JP2002048818A

JP2002048818A - 垂直型プローブカード

Info

Publication number: JP2002048818A
Application number: JP2000233128A
Authority: JP
Inventors: Masao Okubo; 昌男大久保; Kazumasa Okubo; 和正大久保; Yoshiaki Tani; 嘉明谷; Junya Tanaka; 順也田中
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2002-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】測定不能になったプローブカードが再生で
き、かつ基板の接続部へのはんだ付けが容易である垂直
型プローブカードを提供する。【解決手段】ピン１０の頭部にピン支持板３０の貫通
孔３１に係止するフランジ１２が形成され、上支持板２
２０と下支持板２３０には、ピン支持板の貫通孔の間隔
と同じ間隔の貫通孔２２１と２２３が開設され、上支持
板の貫通孔と下支持板の貫通孔との位置がずれるように
して上支持板と下支持板が支持脚部で支持され、上支持
板と下支持板の貫通孔に貫通されている導線２０の後端
の接続部２２が基板３００の接続部３１０にはんだ付け
され、導線の先端のピン頭部のフランジに接触する接触
部１１は下支持板の貫通孔から突出させ、上支持板と下
支持板に貫通している導線が上支持板の上面２２２に固
定材２４０で固定されている垂直型プローブカードであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物である
ＬＳＩチップ等の電気的諸特性の測定に用いられる垂直
型プローブカードの技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の垂直型プローブカード
は、図１０に示すように、プローブ１００がＬＳＩチッ
プ６１０に対して垂直に配置されている。このような垂
直型プローブカードは、中間部に湾曲部１３０が形成さ
れたプローブ１００と、このプローブ１００の後端であ
る接続部１２０がはんだ付け等で接続される導電パター
ンが形成された基板３００と、前記プローブ１００を垂
直に支持する支持部２００とで構成されている。

【０００３】垂直型プローブカードでは、プローブ１０
０の先端である接触部１１０がＬＳＩチップ６１０の電
極パッド６１１に対して垂直方向から接触するので、接
触した後にオーバードライブ（プローブ１００の接触部
１１０が電極パッド６１１に接触した後もウエハー載置
台７００を上昇させること）を加えても接触部１１０の
位置がずれにくく、プローブ１００が確実に電極パッド
６１１に接触するという利点がある。その結果、接触部
１１０の摩耗が少なくなり、より長寿命になるという効
果もある。

【０００４】前記プローブ１００は、プローブ１００の
接触部１１０が電極パッド６１１に接触してオーバード
ライブを加えられると、湾曲部１３０が撓むことによっ
て所定の接触圧を確保する。

【０００５】前記支持部２００は、基板３００の裏面３
３０から垂下される支持脚部２１０と、この支持脚部２
１０で支持される上支持板２２０および下支持板２３０
と、前記上支持板２２０の上面２２２にプローブ１００
を固定するためのプローブ固定材２４０とで構成されて
いる。

【０００６】上支持板２２０と下支持板２３０とには、
プローブ１００が貫通する貫通孔２２１、２３１がそれ
ぞれ開設されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プロー
ブカードのプローブ１００の接触部１１０は、測定に際
して、測定対象物であるＬＳＩチップ６１０の電極パッ
ド６１１に数千回、数万回と接触することになる。通
常、電極パッド６１１の表面は銅アルミニウム合金が蒸
着されているため、プローブ１００の接触部１１０が電
極パッド６１１に接触すると接触部１１０に蒸着金属が
付着することになる。ＬＳＩチップ６１０は測定時約８
０〜１５０℃程度の温度に昇温され、測定に約５分程度
の時間がかかるため、接触部１１０に付着した蒸着金属
のうちのアルミニウムが酸化されて酸化アルミニウムと
なり、この酸化アルミニウムが接触抵抗を大きくして測
定不能にするという問題がある。

【０００８】上記のように、測定不能になったプローブ
カードのプローブ１００は、図１０に示すように、中間
部に湾曲部１３０が形成され、上支持板２２０の上面２
２２にプローブ固定材２４０で固定され、更に、プロー
ブ１００の後端である接続部１２０が基板３００に形成
された導電パターンの接続部３１０にはんだ付け等で接
続されていることから、簡単にプローブ１００のみを新
しいプローブ１００に取り換えることはできない。従っ
て、測定不能になったプローブカードは廃却されること
になる。

