探针卡及其制造方法

探针卡及其制造方法
【专利摘要】本发明提供一种与两个测定温度相对应的探针卡及其制造方法。为了对配置在安装有热源的作业台上的被检查体进行电气试验而探针卡将被检查体的电极和测试器连接。探针卡包括：形成有与测试器相连接的导电路径的电路基板；形成有与该电路基板的上述导电路径相对应的导电路径并设有与导电路径相连接的探针的探针基板；热膨胀调整构件，其与探针基板相结合，并为了限制探针基板的热伸缩而具有与探针基板的线膨胀系数不同的线膨胀系数，热膨胀调整构件和探针基板构成复合体。如下进行设定：若在被检查体处于两个测定温度时复合体处于相对应的到达温度，则使各测定温度与相对应的到达温度之间的温度差的情况下的被检查体和复合体的伸缩变化量大致相等。
【专利说明】探针卡及其制造方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在被检查体的电气试验中使用的探针卡及其制造方法。

【背景技术】
[0002]在半导体晶圆中精密制造的多个半导体集成电路在被分离成各芯片之前，通常要接受是否按照规格书制造的电气试验。在该电气试验中，使用探针卡那样的探针组合体，在该探针卡上设有与作为被检查体的半导体晶圆的各半导体集成电路的电极相连接的多个探针(例如参照专利文献I)。半导体晶圆的各半导体集成电路的电极通过与探针卡的相对应的探针相连接而经由该探针卡连接到测试器。
[0003]更具体而言，这样的测试要在与集成电路的使用环境相对应的某一测定温度下进行。因此，在以往的上述探针组合体中，在作为用于保持半导体晶圆的作业台的卡盘上设有热源，例如，通过该热源的加热来加热卡盘，并随着卡盘的加热而加热探针基板。
[0004]当卡盘被保持在某一测定温度时，该卡盘上的半导体晶圆也被保持在与卡盘的温度大致近似的温度。但是，探针卡的探针基板位于作为被检查体的半导体晶圆的上方，基本上通过来自上述卡盘的辐射热被加热。因此，即使探针基板达到稳定的到达温度(饱和温度)，处于期望的测定温度的半导体晶圆的温度与探针基板的上述到达温度也不相同，两者之间产生温度差，后者为比前者低的温度。
[0005]由于该温度差，即使使用具有与作为被检查体的半导体晶圆的线膨胀系数相同的线膨胀系数的探针基板，自室温到达设定温度时的被检查体的伸缩量与自室温到达上述到达温度时的探针基板的伸缩量之间也会产生超过容许误差的伸缩差。超过容许误差的伸缩差会造成所对应的探针与电极之间的连接不良。因此，为了减少因被检查体的上述测定温度与探针基板的上述到达温度之间的温度差所导致的伸缩差，通常，探针基板使用线膨胀系数比被检查体的线膨胀系数大的探针基板，以补偿上述温度差。在此基础上，以在探针基板处于上述到达温度时使探针位于处于测定温度的被检体的电极焊盘位置的方式将各探针设置在探针基板上。
[0006]因而，只要将被设定为某一个测定温度的探针卡在该设定的测定温度下使用，就能够在测定温度下在容许误差范围内将被检查体的电极和探针卡的与该电极相对应的探针连接起来，因此，能够进行适当的电气试验。
[0007]但是，即使是形成有以同一规格制造的半导体集成电路的半导体晶圆，由于半导体集成电路的使用环境的差异，有时也需要在与上述某一个测定温度不同的测定温度下进行试验。
[0008]在这样的情况下，即使在使用被设定为某一个测定温度的探针卡而欲在不同的测定温度下来检查上述被检查体，由于设定的测定温度不同，因此，探针基板的探针位置与被检查体的电极位置之间的差有时也会超过容许误差的范围。
[0009]因此，以往，即使是形成有以同一规格制造的半导体集成电路的半导体晶圆，也需要针对每个测定温度而准备与该测定温度相对应地设定了探针位置的探针卡。
[0010]另外，在设于卡盘的热源之外，能够想到在探针基板上也设置能够控制的热源(例如，参照专利文献I和专利文献2)。由此，能够单独地对被检查体和探针基板进行温度控制，以便使处于期望的测定温度的探针基板的探针与被检查体的相对应的电极处于容许误差范围内，因此，能够使用I个探针卡在两个不同的测定温度下来对相同的被检查体进行试验。
