JP2009036744A - 複数梁合成型接触子 - Google Patents

Abstract

【課題】 プローブの接触部近傍における挙動の微細なコントロールを可能とし、静電容量が小さく高速大容量信号を有するチップの検査を可能とするプローブを提供すること。
【解決手段】 垂直方向に延びる垂直プローブと、垂直方向と交差する方向に延び直線又は曲線形状を有し、一端が固定端と接続し他端は垂直プローブと接続する複数の水平梁から構成されるリンク機構を動作原理とする平行ばね型プローブにおいて、複数の水平梁のうち、少なくとも１対の相対する水平梁間距離が垂直方向と交差する方向に沿って変化することを特徴とする複数梁合成型接触子である。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＳＩなどの電子デバイスの製造工程において、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体チップの回路検査に使用するプローバ装置の接触子（プローブ）に関し、特に、半導体チップ上に配列される回路端子（パッド）に対しウエハ状態のまま垂直プローブを接触させ、一括して半導体チップの電気的導通を測定するプロービングテストに使用するプローバ装置のプローブ構造に関するものである。

半導体技術の進歩に伴って電子デバイスの集積度が向上し、半導体ウエハ上に形成される各半導体チップにおいても回路配線の占めるエリアが増加し、そのため、各半導体チップ上のパッドの数も増加し、それにつれてパッド面積の縮小化、パッドピッチの狭小化などによるパッド配列の微細化が進んでいる。近年の予測では、パッドピッチが２０μｍになるものとされている。

それと同時に、半導体チップをパッケージに収納せずに、ベアチップのまま回路基板等に搭載するチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）方式が主流になりつつあり、そのためには、半導体チップに分割する前のウエハ状態での特性チェックや良否判定が必須となる。

この半導体チップの検査手段としては、被検査半導体チップのパッドと検査装置との間に、外力に対して弾性的に変形する弾性変形部を有する複数の針状プローブをエリア配列した接触子組立を介在させる手段がある。この接触子組立と半導体チップの試験回路とを電気的に接続する手段として、プローブカードと呼ばれるプリント配線基板が用いられている。

パッド配列が微細化及び狭ピッチ化したことで問題となるのは、半導体チップのパッドに接触させて電気的導通を得るためのプローブの構造を、パッド配列の微細化に合わせた小型で高密度なものとしなければならないことである。また、パッド面積が縮小化したことで問題となるのは、次に説明するスクラブ等の挙動を微細に（例えば数μｍの範囲内に）コントロールしなければならないことである。

また、パッド面積が縮小化したことで問題となるのは、次に説明するスクラブ等の挙動を微細にコントロールしなければならないことである。さらには、半導体チップの高機能化に伴い、高速信号の検査に対応可能でなければならないという要求が生じている。

被検査物であるＩＣチップのパッドは、一般にアルミ合金膜や金メッキ等で形成され、その表面は酸化皮膜等で覆われている。このパッドにプローブの先端を接触させる際、プローブピン先端がパッドに接触した後さらに垂直方向に一定の距離で押圧（オーバードライブ）されると共に、パッド表面を水平方向に擦る（スクラブ）ことにより酸化皮膜等が破壊され、プローブとパッドとの確実な導通を得るという機能を有している。

図７（ａ）は従来の発明に係るカンチレバー構造におけるプローブの説明図である。なお、プローブの先端は半導体チップ等のパッド部に接触するまでは垂直状態を保っている。図７（ａ）において、長さＬのカンチレバー１０１の先端部に取り付けられた垂直プローブ１０２は先端部が半導体チップ等のパッド１０３の上面に対し垂直に対向しており、他端は固定部１０４に取り付けられて水平状態にある。次いで、検査のためにパッド１０３を上昇させるか固定部１０４を下降させると垂直プローブ１０２の先端部とパッド１０３の上面が接触し、長さＬのカンチレバー１０１は計算上約（１／３）Ｌの位置を中心として回転し、垂直プローブ１０２の先端部はパッド１０３の上面に接触しながら距離ｄ０だけ大きく移動する。その結果、特に微細化されたパッドの場合又はＬが小さい小型のカンチレバーの場合、パッド面積に対する相対的な垂直プローブ先端部の移動距離が顕著になり、垂直プローブ１０２の先端部がパッド１０３から外れ、測定不能に陥る場合がある。また、垂直プローブ先端における押圧力が大きくなり、パッド１０３の上面が削られたり傷を残したりすることになるため、後工程であるワイヤボンディング等の歩留まり低下に繋がるおそれがある。

