CN101346633A - 探针卡 - Google Patents

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Abstract

提供一种探针卡，该探针卡无论检查时的温度环境如何，都能可靠地使探针与接触对象接触。为了达到上述目的，采用下述结构，包括：多个探针，由导电性材料构成，与所述半导体晶片具有的电极焊盘接触，以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；基板，其具有与所述电路结构对应的布线图案；和间隔变换器，其层叠于所述探针头，改变所述基板具有的所述布线图案的间隔并进行中继，具有对应于该中继后的布线并设置在与所述探针头相对向一侧的表面上的电极焊盘，所述探针的两端，在具有检查所述半导体晶片时的最低温度和最高温度的平均温度的环境下，与所述半导体晶片以及所述间隔变换器分别具有的所述电极焊盘的中央部附近接触。

Description

探针卡
技术领域
本发明涉及将作为检查对象的半导体晶片与生成检查用信号的电路结构之间进行电连接的探针卡。
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，从而检测出次品(WLT：Wafer Level Test，晶片级别测试)。在进行该WLT时，为了将由检查装置(测试器)产生并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，虽然一边以探针卡扫描半导体晶片上的晶粒并一边使探针分别单独地接触每一个晶粒(die)，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长的时间，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，完全晶片级别测试)的方法。在该方法中，为了使探针正确地接触半导体晶片，需要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，从而来保持探针的前端位置精度的技术、或以高精度对准半导体晶片的技术。
图17是示意性表示在上述FWLT中应用的探针卡主要部分的构成的图。图17所示的探针卡41包括：与设于半导体晶片100的电极焊盘101对应而配置的多个探针42；收容探针42的探针头43；和对探针头43中的细微的布线图案的间隔进行变换并中继的中继基板、即间隔变换器44。在间隔变换器44上的与收容于探针头43的探针42对应的位置设有电极焊盘45，探针42的前端与电极焊盘45接触。另外，在间隔变换器44内部设置具有与电极焊盘45对应的图案的布线(未图示)。该布线经由内插件与检查用的基板连接(内插件和基板未图示)。
专利文献1：日本特开2003-240801号公报
然而，半导体晶片100的检查是在多种不同温度环境下进行的。因此，在探针卡41中，探针43、间隔变换器44以及半导体芯片100分别具有的热膨胀系数(CTE：Coefficient of Thermal Expansion)的值之差成为问题。
下面，对这一点进行具体说明。在以后的说明中，图17所示的状态是常温环境下(25℃左右)的状态。另外，设探针头43的热膨胀系数为Cp、间隔变换器44的热膨胀系数为Cs、半导体晶片100的热膨胀系数为Cw时，3个热膨胀系数之间，Cs＜Cp＜Cw的关系成立。此时，在高温环境下(例如85℃左右)，如图18所示，探针头43、间隔变换器44以及半导体芯片100的热膨胀程度不同，所以相互的位置关系相对于常温时发生变化，导致探针42不与半导体芯片100的电极焊盘101或间隔变换器44的电极焊盘45接触的情况发生。
这样，由于通过层叠热膨胀系数相互不同的多个部件来构成探针卡，所以不可避免因检查时的温度环境不同而使各部件的膨胀程度不同。因此，为了改善上述状况，期待无论检查时的温度环境如何，都能可靠地使探针与接触对象接触的技术。
发明内容
本发明鉴于上述情况，提供一种探针卡，该探针卡无论检查时的温度环境如何，都能可靠地使探针与接触对象接触。
为了解决上述课题，达到目的，技术方案1记载的发明是一种探针卡，其对作为检查对象的半导体晶片和生成检查用信号的电路结构之间进行电连接，其包括：多个探针，由导电性材料构成，与所述半导体晶片具有的电极焊盘接触，以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；基板，其具有与所述电路结构对应的布线图案；和间隔变换器，其层叠于所述探针头，改变所述基板具有的所述布线图案的间隔并进行中继，具有对应于该中继后的布线并设置在与所述探针头相对向一侧的表面上的电极焊盘，所述探针的两端，在具有检查所述半导体晶片时的最低温度和最高温度的平均温度的环境下，与所述半导体晶片以及所述间隔变换器分别具有的所述电极焊盘的中央部附近接触。
