检查用连接装置的制作方法

1.本发明涉及使用于被检查体的特性的检查的检查用连接装置。


背景技术：

2.使用硅基光子技术，在硅基板等形成传输电信号和光信号的半导体元件(在以下称为“光电装置”)。
3.为了在晶圆状态下检查光电装置的特性，使用具有传输电信号的电连接件和传输光信号的光连接件的检查用连接装置来连接光电装置和检查装置是有效的(参照专利文献1、2)。例如，将由导电性材料形成的探针等作为将光电装置和检查装置连接起来的电连接件来使用，将光纤等作为将光电装置和检查装置连接起来的光连接件来使用。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开07
‑
201945号公报
7.专利文献2：日本特开2018
‑
81948号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的问题
9.配置有电连接件的单元和配置有光连接件的单元分开地构成的检查用连接装置使用于光电装置的检查。因此，为了使各个单元分别与光电装置对位，在进行光电装置和检查用连接装置的对位时需要较长的时间。此外，在上述结构的检查用连接装置中，难以同时进行利用电信号进行的电测量和利用光信号进行的光学测量的试验(多重试验)。
10.本发明的目的在于提供容易与光电装置进行对位且能够同时进行电测量和光学测量的检查用连接装置。
11.用于解决问题的方案
12.根据本发明的一技术方案，提供一种检查用连接装置，其包括：探针头，该探针头以电连接件的顶端部和光连接件的顶端部分别在该探针头的下表面暴露的状态保持该电连接件和光连接件，电连接件的基端部在该探针头的上表面暴露，且光连接件固定于该探针头；以及转换器，在该转换器的内部配置有连接布线，与电连接件的在探针头的上表面暴露的基端部连接的连接布线的一侧的端部配置于该转换器的下表面，且光连接件滑动自如地贯穿该转换器。探针头的下表面处的电连接件的顶端部和光连接件的顶端部的位置关系与半导体元件的电信号端子和光信号端子的位置关系相对应，光连接件连续地贯穿探针头和转换器。
13.发明的效果
14.根据本发明，能够提供容易进行与光电装置的对位且能够同时进行电测量和光学测量的检查用连接装置。
附图说明
15.图1是表示本发明的实施方式的检查用连接装置的结构的示意图。
16.图2是表示本发明的实施方式的检查用连接装置的将探针头和转换器安装在一起的状态的示意图。
17.图3是表示在本发明的实施方式的检查用连接装置的探针头固定有光连接件的状态的例子的示意图。
18.图4是表示本发明的实施方式的检查用连接装置的探针头和转换器分离的状态的示意图。
19.图5是表示本发明的实施方式的检查用连接装置的光连接件的顶端部的状态的示意图，图5的(a)～图5的(d)表示光连接件的顶端部的状态的变形例。
20.图6是表示本发明的实施方式的检查用连接装置的光连接件的顶端部的另一状态的示意图，图6的(a)～图6的(b)表示光连接件的顶端部的状态的变形例。
21.图7是表示本发明的实施方式的检查用连接装置的光连接件的顶端部的又一状态的示意图，图7的(a)～图7的(b)表示光连接件的顶端部的状态的变形例。
22.图8是表示本发明的实施方式的检查用连接装置的探针头的顶部引导板的结构的示意的俯视图。
23.图9是说明本发明的实施方式的检查用连接装置的检查时的操作的示意图(其一)。
24.图10是说明本发明的实施方式的检查用连接装置的检查时的操作的示意图(其二)。
25.图11是说明本发明的实施方式的检查用连接装置的检查时的操作的示意图(其三)。
26.图12是表示检查对象的光电装置的结构例的俯视图。
27.图13是表示在本发明的实施方式的检查用连接装置的探针头的底部引导板形成的引导孔的位置的例子的俯视图。
28.图14是表示本发明的实施方式的检查用连接装置的探针头的底部引导板的俯视图，图14的(a)～图14的(e)表示构成底部引导板的单元的配置的变形例。
具体实施方式
