探针卡的制作方法

专利名称：探针卡的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将作为检査对象的半导体晶片与生成检査用信号的 电路结构之间进行电性连接的探针卡。
背景技术：
在半导体的检查工序中，有时在切割前的半导体晶片的状态下通过使 具有导电性的探针(导电性接触元件)接触来进行导通检查，从而检测出不良品(WLT: Wafer Level Test,晶片级测试)。在进行该WLT时，为 了将由检查装置(测试器)所产生、输出的检查用信号传送给半导体晶片， 而采用收容多个探针的探针卡。在WLT中，虽然其一面以探针卡来扫描 半导体晶片上的晶粒并一面使探针分别单独地接触每一个晶粒，但是，由 于在半导体晶片上形成有数百甚至数万个晶粒，所以测试一个半导体晶片 需要相当大的时间，且随着晶粒数增加会导致成本的上升。为了解决上述WLT的问题点，近来也有采用一种所谓的使数百甚至 数万个探针一起与半导体晶片上的全部晶粒、或半导体晶片上的至少1/4 至1/2左右的晶粒接触的FWLT (Full Wafer Level Test,完全晶片级测试) 的手法。在该手法中，有如下技术己为人公知，即为了使探针正确地接触 半导体晶片，通过高精度地确保探针相对于规定的基准面的平行度或平面 度，从而来保持探针的尖端位置精度的技术、或以高精度对准半导体晶片 的技术(参照例如专利文献1至3)。然而，在使用探针卡进行半导体晶片的检查时，必须在该探针卡所具 有的探针和设置在半导体晶片上的电极垫之间取得稳定的接触电阻。该接 触电阻与施加在探针上的负载有关，而施加在探针上的负载又与该探针的 冲程(stroke)成正比而变大，这些己为人所周知。因此，在检查时为了 在探针与电极垫之间取得稳定的接触电阻，而将探针的冲程适当地控制在规定的范围内是很重要的。
专利文献l:日本特开2005 — 164600号公报 专利文献2:日本特开2005 — 164601号公报 专利文献3:日本特许第3386077号公报
然而，即使能适当地控制探针的冲程，但是当检查时探针卡相对于规 定基准面的平行度和平面度的精度误差比探针的冲程的可控制范围大时， 也会存在无法将全部的探针一起与半导体晶片接触的问题。
并且，适用于FWLT的探针卡中，由于在表面具有配线图案的基板的 尺寸很大，所以该基板容易发生翘曲或起伏等的变形，而且也成为使探针 卡整体的平面度和平行度的精度恶化的主要原因。并且，也有形成于基板 表面的配线图案的阻焊层(绝缘膜)的厚度的不均匀变大，从而基板发生 凹凸的情况。此外，即使在适用于WLT的情况下，如在对每一个晶粒的 接脚数超过1000支的较大的半导体晶片进行检查时也会存在发生同样问 题的担忧。
如上所述，由于基板即使与构成探针卡的其他构件相比，也难以保持 高精度的平面度和平行度，所以期望一种不受该种基板变形的影响而能够 提高探针卡的平面度和平行度的各精度的技术。

发明内容
本发明是鉴于上述情况而开发的，其目的在于提供一种无论具有配线 图案的基板有无变形，仍可提高平面度和平行度的各精度的探针卡。
为了解决上述课题并达到目的，技术方案1所述的发明是一种探针卡， 其电连接在作为检査对象的半导体晶片与生成检査用的信号的电路构造
之间，其特征在于，包括多个探针，其由导电性材料构成，与所述半导 体晶片接触来进行电信号的输入或输出；探针头，其收容保持所述多个探 针；平板状的基板，其具有与所述电路构造对应的配线图案；加强构件， 其安装在所述基板上，对所述基板进行加强；中继件(interposer)，其层叠 在所述基板上来中继所述基板的配线；空间转换件(space transformer),其 被层叠在所述中继件以及所述探针头之间，来转换用所述中继件中继的配 线的间隔，而露出在与所述探针头相对的一侧的表面；多个第一柱(post)构件，其从所述基板的表面即层叠有所述中继件的部分的表面贯通该基板 而被埋设，具有比所述基板的板厚大的高度。
技术方案2所述的发明，其特征在于，在技术方案l所述的发明中， 还具有固定所述基板和所述中继件的第一固定机构。
技术方案3所述的发明，其特征在于，在技术方案2所述的发明中， 所述第一固定机构包括插入所述加强构件以及所述中继件的至少任一方 的一个或多个第一种螺钉构件。
技术方案4所述的发明，其特征在于，在技术方案3所述的发明中， 所述第一柱构件具有在高度方向上贯穿、且在由于该贯通而产生的侧面上 设有螺纹牙的第一中空部，从所述第一中空部的两端开口面螺合地固定着 不同的所述第一种螺钉构件。
技术方案5所述的发明，其特征在于，在技术方案3所述的发明中，
所述第一柱构件具有在高度方向上贯通的第一中空部，从所述第一中空部 的一方的端部插入有所述第一种螺钉构件。
技术方案6所述的发明，其特征在于，在技术方案1至技术方案5中
任一项所述的发明中，还具有保持构件，其固定地安装在所述基板上， 对所述中继件以及所述空间转换件施加压力来进行保持；板片弹簧，其固
定地安装在所述保持构件上，将所述探针头的表面即所述多个探针突出的 表面的边缘端部附近遍及全周地朝所述基板的方向弹压。
技术方案7所述的发明，其特征在于，在技术方案1至技术方案5中 任一项所述的发明中，所述中继件具有多个连接端子，其由导电性材料 构成，在轴线方向上伸縮自如；壳体，其由绝缘性材料构成，并形成有分 别单独地收容所述多个连接端子的多个孔部。
技术方案8所述的发明，其特征在于，在技术方案7所述的发明中， 所述连接端子具有分别具有前端较细的尖端形状的第一以及第二针状构 件；使所述第一以及第二针状构件的各轴线方向一致并伸縮自如地连结的 线圈状的弹簧构件。
技术方案9所述的发明，其特征在于，在技术方案8所述的发明中， 所述弹簧构件还具有可在所述孔部弯曲，且通过产生该弯曲而与所述第一 以及第二针状构件中任一个接触的密巻绕部。技术方案10所述的发明，其特征在于，在技术方案7所述的发明中， 所述连接端子呈线圈状，并具有 一对电极销部，其分别以朝向所述轴线 方向的两端侧变细的方式密巻绕；螺旋弹簧部，其介于所述一对电极销部 之间，连结所述一对电极销部。
技术方案11所述的发明，其特征在于，在技术方案10所述的发明中， 所述螺旋弹簧部包括密巻绕部，其设置在所述连接端子的轴线方向的中 间；普通密度巻绕部，其设置在所述密巻绕部的一侧；疏巻绕部，其设置
于所述密巻绕部的一端侧即与设有所述普通密度巻绕部的一侧不同的端 部侧，且其巻绕密度比所述普通密度巻绕部更稀疏。
技术方案12所述的发明，其特征在于，在技术方案1至技术方案5 中任一项所述的发明中，还具有固定所述基板和所述空间转换件的第二固 定机构。
技术方案13所述的发明，其特征在于，在技术方案12所述的发明中， 所述第二固定机构包括插入所述加强构件以及所述空间转换件的至少任 一方的一个或多个第二种螺钉构件。
技术方案14所述的发明，其特征在于，在技术方案13所述的发明中， 所述一个第二种螺钉构件或所述多个第二种螺钉构件中任一个通过所述 空间转换件的重心并贯通所述空间转换件。
技术方案15所述的发明，其特征在于，在技术方案13所述的发明中， 还具有与所述第二种螺钉构件相同数量的第二柱构件，所述第二柱构件从 所述基板的表面即层叠有所述中继件的部分的表面贯通该基板而埋设，并 具有与所述第一柱构件相同的高度，并且具有在该高度方向上贯穿、且在 通过该贯通而产生的侧面上设有螺纹牙的第二中空部，从所述第二中空部 的两端开口面螺合地固定着不同的所述第二种螺钉构件。
技术方案16所述的发明，其特征在于，在技术方案13所述的发明中， 还具有与所述第二种螺钉构件相同数量的第二柱构件，所述第二柱构件从 所述基板的表面即层叠有所述中继件的部分的表面贯通该基板而埋设，并 具有与所述第一柱构件相同的高度，并且具有在该高度方向上贯穿的第二 中空部，从所述第二中空部的一方的端部插入有所述第二种螺钉构件。
技术方案17所述的发明，其特征在于，在技术方案13所述的发明中，所述第二种螺钉构件具有 一端焊接在所述空间转换件的表面上的螺栓； 固定在所述螺栓的另一端的螺母。
技术方案18所述的发明，其特征在于，在技术方案17所述的发明中， 还具有与所述第二种螺钉构件相同数量的第二柱构件，所述第二柱构件从 所述基板的表面即层叠有所述中继件的部分的表面贯通该基板而埋设，并 具有与所述第一柱构件相同的高度，并且具有在该高度方向上贯穿的第二 中空部，从所述第二中空部的一方的端部插入有所述螺栓。
