探针转让专利
申请号 : CN200710163665.4
文献号 : CN101165494B
文献日 : 2010-10-06
发明人 : 木本军生
申请人 : 木本军生
摘要 :
本发明公开了一种探针，至少具备弹簧朝垂直方向变形的z变形部、及与该z变形部直列连接的旋转动作、且至少弹簧朝垂直方向变形的zθ变形部，并于该zθ变形部上设置一个或数个旋转中心；而且在探针前端上设置了，让zθ变形部接触焊垫以便在检查时的过度驱动中，以前述旋转中心为主，以转动前述zθ变形部，让探针前端得以在焊垫表面与1点或受限范围内进行接触，且于焊垫表面与探针前端产生相对性的偏移，当开始接触后即去除污垢，且于接触后半可进行导电的曲面。该探针可因应狭隘间距的焊垫，且不需清理。
权利要求 :
1.一种探针，其特征在于：至少具备弹簧朝垂直方向变形的z变形部、及与该z变形部直列连接的旋转动作、且至少弹簧朝垂直方向变形的zθ变形部；而该z变形部是以2个略呈平行的曲线或直线、或曲线与直线所构成的导电材所构成的梁、及该数个梁的两端未呈共通变形的支撑体所固定，固定一端支撑体后，当移动另一端支撑体时，会在一定范围内呈并行运动的2组平行弹簧、及将该2组平行弹簧2段式配置成垂直方向，且具备以导电材的构件结合前述2组平行弹簧支撑体的手段，前述1组平行弹簧支撑体，被连接于受检端焊垫的输入端上，另一组平行弹簧支撑体，则被连接于检查电路的输出端。
2.一种探针，其特征在于：zθ变形部具有1个或数个旋转中心，且于接触焊垫以做检查时，在过度驱动中，该zθ变形部会以前述旋转中心为主以做旋转；探针前端会在焊垫表面与1点或受限范围内做接触，而在焊垫表面与探针前端上产生相对性的偏位，当开始接触后即去除污垢，且于接触后半可进行导电的曲面。
3.一种探针，其特征在于：旋转角θ为θ(1)、θ(2)、….θ(n)的总和，且具有因应各旋转的旋转中心O(1)、O(2)、….O(n)，在因应该旋转的z向位移z(1)、z(2)、….z(n)、及θ旋转位移变形的探针上，焊垫接点的轮廓曲线，是由因应各旋转角θ为θ(1)、θ(2)、….θ(n)的线分S(1)、S(2)、….S(n)的顶点P(0)、P(1)、….P(n)中的1个接触焊垫面，当包含接触顶点的线分S(1)、S(2)、….S(n)之一，与焊垫面略呈平行时，则以连续平滑曲线连接前述顶点P(0)、P(1)、….P(n)的凸起状曲线，则包含于探针前端形状的一部份。
4.如权力要求2所述的探针，其特征在于：只由zθ变形部所构成。
5.如权力要求1所述的探针，其特征在于：zθ变形部为单撑梁的悬臂梁。
6.如权力要求4所述的探针，其特征在于：zθ变形部为单撑梁的悬臂梁。
7.如权力要求1所述的探针，其特征在于：构成平行弹簧的梁、或部分支撑体是由绝缘材所构成。
8.如权力要求1所述的探针，其特征在于：探针输出端则连接，具该探针输出端间距的输入端，而在第1水平方向上，将间距比该输入端间距宽的间距，视为输出端的第1接线群；及具第1接线群输出端间距的输入端，则在与第1水平方向呈直交的第2水平方向上，将间距比该输入端间距宽的间距，视为输出端的第2接线群者。
9.如权力要求1所述的探针，其特征在于：探针输出端部属于，当层迭数个探针时，各接线位置会朝概略等间距偏位，并藉由规则性的选择该输出端子部，尽可能在各树脂胶膜上形成出宽面排列。
10.如权力要求8所述的探针，其特征在于：在树脂胶膜上形成出第1及第2接线群的各接线，并自树脂胶膜外围，突出该接线群的输入端及输出端。
11.如权力要求8所述的探针，其特征在于：在直线上配置数个探针输出端，以连接第1接线群。
12.如权力要求8所述的探针，其特征在于：在直线上配置数个第1接线群的输出端，以连接第2接线群。
说明书 :
技术领域
本发明涉及在LSI等电子设备制造过程上，用于检查形成于半导体晶圆上的数个半导体芯片电路的探测器(prober)装置的探针(probe；测点)；尤其是有关于针对排列于半导体芯片上的电路端子(焊垫(pad))，直接在晶圆状态下垂直接触探针，以便用于探针测试(probing test)整体测量半导体芯片导电的探测器探针结构。
背景技术
随着半导体技术的进步，提高了电子设备的积体度，而且在半导体晶圆上所形成的各半导体芯片上，也增加了占电路接线的区域，因此也增加了各半导体芯片上的电路端子(pad)数，并由缩小焊垫面积、及狭小的焊垫间距，以进行细微化的焊垫排列；同时，以不将半导体芯片容纳于封装内，而是直接以裸晶(bare chip)状态，搭载于电路板等芯片尺寸构装(Chip size Package；简称CSP)方式为主流，因此在分割半导体芯片前，必须检查晶圆状态特性与判定良否。
此半导体芯片检查方式，是在受检半导体芯片的焊垫与检查装置之间，区域排列对外力呈弹性变形，而形成弹性变形部的数个探针的组装测点方式；电气连接此组装测点与半导体晶测试电路的方式，则用被称为探针卡(probe card)的印刷电路板。
细微化(间距狭小)焊垫排列的问题在于，进行电子设备电气特性测试或检查电路时，必须让接触半导体芯片焊垫以获得导电的探针结构，配合细微化的焊垫排列，为了因应细微化焊垫排列的进步，而使用的各种测量方式。
探针结构呈具单支撑梁的悬臂梁(cantilever)结构的探针；但此悬臂梁结构接触焊垫时，前端会朝水平方向偏移而伤及焊垫；此外，从焊垫脱落后，会遇到降低测量成品率等问题；再者，每一根探针都有安装精度上的误差，而难以控制一定的接触压。