従来のカンチレバーの如き構造においては、オーバードライブ量と先端水平方向変位量又はスクラブ量との間にはトレードオフの関係がある。すなわち、パッドに損傷を与えない適切な押圧力を確保し、かつ、同時に多数のパッドに対して一定以上の押圧力を確実に与えるための垂直方向寸法のばらつきを吸収するためには、比較的大きなオーバードライブ量が必要である。このためには、梁の長さＬを大きくしなければならないため、装置の大型化が余儀なくされる。

一方、梁の長さＬを小さくし小型化にすれば、パッド面積に対する相対的な垂直プローブ先端部の移動距離が顕著になり、垂直プローブ先端部がパッドから外れて測定不能に陥る場合があったり、また、垂直プローブ先端における押圧力が大きくなり、パッドの上面が削られたり傷を残したりすることになる。

上述したようなプローブ構造に対する要求、すなわち、パッド配列の微細化および狭ピッチ化への対応、オーバードライブおよびスクラブ機能を含むプローブの接触部近傍における挙動の微細なコントロールを実現するために、これまで本発明者等は以下のような提案を行ってきた。

本発明者等により提案された従来例につき図７（ｂ）を用いて説明する。
従来のカンチレバー構造型プローブにおける弊害を無くすために、図７（ｂ）に示すようにカンチレバー１０１の構造を平行ばね１０５によるリンク構造とし、平行ばね１０５の一端に垂直プローブ１０６を設けた。このリンク構造によれば、垂直プローブ１０６に図７（ａ）と同じ垂直方向の接触荷重が加わったとしても、リンク構造であるため垂直プローブ１０６の先端部の移動量ｄ１はｄ１＜ｄ０となり、ごく少量に押さえることができる。

該平行ばねとは、複数の略同一形状の梁が複数本平行して配置されていて該複数の梁の両端が共通の変形しない支持体に固定され、一方の支持体を固定し、他方の支持体を移動したときある一定の範囲内で並進運動するものを指している。

図８は、平行ばね構造を応用した従来例を示す説明図で、例えば以下の文献にて例示されている。
特開２０００−３３８１３３ 図８において１１１はプローブ、１１２は垂直プローブ部、１１３は固定部、１１４ａ〜１１４ｄは水平梁、１１５ａ〜１１５ｃはスリット、１１６はプローブ先端部である。

プローブ１１１は薄い弾性金属板を素材とし、垂直プローブ部１１２と固定部１１３と４つの水平梁１１４ａ〜１１４ｄから成り立っている。垂直プローブ部１１２はパッド１０３と対向してありプローブ先端部１１６が鋭利な凸状をなしている。固定部１１３は外部支持手段（図示せず）により支持される。水平梁１１４ａ〜１１４ｄはほぼ均一な断面を有する。スリット１１５ａ〜１１５ｃは水平梁１１４ａ〜１１４ｄを各々分離独立して一体薄板素材から形成するために設けられたものである。

このように複数の水平梁をスリットにより形成したのは、限定された応力の基での適切なばね定数を得るために、曲げによる最大応力の生ずる中立面からの距離を小さくして即ち梁の幅を薄くし可能としている。これは、例えば１つ又は少数の接続梁で適切なばね定数を確保するにはより長い接続梁になってしまい、梁が長くなると装置の大型化などの問題があるためである。

さらに本発明者等はスクラブ機能を確実にするために、上記平行ばね構造に加え、該平行ばね構造と直列に接続し回転方向にばね変形する回転変形部を有することを特徴とするプローブを提案してきた。これを図９に従って説明する。

図９（ａ）において、プローブを平行ばね２００によるリンク構造とし片端２０３を固定端としている。平行ばね２００の垂直プローブ部２０２と直列に、回転中心２０４を有する回転変形部２０５が接続され、回転変形部２０５の片端がパッド２０６の表面と接することにより、パッドとの電気的導通を得るものである。

図９（ａ）において、相対的にパッド２０６が垂直方向に移動し垂直プローブ２０２の先端部に接触するまでは、プローブの平行梁部２０１ａ、２０１ｂは水平を維持した状態にある。次に図９（ｂ）に示すように、パッド２０６が垂直プローブ２０２先端部と接触を開始し、さらにある一定量だけ垂直方向に押し上げるオーバードライブが作用すると、プローブの二つの平行梁２０１ａ、２０１ｂが略平行に回転移動し、それに伴い垂直プローブ２０２が垂直方向に移動する。このとき、垂直プローブ２０２は垂直移動と同時に、図９（ｂ）に示すよ

が水平方向に距離ｄ１を移動する。

一方、回転変形部２０５は、垂直プローブ２０２の動きに追従し垂直および水平方向に移動すると同時に、オーバードライブの進行に伴い回転中心２０４を中心として、時計方向に回転動作が開始する。このときの回転変形部の動作を、図１０を用いて詳細に説明する。

図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、オーバードライブの進行に伴う回転変形部のパッド接触部近傍と回転変形部の中心線の軌跡を３段階で示した図である。ここでは、平行ばね部の動作は図示せず固定としている。
図１０において、２２２はプローブ先端のパッド表面２２１との接触部近傍における部分形状、２２３は回転変形部の中心線を示す。図１０（ａ）は、パッド２２１との接触開始時を示した図であり、プローブ先端２２２がパッド２２１と２２２ａの位置で接している。オーバードライブが進行し、図１０（ｂ）の状態までパッド２２１がプローブ２２２を押し上げると、回転変形部の先端部に回転中心２２４を中心として回転動作が加わり、プローブ先端とパッドとの接触点が２２２ａから２２２ｂへ移動する。さらにオーバードライブが進行し、図１０（ｃ）の状態までパッド２２１がプローブ２２２を押し上げると、同様に回転動作も進行し、パッドとの接触点が２２２ｂから２２２ｃへ移動する。このとき回転中心は、オーバードライブの進行とともに２２４ａ→２２４ｂ→２２４ｃへと変化して行く。さらに本図では図示していない平行ばね部先端の変位がこれに加わることになる。

この一連の動作において、パッド表面２２１とプローブ先端２２２に擦り動作（スクラブ）による相対的ずれが発生し、接触の始め、例えば２２２ａ→２２２ｂの移動時に酸化皮膜を除去し、接触の後半、例えば２２２ｂ→２２２ｃの移動時において電気的導通を行うことができるという効果が生じる。

以上説明したように、従来のカンチレバー構造の代わりに多段の平行ばねによるプローブ構造を採用することにより、小面積内でも比較的大きなオーバードライブ量を確保しつつ、パッドとプローブの接触部近傍における水平方向挙動の微細なコントロールを可能としてきた。また、平行ばね構造の先端部に回転変形部を接続させることにより、スクラブ動作量を微細にコントロールできる構造が実現可能となった。

しかしながら、図９において平行ばね構造の垂直プローブ先端部に回転変形部を設けると、さらにプローブの小型化を図ろうとした場合に回転変形部の水平方向の挙動及び回転動作が、垂直プローブ先端部の水平方向の移動量にも依存してしまい、パッドとプローブの接触部近傍における水平方向挙動の微細なコントロールを妨げてしまうという問題が生じる。

さらに、複数の水平梁を近接して並べることにより静電容量が大きくなり、高速大容量信号を有するチップの検査ができないという問題が生じる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、主として垂直移動のみの動作を行う平行ばね構造部と、主として水平方向移動及び回転移動を行う回転変形部との機能を分離することにより、小型化された平行ばね構造型プローブにおいてもオーバードライブ及びスクラブ機能を含むプローブの接触部近傍における挙動の微細なコントロールを可能とするプローブを提供することを目的とする。

さらに本発明は、静電容量が小さく高速大容量信号を有するチップの検査を可能とするプローブを提供することを目的とする。

第１の発明は、平行ばね型プローブにおいて、複数の水平梁の少なくとも１対の相対する水平梁間距離が水平方向に沿って変化することを特徴とするプローブ構造である。水平梁間距離が水平方向に沿って変化するときの、変化のし方は、連続的であってもよいし、或いは不連続的に変化してもよい。

