JP2016217855A - プローブカード - Google Patents

Abstract

【課題】プローブの発熱による問題を解決し、さらに、簡単な構造で、十分な冷却効果を得ることができるプローブカードを提供する。【解決手段】端子が設けられた配線基板と、前記配線基板と所定の間隔をあけて配置された、第１ガイド孔を有する第１ガイド板と、一端が前記端子に接続され、他端が前記第１ガイド孔から突出する、前記第１ガイド孔に挿入されて前記第１ガイド板に保持されたプローブと、前記配線基板と前記第１ガイド板との間に配置された、前記第１ガイド孔を囲い、かつ、前記第１ガイド板に固定された側壁部と、を備えるプローブカードであって、前記第１ガイド板と前記側壁部とによって形成された空間に、放熱用の充填剤が配置されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体の検査に使用されるプローブカードに関する。

半導体検査に使用されるプローブカードは、検査対象となる半導体基板上のＩＣチップの端子の狭ピッチ化に伴い、プローブの狭ピッチ化が求められている。このような狭ピッチ化に対応する１つの方法として、プローブの細径化が進んでいる。

プローブの細径化については、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）技術を用いたプローブ等により技術的に対応することができるようになっているが、プローブの細径化に伴い、新たな問題が生じている。

例えば、細径化されたプローブを用いて半導体の検査を繰り返し行っていると、プローブは発熱する。このようなプローブの発熱によって、プローブの針圧低下による検査時の異常、あるいは、熱によってプローブが溶断されプローブカードが故障するという問題が生じている。

このようなプローブの発熱による問題を解消するために、幾つかの従来技術が存在する。例えば、プローブカードにおいて流体を用いてプローブを冷却する方法（特許文献１参照）がある。これは、プローブカードの２つのガイド板の間の空間に冷却用の流体を供給し、前記空間に位置するプローブの一部分を冷却している。

また、別の方法としては、プローブに放熱フィンを設けることで、プローブ自体の放熱性を高める方法（特許文献２参照）がある。これは、プローブに放熱部材を形成し、プローブから直接外部に熱を放出することで熱による影響を抑えるものである。

特開２０１０−１６４５４７号公報 特開２００９− ３１０５９号公報

流体を用いてプローブを冷却する方法は、流体を供給するための供給管を配置するスペースを必要とし、また、流体の供給を制御するための温度調整モジュールを必要とすることから、従来のプローブカードよりも構造が複雑になり、さらに製造コストが大幅に上昇するという問題がある。プローブに放熱フィンを設ける方法は、プローブの製造工程が複雑になり、さらに、放熱フィンによる空気を介した放熱では、プローブの冷却効果が不十分であるという問題がある。

そこで、本発明は、プローブの発熱を抑制し、発熱によって生じる問題を解決し、さらに、簡単な構造で十分なプローブの冷却効果を得ることができるプローブカードを提供することを目的とする。

本発明のプローブカードは、端子が設けられた配線基板と、前記配線基板と所定の間隔をあけて配置された、第１ガイド孔を有する第１ガイド板と、一端が前記端子に接続され、他端が前記第１ガイド孔から突出する、前記第１ガイド孔に挿入されて前記第１ガイド板に保持されたプローブと、前記配線基板と前記第１ガイド板との間に配置された、前記第１ガイド孔を囲い、かつ、前記第１ガイド板に固定された側壁部と、を備え、前記第１ガイド板と前記側壁部とによって形成された空間に、放熱用の充填剤が配置されていることを特徴とする。

そして、前記配線基板と前記第１ガイド板との間には、前記第１ガイド板と所定の間隔をあけて前記側壁部に固定された、第２ガイド孔を有する第２ガイド板をさらに備え、前記プローブは、前記第２ガイド孔を介して前記第１ガイド孔から突出しており、かつ、前記充填剤は、前記第１ガイド板と、前記第２ガイド板と、前記側壁部とによって形成された空間に配置されている。

さらに、前記第１ガイド板の前記配線基板側の面には、前記第１ガイド孔と連通し、かつ、前記第１ガイド孔よりも小径の開口が設けられた、樹脂製のシートが配置されている。

あるいは、前記第１ガイド板の前記配線基板側の面には、前記第１ガイド孔と前記プローブとの間に生じた隙間よりも径が大きい、絶縁性の粒状体が配置されている。

本発明のプローブカードは、端子が設けられた配線基板と、前記配線基板と所定の間隔をあけて配置された、第１ガイド孔を有する第１ガイド板と、一端が前記端子に接続され、他端が前記第１ガイド孔から突出する、前記第１ガイド孔に挿入されて前記第１ガイド板に保持されたプローブと、前記配線基板と前記第１ガイド板との間に配置された、前記第１ガイド孔を囲い、かつ、前記第１ガイド板に固定された側壁部と、を備え、前記第１ガイド板と前記側壁部とによって形成された空間に、放熱用の充填剤が配置されていることにより、前記プローブの熱を吸収し効果的に冷却することが可能となり、前記プローブの発熱によって生じる、前記プローブの針圧の低下およびプローブの溶断を防止することができる。

