JP2020016631A - プローブユニット - Google Patents

Abstract

【課題】高精度なプローブ配列を確保し、かつ検査の操作が容易で安価なプローブユニットを提供する。【解決手段】第１の絶縁シート２１と第１の絶縁シート上に設置された導電シートから成り、導電シートから形成されるＹ方向に垂直部を有する複数のプローブ１３をＸ方向に配列したプローブ列１２と、各々のプローブから連続して形成される配線パターン１４から成るプローブ配線パターン集合体を有し、第１の絶縁シートに少なくともＸ軸に沿って折り曲げ可能な変形手段と、第１の絶縁シートを変形したときに少なくともプローブの垂直部がＺ方向に方向変換する方向変換手段と、第１の絶縁シートと第２の絶縁シートに折り曲げ可能な変形手段と、プローブ先端位置決めガイド手段と、第３の絶縁シート２３に、折り曲げ可能な変形手段と、プローブの垂直部がプローブの先端部と独立して接触する電気的導通手段とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、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、又は半導体チップを搭載するＩＣパッケージの回路検査に使用するプローブユニットであって、特に狭ピッチの格子状端子配列を形成する半導体チップ又はＩＣパッケージ検査に関するものである。

半導体回路の検査に用いるプローブカードは、半導体チップ上の端子パッド数の増加、パッド面積の縮小化、パッド間ピッチの狭小化に対応すべくプローブ配列の高密度化が要求されている。デバイス特性の向上及び消費電力低減効果並びに省スペース化を目的として、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）を使用して複数のＩＣチップを三次元に実装する技術が開発されている。ＴＳＶを使用した三次元実装ＩＣでは、４０μｍピッチレベルの狭ピッチ格子状配列が特徴であり、プローブの配列が困難なものとなっている。

一方、狭ピッチ格子状配列端子を有する半導体チップを搭載するウェハ・レベル・パッケージ（ＷＬＰ）においても、半導体チップ端子の多ピン化・狭ピッチ化に伴い、小型化が要求されている。パッケージの半導体チップ搭載側では、当然のことながら被搭載半導体チップの端子配列と同一の端子配列を有する。このため、ＩＣパッケージの導通検査等のおいても、半導体チップ検査用と同等の高密度なプローブ配列を必要とする。

狭ピッチのパッド配列に対し効率的なプローブ組立方法としては、例えば特開２０１６−２０６１６０号公報で開示されているように、プローブの製造において、複数のプローブが導電性金属箔から一括微細加工されたものを絶縁シートに貼り付けて同一平面上に配置したプローブ集合体であって、プローブ集合体のプローブ垂直部先端の間隔が、検査パッド列の何れかのパッド間隔と同一であり、一つのプローブ集合体における全てのプローブ外形が、一つの導電性金属箔から連続して加工される手段を有するものである。

特開２０１６−２０６１６０号公報

しかしながら、特開２０１６−２０６１６０号公報で開示されている方法によれば、格子状配列における段数が増えるほど、シート状のプローブ集合体の枚数を増やさなければならず、シート数に対応してプローブ先端位置のばらつき管理が増加すると共に、高コスト化及び長納期化の問題が生じてくる。

本発明は、上記プローブカード等における問題点を解決するためになされたもので、格子状配列における段数が増加した場合でも、高精度なプローブ先端配列を確保し、かつ、検査のハンドリングが容易で安価なプローブユニットを提供するものである。

本発明は、Ｘ−Ｙ平面にて形成する第１の絶縁シートと前記第１の絶縁シート上に設置された導電シートから成り、前記導電シートから形成される少なくともＹ方向に垂直部を有する複数のプローブをＸ方向に配列したプローブ列と、各々の前記プローブから連続して形成される配線パターンから成るプローブ配線パターン集合体を有し、前記第１の絶縁シートに少なくともＸ軸に沿って折り曲げ可能な変形手段と、前記第１の絶縁シートを変形したときに少なくとも前記プローブの垂直部がＺ方向に方向変換する方向変換手段と、
前記第１の絶縁シートとＸ−Ｙ平面上で連続して形成された第２の絶縁シートに、Ｘ−Ｙ平面上の任意の直線軸に沿って折り曲げ可能な変形手段と、前記プローブの垂直部がＺ方向に方向変換された後に前記プローブの先端位置を拘束するプローブ先端位置決めガイド手段と、
前記第１又は第２の絶縁シートとＸ−Ｙ平面上で連続して形成された第３の絶縁シートに、Ｘ−Ｙ平面上の任意の直線軸に沿って折り曲げ可能な変形手段と、前記プローブの垂直部がＺ方向に方向変換された後に、一部又は全ての前記プローブの先端部と独立して接触する電気的導通手段とを有するため、
格子状配列における段数が増加した場合でも、１枚の絶縁シート上で高精度なプローブ配列が実現でき、かつ、低コストに製作することが可能となる。

