JP2012047574A - インターポーザの製造方法およびインターポーザ - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト、かつ接続ピンの狭ピッチ化が可能なインターポーザの製造方法およびインターポーザを提供する。
【解決手段】ガイド板と、前記ガイド板を貫通した状態で配置された複数の接続ピンからなるインターポーザの製造方法であって、ース上に枠を設け、前記枠内に第１の樹脂を流し込み固定層を形成し、前記固定層に前記接続ピンの先端を埋め込み、複数の前記接続ピンを直立状態で配置し、前記接続ピンが埋め込まれた前記固定層の上に第２の樹脂を流し込み、前記第２の樹脂を硬化させて前記接続ピンを固定するガイド板を形成し、前記ガイド板を前記枠内から取り外すと共に前記接続ピンを前記固定層から剥離する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プローブカードに使用するインターポーザの製造方法およびインターポーザに関する。

半導体ウエハの検査に用いるプローブカードは、メイン基板と、プローブが配置された複数のプローブ基板が搭載されたスペーストランスフォーマ基板との接続に、インターポーザと呼ばれる部材を用いており、前記インターポーザはガイド板と前記ガイド板に保持されたスプリングピン等の接続ピンから構成され、前記接続ピンのバネ力を用いて前記メイン基板と前記ＳＴ基板が安定して電気的に接続されている。

前記接続ピンは前記ガイド板に設けられた貫通孔に挿入されて前記ガイド板に保持されており（特許文献１参照）、複数の接続ピンが所定の間隔で正確な位置に配置されているが、プローブの狭ピッチ化が進むにつれてプローブカードに使用されるインターポーザにおいても前記接続ピンの狭ピッチ化が進んでいる。

特開２００７−１５５５０７号広報

従来のインターポーザは、前記ガイド板にセラミック基板を用い、ドリル等の機械加工により前記セラミック基板に貫通孔を設けた後で、前記貫通孔に接続ピンを挿入することで製造されており、ガイド板の材料費と貫通孔を加工するのにコストが掛っていた。また、ガイド板の製作および貫通孔の加工を行った後に接続ピンの配置を行わなければならないので工数が掛っていた。

さらに、上述のように接続ピンの狭ピッチ化が進むと、セラミック基板に貫通孔を設けるのに制約があるために、接続ピンの狭ピッチ化に制約が生じ、プローブの狭ピッチ化にも影響を与えるという問題があった。

そこで、本発明はこのような従来の問題を解決し、低コスト、かつ接続ピンの狭ピッチ化が可能なインターポーザの製造方法およびインターポーザを提供することを目的とする。

本発明のインターポーザの製造方法は、ガイド板と、前記ガイド板を貫通した状態で配置された複数の接続ピンからなるインターポーザの製造方法であって、ベース上に枠を設け、前記枠内に第１の樹脂を流し込み固定層を形成し、前記固定層に前記接続ピンの先端を埋め込み、複数の前記接続ピンを直立状態で配置し、前記接続ピンが埋め込まれた前記固定層の上に第２の樹脂を流し込み、前記第２の樹脂を硬化させて前記接続ピンを固定するガイド板を形成し、前記ガイド板を前記枠内から取り外すと共に前記接続ピンを前記固定層から剥離することを特徴とする。

さらに、複数の前記接続ピンをガイドに配置し、前記ガイドに配置された複数の接続ピンを一括して前記固定層に埋め込むことも可能である。

本発明のインターポーザは、樹脂からなるガイド板と、複数の接続ピンからなるインターポーザであって、前記ガイド板に前記複数の接続ピンが直立状態で配置され、前記接続ピンの上下の端部が前記ガイド板の上下から突出していることを特徴とする。

本発明のインターポーザの製造方法は、ガイド板と、前記ガイド板を貫通した状態で配置された複数の接続ピンからなるインターポーザの製造方法であって、ベース上に枠を設け、前記枠内に第１の樹脂を流し込み固定層を形成し、前記固定層に前記接続ピンの先端を埋め込み、複数の前記接続ピンを直立状態で配置し、前記接続ピンが埋め込まれた前記固定層の上に第２の樹脂を流し込み、前記第２の樹脂を硬化させて前記接続ピンを固定するガイド板を形成し、前記ガイド板を前記枠内から取り外すと共に前記接続ピンを前記固定層から剥離することにより、接続ピンの狭ピッチ化に対応可能となり、さらに、従来よりも加工時間を短縮し、製造コストを下げることができる。

さらに、複数の前記接続ピンをガイドに配置し、前記ガイドに配置された複数の接続ピンを一括して前記固定層に埋め込むことにより、より正確に、より製造時間の短縮を図ることが可能となる。

本発明のインターポーザは、樹脂からなるガイド板と、複数の接続ピンからなるインターポーザであって、前記ガイド板に前記複数の接続ピンが直立状態で配置され、前記接続ピンの上下の端部が前記ガイド板の上下から突出していることにより、狭ピッチ化に対応可能で安価なインターポーザが実現できる。

本発明のインターポーザの概略断面図である。 インターポーザの製造工程を示す概略断面図である。 接続ピンを１本ずつ固定層に埋め込む方法を示す概略断面図である。 複数の接続ピンを１度に固定層に埋め込む方法を示す概略断面図である。 本発明のインターポーザを用いたプローブカードの概略断面図である。

本発明のインターポーザの製造方法およびインターポーザ１について説明する。本発明のインターポーザ１は、図５に示すように、プローブカード１０においてメイン基板１１と、プローブ１３が配置された複数のプローブ基板１４が搭載されたスペーストランスフォーマ基板１５との接続に用いられるものであり、図１に示すように、樹脂からなるガイド板２に複数の金属製の接続ピン３が直立状態で配置されたものである。前記接続ピン３として、内部にスプリングを有する筒部の両端から接触部が突出している両端スプリングピンを用いており、前記ガイド板２の上下から前記接続ピン３の接触部が突出している。

まず初めに、インターポーザの製造方法について説明する。最初に、図２（ａ）に示すような枠５が設けられたベース４を用意する。前記ベース４はインターポーザ１を製造する際の台となるものであり、前記接続ピン３の高さ方向の位置決めの働きもするために、平坦でかつ前記接続ピン３の先端が刺さらない程度の硬さを有するものを用いる。

前記枠５は樹脂が流出するのを防止するために使用するものであり、その形状によって前記インターポーザ１の前記ガイド板２の平面形状が決定されるので、前記インターポーザ１の形状および大きさに合わせたもの、例えば内側がφ３００ｍｍの円となる枠５を用意する。また、前記枠５の高さは前記接続ピン３を配置する際に使用する固定層６と前記ガイド板２の厚さを合わせたものよりも高くする必要がある。前記枠５と前記ステージ４は一体形成したもの、あるいは、前記ステージ４の上に前記枠５を固定したもののどちらでもよい。

まず初めに、このようにして用意した前記ステージ４上の前記枠５内に固定層６を形成するために第１の樹脂を流し込む。ここで使用する第１の樹脂は前記接続ピン３の先端が挿入され、その後、前記接続ピン３を直立状態に保持するものであるので、所定の柔らかさを有する樹脂、例えばウレタンを用いて前記固定層６を形成する。前記固定層６の厚さによって、前記ガイド板２から前記接続ピン３が下方に突出する量が決定されるので、前記接続ピン３の突出量に応じて、前記固定層６の厚さを決定する。

前記第１の樹脂を所定の厚さになるまで流し込み、図２（ｂ）に示すような前記固定層６を形成したら、次に、図２（ｃ）に示すように、接続ピン３の先端を前記固定層６に埋め込み、前記接続ピン３を所定の間隔で直立状態で配置する。前記接続ピン３を埋め込む方法として、前記接続ピン３を１本ずつ埋め込む方法と、複数の接続ピン３を同時に埋め込む方法のいずれかを用いる。前記接続ピン３として今回のように両端スプリングピンを用いる場合には、前記固定層６に埋め込んだ時に、前記接続ピン３の隙間から前記固定層６の前記第１の樹脂が入り込む可能性があるので、シール等を施すことが必要となる場合もある。また、片側スプリングピン等の別の形態のピンを用いることでこのような樹脂の入り込みを防止することも可能である。

前記接続ピン３を１本ずつ順番に埋め込む方法を用いる場合、所定の位置に前記接続ピン３を正確に位置決めするために、ＸＹ位置制御が可能な装置を使用して順番に前記接続ピン３を１本ずつ所定の位置に埋め込んでいく。前記装置としては、例えば、電子部品の配置しに使用されるマウンターと呼ばれる装置を用いる。前記マウンターは、供給装置から供給された部品を装置のノズルで吸着し、それを基板の目的の場所へ搭載する装置であり、部品の搭載精度を高めるために専用の部品認識カメラで測定して補正を行っている。

前記マウンターのような装置のノズルを利用して前記接続ピン３を前記固定層６に埋め込むが、このために、エアー、スプリングあるいは油圧等の動力源を用いてピストンで部品を打ち込む釘打ち機のような機構を前記ノズルに用いて、前記接続ピン３を埋め込む装置とする。これにより、前記固定層６に前記接続ピン３を打ち込み、前記接続ピン３の先端を前記固定移送６に埋め込むことが可能な装置となる。

前記装置を用いる場合、前記接続ピン３を狭ピッチで配置するために、前記ノズルに専用のノズル７を用いることが好ましい。例えば、図３（ａ）に示すように、ノズル７を先端部分８に向かって先細りのテーパ形状とし、前記ノズル７を、先に埋め込んだ接続ピン３とできるだけ接近させることができるようにする。また、図３（ｂ）に示すように、前記ノズル７の筒状であった先端部分８を縦方向に半分にカットして半円筒形状とし、前記先端部分８の切断された方が先に埋め込んだ接続ピン３側となるように位置決めをすることでさらに接続ピン３を狭ピッチで配置できるようにすることもできる。さらに、図３（ｃ）に示すように、前記ノズル７の先端部分８をカットし、前記接続ピン３を先に埋め込んだ接続ピン３よりも上方から前記固定層６に打ち込んで埋め込む方法を用いることもできる。これにより、前記先端部分８による影響を考えずに先に埋め込んだ接続ピン３に近づけることができるようになる。このような前記ノズル７に改良を加えた前記装置を用いて、所定の位置に正確に前記接続ピン３を配置していく。

また、図３（ｄ）に示すように、前記ノズル７の代わりに前記接続ピン３を１本ずつ掴む爪９を設けた装置を用いることもできる。前記装置の場合、ノズル７の代わりに設けた爪９によって前記接続ピン３を１本ずつ掴んだ状態で前記接続ピン３を所定の位置まで移動させた後、前記爪９を下方へと移動させることで前記接続ピン３を前記固定層６に埋め込み、前記接続ピン３を埋め込んだら前記接続ピン３を離し、また次の接続ピン３を掴んで順番に前記接続ピン３を埋め込むことができる。このように、様々な装置を用いて１本ずつ前記接続ピン３を所定の位置に正確に順番に配置することができる。

次に、複数の接続ピン３を同時に前記固定層６に埋め込む方法を用いる場合について説明する。複数の接続ピン３を同時に埋め込むためには予め複数の接続ピンを配置しておく必要がある。そこで、ガイド２０を用意し、前記ガイド２０に予め複数の前記接続ピン３の先端の位置が所定の位置になるように配置する。この時使用するガイド２０は、例えば、図４（ａ）に示すように、エッチングを用いて所定の位置に複数の孔２２を開けた金属薄板２１を２枚用意し、前記接続ピン３の大きさに合わせて所定の間隔で前記２枚の金属薄板２１を配置したものを使用する。２枚の金属薄板２１のそれぞれには、重ね合わせれば完全に重なり合う同じ位置に前記孔２２が開けられているので、２枚の金属薄板２１を平行に配置して孔２２に前記接続ピン３を通せば、複数の接続ピン３が平行に配置されることになる。前記孔２２の数により前記ガイド２０にセットできる前記接続ピン３の数が決定されるが、例えば、１ＤＵＴ単位（３０〜６０本程度）の前記接続ピン３を１つのガイド２０にセットするようにし、ＤＵＴ数に応じて繰り返して前記ガイド２０を用いて複数の前記接続ピン３を前記固定層６に埋め込む。

前記ガイド２０を用いて複数の接続ピン３を同時に前記固定層６に埋め込むために、先ずは図４（ｂ）に示すように、前記金属薄板２１に設けた孔２２に前記接続ピン３を挿入してセットする。前記孔２２に所定の数の前記接続ピン３をセットしたら、前記ガイド２０を前記固定層６の上方へと移動させ、前記ガイドの位置決めを行う。このようにして１つのガイド２０の位置決めを行うと、前記ガイド２０にセットされた全ての前記接続ピン３の位置決めが完了するので、前記ガイド２０の前記孔２２を正確に配置しておけば、１本ずつ位置決めを行う場合よりも位置決めが簡単でかつ正確に行うことができる。

前記ガイド２０の位置決めが完了したら、前記ガイド２０にセットされた前記接続ピン３を前固定層６に埋め込むが、この時、図４（ｃ）に示すように、ピストン等を用いて一斉に前記接続ピン３を前記ガイド２０から下方へと移動させて前記固定層６に先端を埋め込む方法、あるいは前記接続ピン３がセットされた状態の前記ガイド２０を下方へと移動させて、前記接続ピン３を前記固定層６に埋め込み、その後、前記ガイド２０を前記接続ピン３から取り外す方法等を用いることができる。このような前記ガイド２０を用いた前記接続ピン３の前記固定層６への埋め込みを繰り返し行うことで全ての前記接続ピン３を前記固定層に埋め込む。

いずれかの方法を用いて全ての前記接続ピン３の前記固定層への埋め込みが終わり、図２（ｄ）に示すように、全ての前記接続ピン３が直立状態で配置されたら、次に、前記ガイド板２の形成を行う。前記ガイド板２の形成は、前記枠５内に第２の樹脂を流し込んで行う。この時、前記固定層６の上に前記第２の樹脂を流し込むが、この後前記第２の樹脂によって形成されたガイド板２を前記固定層６から剥離するので、前記固定層６の表面に剥離剤を塗布し、剥離作業が容易に行えるようにしておくことが好ましい。前記第２の樹脂の材質としては、硬化後に前記接続ピン３を保持することができるもので、絶縁性を有するもの、低熱膨張（５〜１０ｐｐｍ）のもの、低熱性（１５０℃程度）を有するものが好ましい。

前記第２の樹脂を前記枠５内に所定の厚さ（前記ガイド板２として必要な厚さ）まで流し込み、その後、前記第２の樹脂を硬化させて前記ガイド板２を作成する。硬化方法は特に限定するものではなく、熱硬化、ＵＶ効果等を用いることができる。いずれかの硬化方法を用いて前記第２の樹脂を硬化させた時に、前記第２の樹脂の種類によっては硬化収縮が生じて前記接続ピン３の位置ずれが生じる場合がある。これを防止するためには、予め硬化収縮の影響を考慮して前記接続ピン３をオフセットして位置決めを行う方法がある。しかし、硬化収縮率の低い樹脂（０．５％〜１．５％）を用いれば、前記接続ピン３に求められる位置精度（±１００μｍ程度）を考慮すると収縮による位置ずれは許容範囲内に収まるので、オフセットを行わないことも可能である。

前記第２の樹脂を硬化させて前記ガイド板２の形成が完了したら、前記ガイド板２を前記固定層６から剥離して前記枠５内から取り外すと共に前記接続ピン３を前記固定層６から剥離すると、図１に示すような本発明のインターポーザ１が完成する。

このようにして製造された前記インターポーザ１は、従来のようなセラミックの代わりに樹脂を用いてガイド板２の形成を行い、さらに孔開け加工を省略することにより、材料費が安価で製造コストも大幅に削減できる。これにより、低コストでインターポーザ１を提供することができる。また、セラミック基板の加工が不要となるので製造時間も従来よりも短縮でき、インターポーザ１の納期も短縮することができる。さらに、孔開け加工による狭ピッチの制約も受けることがないので、従来よりも狭ピッチで前記接続ピン３が配置された前記インターポーザ１を実現できる。

このようにして、製造された本発明のインターポーザ１を用いたプローブカード１０を図５に示す。前記プローブカード１０は、テスタのポゴピンと接触して接続される外部端子と内部配線を有するメイン基板１１と、プローブ基板１２に複数のプローブ１３を配置したプローブユニット１４と、前記プローブユニット１４が搭載されるスペーストランスフォーマ基板１５と、前記メイン基板１１に固定され前記メイン基板１１補強する補強板１６を備え、本発明のインターポーザ１は、前記メイン基板１１と前記スペーストランスフォーマ基板１５との間に配置され、前記接続ピン３によって前記メイン基板１１と前記スペーストランスフォーマ基板１５とを電気的に接続するために用いられる。

このように本発明の前記インターポーザ１をプローブカード１０に用いると、前記インターポーザ１の製造コストが削減されることで、プローブカード１０の製造コストも削減することができる。また、前記インターポーザ１による狭ピッチ化の制約が緩和されることにより、前記プローブカード１０におけるプローブ１３のさらなる狭ピッチ化が可能となる。

１ インターポーザ
２ ガイド板
３ 接続ピン
４ ステージ
５ 枠
６ 固定層
７ ノズル
８ ノズルの先端部分
９ 爪
１０ プローブカード
１１ メイン基板
１２ プローブ基板
１３ プローブ
１４ プローブユニット
１５ スペーストランスフォーマ基板
１６ 補強板
２０ ガイド
２１ 金属薄板
２２ 孔

Claims (3)

1. ガイド板と、前記ガイド板を貫通した状態で配置された複数の接続ピンからなるインターポーザの製造方法であって、
   ベース上に枠を設け、前記枠内に第１の樹脂を流し込み固定層を形成し、
   前記固定層に前記接続ピンの先端を埋め込み、複数の前記接続ピンを直立状態で配置し、
   前記接続ピンが埋め込まれた前記固定層の上に第２の樹脂を流し込み、前記第２の樹脂を硬化させて前記接続ピンを固定するガイド板を形成し、
   前記ガイド板を前記枠内から取り外すと共に前記接続ピンを前記固定層から剥離することを特徴とするインターポーザの製造方法。
2. 複数の前記接続ピンをガイドに配置し、前記ガイドに配置された複数の接続ピンを一括して前記固定層に埋め込むことを特徴とする請求項１に記載のインターポーザの製造方法。
3. 樹脂からなるガイド板と、複数の接続ピンからなるインターポーザであって、前記ガイド板に前記複数の接続ピンが直立状態で配置され、前記接続ピンの上下の端部が前記ガイド板の上下から突出していることを特徴とするインターポーザ。