JP2015105907A

JP2015105907A - Cantilever type probe card needle standing technique

Info

Publication number: JP2015105907A
Application number: JP2013248995A
Authority: JP
Inventors: 浩一宮園; Koichi Miyazono; 淳一郎藤本; Junichiro Fujimoto; 坂本　圭志; Keishi Sakamoto; 圭志坂本
Original assignee: MIURA KK
Current assignee: MIURA KK
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2015-06-08
Anticipated expiration: 2033-12-02
Also published as: JP5865338B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cantilever type probe card needle standing technique allowing probe needles to be mounted at required positions with intervals of only 50 μm, and realizing full automation of a manufacturing process with a high productivity.SOLUTION: A cantilever type probe card needle standing technique comprises: a ceramic ring setting step of setting a ceramic ring; a probe needle sucking and fastening step of sucking and fastening rear end portions of probe needles; a probe needle positioning step; a probe needle immobilization first step of dropping ultraviolet curable resin and irradiating ultraviolet rays; a probe needle second immobilization step of dropping epoxy resin to partially cover the probe needles and thermally curing by an optical heating spot heater; and a ceramic ring bonding step of bonding the ceramic ring after the probe needle second immobilization step to a predetermined position on a probe card substrate.

Description

本発明は、半導体ウエハ上の半導体チップの電気的特性を検査する際に用いられるプローブカードのカンチレバー型プローブをプローブカード上に針立てして実装する技法に関するものである。 The present invention relates to a technique for mounting a cantilever type probe of a probe card used when inspecting the electrical characteristics of a semiconductor chip on a semiconductor wafer on a probe card.

プローブ針をプローブカード基板上に針立てして配設する技法に関しては、例えば特許文献１に、セラミックリングの表面側に形成された周溝内に当該周溝より膨出しない範囲でエポキシ樹脂を充填塗布すると共に当該エポキシ樹脂を硬化する準備工程と、マニュピレータにより把持したプローブ針をセラミックリングの所要位置に載置し、当該プローブ針とセラミックリングが接触する少なくとも一箇所以上に紫外線硬化性樹脂を滴下する紫外線硬化性樹脂滴下工程と、マニュピレータによりプローブ針を把持したままの状態で、上記紫外線硬化性樹脂の滴下箇所に紫外線を照射する紫外線照射工程と、プローブ針が固定されたセラミックリングの上面側に、エポキシ樹脂によって上記周溝を包囲し更に当該プローブ針を包み込むように膨出部を周設する膨出部周設工程と、上記膨出部のエポキシ樹脂を加熱硬化する加熱工程と、プローブ針が配置固定されたセラミックリングをプローブカード基板上の指定位置に接着する基板接着工程と、当該プローブカード基板上に指定部品を搭載すると共に配線作業を行う部品搭載及び配線工程から成るプローブカードの製造方法が開示されている。 Regarding the technique for arranging the probe needles on the probe card substrate, for example, in Patent Document 1, an epoxy resin is placed in a circumferential groove formed on the surface side of the ceramic ring within a range that does not bulge from the circumferential groove. A preparatory step for filling and applying and curing the epoxy resin, and placing the probe needle gripped by the manipulator at a required position of the ceramic ring, and applying an ultraviolet curable resin to at least one place where the probe needle and the ceramic ring contact each other An ultraviolet curable resin dropping step for dropping, an ultraviolet irradiation step for irradiating ultraviolet rays to the dropping portion of the ultraviolet curable resin while holding the probe needle by a manipulator, and an upper surface of the ceramic ring to which the probe needle is fixed On the side, the peripheral groove is surrounded by an epoxy resin and further swelled so as to enclose the probe needle. Swelled part surrounding process, heating process for heating and curing the epoxy resin of the swelled part, and substrate bonding for bonding the ceramic ring on which the probe needle is arranged and fixed to a specified position on the probe card board A probe card manufacturing method comprising a process and a component mounting and wiring process for mounting a designated component on the probe card substrate and performing a wiring operation is disclosed.

特願２００８−１７５６５６号公報Japanese Patent Application No. 2008-175656

特許文献１に記載の技術は、特許文献１の段落［００１４］及び［００１５］に「マニュピレータにより把持したプローブ針をセラミックリングの所要位置に載置し」と記載され、特許文献１の図１乃至図３にはプローブ針をマニュプレータで把持する図が示されている。しかし、直径１５０μｍ〜２５０μｍのプローブ針を把持し隣のプローブ針との間隔が５０μｍしかない所要位置に載置できるマニュピュレータは、マニュピレータの把持部の厚みを考慮すると、実際にはセラミックリング上にプローブ針を５０μｍ間隔では載置することができないという問題があった。したがって、マニュピレータで自動的に把持するが実際には５０μｍの間隔で載置できないから自動化が進まないという問題があった。 The technique described in Patent Document 1 is described in paragraphs [0014] and [0015] of Patent Document 1 as “place the probe needle gripped by the manipulator at a required position of the ceramic ring”. FIG. 3 to FIG. 3 show a diagram of gripping the probe needle with a manipulator. However, a manipulator that can hold a probe needle having a diameter of 150 μm to 250 μm and can be placed at a required position where the distance from the adjacent probe needle is only 50 μm is actually on the ceramic ring in consideration of the thickness of the grip portion of the manipulator. There was a problem that the probe needles could not be placed at intervals of 50 μm. Therefore, although it is gripped automatically by a manipulator, there is a problem that automation does not proceed because it cannot actually be placed at intervals of 50 μm.

