TW201142303A - Probe structure, probe device, method for producing probe structure, and testing device - Google Patents

Description

201142303 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於探針構造體、探針裝置、探針構造體的 製造方法及試驗裝置。 【先前技術】 對被試驗元件進行試驗之試驗裝置，其所試驗之被試 驗=件’有些會維持在與半導體晶圓製作成—體之狀態、 或是已封裝之狀態下來進行試驗。這種試驗裝置，會在以 探針的針端電性接觸被試驗元件的輸^端子之狀態下執 行試驗（例如，參照專利文獻丨）。 專利文獻1:日本專利特開2009_2865號公報。 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 這種試驗裝置，必須配合被試驗元件的輸入輸出端子 的配置來配置探針。然而，在被試驗元件的輸入輸出端子 的構裝密度較高、或者為複雜之配置等之情況中，若以窄 間距來配置探針，則會產生由探針電性連接至配線電路之 導線（引線）接合的導線交纏，而導致導線間接觸之問題。 又’要正確地定位探針而進行構裝亦很困難。又，只要有 一根探針損壞，就必須更換整個探針裝置。 因此，本發明的一態樣’其目的在於提供一種能夠解 201142303 決上述問題之探針構造體、探針、 方牛乃嚐給驻罢 L 探針構造體的製造 方法及忒驗裝置。此目的係藉由 甲。月專利範圍中的獨立項 所述之特徵的組合而達成。又 B 町屬項規疋了本發明更為有 利之具體實施例。 另 L用木解決 根據本發明的第一態樣’提供一種探針構造體、探針 裝置、探針構造體的製造方法及試驗裝置，該探針構造體， 與被試驗元件傳接電信號，所述探針構造體具備：接點， 其傳送電信號；探針’其形成有接點；探針墊部，盆盥接 點電性連接；及絕緣部’其設於探針上，對連接至簡塾 部上之接合導線與上述探針之間進行絕緣。 此外，上述發明内容’並未列舉出本發明的所有必要 特徵，這些特徵群的子組合亦可成為發明。 【實施方式】 以下’透過發明之實施形態來說明本發明的（—）形 態，但以下之實施形態並非限定申請專利範圍之發明，又， 發明之解決手段並不一定需要包含實施形態中所說明的特 徵的所有組合。 第1圖係表示本實施形態之探針構造體1〇〇的構成 例。探針構造體100，藉由導線，在本身與用以構裝探針 構造體100之基板之間進行電性連接。在此之探針構造體 201142303 月匕夠防止肩導線交纏，而正確地傳送電信號。探針構 t體100 ’具備：接點11〇、探針12〇 '探針塾部、導 電層1 4〇、絕緣部1 6〇及拾取器吸附部1 70。 接點110,肖被試驗元件的輸入輸出料物理性及電 性地接觸’以在本身與被試驗元件之間傳送電信號。接點 110’為了防止被試驗元件的輸入輸出端子之破壞或劣化， 可為半球型之形狀、或是亦可為前端為球型之針狀形狀， 以代替則述之半球形狀。在前述形狀之外，接點11〇，為 了以面狀來接觸被試驗元件的輸入輸出端子，亦可為不具 有突出部之平面。接點110,可含有：鎢、鈀、铑、金' 姑、釕、銥、及/或鎳。 探針120，形成有接點110。例如’探針12〇，由矽基 板所形成。具體而言，探針120，可在矽基板等半導體基 板上，使用光刻（微影）及蝕刻等半導體製造技術而形成。 藉此，探針120,能夠配合被試驗元件的輸入輸出端子的 門距而形成為細微之形狀。又，探針120，作為一例， 係形成為梳子形狀。探針12〇，可於梳子形狀的各齒前端， 分別具有接點11 0。 探針墊部130，與接點110電性連接。探針墊部13(), 可於探針120的表面上利用鍍覆（電鍍）等方式來形成。探 針墊。卩130，可對應形成於探針上之複數個接點丨1〇而形 成複數個。 