JP2008175656A - プローブカード及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高度な熟練技術を要せず、生産性が改善されると共にプローブ針の位置精度を格段に向上できるプローブカード及びその製造方法を提供する。
【解決手段】プローブ針１をエポキシ樹脂３を充填塗布して硬化したセラミックリング２の所要位置に載置し、紫外線硬化性樹脂５を滴下する紫外線硬化性樹脂滴下工程と、マニュピレータ４で把持した状態で、紫外線硬化性樹脂５の滴下箇所に紫外線を照射する紫外線照射工程と、プローブ針１を包み込むように膨出部８を周設する膨出部周設工程と、エポキシ樹脂３を加熱硬化する加熱工程と、セラミックリング２をプローブカード基板９上に接着する基板接着工程と、基板上に指定部品を搭載すると共に配線作業を行う部品搭載及び配線工程から成る。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体集積回路等の電気特性を測定するための治具であるプローブカードに係るものであり、更に詳しくは、プローブ針をプローブカード基板上の所定位置に精度良く配置したプローブカード及びその製造方法に関するものである。

従来、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体製造工程では、１枚のウェーハー上に多数のＬＳＩを製作し、これをダイシングしている。この際、上記ウェーハー上に並んだＬＳＩを数ミリ角のチップ毎にダイシングする前に、製作されたＬＳＩデバイスが良品であるか、不良品であるかを判定するウェーハーテストが行われる。ここで、上記ウェーハーテストはプローブテストと呼ばれ、ウェーハー状態でＬＳＩの回路機能が正常に動作しているか否かをテストするものであり、ウェーハー上に形成されたＬＳＩデバイスの電気特性を全数対象として検査するものである。更に、当該プローブテストでは、ウェーハー上のＬＳＩとＬＳＩの検査装置であるプローバ間を電気的に接続して検査するために、その検査部品としてプローブカードが使用されている。そこで、最も広く普及しているカンチレバー型と呼ばれるプローブカードの概要を述べると、この種のプローブカードはＬＳＩのボンディングパット(外側接触端子)に直接タングステン製のプローブ針を立ててテストを行うものであり、当該プローブ針の数はＬＳＩの外側接触端子の数だけ必要となり、プローブ針のピッチは外側接触端子のピッチと同様のピッチとなる。更に、プローブカードは針先精度や位置合わせ精度にマイクロ単位が要求される高精度製品であるが、テストをするＬＳＩの回路や形状に合わせて製作されることからオーダーメード製品であると共に消耗品でもある。更に近年、プローブカードに対してはより狭ピッチ化が求められている。これは、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップの微細化や集積度の上昇に伴うものであるが、プローブカードは熟練工の手作業によって作製されているため、微細化は量産レベルで４０ミクロン、試験レベルでは３０ミクロンが限界といわれている。

一方、従来のプローブカードの製造方法の一例を示すと、先ず、図６のように針立てガイド治具上の指定された位置に、予め粘性のあるエポキシ樹脂を塗っておくものとする。ここで、プローブ針の固定方法としては、一般的に熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が最も信頼性が高いことから広く採用されている。次に、位置合わせ用フィルムの指定孔にプローブ針の先端を入れ、顕微鏡を見ながら上記プローブ針を把持したマニュピレーターを操作し、針立てガイドのエポキシ樹脂上に静に載置し、エポキシ樹脂に少し埋まった状態で当該プローブ針を仮固定の状態に保つようにする。続いて、所要数のプローブ針の仮固定が完了すると、続いてオーブンによる加熱によってエポキシ樹脂を硬化させてプローブ針を針立てガイド治具上の所定位置に固定させる。更にまた、硬化したエポキシ樹脂によって固定されたプローブ針の上面側にもエポキシ樹脂を更に塗りプローブ針をサンドイッチ状に包み込み、その上にセラミックリングを押し当てて固定するようにしていた。次にまた、これらにオーブンによる加熱を加え、エポキシ樹脂を硬化させることにより完全にプローブ針を固定する。更に続いて、針立てガイド治具からプローブ針が固定されたセラミックリングを引き剥がし、次に当該セラミックリングのセラミック面とプリント基板を指定位置で接着剤により接着し、プローブカードの針立て作業が完了する。そしてまた、このように針立て作業を完了した後、プローブカード上に指定部品を搭載、配線作業が施されてプローブカードが最終的に完成するものであった。

また、プローブカードに係る公知技術として、特開平５−１５２３８９号「プローブカード」が開示されている。当該発明は、プローブカードを高温条件下で長時間にわたり試験した場合、プローブ針先が試料の熱を吸収してプローブ針の体積及び形状が変化し、また、プローブ針の熱伝導や試料からの輻射熱によりプローブカード基板に反りが生じ、これより、プローブ針先の基板に対する位置が変化してしまうという課題を解決するために成されたものであり、当該発明の要旨は、温度変化による変動を見込んでプローブ針がプローブカード基板に取り付けられているとともに、温度設定手段をプローブカード基板側にも備え、プローブ温度を試料と同じ温度に制御するものであった。更に、その実施例における記載によれば、温度変化による変動を見込んでプローブ針がプローブカード基板に取り付けられるようにするためには、予め温度変化にともなうプローブ針の体積、形状変化による位置の変動を見込んで、プローブカード基板に取り付けるものであると記載されている。
特開平５−１５２３８９号

本発明者らは、上記背景技術の項に記載の従来方法によって製造されたプローブカードにおける、プローブ針とＬＳＩのボンディングパットとの位置ズレの原因について種々の研究と実験を重ねた結果、意外にも上記位置ズレの原因の多くは、エポキシ樹脂上にプローブ針を仮固定する工程において、エポキシ樹脂上にプローブ針を置き、放した瞬間に針先が僅かにずれること、更には、プローブ針をエポキシ樹脂に少し埋まった状態で仮固定し、次にオーブンによって加熱しエポキシ樹脂を硬化させる際に、当該エポキシ樹脂が加熱によって軟化することにより移動し、配置したプローブ針の位置が僅かに変化してしまうことにあるとの知見を得た。即ち、プローブカードのプローブ針とＬＳＩのボンディングパットとの位置ズレの主因は、プローブカードの製造工程上のプローブ針の位置精度の粗さに課題があると考えられる。しかして、本発明は上記従来技術における課題等に鑑みる一方、上記本発明者らにおける種々の研究と実験を重ねた結果の知見に基き成されたものであり、その目的は、従来プローブ針の配置については熟練工の高度なテクニックを要するものと言われていたが、そのような高度な熟練技術を要せず、生産性が改善されると共にプローブ針の位置精度を格段に向上できるプローブカード及びその製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明に係るプローブカード及びその製造方法は、下記に記載の構成より成る。

先ず、本発明に係るプローブカードの製造方法は、セラミックリングの表面側に形成された周溝内に当該周溝より膨出しない範囲でエポキシ樹脂を充填塗布すると共に当該エポキシ樹脂を硬化する準備工程と、マニュピレータにより把持したプローブ針をセラミックリングの所要位置に載置し、当該プローブ針とセラミックリングが接触する少なくとも一箇所以上に紫外線硬化性樹脂を滴下する紫外線硬化性樹脂滴下工程と、マニュピレータによりプローブ針を把持したままの状態で、上記紫外線硬化性樹脂の滴下箇所に紫外線を照射する紫外線照射工程と、プローブ針が固定されたセラミックリングの上面側に、エポキシ樹脂によって上記周溝を包囲し更に当該プローブ針を包み込むように膨出部を周設する膨出部周設工程と、上記膨出部のエポキシ樹脂を加熱硬化する加熱工程と、プローブ針が配置固定されたセラミックリングをプローブカード基板上の指定位置に接着する基板接着工程と、当該プローブカード基板上に指定部品を搭載すると共に配線作業を行う部品搭載及び配線工程から成ることを要旨とする。

更に、上記目的を達成するため、本発明に係るプローブカードは、上記記載の本発明に係るプローブカードの製造方法によって製造されたプローブカードとすることができる。

本発明に係るプローブカードの製造方法によれば、従来方法における位置合わせ用フィルムの指定孔にタングステン製のプローブ針の先端を入れていき顕微鏡で確認しながら、マニュピレータにより針立てガイドのエポキシ樹脂上にプローブ針を所要配置するという、熟練工による極めて高度な技術的作業工程を要せず、短時間で製造することができることから、生産性を向上することができるという効果がある。