そして、前記配線基板と前記第１ガイド板との間には、前記第１ガイド板と所定の間隔をあけて前記側壁部に固定された、第２ガイド孔を有する第２ガイド板をさらに備え、前記プローブは、前記第２ガイド孔を介して前記第１ガイド孔から突出しており、かつ、前記充填剤は、前記第１ガイド板と、前記第２ガイド板と、前記側壁部とによって形成された空間に配置されていることにより、前記プローブにおいて高温になる箇所を効果的に前記充填剤により冷却することが可能となる。

さらに、前記第１ガイド板の前記配線基板側の面には、前記第１ガイド孔と連通し、かつ、前記第１ガイド孔よりも小径の開口が設けられた、樹脂製のシートが配置されている、あるいは、前記第１ガイド板の前記配線基板側の面には、前記第１ガイド孔と前記プローブとの間に生じた隙間よりも径が大きい、絶縁性の粒状体が配置されていることにより、前記空間内の前記充填剤の漏出を防止し、前記プローブの冷却効果を長期間確保することができる。

本発明の第１の実施形態のプローブカードの断面図である。 本発明の第２の実施形態のプローブカードの断面図である。 図２のＡ部拡大図である。 本発明の第３の実施形態のプローブカードの断面図である。 図４のＢ部拡大図である。

図を用いて本発明のプローブカードについて詳細に説明する。まず初めに、本発明の第１の実施形態のプローブカード１について説明する。図１に示すのが第１の実施形態のプローブカード１の断面図である。

本発明の第１の実施形態のプローブカード１は、図１に示すように、配線基板２、第１ガイド板３、第２ガイド板４、プローブ８、および、側壁部５を備える。前記プローブカード１は、上から順に、前記配線基板２、前記第２ガイド板４、前記第１ガイド板３が所定の間隔で互いに平行に配置されており、前記第２ガイド板４と前記第１ガイド板３との間に、前記側壁部５が配置され、前記側壁部５に前記第１ガイド板３および前記第２ガイド板４が固定され、前記側壁部５がスペーサなどを介して前記配線基板２に固定されている。

前記第１ガイド板３と前記第２ガイド板４との間には、前記第１ガイド板３と前記第２ガイド板４および前記側壁部５によって囲まれた空間６が形成され、前記空間６内には、放熱用の充填剤７が配置されている。前記側壁部５は筒状の部材であり、筒の内部の空間が、前記第２ガイド板４と前記第１ガイド板３によって閉塞されることで前記空間６が形成される。

前記配線基板２は内部に配線を有し、下面に内部の配線と接続された端子９が配置されている。前記プローブ８は、本実施形態では垂直型プローブであり、一端が前記配線基板２の前記端子９に接続され、他端は検査対象と接触する接触部１２として形成されている。これにより、前記プローブ８は、前記配線基板２と電気的に接続され、前記接触部１２を通じて検査対象物と接触して電気を流すことができる。そして、前記プローブ８は、前記第１ガイド板３に形成された第１ガイド孔１０、および前記第２ガイド板４に形成された第２ガイド孔１１に挿入され、前記第１ガイド孔１０の下端から下方に前記接触部１２が突出した状態で前記第１ガイド板３および前記第２ガイド板４によって保持されている。前記第１ガイド孔１０および前記第２ガイド孔１１は、前記側壁部５に囲まれた範囲内に配置されている。

そして、前記プローブ８は、前記空間６において前記充填剤７内に配置された状態となっている。これにより、前記プローブ８に生じた熱は前記充填剤７によって吸収され、前記プローブ８は冷却される。前記充填剤７によって吸収された熱は、前記第１ガイド板３あるいは前記第２ガイド板４へと伝わり外部へと放出される。

従来のプローブカードでは、プローブに生じた熱の一部は、プローブとガイド板あるいは配線基板との接触箇所を通じて、ガイド板あるいは配線基板へと伝達されることで配線基板などを介して外部に放熱されているが、プローブとガイド板あるいは配線基板との接触箇所は非常に極小であり十分な放熱効果を得ることができなかった。しかしながら、本発明のプローブカード１は、前記プローブ８と前記充填剤７との接触箇所が、前記第１ガイド板３および前記第２ガイド板４との間であり広範囲であることから、十分な放熱効果を奏することができる。

放熱用の前記充填剤７としては、市販の放熱グリスなどを用いることができるが、他の放熱性を有する材質を用いることも可能である。前記プローブ８は、検査時には前記空間６内で変形、屈曲動作などを行うが、前記充填剤７によって妨げられることなく、前記充填剤７内で前記プローブ８は変形、屈曲動作を行うことができ、放熱も中断されることなく行われる。

前記プローブカード１の構成として最低限必要な部材だけを用いて説明したが、その他の部材、補強板、中継回路基板、第３，４ガイド板等を適宜用いることができる。また、プローブについても様々な形態のプローブを用いることができる。

次に、第２の実施形態のプローブカード２１について、図を用いて説明する。図２に示すのが、第２の実施形態のプローブカード２１の断面図である。前記プローブカード２１は、図２に示すように、配線基板２２、第１ガイド板２３、第２ガイド板２４、プローブ２８、および、側壁部２５を備える。前記プローブカード２１は、上から順に、前記配線基板２２、前記第２ガイド板２４、前記第１ガイド板２３が所定の間隔で互いに平行に配置され、前記第２ガイド板２４と前記第１ガイド板２３との間に、前記側壁部２５が配置されている。

前記第１ガイド板２３と前記第２ガイド板２４との間には、前記第１ガイド板２３、前記第２ガイド板２４および前記側壁部２５によって囲まれた空間２６が形成され、前記空間２６内には、放熱用の充填剤２７が配置されている。前記側壁部２５は筒状の部材であり、筒の内部の空間が、前記第２ガイド板２４と前記第１ガイド板２３によって閉塞されることで前記空間２６が形成される。

前記配線基板２２は内部に配線を有し、下面に内部の配線と接続された端子２９が配置されている。前記プローブ２８は、垂直型プローブであり、一端が前記配線基板２２の前記端子２９に接続され、他端は検査対象と接触する接触部３２として形成されている。そして、前記プローブ２８は、前記第２ガイド板２４に形成された第２ガイド孔３１および前記第１ガイド板２３に形成された第１ガイド孔３０に挿入され、前記第２ガイド板２４および前記第１ガイド板２３によって保持されている。そして、前記プローブ２８の前記接触部３２が、前記第１ガイド孔３０の下端から下方に突出している。前記第１ガイド孔３０および前記第２ガイド孔３１は、前記側壁部２５に囲まれた範囲内に配置されている。

さらに、本実施形態のプローブカード２１には、前記第１ガイド板２３の上面に樹脂製のシート３３が配置されており、前記空間２６内において前記シート３３の上に前記充填剤２７が配置されている。前記シート３３には、前記第１ガイド板２３の前記第１ガイド孔３０に対応する位置に孔３４が設けられている。図３に示すように、前記孔３４の大きさは、前記第１ガイド孔３０よりも小さく設定されている。これは、前記空間２６内の前記充填剤２７が、前記第１ガイド孔３０と、前記第１ガイド孔３０に挿入された前記プローブ２８との間に生じた隙間から漏出するのを防止するためである。

前記充填剤２７は、放熱用グリスなどを用いており高粘度ではあるが、前記隙間から漏出する可能性がある。前記隙間を狭くすれば前記充填剤２７の漏出を抑制することができるが、検査時には前記プローブ２８が変形する、あるいは移動することから、前記第１ガイド孔３０と前記プローブ２８との間にはある程度の隙間が必要であり、前記隙間を狭くすると前記プローブ２８の動作に支障を来たす可能性がある。よって、前記シート３３によって前記隙間を埋めることで、本実施形態のプローブカード２１は、前記プローブ２８の動作を確保しながら、前記充填剤２７の漏出を低減することができる。

前記シート３３の孔３４の大きさを、前記プローブ２８の直径と同じとして、前記孔３４と前記プローブ２８の間に生じる前記隙間をできるだけ狭くすることで、前記充填剤２７の漏出をより低減することも可能である。前記シート３３は樹脂製であることから、前記シート３３に前記プローブ２８が接触していたとしても、前記プローブ２８の動きが妨げられて検査に支障が生じないようにすることもできる。前記プローブ２８が動くことを考慮して、前記シート３３は前記第１ガイド板２３の上面に固定することが好ましい。

本実施形態のプローブカード２１は、前記第１ガイド板２３と前記第２ガイド板２４との間に前記充填剤２７を配置して前記プローブ２８の冷却を行っているが、前記第２ガイド板２４と前記配線基板２２との間に第２側壁部を配置して第２空間を形成し、放熱用の充填剤を配置することも可能である。また、ガイド板については、第３、第４ガイド板をさらに設けることも可能であり、前記空間２６の位置を変更すること可能であり、これにより、プローブが高温になる箇所を選択して効果的に冷却することも可能である。

本実施形態のプローブカード２１は、前記シート３３を用いて放熱用の前記充填剤２７の漏出を防止することで、前記プローブ２８の冷却効果を長期間継続して維持することが可能となる。

