专利名称：探针卡用接触端子和探针卡的制作方法
技术领域：
本发明涉及探针卡用接触端子和探针卡。
背景技术：
为了进行形成于晶片的各半导体器件的检查，使用探测器作为检查装置。探测器具备载置晶片的基台和能够与该基台相对的探针卡。探针卡具备板状的基部；和在基部的与基台的相对面以与晶片的半导体器件的各电极焊盘和各焊锡凸块相对的方式配置的多个柱状接触端子、即伸缩探针(pogo pin)(弹簧探针)的柱塞和接触探针(例如，参照专利文献I)。在探测器中，当载置于基台上的晶片和探针卡相对时，探针卡的各接触端子与半导体器件的电极焊盘和焊锡凸块接触，使电从各接触端子向与各电极焊盘和各焊锡凸块连接的半导体器件的电路流动，由此来检查该电路的导通状态等。近年来，随着半导体器件的电路的微细化的进展，电极焊盘和焊锡凸块也在微细化。随之，推进了探针卡的接触端子的小径化，但接触端子的小径化导致电极焊盘和接触端子的接触压(接触压强)的增加，结果是，接触端子的磨损严重。因此，为了防止接触端子的磨损，用硬度高的高耐磨损性材料构成该接触端子。现有技术文献专利文献1:日本特开2002 - 22768号公报
发明内容
发明想要解决的问题但是，通常，高耐磨损性材料的电阻率大，另外，接触端子对电流的传导性也因小径化而降低，其结果，接触端子的电阻值变大，因此，当使电流向接触端子流动时，该接触端子大量发热进行氧化，并且周围的接触端子也进行氧化。另外，当接触端子的发热量非常大时，该接触端子有可能发生熔损。本发明的目的在于，提供一种能够防止氧化和熔损的探针卡用接触端子和探针卡。为了达到上述目的，技术方案I记载的探针卡用接触端子的特征在于，具备柱状的主体，所述主体具有包含第一材料的柱状的中心部；和包含第二材料且覆盖所述中心部的侧表面的外部筒，所述第二材料的硬度和电阻率与所述第一材料的硬度和电阻率不同。技术方案2记载的探针卡用接触端子的特征在于，在技术方案I记载的探针卡用接触端子中，所述第二材料的硬度比所述第一材料的硬度高，所述第一材料的电阻率比所述第二材料的电阻率小。技术方案3记载的探针卡用接触端子的特征在于，在技术方案I记载的探针卡用接触端子中，所述第一材料的硬度比所述第二材料的硬度高，所述第二材料的电阻率比所述第一材料的电阻率小。技术方案4记载的探针卡用接触端子的特征在于，在技术方案I 技术方案3中任一项记载的探针卡用接触端子中，所述主体的与半导体器件接触的部分呈锤形状。技术方案5记载的探针卡用接触端子的特征在于，在技术方案I 技术方案3中任一项记载的探针卡用接触端子中，所述主体的与半导体器件接触的部分呈炮弹形状。技术方案6记载的探针卡用接触端子的特征在于，在技术方案I 技术方案3中任一项记载的探针卡用接触端子中，所述主体的与半导体器件接触的部分呈柱端形状。技术方案7记载的探针卡用接触端子的特征在于，在技术方案I 技术方案3中任一项记载的探针卡用接触端子中，所述主体的与半导体器件接触的部分，通过沿着相对于所述主体的中心轴倾斜的面切除所述主体而形成。技术方案8记载的探针卡用接触端子的特征在于，在技术方案2记载的探针卡用接触端子中，所述中心部的粗细为0. 5 ii m 50 ii m,所述外部筒的厚度为0. 5 y m 100 u m0技术方案9记载的探针卡用接触端子的特征在于，在技术方案3记载的探针卡用接触端子中，所述中心部的粗细为0. 5 ii m 50 ii m,所述外部筒的厚度为0. 5 ii m 100 u m。为了实现上述目的，技术方案10记载的一种探针卡，其对形成于半导体基板的半导体器件进行检查，该探针卡的特征在于，具备板状的基部；和多个在该基部的与所述半导体基板相对的面配置的探针卡用接触端子，所述探针卡用接触端子各自具有柱状的主体，所述主体具有包含第一材料的柱状的中心部；和包含第二材料且覆盖所述中心部的侧表面的外部筒，所述第二材料的硬度和电阻率与所述第一材料的硬度和电阻率不同。发明效果根据本发明，形成外部筒的第二材料的硬度和电阻率与形成中心部的第一材料的硬度和电阻率不同，因此，不会使外部筒和中心部的任一者磨损，作为结果能够抑制主体的变形，另一方面使电流顺畅地流过，防止主体发热，作为结果能够防止主体的氧化和熔损。