また、特許文献１の段落［００１７］には、エポキシ樹脂を加熱させるのにオーブンによって行うとの記載があるが、オーブンを使用するためにプローブカードを移動させなければならないという問題があり、移動時間がかかるため生産性が向上しにくいという問題があった。また、オーブンまでの移動は人の作業で行われることから、カンチレバー型プローブカード針立ては全自動化がしにくいという問題があった。 Further, paragraph [0017] of Patent Document 1 describes that an epoxy resin is heated by an oven, but there is a problem that the probe card must be moved in order to use the oven. There is a problem that it is difficult to improve productivity because it takes time. Further, since the movement to the oven is performed manually, the cantilever type probe card needle holder is difficult to fully automate.

本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、プローブ針を間隔が５０μｍしかない所要位置に載置でき、位置ずれを起こしにくく位置決め精度が高く、カンチレバー型プローブカード針立て工程の全自動化を実現させる生産性の高いカンチレバー型プローブカード針立て技法を提供することを課題とする。 The present invention was devised in view of these problems. The probe needle can be placed at a required position having an interval of only 50 μm, and it is difficult to cause a positional deviation, and the positioning accuracy is high, and the cantilever type probe card needle raising process is fully automated. It is an object of the present invention to provide a cantilever type probe card needle holder technique with high productivity.

請求項１に記載のカンチレバー型プローブカード針立て技法１は、カンチレバー型プローブ針８のプローブカードへの針立て技法であって、中高で周縁部が低い斜面を有するセラミックリング１０の該斜面に前記セラミックリング１０の中心部を囲繞するように形成したリング状の溝１１内に、該溝１１の上端縁の高さ以下に高さを抑えてエポキシ樹脂３０を注入し該エポキシ樹脂３０を加熱硬化させたセラミックリング１０をセットする、又は、中高で周縁部が低い斜面を有するセラミックリング１０をセットするセラミックリングセット工程２と、プローブ針８の把持角度、高さ方向、前後方向及び左右方向が調整可能で、ピエゾ素子を用いたマイクロマニュピレータ１５、プローブ針８の後端の位置を検知する高精度レーザ変位検知手段、及びプローブ針８の先端の向きを検知する画像処理手段とによって、プローブ針８の後端部を吸引して締着するプローブ針吸引締着工程３と、前記マイクロマニュピレータ１５によって前記締着したプローブ針８を前記セットしたセラミックリング１０上の所定位置に、プローブ針８の先端の位置を検知する画像処置手段を用いて載置するプローブ針位置決め工程４と、前記マイクロマニュピレータ１５によって前記プローブ針８を締着した状態で、前記プローブ針８と前記セラミックリング１０との接触範囲のうちの少なくとも１か所以上に紫外線硬化性樹脂２１を滴下し、該滴下した紫外線硬化性樹脂２１に紫外線を照射して前記プローブ針８を前記セラミックリング１０に固定化するプローブ針固定化第一工程５と、エポキシ樹脂３１を、固定化された前記プローブ針８を部分的に覆うように前記プローブ針８上及びセラミックリング１０上に滴下させて、前記滴下したエポキシ樹脂３１を光加熱スポットヒータ３３により加熱硬化させるプローブ針第二固定化工程６と、プローブ針第二固定化工程６後のセラミックリング１０をプローブカード基板４０上の所定位置に接着するセラミックリング接着工程７と、を含む工程からなることを特徴とする。 The cantilever type probe card needle raising technique 1 according to claim 1 is a technique for raising a cantilever type probe needle 8 to a probe card, wherein the cantilever type probe card needle raising technique 1 is formed on the slope of the ceramic ring 10 having a slope with a medium height and a low peripheral edge. An epoxy resin 30 is injected into a ring-shaped groove 11 formed so as to surround the center of the ceramic ring 10 while keeping the height below the height of the upper edge of the groove 11, and the epoxy resin 30 is heated and cured. The ceramic ring setting step 2 for setting the ceramic ring 10 or the ceramic ring 10 having a middle and high slope with a low peripheral edge, and the gripping angle, height direction, front-rear direction and left-right direction of the probe needle 8 are Adjustable, high-precision laser displacement detector that detects the position of the rear end of the micromanipulator 15 and the probe needle 8 using a piezo element. And a probe needle suction fastening process 3 for sucking and fastening the rear end of the probe needle 8 by the image processing means for detecting the direction of the tip of the probe needle 8 and the fastening by the micromanipulator 15. A probe needle positioning step 4 in which the probe needle 8 is placed at a predetermined position on the ceramic ring 10 on which the probe needle 8 is set using an image treatment means for detecting the position of the tip of the probe needle 8, and the probe needle by the micromanipulator 15. 8 is fastened, an ultraviolet curable resin 21 is dropped on at least one of the contact ranges of the probe needle 8 and the ceramic ring 10, and ultraviolet rays are applied to the dropped ultraviolet curable resin 21. A first probe needle fixing step 5 for irradiating and fixing the probe needle 8 to the ceramic ring 10; and an epoxy resin 1 is dropped on the probe needle 8 and the ceramic ring 10 so as to partially cover the fixed probe needle 8, and the dropped epoxy resin 31 is heated and cured by the light heating spot heater 33. The method comprises a second needle fixing step 6 and a ceramic ring bonding step 7 for bonding the ceramic ring 10 after the second probe needle fixing step 6 to a predetermined position on the probe card substrate 40. To do.