[0011]但是，在该情况下，由于需要在设有布线电路的探针基板上也配置用于在探针基板的整个区域中将温度维持为均等的热源，因此不能避免探针基板的构造的复杂化。
[0012]专利文献1:日本特开2010 - 151740号公报
[0013]专利文献2:日本特开2010 - 243352号公报


【发明内容】

[0014]发明要解决的问题
[0015]因此，本发明的目的在于，提供一种能够在不将热源安装于探针基板的情况下利用I台探针卡进行两个测定温度下的适当的电气检查的探针卡。
[0016]用于解决问题的方案
[0017]本发明提供一种探针卡，其为了对配置在安装有用于对具有电极的被检查体进行加热或冷却的热源的作业台上的上述被检查体进行电气试验而将上述电极和测试器连接起来，其中，该探针卡包括:电路基板，其以使一个面与上述作业台相对的方式配置于该作业台的上方，在该电路基板中形成有与上述测试器相连接的导电路径；探针基板，其以使一个面与上述电路基板的上述一个面相对的方式保持于该电路基板，在该探针基板中形成有与上述导电路径相对应的导电路径；探针，其为多个，该多个探针设于上述探针基板的另一个面并与该探针基板的相对应的上述导电路径相连接，该多个探针能够与上述作业台上的上述被检查体的相对应的各电极相接触；以及热膨胀调整构件，其与上述探针基板相结合，并为了限制该探针基板的热伸缩而具有与上述探针基板的线膨胀系数不同的线膨胀系数，该热膨胀调整构件和上述探针基板构成复合体。另外，以如下方式进行设定:若在上述被检查体处于两个测定温度(Tl、T’ I)时上述复合体处于相对应的到达温度(T2、T’2)，则使各测定温度与相对应的到达温度之间的温度差(Tl - Τ2、Τ’ I 一 Τ’ 2)的情况下的上述被检查体和上述复合体的伸缩变化量大致相等。
[0018]在本发明的探针卡中，通过使设有探针的探针基板同具有与该探针基板的线膨胀系数不同的线膨胀系数的热膨胀调整构件相结合，能够由上述探针基板和上述热膨胀调整构件来形成复合体。在图1的图形中，示出了表示该复合体的线膨胀系数(α4)的典型的特性线A和表示被检查体的线膨胀系数(α I)的典型的特性线B。横轴表示温度CC )，纵轴表不复合体和被检查体的伸缩量。横轴的RT表不室温。
[0019]在图1所示的例子中表示以下例子:在被检查体处于高温侧的测定温度Tl时，上述复合体的到达温度为Τ2，并且，在上述被检查体处于低温侧的测定温度Τ’ I时，上述复合体的到达温度为T’2。根据各特性线A、B，能够以下述式表示在上述被检查体处于测定温度Tl且上述复合体处于到达温度为T2时的、上述被检查体和上述复合体的自室温RT起产生的伸缩变化量LI相等的情况:
[0020]a I X (Tl — RT) = α 4 X (T2 — RT)...(式 I)
[0021]另外，能够以下述式表示在上述被检查体处于测定温度T2且上述复合体处于到达温度为Τ’ 2时的、上述被检查体和上述复合体的自室温RT起产生的伸缩变化量L2相等的情况:
[0022]α I X (Τ，I — RT) = α 4 X (Τ，2 — RT)...(式 2)。
[0023]因而，表示复合体的线膨胀系数(α4)的特性线A和表示被检查体的线膨胀系数(α I)的特性线B意味着，在上述被检查体的测定温度(Τ、Τ’ I)和上述复合体的到达温度(Τ2、Τ’ 2)等的关系处于图1的图形所示那样的关系时、即处于满足上述(式I)和(式2)的关系时，在各测定温度下的被检查体的焊盘位置与探针基板的探针位置之间不产生偏移。
[0024]只要能够采用显示出上述那样的复合体的线膨胀系数α 4的探针基板，则即使利用单独的具有适当线膨胀系数的探针基板，也能够满足图1的图形所示的关系，而无需使用上述热膨胀调整构件、即无需构成上述复合体。
[0025]然而，考虑到利用用于在探针基板上形成所要求的布线路径那样的光刻法的制造工序中的耐化学性、耐热性以及机械强度特性等，能够用作探针基板的母材受到限定，从而极难获得具有适当的线膨胀系数的单体的探针基板。