技术方案19所述的发明，其特征在于，在技术方案12所述的发明中，
所述中继件具有多个连接端子，其由导电性材料构成，在轴线方向上伸 缩自如；壳体，其由绝缘性材料构成，并形成有分别单独地收容所述多个
连接端子的多个孔部。
技术方案20所述的发明，其特征在于，在技术方案19所述的发明中， 所述连接端子具有分别具有前端较细的尖端形状的第一以及第二针状构 件；使所述第一以及第二针状构件的各轴线方向一致并伸缩自如地连结的 线圈状的弹簧构件。
技术方案21所述的发明，其特征在于，在技术方案20所述的发明中， 所述弹簧构件还具有可在所述孔部弯曲，且通过产生该弯曲而与所述第一 以及第二针状构件中任一个接触的密巻绕部。
技术方案22所述的发明，其特征在于，在技术方案19所述的发明中， 所述连接端子呈线圈状，并具有 一对电极销部，其分别以朝向所述轴线 方向的两端侧变细的方式密巻绕；螺旋弹簧部，其介于所述一对电极销部 之间，连结所述一对电极销部。
技术方案23所述的发明，其特征在于，在技术方案22所述的发明中， 所述螺旋弹簧部包括密巻绕部，其设置在所述连接端子的轴线方向的中 间；普通密度巻绕部，其设置在所述密巻绕部的一端侧；疏巻绕部，其设 置于所述密巻绕部的一端侧即与设有所述普通密度巻绕部的一侧不同的 端部侧，且其巻绕密度比所述普通密度巻绕部更稀疏。 (发明的效果)
根据本发明的探针卡，通过具有以下结构，即，所述探针卡具有多 个探针，其由导电性材料构成，用于接触所述半导体晶片而进行电信号的输入或输出；探针头，其收容并保持所述多个探针；平板状基板，其具有 对应产生检查用信号的所述电路结构的配线图案；加强构件，其安装在所 述基板上用于加强所述基板；中继件，其叠层在所述基板上，用于中继所 述基板的配线；空间转换件，其叠层于所述中继件和所述探针头之间，用 于转换由所述中继件中继的配线的间隔而露出于与所述探针头相对的侧 的表面；以及多个第一柱构件，其从所述基板的表面即叠层有所述中继件 的部分的表面贯穿该基板而埋设，且具有比所述基板的板厚还大的高度， 由此，无论具有配线图案的基板有无变形，都可提高平面度和平行度的各 精度。


图1是表示本发明的实施方式1的探针卡的主要部分的结构的分解立 体图2是表示本发明的实施方式1的探针卡的结构的俯视图； 图3是图2的A—A线剖面图4是表示本发明的实施方式1的探针卡主要部分的组装概要的示意
图5是表示组装本发明的实施方式1的探针卡主要部分时的样态的俯 视图6是表示使用本发明的实施方式1的探针卡的检查概要的示意图7是表示探针和探针头的主要部分的结构的放大部分剖面图8是表示本发明的实施方式1的第一变形例的探针卡的结构的剖面
图9是表示本发明的实施方式1的第二变形例的探针卡的结构的剖面
图10是表示本发明的实施方式1的第三变形例的探针卡的结构的剖 面图11是表示本发明的实施方式2的探针卡的结构的剖面图12是表示本发明的实施方式2的探针卡的主要部分的组装概要的 示意图；图13是表示本发明的实施方式2的探针卡所具有的中继件的内部结 构的局部剖面图14是表示本发明的实施方式2的探针卡中的中继件周边的结构的 示意图15是表示组装本发明的实施方式2的探针卡的主要部分时的样态 的俯视图16是表示组装本发明的实施方式2的变形例的探针卡主要部分时 的样态的俯视图17是表示本发明的实施方式2的第一变形例的探针卡的结构的剖 面图18是表示本发明的实施方式2的第二变形例的探针卡的结构的剖 面图19是表示本发明的实施方式3的探针卡所具有的中继件的内部结 构的局部剖面图20是表示本发明的实施方式3的探针卡中的中继件周边的结构的 示意图21是表示本发明的其他实施方式的探针卡的结构的俯视图； 符号说明
1、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 401—探针卡；2 —探针；3 —连接器座；4 — 半导体晶片；11、 71、 81、 89、 402 —基板；12、 52、 72、 82、 92、 102 — 加强构件；13、 63、 83、 103、 430—中继件；14、 84、 90、 104 —空间转 换件；15、 85、 403 —探针头；15p、 403p—探针收容区域；16、 86 —保持 构件；17、 87、 404 —板片弹簧；18、 58、 78、 88、 98 —柱构件;18a、 78a、 88a、 98a—大径部;18b、 78b、 88b、 98b —小径部;19一配线;20 —公连 接器；21、 22、 833、 834 —针状构件；21a、 22a、 833a、 834a—针状部； 21b、 22c、 833c、 834c—轮毂部;21c—轴部;22b、 833b、 834b—凸缘部; 23、 835 —弹簧构件;23a、 432f、 835b—疏巻绕部;23b、 432e、 835a—密 巻绕部；30 —母连接器；40—晶片夹头；41、 112、 141、 812、 841 —电极 垫;111、 124、 131、 151、 433、 524、 631、 711、 712、 724、 811、 812、 824、 825、 830、 836、 837、 838、 842、 924、 925、 1024、 1025、 1031—孔部；121、 521、 721、 821、 921、 1021—外周部;122、 522、 722、 822、 922、 1022 —中心部；123、 523、 723、 823、 923、 1023 —连结部;124a、 131a、 151a、 433a、 824a、 825a、 830a、 836a、 837a、 842a、 1025b、 1031b 一小径孔；124b、 131b、 151b、 433b、 824b、 825b、 830b、 836b、 837b、 842b、 1025a、 1031a—大径孔；124c、 824c、 825c —中径孔;171、 414 — 爪部；181、 581、 881、 981 —中空部；201、 202、 203、 204、 301、 302、 303、 304、 305 —螺钉；306 —螺栓；306a—端部；307 —螺母；431、 831 —壳体；432、 832 —连接端子；432a—螺旋弹簧部；432b、 432c—电极销 部；432d —普通密度巻绕部；725 —沟部；831a—第一构件；831b —第二
构件；1041—焊垫；W —焊料。
具体实施例方式
下面，参照附图对实施本发明的最佳方式(以下，称为"实施方式") 进行说明。另外，附图是模式性的，应留意各部分的厚度与宽度之间的关 系、各自局部的厚度的比率等与现实物不同，当然即使在附图的彼此间也 包含相互的尺寸关系或比率不同的部分在内。
(实施方式1)
图1是表示本发明的实施方式1的探针卡主要部分的结构的分解立体
图。另外，图2是表示本实施方式1的探针卡的俯视图；图3是图2的A 一A线剖面图。并且，图4是表示本实施方式1的探针卡主要部分的组装 概要的示意图。这些图1至图4所表示的探针卡1是使用多个探针将作为 检査对象的半导体晶片与具有产生检査用信号的电路结构的检查装置进 行电性连接的装置。
探针卡l具有基板U，其形成较薄的圆盘状，以实现与检査装置之 间的电性连接；加强构件12，其安装在基板ll的一方表面上，用于加强 基板ll;中继件13，其中继来自基板ll的配线；空间转换件14，其转换 由中继件13所中继的配线间隔；以及探针头15，其构成直径小于基板ll 的圆盘状并叠层于空间转换件14上，且对应检査对象的半导体晶片而收 容并保持多个探针。另外，探针卡l还具有保持构件16，其固定安装在 基板11上，并在将中继件13和空间转换件14叠层的状态下对中继件13和空间转换件14一起进行保持；板片弹簧17，其固定安装在保持构件16 上来固定探针头15的端部；以及多个柱构件18(第一柱构件)，其埋设于 基板11的规定部位。
下面，对探针卡1进行更详细的结构说明。基板11使用胶木(bakdite) 或环氧树脂等绝缘性材料而形成，用来将多个探针与检查装置进行电性连 接的配线层(配线图案)则是由穿孔等而立体地形成的。在基板11上，以与