29.接着，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图的记载中，对相同或相似的部分标注相同或相似的附图标记。其中，附图是示意性的，应该注意各部分的厚度的比例等与现实的情况不同。此外，理所当然的是，在附图彼此之间也包含彼此的尺寸的关系、比例不同的部分。以下所示的实施方式例示了用于将该发明的技术思想具体化的装置、方法，该发明的实施方式不将结构部件的材质、形状、构造、配置等特定为下述的内容。
30.图1所示的本发明的实施方式的检查用连接装置使用于具有传输电信号的电信号端子和传输光信号的光信号端子的光电装置的检查。作为光电装置，不特别限定，能够想到硅基光子装置、垂直共振腔面射型激光(vcsel)等半导体元件。对于在图1中省略图示的检查对象的光电装置，使形成有光信号端子和电信号端子(以下，总称为“信号端子”)的表面与检查用连接装置相对地配置。
31.图1所示的检查用连接装置包括：电连接件10；光连接件20；探针头30，其以电连接件10的顶端部和光连接件20的顶端部分别在其下表面暴露的状态保持该电连接件10和光连接件20；以及转换器40，其配置于探针头30的上方。电连接件10的顶端部从探针头30的下表面朝向下方延伸，电连接件10的基端部在探针头30的上表面暴露。光连接件20从探针头30的上表面朝向上方延伸。
32.电连接件10的顶端部和光连接件20的顶端部的、从探针头30的下表面的面法线方向观察到的(以下，称为“俯视”)相对的位置关系与检查对象的光电装置的电信号端子和光信号端子的相对的位置关系相对应。即，光连接件20和电连接件10以预定的位置精度保持于探针头30，以便在检查时与检查对象的光电装置的信号端子准确地连接。在此，“准确地连接”是指，以能够得到预定的测量精度的方式使电连接件10和光连接件20与光电装置的信号端子连接。
33.电连接件10的顶端部与检查对象的光电装置的电信号端子电连接。光连接件20的顶端部与检查对象的光电装置的光信号端子光学连接。通过进行光学连接，而在光电装置的光信号端子和光连接件20之间传输光信号。光连接件20固定于探针头30。
34.在转换器40的内部配置有连接布线41。连接布线41的配置于转换器40的下表面的一侧的端部与电连接件10的在探针头30的上表面暴露的基端部电连接。连接布线41的另一侧的端部配置于转换器40的上表面。另一方面，光连接件20滑动自如地贯穿转换器40。光连接件20连续地贯穿探针头30和转换器40。
35.在图1所示的检查用连接装置中，还包括与在转换器40配置的连接布线41的另一侧的端部连结的布线电缆70和配置有经由布线电缆70与连接布线41电连接的电端子61的主基板60。布线电缆70例如通过焊接等与电端子61连接。而且，在主基板60配置有与光连接件20的基端部连结的光端子62。
36.在主基板60形成有借助电端子61与布线电缆70电连接的电路(未图示)。作为主基板60优选使用印刷基板(pcb基板)等。借助主基板60，使省略图示的检查装置与检查对象的光电装置的电信号端子电连接。
37.借助配置于主基板60的光端子62，使检查装置和光连接件20连接。例如，也可以是，光端子62使用光连接器等，使所有的光连接件20在主基板60的一处与检查装置连接。或者，也可以是，在主基板60的主表面配置与光连接件20的各个端部分别连接的多个光端子62，使光连接件20分别与检查装置连接。此时，可以是，与检查装置的规格相配合地将光信号转换为电信号之后向检查装置输入，也可以是，将光信号直接向检查装置输入。例如，也可以是，经由搭载于主基板60的光电转换单元来连接光连接件20和检查装置，使检查装置的输入输出信号为电信号。
38.通常，使光信号端子和光连接件20以相互靠近的非接触的状态光学连接。在图1所示的检查用连接装置中，在检查光电装置时，能够使光连接件20和电连接件10这两者同时与光电装置连接。
39.在检查光电装置时，电连接件10的顶端部与光电装置的电信号端子电连接，光连接件20的顶端部与光电装置的光信号端子光学连接。由此，例如，使电信号从电连接件10的顶端部向光电装置输入并且使从光电装置输出的光信号向光连接件20的顶端部输入，利用检查装置检测光信号。如此，检查用连接装置作为将检查装置与检查对象的光电装置连接