技术方案2记载的发明是以技术方案1记载的发明为基础，其特征在于，该探针卡还具备多个定位销，被固定于所述间隔变换器，进行该间隔变换器和所述探针头的定位，所述探针头具有用来分别穿通所述多个定位销的多个定位孔，该多个定位孔中的至少一个呈长边方向的长度大于所述定位销的直径的长孔形状。
技术方案3记载的发明是一种探针卡，其对作为检查对象的半导体晶片和生成检查用信号的电路结构之间进行电连接，其包括：多个探针，由导电性材料构成，与所述半导体晶片具有的电极焊盘接触，以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；基板，其具有与所述电路结构对应的布线图案；间隔变换器，其层叠于所述探针头，改变所述基板具有的所述布线图案的间隔并进行中继，具有对应于该中继后的布线并设置在与所述探针头相对向一侧的表面上的电极焊盘；和多个定位销，被固定于所述间隔变换器，进行该间隔变换器和所述探针头的定位，所述探针头具有用来分别穿通所述多个定位销的多个定位孔，该多个定位孔中的至少一个呈长边方向的长度大于所述定位销的直径的长孔形状。
技术方案4记载的发明是以技术方案2或3记载的发明为基础，其特征在于，所述探针头的表面呈中心对称的形状，在通过该表面中心的对角线的两端附近穿通一对定位销，穿通该一对定位销中的一个定位销的定位孔，其平行于所述对角线的方向上的长度大于所述定位销的直径。
技术方案5记载的发明是以技术方案2或3记载的发明为基础，其特征在于，所述探针头的表面呈中心对称的形状，在相对于该表面的中心对称的位置穿通多个定位销，穿通各定位销的定位孔，其从所述表面中心以放射状扩展的直径方向的长度大于所述定位销的直径。
技术方案6记载的发明是以技术方案1～3中任一项记载的发明为基础，其特征在于，该探针卡还包括：加固部件，其安装于所述基板并加固所述基板；内插板，其由导电性材料构成，介于所述基板和所述间隔变换器之间，对所述基板的布线进行中继；保持部件，其固定于所述基板，对所述内插板以及所述间隔变换器施加压力并进行保持；和板簧，其固定于所述保持部件，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沿着四周向所述基板的方向按压。
根据本发明所涉及的探针卡，其包括：多个探针，由导电性材料构成，与所述半导体晶片具有的电极焊盘接触，以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；基板，其具有与电路结构对应的布线图案；和间隔变换器，其层叠于所述探针头，改变所述基板具有的所述布线图案的间隔并进行中继，具有对应于该中继后的布线并设置在与所述探针头相对向一侧的表面上的电极焊盘；所述探针的两端在具有检查所述半导体晶片时的最低温度和最高温度的平均温度的环境下与所述半导体晶片以及所述间隔变换器分别具有的所述电极焊盘的中央部附近接触。通过采用这样的构成，不管检查时的温度环境如何都能可靠地使探针与接触对象接触。
根据本发明所涉及的探针卡，还具备多个定位销，该多个定位销固定于间隔变换器，进行所述间隔变换器与所述探针头之间的定位，所述探针头具有分别穿通所述多个定位销的多个定位孔，通过使该多个定位孔中的至少一个定位孔成为长边方向的长度大于所述定位销的直径的长孔形状，从而不管检查时的温度环境如何都能可靠地使探针与接触对象接触，并且也能防止因热膨胀引起的探针卡的破坏等。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的探针卡的构成的分解立体图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的探针卡的构成的俯视图。
图3是表示使用了本发明的实施方式1所涉及的探针卡的检查概要的图。
图4A是表示最低温度环境下的探针卡主要部分的构成的图。
图4B是表示平均温度环境下的探针卡主要部分的构成的图。
图4C是表示最高温度环境下的探针卡主要部分的构成的图。
图5是表示本发明的实施方式1的一变形例所涉及的探针卡主要部分构成的图。
图6是表示本发明的实施方式2所涉及的探针卡主要部分的最低温度环境下的构成的图。
图7是示意性表示图6的B-B线截面的图。
图8是表示本发明的实施方式2所涉及的探针卡主要部分的平均温度环境下的构成的图。
图9是示意性表示图8的C-C线截面的图。
图10是表示本发明的实施方式2所涉及的探针卡主要部分的最高温度环境下的构成的图。
