CN1866030A - 探针卡及微小结构体的检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种以简易方式高精度地检查具有微小可动部的微小结构体的探针卡及检查装置。探针卡(6)包含：扬声器(2)、固定探针(4)的电路基板(100)，在电路基板(100)上装载扬声器(2)。而且，在电路基板(100)中设置开口区域，在其上装载扬声器(2)，由此对微小结构体的可动部输出测试声波。然后，利用探针(4)根据测试声波来检测因可动部移动而改变的电气特性变化，以检查微小结构体的特性。

Description

探针卡及微小结构体的检查装置

技术领域

本发明涉及一种检查微小结构体例如MEMS(Micro ElectroMechanical Systems，微机电系统)的探针卡及检查装置。

背景技术

近年来，特别是使用半导体微细加工技术等，正在关注将机械·电子·光·化学等多用功能集成化的器件即MEMS。以前，作为实用化的MEMS技术，例如，作为汽车·医疗用的各种传感器，可以在作为微传感器的加速度传感器或压力传感器、气流传感器等中装载MEMS器件。此外，通过在喷墨打印头中采用此MEMS技术，能增加喷出墨水的喷嘴数量，并且能够正确地喷出墨水，并能实现图象质量的提高和印刷速度的高速化。并且，众所周知一种正在反射型投影器中使用的微透镜阵列(micromirror array)等作为常规的MEMS器件。

此外，今后将通过开发利用MEMS技术的各种传感器和传动器，并且希望开发在向光通信·移动设备的应用、向计算机外设的应用、进一步开发向生物分析和便携式电源的应用。在技术调查报告第3号(经济产业省产业技术环境局技术调查室，制造产业局产业机械科，平成15年3月28日发布)中，以有关MEMS的技术现状和课题这样的议题介绍了各种MEMS技术。

另一方面，伴随着MEMS器件的发展，由于其微细结构等的缘故，对其进行适当检查的方式也就会变得更加重要。过去，通过在封装后使器件旋转和/或使用振动等方法来实行其特性的评价，但如果在微细加工技术后的晶片状态等的初始阶段中进行适当的检查来检测出不良，则可提高合格率并进一步降低制造成本。

在日本专利文献特开平5-34371号公报中，作为一个例子而提出了如下的检查方式：针对形成在晶片上的加速度传感器，检测因吹拂空气而改变的加速度传感器的电阻值来判别加速度传感器的特性。

专利文献1：日本专利文献特开平5-34371号公报

非专利文献1：技术调查报告第3号(经济产业省产业技术环境局技术调查室，制造产业局产业机械科，平成15年3月28日发布)

通常，具有加速度传感器等的微小可动部的结构体是一种其响应特性即使针对微小动静也会变化的器件。因此，为了评价其特性，就必须进行高精度的检查。如上述公报中所述，即使在通过吹拂空气给器件施加变化的情况下，也必须实施微调来评价加速度传感器的特性，但在控制气体流量的同时均匀地对器件吹拂气体以实行高精度地检查是极其困难的，即使假设可实行也必须设计复杂而且昂贵的测试装置。

并且，在吹拂空气的情况下，很难使空气具有指向性，向特定的位置吹拂空气来实行高精度的检查很困难。

发明内容

为了解决上述这样的课题而实施本发明，其目的在于，提供一种以简易的方式且高精度地检查具有微小可动部的微小结构体的探针卡及微小结构体的检查装置。

本发明的第一方式的探针卡具有在基板上形成的可动部、并与评价至少一个微小结构的特性的评价装置连接，其中包括：为了在测试时根据在基板上形成的可动部的移动来检测电气的变化量而与在基板上形成的微小结构体的检查用电极电连接的探针；和用于对微小结构体的可动部输出测试声波的声波产生装置。

优选探针卡还包含检测自声波产生装置输出的测试声波的麦克风。根据由麦克风检测出的结果来调整从声波产生装置输出的测试声波的特性。

优选声波产生装置通过机械振动动作之外的非振动动作来输出测试声波。

特别地，声波产生装置包含根据由热引起的空气膨胀压缩来输出测试声波的热音响发动机。

优选探针卡含有固定探针的固定构件，固定构件具有自声波产生装置对微小结构体的可动部输出测试声波的开口区域。

特别地，声波产生装置通过机械的振动动作输出测试声波，探针卡还包含用于相对固定构件承载声波产生装置的支撑构件，支撑构件具有抑制声波产生装置振动的防振材料。

特别地，支撑构件包含以多个点支撑声波产生装置的多个点支撑部。

特别地，探针卡还包含在固定构件和声波产生装置之间沿开口区域设置的隔音材料，以便在固定构件和声波产生装置之间不会泄漏测试声波。

特别地，支撑构件包含至少一个设置在声波产生装置和固定构件之间的第一及第二支撑构件单元。第一及第二支撑构件单元中的一个支撑构件单元用防振材料形成，另一个支撑构件单元，由与一个支撑构件相比硬度更高的材料形成。

特别地，探针相对于开口区域向前突出。

优选将探针的顶端形成为相对于微小结构体的检查电极垂直地接触。

特别地，声波产生装置通过机械的振动动作输出测试声波，探针卡包含固定探针的固定构件和用于支撑声波产生装置的支撑构件。固定构件具有自声波产生装置对微小结构体的可动部输出测试声波的开口区域。支撑构件相对于固定构件的开口区域可悬挂地支撑。

特别地，探针卡还包含在固定构件和声波产生装置之间沿开口区域设置的隔音材料，以便在固定构件和声波产生装置之间不会泄漏测试声波。

优选还包含用于所述开口区域之外的区域覆盖所述声波产生装置且与所述固定构件接合的盖子。

特别地，在所述开口区域的中心轴通过的位置配置有在所述基板上形成的所述微小结构体。

进一步地，包含多个所述声波产生装置，所述固定构件具有分别相对于所述多个声波产生装置设置且自各所述声波产生装置对上述微小结构体的可动部输出所述测试声波的多个开口区域，在由所述多个开口区域的各个开口区域的中心轴包围的区域面的中心轴通过的位置处配置有在所述基板上形成的上述微小结构体。