[0026]在本发明的上述探针卡中，如上所述，能够构成由探针基板和与该探针基板相结合的热膨胀调整构件构成的复合体。由于无需在该热膨胀调整构件上设置布线路径，因此，在选择该热膨胀调整构件时不会如上述探针基板的制造工序中那样受到较大的限制。因此，与上述探针基板相比，选择上述热膨胀调整构件的自由度较高，因此，通过选择上述热膨胀调整构件，能够比较容易地将上述复合体的线膨胀系数设定为期望的值。
[0027]因而，采用本发明，能够使各测定温度与相对应的到达温度之间的温度差(Tl -Τ2、Τ’ I 一 Τ’ 2)的情况下的上述被检查体和上述复合体的伸缩变化量(L1、L2)大致相等，因此，无论上述被检查体的测定温度与探针基板的到达温度之间的温度差(Tl - Τ2、Τ’ 1-T’2)如何，也能够将两个测定温度(T1、T’ I)时的上述被检查体与上述复合体即上述探针基板之间的热伸缩差(L1、L2)设定在容许误差范围内。此外，不言而喻，无需使两个测定温度(T1、T’ I)之间的各热伸缩差(L1、L2)彼此相等。
[0028]能够将上述探针基板的上述一个面以与上述电路基板空开间隔的方式配置，在该情况下，上述热膨胀调整构件能够由与上述探针基板的上述一个面相结合的板构件构成。
[0029]本发明的上述探针卡还能够在上述电路基板与上述探针基板之间包括用于将上述电路基板的上述导电路径与上述探针基板的相对应的上述导电路径连接起来的电连接器。在该情况下，在上述热膨胀系数调整构件中设有容许上述电连接器插入的孔，而不具有导电路径。
[0030]能够在由上述板构件构成的热膨胀调整构件上形成沿上述板构件的板厚方向贯穿上述板构件的至少I个孔，以谋求降低该热膨胀调整构件的热容量。降低热膨胀调整构件的热容量的做法对于谋求缩短上述复合体达到作为饱和温度的上述到达温度所需的时间是极为有效的。另外，为了谋求降低热量，期望利用多孔材料来构成上述板构件。
[0031]上述板构件能够由覆盖上述探针基板的边缘部的环状构件构成，该环状构件在其内侧限定有用于容许上述电连接器插入的单个上述孔。
[0032]能够在上述板构件上形成沿该板构件的板厚方向贯穿该板构件的包括上述孔在内的多个孔。各孔能够具有矩形、圆形或六边形的俯视形状，并能够将各孔以整齐排列的方式配置。
[0033]上述板构件能够包括中央部、围绕该中央部的环状圈部、以及用于将该圈部和上述中央部连结起来的辐部。能够通过上述中央部、上述圈部以及上述辐部而在该各部分之间形成沿上述板构件的板厚方向贯穿上述板构件的包括上述孔在内的多个孔。
[0034]上述热膨胀调整构件能够使用从机械结合方式、粘接剂、金属共晶结合、利用共价结合的阳极接合、利用表面原子的原子力的常温接合中选择出的至少I个方式与上述探针基板相结合。
[0035]上述探针基板能够包括:板状的支承构件，其形成有与上述电路基板的上述导电路径相连接的多层导电路径；以及挠性膜，其一个面固定于上述支承构件的一个面且在另一个面上设有上述探针，在该挠性膜中形成有用于将上述支承构件的上述导电路径同与该导电路径相对应的上述探针连接起来的导电路径。在该情况下，上述热膨胀调整构件与上述支承构件的另一个面相结合并被赋予与上述支承构件的线膨胀系数不同的线膨胀系数。
[0036]本发明提供一种制造方法，其用于制造上述的本发明的探针卡，其特征在于，在上述被检查体具有平面面积S1、厚度尺寸tl、比重P 1、比热Cl且上述探针基板具有平面面积S2、比重P 2、比热c2时，利用下述式(I)来确定上述探针基板的厚度尺寸t2，
[0037]t2 = cl X P I X tl X SI/ (c2 X P 2 X S2)...(I)
[0038]另外，在上述探针基板具有线膨胀系数α2、体积V2(S2Xt2)且上述热膨胀调整构件具有线膨胀系数α 3、平面面积S3、厚度尺寸t3、并且S2 = S3时，使用下述式(5)来确定上述热膨胀调整构件的厚度尺寸t3，下述式(5)是使用表示由上述探针基板和上述热膨胀调整构件构成的复合体的线膨胀系数α 4的下述式(2)和表示被检查体的两个测定温度(Τ1、Τ’ I)时的上述被检查体的伸缩变化量和与该两个测定温度(Τ1、Τ’ I)相对应的上述复合体的到达温度(Τ2、T’2)时的上述复合体的伸缩变化量相等的下述式(3)和式(4)导出的，