また、１つの前記プローブ配線パターン集合体を含む第１の平面と、隣接する他の前記プローブ配線パターン集合体を含む第２の平面が、所望のＹ方向距離を隔てて平行となるべく連続して折り曲げ、Ｙ方向の配列を含むプローブ配列を形成する手段を有するため、Ｘ−Ｙ平面上で高精度に形成した寸法関係を維持することが可能であり、高精度なプローブ先端配列を確保できる。

また、前記第２の絶縁シートに、前記プローブの垂直部がＺ方向に方向変換された後の少なくとも一部又は全てのＹ方向位置関係を一致させたプローブガイド穴を配置し、前記プローブガイド穴に前記プローブ垂直部を挿入する手段を有するため、Ｙ方向にも高精度なプローブ先端配列を確保することが可能となる。

また、前記第３の絶縁シートに、一部又は全ての前記プローブ先端のＸ方向位置関係と前記プローブの垂直部がＺ方向に方向変換された後の一部又は全ての前記プローブ先端のＹ方向位置関係とを一致させた導電性パッドを配置し、前記第３の絶縁シートの両面から導通可能とし前記第３の絶縁シートの前記導電性パッドを対象となる全ての前記プローブ先端と独立すて接触させ、前記プローブ先端と前記第３の絶縁シートの前記導電性パッドの電気的導通を可能とし、前記プローブ先端部と反対側の前記導電性パッドを被検査回路端子に接触させて検査する手段を有するため、被検査端子の位置バラツキやプローブ先端位置のバラツキがあっても、確実にプローブと被検査回路端子との電気的接続が確保できる。

また、前記第１の絶縁シート上に構成された前記プローブ配線パターン集合体の前記プローブと反対側の配線パターン端において、前記導電シートから形成される少なくともＹ方向に垂直部を有する複数のモニタ端子をＸ方向に配列したモニタ端子列を有し、前記第１の絶縁シートに少なくともＸ軸に沿って折り曲げ可能な変形手段と、前記第１の絶縁シートを変形したときに少なくとも前記モニタ端子の垂直部がＺ方向に方向変換する方向変換手段と、
前記第１の絶縁シートとＸ−Ｙ平面上で連続して形成された第４の絶縁シートに、Ｘ−Ｙ平面上の任意の直線軸に沿って折り曲げ可能な変形手段と、前記モニタ端子の垂直部がＺ方向に方向変換された後に前記モニタ端子の先端位置を拘束するモニタ端子先端位置決めガイド手段と、
前記第１又は第４の絶縁シートとＸ−Ｙ平面上で連続して形成された第５の絶縁シートに、Ｘ−Ｙ平面上の任意の直線軸に沿って折り曲げ可能な変形手段と、前記モニタ端子の垂直部がＺ方向に方向変換された後に、一部又は全ての前記モニタ端子の先端部と接触する電気的導通手段であって、一部又は全ての前記モニタ端子先端のＸ方向位置関係と前記モニタの垂直部がＺ方向に方向変換された後の一部又は全ての前記モニタ端子先端のＹ方向位置関係とを一致させた導電性パッドを配置し、前記第５の絶縁シートの両面から導通可能とし、前記第５の絶縁シートの前記導電性パッドを対象となる全ての前記モニタ端子先端と独立して接触させ、前記モニタ端子先端と前記第５の絶縁シートの前記導電性パッドの電気的導通を可能としたこと、
及び、Ｘ方向に配列した前記モニタ端子列における前記モニタ端子間ピッチを、対応するＸ方向に配列した前記プローブ列における前記プローブ間Ｘ方向ピッチよりも大きくし、又は、隣接する前記モニタ端子列の変形後のＹ方向距離を、対応する前記プローブ列の変形後のＹ方向距離よりも大きくしたこと、及び、前記プローブ配列と前記モニタ端子配列とを接続する前記配線パターンを長尺とし、前記プローブ配列を形成する平面に対し、前記モニタ端子配列を形成する平面を任意の角度で設置可能とする手段を有するため、
非常に高密度で構成されたプローブ配列に対しても、比較的広いピッチの端子を有するモニタ端子平面を任意の位置に設置することが可能であるため、多ピン狭ピッチのデバイス検査においてもハンドリングし易い検査システムを実現できる。

本発明のプローブユニットによれば、格子状配列における段数が増加した場合でも、高精度なプローブ先端配列を確保し、かつ、検査のハンドリングが容易で安価なプローブユニットを提供するものである。