特别地，所述探针卡还包含在所述基板和所述探针卡间沿所述开口区域四周设置的聚音构件，以便在所述基板和所述探针卡之间不会泄漏上述测试声波，使测试声波集中于上述可动部。

优选所述聚音构件是固定所述探针的固定构件的一部分。

优选还包括利用烧结现象使探针和检查用电极导通的导通装置。

特别地，导通装置包含：为了在测试前引起烧结现象而对检查用电极施加电压用的烧结用电源；以及在测试之前引起烧结现象时与烧结用电源连接且在测试时与外部检查装置连接的切换电路。

本发明的第二方式的微小结构体的检查装置具有在基板上形成的可动部，并与评价至少一个微小结构体的特性的评价装置连接，其中包括：上述探针卡、与探针卡连接且用于评价微小结构的特性的评价装置。评价装置利用探针来检测出响应由声波产生装置输出的测试声波的微小结构体的可动部的移动，根据检测结果来评价微小结构体的特性。

发明效果

本发明的探针卡及微小结构体的检查装置包含用于对微小结构体的可动部输出测试声波的声波产生装置，评价装置利用探针来检测出响应由声波产生装置输出的测试声波的微小结构体的可动部的移动，根据检测结果来评价微小结构体的特性。

即，由于在探针卡中包含有声波产生装置，所以通过探针卡的探针的对准调整，对声波产生装置进行定位，由此就不需要对声波产生装置单独地进行对准调整，而且不需要为此进行结构设计，不仅可以提高效率还能够以简易方式进行测试。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的微小结构体的检查系统1的结构示意图；

图2是从三轴加速度传感器的器件上面观察到的视图；

图3是三轴加速度传感器的简图；

图4是说明承受各轴方向的加速度的情况下的重锥体和横梁的变形的示意图；

图5是相对于各轴设置的惠斯通电桥的电路结构图；

图6是说明对于三轴加速度传感器的倾斜角的输出响应图；

图7是说明重力加速度(输入)和传感器输出之间关系的图；

图8是说明三轴加速度传感器的频率特性的图；

图9是说明本第一实施方式的微小结构体的检查方法的流程图；

图10是说明响应从扬声器2输出的测试声波的三轴加速度传感器的频率响应的图；

图11是说明在本发明实施方式的测试当中与微小结构体的电极焊盘电结合的探针卡6的图；

图12是说明在加速度传感器中将探针的顶端压在检查用电极上时的共振频率的变化的图；

图13是说明本发明的实施方式的测量部25和检查用电极PD之间的连接的图；

图14是说明本发明第二实施方式的探针卡结构的图；

图15是说明本发明第二实施方式的第一变形例的探针卡结构的图；

图16是说明本发明第二实施方式的第二变形例的探针卡结构的图；

图17是说明本发明第二实施方式的第三变形例的探针卡结构的图；

图18是说明本发明第二实施方式的第四变形例的探针卡结构的图；

图19是说明本发明第二实施方式的第五变形例的探针卡结构的图；

图20是说明本发明第三实施方式的探针卡结构的图；

图21是说明本发明第三实施方式变形例的探针卡结构的图；

图22是说明本发明第四实施方式的测量对象器件和开口区域的位置关系的图；

图23是说明本发明第四实施方式的变形例的测量对象器件和开口区域的位置关系的图。

具体实施方式

下面，参照附图来详细地说明本发明的实施方式。此外，对图中相同或相当部分标注相同符号，且不重复进行说明。

(第一实施方式)

图1是根据本发明第一实施方式的微小结构体的检查系统1的结构示意图。

参照图1，基于本发明第一实施方式1的检查系统1包括测试装置(检查装置)5以及基板10，所述基板10形成有多个具有微小可动部的微小结构体的芯片TP。

在本例子中，作为进行测试的微小结构体的一个例子，列举多轴即三轴加速度传感器来进行说明。

测试装置5包括：输出作为疏密波的声波的扬声器2；用于在外部和测试装置内部间实行输入输出数据的发送接收的输入输出接口15；控制测试装置5整体的控制部20；用于与测试对象物接触的探针4；用于通过探针4来检测作为测试对象物的特性评价的测量值的测量部25；响应来自控制部20的指令以便控制扬声器2的扬声器控制部30；检测外部声音的麦克风(麦克)3；以及用于将麦克风3检测出的声波变换为电压信号并进一步进行放大以便输出到控制部20的信号调整部35。再有，麦克风3可以配置在测试对象物附近。再有，此后将叙述在一个探针卡中设置扬声器2、探针4、麦克风3。

在对根据本实施方式的检查方法进行说明之前，首先说明作为测试对象物的微小结构体的三轴加速度传感器。

图2是从三轴加速度传感器的器件上面观察到的视图。

如图2所示，在基板10中形成的芯片TP中，多个电极焊盘PD配置在芯片TP的周边。并且，为了对电极焊盘传送电信号或从电极焊盘传送电信号而设置金属布线。并且，在中央部配置有形成三叶草型的四个重锥体AR。

图3是三轴加速度传感器的示意图。

参照图3，此三轴加速度传感器是压阻型加速度传感器，作为检测元件的压阻被设置为扩散电阻。由于此压阻型加速度传感器能够利用廉价的IC工艺，同时即使把作为检测元件的电阻元件形成得很小也不会降低灵敏度，所以有利于小型化·低成本化。

作为具体的结构，中央的重锥体AR形成为由四根横梁BM支撑的结构。横梁BM被形成为在X、Y两个轴方向彼此正交，每个轴包括四个压阻元件。Z轴方向检测用的四个压阻元件被配置在X轴方向检测用压阻元件的旁边。重锥体AR的上面形状为三叶草型，在中央部与横梁BM连接。通过采用此三叶草型结构，由于能够在增大重锥体AR的同时还能够加长横梁的长度，所以能够实现小型且高灵敏度的加速度传感器。