用于取代这种悬臂梁结构的垂直型探针，也就是将探针垂直固定于探针卡电路端子上的垂直型探针上，必须以相同间距间隔，构成出半导体芯片上的焊垫间距、和探针卡上的电路端子间距；但在印刷电路板的探针卡上，要将电路图样做成细微化，会面临到制造技术上的瓶颈，因此电路端子所占面积或接线宽幅，都难以符合配合焊垫间距的要求；再者，可焊锡的间距间隔也有极限，因此无法随着细微化的进展，配合半导体芯片间距，将垂直型探针垂直固定于探针卡上；此外，还有以下将说明的不发挥研磨(scrub)功能作用的问题。
一方面，受检物的IC芯片焊垫，一般都是由铝合金膜或镀金等所形成，表面则覆盖氧化皮膜等；让此焊垫接触探针前端时，则如后述图14(a)所示，探针前端接触焊垫后，会以一定距离押往(过度驱动(overdrive))垂直方向，同时会因朝水平方向研磨(scrub)焊垫表面，而破坏氧化皮膜等，而得以获得确实导通探针与焊垫的功能。
以往为了实现对上述所示探针结构的要求，也就是因应细微的排列焊垫与狭隘间距、及细腻控制包含过度驱动及研磨功能的探针接触部附近的举动，本发明人等提出以下提案。
以下将以图14说明本发明人等所提议的传统范例；图14表示传统发明相关悬臂梁结构及平行弹簧结构上的探针示意图；图14(a)(b)(c)表示各探针前端部动作的动作示意图；再者，探针前端在接触半导体芯片等焊垫部之前，皆维持垂直状态。
图14(a)中，被安装于长度L的悬臂梁201前端部的垂直探针202a，是对半导体芯片等焊垫203上面呈垂直对置状态，另一端被安装于支撑部204而呈水平状态；接下来，为了检查而让焊垫203上升、或让支撑部204下降后，垂直探针202a前端部会接触焊垫203上面，并约以1/3L的计算位置为中心，旋转长度L的悬臂梁201，垂直探针202a前端部则接触焊垫203上面，仅放大移动距离d0；其结果，尤其是细微化的焊垫，会从焊垫203中脱离垂直探针202a的前端部，而陷入无法测量的情况；另外，垂直探针前端上的压力大时，会削除焊垫203上面而留下伤痕，因此有可能会降低后续工程的打线等成品率。
为了消弭这个弊害，而如图14b所示，藉由平行弹簧让悬臂梁201呈连结环(link)结构，连结环205的一端上设有垂直探针202b；根据此连结环结构，即使对垂直探针202b施加同于图14a垂直方向的接触载重，也会因属连结环结构，而让垂直探针202b的前端部移动量成为d1＜d0，而得以极少量的被压住固定。
该平行弹簧是指，平行配置数个形状略同的梁，再将数个梁的两端固定于不变形的支撑体上，固定一端支撑体后，而移动另一端支撑体时，在一定范围内进行并进运动。
图14c属于事先让构成悬臂梁的平行弹簧205形状变形所做的连结环结构，此时垂直探针202c前端部移动量d2形成出d2＜d0，故可极少量的压住固定。
如上述说明所示，取代传统悬臂梁结构的是，采用平行弹簧结构的探针结构，并可由选择形状尺寸及材质等，以细腻控制焊垫与探针接触部位附近的举动。
以下将以图15，说明使用平行弹簧的传统范例；图15(a)(b)(c)各属于使用平行弹簧的探针前端部的动作、及表示焊垫关系的动作示意图。图15(a)上的相对性焊垫213移往垂直方向，直到接触垂直探针212前端部之前，探针平行梁皆维持水平状态；如图15(b)所示，焊垫开始接触垂直探针212前端部，且只有一定量进行押往垂直方向的动作，换言之当过度驱动发挥作用时，探针的二个平行梁211a、211b会呈略平行旋转移动，且伴随着垂直探针212移往垂直方向；此时，垂直探针212进行垂直移动的同时，沿着焊垫(213)的接触表面，朝水平方向移动d1距离；相较于图14(a)所示的传统悬臂梁结构的垂直探针前端的移动距离，此移动距离可设定成极为小的距离，探针前端不会从焊垫213中脱离；存在于焊垫213表面的氧化皮膜等，会因该探针接触端的水平移动而遭受破坏，而可以确实获得探针212与焊垫213之间的导电；完成检查后，则如图15(c)所示，会释放焊垫及探针的固定而恢复原有状态。
此半导体芯片检查方式，是在受检半导体芯片的焊垫与检查装置之间，区域排列对外力呈弹性变形，而形成弹性变形部的数个探针的组装测点方式；电气连接此组装测点与半导体晶测试电路的方式，则用被称为探针卡(probe card)的印刷电路板。
细微化(间距狭小)焊垫排列的问题在于，进行电子设备电气特性测试或检查电路时，必须让接触半导体芯片焊垫以获得导电的探针结构，配合细微化的焊垫排列，为了因应细微化焊垫排列的进步，而使用的各种测量方式。
探针结构呈具单支撑梁的悬臂梁(cantilever)结构的探针；但此悬臂梁结构接触焊垫时，前端会朝水平方向偏移而伤及焊垫；此外，从焊垫脱落后，会遇到降低测量成品率等问题；再者，每一根探针都有安装精度上的误差，而难以控制一定的接触压。
用于取代这种悬臂梁结构的垂直型探针，也就是将探针垂直固定于探针卡电路端子上的垂直型探针上，必须以相同间距间隔，构成出半导体芯片上的焊垫间距、和探针卡上的电路端子间距；但在印刷电路板的探针卡上，要将电路图样做成细微化，会面临到制造技术上的瓶颈，因此电路端子所占面积或接线宽幅，都难以符合配合焊垫间距的要求；再者，可焊锡的间距间隔也有极限，因此无法随着细微化的进展，配合半导体芯片间距，将垂直型探针垂直固定于探针卡上；此外，还有以下将说明的不发挥研磨(scrub)功能作用的问题。
一方面，受检物的IC芯片焊垫，一般都是由铝合金膜或镀金等所形成，表面则覆盖氧化皮膜等；让此焊垫接触探针前端时，则如后述图14(a)所示，探针前端接触焊垫后，会以一定距离押往(过度驱动(overdrive))垂直方向，同时会因朝水平方向研磨(scrub)焊垫表面，而破坏氧化皮膜等，而得以获得确实导通探针与焊垫的功能。
以往为了实现对上述所示探针结构的要求，也就是因应细微的排列焊垫与狭隘间距、及细腻控制包含过度驱动及研磨功能的探针接触部附近的举动，本发明人等提出以下提案。
以下将以图14说明本发明人等所提议的传统范例；图14表示传统发明相关悬臂梁结构及平行弹簧结构上的探针示意图；图14(a)(b)(c)表示各探针前端部动作的动作示意图；再者，探针前端在接触半导体芯片等焊垫部之前，皆维持垂直状态。
图14(a)中，被安装于长度L的悬臂梁201前端部的垂直探针202a，是对半导体芯片等焊垫203上面呈垂直对置状态，另一端被安装于支撑部204而呈水平状态；接下来，为了检查而让焊垫203上升、或让支撑部204下降后，垂直探针202a前端部会接触焊垫203上面，并约以1/3L的计算位置为中心，旋转长度L的悬臂梁201，垂直探针202a前端部则接触焊垫203上面，仅放大移动距离d0；其结果，尤其是细微化的焊垫，会从焊垫203中脱离垂直探针202a的前端部，而陷入无法测量的情况；另外，垂直探针前端上的压力大时，会削除焊垫203上面而留下伤痕，因此有可能会降低后续工程的打线等成品率。
为了消弭这个弊害，而如图14b所示，藉由平行弹簧让悬臂梁201呈连结环(link)结构，连结环205的一端上设有垂直探针202b；根据此连结环结构，即使对垂直探针202b施加同于图14a垂直方向的接触载重，也会因属连结环结构，而让垂直探针202b的前端部移动量成为d1＜d0，而得以极少量的被压住固定。
该平行弹簧是指，平行配置数个形状略同的梁，再将数个梁的两端固定于不变形的支撑体上，固定一端支撑体后，而移动另一端支撑体时，在一定范围内进行并进运动。
图14c属于事先让构成悬臂梁的平行弹簧205形状变形所做的连结环结构，此时垂直探针202c前端部移动量d2形成出d2＜d0，故可极少量的压住固定。
如上述说明所示，取代传统悬臂梁结构的是，采用平行弹簧结构的探针结构，并可由选择形状尺寸及材质等，以细腻控制焊垫与探针接触部位附近的举动。
以下将以图15，说明使用平行弹簧的传统范例；图15(a)(b)(c)各属于使用平行弹簧的探针前端部的动作、及表示焊垫关系的动作示意图。图15(a)上的相对性焊垫213移往垂直方向，直到接触垂直探针212前端部之前，探针平行梁皆维持水平状态；如图15(b)所示，焊垫开始接触垂直探针212前端部，且只有一定量进行押往垂直方向的动作，换言之当过度驱动发挥作用时，探针的二个平行梁211a、211b会呈略平行旋转移动，且伴随着垂直探针212移往垂直方向；此时，垂直探针212进行垂直移动的同时，沿着焊垫(213)的接触表面，朝水平方向移动d1距离；相较于图14(a)所示的传统悬臂梁结构的垂直探针前端的移动距离，此移动距离可设定成极为小的距离，探针前端不会从焊垫213中脱离；存在于焊垫213表面的氧化皮膜等，会因该探针接触端的水平移动而遭受破坏，而可以确实获得探针212与焊垫213之间的导电；完成检查后，则如图15(c)所示，会释放焊垫及探针的固定而恢复原有状态。
发明内容
如上所述，由过度驱动及研磨动作，以取除焊垫表面的氧化皮膜等，因此可获得两者的导电；但在图15(c)上，当从焊垫表面剥离的氧化皮膜等，一直处于附着在垂直探针212前端部份212c的状态后，会妨碍下一次检查时的探针与焊垫间的导通，而发生无法确实获得两者导电的问题；为了因应这个问题，而藉由频繁研磨探针前端，以进行清理及去除前端的附着物，如此一来便会因清理而中断检查工程、或因降低探针寿命而面临扩大成本的问题。
为解决前述的问题点，本发明的第一个目的在于，提供不需频繁清理探针前端，便可轻松维持性能的探针。
本发明的第二个目的在于，提供可因应细微化的焊垫排列及狭隘间距的探针。
本发明的第三个目的在于，提供可细微控制包含过度驱动及研磨功能的探针接触部附近举动的探针。
本发明是采用以下技术手段实现的：
一种探针，至少具备弹簧朝垂直方向变形的z变形部、及与该z变形部直列连接的旋转动作、且至少弹簧朝垂直方向变形的zθ变形部。
本发明还可以采用以下技术手段实现：
一种探针，zθ变形部具有1个或数个旋转中心，且于接触焊垫以做检查时，在过度驱动中，该zθ变形部会以前述旋转中心为主以做旋转；探针前端会在焊垫表面与1点或受限范围内做接触，而在焊垫表面与探针前端上产生相对性的偏位，当开始接触后即去除污垢，且于接触后半可进行导电的曲面。
本发明的另一种实现方式：
一种探针，旋转角θ为θ(1)、θ(2)、….θ(n)的总和，且具有因应各旋转的旋转中心O(1)、O(2)、….O(n)，在因应该旋转的z向位移z(1)、z(2)、….z(n)、及θ旋转位移变形的探针上，焊垫接点的轮廓曲线，是由因应各旋转角θ为θ(1)、θ(2)、….θ(n)的线分S(1)、S(2)、….S(n)的顶点P(0)、P(1)、….P(n)中的1个接触焊垫面，当包含接触顶点的线分S(1)、S(2)、….S(n)之一，与焊垫面略呈平行时，则以连续平滑曲线连接前述顶点P(0)、P(1)、….P(n)的凸起状曲线，则包含于探针前端形状的一部份。
所述的探针，只由zθ变形部所构成。
所述的探针，zθ变形部为单撑梁的悬臂梁。
所述的探针，zθ变形部为单撑梁的悬臂梁。
所述的探针，z变形部是以2个略呈平行的曲线或直线、或曲线与直线所构成的导电材所构成的梁、及该数个梁的两端未呈共通变形的支撑体所固定，固定一端支撑体后，当移动另一端支撑体时，会在一定范围内呈并行运动的2组平行弹簧、及将该2组平行弹簧2段式配置成垂直方向，且具备以导电材的构件结合前述2组平行弹簧支撑体的手段，前述1组平行弹簧支撑体，被连接于受检端焊垫的输入端上，另一组平行弹簧支撑体，则被连接于检查电路的输出端。
上述构成平行弹簧的梁、或部分支撑体是由绝缘材所构成。
上述探针输出端则连接，具该探针输出端间距的输入端，而在第1水平方向上，将间距比该输入端间距宽的间距，视为输出端的第1接线群；及具第1接线群输出端间距的输入端，则在与第1水平方向呈直交的第2水平方向上，将间距比该输入端间距宽的间距，视为输出端的第2接线群者。
上述探针输出端部属于，当层迭数个探针时，各接线位置会朝概略等间距偏位，并由规则性的选择该输出端子部，尽可能在各树脂胶膜上形成出宽面排列。
上述在树脂胶膜上形成出第1及第2接线群的各接线，并自树脂胶膜外围，突出该接线群的输入端及输出端。
上述在直线上配置数个探针输出端，以连接第1接线群。
上述在直线上配置数个第1接线群的输出端，以连接第2接线群。
本发明与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果：
本发明探针，具备弹簧朝垂直方向变形的z变形部、及与该z变形部呈直列连接的旋转动作，且弹簧朝垂直方向变形的zθ变形部；可由相关构成，发挥让探针旋转中心位于探针前端附近的作用，以发挥所需过度驱动量、及需限定于焊垫表面的探针前端微小水平方向的移动量、及可各自独立设计焊垫表面上的研磨动作效果。
上述探针构成上，zθ变形部具有1个或数个旋转中心，且于接触焊垫以做检查时，在过度驱动中，该zθ变形部会以前述旋转中心为主以做旋转；此外，探针前端会在焊垫表面与1点或受限范围内做接触，而在焊垫表面与探针前端上产生相对性的偏位，当开始接触后即去除污垢，且于接触后半可进行导电的曲面；只要藉由本发明探针，便可在因应半导体设备狭隘间距的电路检查装置(探测器)上，不需清理探针前端。
另外，本发明具有直线配置数个探针输出端，而连接第1接线群的构成；此外，也具备直线配置了数个第1接线群的输出端，而连接第2接线群的构成；因此只要各接触第1及第2接线群端子便可获得导电，且可获得不需焊锡便可轻松维护的效果。
参阅图式的同时进行说明，有助于更深一层了解本发明的上述效果及其它效果。
为解决前述的问题点，本发明的第一个目的在于，提供不需频繁清理探针前端，便可轻松维持性能的探针。
本发明的第二个目的在于，提供可因应细微化的焊垫排列及狭隘间距的探针。
本发明的第三个目的在于，提供可细微控制包含过度驱动及研磨功能的探针接触部附近举动的探针。
本发明是采用以下技术手段实现的：
一种探针，至少具备弹簧朝垂直方向变形的z变形部、及与该z变形部直列连接的旋转动作、且至少弹簧朝垂直方向变形的zθ变形部。
本发明还可以采用以下技术手段实现：
一种探针，zθ变形部具有1个或数个旋转中心，且于接触焊垫以做检查时，在过度驱动中，该zθ变形部会以前述旋转中心为主以做旋转；探针前端会在焊垫表面与1点或受限范围内做接触，而在焊垫表面与探针前端上产生相对性的偏位，当开始接触后即去除污垢，且于接触后半可进行导电的曲面。
本发明的另一种实现方式：
一种探针，旋转角θ为θ(1)、θ(2)、….θ(n)的总和，且具有因应各旋转的旋转中心O(1)、O(2)、….O(n)，在因应该旋转的z向位移z(1)、z(2)、….z(n)、及θ旋转位移变形的探针上，焊垫接点的轮廓曲线，是由因应各旋转角θ为θ(1)、θ(2)、….θ(n)的线分S(1)、S(2)、….S(n)的顶点P(0)、P(1)、….P(n)中的1个接触焊垫面，当包含接触顶点的线分S(1)、S(2)、….S(n)之一，与焊垫面略呈平行时，则以连续平滑曲线连接前述顶点P(0)、P(1)、….P(n)的凸起状曲线，则包含于探针前端形状的一部份。
所述的探针，只由zθ变形部所构成。
所述的探针，zθ变形部为单撑梁的悬臂梁。
所述的探针，zθ变形部为单撑梁的悬臂梁。
所述的探针，z变形部是以2个略呈平行的曲线或直线、或曲线与直线所构成的导电材所构成的梁、及该数个梁的两端未呈共通变形的支撑体所固定，固定一端支撑体后，当移动另一端支撑体时，会在一定范围内呈并行运动的2组平行弹簧、及将该2组平行弹簧2段式配置成垂直方向，且具备以导电材的构件结合前述2组平行弹簧支撑体的手段，前述1组平行弹簧支撑体，被连接于受检端焊垫的输入端上，另一组平行弹簧支撑体，则被连接于检查电路的输出端。
上述构成平行弹簧的梁、或部分支撑体是由绝缘材所构成。
上述探针输出端则连接，具该探针输出端间距的输入端，而在第1水平方向上，将间距比该输入端间距宽的间距，视为输出端的第1接线群；及具第1接线群输出端间距的输入端，则在与第1水平方向呈直交的第2水平方向上，将间距比该输入端间距宽的间距，视为输出端的第2接线群者。
上述探针输出端部属于，当层迭数个探针时，各接线位置会朝概略等间距偏位，并由规则性的选择该输出端子部，尽可能在各树脂胶膜上形成出宽面排列。
上述在树脂胶膜上形成出第1及第2接线群的各接线，并自树脂胶膜外围，突出该接线群的输入端及输出端。
上述在直线上配置数个探针输出端，以连接第1接线群。
上述在直线上配置数个第1接线群的输出端，以连接第2接线群。
本发明与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果：
本发明探针，具备弹簧朝垂直方向变形的z变形部、及与该z变形部呈直列连接的旋转动作，且弹簧朝垂直方向变形的zθ变形部；可由相关构成，发挥让探针旋转中心位于探针前端附近的作用，以发挥所需过度驱动量、及需限定于焊垫表面的探针前端微小水平方向的移动量、及可各自独立设计焊垫表面上的研磨动作效果。
上述探针构成上，zθ变形部具有1个或数个旋转中心，且于接触焊垫以做检查时，在过度驱动中，该zθ变形部会以前述旋转中心为主以做旋转；此外，探针前端会在焊垫表面与1点或受限范围内做接触，而在焊垫表面与探针前端上产生相对性的偏位，当开始接触后即去除污垢，且于接触后半可进行导电的曲面；只要藉由本发明探针，便可在因应半导体设备狭隘间距的电路检查装置(探测器)上，不需清理探针前端。
另外，本发明具有直线配置数个探针输出端，而连接第1接线群的构成；此外，也具备直线配置了数个第1接线群的输出端，而连接第2接线群的构成；因此只要各接触第1及第2接线群端子便可获得导电，且可获得不需焊锡便可轻松维护的效果。
参阅图式的同时进行说明，有助于更深一层了解本发明的上述效果及其它效果。
附图说明
图1为本发明实施例1的探针结构示意图，图1(a)(b)表示各探针前端部动作的动作示意图；
图2为本发明实施例1的zθ变形部示意图，图2(a)(b)(c)表示各探针前端部、及中心线轨迹的动作示意图；
图3为本发明实施例1的zθ变形部探针接触面形状制法的概略侧视图；
图4为本发明实施例2的胶膜(film)层迭型探针概略侧视图；
图5为本发明实施例2的胶膜层迭型探针概略组装图；
图6为本发明实施例3示意图；
图6(a)(b)表示各探针前端部动作的动作示意图；
图7为本发明实施例4示意图；
图7(a)(b)表示各探针前端部动作的动作示意图；
图8为本发明实施例5示意图，图8(a)(b)表示各探针前端部动作的动作示意图；
图9为本发明实施例6示意图，图9(a)(b)表示各探针前端部动作的动作示意图；
图10为本发明实施例7示意图，及胶膜层迭型探针概略侧视图；
图11为在本发明实施例7上，针对图10所示的胶膜层迭型探针、及以左右对称结构所制作的另一个胶膜层迭型探针进行配置构成的概略侧视图；
图12为本发明实施例7上的胶膜层迭型探针概略侧视图；
图13为本发明实施例8上的胶膜层迭型探针概略侧视图；
图14为表示传统实施例的悬臂梁结构及平行弹簧结构的基本示意图；
图15为表示传统平行弹簧结构实施例的概略侧视图，图15(a)(b)(c)表示各探针前端部动作的动作示意图。
图2为本发明实施例1的zθ变形部示意图，图2(a)(b)(c)表示各探针前端部、及中心线轨迹的动作示意图；
图3为本发明实施例1的zθ变形部探针接触面形状制法的概略侧视图；
图4为本发明实施例2的胶膜(film)层迭型探针概略侧视图；
图5为本发明实施例2的胶膜层迭型探针概略组装图；
图6为本发明实施例3示意图；
图6(a)(b)表示各探针前端部动作的动作示意图；
图7为本发明实施例4示意图；
图7(a)(b)表示各探针前端部动作的动作示意图；
图8为本发明实施例5示意图，图8(a)(b)表示各探针前端部动作的动作示意图；
图9为本发明实施例6示意图，图9(a)(b)表示各探针前端部动作的动作示意图；
图10为本发明实施例7示意图，及胶膜层迭型探针概略侧视图；
图11为在本发明实施例7上，针对图10所示的胶膜层迭型探针、及以左右对称结构所制作的另一个胶膜层迭型探针进行配置构成的概略侧视图；
图12为本发明实施例7上的胶膜层迭型探针概略侧视图；
图13为本发明实施例8上的胶膜层迭型探针概略侧视图；
图14为表示传统实施例的悬臂梁结构及平行弹簧结构的基本示意图；
图15为表示传统平行弹簧结构实施例的概略侧视图，图15(a)(b)(c)表示各探针前端部动作的动作示意图。
具体实施方式
以下将参阅图式的同时，说明本发明实施例；再者，并未因本实施例而限定本发明。
(实施例1)
以下将参阅图式的同时，说明本发明实施例；图1表示本发明实施例相关探针结构示意图，图1(a)(b)表示各探针动作的动作示意图；再者，垂直探针前端直到接触半导体芯片等焊垫部之前，都维持垂直状态；图2表示zθ变形部详细动作的概略动作示意图。
以图1(a)而言，由平行弹簧11将探针做成连结环结构，并将单侧13视为固定端，以构成z变形部；与连结环11垂直探针部12呈直列，并连接具旋转中心14的zθ变形部15，zθ变形部15单侧则由连接焊垫16表面，以获得与焊垫之间的导电；本实施例中，是将zθ变形部15做成U字形。
图1(a)是让相对性的焊垫16朝垂直方向移动，且直到接触垂直探针12前端部之前，探针平行梁部11皆维持水平状态；如以下图1(b)所示，焊垫16开始接触垂直探针12前端部，且发挥以一定量押往垂直方向的过度驱动作用后，探针的二个平行梁11a、11b便朝略平行旋转移动，并伴随着垂直探针12朝垂直方向移动；此时，垂直探针12朝垂直移动的同时，也朝水平方向移动微小距离；此移动距离可藉由选择平行弹簧上的梁长度、厚度、开口面积及材质所伴随的弹簧常数，以任意设定。
另一方面，zθ变形部15会随着垂直探针12的动作，朝垂直及水平方向移动的同时，随着过度驱动的进行而以旋转中心14为主，开始朝顺时钟方向进行旋转动作；以下将以图2，详细说明此时的zθ变形部15动作。
图2(a)(b)(c)是以3阶段表示随着过度驱动进行的zθ变形部15的焊垫接触部附近、及zθ变形部15中心线的轨迹；在此，z变形部的动作呈固定(未出示于图式中)；图2中的22表示探针前端焊垫表面21的接触部附近的部分形状、23表示zθ变形部15的中心线；图2(a)表示开始接触焊垫21时的图式，在焊垫21与22a位置上衔接探针前端22；当进行过度驱动，且焊垫21推起探针22以呈图2(b)状态后，zθ变形部15前端部则以旋转中心24为主，施加旋转动作，探针前端与焊垫的触点则从22a移往22b；再进一步进行过度驱动，且焊垫21推起探针22以呈图2(c)状态后，也会进行相同的旋转动作，而让探针之间的触点从22b移往22c；此时，旋转中心会随着过度驱动，而呈现24a→24b→24c的变化；再者，未出示于本图式中的z变形部，则施加位移。