導電層140，與接點11〇和探針墊部13〇電性連接。 導電層140,可形成於探針12〇的表面上，或者亦可形成 201142303 於探針1 2 〇的内立β边你技 铑、、層mo’可含有n 同二衍鉑、釕、銥、及’或鎳，其可與接點110為大略相 丨CTJ之材質。 接。導線150’其一端接合並電性連接於探針墊部 _〇。接合導、線150，可含有金或鋁。接合導線150,其另 —端可與搭載探針構造體i⑽之基板上的金屬墊連接。 絕緣部160,係設於探針120上，對接合導線15〇與 探針120之間進行絕緣。又，絕緣部160,對分別連接於 複數個探針塾部13G上之複數條接合導線150與複數個探 |之間進行絕緣。絕緣部16G，可根據光刻而形成於 探針120 i。絕緣部⑽，可為聚醯亞胺或永久膜光阻等 絕緣體樹脂。絕緣告p 16〇’係接觸接合導線15〇並施加張 力。 拾取器吸附部170,係為了於製造時，能夠讓用來吸 附並保持探針構造體100之拾取器吸附住而設置。拾取器 及附。卩17 0，可a又置於探針丨2 〇上，亦可與絕緣部1⑽共 同形成。拾取器吸附部丨7〇，可與絕緣部丨6〇為大略相同 之絕緣體樹脂。又，拾取器吸附部17〇，可被形成為使其 表面積大於導電層140。 第2圖係表示本實施形態之絕緣部16〇及拾取器吸附 部170的製造方式。第2(a)圖中，首先，於基體基板2〇〇 上形成導電部210,該導電部210包含接點110、探針墊部 130及導電層140。基體基板200 ’可為矽晶圓。作為一例， 導電部210，根據蒸鍍而形成’其蒸鍍方法係加熱材料以 201142303 使材料氣化或昇華，然後附著於基板的表面。又，探針墊 部130，可在經過蒸鍍後之導電部21〇上進一步進行鍍覆 處理而形成。 第2(b)圖中，於形成有導電部210之基體基板2〇〇上， 塗佈聚醯亞胺或永久膜光阻等之液狀絕緣體樹脂22(^此 處’可於供給絕緣體樹脂220至基體基板200上之後，高 速旋轉基體基板2 0 0，根據利用離心力來構成薄膜之旋轉 塗佈法，來塗佈絕緣體樹脂22〇。在上述方法之外，亦可 根據喷射塗佈法來塗佈絕緣體樹脂220，其係喷射絕緣體 樹月θ 220以進行塗佈。接著，加熱基體基板2〇〇以使塗佈 上去之絕緣體樹脂220硬化。 第2(c)圖中’於硬化之絕緣體樹脂22〇上，隔著遮罩 230曝光遮罩230的圖案。絕緣體樹脂22〇，例如會將根據 光照而產生反應之化學物質溶於溶媒之中，其中可分為感 光之部分會溶解的「正型」或者感光之部分會殘留下來的 「負型」。圖中之例為正型，絕緣體樹脂22〇與光24〇發生 感光之部分會溶解。 第2(d)圖中，係表示將曝光過之基體基板2〇〇浸於顯 像液，以除去多餘部分之絕緣體樹脂22〇後的結果。藉此， 於基體基板200上形成了絕緣部16〇及拾取器吸附部17〇。 根據以上製造方法而形成有絕緣部丨6〇及拾取器吸附 部170之基體基板200,係藉由將其加工成探針形狀而形 成探針構造體100。基體基板200,可藉由使用氣體之乾蝕 刻或者使用液體之溼蝕刻來加工。作為一例，可藉由將基 201142303 體基板2GG加工成梳子形，而形成具有複數個探針針端之 探針構造體100。 第3圖係表示本實施形態之探針裝置3〇〇的構成例。 探針裝置300,經由探針構造體⑽所具有之接點_與 元件電性接觸。探針裝置3〇〇,具備：探針構造體ι〇〇、構 裝基板部3 10及配線部3 2 〇。 構裝基板部310’構裝一個以上之探針構造體ι〇〇。構 震基板部31G，作為—例，係根據陶曼等熱膨脹係數較小 之材料來形成。此處之構裝基板冑31〇，可形成為能夠保 持強韌度之程度的厚度，以縮小表面與背面之溫度差。藉 此，構裝基板部3 10 ,能夠抑制因溫度等環境變化而導致 之彎曲情況的發生，並能夠使複數個探針以大略相同之高 度且大略相同之壓力來接觸元件的複數個輸入輸出部。 配線部320,與探針構造體1〇〇所具有的複數接點n〇 傳接電信號。