的探针卡发挥功能。
40.光连接件20优选使用光纤等。例如，从光电装置的光信号端子向配置于光信号端子的附近的光纤的端面入射光信号。但是，光连接件20不限于光纤，光连接件20能够使用具有光波导的光学部件。优选的是，光纤等光波导均形成为具有与光电装置相同的折射率。例如，为了与硅基光子装置相对应，光连接件20也由与硅的折射率相配合的材料形成。
41.电连接件10优选使用由导电性材料形成的探针等。电连接件10能够使用任意的类型的探针。
42.在主基板60固定有刚性比主基板60的刚性高的加强件50。加强件50确保检查用连接装置的机械强度以防止主基板60挠曲等，并且作为固定检查用连接装置的各结构部件的支承体使用。
43.在图1所示的检查用连接装置中，利用固定螺栓91将加强件50固定于主基板60。此外，利用固定螺栓92，将转换器40固定于加强件50。如此，转换器40固定于主基板60，也能够将转换器40和主基板60看作是一体化的基板。利用支承螺栓93将探针头30安装于转换器40。
44.定位销94例如用于使探针头30的下表面与光电装置的主表面平行，以及用于调整探针头30相对于转换器40的安装角度。此外，定位销94用于探针头30相对于转换器40的定位，以使在转换器40配置的布线电缆70的端部和电连接件10的上部的水平方向和位置一致地连接。
45.如上所述，利用支承螺栓93、定位销94将探针头30安装于主基板60、转换器40。因此，探针头30能够简单地相对于主基板60拆装，且容易维护。
46.如图2所示，探针头30具有多个引导板，该多个引导板沿着从上表面朝向下表面的上下方向相互分离地配置，且分别供电连接件10和光连接件20贯穿。图2所示的探针头30具有配置于电连接件10的顶端部的周围的底部引导板31和配置于电连接件10的基端部的周围的顶部引导板32。在底部引导板31的外缘区域和顶部引导板32的外缘区域之间配置有分隔件33，在顶部引导板32和底部引导板31之间构成有中空区域330。对于支承电连接件10和光连接件20的引导板，需要一定的机械强度。因此，引导板优选使用例如机械强度高且易于形成贯穿孔的陶瓷板等。
47.而且，探针头30具有在底部引导板31和顶部引导板32之间配置的第1引导膜34和第2引导膜35(以下，总称为“引导膜”)。电连接件10和光连接件20贯穿引导膜。第1引导膜34与底部引导板31靠近地配置，第2引导膜35配置于底部引导板31和顶部引导板32的中间位置附近。对于引导膜，例如，引导膜使用树脂等膜。
48.电连接件10和光连接件20贯穿分别形成于引导板和引导膜的引导孔。如图2所示，同一电连接件10所贯穿的顶部引导板32的位置和底部引导板31的位置在俯视时错开(在以下，称为“偏移配置”)。
49.通过偏移配置，在中空区域330的内部，在底部引导板31和顶部引导板32之间，电连接件10由于弹性变形而弯曲。而且，在电连接件10与光电装置接触时，电连接件10压曲为进一步弯曲的形状，以预定的压力使电连接件10按压于光电装置。如此，通过偏移配置，能够使电连接件10和光电装置稳定地接触。另外，通过在中空区域330配置引导膜，能够防止弯曲的状态的电连接件10彼此接触。
50.在实施方式的检查用连接装置中，光连接件20固定于探针头30所具有的多个引导板中的配置于最下方的底部引导板31。例如，如图3所示，在使光连接件20贯穿于底部引导板31的引导孔的状态下，使树脂80向引导孔和光连接件20之间的间隙流入。通过使树脂80固化，而使光连接件20固定于底部引导板31。
51.在图3所示的底部引导板31形成有供电连接件10插入的第1引导孔311和供光连接件20插入的第2引导孔312。
52.第1引导孔311构成为，在第1引导孔311的延伸方向上将内径比电连接件10的直径大的大径电引导孔311a和内径为与电连接件10的直径相同程度的小径电引导孔311b连结起来。小径电引导孔311b形成为与大径电引导孔311a相比靠近探针头30的下表面，电连接件10的顶端部插入于小径电引导孔311b。
