CN101183118A - 连接电气信号用坐标变换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连接电气信号用坐标变换装置；该装置用在可因应狭密间距焊垫的探针卡上，特别是容易从测头，布线至检查装置电路板，且防止电气接触不良；因此在连接电气信号用坐标变换装置上，因应探针输出端之一的第1布线群输入端，是由可在yz平面内，独立活动的至少2个端子所构成；接触导通前述探针输出端、与前述第1布线群输入端时，前述第1布线群输入端的第1端子壁面，会接触前述探针输出端的一侧，且第2端子壁面，会接触前述探针输出端的相反侧。

Description

连接电气信号用坐标变换装置
技术领域
本发明涉及用于探针卡(probe card)等连接电气信号用的坐标变换装置，尤其是有关于有效从测头，布线至探针卡电路板的连接电气信号用坐标变换装置。
背景技术
在LSI等电子设备制程上，是将探针卡用于半导体晶圆上所形成的数个半导体芯片回路检查上；一般而言，无论半导体组件种类为何，此探针卡系包含由共通设计的印刷电路板所构成的主机板、及无论半导体种类为何，以共通设计所配置而成，并连接于试验器的端子针(terminal pin)、及因应半导体种类所配置的探针、与连接前述探针与前述端子针、及因应半导体组件种类而设计的印刷电路板所包含的子机板(child board)。
此子机板特征在于，具有将狭密间距的测头布线，变换成稀疏间距的布线功能，且由适当的密封(shield)设计，形成耐测量杂波(noise)的设计；但却因提升电子设备的积体度，而增加半导体芯片上的回路端子数，及因狭隘的焊垫微距(pad pitch)，而必须比子机板更加多层、及布线更细微化，而造成价格居高不下的缺点。
另一方面，以往，本发明人等，在包含细微化的焊垫排列、因应狭密间距、加速(overdrive)及划线(scribe)功能的探针接触部附近，为了实现细微控制举动的探针结构要求，已提议过数种改良技术(例如专利文献1及2)；这些改良技术，使用的是黏接金属铜箔的树脂胶膜，蚀刻(etching)加工前述铜箔后，在树脂胶膜上形成包含探针功能，且构成导电体的导电图案(pattern)；层迭数片前述附探针功能的树脂胶膜，让前述探针前端部，完全接触半导体芯片的电极焊垫，以进行半导体芯片回路检查的测头组装。
如专利文献1的图24等、及专利文献2的图1等所示，藉由本提案层迭胶膜的探针结构，是将铜箔板黏贴于带状(长方形)树脂胶膜面，再藉由蚀刻此铜箔板，以便于树脂胶膜面上形成具弯曲部的铜探针，层迭数片附探针的树脂胶膜，即构成探针组装。
专利文献1：日本特开2004-274010号公报。
专利文献2：日本特开2005-300545号公报。
本发明人等，提议用黏接铜箔的树脂胶膜，蚀刻加工前述铜箔，并于树脂胶膜上形成导电图案，而自树脂胶膜外周，突出前期导电图案的输入端及输出端，将前述探针输出端间距，视为输入端间距后，在第1水平方向(y向)，将间距比自该输入端间距稀疏的间距，视为输出端后，即属第1布线群、及将第1布线群输出端间距，视为输入端间距后，在第1水平方向上呈直交的第2水平方向(x向)上；将间距比该输入端间距稀疏的间距，视为输出端，而属第2布线群的连接电气信号用坐标变换装置；以作为随着增加焊垫数、及狭隘焊垫微距的布线方法。
图6将说明以往所提议的上述旧式例；图6a为层迭胶膜型探针概略组装图；此属搭配连接电气信号用坐标变换装置后，对主机板进行布线的分解侧视图；图6b为1个层迭胶膜型探针结构的概略正视图。
