专利名称：探测卡的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种探测卡，它适用于测量一个测量物体的电气特性。
背景技术：
作为一种探测卡，现已有一种包括一个基板和多个各自具有弯曲部分且附属于基板的探针(见专利文献1)。探测卡所使用的方法是，与其相接触的作为测试物体的电极上的探针末端予以过激励，以弯曲探针的弯曲部分，从而使得测量所必需的，针对作为测量物体的电极，不仅是预定的接触压力，还有末端划过作为测量电极的表面以划穿附属于表面的氧化物，从而保证与测量物体的电极稳定接触。
专利文献1JP-A No.2003-215163。

发明内容
探针一直是以较窄的间距以前进方向接近于较高复杂的集成电路，从而有可能使得探针的弯曲部分与下一个探针相接触。因此，就很难将探针设置成较窄的间距。
如果采用的是直线探针，很自然可以将探针设置成较窄间距，然而就结构而言，直线探针不能转移过激励的负载，而采用弯曲部分的探针就能够成功地实现。因此，直线探针较容易折断且难以获得测量所需的接触压力。此外，由于通过探针划过电极表面上直线探针也难以划穿作为测量物体的电极上氧化薄膜，探针就难以保证与作为测量物体的电极的稳定接触。
如果探针设置成较窄的间距，则电极和在电气连接探针基板上的布线图形就会产生非常拥挤，使得它们的设置很难。这样，就很难将探针设置成较窄的间距。
本发明的原始构想和它的目的是提供一个探测卡，它能够稳定地将其与测量物体上的电极相接触，并且以较窄的间距设置探针，使之能够适用于高复杂的集成电路作为测量物体。
为了能够解决上述问题，本发明的探测卡包括多个直线探针；一个具有绝缘性能的引导基板，在基板中，制成了多个引导孔，探针可以自由移动的方式插入通过引导孔并且引导孔的长度短于探针的长度；以及多个具有绝缘性能的片状部件，面对着基板设置在引导基板上，并且相互间隔层叠使之不会相互接触，其中在片状部件的各个表面上设置电极引脚(pad)，凸出于引导孔的上边的一些探针尾部可以与在多个片状部件最下层中的片状部件上的电极相接触，以及其它凸出于基孔上边的探针尾部贯穿包括在最下层片状部件的最下层或片状部件中的片状部件，从而能够接触在最下层中的片状部件上的片状部件上的电极引脚。
较佳的是，探针的尾部是尖的。片状部件较佳的是以网格状态的或纤维状态的液晶聚合体或者硅薄膜。
在引导基板的内部提供布线图形，且延伸至引导孔，且使之与探针相接触。
在采用多个引导基板的情况下，引导基板是相互层叠的。
所形成的引导基板的引导孔较佳的是相对于垂直方向是倾斜的。
在采用本发明权利要求1相关的探测卡的情况下，当探针末端与所对应的测量物体的电极相接触时，探针可以在各个引导孔中移动。随后，某些探针末端就与在最下层中的片状部件上的电极引脚相接触，另一方面，其它探针的末端就穿过包括在最下层中的片状部件的最下层片状部件或片状部件，使之与在最下层中的片状部件上的片状部件的电极相接触。因此，即使如果使用直线探针影响过激励，该探针仍可以与电极相接触并弯曲，或者探针可贯穿片状部件，从而能够不仅吸收由过激励所引起的负载，而且还能够保证以预定的接触压力与作为测量物体的电极相接触。即，由于能够保证使用直线探针与作为测量物体的电极的稳定接触，就有可能设置具有较窄间距的探针并具有可处理作为测量物体的高复杂集成电路的结果。此外，由于电极引脚是设置在片状部件的表面上，所以就有可能避免电极引脚以及和电极引脚在一起的布线图形的发生拥挤。这样，就容易以较窄的间距来设置探针，从而能够适合于较高复杂的集成电路作为测量物体。
在采用本发明权利要求2相关的探测卡的情况下，探针的末端是尖的，因此探针就容易粘在一个片状部件或多个片状部件上。因此，在获得权利要求1的优点中享受其益处。
在采用本发明权利要求3相关的探测卡的情况下，片状部件是采用网格状态的或纤维状态的液晶聚合体或者硅薄膜所制成的。由于探针末端能够容易地粘在片状部件或多个片状部件上，所以在获得权利要求1的优点中享受其益处。
在采用本发明权利要求4相关的探测卡的情况下，由于在引到基板的中间设置了布线图形，因此在探针具有较窄的间距的情况下，引导基板就不会与电极引脚以与电极引脚一起的布线图形发生拥挤，尽管在常规情况中基板是会发生拥挤从而禁止设置探针。因此，就容易以较窄的间距来设置探针，从而能够适应于较高复杂的集成电路作为测量物体。
