JP2004245686A

JP2004245686A - プローブカードの製造方法及びプローブカード

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Publication number: JP2004245686A
Application number: JP2003035425A
Authority: JP
Inventors: Sukehiro Giga; 資裕儀賀; Koji Ogiwara; 康次荻原; Kenji Togashi; 健志冨樫; Giichi Arisaka; 義一有坂; Morihiko Hamada; 守彦浜田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】製造工数を削減して納期の短縮を図り、かつ安定した動作試験を可能とするプローブカードの製造方法を提供する。
【解決手段】デバイス仕様の決定に先立って、枠体を介してプローブ針を固定した多数のプローブカード基板を作りおきする予備工程と、デバイス仕様の決定に基づいて、予備工程で作成されたプローブカード基板の中から、当該仕様に対応するプローブカード基板を選択する選択工程（ステップ１５）と、選択されたプローブカード基板のプローブ針と該プローブカード基板上の端子とを接続する配線工程（ステップ１６，１７）とでプローブカードが製造される。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置の試験工程で使用するプローブカードの製造方法に関するものである。
【０００２】
半導体装置の試験工程では、試験装置の基台上に載置されたチップを、プローブカードを介して試験装置と電気的に接続し、この状態で試験装置により当該チップの動作試験が行われる。プローブカードには、チップのパッド位置、パッド数に応じた多数のプローブ針を備える必要があるため、チップの種類に応じたプローブカードを使用する必要がある。そして、多種類のチップに対応する多種類のプローブカードを効率よく製造することが必要となっている。
【０００３】
【従来の技術】
従来、試験工程で使用されるプローブカードは、試験を行うデバイスの仕様が決定された後、その製造が開始される。そのプローブカードの製造工程を図７に従って説明する。
【０００４】
まず、デバイス仕様が決定され（ステップ１）、その決定に基づいて、各仕様の電源パッド（高電位側及び低電位側）と信号の入出力パッドに接続されるプローブ針の設計が行われる（ステップ２）。この工程では、約２日の工数を要する。
【０００５】
次いで、プローブ針の製作と、枠体への接着固定が行われる（ステップ３）。この工程では約３日の工数を要する。
次いで、プローブカード基板へ枠体を固定することにより、プローブ針をプローブカード基板へ接着固定する（ステップ４）。この工程は約１日の工数を要する。
【０００６】
次いで、基板に固定されたプローブ針と基板上の配線との接続が行われる（ステップ５）。この工程は約３日の工数を要する。
次いで、プローブカード基板上への電子部品の搭載及びその微調整と、出荷検査が行われる（ステップ６）。この工程は約４日の工数を要する。このような工程により、プローブカードの製造には、通常約１３日の工数を要している。
【０００７】
上記のようなプローブカードの製造方法に類する技術は、特許文献１，２に開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−３４９９０５
【特許文献２】
特開平３−５７２３８
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなプローブカード製造方法では、プローブ針の本数と、プローブ針間のピッチ等のレイアウトが同一であっても、チップ上の回路が異なるため、共通のプローブカードを使用できない場合には、その都度、図７に示すステップ２からの工程が繰り返される。
【００１０】
近年のＡＳＩＣ等の製造工程では、ベースウェハがあらかじめ生成され、配線工程以降で顧客仕様に応じた作り込みが行われる。このようなＩＣ製造の技術革新により、仕様の決定からＩＣの製造完了まで１４日程度を要するのみとなっている。
【００１１】
従って、顧客仕様の決定に基づいて、プローブカードの製造を開始していると、プローブカードの製造がＩＣの製造完了に間に合わなくなるおそれがある。
特許文献１には、プローブカードを試験装置に接続するための基板を交換可能とする構成が開示され、チップ毎にプローブカードを製造しなければならない点は、上記従来例と同様である。
【００１２】
