JP2004077153A

JP2004077153A - プローブカード

Info

Publication number: JP2004077153A
Application number: JP2002233979A
Authority: JP
Inventors: Chikaomi Mori; 森　親臣
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-09
Also published as: TWI222518B; EP1391738A2; KR100554313B1; EP1391738A3; JP3621938B2; US20040104738A1; US20060061375A1; CN1485622A; KR20040014211A; US7307435B2; US7075319B2; CN1259573C; TW200402535A

Abstract

【課題】接触子ユニット等の構成部品の変形を防止し、良好な導通状態のもと試験を行い得るようにするプローブカード
【解決手段】基板本体１００と、基板本体１００の下側に設けられ被試験対象物に対して電気的接触を行うとともに基板本体１００に電気的接続を行う接触子ユニット３００と、接触子ユニット３００の下側を弾性力をもって支持する支持手段４００と、接触子ユニット３００の上側に鉛直方向に当接して接触子ユニット３００の平行度を調整する平行度調整ネジ５００とを備えている。特に、支持手段４００は、基板本体１００の下側に配置された支持部材４１０の内側部位に設けられた鍔部４１１と接触子ユニット３００の外側部位に設けられた鍔部３２１との間に鉛直方向に向けて介在されたコイルスプリング４２０とを有した構成となっている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス等の電気的特性を計測するためのプローブカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プローブカードによるウエハテストに関しては、複数のチップを同時に計測することがなされている。従来のプローブカードとして、図４に示すように、被試験対象物たる半導体デバイスに電気的接触を行う接触子を含む接触子ユニット３００と基板本体１００とが別体化されているものが公知である。このようなプローブカードにあっては、基板本体１００と接触子ユニット３００とは、電気的にはインターポーザ２００を介して接続されている。
【０００３】
また、基板本体１００の下方側には自由端が内側方向に突出するように板バネ４５０が固定されており、接触子ユニット３００は、該板バネ４５０に下方側から支持されるとともに、接触子ユニット３００の平行度を調整するための平行度調整手段５００が上面に当接するように設けられている。
【０００４】
この平行度調整手段５００は、基板本体１００に設けられた穿孔を介して先端部が下方に突出するように基板本体１００の上方に固定された補強板６５０に螺着された平行度調整ネジ５２０、及び、前記接触子ユニット３００に当接するように平行度調整ネジ５２０の先端部（下方）に設けられたボール５３０から構成されてなり、平行度調整ネジ５２０の突出量を変更させることにより、接触子ユニット３００の平行度を調整するように設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のプローブカードにあっては、平行度調整の際、平行度調整ネジ５２０に調整ストロークをかけすぎた場合には、接触子ユニット３００の変形及び破損が懸念される。つまり、接触子ユニット３００を支持する板バネ４５０は、その性質上ストロークに応じた圧力変化量が大きく、このため、接触子ユニット３００に過度の力が作用してしまい、この力により接触子ユニット３００の変形や破損が発生することになる。このような接触子ユニット３００の変形や破損は、接触子の高さバラツキを招き、測定対象物との導通不良をもたらすという問題を有している。同様に、上記のような接触子ユニット３００の変形や破損は、インターポーザ２００との導通不良をもたらすという問題をも有している。
【０００６】