在采用本发明权利要求5相关的探测卡的情况下，即使使用多个引导基板，也能够获得上述效果。
在采用本发明权利要求6相关的探测卡的情况下，由于所形成的引导孔相对于垂直方向倾斜，所以插入引导孔的探针也是处于倾斜的状态。因此，探针的末端就以倾斜的方式于作为测量物体的电极相接触并划过该电极。于是，附属于电极的氧化薄膜就能够穿过，因此，就有可能确保与作为测量物体的电极稳定接触。


图1是本发明第一实施例有关探测卡示意图。
图2是探测卡的 部分的放大视图。
图3(a)和3(b)是显示探测卡的引导基板的视图，其中，图3(a)是平面示意图，而图3(b)是剖面示意图。
图4(a)和4(b)是显示探测卡的增强部件的视图，其中，图4(a)是平面示意图，而图4(b)是剖面示意图。
图5(a)和5(b)是显示探测卡的片状部件的视图，其中，图5(a)是平面示意图，而图5(b)是剖面示意图。
图6是本发明第二实施例有关探测卡的示意图。
图7是本发明第三实施例有关探测卡的示意图。
本发明
具体实施例方式
以下详细给出本发明实施例的讨论。
(实施例1)首先，参考附图讨论本发明实施例1有关的探测卡。图1是本发明实施例1有关探测卡的示意图。图2是探测卡α部分的放大视图。图3(a)和(3b)是显示探测卡引导基板的视图，其中，图3(a)是平面示意图，而图3(b)是剖面示意图。图4(a)和4(b)是探测卡增强部件的示意图，其中，图4(a)是平面示意图，而图4(b)是剖面示意图。图5(a)和5(b)是探测卡片状部件的示意图，，其中，图5(a)是平面示意图，而图5(b)是剖面示意图。
图1和图2所示的探测卡A包括多个直线探针100；一个引导基板200且在该基板上提供了探针100可以自由方式插入多个引导孔210；以及两个具有绝缘性能的片状部件301和302，它们设置在引导基板200上且以相互之间不会相接触的间隔相互层叠。以下给出这些部分的详细讨论。
正如图1和图2所示，探针100可以采用圆柱形或带状形状的电导体材料制成。探针100各自的长度范围从300μm至20μm，且在探针插入引导基板200的引导孔的状态下，探针100的末端110和尾部120分别凸出于相对应的引导孔210的下边和上边。探针100可以自由移动的方式使用弹性树脂130粘附在引导基板200上表面的引导孔210中。这样，探针100就具有防滑出形式。值得注意的是，探针100可插入至各自的引导孔210中，且以从30μm至100μm范围内的间距来分布。
探针100的末端110是与作为测量物体B的对应电极10相接触的接触部分，另一方面，其尾部端120是与片状部件301和302上的对应电极引脚310相接触的连接部分。某些探针100在其尾部120是可以与在片状部件301的对应电极引脚310相接触的，另一方面，其它探针100可以其尾部部分120贯穿片状部件301，与在片状部件302上的电极引脚310相接触。
正如图1以及3(a)和3(b)所示，引导基板200是由具有绝缘性能的硅基片所制成的。引导基板200的厚度在从500μm至1200μm的范围内。在引导基板200上的引导孔210式采用感应耦合等离子体(IPC)方法进行各向异性腐蚀制成的，其间距范围为70μm至100μm且相对垂直方向倾斜。可适当地选择引导孔210形状，使之适合于探针100的形状，并且其直径稍微大于探针100的直径。引导孔210的长度可设置成短于探针100的长度。值得注意的是，安装孔220是内螺纹孔，这些安装孔设置在引导基板200的两端部分和中间部分的上表面，可以将下文中将要讨论的增强部件400的支撑柱插入该安装孔。
布线图形230和未显示的与布线图形230电性能连接的电路元件设置在引导基板200内部。布线图形230的一端可由引导孔210引导从引导孔210中露出，并随后与对应的探针100相接触，另一方面，其另一端电性能连接着未显示的设置在引导基板200表面的外部电极。也就是说，布线图形230通过外部电极电性能连接着在显示图之外的电源。
电路元件是进行与探针有关测量所必需的元件，在这种情况下，它可以包括所谓带通电容器的电容器功能和辅助测试的BOST(建立自检)电路的电路功能(即，测量物体B的电性能测量)。电容器具有改善高频性能的作用。作为BOST电路的电路元件功能具有根据对测量物体的测试内容来变更的作用。