图11是示意性表示图10的D-D线截面的图。
图12是表示本发明的实施方式2的一变形例所涉及的探针卡主要部分构成的图。
图13是表示本发明的实施方式3所涉及的探针卡主要部分的最低温度环境下的构成的图。
图14是示意性表示图13的E-E线截面的图。
图15是表示本发明的实施方式3所涉及的探针卡主要部分的平均温度环境下的构成的图。
图16是表示本发明的实施方式3所涉及的探针卡主要部分的最高温度环境下的构成的图。
图17是示意性表示以往的探针卡主要部分的构成的图。
图18是示意性表示以往的探针卡主要部分的高温环境下的构成的图。
图中：
1、21、31、41-探针卡；2、42-探针；3-连接器座；4-晶片卡盘；11-基板；12-加强部件；13-内插件；14、14-2、22、25、32、44-间隔变换器；15、15-2、23、26、33、43-探针头；15p-探针收容区域；16-保持部件；17-板簧；18-布线；19-公连接器；20-母连接器；24a、24b、27a、27b、34a、34b、34c、34d-定位销；45、101、141-电极焊盘；100-半导体晶片；121-外周部；122-中心部；123-连结部；171-爪部；231、232、261、331、332、333、334-定位孔。
具体实施方式
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，附图是示意性的，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是表示使用了本实施方式1所涉及的探针卡的检查概要的图，是针对探针卡示意性表示图2的A-A线截面的图。这些图1～图3所示的探针卡1，使用多个探针，将作为检查对象的半导体晶片100与具备生成检查用信号的电路结构的检查装置电连接。
探针卡1呈薄的圆盘状，包括：实现与检查装置之间的电连接的基板11；安装于基板11的一个面上，用来加强基板11的加强部件12；对来自基板11的布线进行中继的内插件13；改变由内插件13中继的布线的间隔并进行中继的间隔变换器14(中继基板)；形成直径小于基板11的圆盘状并层叠于间隔变换器14，与检查对象的布线图案对应地收容保持多个探针2的探针头15。另外，探针卡1还包括：被固定于基板11，在层叠内插件13以及间隔变换器14的状态下一并进行保持的保持部件16；和固定于保持部件16，对探针头15的端部进行固定的板簧17。
下面，对探针卡1进行更详细的结构说明。基板11使用聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂等绝缘性材料而形成，由通孔等立体地形成用来将多个探针2与检查装置进行电连接的配线层(配线图案)。
加强部件12具有：圆形的外周部121，其具有与基板11大致相同的直径；呈圆盘状的中心部122，其具有与外周部121所构成的圆相同的中心，且表面积比内插件13的表面略大；多个连结部123(图1中为4个)，从中心部122的外周方向延伸至外周部121为止，用来连结外周部121与中心部122。该加强部件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(duralumin)等刚性高的材料来实现。
内插件13具有正八边形的表面，且形成为薄板状。作为该内插件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，使设置在内插件13的一个表面上的连接端子接触间隔变换器14的电极焊盘，并且也使设置在另一表面的连接端子接触基板11的电极焊盘，从而实现两者的电连接。另外，也可以通过卷片销构成连接端子。
作为内插件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表现异向导电性。通过使用具有这种性质的加压导电橡胶来构成内插件13，也可以实现基板11和间隔变换器14之间的电连接。
间隔变换器14与基板11同样，其内部的配线层由通孔等立体地形成。该间隔变换器14的表面具有与内插件13大致等同的正八边形的表面，且呈薄板状。该间隔变换器14将陶瓷等绝缘性材料当作母材，也可以发挥缓和探针头15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呈圆盘形状，且在图2所示的探针收容区域15p中以在图2中与纸面垂直突出的方式收容并保持多个探针2。收容于探针头15的探针2的数量和配置图案根据形成于半导体晶片100的半导体芯片的数量和电极焊盘101的配置图案来决定。例如，在以直径8英寸(约200mm)的半导体晶片100作为检查对象的情况下，需要数百～数千个探针2。另外，在以直径12英寸(约300mm)的半导体晶片100作为检查对象的情况下，需要数千～数万个探针2。