本発明によるプローブユニットの基本構成を示す斜視図である。 本発明によるプローブユニットの折り曲げ加工前の状態を示す平面図である。 本発明によるプローブユニットの折り曲げ加工後の状態及び動作を示す断面図である。 本発明によるプローブユニットの被検査端子との接触動作を示す断面図である。 本発明によるプローブユニットの折り曲げ加工後の状態を示す断面図である。 本発明によるプローブユニットの折り曲げ加工後に一部の折り曲げ部を切断した状態を示す斜視図である。 本発明によるプローブユニットの設置位置関係を示す斜視図である。

次に、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、本発明によるプローブユニットの基本構成を示す斜視図である。プローブユニット１において、１１はＸ_１−Ｙ_１平面上に形成されたプローブ配列であり、被検査回路６の全てのパッド配列６０の位置に精密に対応すべく、第１の絶縁シート２１上に、複数のプローブ１３をＸ_１方向に整列させたプローブ列１２をＹ_１方向に複数配置することにより構成されている。例えば、プローブ列１２ａは前記パッド配列６０を構成する１つのパッド列６１の全てのパッドの位置と合致すべく配置されている。

また、前記第１の絶縁シート２１上のプローブ配列部２１１において、前記プローブ列１２を構成する各々の前記プローブ１３からは、配線パターン１４が継続して配線されている。図１の例では、前記プローブ配列部２１１上において、前記プローブ列１２の右半分における前記プローブ１３からの配線パターン１４は右方向（＋Ｘ_１方向）へ方向変換し、前記プローブ列１２の左半分における前記プローブ１３からの配線パターン１４は左方向（−Ｘ_１方向）へ方向変換することにより、効率的な配線が可能となる。

さらに、前記配線パターン１４は、前記第１の絶縁シート２１上の延長配線部２１２を経由し、モニタ端子配列部２１３へ継続する。前記モニタ端子配列部２１３では、前記プローブ列１２と順番に対応した配線群を有し、前記プローブ列１２の前記プローブ１３と同数のモニタ端子１７で構成されたモニタ端子列１６を形成する。各々の前記モニタ端子列１６はＹ_２方向に平行に配置されることにより、モニタ端子配列１５がＸ_２−Ｙ_２平面上に形成されている。

２２１は、第２の絶縁シート２２に形成されたプローブガイドであり、前記プローブ列１２のＸ_１方向位置関係と各々の前記プローブ列１２のＹ_１方向位置関係とを一致させたガイド穴２２２を有し、前記ガイド穴２２２に前記プローブ１３のプローブ垂直部１３１を挿入することにより、前記プローブ配列１１のＸ_１−Ｙ_１平面における前記プローブ１３のプローブ先端部１３２の位置精度を確保している。

また、２３１は、第３の絶縁シート２３に形成された中継パッドシートであり、前記プローブ先端部１３２のＸ_１方向位置関係とＹ_１方向位置関係とを一致させて配列させた複数の導電性パッド２３２を設置し、前記第３の絶縁シート２３の両面から導通可能とした。さらに、前記第３の絶縁シート２３の前記導電性パッド２３２を、対象となる全ての前記プローブ先端部１３２と接触させ、前記プローブ先端部１３２と前記第３の絶縁シート２３の前記導電性パッド２３２の電気的導通を可能とした。

２４１は、第４の絶縁シート２４に形成されたモニタ端子ガイドであり、前記モニタ端子列１６のＸ_２方向位置関係とＹ_２方向位置関係とを一致させたガイド穴２４２を有し、前記ガイド穴２４２に前記モニタ端子１７のモニタ端子垂直部１７１を挿入することにより、前記モニタ端子配列１５のＸ_２−Ｙ_２平面における前記モニタ端子１７のモニタ端子先端部１７２の位置精度を確保している。

また、２５１は、第５の絶縁シート２５に形成された中継パッドシートであり、前記モニタ端子先端部１７２のＸ_２方向位置関係とＹ_２方向位置関係を一致させて配列させた導電性パッド２５２を設置し、前記第５の絶縁シート２５の両面から導通可能とした。さらに、前記第５の絶縁シート２５の前記導電性パッド２５２を、対象となる全ての前記モニタ端子先端部１７２と接触させ、前記モニタ端子先端部１７２と前記第５の絶縁シート２５の前記導電性パッド２５２の電気的導通を可能とした。

また、２６０は、前記第１乃至第５の絶縁シートの何れかの面に、前記プローブ配線パターン集合体と同一材料又は異種材料で設置されたダミーパターンで、本図の例では、ハウジング（図示せず）等に固定するための基準穴等に用いられる。