さらに、従来のプローブカードにあっては、図示のように、板バネ４５０は、基板本体１００の下方に固定された板バネホルダ４６０に一端側が固定され、内側に突出した他端の自由端側が、接触子ユニット３００を支持するように設けられている。また、基板本体１００の上方には、内外にそれぞれ独立して補強板６４０，６５０が固定されており、外側の補強板６４０は、前記板バネホルダ４６０の上方位置に配され、内側の補強板６５０は、この外側の補強板６４０よりも内側で、板バネ４５０の自由端の上方位置に配されている。そして、この内側の補強板６５０には前記平行度調整ネジ５００が螺着されている。このため、上記板バネ４５０によって作用する力は、板バネホルダ４６０に対しては、下方側への力として作用し、内側の補強板６５０に対しては、上方側への力として作用することになる。そして、上述のように板バネホルダ４６０の上方に位置する外側の補強板６４０と、板バネの自由端の上方に位置する内側の補強板６５０とは独立して設けられているので、基板本体１００には、板バネ４５０による力が、場所によって上方及び下方の異なる方向に作用し、このため、板バネ４５０の力によって、基板本体１００の変形が生じ、かかる変形は、電気的な導通不良をまねくおそれが存在する。
【０００７】
さらに、高温下のもとの試験において、各構成部材の温度差を生じ、かかる温度差に基づく各構成部材のひずみ量の相違により、基板本体全体の反りが発生し、この反りにより電気的な導通不良をまねく問題をも有している。なお、かかる問題は、各部材の温度差に対応して熱膨張率を調整した材料を用いて、反りを発生しないようにすることも考えられるが、材料の熱膨張率を精密に調整して、反りを完全に防止することは現実的には不可能である。
【０００８】
本発明は上記した背景の下で創作されたものであり、接触子ユニット等の構成部材の変形を防止し、良好な導通状態のもと試験が行い得るプローブカードを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のプローブカードは、半導体デバイス等の被試験対象物の電気的試験を行うのに使用されるプローブカードであって、基板本体と、基板本体の一方側に設けられ被試験対象物に対して電気的接触を行うとともに基板本体にインターポーザを介して電気的接続を行う接触子ユニットと、接触子ユニットの一方側を弾性力をもって支持する支持手段と、接触子ユニットの他方側に鉛直方向に当接して接触子ユニットの平行度を調整する平行度調整手段とを備えており、前記支持手段は、基板本体の一方側に配置された支持部材と、支持部材の内側部位に設けられた鍔部と接触子ユニットの外側部位に設けられた鍔部との間に鉛直方向に向けて介在されたコイルスプリングとを有した構成となっている。
【００１０】
また、基板本体の他方側には当該本体に接触する第１の補強板を配設する構成を採用することが好ましい。この場合、支持部材を基板本体に形成された穿孔に挿入されるスペーサを介して第１の補強板に取り付ける構成を採用することが一層好ましい。
【００１１】
また、基板本体と第１の補強板との間には熱伝導シートを設けた構成にすることが好ましい。同様に、スペーサと第１の補強板との間及びスペーサと支持部材との間に熱伝導シートを各々設けるようにすると良い。
【００１２】
また、平行度調整手段としてはネジを用いると良い。即ち、ネジが第１の補強板に螺着されており、その先端部が基板本体に形成された穴を通して前記接触子ユニットに当接する構成を採用すると良い。この場合、第１の補強板には当該板上に形成された穴を塞ぐ第２の補強板が取り付けられており、第２の補強板にネジが螺着されており、このネジの先端部が前記穴を通して基板本体の接触子ユニットの上方位置に相当する部分に当接する構成を採用することが好ましい。
【００１３】
更に、第１の補強板と第２の補強板との間には熱伝導シートが設けられた構成を採用することが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るプローブカードの実施の形態を図１乃至図３を参照しつつ説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードの概略的一部断面図である。図２は本発明の第２の実施の形態に係るプローブカードの概略的一部断面図である。図３は本発明の第３の実施の形態に係るプローブカードの概略的一部断面図である。
【００１５】
〈第１の実施形態〉
第１の実施の形態に係るプローブカードは、半導体デバイス等の被試験対象物の電気的試験を行うに当たり使用されるものであって、基板本体１００と、基板本体１００の下方側に設けられ被試験対象物に対して電気的接触を行うとともに基板本体１００にインターポーザ２００を介して電気的接続がなされる接触子ユニット３００と、接触子ユニット３００を下方側から弾性力をもって支持する支持手段４００と、接触子ユニット３００に上方側から鉛直方向に当接して接触子ユニット３００の平行度を調整する平行度調整手段としての平行度調整ネジ５００と、基板本体１００の上方にこれに接触して固定された補強板６００（第１の補強板に相当する）とを備えている。
【００１６】
基板本体１００はその表面に配線パターン等が形成されており、図外のテスタと電気的に接続可能になっている。被試験対象物の電気的特性の測定は同テスタにより行われる。
【００１７】
補強板６００は、その上面の中央部に円状の穴６１０が形成された基板であって、基板本体１００に接触しており、固定ネジ６０１により固定されている。固定ネジ６０１は、例えばナベネジのように、ネジ頭部が水平に設けられたものを用いている。このため、基板本体１００と補強板６００との水平方向のズレを容易に調整することができる。
【００１８】
補強板６００の穴６１０は段差を有しており、その内底面に相当する円板状をなした突起部６０３には合計３本の平行度調整ネジ５００が１２０度ピッチ間隔で螺着されている。平行度調整ネジ５００には、回転を規制するための回り止めナット５１０が螺着されており、不用意に回転しないようになっている。
【００１９】
平行度調整ネジ５００は、その先端部が基板本体１００に形成された穴１０２を通して接触子ユニット３００に当接している。平行度調整ネジ５００の先端部は、曲面状に形成されており、このため、従来のようなボールを不要としている。
【００２０】
接触子ユニット３００は、被試験対象物に接触して電気的に接続するための複数の接触子が円形基板に取り付けられた針ユニット３１０と、針ユニット３１０の外周部をその下方から支持するリング状をなした針ユニットホルダ３２０とからなる。針ユニットホルダ３２０は断面逆Ｌ字状をなしており、その外側部位がリング状の鍔部３２１となっている。
【００２１】
インターポーザ２００は、接触子ユニット３００の針ユニット３１０の上面に形成された配線パターン等と基板本体１００の下面に形成された配線パターン等との間を電気的に接続する中継端子ブロックであって、先端が針ユニット３１０側の配線パターン等に接触する下側プローブ２０１と、先端が基板本体１００側の配線パターン等に接触する上側プローブ２０２と、上側、下側プローブ２０１、２０２の各他端が固定されており且つ各プローブ間を電気接続するパターンが形成された基板２０３とを有した構成となっている。基板２０３には、平行度調整ネジ５００を通すための穴２０４が形成されている。
【００２２】
支持手段４００は、基板本体１００の一方側に配設された断面Ｌ字状をなしたリング状の支持部材４１０と、接触子ユニット３００と支持部材４１０との間に鉛直方向に向けて介在されたコイルスプリング４２０とを有した構成となっている。支持部材４１０の内側部位はリング状の鍔部４１１となっている。即ち、コイルスプリング４２０は、針ユニットホルダ３２０の鍔部３２１と支持部材４１０の鍔部４１１との間に複数介在されている。
【００２３】
支持部材４１０は、基板本体１００に形成された穿孔１０１に挿入される高さ調整用のスペーサ４３０を介して補強板６００に固定ネジ４４０を用いて取り付けられている。支持部材４１０には、固定ネジ４４０の頭部が下方側（被試験対象物側）に突出しないように、固定ネジ４４０の頭部を収容する収容凹部４１３が形成されている。
【００２４】
なお、支持部材４１０及び接触子ユニット３００の針ユニットホルダ３２０は、何れも被試験対象物に対向する面（下面）が、面粗Ｒｙ６．３以下、若しくは、Ｒｚ６．３以下の鏡面として設けられている。この鏡面により放射熱等を反射させて、支持部材４１０等が高温になるのを抑制している。
【００２５】
基板本体１００と補強板６００との間、補強板６００とスペーサ４３０との間、スペーサ４３０と支持部材４１０との間には、熱伝導シートが介在されている。これにより、各部材間の温度差を少なくして、各部材間の温度差による反りを抑制している。
【００２６】
上記構成からなるプローブカードにおいては、接触子ユニット３００が支持部材４１０との間に鉛直方向に向けて介在されたコイルスプリング４２０によって支持されているので、ストローク量に対する圧縮力の変化率は、従来の板バネで支持するものに比して小さく、ストローク量と弾性力との直線性も良好となる。このため、針ユニットホルダ３２０の破損・変形を的確に防止することができるとともに、接触子ユニット３００の平行度も容易に調整することができる。
【００２７】
また、支持部材４１０がスペーサ４３０を介して補強板６００に取り付けられていることから、コイルスプリング４２０の弾性力が基板本体１００に直接に作用せず、基板本体１００の変形を防止することができる。しかも基板本体１００と補強板６００等との間には熱伝導シートが介在されているので、これらの各部間での熱伝導が良好になり、各部材間の温度差による反りを防止することができる。これらの結果、被試験対象物と接触子ユニット３００との間、接触子ユニット３００とインターポーザ２００との間、インターポーザ２００と基板本体１００との間で高い位置精度が実現され、結果として、良好な導通状態での計測を行うことが可能になる。