此压阻型的三轴加速度传感器的工作原理为如下机理：当重锥体承受加速度(惯性力)时，横梁BM变形，根据在其表面上形成的横梁电阻元件的电阻值的变化来检测加速度。而且，此传感器输出被设定为从三轴分别单独安装的后述惠斯通电桥的输出中获取。

图4是说明承受各轴方向的加速度的情况下的重锥体和横梁的变形的示意图。

如图4所示，压阻元件具有根据所施加的变形其电阻值变化的性质(压阻效应)，拉伸变形的情况下电阻值增加，压缩变形的情况下电阻值减少。在此实例中，作为一个例子，示出了X轴方向检测用压阻元件Rx1～Rx4，Y轴方向检测用压阻元件Ry1～Ry4及Z轴方向检测用压阻电阻元件Rz1～Rz4。

图5是相对于各轴设置的惠斯通电桥的电路结构图。

图5中的(a)是X(Y)轴中的惠斯通电桥的电路结构图。设X轴及Y轴的输出电压分别为Vxout及Vyout。

图5中的(b)是Z轴的惠斯通电桥的电路结构图。设Z轴的输出电压为Vzout。

如上所述，各轴4个压阻元件的电阻值根据所施加的变形而变化，根据此变化各压阻元件例如在X轴Y轴中，检测出由惠斯通电桥形成的电路的输出各轴的加速度分量作为单独分离的输出电压。再有，其上述电路构成为如图2所示那样连接上述金属布线等，从规定的电极焊盘检测出对于各轴的输出电压。

此外，此三轴加速度传感器由于还能够检测出加速度的DC分量，所以也可作为检测重力加速度的倾斜角传感器来使用。

图6是说明相对于三轴加速度传感器的倾斜角的输出响应的图。

如图6所示，使传感器绕X、Y、Z轴旋转，用数字伏特表测量X、Y、Z各轴的连接器输出。作为传感器的电源，使用低电压电源+5V。再有，图6所示的各测量点，标绘有算术减去各轴输出的零点偏移的值。

图7是说明重力加速度(输入)和传感器输出之间关系的图。

图7所示的输入输出关系是根据图6的倾斜角的余弦计算分别涉及X、Y、Z轴的重力加速度分量，求出重力加速度(输入)和传感器输出的关系以评价其输入输出的线形性。即，加速度和输出电压的关系基本上为线性。

图8是说明三轴加速度传感器的频率特性的图。

如图8所示，作为一个例子，X、Y、Z各轴的传感器输出的频率特性在达到200Hz附近以前，三轴都表示出平坦的频率特性，在X轴602Hz、Y轴600Hz、Z轴883Hz下发生共振。

再次参照图1，本发明的实施方式的微小结构体的检查方法是：通过对作为微小结构体的三轴加速度传感器输出疏密波的声波，根据此声波检测出微小结构体的可动部的移动来评价其特性的方式。

使用图9的流程图，说明根据本发明第一实施方式的微小结构体的检查方法。

参照图9，首先开始(启动)微小结构体的检查(测试)(步骤S0)。接着，使探针4接触到检测芯片TP的电极焊盘PD(步骤S1)。具体地，为了检测出图5所说明的惠斯通电桥电路的输出电压而使探针4接触到规定的电极焊盘PD。再有，在图1的结构中，虽然示出了使用一组探针4的结构，但也可以是使用多组探针的结构。通过使用多组探针就能够并列地检测输出信号。

接着，设定从扬声器2输出的测试声波(步骤S2a)。具体地，控制部20通过输入输出接口15接收来自外部的输入数据的输入。然后，控制部20对扬声器控制部30进行控制，根据输入数据对扬声器控制部30进行指令，以便将所希望的频率及所希望的声压从扬声器2输出。接着，从扬声器2向检测芯片TP输出测试声波(步骤S2b)。

接着，使用麦克风3检测从扬声器2对检测芯片TP赋予的测试声波(步骤S3)。用麦克风3检测的测试声波在信号调整部35中被转换、放大为电压信号并输出到控制部20。

接着，控制部20解析从信号调整部35输入的电压信号并进行判定，判定所希望的测试声波是否到达(步骤S4)。

在步骤S4，控制部20判断是所希望的测试声波的情况下，进入下一步骤S5，测量检测芯片的特性值。具体地，测量部25中根据经由探针4而传递的电信号来测量特性值(步骤S5)。

具体地，通过从扬声器2输出的作为疏密波的测试声波的到达即空气振动使检测芯片的微小结构体的可动部动作。根据经由探针4赋予的输出电压，能够对根据此移动而变化的微小结构体即三轴加速度传感器的电阻值的变化进行测量。

另一方面，在步骤S4中，判定为不是所希望的测试声波的情况下，再一次返回步骤S2a重新设定测试声波。此时，控制部20对扬声器控制部30进行指令，以便对扬声器控制部30进行测试声波的修正。扬声器控制部30响应来自控制部20的指令，微调频率和/或声压，以便形成所希望的测试声波，并通过控制以便从扬声器2输出所希望的测试声波。再有，在此实例中，对检测出测试声波，并修正为所希望的测试声波的方式进行了说明，但在预先所希望的测试声波到达检测芯片的微小结构体的情况下，也能够不特别设计测试声波的修正装置及修正测试声波的方式。具体地，在测试开始前，先实行到步骤S2a～S4的处理，在扬声器控制部30中存储用于输出所希望的测试声波的修正控制值。而且，在实际进行微小结构体的测试时，扬声器控制部30由于利用此记录的控制值来控制向扬声器2的输入，从而能够省略上述测试时的步骤S3及S4的处理。

