TWI362713B - Coordinate transforming apparatus for electrical signal connection - Google Patents

Description

1362713 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明疋涉及，用於探針卡(pr〇be card)等連接電氣信號用 的座標變換裝置，尤其是有關於有效從測頭，佈線至探針卡電路 板的連接電氣信號用座標變換裝置。 【先前技術】 在LSI等電子設備製程上，是將探針卡用於半導體晶圓上所 形成之數個半導體晶片回路檢查上；一般而言，無論半導體元件 種類為何，此探針卡係包含由共通設計之印刷電路板所構成的主 機板、及無論半導體種類為何，以共通設計所配置而成，並連接 於試驗器的端子針(terminal pin)、及因應半導體種類所配置的 探針、與連接前述探針與前述端子針、及因應半導體元件種類而 設計之印刷電路板所包含的子機板(chi Id board)。 此子機板特徵在於，具有將狹密間距的測頭佈線，變換成稀 疏間距的佈線功能，且藉由適當的密封（shield)設計，形成耐測 量雜波(noise)的設計；但卻因提升電子設備的積體度，而增加半 導體晶片上的回路端子數，及因狹隘的焊墊微距(pad pitch)，而 必須比子機板更加多層、及佈線更細微化，而造成價格居高不下 的缺點。 另一方面，以往，本發明人等，在包含細微化的焊墊排列、 因應狹密間距、加速(overdrive^及劃線(scribe)功能的探針接觸 部附近，為了實現細微控制舉動的探針結構要求，已提議過數種 改良技術（例如專利文獻1及2);這些改良技術，使用的是黏接 金屬銅磘的樹脂膠膜，蝕刻（etching)加工前述銅箔後，在樹脂膠 5 Μ晶t成匕3探針功能且構成導電體之導電圖案（Pattern). 層疊數片前述附探針功能的樹 ⑽加）， 本提Si獻11圖24等、及專利文獻2之圖1等所示，藉由 樹脂膠二I的探針結構，是將銅箔板黏貼於帶狀(長方形） 燮曲邱、藉由钱刻此銅落板’以便於樹脂谬膜面上形成且 背曲=峨針，騎_探__，即構雜針組裝、。 專利讀1 .日本特開2_-274_號公報。 專利文獻2 :日本特開2005-300545號公報。 # ^發明人等’提翻黏接峨的樹脂膠膜，侧加工前述銅 於樹轉膜上形成導案，㈣樹轉膜外周，突出前 人端及輸出端’將前述探針輸出端間距，視為輸 接仏彳在第1水平方向（y向），將間距比自該輸入端間距 2二距視為輸出端後，即屬第1佈線群、及將第1佈線群 輸出關距’視為輸人關距後，在第1水平方向上呈直交的第2 :方向（X向）上’將間距比該輸人端間距稀疏的間距，視為輸 j而屬第2佈線群的連接電氣信號用座標變換裝置；以作為 者增加焊錄、及狹崎迪軸佈線村。 ’、'、 圖6將說明雜所提議的上述舊式例；圖6 a為層疊膠膜型探 針概略組賴；此·配連接^信·座標類裝置後，對主 =:線的分解咖;祕為1個一探針結構的 圖6b的樹脂膠膜(1〇1)(例如聚亞酿胺樹脂)上，黏接了金屬 1362713 銅箔（例如鈹銅），並藉由蝕刻加工此銅箔，而形成導電部（1〇2)、 導電性強化仿真(dummy)部（105)等；而且，藉由在導電部（1〇2)、 及導電性強化仿真部（105)間隙中印刷絕緣樹脂，而形成用於維持 電氣絕緣與機械剛性的絕緣仿真部（106)。另一方面，事先在樹脂 膠膜（101)上，設置用於固定後述數個樹脂膠膜的支撐棒***孔 (107)、及用於確保探針動作的缺口（ι〇8)。此外，導電部（ι〇2)的 一端’則連接於晶片焊墊，以作為探針前端（1〇3)，另—端則設置 用於連接後述連接電氣信號用座標變換裝置端子的端子部（1〇4：^ 圖6a表示具上述功能的層疊膠膜型探針的整體組裝圖；另一 侧的η個焊墊（l〇9pl-l〜i〇9pi-n)，是在同於另一侧具有n個焊 墊(109ρ2-1〜109ρ2-η)的LSI晶片（109Α)上，各疊積層疊膠膜型 探針100a-l〜1〇〇 a — n、loobq — ^ob—n，並藉由***支撐棒 (110a、110b)，以構成層疊膠膜型探針組裝（1〇〇A);同樣的，針 對LSI晶片（109B)，構成出層疊膠膜型探針組裝（1〇〇B);對lSI 晶片（109C)，構成出層疊膠膜型探針組裝（1〇〇c);對LSI晶片 (109D)，構成出層疊膠膜型探針組裝（1〇〇D);再透過全部固定（未 出示圖式）上述4組層疊膠膜型探針組裝，便可構成因應4個晶 片的探針組裝。 而且，本圖是透過y向佈線群（111)、及X向佈線群（114)， 連接檢查裝置印刷電路板(117)的圖式例；在樹脂膠膜（112)上佈 線導體（113) ’以形成y向佈線$」(111);配合層疊膠膜型探針組 裝（100a)，而選擇位於1直線上的數個信號線端子部（1〇4)的間距 (pa-in)所配置的y向佈線群輸入部（113in)，係自樹脂膠膜（112) 略為突出；在到達y向佈線群輸出部（113〇ut)的過程中，各導體 7 丄362713 圖案疋朝y向擴充間距，以成為具備間距(pa—out)的輸出端；同 樣的，y向佈線群輸出部（113〇ut)，也自樹脂膠膜（112)略為突出。 同樣的，在樹脂膠膜（115)上佈線導體（116)，以形成χ向佈 線群（114);配合數個y向佈線群（111)，而選擇位於一直線上的 數個y向佈線群輸出部（ll3out)間距(pb_in)，所配置的χ向佈線 群輸入部（116in)，是自樹脂膠膜（115)略為突出。在到達又向佈 線群輸出部(116out)的過程中，各導體圖案是朝χ向擴充間距， 以成為和最終檢查裝置印刷電路板輸入端⑴㈣的間距互為一 致，且具間距(pb_out)的輸出端；同樣的，X向佈線群輸出部 (116out)也自樹脂膠膜（U5)略為突出。 各層疊固定上述所形成的y向佈線群(出）、及χ向佈線群 (114)後’讓層疊膠膜型探針組裝（醜)與y向佈線群⑽）、y 向佈線群⑴υ與χ向佈線群(114)七向佈線群⑴4)與檢查裝 置印刷電路板(117) ’略賴脂賴如，並林透過焊錫的情況 下，藉由接觸形成的各輸出入端子，以獲得導電，·圖7a表示連接 =的，線端子部輸出端（關及7向佈線群輸人部（113in)， 二：，連接y向佈線群輪出部⑽_及又向 (116ιη)相關詳細圖。 出端(二

Pin)⑴9)，以實施檢查。——裝置的精密探針（P卿 置的=7使峨型探針組裝、及座標變換裝 使在喊度狹密間距科上，也可將坪塾附近的 1362713 高密度佈線’階段性擴充到，既有檢查裝置電路板輸入部的稀疏 間距，因此具有可配合既有檢查裝置電路板進行設計的效果；此 外，也可隨心所欲的設計檢查裝置電路板的輸入端位置，因此相 較於習知的多層（數十層）電路板，可實現少層數電路板，以提供 低成本探針裝置；而且不需焊錫，因此具有組裝工時少、及卓越 的維修保養效果。 以傳統發明而言，層疊膠膜層疊型探針組裝、及座標變換裝 置後，僅透過各端子具備的2向（押入方向）彈簧力，以連接各 輸出入端子，會在各端子的接觸阻抗上發生偏差、或 良等問題。 本發明之目的在於，為了解決這些_，而更確實電氣 層疊膠膜麵針組裝、及座標裝置的各端子，以便以低成本， γ因應高密度、贿間辦墊，提供連接可靠性高 ’ 【發明内容】 罝 =了達成目的’而在連接電氣信_座標變換裝置上 ^ ^探針輸出端之―，崎連接電氣信制座標變換裝Ϊ 入端’是由可在”平面内，獨立活動的至少； 所構成，接觸導通前述探針的輪 的輸入端時，讓前述第i佈線群的輸 二第，群 探針輪出舰" 刊彻入Μ 1 k子壁，接觸前述 m“的—侧，且讓第2端子壁， 反側面；可藉由這種構成，更碹眚㈣…严針輸出、的相 佈線群的輪入端，：=電= 接探針輪出端、與第1 本發日騎伽= 降低鞠峨的偏差。 H月的特徵在於，將連結於第 視為第1端子，並使職群導賴案的輸入蠕’ I接金屬、冶的樹脂勝膜，钱刻加工前述金 屬箱後’在樹轉膜上形成 ⑯ 於構成前述第i佈線群的樹脂後，將該樹脂_ 實在小空間裡，電氣連接:針 端子壁面、於，接觸前述探針輪出端侧面的第1 ^ /、 2端子壁面對向的距離，以小於事先接觸構成 ==入，接於第1佈線群的輸入端時，二雜 接探針的_=^=_力_ ’以更_械性連 或降低線群的輸入端，以防發生接觸不良、 【實施方式】 參閱圖面的同時’說明本發明的實施形態；再者， 並不因本實施職，祕定本發明。 圖1絲本發明實施職_醜針結觀體域圖；關於 Γ〇〇 Α；1 的層叠膠膜型探針、及既有檢查裝置印刷電路板的構成 _ 119 ’因與舊式例相同’因而省略制；但與舊式例 ^同f處在於’連接電氣信號用座標變換襄置上的第1佈線群組 裝⑴、和第2佈線群組裝⑵的構成。 圖2表不本發明實施形態的相關連接電氣信號用座標變換裝 置上的第1 (y向）佈線群結構；圖23上的⑻表示，具導電部 的主要第1佈線群；此實施形‘I上，使_是金屬鋪；除了銅 以外的材料則有金、銀、紹、鎳;^金屬、或這些合金；侧加工 黏接此銅__旨軸⑽，並崎麟節2)上形成導電圖案 ⑽；配合層疊膠膜型探針組裝⑽A)等信麟端子群輸出端

糟由圖4及圖5，說明連接上述層疊膠顧探針組裝 等信號線端子、與第丨佈線群輪土端時_作；圖4表示從層最 膠膜型探離裝側，觀看連接時位置關係的側視圖；連接時 以失在第1佈線群輸人部⑽、與第2端子前端部⑽之間的方 式’連接層豎膠膜型探針組裝⑽八)的輸出端（ι〇4)。 1362713 (104)，所選擇之丨直線上的數個信號線端子部間距(pa in)，而 配置的y向佈線群輸入部04)，略從樹脂膠膜（12)突出；在到達 y向佈線群輸出部的過程中，各導體圖案是朝y向擴充間距，以 成為比該輸入端間距，稀疏的間距(pa_〇ut)輸出端（15);此y向

佈線群輸出部（15)，也自樹脂膠膜(12)略為突出；而且，主要第J 佈線群(11)上，設有用於固定後述數個第1佈線群的支標棒*** 孔（16a、16b)。 圖2b表示構成本發明實施形態相關第丨佈線群輸入端之第2 端子（21)的要素；蝕刻加工黏接金屬箔的樹脂膠膜(22)後，在樹 脂膠膜(22)上形成第2端子⑽；第2端子⑽的各位置，則配 置成因應第1佈線群輸人部(⑷的間距；同樣的，第2端子前端 部（24)，略從樹脂膠膜（22)突出；且設有固定支標棒用的***孔 (26a、邓Μ 〇 圖3表示前述第1佈線群的部分組裝圖；圖&是在主要第^ 佈線群⑻的兩側，配置了第2端子群(21)，***支撑棒(17a)及 支擇棒⑽)後，藉由各黏接固定，以構成如圖北所示之第i佈 線群組裝（1);而且，如圖！所示，同於數個第i佈_―樣，可 藉由***固定於相同讀棒(17a、17b)，以構朗應—個層疊膠 膜型探針組裝之錄_子群㈣丨佈鱗組裝⑴。 1362713 圖5表示詳細說明連接動作之圖4上的A向視圖；盘第j佈 線群輸入部(⑷的-㈣⑽）’呈對向的第2端子前端部⑽辟 面⑽)之間的距離⑽，事先設定了小於構成層疊膠膜型探針= 裝100Α輸出端⑽)的導體圖案厚度⑴）；因此，在第i佈線群 輸入部（⑷、與第2端子前端部⑽之間，***探針輸出端⑽） 後，會因第2端子前端部(24) ’是構成於剛性較小之樹脂膠膜⑽ 上的金屬_ ’因此可獨立活動第丨佈線群輸人部⑽，而如圖％ 所示發揮旋轉力的侧，而被擴張於第丨佈線群輸人部⑽ 第2端子前端部（24)之間。 此時藉由知加知轉力的第2端子前端部（24)的彈.簧力，而 引起反作用的（P)，則施加於探針輸出端⑽）兩面，以更加維持 堅固的連接。上述已說明探針輪出端⑽）、和第丨佈線群輸入部 (⑷相關連接’但也可透過相同構成，以轉第1佈線群輸出部 (15)、和第2佈線群輸入部(34)間的堅固連接；圖丨表示，第2(χ 佈線群組裝⑵，是在主要佈線群(31)_面上，雜設有第2 端子前端部(44)之樹脂膠膜(41)的部分斷裂圖。 因屬具_L述特徵的連接電驗制座標變換裝置，而得以讓 探針的輪出端、及第1佈線群輪人端之間的電氣連接、及第1輸 出％與第2輸人端之間的機械連接更加堅固：進^’更確實進行 電氣連接縣防止細料、或降低賴阻抗偏差的效果。 如上述說明所示’根據本發明之連接電氣信號用座標變換裝 置，在因應半導體設備狹密間距的回路檢查裝置（探針台 (prober))上，提供了可因應高密度狹密間距焊墊的低成本探針 農置且具備例如以直徑300mm，得以充分應付全部檢查半導體 12 1362713 晶片所形成之數十〜數百個晶_魏，藉子機板做成2層左 右，而得以用低價做出連接可靠性高的電路板。 已如圖面所示，基於最佳實施形態進行說明，但只要是熟習 該項技術者，便可在不脫離本發明構想的情況下，輕易進行各種 變更與改變；本發明亦包含該變更例。

100b-l〜100b- -η 層疊膠膜型探針 101 樹脂膠膜 102 導電部 103 探針前端 104 輸出端 105 導電性強化仿真部 106 絕緣仿真部 107 支撐棒***孔 108 缺口 109A〜109D LSI晶片 1362713 109pl-l 〜109pl-n 焊墊 109p2-l 〜109p2-n 焊墊 11 主要第1佈線群 110a、110b 支撐棒 111 y向佈線群 112 樹脂膠膜 113 線導體 113in y向佈線群輸入部 113out y向佈線群輸出部 114 X向佈線群 115 樹脂膠膜 116 樹脂膠膜 116in X向佈線群輸入部 116out X向佈線群輸出部 15 1362713

117 裝置印刷電路板 118 導體圖案 118in 輸入端 118out 輸出端 119 精密探針 12 樹脂膠膜 13 導電圖案 14 第1佈線群輸入部 14a 壁面 15 第1佈線群輸出部 16a 支撐棒***孔 16b 支撐棒***孔 17a、17b 支樓棒 2 第2佈線群組裝 21 第2端子群 22 樹脂膠膜 23 第2端子 24 第2端子前端部 24a 壁面 26a、26b ***孔 31 主要佈線群 34 第2佈線群輸入部 41 樹脂膠膜 44 第2端子前端部 1362713 tl 導體圖案厚度 t2 距離 Pa-in 間距 pa-out 間距 pb-in 間距 pb-out 間距 pc-out 標準間距

Claims (1)

1^62713 十、申請專利範圍： 1. -種連接電氣信制座標變縣置，其特徵在於：使用黏 接金屬泊的樹脂膠膜，並姓刻加工前述金屬箱後，在樹脂谬膜上 形成包含探針功能且構成導電體的導電圖案； 層疊數片前述附探針功能的樹脂膠膜，讓前述探針前端部， 完全接觸半導體晶片的電極焊墊，以進行半導體晶片回路檢查的 測頭組裝；

使用黏接金屬_樹轉膜，㈣加功述金屬羯，並於樹 :、幵成導電圖案，而自樹脂膠膜外周，突出前期導電圖案 的輸入端及輸出端’將前述探針輸出端間距，視為輸人端間距後， 在第1水平方向（y向將間距比自雜人端間距稀疏的間距， 視為輸出端後’即屬第1佈線群； 佈線群輸出端間距’視為輸人端間距後 方向上呈直交的第2水平方向（χ向）上；及 將間距比該輸’間距稀疏的間距，視為輸出端，而屬第2 佈線群2連接鍊變換裝置上，因應前述探針輸出端 述第1佈線群輸入端’是由可在y z平面内獨立活動的 ^少2個端询構成，闕料祕探針的輸出端、與前 佈線群輸入端時，前什势、& ^ 】4第1佈線群輸入端的第1端子壁面，合接 ::::::端的一側’且第—2端子壁面，會接 •如申#專利㈣第丨項的連接電氣信賴座標變換裝置 1362713 二徵在於·將連結於第i佈線群導電圖案的輸人端視為第1 並使_接金㈣的樹脂膠膜，侧加工前述金屬羯，且 ^脂顧均成前料2端子，再樹脂_，黏接於構成 則述第1佈線群的樹脂膠膜兩面上。 、 3.如申明專利朗第丨項的連接魏信制座標變換裝置， 端^在於：讓接觸前述探針輸出端側面的第1端子壁面、和第2 _::::小於事先接觸構成探針輸物 其特=請因專=第佈m號用座標變換裝置， 是由可在X z平面内，m 佈線群輸入端， 獨立活動的至少2個端子所播 通前述第1佈線群輪出她命^+ 冓成，接觸導 佈線群輸入端的们==接前述第2 ，，且_佈線群輪 佈線群輸出端的相反側。 ^ 述第！ =請專利範圍第〗項的連接電氣信 =徵在於：將連結於第2佈_導電， 端子，並梅接金屬_脂膠膜綱力 視為第！ 且於樹脂_上形錯料2好，再射納^杨騎’ 成前述第2佈線群_§膠膜鉍上。"β_’黏接於構 料·轉4_連接電氣 1362713 的第1端子壁面、和第2端子壁面之間的對向距離，是以小於事 先接觸構成第1佈線群輸出端圖案厚度的方式所設置而成。