TW201810476A - 接觸導電輔助具及檢查裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種易於提升接觸對象物之高度參差不齊之吸收能力的接觸導電輔助具及檢查裝置。

本發明之接觸導電輔助具3係包括：支撐板31，係板狀構件，且形成有貫通板厚方向的複數個貫通孔H；探針Pr，係分別插穿於複數個貫通孔H，具有筒狀形狀，並且具有導電性；及彈性體E，將各探針Pr彈性地保持在各貫通孔H內；各筒狀體Pr中形成有沿該探針Pr之軸方向伸縮，並且卷繞方向為第一方向之螺旋狀的第一彈簧部SO1。

Description

接觸導電輔助具及檢查裝置

本發明係關於一種用以接觸對象物的接觸導電輔助具、及具備該接觸導電輔助具的檢查裝置。

以往已知有一種探針單元，該探針單元係以外殼保持複數個可藉由螺旋彈簧而伸縮的探針，且使探針的前端接觸檢查對象的導電焊墊(例如參照專利文獻1)。依據此探針單元，可藉由螺旋彈簧的伸縮而吸收電極焊墊的高度參差不齊(沿著探針之軸方向之方向的位置參差不齊)。此外，此種可藉由螺旋彈簧而伸縮的棒狀端子，不僅是作為檢查用的探針來使用，亦作為用以將二點間電性連接的連接端子、連接器等來使用。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2007-24664號公報

然而，近年來，成為檢查對象、連接對象之連接對象物的微細化持續進展，為了使上述的探針單元接觸微細的連接對象物，螺旋彈簧亦需作成微細構造，螺旋彈簧亦必然不得不變得微細。當螺旋彈簧微細化時，探針可伸縮的行程就減少。結果，產生了藉由探針單元吸收接觸對象物之高度參差不齊的能力降低的麻煩。

本發明之目的在於提供一種易於提升接觸對象物之高度參差不齊之吸收能力的接觸導電輔助具及檢查裝置。

本發明之接觸導電輔助具係包括：支撐板，係板狀構件，且形成有貫通板厚方向的複數個貫通孔；筒狀體，分別插穿於前述複數個貫通孔，具有筒狀形狀，並且具有導電性；及保持構件，將前述各筒狀體彈性地保持在前述各貫通孔內；前述各筒狀體中形成有沿該筒狀體之軸方向伸縮，並且卷繞方向為第一方向之螺旋狀的第一彈簧部。

依據此構成，由於各筒狀體係藉由保持構件而彈性地保持在各貫通孔內，因此可在各貫通孔內抵抗保持構件的彈性力而移動。結果，除了第一彈簧部的伸縮外，亦可藉由筒狀體的移動吸收接觸對象物的高度參差不齊，因此可易於提升接觸對象物之高度參差不齊的吸收能力。

此外，較佳為前述保持構件係包含彈性 體，該彈性體係充填於前述各貫通孔的內壁與插穿於該各貫通孔之前述筒狀體的外周之間。

由於充填於各貫通孔的內壁與插穿於該各貫通孔之筒狀體的外周之間的彈性體可在貫通孔內彈性地保持筒狀體，因此適宜作為保持構件。

此外，較佳為前述保持構件係包含：第一異向性導電性片體，配設成一面抵接於前述各筒狀體的一端，於厚度方向具有導電性並且具有彈性；及第二異向性導電性片體，配設成一面抵接於前述各筒狀體的另一端，於厚度方向具有導電性並且具有彈性。

由於配設成一面抵接於各筒狀體的一端，於厚度方向具有導電性並且具有彈性的第一異向性導電性片體、及配設成一面抵接於各筒狀體的另一端，於厚度方向具有導電性並且具有彈性的第二異向性導電性片體可將筒狀體彈性地保持在貫通孔內，因此可適宜作為保持構件。再者，由於筒狀體的一端及另一端係透過具有彈性的第一及第二異向性導電性片體而與接觸對象物接觸，因此可提升筒狀體的接觸穩定性。

此外，較佳為進一步包括：第一封閉部，係封閉前述各筒狀體的一端並且具有導電性；及第二封閉部，係封閉前述各筒狀體的另一端並且具有導電性。

由於筒狀體係筒狀的形狀，因此當兩端部未被封閉時，成為筒之圓周狀的端面與接觸對象物接觸，接觸面積較小。因此，藉由設置第一及第二封閉部，筒狀 體的接觸面積增大，可提升接觸穩定性。

此外，較佳為在前述各筒狀體中進一步形成有沿該筒狀體之軸方向伸縮，並且卷繞方向為與前述第一方向為相反方向之第二方向的螺旋狀的第二彈簧部。

第一彈簧部及第二彈簧部在伸縮時，會隨著伸縮而以軸線為中心旋繞。因此，在使筒狀體相對於接觸對象物壓接或離開時，由於第一彈簧部及第二彈簧部會壓縮或伸展，而會產生使筒狀體以軸線為中心旋轉的力。在此，由於第一彈簧部與第二彈簧部之螺旋的卷繞方向為相反方向，因此第一彈簧部所產生的旋轉力與第二彈簧部所產生的旋轉力的旋轉方向會相反。結果，第一彈簧部所產生的旋轉力與第二彈簧部所產生的旋轉力彼此抵銷，而抑制筒狀體的旋轉。筒狀體係藉由保持構件彈性地保持在貫通孔內。因此，筒狀體的旋轉會被保持構件阻礙。結果，第一彈簧部及第二彈簧部會難以壓縮或伸展。然而，依據此構成，筒狀體的旋轉被抑制的結果，筒狀體的壓縮或伸展變得容易。

此外，較佳為前述第一彈簧部的卷繞數與前述第二彈簧部的卷繞數大致相同數量。

依據此構成，可提升旋轉力抵銷的精確度，結果使筒狀體的壓縮或伸展變得容易。

此外，本發明之檢查裝置係包括：上述的接觸導電輔助具；及檢查處理部，係使前述各筒狀體的一端與設於檢查對象物的檢查點導通，且根據從該各筒狀體 所獲得的電氣信號而進行前述檢查對象物的檢查。

依據此構成，可易於提升屬於接觸對象物之檢查點之高度參差不齊的吸收能力。

此種構成之接觸導電輔助具及檢查裝置將易於提升接觸對象物之高度參差不齊的吸收能力。

1‧‧‧基板檢查裝置(檢查裝置)

3、3a、3U、3D‧‧‧檢查輔助具(接觸導電輔助具)

4、4a、4U、4D‧‧‧檢查部

6‧‧‧基板固定裝置

8‧‧‧檢查處理部

31‧‧‧支撐板

34、341至345‧‧‧佈線

34a、341a至345a‧‧‧電極

35‧‧‧IC插座

100‧‧‧基板(檢查對象物)

101‧‧‧半導體元件(檢查對象物)

321‧‧‧基座

B‧‧‧後端部

BP、BP1至BP5‧‧‧凸塊(檢查點)

E‧‧‧彈性體(保持構件)

F‧‧‧前端部

H‧‧‧貫通孔

Pr、Pr1至Pr5‧‧‧探針(筒狀體)

R1‧‧‧異向性導電性片體(第一異向性導電性片體)

R2‧‧‧異向性導電性片體(第二異向性導電性片體)

SO1‧‧‧第一彈簧部

SO2‧‧‧第二彈簧部

第1圖係概略性顯示具備本發明之一實施形態之檢查輔助具之基板檢查裝置之構成的概念圖。

第2圖係顯示第1圖所示之檢查部之另一例的立體圖。

第3圖係顯示第1圖、第2圖所示之檢查輔助具及基座之構成之一例的示意剖面圖。

第4圖係顯示安裝於基座之檢查輔助具抵接於半導體元件之狀態的說明圖。

第5圖係顯示第3圖所示之檢查輔助具及基座之構成之另一例的示意剖面圖。

第6圖(a)及(b)係顯示以三維金屬印表機所形成之第一彈簧部及第二彈簧部之一例的概念圖。

以下根據圖式來說明本發明的實施形態。另外，各圖中附記相同符號的構成係表示其為相同的構成，並省略其說明。第1圖係概略性顯示具備本發明之一實施形態之檢查輔助具之基板檢查裝置1之構成的概念 圖。基板檢查裝置1係相當於檢查裝置之一例，檢查輔助具3U、3D係相當於接觸導電輔助具之一例。第1圖所示的基板檢查裝置1係用以檢查形成於屬於檢查對象物之一例之基板100之電路圖案的裝置。

基板100係可為例如印刷佈線基板、軟性基板、陶瓷多層佈線基板、液晶顯示器、電漿顯示器等用的電極板、半導體基板、及半導體封裝用的封裝基板、薄膜載體等各種的基板。另外，檢查對象物不限於基板，亦可為例如半導體元件(IC：Integrated Circuit，積體電路)等之電子零件，此外，只要是成為進行電性檢查的對象即可。

第1圖所示的基板檢查裝置1係包括檢查部4U、4D、基板固定裝置6、及檢查處理部8。基板固定裝置6係構成為將檢查對象的基板100固定於預定的位置。檢查部4U、4D係包括檢查輔助具3U、3D、及供安裝檢查輔助具3U、3D的基座321。檢查部4U、4D係構成為可藉由未圖示的驅動機構使檢查輔助具3U、3D朝彼此正交之X、Y、Z之三軸方向移動，且進一步使檢查輔助具3U、3D以Z軸為中心轉動。

檢查部4U係位於固定於基板固定裝置6之基板100的上方。檢查部4D係位於固定於基板固定裝置6之基板100的下方。檢查部4U、4D係構成為可裝卸檢查輔助具3U、3D，該檢查輔助具3U、3D係用以檢查形成於基板100的電路圖案。以下將檢查部4U、4D統稱為檢查部4。

檢查輔助具3U、3D係分別包括：複數個探針Pr(筒狀體)；及支撐板31，將複數個探針Pr之前端朝向基板100予以保持。探針Pr係相當於筒狀體之一例。在基座321中，係設有與各探針Pr的後端接觸而導通的電極。檢查部4U、4D係包括未圖示的連接電路，該連接電路係透過基座321的各電極而將各探針Pr的後端與檢查處理部8電性連接、切換其連接。

探針Pr係具有筒狀的形狀。關於探針Pr之構成的詳細內容將於後陳述。在支撐板31中，係形成有支撐探針Pr的複數個貫通孔。各貫通孔係以與設定於成為檢查對象之基板100之佈線圖案上之檢查點的位置相對應之方式配置。藉此，構成為探針Pr之前端部可接觸基板100的檢查點。例如，複數個探針Pr係以對應格子之交點位置之方式配設。相當於該格子之框線的方向，係構成為與彼此正交之X軸方向及Y軸方向一致。檢查點係設定為例如佈線圖案、焊接凸塊、連接端子等。

檢查輔助具3U、3D係除了探針Pr的配置不同以及安裝至檢查部4U、4D的方向上下相反之外，其餘皆彼此同樣地構成。以下將檢查輔助具3U、3D統稱為檢查輔助具3。檢查輔助具3係構成為可依據檢查對象的基板100而更換。

檢查處理部8係例如包括電源電路、電壓計、電流計、及微電腦等。檢查處理部8係控制未圖示的驅動機構而使檢查部4U、4D移動、定位，且使各探針Pr 的前端接觸基板100的各檢查點。藉此，使各檢查點與檢查處理部8電性連接。在此狀態下，檢查處理部8係透過檢查輔助具3的各探針Pr，將檢查用的電流或電壓供給至基板100的各檢查點，且根據從各探針Pr所獲得的電壓信號或電流信號，執行例如電路圖案的斷線或短路等之基板100的檢查。或者，檢查處理部8亦可將交流的電流或電壓供給至各檢查點，藉此根據從各探針Pr所獲得的電壓信號或電流信號，來測量檢查對象的阻抗。

第2圖係顯示第1圖所示之檢查部4之另一例的立體圖。第2圖所示的檢查部4a係以檢查輔助具3組裝於所謂的IC插座35之方式構成。檢查部4a係不包括如檢查部4的驅動機構，而為探針Pr接觸安裝於IC插座35之IC的接腳、凸塊、或電極等的構成。具備檢查部4a取代第1圖所示的檢查部4U、4D時，能夠以例如半導體元件(IC)作為檢查對象物，將檢查裝置設構成為IC檢查裝置。

第3圖係顯示第1圖、第2圖所示之檢查輔助具3及基座321之構成之一例的示意剖面圖。第3圖所示的檢查輔助具3係顯示組裝至第2圖所示之檢查部4a之例，並顯示以半導體元件101作為檢查對象物。

第3圖所示的檢查輔助具3係包括：支撐板31，其係板狀構件，且形成有貫通板厚方向的複數個貫通孔H；探針Pr1至Pr5(筒狀體)，分別插穿於複數個貫通孔H，具有筒狀形狀；及彈性體E，係充填於各貫通孔H的 內壁與插穿於該各貫通孔H之探針Pr的外周之間。在第3圖所示之例中，彈性體E亦覆蓋了支撐板31的兩面。

彈性體E係在各貫通孔H內彈性地保持各探針Pr。由於各探針Pr係在各貫通孔H內被彈性地保持，因此構成為可一面抵抗彈性體E的彈性力一面沿著軸方向移動。以彈性體E而言，係可使用具有彈性的各種材料。然而，從易於使各探針Pr在各貫通孔H內移動的觀點來看，以彈性體E而言，適宜使用形成為微小氣泡分布於整體之彈性材料的發泡彈性體。由於發泡彈性體的柔軟性高，因此可使探針Pr易於在貫通孔H內移動。

在支撐板31的後端側，係供安裝例如藉由絕緣性樹脂材料所構成的基座321。在基座321之與探針Pr1至Pr5之後端部相對向的位置，係以貫通基座321之方式安裝有佈線341至佈線345。以下將佈線341至345統稱為佈線34。

基座321之面對支撐板31之側的表面與露出於該面之佈線341至345的端面應為齊平。該佈線341至345的端面係被設為電極341a至345a。然而，由於加工精確度的問題，基座321的表面與電極341a至345a並未齊平而會在電極341a至345a的位置產生參差不齊。以下將電極341a至345a統稱為電極34a。

在各貫通孔H中係插入有探針Pr。探針Pr係具有導電性之筒狀的構件。探針Pr係形成有朝探針Pr之軸方向伸縮並且卷繞方向為第一方向之螺旋狀的第一彈 簧部SO1、及卷繞方向為與第一方向相反方向之第二方向之螺旋狀的第二彈簧部SO2。此外，第一彈簧部SO1與第二彈簧部SO2之螺旋的卷繞數及線寬係大致相同。

以探針Pr的材料而言，係可使用例如鎳或鎳合金。探針Pr的第一彈簧部SO1及第二彈簧部SO2的形成方法未特別限定而可使用各種製造方法，可藉由將筒狀構件的周壁例如以蝕刻形成螺旋狀的細縫來形成彈簧部，亦可例如藉由電鑄在筒狀構件的周壁形成設有螺旋狀細縫的形狀而形成彈簧部，亦可藉由例如所謂的三維金屬印表機來形成，亦可藉由微影製程來形成。

第6圖係顯示藉由三維金屬印表機所形成之第一彈簧部SO1及第二彈簧部SO2之一例的概念圖。第6圖(a)係顯示立體圖，第6圖(b)係顯示俯視圖。如第6圖所示，藉由三維印表機，可將金屬的複數個圓盤以依序堆積成螺旋狀之方式形成第一彈簧部SO1及第二彈簧部SO2。

第一彈簧部SO1及第二彈簧部SO2在伸縮時，會隨著伸縮以軸線為中心旋繞。因此，在使探針Pr相對於檢查點壓接或離開時，藉由第一彈簧部SO1及第二彈簧部SO2壓縮或伸展，會產生欲使探針Pr以軸線為中心旋轉的力。

在此，第一彈簧部SO1與第二彈簧部SO2之螺旋的卷繞方向為相反方向，彈簧部(螺旋部)之線寬大致相等，而且卷繞數大致相等。因此，第一彈簧部SO1所 產生的旋轉力與第二彈簧部SO2所產生的旋轉力，旋轉方向相反而且力的大小大致相等。結果，第一彈簧部SO1所產生的旋轉力與第二彈簧部SO2所產生的旋轉力彼此抵銷而抑制探針Pr的旋轉。

探針Pr係藉由充填於貫通孔H的彈性體E而保持於貫通孔H內。因此，探針Pr的旋轉會受到彈性體E的彈性力阻礙。結果。第一彈簧部SO1及第二彈簧部SO2難以壓縮或伸展。然而，依據探針Pr，探針Pr的旋轉受到抑制的結果，探針Pr的壓縮或伸展變得容易。另外，探針Pr未必要具備第一彈簧部SO1及第二彈簧部SO2，亦可為具備第一彈簧部SO1及第二彈簧部SO2中之一的構成。

在未被壓縮狀態下之探針Pr的長度，例如可為10mm至30mm，例如約20mm。探針Pr的外徑，例如可為大約25至300μm，例如約100μm。

支撐板31的厚度係小於未被壓縮之狀態下之探針Pr的長度，在檢查輔助具3未抵接於基座321及半導體元件101的狀態下，探針Pr的兩端係從支撐板31的兩面突出。在此狀態下，檢查輔助具3被安裝於基座321時，探針Pr的後端部B即因第一彈簧部SO1、第二彈簧部SO2、及彈性體E的彈推力而抵接於電極34a。

藉此，探針Pr與電極34a導通，探針Pr透過佈線34而電性連接於檢查處理部8。再者，當半導體元件101安裝於IC插座35時，半導體元件101的檢查點， 例如凸塊BP1至BP5即抵接於探針Pr1至Pr5的前端部F。藉此，即可將屬於檢查點的凸塊BP1至BP5電性連接於檢查處理部8。以下將凸塊BP1至BP5統稱為凸塊BP。

第4圖係顯示安裝於基座321的檢查輔助具3抵接於半導體元件101之狀態的說明圖。半導體元件101之凸塊BP1至BP5的高度，係由於其製造公差而參差不齊。在第4圖所示之例中，凸塊BP1的突出量較大(高)，凸塊BP4的突出量較小(低)。此外，如上所述，電極341a至345a的位置亦參差不齊，在第4圖所示之例中，電極341a的凹陷較大(低)，電極344a的突出量較大(高)。

此時，若假定探針Pr的位置在貫通孔H內被固定時，則會因探針Pr1之後端部B的突出量不足，而有探針Pr1之後端部B被推壓於電極341a的彈推力減弱、後端部B無法接觸電極341a之虞，並且，探針Pr1的前端部F會因與突出量較大的凸塊BP1的抵接，而無法藉由第一彈簧部SO1及第二彈簧部SO2吸收凸塊BP1的突出量，而有因該抵接壓力傷及前端部F或凸塊BP1之虞。

另一方面，第4圖所示的檢查輔助具3中，由於探針Pr在貫通孔H內被彈性體E彈性地保持，因此探針Pr1整體朝電極341a方向移動。藉此，探針Pr1之後端部B抵接於電極341a的壓力增大，探針Pr1之前端部F抵接於凸塊BP1的壓力減輕，因此提升探針Pr1對於電極341a及凸塊BP1的接觸穩定性。

同樣地，探針Pr4係朝凸塊BP4方向移動， 藉此而提升探針Pr4對於電極344a及凸塊BP4的接觸穩定性。如此，檢查輔助具3可提升接觸對象物之凸塊BP及電極34a之高度參差不齊的吸收能力。

另外，較佳為後端部B係藉由具有導電性的第一封閉部封閉，較佳為前端部F係藉由具有導電性的第二封閉部封閉。第一及第二封閉部係可為例如覆於後端部B及前端部F之金屬蓋狀者，亦可例如將後端部B及前端部F藉由熔接技術等熔融封閉而形成。

由於探針Pr係筒狀形狀，因此當後端部B及前端部F未封閉時，成為筒之圓周狀的端面接觸凸塊BP及電極34a，接觸面積較小。因此，藉由設置第一及第二封閉部，探針Pr接觸凸塊BP及電極34a的接觸面積增大，可提升接觸穩定性。

另外，如第5圖所示，檢查輔助具3a亦可進一步具備配設成一面抵接於各探針Pr之後端部B，於厚度方向具有導電性並且具有彈性的異向性導電性片體R1(第一異向性導電性片體)、以及配設成一面抵接於各探針Pr之前端部F，於厚度方向具有導電性並且具有彈性的異向性導電性片體R2(第二異向性導電性片體)，以作為保持構件。

異向性導電性片體R1、R2係例如在片體狀的彈性體素材，以在厚度方向排列之方式混入金屬粒子或碳粒子等之導電性粒子而構成。藉此，構成為面方向的電阻較大而不具導電性，厚度方向之電阻較小而具有導電性。

依據檢查輔助具3a，由於探針Pr之後端部B及前端部F係透過具有彈性之異向性導電性片體R1、R2而與電極34a及凸塊BP接觸，因此提升探針Pr接觸電極34a及凸塊BP的接觸穩定性。尤其是探針Pr未設置第一及第二封閉部時，藉由具備異向性導電性片體R1、R2，可提升探針Pr接觸電極34a及凸塊BP的接觸穩定性。

另外，在檢查輔助具3a中，亦可設為不具備彈性體E而僅藉由異向性導電性片體R1、R2作為保持構件以將探針Pr保持於貫通孔H內的構成。

此外，就連接輔助具的一例而言，雖已例示了使用於基板檢查裝置的檢查輔助具3，但連接輔助具只要是使連接端子接觸於對象物者即可，而未必限於檢查輔助具。此外，接觸導電輔助具亦可非為檢查輔助具，筒狀體亦可非為檢查用的探針。接觸導電輔助具亦可為用以將二點間電性連接的連接端子或連接器。

3‧‧‧檢查輔助具(接觸導電輔助具)

31‧‧‧支撐板

341至345‧‧‧佈線

341a至345a‧‧‧電極

101‧‧‧半導體元件(檢查對象物)

321‧‧‧基座

B‧‧‧後端部

BP1至BP5‧‧‧凸塊(檢查點)

E‧‧‧彈性體(保持構件)

F‧‧‧前端部

H‧‧‧貫通孔

Pr1至Pr5‧‧‧探針(筒狀體)

SO1‧‧‧第一彈簧部

SO2‧‧‧第二彈簧部

Claims (7)

1. 一種接觸導電輔助具，係包括：支撐板，係板狀構件，且形成有貫通板厚方向的複數個貫通孔；筒狀體，分別插穿於前述複數個貫通孔，具有筒狀形狀，並且具有導電性；及保持構件，將前述各筒狀體彈性地保持在前述各貫通孔內；前述各筒狀體中，形成有沿該筒狀體之軸方向伸縮，並且卷繞方向為第一方向之螺旋狀的第一彈簧部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之接觸導電輔助具，其中，前述保持構件係包含彈性體，該彈性體係充填於前述各貫通孔的內壁與插穿於該各貫通孔之前述筒狀體的外周之間。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之接觸導電輔助具，其中，前述保持構件係包含：第一異向性導電性片體，配設成一面抵接於前述各筒狀體的一端，於厚度方向具有導電性並且具有彈性；及第二異向性導電性片體，配設成一面抵接於前述各筒狀體的另一端，於厚度方向具有導電性並且具有彈性。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之接觸導電輔助具，更包括： 第一封閉部，係封閉前述各筒狀體的一端並且具有導電性；及第二封閉部，係封閉前述各筒狀體的另一端並且具有導電性。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之接觸導電輔助具，其中，前述各筒狀體中更形成有沿該筒狀體之軸方向伸縮，並且卷繞方向為與前述第一方向為相反方向之第二方向的螺旋狀的第二彈簧部。
6. 如申請專利範圍第5項所述之接觸導電輔助具，其中，前述第一彈簧部的卷繞數與前述第二彈簧部的卷繞數係大致相同數量。
7. 一種檢查裝置，係包括：申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的接觸導電輔助具；及檢查處理部，係使前述各筒狀體的一端與設於檢查對象物的檢查點導通，且根據從該各筒狀體所獲得的電氣信號而進行前述檢查對象物的檢查。