JP2012058223A

JP2012058223A - プローブ組立

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Publication number: JP2012058223A
Application number: JP2010222752A
Authority: JP
Inventors: Isao Kimoto; 軍生木本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2012-03-22

Abstract

【課題】狭ピッチのパッドに対応可能で、かつ、安価なプローブ組立を提供すること。
【解決手段】金属箔をエッチング加工して被検査半導体チップ電極と接触する垂直プローブと、前記垂直プローブと反対側の辺から突出して配線基板へ接触する出力端子と、断面形状の一部が概略四辺形である支持棒と嵌合する開口部とを有する薄板状プローブと、前記支持棒であって、前記開口部をガイドする第１のガイド溝と、前記垂直プローブをガイドする第２のガイド溝と、前記出力端子をガイドする第３のガイド溝を有することを特徴とするプローブ組立。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＳＩなどの電子デバイスの製造工程において、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体チップの回路検査に使用するプローバ装置のプローブカードに関するものである。特に、半導体チップ上に配列される回路端子（パッド）に対しウエハ状態のままプローブを接触させ、一括して半導体チップの電気的導通を測定するプロービングテストに使用するプローブカードに関する。

半導体技術の進歩に伴って電子デバイスの集積度が向上し、各半導体チップ上の電極端子（パッド）の数も増加し、それにつれてパッド面積の縮小化、パッドピッチの狭小化などによるパッド配列の微細化が進んでいる。

現在、最も狭ピッチであり、かつ多数の電極を有するＬＳＩは、主として液晶パネルの駆動用に使用されるＬＳＩ（以下、ＬＣＤドライバ用ＬＳＩ）である。さらに、パッド配列も図９に示すように、その電極端子数、すなわち駆動する液晶画素数の規模により、（ａ）対辺２辺のみものもの、（ｂ）周辺４辺のもの、（ｃ）周辺４辺で、かつ、そのうちの１辺を千鳥状に配列させて多ピン化に対応しているものがある。

特に、図９（ｃ）に示す千鳥状の配列部では、隣接する電極パッド間ピッチが例えば１５μｍ以下の狭ピッチのＬＳＩが開発されている。また、これらの狭ピッチ配列のＬＳＩを同時に２個〜８個測定することにより、検査コストを低減することが要求されている。

このような要求に対応するプローブカードとして、例えば、特開２０１０−９１５４１号公報で開示されているように、図１０に示すような薄板状のプローブ８０を狭ピッチに配置し、その先端部をあらかじめ被検査ＬＳＩのパッド位置に則して設けられたガイド板８２のガイド穴８３に挿入し、ガイド板８２を所定の位置に固定することにより、全プローブの先端位置を正確に確定させることが可能な構成となっている。

しかしながら、特開２０１０−９１５４１号公報で開示されているような構成のプローブカードでは、パッドがさらなる狭ピッチ（例えば１５μｍ以下）となった場合、ガイド板のガイド穴が微細かつ高精度な加工が要求されると共に、ガイド穴に全てのプローブの先端部を通過させる組立工程が非常に困難になり、コストアップに繋がるという問題が生じる。また、狭ピッチになると、隣接するプローブ間の干渉を防ぐためプローブの板厚をより薄くしなければならず、相対的にプローブの垂直プローブ部において座屈や捩れによる変形が生じ易くなるという問題が生じる。

特開２０１０−９１５４１号公報

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、ＬＣＤドライバ用ＬＳＩのような狭ピッチのパッドを有する半導体チップを検査するプローブカードにおいて、連続した狭ピッチパッドを含む電極パッドへの正確で安定した接触を可能とした構造により、全半導体チップの電気的特性検査を確実にし、かつ安価なプローブカードを提供するものである。

本発明は、前記課題解決のため、金属箔をエッチング加工して形成され被検査半導体チップ電極と接触する垂直プローブと、前記垂直プローブと反対側の辺から突出して配線基板へ接触する出力端子と、断面形状の一部が概略四辺形である支持棒と嵌合する開口部とを有する薄板状プローブとから成り、前記支持棒は、前記開口部をガイドする第１のガイド溝と、前記垂直プローブをガイドする第２のガイド溝と、前記出力端子をガイドする第３のガイド溝を有することを特徴とするプローブ組立であるため、薄板状のプローブであっても座屈や捩れ等による変形を生じ難い作用が生じる。

前記垂直プローブ及び前記出力端子の各々のガイド溝を有する面と相対する辺に突起部を設け、前記突起部をガイド溝に挿入し、かつ、隣接した前記垂直プローブ及び前記出力端子の突起部のＺ方向の相対位置に位相差を設けているため、狭ピッチの配列においてもガイド溝の形成が容易になるという作用が生じる。

前記垂直プローブの前記ガイド溝のＺ方向長さが、少なくとも前記垂直プローブのＺ方向移動量及び前記突起部のＺ方向長さを合計したものであるため、隣接した前記突起に対応する前記ガイド溝の形成が可能になるという作用が生じる。

前記出力端子の前記ガイド溝のＺ方向長さが、少なくとも前記出力端子のＺ方向移動量及び前記突起部のＺ方向長さを合計したものであるため、隣接した前記突起に対応するガイド溝の形成が可能になるという作用が生じる。

前記第１のガイド溝に挿入する前記開口部の辺に、鋸状の突起を設けているため、前記プローブの保持が強固になる作用が生じる。

隣接した前記プローブの前記開口部突起のＸ方向に位相差を設けているため、狭ピッチの配列においても隣接した前記ガイド溝の形成が容易になる作用が生じる。

前記第１乃至第３のガイド溝が可塑性絶縁樹脂であるため、ガイド溝の形成が容易になる作用が生じる。

本発明のプローブカードによれば、ＬＣＤドライバ用ＬＳＩのような狭ピッチのパッドを有する半導体チップを検査するプローブカードにおいて、連続した狭ピッチパッドを含む電極パッドに正確で安定した接触を可能とし、かつ安価なプローブカードを提供するものである。

本発明の第１の実施の形態を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係る動作説明図である。本発明の第１の実施の形態に係る動作説明図である。本発明の第２の実施の形態を示す図である。本発明の第２の実施の形態を示す図である。本発明の第２の実施の形態を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る動作説明図である。本発明の第２の実施の形態を示す図である。現状のＬＳＩのパッド配列の種類を示す図である。従来のプローブ組立の例を示す図である。

（第１の実施形態）
本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す斜視図で、狭ピッチに配列したプローブ組立の全体図を示す。図２及び図３はその動作を説明する図である。

（プローブ構造）
図１乃至図３において、１はプローブ組立、１０は前記プローブ組立１を構成する薄板状のプローブで、金属箔１１をエッチング加工して、プローブ機能である平行バネ部１２と、前記平行バネ部１２の反対側の辺から同様に平行ばね部１５を形成し配線基板への出力端子１６を設け、さらに前記プローブ組立１を構成する支持棒２０を挿入し固定するための開口部１８を有している。

電極パッド１００と接触するプローブ機能としての前記平行バネ部１２は、垂直プローブ１３、２つの平行梁１２ａ、１２ｂ、固定部１７による平行四辺形バネを形成し、図３（ａ）に示すように電極パッド１００が垂直プローブ１３の先端部１４と接触を開始し、さらに押圧力が増加し規定のＺ方向距離（オーバードライブ）Ｏｄ１１を経過すると、図３（ｂ）に示すように前記垂直プローブ１３が垂直方向（Ｚ方向）にバネ力を生じ、この間に電極パッド１００と電気的導通が行われる。

同様に、前記出力端子１６は、平行梁１５ａ、１５ｂから成る前記平行バネ部１５を構成している。図３（ａ）に示すように、Ｚ方向にＯｄ１２だけ変形量を与え、配線基板１１０に固定する際にＺ方向にバネ力を生じ、前記配線基板１１０のパッド１１１に対してバネの反発力にて接触することにより前記配線基板１１０との電気的導通が行われる。この前記出力端子１６の前記配線基板のパッド１１１に対するバネ荷重は、図３（ｂ）に示す状態でプローブ組立体１の前記配線基板１１０への固定終了後、常時負荷されている。

（支持棒の構造）
前記支持棒２０は、概略四辺形の断面を有し前記プローブ１０を保持する第１の保持部２１と、前記第１の保持部２１からＺ方向に前記垂直プローブ１３に沿って延長した第２の保持部２２と、前記第１の保持部２１からＺ方向に前記出力端子１６の先端に向かって延長した第３の保持部２３から構成される。

（プローブの保持）
前記第１の保持部２１の側面２１１及び２１２には、あらかじめ所定の位置に第１のガイド溝２４が設置され、前記プローブ１０の開口部１８の辺１８１、１８２をガイドすることにより前記プローブ１０の位置が決定される。また、前記開口部の辺１８１、１８２は、図示のように鋸状の突起１８３ａ〜１８３ｄを設け、前記第１の保持部２１の側面２１１、２１２と噛み合うことにより前記プローブ１０を抜け難くすることが可能である。

（垂直プローブのガイド）
前記第２の保持部２２の側面２２１には、あらかじめ前記第１のガイド溝２４とＹ方向に同じ位置に第２のガイド溝２５が設置され、前記垂直プローブ１３の端辺をガイドすることにより、前記垂直プローブ１３の位置を決定している。

（出力端子のガイド）
前記第３の保持部２３の側面２３１には、あらかじめ前記第１のガイド溝２４とＹ方向に同じ位置に第３のガイド溝２６が設置されている。一方、前記出力端子１６において、Ｚ方向に延長部１６１を有し、前記延長部１６１が前記第３のガイド溝２６にガイドされることにより、前記出力端子１６の位置が決定される。

以上説明した構成により、前記プローブ１０は前記支持棒２０に保持固定されると同時に、前記垂直プローブ１３及び前記出力端子１６が前記支持棒２０に設けられたガイド溝にガイドされるため、前記垂直プローブ１３及び前記出力端子１６が隣接したプローブと正確なピッチを保持するだけでなく、プローブが薄板であっても座屈又は捩れによる変形をし難いという効果が生じる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（プローブ構造）
図４乃至図７において、３０は薄板状のプローブで、金属箔３１をエッチング加工して、プローブ機能である平行バネ部３２と、前記平行バネ部３２の反対側の辺から同様に平行ばね部３５を形成し配線基板への出力端子３６を設け、さらに支持棒４０を挿入し固定するための開口部３８を有している。

電極パッド１００と接触するプローブ機能としての前記平行バネ部３２は、垂直プローブ３３、２つの平行梁３２ａ、３２ｂ、固定部３７による平行四辺形バネを形成し、図７（ａ）に示すように電極パッド１００が垂直プローブ３３の先端部３４と接触を開始し、さらに押圧力が増加すると、図７（ｂ）に示すように前記垂直プローブ３３が垂直方向（Ｚ方向）にバネ力を生じ、この間に電極パッド１００と電気的導通が行われる。

同様に、前記出力端子３６は、平行梁３６ａ、３６ｂから成る前記平行バネ部３５を構成している。図７（ａ）に示すように配線基板１１０に固定する際に垂直方向（Ｚ方向）にバネ力を生じ、前記配線基板１１０のパッド１１１に対してバネの反発力にて接触することにより前記配線基板１１０との電気的導通が行われる。この前記出力端子３６の前記配線基板のパッド１１１に対するバネ荷重は、図７（ｂ）に示すようにプローブ組立体１の前記配線基板１１０への固定終了後、常時負荷されている。

（プローブの突起）
さらに、前記開口部の辺３８１、３８２には、図示のように鋸状の突起３８３ａ〜３８３ｄを設け、前記垂直プローブ３３の端辺に突起３３１を設けている。一方、前記出力端子３６において、Ｚ方向に延長部３６１を有し、前記延長部３６１の端辺に突起３６２を設けている。

（支持棒の構造）
前記支持棒４０は、概略四辺形の断面を有し前記プローブ３０を保持する第１の保持部４１と、前記第１の保持部４１からＺ方向に前記垂直プローブ３３に沿って延長した第２の保持部４２と、前記第１の保持部４１からＺ方向に前記出力端子３６の先端に向かって延長した第３の保持部４３から構成される。

（開口部の保持構造）
前記第１の保持部４１の側面４１１及び４１２には、前記突起３８３ａ〜３８３ｄに対応する位置に、第１のガイド溝４４ａ〜４４ｄ（４４ｃ、４４ｄは図示せず）が設置され、前記突起３８３ａ〜３８３ｄと噛み合うことにより前記プローブ３０を抜け難くすることが可能である。

（開口部突起のＸ方向位相）
ここで、隣接するプローブの前記突起３８３及び前記第１のガイド溝４４との関係を図５及び図６に示す。隣接するプローブ３００ａ、３００ｄにおいて、前記プローブ３００ａの開口部突起３８３ａ〜３８３ｄと前記プローブ３００ｄの開口部突起３８３ｅ〜３８３ｈと

を設けている。それに対応して前記第１のガイド溝は図６（ａ）に示す位置関係となる。これにより、図６（ａ）に示すように、隣接したプローブが狭ピッチであっても隣接したガイド溝が干渉することなく設置できることになる。なお、図５に示されるプローブは図４に示されたプローブと同じ構造を有するものであるから、図５においては各部の符号を一部省略してある。

