用于检查的探针装置

技术领域

本发明涉及一种用于检查的探针装置，更详细来说涉及一种可防止在频繁的接触过程中层叠结构分离的用于检查的探针装置。

背景技术

在完成半导体器件之后，进行电气检查以确认有无正常操作或可靠性。在这种电气检查中，使用包括焊盘的测试装置与测试插座(test socket)。

测试插座将半导体器件的端子与测试装置的焊盘连接，且半导体器件的端子与测试装置可通过测试插座交换电信号。

为此，在测试插座的内部配置有弹簧针(pogo pin)作为电连接单元。弹簧针由探针部件、弹性部件组成，且由于它使半导体器件与测试装置的接触平稳，可缓冲在接触时可能发生的机械冲击，因此在许多测试插座中使用。

在图1中概略性地示出根据以往技术的弹簧针。如图1所示，弹簧针在主体1004的两端突出地设置上部柱塞1005及下部柱塞1006，且在主体1004的内部插入有弹簧1007。上部柱塞1005与下部柱塞1006通过弹簧1007在彼此远离的方向上偏压。此时，上部柱塞1005与半导体器件1001的端子1002接触，下部柱塞1006与测试装置1008的焊盘1009接触，并使半导体器件1001的端子1002与测试装置1008的焊盘1009电连接。

韩国注册专利第10-1439342号中揭示了根据另一以往技术的弹簧针。具体来说，参照图2及图3进行说明，弹簧针包括：探针部件1110；主体1120；弹性部件1130，配置在主体1120内，且使探针部件1110向上侧偏移；下部探针部件1140，至少一部分通过主体1120的下部开口突出，且通过弹性部件1130进行支撑。另外，探针部件1110是包括探针部1112a至1114a与结合部1112b至1114b的多个探针板1112至1116彼此一体化附接而成。

根据此种以往技术的弹簧针具有如下所述的问题。

由于与端子直接接触的探针部以板形形成，因此在与半导体器件的端子的接触面积方面存有限制。

另外，探针部要求高耐磨性以承受从半导体器件传递的集中荷载，且结合部需要高导电性以弥补探针部的导电度损失，但是以往技术的探针部基于接触部位水平地层叠，即使探针部与结合部由彼此不同的材料形成，也难以表现出这些材料的固有的电气特性、机械特性。即，以往技术具有弹簧针所要求的耐磨性及导电性弱的问题。

作为另一以往技术，存在如图4及图6所示的用于检查的探针装置。这种用于检查的探针装置2000、2001包括：一个以上的接触部2010，一端尖锐地形成，且与被检查体接触；第一主体部2020、2021，在一端结合所述接触部的另一端，具有多边形或圆形的柱形状；第二主体部2030、2031，在一端结合所述第一主体部2020、2021的另一端，且具有多边形或圆形的柱形状；第三主体部2040、2041，在一端结合所述第二主体部2030、2031的另一端，且具有多边形或圆形的柱形状。

此时，第一主体部2020、2021、第二主体部2030、2031及第三主体部2040、2041以所述接触部2010、2011的另一端为基准在高度方向上层叠。

根据以往技术，在用于检查的探针装置2000、2001中，接触部2010、2011及主体部以与端子的接触部2010、2011位为基准在垂直方向上层叠，接触部2010、2011由硬度高的材料形成，且主体部由导电性高的材料形成，因此具有可增加探针部件的效率及寿命的优点。

然而，图4及图6所示的探针部件具有如下问题：在施加具有彼此不同方向或规定方向的荷载时，产生接触部2010、2011与第一主体部2020、2021的剖面分离的现象。即，具有如下问题：由于接触部2010、2011与第一主体部2020、2021的接触面在水平方向上延长地构成，因此在施加垂直方向或水平方向的荷载的情况下，在接触部2010、2011与第一主体部2020、2021的接触面处可能会出现分离，因此丧失了探针部件的功能。

发明内容

[发明所要解决的问题]

本发明为了解决上述的问题而提出，更详细来说其目的在于提供一种用于检查的探针装置，所述用于检查的探针装置即使在规定方向施加荷载的情况下在接触面处也不会产生剖面分离的现象。

[解决问题的技术手段]

为了达成上述的目的，本发明的用于检查的探针装置是至少一部分插入到形成有内部空间的管内并用于测试插座的用于检查的探针装置，且包括：

第二主体部，具有多边形或圆形的柱形状；

第一主体部，层叠配置在所述第二主体部的上部且与所述第二主体部一体地形成，并具有多边形或圆形的柱形状；

中间部，层叠配置在所述第一主体部的上部且与所述第一主体部一体地形成，并在上侧形成具有第一顶点部的尖锐的第一突起；以及

接触部，与所述中间部一体地形成在所述中间部的上表面，且在与所述第一突起对应的位置处沿第一突起的外形布置第二突起，所述第二突起在与所述中间部的上表面垂直的方向上具有增加的高度且形成有第二顶点部，

所述第二主体部、第一主体部、中间部及接触部依次向上方层叠形成，

所述中间部与接触部由彼此不同的材料形成，

在所述第二突起的内部布置有第一突起。

在所述用于检查的探针装置中，

所述第一突起具有随着接近第一顶点部而向上方倾斜的第一倾斜面，所述第二突起可具有随着接近第二顶点部而向上方倾斜的第二倾斜面。

在所述用于检查的探针装置中，

所述第一倾斜面与第二倾斜面实质上可为平行的。

在所述用于检查的探针装置中，

第二主体部、第一主体部、中间部及接触部可在基板形成抗蚀剂图案后通过填充导电性材料的微机电系统(Micro Electro Mechanical System，MEMS)工艺制造而成。

在所述用于检查的探针装置中，

所述接触部可由与所述中间部相比硬度高的材料形成。

在所述用于检查的探针装置中，

所述接触部的维氏硬度(Vickers hardness)可为600Hv以上。

在所述用于检查的探针装置中，

所述接触部可由与所述中间部相比耐磨性优异的材料形成。

在所述用于检查的探针装置中，

所述接触部可由包含碳、硼、氧的硬化元素的合金材料形成。

在所述用于检查的探针装置中，

所述中间部的导电性优于所述接触部的导电性。

在所述用于检查的探针装置中，

所述中间部可由导电率为50％IACS(国际退火铜标准(International AnnealedCopper Standard))以上的材料形成。

在所述用于检查的探针装置中，

所述接触部的上下方向的厚度可为20μm以上。

在所述用于检查的探针装置中，

所述第二突起的最大外径与第一突起的最大外径可彼此相同。

在所述用于检查的探针装置中，

所述第二突起的最大外径可比所述第一突起的最大外径更大。

为了达成上述的目的的本发明的用于检查的探针装置，

所述用于检查的探针装置至少一部分插入到形成有内部空间的管内并用于测试插座，且包括：

第二主体部，具有多边形或圆形的柱形状；

第一主体部，层叠配置在所述第二主体部的上部且与所述第二主体部一体地形成，并具有多边形或圆形的柱形状；

中间部，层叠配置在所述第一主体部的上部且与所述第一主体部一体地形成，并在上侧形成具有第一顶点部的尖锐的第一突起；以及

接触部，与所述中间部一体地形成在所述中间部的上表面，且在与所述第一突起对应的位置处沿第一突起的外形布置第二突起，所述第二突起在与所述中间部的上表面垂直的方向上具有增加的高度且形成有第二顶点部，

所述第二主体部、第一主体部、中间部及接触部是在基板形成抗蚀剂图案后通过填充导电性材料的微机电系统(Micro Electro Mechanical System，MEMS)工艺制造而成，

