TWI856665B - 電連接裝置 - Google Patents

Abstract

提供可抑制探針間的短路之電連接裝置。電連接裝置1具備有：探針10；以及具有將各自形成有導孔的第一導板211及第二導板212沿著第一導板211的主面的面法線方向相隔開而配置的構成之探針頭20。同一個探針10所貫穿的第一導板211的導孔與第二導板212的導孔的位置，係在與第一導板211的主面平行的方向相錯開而配置。導孔的位置相錯開的方向，係相對於被檢查體的檢查用接墊的排列方向斜向地交叉。

Description

電連接裝置

本發明係關於使用於被檢查體的電氣特性的測定之電連接裝置。

為了在沒有從晶圓分離的狀態進行積體電路等之被檢查體的電氣特性的測定，而使用具有與被檢查體接觸的探針(probe)及保持探針的探針頭(probehead)之電連接裝置(參照專利文獻1)。電連接裝置中使用的探針頭，係具有複數個導板且在導板之間設有中空部分。探針係以貫穿過形成於導板之導孔且在中空部分彎曲的狀態由探針頭加以保持著。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2015-118064號公報

電連接裝置係將探針配置於與被檢查體的檢查用接墊(pad)對應的位置。因此，當檢查用接墊的配置間隔由於被檢查體的微細化等而變窄，探針的配置間隔也會變窄。當探針的配置間隔變窄，在被檢查體的檢查時探針在探針頭的內部的中空部分中彎曲的時候，就會產生鄰接的探針相接觸而發生探針的短路之問題。

有鑑於上述問題點，本發明以提供可抑制探針間的短路之電連接裝置為目的。

根據本發明的一態樣，提供一種具備有探針及探針頭之電連接裝置，該探針頭係具有第一導板及第二導板且第一導板及第二導板分別形成有導孔。探針頭係具有將第一導板及第二導板沿著第一導板的主面的面法線方向相隔開而配置的構成。同一個探針貫穿過的第一導板的導孔與第二導板的導孔的位置，係在與第一導板的主面平行的方向相錯開而配置。導孔的位置相錯開的方向係相對於檢查用接墊的排列方向斜向地交叉。

根據本發明，可提供能夠抑制探針間的短路之電連接裝置。

1:電連接裝置

2:被檢查體

10:探針

11:前端部

12:基端部

13:被覆材

20,20A:探針頭

21:導板

23:間隔件

211:第一導板

212:第二導板

213:第三導板

220:導孔

101:錯位面

102:相對面

103:第一側面

104:第二側面

200:檢查用接墊

221:第一中空部分

222:第二中空部分

圖1係顯示本發明的第一實施型態之電連接裝置的構成之示意圖。

圖2係顯示本發明的第一實施型態之電連接裝置的探針的剖面形狀與錯位方向的關係之示意圖。

圖3係顯示本發明的第一實施型態之電連接裝置的導孔的形狀與錯位方向的關係之示意圖。

圖4係顯示被檢查體的檢查用接墊的配置例之示意圖。

圖5係顯示比較例的探針頭中的探針的間隔之示意圖。

圖6係顯示本發明的第一實施型態之電連接裝置的探針頭中的探針的間隔之示意圖。

圖7係顯示本發明的第一實施型態之電連接裝置的導孔的形狀的一例之示意圖。

圖8係顯示本發明的第一實施型態之電連接裝置的導孔的形狀的另一例之示意圖。

圖9A係顯示本發明的第一實施型態之電連接裝置的導孔的開口部的形狀的一例之示意的剖面圖。

圖9B係顯示本發明的第一實施型態之電連接裝置的導孔的開口部的形狀的另一例之示意的剖面圖。

圖10係顯示被檢查體的檢查用接墊的配置例之示意圖。

圖11係顯示與圖10所示的檢查用接墊的配置對應之本發明的第一實施型態之電連接裝置的導孔的配置例之示意圖。

圖12係顯示本發明的第二實施型態之電連接裝置的構成之示意圖。

圖13係用來說明探針相接觸的例子之示意圖。

圖14係顯示本發明的第二實施型態之電連接裝置的配置於探針的被覆材之示意的剖面圖。

接著，參照圖式來說明本發明的實施型態。在圖式的標示中，將相同或類似的部分都標以相同或類似的符號。不過，要注意的是圖式為示意圖，各部的厚度的比例等與現實的態樣並不相同。此外，圖與圖相互間當然也包含有相互的尺寸的關係及比例並不相同的部分。以下揭示的實施型態，係為了將本發明的技術思想具體化而舉出的裝置及方法的例子，本發明的實施型態並非將構成部件的材質、形狀、構造、配置及製造方法等限定於以下所述者。

