有检查台26,在检查台26上载置与探针卡16、108、122上的探针34接触的测试对象30 ;测试器14,其与配线板20电连接。
[0155]不用说,本发明不限于以上实施方式,在权利要求书中说明的本发明的范围内的各种变形都是可以的,并且这种变形也包括在本发明的范围内。
[0156]附图标记说明
[0157]10:检查装置
[0158]12:探针器
[0159]14:测试器
[0160]16、108、122、132:探针卡
[0161]18:弹黃针座
[0162]20:配线板[0163]21:配线板上的端子
[0164]22:基准体
[0165]24:吸盘顶
[0166]26:检查台
[0167]28:安装面
[0168]30:测试对象
[0169]32:探针卡的下表面
[0170]34:探针
[0171]36:探针卡的上表面
[0172]38:弹簧针
[0173]40、40a、40b、110、110a、110b、110c、110d、110e、124、124a、124b、124c、124d、134、134a、134b、146:固定件接收部
[0174]42:固定件部
[0175]44:密封构件
[0176]46:连接缆线
[0177]48、50:空间
[0178]52:探针基板
[0179]54:支撑体
[0180]56:高度基准构件
[0181]58:探针基板支撑部
[0182]60:高度基准部
[0183]62:探针卡夹持部
[0184]64:高度基准部的下表面
[0185]66、72:定位销
[0186]68:定位孔
[0187]70:凹部
[0188]74、104:通孔
[0189]76:螺纹构件
[0190]78:接合部
[0191]80:夹持头
[0192]82:内螺纹
[0193]84:探针基板的外周
[0194]86、90、94:假想圆
[0195]87:探针基板上的端子
[0196]88:端子存在区域
[0197]92:密封构件接触区域
[0198]98、112、114、116、118、120、126、128、130:单元形状 100:柱状部
[0199]102:扩展部
[0200]106:扩展直径部[0201]136:同心圆
[0202]138:同心圆
[0203]140、142、144:等腰三角形单元形状
【权利要求】
1.一种探针卡,其通过与测试对象接触来执行检查,所述探针卡包括: 探针基板,其在第一表面具有多个探针,并且在第二表面具有多个固定件接收部;以及 支撑体,其布置成支撑所述探针基板的外周, 其中,在所述探针基板的第二表面上,在探针存在区域内至少配置有彼此等距离地规则布置的多个固定件接收部。
2.根据权利要求1所述的探针卡,其特征在于,从所述探针基板的中心沿径向存在至少两个单元形状,所述单元形状是由等距离地规则布置并且彼此相邻的多个所述固定件接收部形成的。
3.根据权利要求2所述的探针卡,其特征在于,由三个相邻的所述固定件接收部形成的所述单元形状具有等边三角形形状。
4.根据权利要求2所述的探针卡,其特征在于,由四个相邻的所述固定件接收部形成的所述单元形状具有正方形形状。
5.根据权利要求1或2所述的探针卡,其特征在于,多个所述固定件接收部中的一个布置在所述探针基板的中心。
6.根据权利要求1或2所述的探针卡,其特征在于,分别与多个弹簧针接触的多个端子设置于所述探针基板的第二表面,并且 密封构件接触区域被设置成在端子存在区域的外侧且是在所述探针基板的外周的内侧形成低压室。
7.根据权利要求1或2所述的探针卡,其特征在于,分别与多个弹簧针接触的多个端子设置于所述探针基板的第二表面,并且 密封构件被设置成在端子存在区域的外侧和所述探针基板的外周的内侧形成低压室。
8.根据权利要求1或2所述的探针卡,其特征在于,除了彼此等距离地规则布置的所述多个固定件接收部之外,在所述探针基板的第二表面的探针存在区域内还设置有至少一个固定件接收部,并且 所述至少一个固定件接收部和相邻的所述多个固定件接收部之间的距离与所述多个固定件接收部之间的距离不同。
9.一种检查装置,包括: 根据权利要求1或2所述的探针卡; 弹簧针座,其位于所述探针基板的第二表面侧并且设置有与设置于所述探针基板的第二表面的第一端子电连接的多个弹簧针; 基准体,其具有待抵接在所述探针卡的固定件接收部上的多个固定件部,并且所述基准体在所述固定件接收部抵接在所述固定件部时限定所述探针卡的平坦度; 配线板,其布置在所述弹簧针座和所述基准体之间,并且具有多个第二端子,所述第二端子分别地电连接到所述弹簧针的与所述第一端子接触的一侧的相反侧, 探针器,所述探针卡经由所述支撑体安装到所述探针器,所述探针器具有台,在所述台上载置待与所述探针卡的探针接触的测试对象,以及 测试器,其与所述配线板电连接。
【文档编号】G01R31/26GK103852607SQ201310626022
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2012年11月28日
【发明者】中田义朗, 菊地义德, 藤田洋征 申请人:日本麦可罗尼克斯股份有限公司


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