在所述第二突起的内部可布置有第一突起。

在所述用于检查的探针装置中，

在第二主体部的下部还可包括第三主体部，所述第三主体部与所述第二主体部一体地形成且具有多边形或圆形的柱形状。

在所述用于检查的探针装置中，

所述第二主体部具有比所述第一主体部及所述第三主体部小的外径，

在所述第二主体部的外周面的至少一部分处固定设置所述管的凹入部，或者在所述第二主体部的至少一部分处能够固定设置配置在所述内部空间的弹性部件。

在所述用于检查的探针装置中，还可包括：

第四主体部，在一端结合所述第三主体部的另一端且具有多边形或圆形的柱形状。

在所述用于检查的探针装置中，

可分别布置有多个所述第一突起与第二突起。

[发明的效果]

根据本发明的用于检查的探针装置具有如下优点：由于中间部的第一突起插入到接触部的第二突起内，因此接触部的中间部的接触面形成倾斜形态，因此即使在施加彼此不同方向或规定方向的荷载时，在接触部与中间部的接触部中也不存在发生分离的情形。

附图说明

图1是根据以往技术的弹簧针的概略图。

图2是根据另一以往技术的弹簧针的立体图。

图3是根据图2的以往技术的弹簧针的分离立体图。

图4是根据又一以往技术的另一种弹簧针的概略图。

图5是图4中的探针装置的侧视图。

图6是图5的探针装置的剖视图。

图7是包括根据本发明第一实施例的用于检查的探针装置而构成的弹簧针的立体图。

图8是图7的结合立体图。

图9是图7的用于检查的探针装置的剖视图。

图10是表示根据本发明第一实施例的用于检查的探针装置的照片。

图11是表示具有进行重复检查后的接触部的用于检查的探针装置的照片。

图12是根据本发明第二实施例的用于检查的探针装置的剖视图。

图13是根据本发明第三实施例的用于检查的探针装置的剖视图。

图14是根据本发明第四实施例的用于检查的探针装置的剖视图。

[符号的说明]

1：弹簧针

10：探针部件/探针装置

11、11a、11b、11c：接触部

12、12a、12b、12c：中间部

13、13a：第一主体部

14、14a：第二主体部

15a：第三主体部

20：弹性部件

30：柱塞

40：管

41：内部空间

111、111b、111c：第二突起

121、121b、121c：第一突起

1001：半导体器件

1002：端子

1004、1120：主体

1005：上部柱塞

1006：下部柱塞

1007：弹簧

1008：测试装置

1009：焊盘

1110：探针部件

1112、1113、1114、1115、1116：探针板

1112a、1113a、1114a：探针部

1112b、1113b、1114b：结合部

1130：弹性部件

1140：下部探针部件

具体实施方式

以下，将参考附图对本发明进行说明。然而，本发明可以各种不同的形态实现，且因此不限于在此说明的实施例。并且在附图中，为了明确地说明本发明，省略与说明无关的部分，且通过整个说明书对相似的部分给予相似的附图符号。

在整个说明书中，在记载为某一部分与另一部分“连接(连结、接触、结合)”时，这不仅包括“直接连接”的情况，而且还包括在其中间夹置另一部件而“间接连接”的情况。另外，在记载为某一部分“包括”某一构成要素时，这意味着在无特别相反的记载的情况下还可包括其他构成要素，而不排除其他构成要素。

本说明书中使用的用语仅用于说明特定的实施例，而并不意欲限制本发明。除非上下文另外明确指出，否则单数的表达包括复数的表达。在本说明书中，应理解“包括”或“具有”等用语旨在指定说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、零件或其组合的存在，但是并不预先排除存在一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、动作、构成要素、零件或其组合、或附加的可能性。

以下，将参考附图7-图14详细地对本发明的实施例进行说明。

弹簧针1布置在测试插座(未示出)处，且是连接半导体器件(未示出)与测试装置未示出的构成要素，从而可将稍后将述的弹簧针1的管40结合到测试插座。

包括用于检查的探针装置10(以下亦称为探针部件)的弹簧针1包括：多边形或圆形的柱形状的管40，在长度方向上形成有内部空间41，以能够收容探针部件10，且在一端与另一端形成与内部空间41连通的开口；探针部件10，至少一部分配置在管40的内部空间41，且其余的一部分通过一端的开口向外部突出；柱塞30，至少一部分配置在管40的内部空间41，且其余的一部分通过另一端的开口向外部突出；以及弹性部件20，配置在管40的内部空间41，使探针部件10或柱塞30朝向外侧偏移。