図２は本発明によるプローブユニットの折り曲げ加工前の状態を示す図である。図２を用いて、図１で説明した構造を実現するための方法を説明する。前記プローブユニット１の折り曲げ加工前は、必要な外形形状加工は全てＸ_０−Ｙ_０平面上における１つの絶縁シート及び導電シートから実施されることが本発明の大きな特徴の一つである。

前記プローブ配列１１は、Ｘ_０−Ｙ_０平面を形成する連続した１つの前記第１の絶縁フィルム２１と、前記第１の絶縁フィルム２１の上に設置された前記導電フィルム３から加工形成され、複数の前記プローブ１３の少なくとも前記プローブ垂直部１３１がＹ_０方向に沿って設置され、前記プローブ１３を接触対象となる前記被検査回路６０の前記パッド列６１のＸ方向位置関係と合致すべく配列することにより、前記プローブ列１２を形成する。相互の前記プローブ列１２における配置関係は、後述する折り曲げ位置の決定と共に、図１における折り曲げ加工後のＹ_１方向ピッチと一致するべく決定される。前記プローブ１３には、プローブにバネ変形動作を持たせるためのプローブ変形部１３３を設置しても良い。また、前記プローブ列１２の各々の前記プローブ１３から継続して前記配線パターン１４を形成し、プローブ配線パターン集合体１０を形成している。

さらに、前記配線パターン１４は前記延長配線部２１２を経由して前記モニタ端子配列部２１３に延長される。前記モニタ端子配列部２１３では、複数の前記モニタ端子１７の少なくとも前記モニタ端子垂直部１７１がＹ_０方向の向きとなり、Ｘ_０方向に任意の間隔で設置され配列することにより、前記モニタ端子列１６を形成する。前記モニタ端子１７には、モニタ端子にバネ変形動作を持たせるためのモニタ端子変形部１７３を設置しても良い。

Ｘ_０−Ｙ_０平面上に前記第１の絶縁シート２１に連続して設けられた前記第２の絶縁シート２２は、前記プローブガイド２２１を形成するためのものである。前記プローブガイド２２１の前記ガイド穴２２２を形成するにあたり、少なくとも前記ガイド穴２２２のＹ_０方向位置は、前記プローブ列１２が図１における折り曲げ加工された後の各々の前記プローブ列１２のＹ_１方向ピッチに一致するよう配置する。前記ガイド穴２２２のＸ_０方向位置は、対象となる全ての前記プローブ１３のＸ_０座標と一致させることが望ましい。

Ｘ_０−Ｙ_０平面上に前記第２の絶縁シート２２に連続して設けられた前記第３の絶縁シート２３は、前記中継パッドシート２３１を形成するためのものである。前記中継パッドシート２３１の前記導電性パッド２３２を形成するにあたり、前記導電性パッド２３２のＸ_０方向位置は、対象となる全ての前記プローブ先端部１３２のＸ_０座標と一致させ、前記導電性パッド２３２のＹ_０方向位置は、前記プローブ列１２が図１における折り曲げ加工された後の各々の前記プローブ先端部１３２のＹ_１方向ピッチに一致するよう配置する。

Ｘ_０−Ｙ_０平面上に前記第１の絶縁シート２１に連続して設けられた前記第４の絶縁シート２４は、前記モニタ端子ガイド２４１を形成するためのものである。前記モニタ端子ガイド２４１の前記ガイド穴２４２を形成するにあたり、少なくとも前記ガイド穴２４２のＹ_０方向位置は、前記モニタ端子列１６が図１における折り曲げ加工された後の各々の前記モニタ端子列１６のＹ_２方向ピッチに一致するよう配置する。前記ガイド穴２４２のＸ_０方向位置は、対象となる全ての前記モニタ端子１７のＸ_０座標と一致させることが望ましい。

Ｘ_０−Ｙ_０平面上に前記第４の絶縁シート２４に連続して設けられた前記第５の絶縁シート２５は、前記中継パッドシート２５１を形成するためのものである。前記中継パッドシート２５１の前記導電性パッド２５２を形成するにあたり、前記導電性パッド２５２のＸ_０方向位置は、対象となる全ての前記モニタ端子先端部１７２のＸ_０座標と一致させ、前記導電性パッド２５２のＹ_０方向位置は、前記モニタ端子列１６が図１における折り曲げ加工された後の各々の前記モニタ端子先端部１７２のＹ_２方向ピッチに一致するよう配置する。

また、前記第１乃至第５の絶縁シートの何れかと同一の面に、必要に応じてハウジング（図示せず）等に固定するための基準穴等に用いる前記ダミーパターン２６０を設置する。

以上説明したＸ_０−Ｙ_０平面上における１つの前記絶縁シート２上の前記導電シート３から加工される全ての前記プローブ１３及び前記モニタ端子１７を含む前記プローブ配線パターン集合体１０、前記中継パッドシート２３１及び２５１における前記導電性パッド２３２及び２５２、前記ダミーパターン２６０は、電鋳加工又はエッチングにより一括加工が可能である。また、前記絶縁シート２は、必要な外形を加工した後に導体に貼り付ける方法、又は液状のポリイミド等を塗布する方法等がある。