正如图1和图4所示，增强部件400包括支撑柱410，它可以插入引导基板200的安装孔220；以及一个框架420，它可以由支撑柱410来支撑着。正如图2所示，多个片状部件301和302可安装在支撑柱410上，该支撑柱以多个片状部件301和302不会相互接触的状态将一个片状部件设置在另一个片状部件上。这样，片状部件301和302就可以设置在引导基板200上。
框架420可由诸如钼之类的材料所制成，该钼所具有的热膨胀系数接近于硅所制成的引导基板的热膨胀系数。采用具有这类热膨胀系数的框架420，框架420就能够在热膨胀系数方面与测量物体B相匹配。
正如图2以5(a)和5(b)所示，作为片状部件301和302使用，液晶聚合体采用网格状态的或纤维状态(LCP-Mesh)，使得各个孔径足够大以便于探针100可以贯穿其中。电极引脚310，探针100的尾部端120可以与其相接触，并且在片状部件301和302表面上设置了连接着电极引脚310的布线图形330和电性能连接的外部电极320。也就是说，某些探针100的尾部端120通过布线图形330以与片状部件的电极引脚310相接触的状态电性能连接着外部电极320。其它探针100的尾部端通过布线图形330以其尾部端120贯穿片状部件且与片状部件302的电极引脚310相接触的状态电性能连接着外部电极320。于是，电极引脚310设置在片状部件301和302表面上，使得布线图形330可以像以较窄间距设置的探针一样进行高密度设置。值得注意的是，外部电极320电气上连接着测量仪器。
这类探测卡的组装方法是首先，将探针100插入到引导基板200的引导孔中，采用弹性树脂130将其粘附与引导基板200。随后，正如图1所示，探针100处于相对于垂直方向倾斜的状态。之后，将支撑柱410插入至安装孔220，以便于粘附。随后将两个片状部件300粘附于支撑柱410，并将片状部件设置成面对着引导基板200相互不会接触。接着，将框架420安装在支撑柱410上。
采用这类结构的探测卡可采用框架420来安装测量仪器的调整，并且用于测量物体B的电性能测量中。以下将详细讨论使用方法。
首先，启动探针的驱动装置，使得引导基板200和测量物体B可以相对移动。采用这种移动，探针100的末端110就能够与测量物体B的电极10相接触。之后，引导基板200和测量物体B的移动使得相互越来越接近，以便于探针100的末端110能够压紧测量物体B的电极10(即，过激励)。
在这种操作的过程中，某些探针100可通过引导基板200的引导孔210移动，并且其尾部端与片状部件301的电极引脚310相接触。另一方面，其它探针100可通过引导基板200的引导孔210移动，并且其尾部端贯穿片状部件301与片状部件302上的电极引脚310相接触。采用这类外露的工作部件，不仅可以有过激励吸引所引起的撞击，而且还能确保在探针100的末端110和测量物体B所对应电极10之间的预定接触压力。在这种情况下，探针100的末端110与测量物体B的电极10相接触，且相对于电极10倾斜以及划过其表面同时划穿其附属的氧化薄膜。通过划穿所附属的氧化薄膜，就能够确保在探针100的末端110和测量物体B所对应电极10之间的稳定接触。随后，可采用测量仪器进行测量物体B的测量。
在采用探测卡A的情况下，尽管采用的是直线探针10，不仅可以确保在探针100的末端110和测量物体B所对应电极10之间的预定接触压力，而且还能够划穿附属在测量物体B电极10表面上的氧化薄膜，以确保在探针100的末端110和测量物体B所对应电极10之间的稳定接触。即，由于直线探针容易以较窄间距来设置，应用这种直线探针，其结果是，适合于高复杂集成电路的应用。
(实施例2)
参考附图讨论本发明第二实施例有关的探测卡。图6是本发明第二实施例有关的探测卡的示意图，图7是显示该探测卡的探针粘附处理的示意图。
图6所示的探测卡几乎具有与探测卡A相同的结构。探针A’不同于探测卡A，它采用了上层引导基板500和下层引导基板600，取代引导基板200。因此，详细讨论将给出在结构上的不同部分，而省略其相同部分的讨论。值得注意的是，与第一实施例相同的符号用于表示相同的部件。
类似于引导基板200的硅基板可作为上层引导基板500使用。上层引导基板500不同于引导基板200，其中，上层引导基板500的厚度范围为100至6mm且比引导基板200薄。因此，在上层引导基板500的中间就不能设置任何布线图形和电路元件。上层引导基板500的上层引导孔510可以70至100μm范围内的间距垂直制成。上层引导基板500的安装孔520是内螺纹孔，可以插入该安装孔的增强部件400支撑柱410制成在上层引导基板500表面的两端部分和中间部分。值得注意的是，探针100可以采用弹性树脂130粘附在上层引导基板500的上表面，使之可以自由移动的方式通过引导孔510和610移动。
作为下层引导基板600使用的是硅基板，它几乎相同于上层引导基板500。下层引导基板600不同于上层引导基板500，其在于各个安装孔不是一个通孔，但是其底部仍是一个内螺纹孔，并且设置安装孔620的位置移开了对应于上层引导基板500的上层引导孔510的位置，同时也没有对准垂直线，正如图7所示。
这类探测卡可采用以下方法来组装。首先，正如图7所示，上层引导基板500和下层引导基板60是相互面对面定位。在这一步骤中，上层引导孔510和下层引导孔610是以垂直线来定位的。之后，探针100可插入到上层引导孔510和下层引导孔610并采用弹性树脂130粘附在上层引导基板500。接着，以图7所示的箭头方向(以右边方向)水平移动上层引导基板500，另一方面，以图7所示的箭头方向(以左边方向)水平移动下层引导基板600。此后，移动适用于支撑柱410的安装孔520和安装孔620，使其能够相对于垂直线对准。探针100，正如图6所示，处于相对于垂直方向倾斜的状态。此后，支撑柱410插入安装孔520和安装孔620内。两个片状部件300相互层叠设置，使之相互间不会接触，以及粘附着支撑柱410，使之面对着上层引导基板500。接着，将框架420粘附着支撑柱410。
于是，将组装的探测卡采用框架420安装上测量仪器的探针，并用于测量物体的电性能测量。将详细讨论其使用方法。
首先，启动探针的驱动装置，并且引导基板200和测量物体B相互移动。通过这种移动，探针100的末端110就能够与测量物体B的电极10相接触。此后，引导基板200移向更接近测量物体B，以使得探针100的末端110能够压紧测量物体B的电极10(即，过驱动)。
在一系列的操作过程中，某些探针100可以通过上层引导基板500的上层引导孔510和下层引导基板600的下层引导孔610移动，使得探针100的尾部120能够与片状部件301的电极引脚310相接触。另一方面，其它探针100可以通过上层引导基板500的上层引导孔510和下层引导基板600的下层引导孔610移动，并且探针100的尾部120可以贯穿片状部件301与片状部件302的电极310相接触。这种操作的结果是，不仅可以有过驱动吸引所引起的撞击，而且还能确保在探针100的末端110和测量物体B的电极10之间的预定接触压力。在这种情况下，探针100的末端110与测量物体B的电极10相接触，且相对于电极10倾斜以及划过其表面同时划穿其附属的氧化薄膜。通过划穿所附属的氧化薄膜，就能够确保在探针100的末端110和测量物体B电极10之间的稳定接触。随后，可采用测量仪器进行测量物体B的测量。
在采用探测卡A’的情况下，尽管采用的是直线探针10，不仅可以确保在探针100的末端110和测量物体B的电极10之间的预定接触压力，而且还能够划穿附属在测量物体B电极10表面上的氧化薄膜，以确保在探针100的末端110和测量物体B电极10之间的稳定接触。即，由于直线探针容易以较窄间距来设置，应用这种直线探针，其结果是，适合于高复杂集成电路的应用。
在没有引发任何不方便的情况下，进行探测卡A和A’的任何设计变化，只要探测卡A和A’包括多个直线探针；和一个引导基板或者具有绝缘性能的引导基板，在各个基板上，形成了多个可以自由移动方式插入探针的引导孔且引导孔的长度短于探针的长度；以及多个片状部件，设置在引导基板上，并且相互之间保持间隔使之相互间不会接触，其中，在各个片状部件上设置了电极引脚和部分探针，在探针的尾部凸出引导孔的上边或上层引导孔，能够与在片状部件最下层的片状部件的对应电极相接触，而另一方面，其它探针100贯穿在最小层中的片状部件或在包括最下层中的片状部件，在其尾部凸出引导孔的上边或上层引导孔，使之能够与在最下层中的片状部件上的片状部件的电极相接触。