【０００９】また、プローブカードの各プローブ１００
間の距離は約７０〜１５０μｍ程度であり、図１０に示
すように、接触部１１０の間隔のままプローブ１００を
垂直に延長してプローブ１００の後端である接続部１２
０を基板３００に形成された導電パターンの接続部３１
０にはんだ付け等で接続することは、各プローブ１００
間の間隔が７０〜１５０μｍ程度であることから、基板
３００上の接続部３１０の間隔も狭くなり、はんだ付け
等の接続が困難であるという問題がある。

【００１０】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、プローブ１００を接続部１２０側と接
触部１１０側とに二分割し、接触部側のプローブを取り
換え可能なピンにすることによって、測定不能になった
プローブカードが再生でき、かつプローブ１００の中間
部に形成している湾曲部１３０に替えて、プローブ１０
０の中間部を曲げ加工してプローブ間隔を広げ、その分
基板３００上の接続部３１０の間隔を広げることによっ
て、はんだ付け等の接続が容易にできる垂直型プローブ
カードを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】その要旨は、ＬＳＩチッ
プの電気的諸特性を測定するためのプローブカードであ
って、前記プローブカードはＬＳＩチップの電極パッド
に対して垂直方向から接触するピンと、基板と、前記ピ
ンと前記基板とを連絡する導線と、前記基板から垂下さ
れている支持脚部と、前記支持脚部によって支持されて
いる上支持板および下支持板と、前記ピンを挿入して係
止するための貫通孔が開設されているピン支持板と、前
記ピン支持板を前記支持脚部の下端に螺着するねじとか
ら構成され、前記ピンの頭部には前記ピン支持板の貫通
孔に係止するフランジが形成され、前記上支持板および
下支持板には、前記ピン支持板の貫通孔の間隔と同じ間
隔の貫通孔が開設され、前記上支持板の貫通孔と下支持
板の貫通孔との位置がずれるようにして上支持板および
下支持板が前記支持脚部で支持され、前記上支持板およ
び下支持板の貫通孔に貫通されている前記導線の後端の
接続部が基板の接続部にはんだ付けされ、前記導線の先
端の前記ピン頭部のフランジに接触する接触部は前記下
支持板の貫通孔から突出させ、前記上支持板および下支
持板に貫通している導線が上支持板の上面に固定材で固
定されていることを特徴とする垂直型プローブカード。

【００１２】請求項１に記載の垂直型プローブカードに
おいて、前記導線の先端の前記ピン頭部のフランジの上
面に接触する接触部と前記ピン頭部のフランジの上面と
をはんだ付けしたことを特徴とする垂直型プローブカー
ドである。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の請求項１に記載の
垂直型プローブカードの実施の形態を説明する概略的断
面図である。なお、従来のものとほぼ同一の部品には同
一の番号を付して説明する。

【００１４】図１に示すように、第１の実施の形態の垂
直型プローブカードは、測定対象物であるＬＳＩチップ
６１０の電気的諸特性を測定するためのプローブカード
であって、ＬＳＩチップ６１０を載置したウエハー載置
台７００の上昇によってピン１０の接触部１１がＬＳＩ
チップ６１０の電極パッド６１１に接触し、次いでピン
1０の頭部に形成されたフランジ１２の上面１３が、導
線２０の後端の接触部２１と接触する。そしてオーバー
ドライブを加えることで電極パッド６１１に所定の接触
圧を与えることができ、この状態でＬＳＩチップ６１０
の電気的諸特性を測定する。

【００１５】ピン１０は、図３に示すように、ピン支持
板３０に開設された貫通孔３１に上方から挿入され、ピ
ン１０の頭部に貫通孔の径より大きく形成されたフラン
ジ１２によって貫通孔３１に係止される。また、フラン
ジ１２は導線２０の先端の接触部２１との接触を確実な
ものとする。貫通孔３１は測定するＬＳＩチップ６１０
の電極パッド６１１の間隔に一致させ、ピン支持板３０
の面に対して垂直に開設する。また、図１に示すよう
に、ピン支持板３０の上面３５には、ピン１０のフラン
ジ１２が上下方向に移動できる貫通孔３６が開設された
ピンガイド板３４が設けてある。このことによって、ピ
ン１０はＬＳＩチップ６１０の電極パッド６１１に対し
て垂直方向から接触し、かつピンガイド板３４によって
ピン１０の位置を安定させ、ピン１０のフランジ１２と
導線２０の先端の接触部２１との接触を確実なものとす
ることができる。そしてピン１０が挿入されたピン支持
板３０はねじ３２をねじ孔３３に通して基板３００から
垂下された支持脚部２１０の下端に螺着される。なお、
図３にはピンガイド板３４は図示されていない。ピン１
０の形状は、図４に示すように、頭部に円盤状のフラン
ジ１２が形成され、先端には尖らしてある接触部１１が
形成され、寸法はフランジ径が約８０μｍ、ピン径が約
４０〜５０μｍ、長さが約１０００〜２０００μｍであ
る。

【００１６】ピン１０の材質は、パラジウム合金、ベリ
リウム銅合金、イリジウム合金、ロジウム合金等で、２
００℃以下で酸化しにくい金属で電気抵抗が比較的低い
ものがよい。また、ピン支持板３０およびピンガイド板
３４の材質はセラミックスである。なお、ねじ３２の材
質はステンレス鋼で、支持脚部２１０の材質はステンレ
ス鋼あるいはセラミックスである。

【００１７】このように、本発明に係わる垂直型プロー
ブカードは、ピン１０を挿入、係止したピン支持板３０
をねじ３２で支持脚部２１０の下端に着脱可能に螺着す
る機構であるため、ピン１０の損傷によって測定不能に
なった場合でも、ねじ３２を弛めてピン支持板３０を支
持脚部２１０の下端から外すことによって、損傷したピ
ン１０のみ、あるいはピン１０の全てを取り換えて再生
することができるため、プローブカードを廃却すること
はない。

【００１８】基板３００は、所定の導電パターンが形成
されるとともに、この導電パターンと接続される導線２
０との間で特性インピーダンス整合が施されている。

【００１９】測定時、ピン１０のフランジ１２の上面１
３に先端の接触部２１が接触する導線２０は、上支持板
２２０および下支持板２３０に開設されている貫通孔２
２１、２２３に貫通されている。貫通孔２２１、２２３
に貫通されている導線２０は上支持板２２０の上面２２
２に固定材２４０で固定されている。固定材２４０には
エポキシ樹脂を使用する。上支持板２２０に固定されて
いる導線２０の後端の接続部２２が基板３００の接続部
３１０にはんだ付け２３されている。そして導線２０の
先端の接触部２１は下支持板２３０の貫通孔２２３から
突出させている。

【００２０】上記のように、導線２０を上支持板２２０
の上面２２２に固定材２４０で固定することによって、
オーバードライブが加えられたとき、導線２０に作用す
る上向きの力で接続部３１０のはんだ付け２３が剥がれ
るのを防止することができる。また、導線２０の接触部
２１の下支持板２３０の貫通孔２２３からの突出量は、
測定時、接触部２１がピン１０のフランジ１２の上面１
３に接触し、かつオーバードライブが加えられたとき、
その効果がピン１０の接触部１１とＬＳＩチップ６１０
の電極パッド６１１に作用するのに必要な量である。す
なわちオーバードライブを加えたときに、導線２０の接
触部２１が下支持板２３０の貫通孔２２３から突出して
いることが必要である。従って、下支持板２３０とピン
支持板３０との間隔は、オーバードライブが加えられた
ときでも、導線２０の接触部２１が下支持板２３０とピ
ン支持板３０との間にあることを考慮して決める。

【００２１】図５に示すように、導線２０が貫通する下
支持板２３０の貫通孔２２３と上支持板２２０の貫通孔
２２１の間隔Ａとａ、Ｂとｂは同じで、ピン支持板３０
の貫通孔３１の間隔に一致させてあるが、上支持板２２
０の貫通孔２２１と下支持板２３０の貫通孔２２３との
位置がずれるようにして上支持板２２０と下支持板２３
０が支持脚部２１０に支持されている。なお、図５には
上支持板２２０の上面２２２の固定材２４０は図示して
いない。このため、図１、図５に示すように、導線２０
は下支持板２３０と上支持板２２０との間で二箇所の屈
折点が存在している。この二箇所の屈折点２４、２５は
貫通孔２２３、２２１に貫通させる前に加工されたもの
で、この二箇所の屈折点２４、２５はばねの作用をし、
オーバードライブが加えられたとき、図６に示すよう
に、屈折点２４、２５は更に屈折して、導線２０に加わ
る上向きの力を逃がし、ＬＳＩチップ６１０の電極パッ
ド６１１に所定の接触圧を与えることができる。なお、
上支持板２２０と下支持板２３０の材質はセラミックス
である。

【００２２】電極パッド６１１の間隔が狭いＬＳＩチッ
プ６１０の測定を行なうためのプローブカードでは導線
２０の間隔が狭くなるため、オーバードライブが加えら
れると、図６の点線で示すように、屈折が大きくなリ隣
接した導線同士が接触する場合がある。このため、図７
に示すように、屈折点２４と２５の間をプレス加工して
導線２０の断面を扁平にすることによって、オーバード
ライブが加えられたとき、導線２０を屈折点２４と２５
の間で湾曲に撓ませることができ、これによって屈折を
小さく抑えて隣接する導線同士の接触を防止することが
できる。なお、図７の（ａ）は正面図で、（ｂ）は側面
図である。

【００２３】導線２０は、図１に示すように、上支持板
２２０の貫通孔２２１を貫通した後、自由撓みの状態で
基板３００の貫通孔３２０を貫通させ接続部３１０には
んだ付け２３される。このように、導線２０の間隔は、
上下支持板２３０、２２０の貫通孔２２３、２２１を貫
通することによって広げられ、更に基板３００の間隔の
広い貫通孔３２０に貫通させることで、導線２０ははん
だ付け可能な間隔まで広げられる。基板３００の貫通孔
３２０の間隔は上支持板２３０の貫通孔２２１の間隔に
影響されることはない。なお、導線２０の材質はタング
ステンで、線径は約５０〜１００μｍが好ましい。

【００２４】図２は本発明の請求項２に記載の垂直型プ
ローブカードの実施の形態を説明する概略的断面図あ
る。請求項２に記載の垂直型プローブカードは、図1に
示す第１の実施の形態の垂直型プローブカードにおい
て、導線２０の先端の接触部２１とピン頭部のフランジ
１２の上面１３とをはんだ付け１４して、ピン１０と導
線２０とを接続した垂直型プローブカードである。

【００２５】図２に示すように、第２の実施の形態の垂
直型プローブカードは、ピン１０のフランジ１２の上面
１３と導線２０の先端の接触部２１とをはんだ付け１４
したものである。はんだ付けの手順は、予めフランジ１
２の上面１３にはんだを溶着したピン１０を、図３に示
すように、ピン支持板３０に開設した貫通孔３１にピン
１０を上方から挿入し係止した後、ねじ３２をねじ孔３
３に通して、基板３００から垂下されている支持脚部２
１０の下端にピン支持板３０を螺着する。その後、ピン
１０の接触部１１から上向きの力を加え、はんだが溶着
しているフランジ１２の上面１３と導線２０の接触部２
１を接蝕させた後、ピン１０を下方から加熱してはんだ
を溶かすことで、フランジ１２の上面１３と導線２０の
接触部２１とをはんだ付け１４する。

【００２６】損傷して測定不能になったピン１０を取り
換える場合は、ピン１０を下方から加熱してはんだを溶
かし、ねじ３２を弛めピン支持板３０を支持脚部２１０
の下端から外すことのよって、ピン１０と導線２０を分
離することができる。その後、測定不能になったピン１
０を新しいピン１０に取り換える。従って、第２の実施
の形態の垂直型プローブカードにおいても、損傷したピ
ン１０のみ、あるいはピン１０の全てを取り換えて再生
することができるため、プローブカードを廃却すること
はない。

【００２７】更に、ピン１０と導線２０とをはんだ付け
１４して接続することによって、測定時のフランジ１２
の上面１３と導線２０の接触部２１との接触が確実なも
のとなり、測定の安定性を確保することができる。従っ
て、この場合はピンガイド板３４は必ずしも必要ではな
い。

【００２８】図８はプローブカード４０の一断面を例示
した図で、この例ではピン１０が横方向に８本配列され
ている。実際のプローブカードでは、この配列を図面の
奥行き方向あるいは手前方向に複数列配列したものとな
る。図９はプローブカード４０の一例とテスターヘッド
５０とを示す図で、プローブカード４０の下方から見た
斜視図である。図９に示すように、ピン支持板３０には
測定対象物であるＬＳＩチップの電極パッドの間隔に合
わせて、ピン１０が直線状に、そして同時に複数個のＬ
ＳＩチップの測定が可能なように配列されている。ピン
支持板３０はセラミック支持板４１を介して基板３００
にねじ４２で固定されている。このようなプローブカー
ドでは一度に３２個、６４個、８１個といった多数のＬ
ＳＩチップの測定をすることができる。なお、テスター
ヘッド５０の下面の接触ポゴピン５１は、基板３００の
接触部３１０に接触するように配列されている。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明の請求項１に係わる垂直型プローブカードは、Ｌ
ＳＩチップの電極パッドに接触する接触部を含めてピン
状に形成し、このピンをピン支持板とともにプローブカ
ードから着脱可能な構成にしているため、損傷したピン
の取り換えが可能で、プローブカードを再生して使用す
ることができる。

【００３０】また、基板の接続部に接続する導線の中間
部を曲げ加工して、導線間隔を広げているため、導線を
基板の接続部に接続するはんだ付け等の接続が容易とな
る。また、導線の中間部をプレス加工して断面を扁平に
しているため、オーバードライブが加えられたとき、隣
接する導線同士が接触することはない。

【００３１】また、本発明の請求項２に係わる垂直型プ
ローブカードは、導線の接触部とピンのフランジの上面
とをはんだ付けしているため、ピンと導線の接触が確実
なものとなり測定の安定性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１に記載の垂直型プローブカー
ドの実施の形態を説明する概略的断面図である。

【図２】本発明の請求項２に記載の垂直型プローブカー
ドの実施の形態を説明する概略的断面図である。

【図３】ピンのピン支持板への挿入方法およびピン支持
板の支持脚部への螺着方法を説明する斜視図である。

【図４】本発明に係わるピンを説明する図である。

【図５】上支持板と下支持板の貫通孔の位置関係を説明
する斜視図である。

【図６】オーバードライブを加えたときのピンと導線と
の位置関係を示すプローブカードの部分断面図である。

【図７】二箇所の屈折点の間をプレス加工して断面を扁
平にした導線の説明図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は
側面図である。

【図８】本発明に係わるプローブカードをの説明する概
略的断面図である。

【図９】プローブカードの一例とテスターヘッドとの関
係を示す図で、下方から見た斜視図である。

【図１０】従来技術の垂直型プローブカードを説明する
概略的断面図である。

【符号の説明】

１０…ピン、１１…接触部、１２…フランジ、１３…上
面、１４…はんだ付け、２０…導線、２１…接触部、２
２…接続部、２３…はんだ付け、２４…屈折点、２５…
屈折点、３０…ピン支持板、３１…貫通孔、３２…ね
じ、３３…ねじ孔、３４…ピンガイド板、３５…上面、
３６…貫通孔、４０…プローブカード、４１…セラミッ
クス支持板、４２…ねじ、４３…ねじ、５０…テスター
ヘッド、５１…接触ポゴピン、１００…プローブ、１１
０…接触部、１２０…接続部、１３０…湾曲部、２００
…支持部、２１０…支持脚部、２２０…上支持板、２２
１…貫通孔、２２２…上面、２２３…貫通孔、２３０…
下支持板、２４０…固定材、３００…基板、３１０…接
続部、３２０…貫通孔、３３０…裏面、６１０…ＬＳＩ
チップ、６１１…電極パッド、７００…ウエハー載置
台、Ａ…間隔、ａ…間隔、Ｂ…間隔、ｂ…間隔。

フロントページの続き (72)発明者谷嘉明兵庫県尼崎市西長洲町２丁目５番13号日本電子材料株式会社内 (72)発明者田中順也兵庫県尼崎市西長洲町２丁目５番13号日本電子材料株式会社内Ｆターム(参考） 2G011 AA15 AB06 AB08 AC21 AD01 AE02 AE03 AF07 2G032 AA00 AF01 AL03 4M106 AA01 BA01 CA01 DD06 DD10 DD13 DJ05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＬＳＩチップの電気的諸特性を測定する
ためのプローブカードであって、前記プローブカードは
ＬＳＩチップの電極パッドに対して垂直方向から接触す
るピンと、基板と、前記ピンと前記基板とを連絡する導
線と、前記基板から垂下されている支持脚部と、前記支
持脚部によって支持されている上支持板および下支持板
と、前記ピンを挿入して係止するための貫通孔が開設さ
れているピン支持板と、前記ピン支持板を前記支持脚部
の下端に螺着するねじとから構成され、前記ピンの頭部
には前記ピン支持板の貫通孔に係止するフランジが形成
され、前記上支持板および下支持板には、前記ピン支持
板の貫通孔の間隔と同じ間隔の貫通孔が開設され、前記
上支持板の貫通孔と下支持板の貫通孔との位置がずれる
ようにして上支持板および下支持板が前記支持脚部で支
持され、前記上支持板および下支持板の貫通孔に貫通さ
れている前記導線の後端の接続部が基板の接続部にはん
だ付けされ、前記導線の先端の前記ピン頭部のフランジ
に接触する接触部は前記下支持板の貫通孔から突出さ
せ、前記上支持板および下支持板に貫通している導線が
上支持板の上面に固定材で固定されていることを特徴と
する垂直型プローブカード。
【請求項２】請求項１に記載の垂直型プローブカード
において、前記導線の先端の前記ピン頭部のフランジの
上面に接触する接触部と前記ピン頭部のフランジの上面
とをはんだ付けしたことを特徴とする請求項１に記載の
垂直型プローブカード。