さらに図２において、前記プローブ配列１１を構成するための方法を説明する。前記第１の絶縁シート２１には、ミシン目等で形成した複数折り目２１４及び２１５が設置され、少なくともＸ_０軸に沿って折り曲げ可能な変形手段としている。例えば、折り目２１４ａ及び２１４ｂ、２１４ｃ及び２１４ｄ、２１４ｅ及び２１４ｆに沿ってそれぞれ山折りとし、折り目２１５ａ及び２１５ｂ、２１５ｃ及び２１５ｄに沿って谷折りとすることにより、図１に示すように、前記プローブ垂直部１３１及び前記モニタ端子垂直部１７１がＺ方向に方向変換すると共に、前記折り目２１４ａ及び２１４ｂ、２１４ｃ及び２１４ｄ、２１４ｅ及び２１４ｆのそれぞれの間隔を、予め所望する前記パッド配列６０のＹ方向ピッチと同一にすることにより、折り曲げ後の前記プローブ垂直部１４のＹ方向ピッチを高精度に決定することができる。

また、前記折り目２１５ａ及び２１５ｂ、２１５ｃ及び２１５ｄのそれぞれの間隔を、予め所望するＹ方向ピッチと同一にすることにより、折り曲げ後の前記モニタ端子垂直部１７１のＹ方向ピッチを高精度に決定することができる。

前記プローブ列１２及び前記モニタ端子列１６の突出量等は、前記第１の絶縁シート２１に、予め穴２１６等を含む前記第１の絶縁シート２１の外形形状により決定される。

前記第２の絶縁シート２２を折り曲げて、前記プローブガイド２２１を構成するための方法を説明する。前記第２の絶縁シート２２には、折り目２２３が設置されており、前記第１の絶縁シート２１において、前記折り目２１４ａ乃至２１４ｆにより前記プローブ配列１１を構成した後、折り目２２３ａに沿って谷折りに折り曲げ、続けて折り目２２３ｂ及び２２３ｃに沿って谷折りに折り曲げることにより、前記第１の絶縁シートの変形手段によりＺ方向に方向変換された前記プローブ配列１１の先端で構成されるＸ_１−Ｙ_１平面に概略平行とすることができる。さらに、前記ガイド穴２２２に全ての前記プローブ垂直部１３１を挿入することにより、前記プローブ配列１１のプローブ先端部１３２が高精度に決定される。

前述のように、各々の前記プローブ列１２は、Ｘ_０−Ｙ_０平面を形成する連続した１つの前記第１の絶縁フィルム２１と、前記第１の絶縁フィルム２１の上に設置された導電フィルム３から加工され、複数の前記プローブ１３の少なくとも前記プローブ垂直部１３１がＹ方向となるべく設置され、前記プローブ１３を接触対象となる前記パッド列６１のＸ方向位置関係と合致すべく配列形成されている。従って、前記絶縁シート２１の折り曲げ後であっても、前記プローブ列１２におけるＸ_１方向のプローブ位置精度は、電鋳加工又はエッチング加工精度に概略等しい。よって前記プローブガイド２２１は、主として前記絶縁シート２１の折り曲げ後における、Ｙ_１方向の前記プローブ列１２間距離を正確に決定するための手段である。

次に、前記第３の絶縁シート２３を折り曲げて、前記中継パッドシート２３１を構成するための方法を説明する。前記第３の絶縁シート２３には、折り目２３３が設置されており、前記第２の絶縁シート２２を前記折り目２２３ａ乃至２２３ｃにより折り曲げ、前記プローブガイド２２１を構成した後、折り目２３３ａに沿って山折りに折り曲げ、さらに折り目２３３ｂに沿って山折りに折り曲げることにより、前記第１の絶縁シートの変形手段によりＺ方向に方向変換された前記プローブ配列１１の先端で構成されるＸ_１−Ｙ_１平面に概略平行に、すなわち前記プローブガイド２２１の上部に概略平行に設置することができる。さらに、前記第３の絶縁シート２３に設置した前記導電性パッド２３２を、対象となる全ての前記プローブ先端部１３２と接触させ、前記プローブ先端部１３２と前記第３の絶縁シート２３の前記導電性パッド２３２の電気的導通が可能となる。

前記第４の絶縁シート２４を折り曲げて、前記モニタ端子ガイド２４１を構成するための方法を説明する。前記第４の絶縁シート２４には、折り目２４３が設置されており、前記第１の絶縁シート２１において、前記折り目２１５ａ乃至２１５ｄにより前記モニタ端子配列１５を構成した後、折り目２４３ａに沿って谷折りに折り曲げ、続けて折り目２４３ｂ及び２４３ｃに沿って谷折りに折り曲げることにより、前記第１の絶縁シートの変形手段によりＺ方向に方向変換された前記モニタ端子配列１５の先端で構成されるＸ_２−Ｙ_２平面に概略平行とすることができる。さらに、前記ガイド穴２４２に全ての前記モニタ端子垂直部１７１を挿入することにより、前記モニタ端子配列１５のモニタ端子先端部１７２が高精度に決定される。

前記第５の絶縁シート２５を折り曲げて、前記中継パッドシート２５１を構成するための手段を説明する。前記第５の絶縁シート２５には、折り目２５３が設置されており、折り目２５３に沿って折り曲げることにより、前記第４の絶縁シート２４を前記折り目２４３ａ乃至２４３ｃにより折り曲げ、前記モニタ端子ガイド２４１を構成した後、折り目２５３ａに沿って山折りに折り曲げ、さらに折り目２５３ｂに沿って山折りに折り曲げることにより、前記第１の絶縁シートの変形手段によりＺ方向に方向変換された前記モニタ端子配列１５の先端で構成されるＸ_２−Ｙ_２平面に概略平行に、すなわち前記モニタ端子ガイド２４１の上部に概略平行に設置することができる。さらに、前記第５の絶縁シート２５に設置した前記導電性パッド２５２を、対象となる全ての前記モニタ端子先端部１７２と接触させ、前記モニタ端子先端部１７２と前記第５の絶縁シート２５の前記導電性パッド２５２の電気的導通が可能となる。

前記モニタ端子配列１５は、前記プローブ配列１１により被検査回路の検査信号を授受し、検査するための端子群である。本発明の前記モニタ端子配列１５において、Ｘ方向に配列した前記モニタ端子列１６における前記モニタ端子間ピッチを、対応するＸ方向に配列した前記プローブ列１２における前記プローブ間Ｘ方向ピッチよりも大きくし、又は、隣接する前記モニタ端子列１６の変形後のＹ方向距離を、対応する前記プローブ列１２の変形後のＹ方向距離よりも大きく設置することが可能であり、前記プローブ配列１１における前記プローブ間ＸＹ方向ピッチが狭ピッチ（例えば数十ミクロンｍ）であっても、前記モニタ端子配列１５のモニタ端子間ＸＹ方向ピッチを、通常の人手による操作が可能な大きさ（例えば０．５ｍｍ）まで拡張することが可能であり、前記中継パッドシート２５１上の前記導電性パッド２５２に、検査装置の検査端子等を直接接触させることができる。

図３は、図２において説明した方法により構成した前記プローブ配列１１近傍の折り曲げ加工後の状態を示す断面図である。図２にて例示した折り目２１４ａ乃至２１４ｆに沿って山折りとすることにより、図３（ａ）に示すように、前記第１の絶縁シート２１が周期的に連続して折り曲がり、１つの前記プローブ１３と前記配線パターン１４を含む第１のプローブ配列部平面２１１ａと、隣接する第２のプローブ配列部平面２１１ｂ及び第３のプローブ配列部平面２１１ｃが、前記被検査半導体６の前記パッド配列６０のＹ方向ピッチ（例えばＰｙ１、Ｐｙ２）に相当する距離を隔てて平行となるべく連続して折り曲げることができる。

また、図３（ａ）では、前記プローブガイド２２１を構成する前記第２の絶縁シート２２及び前記中継パッドシート２３１を構成する前記第３の絶縁シート２３が前記第１の絶縁シート２１とＸ_０−Ｙ_０平面上で同一の連続した絶縁シートで形成された後、折り曲げ部２２３ａ乃至２２３ｃ及び２３３ａ、２３３ｂにて折り曲げた状態を示す。この方法により、前記第１の絶縁シート２１と前記第２の絶縁シート２２及び前記第３の絶縁シート２３が切り離されることなく図２に示す構成を実現できるため、高精度なプローブ配列を確保できる。

図３（ｂ）は、被検査回路端子６に前記プローブ配列１１を接触させて検査する動作を説明する。前記第３の絶縁シート２３において、前記導電性パッド２３２のうち、前記プローブ先端部１３２と接触する導電性パッド面２３２ａと反対側の導電性パッド面２３２ｂを、被検査回路６の端子に接触させて検査することにより検査が開始される。本図では、半導体チップの接続端子として使用される球形のバンプ６２を例に説明する。