因此，在各个探针100都是圆柱形或带状形状，正如以上所讨论的，各个探针100的形状是任意的。此外，在上述讨论中，采用弹性树脂130作为各个探针100的防滑开措施，可以采用任何材料，只要能够尽力实现类似的功能。
在上述讨论中，引导基板200是硅基板，但是引导基板并不特别限制于硅基板。在上述的讨论中，所形成的引导孔倾斜于垂直线，它们的形成也可以与垂直线相一致。在上述讨论中，布线图形23和电路元件可设置在引导基板200的中间，但其存在或不存在都是任意的。值得注意的是，布线图形230也能够自然地应用于进行测试信号发射和接收的线路。在这种情况下，电极引脚310只能够用作为接收部件。
上层引导基板500和下层引导基板600并不一定要使用硅基板，可以使用任何其它基板，只要其具有硅基板的类似功能。在上述实施例的讨论中，在上层引导基板500和下层引导基板600的之间并没有设置任何布线图形，如果基板的厚度具有预定数值甚至于大于预定数值，很自然可以在基板中间设置布线图形，值得注意的是，在第二实施例的讨论中，采用的是包括上层引导基板500和下层引导基板600的两层引导基板，并不需要说明，有可能采用一层叠另一层设置的三层和更多层引导基板。
在上述讨论中，上层引导基板500和下层引导基板600是沿着垂直方向制成的。很自然，有可能将制成的引导孔倾斜于引导孔的垂直方向。
在上述讨论中，片状部件300是以网格状态的或纤维状态的液晶聚合体，但是片状部件300并不限制于液晶聚合体，可以使用任何材料，只要其具有类似的功能。例如，硅薄膜和类似可以替代液晶聚合体。在这种情况下，探针100的尾部120较佳的是尖的。在上述讨论中，采用的是两层片状部件300，并不需要说明，有可能以层叠的方式采用三层和更多层的片状部件，只要其相互之间不接触。
A和A’探测卡100探针200引导基板210引导孔301和302片状部件
310电极引脚500上层引导基板510上层引导孔600下层引导基板610下层引导孔B测量物体10电极
权利要求
1.一种探测卡包括多个直线探针；一个引导基板，它具有绝缘性能，在该引导基板上制成了多个可以自由移动方式插入探针的引导孔，并且该引导孔的长度短于探针的长度；以及多个片状部件，它具有绝缘性能，面对着基板设置在其上面，保持着间距一层叠在另一层上，使之相互之间不接触，其中，在片状部件的各自表面上设置了电极引脚，部分探针的尾部凸出引导孔的上边，可以与在多个片状部件的最下层中的片状部件上的电极引脚相接触，而其它探针的尾部凸出引导孔的上边，可以贯穿在最下层的片状部件或者包括最下层的片状部件的片状部件，使之能够与最下层中的片状部件上的片状部件上的电极引脚相接触。
2.根据权利要求1所述探测卡，其特征在于，所述探针的尾部是尖的。
3.根据权利要求1所述探测卡，其特征在于，所述片状部件以网格状态的或纤维状态的液晶聚合体或硅薄膜。
4.根据权利要求1所述探测卡，其特征在于，在所述引导基板中间设置布线图形，延伸至所述引导孔并使之能够与所述探针相接触。
5.根据权利要求1所述探测卡，其特征在于，采用多个引导基板且将其相互层叠。
6.根据权利要求1或5所述探测卡，其特征在于，所述引导基板的所述引导孔制成倾斜于垂直方向。
全文摘要
本发明的一个目的是提供一种探测卡，它能够稳定接触测量物体的电极并能够以较窄的间距来排列探针，从而适应于高复杂的集成电路作为测量物体。本发明的探测卡包括多个直线探针100；一个引导基板200，它具有绝缘性能，在该引导基板上制成了多个可以自由移动方式插入探针100的引导孔210，并且该引导孔210的长度短于探针100的长度；以及多个片状部件300，它具有绝缘性能，面对着基板299设置在其上面，保持着间距一层叠在另一层上，使之相互之间不接触；其中部分探针100的尾部120可以与片状部件301上的电极引脚310相接触，而其它探针100的尾部120可以贯穿片状部件301，使之能够与片状部件302上的电极引脚310相接触。
文档编号G01R1/073GK1637420SQ20041005671
公开日2005年7月13日 申请日期2004年8月10日 优先权日2004年1月9日
发明者町田一道, 浦田敦夫, 木村哲平 申请人:日本电子材料株式会社