第２の発明は、上記の平行ばね型プローブにおいて、水平梁間距離が固定端近傍で最大となり垂直プローブ近傍で最小となるべく水平方向に沿って連続に又は不連続に変化することを特徴としている。

第３の発明は、上記の平行ばね型プローブにおいて、垂直プローブの先端に直列に回転変形部を有し、回転変形部は１又は複数の回転中心によりオーバードライブ時に回転し、回転変形部先端がパッド表面と１点又は限定された範囲内で接触することによりパッド表面と回転変形部先端に相対的ずれを生じせしめ、スクラブ動作が実施されるべく曲面を有することを特徴としている。

第４の発明は、平行ばね型プローブにおいて、複数の水平梁の１つ又は２つ以上が、被検査半導体に接触する垂直プローブと電気的に接続（すなわち、導電可能に接続）されて信号線導通部となり、他の水平梁は被検査半導体に接触する垂直プローブと電気的に絶縁されて信号線非導通部となることを特徴としている。

第５の発明は、平行ばね型プローブにおいて、該垂直プローブの一部が電気的に絶縁され、被検査半導体と接触する側の垂直プローブは少なくとも１つ又は２つ以上の水平梁と電気的に接続されて信号線導通部となるリンク機構を有し、被検査半導体と接触する側の垂直プローブと電気的に絶縁される側の垂直プローブは他の複数の水平梁の接続部を含む非信号線導通部となるリンク機構を有することを特徴としている。

第６の発明は、絶縁部が強固な剛性を有する材質から成り、かつ、該導通部と強固に接続することを特徴とするプローブ構造であるため、本発明により、電気的に分離していても機械的には連続したリンク機構としての平行ばねに近い作用を有する。

第１の発明によれば、平行ばね型プローブにおいて、複数の水平梁の少なくとも１対の相対する水平梁間距離が水平方向に沿って連続に又は不連続に変化することを特徴とするプローブ構造であるため、プローブ先端の挙動をより詳細に設定でき、面積の小さなパッドに対しても適切なオーバードライブ量とスクラブ量が確保できるという効果が生じる。

第２の発明によれば、上記の平行ばね型プローブにおいて、水平梁間距離が固定端近傍で最も大となり垂直プローブ近傍で最も小となるべく水平方向に沿って連続に又は不連続に変化することを特徴としているプローブ構造であるため、プローブ先端のｘ方向の動きをほぼ０にすることができるという効果が生じる。

第３の発明によれば、上記の平行ばね型プローブにおいて、垂直プローブの先端に直列に回転変形部を有し、回転変形部は１又は複数の回転中心によりオーバードライブ時に回転し、回転変形部先端がパッド表面と１点又は限定された範囲内で接触することによりパッド表面と回転変形部先端に相対的ずれを生じせしめ、スクラブ動作が実施されるべく曲面を有することを特徴としているため、面積の小さなパッドに対しても適切なスクラブ量が確保できるという効果が生じる。

第４の発明によれば、平行ばね型プローブにおいて、複数の水平梁の１つ又は２つ以上が、被検査半導体に接触する垂直プローブと電気的に接続されて信号線導通部となり、他の水平梁は被検査半導体に接触する垂直プローブと電気的に絶縁されて信号線非導通部となることを特徴とするプローブ構造であるため、静電容量を小さく設計できるという作用を有し、高速大容量信号を有するチップの検査が可能となる効果が生じる。

第５の発明によれば、平行ばね型プローブにおいて、該垂直プローブの一部が電気的に絶縁され、被検査半導体と接触する側の垂直プローブは少なくとも１つ又は２つ以上の水平梁と電気的に接続されて信号線導通部となるリンク機構を有し、被検査半導体と接触する側の垂直プローブと電気的に絶縁される側の垂直プローブは他の複数の水平梁の接続部を含む非信号線導通部となるリンク機構を有することを特徴とするプローブ構造であるため、静電容量を小さく設計でき、高速大容量信号を有するチップの検査が可能となる効果が生じる。