次に、第３の実施形態のプローブカード４１について、図を用いて説明する。図４に示すのが、第３の実施形態のプローブカード４１の断面図である。図４に示すように、本実施形態のプローブカード４１は、カンチレバー型のプローブ４８を用いており、１つのガイド板４３を用いた形態である。

本実施形態のプローブカード４１は、図４に示すように、配線基板４２、ガイド板４３、プローブ４８、および、側壁部４５を備える。前記プローブカード４１は、前記配線基板４２と前記ガイド板４３とが所定の間隔で互いに平行に配置されており、前記配線基板４２と前記ガイド板４３との間に前記側壁部４５が配置されており、前記配線基板４２および前記ガイド板４３はそれぞれ前記側壁部４５に固定されている。

前記配線基板４２と前記ガイド板４３との間には、前記配線基板４２、前記ガイド板４３および前記側壁部４５によって囲まれた空間４６が形成されており、前記空間４６内には、放熱用の充填剤４７が配置されている。前記側壁部４５は筒状の部材であり、筒の内部の空間が、前記配線基板４２と前記ガイド板４３によって閉塞されることで前記空間４６が形成されている。

前記配線基板４２は内部に配線を有し、下面に内部の配線と接続された端子４９が配置されている。前記プローブ４８は、カンチレバー型であり、一端が前記端子４９に接続され、他端は検査対象と接触する接触部５２として形成されている。そして、前記プローブ４８は、前記ガイド板４３に形成されたガイド孔５０に挿入され、前記ガイド板４３によって保持されており、前記プローブ４８の前記接触部５２が、前記ガイド孔５０の下端から下方に突出している。前記第ガイド孔５０は、前記側壁部４５に囲まれた範囲内に配置されている。

さらに、本実施形態のプローブカード４１には、図４，５に示すように、前記ガイド板４３の上面に複数の絶縁性の粒状体５１が配置されている。前記粒状体５１は、前記ガイド孔５０から前記充填剤４７の漏出を防止するためのものであり、その大きさは、図５に示すように、前記ガイド孔５０と、前記ガイド孔５０に挿入された前記プローブ４８との間に生じる隙間よりも大きいものとする。

前記粒状体５１を前記ガイド板４３の上面を覆うように配置することで、前記ガイド孔５０と前記プローブ４８との間の前記隙間を埋めて、前記充填剤４７の漏出を防止する。前記粒状体５１を固定しない、あるいは、固定したとしても弾性を有する材質であれば、検査時の前記プローブ４８の動きを妨げることはない。

本実施形態のプローブカード４１は、絶縁性の前記粒状体５１を用いて放熱用の前記充填剤４７の漏出を防止することで、前記プローブ４８の冷却効果を長期間継続して維持することが可能となる。

また、第２の実施形態のプローブカード２１における前記シート３３の上に、前記粒状体５１を配置することも可能である。また、前記充填剤４７を粒状体とすることで漏出を防止することも可能である。

１，２１，４１ プローブカード
２，２２，４２ 配線基板
３，２３ 第１ガイド板
４，２４ 第２ガイド板
５，２５，４５ 側壁部
６，２６，４６ 空間
７，２７，４７ 充填剤
８，２８，４８ プローブ
９，２９，４９ 端子
１０，３０ 第１ガイド孔
１１，３１ 第２ガイド孔
１２，３２，５２ 接触部
３３ シート
４３ ガイド板
５０ ガイド孔
５１ 粒状体

Claims (4)

1. 端子が設けられた配線基板と、
   前記配線基板と所定の間隔をあけて配置された、第１ガイド孔を有する第１ガイド板と、
   一端が前記端子に接続され、他端が前記第１ガイド孔から突出する、前記第１ガイド孔に挿入されて前記第１ガイド板に保持されたプローブと、
   前記配線基板と前記第１ガイド板との間に配置された、前記第１ガイド孔を囲い、かつ、前記第１ガイド板に固定された側壁部と、を備え、
   前記第１ガイド板と前記側壁部とによって形成された空間に、放熱用の充填剤が配置されていることを特徴とするプローブカード。
2. 前記配線基板と前記第１ガイド板との間には、前記第１ガイド板と所定の間隔をあけて前記側壁部に固定された、第２ガイド孔を有する第２ガイド板をさらに備え、
   前記プローブは、前記第２ガイド孔を介して前記第１ガイド孔から突出しており、かつ、前記充填剤は、前記第１ガイド板と、前記第２ガイド板と、前記側壁部とによって形成された空間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
3. 前記第１ガイド板の前記配線基板側の面には、前記第１ガイド孔と連通し、かつ、前記第１ガイド孔よりも小径の開口が設けられた、樹脂製のシートが配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプローブカード。
4. 前記第１ガイド板の前記配線基板側の面には、前記第１ガイド孔と前記プローブとの間に生じた隙間よりも径が大きい、絶縁性の粒状体が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプローブカード。