JP2003270267A - プローブユニット、プローブカード、測定装置及びプローブカードの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のプローブピンを必要とする作業時に、
各プローブピンの位置調整を容易にする。 【解決手段】 本発明に係るプローブユニット１３にお
いては、プローブピン１４同士の位置調整がされた状態
で、複数のプローブピン１４が絶縁性モールド１５で固
定されており、それらプローブピン１４同士の相対位置
が変わらないようになっている。このように、複数本の
プローブピン１４が予めまとめられているので、プロー
ブピン１４各々についての位置調整をする必要がない。
したがって、例えば、複数のプローブピン１４をプロー
ブカード１０の基板１２に固定させる場合などにおい
て、各プローブピン１４の位置調整が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トランジスタ等の
電気特性の測定に利用されるプローブユニット、プロー
ブカード、測定装置及びプローブカードの製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＬＳＩテスタを、ＬＳＩウェ
ハやＬＳＩチップの電極部に接続するための端子として
プローブピンが利用されている。このプローブピンは、
基端側がプリント基板に接続されることで、プローブカ
ードのプローブピンとしてＬＳＩ試験に利用される。ま
た、このプローブピン２本を使い、測定器のセンス端子
及びフォース端子の各々と電気的に接続することで、ケ
ルビン接続による２電極間の高精度な抵抗測定に利用す
ることができる。

【０００３】このようなプローブピンにおいては、プロ
ーブピンの針先の位置精度が各種測定精度に多大な影響
を及ぼすことが一般に知られている。特に、プローブカ
ードのプローブピンは、プリント基板に取り付けられた
複数プローブピンの先端位置を含む先端仮想面の十分な
平面度が要求される。なお、プローブカードに取り付け
られた複数のプローブピンを樹脂で固定する技術が特開
２００２−５９６２号公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のプローブピンには、次のような課題が存在して
いる。すなわち、プローブカードのプリント基板へのプ
ローブピンの取り付け作業は、一般に顕微鏡下の手作業
で行われるため、作業時におけるプローブピンの位置調
整を確実におこなうのが非常に困難であった。また、Ｌ
ＳＩ等の各種測定においては、測定の度にプローブピン
それぞれの位置調整をする必要があるが、特にプローブ
ピンを触接させる電極が微細（例えば、一辺２００μｍ
の正方形電極）である場合などにおいては、その位置調
整作業が面倒であるという問題があった。

【０００５】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、複数のプローブピンを必要とする作業時
に、各プローブピンの位置調整を容易にすることを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプローブユ
ニットは、測定対象物の電極と触接される導電性の複数
のプローブピンが、互いの位置を調整された状態で絶縁
性モールドによりモールド固定されたことを特徴とす
る。

【０００７】このプローブユニットにおいては、プロー
ブピン同士の位置調整がされた状態で、複数のプローブ
ピンが絶縁性モールドで固定されており、それらプロー
ブピン同士の相対位置が変わらないようになっている。
このように、複数本のプローブピンが予めまとめられて
いるので、プローブピン各々についての位置調整をする
必要がない。したがって、例えば、複数のプローブピン
をプローブカードの基板に固定させる場合などにおい
て、各プローブピンの位置調整が容易になる。

【０００８】また、各プローブピンの先端部及び基端部
は、絶縁性モールドで覆われていないことが好ましい。
この場合、各プローブピンの先端部を、測定対象物の所
定の電極に接続すると共に、各プローブピンの基端部
を、例えば、測定装置等に接続された所定の電極に接続
することで、プローブピンを介して、測定対象物と測定
装置等との確実な導通を図ることができる。

【０００９】また、絶縁性モールドの周りが導体膜で被
覆されていることが好ましい。この場合、導体膜をアー
スとして利用することにより、プローブユニットによる
より精度のよい測定が可能となる。また、導体膜はプロ
ーブピンの保護に利用することができる。

【００１０】また、複数のプローブピンの針先の間隔が
２００μｍ未満であることが好ましい。これは、複数の
プローブピンを一つの微細な電極に触接する際において
有効である。すなわち、例えば、一辺が２００μｍであ
る正方形電極パッド等に、２本のプローブピンを触接さ
せることが可能となる。それにより、例えば、ケルビン
接続により測定対象物を測定する場合等において、ケル
ビン接続用の電極パッド等の電極パッドを別途用意する
必要がない。

