JP2002190505A - プローブカード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接触子の高い位置精度を備えた高速信号伝送
可能なプローブカードを提供する。 【解決手段】 被測定デバイスの端子配列と同等のピッ
チで配列されたパッド２８を有するプリント基板１６
（ビッドアップ層１７を含む）上に弾性体３１を挟んで
被測定デバイスとほぼ同等の熱膨張率を有する材料より
なる接触子基板３２を搭載し、その接触子基板３２のパ
ッド３３に接触子１８を植設する。パッド３３と２８と
は接触子基板３２及び弾性体３１に設けた貫通孔３４，
３５を通してボンディングワイヤ３６によって接続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は例えばＩＣ試験装
置において、ウェハ状態での試験を行う際に使用される
プローブカードに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のプローブカードの従来構成例を
図３に示す。この図３に示したプローブカード１１はプ
リント基板１２にタングステンなどよりなる多数の接触
子（プローブ針）１３が配設されてなるもので、各接触
子１３はその中間部がプリント基板１２上に配置された
樹脂製支持体１４に位置決めされて支持されている。各
接触子１３の基端はプリント基板１２に半田付けや導電
性接着剤などによって接続固定されており、他方、遊端
は被測定デバイスの端子配列と対応するように配列され
ている。

【０００３】このプローブカード１１はいわゆる水平ニ
ードル型と称されているもので、接触子１３の長さが５
０〜７０mm程度と長く、つまり非伝送線路長が長いこと
から、高速信号の伝送要求には応えられないものとなっ
ていた。一方、図４は本出願人が先に特願平１１−１０
９９７７号で提案したプローブカードの構成を示したも
のであり、このプローブカード１５はプリント基板１６
とビルドアップ層１７と接触子１８とよりなるものとさ
れる。プリント基板１６は例えばガラスエポキシ基板と
され、その上面中央に凸部１６ａを具備しており、この
凸部１６ａ上にパッド２１が配列形成されている。パッ
ド２１はこの例では方形の４辺をなすように配列されて
いる。

【０００４】一方、プリント基板１６の下面には上面の
パッド２１とそれぞれスルーホール２２及び配線パター
ン２３を介して接続されたパッド２４が配列形成されて
いる。これらパッド２４は外部接続用のパッドであり、
上面のパッド２１に対し、その配列ピッチが拡大された
ものとなっている。ビルドアップ層１７は例えばエポキ
シ樹脂等よりなるフィルム２５に所要の配線パターンが
形成されたもので、プリント基板１６の凸部１６ａ上に
貼り合わされている。このビルドアップ層１７はプリン
ト基板１６の各パッド２１と対応する位置にビアホール
２６を備えており、それらビアホール２６とそれぞれ配
線パターン２７を介して接続されたパッド２８をその中
央に有するものとなっている。

【０００５】パッド２８はビアホール２６に対して、つ
まりパッド２１に対して配列ピッチが縮小され、被測定
デバイスの端子配列と同等のピッチで形成されており、
この例では方形の４辺に配置されて、周辺配置端子構造
を有する被測定デバイスに対応したものとなっている。
なお、これらビアホール２６，配線パターン２７及びパ
ッド２８はビアホール２６に対応する孔が形成されたフ
ィルム２５をプリント基板１６に貼り合わせた後、例え
ばメッキを施すことによって形成され、これによりビア
ホール２６とプリント基板１６のパッド２１とが接合さ
れる。

【０００６】ビルドアップ層１７の各パッド２８上には
微小な接触子１８が植設され、これら接触子１８が被測
定デバイスの端子と接触するものとなる。接触子１８は
この例ではワイヤ状とされ、略Ｓ字形状をなすものとさ
れている。この図４に示したプローブカード１５によれ
ば、ビルドアップ層１７によってさらにピッチ変換（ピ
ッチ縮小）をすることができ、各接触子１８は被測定デ
バイスの端子配列と同等のピッチで配列されたパッド２
８上に植設されるため、その長さを数mm以下と極めて短
くすることができ、つまり非伝送線路長を極めて短くす
ることができ、よって例えば数ＧHzといった高速信号の
伝送要求に充分応えられるものとなっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のプ
ローブカードにおいては、接触子（プローブ針）の狭ピ
ッチ化・多ピン化に伴い、各接触子には高い位置精度が
要求される。しかるに、上述したプローブカード１５に
おいては、ビルドアップ層１７，プリント基板１６を構
成する樹脂と、シリコンウェハを素材とする被測定デバ
イスとの熱膨張率の差が大きく、熱膨張によって接触子
１８と被測定デバイスの端子との間に位置ずれが生じる
虞れがある。

【０００８】また、プリント基板１６に貼り合わされる
フィルム状のビルドアップ層１７は、プリント基板１６
の表面に例えばパターンの有無によって存在する凹凸に
ならい、その表面に凹凸が生じてしまうため、各接触子
１８はその凹凸の影響を受け、高さにバラツキが生じる
ことになる。この問題を回避するためには、例えばビル
ドアップ層１７の凹凸を補正して接触子１８の高さを揃
えるといったことが必要となり、そのためには例えば高
さを揃えるための機構や工程が必要となることから、そ
の分製造が煩雑になるという問題がある。

【０００９】さらには、樹脂製プリント基板１６はそれ
自体、高い平面度を得にくく、また反りが生じやすいこ
とから、この点でも接触子１８の位置ずれや高さバラツ
キが生じやすいという問題がある。この発明の目的はこ
れら問題に鑑み、接触子の高い位置精度を実現・維持で
きるようにし、かつ高速信号伝送可能なプローブカード
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、被測定デバイスの端子配列と同等のピッチで配列さ
れた第１のパッドを一面に有し、他面にそれら第１のパ
ッドとそれぞれ接続されてピッチ拡大された第２のパッ
ドを有するプリント基板と、そのプリント基板の上記一
面上に弾性体を挟んで搭載固定され、上面に上記端子配
列と同等のピッチで配列された第３のパッドを有する接
触子基板と、各第３のパッドに植設された接触子とを具
備し、第３のパッドの近傍に、接触子基板及び弾性体を
貫通し、第１のパッドを露出させる貫通孔が形成され
て、各第１のパッドと第３のパッドとがワイヤボンディ
ングによって接続され、接触子基板が被測定デバイスと
ほぼ同等の熱膨張率を有する材料によって構成されてい
るものとされる。

【００１１】請求項２の発明では請求項１の発明におい
て、弾性体の構成材料がシリコンゴムとされる。請求項
３の発明では請求項１の発明において、接触子基板の構
成材料がシリコン、セラミック、ガラスのうちの一つと
される。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照して実施例により説明する。図１はこの発明の一実施
例を示したものであり、図２はその要部詳細を示したも
のである。この例では図４に示したプローブカード１５
と同様のプリント基板１６及びその上に貼り合わされた
ビルドアップ層１７を有するものとなっており、これら
の部分において、図４と対応する部分には同一符号を付
し、その詳細な説明は省略する。

【００１３】なお、特許請求の範囲の欄及び課題を解決
するための手段の欄におけるプリント基板なる語は、こ
の図１及び２に示した実施例の場合、プリント基板１６
とビルドアップ層１７との両者を指すものとする。この
例ではビルドアップ層１７上に板状の弾性体３１が積み
重ねられ、この弾性体３１を挟んで接触子基板３２がビ
ルドアップ層１７上に搭載される。接触子基板３２は図
２に示したように、その上面に被測定デバイスの端子配
列と同等のピッチで配列形成されたパッド３３を具備し
ており、これらパッド３３はこの例では方形の４辺に沿
って配列形成されている。

【００１４】接触子基板３２にはパッド３３の近傍にお
いて、貫通孔３４が形成されている。貫通孔３４はこの
例では細長い矩形状の孔とされ、パッド３３の配列のな
す各辺に沿い、その辺の外側にそれぞれ形成されてい
る。一方、弾性体３１にも接触子基板３２の各貫通孔３
４と対向する位置に貫通孔３４と同様の形状を有する貫
通孔３５が設けられており、ビルドアップ層１７の上面
に配列形成されているパッド２８はこれら貫通孔３４，
３５によって外部に臨むように露出される。

【００１５】弾性体３１の構成材料には例えばシリコン
ゴム等が使用され、接触子基板３２の構成材料には被測
定デバイスとほぼ同等の熱膨張率を有する材料が使用さ
れる。このような材料としては被測定デバイスと同じシ
リコンや、あるいはセラミック、ガラスといった材料が
選定される。なお、このような材料よりなる接触子基板
３２は良好な平面度を有するものとされる。接触子基板
３２の各パッド３３上には図４に示したプローブカード
１５と同様に、ワイヤ状の微小な接触子１８が植設され
る。

【００１６】これら接触子１８が植設されるパッド３３
とビルドアップ層１７のパッド２８とは貫通孔３４，３
５を通してワイヤボンディングによって接続される。図
２中、３６はボンディングワイヤを示す。ボンディング
ワイヤ３６及び接触子１８は例えば金線とされる。接触
子基板３２の固定は予め接触子１８を植設した状態で弾
性体３１を挟んでビルドアップ層１７上に搭載した後、
その周縁を図１に示したように、抑え具３７でプリント
基板１６側に抑えつけることによって行われる。この例
では方形状をなす接触子基板３２の各辺にそれぞれ抑え
具３７が配置され、即ち４つの抑え具３７によって固定
されている。なお、抑え具３７の他端側はプリント基板
１６にネジ止めされて固定されている。図１中、３８及
び３９はそれぞれネジ及びナットを示す。

【００１７】上記のような構造を有するプローブカード
４０によれば、被測定デバイスの端子と接触する接触子
１８が植設されている接触子基板３２は被測定デバイス
の素材のシリコンウェハとほぼ同等の熱膨張率を有する
ことから、熱膨張によって接触子１８と被測定デバイス
の端子との間に位置ずれが生じるといった問題はほぼ解
消され、つまり接触不良を引き起こすような大きな位置
ずれは発生しないものとなる。また、接触子基板３２の
パッド３３とビルドアップ層１７のパッド２８との電気
的接続はボンディングワイヤ３６によって行われるた
め、このボンディングワイヤ３６の長さに多少の裕度を
もたせることで、接触子基板３２とビルドアップ層１７
との熱膨張差に基づく相対的なずれを吸収することがで
きる。

【００１８】さらに、接触子基板３２は弾性体３１を介
してビルドアップ層１７上に搭載されるため、ビルドア
ップ層１７の凹凸は弾性体３１によって吸収され、つま
り接触子基板３２はビルドアップ層１７の凹凸の影響を
受けず、良好な平面度を維持するものとなる。従って、
接触子１８が植設される各パッド３３の高さは均一とな
り、その高さバラツキに起因して接触子１８の先端高さ
にバラツキが生じるといった問題は発生しないものとな
る。

【００１９】加えて、ボンディングワイヤ３６は図２に
示したように近接配置されたパッド２８，３３間を接続
するものであることから、その長さは長くならず、つま
り非伝送線路長は長くならないため、高速信号の伝送要
求に充分応えることができる。なお、この種のプローブ
カードにおいては、接触子の構造・形態は種々考えられ
ており、その作製プロセス（植設プロセス）において例
えば薬品の使用や高温を必要とするものもあるが、図４
に示したプローブカード１５では樹脂材よりなるビルド
アップ層１７が耐熱性や耐薬品性などの点で劣るため、
適用できる作製プロセスが大きく制限されるものとなっ
ていた。

【００２０】この点、上述したプローブカード４０では
接触子基板３２にセラミックやガラスという耐熱性や耐
薬品性においても優れた材料を選択でき、つまり接触子
作製プロセスに対して耐性のあるものを選択できるた
め、接触子作製プロセスは制限されず、様々なプロセス
を適用できるものとなる。上述した実施例では弾性体３
１及び接触子基板３２がプリント基板１６上に設けられ
たビルドアップ層１７上に搭載された構成となっている
が、このような構成に限らず、例えばプリント基板がそ
れ自体、その一面に被測定デバイスの端子配列と同等の
ピッチで配列されたパッドを有する構成とされている場
合には、そのプリント基板の一面上に、これら弾性体３
１及び接触子基板３２が搭載されてプローブカードが構
成される。

【００２１】この場合、プリント基板と被測定デバイス
との熱膨張差に起因する接触子の位置ずれ、プリント基
板の面精度や反りに起因する接触子高さのバラツキとい
った問題は同様に改善される。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、被測定デバイスの端子との位置ずれや接触子高さの
バラツキを大幅に低減することができ、よって接触子の
高い位置精度を備え、かつ高速信号伝送可能なプローブ
カードを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａはこの発明の一実施例を示す平面図、Ｂはそ
の正面図。

【図２】Ａは図１Ａの部分拡大図、Ｂはその断面図。

【図３】従来のプローブカードを示す断面図。

【図４】Ａは従来提案されているプローブカードを示す
平面図、Ｂはその断面図。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定デバイスの端子配列と同等のピッ
   チで配列された第１のパッドを一面に有し、他面にそれ
   ら第１のパッドとそれぞれ接続されてピッチ拡大された
   第２のパッドを有するプリント基板と、 そのプリント基板の上記一面上に弾性体を挟んで搭載固
   定され、上面に上記端子配列と同等のピッチで配列され
   た第３のパッドを有する接触子基板と、 上記各第３のパッドに植設された接触子とを具備し、 上記第３のパッドの近傍に、上記接触子基板及び弾性体
   を貫通し、上記第１のパッドを露出させる貫通孔が形成
   されて、上記各第１のパッドと第３のパッドとがワイヤ
   ボンディングによって接続され、 上記接触子基板が上記被測定デバイスとほぼ同等の熱膨
   張率を有する材料によって構成されていることを特徴と
   するプローブカード。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプローブカードにおい
   て、 上記弾性体の構成材料がシリコンゴムとされていること
   を特徴とするプローブカード。
3. 【請求項３】 請求項１記載のプローブカードにおい
   て、 上記接触子基板の構成材料がシリコン、セラミック、ガ
   ラスのうちの一つとされていることを特徴とするプロー
   ブカード。