探针头15例如采用陶瓷等绝缘性材料形成，对应于半导体晶片100的排列而在壁厚方向上形成用于收容探针2的孔部。
保持部件16由与加强部件12同样的材料构成，并且具有可将内插件13和间隔变换器14层叠并予以保持的正八角柱形状的中空部。该保持部件16通过相对于基板11按压并保持内插件13和间隔变换器14，从而施加为了隔着内插件13将基板11与间隔变换器14电连接所需要的压力。
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，且呈薄的圆环状，在其内周上遍及全周且同样地设有用以保持内插件13、间隔变换器14以及探针头15的作为按压用部件的爪部171。该爪部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的方向均等按压。因而，在由探针头15收容的探针2上会产生大致均等的初始负载，在保持上述多个探针2的情况下，即使探针头15的翘曲、波纹、凹凸等变形成为问题时，也能够抑制上述那样的变形。
基板11和加强部件12之间、基板11和保持部件16之间、以及保持部件16和板簧17之间，分别通过螺纹固定在规定位置的螺钉来加固(未图示)。
形成于基板11的布线18的一端，为了与检查装置(未图示)进行连接，而连接于基板11的表面、即安装有加强部件12一侧表面上配置的多个公连接器19，另一方面该布线18的另一端，经由形成于间隔变换器14下端部的电极焊盘而与探针头15收容保持的探针2连接。另外，在图3中，为了省略记载，仅示意性地表示了一部分布线18。
各公连接器19相对于基板11的中心以放射状配置，分别与在检查装置的连接器座3上设置在相对向位置的各母连接器20成对，通过使相互的端子接触，从而确立探针2和检查装置的电连接。作为由公连接器19和母连接器20构成的连接器可以采用零插力(ZIF：Zero Insertion Force)型连接器，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。如果采用该ZIF型连接器，则即使探针2的数目很多，探针卡1或检查装置也几乎不会受到因连接而产生的应力，从而可以可靠地获得电连接，并且也可以提高探针卡1的耐久性。
另外，在探针卡和检查装置中，也可以使公连接器和母连接器颠倒。另外，连接器也可以采用放射状以外的配置。进一步，也可以取代通过连接器来实现探针卡和检查装置的连接，而采用在检查装置设置具有弹簧作用的弹簧销等的端子，通过该端子连接探针卡和检查装置的构成。
如图3所示，探针2按照其一个前端与载置于晶片卡盘4上的半导体晶片100的电极焊盘的配置图案对应地突出的方式被收容保持于探针头15，各探针2的前端(底面侧)从垂直于半导体晶片100的多个电极焊盘101表面的方向，以规定压力接触。所述探针2形成为细针状，并且在长边方向上伸缩自如地被施加弹力。作为这样的探针2，可以应用以往公知的所有探针。
接着，对探针卡1和半导体晶片100的位置关系进行说明。在进行半导体晶片100的检查的情况下，由于在多个不同的温度环境下进行检查，所以若检查时的温度的最小值(最低温度)和最大值(最高温度)的温度差较大，则因构成探针卡1的各部件的热膨胀系数不同而带来的膨胀程度不同变得尤为显著。因此，由于检查时的温度，会引起探针2的前端不能与半导体晶片100或间隔变换器14的适当位置接触。因此，在本实施方式1中，在具有检查时的最低温度和最高温度的平均温度的温度环境下进行检查时，探针2的两端在半导体芯片100的电极焊盘或间隔变换器14的电极焊盘的中央部附近接触。
另外，在本实施方式1中，因检查的内容等的不同，存在使包括探针卡1以及晶片卡盘4的检查***的气氛温度变化的情况，也存在使晶片卡盘4的温度变化的情况。因此，这里所说的温度环境是指与检查时的气氛温度以及/或晶片卡盘4的温度对应的环境。关于这一点在本发明所有的实施方式中是相同的。
图4A～图4C是示意性表示在具有不同温度的温度环境下构成探针卡1的间隔变换器14、探针头15以及半导体晶片100的相互位置关系的图。在以下的说明中，与上述的背景技术同样，设间隔变换器14的热膨胀系数为Cs、探针头15的热膨胀系数为Cp、半导体晶片100的热膨胀系数为Cw。另外，在图4A～图4C中，3个热膨胀系数之间，Cs＞Cp＞Cw的关系成立。
另外，在图4A～图4C中，由于主要对间隔变换器14、探针头15以及半导体晶片100的位置关系进行说明，所以简化除此之外的构成的详细说明，探针2也仅记载了2根。
图4A是示意性表示具有检查时的最低温度Tlow的温度环境下的间隔变换器14、探针头15以及半导体晶片100位置关系的图。在该最低温度环境下，探针2的上端与设于间隔变换器14的电极焊盘141的外缘部附近接触。另外，探针2的下端与检查时设于半导体晶片100的电极焊盘101的内缘部附近接触。
图4B是示意性表示是温度从最低温度Tlow开始上升，具有检查时的最低温度Tlow以及最高温度Thigh的平均值Tmean＝(Tlow+Thigh)/2的温度环境下的间隔变换器14、探针头15以及半导体晶片100的位置关系的图。在该平均温度环境下，探针2的上端与间隔变换器14的电极焊盘141的中央部附近接触，而探针2的下端与半导体晶片100的电极焊盘101的中央部附近接触。另外，图4B所示的虚线表示最低温度环境下的位置关系(图4A)。
图4C表示使温度从平均温度Tmean开始进一步上升而具有检查时的最高温度Thigh的温度环境下的间隔变换器14、探针头15以及半导体晶片100的位置关系的图。在该图4C所示的最高温度环境下，探针2的上端与间隔变换器14的电极焊盘141和该电极焊盘141的内缘部附近接触。另外，探针2的下端在检查时与半导体晶片100的电极焊盘101的外缘部附近接触。另外，如图4C所示的虚线表示平均温度环境下的位置关系(图4B)。
这样，探针2的前端与电极焊盘101或电极焊盘141接触的位置之所以不同是因为三个热膨胀系数CS、CP、以及CW之间存在差。即，这三个部件中热膨胀系数最大的间隔变换器14随着温度的上升最容易膨胀，所以在图4B或图4C中沿水平方向扩展的比例最大。而三个部件中热膨胀系数最小的半导体晶片100在图4B或图4C中沿水平方向扩展的比例最小。因此，在图4A所示的最低温度环境下，探针2的前端位置与电极焊盘101以及141的中央部错开位置接触，而在图4B所示的平均温度环境下，探针2的前端与电极焊盘101以及141的中央部接触。另外，这三个部件的铅垂方向的厚度与各部件水平方向的宽度比较显著变小，所以可以忽略铅垂方向上的热膨胀。
在以往的探针卡中，在常温环境下(也可能与最低温度环境一致)进行探针和电极焊盘的对位。但是在该情况下，在高温环境下探针和电极焊盘的错位量变大，从而导致出现不接触的情况(参照图18)。与此相对，在本实施方式1中，由于在平均温度环境下按照探针2的前端与电极焊盘101以及141的中央部接触的方式进行对位，所以能将检查时假想的温度区域中的接触位置的错位量减小到以往的1/2左右。其结果，无论温度环境如何，都能可靠地使半导体晶片100的电极焊盘101或间隔变换器14的电极焊盘141与探针2的前端接触。
三个热膨胀系数CS、CP、以及CW之间的关系并非限定于上述情况。图5是表示三个热膨胀系数CS、CP、以及CW之间存在Cs＜Cp＜Cw的关系时的平均温度环境下的相互位置关系的图。在图5所示的情况下，在平均温度环境下探针2的前端也与电极焊盘101以及141的中央部附近接触。另外，在图5中，由虚线表示最低温度环境下的相互位置关系，并且由单点划线表示最高温度环境下的相互位置关系。
在图5所示的情况下，半导体晶片100的热膨胀程度最大，间隔变换器14-2的热膨胀的程度最小。因此，收容保持于探针头15-2中的探针2相对于电极焊盘101的检查时的接触位置随着温度上升而从外缘部侧向内缘部侧变化。与此相对，探针2与电极焊盘141的接触位置随着温度上升从电极焊盘141的内缘部侧向外缘部侧变化。
一般，公知以硅为主要成分的半导体晶片100的热膨胀系数CW为3.4(ppm/℃左右)，但在本实施方式1中，由于只要以检查所使用的温度平均值的位置关系为基准即可，所以间隔变换器14以及探针头15可以不考虑热膨胀系数而选择最佳的材料。因此，制造探针卡1时的材料选择的自由度得到显著增加。
根据以上说明的本发明的实施方式1中的探针卡，其包括：多个探针，由导电性材料构成，与半导体晶片具有的电极焊盘接触，以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；基板，其具有与所述电路结构对应的布线图案；和间隔变换器，其层叠于所述探针头，改变所述基板具有的所述布线图案的间隔并进行中继，具有对应于该中继后的布线并设置在与所述探针头相对向一侧的表面上的电极焊盘，所述探针的两端，在具有检查所述半导体晶片时的最低温度和最高温度的平均温度的环境下，与所述半导体晶片以及所述间隔变换器分别具有的所述电极焊盘的中央部附近接触。通过采用上述构成，从而不管检查时的温度环境如何都能可靠地使探针与接触对象接触。
另外，根据本实施方式1，由于以检查时的温度范围的中间即具有检查时的最低温度和最高温度的平均温度的温度环境下进行探针头、间隔变换器以及半导体晶片的相互位置关系为基准进行对位，所以若是检查时假定的温度区域，便不会发生探针与半导体晶片或间隔变换器的电极焊盘不接触的情况。因此，探针头或间隔变换器的材料选择的自由度增加。其结果，可以灵活地对应顾客的愿望，并且也能削减成本。
