专利名称：探针以及采用该探针的电气连接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于像半导体集成电路那样的半导 体装置的通电试验的探针以及装有该探针的电气连接装置。
背景技术：
为判定形成于半导体晶片的各芯片区域中的多个半导 体集成电路那样的半导体装置是否分别按产品说明书来制 作，而实施了通电试验。在这种通电试验中，通常使用称为 探针卡的电气连接装置。将探针卡装配在用于通电试验的试 验机中，设置于探针卡上的多个探针(触头)被紧压在工作台 上的被检查体上的对应的各电极上。被检查体通过该探针卡 与试验机相连接，由此可实施通电试验。
上述探针具有从探针基板突出的基部、从该基部沿着 上述基板向横向延伸的臂部、以及从该臂部向与上述基板相 反的一侧突出的垫部(针尖部)，另外，在该垫部形成有针尖。 当该针尖被紧压到被检查体的电极上时，垫部可防止臂部的 下表面与被检查体或设置于该被检查体上的其他电极发生 干涉，它是为使针尖确实与电极相接触而设置的。在该垫部 设置有用于探针卡的各探针与被检查体所对应的电极之间 对位的对位标记(例如参照专利文献1或2)。从该对位标记的 摄影图像中获取配置有被检查体的支承台与探针卡的相对 位置信息，再根据该位置信息来调整探针卡的位置。 专利文献l:曰本特表2005 — 533263号7^才艮 专利文献2:曰本特开2004 — 340654号乂>净艮 但是，设置于垫部的对位标记是被设置在相当于针尖高度的位置附近。如果对位标记设定在靠近针尖高度的位置 时，附着在针尖上的电极的切削屑有时会附着到对位标记 上。附着于对位标记上的电极的切削屑有时会导致难以判别 对位标记的正确图像形状。因而，在以往的电气连接装置中， 往往难以调整好其准确的位置。
因此，本发明的目的在于提供一种探针以及装有该探针 的电气连接装置，该探针设置有不容易受因探针针尖削刮电 极所产生切削屑的影响的对位标记。
本发明的探针具有基部、臂部、针尖部以及对位标记。 该基部具有安装端并向远离该安装端的方向延伸；该臂部沿 着上述基部的延伸方向与其上述安装端隔有间隔，并从上述 基部向其横向延伸；该针尖部从该臂部突出，并在其突出端 形成有针尖；该对位标记用于对其上述针尖进行对位。沿着 该臂部的延伸方向来看，上述臂部在与上述基部的上述安装 端所在侧相反的一侧具有平坦面区域，上述针尖部从上述平
坦面区域突出而形成，上述对位标记由上述平坦面区域的至 少一部分构成。
在本发明的探针中，从形成有对位标记的上述平坦面区 域到针尖的距离等于该针尖的高度尺寸与形成该针尖的针 尖部(垫部)的高低差尺寸之和。与以往相比，针尖部的高低 差尺寸有所增大，因而随着该高低差的增大，其距离变大， 从而使附着针尖上的电极垫的切削屑不容易附着到对位标 记上。
而且，通过利用例如光蚀刻法的掩膜而形成具有探针外 形的凹处，利用例如电镀将探针所使用的导电材料堆积在该
发明内容
凹处，由此可比较容易形成本发明的探针。形成该掩膜时， 在形成探针平面形状的凹处的边缘部，形成与上述平坦面区 域对应的平坦面部分，由此可以不需要对上述臂部实施用于 形成对位标记的特别标记加工，容易形成本发明的探针。
构成上述对位标记的平坦面区域部分的法线优选朝向 与上述针尖部的上述针尖的突出方向相同的方向。
形成该针尖部时，优选使在上述针尖部除上述针尖部的 针尖平坦面以外不形成对用于摄影对位标记的摄影装置产 生反射的面。此时，例如针尖部的侧面与针尖的平坦面形成
超过20度的角度关系。
上述臂部的上述平坦面区域可由上述臂部的下表面构 成。该下表面位于与上述臂部的上述基部的安装端所在侧相 反的一侧，且可形成为沿上述臂部的延伸方向延伸的矩形平 面形状。
在上述下表面上形成上述针尖部，该针尖部将该下表面 沿上述臂部的延伸方向分开。此时，可由上述下表面当中的 被上述针尖部分出的一个平坦面区域部分构成上述对位标 记。
此外，通过以与上述臂部的延伸端隔有间隔的方式形成 上述针尖部，可由上述臂部的下表面当中的形成于上述延伸 端与上述针尖部之间的平坦面区域部分构成上述对位标记。
上述对位标记可形成为大致的正方形。