接着，控制部20判定测量的特性值即测试数据是否在允许范围(步骤S6)。在步骤S6，判定是在允许范围的情况下，为合格(步骤S7)，实行数据的输出及保存(步骤S8)。然后进入步骤S9。例如，在控制部20中，作为允许范围的判定的一个例子，判定是否响应从扬声器2输出的测试声波的声压而得到了所希望的输出电压，更具体地说，三轴加速度传感器的电阻值是否是响应从扬声器2输出的测试声波的声压变化而线性地变化，即是否能得到图7中说明的线性关系，由此就能够判定此芯片是否具有合适的特性。再有，对于数据的保存虽没有进行图示，其是根据来自控制部20的指令而保存在设置于测试装置5内部的存储器等存储部中的。

在步骤S9中，在没有下一个检查芯片的情况下，结束微小结构体的检查(测试)(步骤S10)。

另一方面，在步骤S9中，在有再下一个要检查芯片的情况下，返回最初的步骤S1再次实行上述的检查。

在此，在步骤S6中，在控制部20判定出所测量的特性值即数量数据不在允许范围的情况下，为不合格(步骤S11)，进行再次检查(步骤S12)。具体地，通过再次检查能够去除判定为允许范围以外的芯片。或者，即使判定为允许范围以外，也能够分为多个组。即，可以想到的是，即使是无法通过严格测试条件芯片，在进行修补/修正等的情况下，实际上出厂后不存在问题的芯片也是大多数的。因此，通过再次检查等实行此分组，由此筛选芯片，根据筛选结果，就能够出厂。

再有，在此实例中，虽然将响应三轴加速度传感器的移动，通过输出电压检测并判定设置于三轴加速度传感器中的压阻元件的阻值变化的结构作为一个例子进行了说明，但不特别限定于电阻元件，也可以是对电容元件和电抗元件等阻抗值的变化、或者基于阻抗值变化的电压、电流、频率、相位差、延迟时间及位置等的变化进行检测并判定。

图10是说明响应从扬声器2输出的测试声波的三轴加速度传感器的频率响应的图。再有，在此，示出了封装后的共振频率特性。对于图8也相同。

在图10中，示出了作为声压赋予1Pa(帕斯卡)的测试声波，在使此频率变化的情况下，从三轴加速度传感器输出的输出电压。纵轴表示三轴加速度传感器的输出电压(mV)，横轴表示测试声波的频率。

在此，特别地示出了针对X轴方向获得的输出电压。

如图10所示，示出了两个区域A、B。具体地，示出了共振频率区域A、和非共振频率区域B。

参照图10，能获得最大输出电压的频率，即可获得因共振而变化的最大输出电压的频率相当于共振频率。在图10中，对应此输出的频率约为600Hz。即，与上述三轴加速度传感器的X轴的频率特性基本上一致。

因此，例如，声压固定就能够从通过改变测试声波的频率而获得的输出电压特性来特定共振频率。比较此特定的共振频率是否为所希望的共振频率，就能够判定是否为所希望的共振频率。此实例中，虽然图中仅示出了X轴，但同样地即使在Y轴及Z轴上也能够获得同样的频率特性，所以在三轴上能够分别评价加速度传感器的特性。

例如，当作为共振频率的共振点在600Hz以外的频率下共振的时候，由于在此轴上不能获得合适的且所希望的频率，就有可能被判定为不良。即，尤其因为是微小结构体，所以外观检查困难，通过传送声波就能够检查内部的结构破坏和在微小结构体的可动部中存在的裂纹等。再有，这里虽然说明了根据最大的输出电压特定共振频率的情况，但可动部会由于共振而出现最大位移量。因此，能获得最大位移量的频率相当于共振频率。由此，可以根据最大位移量来特定共振频率，并与上述相同地比较是否为所希望共振频率，从而进行不良判定。

此外，例如使用区域B的频率区域即非共振频率区域来使得测试声波的声压变化，根据输出结果可实行三轴加速度的灵敏度、偏移等检测检查。

并且，在此实例中，说明了通过探针4对一个芯片TP进行检查的方式，但由于测试声波是均匀地扩展的，所以能够对多个芯片并列地实行同样的检查。此外，由于比较容易控制测试声波的频率及声压，所以与控制空气流量等结构相比，可使装置结构成为简单且容易的结构。

如上所说，利用根据本第一实施方式的检查方法及检查装置的结构，能够以控制作为疏密波的声波这样的简易方式，根据微小结构体的可动部的移动高精度地检查微小结构体的特性。

在此，在上述说明中，说明了输出测试声波来检查微小结构体的可动部的特性的方式，在下文的说明中，将说明在实行上述测试时执行微小结构体和测试装置之间的电连接的探针卡的结构。

图11是说明在测试时与微小结构体的电极焊盘电连接的本发明的实施方式中的探针卡6的图。

本发明的探针卡不限于图11所示的卡状构件。如后所述，也可以是包含扬声器2和其盖子的箱形的形状。在本发明中，包括用于电连接微小结构体的电极焊盘PD的探针4，将为进行探针4和电极焊盘PD之间定位而进行对准控制的结构体称为探针卡。

参照图11，本发明实施方式的探针卡6包含将多个探针4固定并电结合起来的电路基板100、与电路基板连接的麦克风3、扬声器2。在此，作为一个例子，在电路基板100的中央部设置有开口区域。而且，配置有扬声器2，以便从电路基板100的上面通过开口区域对晶片10的微小结构体的芯片TP的可动部输出测试声波。麦克风3设置在电路基板的下面部。

通常，如图2所示，作为与探针电结合的检查用电极的电极焊盘形成在芯片TP的周边区域。因此，在用探针包围的区域中设置开口区域，在其上配置扬声器2，由此就能够从微小结构体的可动部的正上方输出测试声波。再有，利用该结构，即使在微小结构体的检查用电极的正上方是开口区域的情况下，也能够使用突出的探针，适当地与检查用电极接触。

