JP2006242774A - プローブ及びプローブカード - Google Patents

Abstract

【課題】 コンタクタに簡単に取り付け可能なプローブを提供する。
【解決手段】 コンタクタ１１には，貫通穴２０が形成される。プローブ１０には，貫通穴２０に嵌入できる嵌め込み・係止部３０が形成される。嵌め込み・係止部３０は，貫通穴２０を貫通し，先端部がプリント配線基板１２の接続端子１２ａに接触した状態で，コンタクタ１１に係止されるように形成されている。嵌め込み・係止部３０は，係止部３０ｃを貫通穴２０の上側の端面に引っ掛けることによってコンタクタ１１に係止される。
【選択図】 図３

Description

本発明は，被検査体の電気的な特性を検査するためのプローブ及びプローブカードに関する。

例えば半導体ウェハ上に形成されたＩＣ，ＬＳＩなどの電子回路の電気的特性の検査は，プローブ装置に装着されたプローブカードを用いて行われている。プローブカードは，通常，多数のプローブを支持するコンタクタと，当該コンタクタと電気的に接続されている回路基板を有している。コンタクタは，プローブが支持された下面がウェハに対向するように配置され，回路基板は，コンタクタの上面に重ねられて配置されている。ウェハの電気的特性の検査は，複数のプローブをウェハの電子回路の電極に接触させ，回路基板やコンタクタを通じて各プローブからウェハ上の電子回路の電極に検査用の電気信号を印加することにより行われている。

従来より，上述した複数のプローブは，コンタクタの下面に露出した接続端子に超音波接合，半田付け又はレーザ接合などによって接合されていた（例えば，特許文献１参照。）。しかしながら，従来のように各プローブをコンタクタに接合する場合，例えば接合用のボンディングツールを各々のプローブの接合部に接触させて，各プローブを接合する必要があり，総てのプローブをコンタクタに接合するのに時間が掛かっていた。また，ボンディングツールなどの接合用の装置を用いる必要があり，プローブの接合を簡単に行うことができなかった。さらに，従来のように各プローブが超音波接合や半田付けなどによりコンタクタに接合されていると，例えばプローブが破損した場合に，当該プローブをコンタクタから簡単に取り外すことができず，メンテナンスに相当な時間を要していた。

特開２００３-２１５１６１号公報

本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，簡単かつ短時間にコンタクタなどの支持部材に取り付けることができるプローブと，当該プローブを備えたプローブカードを提供することをその目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，被検査体の電気的特性を検査するためのプローブであって，被検査体に対向する支持部材に支持され，前記支持部材に係止することによって支持部材に取り付け自在に構成されていることを特徴とする。

本発明によれば，プローブを支持部材に係止して取り付けることができるので，従来のように例えばボンディングツールを用いてプローブを支持部材に接合する必要がなく，プローブの取り付けを簡単かつ短時間に行うことができる。また，プローブを取り外すことも比較的容易にできるので，例えばプローブの取替えなどの簡単に行うことができる。

前記プローブは，前記支持部材に形成された穴に嵌入され，係止される嵌め込み・係止部を有していてもよい。

前記嵌め込み・係止部は，導電性材料により形成され，前記支持部材の穴を被検査体側から反対側に貫通し，前記支持部材の反対側の面から突出するように形成されていてもよい。かかる場合，例えば嵌め込み・係止部の突出した部分を回路基板の接続端子に接触させて，回路基板とプローブとを導通させることができる。

前記嵌め込み・係止部の突出した部分の先端部には，導電性材料で形成され，弾性を有する部材が取り付けられていてもよい。かかる場合，この弾性を有する部材を例えば回路基板と接触させることにより，例えば熱による回路基板の変形を吸収できる。したがって，例えば回路基板が変形した場合であっても，プローブと回路基板との導通を維持しながら，回路基板の変形に起因するプローブの変形を防止できる。