在上述针尖部可形成与构成上述对位标记的上述平坦 面区域部分靠近且从该平坦面区域部分竖立出的侧壁，并将 该侧壁的与上述平坦面区域部分靠近的部分形成为朝向上 述平坦面区域部分开口的凹状曲线。
上述臂部可由沿上述基部的纵向相互隔有间隔且沿横
向延伸的一对臂部构成。此时，可由一对臂部当中的位于远 离上述基部安装端一侧的下方臂部的下表面形成上述平坦 面区域。
本发明的探针通过使其与形成有多条配线线路的探针 基板上的对应的上述配线线路相连接的方式安装于上述探 针基板上，它可与该探针基板一同构成电气连接装置。 发明的效果
根据本发明，因为电极垫上的切削屑不容易附着到对位 标记上，所以很少出现该切削屑妨碍清晰摄影对位标记图像 的情况。其结果是，通过准确地识别对位标记图像，可对探 针的针尖进行准确的对位作业。
图l是表示本发明的电气连接装置的对位实例的说明图。
图2是图l所示的电气连接装置的仰视图。
图3是将本发明的电气连接装置的探针放大显示的主视图。
图4是将本发明的电气连接装置的探针放大显示的侧视图。
图5是本发明的探针的立体图。
图6是表示本发明的探针的对位标记摄影图像 一 实例的图面。
图7是局部表示本发明的探针的其他实施例的主视图。
附图标记说明
10电气连接装置
20探针基板
22探针
24探针的针尖
30摄影装置
32探针的基部
32a安装端
34臂部
34a、 34b臂部
36针尖部
46臂部的下表面
46a、 46b平坦面区域部分
48侧壁
48a侧壁的曲面部分
具体实施例方式
在如图l所示的实示例中，本发明的电气连接装置IO用 于对半导体晶片12进行的电气检查。在图示的实施例中，将 半导体晶片12以例如可通过吸引负压来拆卸的方式保持在 设置于XYZe工作台14上的卡盘顶部16上。在半导体晶片12 上，未图示的多个IC芯片区域呈矩阵状排列，并在各IC芯片 区域中分别制成有集成电路。在XYZe工作台14的上方，电 气连接装置10被保持在未图示的试验机头部上，以使该集成 电路上形成的多个电极与用于其电气试验的试验机主体(未 图示)相连接。
电气连接装置10包括设有具有多条配线线路18(参照图 3及图4)的探针基板20以及安装于该探针基板上的多个探针 22。如图2所示，为了探针的针尖24与半导体晶片12的上述 电极对应，在探针基板20的下表面20a上，使探针在各直线 (L)上排成一列的方式排列各探针22。如图l所示，以使设
置于探针基板20下表面20a上的探针22的针尖24朝向下方， 且探针基板20与XYZe工作台14上的卡盘顶部16平行的方
针基板20保持在上述试验机头部。
如以往众所周知那样，设置于探针基板2 0上的各探针 22,经由与该探针对应的配线线路18、以及与该配线线3各对 应地设置于电路基板26上的导电线路(未图示)，与设置于 该配线基板上表面20b上的各试验机连接盘28 (参照图2 )相 连接。与以往相同，各试验机连接盘28经由未图示的配线与 上述试验机主体相连接。因此，各探针22经由所对应的试验 机连接盘28与上述试验机主体进行电连接。
如以往众所周知那样，XYZ6工作台14可进行沿着例如 如图1所示的橫向方向的X轴方向、与X轴及纸面垂直的Y轴 方向、以及与X轴及Y轴垂直的Z轴方向的位移，而且可以围
绕着z轴旋转e角度。在该x y z e工作台14上，设置有例如c c d
摄像机等摄影装置30,以用于摄影设置在该XYZ6工作台上 方的电气连接装置10上的对位标记。
当通过摄影装置30而获取设置于电气连接装置10上的
对位标记的摄影图像时，通过以往公知的图像处理，获得配
置有作为被检查体的半导体晶片12的卡盘顶部16与作为探 针卡的电气连接装置10的相对位置信息，根据该位置信息， 驱动XYZe工作台14沿着X轴、Y轴的各方向移动以及绕着Z 轴转，来调整电气连接装置10的相对于半导体晶片12的相对 位置，以使各探针22的针尖24可与半导体晶片12上的对应的 上述电极接触。
该位置调整后，驱动XYZe工作台14沿Z轴方向移动，以
连接，使得上述试验机主体与半导体晶片12上的各集成电路 连接，并进行规定的电气检查。