此外，至少探针的顶端被形成为能够与微小结构体的检查用电极垂直接触。由此，会只在垂直方向(图3中所谓Z轴方向)上施加针压，抑制了在水平方向(图3中的X轴方向和Y轴方向)施加针压，从而可以抑制后述的由针压所引起的干扰。

此外，在晶片10的下部，设置有能够通过真空吸附搬运芯片的台子60。此外，虽然没有图示，但设置有将探针卡6对准调整到晶片规定位置的对准调整机构。

由于通过形成该结构，就能够在对准调整探针卡6的探针4时，同时对扬声器2及麦克风3进行对准调整，所以不需要单独地进行对准调整，从而提高了操作效率。此外，在分别单独进行对准调整时，由于必须分别设置调整机构，就增加了测试成本，同时，由于必须分别进行控制，所以需要进行复杂的控制。

通过使用本申请结构的探针卡，在使操作效率提高的同时，降低了调整结构的成本，由于还能简单地进行控制，所以就能够整体地降低测试装置的成本。

接着，说明探针卡6的结构。

图12是说明在加速度传感器中将探针的顶端放到检查用电极上时的共振频率的变化的图。

横轴表示接触到探针的顶端的探针卡6的位移量。纵轴表示微小结构体的共振频率的计量值。在接触到探针的顶端的位移量增大的同时，针压的值也变大。

参照图12，如果越增加针压，共振频率就越下降。这表示器件的频率特性会因针压的影响而变化。

特别地，如MEMS器件，具有可动部的微小结构体的情况下，就有可能由于接触到探针4而使可动部的移动变化，即，可能使得器件的响应特性发生变化。在接触探针4造成的影响中，有两个要因。一个是由于振动经由探针4而传给微小结构体，从而使测试声波以外的振动的影响重叠。另一个是因为探针4的针压，对微小结构体施加了剩余的应力，使得微小结构体的可动部的移动发生了变化。

因此，在高精度的计量中，即在对器件原有的响应特性的计量当中，为消除前者的影响，不从探针4传递振动，并且为了消除后者的影响，尽可能地减小针压，或限定针压的方向以使得微小结构体不变形。

为了排除前者的影响，如后所述，可以在电路基板100上用由防振材料形成的支撑构件来支撑扬声器2。此外，在作为本实施方式的结构的电路基板上装载的扬声器2，可以使用无机械振动地输出测试声波的扬声器。

例如，作为扬声器2能够使用通过加热使空气膨胀压缩输出声波的热音响发动机。由于该结构，机械的振动就不会从扬声器2传递到探针。因此，就能够抑制干扰的影响而实行高精度的检查。

为了减小由于接触探针4的应力对微小结构体的影响，在减小针压时增加探针4和电极焊盘PD之间的接触电阻。针压的应力和接触电阻有悖论的关系。因此，在根据本发明的实施方式的检查方式中，通过利用烧结现象，抑制针压的影响。所谓烧结现象，是当对在金属(本发明中电极焊盘)的表面形成的氧化膜施加的电位梯度为10⁵～10⁶V/cm左右时，因氧化膜的厚度和金属的成分不均匀性而有电流流动，从而破坏了氧化膜的现象。

图13是说明根据本发明的实施方式的测量部25和检查用电极PD连接的图。

参照图13，本发明的实施方式中的测量部25包括烧结用电源50和测量单元40。此外，在探针卡6的电路基板100中，具有分别接触芯片的多个电极焊盘PD的一对探针4，和分别连接在各探针4的继电器45，以便通过继电器45在测量单元40和烧结用电源50之间切换、连接一对探针4。

测量单元40具有驱动器41、比较仪42，构成从驱动器41输出检查信号，可利用比较仪42比较判定此结果的结构。再有，此处虽然示出了在一对探针上连接两个驱动器和两个比较仪的结构，但也可以构成连接一个驱动器及一个比较仪的结构。

在本发明的实施方式的测量部25中，由于从烧结用电源50对一对探针4间供给电压，所以在探针4和电极焊盘PD间产生烧结现象，使探针4和电极焊盘PD间的接触电阻变小。通过利用烧结现象使接触电阻变小，能够降低探针4的针压。

探针4的挠性(易弯曲性)高些好。探针4的顶端相对于基板的高度并不是精确固定的，有时会根据每个探针4而稍有不同。探针4的顶端的高度的均匀精度和探针卡6的制造成本是折衷(trade-off)的关系。对探针4顶端的高度差异进行吸收，当使所有的探针4接触到电极焊盘时，若探针4的挠性高，则每个探针4的针压的差异小。通过使挠性提高，即使探针4的顶端的高度不同，也可以使其针压基本上固定。

此外，构成这样的结构，检测到探针4的顶端接触电极焊盘PD，距离此点仅固定的长度(所谓过驱动量)将探针4压向电极焊盘PD。特别地，如MEMS，对于在基板10上形成立体结构的加工，将基板10的表面保持为完全的平面是很困难的，每一芯片TP高度都稍有不同。检测到探针4的顶端接触到了电极焊盘PD，由于以固定的过驱动量压紧探针4，所以即使每一芯片TP高度不同，也能够使对每一芯片PD测量的针压固定。

为了检测探针4的顶端接触到了电极焊盘PD，例如有：通过激光计量测量探针卡和电极焊盘PD之间距离的方法；通过从探针4的顶端和电极焊盘PD的图像提取形状来检测接触状态的方法；或根据在烧结中使用的成对的探针4间的电阻的变化进行检测的方法等。在根据成对的探针4间的电阻的变化下，由于电阻为无穷大开路状态，所以成对的探针4接触到一个电极焊盘PD从而电阻变小，由此能够进行检测。

