电连接装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于被检体的电气特性的测量的电连接装置。


背景技术：

2.为了在不从晶圆分离的状态下测量集成电路等被检体的电气特性，使用具有与被检体接触的探针的电连接装置。在使用该电连接装置的测量中，使探针的一个端部与被检体接触，使探针的另一个端部与配置于印刷基板等的电极焊盘接触。电极焊盘与测试器等测量装置电连接。
3.将探针以在设于引导板的引导孔中贯穿的状态保持在配置有引导板的探针头。通常，在探针头中，沿着探针的轴线方向配置有多个引导板。例如使用如下的构造：在最上段的引导板与最下段的引导板之间以相邻的探针彼此不接触的方式配置多个引导板。
4.在具有多个引导板的探针头中，通过使引导板的引导孔的位置彼此偏移地配置，能够在探针头的内部将探针倾斜地保持(参照专利文献1)。根据该结构，在使探针与被检体接触时，探针压曲，能够以稳定的压力使探针和被检体接触。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2015－118064号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的问题
9.但是，探针在与被检体接触的状态和未与被检体接触的状态之间，在引导孔的内部滑动，从而探针的侧面在引导孔的开口部处摩擦。其结果产生探针损伤的问题。
10.鉴于上述的问题点，本发明的目的在于提供一种能够抑制因探针在设于探针头的引导板的引导孔中滑动而导致探针损伤的电连接装置。
11.用于解决问题的方案
12.根据本发明的一技术方案，提供一种电连接装置，该电连接装置包括：探针，该探针的顶端部在测量时与被检体接触；以及探针头，该探针头具有：顶部引导板，该顶部引导板供探针的靠近基端部的区域贯穿；底部引导板，与顶部引导板相比，该底部引导板供探针的靠近顶端部的区域贯穿；以及中部引导板，该中部引导板在顶部引导板与底部引导板之间靠近述底部引导板地配置，并且供探针贯穿。在从顶部引导板的主面的面法线方向观察时，顶部引导板中的供探针贯穿的引导孔的位置和中部引导板中的供探针贯穿的引导孔的位置偏移地设置，以在顶部引导板与中部引导板之间弯曲的状态保持探针。探针具有如下的构造：与在通过顶端部与被检体接触而压曲的探针施加的应力最大的最大应力位置相比，在除了最大应力位置以外的区域中，探针在顶端部与被检体接触时容易弯曲。
13.发明的效果
14.根据本发明，能够提供一种能够抑制因探针在设于探针头的引导板的引导孔中滑
动而导致探针损伤的电连接装置。
附图说明
15.图1是表示本发明的第1实施方式的电连接装置的结构的示意图。
16.图2是表示本发明的第1实施方式的电连接装置的探针的结构的示意图。
17.图3是沿着图2的iii－iii方向的剖视图。
18.图4是表示本发明的第1实施方式的电连接装置的探针的弯曲的状态的示意图。
19.图5是表示本发明的第1实施方式的电连接装置的探针和比较例的探针的压曲的状态的示意图。
20.图6是表示本发明的第1实施方式的电连接装置的探针的压曲的状态的示意图。
21.图7是沿着图6的vii－vii方向的剖视图。
22.图8是表示比较例的探针头的结构的示意图。
23.图9是表示本发明的第1实施方式的变形例的电连接装置的结构的示意图。
24.图10是表示本发明的第2实施方式的电连接装置的探针的结构的示意图。
25.图11是表示本发明的其他实施方式的电连接装置的探针的结构的示意性的剖视图。
具体实施方式
26.接下来，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的附图的记载中，对于相同或类似的部分标注相同或类似的附图标记。但是，附图是示意性的，需留意各部分的厚度的比例等与现实不同的情况。另外，在附图之间也包含彼此的尺寸的关系、比例不同的部分，这是不言而喻的。以下所示的实施方式例示了用于使本发明的技术思想具体化的装置、方法，本发明的实施方式的结构部件的材质、形状、构造、配置等并不特定于下述的内容。
27.(第1实施方式)
28.图1所示的第1实施方式的电连接装置1用于被检体2的电气特性的测量。电连接装置1包括探针10和保持探针10的探针头20。
