TWI391671B - Inspection structure - Google Patents

Description

檢查用構造體

本發明係關於安裝於探針卡之電路基板下面之檢查用構造體。

例如半導體晶圓上所形成之IC、LSI等電子電路之電性特性檢查，係例如利用具備電路基板或探針之探針卡來進行，例如藉由排列於電路基板下面之多根探針與晶圓上電子電路之各電極塊進行電接觸來進行。

為吸收電路基板之歪斜或晶圓上電極塊之高低不一等，或削掉電極塊表面之氧化膜，探針有必要於上下方向具備彈性或強度。因此，探針應由具備優良導電性等電性特性、及優良彈性等機械特性之材料形成(參照專利文獻1)。

[專利文獻1]特開2007-57439號公報

但是，近年來，隨著電子電路之圖案微細化，電極塊也微細化，且電極塊之間隔越加狹窄，故探針卡上有必要形成更微細、間距更小之探針。因此，就需要微細且可確保因彈性引起之充分收縮量、且可確保充分強度之機械特性更優異之探針。且，因要求以更高精度進行嚴密檢查，故探針之電性特性也有必要進一步提高。

但是，現在並無該種電性特性與機械特性都極優異之材料，該材料之開發並不容易。

另，現狀之探針卡，雖對檢查用之電性信號進行有粗略之阻抗整合，但未對包含有探針部分進行阻抗整合。因此，檢查時自檢測器傳送至探針之電性信號會有劣化。為進行更高精度之嚴密檢查，必須進行更嚴密之阻抗整合。

本發明係鑒於前述問題而成者，其目的在於提供一種檢查用構造體，其係具備優異電性特性及機械特性之探針，且可嚴密進行阻抗之整合。

為達成前述目的，本發明係一種檢查用構造體，其特徵在於其係安裝於探針卡之電路基板下面之檢查用構造體，其具備台座部；安裝於前述台座部下面，由多根探針形成之基板狀接觸部；及在前述電路基板下面側保持前述台座部之保持部，前述接觸部至少由配線層、絕緣層及彈性層依序從下往上積層而成，各探針之前述接觸部之面內之局部向下方彎曲形成，且各探針具有前述具配線層、絕緣層及彈性層之積層結構，前述台座部具備電性連接於前述接觸部之探針與前述電路基板且朝上下方向設置之多根導電線、包圍前述各導電線周圍之介電體部、及包圍前述各介電體周圍且接地之導體部。

根據本發明，因接觸部之探針具備配線層與彈性層，因此例如於配線層可使用電性特性優異之材料，於彈性層可使用機械特性優異之材料，故可實現具備高的電性特性與機械特性之探針。另，藉由台座部之由導電線、介電體部、導體部形成之同軸結構或帶狀線結構，可嚴密進行對 包含有探針之探針卡整體之阻抗整合。因此，可更高精度地檢查具有更微細、間距更小之電極之被檢查體。