如此，当基板10上的每个芯片TP的高度不同时，能够吸收探针4的顶端的高度的不同，在针压固定的条件下进行微小结构体的检查。

在进行微小结构体的检查的情况下，首先，在使一对探针4接触到各电极焊盘PD后，通过继电器45连接一对探针4和烧结用电源50。再有，优选相对于器件即各电极焊盘PD，使探针4的至少顶端从垂直方向接触。这是由于在从斜方向接触的情况下，有可能针压的影响在X轴及Y轴方向会体现出来。

如前所述，检测探针4的顶端接触到电极焊盘PD，距离此点仅固定的过驱动量，将探针4向电极焊盘PD方向移动，将针压保持为固定的较小值。预先将过驱动量定为合适的数值，以便减小探针4和电极焊盘PD的接触电阻，并且，将探针4的针压抑制到能够忽略其产生的应力的程度。由于相对于基板10的所有的芯片TP，从使其与探针4相接触，仅产生了预定的过驱动量的位移，所以能使对芯片TP施加的影响最小，能够以相同的条件对每个芯片TP进行检查。

接着，从烧结用电源50对一对探针4中的一个探针4施加电压。然后，慢慢地升高电压时，根据施加在一对探针的电压差，利用烧结现象破坏掉一对探针4间的氧化膜，使电流在一对探针4间流动，使探针4和电极焊盘PD间电导通。接着，通过继电器45，将一对探针4从烧结用电源50切换到测量单元40侧，与测量电源40电结合。在此实例中，说明了使用继电器45实现烧结用电源50和测量单元40的转换的结构，但不限于此，也能够替代继电器45而使用半导体开关来实行转换。

然后，利用探针4，从测量电源40向电极焊盘PD施加检查信号，实行晶片的规定检查。如此，在利用烧结现象的情况下，可以将探针4和电极焊盘PD间的针压设定得非常低，还不用担心会损伤电极焊盘等，从而能够进行高可靠性的检查。

(第二实施方式)

在上述的实施方式中，说明了可以将无振动型热音响发动机作为扬声器2来进行使用，但不限于此，例如，也可以使用常规的机械振动型扬声器。

图14是说明根据本发明的第二实施方式的探针卡的结构的图。

参照图14的(a)，这里在电路基板100上装载了扬声器2。在此，相对于电路基板100，由支撑构件来支撑扬声器2，可以用防振材料(防振料)70来形成支撑构件。由此，就能够防止将来自扬声器2的振动传递到电路基板，可实行高精度的检查。作为防振材料70，可以使用硅酮橡胶或树脂等。

图14的(b)是说明沿电路基板100的开口区域设置有由防振材料形成的支撑构件情况的图。

图14的(c)是对于支撑构件，通过减少电路基板100和扬声器2的接触面积，进一步防止振动传递的结构。在此，示出了用四触点防振材料70a来支撑扬声器2的情况。

(第二实施方式的第一变形例)

图15是说明本发明第二实施方式的第一变形例的探针卡结构的图。

参照图15的(a)，这里在电路基板100上用由防振材料形成的支撑构件来支撑扬声器2，同时，如图15的(b)所示，沿开口区域在电路基板100和扬声器2之间设置有隔音构件(隔音材料)80。由此，就能够防止向开口区域以外的部分泄漏测试声波，从而可去除由外部产生的声音(噪音)的影响，输出指向性强的测试声波。

(第二实施方式的第二变形例)

图16是说明本发明第二实施方式的第二变形例的探针卡结构的图。

参照图16的(a)，这里在电路基板100上装载了扬声器2。在此，相对于电路基板100，由支撑构件75来支撑扬声器2，可以用防振材料来形成支撑构件。在此，作为支撑构件，如图16的(b)所示，可使用由多个点来支撑扬声器2的点支撑构件75a。这里用四点支撑。由此，由于使扬声器2和电路基板100接触的面积变小，所以能够进一步防止将来自扬声器2的振动传递到电路基板100，从而实行高精度的检查。

(第二实施方式的第三变形例)

图17是说明本发明第二实施方式的第三变形例的探针卡结构的图。

参照图17的(a)，这里在电路基板100上用由防振材料形成的支撑构件来支撑扬声器2，同时，如图17的(b)所示，沿开口区域在电路基板100和扬声器2之间设置有隔音构件。由此，能够防止向开口区域以外的部分泄漏测试声波，从而输出指向性强的测试声波。

(第二实施方式的第四变形例)

图18是说明本发明第二实施方式的第四变形例的探针卡结构的图。

参照图18，根据本发明第二实施方式的第四变形例的探针卡，除了用图14说明的探针结构之外，还设置有将从扬声器2输出的测试声波聚集并输出的聚声部85。为了在基板和探针卡之间不泄漏测试声波，可以使测试声波集中在微小结构体的可动部，在基板和探针卡之间，沿探针卡的开口区域的周围设置聚声部85。例如，聚声部85与反向安装喇叭的结构相同，能够输出指向性强的声波。

此外，聚声部85兼用做探针4的基座(固定台座)。即使探针4用挠性高的(容易弯曲)的材料构成，基座部分也不容易变形。由于探针4的支架结构的支点靠近基板，所以探针4的顶端的位移的方向大致垂直于基板10。因此，如果相对于探针卡，在与基板面垂直方向上移动基板10，使探针4和基板10相接触，则即便使探针4的顶端接触到基板10，且使上述的过激励量位移，相对于基板10的表面也不会产生垂直方向的应力。其结果，可以在不会对微小结构体施加基板面方向的应力的状态下，进行微小结构体的测试。

再有，也可以构成这样的结构，即：在探针卡中设置多组扬声器2、开口区域、聚声部85和探针4的组，由此，就能够同时进行基板100的多个芯片TP的测试。在此情况下，由于各聚声部85屏蔽了进行测试的芯片TP间的测试声波，所以测试声波在多个芯片TP中就不会产生干涉，能够同时进行测试。

(第二实施方式的第五变形例)