特許文献２では、プローブ針と端子とを備えた下基板と、プローブ針と端子とを接続する配線を備えた上基板とを備え、上基板を交換することにより、共通の下基板を使用して多種類のチップに対応するプローブカードを製造可能としている。
【００１３】
しかし、プローブ針の本数やピッチの異なるチップに対して対応することはできない。また、上基板と下基板との接続点において、電気的抵抗が増大するため、動作試験時の測定結果が不安定となるという問題点がある。
【００１４】
この発明の目的は、製造工数を削減して納期の短縮を図り、かつ安定した動作試験を可能とするプローブカードの製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
デバイス仕様の決定に先立って、枠体を介してプローブ針を固定した多数のプローブカード基板を作りおきする予備工程と、デバイス仕様の決定に基づいて、前記予備工程で作成されたプローブカード基板の中から、当該仕様に対応するプローブカード基板を選択する選択工程と、選択されたプローブカード基板のプローブ針と該プローブカード基板上の端子とを接続する配線工程とでプローブカードが製造される。デバイス仕様決定後は、選択工程と配線工程のみでプローブカードが製造されるので、工数が削減される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化したプローブカードの製造方法を図面に従って説明する。この製造方法では、デバイス仕様の決定に先立って、あらかじめプローブ針をプローブカード基板に固定しておく。
【００１７】
すなわち、図５に示すように、同一チップサイズでかつボンディング位置の等しいプローブ針のレイアウトを設計する（ステップ１１）。
次いで、図１に示すように、設計値に基づいて多数の丸棒状のプローブ針１を枠体２の挿通孔に挿通し、接着固定する（ステップ１２）。プローブ針１を四角棒状とし、枠体２には当該プローブ針の断面形状に対応する挿通孔を設けてもよい。
【００１８】
前記枠体２は、エポキシ樹脂等で形成され、プローブ針１は枠体２にエポキシ系接着剤で接着固定される。
次いで、図１に示すように、枠体２をプローブカード基板３にエポキシ系接着剤で接着固定することにより、プローブ針１をプローブカード基板３に固定する（ステップ１３）。
【００１９】
プローブカード基板３には、前記プローブ針１を接続する端子、試験装置に接続する端子、それらの端子を接続する配線があらかじめ形成されている。そして、ステップ１３では、プローブ針１はプローブカード基板３の配線には接続しない。
【００２０】
このようにして、ステップ１１〜１３で示される予備工程により、多種類の仕様に対応したプローブカード基板を多数作りおきし、各基板には品種毎の識別コードを付しておく。
【００２１】
図６に示すように、プローブカードを製造するためのデバイス仕様が決定されると（ステップ１４）、当該仕様に対応するプローブカードの製造が開始される。
【００２２】
そして、あらかじめ作りおきしてあるプローブカード基板の中に、決定された仕様のプローブカードに該当するものがあるか否かを判別し（ステップ１５）、供用可能なプローブカード基板を選別する。この選択工程に要する工数は、約１日である。
【００２３】
次いで、選別されたプローブカード基板３の不要なプローブ針１を削除し（除去工程）、他のプローブ針１の基端部を、プローブカード基板３に半田付けする（ステップ１６）。
【００２４】
すなわち、図２に示すように、プローブ針１はデバイス上のパッド４に対応して枠体２に固定されている。
そして、図３に示すように、実際に製造しようとするプローブカードの仕様では、パッド４ａが不要である場合、当該パッド４ａに対応するプローブ針１ａを削除する。
【００２５】
プローブ針１ａの削除は、微細加工用のニッパ、ピンセット等の工具を使用して切断するか、あるいはレーザー照射により熱切断する。
また、残りのプローブ針１の基端部を、仕様に基づいてプローブカード基板３上の端子に半田付けする。この工程は、約３日の工数を要する。
【００２６】
次いで、図４に示すように、プローブカード基板３上に、当該仕様に対応する後付けの電子部品５を半田付けし、さらに当該電子部品５の微調整を行い、出荷検査を行う（ステップ１７）。このような配線工程により、所要の仕様に適合したプローブカードが製造される。
【００２７】
上記のように製造されるプローブカードは、リサイクルも可能である。すなわち、同一チップサイズでプローブ針のレイアウトも同一であれば、まずプローブ針とプローブカード基板との半田付けを除去する。
【００２８】
