專利名稱：接觸端子的支承體及探針卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及接觸端子的支承體及探針卡。
背景技術(shù)：
為了對形成于晶片的各半導(dǎo)體器件進(jìn)行檢查，使用探針作為檢查裝置。探針具備載置晶片的基臺和能夠與該基臺相對的探針卡。探針卡具備板狀的基座和在與基座的基臺的相對面以與晶片的半導(dǎo)體器件的各電極焊盤相對的方式配置的多個柱狀接觸端子即探頭。
在探針中，載置于基臺的晶片與探針卡相對時，探針卡的各探頭與半導(dǎo)體器件的電極焊盤(electrode pad)接觸,通過從各探頭向與各電極焊盤連接的半導(dǎo)體器件的電路通電來檢查該電路的導(dǎo)通狀態(tài)等。
近年來，從提高檢查效率的觀點(diǎn)考慮，開發(fā)有對形成于一個晶片上的多個半導(dǎo)體器件同時進(jìn)行檢查的探針卡。在該探針卡與多個半導(dǎo)體器件的電極焊盤對應(yīng)地配置幾千、 有時甚至配置幾萬個探頭，但這種探針卡具有擁有多個探頭孔的長方體狀外殼，通過向各探頭孔插嵌各探頭，外殼支承各探頭。作為外殼已知有層疊多個金屬薄板，通過將這些金屬薄板擴(kuò)散接合形成的外殼(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
現(xiàn)有專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:國際公開第W02009/104589號
但是，近年來，為進(jìn)行檢查而流通探頭的電流值增大，另一方面，伴隨半導(dǎo)體器件的電路的微細(xì)化探頭逐漸小徑化，例如，存在對直徑數(shù)為 ο μ m的圓棒狀的探頭流通IA 2A的大電流的情況。在探頭中因小徑化相對于電流的電導(dǎo)系數(shù)降低并且該探頭的電阻值增大，因此，對探頭流通大電流時，該探頭大量發(fā)熱且溫度變得非常高，其結(jié)果存在老化的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種接觸端子的支承體及探針卡，其能夠防止接觸端子的老化。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種接觸端子的支承體，其為一種探針卡所具備的多個接觸端子的支承體，該探針卡對形成于半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體器件進(jìn)行檢查，該接觸端子的支承體的特征在于，包括多個板狀部件層疊形成的主體；將該主體在厚度方向貫通的多個接觸端子孔；和內(nèi)置于所述主體的冷卻介質(zhì)流路，所述多個接觸端子插嵌于所述多個接觸端子孔。
第二方面在第一方面的基礎(chǔ)上，提供接觸端子的支承體，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)流路通過將所述多個板狀部件中的幾個板狀部件各自的一部分`分別除去，并將被除去了該一部分的幾個板狀部件重疊而形成。
第三方面在第一或第二方面的基礎(chǔ)上，提供接觸端子的支承體，其特征在于，所述接觸端子孔通過使設(shè)置于所述多個板狀部件的、在各所述板狀部件的厚度方向貫通的開口 部互相相對而形成，且具有與被插嵌的所述接觸端子接觸的接觸部。
第四方面在第三方面的基礎(chǔ)上，提供接觸端子的支承體，其特征在于，所述接觸部 通過使所述多個板狀部件的至少一個板狀部件的所述開口部的位置與其它的所述板狀部 件的所述開口部的位置錯開而形成。
