探针的制作方法
【专利摘要】一种在于提供确保过量驱动、且可细微控制擦净量的探针；因此在朝垂直方向延伸的垂直探针、及朝与垂直方向交叉的方向延伸的直线或曲线形状，约略朝水平方向延伸，一端连接固定端，另一端则与上述垂直探针连接成1对相对的水平悬臂梁而构成的含连杆机构探针；该探针的1对相对的上述水平悬臂梁的间距为连续或不连续变化，上述水平悬臂梁间距在靠近固定端时达最大，在靠近上述垂直探针时达最小，是透过数学算式而取得。
【专利说明】探针
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种在LSI等设备制程上，使用晶圆上所形成的多数芯片回路检查的 接触子（探针）；特别是涉及一种，针对芯片上所排列的电极焊垫，而以晶圆状态接触探针， 并藉由芯片电气导通，实施构成晶圆的回路检查的探针卡（probe card)上所内置的相关探 针结构。
【背景技术】
[0002] 随着半导体技术日新月异的进步，提升了设备的集成度，也在半导体晶圆上所形 成的各半导体芯片上，增加了回路接线所占区域，也因而增加了各半导体芯片上的焊垫 (pad)数、缩小焊垫面积，并缩窄焊垫间距。
[0003] 此半导体晶圆上的半导体芯片检查方式而言，是在受检半导体芯片的焊垫与检测 设备之间，使用排列多数对外力具弹性变形部的针状探针的探针卡。
[0004] 将焊垫排列做成细微化及窄间距化的问题在于，必须将半导体芯片接触焊垫以获 得电气导通的探针结构，做成符合焊垫排列细微化的小型、高密度状。
[0005] 另外，缩小焊垫面积的问题在于，用错合金膜形成焊垫的Memory LSI或Logic LSI 等上，必须藉由探针尖端的水平方向的擦净（scrub)动作，而破坏存在于焊垫表面的氧化 皮膜，以获得电气导通，这种擦净动作不仅可防止探针尖端自焊垫脱落，还可藉由对焊垫面 积扩大擦净痕的面积，以防发生打线接合(wire bonding)不良，因此务必细微控制擦净量。
[0006] -般的探针结构属于，拥有悬臂（cantilever)结构的针状探针；在既有的悬臂结 构中，尖端垂直方向位移量（过量驱动（over drive)量）与尖端水平位移量的擦净量之间 则具协调（trade-off)关系。
[0007] 换言之，要以不损及焊垫的方式确保适度的压紧力，且为了同时对多数焊垫确实 赋予一定程度的压紧力，以吸收垂直方向尺寸的误差，就需要较大的过量驱动量；因此必 须加大悬臂梁长，此时就会面临到高密度化的问题。
[0008] 反之，若做成缩小梁长的小型化，便无法确保较大的过量驱动量，同时也会面临到 难以对多数焊垫确实赋予一定程度的压紧力问题。
[0009] 另一方面，预测将朝更窄间距（20 μ m以下）发展的液晶（IXD)驱动用LSI焊垫， 主要是由难以生成氧化皮膜的镀金所形成；对这种IXD驱动LSI焊垫，使用上述擦净设计而 成的探针，反而会削掉焊垫材料「金」，如此一来不仅要定期清洁探针尖端，还会因附着金属 屑而造成探针破损或导通不良等问题。
[0010] 有鉴于上述背景，因而在探针的技术要求上采用可（1)因应焊垫排列窄间距化的 高密度探针、（2)确保较大的过量驱动、（3)在包含擦净功能的探针接触部附近的举动，同 时进行细微控制（约为2 μ m以下）；因此本发明人等，便实施日本专利公开2008-122356号 公报、及日本专利公开2009-036744号公报上所记载的提案。
[0011]日本专利公开2008-122356号公报发明是藉由采用平行弹簧结构的探针结构，以 取代传统悬臂结构，并持续确保较大的过量驱动量，而得以在焊垫与探针的接触部附近，进 行水平方向举动的细微控制；再者，可藉由在平行弹簧结构的尖端部连接旋转变形部，实现 细微控制擦净动作量的结构。