图1是示意性地表示本发明实施方式的探针卡的构成的立体图。图2是示意性地表示图1的伸缩探针的构成的放大截面图。图3是图2的伸缩探针的柱塞的接触部的放大截面图。图4是表示图3的接触部的前端部分的变形例的图，图4 (A)是第一变形例，图4(B)是第二变形例，图4 (C)是第三变形例。附图标记说明10探针卡11 基座12伸缩探针14 柱塞14c接触部14d中心部
14e外部筒
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是示意性地表示本实施方式的探针卡的构成的立体图。在图1中，探针卡10具备圆盘状的基座11 (基部)；和多个在该基座11的与半导体晶片相对的面(图1中，下表面)配置的伸缩探针12。多个伸缩探针12以与形成于半导体晶片上的半导体器件的各电极焊盘和各焊锡凸块的配置相对应的方式配置，探针卡10与半导体晶片相对时，各伸缩探针12的前端与各电极焊盘和各焊锡凸块接触。图2是示意性地表示图1的伸缩探针的构成的放大截面图。在图2中，伸缩探针12具备筒状的外部壳体13 ;可滑动地嵌合于该外部壳体13内的圆柱状的柱塞14 (探针卡用接触端子)；和螺旋弹簧15。外部壳体13是包含大径的下半部13a和小径的上半部13b的带台阶壳体，在下半部13a和上半部13b之间形成有肩部13c。柱塞14具有大径的导向部14a，其滑动自如地嵌合于下半部13a ;小径的上轴部14b，其滑动自如地嵌合于上半部13b ;和接触部14c (主体)，其插进导向部14a并向与上轴部14b相反一侧延伸，且直径比导向部14a小。螺旋弹簧15配置于外部壳体13的肩部13c和柱塞14的导向部14a之间。在该伸缩探针12中，通过与电极焊盘的接触，柱塞14被推入外部壳体13时，螺旋弹簧15被压缩，产生反作用力，因此，柱塞14的接触部14c再次被向电极焊盘挤出。其结果，能够维持接触部14c与电极焊盘接触。在探针卡10中，各伸缩探针12的外部壳体13埋设于基座11中，仅柱塞14从探针卡10的下表面伸出。另外，向各伸缩探针12流过电流，该电流进而经由伸缩探针12流向接触的电极焊盘和焊锡凸块 。图3是图2的伸缩探针的柱塞的接触部的放大截面图。在图3中，接触部14c具有柱状的中心部14d和覆盖该中心部14d的侧表面的外部筒14e，在中心部14d和外部筒14e之间夹设有密接层14f，使中心部14d和外部筒14e密接。接触部14c的与电极焊盘接触的部分(下面，称为“前端部分”)呈炮弹形状。由此，即使接触部14c相对于电极焊盘倾斜，该接触部14c和电极焊盘的接触方式也不会骤变，能够将接触压维持为大致固定。其中，在本实施方式中，外部筒14e覆盖中心部14d的侧表面至接触部14c的前端部分的端部为止。中心部14d和外部筒14e由相互不同的材料构成。具体地讲,构成外部筒14e的材料(下面，“外部材料”)(第二材料)的硬度和电阻率与构成中心部14d的材料(下面，“中心材料”)(第一材料)的硬度和电阻率不同。在本实施方式中，作为中心部材料和外部材料的组合，采用如下组合，S卩，将外部材料设定为比中心部材料的硬度高的高耐磨损性材料,将中心部材料设定为比外部材料的电阻率小的低电阻材料(下面，称为“第一组合”。)，或将中心部材料设定为比外部材料的硬度更高的高耐磨损性材料，将外部材料设定为比中心部材料的电阻率更小的低电阻材料(下面，称为“第二组合”。)。在上述的第一组合中，即使接触部14c反复与电极焊盘接触，外部筒14e也不会磨损，也能够防止随之的外部筒14e附近的中心部14d的磨损，因此，作为结果能够抑制接触部14c的变形。另外，当与电极焊盘接触时，中心部14d顺畅地流过电流，实现高电导性，因此，防止接触部14c发热，作为结果能够防止接触部14c的氧化和熔损。