图3以及图4表示设置有用于上述电气连接装置IO的位 置调整的对位标记的探针22。探针22整体由板状的导电构件 构成。探针22具有一端为用于往配线线路18上安装的安装端 32a的基部32、与该基部的另 一端相连并沿着横向延伸的臂 部34、以及一体形成于该臂部的延伸端部上的针尖部36,另 外，在该针尖部的前端形成有针尖24。
除针尖24以外的部分32、 34以及36，优选由例如镍、镍 合金或磷青铜那样具有高韧性的金属材料构成。针尖24可由 与其他部分32、 34以及36相同的金属材料构成。但是，为了 提高耐久性，针尖24优选由像钴、铑及它们的合金等高硬度 的金属材料构成，并将该针尖24埋入针尖部36的突出端中。
而且，在图示的例中，使将臂部34分为上下两臂部34a、 34b的长孔38向臂部34的长度方向延伸，以使臂部34容易产 生挠性变形。该长孔3 8形成为沿其板厚方向贯通臂部3 4的结 构。而且，图示的例中，在针尖部36以及基部32上分别形成 沿板厚方向贯通的孔40、 42、 44。
在针尖部36上形成的孔40将在下文中予以详细的说明。 随着针尖部36的针尖24被推压到上述电极上时臂部34发生 挠性变形，该孔40将发挥促进针尖部36弹性变形的作用。此 外，如下文所述，在未图示的基台上由其金属材料堆积形成 探针22后，为了使探针22从上述基台上剥离下来而使用蚀刻 液。设置于基部32的孔42以及44起到促进进入上述基台与探 针22之间的该蚀刻液的蚀刻作用。因此也可以不要这些孔 40, 42， 44。
在图示的例中，将基部32的安装端32a形成波浪状，以 使在其与配线线路18之间保持用于保留焊锡材料46'的间 隙。虽然安装端32a可以是与配线线路18平行的平坦面，但 为了使基部32与配线线路18进行紧固的结合，优选其为如图 所示的波浪状端面。
臂部34从基部32的一侧与安装端32a隔有规定间隔、即 与探针基板20隔有规定间隔地沿横向延伸。在图示的实施例 中，如上所述，臂部34被长孔38分为上下两方的臂部34a、 34b，两臂部34a、 34b在其两端联接成一体。
在两臂部34a、 34b当中，位于远离基部32的安装端32a 一侧的下方臂部34b的下表面46，如图4以及图5所示，形成 为与沿探针基板20的水平面大致平行的平坦面，呈沿着臂部 34的延伸方向的细长矩形的平面形状。
如图5所示，为了与臂部34的前端隔有间隔W，从臂部 3 4 b的作为平坦面区域的下表面4 6沿与其垂直的方向突出形 成针尖部36。由此，下表面46在臂部34的延伸方向被针尖部 3 6分为作为与间隔W对应的第 一 平坦面区域部分的下表面 部分46a、和作为由剩余部构成的第二平坦面区域部分的下 表面部分46b。在分断该下表面46的针尖部36的突出端形成 有上述针尖24。因此，针尖部36的突出方向以及针尖24的突 出方向与由第 一下表面部分46a以及第二下表面部分46b构 成的下表面46的法线方向一致。
图6表示由摄影装置3 0获取到的探针2 2的摄影图像。在 图6中，为了方便，将与第一下表面部分46a、针尖24以及第 二下表面部分4 6 b对应的图像部分都标以同 一 参照附图标记 来表示。与下表面部分46a对应的图像部分以与针尖24图像 部分靠近的大致正方形的图像部分来表示。 再参照图5，在与作为第一平坦面区域部分的下表面部
分46a靠近的、且从该下表面部分竖立出的针尖部36的一侧 的侧壁48上，形成有与下表面部分46a相连接的曲面部分 48a。在侧壁48上，由该曲面部分48a形成向侧方开口的凹部。
探针22的针尖24与半导体晶片12上的对应的上述电极 接触后，而且当过驱动力作用于探针22上时，在探针22的两 臂部34a、 34b上会产生使臂部34的前端产生向上位移那样的 弧状弹性变形。由过驱动力使臂部34产生上述的弧状弹性变 形时，针尖2 4将会在上述电极上产生朝向附图标记5 0所示的 箭头方向的滑移。
该针尖24的滑移破坏了上述电极上的氧化膜，使针尖24 与上述电极确实进行电连接。此时，伴随着针尖24的滑移， 压缩力作用于针尖部36的侧壁48上。形成于侧壁48上的曲面 部分48a通过分散该压缩力，防止由于该压缩力集中于局部 而造成应力增大，从而发挥提高针尖部36的侧壁48处的机械 强度的作用。
而且，如上所述针尖部36的孔40促进随着针尖24的滑移 而产生的针尖部36的弹性变形，由此使针尖24与上述电极确 实进行电连接。
在本发明的电气连接装置10中，将形成于其探针2 2的臂 部34的下表面46上的第一下表面部分46a作为第 一 平坦面部 分，使用该第一下表面部分46a作为对位标记。因此，如图6 所示，通过摄影装置3 0捕捉到设置于探针基板2 0的规定探针 22上的下表面部分46a所相对应的图像部分时，与以往相同， 根据探针2 2在探针基板2 0上的预知位置信息，能够获取下表 面部分46a相对于XYZQ工作台14上的半导体晶片12的位置 信息。依据其位置信息，通过驱动XYZe工作台14来调整电
气连接装置10与半导体晶片12的相对位置，以使电气连接装
置10的各探针2 2与半导体晶片12上对应的上述电极进行适 当的连接。
如上所述，作为该对位标记使用的下表面部分46a形成 具有与针尖24相差相当于针尖部36高度的高低差的结构。由 此，即使由于如上所述针尖24的滑移而切削了半导体晶片12 的上述电极，也可确实地防止其切削屑附着于下表面部分 46a上，故在下表面部分46a的图像中不会摄入上述的切削 屑。
由此，在由摄影装置30获得的对位标记图像(46a)的轮 廓中不会混杂有上述切削屑的图像，从而可获得明确轮廓的 对位标记图像(46a)。因此，可迅速进行正确的对位。
使用第二下表面部分46b作为对位标记，可利用其摄影 图像部分(46b)作为对位标记图像。但是，如图6所示，第 一下表面部分46a较第二下表面部分46b更靠近针尖24，因 此，从提高各探针22的针尖24位置的精度方面考虑，优选下 表面部分46a作为对位标记。
此外，如图3所示，在针尖部36的侧面的任一部分中， 优选该侧面与针尖24的平坦面构成的相交夹角ct以设为例如 超过20度的角度的方式构成针尖部36的侧面形状。由此，可 确实地防止摄影装置3 0捕捉到从针尖部3 6的除针尖2 4以外 的部分发出的强烈反射光。即，通过以针尖部36的侧面与针 尖24的平坦面构成的相交夹角a设为例如超过20度的角度的 方式构成针尖部36的侧面形状，可防止针尖部36的除针尖24 以外的部分作为反射面产生的影响，从而可提高针尖部36的 图像部分与对位标记图像的识别性。
设置于探针基板2 0上的所有探针2 2可使用具有下表面
部分46a的探针22。但是，优选将设置有对位标记46a的至少 3根探针22以相互间保持有间隔的方式而配置在探针基板20 上。此时，作为其他探针22,通过例如针尖部36不与臂部34b 的前端保持间隔W而直接从下表面46竖立起，而可使用未设 置有上述对位标记46a的探针。由此，可容易识别带有用于 对位的对位标记46a的对象探针22与其他探针22。
上述的探针22也可以如下例所述形成。首先，采用在半 导体制造工序中使用的光蚀刻法技术，使用光致抗蚀剂在基 台上形成具有探针22的平面形状(也可以是除针尖24以外的 其他部分32、 34以及36的平面形状)的凹状图形。其次，在 由该光致抗蚀图形形成的凹状部，采用如电铸那样的电镀或 喷镀等堆积法将用于形成探针22的金属材料依次沿其厚度 方向堆积。其后，除去光致抗蚀图形，在使用蚀刻法使探针 22从上述基台上部分剥离后，再将整个探针22从上述基台上 剥下。
在该蚀刻处理中，蚀刻液通过设置于探针22的基部32的 孔42、 44而流入探针22与上述基台之间，通过如上所述地设 置孔42、 44，可有效地进行旨在将探针22从上述基台剥离的 蚀刻处理。关于该蚀刻的促进效果，长孔38以及孔40也起到 同样的作用。
如图3以及5所示的实施例表示了在针尖部36的侧壁48 上形成凹状曲面部分48a。取而代之的是，如图7中的实线所 示，可将侧壁48形成为与下表面部分46a垂直的直立侧壁。 而且，如图7的假想线所示，只要侧壁48不会实质性地妨碍 摄影装置3 0所摄影的下表面部分4 6 a,便可将该侧壁形成为 向外突出的凸状曲面侧壁。
产业上的利用性
本发明并不只限定于上述实施例，只要不超出其宗旨范围 可采用各种变更形式来实施。
权利要求
1.一种探针，该探针具有基部、臂部、针尖部以及对位标记；该基部具有安装端并向远离该安装端的方向延伸；该臂部沿着上述基部的延伸方向与其上述安装端隔有间隔，并从上述基部向其横向延伸；该针尖部从该臂部突出，并在其突出端形成有针尖；该对位标记用于对上述针尖进行对位；其特征在于，沿着该臂部的延伸方向来看，上述臂部在与上述基部的上述安装端所在侧相反的一侧具有平坦面区域；上述针尖部从上述平坦面区域突出而形成，上述对位标记由上述平坦面区域的至少一部分构成。
2. 根据权利要求l所述的探针，构成上述对位标记的平坦 面区域部分的法线朝向与上述针尖部的上述针尖的突出方向相 同的方向。
3. 根据权利要求l所述的探针，可利用摄影装置对上述对 位标记进行摄影，在上述针尖部上除了上述针尖以外不形成对 上述摄影装置产生反射的面。
4. 根据权利要求l所述的探针，上述臂部的上述平坦面区 域为上述臂部的下表面，该下表面位于上述臂部的与上述基部 的安装端所在侧相反的 一 侧，且具有沿上述臂部的延伸方向延 伸的矩形平面形状。
5. 根据权利要求4所述的探针，在上述下表面形成上述针 尖部，由上述针尖部将该下表面在上述臂部的延伸方向分断， 由上述下表面中的被上述针尖部分断出的一个平坦面区域部分 构成上述对位标记。
6. 根据权利要求5所述的探针，以与上述臂部的延伸端隔 有间隔的方式形成上述针尖部，可由上述臂部的下表面中的上 述延伸端与上述针尖部之间形成的平坦面区域部分构成上述对 位标记。
7. 根据权利要求6所述的探针，上述对位标记为大致的正方形。
8. 根据权利要求6所述的探针，上述针尖部具有与构成上 述对位标记的上述平坦面区域部分靠近且从该平坦面区域部分 竖立出的侧壁，该侧壁的与上述平坦面区域部分靠近的部分沿 着向上述平坦面区域部分开口的凹状曲线方向纵向延伸。
9. 根据权利要求l所述的探针，上述臂部具有在上述基部 的纵向相互间隔有间隔且沿横向延伸的一对臂部，由该一对臂 部中的位于远离上述基部安装端 一侧的下方臂部的下表面形成 上述平坦面区i或。
10. —种电气连接装置，其具有探针基板和多个探针；该 探针基板形成有多条配线线路；该多个探针为了与该探针基板 上的对应的上述配线线路相连接而安装于上述探针基板上；该 电气连接装置的特征在于，上述各探针具有基部、臂部以及针 尖部；该基部具有用于往上述探针基板上安装的安装端；该臂 部从该基部与上述探针基板隔有间隔地沿着该探针基板向横向 延伸；该针尖部从该臂部突出，并在其突出端形成有针尖；至 少 一个上述探针具有用于对上述针尖进行对位的对位标记；具 有上述对位标记的上述探针的上述臂部在与该臂部的上述探针 基板所在侧相反的一侧具有平坦面区域，具有上述对位标记的位标记由上述平坦面区域的至少 一部分构成。
11. 根据权利要求10所述的电气连接装置，可利用摄影装 置对上述对位标记进行摄影，在上述针尖部除上述针尖以外不 形成对上述摄影装置产生反射的面。
12. 根据权利要求10所述的电气连接装置，上述臂部的上 述平坦面区域为上述臂部的下表面，该下表面位于与上述臂部的上述基部的安装端所在侧相反的一侧，且具有沿上述臂部的 延伸方向延伸的矩形平面形状。
13.根据权利要求12所述的电气连接装置，以与上述臂部的延伸端隔有间隔的方式形成上述针尖部，可由上述臂部的下 表面中的上述延伸端与上述针尖部之间形成的平坦面区域部分构成上述对位标记。
全文摘要
本发明提供一种探针，该探针设置有不容易受因探针针尖削刮电极所产生切削屑的影响的对位标记。本发明的探针具有基部、臂部、针尖部以及对位标记。该基部具有安装端并向远离该安装端的方向延伸；该臂部沿着上述基部的延伸方向与其上述安装端隔有间隔地从上述基部向其横向延伸；该针尖部从该臂部突出，并在其突出端形成有针尖；该对位标记用于对其上述针尖进行对位。沿着该臂部的延伸方向来看，上述臂部在与上述基部的上述安装端所在侧相反的一侧具有平坦面区域；上述针尖部从上述平坦面区域突出而形成，上述对位标记由上述平坦面区域的至少一部分构成。
文档编号G01R1/067GK101356443SQ200780001328
公开日2009年1月28日 申请日期2007年4月26日 优先权日2007年1月22日
发明者国吉伸治, 宫城雄治 申请人:日本麦可罗尼克斯股份有限公司