JP2007205861A - プローブピン及びプローブカード - Google Patents

Abstract

【課題】上下方向のばね定数の小さいプローブピンを提供する。
【解決手段】プローブピン１０が，上下方向に積層された複数のばね部３１と，ウェハＷに接触する接触部３０を有している。ばね部３１は，中央が下に凸に湾曲した上部湾曲部３１ａと，中央が上に凸に湾曲した下部湾曲部３１ｂを有し，Ｘ字型に形成されている。ばね部３１間では，下部湾曲部３１ｂと上部湾曲部３１ａの側端が互いに接触する。接触部３０は，最下部のばね部３１に接続されている。
【選択図】図３

Description

本発明は，被検査体に接触して被検査体の電気的特性を検査するためのプローブピンと，そのプローブピンを備えた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，回路基板やコンタクタを有している。ウェハに対向するプローブカードの下面側には，複数のプローブピンが支持されており，これらの複数のプローブピンを，電子回路の各電極に接触させることにより，ウェハの電気的特性の検査を行っている。

ところで，プローブカードの加工精度や熱膨縮などの影響により，各プローブピンからウェハまでの距離には，多少のばらつきが生じる。総てのプローブピンとウェハの電極との導通を図るために，プローブピンには，上下方向に伸縮自在なものが広く用いられている。この上下に伸縮自在なプローブピンとして，例えば上下方向に波形に蛇行する蛇型のもの（特許文献１参照）やＳ字型に湾曲したもの（特許文献２参照）が提案されている。

特開２００４−３１５８９２号公報 特開２００４−６１２６５号公報

しかしながら，上述のような蛇型やＳ字型のプローブピンは，上下方向に荷重を受けた際に湾曲した側面部に応力が集中するため，プローブピン全体のばね定数が比較的大きくなる。このため，検査時にプローブピンがウェハに押し付けられ，大きく収縮すると，ウェハの電極側に大きな弾性荷重がかかって，電極を損傷する恐れがあった。また，プローブピンから電極にかかる荷重を低減するために，プローブピンに対するウェハの押し付け量を減らすと，総てのプローブピンとウェハの電極との導通が十分に図れない。

また，プローブピンを上下方向に長くして，プローブピン全体のばね定数を低減することも考えられるが，この場合，プローブピンの先端部の位置精度が低下する。またプローブピン自体の電気抵抗が大きくなり，電気信号の高速性が損なわれる。このため，プローブピンによる検査精度が低下してしまう。

本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，低荷重で十分な変位量を確保できるように全体のばね定数が低く，なおかつ長さの短いプローブピンと，そのプローブピン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の本発明は，被検査体と接触して被検査体の電気的特性を検査するためのプローブピンであって，上下方向に積層された複数のばね部と，最下部のばね部に接続され，前記被検査体に接触させる接触部を有し，前記各ばね部は，中央が低くなるように下に凸に湾曲した上部湾曲部と，中央が高くなるように上に凸に湾曲した下部湾曲部を有し，前記上部湾曲部と前記下部湾曲部の中央同士が互いに接続されており，上下に隣り合うばね部の間で対向する下部湾曲部と上部湾曲部は，側端が互いに接触していることを特徴とする。なお，上記「上部湾曲部」及び「下部湾曲部」には，略Ｖ字型に屈曲したものも含まれる。

本発明によれば，上部湾曲部と下部湾曲部を有する複数のばね部が積層されており，プローブピンの一部に応力が集中することを抑制できるので，プローブピンを長くしなくてもプローブピン全体のばね定数を低減できる。このため，プローブピンの上下方向の十分な変位量を確保しつつ，プローブピンから被検査体にかかる荷重を低く抑えることができる。この結果，荷重による被検査体のダメージを抑制し，なおかつプローブピンと被検査体との導通を安定的に確保できる。

前記上部湾曲部の上面には，側端側が高くなる傾斜面が形成され，前記下部湾曲部の下面には，側端側が低くなる傾斜面が形成されており，前記上下に隣り合うばね部間の前記下部湾曲部と前記上部湾曲部は，前記傾斜面同士が接触していてもよい。

前記各ばね部は，側面から見てＸ字型に形成されていてもよい。

上下に隣り合うばね部同士が，導電性の弾性体により接続されていてもよい。

上下に隣り合うばね部間の前記下部湾曲部と前記上部湾曲部の側端同士が，前記弾性体により接続されていてもよい。

前記各ばね部の上部湾曲部と下部湾曲部は，中央で分断されていてもよい。

前記上部湾曲部と下部湾曲部は，中央から３股以上に分かれていてもよい。

別の観点による本発明は，上述したプローブピンを備えたプローブカードであって，前記プローブピンを挿入して支持するガイド孔が形成された支持板を，被検査体の対向面に備え，前記プローブピンの前記接触部の先端は，前記支持板の下方に突出していることを特徴とする。

前記ガイド孔内の下部には段部が形成され，前記プローブピンの前記接触部には，前記段部に係止される係止部が形成されていてもよい。

本発明によれば，低荷重でも十分な変位量を確保でき，なおかつ長さの短いプローブピンが実現されるので，被検査体に対して低ダメージで，安定した検査を行うことができる。

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，本発明にかかるプローブピンが使用されたプローブ装置１の構成の概略を示す説明図である。

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。載置台３は，上下方向と左右方向に移動自在である。

プローブカード２は，例えば複数のプローブピン１０を支持する支持板１１と，プローブピン１０に対し電気信号を授受する回路基板１２を備えている。支持板１１は，図２に示すように例えば円盤状に形成され，載置台３上のウェハＷに対向する中央部には，水平断面が長方形の複数のガイド孔２０が形成されている。

各ガイド孔２０の下部は，図３に示すように上部に比べて孔径が小さくなっており，これにより各ガイド孔２０内の下部には，段部２１が形成されている。この各ガイド孔２０内に，プローブピン１０が挿入されている。

プローブピン１０は，例えば図３及び図４に示すように下部の接触部３０と，その上部に積層された複数のばね部３１と，その上部の接続部３２から構成されている。

ばね部３１は，互いに分離しており，側面から見て略Ｘ字型に形状されている。各ばね部３１は，図５に示すように中央が下に凸に湾曲した略細板形状の上部湾曲（弓形）部３１ａと，中央が上に凸に湾曲した略細板形状の下部湾曲部３１ｂと，それらの上部湾曲部３１ａと下部湾曲部３１ｂの中央同士を接合する接合部３１ｃから構成されている。上部湾曲部３１ａの上面は，両側端側が中央に比べて高い傾斜面３１ｄになっている。また，下部湾曲部３１ｂは，上部湾曲部３１ａと上下対称に形成され，下部湾曲部３１ｂの下面は，両側端側が中央に比べて低い傾斜面３１ｅになっている。なお，この傾斜面３１ｄ，３１ｅの傾斜角度は，４５°以下，より好ましくは５°〜３０°程度が望ましい。

ばね部３１は，図３に示すようにガイド孔２０内において上下方向に積層され，隣り合うばね部３１間の上部湾曲部３１ａの傾斜面３１ｄと下部湾曲部３１ｂの傾斜面３１ｅ同士が，側端において接触している。

接触部３０は，例えば略Ｔ字型に形成されている。接触部３０の上端部は，例えば最下部のばね部３１に接合されている。また，接触部３０の上端部は，ガイド孔２０の段部２１よりも幅広に形成され，段部２１に係止される係止部３０ａを構成している。接触部３０の下部は，上下方向に細長いピン状に形成され，ガイド孔２０の下面から突出している。

接続部３２は，例えば略直方体形状に形成されている。接続部３２の下面は，最上部のばね部３１に接合され，接続部３２の上面は，回路基板１２の接続端子１２ａに接続されている。

