JP2014523527A

JP2014523527A - チップ検査用プローブ装置

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Publication number: JP2014523527A
Application number: JP2014514808A
Authority: JP
Inventors: 繁雄須藤
Original assignee: 須藤健三
Priority date: 2011-06-08
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2032-06-08
Also published as: TWI486605B; KR101270036B1; KR20120136109A; WO2012169831A2; WO2012169831A3; JP5778338B2; US20150130490A1; TW201250266A

Abstract

【課題】半導体チップの品質を検査するためのプローブ装置に関し、信頼性と耐久性に優れるチップ検査用プローブ装置に関して開示する。
【解決手段】本発明は、中央に貫通孔を備える印刷回路基板；前記印刷回路基板の前面に付着し、複数のピンホールを備えるピンホルダー；Ｌ字状に形成され、水平端部は前記印刷回路基板に備えられる回路パターンの一側端部にそれぞれ連結され、垂直端部は前記ピンホールの上面に露出する複数のプローブピン；及び前記印刷回路基板の背面に付着する背面カバー；を含むチップ検査用プローブ装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップの品質を検査するためのプローブ装置に関し、信頼性と耐久性に優れるチップ検査用プローブ装置に関する。

一般に、電子製品内には多数の集積回路チップを含む電子素子が装着されており、これら電子素子は、電子製品の性能を決定する重要な役割をする。電子素子は、ほとんどが電流を通過させる導体からなるが、最近は、導体と不導体の中間程度の抵抗を有する半導体が多く使用されている。

集積回路チップ（以下、チップ）は、電子製品に装着され、製品の性能を決定する重要な役割をする。したがって、電子製品にチップが装着され、電子製品の組み立てが完成する前に、生産された集積回路チップがそれ自体の性能を有する良品であるか、それとも不良品であるかを検査する必要がある。

特許第２７４６８６９号

本発明の目的は、耐久性と信頼性に優れるチップ検査用プローブ装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、プローブ装置の損傷の有無を容易に確認できるチップ検査用プローブ装置を提供することにある。

本発明は、中央に貫通孔を備える印刷回路基板；前記印刷回路基板の前面に付着し、複数のピンホールを備えるピンホルダー；Ｌ字状に形成され、水平端部は前記印刷回路基板に備えられる回路パターンの一側端部にそれぞれ連結され、垂直端部は前記ピンホールの上面に露出する複数のプローブピン；及び前記印刷回路基板の背面に付着する背面カバー；を含むチップ検査用プローブ装置を提供する。

前記ピンホルダーと前記背面カバーは透明材質で形成されることが望ましく、特に、前記ピンホルダーは、クリスタルガラス材質からなり、前記背面カバーは、静電気防止性能を有する透明合成樹脂材質からなることが望ましい。

そして、前記ピンホルダーと前記背面カバーは着脱可能に形成され、維持補修の便宜性を向上させることが望ましい。

前記プローブピンは、ベリリウム銅（ＢｅＣｕ）材質からなり、表面には、銅めっき層、ニッケルめっき層、金めっき層が順次形成されていることが望ましい。このとき、前記金めっき層の厚さは２μｍないし４μｍの範囲であることがより望ましい。

また、前記プローブピンの水平端部は、前記垂直部と同一の方向に折り曲げられていることが望ましい。

本発明に係るチップ検査用プローブ装置は、前記印刷回路基板の背面に結合される複数の支持台をさらに含むことができる。

そして、前記印刷回路基板と前記背面カバーとの間に離隔間隔を形成することが望ましく、このために、前記印刷回路基板と前記背面カバーとの間に離隔材を備えることができる。

また、本発明は、前記印刷回路基板の回路パターンの他側端部に連結されるアームコネクターをさらに含むことができ、このとき、前記アームコネクターは、前記印刷回路基板の縁部に配列されることが望ましい。

本発明は、プローブピンが弾性力を有して検査対象チップに安定的に接続し得る構造を提供することによって、チップ検査の信頼性を向上させるという効果をもたらす。

また、本発明は、プローブピンの状態を外部から肉眼で容易に確認できる構造を提供する。

併せて、本発明に係るチップ検査用プローブ装置は、接触抵抗が低く、耐久性に優れるという効果をもたらす。

本発明の実施例に係るチップ検査用プローブ装置の分離斜視図である。本発明の実施例に係るチップ検査用プローブ装置の結合斜視図である。本発明の実施例に係るチップ検査用プローブ装置と検査装備の断面図である。本発明の実施例に係るチップ検査用プローブ装置と検査装備の断面図である。本発明の実施例に係るチップ検査用プローブ装置に備えられるピンホルダーに形成される多様な形状のピンホールを示した図である。

以下、本発明の実施例に係るチップ検査用プローブ装置について説明する。

本発明の利点及び特性、そして、それらを達成する方法は、添付の図面と共に後述する各実施例を参照すれば明確になるだろう。

図１は、本発明の実施例に係るチップ検査用プローブ装置の分離斜視図で、図２は、本発明の実施例に係るチップ検査用プローブ装置の結合斜視図である。

図１を参照すると、本発明の実施例に係るチップ検査用プローブ装置１００は、中央に貫通孔１１２を備える印刷回路基板１１０と、前記印刷回路基板１１０の前面に付着し、複数のピンホール１２２を備えるピンホルダー１２０と、Ｌ字状に形成され、水平端部１３４ａは前記印刷回路基板１１０の回路パターン１１４の一側端部に連結され、垂直端部１３２ａは前記ピンホルダー１２０の上面に露出する複数のプローブピン１３０と、前記印刷回路基板１１０の背面に付着する背面カバー１４０とを含む。

本発明に係るチップ検査用プローブ装置１００は、小さいサイズを有するチップの接点を検査装備と簡便に連結できるようにするためのものである。

このために、本発明に係るチップ検査用プローブ装置１００は、チップの接点位置に対応する垂直貫通孔を備えるピンホルダー１２０を備える。

ピンホルダー１２０にはＬ字状のプローブピン１３０が装着されるが、垂直端部１３２ａがチップの接点に接続される。そして、水平端部１３４ａは印刷回路基板１１０の回路パターン１１４に連結され、回路パターン１１４はアームコネクター１５０に連結される。

印刷回路基板１１０に形成される回路パターン１１４は、貫通孔１１２の周辺から始まって印刷回路基板１１０の縁部で終わるように形成されており、貫通孔１１２の周辺に形成された回路パターン１１４の一側端部１１４ａはプローブピン１３０に連結され、枠部に形成された回路パターン１１４の他側端部１１４ｂはアームコネクター１５０に連結される。

アームコネクター１５０には、検査装備と連結された雄コネクター（図示せず）が連結されることによって、本発明に係るチップ検査用プローブ装置１００に装着されたチップが検査装備に接続される。

ピンホルダー１２０は透明材質で製造されることが望ましい。ピンホルダー１２０が透明材質からなると、ピンホルダー１２０を除去しなくてもプローブピン１３０の変形の有無を肉眼で容易に確認することができる。

ピンホルダー１２０の材質としては、クリスタルガラス（ｃｒｙｓｔａｌｇｌａｓｓ）を使用することができる。

クリスタルガラスは、透明度が高いので、プローブピン１３０の状態確認が容易であり、静電気を発生させないので、ピンホール１２２に異物が付着することを防止できるという効果をもたらす。

本発明に係るチップ検査用プローブ装置１００において、プローブピン１３０は、垂直部１３２と水平部１３４が一体に形成されたＬ字状を有し、垂直端部１３２ａをチップの接点に接続させることによって、プローブピンとチップとの安定的な接続を確保することができる。

安定的な接続のためにはプローブピン１３０の弾性が要求されるが、プローブピンの弾性は、材質自体の弾性力とＬ字状が持つ特性によって確保することができる。

また、プローブピン１３０の垂直部１３２がピンホルダー１２０のピンホール１２２に収容されているので、垂直部１３２の変形を防止することができる。したがって、プローブピンは、反復使用時にも変形せず、一定の接続性能を発揮するようになる。

印刷回路基板１１０は、中央に貫通孔１１２を備え、貫通孔１１２の周辺から外側に延長される回路パターン１１４を備える。前記貫通孔１１２を介してプローブピン１３０の垂直部１３２が通過するようになる。

貫通孔１１２の周辺に配置される回路パターン１１４の端部はプローブピン１３０の水平端部と連結され、印刷回路基板の外側に配置される回路パターン１１４の端部はアームコネクター１５０と連結される。

背面カバー１４０は、プローブピン１３０の水平部１３４を支持する役割をする。

背面カバー１４０は、水平部１３４の下側を支持することによって、水平部１３４が垂れ下がる現象を防止し、水平端部１３４ａと印刷回路基板１１０との接続部分の破損を防止する。

背面カバー１４０は、透明材質で形成され、プローブピン１３０の形態を外部から容易に確認できるようにすることが望ましい。また、背面カバー１４０は、静電気防止機能を有する材質で製造されることが望ましい。これは、背面カバー１４０に静電気が発生すると、背面カバー１４０と印刷回路基板１１０との間に異物が付着するおそれがあるためである。

また、背面カバー１４０は、印刷回路基板１１０に着脱可能な締結手段によって結合されることが望ましい。これは、一部のプローブピン１３０が損傷したり、一部のプローブピン１３０を点検する必要がある場合、背面カバー１４０を脱去し、プローブピン１３０を交替又は点検できるようにするためである。

プローブピン１３０は、垂直部１３２及び水平部１３４を備えるＬ字状を有し、垂直部１３２の垂直端部１３２ａはチップの接点に接続され、水平部１３４の水平端部１３４ａは印刷回路基板１１０の回路パターン１１４に連結される。特に、水平部１３４の水平端部１３４ａが、垂直部１３２と同一の方向に折り曲げられて印刷回路基板１１０に挿入されると、プローブピン１３０をより容易に印刷回路基板１１０に連結できるようになる。

プローブピン１３０は、ベリリウム銅（ＢｅＣｕ）材質からなることが望ましい。ベリリウム銅材質のプローブピンは、弾性力に優れ、汎用スプリング材に使用されるリン青銅（ＰＣｕ）に比べて耐用特性に優れるという効果を有する。

このようなプローブピン１３０は、接触抵抗の減少のためにめっきして使用することができる。

プローブピン１３０のめっきは、ベリリウム銅材質の母材を酸洗した後、銅（Ｃｕ）でめっきし、ニッケル（Ｎｉ）めっきと金（Ａｕ）めっきを順次行うことが望ましい。接触抵抗を減少させるためには表面に金（Ａｕ）めっきを形成することが望ましいが、ベリリウム銅材質の母材に金（Ａｕ）を直接めっきすると、付着力が弱いので、十分な耐久性を確保することができない。したがって、中問層に銅めっき層とニッケルめっき層を形成することによって、めっき層の耐久性を確保する。

金（Ａｕ）めっき層は使用によって損傷・摩耗されるので、１００万回以上の使用回数を確保するためには、金（Ａｕ）めっき層の厚さを２μｍないし４μｍにすることが望ましい。めっき層の厚さが２μｍ未満であると、十分な使用回数を確保することができなく、めっき層の厚さが４μｍを超えると原価上昇をもたらすので望ましくない。

また、前記印刷回路基板１１０の背面には複数の支持台１６０が結合される。支持台１６０は、本発明に係るチップ検査用プローブ装置を他の装備に固定するときに使用される。

図３、４は、本発明に係るチップ検査用プローブ装置の断面を示した図である。

図示したように、検査対象チップがハンドラーに固定された状態で検査対象チップをプローブピン１３０の垂直端部に密着すると、チップの接点がプローブピンに連結され、印刷回路基板１１０の回路パターン１１４とアームコネクター１５０を経て検査装備（図示せず）に連結され、検査装備がチップ１０の検査を行えるようになる。

検査対象チップ１０をプローブピン１３０の上端に密着させると、それによって、プローブピン１３０が下方に垂れ下がりながら弾性変形するようになるが、このとき、プローブピン１３０の水平部１３４は背面カバー１４０によって制限されるので、一定範囲のみでプローブピン１３０が変形するようになる。

プローブピン１３０の弾性変形を誘導するためには、背面カバー１４０と印刷回路基板１１０の背面との間に離隔間隔Ｇが形成されることが望ましい。このために、背面カバー１４０と印刷回路基板１１０との締結時に、背面カバー１４０と印刷回路基板１１０との間に間隔材１４９を配置することができる。間隔材１４９を配置すると、背面カバー１４０と印刷回路基板１１０との間に間隔材の厚さに該当する離隔間隔Ｇが発生し、この領域でプローブピン１３０の水平部１３４が上下に移動できるようになる。

図５は、本発明の実施例に係るチップ検査用プローブ装置に備えられるピンホルダーに形成される多様な形状のピンホールを示した図である。

図示したように、検査対象チップの接点形態によってピンホールを多様な形状に形成することができる。

（ａ）は、両側に３個、中央に１個の接点を有しており、合計７個の接点を有するチップに対応したピンホールの配置を示したもので、
（ｂ）は、両側に８個の接点を有しており、合計１６個の接点を有するチップに対応したピンホールの配置を示したもので、
（ｃ）は、四面に４個の接点を有しており、合計１６個の接点を有するチップに対応したピンホールの配置を示したもので、
（ｄ）は、四面に８個の接点を有しており、合計３２個の接点を有するチップに対応したピンホールの配置を示したものである。

その他にも、ピンホールは、それぞれのチップの接点位置に対応するように形成し、多様な形状のチップの検査に使用することができる。

本発明に係るチップ検査用プローブ装置は、プローブピンの垂直端部にチップの接点を安定的に接続できるという効果をもたらす。チップ検査過程でプローブピンが上下に移動するが、プローブピンはピンホルダーと背面カバーによって拘束されるので、弾性変形領域のみで上下に流動するようになる。したがって、使用回数の増加にもかかわらず、プローブピンの形状が変形しないという効果をもたらす。

その一方、本発明に係るチップ検査用プローブ装置は、プローブピンの材質として耐用性に優れるベリリウム銅（ＢｅＣｕ）材質を使用し、外面を金めっきすることによって耐久性と低い接触抵抗を確保することができる。

１０：検査対象チップ、１００：プローブ装置、１１０：印刷回路基板、１２０：ピンホルダー、１３０：プローブピン、１４０：背面カバー、１５０：アームコネクター、１６０：支持台

Claims

中央に貫通孔を備える印刷回路基板；
前記印刷回路基板の前面に付着し、複数のピンホールを備えるピンホルダー；
垂直部と水平部がＬ字状に形成され、水平端部は前記印刷回路基板に備えられる回路パターンの一側端部にそれぞれ連結され、垂直端部は前記ピンホールの上面に露出する複数のプローブピン；及び
前記印刷回路基板の背面に付着する背面カバー；を含むチップ検査用プローブ装置。
前記ピンホルダーと前記背面カバーは透明材質で形成されることを特徴とする、請求項１に記載のチップ検査用プローブ装置。
前記ピンホルダーはクリスタルガラス材質からなることを特徴とする、請求項２に記載のチップ検査用プローブ装置。
前記背面カバーは、静電気防止性能を有する透明合成樹脂材質からなることを特徴とする、請求項２に記載のチップ検査用プローブ装置。
前記ピンホルダーと前記背面カバーは着脱可能であることを特徴とする、請求項１に記載のチップ検査用プローブ装置。
前記プローブピンはベリリウム銅（ＢｅＣｕ）材質からなることを特徴とする、請求項１に記載のチップ検査用プローブ装置。
前記プローブピンの表面には銅めっき層、ニッケルめっき層、金めっき層が順次形成されていることを特徴とする、請求項６に記載のチップ検査用プローブ装置。
前記金めっき層の厚さは２μｍないし４μｍの範囲であることを特徴とする、請求項７に記載のチップ検査用プローブ装置。
前記プローブピンの水平端部は、前記垂直部と同一の方向に折り曲げられていることを特徴とする、請求項１に記載のチップ検査用プローブ装置。
前記チップ検査用プローブ装置は、
前記印刷回路基板の背面に結合される複数の支持台をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のチップ検査用プローブ装置。
前記印刷回路基板と前記背面カバーとの間に離隔間隔を形成することを特徴とする、請求項１に記載のチップ検査用プローブ装置。
前記印刷回路基板と前記背面カバーとの間に離隔材を備えることを特徴とする、請求項１１に記載のチップ検査用プローブ装置。
前記印刷回路基板の回路パターンの他側端部に連結されるアームコネクターをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のチップ検査用プローブ装置。
前記アームコネクターは前記印刷回路基板の縁部に配列されることを特徴とする、請求項１に記載のチップ検査用プローブ装置。
前記印刷回路基板の回路パターンは、前記貫通孔の周辺から前記印刷回路基板の枠部まで形成されることを特徴とする、請求項１に記載のチップ検査用プローブ装置。