[0039]α 4 = (V2X a 2+V3 X a 3)/ (V2+V3)
[0040]= (S2Xt2X a 2+S2 X t3 X α 3) / (S2 X t2+S3 X t3)
[0041 ] = (t2 X a 2+t3 X a 3)/ (t2+t3)...(2)
[0042](Tl — RT) X a I = (T2 — RT) X a 4...(3)
[0043](RT — T，I) X a I = (RT — T，2) X a 4...(4)
[0044]此处，RT表示室温，a I表示被检查体的线膨胀系数，
[0045]t3 = {(T，2 — T2) X a 2 — (Τ，I — Tl) X a 1} / {(Τ，I — Tl) X a I — (Τ，2 —T2) X a 3} Xt2...(5)。
[0046]采用本发明的上述方法，能够利用上述步骤来确定上述复合体的线膨胀率a 4，从而能够确定连同探针基板一起构成复合体的热膨胀调整构件的厚度t3，由此，能够易于制造本发明的探针卡。
[0047]发明的效果
[0048]采用本发明，如上所述，无论上述被检查体的测定温度与上述探针基板的到达温度之间的温度差如何，也能够将两个测定温度下的上述被检查体和探针基板之间的热伸缩差设定在容许误差范围内。因而，能够在两个测定温度下进行测定，而无需在上述探针基板上安装热源。

【专利附图】

【附图说明】
[0049]图1是表示本发明的复合体和被检查体的线膨胀系数的图形，图1的横轴表示温度，纵轴表示各自的伸缩量。
[0050]图2是概略地表示具有本发明的探针卡的电连接装置的剖视图。
[0051]图3是表示安装于图2的探针卡的热膨胀调整构件的俯视图。
[0052]图4是表示图3所示的热膨胀调整构件的另一例子的俯视图。
[0053]图5是表示图3所示的热膨胀调整构件的其他例子的俯视图。
[0054]图6是表示图3所示的热膨胀调整构件的其他例子的俯视图。
[0055]图7是表示图3所示的热膨胀调整构件的其他例子的俯视图。

【具体实施方式】
[0056]如图2所示，本发明的电连接装置即探针卡10用于对在被配置在卡盘那样的作业台12上的半导体晶圆14中精密制造的多个半导体集成电路(未图示)进行电气试验。在作为被检查体的半导体晶圆14的上表面上形成有与上述半导体集成电路相连接的多个电极14a，半导体晶圆14以使其下表面与作业台12的作业面12a相抵接的方式配置。
[0057]在作业台12内配置有未图示的以往公知的例如帕尔贴元件那样的冷却用热源、加热器那样的加热用热源或由上述冷却用热源和加热用热源的组合构成的复合热源中的任意一种热源16。在未图示的控制电路的控制下热源16进行工作，以便将作业台12上的被检查体14保持为所期望的测定温度(T1、T’ I)，另外如后述那样将探针卡10保持为作为与该测定温度相对应的饱和温度的到达温度(Τ2、Τ’ 2)。
[0058]为了将用于被检查体14的电气试验的测试器18和作业台12上的被检查体14的各电极14a连接起来，探针卡10在作业台12的上方保持于以往公知的测试头(未图示)。
[0059]探针卡10包括:圆形的布线基板20，其保持于上述测试头并以与作业台12上的被检查体14空开间隔的方式使下表面20a与作业台12的作业面12a相对；圆形的探针基板22，其以使上表面22a与该布线基板的下表面20a相对的方式配置；以及多个探针24，其与配置在该探针基板22的下表面22b的连接焊盘相连接。作为探针24，在图示的例子中使用所谓的悬臂型探针。
[0060]布线基板20是以具有玻璃环氧树脂那样的刚性的电绝缘树脂材料为母材、根据需要以多层方式安装有多个导电路径26的以往公知的多层布线基板。在布线基板20的下表面20a设有与所对应的导电路径26相连接的连接焊盘28。
[0061]在探针基板22的上表面22a设有与布线基板20的连接焊盘28相对应的连接焊盘30。在图示的例子中，探针基板22以其上表面22a与布线基板20的下表面20a空开间隔的方式利用环状保持件32支承于布线基板20。另外，在探针基板22与布线基板20之间配置有用于将相对应的连接焊盘28和连接焊盘30连接起来的例如弹簧针连接器(日文:*。^匕。> 接続器)34。
