JP2010164452A

JP2010164452A - プローブ及びプローブカード

Info

Publication number: JP2010164452A
Application number: JP2009007452A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Sugiyama; 正杉山; Jun Sakamoto; 准坂本
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-29

Abstract

【課題】プローブの配列ピッチをより小さくして、電極部をより高密度に配置した被検査体の通電試験に用いることができるようにすることにある。
【解決手段】プローブは、左右方向へ延びる針主体部と、該針主体部の一端から斜め下方に曲げられた針先部とを含む。針主体部及び針先部は、前後方向における寸法が上下方向又は左右方向における寸法より小さい長円形状又は長方形状の断面形状を有する領域を針主体部及び針先部の境界部及びその付近に備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、平板状被検査体の電気的試験に用いるプローブ及びこれを用いたプローブカードに関する。

集積回路や液晶基板のような平板状被検査体は、複数のプローブを配線基板のような基板に直接又は針押えのような針押えを介して並列的に組み付けたプローブカードを用いて電気的試験をされる。

この種のプローブカードに用いられるプローブは、一般に、円形の断面形状を有しており、また第１の方向（左右方向）へ延びる針主体部と、該針主体部の一端から第１の方向と交差する第２の方向（斜め上下方向）へ曲げられた針先部とを含む。

上記のようなプローブを複数用いたプローブカードは、上記のような形状及び構造を有する複数のプローブを、電気絶縁性を有する基板の一方の面に一方向に交互にかつ並列的に配置している。各プローブは、基板に装着された状態において、針先部の先端の針先を被検査体の電極部に押圧される。

上記のようなプローブを複数用いたプローブカードにおいては、針主体部と針先部との境界部の曲げ部分が、第１及び第２の方向と交差する第３の方向（プローブの配列方向、すなわち前後方向）に膨出して、大きくなることから、プローブを基板に高密度に配置することに限度がある。このため、電極部を高密度に配置した被検査体の通電試験に用いるプローブカードにおいては、プローブを基板に多層に配置して、曲げ部分の高さ位置を変位させざるを得ない。

しかし、プローブを多層配置にすると、プローブの層の数が多いほど、最下層のプローブの針先部と最上層のプローブの針先部との長さ寸法の差が大きくなるから、オーバードライブを全てのプローブに均一に作用させても、最下層のプローブの針先に作用する針圧と最上層のプローブの針先に作用する針圧とが大きく異なってしまう。

上記のような課題を解決するために、第３の方向における一方の側又はそれと反対の側ほど狭くなるＶ字状の断面形状をしたＶ断面領域であって、扇形、三角形、菱形及び四角形から選択されるＶ断面領域を針主体部の少なくとも中央から後方の箇所に設けたプローブが提案されている（特許文献１）

プローブカードは、上記のような形状及び構造を有する複数の第１のプローブ及び複数の第２のプローブを、電気絶縁性を有する基板の一方の面に一方向に交互にかつ並列的に配置している。

しかし、特許文献１に記載されたプローブでは、Ｖ断面領域が扇形、三角形、菱形及び四角形から選択される形状を有しており、しかもそのようなＶ断面領域を針主体部に設けているから、プローブの配列ピッチをより小さくして、電極部をより高密度に配置した被検査体の通電試験に用いることができない。

本発明は、プローブの配列ピッチをより小さくして、電極部をより高密度に配置した被検査体の通電試験に用いることができるようにすることを目的とする。

本発明に係るプローブは、第１の方向へ延びる針主体部と、該針主体部の一端から前記第１の方向と交差する第２の方向へ曲げられた針先部とを含む。前記針主体部及び前記針先部は、前記第１及び第２の方向と交差する第３の方向における寸法が前記第２又は第１の方向における寸法より小さい長円形状又は長方形状の断面形状を有する領域を前記針主体部及び前記針先部の境界部及びその付近に備える。

前記領域は、前記第１及び第２の方向に広がる平坦面を前記第３の方向における一方の側及び他方の側に有することができる。

前記領域の断面形状は、前記第２又は第１の方向における前記領域の一方及び他方の側の箇所のそれぞれが前記第２又は第１の方向の側に凸の円弧面となる長円形状を含むことができる。

前記領域の断面形状は、前記第２又は第１の方向における前記領域の一方及び他方の側の箇所のそれぞれが平坦面となる長方形状を含むことができる。

前記領域は、前記第３の方向における寸法が前記境界部の側の箇所ほど小さくなるテーパー面を前記第３の方向における前記針主体部の両側に形成するテーパー部と、前記テーパー面に続く平坦面を前記第３の方向における前記針先部の両側に形成する平坦部であって、前記第３の方向における寸法が一定の平坦部とを含むことができる。

前記領域は、前記第３の方向に対し傾斜するテーパー面を前記第３の方向における一方の側及び他方の側に有することができる。

前記領域は、前記第３の方向を厚さ方向とする板の形状を有すると共に、前記第１の方向における寸法より小さい厚さ寸法を有することができる。

本発明に係るプローブカードは、電気絶縁性を有する基板と、該基板の一方の面に一方向に交互にかつ並列的に配置された複数の第１のプローブ及び複数の第２のプローブを含むプローブ群とを含むことができ、また各プローブは、第１の方向へ延びる針主体部と、該針主体部の一端から前記第１の方向と交差する第２の方向へ曲げられた針先部とを含むことができ、さらに前記針主体部及び前記針先部は、前記第１及び第２の方向と交差する第３の方向における寸法が前記第２又は第１の方向における寸法より小さい長円形状又は長方形状の断面形状を有する領域を前記針主体部及び前記針先部の境界部及びその付近に備えることができる。

各プローブの前記針先部は、被検査体に押圧される針先を先端に有することができ、また前記第１及び第２のプローブは、前記基板から前記針先までの距離寸法を同じとされていてもよい。

前記第１のプローブの前記針先部の前記第２の方向における長さ寸法は、前記第２のプローブの前記針先部の前記第２の方向における長さ寸法より大きくてもよい。

前記第１及び第２のプローブの針先は、前記一方向へ延びる仮想線上に整列されていてもよい。

前記基板の前記一方の面の仮想的な四角形の隣り合う辺のそれぞれに、前記プローブ群が配置されていてもよい。

本発明に係るプローブカードは、さらに、前記基板の前記一方の面に該一方の面から突出した状態に配置された針押えであって、前記第１及び第２のプローブを前記基板に配置する針押えを含むことができ、前記針押えは、四角形状をした筒状の形状を有すると共に、軸線方向における一端縁において前記基板に組み付けられていてもよい。

前記プローブ群は、さらに、前記基板に配置された複数の第３のプローブ及び複数の第４のプローブを含むことができ、前記第１、第２、第３及び第４のプローブは、前記基板の一方の面に前記一方向に交互にかつ並列的に配置されていてもよく、さらに前記第３のプローブ及び第４のプローブの各々は、前記第１の方向へ延びる針主体部と、該針主体部の一端から前記第２の方向へ曲げられた針先部とを含むことができ、前記第３及び第４のプローブの前記針主体部及び前記針先部は、前記第１及び第２の方向と交差する第３の方向における寸法が前記第２又は第１の方向における寸法より小さい長円形状又は長方形状の断面形状を有する領域を前記針主体部及び前記針先部の境界部及びその付近に備えることができる。

本発明においては、第３の方向における寸法が前記第１又は第２の方向における寸法より小さい長円形状又は長方形状の断面形状を有する領域を針主体部と針先部との境界部及びその付近に設けている。

このため、基板へのプローブの配列方向における針主体部と針先部との境界部及びその付近の寸法が、基板へのプローブの配列方向における一方の側又はそれと反対の側ほど狭くなるＶ字状の断面形状をしたＶ断面領域を針主体部に設けた従来のプローブに比べ、著しく小さくなる。

その結果、本発明によれば、プローブの配列ピッチをより小さくして、電極部をより高密度に配置した被検査体の通電試験に用いることができる。

本発明に係るプローブカードの一実施例を示す底面図である。図１における２−２線に沿って得た断面図である。図１に示すプローブカードにおけるプローブ群の複数のプローブの配置状態の一実施例を示す斜視図である。図３に示すプローブ群の平面図である。図３に示すプローブ群の正面図である。図１に示すプローブカードで用いる各層のプローブの一実施例を示す図であって、（Ａ）は４層目、（Ｂ）は３層目、（Ｃ）は２層目及び（Ｄ）は１層目のプローブの側面図である。図６（Ｂ）における７−７線に沿って得た拡大断面図である。

図１及び図２を参照するに、プローブカード１０は、半導体ウエーハに形成された未切断の集積回路や、チップ上に切断された集積回路のような平板状被検査体１２（図２参照）が仕様書通りの機能を有するか否かの電気的試験に用いられる。

被検査体１２は、多数の電極１４を平板状の回路主体部１６の一方の面（上面）に矩形の形に配置している。それらの電極１４は、仮想的な矩形の各辺に対応する縁部に位置されており、また縁部毎の電極群に分けられている。このため、図示の例では、４つの電極群を備える。各電極群に属するそれらの電極１４は、対応する縁部の延在方向に間隔をおいている。

プローブカード１０は、電気絶縁材料製の基板２０と、基板２０の中央領域に配置された針押え２２と、針押え２２に複数層に配置されたＬ字状の複数種類（図示の例では、４種類）のプローブ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ及び２４ｄとを含む。

図示の例では、それらのプローブは、４層に配置されており、また層毎に同じ種類の複数のプローブが配置されている。図示の例では、１層目（最下層）、２層目、３層目及び４層目（最上層）に位置するプローブを、それぞれ、符号２４ａ，２４ｂ，２４ｃ及び２４ｄで示している。

しかし、以下、理解を容易にするために、プローブ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ及び２４ｄの各々に関して説明するときは、プローブの種類を表すアルファベット「ａ，ｂ，ｃ及びｄ」を数字「２４」の後に付した参照符号を用い、全てのプローブ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ及び２４ｄに共通の説明をするときは、そのようなアルファベットを除去した参照符号「２４」を用いる。

基板２０は、ガラス入りエポキシ樹脂やポリイミド樹脂のような電気絶縁性の材料から形成された配線基板であり、基板２０をその厚さ方向に貫通する開口２６を中央部に有する。開口２６は、矩形の平面形状を有する。基板２０は、また、テスターに電気的に接続される多数のテスターランド２８をプローブ２４の側と反対側の面の外周縁部に有する。

各針押え２２は、ほぼ矩形の平面形状を有する筒状の形状を有しており、また開口２６の周りに位置するように、複数のねじ部材又は接着により一端（図示の例では、上端）において基板２０の一方の面（図示の例では、下面）にその面から下方に突出した状態に組み付けられている。

針押え２２は、図示の例では、単一の部材で形成されているが、矩形の辺に対応された４つの部材のような複数の部材で形成されていてもよい。

図３から図６に示すように、各プローブ２４は、左右方向（第１の方向）に延びる針主体部３０と、針主体部３０の先端から上下方向（第２の方向）の一方（図示の例では、下方）の側に斜め前方に向けて曲げられた針先部３２とを含む。各プローブ２４の針先部３２の先端は被検査体１２の電極１４に押圧される針先３４として作用する。

各プローブ２４は、前後方向（第３の方向）における寸法が、針主体部３０において上下方向における寸法より小さい長円形状の断面形状を有する領域３６であって、針先部３２において左右方向における寸法より小さい長円形状の断面形状を有する領域３６を針主体部３０及び針先部３２の境界部及びその付近に備えている。

図示の例では、そのような領域３６は、左右方向及び上下方向に広がる平坦面３８を前後方向における一方及び他方の側のそれぞれに有している。図６は、領域３６の平坦面３８にハッチングを付している。

また図示の例では、領域３６は、左右方向又は斜め上下方向に延びる仮想線を中心とする円弧面４０を上下方向又は左右方向における一方及び他方の側のそれぞれの箇所に有している。

具体的には、針主体部３０の場合、上下方向における一方及び他方の円弧面４０及び４０は、それぞれ、上方及び下方に凸であり、針先部３２の場合、左右方向における一方及び他方の円弧面４０及び４０は、それぞれ、左方及び右方に凸である。

上記のような領域３６の、軸線に直角のいわゆる横断面形状の一例を図７に示す。図７は、領域３６のうち、針主体部３０の領域部の断面形状を示す。針先部３２の領域部を含む残りの箇所、長軸方向が異なることを除いて、針主体部３０の領域部と同様の断面形状を有する。

領域３６のうち、針主体部３０の箇所は、前後方向の寸法が針先部３２の側の箇所ほど小さくなるテーパー部とされており、したがって平坦面３８のうち、針主体部３０の両面部分３８ａはテーパー面とされている。これに対し、針先３２に設けられた領域３６の箇所は、前後方向における寸法が一定の板状部とされている。

しかし、領域３６の横断面形状は、平坦面３８を円弧面とする楕円形であってもよいし、円弧面４０を平坦面とする長方形状であってもよい。また、領域３６は、その全領域にわたって、前後方向を厚さ方向とすると共に、左右方向又は上下方向における寸法より小さい厚さ寸法を有する板の形状を有していてもよい。さらに、針先部３２の両面部分３８ｂを、針主体部３０の両面部分３８ａに続きかつ前後方向における厚さ寸法が針先３４側ほど小さくなるテーパー面としてもよい。

プローブ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ及び２４ｄの針先部３２は、それぞれ、長さ寸法（針主体部３０から針先３４までの寸法）Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３及びＨ４を有する。それらの寸法は、Ｈ１＜Ｈ２＜Ｈ３＜Ｈ４の関係を有する。

図示の例では、隣り合うプローブの針先部３２の長さ寸法は、針主体部３０の直径寸法より大きい差を有するが、隣り合うプローブが接触しない限り、針主体部３０の直径寸法より小さくてもよい。

上記のようなプローブ２４は、タングステン線のような金属細線から製作することができる。例えば、以下のように制作することができる。

先ず、一定の直径寸法と所定の長さ寸法とを有する金属細線の一端側の所定の長さ範囲を先端側ほど細くなるようにエッチングにより加工する。次いで、一端側を他端側に加工した領域の中間において対し折り曲げて、折り曲げた部分及び残部をそれぞれ針先部及び針主体部とする。次いで、エッチング、研磨、研削等により、領域３６を形成する。

そのようなプローブ２４は、図１及び図２に示すように、平面的にみて、開口２６内に位置し、かつ針主体部３０が針押え２２を超えて開口２６の外方へ延びる状態に、針主体部３０において接着剤４２により針押え２２の下端縁に針主体部３０の高さ位置が針先部３２の長さ寸法に応じて異なる４層に接着されている。

図示の例では、被検査体１２が複数の電極１４を矩形の形に配置していると共に、針押さえ２２がほぼ矩形の平面形状を有する筒状の形状を有していることから、プローブ２４は矩形の辺毎に被検査体１２の電極部群の電極部１４に対応されたプローブ群を構成している。したがって、各プローブ２４は、対応する電極部群の電極部１４に対応されて、針先部３２を被検査体１２の電極部１４に対向されている。

しかし、被検査体１２の電極１４の配置状態や、針押さえ２２の平面形状等に応じて、１つのプローブ群、２つのプローブ群、３つのプローブ群を備えていてもよい。

各プローブ群は、針先部３２の長さ寸法が異なるプローブ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ及び２４ｄを複数ずつ含む。全てのプローブ２４は、基板２０から針先３４までの距離寸法を同じとされており、また針先３４を各プローブ群毎に一方向へ延びる仮想線４４上に整列されている。

各プローブ群において、プローブ２４は仮想線４４上における針先３４の配置ピッチが対応する電極部群の電極１４の配置ピッチと同じとになるように、仮想線４４上の一方の側から、２４ａ，２４ｃ，２４ｂ，２４ｄ，２４ａ・・・の順に位置されている。

各プローブ２４の後端部は、図２に示すように、基板２０の下面に設けられたプローブランド（図示せず）に半田により接続されている。図示の例では、プローブランドへのプローブ２４の後端部の接続位置は、プローブ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ及び２４ｄの順に中央側とされている。

上記の結果、プローブを多層に配置した従来の一般的なプローブカードに比べ、針先部３２の長さ寸法が２４ａ，２４ｂ，２４ｃ及び２４ｄの順に小さいにも関わらず、針先３４からプローブランドへの接続箇所までのプローブ２４の長さ寸法の差が小さくなる。

プローブ２４及びプローブカード１０によれば、基板２０へのプローブ２４の配列方向における針主体部３０と針先部３２との境界部及びその付近の寸法が、基板へのプローブの配列方向における一方の側又はそれと反対の側ほど狭くなるＶ字状の断面形状をしたＶ断面領域を針主体部に設けた従来のプローブ（特許文献１参照）に比べ、著しく小さくなる。

その結果、基板２０へのプローブ２４の配列ピッチをより小さくして、電極部１４をより高密度に配置した被検査体１２の通電試験に用いることができる。

上記した実施例では、４種類のプローブを用いて、それらを４層に配置しているが、２種類、３種類又は５種類以上（例えば、１０種類）のプローブを用いて、それらを２層、３層又は５層以上（例えば、１０層）に配置してもよい。

本発明は、集積回路の通電試験に用いるプローブ及びプローブカードのみならず、液晶パネルのような他の平板状被検査体の通電試験に用いるプローブ及びプローブカードにも適用することができる。

本発明は、上記実施例に限定されない。本発明は、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。

１０プローブカード
１２被検査体
１４電極部
２０基板
２２針押え
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄプローブ
３０針主体部
３２針先部
３４針先
３６領域
３８平坦面
３８ａ平坦面の面部分（テーパー面）
３８ｂ平坦面の面部分
４０円弧面
４２接着剤
４４仮想線

特開２０００−３４６８７４号公報

Claims

第１の方向へ延びる針主体部と、該針主体部の一端から前記第１の方向と交差する第２の方向へ曲げられた針先部とを含み、
前記針主体部及び前記針先部は、前記第１及び第２の方向と交差する第３の方向における寸法が前記第２又は第１の方向における寸法より小さい長円形状又は長方形状の断面形状を有する領域を前記針主体部及び前記針先部の境界部及びその付近に備える、プローブ。
前記領域は、前記第３の方向と直角の平坦面を前記第３の方向における一方の側及び他方の側に有する、請求項１に記載のプローブ。
前記領域の断面形状は、前記第２又は第１の方向における前記領域の一方及び他方の側の箇所のそれぞれが前記第２又は第１の方向の側に凸の円弧面となる長円形状を含む、請求項１及び２のいずれか１項に記載のプローブ。
前記領域の断面形状は、前記第２又は第１の方向における前記領域の一方及び他方の側の箇所のそれぞれが平坦面となる長方形状を含む、請求項１及び２のいずれか１項に記載のプローブ。
前記領域は、前記第３の方向における寸法が前記境界部の側の箇所ほど小さくなるテーパー面を前記第３の方向における前記針主体部の両側に形成するテーパー部と、前記テーパー面に続く平坦面を前記第３の方向における前記針先部の両側に形成する平坦部であって、前記第３の方向における寸法が一定の平坦部とを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のプローブ。
前記領域は、前記第３の方向に対し傾斜するテーパー面を前記第３の方向における一方の側及び他方の側に有する、請求項１から４のいずれか１項に記載のプローブ。
前記領域は、前記第３の方向を厚さ方向とする板の形状を有すると共に、前記第１の方向における寸法より小さい厚さ寸法を有する、請求項１から６のいずれか１項プローブ。
電気絶縁性を有する基板と、該基板の一方の面に一方向に交互にかつ並列的に配置された複数の第１のプローブ及び複数の第２のプローブを含むプローブ群とを含み、
各プローブは、第１の方向へ延びる針主体部と、該針主体部の一端から前記第１の方向と交差する第２の方向へ曲げられた針先部とを含み、
前記針主体部及び前記針先部は、前記第１及び第２の方向と交差する第３の方向における寸法が前記第２又は第１の方向における寸法より小さい長円形状又は長方形状の断面形状を有する領域を前記針主体部及び前記針先部の境界部及びその付近に備える、プローブカード。
各プローブの前記針先部は、被検査体に押圧される針先を先端に有し、
前記第１及び第２のプローブは、前記基板から前記針先までの距離寸法を同じとされている、請求項８に記載のプローブカード。
前記第１のプローブの前記針先部の前記第２の方向における長さ寸法は、前記第２のプローブの前記針先部の前記第２の方向における長さ寸法より大きい、請求項９に記載のプローブカード。
前記第１及び第２のプローブの針先は、前記一方向へ延びる仮想線上に整列されている、請求項９及び１０のいずれか１項に記載のプローブカード。
前記基板の前記一方の面の仮想的な四角形の隣り合う辺のそれぞれに、前記プローブ群が配置されている、請求項８から１１のいずれか１項に記載のプローブカード。
さらに、前記基板の前記一方の面に該一方の面から突出した状態に配置された針押えであって、前記第１及び第２のプローブを前記基板に配置する針押えを含み、前記針押えは、四角形状をした筒の形状を有すると共に、その軸線方向における一端縁において前記基板に組み付けられている、請求項８から１２のいずれか１項に記載のプローブカード。
前記プローブ群は、さらに、前記基板に配置された複数の第３のプローブ及び複数の第４のプローブを含み、
前記第１、第２、第３及び第４のプローブは、前記基板の一方の面に前記一方向に交互にかつ並列的に配置されており、
前記第３のプローブ及び第４のプローブの各々は、前記第１の方向へ延びる針主体部と、該針主体部の一端から前記第２の方向へ曲げられた針先部とを含み、
前記第３及び第４のプローブの前記針主体部及び前記針先部は、前記第１及び第２の方向と交差する第３の方向における寸法が前記第２又は第１の方向における寸法より小さい長円形状又は長方形状の断面形状を有する領域を前記針主体部及び前記針先部の境界部及びその付近に備える、請求項８から１３のいずれか１項に記載のプローブカード。