JP2009162634A - 絶縁被覆プローブ針 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブ針先端部が接触しても通電リークが発生しないプローブ針を提供すること、および作業性が低下せず、有機溶剤や特殊な薬品を使用しない絶縁被覆プローブ針の製造方法を提供する。
【解決手段】集積回路の電極パッドと接触するプローブ針先端面４を除いたプローブ針１の外周面に絶縁皮膜３を設ける。これによって、プローブ針の先端部で通電リークが発生する問題が防止できる。また、先端部６をテーパ状に尖頭加工した後に、外周面に絶縁皮膜３を塗布し、次に先端面４の絶縁皮膜３を除去することで、集積回路の電極パッドと接触するプローブ針先端面４に絶縁皮膜３がなく、その他の部分は絶縁皮膜３で被覆されたプローブ針１が製造できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエハ上の集積回路の通電検査のためのプローブカードに配設されるプローブ針およびその製造方法に関する。

ＩＣ，ＬＳＩといった集積回路を構成する半導体ウエハの製造工程において半導体ウエハ上の集積回路チップの通電検査（ウエハテスト）を行うために使用されているプローブカードは、プリント配線基板に数十本から数百本のプローブ針を配設したもので、プローバ（検査機）に搭載し、半導体ウエハ上の集積回路チップの各電極パッドにプローブ針の先端面を当接させて通電測定を行う。

そして、そのプローブカードに配設されるプローブ針には、従来から材質が硬くて弾力性のあるタングステン、レニウムタングステン、ベリリウム銅などが使用されている。

タングステン等のプローブ針は、例えば先端が尖頭加工され、その尖頭加工によりテーパ状となった部分の途中から先が検査すべき半導体ウエハ上の集積回路の電極パッドに当接するようカギ形に曲折され、尖頭加工されていない針胴部がハンダ付けにより基板のプリント配線に接続される。

ところで、プローブカードは、半導体ウエハ上に形成される集積回路の細密化によりプローブカードの針配列の狭ピッチ化が進んで、針間隔が益々狭密になってきた。これに伴って、針同士の接触による通電リークの問題が生じてきた。針同士の接触は、プローブカードの小型化によるプローブ針先端部のさらなる狭密化でプローブ針の先端部でも発生するようになってきた。

そのため、従来からリーク対策として、プローブ針表面に絶縁管（樹脂チューブ）を被せたり、塗装等によって絶縁材を被覆することが試みられている。
塗装等によって絶縁材を被覆するものとしては、例えば、特許文献１に、プローブ針本体を構成する芯線をポリイミド液に浸すことによってポリイミドを外周に付着させるようにしたものが記載され、特許文献２には、プローブ針胴部外表面に電着塗装によって絶縁皮膜を設けたプローブ針が記載されている。

通電リークの対策として、絶縁管（樹脂チューブ）を被せたり、プローブ針の外周に塗装等によって樹脂等を被覆して絶縁皮膜とすることが試みられているが、樹脂チューブを被せる方式は、プローブ針配列の狭ピッチ化により、針が細径化（線径０．０５〜０．５ｍｍ程度）するのに伴って、絶縁工程における作業効率の大幅な低下を招くという問題を有している。

また、プローブ針の外周に塗装等によって樹脂等を被覆する方式や電着塗装による方式では、絶縁工程における作業効率の大幅な低下を招くことはないが、共に液体にプローブ針本体を構成する芯線を浸漬しなければならず、芯線の全表面に絶縁材が被覆されてしまう。したがって、絶縁材を塗布したのち、集積回路の電極パッドに当接する部分の絶縁材を取り除かなければならず、この絶縁材を取り除くための有機溶剤や特殊な薬品の管理上の問題が発生する。しかも薬品に浸漬して取り除くため、その処理上先端部近傍まで絶縁材が取り除かれてしまい、この部分で通電リークが発生してしまうという問題を有している。
特開２０００−１５５１３０号公報 特開２００２−１６８８７９号公報

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、プローブカードの小型化によりプローブ針先端部が接触しても通電リークが発生しないプローブ針を提供すること、および作業性が低下しないことは勿論のこと、有機溶剤や特殊な薬品を使用しないで集積回路の電極パッドに当接する部分の絶縁皮膜を取り除いた絶縁被覆プローブ針の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、半導体ウエハ上の集積回路の通電検査のためのプローブカードに配設される絶縁被覆プローブ針であって、集積回路の電極パッドと接触するプローブ針先端面を除いたプローブ針外周面に絶縁皮膜が設けられたことを特徴とする。