[0062]在图2所示的例子中，探针基板22具有由支承构件36和多层布线膜38构成的层叠构造，该支承构件36为由例如陶瓷那样的具有刚性的绝缘材料构成的板状的支承构件，该多层布线膜38为固定于该支承构件的下表面的以往公知的多层布线膜。在成为探针基板22的上表面22a的支承构件36的上表面设有上述连接焊盘30，另外，在支承构件36内形成有自所对应的连接焊盘30到达支承构件36的下表面的导电路径40。导电路径40是如以往公知那样的填充有Cu、Ag、Mo或W等导电材料的通孔。
[0063]在多层布线膜38内形成有与支承构件36的导电路径40相对应的导电路径(未图示)。上述探针24以与被检查体14的电极14a相对应的方式配置于设有探针24的、成为探针基板22的下表面22b的、多层布线膜38的下表面。因而，各探针24经由多层布线膜38内的上述导电路径和支承构件36内的导电路径40而与探针基板22的相对应的连接焊盘30相连接。
[0064]在具有上述那样的层叠构造的探针基板22中，探针基板22的热伸缩由支承构件36的伸缩决定，能够将探针基板22的线膨胀系数看成支承构件36的线膨胀系数。能够使探针基板22为单层构造，而不是层叠构造。
[0065]弹簧针连接器34包括将探针基板22和布线基板20的相对应的连接焊盘30和连接焊盘28相互连接的弹簧针34a和用于保持各弹簧针34a的以往公知的弹簧针座34b，在图示的例子中，弹簧针座34b载置在连接焊盘30上。
[0066]由于各弹簧针34a将探针基板22和布线基板20的相对应的连接焊盘30和连接焊盘28连接起来，因此。各探针24如上述那样经由多层布线膜38的上述导电路径、与该导电路径相对应的导电路径40、与该导电路径相对应的弹簧针34a、以及布线基板20的与该弹簧针相对应的导电路径26而与测试器18相连接。
[0067]在被检查体14的试验时，在控制下使热源16工作，以使得作业台12上的被检查体14为规定的测定温度，例如使作业台12动作而使布线基板20和被检查体14相接近。通过该作业台12的动作，各探针24与被检查体14的相对应的电极14a相连接并受到适度的按压力，此时，能够利用测试器18进行试验。
[0068]此时，被检查体14在作业面12a上因热传导而自热源16接收到例如热能。因此，被检查体14会在较短时间内达到例如测定温度Tl。然而，探针基板22与作业台12空开间隔，在各探针24与被检查体14的相对应的电极14a相连接之前，仅受到来自作业台12和被检查体14的辐射热。另外，即使在各探针24与被检查体14的相对应的电极14a相连接的状态下，经由探针24的热传导所传递的能量也极小。
[0069]因此，即使在上述控制电路的控制下使热源16工作而使被检查体14达到规定的测定温度Tl，探针基板22也会在比测定温度Tl低的温度T2饱和，而不会达到测定温度Tl。
[0070]同样地，即使在上述控制电路的控制下使热源16工作而使被检查体14达到与测定温度Tl不同的例如作为负温度的测定温度T’ 1，探针基板22也会在例如与测定温度T’ I不同的温度T’ 2饱和，而不会达到测定温度T’ I。
[0071]为了抑制各测定温度(Tl、T’ I)下的被检查体14与探针基板22之间的温度差所导致的被检查体14和探针基板22之间的热伸缩差，将板状的热膨胀调整构件42结合于探针卡10的探针基板22。
[0072]热膨胀调整构件42由板构件构成，该板构件具有与决定探针基板22的热膨胀的支承构件36的线膨胀系数不同的线膨胀系数。
[0073]作为探针基板22的支承构件36，能够如以往公知那样选择使用除上述陶瓷以外的例如玻璃、玻璃陶瓷、玻璃环氧树脂那样的绝缘性板构件，使得探针基板22具有与被检查体14的线膨胀系数近似的线膨胀系数。作为热膨胀调整构件42，能够以与该探针基板22的线膨胀系数相关联的方式选择具有与探针基板22的线膨胀系数即支承构件36的线膨胀系数不同的线膨胀系数的板构件。作为热膨胀调整构件42，能够使用与支承构件36在成分比例、组成上不同的例如玻璃(3ppm/°C )?10ppm/°C )、玻璃陶瓷(3.5ppm/°C )?8ppm/°C)、陶瓷(?10ppm/°C)、玻璃环氧、金属、合金、木材、树脂、石材(大理石:碳酸)、砖头(高岭石)、混凝土、纳米管材那样的具有10ppm/°C以下的较低的线膨胀系数的板构件。