图19是说明本发明第二实施方式的第五变形例的探针卡结构的图。

参照图19的(a)，这里在电路基板100上由支撑构件固定扬声器2，使其被悬挂。具体地，构成在电路基板100上设置用于覆盖扬声器2与电路基板100结合的构件90(盖子)，从构件90的上方通过电缆L悬挂扬声器2的结构。

利用该结构，由于扬声器2用电缆L支撑，所以接触面积变小，难于传递振动。由此，进一步地防止将来自扬声器2的振动传递到电路基板，可实行高精度的检查。

图19的(b)是调整电缆L的长度以便接近开口区域时的图。通过这样的结构，就能够抑制测试声波的泄漏，从开口区域输出指向性高的测试声波。

再有，如图19的(c)所示，沿开口区域在扬声器2和电路基板之间设置隔音构件70，由此也能够抑制测试声波的泄漏，输出指向性高的声波。

(第三实施方式)

图20是说明本发明第三实施方式的探针卡结构的图。

参照图20，根据本发明第三实施方式的探针卡，与图14中说明的探针卡的结构比较，不同之处在于，在电路基板上设置有用于覆盖扬声器2的构件90和在防振材料70和扬声器2之间还设置有不同于防振材料的另一构件71。在此，另一构件71与防振材料70相比，可以使用高硬度的材料，例如可以使用陶瓷材料或木材等。再有，虽然此材料71不限于这些陶瓷材料等，可以使用各种构件，但优选隔热性或热传导系数低的材料。

由于利用该结构就可以将扬声器2装载在硬度比较高的材料上，因此就能够稳定地固定扬声器2。

再有，在此虽然说明了在电路基板100和扬声器2之间顺序设置防振材料70和构件71的结构，但也可以设置相反顺序的防振材料70和构件71。

此外，在此说明将防振材料70和构件71作为一个组设置的结构，但不限于此，例如，当然也可以多组重叠防振材料和构件。

而且，在此实例中，由于设置有用于覆盖扬声器2且与电路基板100结合构件90(盖子)，所以能够防止伴随扬声器2的振动而在扬声器2的后侧输出的声波的蔓延。由此，能够抑制后侧的测试声波的蔓延，提高了测试声波的控制性。

(第三实施方式的变形例)

在上述第三实施方式的结构中，说明了在电路基板100上设置构件90(盖子)而简单地覆盖扬声器2的结构，但也以构成在电路基板100设置一体式的构件(盖子)和扬声器2的结构。

图21是说明本发明第三实施方式的变形例的探针卡结构的图。

参照图21，根据本发明第三实施方式的变形例的探针卡，与图20说明的探针卡的结构比较，在将构件(盖子)90置换成构件(盖子)90#这点上不同。作为一个例子，构件90#被设置为箱形的形状，具有与电路基板100的开口区域相同的开口区域。并且，防振材料70及构件71在形成为箱形形状的构件90#的内部结合。并且在构件71之上装载扬声器2。即，构成将扬声器2容纳在箱形形状的构件(盖子)90#的内部的结构。

利用此结构，能够防止伴随扬声器2的振动而在扬声器2的后侧输出的声波的蔓延。由此，就能够抑制后侧的测试声波的蔓延，提高测试声波的控制性。再有，在本结构中，将箱型的形状的构件(盖子)90设计成相对于电路基板100可拆装的结构。

由此，由于容纳在构件90的内部的扬声器侧和设置在电路基板100的探针侧都能够独立地成型，所以能够高速或有效地进行批量生产。

(第四实施方式)

在本第四实施方式中，说明将测试声波有效地施加在作为测量对象的器件组上的方式。即，说明电路基板100的开口区域的位置和作为测量对象的器件之间的对准。

图22是说明本发明第四实施方式的测量对象器件和开口区域的位置关系的图。

参照图22的(a)，在此，示出了从侧面方向观察探针卡和测量器件组11的视图。在本第四实施方式的结构中，配置测量器件11，以便相对于探针卡的开口区域PCWD的开口面，垂直的中心轴通过测量器件11中心。

在图22的(b)中，示出了从正上方方向观察探针卡和测量器件组11的视图。具体地，在防振材料70上装载扬声器2。此外，沿扬声器2的形状将防振材料70设置成圆形，防振材料70的开口区域VWD为圆形形状。此外，将电路基板100的开口区域，设置为四边形的开口区域PCWD。另外，这里作为一个例子示出了正方形形状的开口区域。

而且，在此实例中，在开口区域的中心轴通过的位置配置测量器件组11。具体地，如图22所示，在测量器件组11集合了3×3的多个芯片的情况下，相对于其中心的芯片，使中心轴通过，以这样的方式配置测量器件组11。另外，虽然这里说明的是由多个芯片构成的测量器件组11，但不限于此，即使是单一芯片的情况下，也同样能够适用。具体地，配置单一的芯片，以便相对于单一的芯片使开口区域的中心轴通过。

由此，能够对测量器件组11有效地施加从扬声器2输出的测试声波。

接着，说明使用多个扬声器2时的对准。

图23是说明本发明第四实施方式的变形例的测量对象器件和开口区域的位置关系的图。在此，作为一个例子，说明使用四个扬声器2，以正方形形状设置扬声器及开口区域的情况。

参照图23的(a)，在此，示出了从侧面方向观察探针卡和测量器件组11的视图。

图23的(b)示出了从正上方方向观察探针卡和测量器件组11的视图。在此，示出了四个扬声器2a～2d。

设对应于各扬声器2a～2d的电路基板的开口区域的中心轴为Sa～Sd。而且，在本实施方式中，在被各中心轴Sa～Sd包围的区域面的中心轴所通过的位置上，配置测量器件组11。

由此，将从电路基板的各开口区域到测量器件组11的距离设为相同。即，由于从各扬声器2a～2d相对于测量器件组11均等地施加测试声波，所以就能够对测量器件组11有效地施加测试声波。再有，这里虽然说明了由多个芯片构成的测量器件组11，但不限于此，即使是单一芯片的情况下，也同样能够适用。具体地，对单一芯片而言，相对于单一芯片配置在由各中心轴Sa～Sd包围的区域面的中心轴通过的位置。

再有，在此实例中，主要地说明了三轴加速度传感器，但不限于此，即使在其它MEMS器件中，相对于微小结构体的可动部，通过施加本第一及第二实施方式的测试声波，也能够获得与三轴加速度传感器相同的效果。

应当想到的是，在此公开的实施方式并不受限制于按所有方面而列举出的例子。希望本发明的范围并不是上述所说明的范围，而应当根据权利要求所展示的范围，且包含权利要求的范围和等同意义及范围内的所有变化。

Claims (21)

1.一种探针卡，所述探针卡具有在基板上形成的可动部，且与评价至少一个微小结构体的特性的评价装置连接，其特征在于，包括：

为了在测试时根据在基板上形成的可动部的移动来检测电气变化量而与在所述基板上形成的所述微小结构体的检查用电极电连接的探针；以及

用于对所述微小结构体的可动部输出测试声波的至少一个声波产生装置。

2.如权利要求1所述的探针卡，其特征在于，

还包含检测自所述声波产生装置输出的所述测试声波的麦克风，

根据由所述麦克风检测出的结果来调整从所述声波产生装置输出的所述测试声波的特性。

3.如权利要求1所述的探针卡，其特征在于，所述声波产生装置通过机械振动动作之外的非振动动作来输出所述测试声波。

4.如权利要求3所述的探针卡，其特征在于，所述声波产生装置包含根据由热引起的空气膨胀压缩来输出所述测试声波的热音响发动机。

5.如权利要求1所述的探针卡，其特征在于，

所述探针卡含有固定所述探针的固定构件，

所述固定构件具有自所述声波产生装置对所述微小结构体的可动部输出所述测试声波的开口区域。

6.如权利要求5所述的探针卡，其特征在于，所述声波产生装置通过机械振动动作输出所述测试声波，

所述探针卡还包含用于相对所述固定构件承载所述声波产生装置的支撑构件，

所述支撑构件具有抑制所述声波产生装置的振动的防振材料。

7.如权利要求6所述的探针卡，其特征在于，所述支撑构件包含以多个点来支撑所述声波产生装置的多个点支撑部。

8.如权利要求6或7所述的探针卡，其特征在于，所述探针卡还包含在所述固定构件和所述声波产生装置之间沿着开口区域设置的隔音材料，以便在所述固定构件和所述声波产生装置之间不会泄漏所述测试声波。

9.如权利要求6所述的探针卡，其特征在于，所述支撑构件包含至少一个设置在所述声波产生装置和所述固定构件之间的第一及第二支撑构件单元；

所述第一及第二支撑构件单元中的一个支撑构件单元由防振材料形成，另一个支撑构件单元由与所述一个支撑构件相比硬度更高的材料形成。

10.如权利要求5所述的探针卡，其特征在于，所述探针相对于所述开口区域向前突出。

11.如权利要求1所述的探针卡，其特征在于，所述探针的顶端被形成为相对于所述微小结构体的检查电极垂直地接触。

12.如权利要求1所述的探针卡，其特征在于，所述声波产生装置通过机械振动动作输出所述测试声波，

所述探针卡包含：固定所述探针的固定构件；以及用于支撑所述声波产生装置的支撑构件；

所述固定构件具有自所述声波产生装置对所述微小结构体的可动部输出所述测试声波的开口区域，

并且，所述支撑构件相对于所述固定构件的所述开口区域悬挂地进行支撑。

13.如权利要求12所述的探针卡，其特征在于，所述探针卡还包含在所述固定构件和所述声波产生装置之间沿着所述开口区域设置的隔音材料，以便在所述固定构件和所述声波产生装置之间不泄漏所述测试声波。

14.如权利要求5所述的探针卡，其特征在于，还包含用于在所述开口区域之外的区域覆盖所述声波产生装置且与所述固定构件接合的盖子。

15.如权利要求5所述的探针卡，其特征在于，在所述开口区域的中心轴通过的位置配置有在所述基板上形成的所述微小结构体。

16.如权利要求5所述的探针卡，其特征在于，

包含多个所述声波产生装置，

所述固定构件具有分别对应于所述多个声波产生装置而设置、且自各所述声波产生装置对所述微小结构体的可动部输出所述测试声波的多个开口区域，

在由所述多个开口区域的各个开口区域的中心轴包围的区域面的中心轴通过的位置处，配置有在所述基板上形成的所述微小结构体。

17.如权利要求5所述的探针卡，其特征在于，所述探针卡还包含在所述基板和所述探针卡之间沿着所述开口区域四周设置的聚音构件，以便在所述基板和所述探针卡之间不泄漏所述测试声波，从而使测试声波集中于所述可动部。

18.如权利要求17所述的探针卡，其特征在于，所述聚音构件是固定所述探针的固定构件的一部分。

19.根据权利要求1所述的探针卡，其特征在于，还包括利用烧结现象使所述探针和所述检查用电极导通的导通装置。

20.如权利要求19所述的探针卡，其特征在于，所述导通装置包括：

为了在测试前引起所述烧结现象而对所述检查用电极施加电压的烧结用电源；以及

在所述测试之前引起所述烧结现象时与所述烧结用电源连接，且在所述测试时与外部检查装置连接的切换电路。

21.一种微小结构体的检查装置，其中具有在基板上形成的可动部，且与评价至少一个微小结构体的特性的评价装置连接，所述检查装置包括：

所述权利要求1至20所述的任何一种探针卡；以及

与所述探针卡连接且用于评价所述微小结构的特性的评价装置；

其中，所述评价装置通过所述探针检测响应由所述声波产生装置输出的所述测试声波的所述微小结构体的可动部的移动，从而根据检测结果来评价所述微小结构体的特性。

Images