JP2009004776A - プローブカード配置物 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板を固定するプローブカード配置物として、温度が変化しても、強いたわみによる望ましくない影響をより良好に補償できる配置物を提供する。
【解決手段】プローブカード配置物は、スティフナー１と、スティフナー１に配置されたプリント基板２と、スティフナーおよびプリント基板２に取り付けられ、ウェハ５を試験するニードルを少なくとも１本持つスパイダーとを備える。熱によって生じる強いひずみが伝達されるのを防止するため、このプローブカード配置物では、プリント基板２が結合を緩められてスティフナー１に取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、スティフナーに固定されたプリント基板を備える、プローブカード配置物（Nadelkartenanordnung）に関する。

ウェハを試験するためには、プローブカードを固定されているプローブカード配置物を用いる。プローブカードは通常、ＰＣＢ（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ／プリント基板）、スパイダー（ニードルスパイダー）、およびスティフナーからなる。プリント基板は、補強リングの形状でスティフナーとも呼ばれるフレーム配置物に固定されている。この配置物の中央にニードルが配置され、これらのニードルは、ある特定のオーバードライブ（ドイツ語でＵｅｂｅｒｓｔｅｕｅｒｕｎｇ）により、特に３０〜７０μｍのオーバードライブにより、試験されるウェハの表面に向かって圧迫される。

ウェハを試験するときは、チャックと呼ばれる加熱または冷却可能なウェハピックアップを用いて、ウェハをプリント基板の下に取り付け、試験温度に調整する。その際、プリント基板下側の温度も、上側と比べると常に変化する。この結果、プリント基板にたわみの差を生じる。このたわみの力は非常に強いので、プリント基板にネジ固定されているスティフナーも弾性変形する。この変形によって、プリント基板またはスティフナーに固定されている接触ニードルも、ウェハおよびプローブカード配置物の取り付け平面に対して垂直に変位する。

ウェハ周縁領域の試験、またはニードル洗滌のための短時間停止は、その結果として、ニードルの接触圧の変化を生じる。約１０μｍの変化でも、測定された製品が良品か不良品かを評価するのに、決定的に影響する。

このようなプローブカード配置物は、ウェハを試験する際には、そもそも試験を可能とするために特定の予熱時間を遵守しなければならない。ウェハ装入後と装入されたウェハを方向付けした後、またプローブカード交換後は特に長時間、このような予熱時間が必要である。このため、ウェハ試験の際には長いサイクル時間を生じ、それに応じてスループットが小さくなる。このような予熱時間を遵守しても、スティフナーもまたたわむことによる測定誤差の危険が依然として存在する。

本発明の課題は、プリント基板を固定するプローブカード配置物として、温度が変化しても、強いたわみによる望ましくない影響をより良好に補償できるものを、提案することである。特に、スティフナーのたわみをより少なくすること、あるいは完全になくすことを可能にしたい。

この課題は、請求項１の特徴を持つプローブカード配置物によって解決される。有利な実施形態を、従属請求項に記載した。

この解決法によれば、プリント基板を固定されるプローブカードは、スティフナーと、スティフナーに配置されたプリント基板と、スティフナーに保持されるスパイダーと、ウェハを試験するための少なくとも１本のニードルとを備えるのが好ましい。この場合プリント基板は、結合を緩められた状態で、スティフナーに取り付けられている。

ニードルとプリント基板における接続点との接続線は、張力がかかってぴんと張った状態ではなく、プリント基板のたわみを補償するため、たるみを持たせた形状で配線するものとする。

第１の実施形態では、プリント基板とスティフナーとの間に、複数のネジがスペーサーとともに挿入されている。このスペーサーは、ショルダーネジとして機能するスペーサースリーブとして、形成されるのが好ましい。

これらの固定エレメントは、それぞれネジとして形成されるのが好ましい。

第１の実施形態と組み合わせ可能な第２の実施形態では、このような固定エレメントはスティフナーに固定されるか、あるいはスティフナーのエレメントとして形成されている。この場合固定エレメントは、プリント基板の一部を把握する。このような固定エレメントは、シャックルまたはフックとして形成することができる。

本発明応用の中心的考えは、組み立ての際およびその後の運転の際に、プリント基板をスティフナーから機械的に結合解除することである。これは特にフローティング取り付けによって可能となる。

プリント基板における穴の状態を、１つの特に好ましい実施形態では、次のように改善する。すなわちスペーサースリーブまたはショルダーネジを用いて、プリント基板を若干の機械的遊びをともないながら全方向から保持する。この遊びの大きさは、膨張やたわみがスティフナーに機械的な力をできるだけ及ぼさないようなものとする。さらに２本の位置決めピンによって、プリント基板をセンタリングする。

この組み立て原理は、上記と異なる方法として、あるいは上記の方法に加えて、軟らかい材料を下に敷くことによって、あるいは固定ネジの頭の下に置くことによって、達成することができる。

テストヘッドとそのＰｏｇｏ（登録商標）ピン（スプリングコンタクトピン）から、プリント基板に圧力が加えられない場合、固定のためのこのようなネジは省くことができる。そのような場合、例えば固定爪を用いて、またはプリント基板および／またはスティフナーの形状を、把握するか差込結合する形状とすることによって、プリント基板をスティフナーに対して保持する。

もう１つの有利な実施形態は、スティフナーをブリッジのように仕上げ、または形成することを意図する。これは特に、圧力をスプリングコンタクトピンで吸収できないときに有利である。

下記に図面を用いて、１つの実施例をさらに詳しく説明する。

図１〜３でわかるように、プローブカード配置物またはプローブカードは、主としてスティフナー１からなり、このスティフナーには、ＰＣＢ（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）２とも呼ばれるプリント基板２が取り付けられている。スティフナー１およびプリント基板の中央に、単にスパイダーとも呼ばれるニードルスパイダー（テストヘッド）３が、ニードルスパイダーのホルダー４を介して取り付けられている。正面側、すなわちウェハ５からｚ方向に見た中央で、スパイダー３に、１本または複数本のニードル３０が取り付けられている。ウェハ５はチャック７の上に横たわり、このチャックによって、ウェハ５は、試験に望ましい１つの温度または複数の温度にもたらされる。ニードルスパイダーのホルダー４の背後にある、ここでは例えば、単に象徴的に描いた測定装置６を用いて、スパイダー３のｚ方向高さ変動を測定することができる。この高さ変動は、プリント基板下側の温度変化によるものである。

図１に記載のこの種の配置物では、周囲温度より高い試験温度が支配する。この場合試験温度（＝チャック温度）は、３０〜２００℃が典型的な領域であるが、かならずしもこの温度にする必要はない。図２はチャック温度が２０℃未満〜５５℃の場合を示す。

スティフナー１は、１つのフレームとして、特に補強リングとして、通常の方法で形成され、外側リング１０を備えて、この外側リングの中に、さらなるリング１２、１３がクロスストラット１１を介して取り付けられている。ネジ穴１４を介して、特に全領域に、すなわちリング１０、１２、１３に配置されている当該ネジ穴１４を介して、プリント基板２を、複数のネジ１５によって固定することができる。ネジ１５は、この場合プリント基板２の穴１７の中を通る。

特にプリント基板２の中央の貫通口には、スパイダー３とスパイダーのホルダー４とが収められる。ニードルスパイダーのホルダー４は背面で、スティフナー１の内側リング１３に固定され、特にその中にねじ込まれている。

温度補償できるようにするため、または温度変化によるたわみ運動の補償を改善できるようにするため、スティフナー１にプリント基板２を剛性固定する代わりに、スティフナー１に対するプリント基板２のフローティング取り付けを用いる。このフローティング取り付けは、プリント基板２の特に好ましい実施形態によって、このネジ１５は、スティフナー１に固定ネジ止めされないものとする。

特に好ましい第１の実施形態の場合、スティフナー１側の穴１７は、スペーサースリーブを差し込むのに十分な幅を持つものとする。このスペーサースリーブは、スティフナー１のネジ穴１４よりも長い幅を有する。これによりプリント基板２に対して遊びが生じる。

したがってネジ１５のネジ頭１６は、スティフナー１の方向に、プリント基板２の中へ、またはプリント基板に向かって締められても、そのときスペーサースリーブ１７により、プリント基板２とスティフナー１は無応力ポジションにあって、それぞれの対向面が間隔を取って保持される。これにより、プリント基板２のスティフナー１方向の遊びは残っている。

図面に描かれたネジ１５の形状を持つ固定エレメントの配置は、この場合次のように行われる。すなわち、多数のネジをスペーサースリーブとともにリング１０、１２、１３に取り付けることにより、例えば５００本のＰｏｇｏ（登録商標）ピン（スプリングコンタクトピン）４０による圧力をプリント基板に吸収することができる。このようなＰｏｇｏ（登録商標）ピンが５００本ある場合、この圧力は約７０キロパスカルである。Ｐｏｇｏ（登録商標）ピンは、電気信号をプリント基板からテスターまたはテストヘッド３に導くのに用いられる。（註：テストヘッドとは、プローブカードより上にある電気系統および機械系統をいう。このテストヘッドは、Ｐｏｇｏ（登録商標）ピンを用いて、信号をさらにテスターに導く）

もう１つの実施形態の場合、上記のような作用は、次のようにしても得られる。すなわちプリント基板２を、それ自体知られた方法で、上記のネジ１５によりスティフナー１に固定するが、その際、プリント基板とスティフナーの間に弾性エレメントが取り付けられている。ネジの締め付け力は、プリント基板２がスティフナー１にネジ止めされる間、プリント基板２がこの弾性エレメントを強く圧縮するのではなく、弾性エレメントを圧縮するようなプリロード(preload)が、好ましくはわずかに加えられるか、まったく加えられないような締め付け力を選択する。これにより弾性エレメントを、プリント基板２が熱の作用によって後日曲げられたときも、それを補償するに十分なだけ圧縮できることになる。

上記と異なるそのほかの配置物の場合、特にプリント基板２からテストヘッド３に圧力が加えられない場合、いくつかの応用例では、例えば爪様の固定手段を用いて、プリント基板２をスティフナー１に外側から把握固定することもできる。

上記とも異なるそのほかの配置物では、例えば別付けのスペーサースリーブ１７によって案内されるネジ１５の代わりに、ショルダーネジを直接使用して、このショルダーネジが、ネジ部分とネジ頭１６との間に拡幅された部分を持つものとすることができる。走すればネジの頭１６は、スティフナー１０のネジ頭側の表面と、十分な間隔を取ることができる。

チャック温度が４０℃を超えるとき、第１の動作ポジションにおいて、チャックの上にあるプローブカード配置物と、接触されているウェハとの断面図である。 図１に示した配置物であるが、チャック温度が１０℃未満のとき、第２の動作ポジションにおけるものである。 図１の配置物の上面図である。

Claims (10)

1. スティフナー（１）と、
   前記スティフナー（１）に取り付けられるプリント基板（２）と、
   前記スティフナーおよび前記プリント基板（２）に取り付けられ、ウェハ（５）を試験するニードル（３０）を少なくとも１本持つテストヘッド（３）とを備える、
   プリント基板を固定するためのプローブカード配置物であって、
   プリント基板（２）が結合を緩められた状態でスティフナー（１）に取り付けられていることを特徴とする、上記のプローブカード配置物。
2. 多数の前記ニードル（３０）が、前記ニードルの取り付け点に向かって、前記プリント基板（２）がぴんと張った状態ではなく、たわみを有するようにたるみを持たせた形状で取り付けられている、請求項１に記載のプローブカード配置物。
3. 側面からみて前記プリント基板（２）が、前記テストヘッド（３）と間隔を取るように、少なくとも１つの固定エレメント、または多数の固定エレメントにより、前記スティフナー（１）に取り付けられ、その際、前記プリント基板（２）と前記スティフナー（１）との間に間隔を残す、請求項１または２に記載のプローブカード配置物。
4. 前記少なくとも１つの前記固定エレメントと前記スティフナー（１）との間に、スペーサーが挿入されていて、その際、開口部、特に前記プリント基板（２）の穴が、当該スペーサーの全体または一部を収めるように寸法付けられている、前記各請求項のいずれかに記載のプローブカード配置物。
5. 前記スペーサーがスペーサースリーブ（１７）として形成され、当該スペーサースリーブは、前記固定エレメントとして形成されたネジ（１５）の軸を把握する、請求項４に記載のプローブカード配置物。
6. 前記少なくとも１つの前記固定エレメント、または複数の前記固定エレメントが、前記ネジ（１５）として形成され、この場合、当該ネジがネジ頭の方向に拡幅された部分を持ち、またこの場合、対応する開口、特に前記プリント基板（２）の穴が、拡幅された部分の少なくとも一部を収めるように寸法付けられている、請求項３〜５のいずれかに記載のプローブカード配置物。
7. 前記固定エレメントが前記スティフナーに固定されるか、または前記スティフナーの一部として形成されており、そして当該固定エレメントが前記プリント基板（２）の一部と当接する、請求項３〜６のいずれかに記載のプローブカード配置物。
8. 前記プリント基板（２）と前記スティフナー（１）との間に、弾性エレメントが挿入されている、前記各請求項のいずれかに記載のプローブカード配置物。
9. 前記弾性エレメントが、前記プリント基板（２）からの無応力状態であるときに、前記プリント基板（２）と前記スティフナー（１）との間に、プリロードなしで、またはあってもわずかなプリロードが加えられた状態で挿入されている、請求項８に記載のプローブカード配置物。
10. 前記スティフナー（１）がブリッジの形状に形成されている、前記各請求項１乃至９のいずれかに記載のプローブカード配置物。

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