柱构件18的数目相同的数目设置分别插入多个柱构件18的孔部111。另 外，在图3中表示本来为平板状的基板11变形，且该基板11的纵剖面呈 起伏的状态。
加强构件12具有圆形的外周部121，其具有与基板11大致相同直 径；圆盘状的中心部122，其具有与外周部121所构成的圆相同的中心， 且构成表面积比中继件13的表面略大；多个连结部123(图1中为4个)， 其从中心部122的外周方向延伸至到外周部121为止，用来连结外周部121 与中心部122。另外，在加强构件12的中心部122上形成有插入螺钉201 的多个孔部124。该孔部124具有直径与螺钉201的螺纹部相同的小径 孔124a;具有可收容螺钉201的螺钉头的直径的大径孔124b;以及载置 柱构件18的中径孔124c。该种加强构件12利用进行了氧化铝处理精加工 的铝、不锈钢、因瓦(Invar)材料、科瓦(Kovar)材料(注册商标)、硬 铝(dumlumin)等刚性高的材料而实现。
中继件13具有正八边形的表面，且形成薄板状。在该中继件13上， 形成有多个插入螺钉202的孔部131。该孔部131具有直径与螺钉202 的螺纹部相同的小径孔131a、以及具有可收容螺钉202的螺钉头的直径的 大径孔131b。作为该中继件13，可采用具有例如由陶瓷等绝缘性材料构 成的薄膜状的基材、以及以规定的图案配设在该基材两面上并构成悬臂梁 状的板簧式的多个连接端子的结构。在这种情况下，使设置在中继件13 的一方表面上的连接端子接触空间转换件14的电极垫，并且也使设置在 另一方表面的连接端子接触基板ll的电极垫，从而实现两者的电性连接。
另外，作为中继件13，除了上述以外，也可以采用使金属粒子在薄板 状的硅橡胶内部的板厚方向上排列的加压导电橡胶(橡胶连接器)。该加压 导电橡胶当在板厚方向上施加压力时，通过在硅橡胶内部邻接的金属粒子互相接触而来表示异向导电性。通过使用具有这种性质的加压导电橡胶来 构成中继件13，也可以实现基板11和空间转换件14之间的电性连接。
空间转换件14与基板11同样，其内部的配线层由穿孔等而立体地形
成。该空间转换件14的表面具有与中继件13大致重叠的正八边形的表面， 且形成薄板状。该种空间转换件14将陶瓷等绝缘性材料当作母材，也可
以发挥缓和半导体晶片的热膨胀系数与基板11的热膨胀系数之间的差的 功能。
探针头15形成圆盘形状，且在图2所示的探针收容区域15p中以图2 中突出于纸面垂直的方式收容并保持多个探针。探针的排列图案按照作为 检查对象的半导体晶片的配线图案而决定。另外，有关探针头15的更详 细的结构和收容于探针头15的探针的结构将在后面进行陈述。
保持构件16由与加强构件12同样的材料构成，并且具有可将中继件 13和空间转换件14叠层并予以保持的正八角柱形状的中空部。该保持构 件16通过相对于基板11弹压并保持中继件13和空间转换件14，而施加 为了经过中继件13而将基板11与空间转换件14电性连接所需要的压力。
板片弹簧17由磷青铜、不锈钢(SUS)、铍铜等具有弹性的材料形成， 且形成薄的圆环状，在其内周上遍及全周且同样地设有用以保持中继件 13、空间转换件14以及探针头15的作为弹压用构件的爪部171。该种爪 部171将探针头15表面的边缘端部附近遍及全周地朝向基板11的方向均 等弹压。因而，在通过探针头15收容的探针上会发生大致均等的初期负 载，从而能够防止探针头15的翘曲。另外，在本实施方式1中，由于中 继件13和空间转换件14的各表面形成具有与探针头15的表面所形成的 圆相同程度的面积的正八边形，所以爪部171可以弹压正八边形的顶点位 置，也可以发挥防止中继件13和空间转换件14的翘曲的功能。
柱构件18具有大径部18a，其呈中空圆筒形状，且具有比基板11 的板厚略大的板厚；以及小径部18b，其呈中空圆筒形状，且具有比该大 径部18a小的直径，并具有与大径部18a相同的中心轴；同时还具有沿着 该中心轴方向(高度方向)而贯穿的中空部181(第一中空部)。该中空部181 形成与孔部124的小径孔124a和孔部131的小径孔131a相同的直径，且 在其内侧面上设置有可以螺合地固定螺钉201和202的螺纹(未图示)。该种柱构件18虽然可以由与加强构件12同样的材料构成，但是鉴于其要求 较高的加工精度的方面，尤其优选不锈钢。
如图3和图4所示，加强构件12与中继件13通过从柱构件18的中 空部181的两端开口面分别螺合地固定一对螺钉201和202而固定。这就 是说，螺合地固定在相同的柱构件18的中空部181上的一对螺钉201和 202是构成第一固定机构的第一种螺钉构件。另外，基板11与加强构件 12之间、基板11与保持构件16之间、以及保持构件16与板片弹簧17 之间，利用螺合地固定在规定位置上的螺钉而分别被固定(图1中省略)。
在经过基板11而固定加强构件12和中继件13时，首先，进行基板 11与加强构件12的位置对准，将柱构件18埋设在孔部111内。之后，将 螺钉201从孔部124插入并螺入柱构件18中，并将柱构件18固定安装在 加强构件12上。接下来，将中继件13配置在基板11的表面中与安装有 加强构件12的表面相反侧的表面的规定位置上，将螺钉202从中继件13 的孔部131插入并螺入柱构件18中，并将柱构件18固定安装在中继件13 上。通过以上的工序，经过埋设在基板ll内的柱构件18来固定加强构件 12和中继件13。
图5是从中继件13侧观察的中继件13经过基板11而固定在加强构 件12上的状态的示意图，相当于图3中排除比中继件13更上部的结构(也 包括保持构件16在内)时的俯视图的示意图。如图5所示，鉴于中继件13 的表面形成正八边形，柱构件18配置在正八边形的各顶点附近和正八边 形的中心附近。其结果是，图5相对于通过中继件13表面所呈的正八边 形的中心且与纸面垂直的轴，具有90度的旋转对称性。另外，该配置当 然只不过是一个例子而已。
这样，通过经过多个柱构件18而固定中继件13和加强构件12，则可 以不根据基板11的板厚而根据柱构件18的高度来规定基板部分的板厚方 向的宽度。因此，即使在平板状基板11上发生翘曲、起伏、或凹凸等的 变形(参照图3)，也不会受到其影响，从而可以提高将探针卡1安装在探 测器(使探针与半导体晶片接触的装置)时的探针头15相对于安装基准面 (通常配合加强构件12的图3中的底面而安装)的平行度、平面度的各精度。
另外，在将加强构件12安装在基板11上时，通过将螺钉201螺合地固定在柱构件18上并使加强构件12预先固定设置在柱构件18上，即使
将中继件13配置在基板11的下侧，并使基板11下降而安装在中继件13 上时，也不会使柱构件18从基板11上离开掉落。因此，能够提高组装探
针卡1时的作业性。
另外，在将中继件13固定在加强构件12上之后，通过将空间转换件 14固定在中继件13上，并将保持构件16固定在基板11上，从而来对空 间转换件14施加规定的压力。之后，通过对收容有探针的探针头15的位 置进行对准，并将板片弹簧17固定在保持构件16上，从而来完成探针卡 1。
图6表示使用探针卡1的检査概要的示意图，关于探针卡1，其比图 3更模式性地表示与图3不同的纵剖面(图2的B—B线剖面)的示意图。另 外，图7是表示探针头15主要部分的结构以及探针头15所收容的探针的 详细结构的局部放大剖面图。另外，在图6或图7中，为了配合实际的检 査时与上下而进行记载，而与图3上下反转。
形成于基板11上的配线19的一端，其连接于为了进行与检查装置(未 图示)的连接而配设于基板11的一表面上、即安装有加强构件12侧的表面 上的多个公连接器20上，另一方面，该配线19的另一端经过形成于空间 转换件14下端部的电极垫141而连接在收容并保持于探针头15的探针2 上。另外，在图6中，为了简化记载，只表示一部分的配线19。
各公连接器20相对于基板11的中心成辐射状配置，与设置在检查装 置上的连接器座3相对向的位置的各个母连接器30配成对，并且通过使 彼此的端子接触而来确立探针2与检查装置的电性连接。可以采用插拔公 连接器时几乎不需要靠外力，而在结合连接器彼此之后通过外力施加压接 力的零插力(ZIF: Zero Insertion Force)型连接器作为由公连接器20与母连 接器30所构成的连接器。如果采用该ZIF型连接器，则即使探针2的数 目很多，探针卡l或检查装置也几乎不会承受因连接而产生的应力，从而 可以可靠地获得电性连接，并且也可以提高探针卡1的耐久性。