【００２８】
〈第２の実施の形態〉
次に、第２の実施の形態に係るプローブカードについて説明するが、第１の実施の形態に係るものと同様の構成・機能を有するものについては、同一符号を用い、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
第２の実施の形態に係るプローブカードにおいて、第１の実施の形態と大きく異なるのは、スペーサ４３０を用いることなく、支持部材４１０が固定ネジ４４０を用いて補強板６００に取り付けられている点だけである。固定ネジ４４０は基板本体１００に形成された穿孔１０３に挿通されているので、コイルスプリング４２０の弾性力が基板本体１００に直接に作用せず、基板本体１００の変形を防止することができ、この点は、第１の実施の形態の場合と同様である。
【００３０】
また、基板本体１００と補強板６００との間、基板本体１００と支持部材４１０との間には熱伝導シートが各々介在されているので、第１の実施の形態の場合と同様に、各部材間の温度差を少なくすることができる。このことから、各部材間の温度差による反りを防止することができ、この点も、第１の実施の形態の場合と同様である。
【００３１】
〈第３の実施の形態〉
次に、第３の実施の形態に係るプローブカードついて説明するが、第１及び第２の実施の形態と同様の構成・機能を有するものについては、同一符号を用い、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
第３の実施の形態に係るプローブカードにおいて、第１の実施の形態と大きく異なるのは、補強板６００には穴６１０を塞ぐ補強板６３０が取り付けられるととも、補強板６３０にネジ６２０が螺着されており、ネジ６２０の先端部が穴６１０を通して基板本体１００の接触子ユニット３１０の上方位置に相当する部分に当接している点だけである。ネジ６２０には回り止めナット６２１が螺着されており、不用意に回転しないようになっている。ネジ６２０の先端部は曲面状に形成されている。また、補強板６２０と補強板６３０との間にも熱伝導シートが介在されている。
【００３３】
コイルスプリング４２０の弾性力は接触子ユニット３２０及びインターポーザ２００を通じて基板本体１００に作用することから、基板本体１００の中央部分が上方向に反る傾向になるが、この部分がネジ６２０により押さえ付けられているので、補強板６２０と補強板６３０との間に熱伝導シートが介在されている点も含めて、基板本体１００の変形を的確に防止することができる。そのため、被試験対象物と接触子ユニット３００との間、接触子ユニット３００とインターポーザ２００との間、インターポーザ２００と基板本体１００との間で高い位置精度が実現され、結果として、良好な導通状態での計測を行うことが可能になる。
【００３４】
なお、第３の実施の形態にあっては、第１の実施の形態と同様に、支持部材４１０と補強板６００との間にスペーサ４３０を介在しているが、第２の実施の形態と同様にスペーサ４３０を介在させない形態を採用することも可能である。
【００３５】
なお、本発明に係るプローブカードは上記実施の形態に限定されず、例えば、接触子ユニットについては、被試験対象物に対して電気的接触を行うとともに基板本体にインターポーザを介して電気的接続を行う機能を有する限り、どのような構成のものを用いても良い。この点は平行度調整手段についても同様である。また、支持手段については、支持部材の内側部位に設けられた鍔部と接触子ユニットの外側部位に設けられた鍔部との間に鉛直方向に向けて介在されたコイルスプリングを用いて、接触子ユニットの一方側を弾性力をもって支持する機能を有する限り、どのような構成のものを用いても良い。更に、補強板を省略した構成を採用するようにしてもかまわない。
【００３６】
【発明の効果】
以上、本発明に係るプローブカードによる場合、接触子ユニットが、支持部材との間に鉛直方向に向けて介在されたコイルスプリングによって支持された構成となっているので、従来の板バネで支持するものに比して、ストローク量に対する圧縮力の変化率が小さくなり、ストローク量と弾性力との直線性も良好となる。このため、針ユニットホルダの破損・変形を的確に防止することができる一方、接触子ユニットの平行度も容易に調整することができ、結果として、良好な導通状態での計測を行うことが可能になる。