[0074]如图3所示，图1所示的热膨胀调整构件42包括中央毂部42a、同心地围绕该中央毂部的圈部42b、以及为了将中央毂部42a和圈部42b结合起来而在两者之间呈放射状延伸的辐部42c。在热膨胀调整构件42的各部分42a、42b、42c之间形成有沿热膨胀调整构件42的板厚方向贯穿热膨胀调整构件42的多个孔44。在各孔44上配置有弹簧针连接器34。
[0075]如图2所示，热膨胀调整构件42经由连接部件46与探针基板22的上表面22a相结合，以与探针基板22即支承构件36—体地伸缩。连接部件46能够适当选择粘接剂结合、金属共晶结合、阳极接合、螺纹固定那样的机械结合。
[0076]本发明的热膨胀调整构件42通过与探针基板22相结合而与探针基板22 —起构成复合体，而限制探针基板22的热伸缩，因此，通过适当选择热膨胀调整构件42的线膨胀系数，能够如图1说明地那样以满足(式I)和(式2)的方式使各测定温度(Tl、T’ I)与相对应的到达温度之间的温度差(Tl - T2、T’ I 一 T’ 2)的情况下的被检查体14和复合体(22、42)的伸缩变化量大致相等。
[0077]因而，以在测定温度(Tl、T’ I)中的任意一个测定温度下使探针基板22上的探针24的位置位于被检查体14的相对应的电极14a上的方式进行设定，由此能够使两个测定温度(Tl、T’l)下的探针24与相对应的电极14a在容许误差范围内。因此，能够在不将以往那样的热源安装于探针基板22的情况下进行两个测定温度(T1、T’ I)下的测定。
[0078]以下，详细叙述在制造上述本发明的探针卡10时求得热膨胀调整构件42的线膨胀系数α 3和其板厚t3的方法。为了简化说明，忽视了探针基板22的多层布线膜38。
[0079]为了使探针基板22的温度变化追随被检查体14的温度变化，只要使得使探针基板22上升1°C的热量(比热X比重X体积)与使被检查体14的上升I °C的热量相同即可。例如，在被检查体14具有平面面积S1、厚度尺寸tl、比重P 1、比热Cl时，若探针基板22 (支承构件36)具有平面面积S2、比重P 2、比热c2，则只要下述式成立即可:
[0080]clX P IXtlXSl = c2X P 2Xt2XS2。
[0081]因而，通过上式，能够利用下述式(I)求出探针基板22的厚度尺寸t2:
[0082]t2 = clX P lXtlXSl/(c2X P 2XS2)...(I)。
[0083]探针基板22的热膨胀量的调整能够通过热膨胀调整构件42的材料、构造、以及热膨胀调整构件42与探针基板22之间的结合面积来控制。在探针基板22具有线膨胀系数α2、体积V2(S2Xt2)且热膨胀调整构件42具有线膨胀系数α 3、平面面积S3、厚度尺寸t3、并且S2 = S3时，探针基板22和热膨胀调整构件42的复合体(22、42)的线膨胀系数α 4满足下述式(2)的关系:
[0084]α 4 = (V2X a 2+V3 X a 3)/ (V2+V3)
[0085]= (S2Xt2X a 2+S2 X t3 X α 3) / (S2 X t2+S2 X t3)
[0086]= (t2 X a 2+t3 X α 3) / (t2+t3)...(2)。
[0087]另外，关于与由探针基板22和热膨胀调整构件42构成的上述复合体的线膨胀系数α 4，由下述式(3)和式(4)表示被检查体14的两个测定温度(Tl、Τ’ I)下的被检查体14的伸缩变化量和与该两个测定温度(Τ1、Τ’ I)相对应的复合体(42、22)的到达温度(Τ2、Τ’2)下的复合体(42、22)的伸缩变化量相等的情况。
[0088](Tl — RT) X α I = (Τ2 — RT) X α 4...(3)