图6b的树脂胶膜(101)(例如聚亚酰胺树脂)上，黏接了金属铜箔(例如铍铜)，并藉由蚀刻加工此铜箔，而形成导电部(102)、导电性强化仿真(dummy)部(105)等；而且，藉由在导电部(102)、及导电性强化仿真部(105)间隙中印刷绝缘树脂，而形成用于维持电气绝缘与机械刚性的绝缘仿真部(106)。另一方面，事先在树脂胶膜(101)上，设置用于固定后述数个树脂胶膜的支撑棒插入孔(107)、及用于确保探针动作的缺口(108)。此外，导电部(102)的一端，则连接于芯片焊垫，以作为探针前端(103)，另一端则设置用于连接后述连接电气信号用坐标变换装置端子的端子部(104)。
图6a表示具上述功能的层迭胶膜型探针的整体组装图；另一侧的n个焊垫(109p1-1～109p1-n)，是在同于另一侧具有n个焊垫(109p2-1～109p2-n)的LSI芯片(109A)上，各迭积层迭胶膜型探针100a-1～100a-n、100b-1～100b-n，并藉由插入支撑棒(110a、110b)，以构成层迭胶膜型探针组装(100A)；同样的，针对LSI芯片(109B)，构成出层迭胶膜型探针组装(100B)；对LSI芯片(109C)，构成出层迭胶膜型探针组装(100C)；对LSI芯片(109D)，构成出层迭胶膜型探针组装(100D)；再通过全部固定(图式未揭)上述4组层迭胶膜型探针组装，便可构成因应4个芯片的探针组装。
而且，本图是通过y向布线群(111)、及x向布线群(114)，连接检查装置印刷电路板(117)的图式例；在树脂胶膜(112)上布线导体(113)，以形成y向布线群(111)；配合层迭胶膜型探针组装(100a)，而选择位于1直线上的数个信号线端子部(104)的间距(pa-in)所配置的y向布线群输入部(113in)，系自树脂胶膜(112)略为突出；在到达y向布线群输出部(113out)的过程中，各导体图案是朝y向扩充间距，以成为具备间距(pa-out)的输出端；同样的，y向布线群输出部(113out)，也自树脂胶膜(112)略为突出。
同样的，在树脂胶膜(115)上布线导体(116)，以形成x向布线群(114)；配合数个y向布线群(111)，而选择位于一直在线的数个y向布线群输出部(113out)间距(pb-in)，所配置的x向布线群输入部(116in)，是自树脂胶膜(115)略为突出。在到达x向布线群输出部(116out)的过程中，各导体图案是朝x向扩充间距，以成为和最终检查装置印刷电路板输入端(118in)的间距互为一致，且具间距(pb-out)的输出端；同样的，x向布线群输出部(116out)也自树脂胶膜(115)略为突出。
各层迭固定上述所形成的y向布线群(111)、及x向布线群(114)后，让层迭胶膜型探针组装(100A)与y向布线群(111)、y向布线群(111)与x向布线群(114)、及x向布线群(114)与检查装置印刷电路板(117)，略从树脂胶膜突出，并在不通过焊锡的情况下，通过接触形成的各输出入端子，以获得导电；图7a表示连接探针的信号线端子部输出端(104)及y向布线群输入部(113in)，图7b表示连接y向布线群输出部(113out)及x向布线群输入部(116in)相关详细图。
检查装置印刷电路板(117)上，则从检查装置印刷电路板输入端(118in)，引入因导体图案(118)而具备标准间距(pc-out)的输出端(118out)，并通过接触检查装置的精密探针(pogo pin)(119)，以实施检查。
如上述所言，通过并用层迭胶膜型探针组装、及坐标变换装置的布线群，即使在高密度狭密间距焊垫上，也可将焊垫附近的高密度布线，阶段性扩充到，既有检查装置电路板输入部的稀疏间距，因此具有可配合既有检查装置电路板进行设计的效果；此外，也可随心所欲的设计检查装置电路板的输入端位置，因此相较于现有的多层(数十层)电路板，可实现少层数电路板，以提供低成本探针装置；而且不需焊锡，因此具有组装工时少、及卓越的维修保养效果。
以传统发明而言，层迭胶膜层迭型探针组装、及坐标变换装置后，仅通过各端子具备的z向(押入方向)弹簧力，以连接各输出入端子，因此会在各端子的接触阻抗上发生偏差、或接触不良等问题。
发明内容
