JP2011043493A - Probe card and probe device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子の電気試験に使用されるプローブカードおよびそのプローブカードを用いたプローブカード装置に関するものである。 The present invention relates to a probe card used for electrical testing of semiconductor elements and a probe card apparatus using the probe card.
近年、電子機器の小型化・高密度化に伴い、電子機器に使用される半導体素子のみならず、その半導体素子が搭載されるパッケージや配線基板、あるいは半導体素子の電気的な検査をするためのプローブカードに対しても配線の微細化および高密度化が要求されている。また、半導体素子の高速化に伴って高周波信号の伝送が可能であることも求められ、プローブカードに対して半導体素子の電極との確実な接触を図ることも求められている。 In recent years, along with miniaturization and higher density of electronic devices, not only semiconductor elements used in electronic devices but also packages, wiring boards on which the semiconductor elements are mounted, or electrical inspection of semiconductor elements The probe card is also required to have finer wiring and higher density. In addition, it is required that high-frequency signals can be transmitted as the speed of the semiconductor element increases, and it is also required that the probe card be reliably contacted with the electrodes of the semiconductor element.
このような要求に応えるものとして、微細なパターン加工が可能であり、平坦性および高周波特性に優れた基板として、研磨加工により平坦化したセラミック基板上に薄膜導体と薄膜の絶縁層とを複数層形成した多層配線部を形成した、いわゆるビルドアップ方式の配線基板がある(例えば、特許文献1を参照。)。図14および図15は、従来のプローブカードの一例を示す断面図である。従来のプローブカードは、複数のセラミック絶縁層11dと内部配線11aおよび外部配線11cとビア導体11bとから成るセラミック配線基板11の上面に薄膜で配線層13を形成し、さらにその上に絶縁樹脂層12と配線層13とを交互に積層して形成されていた。そして、絶縁樹脂層12の上下に位置する配線層13は貫通導体14により接続されており、最上層の配線層13にプローブピン15が接合されているものであった。
In order to meet such demands, fine patterning is possible, and as a substrate excellent in flatness and high frequency characteristics, a thin film conductor and a thin insulating layer are formed on a ceramic substrate flattened by polishing. There is a so-called build-up type wiring board in which the formed multilayer wiring portion is formed (see, for example, Patent Document 1). 14 and 15 are sectional views showing an example of a conventional probe card. In a conventional probe card, a
従来のプローブカードに用いるセラミック配線基板11は、セラミック配線基板11の製造過程で焼成収縮をするため、基板自体に反りが発生してしまうことがあり、基板を平坦に作製することが困難であった。これを解決するために、焼成後のセラミック配線基板11に平面研削を施して平坦となした主面に薄膜導体と薄膜絶縁層とを複数層形成した多層配線部を形成した、いわゆるビルドアップ方式の配線基板を製作することにより、配線が微細でかつ高密度なプローブカードを実現していた。
Since the
しかしながら、電気試験が行なわれる半導体素子はシリコンウエハに多数個形成されており、近年ではシリコンウエハのサイズを大きくして一度の工程で多数の半導体素子を製造する要求が高まり、シリコンウエハのサイズも直径15インチと大型化してきている。 However, a large number of semiconductor elements to be subjected to electrical tests are formed on a silicon wafer. In recent years, the demand for manufacturing a large number of semiconductor elements in a single process by increasing the size of the silicon wafer has increased. It is getting bigger with a diameter of 15 inches.
このため、プローブカードに用いられるセラミック配線基板11もシリコンウエハの大型化に比例して大型化が要求されており、大型化したセラミック配線基板11は焼成後に平面研削を施したとしても、セラミッ配線基板11全体を十分に平坦となすことが困難となってきている。
For this reason, the
そのため、多数個の半導体素子が形成されたシリコンウエハの半導体素子の電極に、プローブピン15用のパッド部に接続されたプローブピン15を押し当てた際、セラミック配線基板11の反りに起因して、確実に接触しているプローブピン15だけではなく、接触が不確実なプローブピン15が発生していた。接触が不確実なプローブピン15をなくすためには、
プローブカードをより大きな力でシリコンウエハ側に押し込むことが必要となるが、このような大きい力でプローブカードを押し込むと、当初接触が不確実なプローブピン15は接触が確実になるものの、当初から確実に接触していたプローブピン15は半導体素子の電極に強く押し込まれることとなり、半導体素子の電極が欠けたり、破壊されたりするという不具合が発生していた。
Therefore, when the
Although it is necessary to push the probe card into the silicon wafer side with a larger force, if the probe card is pushed with such a large force, the
この問題点を解決するために、プローブピン15に弾性を持たせておき、大きい力でプローブカードを押し込んだ場合でも、プローブピン15の弾性力により半導体素子の電極に大きな力が加わることを防いで、半導体素子の電極に欠けや破壊が生じることを効果的に防ぐことが考えられている。そこで、プローブピ15に弾性を持たせる方法としては、図10に示す例のように、一般的にはプローブピン15に折り返し部を形成し、この折り返し部によりいわゆるバネの効果をプローブピン15に持たせるという形状の工夫が行なわれている。
In order to solve this problem, the
このようにして、プローブピン15に折り返し部を形成するにはプローブピン15の長さを長くする必要があるため、高周波伝送を行なうために求められるインピーダンス整合がセラミック配線基板11部分では設計的になされるものの、長さの長いプローブピン15の部分ではインピーダンス整合を図ることができないため、高周波信号の伝送が困難になるという問題があった。
In this way, in order to form the folded portion on the
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、プローブピンの半導体素子の電極への接続が確実に行なえるとともに、インピーダンスの不整合が小さいプローブカードおよびプローブ装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a probe card and a probe device that can reliably connect the probe pins to the electrodes of the semiconductor elements and have a small impedance mismatch. There is to do.
本発明のプローブカードは、セラミック配線基板の上面に複数の絶縁樹脂層と複数の配線層とが交互に積層され、前記絶縁樹脂層の上下に位置する前記配線層間が貫通導体で接続された配線基板と、最上層の前記絶縁樹脂層の上面に位置する前記配線層に接続されたプローブピンとを具備しており、最上層直下の2層目以降の前記絶縁樹脂層の少なくとも1層に、平面視で前記プローブピンの前記配線層との接続領域を投影した領域に対応する前記絶縁樹脂層の非形成領域が設けられていることを特徴とするものである。 The probe card of the present invention is a wiring in which a plurality of insulating resin layers and a plurality of wiring layers are alternately laminated on the upper surface of a ceramic wiring board, and the wiring layers positioned above and below the insulating resin layer are connected by through conductors. A substrate and a probe pin connected to the wiring layer located on the upper surface of the uppermost insulating resin layer, and at least one of the second and subsequent insulating resin layers immediately below the uppermost layer is planar A region where the insulating resin layer is not formed corresponding to a region where a connection region of the probe pin with the wiring layer is projected is provided.
また、本発明のプローブカードは、上記構成において、前記非形成領域が、平面視で前記接続領域を投影した領域と同じ領域であることを特徴とするものである。 Moreover, the probe card of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the non-formation region is the same region as the region where the connection region is projected in plan view.
また、本発明のプローブカードは、上記構成において、前記非形成領域が複数設けられており、前記絶縁樹脂層の平面視で隣接する前記非形成領域が、互いに異なる前記絶縁樹脂層に形成されていることを特徴とするものである。 In the probe card of the present invention, in the above configuration, a plurality of the non-formation regions are provided, and the non-formation regions adjacent in a plan view of the insulation resin layer are formed on the different insulation resin layers. It is characterized by being.
また、本発明のプローブカードは、上記構成において、前記非形成領域の形状が、下から上に向かって漸次径が大きくなっていることを特徴とするものである。 The probe card according to the present invention is characterized in that, in the above configuration, the non-formation region has a gradually increasing diameter from bottom to top.
また、本発明のプローブカードは、上記構成において、前記非形成領域が設けられた前記絶縁樹脂層の上面と前記絶縁樹脂層の前記非形成領域の側面との間の角部の縦断面形状が円弧状であることを特徴とするものである。 In the probe card of the present invention, the vertical cross-sectional shape of the corner between the upper surface of the insulating resin layer provided with the non-forming region and the side surface of the non-forming region of the insulating resin layer in the above configuration It is characterized by an arc shape.
また、本発明のプローブカードは、上記構成において、前記非形成領域が設けられた前記絶縁樹脂層の上面と前記絶縁樹脂層の前記非形成領域の側面との間の角部が面取りされていることを特徴とするものである。 In the probe card of the present invention, the corner portion between the upper surface of the insulating resin layer provided with the non-forming region and the side surface of the non-forming region of the insulating resin layer is chamfered in the above configuration. It is characterized by this.
また、本発明のプローブ装置は、上記構成の本発明のプローブカードを用いたことを特
徴とするものである。
The probe device of the present invention is characterized by using the probe card of the present invention having the above-described configuration.
本発明のプローブカードによれば、最上層直下の2層目以降の絶縁樹脂層の少なくとも1層に、平面視でプローブピンの配線層との接続領域(以下、プローブピン接続領域という)を投影した領域に対応する絶縁樹脂層の非形成領域が設けられていることから、プローブカードに使用するプローブピンの長さを短くして、要求されるインピーダンス特性に極力整合させて高周波信号の伝送を良好にし、またプローブピンが半導体素子の電極に押し込まれたとき、プローブピンが半導体素子の電極から受ける押し込み力と反対向きの力によって発生する最上層の絶縁樹脂層の変形を、非形成領域によって吸収することが可能となるので、半導体素子の電極には大きな力が加わることはなく、半導体素子の電極に欠けや破壊が生じることを低減することが可能となる。その結果、半導体素子の電極とプローブピンとの接触を確実にすることが可能となり、また要求されるインピーダンス特性に極力整合させることができ、高周波信号の伝送を良好にすることが可能となる。 According to the probe card of the present invention, a connection region (hereinafter referred to as a probe pin connection region) with the wiring layer of the probe pin is projected on at least one of the second and subsequent insulating resin layers immediately below the uppermost layer in plan view. Since the non-formation region of the insulating resin layer corresponding to the region is provided, the length of the probe pin used for the probe card is shortened to match the required impedance characteristics as much as possible to transmit high-frequency signals. When the probe pin is pushed into the electrode of the semiconductor element, the deformation of the uppermost insulating resin layer caused by the force opposite to the pushing force that the probe pin receives from the electrode of the semiconductor element is Since it is possible to absorb, a large force is not applied to the electrode of the semiconductor element, and the occurrence of chipping or destruction of the electrode of the semiconductor element is reduced. It becomes possible. As a result, it is possible to ensure the contact between the electrode of the semiconductor element and the probe pin, match as much as possible with the required impedance characteristics, and improve the transmission of the high-frequency signal.
また、本発明のプローブカードによれば、上記構成において、非形成領域が、平面視で接続領域を投影した領域と同じ領域であるときには、プローブピンが半導体素子の電極に押し込まれたとき、プローブピンが半導体素子の電極から受ける押し込み力と反対向きの力によって発生する最上層の絶縁樹脂層の変形を、少なくとも平面視でプローブピン接続領域を投影した領域と同じ領域の非形成領域によって確実に吸収することが可能となるので、半導体素子の電極には大きな力が加わることはなく、半導体素子の電極に欠けや破壊が生じることをより低減することが可能となる。その結果、半導体素子の電極とプローブピンとの接触をより確実にすることが可能となり、また要求されるインピーダンス特性に極力整合させることができ、高周波信号の伝送をより良好にすることが可能となる。 According to the probe card of the present invention, in the above configuration, when the non-formation region is the same region as the region where the connection region is projected in plan view, the probe pin is pushed into the electrode of the semiconductor element. The deformation of the uppermost insulating resin layer caused by the force opposite to the pushing force that the pin receives from the electrode of the semiconductor element is ensured by the non-formation region that is the same region as the region where the probe pin connection region is projected at least in plan view Since absorption is possible, a large force is not applied to the electrode of the semiconductor element, and it is possible to further reduce the occurrence of chipping or breakage in the electrode of the semiconductor element. As a result, the contact between the electrode of the semiconductor element and the probe pin can be made more reliable, the impedance characteristics can be matched as much as possible, and the transmission of high-frequency signals can be made better. .
また、本発明のプローブカードによれば、上記構成において、非形成領域が複数設けられており、絶縁樹脂層の平面視で隣接する非形成領域が、互いに異なる絶縁樹脂層に形成されているときには、配線層の回路形成が非形成領域によって制限されることがなくなり、配線層の回路設計の自由度を大幅に向上させることができるため、最適な回路設計による電気信号の伝送を良好に行なうことが可能となる。 Further, according to the probe card of the present invention, in the above configuration, when a plurality of non-formation regions are provided and adjacent non-formation regions in plan view of the insulation resin layer are formed in different insulation resin layers. Since the circuit formation of the wiring layer is not limited by the non-formation region, and the degree of freedom in circuit design of the wiring layer can be greatly improved, the electric signal transmission by the optimum circuit design can be performed well. Is possible.
また、本発明のプローブカードによれば、上記構成において、非形成領域の形状が、下から上に向かって漸次径が大きくなっているときには、非形成領域が設けられた絶縁樹脂層の上面と絶縁樹脂層の非形成領域の側面との間の角部の角度θが鈍角となることから、この角部を支点とする非形成領域の直上の絶縁樹脂層を剪断しようとする力が小さくなり、また、角部が鋭角ではなく角部近傍が変形し難いので、非形成領域の直上の絶縁樹脂層の、上記支点を起点とした剪断力によるクラックの発生または角部の繰り返しの変形によるクラックの発生を有効に防止することができる。その結果、プローブカードの破損を有効に防止することができ、プローブカードの長期信頼性を確保することが可能となる。 Further, according to the probe card of the present invention, in the above configuration, when the shape of the non-formed region is gradually increased from the bottom to the top, the upper surface of the insulating resin layer provided with the non-formed region Since the angle θ between the corners of the insulating resin layer and the side surface of the non-formed region becomes an obtuse angle, the force to shear the insulating resin layer immediately above the non-formed region with the corner as a fulcrum is reduced. In addition, since the corner is not an acute angle and is difficult to deform in the vicinity of the corner, the insulating resin layer directly above the non-formation region is cracked due to the occurrence of cracks due to the shearing force starting from the fulcrum or the repeated deformation of the corners. Can be effectively prevented. As a result, damage to the probe card can be effectively prevented, and long-term reliability of the probe card can be ensured.
また、本発明のプローブカードによれば、上記構成において、非形成領域が設けられた絶縁樹脂層の上面と絶縁樹脂層の非形成領域の側面との間の角部の縦断面形状が円弧状であるときには、非形成領域の直上の絶縁樹脂層を剪断しようとする力が分散されて非形成領域の直上の絶縁樹脂層を剪断しようとする力が小さくなり、上記支点を起点としたクラックの発生をより有効に防止することができる。その結果、プローブカードの破損をより有効に防止することができ、プローブカードの長期信頼性を確保することが可能となる。 According to the probe card of the present invention, in the above configuration, the vertical cross-sectional shape of the corner between the upper surface of the insulating resin layer provided with the non-forming region and the side surface of the non-forming region of the insulating resin layer is an arc shape. When this is the case, the force to shear the insulating resin layer immediately above the non-formed region is dispersed, and the force to shear the insulating resin layer directly above the non-formed region is reduced, so that cracks originating from the fulcrum Occurrence can be prevented more effectively. As a result, damage to the probe card can be prevented more effectively, and long-term reliability of the probe card can be ensured.
また、本発明のプローブカードによれば、上記構成において、非形成領域が設けられた絶縁樹脂層の上面と絶縁樹脂層の非形成領域の側面との間の角部が面取りされているときには、非形成領域の直上の絶縁樹脂層を剪断しようとする力が分散されて非形成領域の直
上の絶縁樹脂層を剪断しようとする力が小さくなり、上記支点を起点としたクラックの発生をより有効に防止することができる。その結果、プローブカードの破損をより有効に防止することができ、プローブカードの長期信頼性を確保することが可能となる。
According to the probe card of the present invention, in the above configuration, when the corner between the upper surface of the insulating resin layer provided with the non-forming region and the side surface of the non-forming region of the insulating resin layer is chamfered, The force to shear the insulating resin layer directly above the non-formed area is dispersed and the force to shear the insulating resin layer directly above the non-formed area is reduced, making the generation of cracks starting from the above fulcrum more effective. Can be prevented. As a result, damage to the probe card can be prevented more effectively, and long-term reliability of the probe card can be ensured.
また、本発明のプローブ装置によれば、上記構成の本発明のプローブカードを用いたことから、シリコンウエハ上の半導体素子の電極に欠けや破壊が生じることを低減することが可能となり、半導体素子の電極とプローブピンとの接触を確実にすることが可能となる。また要求されるインピーダンス特性に極力整合させることができ、高周波信号を伝送する半導体素子の電気試験が可能となる。 Further, according to the probe device of the present invention, since the probe card of the present invention having the above-described configuration is used, it is possible to reduce the occurrence of chipping or destruction in the electrodes of the semiconductor element on the silicon wafer. It is possible to ensure contact between the electrode and the probe pin. Further, it can be matched to the required impedance characteristics as much as possible, and an electrical test of a semiconductor element that transmits a high-frequency signal becomes possible.
本発明のプローブカードおよびプローブ装置について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明のプローブカードの実施の形態の一例を示す断面図である。図2は、図1のA部を拡大して示す断面図である。図3は、本発明のプローブカードの実施の形態の他の例を示す断面図である。図4は、図3のA部を拡大して示す断面図である。図5,図6および図7は、それぞれ本発明のプローブカードの実施の形態の他の例を示す断面図である。図8は、本発明のプローブカードの実施の形態の他の例を拡大して示す断面図である。図9は、本発明のプローブカードの実施の形態の他の例を示す断面図である。図10は、図9のB部の一例を示す要部拡大断面図である。図11(a)〜(d)は、それぞれ図9のB部の他の例を示す要部拡大断面図である。図12および図13は、本発明のプローブカードの実施の形態の他の例の要部を拡大して示す断面図である。 The probe card and the probe device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an example of an embodiment of a probe card of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a portion A of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the probe card of the present invention. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion A in FIG. 5, 6 and 7 are sectional views showing other examples of the embodiment of the probe card of the present invention. FIG. 8 is an enlarged sectional view showing another example of the embodiment of the probe card of the present invention. FIG. 9 is a sectional view showing another example of the embodiment of the probe card of the present invention. FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing an example of a B part in FIG. FIGS. 11A to 11D are enlarged cross-sectional views of main parts showing other examples of the B part of FIG. FIGS. 12 and 13 are enlarged cross-sectional views showing a main part of another example of the embodiment of the probe card of the present invention.
図1〜図13において、1はセラミック配線基板、1aはセラミック配線基板1の内部配線、1bはセラミック配線基板1のビア導体、1cはセラミック配線基板1の外部配線、1dはセラミック配線基板1のセラミック絶縁層、2は絶縁樹脂層、2aは非形成領域6が設けられた絶縁樹脂層2の上面、3は絶縁樹脂層2の上に形成された配線層、4は絶縁樹脂層2を貫通して形成された貫通導体、5はプローブピン、6は絶縁樹脂層2の非形成領域、6aは絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面である。図1に示す例では、配線基板の最表面の配線層3は横方向に6つ並んでおり、絶縁樹脂層2は3層、セラミック配線基板
1のセラミック絶縁層1bも3層および4層と簡略化した例を示している。プローブカードで検査するウエハ上の半導体素子の数および半導体素子の端子の数、およびそれらの配置に応じて、絶縁樹脂層2,配線層3,貫通導体4,プローブピン5,内部配線1a,ビア導体1bおよび外部配線1cの大きさや配置が設定される。
1 to 13, 1 is a ceramic wiring board, 1 a is an internal wiring of the
本発明のプローブカードは、図1,図2および図8に示す例のように、セラミック配線基板1の上面に複数の絶縁樹脂層2と複数の配線層3とが交互に積層され、絶縁樹脂層2の上下に位置する配線層3間が貫通導体4で接続された配線基板と、最上層の絶縁樹脂層2の上面に位置する配線層3に接続されたプローブピン5とを具備しており、最上層直下の2層目以降の絶縁樹脂層2の少なくとも1層(図1および図2に例では2層目、図8に示す例では2層目および3層目)に、平面視でプローブピン接続領域を投影した領域に対応する絶縁樹脂層2の非形成領域6が設けられていることを特徴とするものである。このような構成としたことから、最上層直下の2層目以降の絶縁樹脂層2の少なくとも1層に平面視でプローブピン接続領域を投影した領域に対応する絶縁樹脂層2の非形成領域6が設けられていることにより、プローブカードに使用するプローブピン5の長さを短くして、要求されるインピーダンス特性に極力整合させて高周波信号の伝送を良好にし、またプローブピン5が半導体素子の電極に押し込まれたとき、プローブピン5が半導体素子の電極から受ける押し込み力と反対向きの力によって発生する最上層の絶縁樹脂層2の変形を、非形成領域6によって吸収することが可能となるので、半導体素子の電極には大きな力が加わることはなく、半導体素子の電極に欠けや破壊が生じることを低減することが可能となる。その結果、半導体素子の電極とプローブピン5との接触を確実にすることが可能となり、また要求されるインピーダンス特性に極力整合させることができ、高周波信号の伝送を良好にすることが可能となる。
In the probe card of the present invention, a plurality of insulating
また、本発明のプローブカードは、上記構成において、図3および図4に示す例のように、非形成領域6が、平面視でプローブピン接続領域を投影した領域と同じ領域であることが好ましい。このような構成としたときには、プローブピン5が半導体素子の電極に押し込まれたとき、プローブピン5が半導体素子の電極から受ける押し込み力と反対向きの力によって発生する最上層の絶縁樹脂層2の変形を、平面視でプローブピン接続領域を投影した領域と同じ領域である非形成領域6によって確実に吸収することが可能となるので、半導体素子の電極には大きな力が加わることはなく、半導体素子の電極に欠けや破壊が生じることをより低減することが可能となり、半導体素子の電極とプローブピンとの接触を確実にすることが可能となり、また要求されるインピーダンス特性に極力整合させることができ、高周波信号の伝送をより良好にすることが可能となる。
In the probe card of the present invention, in the above configuration, as in the example shown in FIGS. 3 and 4, the
また、本発明のプローブカードは、上記構成において、図5〜図7に示す例のように、非形成領域6が複数設けられており、絶縁樹脂層2の平面視で隣接する非形成領域6が、互いに異なる絶縁樹脂層2に形成されていることが好ましい。このような構成としたときには、配線層3の回路形成が非形成領域6によって制限されることがなくなり、配線層3の回路設計の自由度を大幅に向上させることができるため、最適な回路設計による電気信号の伝送を良好に行なうことが可能となる。
Moreover, the probe card of the present invention has a plurality of
また、本発明のプローブカードは、上記構成において、図9および図10に示す例のように、非形成領域6の形状が、下から上に向かって漸次径が大きくなっていることが好ましい。このような構成としたときには、非形成領域6が設けられた絶縁樹脂層2の上面2aと絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aとの間の角部の角度θが鈍角となることから、この角部を支点とする非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2を剪断しようとする力が小さくなり、また、角部が鋭角ではなく角部近傍が変形し難いので、非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2の、上記支点を起点とした剪断力によるクラックの発生または角部の繰り返しの変形によるクラックの発生を有効に防止することができる。その結果、プローブカードの
破損を有効に防止することができ、プローブカードの長期信頼性を確保することが可能となる。
Further, in the probe card of the present invention, in the above configuration, as in the example shown in FIGS. 9 and 10, it is preferable that the
また、本発明のプローブカードによれば、上記構成において、図12に示す例のように、非形成領域6が設けられた絶縁樹脂層2の上面2aと絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aとの間の角部の縦断面形状が円弧状であるときには、非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2を剪断しようとする力が分散されて非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2を剪断しようとする力が小さくなり、上記支点を起点としたクラックの発生をより有効に防止することができる。その結果、プローブカードの破損をより有効に防止することができ、プローブカードの長期信頼性を確保することが可能となる。
Further, according to the probe card of the present invention, in the above configuration, the upper surface 2a of the insulating
また、本発明のプローブカードによれば、上記構成において、図13に示す例のように、非形成領域6が設けられた絶縁樹脂層2の上面2aと絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aとの間の角部が面取りされているときには、非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2を剪断しようとする力が分散されて非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2を剪断しようとする力が小さくなり、上記支点を起点としたクラックの発生をより有効に防止することができる。その結果、プローブカードの破損をより有効に防止することができ、プローブカードの長期信頼性を確保することが可能となる。
Further, according to the probe card of the present invention, in the above configuration, the upper surface 2a of the insulating
また、本発明のプローブ装置は、上記構成の本発明のプローブカードを用いることから、シリコンウエハ上の半導体素子の電極に欠けや破壊が生じることを低減することが可能となり、半導体素子の電極とプローブピン5との接触を確実にすることが可能となり、また要求されるインピーダンス特性に極力整合させることができ、高周波信号を伝送する半導体素子の電気試験が可能となる。 In addition, since the probe device of the present invention uses the probe card of the present invention having the above configuration, it is possible to reduce the occurrence of chipping or breakage in the electrodes of the semiconductor elements on the silicon wafer. The contact with the probe pin 5 can be ensured, and the required impedance characteristic can be matched as much as possible, and an electrical test of a semiconductor element that transmits a high-frequency signal is possible.
セラミック配線基板1は、セラミックスから成る絶縁基体とその表面に形成された外部配線1cおよび内部に形成された内部配線1aならびにビア導体1bを有する。絶縁基体を図1〜図6に示す例のように複数のセラミック絶縁層1dで構成し、内部配線1aおよびビア導体1bを展開することで、外部配線1cの間隔を大きくすることができる。絶縁樹脂層2の上面の配線層3の間隔が大きい場合は、内部配線1aを展開する必要がないので、絶縁基板は1層のセラミック絶縁層1dで構成してもよい。外部配線1cは、配線基板を外部回路に接続するためのものである。内部配線1aおよびビア導体1bは、外部配線1cと絶縁樹脂層2に形成された配線層3とを電気的に接続するためのものであり、内部配線1aはセラミック絶縁層1d・1d間に形成され、またビア導体1bはセラミック絶縁層1dを貫通して内部配線1a・1a間および内部配線1aと外部配線1cとを接続するものである。
The
また、セラミック配線基板1は、周知の技術によってセラミック絶縁層1dおよび絶縁樹脂層2の誘電率と内部配線1a,ビア導体1b,外部配線1c,配線層3および貫通導体4の形状ならびに相互の位置とを調整することによって、信号配線のインピーダンスを一般的に標準とされるインピーダンスである50Ωに設計することができる。
The
セラミック配線基板1のセラミック絶縁層1dは、酸化アルミニウム(アルミナ:Al2O3)質焼結体,窒化アルミニウム(AlN)質焼結体,炭化珪素(SiC)質焼結体,ムライト質焼結体,ガラスセラミックス等のセラミックスから成るものである。プローブカードとしては、熱膨張係数がウエハを形成するシリコン(Si)に近い、酸化アルミニウム(Al2O3)質焼結体またはガラスセラミックスから成るものが好ましい。セラミック絶縁層1dがこのようなセラミックスから成るものであると、配線基板上にプローブピン5を形成する際に、プローブピン5が形成されたシリコンウエハと配線基板との熱膨張差によってプローブピン5やプローブピン5の接合部に加わる熱応力が比較的小さな
ものとなるので好ましい。
The ceramic insulating layer 1d of the
セラミック配線基板1の内部配線1aおよび外部配線1cは、セラミック絶縁層1dと同時焼成により形成される、タングステン(W),モリブデン(Mo),モリブデン−マンガン(Mo−Mn)合金,銀(Ag),銅(Cu),金(Au),銀−パラジウム(Ag−Pd)合金等の金属を主成分とするメタライズからなるものである。
The internal wiring 1a and the external wiring 1c of the
このようなセラミック配線基板1は、以下の方法により製作される。例えば、セラミック絶縁層1dが酸化アルミニウム質焼結体で形成される場合には、まず、酸化アルミニウム,酸化珪素,酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムの原材料粉末に適当な有機バインダおよび溶媒を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法等によってシート状に成形し、セラミック絶縁層1dとなる複数のセラミックグリーンシートを作製する。
Such a
次に、セラミックグリーンシートのビア導体1bが形成される所定位置に適当な打ち抜き加工により貫通孔を形成するとともに、貫通孔に導体ペーストを充填する。また、スクリーン印刷法等によってセラミックグリーンシートの所定位置に内部配線1aとなる導体ペースト層を10μm〜20μmの厚みに形成する。導体ペーストは、タングステン(W),モリブデン(Mo),モリブデン−マンガン(Mo−Mn)合金等の融点の高い金属粉末と適当な樹脂バインダおよび溶剤とを混練することにより作製される。 Next, a through hole is formed by a suitable punching process at a predetermined position where the via conductor 1b of the ceramic green sheet is formed, and the through hole is filled with a conductive paste. In addition, a conductor paste layer serving as the internal wiring 1a is formed to a thickness of 10 μm to 20 μm at a predetermined position of the ceramic green sheet by screen printing or the like. The conductive paste is produced by kneading a metal powder having a high melting point such as tungsten (W), molybdenum (Mo), molybdenum-manganese (Mo-Mn) alloy, an appropriate resin binder, and a solvent.
最後に、これらセラミックグリーンシートを重ね合わせて圧着して積層体を作製し、この積層体を1500℃〜1600℃程度の高温で焼成することによってセラミック配線基板1が作製される。セラミック配線基板1の上面は、研磨することにより平坦にしておくと、その上に絶縁樹脂層2を形成しやすく、また配線基板の上面が平坦になるので、よりプローブカードに適した配線基板とすることができる。セラミック配線基板1の外部配線1cの表面には、腐食防止や外部回路との接続性のために、厚さ1μm〜10μm程度のニッケルめっき層および厚さ0.1μm〜3μm程度の金めっき層を順次形成するとよい。
Finally, these ceramic green sheets are superposed and pressure-bonded to produce a laminate, and the laminate is fired at a high temperature of about 1500 ° C. to 1600 ° C., thereby producing the
セラミック配線基板1の上面の配線層3は、研磨されたセラミック配線基板1の上面の全面に、0.1μm〜3μm程度の厚みの、例えばクロム−銅(Cr−Cu)合金層やチタ
ン−銅(Ti−Cu)合金層から成る下地導体層を形成し、その上に配線層3のパターン形状の開口を有するレジスト膜を形成して、このレジスト膜をマスクとしてめっき等で銅や金等の金属から成る、2μm〜10μm程度の厚みの主導体層を形成する。そして、レジスト膜を剥離除去し、下地導体層の露出した部分をエッチングにより除去することで形成される。その表面には、さらに、めっき法によりニッケルや金のめっき層を形成するとよい。
The
絶縁樹脂層2は、ポリイミド樹脂,ポリフェニレンサルファイド樹脂,全芳香族ポリエステル樹脂,BCB(ベンゾシクロブテン)樹脂,エポキシ樹脂,ビスマレイミドトリアジン樹脂,ポリフェニレンエーテル樹脂,ポリキノリン樹脂,フッ素樹脂等の絶縁性の樹脂から成るものである。
The insulating
セラミック配線基板1の上に絶縁樹脂層2を形成するには、例えば、ポリイミド樹脂からなる場合には、ワニス状のポリイミド前駆体を基板1の上面にスピンコート法,ダイコート法,カーテンコート法または印刷法等の塗布法によって塗布し、しかる後、400℃程
度の熱で硬化させてポリイミド化させることによって、ヤング率が2〜5GPaで10μm〜50μmの厚みに形成する。あるいは、上記樹脂から成る10μm〜50μm程度の厚みのシートの下面に、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂,シロキサン変性ポリイミド樹脂,ポリイミド樹脂,ビスマレイミドトリアジン樹脂またはエポキシ樹脂等の樹脂接着剤をド
クターブレード法等の塗布法にて塗布して乾燥させることで乾燥後の厚みが5μm〜20μmでヤング率が2GPaの接着剤層を形成し、これをセラミック配線基板1の上に重ねて加熱プレスすることで形成する。いずれの方法によっても、絶縁樹脂層2に貫通導体4および配線層3を形成して上記工程を必要な絶縁樹脂層2の数だけ繰り返すことで複数の絶縁樹脂層2が形成される。フィルム樹脂を用いる方法は、複数のフィルムを一括してプレスすることが可能であり、1層毎に塗布および硬化を行なう必要がないので、製造工程を短くすることができる。
In order to form the insulating
絶縁樹脂層2の貫通導体4が形成される部分には、例えば、直径20μm〜100μmの貫
通孔が形成される。この貫通孔の形成方法は、まず絶縁樹脂層2に開口を有するレジスト膜を形成するとともに、このレジスト膜の開口に位置する絶縁樹脂層2をエッチングすることによって、あるいはレーザー光を使い直接絶縁樹脂層2の一部を除去することによって形成される。このときのレーザー光にはエキシマレーザー,CO2レーザー等を用いることができるが、貫通孔の内壁の形状を垂直に近く調整でき、さらに貫通孔の内壁面を滑らかに加工できる紫外線レーザーによるレーザー光で形成しておくことが好ましい。あるいは、ワニス状の樹脂を塗布する方法の場合であれば、感光性の樹脂を用いて、例えば露光により貫通孔が形成される部分以外を硬化させて、貫通孔が形成される部分の樹脂をエッチングにより除去することによって貫通孔を形成してもよい。
In the portion of the insulating
絶縁樹脂層2の上面の配線層3の形成は、まず、蒸着法やスパッタリング法,イオンプレーティング法等の薄膜形成法により、絶縁樹脂層2の主面の全面に、0.1μm〜3μm
程度の厚みの、例えばクロム−銅(Cr−Cu)合金層やチタン−銅(Ti−Cu)合金層から成る下地導体層を形成する。次に、下地導体層の上に配線層3のパターン形状の開口を有するレジスト膜を形成して、このレジスト膜をマスクとしてめっき等で、銅や金等の電気抵抗の小さい金属から成る、2μm〜10μm程度の厚みの主導体層を形成する。そして、レジスト膜を剥離除去し、下地導体層の露出した部分をエッチングにより除去することで配線層3が形成される。最上層の配線層3の表面には、外部配線1cと同様に、めっき法によりニッケルや金のめっき層を形成するとよい。
The
A base conductor layer made of, for example, a chromium-copper (Cr-Cu) alloy layer or a titanium-copper (Ti-Cu) alloy layer is formed to a certain thickness. Next, a resist film having a pattern-shaped opening of the
また、絶縁樹脂層2の上面の配線層3は、絶縁樹脂層2に配線層3と同形状の凹部を形成しておき、その凹部内に配線層3を形成すると、絶縁樹脂層2の上面と配線層3の上面との間に段差がなく平坦になるので、複数の絶縁樹脂層2を積層しても配線基板の上面は平坦となり、最上層の絶縁樹脂層2の上面の配線層3に電子部品やプローブピンをより良好に接続することが可能となるので好ましい。絶縁樹脂層2に凹部を形成するには、絶縁樹脂層2の表面に配線層3のパターン形状の開口を有するレジスト膜を形成して、RIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)等のエッチング法により絶縁樹脂層2の露出した部分の表面を除去して形成すればよい。
In addition, the
貫通導体4は、配線層3を形成する前に、例えば、銅等の金属粉末と樹脂とを主成分とする導体ペーストを絶縁樹脂層2の貫通孔に充填しておくことによって、図1〜図6に示す例のような、貫通孔が導体により充填されたものが形成される。導体ペーストは、銅等の金属粉末と樹脂と溶媒とから成り、貫通孔に充填した後に加熱硬化させることにより固化するものである。あるいは、配線層3を形成する際に、貫通孔の内面にも下地導体層および主導体層を形成することにより、配線層3と同時に形成してもよい。この場合の貫通導体4は、絶縁樹脂層2の貫通孔の内面に被着して形成され、貫通孔は導体により充填されたものとはならない。主導体層を形成する際のめっき厚みを厚くすると、図1〜図6に示す例のような、貫通孔が導体により充填されたものとすることができる。貫通導体4を配線層3と同時に形成する場合は、貫通孔の内面に薄膜により下地導体層を良好に形成することができるように、図1〜図6に示す例のように、貫通孔は絶縁樹脂層2の上面側の方が大きくなるような形状にするのが好ましい。このような形状の貫通孔は、エッチング
により貫通孔を形成する場合はエッチング条件の調節により、レーザ光により貫通孔を形成する場合はレーザ光の出力等の調節により、感光性樹脂を用いる場合は露光条件やエッチング条件の調節により形成することができる。
Before forming the
プローブピン5は、例えば、以下のようにして作製され、配線基板に取り付けられることによって本発明のプローブカードが製作される。まず、シリコンウエハの1面にエッチングにより複数のプローブピン5の雌型を形成し、雌型を形成した面にめっき法によりニッケルから成る金属を被着させるとともに雌型をニッケルで埋め込み、埋め込まれたニッケル以外のウエハ上のニッケルをエッチング等の加工を施すことにより除去して、ニッケル製プローブピンが埋設されたシリコンウエハを作製する。このシリコンウエハに埋設されたニッケル製プローブピンを配線基板の最上層の絶縁樹脂層2の上面の配線層3に半田等の接合材で接合する。そして、シリコンウエハを水酸化カリウム水溶液で除去することによって、プローブカードが得られる。
The probe pin 5 is produced, for example, as follows, and attached to a wiring board to produce the probe card of the present invention. First, a female die of a plurality of probe pins 5 is formed on one surface of a silicon wafer by etching, a metal made of nickel is deposited on the surface on which the female die is formed by plating, and the female die is embedded and embedded with nickel. Nickel on the wafer other than nickel is removed by processing such as etching to produce a silicon wafer in which nickel probe pins are embedded. Nickel probe pins embedded in the silicon wafer are bonded to the
本発明のプローブカードにおけるプローブピン5は、弾性を付与する構造とする必要が無く、プローブピン5による信号配線のインピーダンスの変化を極力避けるために、その長さはできるだけ短くすることが好ましい。具体的には、プローブピン5の長さを使用される高周波信号の波長の1/16以下の長さとすると、プローブカード全体のインピーダンスに与えるプローブピン5の影響を小さくできるので好ましい。例えば、5GHzの高周波信号を伝えるためのプローブカードであれば、プローブピン5の長さは3.75mm以下とすることが好ましい。そうすることによって、信号配線において、プローブピン5の先端までのインピーダンスを、前述したセラミック配線基板1のインピーダンスである50Ωに極力近づけて整合させることができるので、測定時にプローブピンとウエハとの接続部分において高周波信号のインピーダンスの不整合による反射がほとんど無く、高周波の伝送に優れたプローブカードとなる。また、プローブピン5の配線基板との接続端部は、例えば、直径0.5mm〜0.8mmのネイルヘッド形状に形成され、プローブピン5の表面には接続に使用される半田等の接合材との濡れ性を確保する目的や、防錆の目的のためにニッケルや金のめっきを施しておくことが望ましい。
The probe pin 5 in the probe card of the present invention does not need to have a structure that imparts elasticity, and the length is preferably as short as possible in order to avoid changes in the impedance of the signal wiring due to the probe pin 5 as much as possible. Specifically, it is preferable to set the length of the probe pin 5 to 1/16 or less of the wavelength of the high-frequency signal to be used, because the influence of the probe pin 5 on the impedance of the entire probe card can be reduced. For example, in the case of a probe card for transmitting a high-frequency signal of 5 GHz, the length of the probe pin 5 is preferably 3.75 mm or less. By doing so, in the signal wiring, the impedance to the tip of the probe pin 5 can be matched as close as possible to the impedance of 50 Ω, which is the impedance of the
非形成領域6の形成は、前述のセラミック配線基板1の上に絶縁樹脂層2を形成する方法のうち、例えば、フィルム樹脂を用いる場合には、最上層直下の2層目以降の絶縁樹脂層2となるフィルム樹脂の、平面視でプローブピン接続領域を投影した領域に対応する箇所を、あらかじめエッチングやレーザー光等で除去しておいたものを用いることによって形成される。
The
図1および図2に示す例のように、最上層直下の2層目以降の絶縁樹脂層2の少なくとも1層(本例では2層目)に、平面視でプローブピン接続領域を投影した領域に対応する絶縁樹脂層2の非形成領域6が設けられていることから、プローブピン5が半導体素子の電極に押し込まれたとき、プローブピン5が半導体素子の電極から受ける押し込み力と反対向きの力によって発生する最上層の絶縁樹脂層2の変形を、非形成領域6によって吸収することが可能となるので、半導体素子の電極には大きな力が加わることはなく、半導体素子の電極に欠けや破壊が生じることを低減することができ、その結果、半導体素子の電極を破壊することなくプローブピン5との接触を確実にすることが可能となる。
As in the example shown in FIGS. 1 and 2, a region in which the probe pin connection region is projected in a plan view on at least one layer (in this example, the second layer) of the second and subsequent insulating
図3および図4に示す例のように、非形成領域6が、平面視でプローブピン接続領域を投影した領域と同じ領域であることが好ましい。このような構成としたときには、プローブピン5が半導体素子の電極に押し込まれたとき、プローブピン5が半導体素子の電極から受ける押し込み力と反対向きの力によって発生する最上層の絶縁樹脂層2の変形を、平面視でプローブピン接続領域を投影した領域と同じ領域である非形成領域6によって確実に吸収することが可能となるので、半導体素子の電極には大きな力が加わることはなく、
半導体素子の電極に欠けや破壊が生じることをより低減することができ、半導体素子の電極とプローブピンとの接触を確実にすることが可能となる。なお、この場合の非形成領域6の大きさは、プローブピン接続領域の大きさに比べて1倍〜1.2倍としておくと、プロ
ーブピン5が半導体素子の電極から受ける押し込み力と反対向きの力によって発生する最上層の絶縁樹脂層2の変形が非形成領域6の部分に侵入することによってより確実に吸収されることとなるので好ましい。
As in the example shown in FIGS. 3 and 4, the
It is possible to further reduce the occurrence of chipping or breakage in the electrodes of the semiconductor element, and to ensure contact between the electrodes of the semiconductor element and the probe pins. In this case, if the size of the
また、図5に示す例のように、非形成領域6が複数設けられており、絶縁樹脂層2の平面視で隣接する非形成領域6が、互いに異なる絶縁樹脂層2に形成されていることが好ましい。このような構成としたときには、配線層3の回路形成が非形成領域6によって制限されることがなくなり、配線層3の回路設計の自由度を大幅に向上させることができるため、最適な回路設計による電気信号の伝送を良好に行なうことが可能となる。なお、図6に示す例のように、非形成領域6が、平面視でプローブピン接続領域を投影した領域と同じ領域であるようにしておくことにより、さらにプローブピン5が半導体素子の電極に押し込まれたとき、プローブピン5が半導体素子の電極から受ける押し込み力と反対向きの力によって発生する最上層の絶縁樹脂層2の変形を、より確実に吸収することが可能となる。
Further, as in the example shown in FIG. 5, a plurality of
図7に示す例のように、非形成領域6が複数設けられており、絶縁樹脂層2の平面視で隣接する非形成領域6が、互いに異なる絶縁樹脂層2に形成されている場合に、図5の例のように重なり合う2層(図5に示す例では2層目と3層目と)の絶縁樹脂層2に非形成領域6を形成するだけではなく、絶縁樹脂層2の平面視で隣接する複数の非形成領域6を、互いに異なる複数の絶縁樹脂層2(図7に示す例では2層目と3層目と4層目と)に形成してもよい。このような構成とすることにより、絶縁樹脂層2上に配設される配線層3の回路設計の自由度をさらに大幅に向上させることが可能となる。
As in the example shown in FIG. 7, when a plurality of
図8に示す例のように、非形成領域6を互いに重なる複数の絶縁樹脂層2にまたがって形成してもよい。このような構成とすることにより、プローブピン5が半導体素子の電極に押し込まれたとき、プローブピン5が半導体素子の電極から受ける押し込み力と反対向きの力によって発生する最上層の絶縁樹脂層2の変形を、より確実に吸収することが可能となる。
As in the example illustrated in FIG. 8, the
本発明のプローブカードは、前述のセラミック配線基板1のプローブピン接続領域にプローブピン5を半田等の接合材を用いて接合することによって製作され、プローブカードに使用するプローブピン5の長さを短くして、要求されるインピーダンス特性に極力整合させて高周波信号の伝送を良好にし、またプローブピン5が半導体素子の電極に押し込まれたとき、プローブピン5が半導体素子の電極から受ける押し込み力と反対向きの力によって発生する最上層の絶縁樹脂層2の変形を、非形成領域6によって吸収することが可能となるので、半導体素子の電極には大きな力が加わることはなく、半導体素子の電極に欠けや破壊が生じることを低減することが可能となる。その結果、半導体素子の電極とプローブピン5との接触を確実にすることが可能となり、また要求されるインピーダンス特性に極力整合させることができ、高周波信号の伝送を良好にすることが可能となる。
The probe card of the present invention is manufactured by bonding the probe pin 5 to the probe pin connection region of the
図9および図10に示す例のプローブカードは、上記構成において、非形成領域6の形状が、下から上に向かって漸次径が大きくなっていることを特徴とするものである。
The probe card of the example shown in FIGS. 9 and 10 is characterized in that, in the above configuration, the
本例のプローブカードは、半導体基板上に形成された半導体素子にプローブカードのプローブピン5を接触させて半導体素子の電気試験をするものであるが、繰り返し行われる電気試験の回数が20万回程度となった場合、非形成領域6が設けられた絶縁樹脂層2の上面2aと絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aとの間の角部が支点となって非形成領域
6の直上の絶縁樹脂層2を剪断しようとする力が繰り返し働くことから、上記支点を起点とした剪断力によってクラックが発生するおそれがある。そこで、図9および図10に示す例のように、非形成領域6の形状を、下から上に向かって漸次径を大きくすると、非形成領域6が設けられた絶縁樹脂層2の上面2aと絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aとの間の角部の角度θが鈍角となることから、この角部を支点とする非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2を剪断しようとする力が小さくなり、また、角部が鋭角ではなく角部近傍が変形し難いので、非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2の、上記支点を起点とした剪断力によるクラックの発生または角部の繰り返しの変形によるクラックの発生を有効に防止することができる。その結果、プローブカードの破損を有効に防止することができ、プローブカードの長期信頼性を確保することが可能となる。
In the probe card of this example, the probe pin 5 of the probe card is brought into contact with the semiconductor element formed on the semiconductor substrate, and the electrical test of the semiconductor element is performed. In this case, the corner between the upper surface 2a of the insulating
非形成領域6の形状を、下から上に向かって漸次径が大きくなるように作製する方法としては、例えば、レーザー加工の場合は、レーザー光を集束させるレンズを用いて、レーザー光を加工対象物表面に照射することで絶縁樹脂層2に穴をあけるが、レーザー光の焦点を絶縁樹脂層2の上面よりレンズ側に移動させることにより、レーザー光のスポット径を大きくして中央部と周縁部とのレーザー強度が異なるようにすることで、絶縁樹脂層2に形成する非形成領域6の中央部の穴あけ加工速度が周縁部に比べて速くなることから、絶縁樹脂層2の非形成領域6の形状を下から上に向かって漸次径が大きくなるように作製することができる。またエッチング加工の場合は、絶縁樹脂層2の上面側にフォトリソグラフィ法を用いて、絶縁樹脂層2の非形成領域6以外の領域にレジストを形成し、エッチング液の種類や時間を調節することでサイドエッチング量を調節して、絶縁樹脂層2の非形成領域6の形状を下から上に向かって漸次径が大きくなるように作製することができる。
As a method for producing the shape of the
また、非形成領域6が設けられた絶縁樹脂層2の上面2aと絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aとの間の角部の角度θは、100度〜135度とすることが好ましい。角度θが100度未満であると、角部を支点とする非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2を剪断しようと
する力を小さくして形成領域6の直上の絶縁樹脂層2の上記支点を起点とした剪断力によるクラックの発生を有効に防止することが困難となる。また、角度θが135度より大きい
と、上述したレーザー加工やエッチング加工を施して非形成領域6を形成する際、非形成領域6の深さが浅いものとなり、プローブピン5が沈み込んだときに、非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2が、絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aに接触してしまい、絶縁樹脂層2の変形を十分に吸収することが困難となる。従って、非形成領域6が設けられた絶縁樹脂層2の上面2aと絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aとの成す角度θは、100
度〜135度とすることが好ましい。
Further, the angle θ of the corner between the upper surface 2a of the insulating
It is preferable to set the angle to 135 degrees.
図11(a)〜(d)は、図9のB部を示す要部拡大断面図であり、例えば、図11(a)および(b)に示す例のように、下から上に向かって漸次径が直線状に大きくなるように2段階に傾斜面が形成されていてもよく、図11(c)に示す例のように、絶縁樹脂層の非形成領域6の途中まで垂直で、それから、絶縁樹脂層の非形成領域6の開口まで漸次径が直線状に大きくなるように傾斜面が形成されていてもよい。また、図11(d)に示す例のように、下から上に向かって漸次径が曲線状に大きくなるように傾斜面が形成されていてもよい。図11(d)示す例の場合の角度θは、非形成領域6が設けられた絶縁樹脂層2の上面2aと絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aの接線とのなす角度をθとする。特に、非形成領域6の形状が、図11(a)、(c)、(d)に示す例のような場合は、非形成領域6の側面6aとの間の角部が支点となって非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2の硬化をより効果的に抑制して、上記支点を起点としたクラックの発生をより有効に防止するとともに、非形成領域6の底部の径を上部の径に近い寸法とすることができるので、プローブピン5が沈み込んだときに非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2が、絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aに接触することがないため、プローブピン5の沈み込み深さを深くする
ことが可能となるので好ましい。
11 (a) to 11 (d) are enlarged cross-sectional views of the main part showing the portion B of FIG. 9, for example, from the bottom to the top as in the examples shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b). The inclined surface may be formed in two steps so that the diameter gradually increases linearly, and as shown in the example shown in FIG. 11 (c), it is perpendicular to the middle of the
図12に示す例のプローブカードは、上記構成において、非形成領域6が設けられた絶縁樹脂層2の上面2aと絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aとの間の角部の縦断面形状が円弧状であることを特徴とするものである。
The probe card of the example shown in FIG. 12 has a longitudinal section between the upper surface 2a of the insulating
本例のプローブカードは、非形成領域6が設けられた絶縁樹脂層2の上面2aと絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aとの間の角部の縦断面形状が円弧状であることから、非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2を剪断しようとする力が分散されて非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2を剪断しようとする力が小さくなり、上記支点を起点としたクラックの発生をより有効に防止することができる。その結果、プローブカードの破損をより有効に防止することができ、プローブカードの長期信頼性を確保することが可能となる。
In the probe card of this example, the vertical cross-sectional shape of the corner between the upper surface 2a of the insulating
円弧状の角部は、曲率半径が0.5〜3μmのものが好適に用いられる。この場合、曲率
半径が0.5μm未満であると、非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2が円弧状の角部に沿っ
て変形したときに曲率半径が小さいために、非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2を剪断しようとする力を分散する効果が小さくなる。また、曲率半径を3μmより大きくすると、以下に詳述する方法での円弧状の角部の加工が困難となる。従って、曲率半径は0.5〜3
μmが好ましい。
An arcuate corner having a radius of curvature of 0.5 to 3 μm is preferably used. In this case, when the radius of curvature is less than 0.5 μm, since the radius of curvature is small when the insulating
μm is preferred.
非形成領域6が設けられた絶縁樹脂層2の上面2aと絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aとの間の角部の縦断面形状を円弧状とする方法としては、例えばエッチング加工の場合は、絶縁樹脂層2の上面にレジストを形成してエッチングを行なって非形成領域6を形成する際、オーバーエッチング状態にしてサイドエッチングすることで、角部の縦断面形状を円弧状とすることができる。この場合、曲率半径は、エッチング速度やエッチング時間、またエッチング液の種類、濃度等を調整することによって調整することができる。またレーザー加工の場合は、非形成領域6を形成した後に非形成領域の径より大きな径のレーザー光を短時間照射する、もしくはレーザー光の出力をコントロールして照射することによって、角部の縦断面形状を円弧状とすることができる。
As a method for making the vertical cross-sectional shape of the corner between the upper surface 2a of the insulating
図13に示す例のプローブカードは、上記構成において、非形成領域6が設けられた絶縁樹脂層2の上面2aと絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aとの間の角部が面取りされていることを特徴とするものである。
The probe card of the example shown in FIG. 13 has a chamfered corner between the upper surface 2a of the insulating
本例のプローブカードは、非形成領域6が設けられた絶縁樹脂層2の上面2aと絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aとの間の角部が面取りされていることから、非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2を剪断しようとする力が分散されて非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2を剪断しようとする力が小さくなり、上記支点を起点としたクラックの発生をより有効に防止することができる。その結果、プローブカードの破損をより有効に防止することができ、プローブカードの長期信頼性を確保することが可能となる。
In the probe card of this example, the corner between the upper surface 2a of the insulating
角部に形成された面取り部は、幅が0.5〜3μmのものが好適に用いられる。この場合
、幅が0.5μm未満であると、非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2が面取りされた角部に
沿って変形したときに面取り部の幅が小さいために、非形成領域6の直上の絶縁樹脂層2を剪断しようとする力を分散する効果が小さくなる。また、面取り部の幅を3μmより大きくすると、以下に詳述する方法での面取り部の加工が困難となる。従って、面取り部の幅は0.5〜3μmが好ましい。
As the chamfered portion formed at the corner, one having a width of 0.5 to 3 μm is preferably used. In this case, if the width is less than 0.5 μm, the width of the chamfered portion is small when the insulating
非形成領域6が設けられた絶縁樹脂層2の上面2aと絶縁樹脂層2の非形成領域6の側面6aとの間の角部に、面取り部を形成する方法としては、例えばエッチング加工の場合
は、最初に絶縁樹脂層2の上面にレジストを形成してエッチングを行って非形成領域6を形成した後に、レジストを剥離し、次に面取り部の幅に応じて開口を広げたレジストを形成し、再度エッチングすることで、非形成領域6の上面の角部の絶縁樹脂層2をエッチングすることで形成することができる。エッチング速度やエッチング時間、またエッチング液の種類、濃度等を調整することによって面取り部の幅や角度を調整することができる。またレーザー加工の場合は、非形成領域6を形成した後に非形成領域の径より大きな径のレーザー光を短時間照射する、もしくはレーザー光の出力をコントロールして照射することによって、縦断面形状に面取り部を形成することができる。
As a method for forming a chamfered portion at the corner between the upper surface 2a of the insulating
本発明のプローブ装置は、シリコンウエハ上の半導体素子の電極に欠けや破壊が生じることを低減することができ、半導体素子の電極とプローブピン5との接触を確実にすることが可能となり、また要求されるインピーダンス特性に極力整合させることができ、高周波信号を伝送する半導体素子の電気試験が可能となる。 The probe device of the present invention can reduce the occurrence of chipping or breakage of the electrode of the semiconductor element on the silicon wafer, and can ensure the contact between the electrode of the semiconductor element and the probe pin 5. It is possible to match the required impedance characteristics as much as possible, and an electrical test of a semiconductor element that transmits a high-frequency signal becomes possible.
1:セラミック配線基板
1a:内部配線
1b:ビア導体
1c:外部配線
1d:セラミック絶縁層
2:絶縁樹脂層
2a:非形成領域が設けられた絶縁樹脂層の上面
3:配線層
4:貫通導体
5:プローブピン
6:非形成領域
6a:絶縁樹脂層の非形成領域の側面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Ceramic wiring board 1a: Internal wiring 1b: Via conductor 1c: External wiring 1d: Ceramic insulating layer 2: Insulating resin layer 2a: The upper surface of the insulating resin layer provided with the non-formation area | region 3: Wiring layer 4: Through-conductor 5 : Probe pin 6:
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KR20200057524A (en) * | 2018-11-16 | 2020-05-26 | 주식회사 기가레인 | A space transformer for a probe card having improved heat dissipation property |
-
2010
- 2010-06-18 JP JP2010139640A patent/JP2011043493A/en active Pending
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