[0089](RT — Τ，I) X α I = (RT — Τ，2) X α 4...(4)
[0090]此处，RT表示室温，α I表示被检查体的线膨胀系数。
[0091]利用上述式(3)和式(4)、以及上述式(2)得到用于求出复合体(42、22)的线膨胀系数α 4的下述式:
[0092]α 4 = (Tl — Τ，I) / (Τ，2 — Τ2) X α 1...(4.5)，
[0093]通过将上述式(4.5)代入上述式(2)，能够确定热膨胀调整构件42的厚度尺寸t3。
[0094]t3 = {(Τ，2 — T2) X α 2 — (Τ，I — Tl) X α 1} / {(Τ，I — Tl) X α I — (Τ，2 —Τ2) X α 3} Xt2...(5)
[0095]另外，对于热膨胀调整构件42的线膨胀系数α 3和板厚t3，通过反复进行式(2)的验算，能够在满足式⑵的板厚t3和线膨胀系数α 3中选择出最合适的线膨胀系数α3和板厚t3。
[0096]期望利用多孔构件来形成热膨胀调整构件42。与由实心体构成的热膨胀调整构件42相比，由多孔构件构成的热膨胀调整构件42能够谋求该热膨胀调整构件的热容量的降低和探针基板22和布线基板20之间的隔热。因而，由多孔构件构成的热膨胀调整构件42能够抑制探针基板22的实质性的热容量的增大，因此能够提高探针基板22的温度变化相对于被检查体14的温度变化的追随性。
[0097]如图4所示，作为热膨胀调整构件42，能够使用环状板构件并在其内侧形成用于连接器34的单个孔44。并且，如图5?图7所示，能够将热膨胀调整构件42的孔44形成为正方形那样的矩形、六边形或圆形那样的期望的形状。通过将弹簧针连接器34的各弹簧针34a配置于图5?图7所示那样的各个孔44，能够使热膨胀调整构件42作为弹簧针座34b而发挥作用。因而，在该情况下，无需设置弹簧针座34b。
[0098]另外，能够替代弹簧针连接器34而应用以往公知的各种电连接器，另外，能够使探针基板22的连接焊盘30与布线基板20的连接焊盘28相抵接而将两焊盘28、30连接起来，而无需设置电连接器。在该情况下，能够将图4所示的环状的热膨胀调整构件42结合于探针基板22的下表面。
[0099]产业h的可利用件
[0100]本发明并不限定于上述实施例，只要不脱离其主旨，就能够进行各种变更。例如，作为探针，能够使用钨线那样的针状的探针。
[0101]附图标记说明
[0102]10、探针卡；12、作业台(卡盘);14、被检查体(半导体晶圆);16、热源；18、测试器；20、布线基板；22、探针基板；24、探针；26、40、导电路径；34、电连接器(弹簧针连接器)；36、探针基板的支承构件；38、探针基板的多层布线膜；42、热膨胀调整构件；44、热膨胀调整构件的孔；46、连接部件。
【权利要求】
1.一种探针卡，其为了对配置在安装有用于对具有电极的被检查体进行加热或冷却的热源的作业台上的上述被检查体进行电气试验而将上述电极和测试器连接起来，其中， 该探针卡包括: 电路基板，其以使一个面与上述作业台相对的方式配置于该作业台的上方，在该电路基板中形成有与上述测试器相连接的导电路径； 探针基板，其以使一个面与上述电路基板的上述一个面相对的方式保持于该电路基板，在该探针基板中形成有与上述导电路径相对应的导电路径； 探针，其为多个，该多个探针设于上述探针基板的另一个面并与该探针基板的相对应的上述导电路径相连接，该多个探针能够与上述作业台上的上述被检查体的相对应的各电极相接触；以及 热膨胀调整构件，其与上述探针基板相结合，并为了限制该探针基板的热伸缩而具有与上述探针基板的线膨胀系数不同的线膨胀系数，该热膨胀调整构件和上述探针基板构成复合体， 以如下方式进行设定:若在上述被检查体处于两个测定温度(Tl、T’ I)时上述复合体处于相对应的到达温度(Τ2、τ’ 2)，则各测定温度与相对应的到达温度之间的温度差(Tl -Τ2、Τ’ I 一 Τ’ 2)的情况下的上述被检查体和上述复合体的伸缩变化量大致相等。