【００３７】
基板本体の他方側にこれに接触する第１の補強板を配設する構成とした場合、第１の補強板によって基板本体の変形を防止することができる。更に，支持部材を基板本体に形成された穿孔に挿入されるスペーサを介して第１の補強板に取り付ける構成とした場合、コイルスプリングの弾性力が基板本体に直接に作用しなくなり、この点で基板本体の変形を的確に防止することができる。これに伴って、被試験対象物と接触子ユニットとの間、接触子ユニットとインターポーザとの間、インターポーザと基板本体との間で高い位置精度が実現され、この点で、良好な導通状態での計測を行うことが可能になる。
【００３８】
基板本体と第１の補強板の間等に熱伝導シートを設けた構成にした場合、これらの各部間での熱伝導が良好になるため、各部材間の温度差による反りを防止することができ、この点で、上記と同様に良好な導通状態での計測を行うことが可能になる。
【００３９】
第１の補強板には当該板上に形成された穴を塞ぐ第２の補強板が取り付けられており、第２の補強板にネジが螺着されており、このネジの先端部が前記穴を通して基板本体の接触子ユニットの上方位置に相当する部分に当接する構成にした場合、コイルスプリングの弾性力が接触子ユニット及びインターポーザを通じて基板本体に作用することから、基板本体の中央部分が上方向に反る傾向になるが、この部分がネジにより押さえ付けられるので、基板本体の変形を的確に防止することができ、この点で、上記と同様に良好な導通状態での計測を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプローブカードの第１の実施の形態を説明するための概略的一部断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るプローブカードの概略的一部断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るプローブカードの概略的一部断面図である。
【図４】従来のプローブカードを示す概略的断面図である。
【符号の説明】
１００　基板本体
１０１　穿孔
１０３　穿孔
２００　インターポーザ
３００　接触子ユニット
３１０　針ユニット
３２０　針ユニットホルダ
３２１　鍔部
４００　支持手段
４１０　支持部材
４１１　鍔部
４２０　弾性部材
４４０　固定手段
５００　平行度調整ネジ
６００　補強板（第１の補強板）
６１０　ネジ
６３０　補強板（第２の補強板）

Claims

半導体デバイス等の被試験対象物の電気的試験を行うのに使用されるプローブカードにおいて、基板本体と、基板本体の一方側に設けられ被試験対象物に対して電気的接触を行うとともに基板本体にインターポーザを介して電気的接続を行う接触子ユニットと、接触子ユニットの一方側を弾性力をもって支持する支持手段と、接触子ユニットの他方側に鉛直方向に当接して接触子ユニットの平行度を調整する平行度調整手段とを備えており、前記支持手段は、基板本体の一方側に配置された支持部材と、支持部材の内側部位に設けられた鍔部と接触子ユニットの外側部位に設けられた鍔部との間に鉛直方向に向けて介在されたコイルスプリングとを有した構成となっていることを特徴とするプローブカード。
請求項１記載のプローブカードにおいて、基板本体の他方側には当該本体に接触する第１の補強板が配設されていることを特徴とするプローブカード。
請求項２記載のプローブカードにおいて、支持部材は基板本体に形成された穿孔に挿入されるスペーサを介して第１の補強板に取り付けられていることを特徴とするプローブカード。
請求項２記載のプローブカードにおいて、基板本体と第１の補強板との間には熱伝導シートが設けられていることを特徴とするプローブカード。
請求項３記載のプローブカードにおいて、基板本体と第１の補強板との間、前記スペーサと第１の補強板との間、及び前記スペーサと前記支持部材との間には熱伝導シートが各々設けられていることを特徴とするプローブカード。
請求項２乃至５記載のプローブカードにおいて、前記平行度調整手段としてのネジが第１の補強板に螺着されており、当該ネジの先端部が基板本体に形成された穴を通して前記接触子ユニットに当接している一方、第１の補強板には当該板上に形成された穴を塞ぐ第２の補強板が取り付けられており、第２の補強板にネジが螺着されており、当該ネジの先端部が前記穴を通して基板本体の接触子ユニットの上方位置に相当する部分に当接していることを特徴とするプローブカード。
請求項６記載のプローブカードにおいて、第１の補強板と第２の補強板との間には熱伝導シートが設けられていることを特徴とするプローブカード。