更に、本発明に係るプローブカードの製造方法によれば、上記工程により製造されるものであるから、高価な針立てガイド治具及び位置合わせ用フィルムを必要とせず、従来方法に比べ廉価にプローブカードを製造できるという効果もある。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。先ず、本発明に係るプローブカードの製造方法においては、マニュピレータによりプローブ針を把持したままの状態で、プローブ針をセラミックリングの所要位置に載置し、紫外線硬化性樹脂を滴下すると共にその滴下箇所に紫外線を照射して、プローブ針をセラミックリングの所要箇所に固定する方法によるので、その後に膨出部のエポキシ樹脂を加熱硬化する加熱工程によってエポキシ樹脂が軟化して移動しても、プローブ針の固定位置を変化させることなく、配置したプローブ針の位置が僅かに変化してしまうという従来方法の課題を解決した。更に、従来方法が、針立てガイド治具の指定された位置にエポキシ樹脂を塗布する第一次塗布工程、位置合わせ用フィルムの指定孔にタングステン製のプローブ針の先端を入れていき顕微鏡で確認しながら、マニュピレータにより針立てガイドのエポキシ樹脂上にプローブ針を所要配置してプローブ針の仮固定を行なう仮固定に係る工程、オーブンで加熱処理してエポキシ樹脂を硬化させてプローブ針を固定する第一次加熱工程、固定されているプローブ針の上面側から当該プローブ針を包み込むように、再度エポキシ樹脂を塗布すると共に、更に上面側からセラミックリングを押し当てて固定するセラミックリング圧着工程、再度オーブンによる加熱処理を行いプローブ針をサンドイッチ状に固定する第二次加熱工程、針立てガイド治具からプローブ針が固定されたセラミックリングを引き剥がす引き剥がし工程、プローブ針が配置固定されたセラミックリングをプリント基板の指定位置に接着する接着工程、指定部品を搭載すると共に配線作業を行なう部品搭載及び配線工程から成るものであったのに対して、セラミックリングの表面側に形成された周溝内に当該周溝より膨出しない範囲でエポキシ樹脂を充填塗布すると共に当該エポキシ樹脂を硬化する準備工程と、マニュピレータにより把持したプローブ針をセラミックリングの所要位置に載置し、当該プローブ針とセラミックリングが接触する少なくとも一箇所以上に紫外線硬化性樹脂を滴下する紫外線硬化性樹脂滴下工程と、マニュピレータによりプローブ針を把持したままの状態で、上記紫外線硬化性樹脂の滴下箇所に紫外線を照射する紫外線照射工程と、プローブ針が固定されたセラミックリングの上面側に、エポキシ樹脂によって上記周溝を包囲し更に当該プローブ針を包み込むように膨出部を周設する膨出部周設工程と、上記膨出部のエポキシ樹脂を加熱硬化する加熱工程と、プローブ針が配置固定されたセラミックリングをプローブカード基板上の指定位置に接着する基板接着工程と、当該プローブカード基板上に指定部品を搭載すると共に配線作業を行う部品搭載及び配線工程から成る製造方法とすることにより、全体の工程数並びに工程時間を低減することで、プローブカードにおける生産性が低いという課題を解決した。

以下、実施例を参照して更に本発明について詳説するものとする。

先ず図６は、従来のプローブカードの製造方法の一例を示した概要図である。この製造方法では、プローブ針１をセラミックリング上の所要位置に配置固定するために、針立てガイド治具１１及びプローブ針１の先端を挿入して位置合わせを容易にした位置合わせ用フィルム１２が用いられている。更に具体的には、針立てガイド治具１１上の指定された位置に、予め粘性のあるエポキシ樹脂３を塗っておくものとする。次に、位置合わせ用フィルム１２の指定孔にプローブ針１の先端を入れ、顕微鏡を見ながら上記プローブ針１を把持したマニュピレーター４を操作し、針立てガイド治具１１のエポキシ樹脂３上に静に載置し、エポキシ樹脂３に少し埋まった状態でプローブ針１を仮固定の状態に保つようにする。続いて、図示しないながらも、所要数のプローブ針１の仮固定が完了すると、続いてオーブンによる加熱によってエポキシ樹脂３を硬化させてプローブ針１を針立てガイド治具１１上の所定位置に固定させる。更にまた、硬化したエポキシ樹脂３によって固定されたプローブ針１の上面側にもエポキシ樹脂を更に塗りプローブ針１をサンドイッチ状に包み込み、その上にセラミックリングを押し当てて固定するようにしていた。次にまた、これらにオーブンによる加熱を加え、エポキシ樹脂を硬化させることにより完全にプローブ針を固定する。更にその後、針立てガイド治具１１から、プローブ針１が固定されたセラミックリングを引き剥がし、当該セラミックリングのセラミック面とプリント基板を指定位置で接着剤により接着し、プローブカードの針立て作業が完了するようにしていた。

一方、図１は本発明に係る準備工程の後、マニュピレータにより把持したプローブ針をセラミックリングの所要位置に載置する際の概要図である。図示のように、セラミックリング２の表面側に形成された周溝内に周溝から膨出しない範囲でエポキシ樹脂３を充填塗布し、更にエポキシ樹脂３を硬化する準備工程を行っておき、次にマニュピレータ４により把持したプローブ針１をセラミックリング２の所要位置に載置して行くようにする。

続いて図２は、マニュピレータでプローブ針を把持したままセラミックリングの所要位置に載置し、二箇所に紫外線硬化性樹脂を滴下する紫外線硬化性樹脂滴下工程を示した概要図である。図示のように、プローブ針１とセラミックリング２が接触する二箇所について、マニュピレータ４によりプローブ針１を把持したままの状態で紫外線硬化性樹脂５を滴下する。図中の符号６は紫外線硬化性樹脂５に係る滴下ノズルの先端部６を表している。

更に図３は、本発明に係る紫外線照射工程を示した概要図である。ここでは、マニュピレータ４によりプローブ針１を把持したままの状態で、上記紫外線硬化性樹脂滴下工程において紫外線硬化性樹脂５が滴下された箇所に紫外線を照射する。ここで、符号７は紫外線硬化装置の照射ヘッドの先端部７を表し、紫外線のスポット照射を行うことができるものである。また、紫外線硬化性樹脂５は上記紫外線の照射によって瞬時にラジカル反応を起こし硬化することで、プローブ針１をセラミックリング２の所要位置に精度良く固定することができる。ここで、図中の符号（１）のように紫外線硬化装置による紫外線のスポット照射を行ない、プローブ針１をセラミックリング２の所要箇所に固定した後に、符号（２）のようにマニュピレータ４の把持を解除するようにする。本発明においては上記紫外線硬化性樹脂５の滴下と、紫外線硬化性樹脂５に対する紫外線照射作業が繰り返し行われる。

更にまた図４は、本発明に係る膨出部周設工程を示した概要図である。図示のように、２の上面側に、エポキシ樹脂３によって上記周溝を包囲し更に当該プローブ針１を包み込むように膨出部８を周設するようにする。次に図示しないながらも、上記膨出部８のエポキシ樹脂３を加熱硬化する加熱工程を行う。これは、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂３にオーブンにより加熱処理を行い上記膨出部８を硬化させる目的による。以上のような構造により、プローブ針１はセラミックリング２に確実に固定されるものとなる。

更に続いて図５は、本発明に係る基板接着工程を示した概要図である。以上のようして製作されたプローブ針１が多数配置固定されたセラミックリング２をプローブカード基板９上の指定位置に接着するものとする。符号１０は、本発明に係るプローブカード１０を表している。続いてまた、実際のプローブカードとしては、当該プローブカード基板９上に指定部品を搭載すると共に配線作業を行う部品搭載及び配線工程を経るものであるが、これについては公知の技術に基き自由に採択されるものであるから説明を省略するものとする。

本発明に係るプローブカードの製造方法によれば、マニュピレータにより把持したプローブ針をセラミックリングの所要位置に載置し、当該プローブ針とセラミックリングが接触する箇所に紫外線硬化性樹脂を滴下する紫外線硬化性樹脂滴下工程と、マニュピレータによりプローブ針を把持したままの状態で、上記紫外線硬化性樹脂の滴下箇所に紫外線を照射する紫外線照射工程を採用することによって、プローブ針をセラミックリングの所要位置に精度良く固定することが可能となり、また全体の工程数並びに工程時間を低減すること、高価な針立てガイド治具及び位置合わせ用フィルムを不要とすることで、プローブカードにおける生産性の向上に果たす経済的効果は計り知れない。

本発明に係る準備工程の後、マニュピレータにより把持したプローブ針をセラミックリングの所要位置に載置する際の概要図。 マニュピレータでプローブ針を把持したままセラミックリングの所要位置に載置し、二箇所に紫外線硬化性樹脂を滴下する紫外線硬化性樹脂滴下工程を示した概要図。 本発明に係る紫外線照射工程を示した概要図。 本発明に係る膨出部周設工程を示した概要図。 本発明に係る基板接着工程を示した概要図。 従来のプローブカードの製造方法の一例を示した概要図。

符号の説明

１ プローブ針
２ セラミックリング
３ エポキシ樹脂
４ マニュピレータ
５ 紫外線硬化性樹脂
６ 滴下ノズルの先端部
７ 照射ヘッドの先端部
８ 膨出部
９ プローブカード基板
１０ 本発明に係るプローブカード
１１ 針立てガイド治具
１２ 位置合わせ用フィルム

Claims (2)

1. セラミックリングの表面側に形成された周溝内に当該周溝より膨出しない範囲でエポキシ樹脂を充填塗布すると共に当該エポキシ樹脂を硬化する準備工程と、マニュピレータにより把持したプローブ針をセラミックリングの所要位置に載置し、当該プローブ針とセラミックリングが接触する少なくとも一箇所以上に紫外線硬化性樹脂を滴下する紫外線硬化性樹脂滴下工程と、マニュピレータによりプローブ針を把持したままの状態で、上記紫外線硬化性樹脂の滴下箇所に紫外線を照射する紫外線照射工程と、プローブ針が固定されたセラミックリングの上面側に、エポキシ樹脂によって上記周溝を包囲し更に当該プローブ針を包み込むように膨出部を周設する膨出部周設工程と、上記膨出部のエポキシ樹脂を加熱硬化する加熱工程と、プローブ針が配置固定されたセラミックリングをプローブカード基板上の指定位置に接着する基板接着工程と、当該プローブカード基板上に指定部品を搭載すると共に配線作業を行う部品搭載及び配線工程から成ることを特徴とする、プローブカードの製造方法。
2. 請求項１に記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする、プローブカード。

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