另外，在上述的第二组合中，即使接触部14c反复与电极焊盘接触，中心部14d也不会磨损，也能够防止随之带来的中心部14d附近的外部筒14e的磨损，因此，作为结果能够抑制接触部14c的变形。另外，当与电极焊盘接触时，外部筒14e顺畅地流过电流，实现高电导性，因此，防止接触部14c发热，作为结果能够防止接触部14c的氧化和熔损。作为本实施方式中所使用的低电阻材料，优选不仅电阻率小而且比热大、导热系数低的材料。当比热大时，即使在接触部14c流过大电流而产生焦耳热，低电阻材料的温度也不易上升，因此，该温度难以接近低电阻材料的熔点和软化点，包含低电阻材料的中心部14d和外部筒14e不会烧断，形状不会走形。由此，能够在接触部14c持续流过大电流。另夕卜，当传热系数低时，难以将产生的焦耳热传递到其它部件，例如外部壳体13和螺旋弹簧15，因此，能够防止因外部壳体13和螺旋弹簧15热膨胀而使伸缩探针12不能顺畅地进行动作的情况。作为本实施方式中所使用的低电阻材料的电阻率，优选为10X10_8Q !!!以下，更优选1.6x10_8Q * 6X IO^8Q m。另外，作为该低电阻材料的比热，优选为1000J/kgK以下，更优选为100J/kgK 500J/kgK。另外，作为该低电阻材料的导热系数，优选为10W/mK 1000W/mK，更优选为 20W/mK 500W/mK。另外，作为本实施方式中所使用的低电阻材料，适合的有例如Au (金)、Ag (银)、Cu (铜)、Cu/Au、Au/DLC (Diamond Like Carbon)、Au/纳米直径；作为高耐磨损性材料,适合的有 Pt (钼)、Pd (钯)、W (钨)、Rh (铑)、Ni (镍)、01(、附/1^(、411/1^(、411/纳米直径、11(钛)以及Ti合金、BeCu (铍铜)和磷青铜等铜合金、钢丝类；作为密接剂，适合的有N1、T1、Ta (钽)。作为低电阻材料、密接层和高耐磨损性材料优选的组合，适合的有例如包含Au、N1、Pt的组合、包含Au、N1、W的组合、包含Cu、N1、Au/DLC的组合、包含Au、T1、Pt的组合、包含Au、T1、W的组合、包含Au、Ta、Pt的组合、包含Au、Ta、W的组合。另外，在柱塞14反复与电极焊盘接触中，由于只要即使中心部14d和外部筒14e彼此剥离也能够在接触部14c流过电流，就能够进行半导体器件的检查，因此，也可以不在中心部14d和外部筒14e之间夹设密接层14f。在柱塞14中，外部筒14e通过在中心部14d周围层叠高耐磨损性材料或低电阻材料而形成。作为外部筒14e的形成方法,能够采用电铸、CVD(Chemical Vapor Deposition)和 PVD (Physical Vapor Deposition)。在本实施方式中，为了在中心部14d和外部筒14e均实现规定的功能(耐磨损性、高电导性)，需要一定程度的厚度，例如，在上述第一组合中，中心部14d的粗细t为
0.5 ii m 50 ii m,优选为3 y m 50 y m,外部筒14e的厚度T为0. 5 y m 100 u m,优选为10iim 30iim。由此，能够将中心部14d的电阻值抑制于低的状态，因此，使电流在中心部14d顺畅地流过，能够可靠地防止接触部14c发热，并且，能够将外部筒14e的与电极焊盘的接触压抑制于低的状态，因此，抑制外部筒14e的磨损，作为结果能够可靠地抑制接触部14c的变形。另外，在上述第二组合中，中心部14d的粗细t为0. 5 ii m 50 ii m，优选为
3u m ~ 30 u m,外部筒14e的厚度T为0. 5 y m 100 u m,优选为5 y m 50 y m。由此,能够将外部筒14e的电阻值抑制于低的状态，因此，使电流在外部筒14e顺畅地流过，能够可靠地防止接触部14c发热，并且，能够将中心部14d的与电极焊盘的接触压抑制于低的状态，因此，能够抑制中心部14d的磨损，作为结果能够可靠地抑制接触部14c的变形。以上，使用上述实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式。例如，上述的接触部14c的前端部分呈炮弹形状，但前端部分的形状不限于此，也可以呈柱端形状(图4 (A))或圆锥形状(图4 (B))，另外，也可以通过沿着相对于接触部14c的中心轴倾斜的面(下面，单称为“倾斜面”。)切除该接触部14c的前端，形成前端部分(图