53.电连接件10以顶端部为前端从大径电引导孔311a侧插入，因此，电连接件10易于向第1引导孔311插入。之后，电连接件10向与大径电引导孔311a连通的小径电引导孔311b插入。由于小径电引导孔311b的内径和电连接件10的直径是相同程度，因此，实现电连接件10的顶端部的准确的定位。也就是说，通过将大径电引导孔311a和小径电引导孔311b连结起来而成的第1引导孔311，能够达成将电连接件10向引导孔插入的容易度和顶端部的准确的定位。
54.第2引导孔312构成为，在第2引导孔312的延伸方向上将内径比光连接件20的直径大的大径光引导孔312a和内径为与光连接件20的直径相同程度的小径光引导孔312b连结起来。小径光引导孔312b形成为与大径光引导孔312a相比靠近探针头30的下表面，光连接件20的顶端部插入于小径光引导孔312b。
55.光连接件20以顶端部为前端从大径光引导孔312a的侧插入，因此，光连接件20易于向第2引导孔312插入。之后，光连接件20向与大径光引导孔312a连通的小径光引导孔312b插入。而且，利用树脂80在小径光引导孔312b的内部固定光连接件20的顶端部。由于小径光引导孔312b的内径和光连接件20的直径是相同程度，因此，实现光连接件20的顶端部的准确的定位。也就是说，通过将大径光引导孔312a和小径光引导孔312b连结起来而成的第2引导孔312，能够达成将光连接件20向引导孔插入的容易度和顶端部的准确的定位。
56.如此，在第1实施方式的检查用连接装置中，能够使电连接件10和光连接件20在同一的底部引导板31内进行对位，因此，存在以下优点：能够在短时间内进行电连接件10和光连接件20的顶端部的准确的对位。
57.另外，也可以是，连接布线41是布线电缆70的一部分。即，布线电缆70的一部分插入于在转换器40形成的贯穿孔，使布线电缆70的顶端部在转换器40的下表面暴露。而且，在将转换器40和探针头30安装在一起时，将布线电缆70的顶端部和电连接件10的在探针头30的上表面暴露的基端部连接起来。例如，也可以是，使流入到在转换器40形成的贯穿孔和布线电缆70之间的间隙的树脂固化等，将布线电缆70固定于转换器40。由此，能够固定布线电缆70的顶端部的位置。
58.在具有上述所说明的结构的检查用连接装置中，探针头30和转换器40拆装自如。即，如图4所示，在保持配置了电连接件10、光连接件20的状态的情况下，能够使探针头30和转换器40分离。此时，由于光连接件20不固定于转换器40，因此，随着探针头30从转换器40离开，光连接件20在形成于转换器40的贯穿孔的内部滑动。
59.如此，通过探针头30和转换器40拆装自如，而能够得到在检查用连接装置中容易进行维护等效果。例如，能够在保持使光连接件20贯穿于转换器40的状态的情况下，进行探针头30的修理、更换等。因此，能够缩短维护所需要的时间。探针头30的电连接件10的更换能够以一根为单位。此外，对于光连接件20的更换，能够以固定有光连接件20的底部引导板31为单位进行更换。
60.而且，在将转换器40和探针头30安装在一起时，电连接件10的在探针头30的上表面暴露的基端部和连接布线41的在转换器40的下表面配置的一侧的端部电连接。
61.另外，与光电装置相对的光连接件20的顶端部能够采用各种形状。例如，在光连接件20使用由芯部211和包覆层212构成的光纤21的情况下，对于光纤21的顶端部能够采用图5的(a)～图5的(b)所示的变形例。
62.图5的(a)所示的形状是使光纤21的端面和探针头30的下表面成为同一平面的直线形状。直线形状对于探针头30的加工而言最容易进行。
63.图5的(b)所示的形状是使在探针头30的下表面形成的引导孔的开口部的直径比光纤21的端面的直径窄的带有凸缘的形状。通过成为带有凸缘的形状，能够使光纤21的顶端部与引导孔的凸缘部抵接，使光纤21的端面的位置稳定。
64.图5的(c)和图5的(d)所示的形状是使光纤21的端面成为曲面的情况。在图5的(c)中，使在探针头30的下表面形成的引导孔的开口部成为坡面形状，在图5的(d)中，使探针头30的引导孔的开口部成为球面状。通过使光纤21的端面成为曲面，而易于使从光电装置射出的光聚集于光纤。