此时，管40形成弹簧针1的基本外形，且也被称为筒(Barrel)或壳体(Housing)，且内部空间41可以圆柱形态形成。

探针部件10用于检查半导体器件的电特性，至少一部分插入到管40的内部空间41，且其余的一部分则可通过一端的开口向外部突出而与半导体器件的端子接触。

探针部件10包括第二主体部14、第一主体部13、中间部12及接触部11构成。

所述第二主体部14具有多边形或圆形的柱形状。第二主体部14的剖面面积可以比内部空间的剖面面积小的方式形成或以与内部空间的剖面面积相同的方式形成，以能够插入到内部空间。在第二主体部14的剖面面积以与内部空间41的剖面面积相同的方式形成的情况下，第一主体部13可嵌入结合到内部空间。

所述第一主体部13层叠配置在所述第二主体部14的上部，且与所述第二主体部14一体地形成，并具有多边形或圆形的柱形状。具体来说，第一主体部13的剖面面积可以比中间部12的剖面面积、第二主体部14的剖面面积及内部空间的剖面面积小的方式形成。在这种情况下，对管的与第一主体部13对应的部分区域进行加压以形成凹入部，且探针装置10可通过凹入部固定到管。

所述中间部12层叠配置在所述第一主体部13的上部，且与所述第一主体部13一体地形成，且在上侧形成具有第一顶点部的尖锐的第一突起121。此种中间部12在圆柱形态的结构中在其中央上表面一体地形成有尖角形态的第一突起121，且第一突起121以插入到接触部11的第二突起111内部的方式构成。

此时，在第一突起121中最顶点部位是第一顶点部时，第一突起121具有随着接近第一顶点部而向上方倾斜的第一倾斜面。所述第一倾斜面与接触部11的内表面以倾斜的状态构成接触面。

中间部12可由与接触部11相比导电性优异的材料形成，可使用金、银、铜等电导率为50％IACS以上的材料或者整体导电率为50％IACS以上的包含这些材料的合金材料。

此种中间部12实质上通过在与半导体器件的端子接触的接触部11的第二突起111的内侧部突出形成及层叠来制作。此种中间部12由电沉积应力小且可保持导电性的材料形成。因此，与传统制作方式相比，即使施加具有彼此不同方向或规定方向的荷载，但由于构成物质的受控压缩(compression)、变形(deformation)而具有缓冲作用，因此机械特性及耐磨性优异。

所述接触部11与所述中间部12一体地形成在所述中间部12的上表面，且在与所述第一突起121对应的位置处沿第一突起121的外形布置第二突起111，所述第二突起111在与所述中间部的上表面垂直的方向上具有增加的高度。在第二突起111的最上端形成有第二顶点部，且在接近第二顶点部的方向上在与中间部12的上表面垂直的方向上具有增加的高度。

具体来说，接触部11是与半导体器件的端子直接接触的部分，且以使作为第二突起111的最顶点的第二顶点部与端子接触的方式构成。

第一突起121插入到接触部11的第二突起111的内部，且第二突起111的倾斜内表面与所述第一突起121的倾斜外表面以倾斜状态接触的方式构成。

即，接触部11的内表面与中间部12的外表面以具有倾斜状态的接触面的方式构成。所述接触部11与中间部12可由彼此不同的材料形成，具体来说，接触部11使用硬度与耐磨性比中间部12优异的高硬度、耐磨性的材料，中间部12使用导电性比接触部11优异的材料，因此在频繁的接触过程中防止接触部11的磨损、损坏，且电连接性能优异。

接触部11的第二突起111具有随着接近第二顶点部而向上方倾斜的第二倾斜面，且所述第一突起121的第一倾斜面与第二突起111的第二倾斜面可处于彼此实质上平行的状态。