そして，ウェハＷ上の電子素子の電気的特性が検査される際には，載置台３上に載置されたウェハＷが，図６に示すようにプローブカード２の各プローブピン１０に押し付けられ，プローブピン１０の接触部３０とウェハＷの電極Ｐが接触される。このとき，プローブピン１０に上方向への力が作用し，接触部３０が上方に移動し，各ばね部３１が上下方向に収縮する。このとき，隣り合うばね部３１間で接触する上部湾曲部３１ａと下部湾曲部３１ｂは，外方向（図６の水平矢印方向）に向けて自由端となるため，ばね部３１に作用する力が外方向に分散して，ばね部３１の両側端に集中応力がかからなくなる。この結果，プローブピン１０全体のばね定数が小さくなり，プローブピン１０が大きく収縮しても，電極Ｐに対する低荷重が維持される。プローブピン１０の接触部３０と電極Ｐが接触すると，接触部３０，ばね部３１及び接続部３２を通じて，電極Ｐと回路基板１２が通電し，ウェハＷ上の電子素子の電気的特性が検査される。

以上の実施の形態によれば，プローブピン１０が，上下に積層され分離された複数のばね部３１を有し，そのばね部３１が上部湾曲部３１ａと下部湾曲部３１ｂを有するＸ字型に形成されたので，プローブピン１０が上下方向の力を受けた際に，従来のように一部に応力が集中することがない。このため，プローブピン１０全体のばね定数が低くなり，ウェハＷに対する低荷重を維持しながら，上下方向の十分な変位量を確保できる。この結果，ウェハＷに荷重によるダメージを与えることがなく，また，総てのプローブピン１０をウェハＷの各電極に安定的に接触させることができる。さらに，プローブピン１０を長くする必要がないので，プローブピン１０の高い位置精度を維持し，電気抵抗も低く抑えることができる。この結果，プローブピン１０の高い検査精度を維持できる。

また，以上の実施の形態では，上部湾曲部３１ａと下部湾曲部３１ｂに，傾斜面３１ｄ，３１ｅを形成し，ばね部３１間においてその傾斜面同士が接触するようにしたので，プローブピン１０に作用する力を効果的に外方向に分散させることができる。この結果，プローブピン１０の応力集中を抑制し，ばね定数を飛躍的に下げることができる。なお，発明者により，同じ寸法の本発明のプローブピン１０と従来のプローブピンとのばね定数を比較したところ，本発明のプローブピン１０のばね定数が４０％程度に低下することが確認されている。

プローブカード２に支持板１１を取り付け，その支持板１１にプローブピン１０のガイド孔２０を形成したので，複数のばね部３１が分離されていてもばね部３１の積層状態を維持できる。また，ガイド孔２０に段部２１を形成し，接触部３０に，段部２１に係止される係止部３０ａを形成したので，接触部３０やその上側の複数のばね部３１をガイド孔２０内に適正に収めることができる。

以上の実施の形態では，ばね部３１の上部湾曲部３１ａと下部湾曲部３１ｂの中央が接合部３１ｃにより接合されていたが，例えば図７に示すように上部湾曲部３１ａと下部湾曲部３１ｂが切れて分断されていてもよい。

以上の実施の形態において，複数のばね部３１同士が分離して積層されていたが，ばね部３１同士が導電性の弾性体により接続されていてもよい。かかる場合，例えば図８に示すように上下に隣り合うばね部３１間の上部湾曲部３１ａと下部湾曲部３１ｂの両側端部同士が導電性ゴム４０により接続される。こうすることにより，複数のばね部３１間の導電性が向上する。また，かかる場合，複数のばね部３１が連結され一体化するので，プローブピン１０全体が自立可能であり，ガイド孔２０内でプローブピン１０の姿勢を安定させることができる。また，ガイド孔２０を用いなくてもプローブピン１０を使用できる。

以上の実施の形態では，上部湾曲部３１ａ又は下部湾曲部３１ｂがばね部３１の中央から左右の２方向に延びる２股状に形成されていたが，図９に示すように３股や，それ以上に形成されていてもよい。この場合，ばね部３１同士が３点以上で支持し合うので，例えば側方から力が作用しても，各ばね部３１の姿勢を維持してばね部３１同士の接触を維持できる。なお，この場合，ガイド孔２０は，ばね部３１が収容可能な丸穴や三角形などの多角形の穴であってもよい。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば以上の実施の形態で記載したプローブピン１０のばね部３１の数は，任意に選択できる。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）などの他の基板である場合にも適用できる。

本発明は，上下方向のばね定数の小さいプローブピンを提供する際に有用である。

プローブ装置の構成の概略を示す側面図である。 支持板の平面図の説明図である。 プローブピンがガイド孔に挿入された様子を示すガイド孔の縦断面図である。 プローブピンの斜視図である。 プローブピンの一つのばね部の斜視図である。 ガイド孔内のプローブピンがウェハによって押し上げられた様子を示すガイド孔の縦断面図である。 ばね部の上部湾曲部と下部湾曲部が分断されているプローブピンが挿入されたガイド孔の縦断面図である。 ばね部同士が導電性ゴムによって接続されたプローブピンが挿入されたガイド穴の縦断面図である。 ３股のばね部の斜視図である。

符号の説明

１ プローブ装置
２ プローブカード
１０ プローブピン
１１ 支持板
２０ ガイド孔
３０ 接触部
３１ ばね部
３１ａ 上部湾曲部
３２ｂ 下部湾曲部
３２ 接続部
Ｐ 電極
Ｗ ウェハ

Claims (9)

1. 被検査体と接触して被検査体の電気的特性を検査するためのプローブピンであって，
   上下方向に積層された複数のばね部と，
   最下部のばね部に接続され，前記被検査体に接触させる接触部を有し，
   前記各ばね部は，中央が低くなるように下に凸に湾曲した上部湾曲部と，中央が高くなるように上に凸に湾曲した下部湾曲部を有し，前記上部湾曲部と前記下部湾曲部の中央同士が互いに接続されており，
   上下に隣り合うばね部の間で対向する下部湾曲部と上部湾曲部は，側端が互いに接触していることを特徴とする，プローブピン。
2. 前記上部湾曲部の上面には，側端側が高くなる傾斜面が形成され，前記下部湾曲部の下面には，側端側が低くなる傾斜面が形成されており，
   前記上下に隣り合うばね部間の前記下部湾曲部と前記上部湾曲部は，前記傾斜面同士が接触していることを特徴とする，請求項１に記載のプローブピン。
3. 前記各ばね部は，側面から見てＸ字型に形成されていることを特徴とする，請求項１又は２のいずれかに記載のプローブピン。
4. 上下に隣り合うばね部同士が，導電性の弾性体により接続されていることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載のプローブピン。
5. 上下に隣り合うばね部間の前記下部湾曲部と前記上部湾曲部の側端同士が，前記弾性体により接続されていることを特徴とする，請求項４に記載のプローブピン。
6. 前記各ばね部の上部湾曲部と下部湾曲部は，中央で分断されていることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載のプローブピン。
7. 前記上部湾曲部と下部湾曲部は，中央から３股以上に分かれていることを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載のプローブピン。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のプローブピンを備えたプローブカードであって，
   前記プローブピンを挿入して支持するガイド孔が形成された支持板を，被検査体の対向面に備え，
   前記プローブピンの前記接触部の先端は，前記支持板の下方に突出していることを特徴とする，プローブカード。
9. 前記ガイド孔内の下部には段部が形成され，
   前記プローブピンの前記接触部には，前記段部に係止される係止部が形成されていることを特徴とする，請求項８に記載のプローブカード。

Images