第６の発明によれば、絶縁部が強固な剛性を有する材質から成り、かつ、該導通部と強固に接続することを特徴とするプローブ構造であるため、電気的に分離していても機械的には連続したリンク機構としての平行ばねに近い作用を有するため、プローブ先端の挙動をより詳細に設定でき、かつ、静電容量が小さいプローブを提供できるという効果が生じる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下に図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施例に係るプローブの基本的な構造説明図である。図１において、１は垂直プローブ、２は固定端、３及び４は水平梁、５はプローブ先端部、６は非検査回路パッドであり、垂直プローブ１、固定端２、水平梁３及び４によりリンク機構を原理とする平行ばねを形成している。従来の実施例である図７（ｂ）と異なる点は水平梁３と水平梁４との距離が水平方向に沿って異なることである。図１では固定端近傍の水平梁間距離ｗ１に対し、垂直プローブ近傍の水平梁間距離ｗ２が連続して小さくなっている例を示したものである。

次に図１の例においてその動作を説明する。相対的にパッド６が垂直方向（ｚ方向）に移動し垂直プローブ先端部５に接触するまでは、プローブの水平梁３及び４は概略水平（図示の実線）を維持した状態にある。次に、パッド６が垂直プローブ先端部５と接触を開始し、さらにある一定量だけ垂直方向に押し上げるオーバードライブが作用すると、プローブの二つの水平梁３、４が各々回転移動し、それに伴い垂直プローブ１が移動する。このとき水平梁３及び４は平行でなく初期角度が異なるため回転移動の軌跡も異なり、その結果、図示の点線に示すように垂直プローブ１は水平梁３、４が平行の場合とは異なる軌跡をたどることになる。

図２は、図１で示した基本構成に対し、複数のリンク機構を設けた例である。図２において７はプローブ、８は垂直プローブ部、９は固定部、１０ａ〜１０ｄは水平梁、１１ａ〜１１ｃはスリット、１２はプローブ先端部、６はパッドである。

プローブ７は薄い弾性金属板（例えばベリリウム銅）を素材とし、垂直プローブ８と固定部９と４つの水平梁１０ａ〜１０ｄから成り立っている。垂直プローブ８はパッド６と対向してありプローブ先端部１２が鋭利な凸状をなしている。固定部９は外部支持手段（図示せず）により支持される。水平梁１０ａ〜１０ｄはほぼ均一な断面を有する。スリット１１ａ〜１１ｃは水平梁１０ａ〜１０ｄを各々分離独立して一体薄板素材から形成するために設けられたものである。

このように複数の水平梁をスリットにより形成したのは、限定された応力の基での適切なばね定数を得るために、曲げによる最大応力の生ずる中立面からの距離を小さくして即ち梁の幅を薄くし可能としている。これは、例えば１つ又は少数の接続梁で適切なばね定数を確保するにはより長い接続梁になってしまい、梁が長くなると装置の大型化などの問題があるためである。

次に図２においてその動作を説明する。相対的にパッド６が垂直方向（ｚ方向）に移動し垂直プローブ先端部１２に接触するまでは、プローブの水平梁１０ａ〜１０ｄは概略水平（図示の実線）を維持した状態にある。次に、パッド６が垂直プローブ先端部１２と接触を開始し、さらにある一定量だけ垂直方向に押し上げるオーバードライブが作用すると、プローブの二つの水平梁１０ａ〜１０ｄが各々回転移動し、それに伴い垂直プローブ８が移動する。このとき水平梁１０ａ〜１０ｄは平行でなく独立した初期角度を有するため回転移動の軌跡も異なり、その結果、図示の点線に示すように垂直プローブ８は水平梁１０ａ〜１０ｄが全て平行の場合とは異なる軌跡をたどることになる。

上記の例は、４つの水平梁と３つのスリットにより、３つのリンク機構である平行ばねの組み合わせの場合を示したが、リンク機構の数量及び形状は上記の例に限定するものではない。

次に、実施の形態１における動作を具体的数値で説明する。図３は、水平梁間距離が全て平行である複数のリンク機構により構成される平行ばね型プローブと、水平梁間距離が異なる同数のリンク機構により構成される平行ばね型プローブにおける垂直プローブ部の挙動を有限要素法の計算により比較した説明図である。

図３（ａ）において、２０ａは１０本の水平梁とその間に９個のスリットを有する平行ばね型プローブであり、２１ａは垂直プローブ部、２２は固定部、２３ａ−１〜２３ａ−１０は水平梁、２４ａ−１〜２４ａ−９はスリット、２５はプローブ先端部である。水平梁間は全て平行かつ等間隔で、水平梁の幅は０．０３ｍｍとし、材質は板厚０．０２ｍｍのベリリウム銅とした。その他の主要な寸法値は図示のとおりである。