配線部320，可形成於構裝基板部31〇上的 構裝有探針構造體1〇〇之一面，並可含有墊子貫穿通孔、 連接器及電路元件等。又，配缘部32〇，亦可根據貫穿通 孔等與形成於構裝基板部310背面之電路連接。配線部 32〇,利用接合導線150,與探針構造體1〇〇所具有之複數 個探針墊部130電性連接。 此處，接合導線150，與絕緣部16〇接觸，並根據絕 緣部160來保持著被施加張力之狀態。又，接合導線15〇 , 其—端接合於探針墊部130，將與絕緣部16〇接觸之部分 作為支點而彎曲成環狀，與構裝基板部31〇上的配線部32〇 201142303 連接。藉此，接合導線1 5 0，能夠s J稽由接觸絕緣部160而 在空間上精確地配置，因而能夠防止交纏。亦#，即使是 在窄間距下形成探針120’接合導線15〇，亦能夠防止本身 與探針1 20及相鄰導線等之間的電性短路。 此處之絕緣部160,具有彈力即τ，在與接合導線15〇 接觸而施加張力之情況下，絕緣部16〇的表面可凹下。藉 此，接合導線150，能夠保持與絕緣部16〇接觸之位置， 而即使在窄間距下進行接合’亦能夠防止本身與相鄰導線 之間的電性短路。 此處’探針構造體100,係使用黏著劑33〇而被構裝 於配線部320。黏著劑330,可為藉由照射紫外線等之光而 硬化之紫外線硬化型黏著劑。探針構造體1〇〇，被吸附於 拾取器3 40而移動，定位於構裝基板部31〇上並根據黏著 劑330加以固定。因此，探針構造體1〇〇，在被吸附並固 定於拾取器340上之位置具有誤差之情況下，會維持在具 有誤差之狀態下被構裝於構裝基板部31〇上。 例如，探針構造體100的表面上，如第2(a)圖所示地 根據探針墊部130及導電層丨4〇而形成凹凸狀。因此，拾 取器340，若就這樣吸附探針構造體ι〇〇，會因為表面的凹 凸形狀而無法吸附探針構造體丨〇〇至精確位置，結果造成 無法精確地將探針構造體10〇配置於構裝基板部31〇上。 此處’藉由在探針構造體100上設置面積大於探針塾 部130且具有均勻高度之拾取器吸附部17〇，拾取器34〇， 便能夠精確地牢牢地吸附住探針墊部丨3 〇 ^又，探針構造 201142303 體100’藉由將其作成與絕緣部16〇和拾取器吸附部口〇 的高度大略相同，拾取器340能夠連同絕㈣160 一起吸 附。拾取器340,藉由精確地牢牢地吸附探針塾部13〇，能 夠精確地將探針構造體1〇〇配置於構裝基板部31〇上。 以上所述之本實施例之探針裝置3〇〇，能夠在窄間距 下精確地與探針構造體刚所具有之探針墊部i3G進行導 線接合，並且能夠精確地將探針構造體1〇〇配置於構裝基 板4 310上。因此，即使在元件輸入輸出端子的構裝密度 較高，或者為複雜配置之情況下’亦能夠配合元件的輸入 輸出端子的配置而配置探針120,使輸入輸出端子與接點 110接觸而傳送電信號。 以上所述之本實施例，雖然說明了絕緣部16()與拾取 器吸附部170分離形成之例，但在這種形式之外，絕緣部 160與拾取器吸附部17〇’亦可於探針構造體1〇〇上一體形 成。在此情況下，絕緣部160可形成為：在探針構造體1〇〇 的形成有探針墊部130之一面上，藉由使探針墊部13〇的 表面至少一部分開口，而使探針墊部i 3 〇露出。又，絕緣 部160’可形成於接點110及探針墊部13〇以外之表面上。 藉此’拾取器340，能夠吸附面積更廣之絕緣部1 6〇，因而 能夠位置精確地吸附探針構造體1〇〇。 第4圖係表示本實施形態之探針裝置3〇〇的製造流 程。此處，到形成探針構造體100為止之到步驟S400為止 之流程’與第2圖所說明過之内容重複。首先，於矽晶圓 等之基體基板200的表面上形成導電部210(S400)。導電部 10 201142303 210，含有接點110、探針墊部130及導電層140，各自可 利用蒸鍍或鍍覆等方式形成。 接著，於導電部210上，形成絕緣部160(S410)。