請求項１に記載のカンチレバー型プローブカード針立て技法１の発明は、プローブ針８をマニュピレータの把持部によって把持するのでなく、ピエズ素子に電圧を加えた状態から加えないようにすることによってスポイドが液体を吸引するようにプローブ針８の後端部を吸引し、その後電圧を加えて吸引され引き込まれたプローブ針８を締着する。前記吸引部分の直径を、プローブ針８の直径１５０μｍ〜２５０μｍに対して吸引部の直径を１５５μｍ〜２５５μｍにできるので、隣のプローブ針８との間隔が５０μｍしかない位置にプローブ針８をすでに固定化したプローブ針８に接触することなく載置できるという効果を奏する。 The invention of the cantilever type probe card needle holder technique 1 described in claim 1 is that the probe needle 8 is not gripped by the gripping portion of the manipulator, but is prevented from being applied from a state where voltage is applied to the piezo element. The rear end portion of the probe needle 8 is sucked so as to suck the liquid, and then the probe needle 8 sucked and drawn is tightened by applying a voltage. Since the diameter of the suction portion can be set to 155 μm to 255 μm with respect to the diameter of the probe needle 8 of 150 μm to 250 μm, the probe needle 8 is already fixed at a position where the distance between the adjacent probe needle 8 is only 50 μm. There is an effect that the probe needle 8 can be placed without contacting.

また、エポキシ樹脂３１を加熱させるのに光加熱スポットヒータ３３で実施するので、特許文献１に記載の技術のオーブンの場合はオーブンの移動は重量があるため困難であるので加熱処理を実施するためにセラミックリング１０等を移動させる手順が必須となるが、本発明の場合には同一工程で手の平より小さい光加熱スポットヒータ３３の方を移動させることができるのでセラミックリング１０等の移動が不要になり、移動時間短縮により生産性が向上するという効果を奏する。また、オーブンへのセラミックリング１０等の移動やオーブン内へのセットは人手で行われるが、本発明は光加熱スポットヒータ３３の移動を自動化できるので生産性が向上する。 In addition, since the epoxy resin 31 is heated by the light heating spot heater 33, in the case of the oven of the technique described in Patent Document 1, it is difficult to move the oven because of its weight. However, in the case of the present invention, the light heating spot heater 33 smaller than the palm can be moved in the same process, so that it is not necessary to move the ceramic ring 10 or the like. Thus, there is an effect that productivity is improved by shortening the moving time. Although the ceramic ring 10 and the like are moved to the oven and set in the oven manually, the present invention can automate the movement of the light heating spot heater 33, so that productivity is improved.

さらに、プローブ針吸引締着工程３及びプローブ針位置決め工程４において、高精度レーザ変位計や画像処置装置を使用してプローブ針８を掴み移動させて所定位置に置くマイクロマニュピレータ１５を制御するようにし、プローブ針第二固定化工程６においてエポキシ樹脂３１の加熱をセラミックリング１０を移動させずに自動化しやすい光加熱スポットヒータ３３を移動することにより、カンチレバー型プローブカード針立て工程の全工程において自動化が実現できるという効果を奏する。 Further, in the probe needle suction / fastening step 3 and the probe needle positioning step 4, the micromanipulator 15 that holds and moves the probe needle 8 by using a high-precision laser displacement meter or an image treatment device is controlled. In the probe needle second fixing step 6, the heating of the epoxy resin 31 is automated in all steps of the cantilever type probe card needle raising step by moving the light heating spot heater 33 which is easy to automate without moving the ceramic ring 10. There is an effect that can be realized.

本発明であるカンチレバー型プローブカード針立て技法のフロー図である。It is a flowchart of the cantilever type | mold probe card needle stand technique which is this invention. セラミックリングの説明図で、（ａ）は概要平面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ断面概要図ある。It is explanatory drawing of a ceramic ring, (a) is a schematic plan view, (b) is the AA cross-sectional schematic diagram of Fig. (A). プローブ針吸引締着工程の説明図（筒状体部は断面表示）で、（ａ）はプローブ針後端とマイクロマニュピレータの先端の筒状体を至近距離に近づけた説明図で、（ｂ）は吸引締着した説明図で、（ｃ）はプローブ針の先端が上を向くように回転させた説明図である。(A) is an explanatory view of the probe needle suction and fastening step (the cylindrical body portion is shown in cross section), (a) is an explanatory view in which the cylindrical body at the probe needle rear end and the tip of the micromanipulator is brought close to the closest distance, (b) FIG. 4 is an explanatory diagram in which suction and tightening is performed, and FIG. 3C is an explanatory diagram rotated so that the tip of the probe needle faces upward. プローブ針位置決め工程の説明図（セラミックリングは断面表示）である。It is explanatory drawing (a ceramic ring is a cross-sectional display) of a probe needle positioning process. プローブ針固定化第一工程の説明図（セラミックリングは断面表示）で、（ａ）は紫外線硬化性樹脂の１点目滴下の説明図で、（ｂ）は紫外線硬化性樹脂の２点目滴下の説明図で、（ｃ）は１点目に紫外線照射の説明図で、（ｄ）は２点目に紫外線照射の説明図である。It is explanatory drawing (a ceramic ring is a cross-sectional display) of probe needle fixation 1st process, (a) is explanatory drawing of 1st point dripping of ultraviolet curable resin, (b) is 2nd point dripping of ultraviolet curable resin. (C) is explanatory drawing of ultraviolet irradiation to the 1st point, (d) is explanatory drawing of ultraviolet irradiation to the 2nd point. プローブ針固定化第二工程の説明図（セラミックリングは断面表示）で、（ａ）はエポキシ樹脂の滴下の説明図で、（ｂ）は光加熱スポットヒータ照射の説明図である。It is explanatory drawing (a ceramic ring is cross-sectional display) of probe needle fixation 2nd process, (a) is explanatory drawing of dripping of an epoxy resin, (b) is explanatory drawing of light heating spot heater irradiation. セラミックリング接着工程の説明図（セラミックリングは断面表示）で、（ａ）は接着させた状態を示した説明図で、（ｂ）はプローブカードを使用状態にした説明図である。It is explanatory drawing (a ceramic ring is a cross-sectional display) of a ceramic ring adhesion process, (a) is explanatory drawing which showed the state made to adhere | attach, (b) is explanatory drawing which made the probe card the use condition.