本发明的目的在于，为了解决这些问题，而更确实电气连接层迭胶膜型探针组装、及坐标变换装置的各端子，以便以低成本，可因应高密度、狭密间距焊垫，提供连接可靠性高的探针装置。
本发明是采用以下技术手段实现的：
一种连接电气信号用坐标变换装置，使用黏接金属箔的树脂胶膜，并蚀刻加工前述金属箔后，在树脂胶膜上形成包含探针功能且构成导电体的导电图案；层迭数片前述附探针功能的树脂胶膜，让前述探针前端部，完全接触半导体芯片的电极焊垫，以进行半导体芯片回路检查的测头组装；使用黏接金属箔的树脂胶膜，蚀刻加工前述金属箔，并于树脂胶膜上形成导电图案，而自树脂胶膜外周，突出前期导电图案的输入端及输出端，将前述探针输出端间距，视为输入端间距后，在第1水平方向(y向)，将间距比自该输入端间距稀疏的间距，视为输出端后，即属第1布线群；将第1布线群输出端间距，视为输入端间距后，在第1水平方向上呈直交的第2水平方向(x向)上；及将间距比该输入端间距稀疏的间距，视为输出端，而属第2布线群的连接电气信号用坐标变换装置上，因应前述探针输出端之一的前述第1布线群输入端，是由可在y z平面内独立活动的至少2个端子所构成，接触导通前述探针的输出端、与前述第1布线群输入端时，前述第1布线群输入端的第1端子壁面，会接触前述探针输出端的一侧，且第2端子壁面，会接触前述探针输出端的相反侧。
前述的将连结于第1布线群导电图案的输入端，视为第1端子，并使用黏接金属箔的树脂胶膜，蚀刻加工前述金属箔，且于树脂胶膜上形成前述第2端子，再将该树脂胶膜，黏接于构成前述第1布线群的树脂胶膜两面上。
前述的让接触前述探针输出端侧面的第1端子壁面、和第2端子壁面之间的对向距离，是以小于事先接触构成探针输出端导体图案厚度的方式所设置而成。
前述的因应第1布线群输出端之一的第2布线群输入端，是由可在x z平面内，独立活动的至少2个端子所构成；接触导通前述第1布线群输出端、与前述第2布线群输入端时，前述第2布线群输入端的第1端子壁面，会接触前述第1布线群输出端的一侧，且前述第2布线群输入端的第2端子壁面，会接触前述第1布线群输出端的相反侧。
前述的将连结于第2布线群导电图案的输入端，视为第1端子，并使用黏接金属箔的树脂胶膜，蚀刻加工前述前述金属箔，且于树脂胶膜上形成前述第2端子，再将该树脂胶膜，黏接于构成前述第2布线群的树脂胶膜两面上。
前述的让接触第1布线群输出端侧面的第2布线群输入端的第1端子壁面、和第2端子壁面之间的对向距离，是以小于事先接触构成第1布线群输出端图案厚度的方式所设置而成。
本发明与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果：
在连接电气信号用坐标变换装置上，因应层迭胶膜型探针输出端之一，以便连接电气信号用坐标变换装置的第1布线群输入端，是由可在y z平面内，独立活动的至少2个端子所构成；接触导通前述探针的输出端、及前述第1布线群的输入端时，让前述第1布线群的输入端第1端子壁，接触前述探针输出端的一侧，且让第2端子壁，接触前述探针输出端的相反侧面；可通过这种构成，更确实的电气连接探针输出端、与第1布线群的输入端，以防发生接触不良、及降低接触阻抗的偏差。
将连结于第1布线群导电图案的输入端，视为第1端子，并使用黏接金属箔的树脂胶膜，蚀刻加工前述金属箔后，在树脂胶膜上形成前述第2端子后，将该树脂胶膜黏接于构成前述第1布线群的树脂胶膜两面上；可由此构成，更确实在小空间里，电气连接探针的输出端、及第1布线群的输入端。
而且，接触前述探针输出端侧面的第1端子壁面、及与第2端子壁面对向的距离，以小于事先接触构成探针输出端的导体图案厚度方式所设置而成；藉由此构成，将探针的输出端，插入连接于第1布线群的输入端时，可在第1布线群输入端的2个端子间方向发挥弹簧力作用，以更强化机械性连接探针的输出端、和第1布线群的输入端，以防发生接触不良、或降低接触阻抗的偏差。
附图说明
图1为实施例的整体说明图；