进一步，根据本实施方式1，也能灵活地对应半导体晶片或间隔变换器的电极焊盘的尺寸，例如使探针与0.2mm英寸以下的微小尺寸的电极焊盘接触也变得容易。
(实施方式2)
本发明的实施方式2所涉及的探针卡的特征是，具备进行探针头和间隔变换器之间的定位的定位销，将用于穿通该一对定位销的定位孔中的一个定位孔设为长边方向的长度大于定位销直径的长孔形状。
在本实施方式2中，与上述实施方式1同样地进行间隔变换器或半导体晶片所具有电极焊盘与探针的对位。即，以具有检查时的最低温度和最高温度的平均温度的温度环境下的间隔变换器、探针头以及半导体晶片的相互位置关系为基准进行对位。
图6是表示本实施方式2所涉及的探针卡的探针头与间隔变换器的构成的图。另外，图7是示意性表示图6的B-B线截面的图。在以下的说明中，设间隔变换器的热膨胀系数CS与探针头的热膨胀系数CP之间存在CS＜CP的关系。另外，图6以及图7表示检查时的最低温度环境下的间隔变换器与探针头的位置关系。另外，在图7中，省略了与包括探针的内部部件有关的记载。关于这一点，在以下所参照的同样的截面中也相同。
图6和图7所示的探针卡21包括间隔变换器22、探针头23、按照沿着与间隔变换器22的表面正交的方向延伸的方式固定的两根定位销24a以及24b。定位销24a以及24b被固定在通过间隔变换器22的表面中心的对角线两端附近。探针头23上，用来分别穿通相互同形状的定位销24a以及24b并进行探针头23相对于间隔变换器22的定位的一对定位孔231以及232，形成在通过探针头23表面中心的对角线上的两端附近。
两个定位孔中，定位孔231具有与定位销24a等大致相同的直径，其相对于探针头23的位置大致固定。与此相对，定位孔232，沿探针头23表面所形成的圆的外周方向的长度大于定位销24a等的直径。因此，穿通于定位孔232的定位销24b相对于探针头23具有沿着圆的外周方向移动的自由度。
另外，探针卡21的上述之外的构成与上述探针卡1相同。
图8是表示探针卡21在平均温度环境下的间隔变换器22与探针头23的位置关系的图，图9是示意性表示图8的C-C线截面的图。另外，图8中的虚线表示图6的状态即检查时的最低温度环境下的间隔变换器22与探针头23的位置关系。在图8以及图9中，由于探针头23的热膨胀的程度更大一些，所以定位销24b位于定位孔232的中央附近。
图10是表示探针卡21在检查时的最高温度环境下的间隔变换器22与探针头23的位置关系的图，图11是示意性表示图10的D-D线截面的图。另外，图10中的虚线表示图6的状态即检查时的最低温度环境下的间隔变换器22与探针头23的位置关系。在图10以及图11所示的状态下，定位销24b位于定位孔232的内缘部附近。
这样，通过在探针头23设置长孔形状的定位孔232，从而根据温度使间隔变换器22和探针头23的位置关系变化，能缓和、吸收间隔变换器22的热膨胀系数CS与探针头23的热膨胀系数CP之间的差。其结果，不会发生将全部的定位销穿通于与定位销24a直径相同的定位孔中那样，在随着温度上述而膨胀的探针头的穿通有定位销的部位产生龟裂等而引起的破坏。
在本实施方式2中，也可以假定间隔变换器的热膨胀系数CS与探针头的热膨胀系数CP之间CS＞CP的关系成立的情况。图12是表示在该情况下检查时的最低温度环境下的间隔变换器和探针头的位置关系的图。在图12所示的情况下，间隔变换器25和探针头26通过两个定位销27a以及27b来定位。其中，定位销27b穿通定位孔261，该定位孔261形成长边方向平行于探针头26表面的直径方向的长孔形状。在图12中，定位销27b位于定位孔261的内缘部侧，随着温度上升，穿通位置向定位孔261的外缘部侧变化。
根据以上说明的本发明的实施方式2所涉及的探针卡，其包括：多个探针，由导电性材料构成，与半导体晶片具有的电极焊盘接触，以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；基板，其具有与电路结构对应的布线图案；和间隔变换器，其层叠于所述探针头，改变所述基板具有的所述布线图案的间隔并进行中继，具有对应于该中继后的布线并设置在与所述探针头相对向一侧的表面上的电极焊盘；所述探针的两端在具有检查所述半导体晶片时的最低温度和最高温度的平均温度的环境下与所述半导体晶片以及所述间隔变换器分别具有的所述电极焊盘的中央部附近接触。通过采用这样的构成，与上述实施方式1同样，不管检查时的温度环境如何都能可靠地使探针与接触对象接触。