本発明であるカンチレバー型プローブカード針立て技法１の発明は、図１に示すフローからなり、カンチレバー型プローブ針８のプローブカードへの針立て技法であって、中高で周縁部が低い斜面を有するセラミックリング１０の該斜面に前記セラミックリング１０の中心部を囲繞するように形成したリング状の溝１１内に、該溝１１の上端縁の高さ以下に高さを抑えてエポキシ樹脂３０を注入し該エポキシ樹脂３０を加熱硬化させたセラミックリング１０をセットする、又は、中高で周縁部が低い斜面を有するセラミックリング１０をセットするセラミックリングセット工程２と、プローブ針８の把持角度、高さ方向、前後方向及び左右方向が調整可能で、ピエゾ素子を用いたマイクロマニュピレータ１５、プローブ針８の後端の位置を検知する高精度レーザ変位検知手段、及びプローブ針８の先端の向きを検知する画像処理手段とによって、プローブ針８の後端部を吸引して締着するプローブ針吸引締着工程３と、前記マイクロマニュピレータ１５によって前記締着したプローブ針８を前記セットしたセラミックリング１０上の所定位置に、プローブ針８の先端の位置を検知する画像処置手段を用いて載置するプローブ針位置決め工程４と、前記マイクロマニュピレータ１５によって前記プローブ針８を締着した状態で、前記プローブ針８と前記セラミックリング１０との接触範囲のうちの少なくとも１か所以上に紫外線硬化性樹脂２１を滴下し、該滴下した紫外線硬化性樹脂２１に紫外線を照射して前記プローブ針８を前記セラミックリング１０に固定化するプローブ針固定化第一工程５と、エポキシ樹脂３１を、固定化された前記プローブ針８を部分的に覆うように前記プローブ針８上及びセラミックリング１０上に滴下させて、前記滴下したエポキシ樹脂３１を光加熱スポットヒータ３３により加熱硬化させるプローブ針第二固定化工程６と、プローブ針第二固定化工程６後のセラミックリング１０をプローブカード基板４０上の所定位置に接着するセラミックリング接着工程７と、を含む工程からなる。 The invention of the cantilever type probe card needle holder technique 1 according to the present invention comprises the flow shown in FIG. An epoxy resin 30 is injected into the ring-shaped groove 11 formed on the inclined surface of the ceramic ring 10 so as to surround the center portion of the ceramic ring 10 with the height kept below the height of the upper edge of the groove 11. Then, the ceramic ring 10 in which the epoxy resin 30 is heat-cured is set, or the ceramic ring setting step 2 in which the ceramic ring 10 having an inclined surface with a low peripheral edge is set, and the holding angle and height of the probe needle 8 The position of the rear end of the micromanipulator 15 and the probe needle 8 using a piezo element can be detected. A probe needle suction and fastening step 3 for sucking and fastening the rear end portion of the probe needle 8 with a high-precision laser displacement detecting means for performing the above and an image processing means for detecting the direction of the tip of the probe needle 8; A probe needle positioning step 4 in which the probe needle 8 fastened by the manipulator 15 is placed at a predetermined position on the set ceramic ring 10 by using an image treatment means for detecting the position of the tip of the probe needle 8; In a state where the probe needle 8 is fastened by the micromanipulator 15, an ultraviolet curable resin 21 is dropped on at least one of the contact ranges of the probe needle 8 and the ceramic ring 10, and the dropped ultraviolet light is added. Fixing the probe needle 8 by irradiating the curable resin 21 with ultraviolet rays to fix the probe needle 8 to the ceramic ring 10 In the first step 5, the epoxy resin 31 is dropped on the probe needle 8 and the ceramic ring 10 so as to partially cover the immobilized probe needle 8, and the dripped epoxy resin 31 is optically heated. A probe needle second fixing step 6 for heating and curing by the spot heater 33, and a ceramic ring bonding step 7 for bonding the ceramic ring 10 after the probe needle second fixing step 6 to a predetermined position on the probe card substrate 40; The process includes.