这一连贯的动作中，是由研磨动作(scrub)，而在焊垫表面21与探针前端22上产生相对性的偏位，因此开始接触后，则在例如呈22a→22b的移动时，去除氧化皮膜；接触后半，则在例如呈22b→22c移动时，可进行导电的效果；藉由此动作完成检查，并释放焊垫及探针压固性而恢复原状下，即使在探针前端附着氧化皮膜等污垢，下一次检查时也会因重复相同的研磨动作，而得以随时去除氧化皮膜等污垢，因此可实现不需清理的探针结构。
图3用于说明，为了有效发挥上述焊垫表面21与探针前端22之间的研磨作用，而制作探针接触面形状的方法；图3的探针前端22，则对焊垫表面21开始进行研磨动作，并将直到结束研磨动作为止的旋转角θ，分割成n个微小角度θ(1)、θ(2)…….、θ(n)；并将因应各旋转的旋转中心分割成O(0)、O(1)….、O(n)；将因应各旋转的z向位移(也就是过度驱动要素)分割成Z(1)、Z(2)….、Z(n)。
将探针接触焊垫，而开始研磨的触点视为P(0)，且随着第一过度驱动Z(1)位移的旋转中心，则从O(0)移往O(1)，并将其间的第一微转角度θ(1)的旋转后触点视为P(1)、将连结触点P(0)与P(1)的第一线段视为S(1)；针对第一微转角度θ(1)，将第一线段S(1)倾斜Δd(1)设定略0度，也就是S(1)对焊垫表面设定略呈平行的P(1)，并从探针与焊垫触点轨道，也就是通过接点P(0)的垂直线C，将开始研磨时的旋转中心O(0)充分设置于右侧，当焊垫只相对性移动相当于第一微转角度θ(1)的第一过度驱动z(1)时，会在探针前端发挥旋转动作，而从P(0)朝P(1)摩擦移动探针与焊垫的接点。
同样的，随着第二过度驱动Z(2)位移的旋转中心，则从O(1)移往O(2)(未出示图式)，并将其间的第二微转角度θ(2)的旋转后触点视为P(2)、将连结触点P(1)与P(2)的第二线段视为S(2)，将第二线段S(2)倾斜Δd(2)设定略0度的P(2)后，当焊垫只相对性移动相当于第二微转角度θ(2)的第二过度驱动z(2)时，会在探针前端进一步发挥旋转动作，而从P(1)朝P(2)移动探针与焊垫的接点。
以一般标示说明将此分割成n个时的情况后可得知，会随着第n个过度驱动要素Z(n)位移的旋转中心，而从O(n-1)移往O(n)，并将其间的第n个微转角度θ(n)的旋转后触点视为P(n)、将连结触点P(n-1)与P(n)的第n个线段视为S(n)，将第n个线段S(n)倾斜Δd(n)设定略0度的P(n)后，当焊垫只相对性移动相当于第n个微转角度θ(n)的第n个过度驱动z(n)时，会在探针前端发挥旋转动作，而从P(n-1)朝P(n)移动探针与焊垫的接点。
以这种方式，对于因应过度驱动要素Z(1)、Z(2)、….Z(n)的所有n个接点P(1)～P(n)，决定应发挥作用的接点P(1)～P(n)位置，并可藉由连续平滑曲线连接接点P(0)、P(1)….P(n)所形成的凸状曲线，决定应接触焊垫的探针前端形状；并可通过本形状，在焊垫表面与1点、或在受限于焊垫表面范围内接触探针前端，在焊垫表面与探针前端发生相对性的偏位，及去除开始接触时的污垢后，在接触后半发挥导电效果。
(实施例2)
实施例2表示，由本发明人等所提案的胶膜层迭，让本发明适用于探针结构的型态；本发明人等所提案的胶膜层迭的探针结构，正如特开2004-274010号公报的图24、或特开2005-300545号公报的图1等所示，在缎带状(长方形)树脂胶膜面上黏贴铜箔板，通过蚀刻此铜箔板，以便在树脂胶膜面上形成具弯曲部的铜制探针，并层迭数片此探针所形成的树脂胶膜，以构成出组装探针。
图4表示胶膜层迭型探针结构实施例；在图4上的树脂胶膜(例如：聚亚醯胺(polymide))31上，黏着铜箔(例如：铍(beryllium)铜)，并藉由蚀刻加工铜箔，以形成zθ变形部32、导电部33、讯号线端子部34、强化导电性仿真部(dummy)35a、35b、35c、35d；再者，导电部33与强化导电性仿真部35a、35b、35c、35d的间隙上，则由印刷绝缘性树脂，以形成出绝缘性仿真部35a、35b、35c、35d；另一方面，树脂胶膜31上，事先设置了开口部36、缺口37、38。
以下将依据图式，说明上述构成的胶膜层迭型探针30上的功能及动作；传达检查讯号的导电部33的一端，是通过探针前端部32a及弯曲部32b，构成出zθ变形部32；并由设置缺口37，在开始接触焊垫43时，则随着压固而让探针前端部32a，以旋转中心32c为主开始进行旋转；另外，导电部平行梁33a、强化导电性仿真部35a、35b及绝缘性仿真部39a，则由设置开口部36及缺口38，以构成平行弹簧部(也就是z变形部40)；随着焊垫43的压固，而将以强化导电性仿真部35c、35d为主的刚性部视为固定端后，开始进行z向变形；另一方面，导电部33的另一端，则设有讯号线端子部34，以便对检查装置的印刷电路板等输出检查讯号。
在胶膜层迭型探针30上，强化导电性仿真部35a、35b、35c、35d，是由电气连接接地，以减少讯号导电部的静电容量，还可通过具备的磁气隔离(shield)功能，而得以适用于检查高频用设备；另外，同时提高了已印刷绝缘性树脂的绝缘性仿真部39a、39b、39c及树脂胶膜的刚性，以防因压曲而变形的功能。
图5表示将胶膜层迭型探针30，层迭成n张后的探针组装；胶膜层迭型探针30上所设置的孔41a、41b上，则贯通支撑棒42a、42b，以由层迭固定n张胶膜层迭型探针30，而得以同时检查相当于胶膜厚度(数十μm)的间距n个焊垫；另外，通过个别设定胶膜层迭型探针30的接线模式、探针前端部32a位置、及讯号线端子部34的位置，而得以适用曲折排列焊垫等上，且可配合检查装置印刷电路板讯号输出入端的位置，设定讯号线的端子位置。
(实施例3)
图6表示实施例3的探针结构示意图；图6上的51表示图1上仅由θz变形部所构成的探针；θz变形部的一端被固定端53所支撑，探针本身不朝z向移动；图6(a)表示开始接触焊垫54时的状态图，探针51前端则接触焊垫54；进行中的过度驱动，直到形成图6(b)状态之前，当焊垫54推高探针51后，θz变形部的探针前端部上，便会以旋转中心52为主施加旋转动作，并由图2所示动作，摩擦焊垫54表面，以获得与焊垫之间的导电性。
(实施例4)
图7表示实施例4的探针结构示意图；图7上的61表示，与图1平行弹簧11的垂直探针部12直列连接的θz变形部；θz变形部61是由垂直探针部12以支撑一端的悬臂梁结构；图7(a)表示开始接触焊垫64时的图式，探针前端则连接焊垫64；进行过度驱动，在图7(b)状态下当焊垫64推高探针后，会在平行弹簧11的z向位移及θz变形部61上，以旋转中心62为主施加旋转动作，并由图2所示动作，摩擦焊垫64表面，以获得与焊垫之间的导电性。
(实施例5)
图8表示实施例5的探针结构示意图；图8上的探针73，是由固定端75以支撑一端，而仅以第1旋转中心72a为旋转中心的悬臂梁结构所构成；在探针73前端部上，具有以第2旋转中心72b为旋转中心的θz变形部；图8(a)表示开始接触焊垫74时的图式，θz变形部71前端则接触焊垫74；进行过度驱动，在图8(b)状态下当焊垫74推高探针73后，探针73便以旋转中心72a为主施加旋转动作，同时θz变形部71则以旋转中心72b为主以进行旋转动作；因此可由图2所示的动作，以获得与焊垫之间的导电性。
本实施例属于悬臂梁长度较长时的实施例，当梁长较短时，旋转中心72a及72b也可位于相同位置。
(实施例1)
以下将参阅图式的同时，说明本发明实施例；图1表示本发明实施例相关探针结构示意图，图1(a)(b)表示各探针动作的动作示意图；再者，垂直探针前端直到接触半导体芯片等焊垫部之前，都维持垂直状态；图2表示zθ变形部详细动作的概略动作示意图。
以图1(a)而言，由平行弹簧11将探针做成连结环结构，并将单侧13视为固定端，以构成z变形部；与连结环11垂直探针部12呈直列，并连接具旋转中心14的zθ变形部15，zθ变形部15单侧则由连接焊垫16表面，以获得与焊垫之间的导电；本实施例中，是将zθ变形部15做成U字形。
图1(a)是让相对性的焊垫16朝垂直方向移动，且直到接触垂直探针12前端部之前，探针平行梁部11皆维持水平状态；如以下图1(b)所示，焊垫16开始接触垂直探针12前端部，且发挥以一定量押往垂直方向的过度驱动作用后，探针的二个平行梁11a、11b便朝略平行旋转移动，并伴随着垂直探针12朝垂直方向移动；此时，垂直探针12朝垂直移动的同时，也朝水平方向移动微小距离；此移动距离可藉由选择平行弹簧上的梁长度、厚度、开口面积及材质所伴随的弹簧常数，以任意设定。
另一方面，zθ变形部15会随着垂直探针12的动作，朝垂直及水平方向移动的同时，随着过度驱动的进行而以旋转中心14为主，开始朝顺时钟方向进行旋转动作；以下将以图2，详细说明此时的zθ变形部15动作。
图2(a)(b)(c)是以3阶段表示随着过度驱动进行的zθ变形部15的焊垫接触部附近、及zθ变形部15中心线的轨迹；在此，z变形部的动作呈固定(未出示于图式中)；图2中的22表示探针前端焊垫表面21的接触部附近的部分形状、23表示zθ变形部15的中心线；图2(a)表示开始接触焊垫21时的图式，在焊垫21与22a位置上衔接探针前端22；当进行过度驱动，且焊垫21推起探针22以呈图2(b)状态后，zθ变形部15前端部则以旋转中心24为主，施加旋转动作，探针前端与焊垫的触点则从22a移往22b；再进一步进行过度驱动，且焊垫21推起探针22以呈图2(c)状态后，也会进行相同的旋转动作，而让探针之间的触点从22b移往22c；此时，旋转中心会随着过度驱动，而呈现24a→24b→24c的变化；再者，未出示于本图式中的z变形部，则施加位移。
这一连贯的动作中，是由研磨动作(scrub)，而在焊垫表面21与探针前端22上产生相对性的偏位，因此开始接触后，则在例如呈22a→22b的移动时，去除氧化皮膜；接触后半，则在例如呈22b→22c移动时，可进行导电的效果；藉由此动作完成检查，并释放焊垫及探针压固性而恢复原状下，即使在探针前端附着氧化皮膜等污垢，下一次检查时也会因重复相同的研磨动作，而得以随时去除氧化皮膜等污垢，因此可实现不需清理的探针结构。
图3用于说明，为了有效发挥上述焊垫表面21与探针前端22之间的研磨作用，而制作探针接触面形状的方法；图3的探针前端22，则对焊垫表面21开始进行研磨动作，并将直到结束研磨动作为止的旋转角θ，分割成n个微小角度θ(1)、θ(2)…….、θ(n)；并将因应各旋转的旋转中心分割成O(0)、O(1)….、O(n)；将因应各旋转的z向位移(也就是过度驱动要素)分割成Z(1)、Z(2)….、Z(n)。
将探针接触焊垫，而开始研磨的触点视为P(0)，且随着第一过度驱动Z(1)位移的旋转中心，则从O(0)移往O(1)，并将其间的第一微转角度θ(1)的旋转后触点视为P(1)、将连结触点P(0)与P(1)的第一线段视为S(1)；针对第一微转角度θ(1)，将第一线段S(1)倾斜Δd(1)设定略0度，也就是S(1)对焊垫表面设定略呈平行的P(1)，并从探针与焊垫触点轨道，也就是通过接点P(0)的垂直线C，将开始研磨时的旋转中心O(0)充分设置于右侧，当焊垫只相对性移动相当于第一微转角度θ(1)的第一过度驱动z(1)时，会在探针前端发挥旋转动作，而从P(0)朝P(1)摩擦移动探针与焊垫的接点。