次いで、新たな品種の仕様に応じて不要なプローブ針の除去を行い、残ったプローブ針とプローブカード基板の端子との半田付けを行う。また、新たな仕様に適合するように、プローブカード基板上の電子部品を除去し、新たな電子部品の半田付け及び微調整を行う。
【００２９】
また、このようなリサイクル時に、プローブ針を枠体から取外し、新たな仕様に応じてそのプローブ針及び枠体をリサイクル使用することも考えられる。
この場合、例えばプローブ針を断面正方形状とし、枠体にはそのプローブ針を３点で支持する断面正方形状の支持溝を形成しておく。そして、プローブ針を支持溝に再接着する場合には、プローブ針を前回の接着方向から９０°回転させて支持溝に接着する。
【００３０】
このようにすれば、プローブ針を新たな接着面を含む３点で接着可能であるので、接着不良の発生を低減することができる。
さらに、プローブ針を有する枠体をプローブカードに接着する場合にも、枠体とプローブカードとの接着を点接触で行うことにより、前記枠体でのひずみの発生を緩和することができる。前記接触点を枠体接着面内において非対称な位置とすることで、枠体を除去したプローブカードへ新たな枠体を接着する際は、新たな接着点で確実に固定することができる。
【００３１】
このようなプローブカードに適したプローブ針の材質は、先端部の角断面形状の長辺を１５μｍ乃至２５μｍとすることで、狭ピッチ化に対応させる。また、疲労劣化の少ないタングステンやタングステンレニウムを用いて均一に荷重をかけ、１本あたり６乃至１０ｇ重の針圧となるように固定することにより、デバイスへ接触するパッドの下層に位置する層間絶縁膜の破壊が防止される。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、デバイスの試験に不要なプローブ針を除去する工程を設けたが、デバイスの配線に関与しない状態で残存するパッドへもプローブ針を接触させることで、デバイスへの荷重圧力を均等化することができる。
【００３３】
上記のように構成されたプローブカードの製造方法では、次に示す作用効果を得ることができる。
（１）デバイス仕様の決定に先立って、プローブ針を固定したプローブカード基板を作りおきし、デバイス仕様の決定後のプローブカードの製造作業は、作りおきしたプローブカード基板の中から当該仕様に対応可能なプローブカード基板を選択して行う。従って、デバイス仕様の決定後のプローブカードの製造作業から、プローブ針をプローブカード基板に固定するまでの工程を省略して、工数を削減することができる。
（２）デバイス仕様の決定から、プローブカードの製造完了まで、従来例では約１３日の工数を要していたが、これを約８日に短縮することができる。
（３）１枚のプローブカード基板を使用してプローブカードを構成することができるので、複数枚の基板を接続する従来例に比して、電気的に接続する箇所を削減することができる。従って、電気的抵抗の増大を防止して、安定した動作試験を行うことができる。
（４）不要なプローブ針１ａは、枠体２の近傍で切断することにより、他のプローブ針１との干渉の恐れはないので、プローブ針１ａの切断後の加工は不要である。従って、不要なプローブ針１ａの切断を少ない工数で行うことができる。
（５）枠体２、プローブ針１及び電子部品５をプローブカード基板３から取り外して、再構成することにより別の仕様のプローブカードとしてリサイクルすることができる。
（６）プローブ針１を角断面とし、枠体２にプローブ針１を挿入可能とする角溝を設けることにより、リサイクル時にプローブ針１を異なる３点で角溝に接着することができる。従って、プローブ針１を枠体２に確実に接着固定することができる。
【００３４】
上記実施の形態は、次に示すように変更することもできる。
・プローブ針を断面正方形以外の角断面とし、枠体にはそのプローブ針の接触面を変更可能に支持する角溝を設けてもよい。
（付記１）デバイス仕様の決定に先立って、枠体を介してプローブ針を固定した多数のプローブカード基板を作りおきする予備工程と、
デバイス仕様の決定に基づいて、前記予備工程で作成されたプローブカード基板の中から、当該仕様に対応するプローブカード基板を選択する選択工程と、
選択されたプローブカード基板のプローブ針と該プローブカード基板上の端子とを接続する配線工程と
からなることを特徴とするプローブカードの製造方法。
（付記２）前記枠体は、プローブ針のピッチが共通となる多種類のデバイスに対応するように、プローブ針が最大数となるデバイスに対応可能としたことを特徴とする付記１記載のプローブカードの製造方法。
（付記３）前記配線工程は、不要なプローブ針の除去工程を含むことを特徴とする付記１又は２記載のプローブカードの製造方法。