（垂直プローブのガイド構造）
さらに、図４に示すように、前記第２の保持部４２の側面４２１には、前記垂直プローブ３３の突起３３１に対応する位置に、第２のガイド溝４５が設置され、前記突起３３１をガイドすることにより、前記垂直プローブ３３の位置を決定している。

（垂直プローブの動作説明、ガイドのＺ方向長さ）
ここで、図６及び図７にて前記プローブ３０の動作を説明する。図７（ａ）は、前記プローブ先端部３４が電極パッド１００と接触を開始した状態を示し、図７（ｂ）は電極パッド１００を規定のＺ方向移動距離（オーバードライブ）Ｏｄ２１だけ押付けた状態を示す。この間に、前記突起３３１も前記第２のガイド溝４５の中を前記オーバードライブ量だけ移動する。したがって、前記ガイド溝４５のＺ方向の必要な長さＬ２は、前記オーバードライブ量Ｏｄ２１と前記突起３３１のＺ方向長さｄ２の合計となる。

（垂直プローブ突起のＺ方向位相）
隣接する垂直プローブの前記突起３３１及び前記第２のガイド溝４５との関係を図５及び図６に示す。隣接するプローブ３００ａ〜３００ｃにおいて、前記プローブ３００ａ〜３００ｃの各々の垂直プローブの突起３３１ａ〜３３１ｃの相対的位置関係は、図５（ａ）〜（ｃ）

応して前記第２のガイド溝は図６（ｂ）に示す位置関係となる。これにより、図６（ｂ）に示すように、隣接したプローブが狭ピッチであっても隣接したガイド溝が干渉することなく設置できることになる。

（出力端子のガイド構造）
同様に、図４に示すように、前記第３の保持部４３の側面４３１には、あらかじめ前記第１のガイド溝４４とＹ方向に同じ位置に第３のガイド溝４６が設置されている。
一方、前記出力端子３６において、Ｚ方向に延長部３６１を有し、前記延長部３６１が前記第３のガイド溝４６にガイドされることにより、前記出力端子３６の位置が決定される。

（出力端子の突起のＺ方向位相）
隣接する出力端子の前記突起３６２及び前記第３のガイド溝４６との関係を図５及び図６に示す。隣接するプローブ３００ａ〜３００ｃにおいて、前記プローブ３００ａ〜３００ｃの各々の出力端子の突起３６２ａ〜３６２ｃの相対的位置関係は、図５（ａ）〜（ｃ）に示

て前記第３のガイド溝は図６（ｂ）と同様な位置関係となる。これにより、図６（ｂ）に示すように、隣接したプローブが狭ピッチであっても隣接したガイド溝が干渉することなく設置できることになる。

（出力端子の動作説明、ガイドのＺ方向長さ）
図６及び図７にて前記出力端子３６の動作を説明する。図７（ａ）は、前記出力端子３６が配線基板１１０のパッド１１１に接触する前の状態を示し、図７（ｂ）はパッド１１１に前記出力端子３６を規定のＺ方向移動距離Ｏｄ２２だけ押付けた状態を示す。この間に、前記突起３６２も前記第３のガイド溝４６の中を前記Ｚ方向移動距離Ｏｄ２２だけ移動する。したがって、前記ガイド溝４６のＺ方向の必要な長さＬ３は、前記Ｚ方向移動距離Ｏｄ２と前記突起３６２のＺ方向長さｄ３の合計となる。

（ガイド溝形成方法例）
前記ガイド溝４４〜４６は、少なくとも電気的絶縁材料でなければならない。非導電性可塑性樹脂等に、あらかじめ所望する前記ガイド溝を形成して前記支持棒４０の側面４１１、４１２、４２１、４３１に貼り付ける方法が可能である。また、シリコン等の熱硬化性樹脂又は紫外線硬化樹脂（以下、樹脂等という）をあらかじめ前記側面４１１、４１２、４２１、４３１に塗布し、効果前に前記プローブ３０を所定の位置に配置させた後に、前記樹脂等を硬化させる方法がある。このとき、前記垂直プローブ３３の突起３３１及び前記出力端子３６の突起３６２は、硬化進行時に必要なＺ方向移動距離を往復させることにより、所望する前記ガイド溝４５、４６が形成される。

（千鳥配列用プローブ）
図８は、図９（ｃ）に示す千鳥配列を含む狭ピッチパッド配列に対応するための実施例である。図８（ａ）に示すように、プローブ３０１においてプローブ先端部３４１のＸ方向位置が、前記プローブ３０