(第一實施型態)

如圖1所示，第一實施型態之電連接裝置1係具有複數個探針10以及保持探針10之探針頭20。探針10係在被檢查體的檢查時與被檢查體接觸。以下，將與被檢查體接觸之探針10的一方的端部稱為「前端部11」，將另一方的端部稱為「基端部12」。前端部11係與例如配置於被檢查體的檢查用接墊接觸。基端部12係與例如配置於未圖示的印刷電路基板之電極連接。印刷電路基板的電極係與測試機(tester)等之檢查裝置電性連接。電氣訊號經由電連接裝置1而在檢查裝置與被檢查體之間傳輸。

探針頭20係具有第一導板211、第二導板212及第三導板213。第一導板211、第二導板212及第三導板213係沿著第一導板211的主面的面法線方向相隔開而配置成多段。探針10的靠近基端部12的部分貫穿過第一導板211。探針10的靠近前端部11的部分貫穿過第三導板213。第二導板212係配置於第一導板211與第三導板213之間，前端部11與基端部12之間的探針10的中間部貫穿過第二導板212。

以下，不特別區分第一導板211、第二導板212、第三導板213之情況，係標示為導板21。在導板21的供探針10貫穿的部分，形成有圖1中省略圖示的導孔。換言之，探針頭20保持著貫穿形成於各導板21的導孔的狀態的探針10。另外，有時也將第一導板211、第二導板212、第三導板213分別稱為「頂導板」、「中間導板」、「底導板」。

探針頭20具有配置於第一導板211與第二導板212之間之第一中空部分221以及配置於第二導板212與第三導板213之間之第二中空部分222。圖1所示的探針頭20係藉由在第一導板211的外緣部與第二導板212的外緣部之間配置間隔件(spacer)23而形成第一中空部分221。另外，藉由在與第二導板212相向之第三導板213的主面設置凹部而形成第二中空部分222。第一中空部分221及第二中空部分222的構成方法當然並不限定於上述的各方法。

在本發明實施型態的說明中，圖1的紙面的上下方向為直角座標系的Z方向。在Z方向上，自第三導板213觀看第一導板211所在位置之方向為上方向，自第一導板211觀看第三導板213所在位置之方向為下方向。另外，關於導板21的主面，朝向上方向之主面也稱為上表面，朝向下方向之主面也稱為下表面。亦即，導板21的上表面及下表面的面法線方向為Z方向。導孔係從導板21的上表面貫通到下表面。導板21的上表面及下表面係與由垂直於Z方向的X方向及Y方向所定義之XY平面平行。

從第一導板211的主面的面法線方向(Z方向)觀看時，同一個探針10所貫穿的第一導板211的導孔與第二導板212的導孔的位置，係 在與第一導板211的主面平行的方向相錯開而配置。以下，將在與第一導板211的主面平行的方向使得導孔的位置相錯開之配置稱為「錯位配置」。另外，將錯位配置中的第一導板211的導孔220的位置與第二導板212的導孔220的位置的相錯開的方向稱為「錯位方向」。

探針10係採用具有導電性的彈性材料。因為探針10具有彈性，所以藉由將第一導板211的導孔與第二導板212的導孔錯位配置，會使得探針10會在設於第一導板211與第二導板212之間的第一中空部分221的內部因彈性變形而彎曲。換言之，探針頭20保持著彎曲狀態的探針10。

藉由將第一導板211與第二導板212錯位配置，會使得各個探針10以圓弧狀的外側往錯位方向突出的方式一起彎曲。換言之，從Z方向觀看時，探針10係往錯位方向延伸。亦即，探針頭20藉由錯位配置而控制探針10彎曲的方向。以下，將彎曲的探針10的向著錯位方向的表面稱為「錯位面」，將探針10的與錯位面相對的表面稱為「相對面」。