具体来说，作为构成接触部11的材料，是指能够使耐磨性提高的碳、硼、氧等硬化元素形成合金或原材料的维氏硬度为600Hv以上或以下的材料层，在接触部11中最大外径的厚度优选为20μm以上。在接触部11小于20μm的情况下，由于在与被检查器件的端子频繁接触时，接触部11可能被磨损并去除，因此并不优选。具体来说，图10表示处于初始状态的用于检查的探针装置。一般来说，为了进行电检查，市场上所要求的用于检查的探针装置的寿命应为1000K以上，在1000K使用(作为检查条件，接触部的硬度为900Hv，材料使用Ni-C)后，用于检查的探针装置如图11所示可已知磨损18μm左右。因此，为了即使在反复进行1000K以上的检查后接触部11仍存在，要求接触部11的最小厚度为20μm以上。

接触部11的第二突起111的最大外径与中间部12的第一突起121的最大外径宜为彼此相同。其原因在于在第二突起111的最大外径与中间部12的第一突起121的最大外径相同的情况下，第二突起111与第一突起121的倾斜接触面得到增加，从而可将由外力引起的分离现象最小化。

制造根据此种本发明的用于检查的探针装置的方法如下所示。

在本发明的用于检查的探针装置中，第二主体部14、第一主体部13、中间部12、以及接触部11依次向上方层叠，且分别在基板上形成抗蚀剂图案后通过填充导电性材料的微机电系统(Micro Electro Mechanical System，MEMS)工艺制造而成。由于通过如上所述MEMS工艺制造而成，因此具有能够精确地自由构成期望的形状的优点。

通过如上所述MEMS工艺制造的探针装置可以具有多端结构的方式制造而成，且由于多端结构而可容易地与管或弹性部件结合。通过使用干膜(dry film)与牺牲基板的MEMS工艺形成接触部11并形成多个主体部之后，可通过将干膜全部去除并从牺牲基板分离所制造的探针装置来完成制造工艺。

根据此种本发明的制造方法，由于可通过基板及膜精确地制造期望的形状，因此具有可提高制造后检查的可靠性的优点。

根据此种本发明的用于检查的探针装置不限于以上的实施方式，且可如下所示般进行变形。

首先，在上述实施例中，对仅第一主体部、第二主体部层叠在中间部的下方的情况进行了例示，但不限于此，且可额外地配置第三主体部。

具体来说，如图12所示，在接触部11a、中间部12a的下方可一体地制作第一主体部13a、第二主体部14a、第三主体部15a。

此时，第二主体部14a的外径可以小于第一主体部13a、第三主体部15a的方式形成，使得管的上端凹入并固定到第二主体部14a。

另外，在上述实施例中，对接触部的第二突起的最大外径与中间部的第一突起的最大外径彼此相同的情况进行了例示，但是如图13所示，接触部11b的第二突起111b的最大外径也可大于中间部12b的第一突起121b的最大外径。此时，接触部11b的厚度可为整体上均匀的。

另外，在上述实施例中，对第一突起、第二突起分别单一地构成的情况进行了例示，但本发明不限于此，如图14所示，第一突起121c、第二突起111c可分别形成有多个。即，接触部11c的第二突起111c形成多个，且中间部12c的第一突起121c以分别插入到接触部11c的多个第二突起111c内的状态形成多个。另一方面，本发明不限于此，且中间部的第一突起的数目可小于接触部的第二突起的数目。即，多个第二突起中的任一个第二突起可在其内部不形成第一突起，且在这种情况下，第二突起的耐久性优异，从而可在与半导体器件的端子接触时将损坏最小化。结果，可使内部插有第一突起的第二突起与内部未插有第一突起且硬度及耐磨性优异的第二突起并存，并且在这种情况下，由于硬度及耐磨性优异的第二突起的高度更大，因此可执行刺穿覆盖半导体器件的被膜层的功能。

如上所述，已参考附图中所示的实施例说明了本发明，但是这些仅仅是例示性的，且本领域内技术人员可理解，可据此进行各种变形及实现等效的其他实施例。因此，本发明的真正保护范围应由所附权利要求确定。