【００１１】また、複数のプローブピン間のなす角度が
３度以上であることが好ましい。この場合、プローブピ
ンの太さが太い場合においても、複数のプローブピンの
先端部同士を容易に近接させることができる。

【００１２】本発明に係るプローブカードは、上記プロ
ーブユニットが、基板に取り付けられたことを特徴とす
る。

【００１３】このプローブカードにおいては、複数本の
プローブピンが予めまとめられたプローブユニットが取
り付けられている。そのため、プローブカードの基板に
取り付けられるプローブピン各々についての位置調整を
する必要がなく、基板に取り付ける際の各プローブピン
の位置調整が容易になる。

【００１４】本発明に係る測定装置は、測定対象物の電
気特性を測定する測定装置であって、上記プローブユニ
ットを少なくとも一対備え、一対のプローブユニットは
それぞれ、電流源に接続される電流源用プローブピン
と、電圧計に接続される電圧計用プローブピンとを有す
ることを特徴とする。

【００１５】この測定装置においては、一方のプローブ
ユニットの電流源用プローブピン及び電圧計用プローブ
ピンを独立させて電流源及び電圧計のプラス極に接続す
ると共に、他方のプローブユニットの電流源用プローブ
ピン及び電圧計用プローブピンを独立させて電流源及び
電圧計のマイナス極に接続することにより、いわゆるケ
ルビン接続とすることができる。それにより、測定誤差
が抑制されて、測定対象物の電気特性を精度よく測定す
ることができる。

【００１６】本発明に係るプローブカードの製造方法に
おいては、上記プローブユニットを基板に取り付けるこ
とを特徴とする。

【００１７】このプローブカードの製造方法において
は、複数本のプローブピンが予めまとめられたプローブ
ユニットを基板に取り付ける。そのため、プローブカー
ドの基板に取り付けられるプローブピン各々についての
位置調整をする必要がなく、基板に取り付ける際の各プ
ローブピンの位置調整が容易になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
に係るプローブユニット、プローブカード、測定装置及
びプローブカードの製造方法の好適な実施の形態につい
て詳細に説明する。

【００１９】図１及び図２に概略的に示すように、プロ
ーブカード１０は、ＬＳＩチップ（測定対象物）１１上
に載置されてＬＳＩチップ１１の各種機能判定をおこな
うものである。このプローブカード１０は、プリント配
線（図示せず）が施された略リング状のプリント基板
（基板）１２を有している。そして、このプリント基板
１２の内周側壁１２ａには、モールド部１２ｂを介し
て、８本のプローブユニット１３が取り付けられてい
る。より具体的には、８本のプローブユニット１３は、
それぞれがプリント基板１２の略中心を向いた状態で片
持ち支持されて内周側壁１２ａにモールド固定されてい
る。

【００２０】このプローブユニット１３は、図３に示す
ように、略平行である２本のプローブピン１４と、先端
部１４ａ及び基端部１４ｂを除いたプローブピン１４全
体をモールド固定した絶縁性モールド（例えば、ガラス
エポキシ樹脂等）１５とを有している。これら２本のプ
ローブピン１４は、それぞれの先端部１４ａ及び基端部
１４ｂの相対位置が調整された状態でモールド固定され
ている。 そして、絶縁性モールド１５は、断面が楕円
形である柱状となっており、その外周面は金属膜（例え
ば、タングステン）１６で被覆されている。なお、絶縁
性モールド１５の断面は、例えば、円形等であってもよ
い。

【００２１】プローブピン１４の相対位置を調整する方
法としては、例えば、プローブピン１４を固定可能なＶ
溝又は小穴を有する金型に、溶融状態の絶縁性モールド
１５を流し込む方法などがある。この方法によれば、金
型のＶ溝等の位置や角度などを調整することにより、容
易にプローブピン１４の先端部１４ａ及び基端部１４ｂ
の相対位置を調整することができる。また、プローブピ
ン１４の先端部１４ａ及び基端部１４ｂに溶融絶縁性モ
ールド１５が流れ込まないように、金型に適切な障壁を
設けることで、先端部１４ａ及び基端部１４ｂを除いた
プローブピン１４全体を容易にモールド固定することが
できる。