前記嵌め込み・係止部は，導電性材料により形成され，前記嵌め込み・係止部には，導電性材料により形成され，さらに前記支持部材の穴を通って当該支持部材の被検査体側と反対側の面から突出する導通部材が接続されていてもよい。また，前記導通部材は，弾性を有していてもよい。

前記導通部材は，前記突出する方向に沿った正弦波形状に形成されていてもよい。

以上の記載のプローブは，上端部が前記嵌め込み・係止部に接続され，下端部が被検査体に接触されるプローブ針を有し，前記プローブ針は，前記上端部と下端部との間が水平方向に凸に湾曲していてもよい。

別の観点による本発明は，プローブを一の面に支持する支持部材と，支持部材の他の面に対向する回路基板とを有するプローブカードであって，前記プローブは，前記支持部材に係止することによって支持部材に取り付け自在に構成され，前記支持部材に取り付けた時に前記回路基板と導通するように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば，プローブを支持部材に係止して取り付けることができるので，従来のように例えばボンディングツールを用いてプローブを支持部材に接合する必要がなく，プローブの取り付けを簡単かつ短時間に行うことができる。また，プローブを取り外すことも比較的容易にできるので，例えばプローブの取替えなどの簡単に行うことができる。

前記プローブは，前記支持部材に形成された穴に嵌入され，係止される嵌め込み・係止部を有していてもよい。また，前記嵌め込み・係止部は，導電性材料により形成され，前記支持部材の穴を一の面側から他の面側に貫通し，前記支持部材の他の面から突出し，前記回路基板に接触していてもよい。さらに，前記嵌め込み・係止部における突出した部分の先端部には，導電性材料で形成され，弾性を有する部材が取り付けられていてもよい。

前記嵌め込み・係止部は，導電性材料により形成され，前記嵌め込み・係止部には，導電性材料により形成され，さらに前記支持部材の穴を通って当該支持部材の他の面から突出し，前記回路基板に接触する導通部材が接続されていてもよい。

前記導通部材は，弾性を有していてもよい。また前記導通部材は，前記支持部材の一の面側から他の面側に向かう正弦波形状に形成されていてもよい。

前記プローブカードは，上端部が前記嵌め込み・係止部に接続され，下端部が被検査体に接触されるプローブ針を有し，前記プローブ針は，前記上端部と下端部との間が水平方向に凸に湾曲していてもよい。

前記支持部材には，四角形状の貫通穴が形成されており，前記嵌め込み・係止部は，基部と，当該基部に接続され前記貫通穴に嵌入される嵌入部と，前記嵌入部に形成され支持部材に係止される係止部とを有し，前記嵌入部は，前記貫通穴の対面する内壁面に沿って嵌入される，対向する二つの平板形状に形成されていてもよい。かかる場合，支持部材に角穴が形成され，その角穴にプローブを取り付けることができるので，丸穴の場合に比べてプローブ同士の間隔を狭くしてプローブを支持部材に取り付けることができる。

前記係止部は，前記貫通穴の他の面側の端面に引っ掛けることによって支持部材に係止されてもよい。

本発明によれば，コンタクタに簡単かつ短時間にプローブを取り付けることができ，プローブカードの製造が容易になる。

以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，プローブ装置１の構成の概略を示す縦断面の説明図である。

プローブ装置１には，例えばプローブカード２と，被検査体としてのウェハＷを載置する載置台３が設けられている。プローブカード２は，例えば複数のプローブ１０を支持する支持部材としてのコンタクタ１１と，プローブ１０に対し電気信号を授受する回路基板としてのプリント配線基板１２を備えている。コンタクタ１１は，載置台３に対向するように設けられ，プリント配線基板１２は，コンタクタ１１上に設けられている。

コンタクタ１１は，例えば略円盤状に形成され，載置台３上のウェハＷに対向する中央部には，図２に示すように複数の貫通穴２０が形成されている。各貫通穴２０は，例えば平面から見て四角形状に形成されている。貫通穴２０は，例えば直交する２方向に整列されて形成されている。プローブ１０は，この貫通穴２０に嵌め込まれて支持される。