有導 電部210及絕緣部160形成於其上之基體基板2〇〇，作為 一例’可被蝕刻成梳子形狀而形成探針120(S420)。根據以 上流程，形成探針構造體1〇〇。 探針構造體100，被構裝於構裝基板部3 1〇(S43〇)。探 針構造體1 00 ’被吸附於拾取器340而移動，且定位於構 裝基板部310上。此處之探針構造體1〇〇，作為一例，係 被定位為相對於構裝基板部3 1 〇的水平面傾斜約i 〇度。藉 此，探針構造體100，能夠作為接點11〇突出之探針而構 裝於構裝基板部310上：探針構造體1〇〇，係根據黏著劑 330而固定於被定位之位置。 接著，接合導線150,其一端接合於探針構造體1〇〇 所具備之探針塾部130,另一端接合於相對應之配線部 320(S440)。在探針構造體1〇〇具備複數個探針墊部之 情況下，複數個接合導、線15G，可分別與複數個探針塾部 和相對應之複數個配線部32〇各自接合。&，在構裝 於構裝基板部31〇之探針構造體1〇〇為複數之情況下，複 數個接合導線15〇,可分別與各探針構造體⑽所具備之 複數個探針墊部13〇和相對應之複數配線部各自接合。 根據以上製造流程，能夠製造出在窄間距下精確地^ 探針構造冑100導線接合之探針裝置扇。又 施例之探針裝置300，在一部分 實 丨刀探針知壞之情況下，能夠 201142303 藉由父換損壞$ #力丄 展之彳衣針構造體來修理探針裝置300 〇 第5圖传—如± ’、起表示本實施形態之試驗F晋y 〇沾拔士 例與被試驗亓杜α 取裒置510的構成 之被5〇0。試驗裝置510，對具有以下至少一種 千5〇〇進行試驗：類比電路、數 /數位混載電故㈠ i位電路、類比 °己憶體、及系統單晶片（SOC)等。試驗裝 美於用破試驗元件5GG輸人試驗信號，此試驗信號係 4驗被試驗元件之試驗圖案，然、後基於被試 兀5〇〇對應於試驗信號而輸出之輸出信號，來判定被 試驗疋件咖的良否。試驗裝置別，具備控制部515及 試驗頭部5 3 0。 >控制部515，向試驗頭部53()傳送用來執行試驗的控 制信號。X，控制部515，可接收試驗頭部53g的試驗結 果，然後記憶於記憶裝置及/或顯示於顯示裝置。 試驗頭部530,具有試驗部52〇。試驗部52〇，在本身 與被試驗元件500 t間傳接電信號以試驗被試驗元件 5〇〇。試驗部520,含有試驗信號產生部⑵與期望值比較 部 526。 試驗信號產生部523,產生要供給至被試驗元件5〇〇 之複數個試驗信號。試驗信號產生部523，可產生被試驗 元件500對應於試驗信號而輸出之響應信號的期望值。試 驗信號產生部523，可經由探針裝置3〇〇與複數被試驗元 件5 0 0連接’來試驗複數被試驗元件5 〇 〇。 期望值比較部526，比較試驗頭部53〇所接收到之接 收資料值與期望值。期望值比較部526,可自試驗信號產 12 201142303 生部523接收期望值。試驗裝置51〇,可基於期望值比較 5 2 6的比較結果來判定被試驗元件5 〇 〇的良否。 試驗頭部530,連接於具有一個以上之元件之被試驗 元件500,溝通試驗裝置510與被試驗元件5〇〇之間的試 驗信號。試驗頭部530,具有本實施例之探針裝置3〇〇。 試驗裝置510,根據本實施形態之探針裝置3〇〇而與 被試驗元件500電性連接。藉此，試驗裝置51〇，能夠執 行具有高構裝密度之元件輸人輸出端子或複雜配置之輸人 輸出端子的被試驗元件5〇〇的試驗。 «丨工H明的技:術 範圍並不限定於上述實施形態所記載之範_。熟悉本技 術者將明自，可對上述實施形態施加各種變更或改良。由 :睛專利範圍之記載可知，該施加有各種變更或改良之形 亦可包含於本發明的技術範圍内。 應留意的是，對於中+杳直4|1 & _ _ 甲°月專利範圍、說明書以及圖式中

