TWI572865B

TWI572865B - 探針卡

Info

Publication number: TWI572865B
Application number: TW102112637A
Authority: TW
Inventors: 瀨上恭史; 桑原豊; 森川晃次
Original assignee: Ｓｖ探針私人有限公司
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2017-03-01
Also published as: JP6199010B2; TW201350861A; JP2013250145A

Description

探針卡

本發明係有關於一種探針卡。

近年來隨著半導體裝置的高速化，有人提出種種在探針卡中，確保優異之高頻特性的對策。例如，探針卡的配線採用同軸線，且該同軸線係設計成預定值的阻抗(例如50Ω)。

就與本發明相關連之技術而言，例如，於日本國特開2010-139479號公報已揭示有一種探針卡，其係具備有：基板，其在板面配設有複數個連接部及複數個接地用連接部；第1探針；固定樹脂部，配設在基板的板面上，並且用以固定第1探針之中間部分；導體板，配置在連接部與固定樹脂部之間之區域，並接合於接地用連接部，且遍及接地用連接部間而配設；以及同軸線，具備有中心導體及外側導體，並且使中心導體之一端在導體板之區域上與第1探針接合，使中心導體之另一端與複數個連接部中之第1連接部接合，且使外側導體之一端與導體板接合。

第7圖係為顯示習知技術的探針卡9之圖。如前所述，同軸線26係設計成預定之值的阻抗。同軸線26的一端係與探針28連接，而另一端係透過設置於基板24內之連接配線25而與配置於表面側之接觸部22連接。連接配線25係採用具有導電性之金屬配線所構成，且施以將接地配線併設於周圍等之對策，以便亦在連接配線25中成為預定之值(例如50Ω)。另外，接地配線係接地而為零伏電位(接地電位)，且具有隔絕來自外部之雜訊(noise)的屏蔽效果。

由製造時之加工性等之觀點來看，連接配線25係為多餘的配線，會有導致形成所謂之短線(stub)25s之情形，同樣由加工性等之觀點來看，難以在短線25s的周圍併設接地線。因此，由於短線25s的存在，故在連接配線25與同軸線26之間的阻抗產生了失配，因此會有對探針卡9之高頻特性產生不良影響的可能性。

本發明之目的係在於提供一種確保優異高頻特性的探針卡。

本發明的探針卡係具備：基板，供檢測裝置接觸的接觸部係配設於第1板面；探針，接觸於藉由前述檢測裝置進行檢測的被檢測部；固定部，配設於前述基板之與前述第1板面為相反側的第2板面，且固定前述探針的中間部分；以及同軸線，具有中心導體與外側導體，使前述中心導體的一端與前述探針連接，而使前述中心導體的另一端直接連接於前述接觸部。

此外，在本發明的探針卡中，前述基板較佳為具有溝部及貫穿孔部；該溝部係在配置有用以支持前述基板的支持部之區域中，形成有設置於配置有前同軸線之區域的溝；而該貫穿孔部係在設置有前述溝部的區域中，形成有供直接連接於前述接觸部之前述同軸線貫穿的貫穿孔。

此外，在本發明的探針卡中，前述基板較佳為具有貫穿孔部；該貫穿孔部係設置於配置有用以支持前述基板之支持部的區域以外之區域，且形成有供直接連接於前述接觸部之前述同軸線貫穿的貫穿孔。

此外，在本發明的探針卡中，前述基板較佳為在配設有前述接觸部的正下方區域不具有接地層。

8‧‧‧探針器

9、10、11‧‧‧探針卡

12‧‧‧LSI測試器

14‧‧‧晶圓測試系統

16‧‧‧卡固定座

18‧‧‧晶圓夾盤

19‧‧‧晶圓

20‧‧‧接觸銷

22‧‧‧接觸部

24‧‧‧基板

24B‧‧‧底面

24T‧‧‧表面

25‧‧‧連接配線

25s、28E‧‧‧短線

26‧‧‧同軸線

28‧‧‧探針

28T‧‧‧前端部

30‧‧‧固定部

32‧‧‧中心導體

34‧‧‧介電體

36‧‧‧外側導體

38‧‧‧保護包覆

40‧‧‧連接部

4‧‧‧溝部

42T‧‧‧頂面

44、45‧‧‧貫穿孔部

46‧‧‧區域

第1圖係為顯示在本發明之實施形態中，具有探針器、探針卡、以及LSI測試器的晶圓測試系統之圖。

第2圖係為顯示在本發明之實施形態中，從底面側觀看探針卡之狀況之圖。

第3圖係為顯示在本發明之實施形態中，探針與同軸線之關係之圖。

第4圖係為顯示從表面側與底面側觀看第1圖之虛線X區域之狀況的圖。

第5圖係為顯示在本發明之實施形態中，晶圓測試系統之探針卡的變形例之圖。

第6圖係為在本發明之實施形態中，對連接部的正下方區域之接地層未進行處理時及進行去除之處理時的俯視圖和阻抗特性圖。

第7圖係為顯示習知技術之晶圓測試系統之圖。

以下使用圖式詳細說明本發明之實施形態。此外，以下在所有的圖式中，將同樣的要素標註相同的符號，並省略重複之說明。此外，在本文中之說明中，根據需要使用其以前所述之符號。

第1圖係為顯示具有探針器8、探針卡10、以及LSI測試器12的晶圓測試系統14之圖。第2圖係為顯示從基板24之底面(板面)24B側觀看探針卡10的狀況之圖。

探針器8係為用以使形成有多數個LSI晶片之晶圓19與LSI測試器12經介探針卡10而電性機械性合體的定位操縱(Handling)裝置。探針器8係具有卡固定座(cardholder)16、以及晶圓夾盤18；該卡固定座16係作為用以支持探針卡10的支持部，而該晶圓夾盤18係用以保持作為藉由LSI測試器12所檢測之對象之被檢測部的晶圓19。

LSI測試器12係為晶圓19之檢測步驟中的主檢測裝置，且為具有進行良否判斷和等級分辨之功能的裝置，其係藉由程式設計而任意作出用以測試LSI晶片之電性信號(測試模式)並施加於LSI晶片，並接收來自LSI晶片的輸出回應而與良品時的期待值比較判斷。LSI測試器12，係具有為了施加前述測試模式而用來與探針卡10之接觸部22進行接觸的接觸銷20。接觸銷20係稱為所謂之彈性探針(POGOPin)，而接觸部22係稱為所謂之彈性(POGO)座。

探針卡10係具備基板24、複數個接觸部22、複數根同軸線26、複數根探針28、以及固定部30；該基板24係以環氧(epoxy)等之樹脂所構成，該複數個接觸部22係配設於基板24的表面(板面)24T上，該複數根同軸線26係連接於複數個接觸部 22，該複數根探針28係連接於複數根同軸線26，而該固定部係配設於基板24的底面24B上。在此，探針28、同軸線26、接觸部22係就用於為進行LSI晶片的高頻之測試者而進行說明。在此，雖然高頻係根據LSI晶片之用途等而相異，惟例如可將10MHz以上設為高頻，當然亦可將低於10MHz之頻率設為高頻，亦可將高於10MHz之頻率設為高頻。

第3圖係為顯示同軸線26、與接觸於晶圓19之探針28的關係之圖。如第3圖之X-Y線段剖面圖(第3圖的下側圖)所示，同軸線26係具備內部導體32、介電體34、外側導體36、以及保護包覆38；該介電體34係包覆內部導體32，該外側導體36係包覆介電體34，而該保護包覆38係包覆外側導體36。內部導體32、介電體34、外側導體36、以及保護包覆38係為同軸之嵌套構造。內部導體32係例如以採用銀鍍覆軟銅線、銀鍍覆鍍銅銅線之單線或絞線所構成。介電體34係例如採用聚乙烯(polyethylene)所構成。外側導體36係例如以採用銀鍍覆軟銅線、錫鍍覆軟銅線之編絞線(braidedwire)所構成。保護包覆38係例如採用乙烯基(vinyl)所構成。另外，外側導體36係接地而成為零伏電位(接地電位)。

同軸線26係將外側導體36的內徑設為DAmm、將內部導體32的直徑設為dAmm、並將介電體34的相對介電常數設為ε A時，同軸線26的特性阻抗ZA係以138/√ ε Axlog10(DA/dA)所決定。在此，同軸線26係與基板24之阻抗匹配，該阻抗係例如設定上述參數俾使成為50Ω。此外，同軸線26的外徑DA_all茲舉一例為620μm至960μm，而同軸線26的長度LA_all茲舉一例為50mm至100mm。同軸線26之內部導體32的一端係與探針28連接，而另一端如後述直接連接於接觸部22。

如前所述，探針28的基端部28E係與同軸線26之內部導體32連接。具體而言，藉由焊接而連接固定，使之形成連接部40。另外，連接部40的直徑係根據為用以連接所需之銲材的量所決定。

固定部30係為使探針28通過，且使探針28不擺動之方式進行固定之部分。並且，自固定部30的輸出側，以突出之方式安裝有用以檢測晶圓19之探針28的前端部28T。固定部30係例如可以環氧樹脂所構成。固定部30係具有預定之寬度，俾使探針28可承受與晶圓19之輸入輸出端子接觸時的應力。

以下，針對基板24與同軸線26的配置關係等，使用第1圖、第2圖及第4圖加以詳細說明。第4圖係顯示從表面24T側與底面24B側觀看第1圖之虛線X區域之狀況的圖。另外，在第1圖中，雖簡略描繪同軸線26係為自固定部30朝外徑方向而分別一根一根配置者，惟如第2圖及第4圖所示，實際上同軸線26係複數根存在，且各自直接連接於相對應的接觸部22。

在基板24中，於配置有卡固定座16之區域中之配置有同軸線26的區域，設置用以形成具有可收納複數根同軸線26之大小寬度之溝的溝部42。溝部42的寬度係例如可設為4.25mm，而深度係例如可設為1.5mm。另外，溝部42係可藉由採用未圖示之切削治具等施予凹加工加以形成。

此外，在基板24中，於設置有溝部42之區域中，設置形成供直接連接於接觸部22之同軸線26貫穿的貫穿孔的貫穿孔部44。貫穿孔部44係具有比同軸線26之外徑DA_all稍大之寬度的直徑，並配置於接觸部22的附近。例如，貫穿孔部44之孔直徑係可設為1.5mm。在此，連接部22的附近，係指同軸線26沿著表面24T側拉繞之長度變短之位置。配置於連接部22的附近，係較佳為例如：將貫穿孔部44配置於屬於同軸線26之連接對象目的地之接觸部22與鄰接之接觸部22的之間。另外，貫穿孔部44係可採用未圖示之開孔治具等加以形成。

如前所述，形成溝部42及貫穿孔部44之後，同軸線26在未配置有卡固定座16之區域中係以沿著基板24的底面24之方式配置，而在配置有卡固定座16之區域中係一邊沿著溝部42的頂面42T配置，一邊穿過貫穿孔部44而朝基板24的表面24T側被拉出，使內部導體32與接觸部22直接連接。

接著，針對晶圓測試系統14之探針卡10的作用加以說明。如前所述，在探針卡10中，與基板24之阻抗匹配的同軸線26會被拉長，並穿過貫穿孔部44，而使同軸線26的內部導體32直接連接於接觸部22。亦即，並非如習知技術，經由基板24的連接配線25而與接觸部22進行連接。藉此，因可整合同軸線26與基板24之間的電阻，故可確保優異之高頻特性。

以下，針對作為探針卡10的變形例的探針卡11加以說明。第5圖係為顯示具有探針器8、探針卡11、以及LSI測試器12的晶圓測試系統15之圖。並以探針卡11與探針卡10之相異點為中心進行說明。

探針卡11係與探針卡10不同，且未形成有溝部42。此外，因探針卡11的貫穿孔部45與探針卡10的貫穿孔部44位置不同，故對此相異點加以詳細說明。

貫穿孔部45係在配置有卡固定座16以外的區域，亦即，在未配置有卡固定座16的區域中，以從基板24之底面24B貫穿至表面24T之方式設置。亦即，貫穿孔部45設置在比卡固定座16更靠近探針卡11之內徑側。貫穿部45係具有比同軸線26之外徑DA_all稍大之寬度的直徑，例如，貫穿孔部45的孔直徑係可設為1.5mm。另外，貫穿孔部45係可採用未圖示之開孔治具等加以形成。

如前所述，形成貫穿孔部45之後，同軸線26在未配置有卡固定座16之區域中係以沿著基板24的底面24B之方式配置，且穿過貫穿孔部45而朝基板24的表面24T側被拉出後，朝向連接部22而沿著基板24的表面24T配置後，使內部導體32與接觸部22直接連接。

如此，在探針卡11中，亦與探針卡10同樣地，不經介基板24內的連接配線25，而使同軸線26直接連接於接觸部22。因此，達成與探針卡10同樣的效果。此外，如前所述，在探針卡11中，雖就同軸線26以沿著基板24的表面24T之方式進行配置者加以說明，惟該情形亦可在基板24的表面24T形成與溝部42同樣的溝，且在該溝中以收納同軸線26之方式配置同軸線26,俾使內部導體32與接觸部22直接連接。

另外，前述探針卡10、11，雖就全部的探針28、同軸線26、連接部22用於進行LSI晶片的高頻之測試者加以說明，惟當然亦可將其中的一部分用於進行低頻之測試。此時，亦可使高頻用的同軸線26，如前所述直接連接於接觸部22，而使低頻用的同軸線26與習知技術同樣地經介連接配線25而連接於連接部22，惟當然亦可使高頻用及低頻用的同軸線26全都直接連接於接觸部22。

此外，得知在前述探針卡10、11之任一者中，亦在配置有接觸部22的正下方區域藉由不設置接地層、或進行消除(去除)處理，而使接觸部22之阻抗特性改善。在此，接觸部22的正下方區域係指在基板24之中，於俯視觀看接觸部22時與接觸部22重疊的區域。此外，接地層係為設置於基板24之內部的配線。接地層係接地而成為零伏電位(接地電位)，且具有隔絕來自外部之雜訊的屏蔽效果。

第6圖的左邊上下圖係顯示在接觸部22的正下方區域中未進行去除接地層之處理時的俯視圖及阻抗特性圖。第6圖的正中間上下圖係顯示在接觸部22的正下方區域中進行去除接地層之處理，且使接觸部22的直徑與去除接地層之區域46成為大致相同面積時的俯視圖及阻抗特性圖。第6圖的右邊上下圖係顯示在接觸部22的正下方區域中進行去除接地層之處理，且使去除接地層的區域46成為比接觸部22之直徑大的面積時的俯視圖及阻抗特性圖。此外，第6圖的各下圖係藉由就測量特性阻抗之方法而言眾所周知的TDR(time domain reflectometry，時域反射測量法)法所測量的阻抗特性圖。

如第6圖之左邊的圖式所示，在接觸部22的正下方區域未進行去除接地層之處理的情形時，接觸部22的阻抗為約24Ω。相對於此，如第6圖之正中央的圖式所示，在接觸部22的正下方區域進行去除接地層之處理，且使接觸部22的直徑與去除接地層之區域46成為大致相同面積之情形時，接觸部22的阻抗成為約30Ω。再者，如第6圖之右邊的圖式所示，在接觸部22的正下方區域進行去除接地層之處理，且使去除接地層的區域46成為比接觸部22之直徑大的面積之情形時，接觸部22的阻抗成為約40Ω。

由前述得知，與進行去除接地層之處理的情形相比，藉由去除接觸部之正下方區域的接地層，從而能夠將接觸部22的阻抗整合成更近似於理想阻抗(與基板24及同軸線26整合的阻抗(例如50Ω))。此外，得知在去除接地層的情形時，亦由於比接觸部22的直徑大，從而能夠更近似於更理想的阻抗。如此藉由去除接地層從而改善阻抗，係由於藉由接地層的去除而可改善存在於接觸部22與接地層之間而造成阻抗特性不良影響的寄生電容之故。如此，藉由去除接觸部22之正下方區域的接地層，從而能夠改善接觸部22的阻抗，並確保優異之高頻特性。

另外，在此雖就在接觸部22與去除接地層之區域46的之間未設置其他區域者加以說明，惟亦可在接觸部22與區域46的之間設置其他區域。例如，在設置有接觸部22之表面24T與接地層的之間配置電源層、信號層或虛設層的情形時，於該等層中，即使接觸部22的正下方區域被去除為與區域46大致相同大小的情形時，亦可達成同樣的效果。

另外，雖就探針卡10、11為懸臂(cantileve)型者加以說明，惟亦可為其他構造，例如即使為垂直型、觸片(blade)型等、其他構造亦可達成同樣的效果。