プリント配線基板１２は，例えば略円盤状に形成されている。プリント配線基板１２は，図３に示すようにコンタクタ１１との間に狭小な隙間が形成されるように配置されている。プリント配線基板１２の下面であって，コンタクタ１１の貫通穴２０に対向する位置には，プリント配線基板１２内の配線に通じる接続端子１２ａが形成されている。

プローブ１０は，例えば金属などの導電性材料で形成されている。プローブ１０は，例えば図３及び図４に示すようにコンタクタ１１の貫通穴２０に嵌め込まれ，係止される嵌め込み・係止部３０と，載置台３上のウェハＷに接触されるプローブ針３１とを備えている。例えば嵌め込み・係止部３０は，基部３０ａと，当該基部３０ａから垂直方向に向けて形成された嵌入部３０ｂと，嵌入部３０ｂの先端部に形成された係止部３０ｃを備えている。

基部３０ａは，例えば貫通穴２０と同じ四角形状で，貫通穴２０の長手方向の開口部よりも僅かに大きい板形状を有している。この基部３０ａは，プローブ１０の嵌め込み・係止部３０が貫通穴２０に嵌入された際に，貫通穴２０の入口側の端面（コンタクタ１１の下面）に当接してストッパとしての機能を果たすことができる。

嵌入部３０ｂは，例えば互いに対向する２つの略四角形状の平板から構成され，基部３０ａ上に平行に立設されている。嵌入部３０ｂは，２つの平板が互いに向き合う方向に可撓性及び弾力性を有している。嵌入部３０ｂは，２つの平板の間隔が貫通穴２０の長手方向の径と同程度に設定され，貫通穴２０に嵌入された際に，貫通穴２０の内の対向する二つの内側面に密着するように形成されている。

係止部３０ｃは，嵌入部３０ｂの先端に形成され，例えば貫通穴２０の出口側の端面（コンタクタ１１の上面）から上方に突出している。例えば係止部３０ｃの先端部は，平坦に形成され，嵌め込み・係止部３０が貫通穴２０に嵌め込まれた際に，プリント配線基板１２の接続端子１２ａに接触するようになっている。係止部３０ｃは，例えば一部分が外方に突出しており，この突出した部分を貫通穴２０の出口側の端面に引っ掛けて，プローブ１０全体をコンタクタ１１に係止できる。

プローブ針３１は，上端部が嵌め込み・係止部３０の基部３０ａの下面に接続されている。プローブ針３１は，上端部から下方に向かって形成され，その後水平方向に矩形に湾曲し，下端部が下方に向けて形成されている。かかる形状により，プローブ針３１は，上下方向の弾力性を有している。

載置台３は，例えば左右及び上下に移動自在に構成されており，載置したウェハＷを三次元移動させ，ウェハＷ上の所望の位置にプローブカード２のプローブ１０を接触させることができる。

以上のように構成されたプローブ装置１のプローブカードの製造時においては，プローブ１０がコンタクタ１１の各貫通穴２０に下方から嵌め込まれる。この際，嵌め込み・係止部３０の先端部がプリント配線基板１２の接続端子１２ａに当接し，プリント配線基板１２とプローブ１０が通電される。また，嵌め込み・係止部３０の係止部３０ｃがコンタクタ１１の上面に引っ掛けられ，プローブ１０がコンタクタ１１に係止される。

そして，プローブ装置１によるウェハＷの検査時には，コンタクタ１１に取り付けられプローブ１０が，載置台３に載置されたウェハＷに接触し，プリント配線基板１２からプローブ１０を通じてウェハＷに電気信号が与えられて，ウェハＷ上の電子回線の電気的特性が検査される。

以上の実施の形態によれば，プローブ１０を，コンタクタ１１に係止してコンタクタ１１に取り付け自在にしたので，従来の超音波接合のようにボンディングツールなどを用いて接合する必要がなく，多数のプローブ１０を簡単かつ短時間でコンタクタ１１に取り付けることができる。また，プローブ１０が破損した場合などに，プローブ１０の交換を簡単に行うことができ，かかるメンテナンスも短時間で行うことができる。