また、本発明であるカンチレバー型プローブカード針立て技法１の全工程を自動化させるため、エポキシ樹脂滴下機器３２、光加熱スポットヒータ３３、高精度レーザ変位計、マイクロマニュピレータ１５、画像処置機器、紫外線硬化性樹脂滴下機器２０、スポットＵＶ照射機器２２等の移動と作動の制御を行う制御部を備える。以下、各工程について説明する。 Moreover, in order to automate all the steps of the cantilever type probe card needle holder technique 1 according to the present invention, the epoxy resin dropping device 32, the light heating spot heater 33, the high-precision laser displacement meter, the micromanipulator 15, the image treatment device, the ultraviolet curing The control part which controls movement and action | operation of the functional resin dripping apparatus 20, the spot UV irradiation apparatus 22, etc. is provided. Hereinafter, each step will be described.

まず、セラミックリングセット工程２である。セラミックリング１０は、図２（ａ）に示す平面説明図や図２（ａ）の断面Ａ−Ａの断面である図２（ｂ）に示す断面説明図に示すように、リング状の形態をし、中高で周縁部が低い斜面を形成しており、かつ前記斜面に前記セラミックリング１０の中心部を囲繞するように形成したリング状の溝１１が形成されている。 First, ceramic ring setting step 2 is performed. The ceramic ring 10 has a ring-like form as shown in the plan explanatory view shown in FIG. 2A and the cross-sectional explanatory view shown in FIG. 2B which is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. In addition, a slope having a middle height and a lower peripheral edge is formed, and a ring-shaped groove 11 is formed on the slope so as to surround the central portion of the ceramic ring 10.

セラミックリングセット工程２は、図２に示すセラミックリング１０の斜面に形成したリング状の溝１１内にエポキシ樹脂３０を注入し加熱硬化させたセラミックリング１０をセットする工程、又は、溝１１が形成されていても溝１１が形成されていなくてエポキシ樹脂３０を注入しないでセラミックリング１０（図示なし）をセットする工程である。エポキシ樹脂３０を注入する場合は、後工程であるプローブ針位置決め工程４でプローブ針８に硬化したエポキシ樹脂３０が接触しないように、溝１１の上縁まで到達しない高さまでしか注入しない。 The ceramic ring setting step 2 is a step of setting the ceramic ring 10 in which the epoxy resin 30 is injected into the ring-shaped groove 11 formed on the slope of the ceramic ring 10 shown in FIG. In this step, the groove 11 is not formed and the ceramic ring 10 (not shown) is set without injecting the epoxy resin 30. When the epoxy resin 30 is injected, it is injected only to a height that does not reach the upper edge of the groove 11 so that the cured epoxy resin 30 does not come into contact with the probe needle 8 in the probe needle positioning step 4 which is a subsequent step.

次に、プローブ針吸引締着工程３である。マイクロマニュピレータ１５及び高精度レーザ変位計を使用してプローブ針８を吸引し締着する工程である。マイクロマニュピレータ１５は、プローブ針８の把持角度、高さ方向、前後方向及び左右方向が調整可能な手段を備え、プローブ針８の後端部の吸引及び締着が可能なピエゾ素子を用いた筒状のプローブ針吸引締着手段を備えている。 Next, it is a probe needle suction fastening process 3. This is a step of sucking and fastening the probe needle 8 using the micromanipulator 15 and a high-precision laser displacement meter. The micromanipulator 15 includes means that can adjust the holding angle, height direction, front-rear direction, and left-right direction of the probe needle 8 and uses a piezo element that can suck and fasten the rear end of the probe needle 8. Shaped probe needle suction fastening means.

筒状のプローブ針吸引締着手段は、電圧を加えると変形するピエゾ素子を用いており、ピエゾ素子を用いた筒状体１６の周壁を拡大や縮小させる。ピエゾ素子を用いると、電圧を加えると筒状体１６の周壁が縮小し電圧をかけないと筒状体１６の周壁が拡大する制御の場合、電圧を加えてからかけないようにすると吸引効果が得られ、プローブ針８の後端部が筒状体１６内に吸引され引き込まれる。そして、電圧を加えると筒状体１６の周壁でプローブ針８の後端部を締着する。これらはスポイドにより液体を吸引する動きに似ている。 The cylindrical probe needle suction fastening means uses a piezo element that deforms when a voltage is applied, and enlarges or reduces the peripheral wall of the cylindrical body 16 using the piezo element. When the piezoelectric element is used, when the voltage is applied, the peripheral wall of the cylindrical body 16 is contracted and the peripheral wall of the cylindrical body 16 is enlarged unless the voltage is applied. As a result, the rear end portion of the probe needle 8 is sucked and drawn into the cylindrical body 16. When a voltage is applied, the rear end portion of the probe needle 8 is fastened by the peripheral wall of the cylindrical body 16. These are similar to the movement of sucking liquid with a spoid.