另外，在基板11上配设母连接器的同时，也可以在连接器座3上配 设公连接器。另外，公连接器的形状或相对于基板的配置位置并不一定被 限定于上述所说，当然也可以按照其形状或配置位置，来变更设置在检查装置侧的母连接器的形状或配置位置。
另外，也可以在检查装置上设置具有弹簧作用的弹簧针头等端子，并 且通过这种端子将探针卡连接在检査装置上，以取代由连接器而实现探针 卡与检查装置的连接。
接下来，对收容在探针头15内的探针2的构成进行说明。探针2对
应载置于晶片夹头40上的半导体晶片4的电极垫41的配置图案而配设成 使一方尖端突出，并且使各探针2的尖端(底面侧)从与半导体晶片4的多 个电极垫41的表面垂直的方向接触。
更具体而言，探针2具有针状构件21，其与空间转换件14相接触；
针状构件22，其朝向与该针状构件21相反的方向突出，且接触半导体晶 片4的电极垫41;以及弹簧构件23，其设于针状构件21与针状构件22 之间，并伸缩自如地连结两个针状构件21和22。相互连结的针状构件21 和22以及弹簧构件23具有相同的轴线。
针状构件21具有针状部21a，其具有朝尖端方向突出的尖锐端；轮 毂部21b，其设置在与针状部21a的尖锐端相反侧的基端部上，且具有比 针状部21a的直径小的直径；以及轴部21c，其从轮毂部21b的针状部21a 相接一侧的相反侧的表面延伸出；且针状构件21形成轴对称于长度方向 的形状。相对于此，针状构件22具有针状部22a，其具有朝尖端方向突 出的尖锐端；凸缘部22b，其设置在与针状部22a的尖锐端相反侧的基端 部上，且具有比针状部22a的直径大的直径；以及轮毂部22c，其从凸缘 部22b的针状部22a相接一侧的相反侧的表面突出，且具有比凸缘部22b 的直径小的直径；且针状构件22形成轴对称于长度方向的形状。
弹簧构件23在针状构件21侧为疏巻绕部23a，另一方面，针状构件 22侧为密巻绕部23b，而疏巻绕部23a的端部巻绕在针状构件21的轮毂 部21b上，而密巻绕部23b的端部则巻绕在针状构件22的轮毂部22c上。 疏巻绕部23a与轮毂部21b之间以及密巻绕部23b与轮毂部22c之间，分 别通过弹簧的巻绕力及/或焊接而接合。
具有以上结构的探针2通过具有弹簧构件23而可以使针状构件21和 22在图7中朝上下方向弹性移动。在将针状构件21接触于电极垫141的 状态即图7所示的状态下，密巻绕部23b的至少一部分会接触针状构件21的轴部21C。换言之，密巻绕部23b的轴线方向的长度设定为可实现上述
图7所示的状态的长度。弹簧构件23的内径略大于轮毂部21b或轮毂部 22c的外径。由此，可使弹簧构件23的伸縮动作顺畅地进行。
另外，图6或图7中虽然没有记载，但是在探针头15所收容保持的 探针2中，也包括有接地用的探针、或电力供给用的探针在内。因此，在 连接在探针2上的配线19中，也有连接在接地层或电源层的配线。
探针头15使用例如陶瓷等的绝缘性材料而形成，并且用于按照半导 体晶片4的排列来收容探针2的孔部151在板厚方向(图7的铅直方向)上 贯穿。孔部151具有小径孔151a，其从图6或图7的下方即半导体晶片 4侧的端面，至少跨及比针状部22a的长度方向的长度更小的规定长度而 形成；以及大径孔151b，其具有与该小径孔151a相同的中心轴，且直径 比小径孔151a的大。另外，如图7所示，小径孔151a的内径略大于针状 构件22的针状部22a的外径且略小于凸缘部22b的外径。通过这样使孔 部151形成为具阶梯孔状，从而防止探针2(的针状构件22)脱落。
当通过从图7所示的状态使晶片夹头40上升而使半导体晶片4的电 极垫41接触针状部22a的尖端部时，针状构件22就会上升，弹簧构件23 被压縮，并进而成为弯曲蛇行。此时，由于密巻绕部23b的内周部的一部 分会保持与针状构件21的轴部21c接触的状态，所以在密巻绕部23b上 会流通沿着探针2的轴线方向的直线电信号。因此，在疏巻绕部23a上不 会流通线圈状的电信号，从而能够抑制探针2的电感的增加。
另外，也可将探针头15沿着图7的铅直方向分割成上下两个部分来 构成。在这种情况下，虽然使用螺钉与定位销来固定两个部分，但是为了 防止探针2的初期负载使下侧的板膨胀，而将达到下侧的部分的厚度设定 为比达到上侧的部分的厚度更厚。通过这样分割探针头15来构成，即可 容易交换探针2。
收容于探针头15上的探针2的数目或配置图案，按照形成于半导体 晶片4上的半导体晶片的数目或电极垫41的配置图案而定。例如，在将 直径8寸(约200mm)的半导体晶片4当作检查对象时，需要数百甚至数千 个探针2。另外，在将直径12寸(约300mm)的半导体晶片4当作检查对象 时，需要数千甚至数万个探针2。如此，在保持大量探针2的情况下，虽然探针头15的翘曲、起伏、凹凸等的变形会造成问题，但是在本实施方 式1中，由于具有板片弹簧17的爪部171遍及全周地同样弹压具有圆形 表面的探针头15的边缘端部附近的结构，所以在探针头15上不会发生不 规则的翘曲或起伏，成为可获得耐久性优良且稳定的探针冲程的结构。
根据以上说明的本发明的实施方式1的探针卡，通过具有多个探针， 其由导电性材料所构成，用来接触所述半导体晶片而进行电信号的输入或
输出；探针头，其收容并保持所述多个探针；平板状基板，其具有与产生 检查用信号的电路结构相对应的配线图案；加强构件，其安装在所述基板 上，用来加强所述基板；中继件，其叠层在所述基板上用来中继所述基板 的配线；空间转换件，其叠层在所述中继件和所述探针头之间，用来转换 由所述中继件而中继的配线的间隔，露出于与所述探针头相对向的侧的表 面；多个第一柱构件，其从所述基板的表面即叠层有所述中继件的部分的 表面贯穿该基板而埋设，且具有比所述基板的板厚还大的高度；以及第一 固定机构，其固定所述基板和所述中继件，从而，无论具有配线图案的基 板有无变形，都可提高平面度及平行度的各精度。
另外，根据本实施方式1的探针卡，由于随着平面度和平行度的各精 度的提高也可以提高探针的尖端位置的精度，所以能够抑制探针间的尖端 高度方向的位置参差不齐，并且可以使全部的探针的冲程大致一定，且可 获得稳定的接触电阻。此外，通过使全部的探针的冲程大致一定，则不用 对特定的探针施加所需以上的负载。因此，不会过度伤到电极垫，从而可 以防止晶粒与封装的连接工序(打线接合等)中的成品率的恶化、以及连接 在电极垫上的配线的破坏等。
并且，根据本实施方式1的探针卡，由于具有板片弹簧将探针头表面 的边缘端部附近遍及全周地朝向基板的方向均等弹压的结构，所以也可以 抑制基板以外的中继件、空间转换件、以及探针头的翘曲，并且能够提高 探针卡整体的平面度、平行度的精度。
(实施方式1的变形例)
图8是表示本实施方式1的第一变形例的探针卡的结构的纵剖面图。 图8所示的探针卡5与上述探针卡1同样，具有基板11、加强构件52、 中继件13、空间转换件14、探针头15、保持构件16、板片弹簧17、以及多个柱构件58(第一柱构件)。
在该第一变形例中，加强构件52与中继件13的固定方法与上述的实
施方式1不同。具体而言，在固定加强构件52(虽未图示，但是与加强构 件12同样，具有外周部521、中心部522、以及多个连结部523)与中继件 13时，从中继件13通过从一方的端部插入并到达加强构件52的螺钉 203(构成第一固定机构的第一种螺钉构件)来固定柱构件58所具有的中空 部581(第一中空部)。因此，在柱构件58的中空部的内侧面并未形成螺纹， 取而代之则是在加强构件52的螺钉插入用的孔部524的内侧面的适当部 位形成螺纹。根据以上说明的本实施方式l的第一变形例，由于各固定部 位都使用一根螺钉203来固定中继件13与加强构件52，所以可以减少零 件数量。
图9是表示本实施方式1的第二变形例的探针卡的结构的纵剖面图。 图9所示的探针卡6与上述的探针卡5同样，通过螺钉204(构成第一固定 机构的第一种螺钉构件)固定加强构件12与中继件63。
在该第二变形例中，将螺钉204从加强构件12侧插入。因此，在中 继件63的螺钉插入用的孔部631的适当位置上形成有螺纹。另外，除了 中继件63的结构与螺钉204的固定方法以外的探针卡6的结构，与上述 的探针卡5的结构相同。因此，图9中有关与探针卡5相同的结构部位， 记为与图8相同的符号。即使在以上所说明的本实施方式1的第二变形例 中，也可以与上述第一变形例同样减少零件数量。