【００２２】また、プローブピン１４をモールド固定す
る際、金属膜１６を利用してもよい。すなわち、断面が
楕円形状の金属筒に２本のプローブピン１４を挿入し、
Ｖ溝を有する固定器等を用いて、金属筒及びプローブピ
ン１４の位置を固定する。そして、金属筒内部に溶融樹
脂モールドを流し込んで、金属筒と２本のプローブピン
１６とを互いに固結する。その際、プローブピン１４の
先端部１４ａを予め調整しておくことにより、それら先
端部１４ａの相対位置が調整されたプローブユニット１
３を容易に作製することができる。このように、プロー
ブピン１４のモールド固定に金属膜１６を利用すること
で、モールド用金型を別途用意する必要がなくなる。な
お、固定器のＶ溝等が微調整可能なものであれば、種々
のタイプのプローブピンを容易に作成することができ
る。

【００２３】また、金属膜１６は、測定時には導線１６
ａを介してグランドされる。それにより、周辺の電気機
器から発生する電磁波や、電源ラインを介して混入する
ノイズの影響を避けることができる。したがって、プロ
ーブユニット１３によるより高精度の測定が可能とな
る。

【００２４】また、プローブピン１４はその先端部１４
ａが曲げられており、その曲げ角は、ピン圧によるプロ
ーブピン１４自体の巻き込み破壊を防止するため鈍角と
なっている。したがって、プローブピン１４の先端部１
４ａは、ＬＳＩチップ１１上の電極パッド（電極）１１
ａに触接することができる。

【００２５】ここで、プローブユニット１３は、以下の
ような構成であっても良い。すなわち、図４に示すよう
に、プローブユニット１３は、先端部１４ａが屈折した
２本のプローブピン１４Ａを有し、それら２本のプロー
ブピン１４Ａをその先端部１４ｃが互いに接近するよう
に配設させてもよい。この場合、プローブピン１４Ａの
先端部１４ｃを近接させることにより、屈折していない
プローブピン１４に比べて、先端部１４ｃ同士の距離を
より安定して近接させることができる。また、プローブ
ユニット１３は、図５に示すように、２本のプローブピ
ン１４のなす角度が３度となるように、プローブピン１
４の位置が調整されていても良い。このようなプローブ
ユニット１３においては、プローブピン１４の太さの影
響が抑制されるため、２本のプローブピン１４が略平行
である、図３に示したプローブユニット１３に比べて、
プローブピン１４の先端部１４ａの間隔をより安定して
短縮することができる。なお、発明者らは、鋭意研究の
結果、このように先端部１４ａ間距離を安定して短縮す
るためには、プローブピン１４間のなす角度を３度以上
にする必要があることを見出した。

【００２６】また、モールド部１２ｂを介してプリント
基板１２に固定されたプローブユニット１３において、
プローブユニット１３のプローブピン１４とプリント基
板１２のプリント配線の電極とは電気的に接続されてい
る。このように、プリント基板１２には８本のプローブ
ユニット１３が取り付けられ、このプローブユニット１
３はそれぞれ２本のプローブピン１４を有しているた
め、プリント基板１２には合計１６本のプローブピン１
４が電気的に接続されている。そして、各プローブユニ
ット１３の２本のプローブピン１４は、相対位置が調整
された状態でモールド固定されているため、プローブピ
ン１４をプリント基板１２に固定する際、１本のプロー
ブユニット１３の位置調整をするだけで２本のプローブ
ピン１４を位置精度よくプリント基板１２に固定するこ
とができる。すなわち、相対位置が調整された２本のプ
ローブピン１４を予め絶縁性モールド１５でまとめるこ
とにより、プローブピン１４を位置精度よく容易にプリ
ント基板１２に固定することができる。

【００２７】また、２本のプローブピン１４間のなす角
度が３度以上となるようなプローブユニット１３におい
ては、先端部１４ａを近接する際のプローブピン１４の
太さの影響を抑制することができる。なお、プローブピ
ン間のなす角度は、３度に限定されず、３度以上１８０
度以下の角度範囲から適宜選択してもよい。

【００２８】次に、本発明に係る第２実施形態について
説明する。

【００２９】図６に示すように、２電極１１ａ，１１ａ
間の電気特性（例えば、電流−電圧特性など）を測定す
る測定装置２０は、一対のプローブユニット２１を備え
ている。このプローブユニット２１は、上述したプロー
ブユニット１３と、プローブピン２２の先端部２２ａが
まっすぐなニードル状である点でのみ異なり、その他の
構成は同様である。一対のプローブユニット２１の４つ
のプローブピン基端部２２ｂは、測定器２３の４つの端
子２３ａを介して、２つの電流源２４及び２つの電圧計
２５に各々接続されている。そして、図に示したよう
に、２電極１１ａ，１１ａ間の電気特性はケルビン接続
により測定される。したがって、非ケルビン接続により
測定する際に生じる接続ケーブルや接触抵抗の影響を抑
制することができるため、測定装置２０を用いることに
より、２電極１１ａ，１１ａ間の電気特性を精度良く測
定することができる。

【００３０】プローブユニット２１の２本のプローブピ
ン２２の間隔（相対位置）は、プローブユニット２１の
製造時に調整されており、プローブピン２２の互いの先
端部２２ａの間隔は２００μｍ未満となっている。それ
により、一辺が２００μｍである正方形電極パッド１１
ａに、２本のプローブピン２２を触接させることが可能
である。このように、複数のプローブピン１１を一つの
微細な電極パッド１１ａに触接する際に、プローブピン
２２同士の先端部２２ａを非常に接近させることは大変
有効である。したがって、ケルビン接続により２電極１
１ａ，１１ａ間の電気特性を測定する際に、ケルビン接
続用の電極パッドを別途用意する必要がなく、各電極に
は一つの電極パッド１１ａがあれば十分である。

【００３１】次に、測定装置２０に用いられるプローブ
ユニット２１の具体的な例を図７及び図８に示す。

【００３２】図７に示すように、プローブユニット２１
の一例であるプローブユニット２１Ａは、測定器２３に
接続される２つの接続端子３０を有しており、この接続
端子３０の内側極３１は、プローブピン２２の基端部２
２ｂと電気的に接続されている。また、接続端子３０の
外側極３２は、プローブユニット２１の金属膜１６と電
気的に接続されている。このプローブユニット２１Ａに
おいては、プローブピン２２の基端部２２ｂ及び先端部
２２ａを除いた部分は、絶縁性モールド１５により１本
にまとめられている。また、プローブピン２２は、プロ
ーブピン２２の先端部２２ａの近傍であって、絶縁性モ
ールド１５の内部において曲げられている。なお、プロ
ーブピン２２の基端部２２ｂと接続端子３０との接続部
分は、接続状態の理解を容易にするため、基端部２２ｂ
を露出させているが、実際は金属膜１６と接続端子３０
とを直結するのが好ましい。

【００３３】また、図８に示すように、プローブユニッ
ト２１の異なる一例であるプローブユニット２１Ｂは、
プローブユニット２１Ａと同様の接続端子３０を２つ有
している。このプローブユニット２１Ｂにおいては、プ
ローブピン２２は、それぞれ絶縁性モールド１５及び金
属膜１６に被覆されており、先端部２２ａ付近において
２本のプローブピンが絶縁性モールド１５によって一つ
にまとめられている。また、プローブピン２２は、プロ
ーブピン２２の先端部２２ａ近傍ではまっすぐであり、
金属膜１６を含めた部分から角度が付けられている。な
お、符号３１は、絶縁性モールド１５及び金属膜１６で
被覆された２本のプローブピン２２同士を挟持して位置
固定する挟持固定部材である。

【００３４】上述したように、プローブユニット２１Ａ
及びプローブユニット２１Ｂのいずれにおいても、２本
のプローブピン２２は、絶縁性モールド１５によって一
つにまとめられているので、先端部２２ａ同士の間隔を
２００μｍ以下に容易に保つことができると共に、２本
のプローブピン２２が別々である場合に比べて取扱いが
容易である。

【００３５】本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、様々な変形が可能である。例えば、絶縁性モー
ルドは、ガラスエポキシ樹脂以外にも、絶縁体であれば
ベークライトなどでも良い。また、プローブピンの材質
は、タングステン以外にも、ベリリウム鋼、レニウム、
パラジウムなどでもよい。さらに、プローブユニットに
含まれるプローブピンの数は、２本に限らず、必要に応
じて３本以上にしてもよい。

【００３６】また、プローブカードに取り付けられるプ
ローブユニットの数は、８本に限らず、例えば、１〜７
本、９本以上でもよい。特に、１本である場合には、Ｌ
ＳＩチップの電極パッドと、ＬＳＩチップが載置される
測定装置のステージとの電気特性が測定される。

【００３７】

【発明の効果】本発明に係るプローブユニットは、測定
対象物の電極と触接される導電性の複数のプローブピン
が、互いの位置を調整された状態で絶縁性モールドによ
りモールド固定されたことを特徴とするため、複数のプ
ローブピンを必要とする作業時に、各プローブピンの位
置調整を容易にすることができる。

【００３８】また、本発明に係るプローブカードは、上
記プローブユニットが、基板に取り付けられたことを特
徴とするため、複数のプローブピンを必要とする作業時
に、各プローブピンの位置調整を容易にすることができ
る。

【００３９】また、本発明に係る測定装置は、測定対象
物の電気特性を測定する測定装置であって、上記プロー
ブユニットを少なくとも一対備え、一対のプローブユニ
ットはそれぞれ、電流源に接続される電流源用プローブ
ピンと、電圧計に接続される電圧計用プローブピンとを
有することを特徴とするため、複数のプローブピンを必
要とする作業時に、各プローブピンの位置調整を容易に
することができる。

【００４０】また、本発明に係るプローブカードの製造
方法においては、上記プローブユニットを基板に取り付
けることを特徴とするため、各プローブピンの位置調整
が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るプローブカードの一例
を示した平面図である。

【図２】図１に示したプローブカードのＩＩ−ＩＩ線断
面図である。

【図３】図１に示したプローブユニットの拡大斜視図で
ある。

【図４】プローブユニットの一例を示した図である。

【図５】プローブユニットの一例を示した図である。

【図６】本発明の実施形態に係る測定装置の概略構成図
である。

【図７】測定装置に用いられるプローブユニットの一例
を示した図である。

【図８】測定装置に用いられるプローブユニットの一例
を示した図である。

【符号の説明】

１０…プローブカード、１１…ＬＳＩチップ、１１ａ…
電極パッド、１２…プリント基板、１３，２１，２１
Ａ，２１Ｂ…プローブユニット、１４，２２…プローブ
ピン、１４ａ，２２ａ…先端部、１４ｂ，２２ｂ…基端
部、１５…絶縁性モールド、１６…金属膜、２０…測定
装置、２３…測定器、２４…電流源、２５…電圧計。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象物の電極に触接される導電性の
   複数のプローブピンが、互いの位置を調整された状態で
   絶縁性モールドによりモールド固定されたことを特徴と
   するプローブユニット。
2. 【請求項２】 前記各プローブピンの先端部及び基端部
   は、前記絶縁性モールドで覆われていないことを特徴と
   する請求項１に記載のプローブユニット。
3. 【請求項３】 前記絶縁性モールドの周りが導体膜で被
   覆されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の
   プローブユニット。
4. 【請求項４】 前記複数のプローブピンの針先の間隔が
   ２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の
   いずれか一項に記載のプローブユニット。
5. 【請求項５】 前記複数のプローブピン間のなす角度が
   ３度以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   か一項に記載のプローブユニット。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一項に記載のプ
   ローブユニットが、基板に取り付けられたことを特徴と
   するプローブカード。
7. 【請求項７】 測定対象物の電気特性を測定する測定装
   置であって、 請求項１〜５のいずれか一項に記載のプローブユニット
   を少なくとも一対備え、一対の前記プローブユニットは
   それぞれ、電流源に接続される電流源用プローブピン
   と、電圧計に接続される電圧計用プローブピンとを有す
   ることを特徴とする測定装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜５のいずれか一項に記載のプ
   ローブユニットを基板に取り付けることを特徴とするプ
   ローブカードの製造方法。