前記バンプ６２等では、仕上がり高さバラツキｄｈが生じていることが一般的である。前記中継パッドシート２３１は、Ｘ−Ｙ平面上に前記導電性パッド２３２が電鋳又はエッチングにより、前記プローブ配列１１の全ての前記プローブ先端部１３２の座標値に合致すべく形成されている。また、前記プローブ変形部１３３のバネ変形により、前記被検査回路端子６への適切な接触力が確保される。また、前記中継パッドシート２３１を構成する前記第３の絶縁シート２３は、例えばポリイミド樹脂等の薄いシート構造であるため、被検査回路端子の高さバラツキｄｈを吸収し、均一な接触力を保持することができるため、高精度な接触が可能であるため、特にバンプ等の球形状端子への接触に有利である。さらに、被検査回路端子への多数回の接触により発生するゴミ等のブローブ側への侵入を防ぎ、プローブの破損や汚れ等の発生を抑制できる。

図４は、１つの被検査回路端子に２つのプローブを接触させて回路の抵抗値を高精度に測定する、いわゆる４端子法（又はケルビン法）による検査を行うための方法を示す部分図である。１つの被検査回路端子に２つのプローブを接触させるため、さらに狭ピッチのプローブ構成が必要であり、特に格子配列端子では非常に困難なものとなっている。図４（ａ）に示すように、プローブ１３４ａ及び１３４ｂが独立してそれぞれ配線パターン１４１ａ、１４１ｂに継続している。前記プローブ１３４ａ及び１３４ｂが接触する前記中継パッドシート２３１の導電性パッド２３４は、図４（ｂ）に示すように、それぞれ２３４ａと２３４ｂに分割され、電気的に独立するものである。一方で、前記導電性パッド２３４ａ、２３４ｂは、被検査回路端子のバンプ６２には同時に接触することが可能である。このようにして、狭ピッチの被検査回路端子に対しても４端子法による検査に対応することが可能である。

図５は、図２において説明した方法により構成した前記モニタ端子配列１５近傍の折り曲げ加工後の状態を示す断面図である。図２にて例示した折り目２１５ａ乃至２１５ｄに沿って谷折りとすることにより、図５に示すように、前記第１の絶縁シート２１が周期的に連続して折り曲がり、１つの第１のモニタ端子配列部平面２１３ａと、隣接する第２のモニタ端子配列部平面２１３ｂ及び第３のモニタ端子配列部平面２１３ｃが、Ｙ方向ピッチ（例えばＰｙ３、Ｐｙ４）に相当する距離を隔てて平行となるべく連続して折り曲げることができる。ここで、前記折り曲げ部２１５ａ乃至２１５ｄに関与しないＹ方向の隙間には、図示の如くスペーサ１８１を挿入することにより間隔が確保される。

また、図５では、前記モニタ端子ガイド２４１を構成する前記第４の絶縁シート２４及び前記中継パッドシート２５１を構成する前記第５の絶縁シート２５が前記第１の絶縁シート２１とＸ_０−Ｙ_０平面上で同一の連続した絶縁シートで形成された後、折り曲げ部２４３ａ乃至２４３ｃ及び２５３ａ、２５３ｂにて折り曲げた状態を示す。この方法により、前記第１の絶縁シート２１と前記第４の絶縁シート２４及び前記第５の絶縁シート２５が切り離されることなく図２に示す構成を実現できるため、高精度なモニタ端子先端配列を確保できる。検査時においては、検査端子群４を前記中継パッドシート２５１に設置された前記導電性パッド２５２に接触させることにより実施される。

図６は、本発明によるプローブユニットの折り曲げ加工後に折り曲げ部を切断した状態のプローブユニット１′を示す斜視図である。基本的な構成は図１と同一であるため、詳細説明は省略する。前記プローブ配列１１と前記モニタ端子配列１５とを折り曲げ変形により構成し、前記プローブガイド２２１及び前記中継パッドシート２３１、並びに前記モニタ端子ガイド２４１及び前記中継パッドシート２５１を、前記プローブ配列１１並びに前記モニタ端子配列１５にそれぞれ設置した後、前記プローブ配列１１及び前記モニタ端子配列１５を形成する折り曲げ部（例えば図２における２１４ａ乃至２１４ｆ及び２１５ａ乃至２１５ｄに相当）の一部又は全部を切断（切断部２１７）し、前記プローブ配列１１と前記モニタ端子配列１５のそれぞれの前記プローブ列１２及び前記モニタ端子列１６を切り離したものである。これにより、次の図７で示すような前記プローブ配列部１１と前記モニタ端子配列部１５との相互の設置位置関係を大きく変化させた場合に、前記延長配線部２１２の曲げ、捻じれ等の動きによる前記プローブ列１２及び前記モニタ端子列１６に加わる応力の伝達を減少させることができ、機械的に安定したプローブユニット１′を形成することができる。

