JP2007271631A - Probe card for wafer test - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a probe card capable of acquiring stable electric contact with a test pad, concerning a vertical type probe card. <P>SOLUTION: This probe card for a wafer test for testing operation of a semiconductor wafer 100 by pressing the tip part 1a of a probe needle 1 mounted approximately vertically to a substrate onto an electrode pad 100a of the semiconductor wafer 100 is disclosed as follows: as for the probe needle 1, a root side part and the tip part 1a of the probe needle 1 are held respectively by a guide plate; the root side part and a center part have each smaller diameter compared with the diameter of the tip part 1a; the tip shape of the probe needle 1 is formed as an approximately spherical shape having a radius of curvature of 7-30 microns; shear is generated in the electrode pad 100a by contact with the electrode pad caused by pressing; and, as for a guide hole 4a on the guide plate 4 for holding the tip part 1a of the probe needle 1, the diameter of the guide hole 4a is changed into a tapered shape in the longitudinal direction, and the minimum diameter is approximately the same as the diameter of the tip part 1a of the probe needle 1. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明はウエハテスト用プローブカード、特に半導体集積回路や液晶表示デバイスの電気的諸特性を測定する垂直式プローブカードに関するものである。   The present invention relates to a wafer test probe card, and more particularly to a vertical probe card for measuring electrical characteristics of a semiconductor integrated circuit and a liquid crystal display device.

近年、半導体の高集積化により、半導体を構成する端子(ボンディングパッド)数が増加し、1チップあたりの電極パッドが増加する傾向にある。半導体集積回路や液晶表示デバイスの電気的諸特性を測定するウエハテスト用プローブカードとして、従来はプローブ針を水平に配置し、先端を直角に曲げてプローブ針の先端部分をテストパッドに接触させるいわゆるカンチレバー方式のプローブカードが用いられていた。この方式のプローブカードは先端に向かって次第に細くなるようにテーパ加工したタングステン針からなるプローブ針の太い側の端部を基板に対してほぼ水平に取り付け、その先端をほぼ直角に曲げることによってその先端がボンディングパッドに接触できるようにして構成されている。しかしながら、ボンディングパッド数の増加やパッドピッチの縮小に対して、上述のカンチレバー方式では対応できないようになってきている。このようなパッド数の増加、パッドピッチの縮小に対して、半導体の動作テスト技術(プローブカード組立技術)も対応が要求され、プローブカードのプローブ針数や針立て密度を増加できる構造を工夫する必要がある。プローブカードのプローブ針数を増加する手段としては、弾性変形可能な極細のプローブ針を被測定半導体に対してほぼ垂直に実装した垂直式のプローブカードが提案されている。プローブ針を垂直に配置することで、従来のカンチレバー方式におけるプローブ針の水平部分が無くなるため、プローブカードの構造が簡単にでき、針立て密度を向上することができる。しかしながらこの垂直配置のプローブカードにもいくつかの問題点があり、この問題点に対していろいろな工夫がなされている。   In recent years, with the high integration of semiconductors, the number of terminals (bonding pads) constituting the semiconductor has increased, and the number of electrode pads per chip tends to increase. As a wafer test probe card for measuring electrical characteristics of a semiconductor integrated circuit or a liquid crystal display device, conventionally, a probe needle is horizontally arranged, and the tip of the probe needle is bent at a right angle so that the tip of the probe needle contacts a test pad. A cantilever probe card was used. In this type of probe card, the end of the probe needle made of a tungsten needle tapered so as to become gradually thinner toward the tip is attached almost horizontally to the substrate, and the tip is bent substantially at a right angle. The tip is configured to contact the bonding pad. However, the above-described cantilever method cannot cope with an increase in the number of bonding pads or a reduction in pad pitch. In response to such an increase in the number of pads and a reduction in pad pitch, semiconductor operation test technology (probe card assembly technology) is also required, and a structure that can increase the number of probe needles and the needle stand density of the probe card is devised. There is a need. As a means for increasing the number of probe needles of the probe card, a vertical probe card is proposed in which ultra-fine probe needles that can be elastically deformed are mounted substantially perpendicular to the semiconductor to be measured. By arranging the probe needle vertically, the horizontal portion of the probe needle in the conventional cantilever system is eliminated, so that the structure of the probe card can be simplified and the needle stand density can be improved. However, there are some problems with this vertically arranged probe card, and various ideas have been made for this problem.

例えば特開昭64−35382号公報に開示されている方法では、図8に示すように、固定基板11に接着剤11a等で固定されたプローブ針10の先端部分を2枚の案内板12、13で保持するとともに、案内板12、13の位置を互いに少しスライドさせてプローブ針先端部分を拘束することにより、位置決め精度を高めながら被測定対象との垂直性を維持する方法が開示されている。
プローブ針先端位置を案内板で指定する上記のような方法は、特開平6−82481号公報、および特開平8−285890号公報等にも記載されている。
For example, in the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-35382, as shown in FIG. 8, the tip portion of the probe needle 10 fixed to the fixed substrate 11 with an adhesive 11a or the like is attached to two guide plates 12, 13 and a method of maintaining the perpendicularity to the object to be measured while increasing the positioning accuracy by restraining the tip of the probe needle by slightly sliding the positions of the guide plates 12 and 13 with each other. .
The above-described method of designating the probe needle tip position with the guide plate is also described in JP-A-6-82481, JP-A-8-285890, and the like.

しかしながら、特開昭64−35382号公報に開示された方法ではプローブ針先端部分で案内板2枚を相対変位させてプローブ針先端部分を拘束するため、プローブ針先端の位置精度は向上するが、プローブ針先端部分の動きも拘束されるため、半導体のボンディングパッドに対して接触したとき、プローブ針とボンディングパッド材料とが相対滑りし難いため、例えばボンディングパッドの材料がアルミ合金であった場合にはその表面酸化皮膜が効率的に破れずに、プローブ針の先端とボンディング材料の間で電気的接触抵抗が増大して、正しく半導体の動作テストができない場合があった。   However, in the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 64-35382, the probe needle tip portion is restrained by relatively displacing the two guide plates at the probe needle tip portion, so that the positional accuracy of the probe needle tip is improved. Because the movement of the tip of the probe needle is also constrained, the probe needle and the bonding pad material are less likely to slip relative to each other when contacting the semiconductor bonding pad.For example, when the bonding pad material is an aluminum alloy. In some cases, the surface oxide film is not efficiently broken, and the electrical contact resistance increases between the tip of the probe needle and the bonding material, so that the semiconductor operation test cannot be performed correctly.

また、前記カンチレバー方式のプローブカードにおいてはプローブ針とテストパッドの接触で発生する反力が、プローブ針の長手方向に対して直角に働くため、プローブ針を湾曲させやすく、この結果プローブ針の先端部分とテストパッドの相対滑りが5〜10g程度と比較的小さな力で発生する。これに対して垂直配置のプローブカードにおいてはプローブ針の先端とテストパッドの接触で発生する反力の方向とプローブ針の軸方向とが一致するため、プローブ針の先端部分とテストパッド材料とを相対変位させるためにはプローブ針を座屈変形させる必要がある。プローブ針を座屈させるための力は、プローブ針の針径によっても違うが、10〜100gと非常に大きい。従来、プローブ針はテストパッドの開口(小さなもので80ミクロン角)を考慮して、先端の直径が30ミクロン程度以下にする必要があるがこのように小さな針先端がテストパッドに接触する際、テストパッドに対して過大な接触応力が発生するためテストパッドを破壊してしまう問題もあった。これに対しては特開昭64−35382号公報に開示されているように、プローブ針の根元部分および先端部分をそれぞれ案内保持している案内板をそれぞれ同一方向にずらせることで予めプローブ針を一定方向に湾曲させ、プローブ針の材料が湾曲しやすいようにしてプローブ針とテストパッドの相対変位をおこしやすくして接触応力を減らそうとする試みが開示されている。しかしながら、プローブ針の製造方法はエッチングによって、プローブ針根元部分から先端部分にかけて次第に細くなるようにいわゆるテーパ加工されているが、テーパ加工されているため、曲げ応力がプローブ針先端部分ほど大きい。従ってこのようなプローブ針を上記案内板の相対位置をずらせてウエハのテストパッドに接触させ、プローブ針全体を座屈湾曲しても、変形がプローブ針先端部分に集中し、プローブ先端とアルミパッドの接触部分での回転が発生してプローブ先端とアルミパッドとの相対滑りが起きなかったり、プローブ針先端部分が曲がってしまうことがあった。   Further, in the cantilever type probe card, the reaction force generated by the contact between the probe needle and the test pad works at right angles to the longitudinal direction of the probe needle, so that the probe needle is easily bent. The relative sliding between the part and the test pad occurs with a relatively small force of about 5 to 10 g. On the other hand, in a vertically arranged probe card, the direction of the reaction force generated by the contact between the tip of the probe needle and the test pad matches the axial direction of the probe needle. In order to make the relative displacement, it is necessary to buckle the probe needle. The force for buckling the probe needle varies depending on the needle diameter of the probe needle, but is as large as 10 to 100 g. Conventionally, the probe needle needs to have a tip diameter of about 30 microns or less in consideration of the test pad opening (small, 80 micron square). When such a small needle tip contacts the test pad, There is also a problem that the test pad is destroyed because excessive contact stress is generated on the test pad. In contrast, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-35382, the probe needles for guiding and holding the root portion and the tip portion of the probe needle are displaced in the same direction in advance, respectively. An attempt has been made to reduce the contact stress by bending the probe needle in a certain direction so that the probe needle material is easily bent to facilitate relative displacement between the probe needle and the test pad. However, the probe needle manufacturing method is so-called tapered so that it gradually becomes thinner from the probe needle root part to the tip part by etching. However, since the taper process is performed, the bending stress is larger at the probe needle tip part. Therefore, even if such a probe needle is brought into contact with the test pad of the wafer by shifting the relative position of the guide plate, even if the entire probe needle is buckled and bent, the deformation concentrates on the probe needle tip, and the probe tip and the aluminum pad Rotation at the contact portion of the probe may cause a relative slip between the probe tip and the aluminum pad, or the probe needle tip may be bent.

また、プローブ針は上記のように先端部分がテーパ加工されており、テーパ加工をする際に、プローブ針に太さのばらつきがでる。プローブ針の太さのばらつきがあった場合、最も太いプローブ針が上記2枚の案内板に強く拘束されるため摩擦でプローブ針の動きが悪くなる。さらに、案内板の穴を精度良く作っても上記のように最も太いプローブ針を2枚の案内板が挟むことで2枚の穴のピッチが広くなってしまい、他の比較的細いプローブ針をガイドできなくなってしまうことがあった。   Further, the tip end portion of the probe needle is tapered as described above, and when the taper processing is performed, the probe needle varies in thickness. When there is a variation in the thickness of the probe needle, the thickest probe needle is strongly restrained by the two guide plates, so that the probe needle moves poorly due to friction. Furthermore, even if the holes in the guide plate are made with high accuracy, the pitch between the two holes is widened by sandwiching the thickest probe needle between the two guide plates as described above. I was unable to guide.

また、特開平6−82481号公報に開示された方法では、案内板を3層構成とし、中間に設けられた案内板をわずかにずらせることでプローブ針全体を湾曲させてプローブ針がテストパッドに接触した時にプローブ針全体をより小さな力で一方向に座屈させる方法が開示されているが、この方法では案内板の層構成が増える上、それぞれの案内板の各穴にエッチング等の手法でプローブ針を支持する構造を形成しているため、プローブ針を保持する構造が複雑になってしまうという問題点があった。   In the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-82481, the guide plate has a three-layer structure, and the probe needle is bent by slightly shifting the guide plate provided in the middle so that the probe needle is a test pad. A method is disclosed in which the entire probe needle is buckled in one direction with a smaller force when it comes into contact with the guide. In this method, the layer structure of the guide plate is increased, and each hole of each guide plate is etched. Since the structure for supporting the probe needle is formed, the structure for holding the probe needle becomes complicated.

また、特開平8−285890号公報にはプローブ針を保持する2枚の案内板において、プローブ針側の案内板の穴径を小さく設定することで、測定対象の電極パッドの削りくずが侵入しないようにしているが、この場合にも2枚の案内板によりプローブ針の水平方向の動きが拘束され、プローブ針と上記電極パッドとの相対滑りが制限され、安定した電気的接触がとれない場合があった。   Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 8-285890, by setting the hole diameter of the guide plate on the probe needle side to be small in the two guide plates holding the probe needle, the shavings of the electrode pad to be measured do not enter. However, in this case as well, the horizontal movement of the probe needle is constrained by the two guide plates, and the relative sliding between the probe needle and the electrode pad is limited, and stable electrical contact cannot be obtained. was there.

このように垂直式プローブカードは針立て密度や針先端位置精度が得やすいが、プローブ針とテストパッド材料の相対滑りがしにくい構造であることに対して、従来の水平配置方式(カンチレバー方式)のプローブカードは針立て密度を高めることや針先端の位置精度向上が難しいが、プローブ針とテストパッド材料の相対滑りがしやすいといったように、それぞれの方式で一長一短があった。   In this way, the vertical probe card is easy to obtain the needle stand density and the needle tip position accuracy, but the structure in which the probe needle and the test pad material are difficult to slide relative to each other, the conventional horizontal arrangement method (cantilever method) However, it is difficult to increase the needle stand density and improve the position accuracy of the tip of the probe card, but each method has advantages and disadvantages, such as relative sliding between the probe needle and the test pad material.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、針立て密度や針先端位置精度の高い垂直式のプローブカードにおいて、低荷重でも相対滑りを起こすことができ、テストパットとの安定した電気的接触が得られるプローブカードを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in a vertical probe card having high needle stand density and high needle tip position accuracy, it is possible to cause relative slip even at a low load. It is an object of the present invention to provide a probe card that can obtain stable electrical contact with the card.

この発明のウエハテスト用プローブカードは、基板に対してほぼ垂直に取り付けられたプローブ針の先端部分を半導体ウエハの電極パッドに押圧し、上記先端部分と上記パッドを電気的接触させて、上記半導体ウエハの動作をテストするウエハテスト用プローブカードにおいて、上記プローブ針は、上記プローブ針の根元側部分と先端部分とをそれぞれ案内板により保持するとともに、上記案内板で保持されている上記先端部分の直径に比べて、少なくとも上記根元側部分と上記先端部分との間にある中央部の直径を細く構成し、かつ上記プローブ針の先端の形状を曲率半径が7〜30ミクロンの概略球形状とし、上記押圧による電極パッドとの接触で上記電極パットにせん断を発生させ、上記プローブ針の先端部分を保持する上記案内板のガイド穴は、上記ガイド穴の直径が長さ方向に対してテーパ状に変化し、最小の直径が上記プローブ針の先端部分の直径とほぼ同じであるものである。   The probe card for wafer test according to the present invention is configured such that a tip end portion of a probe needle mounted substantially perpendicular to a substrate is pressed against an electrode pad of a semiconductor wafer, and the tip portion and the pad are brought into electrical contact with each other. In the wafer test probe card for testing the operation of the wafer, the probe needle holds the base side portion and the tip portion of the probe needle by the guide plate, and the tip of the tip portion held by the guide plate. Compared to the diameter, at least the diameter of the central part between the root side part and the tip part is configured to be thin, and the tip of the probe needle has a substantially spherical shape with a curvature radius of 7 to 30 microns, Of the guide plate that holds the tip of the probe needle by shearing the electrode pad by contact with the electrode pad by the pressing. Id holes, the diameter of the guide holes is changed in a tapered shape with respect to the longitudinal direction, the smallest diameter is not less about the same as the diameter of the tip portion of the probe needle.

本発明によれば、基板に対してほぼ垂直に取り付けられたプローブ針の先端部分を半導体ウエハの電極パッドに押圧し、上記先端部分と上記パッドを電気的接触させて、上記半導体ウエハの動作をテストするウエハテスト用プローブカードにおいて、上記プローブ針は、上記プローブ針の根元側部分と先端部分とをそれぞれ案内板により保持するとともに、上記案内板で保持されている上記先端部分の直径に比べて、少なくとも上記根元側部分と上記先端部分との間にある中央部の直径を細く構成し、かつ上記プローブ針の先端の形状を曲率半径が7〜30ミクロンの概略球形状とし、上記押圧による電極パッドとの接触で上記電極パットにせん断を発生させるので、プローブ針の主たる変形部分がプローブ針の中央部となり、プローブ針の先端部分に回転運動を起こすことができ、プローブ針が被測定対象の電極パッドに対して相対滑りしやすくなるため、テストパッド材料とプローブ針との電気的接触が安定しておこなえるようになる。
また、上記プローブ針の先端部分を保持する上記案内板のガイド穴は、上記ガイド穴の直径が長さ方向に対してテーパ状に変化し、最小の直径が上記プローブ針の先端部分の直径とほぼ同じであるようにしたので、位置決め精度とプローブ針先端部分の回転によるテストパッド材料との相対滑り量を確保することができる。
According to the present invention, the tip portion of the probe needle mounted substantially perpendicular to the substrate is pressed against the electrode pad of the semiconductor wafer, and the tip portion and the pad are brought into electrical contact, thereby operating the semiconductor wafer. In the wafer testing probe card to be tested, the probe needle holds the base side portion and the tip portion of the probe needle by a guide plate, respectively, and has a diameter larger than the diameter of the tip portion held by the guide plate. The diameter of the central portion between at least the root side portion and the tip portion is made thin, and the tip of the probe needle has a substantially spherical shape with a radius of curvature of 7 to 30 microns, Since the electrode pad is sheared by contact with the pad, the main deformed portion of the probe needle becomes the central portion of the probe needle, and the probe needle Can cause rotational movement to the end portion, since the probe needles tends to relative sliding with respect to the electrode pads to be measured, electrical contact between the test pad material and the probe needles will allow stable.
Further, the guide hole of the guide plate for holding the tip portion of the probe needle has a diameter of the guide hole that changes in a taper shape with respect to the length direction, and the minimum diameter is equal to the diameter of the tip portion of the probe needle. Since they are substantially the same, it is possible to ensure the positioning accuracy and the relative slip amount with the test pad material due to the rotation of the probe needle tip.

実施の形態1.
図1(a)(b)は本発明の実施の形態1による垂直式プローブカードの主要部を示す構成図であり、図1(a)は座屈前の、図1(b)は座屈後の様子を示している。図において、1はプローブ針、2は基板、3、4は案内板、100は半導体、100aはボンディングパッドである。
Embodiment 1 FIG.
1 (a) and 1 (b) are configuration diagrams showing the main part of a vertical probe card according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 (a) is before buckling, and FIG. 1 (b) is buckling. It shows the later state. In the figure, 1 is a probe needle, 2 is a substrate, 3 and 4 are guide plates, 100 is a semiconductor, and 100a is a bonding pad.

次に動作について説明する。
被測定体である半導体100のボンディングパッド100aに接触するプローブ針1は、一般的にタングステンやタングステン合金等あるいはパラジウムやパラジウム合金でできており、その一端は半導体をテストするコンピュータと接続するための基板2のスルーホールにハンダ2aによって電気的に接続固定されている。上記基板2の下部分に設けられ、上記プローブ針1を案内し、位置決めするための2枚の案内板3および4において、案内板3は上記プローブ針1の根元に近い部分(先端部分に対し基板に取り付けられる側を指す。以下、根元側部分と記す)1bを保持しており、プローブ針の先端部分がテストパッドに接触することで生じるプローブ針の座屈により発生する曲げ応力を上記ハンダ2a部分に伝えにくい役目を有している。また、案内板4は上記プローブ針1の先端に近い部分(以下、先端部分と記す)1aを保持しており、テストパッドとプローブ針の先端部分の相対位置精度を保持する役目を有している。
Next, the operation will be described.
The probe needle 1 that is in contact with the bonding pad 100a of the semiconductor 100 to be measured is generally made of tungsten, tungsten alloy, or the like, or palladium or palladium alloy, and one end thereof is connected to a computer for testing the semiconductor. It is electrically connected and fixed to the through hole of the substrate 2 by solder 2a. Among the two guide plates 3 and 4 provided at the lower portion of the substrate 2 for guiding and positioning the probe needle 1, the guide plate 3 is a portion close to the root of the probe needle 1 (with respect to the tip portion). The side of the solder attached to the substrate (hereinafter referred to as the root side portion) 1b holds the bending stress generated by the probe needle buckling caused by the probe needle tip portion contacting the test pad. It has a role that is difficult to convey to the 2a portion. The guide plate 4 holds a portion (hereinafter referred to as a tip portion) 1a close to the tip of the probe needle 1, and has a function of holding the relative positional accuracy between the test pad and the tip portion of the probe needle. Yes.

本実施の形態におけるプローブ針1は、上記案内板3で保持されているプローブ針の根元側部分1b、および根元側部分1bと先端部分1aとの間にある中央部1cの直径が、上記案内板4で保持されているプローブ針の先端部分1aの直径より細く構成されている。このような構成とすることにより、座屈変形を起こしやすくするとともに、主たる座屈変形をプローブ針の先端部分1aではなく、プローブ針の中央部1cで発生させ、プローブ針の先端部分1aは根元側部分1bおよび中央部1cに比べて比較的太くして剛性を高めることで、プローブ針の先端部分1aを回転運動させるようにし、この回転運動によりテストパッドとプローブ針とを容易に相対滑りできるようにしている。   In the probe needle 1 in the present embodiment, the diameter of the root side portion 1b of the probe needle held by the guide plate 3 and the central portion 1c between the root side portion 1b and the tip end portion 1a is the above guide. The diameter of the tip portion 1a of the probe needle held by the plate 4 is smaller. With such a configuration, buckling deformation is easily caused, and the main buckling deformation is generated not at the probe needle tip portion 1a but at the probe needle center portion 1c, and the probe needle tip portion 1a is at the root. The tip portion 1a of the probe needle is rotationally moved relatively thicker than the side portion 1b and the central portion 1c to increase rigidity, and the test pad and the probe needle can be easily relatively slipped by this rotational motion. I am doing so.

本実施の形態によるプローブ針1を形成するには、先端部が概略球形状のプローブ針材料の根元側部分及び中央部を水酸化ナトリウム溶液に浸漬し、電解研磨をかけるエッチングによって上記根元側部分および中央部を先端部分に比べ細く構成することができる。   In order to form the probe needle 1 according to the present embodiment, the root side portion is etched by dipping the base side portion and the center portion of the probe needle material having a substantially spherical shape in a sodium hydroxide solution and applying electropolishing. And the center part can be comprised thinly compared with the front-end | tip part.

このような方法により、例えば案内板4の穴に接触するプローブ針先端部分1aの直径を100ミクロン、上記直径を有するプローブ針の先端部分の長さを800ミクロンとし、案内板3の穴に接触するプローブ針根元側部分1bおよび中央部1cの平均的直径を50ミクロン、上記直径を有するプローブ針の根元側部分および中央部1cの長さを5000ミクロンとした。この場合、先端部分の曲げ剛性は根元側部分および中央部のおよそ16倍、荷重がかかった時の中央部1cのたわみ量はプローブ針先端部分のおよそ100倍となり、プローブ針先端部分はプローブ針根元側部分および中央部に対してほぼ剛体となり、プローブ針先端部分が半導体テストパッドに接触することで、プローブ針中央部が座屈による主たる変形を起こし、この変形によってプローブ針の先端部分が回転運動する。この回転運動によってプローブ針先端部分とテストパッド材料が容易に相対滑りし、安定した電気的接触を得ることができる。   By such a method, for example, the diameter of the probe needle tip portion 1a that contacts the hole of the guide plate 4 is set to 100 microns, and the length of the tip portion of the probe needle having the above diameter is set to 800 microns. The average diameter of the probe needle root side portion 1b and the central portion 1c was 50 microns, and the length of the probe needle root side portion and the central portion 1c having the above-mentioned diameter was 5000 microns. In this case, the bending rigidity of the tip portion is approximately 16 times that of the root portion and the center portion, and the amount of deflection of the center portion 1c when a load is applied is approximately 100 times that of the probe needle tip portion. It becomes almost rigid with respect to the root side and the central part, and the probe needle tip part contacts the semiconductor test pad, causing the probe needle center part to undergo major deformation due to buckling, and this deformation causes the tip part of the probe needle to rotate. Exercise. By this rotational movement, the probe needle tip portion and the test pad material easily slide relative to each other, and stable electrical contact can be obtained.

また、前述したように、本実施の形態によるプローブ針を形成するにはエッチングにより根元側部分および中央部を先端部分より細くするが、エッチングにより細くした中央部の中心軸とエッチングされない先端部分の中心軸とが一致せず、その結果、中央部に偏荷重が発生するため中央部で座屈がより発生しやすくなる。   Further, as described above, in order to form the probe needle according to the present embodiment, the root side portion and the central portion are made thinner than the tip portion by etching, but the central axis of the thinned central portion and the tip portion not etched are etched. The center axis does not coincide with the center axis. As a result, an offset load is generated in the center portion, so that buckling is more likely to occur in the center portion.

本実施の形態ではプローブ針の材料がタングステンもしくはタングステン合金の場合を例にあげたが、プローブ針材料は特にタングステンやタングステン合金である必要はない。   Although the case where the probe needle material is tungsten or a tungsten alloy has been described as an example in the present embodiment, the probe needle material does not have to be tungsten or a tungsten alloy.

なお、プローブ針材料がタングステンやタングステン合金のように粉末を焼結してつくられる場合には少なからず空孔欠陥があるため、熱処理を加えて空孔を減らしておくことで、テストパッド材料の付着が抑制でき、電気的接触抵抗を小さく維持するために効果的である。   In addition, when the probe needle material is made by sintering powder like tungsten or tungsten alloy, there are not a few vacancies. Therefore, by reducing the number of vacancies by heat treatment, Adhesion can be suppressed, and it is effective for keeping electrical contact resistance small.

熱処理条件としては、例えばアルゴンガス等の非酸化性雰囲気中において、タングステンの再結晶温度より低い温度で加熱し、上記アルゴンガスの圧力をあげて加圧しながら熱処理することが有効となる。通常、金属材料の欠陥を抑制するためには再結晶温度以上に加熱して加圧することが行われるが、タングステンあるいはタングステン合金は再結晶温度以上で結晶組織が粗大化するため、再結晶温度以上での熱処理は実施できない。従って、空孔欠陥を除去することは難しいと考えられていた。しかし、タングステンプローブ針のように線引き過程で大きな加工歪みを有する材料は再結晶温度以下でも再結晶が起こり、加圧することで微細な空孔欠陥が消滅できることが分かった。   As heat treatment conditions, for example, it is effective to heat in a non-oxidizing atmosphere such as argon gas at a temperature lower than the recrystallization temperature of tungsten and to increase the pressure of the argon gas and pressurize. Usually, in order to suppress defects in the metal material, heating and pressurization at a temperature higher than the recrystallization temperature is performed. However, since tungsten or tungsten alloy has a crystal structure that becomes coarser at the recrystallization temperature or higher, the temperature exceeds the recrystallization temperature. Heat treatment cannot be performed in Therefore, it has been considered difficult to remove the vacancy defects. However, it has been found that a material having a large processing strain in the drawing process, such as a tungsten probe needle, recrystallizes even below the recrystallization temperature, and that fine vacancy defects can be eliminated by applying pressure.

たとえば熱処理温度は300〜600℃、非酸化性雰囲気の圧力は200〜2000気圧、保持時間は0.5〜5時間程度でよい。なお、この条件で線引き加工による加工歪みを受けていない太径の線材、例えば5mm径のタングステン丸棒材料では再結晶が起こらないことが確かめられている。   For example, the heat treatment temperature may be 300 to 600 ° C., the pressure of the non-oxidizing atmosphere may be 200 to 2000 atmospheres, and the holding time may be about 0.5 to 5 hours. In addition, it has been confirmed that recrystallization does not occur in a large-diameter wire that is not subjected to processing distortion due to wire drawing under such conditions, for example, a 5 mm diameter tungsten round bar material.

なお、上記熱処理において、装置の圧力限界が高ければ2000気圧以上でも問題はない。   In the above heat treatment, if the pressure limit of the apparatus is high, there is no problem even at 2000 atmospheres or more.

本実施の形態では500℃、1000気圧、1時間熱処理することでプローブ針材料内部の欠陥をほとんど無くすことができ、プローブ針の先端に付着するアルミ屑の量を激減させることが可能となった。これにより、プローブ針先端部分のアルミ付着が抑制され、プローブ針先端部分とテストパッド材料の接触抵抗を長期にわたって低く安定させることが可能となる。   In this embodiment, the defects inside the probe needle material can be almost eliminated by heat treatment at 500 ° C., 1000 atm for 1 hour, and the amount of aluminum scraps adhering to the tip of the probe needle can be drastically reduced. . Thereby, the adhesion of aluminum at the probe needle tip portion is suppressed, and the contact resistance between the probe needle tip portion and the test pad material can be kept low and stable for a long period of time.

また、図2に示すように、プローブ針1の先端の形状を概略球形状としておき、上記概略球形状の曲率半径Rを7〜30ミクロンとしておくことで、プローブ針先端とボンディングパッドとの電気的接触抵抗が非常に小さくなる。これは半導体ボンディングパッド20がスパッタリングによる成膜で形成されており、その金属結晶組織がウエハ面の垂直方向30に(111)となるいわゆるC軸配向となっている。このため金属が変形するときの滑り面がウエハ表面40と平行する(111)のほかに、近接した角度の滑り面として、例えば上記(111)の滑り面40と35.3度の角度をもつ(100)等の滑り面50で積極的に滑り変形を発生させることで効率的にアルミパッド表面の酸化皮膜を除去できる。   Further, as shown in FIG. 2, the tip of the probe needle 1 has a substantially spherical shape, and the curvature radius R of the substantially spherical shape is set to 7 to 30 microns. The contact resistance is very small. In this case, the semiconductor bonding pad 20 is formed by film formation by sputtering, and the metal crystal structure has a so-called C-axis orientation in which the metal crystal structure becomes (111) in the direction 30 perpendicular to the wafer surface. For this reason, the sliding surface when the metal is deformed has an angle of 35.3 degrees with the sliding surface 40 of the above (111), for example, in addition to the sliding surface parallel to the wafer surface 40 (111). By actively generating sliding deformation on the sliding surface 50 such as (100), the oxide film on the surface of the aluminum pad can be efficiently removed.

例えばボンディングパッド20の厚さが0.8ミクロンの場合、ボンディングパッドの厚さ分食い込んだプローブ針先端とボンディングパッド表面の喫水線高さtにおいて、ボンディングパッド材料がスムースにせん断変形できる条件として、ボンディングパッド表面とプローブ針先端面の上記喫水部分における角度θが17度という条件がある。この角度は上記滑り面(111)および(100)等が交互に起こる条件であり、プローブ針先端面でボンディングパッド材料のせん断変形が連続しておこる。これによりプローブ針先端面でボンディングパッド材料との金属接触が起こり安定した電気接触が実現される。この時の角度条件を満たすプローブ針の先端部分の曲率半径Rが15ミクロンである。   For example, when the thickness of the bonding pad 20 is 0.8 micron, the bonding pad material can be smoothly shear-deformed at the tip of the probe needle and the waterline height t on the surface of the bonding pad that have been eroded by the thickness of the bonding pad. There is a condition that the angle θ at the draft portion between the pad surface and the probe needle tip surface is 17 degrees. This angle is a condition in which the sliding surfaces (111) and (100) are alternately generated, and shear deformation of the bonding pad material continuously occurs on the probe needle tip surface. Thereby, metal contact with the bonding pad material occurs on the probe needle tip surface, and stable electrical contact is realized. The curvature radius R of the tip portion of the probe needle that satisfies the angle condition at this time is 15 microns.

ボンディングパッドの厚みによって、この曲率半径Rの条件は変化するが、おおむねRが7〜30ミクロンであれば一般的なボンディングパッド厚さに対して良好な電気接触が得られることが分かっている。   Although the condition of the radius of curvature R varies depending on the thickness of the bonding pad, it has been found that good electrical contact can be obtained for a typical bonding pad thickness if R is approximately 7-30 microns.

上記曲率半径Rを有する先端形状のプローブ針を用いることで、プローブ針先端部分とボンディングパッドの相対滑りを最小限にすることができる。例えば、プローブ針先端の概略球面の曲率半径が15ミクロンの場合、相対滑り量は10ミクロン程度で十分であり、本実施の形態で示したプローブ針先端部分の回転によるテストパッドとの相対滑りで十分安定した電気的接触を得ることができる。   By using the tip-shaped probe needle having the radius of curvature R, the relative slip between the probe needle tip and the bonding pad can be minimized. For example, when the radius of curvature of the approximate spherical surface of the probe needle tip is 15 microns, a relative slip amount of about 10 microns is sufficient, and the relative slip with the test pad due to the rotation of the probe needle tip portion shown in the present embodiment is sufficient. Sufficiently stable electrical contact can be obtained.

なお、案内板3、4の穴の位置を相対的にずらせてプローブ針1を保持することにより、プローブ針を予め一方向に湾曲させておくことで、さらに座屈による回転運動を起こしやすくしてもよい。   The probe needle 1 is held by relatively shifting the positions of the holes of the guide plates 3 and 4 so that the probe needle is curved in one direction in advance, thereby further facilitating the rotational movement due to buckling. May be.

実施の形態2.
実施の形態1ではプローブ針の根元側部分1bおよび中央部1cをプローブ針の先端部分1aに比べて細くすることにより、中央部1cを座屈させ、プローブ針1の先端部分1aを回転させるように構成したが、プローブ針の根元側部分1bおよび中央部1cをエッチングで細く加工した場合、根元側部分に向かうほど針径が細くなるため、座屈変形による曲げ応力がプローブ針1と基板2のハンダ接続部分で大きくなるため、プローブ針先端部分とテストパッドの繰り返し接触によって繰り返し応力がハンダ接続部分に発生するためハンダ2aに亀裂がはいる恐れがある。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the base portion 1b and the center portion 1c of the probe needle are made thinner than the tip portion 1a of the probe needle, so that the center portion 1c is buckled and the tip portion 1a of the probe needle 1 is rotated. However, when the base side portion 1b and the center portion 1c of the probe needle are processed to be thin by etching, the needle diameter becomes smaller toward the root side portion, so that bending stress due to buckling deformation is applied to the probe needle 1 and the substrate 2. Therefore, since the stress is repeatedly generated in the solder connection portion due to repeated contact between the probe needle tip portion and the test pad, the solder 2a may be cracked.

図3(a)(b)は本発明の実施の形態2による垂直式プローブカードの主要部を示す構成図であり、図3(a)は座屈前の、図3(b)は座屈後の様子を示している。   3 (a) and 3 (b) are configuration diagrams showing the main part of the vertical probe card according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 (a) shows a state before buckling, and FIG. 3 (b) shows a buckling. It shows the later state.

本実施の形態におけるプローブ針1は、プローブ針の根元側部分1bと、プローブ針の先端部分1aとがそれぞれ案内板3、4に開けられ穴により保持されており、上記案内板3、4で保持された先端部分1aと根元側部分1bとの間にあるプローブ針の中央部1cの直径が、上記先端部分1aの直径および上記根元側部分1bの直径より細く構成されている。このような構成とすることにより、実施の形態1と同様、中央部1cで座屈変形を起こしやすくし、プローブ針の先端部分を回転運動させるようにするとともに、座屈変形による曲げモーメントが基板のハンダ接続部分に伝わりにくくし、ハンダ接続部分の信頼性を高めることができる。このとき案内板3に設けられた穴3aとプローブ針根元側部分1bのクリアランスをできるだけ小さくしておくことで、プローブ針1の座屈変形による曲げ応力がハンダ接続部分に及びにくくなる。   In the probe needle 1 according to the present embodiment, the base portion 1b of the probe needle and the tip portion 1a of the probe needle are respectively opened in the guide plates 3 and 4 and held by holes. The diameter of the central portion 1c of the probe needle between the held tip portion 1a and the root side portion 1b is smaller than the diameter of the tip portion 1a and the diameter of the root side portion 1b. By adopting such a configuration, as in the first embodiment, buckling deformation is easily caused in the central portion 1c, the tip portion of the probe needle is rotated, and the bending moment due to the buckling deformation is reduced by the substrate. Therefore, the reliability of the solder connection portion can be improved. At this time, by making the clearance between the hole 3a provided in the guide plate 3 and the probe needle base side portion 1b as small as possible, the bending stress due to the buckling deformation of the probe needle 1 hardly reaches the solder connection portion.

本実施の形態によるプローブ針1を形成するには、実施の形態1と同様、先端部が概略球形状のプローブ針材料を水酸化ナトリウム溶液に浸漬し電解研磨をかけるエッチングによって、中央部1cを先端部分1aおよび根元側部分1bに比べ細く構成することができるが、このとき、プローブ針材料の先端部分および根元側部分にコーティングしておくことで、中央部だけを選択的に細らせることができる。   In order to form the probe needle 1 according to the present embodiment, as in the first embodiment, the central portion 1c is formed by etching by immersing a probe needle material having a substantially spherical tip in a sodium hydroxide solution and subjecting it to electrolytic polishing. The tip portion 1a and the root side portion 1b can be made thinner than the tip portion 1a, but at this time, the tip portion and the root side portion of the probe needle material can be coated to selectively narrow only the center portion. Can do.

実施の形態3.
図4は本発明の実施の形態3に係わるプローブ針を示す説明図である。
本実施の形態におけるプローブ針1は、図1に示される案内板3で保持されているプローブ針の根元側部分1b及び中央部1cの直径が、案内板4で保持されているプローブ針の先端部分1aの直径より細く構成されるとともに、根元側部分1bおよび中央部1cは先端部分1aに近づくに従ってテーパ状にさらに細く構成され、先端部分1aとの境界部に「くびれ」を構成する。本実施の形態に係わるプローブ針1はこのような最小の径を有する「くびれ」部分1dを有しているため、座屈変形が「くびれ」部分1dで大きく発生し、プローブ針1の先端部分1aの回転運動がより起こりやすくなる。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is an explanatory view showing a probe needle according to Embodiment 3 of the present invention.
The probe needle 1 in the present embodiment is such that the diameter of the base side portion 1b and the center portion 1c of the probe needle held by the guide plate 3 shown in FIG. The root portion 1b and the central portion 1c are configured to be thinner than the diameter of the portion 1a, and further taper as they approach the tip portion 1a, thereby forming a “neck” at the boundary with the tip portion 1a. Since the probe needle 1 according to the present embodiment has the “necked” portion 1d having such a minimum diameter, buckling deformation greatly occurs in the “necked” portion 1d, and the tip portion of the probe needle 1 is formed. The rotational movement of 1a is more likely to occur.

上記構成のプローブ針1において、プローブ針先端部分1aが「くびれ」部分1dで座屈により回転運動を起こすためには、「くびれ」部分1dの直径をd2、先端部分1aの直径をd1、先端部分1aの長さをL、先端部分1aを保持する案内板4の厚さをhとすると、
2/d1≦0.9、L/h>1
であることが望ましい。即ち、「くびれ」部分1dは通常エッチングにより形成されるが、製造上のばらつきを考慮して最低限10%以上の直径差を設けて「くびれ」を形成するとよい。例えば10%の直径差とすれば、曲げ剛性は直径の4乗で効くため、d2/d1=0.9でも「くびれ」部分1dの剛性は先端部分1aの65%程度となり、座屈を起こすことが可能となる。
また、先端部分1aが案内板4を支点として回転運動を起こすには、先端部分1aの長さLが先端部分1aを保持する案内板4の厚さhより大きくなければならない。なお、hはプローブ先端部分1aを保持する厚さであり、案内板4の厚さとは必ずしも一致しない。
In the probe needle 1 having the above-described configuration, in order for the probe needle tip portion 1a to rotate by buckling at the “neck” portion 1d, the diameter of the “neck” portion 1d is d 2 and the diameter of the tip portion 1a is d 1. When the length of the tip portion 1a is L and the thickness of the guide plate 4 holding the tip portion 1a is h,
d 2 / d 1 ≦ 0.9, L / h> 1
It is desirable that That is, the “necked” portion 1d is usually formed by etching, but it is preferable to form a “necked” by providing a diameter difference of at least 10% in consideration of manufacturing variations. For example, if the diameter difference is 10%, the bending stiffness works as the fourth power of the diameter, so even if d 2 / d 1 = 0.9, the stiffness of the “necked” portion 1d is about 65% of the tip portion 1a, and is buckled. Can be caused.
In addition, in order for the tip portion 1a to rotate about the guide plate 4, the length L of the tip portion 1a must be greater than the thickness h of the guide plate 4 that holds the tip portion 1a. Note that h is a thickness for holding the probe tip portion 1a and does not necessarily match the thickness of the guide plate 4.

次に、本実施の形態に係わるプローブ針の製造方法を図5に示す。
まず、図5(a)に示すように、プローブ針材料の先端部分の形状を概略球形状とし、上記概略球形状の曲率半径Rを20μm以下となるようにする。次に、図5(b)に示すように、先端部分をマスクする。このようなプローブ針材料をNaOH溶液中に浸漬し、徐々に引き上げながら上記プローブ針材料を電解エッチングする(図5(c))。このようにして得られたプローブ針材料を図5(d)に示す、その後、マスクを除去して、根元側部分および中央部がテーパ形状のプローブ針を得る。
Next, a method for manufacturing a probe needle according to the present embodiment is shown in FIG.
First, as shown in FIG. 5 (a), the shape of the tip portion of the probe needle material is made into a substantially spherical shape, and the curvature radius R of the substantially spherical shape is made to be 20 μm or less. Next, as shown in FIG. 5B, the tip portion is masked. Such a probe needle material is immersed in an NaOH solution, and the probe needle material is electrolytically etched while being gradually pulled up (FIG. 5C). The probe needle material thus obtained is shown in FIG. 5 (d), and then the mask is removed to obtain a probe needle having a taper-shaped root side portion and a central portion.

なお、プローブ針の「くびれ」の位置は、上記実施の形態に示すように、先端部分1aとの境界部に設けるのが最も望ましいが、先端部分1aの近くの中央部1cに設けても良く、「くびれ」を設けた位置で座屈が起こりやすくなり、先端部分の回転運動を起こしやすくなる。   The position of the “neck” of the probe needle is most preferably provided at the boundary portion with the tip portion 1a as shown in the above embodiment, but may be provided at the central portion 1c near the tip portion 1a. , Buckling is likely to occur at the position where the “neck” is provided, and rotational movement of the tip portion is likely to occur.

また、上記実施の形態においては、製造上の理由により、根元側部分1bおよび中央部1cが先端部分1aに近づくに従って細くなるテーパ形状のものを示したが、中央部1cに「くびれ」部分1dを設けたものであれば、テーパ形状でなくてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the taper-shaped thing which becomes thin as the base part 1b and the center part 1c approach the front-end | tip part 1a was shown for the reason on manufacture, the "constriction" part 1d is shown in the center part 1c. If it is provided, it does not have to be a tapered shape.

また、実施の形態2において用いた、根元側部分1bの直径が中央部1cの直径より太い構成のプローブ針に対して、上記中央部1cに「くびれ」を設けた構成であってもよい。
この時、「くびれ」の位置は、上記実施の形態3と同様、先端部分1aとの境界部、あるいは先端部分に近い位置に設けると良い。
Moreover, the structure which provided the "constriction" in the said center part 1c may be sufficient with respect to the probe needle of the structure used in Embodiment 2 where the diameter of the base side part 1b is thicker than the diameter of the center part 1c.
At this time, the position of the “neck” is preferably provided at the boundary with the tip portion 1a or at a position close to the tip portion as in the third embodiment.

さらに、上記実施の形態では先端部分1aの形状が概略球形状のものを示したが、必ずしも球形状でなくてもよい。   Furthermore, although the shape of the front-end | tip part 1a showed the thing of substantially spherical shape in the said embodiment, it does not necessarily need to be spherical shape.

実施の形態4.
実施の形態1、2で示したプローブ針構造ではプローブ針の先端部分が回転するためにプローブ針先端部分を案内・保持する案内板4のガイド穴4aの直径をプローブ針より大きく作っておく必要がある。例えばプローブ針先端部分1aの長さが800μm、直径が80μmの時、プローブ針先端部分1aのガイド穴4aの直径が110μm、案内板4の厚みが0.4mmであれば、プローブ針先端部分1aの回転角度はおよそ1.4度となり、プローブ針先端部分1aとテストパッド100aの相対滑り量は60μm程度となる。しかしこの場合、プローブ針先端部分1aとガイド穴4aのクリアランス分がプローブ針先端部分1aの位置決め精度となってしまう。また、このクリアランスを小さくすれば位置決め精度が向上するがプローブ針先端部分1aの回転による滑り量が小さくなってしまう。そこで位置決め精度とプローブ針先端部分の回転によるテストパッド材料との相対滑り量を確保するために案内板4にあける穴形状を工夫する。
Embodiment 4 FIG.
In the probe needle structure shown in the first and second embodiments, since the tip portion of the probe needle rotates, it is necessary to make the diameter of the guide hole 4a of the guide plate 4 for guiding and holding the probe needle tip portion larger than that of the probe needle. There is. For example, when the probe needle tip portion 1a has a length of 800 μm and a diameter of 80 μm, the probe needle tip portion 1a has a diameter of 110 μm and the guide plate 4 has a thickness of 0.4 mm. Is about 1.4 degrees, and the relative sliding amount between the probe needle tip 1a and the test pad 100a is about 60 μm. However, in this case, the clearance between the probe needle tip portion 1a and the guide hole 4a becomes the positioning accuracy of the probe needle tip portion 1a. Further, if this clearance is reduced, the positioning accuracy is improved, but the slippage due to the rotation of the probe needle tip 1a is reduced. Accordingly, the hole shape in the guide plate 4 is devised in order to ensure the positioning accuracy and the relative slip amount with the test pad material due to the rotation of the probe needle tip.

図6(a)(b)は本発明の実施の形態4による垂直式プローブカードの主要部を示す構成図であり、図6(a)は座屈前の、図6(b)は座屈後の様子を示している。
本実施の形態において、プローブ針先端部分1aを保持する案内板4の穴4aは、穴4aの長さ方向に対する中央付近の穴の直径が、穴4aの両端部の直径より小さくなるように構成されており、上記中央付近の穴の直径をプローブ針先端部分1aの直径に近く設定している。
6 (a) and 6 (b) are configuration diagrams showing the main part of the vertical probe card according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 6 (a) is before buckling, and FIG. 6 (b) is buckling. It shows the later state.
In the present embodiment, the hole 4a of the guide plate 4 that holds the probe needle tip portion 1a is configured such that the diameter of the hole near the center with respect to the length direction of the hole 4a is smaller than the diameters at both ends of the hole 4a. The diameter of the hole near the center is set close to the diameter of the probe needle tip 1a.

例えば本実施の形態の場合、プローブ針先端部分1aの直径が80μmに対して、ガイド穴4aの長さ方向に対する中央付近の穴の直径が80μm強、穴の両端部の直径が110μmとなっている。案内板4の厚みが0.4mmなので、プローブ針先端部分1aはおよそ3度傾くことができる。プローブ針先端部分1aの長さが800μm程度のとき、プローブ針先端部分1aとテストパッド100aは60μm程度相対滑りすることが可能となり、電気的接触を得るに十分な滑り量を得ることができる。   For example, in the case of the present embodiment, the diameter of the probe needle tip 1a is 80 μm, the diameter of the hole near the center with respect to the length direction of the guide hole 4a is slightly over 80 μm, and the diameters at both ends of the hole are 110 μm. Yes. Since the thickness of the guide plate 4 is 0.4 mm, the probe needle tip portion 1a can be inclined by about 3 degrees. When the length of the probe needle tip portion 1a is about 800 μm, the probe needle tip portion 1a and the test pad 100a can slide relative to each other by about 60 μm, and a sufficient amount of sliding can be obtained to obtain electrical contact.

本実施の形態では穴の両端部の直径を中央部に比べ拡げたが、案内板4のテストパッド100a側の穴の直径をプローブ針先端部分1aの直径に近づけて、反対側の穴の直径を拡げた、テーパ形状の穴でも良い。
また、その反対に、案内板4のテストパッド100a側の穴の直径を拡げ、反対側の穴の直径をプローブ針先端部分1aの直径に近づけた、逆のテーパ形状の穴でも良い。
In the present embodiment, the diameter of both end portions of the hole is expanded as compared with the central portion, but the diameter of the hole on the test pad 100a side of the guide plate 4 is made closer to the diameter of the probe needle tip portion 1a, and the diameter of the hole on the opposite side is increased. A taper-shaped hole with an expanded width may be used.
On the other hand, a reverse tapered hole in which the diameter of the hole on the test pad 100a side of the guide plate 4 is expanded and the diameter of the hole on the opposite side is brought close to the diameter of the probe needle tip portion 1a may be used.

なお、上記実施の形態ではガイド穴4aの穴形状を工夫して、位置決め精度とプローブ針の回転によるテストパッド材料との相対滑り量を確保したが、案内板4の材料がポリイミド等、樹脂により構成されている場合には、穴形状をストレートとし、プローブ針先端部分の直径と穴4aの直径を同じにしてもよく、位置決め精度とプローブ針の回転によるテストパッド材料との相対滑り量を確保できる。   In the above embodiment, the hole shape of the guide hole 4a is devised to ensure the positioning accuracy and the relative slip amount with the test pad material by the rotation of the probe needle. However, the material of the guide plate 4 is made of resin such as polyimide. If configured, the hole shape may be straight and the diameter of the tip of the probe needle and the diameter of the hole 4a may be the same, ensuring the positioning accuracy and the relative sliding amount with the test pad material due to the rotation of the probe needle. it can.

実施の形態5.
図7は実施の形態5に係わる案内板におけるガイド穴の構成を示す断面図である。
プローブ針部分1aを保持、ガイドする案内板4のガイド穴4aの表面に摩擦係数の小さい潤滑膜5を施すことにより、プローブ針先端部分1aとガイド穴4aとの接触抵抗を小さくすることができる。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of guide holes in the guide plate according to the fifth embodiment.
By applying the lubricating film 5 having a small friction coefficient to the surface of the guide hole 4a of the guide plate 4 that holds and guides the probe needle portion 1a, the contact resistance between the probe needle tip portion 1a and the guide hole 4a can be reduced. .

本実施の形態では、潤滑膜5として、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)を案内板4とガイド穴4a表面にコーティングしているが、潤滑膜5としては、プローブ針先端部分1aとガイド穴4aとの摩擦抵抗を減らすものであれば、上記DLCのようなセラミック系の潤滑膜でなくてもテフロン(登録商標)コーティング等、樹脂系の潤滑膜でもかまわない。   In the present embodiment, DLC (diamond-like carbon) is coated on the surface of the guide plate 4 and the guide hole 4a as the lubricating film 5, but the lubricating film 5 includes a probe needle tip portion 1a and a guide hole 4a. As long as the frictional resistance is reduced, a resin-type lubricant film such as a Teflon (registered trademark) coating may be used instead of the ceramic-type lubricant film such as DLC.

本発明の各実施の形態に係わるプローブ針の構造では、プローブ針先端部分1aが回転するため、ほとんどガイド穴4aとの摩擦が起こりにくいが、それでも多少の摩擦抵抗はあり、この摩擦抵抗がプローブ針先端部分1aの回転動作を妨げる方向に働く。従って、プローブ針先端部分の回転運動をより小さな力で滑らかに発生させるためには、本実施の形態で示した潤滑膜5を施すことにより、プローブ針先端部分1aと案内板4のガイド穴4aとの接触による摩擦抵抗をできるだけ小さくすることが望ましい。   In the probe needle structure according to each embodiment of the present invention, since the probe needle tip 1a rotates, friction with the guide hole 4a hardly occurs, but there is still some friction resistance, and this friction resistance is the probe resistance. It acts in a direction that hinders the rotational movement of the needle tip portion 1a. Therefore, in order to smoothly generate the rotational movement of the probe needle tip portion with a smaller force, the lubrication film 5 shown in the present embodiment is applied so that the probe needle tip portion 1a and the guide hole 4a of the guide plate 4 are provided. It is desirable to make the frictional resistance due to contact with the smallest possible.

本発明の実施の形態1による垂直式プローブカードの主要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of the vertical probe card by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係わるプローブ針の形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the shape of the probe needle concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2による垂直式プローブカードの主要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of the vertical probe card by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係わるプローブ針を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the probe needle concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に係わるプローブ針の製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the probe needle concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4による垂直式プローブカードの主要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of the vertical probe card by Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係わる案内板におけるガイド穴の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the guide hole in the guide plate concerning Embodiment 5 of this invention. 従来の垂直式プローブカードの主要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of the conventional vertical probe card.

符号の説明Explanation of symbols

1 プローブ針、1a 先端部分、1b 根元側部分、1c 中央部、1d 「くびれ」部分、2 基板、3,4 案内板、4a ガイド穴、5 潤滑膜、100 半導体、100a ボンディングパッド。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Probe needle | hook, 1a Tip part, 1b Root side part, 1c Center part, 1d "Constriction" part, 2 Substrate, 3, 4 Guide plate, 4a Guide hole, 5 Lubrication film, 100 Semiconductor, 100a Bonding pad.

Claims (3)

基板に対してほぼ垂直に取り付けられたプローブ針の先端部分を半導体ウエハの電極パッドに押圧し、上記先端部分と上記パッドを電気的接触させて、上記半導体ウエハの動作をテストするウエハテスト用プローブカードにおいて、
上記プローブ針は、上記プローブ針の根元側部分と先端部分とをそれぞれ案内板により保持するとともに、上記案内板で保持されている上記先端部分の直径に比べて、少なくとも上記根元側部分と上記先端部分との間にある中央部の直径を細く構成し、かつ上記プローブ針の先端の形状を曲率半径が7〜30ミクロンの概略球形状とし、上記押圧による電極パッドとの接触で上記電極パットにせん断を発生させ、
上記プローブ針の先端部分を保持する上記案内板のガイド穴は、上記ガイド穴の直径が長さ方向に対してテーパ状に変化し、最小の直径が上記プローブ針の先端部分の直径とほぼ同じであることを特徴とするウエハテスト用プローブカード。
A wafer test probe for testing the operation of the semiconductor wafer by pressing the tip portion of a probe needle mounted substantially perpendicular to the substrate against the electrode pad of the semiconductor wafer and electrically contacting the tip portion with the pad. In the card
The probe needle holds the root side portion and the tip portion of the probe needle by the guide plate, and at least the root side portion and the tip end compared to the diameter of the tip portion held by the guide plate. The tip of the probe needle is formed into a substantially spherical shape having a radius of curvature of 7 to 30 microns, and the electrode pad is brought into contact with the electrode pad by the pressing. Generate shear,
The guide hole of the guide plate that holds the tip portion of the probe needle has a diameter that changes in a taper shape with respect to the length direction, and the minimum diameter is substantially the same as the diameter of the tip portion of the probe needle. A wafer test probe card characterized by the above.
プローブ針の先端部分を保持する案内板のガイド穴は、上記ガイド穴の長さ方向に対する中央付近の穴の直径が、穴の両端部の直径より小さくなるように構成し、上記中央付近の穴の直径を、上記プローブ針の先端部分の直径とほぼ同じとしたことを特徴とする請求項1記載のウエハテスト用プローブカード。 The guide hole of the guide plate that holds the tip of the probe needle is configured such that the diameter of the hole near the center with respect to the length direction of the guide hole is smaller than the diameters at both ends of the hole. 2. The probe card for wafer testing according to claim 1, wherein the diameter of said probe needle is substantially the same as the diameter of the tip portion of said probe needle. プローブ針の先端部分を保持する案内板のガイド穴の表面に潤滑膜を施したことを特徴とする請求項1または2記載のウエハテスト用プローブカード。 3. The wafer test probe card according to claim 1, wherein a lubricating film is applied to the surface of the guide hole of the guide plate for holding the tip portion of the probe needle.
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