图2为说明实施例第1布线群构成要素平面图；
图2a为主要第1布线群图；
图2b为第1布线群输入端的第2端子群图；
图3a、图3b为说明实施例第1布线群组装法的侧视图；
图4为实施例探针输出端、与装置第1布线群输入端的连接关系侧视图；
图5a、图5b为实施例探针输出端、与装置第1布线群输入端的连接动作说明图；
图6为旧式例相关探针组装、及连接电气信号用坐标变换装置整体说明图；
图6a为层迭胶膜型探针概略组装图；
图6b为1个层迭胶膜型探针结构的概略正视图；
图7a为探针输出端、与装置第1布线群输入端的连接关系侧视图；
图7b为第1布线群输出端、与第2布线群输入端的连接关系侧视图。
具体实施方式
以下，将参阅图面的同时，说明本发明的实施例；
图1表示本发明实施例的相关探针结构整体组装图；关于图1上的层迭胶膜型探针、及既有检查装置印刷电路板的构成100(A～D)～119，因与旧式例相同，因而省略说明；但与现有技术不同之处在于，连接电气信号用坐标变换装置上的第1布线群组装(1)、和第2布线群组装(2)的构成。
图2表示本发明实施例的相关连接电气信号用坐标变换装置上的第1(y向)布线群结构；图2a上的(11)表示，具导电部的主要第1布线群；此实施例上，使用的是金属铜箔；除了铜以外的材料则有金、银、铝、镍等金属、或这些合金；蚀刻加工黏接此铜箔的树脂胶膜(12)，并于树脂胶膜(12)上形成导电图案(13)；配合层迭胶膜型探针组装(100A)等信号线端子群输出端(104)，所选择的1直线上的数个信号线端子部间距(Pa-in)，而配置的y向布线群输入部(14)，略从树脂胶膜(12)突出；在到达y向布线群输出部的过程中，各导体图案是朝y向扩充间距，以成为比该输入端间距，稀疏的间距(pa-out)输出端(15)；此y向布线群输出部(15)，也自树脂胶膜(12)略为突出；而且，主要第1布线群(11)上，设有用于固定后述数个第1布线群的支撑棒插入孔(16a、16b)。
图2b表示构成本发明实施例相关第1布线群输入端的第2端子(21)的要素；蚀刻加工黏接金属箔的树脂胶膜(22)后，在树脂胶膜(22)上形成第2端子(23)；第2端子(23)的各位置，则配置成因应第1布线群输入部(14)的间距；同样的，第2端子前端部(24)，略从树脂胶膜(22)突出；且设有固定支撑棒用的插入孔(26a、26b)。
图3表示前述第1布线群的部分组装图；图3 a是在主要第1布线群(11)的两侧，配置了第2端子群(21)，插入支撑棒(17a)及支撑棒(17b)后，通过各黏接固定，以构成如图3b所示的第1布线群组装(1)；而且，如图1所示，同于数个第1布线群一样，可藉由插入固定于相同支撑棒(17a、17b)，以构成因应一个层迭胶膜型探针组装的信号线端子群的第1布线群组装(1)。
由图4及图5，说明连接上述层迭胶膜型探针组装(100A)等信号线端子、与第1布线群输入端时的动作；图4表示从层迭胶膜型探针组装侧，观看连接时位置关系的侧视图；连接时，是以夹在第1布线群输入部(14)、与第2端子前端部(24)之间的方式，连接层迭胶膜型探针组装(100A)的输出端(104)。
图5表示详细说明连接动作的图4上的A向视图；与第1布线群输入部(14)的一壁面(14a)，呈对向的第2端子前端部(24)壁面(24a)之间的距离(t2)，事先设定了小于构成层迭胶膜型探针组装100A输出端(104)的导体图案厚度(t1)；因此，在第1布线群输入部(14)、与第2端子前端部(24)之间，插入探针输出端(104)后，会因第2端子前端部(24)，是构成于刚性较小的树脂胶膜(22)上的金属箔，因此可独立活动第1布线群输入部(14)，而如图5b所示发挥旋转力的作用，而被扩张于第1布线群输入部(14)、和第2端子前端部(24)之间。
此时，由施加旋转力的第2端子前端部(24)的弹簧力，而引起反作用的(p)，则施加于探针输出端(104)两面，以更加维持坚固的连接。上述已说明探针输出端(104)、和第1布线群输入部(14)相关连接，但也可通过相同构成，以维持第1布线群输出部(15)、和第2布线群输入部(34)间的坚固连接；图1表示，第2(x向)布线群组装(2)，是在主要布线群(31)的两面上，黏接设有第2端子前端部(44)的树脂胶膜(41)的部分断裂图。
因属具上述特征的连接电气信号用坐标变换装置，而得以让探针的输出端、及第1布线群输入端之间的电气连接、及第1输出端与第2输入端之间的机械连接更加坚固；进而，更确实进行电气连接，以带来防止接触不良、或降低接触阻抗偏差的效果。
根据本发明的连接电气信号用坐标变换装置，在因应半导体设备狭密间距的回路检查装置(探针台(prober))上，提供了可因应高密度狭密间距焊垫的低成本探针装置，且具备例如以直径300mm，得以充分应付全部检查半导体芯片所形成的数十～数百个晶圆的功能，且将子机板做成2层左右，而得以用低价做出连接可靠性高的电路板。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种连接电气信号用坐标变换装置，其特征在于：使用黏接金属箔的树脂胶膜，并蚀刻加工前述金属箔后，在树脂胶膜上形成包含探针功能且构成导电体的导电图案；
层迭数片前述附探针功能的树脂胶膜，让前述探针前端部，完全接触半导体芯片的电极焊垫，以进行半导体芯片回路检查的测头组装；
使用黏接金属箔的树脂胶膜，蚀刻加工前述金属箔，并于树脂胶膜上形成导电图案，而自树脂胶膜外周，突出前期导电图案的输入端及输出端，将前述探针输出端间距，视为输入端间距后，在第1水平方向(y向)，将间距比自该输入端间距稀疏的间距，视为输出端后，即属第1布线群；
将第1布线群输出端间距，视为输入端间距后，在第1水平方向上呈直交的第2水平方向(x向)上；及
将间距比该输入端间距稀疏的间距，视为输出端，而属第2布线群的连接电气信号用坐标变换装置上，因应前述探针输出端之一的前述第1布线群输入端，是由可在y z平面内独立活动的至少2个端子所构成，接触导通前述探针的输出端、与前述第1布线群输入端时，前述第1布线群输入端的第1端子壁面，会接触前述探针输出端的一侧，且第2端子壁面，会接触前述探针输出端的相反侧。
2.如权利要求1的连接电气信号用坐标变换装置，其特征在于：将连结于第1布线群导电图案的输入端，视为第1端子，并使用黏接金属箔的树脂胶膜，蚀刻加工前述金属箔，且于树脂胶膜上形成前述第2端子，再将该树脂胶膜，黏接于构成前述第1布线群的树脂胶膜两面上。
3.如权利要求1的连接电气信号用坐标变换装置，其特征在于：让接触前述探针输出端侧面的第1端子壁面、和第2端子壁面之间的对向距离，是以小于事先接触构成探针输出端导体图案厚度的方式所设置而成。
4.如权利要求1的连接电气信号用坐标变换装置，其特征在于：因应第1布线群输出端之一的第2布线群输入端，是由可在x z平面内，独立活动的至少2个端子所构成；接触导通前述第1布线群输出端、与前述第2布线群输入端时，前述第2布线群输入端的第1端子壁面，会接触前述第1布线群输出端的一侧，且前述第2布线群输入端的第2端子壁面，会接触前述第1布线群输出端的相反侧。
5.如权利要求1的连接电气信号用坐标变换装置，其特征在于：将连结于第2布线群导电图案的输入端，视为第1端子，并使用黏接金属箔的树脂胶膜，蚀刻加工前述前述金属箔，且于树脂胶膜上形成前述第2端子，再将该树脂胶膜，黏接于构成前述第2布线群的树脂胶膜两面上。
6.如权利要求4的连接电气信号用坐标变换装置，其特征在于：让接触第1布线群输出端侧面的第2布线群输入端的第1端子壁面、和第2端子壁面之间的对向距离，是以小于事先接触构成第1布线群输出端图案厚度的方式所设置而成。
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