一方、図３（ｂ）において、２０ｂは同様に１０本の水平梁とその間に９個のスリットを有する平行ばね型プローブであり、２１ｂは垂直プローブ部、２３ｂ−１〜２３ｂ−１０は水平梁、２４ｂ−１〜２４ｂ−９はスリットである。水平梁間は固定部２２近傍の水平梁間距離に対し、垂直プローブ２１ｂ近傍の水平梁間距離が連続して小さくなっており、前記数値は各水平梁間について同一とした。水平梁の幅は０．０３ｍｍとし、材質は板厚０．０２ｍｍのベリリウム銅とした。その他の主要な寸法値は図示のとおりである。

以上説明したようなモデルについて、プローブ先端部２５に図のｚ方向に荷重Ｐを負荷し、プローブ先端部２５の挙動を比較した結果、図３（ａ）のモデルではプローブ先端部２５がｚ軸に対し１．４５°傾いたのに対し、図３（ｂ）のモデルにおいてはプローブ先端部２５の傾きはほぼ０°であった。

上記プローブ先端部２５の傾き、すなわち近似的にプローブ先端部２５のｘ方向移動鼠は、プローブにおける各梁の長さ、幅、厚さ、水平梁間距離及び材質に伴うばね定数を選択することにより、図７との比較において例えば０≒ｄ２＜ｄ１＜ｄ０となる範囲において任意に設定することができる。

（実施の形態２）
図４は本発明の第２の実施例に係るプローブ構造の説明図であり、図３（ｂ）のモデルに対し、プローブ先端部２５に直列に回転変形部２７を設けた例である。図４において２６は回転変形部２７の回転中心、２８はパッドである。

次に図４においてその動作を説明する。図４（ａ）において、相対的にパッド２８が垂直方向に移動しプローブの先端部に接触するまでは、プローブは図示の状態にある。次に図４（ｂ）に示すように、パッド２８が回転変形部２７の先端と接触を開始し、さらにある一定量だけ垂直方向に押し上げるオーバードライブ（図のＤｒ）が作用すると、垂直プローブ２１ｂは図３（ｂ）で示したように傾くことなくｚ方向のみに移動するため、垂直プローブ２１ｂに接続された回転変形部２７の先端のｘ方向移動量は、回転中心２６による回転移動に伴う変位に依存するのみとすることができる。

一方、回転変形部２７は、垂直プローブ２１ｂのｚ方向の動きのみに追従し垂直方向に移動すると同時に、オーバードライブの進行に伴い回転中心２６を中心として時計方向に回転動作が開始し、図のＳｃがスクラブ量となる。このときの回転変形部２７自身の動作は、図１０にて説明した動作と同じであるため省略する。

以上説明したように、主として垂直移動のみの動作を行う平行ばね構造部と、主として水平方向移動及び回転移動を行う回転変形部との動作機能を分離することにより、小型化された平行ばね構造型プローブにおいても比較的大きなオーバードライブ（Ｄｒ）が確保され、かつスクラブ量（Ｓｃ）の微細なコントロールが可能となる。

（実施の形態３）
図５に本発明の第３の実施例に係るプローブ構造を示す。本実施例は、図２におけるプローブ形状の形成を樹脂フィルム上に銅箔をエッチングすることにより実施した例である。図５において樹脂フィルム（例えばポリイミド樹脂）３１上に銅箔（例えばベリリウム銅）を接着し、銅箔をエッチング加工することにより垂直プローブ３２、固定部３３、水平梁３４ａ〜３４ｄを形成する。固定部３３は外部支持手段及び検査装置回路（図示せず）に接続される。さらに水平梁３４ａ〜３４ｃと垂直プローブ３２との間、及び固定部３３との間に絶縁性樹脂を印刷することにより絶縁部３７ａ〜３７ｃ及び３８ａ〜３８ｃを形成する。

以上で構成されたフィルム積層型のプローブ３０における機能を、図に従って説明する。パッド６がプローブ先端部３６に接触を開始し検査信号が流れると、水平梁３４ａ〜３４ｃは絶縁部３７ａ〜３７ｃ又は３８ａ〜３８ｃにより電気的に絶縁されているため、検査信号は図の斜線部で示した経路である信号導通部３９のみに流れることになる。したがって、絶縁された水平梁３４ａ〜３４ｃ間には電荷が蓄積されることがなく静電容量の小さなプローブを実現することができる。