图IO是表示本实施方式1的第三变形例的探针卡的结构的纵剖面图。 图10所示的探针卡7的特征在于，将用来固定加强构件72(虽未图示，但 与加强构件12同样，具有外周部721、中心部722、以及多个连结部723) 与中继件13的螺钉203，插入在与埋设柱构件78的部位不同的部位上。
基板71具有插入柱构件78的大径部78a的孔部711以及插入螺钉203 的孔部712。另外，加强构件72具有插入螺钉203并在规定部位上形成螺 纹的孔部724以及载置柱构件78的小径部78b的沟部725。另外，由于在 柱构件78上并未插入螺钉，所以如上所述的柱构件那样并不具有中空部。 以上所说明以外的探针卡7的结构与上述的探针卡1的构成相同。因此， 图10中有关与探针卡1相同的结构部位，记为与图3相同的符号。根据以上所说明的本实施方式1的第三变形例，由于柱构件78没有 形成具有中空部的形状，其形状稳定性增加，所以可以进一步提高探针卡 的平面度、平行度的精度。
另外，即使在该第三变形例中，也与上述第二变形例一样，也可以形 成从基板侧插入螺钉的结构。在这种情况下，当然可以在中继件的孔部形 成螺纹。
(实施方式2)
图11是表示本发明的实施方式2的探针卡结构的剖面图。并且，图
12是表示本实施方式2的探针卡主要部分的组装概要的示意图。这些图所 示的探针卡8使用多个探针而将作为检査对象的半导体晶片与检查装置进
行电性连接，所述探针卡8具有基板81，其形成较薄的圆盘状从而实现
与检查装置的电性连接；加强构件82，其安装在基板81的一方表面上， 用来加强基板81;中继件83，其中继来自基板81的配线；空间转换件84， 其转换由中继件83所中继的配线的间隔；探针头85，其形成直径比基板 81小的圆盘状并叠层在空间转换件84上，且对应检查对象的半导体晶片 而收容保持多个探针；保持构件86，其固定安装在基板81上，在叠层中 继件83和空间转换件84的状态下对中继件83和空间转换件84 —起进行 保持；板片弹簧87，其固定安装在保持构件86上用来固定探针头85的端 部；以及多个柱构件18(第一柱构件)及88(第二柱构件)，其分别埋设在基 板81的规定部位。
另外，探针卡8的俯视图与上述实施方式1的探针卡1的俯视图的图 2相同。在此意义下，图11相当于图2的A—A线剖面图的附图。
以下，对探针卡8的更详细的结构进行说明。基板81与上述实施方 式1的基板11 一样由胶木或环氧树脂等绝缘性物质构成，用于将多个探 针与检査装置电性连接的配线层(配线图案)通过穿孔等而立体形成。在基 板81上，以与柱构件18的数目相同的数目设置有插入柱构件18的孔部 811，同时也以与柱构件18的数目相同的数目设置有插入柱构件88的孔 部812。另外，在图11中，表示本来为平板状的基板81变形，且该基板 81的纵剖面起伏的状态。
加强构件82具有与加强构件12相同的形状(参照图1)，且具有分别对应于加强构件12的外周部121、中心部122、以及多个连结部123的外 周部821、中心部822、以及多个连结部823(未图示)。在中心部822上形 成有多个插入螺钉301的孔部824。该孔部824具有直径与螺钉301的螺 纹部相同的小径孔824a、可以收容螺钉301的螺钉头的大径孔824b、以 及载置柱构件18的中径孔824c。另外，在中心部822上形成有多个插入 螺钉303的孔部825。该孔部825具有直径与螺钉303的螺纹部相同的小 径孔825a、可以收容螺钉303的螺钉头的大径孔825b、以及载置柱构件 88的中径孔825c。该种加强构件82也与加强构件12同样，由刚性高的 素材来实现。
中继件83具有正八边形的表面，且形成薄板状。在该中继件83上， 形成有多个插入螺钉302的孔部830。该孔部830具有直径与螺钉302的 螺纹部相同的小径孔830a、以及具有可以收容螺钉302的螺钉头的直径的 大径孔830b。图13是表示中继件83的详细内部结构的局部放大剖面图。 如图13所示，中继件83在壳体831内收容并保持多个连接端子832而构 成。连接端子832具有组装时与空间转换件84接触的针状构件833;组 装时与基板81接触的针状构件834;设置在针状构件833与针状构件834 之间并伸縮自如地连结两个针状构件833和834的弹簧构件835。相互连 结的针状构件833和834以及弹簧构件835具有相同的轴线。针状构件833 和834分别具有前端较细的尖端形状，其一方为第一针状构件，而另一方 为第二针状构件。
针状构件833具有针状部833a，其构成多个爪所突出的尖端形状(凸 面形状)；凸缘部833b，其设置在与针状部833a的尖端相反侧的基端部上， 且具有比针状部833a的直径大的直径；以及轮毂部833c，其从凸缘部833b 的针状部833a相接一侧的相反侧的表面突出，且具有比凸缘部833b的直 径小的直径；且针状构件833形成轴对称于长度方向的形状。
针状构件834具有针状部834a，其具有朝向尖端方向突出的尖锐端； 凸缘部834b，其设置在与针状部834a的尖端相反侧的基端部上，且具有 比针状部834a的直径大的直径；以及轮毂部834c，其从凸缘部834b的针 状部834a相接一侧的相反侧的表面突出，且具有比凸缘部834b的直径小 的直径；且针状构件834形成轴对称于长度方向的形状。另外，凸缘部834b的直径与凸缘部833b的直径相同，而轮毂部834c的直径则与轮毂部833c 的直径相同。
另外，针状部833a和834a的形状，只要根据接触的对方侧的构件的 形状或材质而定即可，所以凸面(王冠)形状与尖锐端形状的任一种均可适用。
弹簧构件835在针状构件833侧为密巻绕部835a，另一方面，针状构 件834侧为疏巻绕部835b，而密巻绕部835a的端部巻绕在轮毂部833c上， 疏巻绕部835b的端部则巻绕在轮毂部834c上。密巻绕部835a与凸缘部 833b之间以及疏巻绕部835b与凸缘部834b之间，可分别通过弹簧的巻绕 力以及/或焊接而接合。具有以上结构的连接端子832可通过具有弹簧构 件835而使针状构件833和834在图13中朝上下方向弹性移动。
收容具有以上结构的连接端子832的壳体831是第一构件831a与第 二构件831b重合而构成的。在第一构件831a上形成有分别单独地收容多 个连接端子832的孔部836。该孔邻836具有小径孔836a，其具有略大 于针状部833a直径的直径；以及大径孔836b，其具有略大于凸缘部833b 的直径，且小径孔836a和大径孔836b形成具有相同轴线的带阶梯孔形状。
另外，在第二构件831b上也形成有分别单独地收容多个连接端子832 的孔部837。该孔部837具有小径孔837a，其具有略大于针状部834a 直径的直径；以及大径孔837b，其具有略大于凸缘部834b的直径，并且 小径孔837a和大径孔837b形成具有相同轴线的带阶梯孔形状。如上所述， 由于凸缘部833b的直径与凸缘部834b的直径相等，所以大径孔836b的 直径与大径孔837b的直径也相等，在组合第一构件831a和第二构件831b 时，孔部836和孔部837在轴线方向上顺畅地连通。
在图13所示的初期状态中，针状构件833的凸缘部833b通过与第一 构件831a的孔部836中构成大径孔836b和小径孔836a的边界的阶梯状 部分抵接，从而来发挥防止针状构件833从壳体831脱落的功能。同样地， 针状构件834的凸缘部834b也通过与第二构件831b的孔部837中构成小 径孔836a和大径孔836b的边界的阶梯状部分抵接，从而来发挥防止针状 构件834从壳体831脱落的功能。
图14是表示探针卡8的中继件83周边的结构的示意图。如该图14所示，中继件83介于基板81与空间转换件84之间，而针状构件833的 尖端则接触空间转换件84的电极垫841，另一方面，通过针状构件834 的尖端接触基板81的电极垫812，从而来中继基板81与空间转换件84 的电性连接。
在图14所示的状态中，密巻绕部835a的一部分接触针状构件833的 轮毂部833c。因此，在密巻绕部835a上流通有沿着连接端子832的轴线 方向的直线电信号，而在疏巻绕部835b上则不会流通线圈状的电信号， 从而可以抑制连接端子832的电感的增加。
另外，在以上的说明中，虽然适用于中继件83的连接端子832的针 状构件833和834形成不同的形状，但是也可以形成通过弹簧构件835来 相互连接具有相同形状的针状构件的结构。
以上所说明的中继件83由于具有螺旋弹簧，且采用互相具有平行轴 线的多个连接端子832，所以各自的连接端子832能够独立动作，且可以 使中继件83追随基板81或空间转换件84的变形。其结果是，可防止因 基板81以及/或空间转换件84的变形而使一部分的配线发生断线的情 况，同时也可以吸收半导体晶片的热膨胀系数与基板81的热膨胀系数的 差。
另外，中继件83在与将板簧当作连接端子时以相同的空间来做比较 的情况下，可以增大施加在连接端子上的负载或冲程。其结果是，可以比 使用板簧的中继件更实现节省空间化。结果是也可以充分应对因近年来的 电子机器小型化而带来的半导体晶片上的配线高密度化引起的探针的多 接脚化、窄间距化。
并且，中继件83由于只是将连接端子832插入至壳体831，而非通过 焊接等而固定安装在壳体831上，所以假设一个连接端子832上发生不良 情况时，只要更换该连接端子832，即可容易且低成本地进行保养维修。
接下来，有关柱构件18和88，参照图11和图12加以说明。柱构件 18如实施方式1中所说明的，具有大径部18a以及小径部18b，且具有沿 着其中心轴方向(高度方向)而贯穿的中空部181(第一中空部)。该中空部 181构成与孔部824的小径孔824a和孔部830的小径孔830a相同的直径， 且在其内侧面上设置有可以螺合地固定螺钉301和302的螺纹(未图示)。柱构件88与柱构件18同样，具有大径部88a，其呈中空圆筒形状，且 具有略大于基板81板厚的板厚；以及小径部88b，其呈中空圆筒形状，具 有比该大径部88a小的直径，且与大径部88a具有相同的中心轴；同时， 柱构件88还具有沿着其中心轴方向(高度方向)而贯穿的中空部8S1(第二 中空部)。该中空部881构成与孔部825的小径孔825a、孔部838、以及后 述的空间转换件84的孔部842的小径孔842a相同的直径，且在其内侧面 上设置有可以螺合地固定螺钉303和304的螺纹(未图示)。柱构件88的高 度与柱构件18的高度相同。
在空间转换件84上形成有插入螺钉304的多个孔部842。该孔部842 具有直径与螺钉304的螺纹部相同的小径孔842a、以及具有可以收容螺钉 304的螺钉头的直径的大径孔842b。
另外，探针头85、保持构件86、以及板片弹簧87，具有分别与上述 实施方式1的探针卡1所具有的空间转换件14、探针头15、保持构件16、 以及板片弹簧17同样的结构。另外，收容并保持在探针头85上的探针是 在上述实施方式1所说明的探针2。
接下来，参照图12对探针卡8的组装概要进行说明。首先，经过基 板81来固定加强构件82与中继件83。此时，进行基板81与加强构件82 的对位，并将柱构件18埋设于孔部811，另一方面，则将柱构件88埋设 于孔部812。之后，将螺钉301从孔部824插入并拧紧，同时将螺钉303 从孔部825插入并柠紧，并将柱构件18及88固定安装在加强构件82上。 接下来，将中继件83配置在基板81的表面中的安装有加强构件82的表 面的相反侧的表面的规定位置上，利用中继件83从形成螺钉插入用的孔 部830插入螺钉302并拧紧，将柱构件18固定安装在中继件83上。利用 以上的工序，加强构件82与中继件83经过埋设于基板81的柱构件18而 被固定。因此，从相同的中空部181的两端开口面分别螺合地固定的一对 螺钉301和302，是构成第一固定机构的第一种螺钉构件。
之后，将空间转换件84与中继件83重合，并将螺钉304从空间转换 件84的孔部842的大径孔842b朝向小径孔842a插入，拧入并螺合地固 定在柱构件88上。由此，空间转换件84经过柱构件88而与加强构件82 固定在一起。因此，从相同的中空部881的两端开口面分别螺合地固定的一对螺钉303和304，是构成第二固定机构的第二种螺钉构件。
图15是从空间转换件84侧观看到的中继件83和空间转换件84经过 基板81被固定在加强构件82上的状态的示意图，且是相当于在图11所 示的剖面图中排除比空间转换件84更靠近上部的结构(也包括保持构件86 在内)时的俯视图的示意图(以虚线表示插入中继件83的螺钉302)。换言 之Z图15的C一C线剖面，无非是图11中排除比空间转换件84更靠近上 部的结构与保持构件86的示意图。如图15所示，在空间转换件84上， 于其表面插入有螺钉304(计12个部位)。
这样，通过经过多个柱构件18和88来固定中继件83以及空间转换 件84与加强构件82，可以不根据基板81的板厚而是根据柱构件18及88 的高度来规定基板81的板厚方向的宽度。因此，即使在平板状的基板81 发生翘曲、起伏、或凹凸等(参照图ll)，也不会受到其影响，而与上述实 施方式1同样，可以提高探针头15相对于将探针卡8安装在探测器时的 安装基准面的平行度、平面度的各精度。另外，在将加强构件82安装在 基板81上时，通过将螺钉301螺合地固定在柱构件18上，并且也将螺钉 303螺合地固定在柱构件88上，使柱构件18和88预先固定安装在加强构 件82上，由此与所述实施方式1同样，能够在组装探针卡8时提高作业 性。
另外，由于固定着空间转换件84与加强构件82，所以能够抑制包括 因中继件83所具有的连接端子832的反作用力而产生的空间转换件84的 翘曲或起伏的变形。
如上所述，在将空间转换件84和加强构件82予以固定之后，通过将 保持构件86固定在基板81上从而对空间转换件84施加规定的压力。之 后，进行收容有探针2的探针头85的对位，并通过将板片弹簧87固定在 保持构件86上，而完成探针卡8。
另外，图15所示的螺钉304的配置毕竟只不过是一例而已。此外， 也可以如图16所示配置螺钉304，且经过基板89来固定加强构件(未图示) 与空间转换件卯。如图16所示，通过多个螺钉304中的一个经过空间转 换件90的重心并贯穿空间转换件90，由此能够在防止所述的变形方面获 得显著的效果。根据以上所说明的本发明的实施方式2的探针卡，其具有多个探针， 其由导电性材料构成，用以接触所述半导体晶片而进行电信号的输入或输
出；探针头，其收容并保持所述多个探针；平板状基板，其具有与产生检 查用信号的电路结构相对应的配线图案；加强构件，其安装在所述基板上， 用以加强所述基板；中继件，其叠层在所述基板上，用来中继所述基板的 配线；空间转换件，其叠层在所述中继件和所述探针头之间，用来转换由 所述中继件所中继的配线的间隔，露出于与所述探针头相对一侧的表面； 多个第一柱构件，其从所述基板的表面即叠层有所述中继件的部分的表面 贯穿该基板而埋设，且具有比所述基板的板厚还大的高度；第一固定机构， 其固定所述基板与所述中继件；第二固定机构，其固定所述基板与所述空 间转换件；以及第二柱构件，其具有与所述第一柱构件相同的高度，且螺 合地固定所述第二固定机构；通过以上结构，与上述实施方式l同样，无 论具有配线图案的基板有无变形，都可提高平面度和平行度的各精度。
另外，如果根据本实施方式2的探针卡，由于随着平面度和平行度的 各精度的提高，探针的尖端位置的精度也提高，所以能够抑制探针间的尖 端位置的参差不齐等，并使全部的探针的冲程大致一定，且可以高精度实 现用以获得稳定的接触电阻的控制。此外，通过使全部的探针的冲程大致 一定，就不用对特定的探针施加所需以上的负载。因此，不会过度伤到电 极垫，从而能够防止晶粒与封装的连接工序(打线接合等)中的成品率的恶 化、或连接在电极垫上的配线的破坏等。
而且，根据本实施方式2的探针卡，由于具有板片弹簧将探针头表面 的边缘端部近旁遍及全周地朝基板的方向均等弹压的结构，所以也能够抑 制基板以外的中继件、空间转换件以及探针头的翘曲，可以提高探针卡整 体的平面度、平行度的精度。
此外，根据本实施方式2的探针卡，由于具有固定中继件与加强构件 的第一固定机构、以及固定空间转换件与加强构件的第二固定机构，所以 能够抑制因中继件所具有的连接端子的反作用而产生的空间转换件的变 形。尤其是，如果以通过空间转换件的重心并贯穿空间转换件的方式来固 定螺钉，则可以在防止所述的变形方面获得显著的效果。
另外，根据本实施方式2的探针卡，由于相对于中继件具有螺旋弹簧，且采用具有互相平行的轴线的多个连接端子，所以各个连接端子可以独立 动作，并且可以使中继件追随基板或空间转换件的变形。其结果是，能够 防止因基板以及/或空间转换件的变形而使一部分的配线断线。
另外，在以上的说明中，虽然已经就同时具有固定中继件与加强构件 的第一固定机构、以及固定空间转换件与加强构件的第二固定机构的情形 进行了说明，但是当然也可以通过使其只具有第二固定机构来构成探针 卡。
(实施方式2的变形例)
图17表示本实施方式2的第一变形例的探针卡的结构的纵剖面图。 图17所示的探针卡9与上述的探针卡8—样，具有基板81、加强构件92、 中继件83、空间转换件84、探针头85、保持构件86、板片弹簧87、以及 多个柱构件18(第一柱构件)和98(第二柱构件)。
在该第一变形例中，加强构件92与空间转换件84的固定方法与上述 的实施方式2不同。具体而言，即在固定加强构件92(虽未图示，但是与 加强构件82同样，具有外周部921、中心部922、以及多个连结部923) 与空间转换件84时，利用从一方端部插入柱构件98所具有的中空部981 并到达加强构件92的螺钉305(构成第二固定机构的第二种螺钉构件)来从 空间转换件84进行固定(第二中空部)。因此，在柱构件98的中空部的内 侧面上并未形成螺纹，取而代之，是在加强构件92的螺钉插入用的孔部 925的内侧面的适当部位上形成螺纹。另外，加强构件92的螺钉301插入 用的孔部924的结构，与加强构件82的孔部824相同。根据以上所说明 的本实施方式2的第一变形例，由于各固定部位使用一根螺钉305来固定 空间转换件84与加强构件92，所以能够减少零件数量。
图18是表示本实施方式2的第二变形例的探针卡的结构的纵剖面图。 图18所示的探针卡10的加强构件102(与加强构件92同样，具有外周部 1021、中心部1022、以及多个连结部1023)与空间转换件104的固定方法 与所述的实施方式2或其第一变形例不同。具体而言，即形成于从一方端 部插入作为第二柱构件的柱构件98所具有的中空部981(第二中空部)的螺 栓306的一端的平板状端部306a，使用焊料W而焊接在设置于空间转换 件104底面的焊垫1041上，另一方面，在该螺栓306的另一端设有螺纹，且通过从加强构件102侧螺入螺母307从而固定加强构件102与空间转换
件104。因此，螺栓306和螺母307是构成第二固定机构的第二种螺钉构件。
中继件103的孔部1031具有大径孔1031a，其可收容被焊接的螺栓 306的端部306a;小径孔1031b，其直径与螺栓306的直径相同。另外， 加强构件102的螺栓306插入用的孔部1025具有大径孔1025a，其可以 收容螺母307;以及小径孔1025b，其直径与螺栓306的直径相同。加强 构件102的螺钉301插入用的孔部1024的结构与加强构件82的孔部824 相同。
另外，上述以外的探针卡10的结构与上述的探针卡8的结构相同。 因此，在图18所示的探针卡10中，有关与探针卡8相同的结构部位，标 注与图ll相同的符号。
根据以上所说明的本实施方式2的第二变形例，由于在空间转换件 104的表面中与探针头85相对向的表面的相反侧(图18中为底面侧)上焊 接螺栓306，并在空间转换件104上没有形成孔部，所以不用对空间转换 件104内部的配线予以限制即可完成。
作为本实施方式2的其他变形例，也可将中继件与加强构件的固定方 法如上述实施方式1的第一 第三变形例那样进行变更。另外，也可使固 定空间转换件与加强构件的螺钉或螺栓的直径和固定中继件与加强构件 的螺钉的直径形成不同。在这种情况下，只要在各个螺钉或螺栓上采用具 有不同直径的中空部的柱构件即可。
(实施方式3)
本发明的实施方式3的探针卡，其除了中继件的结构以外还具有与上 述实施方式l的探针卡相同的结构。即，本实施方式3的探针卡具有基板 U、加强构件12、空间转换件14、探针头15、保持构件16、以及板片弹 簧17。另外，收容并保持在探针头15上的探针也为上述实施方式1中所 说明的探针2。
以下，对适用于本发明实施方式3的探针卡的中继件的结构进行详细 说明。图19是表示可适用于本实施方式3的探针卡的中继件的结构例的 局部纵剖面图。图19所示的中继件430具有形成母材的壳体431、以及收容并保持在壳体431上的多个连接端子432。
连接端子432形成巻绕导电性材料所形成的线圈状。具体而言，连接 端子432包括以形成圆筒形状的方式巻绕的螺旋弹簧部432a、以及从该螺 旋弹簧部432a的两端密巻绕成前端较细的锥状的一对电极销部432b和 432c。螺旋弹簧部432a具有普通密度巻绕部432d、密巻绕部432e、以及 以巻绕密度比普通密度巻绕部432d疏的间距形成的疏巻绕部432f。根据 具有该种结构的连接端子432，能够防止压缩变形时在螺旋弹簧部432a发 生缠绕。
壳体431由单一构件构成，且形成有分别单独地收容多个连接端子 432的孔部433。该孔部433具有保持电极销部432b并防止其脱落的小径 孔433a、以及直径略大于连接端子432的中间部直径的大径孔433b。这 些小径孔433a和大径孔433b形成具有相同轴线的带阶梯孔形状。在将连 接端子432插入具有该种结构的壳体431时，从大径孔433b的端部开口 面插入连接端子432。
图20是表示使用中继件430来构成探针卡时的中继件430周边的结 构的示意图。在图20所示的状态中，螺旋弹簧部432a的普通密度巻绕部 432d及疏巻绕部432f挠曲而成为大致密接状态，使得连接端子432的电 极销部432b的尖端接触空间转换件14的电极垫141。另一方面，通过连 接端子432的电极销部432c的尖端接触基板11的电极垫112，从而来中 继基板11与空间转换件14的电性连接。
另外，由于电极销部432b和432c被高密度巻绕，且经过接触线圈的 轴线方向的部分朝大致轴线方向送电，所以在电极销部432b和432c中不 会以线圈状流入电信号。因此，电极销部432b和432c的各巻绕数目不会 影响到包括连接端子432的阻抗在内的电性能。
另外，由于电极销部432b和432c形成前端较细的形状，并分别弹性 接触电极垫141和112，所以可以缩小电极销部432b和432c的突出端的 位置参差不齐等，并且能够相对于被接触体均匀地接触。
根据以上所说明的本发明实施方式3的探针卡，可获得与上述实施方 式l相同的效果。
另外，根据本实施方式3的探针卡，由于相对于中继件形成线圈状，并且适用具有互相平行的轴线的多个连接端子，所以各个连接端子独立动 作，可以使中继件追随基板或空间转换件的变形。其结果是，能够防止因 基板或空间转换件的变形而使一部分的配线断线。
并且，根据本实施方式3，由于以线圈状的弹簧构件单体构成中继件 的连接端子，所以与适用于上述实施方式2的中继件的连接端子相比，可 以使用较少的零件数量，且更能减低制造或保养维修所需的成本。
另外，也可将本实施方式3中所说明的中继件430适用作为上述实施
方式2的探针卡的中继件。在这种情况下，只要将用于在中继件430插入 第二种螺钉构件的孔部形成于规定的位置即可。 (其他实施方式)
至此，作为用于实施本发明的最佳方式，虽然已经详细叙述了实施方 式1 实施方式3，但是本发明并非只限定于这三个实施方式。图21是表 示本发明的其他实施方式的探针卡的结构的俯视图。图21所示的探针卡 401相对于圆盘状的基板402，将具有正方形表面的探针头403利用同样 具有正方形状的外框的板片弹簧404来保持。
在该探针卡401中，中继件和空间转换件的表面也构成正方形(未图 示)。形成于板片弹簧404内周的爪部414遍及探针头403的内周全周而一 样地形成，将探针头403表面的边缘端部附近朝基板402的方向均等弹压。 因此，除了能够抑制探针头403的翘曲或起伏，也可以抑制中继件或空间 转换件的翘曲或起伏，并且与上面所述的实施方式1 实施方式3 —样可 以提高探针卡的平行度、平面度的精度。
然而，在图21中，其虽图示了探针头403收容探针的探针收容区域 403p形成正方形的情况，但是此情况适用于例如一起接触半导体晶片的 1/2至1/4左右的区域的情况等。
另外，在本发明的探针卡中，只要板片弹簧将探针头的表面即探针所 突出侧的表面的边缘端部附近遍及全周地朝基板的方向弹压即可，其形状 并非被限定于上述的情况。例如，也可将探针头的形状形成为与上述实施 方式1中的中继件或空间转换件相似的正八边形。在这种情况下，也可以 使板片弹簧的形状追随探针头而形成正八边形，并且只要以能均等地弹压 至少包含各顶点在内的全周的方式形成爪部，就可以获得与上述同样的效果。
另外，也可将中继件或空间转换件的各表面形状形成近似于探针头的 圆形。此时，作为FWLT用的探针卡，由于对称性变得最高，所以在使探 针卡的平面度或平行度最优先的情况下最佳。
除了上述以外，也可将中继件或空间转换件的各表面形成为适当的正 '多边形，将探针头形成近似于该正多边形的正多边形。另外，在探针头全 部接触半导体晶片时，探针头也可形成为圆形。这样，本发明的探针卡也 可具有形成圆盘以外的形状的基板或探针头，并且它们的形状可以根据检 查对象的形状或设置于该检查对象上的电极垫的配置图案来进行变更。
至此，虽然已经对适用探针2作为接触检查对象即半导体晶片的探针 的情况进行了说明，但是适用于本发明的探针卡的探针可以适用已知的各 式各样种类的探针中的任一种。
从以上的说明也可得知，本发明包括在此没有记载的各式各样的实施 方式等，并且在没有脱离权利要求所特定的技术思想的范围内仍可实施各 种设计变更。
(工业实用性)
如上所述，本发明的探针卡适用于半导体晶片的电特性检查，尤其适
合于FWLT。
权利要求
1.一种探针卡，其电连接在作为检查对象的半导体晶片与生成检查用的信号的电路构造之间，其特征在于，包括多个探针，其由导电性材料构成，与所述半导体晶片接触来进行电信号的输入或输出；探针头，其收容保持所述多个探针；平板状的基板，其具有与所述电路构造对应的配线图案；加强构件，其安装在所述基板上，对所述基板进行加强；中继件，其层叠在所述基板上来中继所述基板的配线；空间转换件，其被层叠在所述中继件以及所述探针头之间，来转换用所述中继件中继的配线的间隔，而露出在与所述探针头相对的一侧的表面；多个第一柱构件，其从所述基板的表面即层叠有所述中继件的部分的表面贯通该基板而被埋设，具有比所述基板的板厚大的高度。
2. 如权利要求l所述的探针卡，其特征在于， 还具有固定所述基板和所述中继件的第一固定机构。
3. 如权利要求2所述的探针卡，其特征在于，所述第一固定机构包括插入所述加强构件以及所述中继件的至少任 一方的一个或多个第一种螺钉构件。
4. 如权利要求3所述的探针卡，其特征在于，所述第一柱构件具有在高度方向上贯穿、且在由于该贯通而产生的侧 面上设有螺纹牙的第一中空部，从所述第一中空部的两端开口面螺合地固定着不同的所述第一种螺 钉构件。
5. 如权利要求3所述的探针卡，其特征在于， 所述第一柱构件具有在高度方向上贯通的第一中空部， 从所述第一中空部的一方的端部插入有所述第一种螺钉构件。
6. 如权利要求1 5中的任一项所述的探针卡，其特征在于， 还具有保持构件，其固定地安装在所述基板上，对所述中继件以及所述空间 转换件施加压力来进行保持；板片弹簧，其固定地安装在所述保持构件上，将所述探针头的表面即 所述多个探针突出的表面的边缘端部附近遍及全周地朝所述基板的方向 弹压。
7. 如权利要求1 5中的任一项所述的探针卡，其特征在于，所述中继件具有多个连接端子，其由导电性材料构成，在轴线方向上伸縮自如；壳体，其由绝缘性材料构成，并形成有分别单独地收容所述多个连接 端子的多个孔部。
8. 如权利要求7所述的探针卡，其特征在于， 所述连接端子具有分别具有前端较细的尖端形状的第一以及第二针状构件； 使所述第一以及第二针状构件的各轴线方向一致并伸縮自如地连结 的线圈状的弹簧构件。
9. 如权利要求8所述的探针卡，其特征在于，所述弹簧构件还具有可在所述孔部弯曲，且通过产生该弯曲而与所述 第一以及第二针状构件中任一个接触的密巻绕部。
10. 如权利要求7所述的探针卡，其特征在于， 所述连接端子呈线圈状，并具有一对电极销部，其分别以朝向所述轴线方向的两端侧变细的方式密巻绕；螺旋弹簧部，其介于所述一对电极销部之间，连结所述一对电极销部。
11. 如权利要求10所述的探针卡，其特征在于， 所述螺旋弹簧部包括密巻绕部，其设置在所述连接端子的轴线方向的中间； 普通密度巻绕部，其设置在所述密巻绕部的一侧；疏巻绕部，其设置于所述密巻绕部的一端侧即与设有所述普通密度巻绕部的一侧不同的端部侧，且其巻绕密度比所述普通密度巻绕部更稀疏。
12. 如权利要求1 5中的任一项所述的探针卡，其特征在于， 还具有固定所述基板和所述空间转换件的第二固定机构。
13. 如权利要求12所述的探针卡，其特征在于，所述第二固定机构包括插入所述加强构件以及所述空间转换件的至 少任一方的一个或多个第二种螺钉构件。
14. 如权利要求13所述的探针卡，其特征在于，所述一个第二种螺钉构件或所述多个第二种螺钉构件中任一个通过 所述空间转换件的重心并贯通所述空间转换件。
15. 如权利要求13所述的探针卡，其特征在于， 还具有与所述第二种螺钉构件相同数量的第二柱构件，所述第二柱构件从所述基板的表面即层叠有所述中继件的部分的表面贯通该基板而埋 设，并具有与所述第一柱构件相同的高度，并且具有在该高度方向上贯穿、 且在通过该贯通而产生的侧面上设有螺纹牙的第二中空部，从所述第二中空部的两端开口面螺合地固定着不同的所述第二种螺 钉构件。
16. 如权利要求13所述的探针卡，其特征在于， 还具有与所述第二种螺钉构件相同数量的第二柱构件，所述第二柱构件从所述基板的表面即层叠有所述中继件的部分的表面贯通该基板而埋 设，并具有与所述第一柱构件相同的高度，并且具有在该高度方向上贯穿 的第二中空部，从所述第二中空部的一方的端部插入有所述第二种螺钉构件。
17. 如权利要求13所述的探针卡，其特征在于， 所述第二种螺钉构件具有 一端焊接在所述空间转换件的表面上的螺栓； 固定在所述螺栓的另一端的螺母。
18. 如权利要求17所述的探针卡，其特征在于，还具有与所述第二种螺钉构件相同数量的第二柱构件，所述第二柱构 件从所述基板的表面即层叠有所述中继件的部分的表面贯通该基板而埋 设，并具有与所述第一柱构件相同的高度，并且具有在该高度方向上贯穿的第二中空部，从所述第二中空部的一方的端部插入有所述螺栓。
19. 如权利要求12所述的探针卡，其特征在于， 所述中继件具有多个连接端子，其由导电性材料构成，在轴线方向上伸缩自如； 壳体，其由绝缘性材料构成，并形成有分别单独地收容所述多个连接 端子的多个孔部。
20. 如权利要求19所述的探针卡，其特征在于，所述连接端子具有分别具有前端较细的尖端形状的第一以及第二针状构件；使所述第一以及第二针状构件的各轴线方向一致并伸缩自如地连结 的线圈状的弹簧构件。
21. 如权利要求20所述的探针卡，其特征在于，所述弹簧构件还具有可在所述孔部弯曲，且通过产生该弯曲而与所述 第一以及第二针状构件中任一个接触的密巻绕部。
22. 如权利要求19所述的探针卡，其特征在于， 所述连接端子呈线圈状，并具有一对电极销部，其分别以朝向所述轴线方向的两端侧变细的方式密巻绕；螺旋弹簧部，其介于所述一对电极销部之间，连结所述一对电极销部。
23. 如权利要求22所述的探针卡，其特征在于， 所述螺旋弹簧部包括密巻绕部，其设置在所述连接端子的轴线方向的中间； 普通密度巻绕部，其设置在所述密巻绕部的一端侧； 疏巻绕部，其设置于所述密巻绕部的一端侧即与设有所述普通密度巻 绕部的一侧不同的端部侧，且其巻绕密度比所述普通密度巻绕部更稀疏。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种无论具有配线图案的基板有无变形，都可提高平面度和平行度的各精度的探针卡。为了实现该目的，本发明的探针卡具有多个探针，其由导电性材料所构成，用于接触半导体晶片而进行电信号的输入或输出；探针头，其收容并保持多个探针；基板，其具有与产生检查用信号的电路结构相对应的配线图案；加强构件，其安装在基板上以加强基板；中继件，其叠层在基板上以中继基板的配线；空间转换件，其叠层在中继件和探针头之间，用以转换由中继件所中继的配线的间隔从而露出于与探针头相对侧的表面；以及多个第一柱构件，其从基板的表面即叠层有中继件的部分的表面来贯穿该基板而埋设，且具有比基板的板厚还大的高度。
文档编号H01L21/66GK101322035SQ20068004523
公开日2008年12月10日 申请日期2006年12月4日 优先权日2005年12月5日
发明者中山浩志, 山田佳男, 长屋光浩 申请人:日本发条株式会社