本発明のプローブ針は、集積回路の電極パッドと接触するプローブ針先端面を除いたプローブ針外周面に絶縁皮膜が設けられているので、プローブ針の先端部で通電リークが発生してしまうという問題が防止できる。

絶縁皮膜を施す部分はプローブ針先端面を除いた全ての部分でなくてよく、プリント配線基板の各電極にハンダ付けされる基端部側は絶縁皮膜がなくてもよい。

上記発明において、絶縁皮膜は電着塗装が好ましい。というのは、電着塗装によれば膜厚の均一な絶縁皮膜が得られ、そのため、膜厚を厚くしなくても十分な絶縁性が確保できるからである。電着塗装によればプローブ針配列の狭ピッチ化による針の細径化に対応できる。

また、本発明の絶縁被覆プローブ針の製造方法は、先端をテーパ状に尖頭加工した後に、外周面に絶縁皮膜を塗布し、次に集積回路の電極パッドと接触する先端面の絶縁皮膜を除去することを特徴とする。

上記製造方法によれば、集積回路の電極パッドと接触するプローブ針先端面に絶縁皮膜がなく、その他の部分は絶縁皮膜で被覆されたプローブ針が製造できる。

さらに、上記製造方法において、先端のテーパ部の折り曲げ加工は、外周面に絶縁皮膜を被覆する前でもよいし、被覆したのちでもよい。

また、上記製造方法において、集積回路の電極パッドと接触する先端面の絶縁皮膜を除去する手段は研磨が好ましい。というのは、研磨であれば有機溶剤や特殊な薬品を使用する必要がなく管理上の問題が発生せず、しかも集積回路の電極パッドと接触するプローブ針先端面のみ絶縁皮膜を除去することができるからである。

本発明のプローブ針は、集積回路の電極パッドと接触する先端面のみ絶縁皮膜がなく、その他の部分は絶縁皮膜で被覆されたプローブ針なので、プローブカードの小型化によってプローブ針先端部が接触しても通電リークが発生しない。
そして、本発明の絶縁被覆プローブ針の製造方法によれば、作業性が低下しないことは勿論のこと、有機溶剤や特殊な薬品を使用しないで集積回路の電極パッドに当接する部分の絶縁皮膜を取り除くことができる。

発明の実施の形態

以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。

図１〜図４は、本発明の実施の形態の一例を示すもので、図１はプローブ針の先端折り曲げ前のストレートな状態の平面図、図２（ａ）はプローブ針の研磨前の先端部の断面図で、図２（ｂ）は、研磨後のプローブ針先端部の断面を示す断面図で、図３はプローブ針の先端面を研磨する方法の説明図、図４はプローブ針の折り曲げ後のハンダ付け説明図である。

図において１は、一般に「水平ニードル型」と総称するタイプのプローブカードに配設されるプローブ針である。プローブ針１は、半導体ウエハ上の集積回路チップの通電検査のためのプローブカードのプリント配線基板に数十本から数百本が所定ピッチで配列され、ハンダ付けされるものである。

プローブ針１は、母材２の材質が例えばタングステンで、線径が０．１〜０．７mm、全長２５〜９０ｍｍである。そして、プローブ針１の先端部１１は所定長さ（例えば０．３〜６ｍｍ）にわたって直線テーパ状に尖頭加工される。

そして、プローブ針１は、外表面に電着塗装によって絶縁皮膜３が設けられる。ハンダ付け性をより向上させる目的で、プローブ針１の外表面にまず電気メッキによってＮｉメッキ層や銅メッキ層（図省略）を設け、その上に電着塗装を設けてもよい。

電着塗装は、電着塗装液中にプローブ針の母材と電極を浸漬し、所定時間電圧を印加することによって行う。電着塗装としては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等のアニオン性基を有する塗膜成分を含むアニオン系電着塗液であってよく、また、有機アンモニウム基、ピリジウム基等のカチオン性基を有する塗膜成分を含むカチオン系電着塗液であってもよい。

電着塗装によれば膜厚は均一にすることができる。絶縁皮膜３の膜厚は全体的に均一で、５〜５０μｍ程度とするのがよい。膜厚の設定は電圧および通電時間の設定により調整可能である。

このように電着塗装による膜厚の均一な薄い絶縁皮膜３によって絶縁性を確保できる。絶縁性は膜厚５〜２０μｍで十分確保できる。

絶縁皮膜３を施す部分はプローブ針先端面４を除いた全て（先端部１１と針胴部１２）の部分でなくてよく、プリント配線基板の各電極にハンダ付けされる針胴部の基端側端部部５側（テーパ部と反対側）は絶縁皮膜３がなくてもよい。

こうして形成されたプローブ針１は、図１のストレートな状態から、尖頭加工された先端部６の途中から先が、検査すべき集積回路ウエハ上の電極パッド（図示せず）に当接するようカギ形に曲折される。

そして、先端曲折後の各プローブ針１は、先端部６を内側にしてプリント配線基板８上の所定位置に円形状に配列され、外側に向いた各プローブ針の針胴部７が、例えば図４に示すように基端側端部５をハンダ付け位置として、プリント配線基板８の各電極にハンダ付けされる。図４において８がハンダ付け部分である。

上記実施の形態の例は、絶縁塗装後に折り曲げ加工するものであるが、絶縁塗装をする前に折り曲げ加工するようにしてもよい。

また、本発明は、タングステンの他、レニウムタングステン、ベリリウム銅などを母材とするプローブ針に適用することもできる。

また、本発明は、尖頭加工しないプローブ針に対しても同様に適用できる。

また、本発明は、一般に「垂直ニードル型」と総称するタイプのプローブカードに配設されるプローブ針に対しても同様に適用できる。

また、本発明のプローブ針１は、断面形状が真円であってもよく、真円以外の異形断面形状を有するものであってもよい。真円以外の異形断面形状とは、例えば長丸（トラック形状）、楕円形、矩形などであり、他にも種々の形状を採択できる。そして、その異形断面形状を有するプローブ針は、プローブ針全長にわたって異形断面を有するものであってもよいし、部分的に異形断面を有するものであってもよい。部分的に異形断面を有するプローブ針としては、例えば針胴部が真円で先端部が異形断面のプローブ針がある。

本発明のプローブ針１は、先端部６をテーパ状に尖頭加工した後に、外周面に絶縁皮膜を塗布し、次に集積回路の電極パッドと接触する先端面４の絶縁皮膜を図３に示す研磨装置１１によって除去することで製造できる。

研磨は、モータ（図省略）によって回転する円盤１２上にボンド等によって微細な砥粒を固着させた研磨紙１３をのせて回転させ、その回転する研磨紙１３上にプローブ針１の先頭加工したテーパ部の先端面４を押し付けておこなう。図３（ａ）に示す研磨前のプローブ針１は、研磨されて図３（ｂ）に示すようにプローブ針先端面４に絶縁皮膜がないプローブ針１が製造できる。研磨に際しては、摩擦による発熱を防止する目的で冷却水を研磨部に注ぐのがよい。研磨の手段は、上記の手段に限られるものではないのはいうまでもない。

本発明の実施の形態の一例のプローブ針の先端曲折前のストレートな状態の平面図である。 （ａ）はプローブ針の研磨前の先端部の断面図で、（ｂ）は、研磨後のプローブ針先端部の断面を示す断面図である。 プローブ針の先端面を研磨する方法の説明図である。 図１および図２に示すプローブ針の先端曲折後のハンダ付けの説明図である。

符号の説明

１ プローブ針
２ 母材
３ 絶縁皮膜
４ 先端面
５ 基端側端部
６ 先端部
７ 針胴部
８ プリント配線基板
９ ハンダ
１１ 研磨装置
１２ 円盤
１３ 研磨紙

Claims (6)

1. 半導体ウエハ上の集積回路の通電検査のためのプローブカードに配設される絶縁被覆プローブ針であって、集積回路の電極パッドと接触するプローブ針先端面を除いたプローブ針外周面に絶縁皮膜が設けられたことを特徴とする絶縁被覆プローブ針。
2. 絶縁皮膜が電着塗装によるものである請求項１に記載の絶縁被覆プローブ針。
3. 半導体ウエハ上の集積回路の通電検査のためのプローブカードに配設される絶縁被覆プローブ針の製造方法であって、先端をテーパ状に尖頭加工した後に、外周面に絶縁皮膜を塗布し、次に集積回路の電極パッドと接触する先端面の絶縁皮膜を除去することを特徴とする絶縁被覆プローブ針の製造方法。
4. 外周面に絶縁皮膜を塗布する前、または外周面に絶縁皮膜を塗布した後に、先端のテーパ部に折り曲げ加工を施す請求項３に記載の絶縁被覆プローブ針の製造方法。
5. 集積回路の電極パッドと接触する先端面の絶縁皮膜を除去する手段が研磨である請求項３に記載の絶縁被覆プローブ針の製造方法。
6. 絶縁皮膜が電着塗装によるものである請求項３乃至５のいずれか１項に記載の絶縁被覆プローブ針の製造方法。