同样的，随着第二过度驱动Z(2)位移的旋转中心，则从O(1)移往O(2)(未出示图式)，并将其间的第二微转角度θ(2)的旋转后触点视为P(2)、将连结触点P(1)与P(2)的第二线段视为S(2)，将第二线段S(2)倾斜Δd(2)设定略0度的P(2)后，当焊垫只相对性移动相当于第二微转角度θ(2)的第二过度驱动z(2)时，会在探针前端进一步发挥旋转动作，而从P(1)朝P(2)移动探针与焊垫的接点。
以一般标示说明将此分割成n个时的情况后可得知，会随着第n个过度驱动要素Z(n)位移的旋转中心，而从O(n-1)移往O(n)，并将其间的第n个微转角度θ(n)的旋转后触点视为P(n)、将连结触点P(n-1)与P(n)的第n个线段视为S(n)，将第n个线段S(n)倾斜Δd(n)设定略0度的P(n)后，当焊垫只相对性移动相当于第n个微转角度θ(n)的第n个过度驱动z(n)时，会在探针前端发挥旋转动作，而从P(n-1)朝P(n)移动探针与焊垫的接点。
以这种方式，对于因应过度驱动要素Z(1)、Z(2)、….Z(n)的所有n个接点P(1)～P(n)，决定应发挥作用的接点P(1)～P(n)位置，并可藉由连续平滑曲线连接接点P(0)、P(1)….P(n)所形成的凸状曲线，决定应接触焊垫的探针前端形状；并可通过本形状，在焊垫表面与1点、或在受限于焊垫表面范围内接触探针前端，在焊垫表面与探针前端发生相对性的偏位，及去除开始接触时的污垢后，在接触后半发挥导电效果。
(实施例2)
实施例2表示，由本发明人等所提案的胶膜层迭，让本发明适用于探针结构的型态；本发明人等所提案的胶膜层迭的探针结构，正如特开2004-274010号公报的图24、或特开2005-300545号公报的图1等所示，在缎带状(长方形)树脂胶膜面上黏贴铜箔板，通过蚀刻此铜箔板，以便在树脂胶膜面上形成具弯曲部的铜制探针，并层迭数片此探针所形成的树脂胶膜，以构成出组装探针。
图4表示胶膜层迭型探针结构实施例；在图4上的树脂胶膜(例如：聚亚醯胺(polymide))31上，黏着铜箔(例如：铍(beryllium)铜)，并藉由蚀刻加工铜箔，以形成zθ变形部32、导电部33、讯号线端子部34、强化导电性仿真部(dummy)35a、35b、35c、35d；再者，导电部33与强化导电性仿真部35a、35b、35c、35d的间隙上，则由印刷绝缘性树脂，以形成出绝缘性仿真部35a、35b、35c、35d；另一方面，树脂胶膜31上，事先设置了开口部36、缺口37、38。
以下将依据图式，说明上述构成的胶膜层迭型探针30上的功能及动作；传达检查讯号的导电部33的一端，是通过探针前端部32a及弯曲部32b，构成出zθ变形部32；并由设置缺口37，在开始接触焊垫43时，则随着压固而让探针前端部32a，以旋转中心32c为主开始进行旋转；另外，导电部平行梁33a、强化导电性仿真部35a、35b及绝缘性仿真部39a，则由设置开口部36及缺口38，以构成平行弹簧部(也就是z变形部40)；随着焊垫43的压固，而将以强化导电性仿真部35c、35d为主的刚性部视为固定端后，开始进行z向变形；另一方面，导电部33的另一端，则设有讯号线端子部34，以便对检查装置的印刷电路板等输出检查讯号。
在胶膜层迭型探针30上，强化导电性仿真部35a、35b、35c、35d，是由电气连接接地，以减少讯号导电部的静电容量，还可通过具备的磁气隔离(shield)功能，而得以适用于检查高频用设备；另外，同时提高了已印刷绝缘性树脂的绝缘性仿真部39a、39b、39c及树脂胶膜的刚性，以防因压曲而变形的功能。
图5表示将胶膜层迭型探针30，层迭成n张后的探针组装；胶膜层迭型探针30上所设置的孔41a、41b上，则贯通支撑棒42a、42b，以由层迭固定n张胶膜层迭型探针30，而得以同时检查相当于胶膜厚度(数十μm)的间距n个焊垫；另外，通过个别设定胶膜层迭型探针30的接线模式、探针前端部32a位置、及讯号线端子部34的位置，而得以适用曲折排列焊垫等上，且可配合检查装置印刷电路板讯号输出入端的位置，设定讯号线的端子位置。
(实施例3)
图6表示实施例3的探针结构示意图；图6上的51表示图1上仅由θz变形部所构成的探针；θz变形部的一端被固定端53所支撑，探针本身不朝z向移动；图6(a)表示开始接触焊垫54时的状态图，探针51前端则接触焊垫54；进行中的过度驱动，直到形成图6(b)状态之前，当焊垫54推高探针51后，θz变形部的探针前端部上，便会以旋转中心52为主施加旋转动作，并由图2所示动作，摩擦焊垫54表面，以获得与焊垫之间的导电性。
(实施例4)
图7表示实施例4的探针结构示意图；图7上的61表示，与图1平行弹簧11的垂直探针部12直列连接的θz变形部；θz变形部61是由垂直探针部12以支撑一端的悬臂梁结构；图7(a)表示开始接触焊垫64时的图式，探针前端则连接焊垫64；进行过度驱动，在图7(b)状态下当焊垫64推高探针后，会在平行弹簧11的z向位移及θz变形部61上，以旋转中心62为主施加旋转动作，并由图2所示动作，摩擦焊垫64表面，以获得与焊垫之间的导电性。
(实施例5)
图8表示实施例5的探针结构示意图；图8上的探针73，是由固定端75以支撑一端，而仅以第1旋转中心72a为旋转中心的悬臂梁结构所构成；在探针73前端部上，具有以第2旋转中心72b为旋转中心的θz变形部；图8(a)表示开始接触焊垫74时的图式，θz变形部71前端则接触焊垫74；进行过度驱动，在图8(b)状态下当焊垫74推高探针73后，探针73便以旋转中心72a为主施加旋转动作，同时θz变形部71则以旋转中心72b为主以进行旋转动作；因此可由图2所示的动作，以获得与焊垫之间的导电性。
本实施例属于悬臂梁长度较长时的实施例，当梁长较短时，旋转中心72a及72b也可位于相同位置。