29.如图2所示，在探针10的侧面形成有缩窄部11，对此在图1中省略了图示。如图3所示，探针10的垂直于轴线方向的剖面的形状(以下称作“剖面形状”)为矩形形状，图3所示的缩窄部11在探针10的侧面的整周上形成。
30.探针头20具有：顶部引导板21，该顶部引导板21供探针10的靠近基端部的区域贯穿，以及底部引导板22，与顶部引导板21相比，该底部引导板22供探针10的靠近顶端部的区域贯穿。在顶部引导板21与底部引导板22之间配置有供探针10贯穿的中部引导板23。在探针10所贯穿的部分中，在图1中省略了图示的引导孔分别形成于顶部引导板21、底部引导板22以及中部引导板23。
31.在探针头20中，为了在顶部引导板21与底部引导板22之间构成中空区域200，在顶部引导板21的外缘区域与底部引导板22的外缘区域之间配置有分隔件24。在中空区域200的内部的靠近底部引导板22的一侧配置有板状的中部引导板23。
32.在从顶部引导板21的主面的面法线方向观察(以下称作“俯视”)时，同一探针10所贯穿的顶部引导板21的引导孔和中部引导板23的引导孔的位置以与主面平行地偏移的方
式配置(以下称作“偏移配置”)。另一方面，底部引导板22的引导孔和中部引导板23的引导孔的位置在俯视时大致一致。在图1所示的例子中，相对于顶部引导板21的引导孔，中部引导板23和底部引导板22的引导孔向纸面的左侧偏移地配置。通过偏移配置，在中空区域200的内部，探针10在顶部引导板21与中部引导板23之间通过弹性变形弯曲。
33.在对被检体2进行测量时，在探针头20的底部引导板22的下表面暴露的探针10的顶端部与配置于电连接装置1的下方的被检体2的检查用焊盘(图示略)接触。在图1中，示出了探针10未与被检体2接触的状态。电连接装置1为垂直动作式探针卡，例如搭载有被检体2的卡盘3上升，探针10的顶端部与被检体2接触。
34.图1所示的电连接装置1还具有电极基板30。在探针头20的顶部引导板21的上表面突出的探针10的基端部与电极焊盘31连接，该电极焊盘31在与探针头20相对的电极基板30的下表面配置。
35.电极基板30的电极焊盘31通过配置于电极基板30的内部的布线(图示略)与配置于电极基板30的上表面的连接焊盘32电连接。连接焊盘32与省略图示的ic测试器等检查装置电连接。利用检查装置经由探针10对被检体2施加预定的电压、电流。而且，从被检体2输出的信号经由探针10向检查装置输送，对被检体2的特性进行检查。
36.通过顶部引导板21的引导孔和中部引导板23的引导孔偏移配置，当基端部连接于电极焊盘31的探针10的顶端部与被检体2接触时，探针10在中空区域200压曲。即，探针10通过挠曲变形在顶部引导板21与中部引导板23之间进一步较大程度地弯曲。此时，通过探针10分别保持于中部引导板23，能够防止在中空区域200相邻的探针10彼此接触。
37.如上述那样，探针10从探针10未与被检体2接触的非接触状态下的弯曲形状起，压曲为探针10与被检体2接触的状态下的进一步弯曲的形状，从而探针10以预定的压力与被检体2接触。即，通过偏移配置，能够使用探针10稳定地对被检体2的电气特性进行测量。在测量了被检体2的电气特性之后，搭载有被检体2的卡盘3下降，由此探针10和被检体2成为非接触状态。
38.探针10具有在探针10和被检体2处于非接触状态时恢复为与被检体2接触之前的形状的弹性。探针10的材料使用钨(w)等。或者探针10的材料使用铜(cu)合金、钯(pd)合金、镍(ni)合金、w合金等。
39.如图4所示，探针10贯穿顶部引导板21的引导孔210、中部引导板23的引导孔230、底部引导板22的引导孔220，保持于探针头20。在探针10与被检体2接触的情况下，探针10在轴线方向上从顶端部接受按压。此时，探针10的应变集中于靠近图4所示的顶部引导板21的区域a、靠近顶部引导板21与中部引导板23的中间的区域b、以及靠近中部引导板23的区域c这3处。此时，对探针10施加的应力最大的位置(以下成为“最大应力位置”)为区域b。
40.形成于探针10的侧面的缩窄部11形成于除了探针10与被检体2接触的状态下的最大应力位置以外的剩余的区域。这样，通过使缩窄部11形成于除最大应力位置以外的区域，在探针10与被检体2接触的状态下，探针10的最弯曲的位置向基端部侧(纸面的上方)移动。