第五方面在第三方面的基礎(chǔ)上，提供接觸端子的支承體，其特征在于，所述接觸部 通過使所述多個板狀部件的至少一個板狀部件的所述開口部的大小小于其它的所述板狀 部件的所述開口部的大小而形成。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種接觸端子的支承體，其為探針卡所具備的多個 接觸端子的支承體，該探針卡對形成于半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體器件進(jìn)行檢查，該接觸端子的 支承體的特征在于，包括互相相對設(shè)置的一對板狀部件；填充于該一對板狀部件之間的 熱導(dǎo)體(熱傳導(dǎo)體)；和多個接觸端子孔，其通過使設(shè)置于所述一對板狀部件的在各所述板 狀部件的厚度方向貫通的多個開口部互相相對設(shè)置而形成，所述多個接觸端子插嵌于所述 多個接觸端子孔并與所述熱導(dǎo)體接觸。
第七方面在第六方面的基礎(chǔ)上，提供接觸端子的支承體，其特征在于，通過使所述 一對板狀部件的一個板狀部件的所述開口部的位置與所述一對板狀部件的另一個板狀部 件的所述開口部的位置錯開，使插嵌于所述接觸端子孔的接觸端子與所述一對板狀部件的 至少一個接觸。
第八方面在第六或第七方面的基礎(chǔ)上，提供接觸端子的支承體，其特征在于，在所 述熱導(dǎo)體埋設(shè)有冷卻介質(zhì)流路。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種探針卡，其對形成于半導(dǎo)體基板上的半導(dǎo)體器 件進(jìn)行檢查，該探針卡的特征在于，具備多個接觸端子的支承體，所述支承體包括，其通 過多個板狀部件層疊而形成的主體；在厚度方向貫通該主體的多個接觸端子孔；和內(nèi)置于 所述主體的冷卻介質(zhì)流路，所述多個接觸端子插嵌于所述多個接觸端子孔。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種探針卡，其對形成于半導(dǎo)體基板上的半導(dǎo)體器 件進(jìn)行檢查，該探針卡的特征在于，具備多個接觸端子的支承體，所述支承體包括互相相 對設(shè)置的一對板狀部件；填充于該一對板狀部件之間的熱導(dǎo)體；和多個接觸端子孔，其通 過使設(shè)置于所述一對板狀部件的、在各所述板狀部件的厚度方向貫通的多個開口部互相相 對設(shè)置而形成，所述多個接觸端子插嵌于所述多個接觸端子孔并與所述熱導(dǎo)體接觸。
根據(jù)本發(fā)明，由于插嵌于貫通主體的接觸端子孔的接觸端子的熱向通過冷卻介質(zhì) 流路冷卻的主體傳遞，因此，能夠防止接觸端子的溫度變得非常高，能夠防止接觸端子的老 化。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于多個接觸端子插嵌于多個接觸端子孔并與熱導(dǎo)體接觸，因 此，接觸端子的熱被熱導(dǎo)體吸收，能夠防止接觸端子的溫度變得非常高，能夠防止接觸端子 的老化。


圖1是概略性地表示本發(fā)明第一實施方式的探針卡的構(gòu)成的圖2是表示圖1的外殼的構(gòu)成的局部放大剖面圖3是表示圖2的外殼的制造方法的工序圖4是表不圖2的外殼的第一變形例的構(gòu)成的局部放大的剖面圖5是表不圖2的外殼的變形例的構(gòu)成的局部放大剖面圖，圖5 (A)表不第二變 形例，圖5 (B)表示第三變形例；
圖6是概略性地表示本發(fā)明第二實施方式的作為接觸端子的支承體的外殼的構(gòu) 成的局部放大剖面圖7是表不圖6的外殼的第一變形例的構(gòu)成的局部放大剖面圖8是表示圖6的外殼的第二變形例的構(gòu)成的局部放大剖面圖9是概略性地表示本發(fā)明適用的探針卡的變形例的構(gòu)成的立體圖。
符號說明
10、29 探針卡
12、12a 探頭
13、21、30 外殼
14金屬薄板
14a 第一薄板
14b 第二薄板
15 主體
16、28 探頭孔
17、25冷卻介質(zhì)流路
18、26、27 開口部
19除去部
20接觸部
22、23 薄板
24熱導(dǎo)體具體實施方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。
首先，對本發(fā)明第一實施方式的探針卡進(jìn)行說明。
圖1是概略性地表示本實施方式的探針卡的構(gòu)成的圖，圖1 (A)是底視圖，圖1(B) 是側(cè)面圖。
在圖1 (A)及圖1 (B)中，探針卡10具備圓板狀的基座11、配置于與該基座11的 半導(dǎo)體晶片(未圖示)相對的面(在圖1 (B)中為下表面)的多個圓棒狀探頭12 (接觸端子)。 各探頭12與半導(dǎo)體晶片中的多個半導(dǎo)體器件的各電極焊盤的位置對應(yīng)配置。
在探針卡10中，各探頭12不直接安裝于基座11，而是安裝于長方體狀的探頭支承 體即外殼13,該外殼13經(jīng)由ST (Space transformer)基板32安裝于基座11。
圖2是表示圖1中的外殼構(gòu)成的局部放大剖面圖。圖2中外殼13的厚度方向為 沿圖中的上下方向，以下，圖3 圖8中也相同。
圖2中，外殼13具備由層疊的多個板狀部件例如金屬薄板14形成的主體15 ;沿 厚度方向貫通該主體15的多個圓柱狀的探頭孔16 (接觸端子孔);內(nèi)置于主體15的多個冷卻介質(zhì)流路17。在各探頭孔16中分別插嵌有一個探頭12。另外，為了便于說明，圖2中僅表示了一個探頭孔16及該一個探頭孔16的周圍的構(gòu)造。
在外殼13中，各金屬薄板14相互擴(kuò)散接合(diffused junction),探頭孔16的直徑設(shè)定為比探頭12的直徑大，例如，兩直徑的差設(shè)定為I μ m 800 μ m。即，探頭12與探頭孔16的側(cè)面原則上不接觸。在各冷卻介質(zhì)流路17中流通有氣體或液體的冷卻介質(zhì)，例如， 冷空氣或GALDEN (注冊商標(biāo))，冷卻外殼13。各冷卻介質(zhì)流路17配置于探頭孔16的附近。
探頭12的直徑為數(shù)ΙΟμπι，由于電阻值較大，所以在對半導(dǎo)體器件進(jìn)行檢查時，如有大電流流過，則會在探頭12中產(chǎn)生焦耳熱，但由于外殼13被冷卻，所以插嵌于探頭孔16 的探頭12的焦耳熱向探頭孔16的側(cè)面輻射，或通過存在于探頭12及探頭孔16的側(cè)面間的氣體例如大氣傳遞到探頭孔16的側(cè)面，從而被由各冷卻介質(zhì)流路17冷卻的外殼13吸收。 即，外殼13對各探頭12進(jìn)行冷卻。
圖3是表示圖2的外殼的制造方法的工序圖。
首先，通過機(jī)械加工或蝕刻，在多個金屬薄板14分別穿設(shè)沿厚度方向貫通的多個開口部18，形成多個第一薄板14a，進(jìn)而，在其它多個金屬薄板14分別穿設(shè)沿厚度方向貫通的多個開口部18，并且分別除去該其它多個金屬薄板14的一部分而形成除去部19，由此， 形成多個第二薄板14b。
接著，按規(guī)定順序重疊多個第一薄板14a和多個第二薄板14b。此時，按照鄰接的兩個薄板(第一薄板14a及/或第二薄板14b)中的各開口部18相對的方式重疊多個第一薄板14a及多個第二薄板14b，形成各探頭孔16。另外，按照鄰接的兩個第二薄板14b中的各除去部19相對的方式重疊各第二薄板14b，形成各冷卻介質(zhì)流路17 (圖3 (A))。
接著，通過擴(kuò)散接合，重疊的各第一薄板14a及各第二薄板14b相互接合，形成主體15 (圖3 (B))，完成本處理。
根據(jù)作為本實施方式的支承體的外殼13，由于插嵌于貫通了主體15的各探頭孔 16的探頭12的熱量傳遞到了由冷卻介質(zhì)流路17被冷卻的主體15，因此，能夠防止探頭12 成為非常高的溫度，且能夠防止探頭12的老化。
另外，外殼13中，通過重疊除去一部分并形成除去部19的第二薄板14b，形成冷卻介質(zhì)流路17，因此，能夠容易地形成冷卻介質(zhì)流路17。進(jìn)而，通過使沿第一薄板14a及第二薄板14b的厚度方向貫通的開口部18相互相對配置而形成探頭孔16，因此，能夠容易地形成探頭孔16。
在上述的外殼13中，主體15中層疊了各金屬薄板14，板狀部件不單是金屬，也可由陶瓷形成。冷卻介質(zhì)流路17也不限于如圖2所示的比較小的流路，也可為如圖4所示的較大的流路，例如，也可配置遍及主體15的厚度方向的大部分的冷卻介質(zhì)流路17a。
另外，在上述的外殼13中，探頭12和探頭孔16的側(cè)面原則上不接觸，但在探頭孔 16內(nèi)，使至少一個金屬薄板14的一部分突出而形成有接觸部20，該接觸部20可以與插嵌于探頭孔16的探頭12接觸(圖5 (A)，圖5 (B))。由此，可以經(jīng)由接觸部20將探頭12的熱量確實地傳遞到被冷卻的主體15。
接觸部20例如圖5 ( A)所示，通過使形成主體15的多個第一薄板14a及第二薄板14b中至少一個(圖中為一個第一薄板14a)的開口部18的位置與其它第一薄板14a和第二薄板14b的開口部18的位置錯開而形成，另外，如圖5 (B)所示，通過使形成主體15的多個第一薄板14a和第二薄板14b中至少一個(圖中，一個第一薄板14a)的開口部18的直徑比其它第一薄板14a和第二薄板14的開口部18的直徑小而形成。由此，能夠容易地形成接觸部20。
另外，探頭12通過接觸部20壓抵于探頭孔16的側(cè)面(圖5 (A))或在側(cè)面全周與第一薄板14a (或第二薄板14b)接觸，由此,容易地決定探頭孔16、乃至相對外殼13的探頭12的位置，另外，能防止探頭12相對外殼13移動。
另外，接觸部20及與該接觸部20接觸的探頭12的側(cè)面的至少一個被絕緣膜覆蓋，第一薄板14a、第二薄板14b及探頭12相互不進(jìn)行電連接。
接著，對本發(fā)明第二實施方式的接觸端子的支承體進(jìn)行說明。
圖6是概略性表不作為實施方式的接觸端子的支承體的外殼的構(gòu)成的局部放大剖面圖。圖6的外殼也適用于圖1的探針卡10。
圖6中,夕卜殼21具備相互相對的一對板狀部件例如一對薄板22、23 ;填充于該一對薄板22、23之間的熱導(dǎo)體24 ;內(nèi)置于該熱導(dǎo)體24的冷卻介質(zhì)流路25。
薄板22、23分別具有在厚度方向貫通的多個開口部26、27，按照各開口部26和各開口部27相對的方式配置一對薄板22、23，且通過局部地除去各開口部26及各開口部27 之間存在的熱導(dǎo)體24，形成多個圓柱狀的探頭孔28。
在外殼21中，探頭孔28的直徑設(shè)定為與探頭12的直徑大致相同。特別是探頭孔 28中由熱導(dǎo)體24構(gòu)成部分的直徑設(shè)定為比探頭12的直徑稍小，例如，兩直徑的差設(shè)定為 I μ m 800 μ m。在本實施方式中，如后述，由于熱導(dǎo)體24由能夠變形的材料構(gòu)成,所以即使探頭孔28中由熱導(dǎo)體24構(gòu)成部分的直徑比探頭12的直徑稍小，也能夠?qū)⑻筋^12插嵌入探頭孔28，插嵌入探頭孔28的探頭12與熱導(dǎo)體24接觸。在各冷卻介質(zhì)流路25中流動有氣體或液體的冷卻介質(zhì)來冷卻外殼21。各冷卻介質(zhì)流路25配置于探頭孔28的附近。
在探頭12流過大電流時產(chǎn)生的焦耳熱通過傳遞到熱導(dǎo)體24，被由各冷卻介質(zhì)流路25冷卻的外殼21吸收。S卩，由于外殼21使各探頭12冷卻，所以可防止探頭12的溫度變得非常高，且可防止探頭12的老化。
作為構(gòu)成熱導(dǎo)體24的材料，從容許變形及防止流出的觀點(diǎn)考慮優(yōu)選凝膠狀的導(dǎo)熱材料，但并不特別限定于此，無論是未固化物、固化物，都優(yōu)選彈性較小的材料。具體而言，為與I 500Pa · s的粘度、O.1 IOW / m · K的導(dǎo)熱率及I 70° (JIS K 6249)的硬度的材料，例如，Oil Compound (信越化學(xué)工業(yè)株式會社制)、縮合型RTV橡膠(信越化學(xué)工業(yè)株式會社制)、固化型硅橡膠(熱固型·液狀)或未固化硅橡膠(漿狀·凝膠狀)，更具體而言，可以使用附加型液狀硅橡膠(信越化學(xué)工業(yè)株式會社制)、或漿狀導(dǎo)熱凝膠(XGEL (注冊商標(biāo)))(株式會社taica制)作為構(gòu)成導(dǎo)熱體24的材料。
如上述，本實施方式中，探頭不是直線狀，為了使探頭具有彈性而改善與電極焊盤的接觸，可將探頭構(gòu)成為曲線狀。由于熱導(dǎo)體24由可變形材料構(gòu)成，所以可將曲線狀的探頭12a插嵌入探頭孔28 (圖7)。該情況下，探頭12a和熱導(dǎo)體24的接觸面積增加，由此， 能夠有效地冷卻各探頭12a。
另外，在外殼 21中，通過使薄板22的各開口部26的位置與薄板23的各開口部27 的位置錯開，也能夠使插嵌入探頭孔28的探頭12與薄板22及/或薄板23積極地接觸(圖 8)。由此，能夠?qū)⑻筋^12中產(chǎn)生的焦耳熱傳遞到薄板22及薄板23，且能夠更加改善各探頭12的冷卻效率。另外，能夠容易地決定探頭孔28、乃至相對外殼21的探頭12的位置，另 外，能夠防止探頭12相對外殼21移動。
以上，使用上述各實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限定于上述各實施 方式。
例如，上述各實施方式中，探針卡10具備對應(yīng)半導(dǎo)體晶片中的多個半導(dǎo)體器件的 電極焊盤的數(shù)的數(shù)目的探頭12，如圖9所示，探針卡29也可僅具有對應(yīng)半導(dǎo)體晶片中的一 個半導(dǎo)體器件的電極焊盤的數(shù)的數(shù)目的探頭12，在該情況下，各探頭12也被本發(fā)明使用的 外殼30支承，該外殼30安裝于探針卡29的基座31。
另外，優(yōu)選將上述的各實施方式的外殼13、21的大小設(shè)定為與現(xiàn)有的探針卡的外 殼(以下，稱為“現(xiàn)有的外殼”。)相同的大小，外殼13、21可與現(xiàn)有的外殼交換。由此，在現(xiàn) 有的探針卡中，可通過僅交換外殼而防止探頭的老化。
權(quán)利要求
1.ー種接觸端子的支承體，其為探針卡所具備的多個接觸端子的支承體，該探針卡對形成于半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體器件進(jìn)行檢查，該接觸端子的支承體的特征在于，包括 多個板狀部件層疊形成的主體； 將該主體在厚度方向貫通的多個接觸端子孔；和 內(nèi)置于所述主體的冷卻介質(zhì)流路， 所述多個接觸端子插嵌于所述多個接觸端子孔。
2.如權(quán)利要求1所述的接觸端子的支承體，其特征在于 所述冷卻介質(zhì)流路通過將所述多個板狀部件中的幾個板狀部件各自的一部分分別除去，并將被除去了該一部分的幾個板狀部件重疊而形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的接觸端子的支承體，其特征在于 所述接觸端子孔通過使設(shè)置于所述多個板狀部件的、在各所述板狀部件的厚度方向貫通的開ロ部互相相對而形成，且具有與被插嵌的所述接觸端子接觸的接觸部。
4.如權(quán)利要求3所述的接觸端子的支承體，其特征在于 所述接觸部通過使所述多個板狀部件的至少ー個板狀部件的所述開ロ部的位置與其它的所述板狀部件的所述開ロ部的位置錯開而形成。
5.如權(quán)利要求3所述的接觸端子的支承體，其特征在于 所述接觸部通過使所述多個板狀部件的至少ー個板狀部件的所述開ロ部的大小小于其它的所述板狀部件的所述開ロ部的大小而形成。
6.ー種接觸端子的支承體，其為探針卡所具備的多個接觸端子的支承體，該探針卡對形成于半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體器件進(jìn)行檢查，該接觸端子的支承體的特征在于，包括 互相相對設(shè)置的一對板狀部件； 填充于該一對板狀部件之間的熱導(dǎo)體；和 多個接觸端子孔，其通過使設(shè)置于所述一對板狀部件的在各所述板狀部件的厚度方向貫通的多個開ロ部互相相對設(shè)置而形成， 所述多個接觸端子插嵌于所述多個接觸端子孔并與所述熱導(dǎo)體接觸。
7.如權(quán)利要求6所述的接觸端子的支承體，其特征在于 通過使所述ー對板狀部件的一個板狀部件的所述開ロ部的位置與所述ー對板狀部件的另ー個板狀部件的所述開ロ部的位置錯開，使插嵌于所述接觸端子孔的接觸端子與所述一對板狀部件的至少ー個接觸。
8.如權(quán)利要求6或7所述的接觸端子的支承體，其特征在于 在所述熱導(dǎo)體埋設(shè)有冷卻介質(zhì)流路。
9.ー種探針卡，其對形成于半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體器件進(jìn)行檢查，該探針卡的特征在于 具備多個接觸端子的支承體， 所述支承體包括多個板狀部件層疊而形成的主體；在厚度方向貫通該主體的多個接觸端子孔；和內(nèi)置于所述主體的冷卻介質(zhì)流路， 所述多個接觸端子插嵌于所述多個接觸端子孔。
10.ー種探針卡，其對形成于半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體器件進(jìn)行檢查，該探針卡的特征在干具備多個接觸端子的支承體，所述支承體包括互相相對設(shè)置的一對板狀部件；填充于該一對板狀部件之間的熱導(dǎo)體；和多個接觸端子孔，其通過使設(shè)置于所·述一對板狀部件的、在各所述板狀部件的厚度方向貫通的多個開口部互相相對設(shè)置而形成，所述多個接觸端子插嵌于所述多個接觸端子孔并與所述熱導(dǎo)體接觸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠防止接觸端子的老化的接觸端子的支承體。對形成于半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體器件進(jìn)行檢查的探針卡(10)具備支承多個探頭(12)的外殼(13)，該外殼(13)的主體(15)由多個金屬薄板(14)層疊而形成，將主體(15)在厚度方向貫通的各探頭孔(16)中插嵌有各探頭(12)，內(nèi)置于主體(15)的各冷媒流路(17)將外殼(13)冷卻。
文檔編號G01R1/04GK103048490SQ201210382409
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者望月純, 古屋邦浩 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社