そして、これから取出そうとするプローブ針８の上側及び横側に設置した２台の高精度レーザ変位検知手段である高精度レーザ変位計により、置かれたプローブ針８の後端の位置を前後方向、上下方向及び左右方向の座標系で検知し、マイクロマニュピレータ１５の現在位置の座標との差からマイクロマニュピレータ１５のブローブ針吸引先端部を、１μｍの制御ができるモータを使用して前記ブローブ針後端の位置に移動させ、図３（ａ）に示すようにプローブ針８後端とマイクロマニュピレータ１５のブローブ針吸引先端部との距離を至近距離で停止し、図３（ｂ）に示すように吸引し締着し、図３（ｃ）に示すようにプローブ針８の先端が真上を向くように約１８０°回転させる。このときにプローブ針８の先端は直径１０μｍ〜２５μｍの平面であるので、光を照射すると反射して輝く輝度が最大になる位置が真上を向いていると判断できることから、画像処理手段である画像処理装置を使用して輝きを検知させて前記輝度が最大になる位置で停止させるようにマイクロマニュピレータ１５を制御する。 Then, the position of the rear end of the placed probe needle 8 is determined by the high-precision laser displacement meter which is two high-precision laser displacement detectors installed on the upper side and the lateral side of the probe needle 8 to be taken out. Detecting in the vertical and horizontal coordinate systems, the probe needle suction tip of the micromanipulator 15 is detected from the difference from the coordinates of the current position of the micromanipulator 15 using a motor capable of controlling 1 μm after the probe needle. As shown in FIG. 3 (a), the distance between the rear end of the probe needle 8 and the probe needle suction tip of the micromanipulator 15 is stopped at a close distance, as shown in FIG. 3 (a). As shown in FIG. 3 (c), the probe needle 8 is sucked and fastened, and rotated about 180 ° so that the tip of the probe needle 8 faces directly upward. At this time, since the tip of the probe needle 8 is a flat surface having a diameter of 10 μm to 25 μm, it can be determined that the position where the brightness that reflects and shines at the maximum when irradiated with light is directed upward is an image processing means. The micromanipulator 15 is controlled so that the brightness is detected using an image processing apparatus and stopped at a position where the luminance is maximized.

ここで、プローブ針８には１５０μｍ〜２５０μｍの間でさまざまな直径のものがあるので、プローブ針吸引締着手段の筒状体１６をプローブ針８の直径に応じて取り替えることになる。場合によっては直径が異なるピエゾ型マイクロマニュピレータ１５を準備し取り替える場合もある。 Here, since the probe needle 8 has various diameters between 150 μm and 250 μm, the cylindrical body 16 of the probe needle suction and fastening means is replaced according to the diameter of the probe needle 8. In some cases, the piezo-type micromanipulator 15 having a different diameter may be prepared and replaced.

次に、プローブ針位置決め工程４である。図４に示すように、セラミックリング１０の斜面の角度に一致させるように、設定した角度になるようにマイクロマニュピレータ１５を作動させて、締着させたプローブ針８の角度を回転させて合わせる。 Next, it is the probe needle positioning step 4. As shown in FIG. 4, the micromanipulator 15 is operated so as to have a set angle so as to coincide with the angle of the inclined surface of the ceramic ring 10, and the angle of the probe needle 8 that is fastened is rotated and matched.

プローブ針８をセラミックリング１０上にプローブ針８の先端がリング状になるように順次列設させていくが、載置しようとするプローブ針８の先端の位置の座標はあらかじめ決まっているので、該座標に載置しようとするプローブ針８を移動させてプローブ針８の先端をあらかじめ決まっている座標に一致させなければならない。そのため、画像処理装置にまさに載置しようとするプローブ針８の先端を示す最も輝度の高い位置の座標を検知させて、前記載置しようとする位置の座標に、載置しようとしているプローブ針８の最も輝度の高い位置の座標を一致させるようにマイクロマニュピレータ１５を作動させる。 The probe needles 8 are sequentially arranged on the ceramic ring 10 so that the tips of the probe needles 8 have a ring shape, but the coordinates of the position of the tip of the probe needle 8 to be placed are determined in advance. The probe needle 8 to be placed at the coordinates must be moved so that the tip of the probe needle 8 matches the predetermined coordinates. Therefore, the coordinates of the position with the highest luminance indicating the tip of the probe needle 8 that is to be placed on the image processing apparatus are detected, and the probe needle 8 that is to be placed at the coordinates of the position to be placed is described above. The micromanipulator 15 is actuated so that the coordinates of the position with the highest brightness of the same are matched.

本発明は、直径１５０μｍ〜２５０μｍのプローブ針８を直接に把持部で機械的に把持するのでなく、プローブ針８の後端部を吸引させて締着する方法で行うことから、プローブ針８を締着させるマニュピレータの部位の直径は１５５μｍ〜２５５μｍなので、隣のプローブ針８との間隔が５０μｍしかない位置にも既設のプローブ針８に接触することなく、プローブ針８を列設させながら載置することができる。 In the present invention, the probe needle 8 having a diameter of 150 μm to 250 μm is not mechanically gripped directly by the gripping portion, but is a method in which the rear end portion of the probe needle 8 is sucked and fastened. Since the diameter of the manipulator part to be fastened is 155 μm to 255 μm, the probe needles 8 are placed in a line without contacting the existing probe needles 8 even at a distance of only 50 μm from the adjacent probe needles 8. can do.

次に、プローブ針固定化第一工程５である。マイクロマニュピレータ１５によって前記プローブ針８を締着した状態で、前記プローブ針８と前記セラミックリング１０との接触範囲のうちの少なくとも１か所以上に紫外線硬化性樹脂２１を滴下する。２か所に滴下させる場合は、図５（ａ）に示すように、紫外線硬化性樹脂滴下機器２０を滴下する部位に移動し１か所実施して、次に図５（ｂ）に示すように、紫外線硬化性樹脂滴下機器２０を移動させて滴下する。 Next, it is the probe needle fixing first step 5. In a state where the probe needle 8 is fastened by the micromanipulator 15, the ultraviolet curable resin 21 is dropped onto at least one of the contact ranges between the probe needle 8 and the ceramic ring 10. When dripping at two places, as shown in FIG. 5 (a), the ultraviolet curable resin dropping device 20 is moved to the dropping portion and carried out at one place, and then as shown in FIG. 5 (b). Then, the ultraviolet curable resin dropping device 20 is moved and dropped.