41.在图5中示出了第1实施方式的电连接装置1的探针10的压曲的状态和未形成有缩窄部11的比较例的探针10a的压曲的状态。如图5所示，相对于由虚线示出的比较例的探针10a，探针10中的、最弯曲的位置向远离中部引导板23的方向移动。
42.探针10、探针10a在与被检体2接触的状态和未与被检体2接触的状态之间，在顶部
引导板21的引导孔210、底部引导板22的引导孔220、中部引导板23的引导孔230的内部滑动。由于基端部被按压于电极焊盘31，因此，探针10、探针10a在顶部引导板21的引导孔210的内部滑动的距离较短。另一方面，探针10、探针10a在底部引导板22的引导孔220、中部引导板23的引导孔230的内部滑动的距离较长。
43.此时，如图5所示，比较例的探针10a由于探针10a的在区域c处的应变的影响，相对于中部引导板23的主面倾斜地贯穿引导孔230。因此，探针10a在中部引导板23的引导孔230的内部滑动，由此探针10a的侧面在引导孔230的开口部处摩擦。其结果是，探针10a损伤。
44.另一方面，如图5所示，探针10沿着相对于中部引导板23的主面接近垂直的方向贯穿中部引导板23的引导孔230。即，探针10与引导孔230的中心线大致平行地在引导孔230的内部滑动。因而，即使在探针10在引导孔230的内部滑动的情况下，也能够抑制探针10的侧面在引导孔230的开口部处摩擦而损伤。
45.缩窄部11以压曲的探针10的最弯曲的位置向基端部侧移动的方式形成于探针10。例如，根据探针10的材料、被检体2的检查用焊盘、电极焊盘31与探针10之间的稳定的接触所需的压力的大小等，来设定缩窄部11的宽度、深度等尺寸、缩窄部11在探针10中的位置、形成的个数等。
46.例如，以缩窄部11位于图4所示的区域b与区域c之间的方式，使该缩窄部11形成于探针10。并且也可以在区域b与区域a之间也形成缩窄部11。另外，也可以使多个缩窄部11沿着探针10的轴线方向配置。
47.此外，在图3中示出了在探针10的整周上形成有缩窄部11的例子。但是，只要与中部引导板23的引导孔230的中心线大致平行地使探针10贯穿，则能够任意地设定形成缩窄部11的范围。例如也可以是，如图6所示，在探针10压曲时，在探针10的沿轴线方向伸缩的图7所示的面形成有缩窄部11。在图7中，在探针10的朝向纸面的上方和下方的面形成有缩窄部11。
48.但是，当探针10的侧面在中部引导板23的引导孔230处摩擦时，若中部引导板23的材料使用陶瓷等硬度较高的材料，则探针10容易损伤。因此，中部引导板23的材料使用硬度比陶瓷低的材料即树脂等的薄膜。
49.但是，树脂等的薄膜与陶瓷相比，散热性较低，不易使探针10所产生的热量向外部释放。另外，在探针头20处更换探针10的情况下等，需要使构成探针头20的各引导板的引导孔在俯视时一致，但是，若引导板使用柔软且容易变形的薄膜，则不易进行引导孔的对位。
50.与此相对，在第1实施方式的电连接装置1中，能够抑制探针10的侧面在中部引导板23的引导孔230处摩擦。因此，中部引导板23的材料能够使用陶瓷。其结果是，容易从产生热量的探针10散热。并且，通过使用硬度较高的陶瓷，容易进行引导孔的对位，电连接装置1的维护性提高。
51.另外，在使用比较例的探针10a的电连接装置中，需要在顶部引导板21与底部引导板22之间配置多个中部引导板。其原因在于，在使用剖面形状为圆形形状的探针的情况下等，需要通过使探针的挠曲方向一致来抑制相邻的探针间的接触。
52.因此，例如，如图8所示的比较例的探针头20a那样，在中空区域200的内部的靠近顶部引导板21的一侧配置第1中部引导板231，在中空区域200的内部的靠近底部引导板22的一侧配置第2中部引导板232。
53.与此相对，在第1实施方式的电连接装置1中，由于探针10的剖面形状为矩形形状，因此，保持于探针头20的多个探针10的挠曲方向统一为同一方向。因此，能够将配置于顶部引导板21与底部引导板22之间的引导板设为中部引导板23的一张。因而，根据电连接装置1，能够减少中部引导板的张数，能够减少探针头20的结构部件的个数。
54.如以上说明的那样，在本发明的第1实施方式的电连接装置1中，在探针10弯曲的部分的、除最大应力位置以外的区域形成有缩窄部11。因此，探针10在中部引导板23的引导孔230的内部与引导孔230的中心线大致平行地滑动。由此，能够防止探针10与引导孔230的开口部进行点接触。因而，根据图1所示的电连接装置1，能够抑制因设于探针头20的引导孔中的探针10的滑动导致探针10损伤。
55.＜变形例＞
56.如图9所示，也可以在探针10形成止挡区域100。止挡区域100为设于比探针10的贯穿底部引导板22的区域靠基端部侧的区域，止挡区域100的外径大于底部引导板22的引导孔220的内径。
57.在图9所示的探针10中，在对被检体2进行测量时，止挡区域100抵接于底部引导板22。因此，能够进行将探针10的基端部强力地按压于电极焊盘31的预压。由此，能够使探针10与电极焊盘31的接触稳定。因而，通过在探针10形成止挡区域100，不必将探针10的顶端部过度强力地按压于被检体2的检查用焊盘，能够进行预压。
58.此外，防止止挡区域100与中部引导板23碰撞而妨碍探针10的滑动。例如，也可以是，通过将中部引导板23的引导孔230的内径设为大于止挡区域100的外径，使止挡区域100在中部引导板23的引导孔230的内部移动。
59.在图9中示出在比贯穿底部引导板22的区域靠基端部侧的位置形成止挡区域100的探针10的例子。但是，形成止挡区域100的位置并不限于图9所示的位置，也可以使止挡区域100形成于在对被检体2进行测量时抵接于顶部引导板21、底部引导板22以及中部引导板23中的任一者的位置。例如，也可以在贯穿顶部引导板21的区域的附近的、比贯穿顶部引导板21的区域靠基端部侧的位置，在探针10形成止挡区域100。在该情况下，在对被检体2进行测量时止挡区域100抵接于顶部引导板21，能够可靠地进行预压。或者也可以在贯穿中部引导板23的区域的附近的、比贯穿中部引导板23的区域靠基端部侧的位置，在探针10形成止挡区域100。在该情况下，在对被检体2进行测量时止挡区域100抵接于中部引导板23，能够可靠地进行预压。
60.探针10通过光刻技术、镀敷、使用蚀刻技术的mems工序来制作。止挡区域100通过使用玻璃制的掩模等与探针10的主体一体成形。
61.(第2实施方式)
62.在第2实施方式的电连接装置1中，探针10的机械硬度在最大应力位置比除了最大应力位置以外的区域高。因此，探针10具有如下的构造：与最大应力位置相比，在除了最大应力位置以外的区域，该探针10在顶端部与被检体2接触时容易弯曲。由此，与探针10的整体为均匀的硬度的情况相比，压曲的探针10的最弯曲的位置向基端部侧移动。其结果是，根据第2实施方式的电连接装置1，探针10在中部引导板23的引导孔230的内部与引导孔230的中心线大致平行地滑动。
63.与此相对，在第1实施方式中，在除了最大应力位置以外的区域，在探针10的侧面
形成缩窄部11，从而压曲的探针10的最弯曲的位置向基端部侧移动。即，通过在侧面形成缩窄部11，将探针10的构造设为，在除了最大应力位置以外的区域中比最大应力位置容易弯曲。另一方面，在第2实施方式中，通过将探针10的硬度设为在最大应力位置比其他区域高，由此使探针10容易在除了最大应力位置以外的区域弯曲。这样，在第2实施方式中，用于使探针10的最弯曲的位置移动的探针10的构造与第1实施方式不同。关于其他结构，第2实施方式的电连接装置1与第1实施方式相同。
64.在图10所示的第2实施方式的电连接装置1的探针10中，在包含最大应力位置的区域b的一定的范围的高硬度区域150中，将硬度设为比探针10的其他区域高。根据图10所示的探针10，在探针10和被检体2接触的状态下，与将探针10的整体设为相同的硬度的情况相比，探针10的最弯曲的位置向远离中部引导板23的方向移动。由此，探针10与引导孔230的中心线大致平行地在引导孔230的内部滑动。因而，即使在探针10在引导孔230的内部滑动的情况下，也能够抑制探针10的侧面在引导孔230的开口部处摩擦而损伤。
65.(其他实施方式)
66.如上述那样，本发明通过实施方式来记载，但不应该理解为构成该公开的一部分的论述及附图限定本发明。根据该公开，本领域技术人员能够明确各种代替实施方式、实施例以及运用技术。
67.例如，如图11所示，也可以在探针10的表面涂敷绝缘涂层材料15。由此，即使在相邻的探针10彼此接触的情况下，也能够防止探针10之间的短路。绝缘涂层材料15例如是树脂等。
68.这样，本发明包括在此未记载的各种实施方式等，这是不言而喻的。因而，本发明的技术范围仅由基于上述说明的妥当的权利要求书的发明特定事项决定。