以上の実施の形態で記載したプローブ１０の嵌め込み・係止部３０の先端部には，図５に示すように弾性を有する部材としての水平板４０が取り付けられていてもよい。水平板４０は，例えば金属などの導電性材料で形成されている。水平板４０は，薄く形成され，上下方向に弾性を有している。水平板４０は，例えば嵌め込み・係止部３０の一方の先端部から内側に向かって形成され，水平板４０の先端部の上面には，凸状の接触部４０ａが形成されている。プリント配線基板１２の接続端子１２ａは，この接触部４０ａに当接される。かかる場合，水平板４０は，プリント配線基板１２から荷重がかかると，接続端子１２ａとの接触を維持しながら下方に撓むので，例えばプリント配線基板１２の歪みや撓みが水平板４０によって吸収される。この結果，プリント配線基板１２の歪みがコンタクタ１１やプローブ針３１にまで伝わることがないので，プローブ針３１とウェハＷとの接触が安定し電気的特性の検査が適正に行われる。

以上の実施の形態では，嵌め込み・係止部３０の先端部をプリント配線基板１２の接続端子１２ａに接触させて，プリント配線基板１２とプローブ１０との導通を実現していたが，嵌め込み・係止部３０に別途導通部材を設けてもよい。かかる場合，例えば図６に示すように嵌め込み・係止部３０には，金属などの導電性材料で形成された導通部材５０が取り付けられている。導通部材５０は，例えば上下方向に延びる正弦波形状に形成されており，上下方向に弾性を有している。例えば導通部材５０は，下端部が嵌め込み・係止部３０の基部３０ａの中央部の上面に接合されている。導通部材５０は，嵌入部３０ｂの内側を通って，上端部が嵌め込み・係止部３０の先端部よりも上方に突出してプリント配線基板１２の接続端子１２ａに接触されている。かかる場合，専用の導通部材５０が備えられるので，プローブ１０とプリント配線基板１２との導通がより安定して行われる。

前記実施の形態において図７に示すようにコンタクタ１１とプリント配線基板１２とを接着させ，コンタクタ１１の貫通穴２０の上部に，下部よりも径が大きい角穴２０ａを形成してもよい。この角穴２０ａによって形成された段部には，嵌め込み・係止部３０の係止部３０ｃが引っ掛けられて係止される。かかる場合，例えばコンタクタ１１とプリント配線基板１２との隙間の調整が不要になり，プローブカード２の組み立てが容易になる。

以上の実施の形態においてプローブ１０のプローブ針３１は，水平方向に凸に湾曲する形状に形成されていたが，他の形状であってもよく，例えば図８に示すように下方に向けて延びる正弦波形状に形成されていてもよい。

以上，本発明の実施の形態の一例について説明したが，本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば本実施の形態では，コンタクタ１１に形成された貫通穴２０が角穴であったが，丸穴であってもよい。また，本発明は，被検査体がウェハＷ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）やＭＣＭ（マルチチップモジュール）のような高密度実装回路基板である場合にも適用できる。

本発明は，プローブをコンタクタに簡単に短時間で取り付ける際に有用である。

プローブ装置の構成の概略を示す側面図である。 プローブが取り付けられていない状態のコンタクタの平面図である。 プローブとプローブの取り付け部の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 プローブの斜視図である。 水平板を有するプローブとプローブの取り付け部の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 導通部材を有するプローブとプローブの取り付け部の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 コンタクタとプリント配線基板を密着させた場合のプローブとプローブの取り付け部の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 正弦波形状のプローブとプローブの取り付け部の構成の概略を示す縦断面の説明図である。

符号の説明

１ プローブ装置
２ プローブカード
１０ プローブ
１１ コンタクタ
１２ プリント配線基板
１２ａ 接続端子
２０ 貫通穴
３０ 嵌め込み・係止部
３１ プローブ針
Ｗ ウェハ

Claims (18)