たものである。図８（ｂ）に示すように、この２種のプローブを隣接配列させることにより、狭ピッチの千鳥配列のパッドにも対応することが可能となる。なお、図８（ａ）に示されるプローブは図８（ｂ）に示されたプローブと同じ構造を有するものであるから、図８（ａ）においては各部の符号を一部省略してある。

以上説明した構成により、前記プローブ３０は前記支持棒４０に保持固定されると同時に、隣接した前記垂直プローブ３３及び前記出力端子３６に設けた前記突起３３１及び３６２がＺ方向に位相差を保ちながら前記支持棒４０に設けられたガイド溝にガイドされるため、狭ピッチ配列においても配置が可能であり、かつ、プローブが薄板であっても座屈又は捩れによる変形をし難いという効果が生じる。

ＬＣＤドライバ用ＬＳＩのような狭ピッチのパッドを有する半導体チップを検査するプローブカードにおいて、連続した狭ピッチパッドを含む電極パッドに正確で安定した接触を可能とし、かつ安価なプローブカードを提供するものである。

１プローブ組立
１０プローブ
１１金属箔
１２平行ばね部
１２ａ〜１２ｂ平行梁
１３垂直プローブ
１４プローブ先端部
１５平行バネ部
１５ａ、１５ｂ平行梁
１６出力端子
１６１延長部
１７固定部
１８開口部
１８１、１８２辺
１８３ａ〜１８３ｄ突起
２０支持棒
２１第１の保持部
２２第２の保持部
２３第３の保持部
２１１、２１２、２２１、２３１側面
２４第１のガイド溝
２５第２のガイド溝
２６第３のガイド溝
３０、３００、３０１プローブ
３１金属箔
３２平行ばね部
３２ａ〜３２ｂ平行梁
３３垂直プローブ
３３１ａ〜３３１ｃ突起
３４、３４１プローブ先端部
３５平行バネ部
３６出力端子
３６ａ、３６ｂ平行梁
３６１延長部
３６２ａ〜３６２ｃ突起
３７固定部
３８開口部
３８１、３８２辺
３８３ａ〜３８３ｈ突起
４０支持棒
４１第１の保持部
４２第２の保持部
４３第３の保持部
４１１、４１２、４２１、４３１側面
４４第１のガイド溝
４５第２のガイド溝
４６第３のガイド溝
８０プローブ
８２ガイド板
８３ガイド穴
１００電極パッド
１１０配線基板
１１１パッド

Claims

金属箔をエッチング加工して形成され被検査半導体チップ電極と接触する垂直プローブと、前記垂直プローブと反対側の辺から突出して配線基板へ接触する出力端子と、断面形状の一部が概略四辺形である支持棒と嵌合する開口部とを有する薄板状プローブとから成り、
前記支持棒は、
前記開口部をガイドする第１のガイド溝と、前記垂直プローブをガイドする第２のガイド溝と、前記出力端子をガイドする第３のガイド溝を有することを特徴とするプローブ組立。
前記垂直プローブの前記第２のガイド溝を有する面と相対する辺に突起部を設け、前記突起部を前記第２のガイド溝に挿入することにより前記プローブがガイドされることを特徴とする請求項１記載のプローブ組立。
前記出力端子の前記第３のガイド溝を有する面と相対する辺に突起部を設け、前記突起部を前記第３のガイド溝に挿入することにより前記出力端子がガイドされることを特徴とする請求項１記載のプローブ組立。
隣接した前記垂直プローブ又は前記出力端子の突起部のＺ方向の相対位置が異なる種類のプローブが存在することを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のプローブ組立。
前記第２のガイド溝のＺ方向長さが、少なくとも前記垂直プローブのＺ方向移動量及び前記突起部のＺ方向長さを合計したものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載のプローブ組立。
前記第３のガイド溝のＺ方向長さが、少なくとも前記出力端子のＺ方向移動量及び前記突起部のＺ方向長さを合計したものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載のプローブ組立。
前記第１のガイド溝に挿入する前記開口部の辺に、のこぎり状の突起を設けたことを特徴とする請求項１記載のプローブ組立。
隣接した前記プローブの前記開口部の前記突起のＸ方向相対位置が異なる種類のプローブが存在することを特徴とする請求項１乃至請求項７記載のプローブ組立。
ガイド溝が、可塑性絶縁樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項第８記載のプローブ組立。