[0012] 日本专利公开2009-036744号公报发明的特征在于，平行弹簧结构上至少有1对 水平悬臂梁呈相对的平行梁距，沿着水平方向进行连续或不连续变化，而得以细微控制水 平方向的举动。
[0013] 但对于LCD驱动LSI上无须擦净动作的LSI而言，使用既有擦净设计的探针，不仅 会产生擦净动作而削掉焊垫材料「金」，还需定期清洁，因而造成导通不良等问题。
[0014] 另外，在以往需擦净动作的铝电极焊垫上，使用以往需进行擦净动作而设计的探 针，不仅会造成电极焊垫表面的氧化皮膜出现不必要的剥离，还会破坏电极焊垫材料，因而 需定期清洁，此外也会造成打线接合不良的问题。
【发明内容】
[0015] 一、本发明的技术手段：
[0016] 本发明的目的在于解决这些问题，提供一种透过构成具有主要进行垂直移动动 作的平行弹簧变形结构部、及设置于垂直探针延长部分，能修正因平行弹簧结构部的举动 而产生的水平位移，让水平位移尽可能接近零功能的小幅变形结构部，藉此得以极力排除 探针尖端的水平擦净动作，且透过最小限度的接触力，而得以获得电气导通的探针。
[0017] 本发明的第1特征在于为一种，在具有朝垂直方向延伸的垂直探针、及朝与垂直 方向交叉的方向延伸的直线或曲线形状，一端连接固定端，另一端则与上述垂直探针连接 成1对水平悬臂梁所构成的含连杆机构的探针；该探针的1对相对的上述水平悬臂梁的间 距为连续或不连续变化，上述水平悬臂梁间距在靠近固定端时达最大，在靠近上述垂直探 针时达最小。因此，便可于未设置第2变形部的情况下，在过量驱动的所有动作范围内，使 其难以产生前述垂直探针尖端的水平位移。
[0018] 本发明的第2特征在于为一种，所述1对水平悬臂梁中，其上述垂直探针尖端侧 (受检电极焊垫侧）对水平悬臂梁的水平方向初始角度（探针动作前的角度）为0度的探 针。因此，便可于未设置第2变形部的情况下，在过量驱动的所有动作范围内，使其难以产 生前述垂直探针尖端的水平位移。
[0019] 本发明的第3特征在于为一种，所述连杆机构的各部变化量则依以下所示的矩阵 分析法各算式计算而取得，上述垂直探针尖端其坐标位移的X方向位移量则约略为〇的探 针；
【权利要求】
1. 一种探针，其特征在于包括：在具有朝垂直方向延伸的垂直探针、及朝与垂直方向 交叉的方向延伸的直线或曲线形状，一端连接固定端，另一端则与上述垂直探针连接成1 对水平悬臂梁所构成的含连杆机构的探针；该探针的1对相对的上述水平悬臂梁的间距为 连续或不连续变化，上述水平悬臂梁间距在靠近固定端时达最大，在靠近上述垂直探针时 达最小。
2. 如权利要求1所述的探针，其特征在于：所述1对水平悬臂梁中，其上述垂直探针尖 端侧对水平悬臂梁水平方向的初始角度为〇度。
3. 如权利要求2所述的探针，其特征在于：所述连杆机构的各部变化量则依以下所示 的矩阵分析法各算式计算而取得，上述垂直探针尖端其坐标位移的X方向位移量则约略为 〇 ；
其中， Fx :X方向荷重、 Fy :Y方向荷重、 δ X :Χ方向位移、 δ y :Υ方向位移、 Ε:水平悬臂梁的杨氏系数、 I :水平悬臂梁的截面二次轴矩、 A :水平悬臂梁的截面积、 L:水平悬臂梁的长度。
4. 如权利要求3所述的探针，其特征在于：接触受检焊垫的垂直探针尖端为大致呈平 面，对上述尖端平面水平方向的角度范围是5度乃至10度，且接触受检焊垫的锐角侧曲率 半径为2μπι以下。
5. 如权利要求3所述的探针，其特征在于：上述垂直探针尖端的水平位移在2 μ m以 下。
【文档编号】G01R1/067GK104155491SQ201310175254
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年5月13日 优先权日:2013年5月13日
【发明者】木本军生 申请人:木本军生