1. 被検査体の電気的特性を検査するためのプローブであって，
   被検査体に対向する支持部材に支持され，
   前記支持部材に係止することによって支持部材に取り付け自在に構成されていることを特徴とする，プローブ。
2. 前記支持部材に形成された穴に嵌入され，かつ係止される嵌め込み・係止部を有することを特徴とする，請求項１に記載のプローブ。
3. 前記嵌め込み・係止部は，導電性材料により形成され，前記支持部材の穴を被検査体側から反対側に貫通し，前記支持部材の反対側の面から突出するように形成されていることを特徴とする，請求項２に記載のプローブ。
4. 前記嵌め込み・係止部における突出した部分の先端部には，導電性材料により形成され，弾性を有する部材が取り付けられていることを特徴とする，請求項３に記載のプローブ。
5. 前記嵌め込み・係止部は，導電性材料により形成され，
   前記嵌め込み・係止部には，導電性材料により形成され，さらに前記支持部材の穴を通って当該支持部材の被検査体側と反対側の面から突出する導通部材が接続されていることを特徴とする，請求項２に記載のプローブ。
6. 前記導通部材は，弾性を有することを特徴とする，請求項５に記載のプローブ。
7. 前記導通部材は，前記突出する方向に沿って正弦波形状に形成されていることを特徴とする，請求項６に記載のプローブ。
8. 上端部が前記嵌め込み・係止部に接続され，下端部が被検査体に接触されるプローブ針を有し，
   前記プローブ針は，前記上端部と下端部との間が水平方向に凸に湾曲していることを特徴とする，請求項２〜７のいずれかに記載のプローブ。
9. プローブを一の面に支持する支持部材と，支持部材の他の面に対向する回路基板とを有するプローブカードであって，
   前記プローブは，前記支持部材に係止することによって支持部材に取り付け自在に構成され，前記支持部材に取り付けた時に前記回路基板と導通するように構成されていることを特徴とする，プローブカード。
10. 前記プローブは，前記支持部材に形成された穴に嵌入され，係止される嵌め込み・係止部を有することを特徴とする，請求項９に記載のプローブカード。
11. 前記嵌め込み・係止部は，導電性材料により形成され，前記支持部材の穴を一の面側から他の面側に貫通し，前記支持部材の他の面から突出し，前記回路基板に接触していることを特徴とする，請求項１０に記載のプローブカード。
12. 前記嵌め込み・係止部における突出した部分の先端部には，導電性材料により形成され，弾性を有する部材が取り付けられていることを特徴とする，請求項１１に記載のプローブカード。
13. 前記嵌め込み・係止部は，導電性材料により形成され，
    前記嵌め込み・係止部には，導電性材料により形成され，さらに前記支持部材の穴を通って当該支持部材の他の面から突出し前記回路基板に接触する導通部材が接続されていることを特徴とする，請求項１２に記載のプローブカード。
14. 前記導通部材は，弾性を有することを特徴とする，請求項１３に記載のプローブカード。
15. 前記導通部材は，前記支持部材の一の面側から他の面側に向かう正弦波形状に形成されていることを特徴とする，請求項１４に記載のプローブカード。
16. 上端部が前記嵌め込み・係止部に接続され，下端部が被検査体に接触されるプローブ針を有し，
    前記プローブ針は，前記上端部と下端部との間が水平方向に凸に湾曲していることを特徴とする，請求項１０〜１５のいずれかに記載のプローブカード。
17. 前記支持部材には，四角形状の貫通穴が形成されており，
    前記嵌め込み・係止部は，基部と，当該基部に接続され前記貫通穴に嵌入される嵌入部と，前記嵌入部に形成され支持部材に係止される係止部とを有し，
    前記嵌入部は，前記貫通穴の対面する内壁面に沿って嵌入される，対向する二つの平板形状に形成されていることを特徴とする，請求項１０〜１６のいずれかに記載のプローブカード。
18. 前記係止部は，前記貫通穴の他の面側の端面に引っ掛けることによって支持部材に係止されることを特徴とする，請求項１７に記載のプローブカード。

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