:之裝置、系統、程式以及方法中之動作 '流程 =及階” t處理之執行順序，只要未特別明示為「I 月】」 先行」等，且σ暴去趾儿士 則土 /、要未將則處理之輸出用於後處理中， n按任思順序實現。 主 示中之動柞〜。 、申”月專利圍、說明書以及圖 机壬，即使為方便起見而使用「 等進行說明，但並非·τ无」接者 龙非.¾未者必須按該順序實施。 13 201142303 【圖式簡單說明】 第1圖係表示本實施形態之探針構造體i〇〇的構成例。 第2圖係表示本實施形態之絕緣邹丨6〇及拾取器吸附 部170的製造方式。 第3圖係表示本實施形態之探針裝置3〇〇的構成例。 第4圖係表示本實施形態之探針褒置3〇〇的製造流程。 第5圖係一起表示本實施形態之試驗裝置51〇的構成 例與被試驗元件5 0 0。 【主要元件符號說明】 100 探針構造體 300 探針裝置 110 接點 310 構裝基板部 120 探針 320 配線部 130 探針墊部 330 黏著劑 140 導電層 340 拾取器 150 接合導線 S400-S440 步驟 160 絕緣部 500 被試驗元件 170 拾取器吸附部 510 試驗裝置 200 基體基板 515 控制部 210 導電部 520 試驗部 220 絕緣體樹脂 523 5式驗信號產生部 230 遮罩 526 期望值比較部 240 光 530 試驗頭部

Claims (1)

1. 201142303 七、申請專利範圍： L —種探針構造體，其與元件傳接電信號，並具備： 接點’其傳送電信號； 探針’其形成有上述接點； 探針墊部，其與上述接點電性連接；及 立絕緣部’其被設置於上述探針上，對連接於上述探針 墊部上之接合導線與上述探針之間進行絕緣。 2.如申請專利範圍第丨項所述之探針構造體，其中： 上述絕緣部，接觸上述接合導線並施加張力。 3·如申請專利範圍第1項所述之探針構造體，其中： 、吏具備複數個上述接點；&複數個上述探針塾部，其 分別與上述複數個接點電性連接； λ並且，上述絕緣部，對分別連接於上述複數個探針墊 部之複數條上述接合導線與上述複數個探針之間進行絕 緣。 、、 .如申請專利範圍第1項所述之探針構造體，其中： 上述接合導線，其一端接合於上述探針墊部，將與上 述絕緣部接觸之部分作為支點而彎曲成環狀，且與搭載上 述探針構造體之基板上的金屬墊連接。 15 201142303 5.如申晴專利範圍第1項所述之探針構造體，其中： 上述絕緣部，具有拾取器吸附部，其係用來讓吸附並 保持上述探針構造體之拾取器吸附。 6 ‘如申清專利範圍第1項所述之探針構造體，其中： 上述絕緣部，係在上述探針構造體的形成有上述探針 墊°卩之面上，使上述探針墊部的表面至少一部分開口而 形成。 如申明專利範圍第1項所述之探針構造體，其中： 上述絕緣部’為絕緣體樹脂。 •如申。月專利範圍第1項所述之探針構造體，其令： 上述探針，是由矽基板形成。 9.如_請專利範圍第】項所述之探針構造體，其令·· 上述探針，被形成梳子形狀。 10 · —種探針裝置， 申請專利範圍第 造體； 其與元件電性連接，並具備： 1項至第9項中任一項所述之探針構 上之上述探針構造體；及 體所具有之複數個接點傳 構裝基板部，其構裝一個以 配線部，其與上述探針構造 接電信號； 201142303 並且，上述探針構造體所具有之複數個探針墊部與上 述配線部，係利用上述接合導線來作電性連接。 11. -種探針構造體的製造方法，《製造肖被試驗元件傳 接電信號之探針構造體的方法，所述製造方法具備： 接點形成階段，其形成傳送電信號之接點； 探針形成階段，其形成探針，該探針形成有上述接點； 探針墊部形成階段，其形成與上述接點電性連接之探 針墊部；及 絕緣部形成階段，其形成絕緣部，該絕緣部被設置於 上述探針上，對連接於上述探針墊部上之接合導線與上述 探述之間進行絕緣。 —種試驗裝置，是對被試驗元件進行試驗之試驗裝 置’其具備： 試驗部，其在本身與上述被試驗元件之間傳接電信 號，以對上述被試驗元件進行試驗；及 如申清專利範圍第丨〇項所述之與被試驗元件電性連 接之探針裝置。 17