一方、絶縁部３７ａ〜３７ｃ及び３８ａ〜３８ｃは絶縁樹脂を硬化させて形成することにより剛性が保持され、電気的には絶縁されていても、機械的には図２に示す複数の平行ばねを有するプローブとほぼ同等の機能を有することができるものである。

（実施の形態４）
図６に本発明の第５の実施例に係るプローブ構造を示す。本実施例は、第３の実施例と同様にプローブ形状の形成を樹脂フィルム上に銅箔をエッチングすることにより実施した例である。図６において樹脂フィルム（例えばポリイミド樹脂）４１上に銅箔（例えばベリリウム銅）を接着し、銅箔をエッチング加工することにより垂直プローブ４２、固定部４３、水平梁４５ａ〜４５ｄを形成する。固定部４３は外部支持手段（図示せず）により支持される。また、垂直プローブ４２の一部を分離し、その分離した部分に絶縁性樹脂を印刷することにより絶縁部４８ａを形成する。さらに固定部４３の一部を分離し、その分離した部分に絶縁性樹脂を印刷することにより絶縁部４８ｂを形成する。また、固定部４３の一部より接続して導体部４４をエッチングにより形成し、検査装置回路（図示せず）に接続される。

以上で構成されたフィルム積層型のプローブ４０における機能を、図に従って説明する。
パッド６がプローブ先端部４７に接触を開始し検査信号が流れると、垂直プローブ４２は絶縁部４８ａによって、固定部４３は絶縁部４８ｂによって電気的に絶縁されているため、水平梁４５ａ、４５ｂによって構成される平行ばね部は非信号線導通部となる。したがって、検査信号は水平梁４５ｃ、４５ｄによって構成される平行ばね部を含む図の斜線部で示した信号導通部４９のみに流れることになる。これにより、絶縁された水平梁４５ａ〜４５ｂ間には電荷が蓄積されることがなく静電容量の小さなプローブを実現することができる。

一方、絶縁部４８ａ、４８ｂは絶縁樹脂を硬化させて形成することにより剛性が保持され、電気的には絶縁されていても、機械的には図２に示す複数の平行ばねを有するプローブとほぼ同等の機能を有することができるものである。

本実施例によれば、非信号線導通部となる全ての平行ばね群を接地回路に接続することが可能となり、電気的により安定したプローブを構成することができる。

尚、絶縁樹脂による絶縁箇所は各プローブ構造により決定され、上記箇所に限定するものではない。

本発明のプローブによれば、各ＬＳＩの回路設計による多種のパッド配置及びパッド間隔の変化に柔軟に対応すべく、オーバードライブ及びスクラブ機能を含むプローブの接触部近傍における挙動の微細なコントロールを可能とし、かつ、静電容量が小さく高速大容量信号を有するチップの検査を可能とするプローブを提供することができる。

本発明の実施の形態１であるプローブの基本構造を示す説明図である。 本発明の実施の形態１であるプローブ構造を示す側面図である。 本発明の実施の形態１であるプローブの動作を説明する側面図である。 本発明の実施の形態２である先端回転部付プローブ構造を示す側面図である。 本発明の実施の形態３を示すフィルム積層型プローブの側面図である。 本発明の実施の形態４を示すフィルム積層型プローブの側面図である。 従来の実施形態を示すカンチレバー構造および平行ばね構造の基本説明図である。 従来の平行ばね構造の一例を示す側面図である。 従来の先端回転部付平行ばね構造の例を示す側面図である。 前記従来の先端回転部付平行ばね構造の先端回転部の動作を示す基本説明図である。