65.此外，也可以是，如图6的(a)～图6的(b)所示，在周围形成了涂覆膜25的光纤21的顶端部位于比探针头30的下表面靠下方的位置。在图6的(a)中，使顶端部为直线形状的光纤21所贯穿的引导孔的形状成为下部缩窄的带有凸缘的形状。由此，在光纤21的周围形成的涂覆膜25与引导孔的凸缘部抵接，使光纤21的位置稳定。图6的(b)是在顶端部为曲面的光纤21形成涂覆膜25的例子，在该情况下，涂覆膜25也与引导孔的凸缘部抵接。如此，涂覆膜25作为止挡件发挥功能，以避免光纤21从引导孔脱出。涂覆膜25例如是树脂膜等。如上所述，通过使用涂覆膜25作为在探针头30固定光纤21的止挡件，也能够实现不利用树脂在探针头30固定光纤21的结构。利用涂覆膜25，使光纤21与探针头30密合。
66.此外，也可以是，如图7的(a)～图7的(b)所示，在周围未形成涂覆膜25的光纤21的顶端部位于比探针头30的下表面靠下方的位置。在不具有涂覆膜25的光纤21中，由于能够缩小光纤21的外径，因此，与形成涂覆膜25的光纤21相比，能够应对窄间距化。
67.在不使光纤21的顶端部向比探针头30的下表面靠下方突出的情况下，使光纤21的顶端部靠近光电装置时，存在探针头30与光电装置相互干扰的可能性。另一方面，如图6的(a)～图6的(b)和图7的(a)～图7的(b)所示，通过使光纤21的顶端部向探针头30的下方突出，能够在从探针头30离开的状态下，使光纤21的顶端部靠近光电装置。
68.另外，也可以是，使光纤21的顶端部透镜化。根据光纤21的顶端部的规格，能够选择由树脂80进行的固定方法。在光纤21固定于探针头30的工序之后，在将电连接件10插入探针头30之前，能够实施探针头30的下表面的研磨加工。
69.另外，如图8所示，也可以是，供光连接件20贯穿顶部引导板32的引导孔320被相邻的多个光连接件20共用。图8是顶部引导板32的主表面的俯视图。
70.实施方式的检查用连接装置例如如下述那样使用于光电装置的检查。在此，如图9所示，对于具有电连接件10的顶端部从探针头30的下表面延伸顶端长度t1的结构的检查用连接装置，进行电连接件10和光电装置的对位。顶端长度t1例如是200μm左右。
71.该对位例如通过使载物台向与搭载面平行的方向移动或以搭载面的面法线方向为中心轴线旋转来进行，光电装置搭载于该载物台的搭载面。此时，也可以是，通过配置于载物台的ccd照相机等摄像装置，一边对设于检查用连接装置的对准标记进行拍摄一边进行对位。
72.例如，若利用配置于载物台的摄像装置得到设于检查用连接装置的对准标记的拍摄图像，则通过拍摄图像的图像处理，得到搭载有光电装置的载物台和检查用连接装置之间的相对位置信息。基于该相对位置信息，调整载物台的位置、方向等，以使电连接件10的顶端部处于能够与光电装置的电信号端子接触的位置。
73.而且，在电连接件10的顶端部和光电装置的电信号端子的位置在俯视时一致的状态下，如图10所示，使电连接件10的顶端部和光电装置100的电信号端子(省略图示)接触。此时，由于电连接件10的顶端部和光连接件20的顶端部的位置关系与光电装置100的电信号端子和光信号端子的位置关系相对应，因此，光连接件20配置在与光电装置100的光信号端子相对应的位置。
74.接着，如图11所示，使光电装置100和检查用连接装置靠近，以使电连接件10以预定的针压按压于光电装置100的电信号端子。例如，以使电连接件10的顶端部按压于光电装置100的方式施加过驱动。
75.此时，以使光连接件20的顶端部和光电装置100的光信号端子之间的间隔t2为光连接件20与光信号端子光学连接时的间隔的方式使光电装置100和检查用连接装置靠近。光连接件20的顶端部和光电装置100之间的间隔能够通过电连接件10的顶端长度t的设定、过驱动的设定，而控制在一定的范围内。例如，电连接件10的顶端长度t1是160μm，在施加60μm的过驱动的情况下，间隔t2是100μm左右。