（付記４）前記配線工程は、デバイス仕様に基づいて、プローブカード基板上に電子部品を搭載する工程を含むことを特徴とする付記３記載のプローブカードの製造方法。
（付記５）プローブカード基板から前記枠体及びプローブ針を取外し、取り外したプローブ針を枠体を介してプローブカード基板に固定し、該プローブ針を異なる仕様に対応するようにプローブカード基板に接続して、該プローブ針のリサイクルを行うことを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載のプローブカードの製造方法。
（付記６）前記プローブ針を角断面とし、前記枠体には該プローブ針を嵌挿可能とした角溝を設け、前記プローブ針を前記枠体に再固定するとき、異なる接触面で接着することを特徴とする付記５記載のプローブカードの製造方法。
（付記７）枠体を介してプローブ針を固定したプローブカードであって、
前記プローブ針の先端を角断面とし、
前記枠体に前記プローブ針を嵌挿可能とした角溝を有するプローブカードにおいて、
前記プローブ針のピッチが一様で、デバイスに配線されない前記プローブ針とデバイスとが接触していることを特徴とするプローブカード。
（付記８）角断面形状を有する前記プローブ針の先端断面長辺が１５μｍ乃至２５μｍであることを特徴とする付記７記載のプローブカード。
（付記９）前記プローブ針の材質がタングステン又はタングステンレニウム合金であることを特徴とする付記７又は８記載のプローブカード。
（付記１０）前記プローブ針への荷重が６乃至１０ｇ重／本であることを特徴とする付記７乃至９記載のプローブカード。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明は製造工数を削減して納期の短縮を図り、かつ安定した動作試験を可能とするプローブカードの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プローブカードを示す底面図である。
【図２】プローブ針と枠体の接合部を示す底面図である。
【図３】プローブ針と枠体の接合部を示す底面図である。
【図４】プローブカードを示す平面図である。
【図５】プローブカードの製造工程を示すフローチャート図である。
【図６】プローブカードの製造工程を示すフローチャート図である。
【図７】従来のプローブカードの製造工程を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１プローブ針
２枠体
３プローブカード基板
ステップ１１〜１３予備工程
ステップ１５選択工程
ステップ１６，１７配線工程

Claims

デバイス仕様の決定に先立って、枠体を介してプローブ針を固定した多数のプローブカード基板を作りおきする予備工程と、
デバイス仕様の決定に基づいて、前記予備工程で作成されたプローブカード基板の中から、当該仕様に対応するプローブカード基板を選択する選択工程と、
選択されたプローブカード基板のプローブ針と該プローブカード基板上の端子とを接続する配線工程と
からなることを特徴とするプローブカードの製造方法。
前記枠体は、プローブ針のピッチが共通となる多種類のデバイスに対応するように、プローブ針が最大数となるデバイスに対応可能としたことを特徴とする請求項１記載のプローブカードの製造方法。
前記配線工程は、不要なプローブ針の除去工程を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のプローブカードの製造方法。
前記配線工程は、デバイス仕様に基づいて、プローブカード基板上に電子部品を搭載する工程を含むことを特徴とする請求項３記載のプローブカードの製造方法。
プローブカード基板から前記枠体及びプローブ針を取外し、取り外したプローブ針を枠体を介してプローブカード基板に固定し、該プローブ針を異なる仕様に対応するようにプローブカード基板に接続して、該プローブ針のリサイクルを行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプローブカードの製造方法。
前記プローブ針を角断面とし、前記枠体には該プローブ針を嵌挿可能とした角溝を設け、前記プローブ針を前記枠体に再固定するとき、異なる接触面で接着することを特徴とする請求項５記載のプローブカードの製造方法。
枠体を介してプローブ針を固定したプローブカードであって、
前記プローブ針の先端を角断面とし、
前記枠体に前記プローブ針を嵌挿可能とした角溝を有するプローブカードにおいて、
前記プローブ針のピッチが一様で、デバイスに配線されない前記プローブ針とデバイスとが接触していることを特徴とするプローブカード。