4(C))。在柱端形状的情况下，接触部14c能够与电极焊盘进行面接触，能够尽可能抑制接触部14c的磨损。在圆锥形状的情况下，电极焊盘微细，接触部14c的前端也极细，因此，能够与该电极焊盘可靠地接触。另外，在沿着倾斜面切除接触部14c的前端的情况下，能够减少前端部分的加工工序，能够容易地形成该前端部分。另外，在上述的实施方式中，接触部14c具有包含中心部14d和外部筒14e的双层构造，但也可以具有如下构造，即，如果至少一层包含低电阻材料，其它的至少一层包含高耐磨损性材料，则接触部14c具有层叠有至少三层的构造。另外，柱塞14由圆柱状的部件构成，但构成柱塞14的部件的形状不限于圆柱，例如也可以是棱柱。另外，在上述的实施方式中，将本发明应用于伸缩探针的柱塞，但也可以将本发明应用于接触探针的接触部。
权利要求
1.一种探针卡用接触端子，其特征在于 具备柱状的主体， 所述主体具有包含第一材料的柱状的中心部；和包含第二材料且覆盖所述中心部的侧表面的外部筒， 所述第二材料的硬度和电阻率与所述第一材料的硬度和电阻率不同。
2.如权利要求1所述的探针卡用接触端子，其特征在于 所述第二材料的硬度比所述第一材料的硬度高，所述第一材料的电阻率比所述第二材料的电阻率小。
3.如权利要求1所述的探针卡用接触端子，其特征在于 所述第一材料的硬度比所述第二材料的硬度高，所述第二材料的电阻率比所述第一材料的电阻率小。
4.如权利要求1 3中任一项所述的探针卡用接触端子，其特征在于 所述主体的与半导体器件接触的部分呈锤形状。
5.如权利要求1 3中任一项所述的探针卡用接触端子，其特征在于 所述主体的与半导体器件接触的部分呈炮弹形状。
6.如权利要求1 3中任一项所述的探针卡用接触端子，其特征在于 所述主体的与半导体器件接触的部分呈柱端形状。
7.如权利要求1 3中任一项所述的探针卡用接触端子，其特征在于 所述主体的与半导体器件接触的部分,通过沿着相对于所述主体的中心轴倾斜的面切除所述主体而形成。
8.如权利要求2所述的探针卡用接触端子，其特征在于 所述中心部的粗细为0. 5 ii m 50 ii m,所述外部筒的厚度为0. 5 y m 100 u m。
9.如权利要求3所述的探针卡用接触端子，其特征在于 所述中心部的粗细为0. 5 ii m 50 ii m,所述外部筒的厚度为0. 5 y m 100 u m。
10.一种探针卡，其对形成于半导体基板的半导体器件进行检查，该探针卡的特征在于 具备板状的基部；和多个在该基部的与所述半导体基板相对的面配置的探针卡用接触端子， 所述探针卡用接触端子各自具有柱状的主体， 所述主体具有包含第一材料的柱状的中心部；和包含第二材料且覆盖所述中心部的侧表面的外部筒， 所述第二材料的硬度和电阻率与所述第一材料的硬度和电阻率不同。
全文摘要
本发明提供一种能够防止氧化和熔损的探针卡用接触端子。在检查半导体器件的探针卡(10)的基座(11)中，在与半导体器件相对的面配置有多个伸缩探针(12)，各伸缩探针(12)的柱塞(14)具有柱状的接触部(14c)，接触部(14c)具有柱状的中心部(14d)和覆盖中心部(14d)的侧表面的外部筒(14e)，构成外部筒(14e)的材料的硬度和电阻率与构成中心部(14d)的材料的硬度和电阻率不同。
文档编号G01R1/04GK103063883SQ20121039870
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月19日 优先权日2011年10月21日
发明者星野智久, 雨宫贵 申请人:东京毅力科创株式会社