76.在图1所示的检查用连接装置中，电连接件10和光连接件20分别以预定的位置精度配置于探针头30。因此，如上所述，通过相对于光电装置100的电信号端子对电连接件10进行对位，也同时地相对于光电装置100的光信号端子对光连接件20进行对位。因此，容易进行检查用连接装置和光电装置的对位。而且，电连接件10和光电装置100的电信号端子以及光连接件20和光电装置100的光信号端子同时地以预定的位置精度连接，因此，能够同时进行相对于光电装置100的电测量和光学测量。
77.以下，如图12所示，对与配置有电信号端子101和光信号端子102的光电装置100相对应的检查用连接装置进行说明。图12所示的光电装置100是电信号端子101为信号输入端子、光信号端子102为发光面的vcsel的例子。
78.在晶圆状态下，排列多个光电装置100。因此，如图13所示，准备排列有单元310的探针头30，该单元310包括分别与电信号端子101和光信号端子102的位置相对应地形成的电连接件用引导孔301和光连接件用引导孔302。图13是底部引导板31的俯视图。一个单元310与一个光电装置100相对应。即，探针头30具有排列多个单元310的结构，在该单元310中电连接件10的顶端部和光连接件20的顶端部分别与单一的光电装置100的电信号端子和光信号端子相对应。
79.向在探针头30的引导板和引导膜形成的引导孔插入电连接件10和光连接件20。由此，确定电连接件10和光连接件20的顶端部的位置。
80.通常，光电装置100在晶圆状态下排列为格子状。因此，通常情况下，使单元310的位置与排列为格子状的光电装置100的位置相配合。但是，对于单元310的配置，也能够与晶圆状态下的光电装置100的排列的方式相对应地进行配置。在图14的(a)～图14的(e)示出单元310的配置的变形例。
81.例如，如图14的(a)所示，单元310在x方向和y方向上相邻地排列。或者，如图14的(b)所示，单元310在x方向上相邻且在y方向上隔有间隙地配置。此外，如图14的(c)所示，单元310在x方向上隔有间隙且在y方向上相邻地配置。
82.此外，如图14的(d)所示，单元310在x方向和y方向上都隔有间隙地配置，如图14的(e)所示，单元310在俯视时倾斜地排列。
83.如以上所说明的那样，在实施方式的检查用连接装置中，电连接件10的顶端部和光连接件20的顶端部以预定的位置精度设置于探针头30，以便准确地连接。通过使电连接件10和光连接件20的位置关系与光电装置的信号端子的位置关系准确地相对应，进行光电装置的电信号端子和电连接件10的对位，从而能够使光连接件20与光电装置的光信号端子对位。如此，根据实施方式的检查用连接装置，容易进行与光电装置的对位。而且，电连接件10和光连接件20配置于一个单元310，能够同时进行光电装置的电测量和光学测量。
84.此外，在实施方式的检查用连接装置中，光连接件20固定于探针头30且不固定于转换器40地贯穿转换器40。另一方面，电连接件10的在探针头30的上表面暴露的基端部与连接布线41的在转换器40的下表面配置的端部电连接。通过这样的结构，探针头30和转换器40拆装自如。因而，容易进行检查用连接装置的维护。
85.(其他实施方式)
86.如上所述，本发明由实施方式来记载，但不应该理解为成为该公开的一部分的论述和附图限定该发明。根据该公开，各种替代实施方式、实施例以及运用技术对于本领域技术人员来说是显而易见的。
87.例如，在上述示出了在转换器40的内部配置的连接布线41是布线电缆70的一部分的结构。但是，也可以是，转换器40使用mlo(multi
‑
layer organic)、mlc(multi
‑
layer ceramic)等多层布线基板。通过转换器40使用将连接布线41作为导电层而形成的布线基板，能够使连接布线41的与布线电缆70连接的另一侧的端部的间隔比连接布线41的与电连接件10的基端部连接的一侧的端部的间隔宽。由此，容易使布线电缆70的相互的间隔增大。另外，在转换器40使用布线基板的情况下，在未配置有连接布线41的区域形成供光连接件20贯穿布线基板的贯穿孔。
88.此外，也可以是，对于电连接件10，代替在探针头30的内部弯曲的探针而使用弹簧销。
89.如此，理所当然的是，本发明包含于在此未记载的各种实施方式等。