符号の説明

１ 垂直プローブ部
２ 固定部
３、４ 水平梁
５ プローブ先端部
６ パッド
７ プローブ
８ 垂直プローブ
９ 固定部
１０ａ〜１０ｄ 水平梁
１１ａ〜１１ｃ スリット
１２ プローブ先端部
２０ａ、２０ｂ プローブ
２１ａ、２１ｂ 垂直プローブ
２２ 固定部
２３ａ−１〜２３ａ−１０、２３ｂ−１〜２３ｂ−１０ 水平梁
２４ａ−１〜２４ａ−９、２４ｂ−１〜２４ｂ−９ スリット
２５ プローブ先端部
２６ 回転中心部
２７ 先端回転部
２８ パッド
３０ フィルム積層型プローブ
３１ 樹脂フィルム
３２ 垂直プローブ
３３ 固定部
３４ａ〜３４ｄ 水平梁
３５ａ〜３５ｃ スリット
３６ プローブ先端部
３７ａ〜３７ｃ 絶縁部
３８ａ〜３８ｃ 絶縁部
３９ 信号導通部
４０ フィルム積層型プローブ
４１ 樹脂フィルム
４２ 垂直プローブ
４３ 固定部
４４ 導通部
４５ａ〜４５ｄ 水平梁
４６ａ〜４６ｃ スリット
４７ プローブ先端部
４８ａ、４８ｂ 絶縁部
４９ 信号導通部
１０１ カンチレバー
１０２ 垂直プローブ
１０３ パッド
１０４ 固定部
１０５ 平行梁
１０６ 垂直梁
１１１ プローブ
１１２ 垂直プローブ
１１３ 固定部
１１４ａ〜１１４ｄ 水平梁
１１５ａ〜１１５ｃ スリット
１１６ プローブ先端部
２００ プローブ
２０１ａ〜２０１ｂ 水平梁
２０２ 垂直プローブ
２０３ 固定部
２０４ 回転中心
２０５ 先端回転部
２０６ パッド
２２１ パッド表面
２２２ プローブ先端の接触部近傍における部分形状
２２２ａ〜２２２ｃ プローブとパッドとの接触点
２２３ 回転変形部の中心線
２２４ 回転中心
２２４ａ〜２２４ｃ 回転中心の移動

Claims (6)

1. 垂直方向に延びる垂直プローブと、垂直方向と交差する方向に延び直線又は曲線形状を有し一端が固定端と接続し他端は該垂直プローブと接続する複数の水平梁とから構成される、リンク機構から成る接触子において、
   複数の水平梁の少なくとも１対の相対する水平梁間距離が、前記垂直方向と交差する方向に沿って変化することを特徴とする複数梁合成型接触子。
2. 該水平梁間距離が、固定端近傍で最大となり垂直プローブ近傍で最も小となるよう、垂直方向と交差する方向に沿って連続に又は不連続に変化することを特徴とする請求項１記載の複数梁合成型接触子。
3. 該垂直プローブの先端に直列に回転変形部を有し、該回転変形部は１又は複数の回転中心によりオーバードライブ時に回転し、該回転変形部先端がパッド表面と１点又は限定された範囲内で接触することによりパッド表面と該回転変形部先端に相対的ずれを生じせしめ、スクラブ動作が実施されるべく曲面を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の複数梁合成型接触子。
4. 垂直方向に延びる垂直プローブと、垂直方向と交差する方向に延び直線又は曲線形状を有し一端が固定端と接続し他端は該垂直プローブと接続する複数の水平梁とから構成される、リンク機構から成る接触子において、
   複数の水平梁の一部が、被検査半導体に接触する垂直プローブと導電可能に接続されて信号線導通部となり、他の水平梁は被検査半導体に接触する垂直プローブと電気的に絶縁され信号線非導通部となることを特徴とする複数梁合成型接触子。
5. 垂直方向に延びる垂直プローブと、垂直方向と交差する方向に延び直線又は曲線形状を有し一端が固定端と接続し他端は該垂直プローブと接続する複数の水平梁から構成される、リンク機構を動作原理とするプローブにおいて、
   該垂直プローブの一部が電気的に絶縁され、被検査半導体と接触する側の垂直プローブは少なくとも１つ又は２つ以上の水平梁と電気的に接続されて信号線導通部となるリンク機構を有し、被検査半導体と接触する側の垂直プローブと電気的に絶縁される側の垂直プローブは他の複数の水平梁の接続部を含む非信号線導通部となるリンク機構を有することを特徴とする複数梁合成型接触子。
6. 絶縁部が強固な剛性を有する材質から成り、かつ、該導通部と強固に接続することを特徴とする請求項４又は請求項５記載の複数梁合成型接触子。

Images