另外，根据本实施方式2，还具备一对定位销，该一对定位销固定于间隔变换器，进行所述间隔变换器与所述探针头之间的定位，通过使分别穿通该一对定位销的定位孔中的至少一个定位孔的外周方向的长度大于定位销的直径，从而即使在探针头的热膨胀系数与间隔变换器的热膨胀系数之间存在差的情况下，在高温时的半导体晶片的检查过程中，也不会破坏探针头或间隔变换器。
(实施方式3)
本发明的实施方式3所涉及的探针卡的特征是，与上述实施方式2同样具备进行探针头与间隔变换器的定位的定位销。在本实施方式3中，在相对于呈中心对称形状的探针头的表面的中心对称的位置穿通多个定位销，将穿通各定位销的定位孔设为沿探针头表面的直径方向的长度大于定位销直径的长孔形状。
在本实施方式3中，与上述实施方式1同样进行间隔变换器或半导体晶片所具有的电极焊盘和探针的对位。即，以具有检查时的最低温度和最高温度的平均温度的温度环境下的间隔变换器、探针头以及半导体晶片的相互位置关系为基准进行对位。
图13是表示本实施方式3所涉及的探针卡的探针头和间隔变换器的构成的图。另外，图14是示意性表示图13的E-E线截面的图。在以下的说明中，设间隔变换器的热膨胀系数CS与探针头的热膨胀系数CP之间存在CS＜CP的关系。另外，图13以及图14表示检查时的最低温度环境下的间隔变换器与探针头的位置关系。
图13和图14所示的探针卡31包括间隔变换器32、探针头33、按照沿着与间隔变换器32的表面正交的方向延伸的方式固定的四根定位销34a、34b、34c、34d。定位销34a～34d固定在相对于间隔变换器32的表面的中心对称的位置上。在探针头33上，分别穿通定位销34a～34d并进行探针头33相对于间隔变换器32的定位的定位孔331～334，被形成在相对于探针头33表面的圆的中心对称的位置上。
定位孔331～334从探针头33表面所形成圆的中心以放射状扩展的直径方向的长度大于定位销34a等的直径。因此，分别穿通于定位孔331～334的定位销34a～34d相对于探针头33具有沿圆的直径方向移动的自由度。即，在本实施方式3中，随着温度的上升，探针头33从其表面圆的中心以放射状扩展膨胀。
另外，探针卡31的上述之外的构成与上述的探针卡1相同。
图15是表示探针卡31在检查时的平均温度环境下的间隔变换器32与探针头33的位置关系的图。另外，图15中的虚线表示图13的状态即检查时的最低温度环境下的间隔变换器32与探针头33的位置关系。在本实施方式3中，由于探针头33的热膨胀的程度更大一些，所以在平均温度环境下，定位销34a～34d位于定位孔331～334的中央附近。
图16是表示探针卡31在检查时的最高温度环境下的间隔变换器32与探针头33的位置关系的图。另外，图16中的虚线表示图13的状态即检查时的最低温度环境下的间隔变换器32与探针头33的位置关系。在图16所示的状态下，定位销34a～34d位于定位孔331～334的内缘部附近。
这样，通过在探针头33设置具有以表面的直径方向为长边方向的长孔形状的定位孔331～334，从而根据温度使间隔变换器32和探针头33的位置关系变化，能缓和、吸收间隔变换器32的热膨胀系数CS与探针头33的热膨胀系数CP之间的差。其结果，与上述实施方式2同样，不会发生在随着温度上述而膨胀的探针头的穿通有定位销的部位产生龟裂等而引起的破坏。
也可以假定间隔变换器的热膨胀系数CS与探针头的热膨胀系数CP之间存在CS＞CP的关系的情况。在该情况下，如上述实施方式2中说明的图12中的定位孔261那样，只要按照最低温度环境下的定位销位于定位孔的内缘部的方式进行对位即可。
根据以上说明的本发明的实施方式3所涉及的探针卡，其包括：多个探针，由导电性材料构成，与半导体晶片具有的电极焊盘接触，以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；基板，其具有与电路结构对应的布线图案；和间隔变换器，其层叠于所述探针头，改变所述基板具有的所述布线图案的间隔并进行中继，具有对应于该中继后的布线并设置在与所述探针头相对向一侧的表面上的电极焊盘；所述探针的两端在具有检查所述半导体晶片时的最低温度和最高温度的平均温度的环境下与所述半导体晶片以及所述间隔变换器分别具有的所述电极焊盘的中央部附近接触。通过采用这样的构成，与上述实施方式1同样，不管检查时的温度环境如何都能可靠地使探针与接触对象接触。
另外，根据本实施方式3，还具备多个定位销，该多个定位销固定于间隔变换器，进行所述间隔变换器与所述探针头之间的定位，通过使分别穿通各定位销的定位孔的从探针头表面中心以放射状扩展的直径方向的长度大于定位销的直径，从而与上述实施方式2同样，即使在探针头的热膨胀系数与间隔变换器的热膨胀系数之间存在差的情况下，在高温时的半导体晶片的检查过程中，也不会破坏探针头或间隔变换器。
尤其，根据本实施方式3，通过使全部的定位孔成为长孔形状，该长孔形状将相对于探针头表面中心以放射状扩展的方向作为长边方向，从而探针头相对于表面的中心以放射状膨胀，所以不用担心在探针头的特点部分施加过多的负载。
另外，在以上的说明中，对定位销以及定位孔分别为四个的情况进行了说明，但定位销以及定位孔的数量并非限定于此，也可以为三个或五个以上。
(其他实施方式)
以上，作为用来实施本发明的最佳方式，对实施方式1～3进行了详细说明，但本发明并非仅由这三个实施方式来限定。例如，本发明所涉及的探针卡，作为圆盘状以外的形状也可以具备多边形的表面形状的探针头，这些形状能根据检查对象的形状或电极焊盘的配置图案来变更。
另外，也可以将内插件或间隔变换器的各表面形状设为与探针头相似的圆形。在该情况下，由于FWLT用的探针卡的对称性最高，所以在探针卡的平面度或平行度最优先的情况下FWLT用的探针卡最合适。
除了上述之外，也可以设内插件或间隔变换器的各表面为适当的正多边形，设探针头为与该正多边形相似的正多边形。另外，根据内插件或间隔变换器的形状的变化，保持部件的拔起形状也变化。另外，在探针头完全与半导体晶片接触的情况下，探针头也可以为圆形。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。
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，尤其适合于进行FWLT。

Claims (6)

1.一种探针卡，其对作为检查对象的半导体晶片和生成检查用信号的电路结构之间进行电连接，其包括：
多个探针，由导电性材料构成，与所述半导体晶片具有的电极焊盘接触，以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；
基板，其具有与所述电路结构对应的布线图案；和
间隔变换器，其层叠于所述探针头，改变所述基板具有的所述布线图案的间隔并进行中继，具有对应于该中继后的布线并设置在与所述探针头相对向一侧的表面上的电极焊盘，
所述探针的两端，在具有检查所述半导体晶片时的最低温度和最高温度的平均温度的环境下，与所述半导体晶片以及所述间隔变换器分别具有的所述电极焊盘的中央部附近接触。
2.根据权利要求1所述的探针卡，其特征在于，
该探针卡还具备多个定位销，被固定于所述间隔变换器，进行该间隔变换器和所述探针头的定位，
所述探针头具有用来分别穿通所述多个定位销的多个定位孔，该多个定位孔中的至少一个呈长边方向的长度大于所述定位销的直径的长孔形状。
3.一种探针卡，其对作为检查对象的半导体晶片和生成检查用信号的电路结构之间进行电连接，其包括：
多个探针，由导电性材料构成，与所述半导体晶片具有的电极焊盘接触，以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；
基板，其具有与所述电路结构对应的布线图案；
间隔变换器，其层叠于所述探针头，改变所述基板具有的所述布线图案的间隔并进行中继，具有对应于该中继后的布线并设置在与所述探针头相对向一侧的表面上的电极焊盘；和
多个定位销，被固定于所述间隔变换器，进行该间隔变换器和所述探针头的定位，
所述探针头具有用来分别穿通所述多个定位销的多个定位孔，该多个定位孔中的至少一个呈长边方向的长度大于所述定位销的直径的长孔形状。
4.根据权利要求2或3所述的探针卡，其特征在于，
所述探针头的表面呈中心对称的形状，在通过该表面中心的对角线的两端附近穿通一对定位销，
穿通该一对定位销中的一个定位销的定位孔，其平行于所述对角线的方向上的长度大于所述定位销的直径。
5.根据权利要求2或3所述的探针卡，其特征在于，
所述探针头的表面呈中心对称的形状，在相对于该表面的中心对称的位置穿通多个定位销，
穿通各定位销的定位孔，其从所述表面中心以放射状扩展的直径方向的长度大于所述定位销的直径。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的探针卡，其特征在于，
该探针卡还包括：
加固部件，其安装于所述基板并加固所述基板；
内插板，其由导电性材料构成，介于所述基板和所述间隔变换器之间，对所述基板的布线进行中继；
保持部件，其固定于所述基板，对所述内插板以及所述间隔变换器施加压力并进行保持；和
板簧，其固定于所述保持部件，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沿着四周向所述基板的方向按压。
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