由於探針10係以彎曲的狀態保持於探針頭20，因此在基端部12的位置固定住的狀態探針10的前端部11與被檢查體接觸時，探針10就會在第一中空部分221內更大幅度地彎曲。亦即，在被檢查體的檢查時，在第一導板211與第二導板212之間，探針10會因撓曲變形而挫曲。

從探針10並未與被檢查體接觸之非接觸狀態到探針10與被檢查體接觸之接觸狀態，探針10會更加地彎曲，因而探針10會以預定的壓力接觸被檢查體。因此，藉由錯位配置，可在利用探針10穩定地量測被檢查體的電氣特性。由於各探針10分別穿過第二導板212，因此會抑制鄰接的探針10在第一中空部分221內相接觸。

探針頭20中，第二導板212的導孔與第三導板213的導孔的位置從Z方向看係大致一致。因此，在設於第二導板212與第三導板213之間的第二中空部分222的內部，探針10係在第三導板213的下表面的面法線方向直線地延伸。因而，探針10的前端部會穩定地與被檢查體的檢查用接墊接觸。

為了能夠藉由錯位配置使探針10往希望的方向彎曲，探針10的與中心軸方向垂直的剖面(以下簡單地稱為「剖面」)的形狀較佳為包含與錯位方向垂直的直線狀的邊之形狀較佳。例如，探針10的剖面可為矩形。如圖2所示，探針10的剖面形狀為矩形之情況，較佳為將與錯位方向F垂直的邊設為長邊，將與錯位方向平行的邊設為短邊。藉由將與錯位方向F垂直的邊為長邊，可使探針頭20所保持的所有探針10一起往一定的方向彎曲。此處，將從第一導板211的導孔觀看時之第二導板212的導孔的位置錯開的方向設為錯位方向F(以下皆同)。

為了抑制在導孔的內部之探針10的在XY平面的位置偏移，形成於導板21之導孔的從Z方向觀看時的形狀(以下簡單地稱為「形狀」)以與探針10的剖面的形狀相似較佳。因此，具有與錯位方向F垂直的邊之探針10所貫穿的導孔也包含有與錯位方向F垂直的直線狀的邊。另外，導孔的形狀的長邊方向係與錯位方向F垂直。例如，圖2所示的探針10穿過的導孔220的形狀可為圖3所示的長方形狀。如圖3所示，從Z方向觀看時之導孔220的長邊方向係與錯位方向F垂直。

探針10係具有一旦探針10與被檢查體成為非接觸狀態，就會恢復到與被檢查體接觸前的形狀之彈性。探針10的材料係採用鎢(W)等。或者，亦可採用銅(Cu)合金、鈀(Pd)合金、鎳(Ni)合金、W合金等作為探針10的材料。探針頭20的導板21的材料以採用陶瓷材料等較合適。例如，可採用氮化矽陶瓷等作為導板21的材料。

如以下將說明的，在電連接裝置1中，在從Z方向觀看時，錯位方向係相對於被檢查體2的檢查用接墊的排列方向斜向地交叉。使錯位方向相對於檢查用接墊的排列方向斜向地交叉，可使鄰接的探針10間的彎曲方向(錯位方向)的間隔變寬。檢查用接墊的排列方向與錯位方向所成的角度為例如45度。

在此，針對如圖4所示的被檢查體2的複數個檢查用接墊200從Z方向觀看時配置成矩陣狀的情況，探討探針10的間隔。檢查用接墊200在從Z方向觀看時，係沿著第一方向M1及與第一方向M1正交之第二方向M2而排列成矩陣狀。在此，以第一方向M1作為X方向，以第二方向M2作為Y方向，由第一方向M1及第二方向M2所定義的平面係與XY平面平行。如圖4所示，第一方向M1的檢查用接墊200的配置間隔為節距(pitch)P。檢查用接墊200的配置間隔係檢查用接墊200的中心間的距離。

圖5係針對錯位方向F為第一方向M1之比較例的探針頭20A，顯示探針10的間隔W1。探針10的間隔係沿著錯位方向F之探針10的中心間的距離(以下都一樣)。如圖5所示，比較例的探針頭20A所保持的探針10的沿著錯位方向F的間隔W1係與第一方向M1的檢查用接墊200的配置間隔(亦即節距P)為相同程度的間隔。