2.根据权利要求1所述的探针卡，其中， 上述探针基板的上述一个面以与上述电路基板空开间隔的方式配置，上述热膨胀调整构件由与上述探针基板的上述一个面相结合的板构件构成。
3.根据权利要求2所述的探针卡，其中， 在上述电路基板与上述探针基板之间还配置有用于将上述电路基板的上述导电路径与上述探针基板的相对应的上述导电路径连接起来的电连接器，在上述热膨胀系数调整构件中设有容许上述电连接器插入的孔，而不具有导电路径。
4.根据权利要求3所述的探针卡，其中， 在由上述板构件构成的热膨胀调整构件上形成有沿上述板构件的板厚方向贯穿上述板构件的至少I个孔，以谋求降低该热膨胀调整构件的热容量。
5.根据权利要求4所述的探针卡，其中， 上述板构件是覆盖上述探针基板的边缘部的环状构件，该环状构件在其内侧限定有用于容许上述电连接器插入的单个上述孔。
6.根据权利要求4所述的探针卡，其中， 在上述板构件上形成有沿该板构件的板厚方向贯穿该板构件的包括上述孔在内的多个孔，各孔具有矩形、圆形或六边形的俯视形状并以整齐排列的方式配置。
7.根据权利要求4所述的探针卡，其中， 上述板构件包括中央部、围绕该中央部的环状圈部、以及用于将该圈部和上述中央部连结起来的辐部，通过上述中央部、上述圈部以及上述辐部而在该各部分之间形成有沿上述板构件的板厚方向贯穿上述板构件的包括上述孔在内的多个孔。
8.根据权利要求1所述的探针卡，其中， 上述热膨胀调整构件使用从机械结合方式、粘接剂、金属共晶结合、利用共价结合的阳极接合、利用表面原子的原子力的常温接合中选择出的至少I个方式与上述探针基板相结人口 O
9.根据权利要求1所述的探针卡，其中， 上述探针基板包括: 板状的支承构件，其形成有与上述电路基板的上述导电路径相连接的多层导电路径；以及 挠性膜，其一个面固定于上述支承构件的一个面且在另一个面上设有上述探针，在该挠性膜中形成有用于将上述支承构件的上述导电路径同与该导电路径相对应的上述探针连接起来的导电路径， 上述热膨胀调整构件与上述支承构件的另一个面相结合并具有与上述支承构件的线膨胀系数不同的线膨胀系数。
10.一种探针卡的制造方法，其用于制造权利要求1所述的探针卡，其特征在于， 在上述被检查体具有平面面积S1、厚度尺寸tl、比重P 1、比热Cl且上述探针基板具有平面面积S2、比重P 2、比热c2时，利用下述式(I)来确定上述探针基板的厚度尺寸t2，t2 = clX P lXtlXSl/(c2X P 2XS2)...(I) 另外，在上述探针基板具有线膨胀系数α 2、体积V2即S2Xt2且上述热膨胀调整构件具有线膨胀系数α 3、平面面积S3、厚度尺寸t3、并且S2 = S3时，使用下述式(5)来确定上述热膨胀调整构件的厚度尺寸t3，下述式(5)是使用表示由上述探针基板和上述热膨胀调整构件构成的复合体的线膨胀系数α 4的下述式(2)和表示被检查体的两个测定温度(Tl、Τ’ I)时的上述被检查体的伸缩变化量和与该两个测定温度(Τ1、Τ’ I)相对应的上述复合体的到达温度(Τ2、Τ’2)时的上述复合体的伸缩变化量相等的下述式(3)和式(4)导出的，a 4 = (V2X a 2+V3 X a 3)/ (V2+V3)
=(S2Xt2X a 2+S2 X t3 X α 3) / (S2 X t2+S3 X t3)
=(t2X a 2+t3X a 3)/(t2+t3)...(2)
(Tl — RT) X a I = (T2 — RT) X a 4...(3)
(RT — T’ I) X a I = (RT — T’ 2) X a 4...(4) 此处，RT表示室温，a I表示被检查体的线膨胀系数，
t3 = {(T，2 - Τ2) X a 2 — (Τ，I — Tl) X a 1} / {(Τ，I — Tl) X a 1- (Τ，2 —T2) X a 3} Xt2...(5)。
【文档编号】G01R1/073GK104237578SQ201410262345
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2013年6月12日
【发明者】新井治, 齐藤祐贵, 井上龙雄, 清藤英博 申请人:日本麦可罗尼克斯股份有限公司