前述台座部之本體以導體形成而形成前述導體部，前述台座部上形成有由前述導體部包圍而朝上下方向貫通之貫通孔，前述導電線與前述介電體部也可於前述貫通孔內同軸狀安置。

前述接觸部之配線層上，形成有藉由配線與前述探針連接之多個連接端子，前述各導電線可與相對應之前述連接端子形成電性連接。

於前述配線層之連接端子之位置，形成有朝上下方向貫通前述接觸部之貫通孔，前述各導電線可插入前述接觸部之貫通孔，與前述連接端子形成電性連接。

前述配線層上亦可分開形成為形成有前述多根探針之探針形成區域及形成有前述多個連接端子之連接端子形成區域。

於前述接觸部與前述台座部之間，介隔形成有電子電路之配線基板，前述導電線可貫通在前述配線基板上所形成之貫通孔，與前述配線基板之配線電性連接。

前述電子電路亦可為使通過前述導電線之電性信號之雜訊去除之電路。

於前述台座部之下面形成有凹部，前述配線基板之電子電路亦可收容於該凹部。另，該凹部亦含有貫通孔。

於前述接觸部與前述台座部之間，介隔絕緣基板，前述導電線亦可貫通於前述絕緣基板上所形成之貫通孔。

於前述台座部之各導電線與前述電路基板之接觸部，亦可設有具有彈性之導體構件。

前述檢查用構造體進而具有於前述電路基板之下面側保持前述台座部之保持部，前述保持部可於同一平面內保持多個台座部。

前述保持部可形成為平板狀，多個貫通孔可形成為格子狀，前述台座部可自上方插入前述各貫通孔而卡止。

前述台座部係一個亦可藉由支持部安裝於前述電路基板之下面側。

根據本發明，探針卡之探針具有高的電性特性與機械特性，且可嚴密進行對探針之阻抗整合，可更高精度地檢查具有更微細、間距更小之電極之被檢查體。

以下，對本發明之較佳實施形態進行說明。圖1係具有本實施形態之檢查用構造體之探針裝置1之結構之概略示意圖。

探針裝置1上設有例如探針卡2及載置作為被檢查體之晶圓W之載置台3。探針卡2配置於載置台3之上方。載置台3係例如可在水平方向及上下方向自由移動之構成，可三維移動所載置之晶圓W。

探針卡2係例如具備用以傳送檢查用之電性信號至載置於載置台3之晶圓W之電路基板10；保持並固定該電路基板10之螺栓11；安裝於電路基板10之上面，補強電路基板 10之補強板12；及安裝於電路基板10之下面側，檢查時與晶圓W上之電極塊U接觸檢測電路基板10與晶圓W之電性導通之檢查用構造體13等。

電路基板10與未圖示之檢測器電路連接，可將從檢測器發出之檢查用電性信號傳送至下方之檢查用構造體13。電路基板10係形成為例如略圓盤狀。電路基板10之內部形成有電子電路，電路基板10之下面形成有該電子電路之多個端子10a。

補強板12之外周部之下面，安裝有貫通電路基板10並突出於電路基板10下方之支持部14。該支持部14支持檢查用構造體13。

檢查用構造體13具備多個檢查塊20，及保持並固定該等檢查塊20之作為保持部之保持板21。

檢查塊20如圖2所示具備台座部30，及安裝於台座部30下面之基板狀接觸部31。

台座部30形成為略正方體形狀。例如如圖3所示台座部30之中央形成有四角形凹部之貫通孔A。台座部30之本體30a由金屬等導體形成。該本體(導體部)30a接地。導體部30a上形成有多個上下方向貫通之圓形貫通孔30b，該各貫通孔30b中插入直線狀導通栓40。導通栓40分別多數配置於例如夾持貫通孔A之兩側。

各導通栓40係例如於如圖4所示中心軸中設有鎢等導電線40a，該導電線40a之周圍環狀包覆有樹脂等介電體部40b，成為同軸狀。因此，台座部30之內部，以如圖4所示 設有包圍各導電線40a周圍之介電體部40b，設有包圍該介電體部40b周圍之導體部30a。由此，台座部30具備通過導通栓40對電性信號進行阻抗調整之同軸結構。

導通栓40，如圖3所示從台座部30之導體部30a之上下面突出，該突出部分未被介電體包覆，導電線40a露出。例如導通栓40之導電線40a之上端部透過具有彈性之作為導體構件之連接栓50與電路基板10之端子10a連接。連接栓50由例如導電橡膠等形成。各導通栓40之連接栓50貫通上面基板51並保持於該上面基板51上。上面基板51形成為方形。上面基板51被嵌入例如設於台座部30上面之凹部30c，安裝於台座部30。

接觸部31如圖2所示形成為與台座部30之下面同樣大小之方形基板狀。接觸部31如圖3所示從下往上依序具有配線層31a、絕緣層31b及彈性層31c之3層積層構造。接觸部31之中央部附近，於下方彎曲形成有多根探針60。因此，探針60具備配線層31a、絕緣層31b及彈性層31c之3層結構。

探針60形成為例如如圖5所示於接觸部31之中央部呈2列並排。一列探針60之頂端與另一列探針60之頂端相互對向設置。由此，接觸部31之中央部成為探針60之形成區域。接觸部31之配線層31a之探針60之形成區域兩側，藉由配線與對應探針60連接形成多個連接端子61。即，接觸部31之探針60之形成區域兩側，係連接端子61之形成區域。

各連接端子61之位置上，形成有貫通接觸部31之貫通孔 62。如圖3所示，貫通孔62中插入導通栓40之導電線40a，導電線40a與連接端子61藉由焊錫等形成電路連接。如此，各探針60通過連接端子61、導電線40a及連接栓50，與電路基板10形成電路連接。

接觸部31之絕緣層31b係由聚醯亞胺或鐵氟隆(杜邦公司之註冊商標)等絕緣材料形成。藉由該絕緣層31b使配線層31a與彈性層31c絕緣。彈性層31c係由例如橡膠金屬、BeCu或碳鋼等彈性材料形成。藉由該彈性層31c，各探針60在上下方向具有高彈性。

此處，對前述接觸部31之製造方法進行說明。首先，形成由配線層31a與絕緣層31b所構成之下層基板70，及由彈性層31c所構成之上層基板71。下層基板70係藉由在作為基材之絕緣層31b之下面藉由例如照相平版技術形成特定圖案之配線層31a而製造。另，上層基板71係由例如電鑄技術形成。

之後，下層基板70與上層基板71壓接貼合。接著，經由例如雷射照射裝置B進行雷射加工，沿各探針之形狀刻上痕跡。然後，藉由例如板狀構件從上層基板71側押壓探針形成區域，使探針形成區域之一部分向下方彎曲，形成探針60。另，也可不按前述將下層基板70與上層基板71貼合形成接觸部31，而在上層基板71上直接蒸鍍絕緣材並在其上形成電路，形成配線層31a及絕緣層31b。

如圖3所示之台座部30之下面與接觸部31之間，介隔由絕緣體所構成之絕緣基板80。絕緣基板80係使用與例如接 觸不31同樣大小之方形基板。絕緣基板80上形成有多數個貫通孔80a，於該等貫通孔80a中插入導電線40a。於絕緣基板80之中央部，形成對應台座部30之貫通孔A之貫通孔D。藉由此絕緣基板80，使台座部30之導體部30a與接觸部31絕緣。

如前所述，各檢查塊20係使上部基板51、台座部30、絕緣基板80及接觸部31一體化而構成。

保持板21係例如形成為圖6所示之平板狀。保持板21上形成有四角形狀之多個貫通孔21a按橫縱方向格子狀分佈。貫通孔21a形成為檢查塊20可從上方插入其中，台座部30藉由貫通孔21a之框部21b卡止，檢查塊20藉由保持板21保持。

保持板21如圖1所示由支持部14固定。保持板21藉由被螺栓90固定於支持部14之簧片91固定於支援部14。通過該固定，各檢查塊20之上部端子(連接栓50)與電路基板10之端子10a形成連接。

接著，對如前述結構之探針裝置1之作用進行說明。首先，將晶圓W載置於載置台3上後，提升載置台3，使晶圓W從下方抵住檢查用構造體13。由此，晶圓W之各電極塊U與對應之各探針60接觸。然後，從檢測器發出之檢查用電性信號，通過電路基板10傳送至檢查用構造體13，通過連接栓50、導通栓40及探針60，傳送至晶圓W上之各電極塊U。由此，對晶圓W上之電路進行電性特性檢查。

根據前述之實施形態，接觸部31之探針60係形成為由配 線層31a、絕緣層31b及彈性層31c所構成之3層結構，因探針60之電性的導通部分與彈性部分分開，故配線層31a可使用電阻低之電性特性優異之材料，彈性層31c可使用彈性高之機械特性優異之材料。其結果，可實現同時具備高的電性特性與機械特性之探針。另，台座部30中形成有由導電線40a、介電體部40b及導體部30a構成之帶狀結構，因設有阻抗調整部，故可嚴密進行包含探針60在內之探針卡2整體之阻抗整合。因此，可高精度檢查具有更微細、間距更小之電極U之晶圓W。

台座部30之本體作為導體部30a，該導體部30a上形成有貫通孔30b，該貫通孔30b中同軸狀插入導電栓40之導電線40a與介電體部40b，可使台座部30內形成較簡單之同軸或帶狀線結構。

另，接觸部31之配線層31a上形成有通過探針60之接觸端子61，該連接端子61之位置上形成有貫通孔62，該貫通孔62中插入導電線40a，因導電線40a與探針60形成電路連接，故自探針60至電路基板10之配線簡潔明瞭。

接觸部31之配線層31a上，因探針之形成區域與連接端子之形成區域彼此分開形成，故配線結構簡明，製造簡單，可降低成本。

接觸部31與台座部30之間介隔絕緣基板80，絕緣基板80之貫通孔80a中貫通有導電線40a，因此例如接觸部31與台座部30之導體部30a絕緣。由此，例如自接觸部31傳至導體部30a之電性信號等就不會洩漏，可進行更高精度檢 查。

台座部30之導電線40a與電路基板10之接觸部設具有彈性之連接栓50，故連接栓50可吸收例如電路基板10變形或熱脹冷縮。由此，檢查塊20與電路基板10之接觸可安定，可穩妥地進行電性特性之檢查。

保持板21可於同一平面內保持多個檢查塊20，故可使用多個檢查塊20檢查晶圓W。因此，例如即使有一個檢查塊20破損，也還可用其他檢查塊20進行檢查。此外，各檢查塊20具有阻抗調整機能，例如對每個各檢查塊20調整阻抗，可更高精度進行晶圓面內之檢查。

另，保持板21上以格子狀形成有多個貫通孔21a，檢查塊20從上方插入貫通孔21a並卡止，故各檢查塊20之拆卸可簡單進行。另，還可只替換破損之檢查塊20或接觸部31。

前述實施形態中，檢查塊20之接觸部31與台座部30之間，亦可介隔具有特定電子電路之配線基板。例如如圖7所示，在台座部30與絕緣基板80之間介隔配線基板110。例如配線基板110係與接觸部31同樣大小之方形基板，例如配線基板110之台座部30側之中央部上形成有電子電路E。電子電路E係例如去除通過導電線40a之電性信號之雜訊之電路。配線基板110之電子電路E收容於台座部30之貫通孔A內。配線基板110之電子電路E兩側形成有多個貫通孔110a，各貫通孔1l0a內插入有導電線40a。導電線40a通過配線基板110之電子電路E與配線形成電路連接。該等情 形，因各檢查塊20可去除電氣電性信號之雜訊，故可進行更高精度之檢查。另，例如電子電路E破損時等，替換掉該檢查塊20即可，電子電路E之替換可簡單進行。

另，前述實施例中，設於配線基板110之電子電路亦可為使用終端電阻之阻抗整合電路或使用繼電器之切換電路等其他機能之電子電路。另，前述實施例中，亦可於台座部30與接觸部31之間挾持不同機能之多片配線基板。

前述實施形態中，台座部30之導體部30a內形成有貫通孔30b，該貫通孔30b內插入具有導電線40a及介電體部40b之導通栓40，在台座部30內形成同軸結構，但也可形成其他同軸結構。例如如圖8所示，於台座部30內設有於中心軸具有導電線120a，於該導電線120a之周圍包覆介電體部120b，於該介電體部120b之周圍包覆接地之導體部120c之同軸狀栓120，亦可形成同軸結構。該情形，栓120之周圍之台座部30之本體可由絕緣體121形成。另，如圖9所示，亦可在台座部30之中央配置於上下方向延伸之導電線130，配置介電體部131以包圍該導電線130，於該介電體部131之外側配置有對向之2片板狀之導體部132。此外，該種情形，亦可於例如導電線130與介電體部131之間形成縫隙，導電線130可為於上下方向具有彈性者。該情形下，例如導電線130係具有曲折的形狀，且可形成為彈簧狀。由如圖9所示構造構成為帶狀線。

以上，參照附圖對本發明之較佳實施形態進行了說明，但本發明並不局限於前述實施例。熟悉該項技藝者可明瞭 在申請專利範圍所記載之思想範疇內，可思及各種變更例或修正例，那等當然亦屬於本發明之技術範圍內。

例如，前述實施形態所記載之檢查用構造體13，具有多個台座部30，但也可只具有1個台座部30。相關情形，例如如圖10所示，台座部30具有與電路基板10同程度之直徑，外周部由例如支特部14支持。台座部30中插入有前述同軸結構或帶狀線結構之多個導電栓40。台座部30之下面，安裝有例如與台座部30之下面同樣大小之絕緣基板80，該絕緣基板80之下面安裝有多個接觸部31。台座部30之上面，安裝有例如與台座部30之上面同樣大小之上面基板51，支持多個連接栓50。根據該實施例，藉由更簡單之結構，可進行更高精度之檢查。另，在該實施例中，亦可於如前述之台座部30下面形成凹部，於該凹部收容電子電路E之方式，在絕緣基板80與台座部30之間介隔配線基板110。

另，接觸部31之探針60之數量或配置並不受前述實施例限制，可任意選擇。台座部30或接觸部31之形狀也不受前述實施例限制，可任意選擇。

此外，本發明也適用於被檢查體為除晶圓W以外之FPD(平面顯示器)等其他基板之情形。

[產業上的可利用性]

本發明適用於對具有更微細、間距更小之電極之被檢查體進行更高精度之電性特性之檢查。

1‧‧‧探針裝置

2‧‧‧探針卡

10‧‧‧電路基板

13‧‧‧檢查用構造體

20‧‧‧檢查塊

30‧‧‧台座部

30a‧‧‧導體部

31‧‧‧接觸部

31a‧‧‧配線層

31b‧‧‧絕緣層

31c‧‧‧彈性層

40‧‧‧導通栓

40a‧‧‧導電線

40b‧‧‧介電體部

60‧‧‧探針

U‧‧‧電極塊

W‧‧‧晶圓

圖1係探針裝置之結構之概略示意圖。

圖2係檢查塊之結構之立體圖。

圖3係檢查塊之結構之縱斷面圖。

圖4係台座部內之結構之簡化模式圖，(a)係橫斷面圖，(b)係縱斷面圖。

圖5係接觸部之立體圖。

圖6係保持多個檢查塊之保持板之結構之底視圖。

圖7係設有配線基板之檢查塊之縱斷面圖。

圖8係台座部內之其他同軸結構之模式圖，(a)係橫斷面圖，(b)係縱斷面圖。

圖9係台座部內之帶狀線結構之模式圖，(a)係橫斷面圖，(b)係縱斷面圖。

圖10係台座部為一個之情形之探針裝置之結構之概略示意圖。

1‧‧‧探針裝置

2‧‧‧探針卡

3‧‧‧載置台

10‧‧‧電路基板

10a‧‧‧端子

11‧‧‧螺栓

12‧‧‧補強板

13‧‧‧檢查用構造體

14‧‧‧支持部

20‧‧‧檢查塊

21‧‧‧保持板

30‧‧‧台座部

31‧‧‧接觸部

60‧‧‧探針

90‧‧‧螺栓

91‧‧‧簧片

U‧‧‧電極塊

W‧‧‧晶圓

Claims (13)

1. 一種檢查用構造體，安裝於探針卡之電路基板之下面，其係具備：台座部；及安裝於前述台座部之下面，且形成有多根探針之基板狀接觸部；前述接觸部至少由配線層、絕緣層及彈性層依序從下往上積層而成；各探針之前述接觸部之面內之局部向下方彎曲形成，且各探針具有前述具配線層、絕緣層及彈性層之積層結構；前述台座部具備電性連接於前述接觸部之探針與前述電路基板且朝上下方向設置之多根導電線、包圍前述各導電線周圍之介電體部、及包圍前述各介電體周圍且接地之導體部；進而具有於前述電路基板之下面側保持前述台座部之保持部，前述保持部係可於同一平面內保持多個台座部。
2. 如請求項1之檢查用構造體，其中前述台座部之本體由導體形成而形成前述導體部，前述台座部上形成有由前述導體部包圍而朝上下方向貫通之貫通孔，前述導電線與前述介電體部於前述貫通孔內設成同軸狀。
3. 如請求項1之檢查用構造體，其中前述接觸部之配線層上，形成有藉由配線與前述探針連接之多個連接端子，前述各導電線與相對應之前述連接端子電性連接。
4. 如請求項3之檢查用構造體，其中於前述配線層之連接端子之位置，形成有朝上下方向貫通前述接觸部之貫通孔，前述各導電線插入前述接觸部之貫通孔，與前述連接端子電性連接。
5. 如請求項3之檢查用構造體，其中前述配線層上分開形成有：形成有前述多根探針之探針形成區域及形成有前述多個連接端子之連接端子形成區域。
6. 如請求項1之檢查用構造體，其中於前述接觸部與前述台座部之間，介隔形成有電子電路之配線基板，前述導電線貫通在前述配線基板上所形成之貫通孔，與前述配線基板之配線電性連接。
7. 如請求項6之檢查用構造體，其中前述電子電路係將通過前述導電線之電性信號之雜訊去除之電路。
8. 如請求項6之檢查用構造體，其中於前述台座部之下面形成有凹部，前述配線基板之電子電路收容於該凹部。
9. 如請求項1之檢查用構造體，其中於前述接觸部與前述台座部之間，介隔絕緣基板，前述導電線貫通在前述絕緣基板上所形成之貫通孔。
10. 如請求項1之檢查用構造體，其中於前述台座部之各導電線與前述電路基板之接觸部，設有具有彈性之導體構 件。
11. 如請求項1之檢查用構造體，其中前述保持部形成為平板狀，以格子狀形成有多個貫通孔，前述台座部係自上方插入前述各貫通孔而卡止。
12. 如請求項1之檢查用構造體，其中前述台座部係一個且藉由支持部安裝於前述電路基板之下面側。
13. 如請求項1之檢查用構造體，其中於前述各介電體部之外側設有對向之2片板狀之前述導體部，於前述導電線與前述介電體部之間形成縫隙，前述導電線係具有曲折的形狀，且形成為彈簧狀。