圖6顯示電連接裝置1的探針頭20中的探針10的間隔W2。如圖6所示，探針頭20的錯位方向F係相對於檢查用接墊200的排列方向之第一方向M1及第二方向M2均斜向地交叉。如此，如圖6所示，可使探針10的沿著錯位方向F的間隔W2比檢查用接墊200的節距P寬。

如上述，相較於錯位方向F與檢查用接墊200的排列方向相同之比較例，在探針頭20的情況下，能夠使檢查用接墊200的配置間隔保持不變，並使鄰接的探針10的在彎曲方向的間隔較寬。換言之，根據錯位方向相對於檢查用接墊200的排列方向斜向地交叉之電連接裝置1，可在不加大檢查用接墊200的配置間隔的情況下，使探針10的沿著錯位方向F的間隔變寬。如上述，根據可使探針10的沿著錯位方向F的間隔變寬之探針頭20，在探針10挫曲了的狀態下的探針10的間隔會變寬，因此可抑制探針10相接觸。

如以上所說明的，第一實施型態之電連接裝置1中，錯位方向係相對於檢查用接墊200的排列方向斜向地交叉。因此，根據電連接裝置1，可在探針10彎曲時抑制鄰接的探針10相接觸。因而，可防止由於鄰接的探針10的相接觸所造成的探針10間的短路(以下簡單地稱為「探針間的短路」)。

圖3顯示例中導孔220的形狀雖為長方形，但導孔220的形狀並不限於長方形。例如，導孔220的形狀亦可為梯形、平行四邊形或正方形。此外，導孔220的形狀還可為角部進行過R角倒角而成之矩形。或者，如圖7所示，導孔220的形狀可為楕圓形。圖7所示的導孔220，其 長軸方向與錯位方向F垂直，短軸方向與錯位方向F平行。換言之，就算是導孔220為楕圓形之情況，導孔220的長軸方向也是與錯位方向垂直。

或者，如圖8所示，導孔220的形狀可為施加了將角部加寬的開隙加工(角部隙槽)而成之矩形。藉由在導孔220的角部形成角部隙槽，可抑制由於探針10與導孔220的角部的接觸所造成的探針10及導板21的損傷。

在導板21的沿著厚度方向的剖面中的導孔220的開口部，可如圖9A所示形成為垂直，亦可如圖9B所示形成為開口部的口徑逐漸變大之錐面狀。換言之，即便導孔220的開口部的剖面形狀因為在導板21形成導孔220的加工方法等而改變，也不會影響電連接裝置1所產生的功效。

<變形例>

上述的圖6所示之例雖為將檢查用接墊200配置成矩陣狀，但即便檢查用接墊200的配置並非矩陣狀的情況，也可應用第一實施型態之電連接裝置1。例如，檢查用接墊200可為交錯排列。圖10顯示檢查用接墊200為交錯排列時的在檢查用接墊200的配置區域的邊角部的檢查用接墊200的配置例。圖中的尺寸數字的單位為μm。圖10所示的配置例，係在檢查用接墊200的配置區域中，內側的檢查用接墊200係相對於外側的檢查用接墊200沿第一方向M1及第二方向M2錯開配置。

圖11顯示與圖10所示的檢查用接墊200的配置對應之導孔220的配置例。如圖11所示，即便檢查用接墊200為交錯排列的情況，藉由使錯位方向F相對於檢查用接墊200的排列方向為斜向，也同樣可抑制由於鄰接的探針10相接觸所造成的探針間的短路。

(第二實施型態)

如圖12所示，本發明的第二實施型態之電連接裝置1係在探針10的表面配置有複數個絕緣性的被覆材13。被覆材13係沿著探針的中心軸方向互相分隔而配置。與第一實施型態之電連接裝置1之不同點在於，圖12所示的電連接裝置1係在探針10的表面配置有被覆材13。第二實施型態之電連接裝置1的其他的構成都與第一實施型態相同。例如，導板21的導孔的位置的錯位配置的錯位方向係相對於檢查用接墊的排列方向斜向地交叉。

在將導板21的導孔的位置做成錯位配置的情況，也一樣會有在被檢查體的檢查時當探針10在探針頭20的第一中空部分221的內部挫曲時發生探針間的短路之虞。圖12所示的電連接裝置1藉由配置於探針10的表面之絕緣性的被覆材13與鄰接的探針10接觸，而防止由於探針10的挫曲而發生的探針間的短路。

為了防止探針10挫曲時的探針間的短路，亦考慮只在探針10的錯位面或相對面配置被覆材13即可。但是，只在一個表面配置被覆材13之探針10，在探針10的間隔窄於預定的間隔之情況或是探針10往偏離了錯位方向之方向彎曲的情況等，仍會有探針10的未配置有被覆材13的表面相接觸之虞。例如，會有由於探針10的外徑與導孔的內徑之差(間隙)而在導孔的內部發生探針10的位置擺動的情形。由於探針10的位置擺動，導致探針10不會正確地往錯位方向彎曲，而有未配置被覆材13之探針10的表面會接觸到鄰接的探針10的未配置被覆材13的表面之虞。結果就會發生探針間的短路。

或者，探針10的間隔為特定的間隔之情況，也會有探針10的未配置被覆材13的表面相接觸之虞。例如，如圖13所示，在與錯位方向F垂直的方向的探針10間的間隔過窄之情況，如箭號T所示，會有探針10的未配置被覆材13的錯位面的外緣接觸到鄰接的探針10的相對面相接觸之虞。結果就會發生探針間的短路。

如上述，在只於錯位面或相對面配置有被覆材13之探針10，有發生探針間的短路之可能性。為了防止如上述的探針間的短路，以在與錯位面連接之探針10的側面也都配置被覆材13較佳。例如圖14所示的探針10具有由錯位面101、相對面102以及連接錯位面101與相對面102之第一側面103及第二側面104所定義的矩形的剖面，而對於該探針10在三個側面配置連續的被覆材13。圖14所示的探針10係在探針10的錯位面101及與錯位面連接的第一側面103及第二側面104都配置有被覆材13。換言之，從第一側面103經由錯位面101一直到第二側面104而連續地在探針10的表面配置有被覆材13。就圖14所示的探針10而言，就算是探針間相接觸了，也由於被覆材13而不會發生探針間的短路。

另外，如圖12所示，被覆材13係在探針10的通過第一中空部分221之部分，在至少包含彎曲的部分有間隔地配置。相對於此，若是在探針10的表面將被覆材13沿著中心軸方向連續地從前端部11覆蓋到基端部12，則容易使得探針10發生翹曲。因此，圖12所示的探針10將被覆材13沿著中心軸方向有間隔地配置，來抑制探針10的翹曲。因此，將被覆材13的沿著軸方向的間隔設定為不僅可抑制探針10的翹曲，而且 能夠使探針間因探針10相接觸而短路的部分儘可能地減少。按照所設定的間隔，將複數個被覆材13相隔開而配置於探針10的表面。

另外，為了將探針10裝設於探針頭20，要使探針10貫穿導板21的導孔220。例如，在使所有的導板21的導孔220的中心軸對齊的狀態，使探針10連續地貫穿各導板21的導孔220。因此，將探針10的外徑與被覆材13的厚度的合計值設定得比導孔220的內徑小。

被覆材13的材料可為例如樹脂類、玻璃纖維、永久阻劑、陶瓷蒸鍍物等。將被覆材13形成於探針10的表面的預定的位置之方法，例如可將被覆材13形成於探針10的表面之後，採用微影(photolithography)技術等將被覆材13予以圖案化。

沿著中心軸方向之被覆材13的間隔越窄，越可防止探針間的短路。被覆材13的在中心軸方向的長度及間隔，可依據探針10的粗細及材料等，在不會使探針10發生翹曲的範圍內任意地設定。例如，以50μm之間隔將被覆材13配置於探針10的表面。另外，被覆材13的厚度係在可保證探針10的外徑及被覆材13的厚度的合計與導孔220的內徑的間隙(clearance)之範圍內，設定為可防止探針間的短路之厚度。