そして、図５（ｃ）に示すように、スポットＵＶ照射機器２２を紫外線硬化性樹脂２１の滴下する部位に移動して照射し、次に図５（ｄ）に示すようにスポットＵＶ照射機器２２を次の位置に移動させて照射する。紫外線硬化性樹脂２１の硬化によりプローブ針８はセラミックリング１０に固定化されたので、プローブ針８を締着していたマイクロマニュピレータ１５の先端の筒状体１６を開いて筒状体１６をプローブ針８から離す。 And as shown in FIG.5 (c), the spot UV irradiation apparatus 22 is moved and irradiated to the site | part to which the ultraviolet curable resin 21 is dripped, and next, as shown in FIG.5 (d), the spot UV irradiation apparatus 22 is irradiated. Move to the next position and irradiate. Since the probe needle 8 is fixed to the ceramic ring 10 by the curing of the ultraviolet curable resin 21, the cylindrical body 16 at the tip of the micromanipulator 15 to which the probe needle 8 is fastened is opened to probe the cylindrical body 16. Separate from needle 8.

ここで、照射時間と接着強さの関連を表１に示す。例えば、紫外線硬化性樹脂として精密固定用紫外線硬化型接着材を使用し、接着範囲を幅はプローブ針８の幅、長さは５ｍｍ、厚さを２ｍｍの箇所を２カ所とし、光源として３６５ｎｍの高圧ＵＶランプを使用し、照射時間を２５秒とした場合の雰囲気温度と接着強さの関係を表１に示す。表１の温度の単位は℃、接着強さの単位はＮ／ｃｍ^２である。 Here, Table 1 shows the relationship between the irradiation time and the adhesive strength. For example, an ultraviolet curable adhesive for precision fixing is used as the ultraviolet curable resin, the bonding range is the width of the probe needle 8, the length is 5 mm, the thickness is 2 mm, and the light source is 365 nm. Table 1 shows the relationship between the ambient temperature and the adhesive strength when a high-pressure UV lamp is used and the irradiation time is 25 seconds. The unit of temperature in Table 1 is ° C., and the unit of adhesive strength is N / cm ² .

［表１］

[Table 1]

プローブ針８は直径１５０μｍ〜２５０μｍの極細なので熱が向上しやすい。よって、表１から温度と接着強さとの関連があること示されているので、プローブ針８の温度を管理すれば接着強さを調整することができる。例えば、プローブ針８を載置前にエポキシ樹脂３０を使用しないで斜面を形成するセラミックリング１０をセットした場合には、紫外線硬化性樹脂２１のみで接着強度を確保しなければならないことから、雰囲気温度を常温に近い温度でする必要があり、例えば、温度２３℃で紫外線の照射をした結果、コンタクト動作を３０万回実施した時点で外観上固定化を損なう現象は生じなかった。したがって、セラミックリングセット工程２におけるエポキシ樹脂３０及びプローブ針第二固定化工程６におけるエポキシ樹脂３１の使用をしないプローブカードが半導体試験によっては使用可能である。 Since the probe needle 8 is extremely thin with a diameter of 150 μm to 250 μm, heat is easily improved. Therefore, since it is shown from Table 1 that there is a relationship between temperature and adhesive strength, the adhesive strength can be adjusted by managing the temperature of the probe needle 8. For example, when the ceramic ring 10 that forms the slope without using the epoxy resin 30 is set before the probe needle 8 is placed, the adhesive strength must be ensured only by the ultraviolet curable resin 21, so that the atmosphere For example, as a result of irradiating ultraviolet rays at a temperature of 23 ° C., there was no phenomenon that impairs the fixation when the contact operation was performed 300,000 times. Therefore, a probe card that does not use the epoxy resin 30 in the ceramic ring setting process 2 and the epoxy resin 31 in the probe needle second fixing process 6 can be used in a semiconductor test.

次に、プローブ針第二固定化工程６である。図６（ａ）に示すように、エポキシ樹脂３１を、固定化されたプローブ針８を部分的に覆うようにプローブ針８上及びセラミックリング１０上に滴下させる。すでにプローブ針第一固定化工程でプローブ針８とセラミックリング１０との固定化を実施しているので、エポキシ樹脂３１の添加は固着力の向上になる。 Next, it is the probe needle second fixing step 6. As shown in FIG. 6A, the epoxy resin 31 is dropped onto the probe needle 8 and the ceramic ring 10 so as to partially cover the immobilized probe needle 8. Since the probe needle 8 and the ceramic ring 10 have already been fixed in the probe needle first fixing step, the addition of the epoxy resin 31 improves the fixing force.

また、セラミックリングセット工程２でエポキシ樹脂３０を溝１１内に注入させている場合は、エポキシ樹脂３１でプローブ針８を包囲するため固着力を一層強固にすることができる。 Further, when the epoxy resin 30 is injected into the groove 11 in the ceramic ring setting step 2, the probe needle 8 is surrounded by the epoxy resin 31, so that the fixing force can be further strengthened.

そして、図６（ｂ）に示すように、セラミックリング１０をオーブン設備のある場所まで移動させなくても、セラミックリング１０を定置化させた状態のままで、滴下したエポキシ樹脂３１を、ミラーと光とを組み合わせて光で加熱するヒータである光加熱スポットヒータ３３により加熱硬化させる。これにより、移動時間が短縮できるので製造コスト低減に効果がある。また、オーブンは必要範囲以外も加熱してしまうが、光加熱スポットヒータ３３は加熱が必要な局所のみを加熱させることができるので加熱が必要でない部位の加熱による品質低下の懸念が生じにくい。 And as shown in FIG.6 (b), even if it does not move the ceramic ring 10 to a place with an oven installation, with the ceramic ring 10 fixed, the dripped epoxy resin 31 is used as a mirror. Heat curing is performed by a light heating spot heater 33 which is a heater that is heated with light in combination with light. As a result, the travel time can be shortened, which is effective in reducing the manufacturing cost. Further, although the oven heats outside the necessary range, the light heating spot heater 33 can heat only the local area that needs to be heated.

セラミックリング１０を最初にセットする前にエポキシ樹脂３０を溝１１に注入した場合には、プローブ針固定化第一工程５の紫外線硬化性樹脂２１による固定化に加えて、プローブ針第二固定化工程６での追加したエポキシ樹脂３１とセラミックリングセット工程２で滴下したエポキシ樹脂３０とが一体化してプローブ針８の固定化を強固にすることから、耐久試験では１００万回のコンタクト動作で外観上固定化を損なう現象は生じなかった。 When the epoxy resin 30 is injected into the groove 11 before the ceramic ring 10 is set for the first time, in addition to the fixation with the ultraviolet curable resin 21 in the first probe needle fixing step 5, the second probe needle is fixed. Since the added epoxy resin 31 in the process 6 and the epoxy resin 30 dropped in the ceramic ring setting process 2 are integrated, the fixation of the probe needle 8 is strengthened. There was no phenomenon that impaired the top immobilization.

次に、セラミックリング接着工程７である。図７（ａ）に示すように、プローブ針第二固定化工程６後のセラミックリング１０をプローブカード基板４０上の所定位置に、接着剤を塗布して接着する。そして、図７（ｂ）に示すように、１８０°上下方向を回転させて、カンチレバー型プローブ針８をプローブカードへの針立てが完了する。 Next, the ceramic ring bonding step 7 is performed. As shown in FIG. 7A, the ceramic ring 10 after the probe needle second fixing step 6 is applied and adhered to a predetermined position on the probe card substrate 40. Then, as shown in FIG. 7 (b), the vertical direction of 180 ° is rotated, and the cantilever-type probe needle 8 is completely set up on the probe card.

１カンチレバー型プローブカード針立て技法
２セラミックリングセット工程
３プローブ針吸引締着工程
４プローブ針位置決め工程
５プローブ針固定化第一工程
６プローブ針固定化第二工程
７セラミックリング接着工程
８プローブ針
１０セラミックリング
１１溝
１５マイクロマニュピレータ
１６筒状体
２０紫外線硬化性樹脂滴下機器
２１紫外線硬化性樹脂
２２スポットＵＶ照射機器
３０エポキシ樹脂
３１エポキシ樹脂
３２エポキシ樹脂滴下機器
３３光加熱スポットヒータ
４０プローブカード基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cantilever type probe card needle stand technique 2 Ceramic ring setting process 3 Probe needle suction fastening process 4 Probe needle positioning process 5 Probe needle fixing first process 6 Probe needle fixing second process 7 Ceramic ring bonding process 8 Probe needle 10 Ceramic ring 11 Groove 15 Micromanipulator 16 Tubular body 20 UV curable resin dropping device 21 UV curable resin 22 Spot UV irradiation device 30 Epoxy resin 31 Epoxy resin 32 Epoxy resin dropping device 33 Light heating spot heater 40 Probe card substrate

Claims

A cantilever-type probe needle to a probe card
In a ring-shaped groove formed so as to surround the central part of the ceramic ring on the inclined surface of the ceramic ring having a medium-high and low-peripheral surface, the height is suppressed to be equal to or lower than the height of the upper edge of the groove. A ceramic ring setting step of setting a ceramic ring in which an epoxy resin is injected and the epoxy resin is heat-cured, or a ceramic ring having a slope with a middle and high peripheral edge is low, and
The probe needle gripping angle, height direction, front-rear direction, and left-right direction can be adjusted, a micromanipulator using a piezoelectric element, high-precision laser displacement detection means for detecting the position of the rear end of the probe needle, and the tip of the probe needle A probe needle suction fastening step of sucking and fastening the rear end of the probe needle by an image processing means for detecting the orientation of the probe needle;
A probe needle positioning step of placing the probe needle fastened by the micromanipulator at a predetermined position on the set ceramic ring using an image treatment means for detecting the position of the tip of the probe needle;
In a state where the probe needle is fastened by the micromanipulator, an ultraviolet curable resin is dropped on at least one of the contact ranges of the probe needle and the ceramic ring, and the dropped ultraviolet curable resin is applied to the dropped ultraviolet curable resin. A probe needle fixing first step of fixing the probe needle to the ceramic ring by irradiating ultraviolet rays;
A probe needle second fixing in which an epoxy resin is dropped on the probe needle and the ceramic ring so as to partially cover the immobilized probe needle, and the dropped epoxy resin is heated and cured by a light heating spot heater. Conversion process,
A ceramic ring bonding step of bonding the ceramic ring after the probe needle second fixing step to a predetermined position on the probe card substrate;
A cantilever type probe card needle holder technique characterized by comprising a process including: