JP2010261718A

JP2010261718A - プローブ、複数のプローブが実装されたプローブカード、およびプローブカードにプローブを実装する際のプローブの位置決め方法

Info

Publication number: JP2010261718A
Application number: JP2009110213A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Yokoyama; 和男横山
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 2009-04-29
Filing date: 2009-04-29
Publication date: 2010-11-18

Abstract

【課題】ローブの位置決めの際にカメラを用いて正確にプローブの位置を確認することができるプローブ、および複数のプローブを実装したプローブカード、およびプローブカードにプローブを実装する際のプローブの位置決め方法提供する。
【解決手段】前側端部と後側端部を有する実装部、上記実装部の後側から前側へと延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブであって、上記先端部の中間層は、上記外層の上端面よりも上方に突出した垂直方向突出部と、上記外層よりも前方に突出した水平方向突出部と、上記水平方向突出部から上記垂直方向突出部へと連なる傾斜面を有し、上記水平方向突出部が上記実装部の前側端部よりも前方に位置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プローブ、複数のプローブが実装されたプローブカード、およびプローブカードにプローブを実装する際のプローブの位置決め方法に関する。

半導体の検査には、基板に複数のプローブが実装されたプローブカードを用いている。基板上には複数のプローブが狭ピッチで配置されており、プローブは基板に設けられた電極に接触させてはんだ等を用いて接合されている。

プローブの構造の一つとして、特許文献１に記載されているような、複数の導電層を積層した積層構造のプローブがある。このようなプローブは、プローブ作成用基板上に順番に導電体を積層して形成し、一般的に中間層と２つの外層から構成される３層構造を用いている。

上記プローブをプローブカードに実装する際に所定の位置に位置決めした後に、プローブカードの基板に接合するが、位置決めが正確に行わなければ、プローブの先端が不揃いになり、プローブカードの精度に問題が生じる。そのために、プローブが正確に位置決めされているか確認するために、カメラで上記プローブの先端を撮影して正確な位置に配置されているかを認識した後に、プローブの接合を行う。

従来のプローブの一例として、図７に示すプローブ２１は、先端部２２において中間層２４が２つの外層２５よりも上方に突出した構造であり、上記外層２５の先端面を傾斜させた傾斜面とし、突出した中間層２４の先端面は傾斜面と平坦面から構成し、上記中間層２４の先端面の中央部をさらに突出させた構造となっている。

上記プローブ２１をプローブカードに実装する際は、上記プローブ２１を所定の位置に位置決めした後に、カメラ９によって上記プローブ２１の先端部２２を上方から撮影し、上記中間層２４と上記外層２５の先端面において平坦面と傾斜面では光の反射が異なることを利用して、例えば、図７に示す上記中間層２２の平坦面２３を周囲の傾斜面とコントラストの違いから識別し、上記先端面２３の位置が所定の位置にあるかどうかを確認することで、プローブ２１の位置決めの確認を行っている。

特開２００８−３０９５３４号公報

この時、適切な状態で確認が行われると、図８（ａ）に示すように、上記先端部１２をカメラ９で撮影した様子は、上記平坦面１２が周囲の傾斜面と区別して認識することができるので、この平坦面１２の位置を基準としてプローブ１１の先端が所定の位置にあるかどうかを判断することができる。

しかしながら、上記プローブ２１はその大きさが１０μｍと非常に小さいことから、上記先端部２２において、例えば、平坦面が傾斜していたり、エッヂにＲがある場合には、先端面の光の反射が不安定で、図７（ｂ）に示すように、中間層２４と外層２５との先端面のコントラスト差が無くなり、正確に上記平坦面２２を識別できない場合があり、その結果、プローブの位置を正確に確認できないという問題があった。プローブの位置決めが正確に行えないと、最終的にはプローブカードの精度にも悪影響を与える。

本発明はこのような従来のプローブの位置決めの問題を解消し、プローブの位置決めの際にカメラを用いて正確にプローブの位置を確認することができるプローブ、および複数のプローブを実装したプローブカード、およびプローブカードにプローブを実装する際のプローブの位置決め方法提供することを目的とする。

本発明のプローブは、前側端部と後側端部を有する実装部、上記実装部の後側から前側へと延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブであって、上記先端部の中間層は、上記外層の上端面よりも上方に突出した垂直方向突出部と、上記外層よりも前方に突出した水平方向突出部と、上記水平方向突出部から上記垂直方向突出部へと連なる傾斜面を有し、上記水平方向突出部が上記実装部の前側端部よりも前方に位置することを特徴とする。

本発明のプローブカードは、前側端部と後側端部を有する実装部、上記実装部の後側から前側へと延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブを複数実装したプローブカードであって、上記先端部の中間層は、上記外層の上端面よりも上方に突出した垂直方向突出部と、上記外層よりも前方に突出した水平方向突出部と、上記水平方向突出部から上記垂直方向突出部へと連なる傾斜面を有し、上記水平方向突出部が上記実装部の前側端部よりも前方に位置することを特徴とする。

本発明のプローブの位置決め方法は、プローブをプローブカードに実装する際のプローブの位置決め方法であって、上記プローブは、前側端部と後側端部を有する実装部、上記実装部の後側から前側へと延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造であり、上記先端部の中間層は、上記外層の上端面よりも上方に突出した垂直方向突出部と、上記外層よりも前方に突出した水平方向突出部と、上記水平方向突出部から上記垂直方向突出部へと連なる傾斜面を有し、上記水平方向突出部が上記実装部の前側端部よりも前方に位置しており、上記プローブを保持し所定の位置に移動させるプローブ把持手段によって、上記プローブを所定の位置へと移動させ、上記プローブの先端部を上方からカメラで撮影し、上記プローブ先端部の平面を表す映像に写っている上記プローブの先端部の水平突出部の輪郭を認識して、上記輪郭が所定の位置にあるかどうかを確認し、上記プローブの位置決めが正確に行われているかどうかを確認することを特徴とする。

本発明のプローブは、前側端部と後側端部を有する実装部、上記実装部の後側から前側へと延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブであって、上記先端部の中間層は、上記外層の上端面よりも上方に突出した垂直方向突出部と、上記外層よりも前方に突出した水平方向突出部と、上記水平方向突出部から上記垂直方向突出部へと連なる傾斜面を有し、上記水平方向突出部が上記実装部の前側端部よりも前方に位置することにより、プローブ実装時の位置決めを正確に行うことが可能となる。

本発明のプローブカードは、上述の３層構造のプローブを複数実装したプローブカードであって、上記プローブの先端部の中間層は、上記外層の上端面よりも上方に突出した垂直方向突出部と、上記外層よりも前方に突出した水平方向突出部と、上記水平方向突出部から上記垂直方向突出部へと連なる傾斜面を有し、上記水平方向突出部が上記実装部の前側端部よりも前方に位置することにより、正確にプローブが配置された精度の高いプローブカードが実現できる。

本発明のプローブの位置決め方法は、プローブをプローブカードに実装する際のプローブの位置決め方法であって、上記プローブは、前側端部と後側端部を有する実装部、上記実装部の後側から前側へと延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造であり、上記先端部の中間層は、上記外層の上端面よりも上方に突出した垂直方向突出部と、上記外層よりも前方に突出した水平方向突出部と、上記水平方向突出部から上記垂直方向突出部へと連なる傾斜面を有し、上記水平方向突出部が上記実装部の前側端部よりも前方に位置しており、上記プローブを保持し所定の位置に移動させるプローブ把持手段によって、上記プローブを所定の位置へと移動させ、上記プローブの先端部を上方からカメラで撮影し、上記プローブ先端部の平面を表す映像に写っている上記プローブの先端部の水平突出部の輪郭を認識して、上記輪郭が所定の位置にあるかどうかを確認し、上記プローブの位置決めが正確に行われているかどうかを確認することにより、プローブを正確に位置決めすることができるので、プローブ先端が揃ったプローブカードが実現でき、精度の高いプローブカードが実現可能となる。

本発明のプローブの側面図である。本発明のプローブの正面図である。プローブの先端部の拡大図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。所定の位置にセットしたプローブをカメラで撮影している状態を示す図である。カメラで撮影したプローブの先端部の平面の映像を示す図である。本発明のプローブカードの概略断面図である。所定の位置にセットした従来のプローブをカメラで撮影している状態を示す図である。カメラで撮影した従来のプローブの先端部の平面の映像を示す図であり、（ａ）が適切な状態を示し、（ｂ）は不適切な状態を示す。

図を用いて本発明を以下に詳細に説明する。図１が本発明のプローブ１の側面図、図２がプローブ１の正面図である。

本発明のプローブ１は、図１に示すように、プローブカードの基板上に設けられた電極に接合される、前側端部１１と後側端部１２を有する実装部２、上記実装部２の後側から前側へと延在しバネ性を有するアーム部３、および上記アーム部３の先端に設けられ被検査対象物に接触する先端部４から構成されている。上記プローブ１は、図２の正面図に示すように、中間層５を２つの外層６で挟み込んだ３層構造であり、３層の導電体からなる３層構造となっている。

上記中間層５および上記外層６は、導電材料からなり、全て同じ導電材料で形成されていてもよいし、各々異なる導電材料で形成されていてもよい。ここでは、上記中間層５および上記外層６は、ニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）からなる同一の導電材料で形成されている。導電材料としては、ニッケルコバルトに限らず、パラジウムコバルト（Ｐｄ−Ｃｏ）などのコバルト（Ｃｏ）を含む他の合金でもよく、パラジウムニッケル（Ｐｄ−Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、ニッケルタングステン（Ｎｉ−Ｗ）などの他の導電材料でもよい。

上記先端部４は、上記中間層５が上記外層６の傾斜した上端面よりも上方に突出した垂直方向突出部７と、上記外層６よりも前方に突出した水平方向突出部８を備えており、上記水平方向突出部８から上記垂直突出７へと連なる傾斜面を有している。上記垂直突出部７が検査時に検査対象物と接触する部分となる。上記外層６の先端面は２つの傾斜面から構成されており、平坦面は設けられていない。

上記水平突出部８は上記外層６から前後に突出しているが、前側の垂直突出部８は上記実装部２の前側端部１１よりも前方に位置し、図３（ｂ）に示すように、上記垂直突出部８がプローブ１の中で最も前方に位置することとなる。これにより、上記垂直突出部８はカメラで識別しやすくなる。

次に、上記プローブ１を複数実装した本発明のプローブカード１３について説明する。本発明のプローブカード１３は、図６に示すように、テスタのポゴピンと接触して接続される外部端子１７と内部配線１８を有するメイン基板１４と、上記メイン基板１４に固定され、上記プローブ１が実装される電極１６が設けられたプローブ基板１５とを備える。

上記プローブカード１２にプローブ１を実装する際の位置決め方法について説明する。プローブを保持し、所定の位置へと移動させるプローブ把持手段を用いて、図１に示すプローブ１をプローブカード１３のプローブ基板１５上に設けられた所定の電極１６上へと移動させる。

所定の位置にプローブ１がセットされたら、正確な位置にプローブ１がセットされているかどうかをカメラ９を用いて確認する。図４に示すように、カメラ９をプローブ１の先端部４の上方にセットし、プローブ１の先端部４を上方から撮影する。

この時撮影された映像は、図５に示すような映像となり、上記先端部４の水平突出部８は上記外層６よりも突出し、上記水平突出部８はプローブ１の中で最も前方に位置していること、そして上記先端部４において上記中間層５は傾斜面を有し、さらに上記外層６の先端面も傾斜面から構成されていることから、エッヂのＲや表面の凹凸があったとしても、上記先端部４と周囲の光の反射によるコントラストがはっきりとしているので、上記外層６と上記水平突出部８との区別は容易であり、上記水平突出部８の輪郭１０をカメラ９で撮影した映像の中から容易に識別することができる。そこで、上記水平突出部８の輪郭１０が所定の位置にあるかどうかを確認し、プローブ１が正確な位置に配置されているかを確認する。

この時、プローブ１が所定の位置からずれていることが確認できたら、そのずれている量を計算し、上記プローブ１を移動させて、再度、カメラ９を用いて上記先端部４の輪郭１０を識別し、正確な位置に配置されているかを確認する。

このように、本発明では、プローブ１の先端部４の水平突出部８の輪郭１０を識別し、プローブ１の位置決めの確認を行うので、予め、プローブ１の先端部４の垂直突出部７の位置から、上記輪郭１０がどれくらい離れているかを求めておく必要がある。

上述のようにカメラ９を用いてプローブ１の位置決めを正確に行った後に、上記プローブ１を電極１６に接合する。この手順を繰り返すことで、上記プローブカード１３に複数のプローブ１を実装すると、プローブカード１３が完成する。

このように、本発明のプローブ１は、先端部４にプローブ１の中で最も前方に中間層５を突出させた水平突出部８を設けることで、従来よりも容易にカメラで位置決めの確認を行うことが可能となり、高精度にプローブが配置されたプローブカード１３を実現することが可能となる。

１プローブ
２実装部
３アーム部
４先端部
５中間層
６外層
７垂直突出部
８水平突出部
９カメラ
１０輪郭
１１前側端部
１２後側端部
１３プローブカード
１４メイン基板
１５プローブ基板
１６電極
１７外部端子
１８内部配線
２１プローブ
２２先端部
２３平坦面
２４中間層
２５外層

Claims

前側端部と後側端部を有する実装部、上記実装部の後側から前側へと延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブであって、
上記先端部の中間層は、上記外層の上端面よりも上方に突出した垂直方向突出部と、上記外層よりも前方に突出した水平方向突出部と、上記水平方向突出部から上記垂直方向突出部へと連なる傾斜面を有し、上記水平方向突出部が上記実装部の前側端部よりも前方に位置することを特徴とするプローブ。
前側端部と後側端部を有する実装部、上記実装部の後側から前側へと延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブを複数実装したプローブカードであって、
上記先端部の中間層は、上記外層の上端面よりも上方に突出した垂直方向突出部と、上記外層よりも前方に突出した水平方向突出部と、上記水平方向突出部から上記垂直方向突出部へと連なる傾斜面を有し、上記水平方向突出部が上記実装部の前側端部よりも前方に位置することを特徴とするプローブカード。
プローブをプローブカードに実装する際のプローブの位置決め方法であって、
上記プローブは、前側端部と後側端部を有する実装部、上記実装部の後側から前側へと延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造であり、上記先端部の中間層は、上記外層の上端面よりも上方に突出した垂直方向突出部と、上記外層よりも前方に突出した水平方向突出部と、上記水平方向突出部から上記垂直方向突出部へと連なる傾斜面を有し、上記水平方向突出部が上記実装部の前側端部よりも前方に位置しており、
上記プローブを保持し所定の位置に移動させるプローブ把持手段によって、上記プローブを所定の位置へと移動させ、上記プローブの先端部を上方からカメラで撮影し、上記プローブ先端部の平面を表す映像に写っている上記プローブの先端部の水平突出部の輪郭を認識して、上記輪郭が所定の位置にあるかどうかを確認し、上記プローブの位置決めが正確に行われているかどうかを確認することを特徴とするプローブの位置決め方法。