如以上說明的，根據第二實施型態之電連接裝置1，除了使錯位方向與檢查用接墊200的排列方向斜向地交叉之外，並在探針10的表面配置被覆材13，藉此可抑制探針間的短路。除此之外，第二實施型態之電連接裝置1都與第一實施型態一樣，將重複的說明予以省略。

(其他的實施型態)

如上述利用實施型態說明了本發明，但不應將構成此揭示的一部分之論述及圖式理解成是要限定本發明。根據此揭示，本發明所屬技術領域中具有通常知識者自可理解各種代替實施型態、實施例及運用技術。

例如，上述揭示中雖然針對探針10的剖面的形狀為矩形之情況進行說明，但探針10的剖面亦可為其他的形狀。例如，探針10的剖面亦可為矩形之外的多角形。此外，雖然說明了探針頭20具有的導板21為三片之情況，但探針頭20具有的導板21亦可為四片以上。

再者，第二實施型態揭示的雖然是在剖面為矩形的探針10的錯位面101、第一側面103及第二側面104配置被覆材13之例，但亦可更包含相對面102而在探針10的四個表面配置被覆材13。或者，可將被覆材13連續地配置於探針10的相對面102、第一側面103及第二側面104之三個表面。另外，在由於探針間的間隔的關係等使得有可能與鄰接的探針10接觸之探針10的側面只有一方的側面之情況，可在有可能與鄰接的探針10接觸之該側面及錯位面或相對面之兩個面配置被覆材13。

如上所述，本發明當然也包含並未在本說明書中說明的各種實施型態等。

1:電連接裝置

10:探針

11:前端部

12:基端部

20:探針頭

23:間隔件

211:第一導板

212:第二導板

213:第三導板

221:第一中空部分

222:第二中空部分

Claims (7)

1. 一種電連接裝置，係使用於被檢查體的電氣特性的測定之電連接裝置，具備有：複數個探針，係配置成各探針的前端部與前述被檢查體的複數個檢查用接墊接觸；以及探針頭，係具有將各自形成有導孔的第一導板及第二導板沿著前述第一導板的主面的面法線方向相隔開而配置的構成，並保持貫穿前述第一導板及前述第二導板的前述導孔的狀態的前述探針，同一個前述探針所貫穿的前述第一導板的前述導孔與前述第二導板的前述導孔的位置，係在與前述第一導板的主面平行的方向錯開而錯位配置，前述錯位配置中的前述導孔的位置錯開的錯位方向，係相對於前述檢查用接墊的排列方向斜向地交叉，從前述第一導板的主面的面法線方向觀看時，前述導孔的剖面形狀係包含有與前述錯位方向垂直的直線的邊，並且，與前述探針的中心軸方向垂直的前述探針的剖面係包含有與前述錯位方向垂直的直線的邊。
2. 如請求項1所述之電連接裝置，其中，前述導孔的剖面形狀所包含的直線的邊係前述導孔的剖面形狀的長度方向的邊，前述探針的剖面形狀所包含的直線的邊係前述探針的剖面形狀的長度方向的邊。
3. 如請求項1所述之電連接裝置，其中，前述檢查用接墊係在第一方向及與前述第一方向正交之第二方向配置成矩陣狀，前述錯位方向係相對於前述第一方向及前述第二方向都斜向地交叉。
4. 如請求項1至3中任一項所述之電連接裝置，其中，前述探針係具備有沿前述探針的中心軸方向相隔開而配置於前述探針的表面之複數個絕緣性的被覆材。
5. 如請求項4所述之電連接裝置，其中，前述探針頭係保持著在前述第一導板與前述第二導板之間的中空部分中往前述錯位方向彎曲的狀態的前述探針，前述被覆材係至少配置於前述探針的彎曲的部分。
6. 如請求項4所述之電連接裝置，其中，前述探針的與前述中心軸方向垂直的剖面，係為由前述探針的朝向前述錯位方向之錯位面、在與前述錯位面相反側之相對面以及分別連接前述錯位面與前述相對面之第一側面及第二側面所定義之矩形，前述被覆材係從前述第一側面經由前述錯位面一直到前述第二側面而連續地配置。
7. 如請求項4所述之電連接裝置，其中，前述探針的外徑與前述被覆材的厚度的合計係比前述導孔的內徑小。

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