図７は、本発明における前記プローブ配列部１１と前記モニタ端子配列部１５との相互の設置位置関係を示す図である。両者を接続する前記延長配線部２１２を長尺にすることにより、相互の位置関係の自由度を大きくすることができる。図７（ａ）では、前記プローブ配列部１１の前記中継パッドシート２３１面と前記モニタ端子配列部１５の前記中継パッドシート２５１面とが、相互にＺ方向に異なるＸ_１−Ｙ_１平面とＸ_２−Ｙ_２平面にて設置される例を示す。図７（ｂ）では、前記プローブ配列部１１の前記中継パッドシート２３１面がＸ_１−Ｙ_１平面であるのに対し、前記モニタ端子配列部１５の前記中継パッドシート２５１面が、概略９０°方向回転したＸ_２−Ｚ_２平面位置にて設置される例を示す。これにより、プローブ接触を実施する被検査デバイス側と検査端子側の装置の設置位置関係を自由に設定できることになる。

以上説明したように、本発明によれば、格子状配列における段数が増加した場合でも高精度なプローブ配列を確保し、かつ、検査のハンドリングが容易で安価なプローブユニットを提供するものである。

半導体ウエハにおける特に格子状多ピン狭ピッチ検査端子を有する半導体及び半導体パッケージ等の電気的検査に使用するプローブユニット、又は格子状多ピン狭ピッチ検査端子を有する半導体等の接続装置として利用することができる。

１、１′ プローブユニット
１０ プローブ配線パターン集合体
１１ プローブ配列
１２ プローブ列
１３ プローブ
１３１ プローブ垂直部
１３２ プローブ先端部
１３３ プローブ変形部
１３４ プローブ
１４、１４１ 配線パターン
１５ モニタ端子配列
１６ モニタ端子列
１７ モニタ端子
１７１ モニタ端子垂直部
１７２ モニタ端子先端部
１７３ モニタ端子変形部
１８ ハウジング
１８１ スペーサ
２ 絶縁シート
２１ 第１の絶縁シート
２１１ プローブ配列部
２１２ 延長配線部
２１３ モニタ端子配列部
２１４、２１５ 折り目
２１６ 穴
２１７ 切断部
２２ 第２の絶縁シート
２２１ プローブガイド
２２２ ガイド穴
２２３ 折り目
２３ 第３の絶縁シート
２３１ 中継パッドシート
２３２ 導電性パッド
２３３ 折り目
２４ 第４の絶縁シート
２４１ モニタ端子ガイド
２４２ ガイド穴
２４３ 折り目
２５ 第５の絶縁シート
２５１ 中継パッドシート
２５２ 導電性パッド
２５３ 折り目
２６０ ダミーパターン
３ 導電シート
４ 検査端子
６ 被検査回路
６０ パッド配列
６１ パッド列
６２ バンプ

Claims (19)

1. 少なくとも２列以上のパッド列又はバンプ列に接触するプローブ群を有するプローブユニットであって、Ｘ−Ｙ平面にて形成する第１の絶縁シートと前記第１の絶縁シート上に設置された導電シートから成り、前記導電シートから形成される少なくともＹ方向に垂直部を有する複数のプローブをＸ方向に配列したプローブ列と、各々の前記プローブから連続して形成される配線パターンから成るプローブ配線パターン集合体を有し、
   前記第１の絶縁シートに少なくともＸ軸に沿って折り曲げ可能な変形手段と、前記第１の絶縁シートを変形したときに少なくとも前記プローブの垂直部がＺ方向に方向変換する方向変換手段と、
   前記第１の絶縁シートとＸ−Ｙ平面上で連続して形成された第２の絶縁シートに、Ｘ−Ｙ平面上の任意の直線軸に沿って折り曲げ可能な変形手段と、前記プローブの垂直部がＺ方向に方向変換された後に前記プローブの先端位置を拘束するプローブ先端位置決めガイド手段と、
   前記第１又は第２の絶縁シートとＸ−Ｙ平面上で連続して形成された第３の絶縁シートに、Ｘ−Ｙ平面上の任意の直線軸に沿って折り曲げ可能な変形手段と、前記プローブの垂直部がＺ方向に方向変換された後に、一部又は全ての前記プローブの先端部と独立して接触する電気的導通手段と
   を有することを特徴とするプローブユニット。
2. 請求項１記載の前記第１の絶縁シートの変形手段及び方向変換手段であって、１つの前記プローブ配線パターン集合体を含む第１の平面と、隣接する他の前記プローブ配線パターン集合体を含む第２の平面が、所望のＹ方向距離を隔てて平行となるべく連続して折り曲げ、Ｙ方向の配列を含むプローブ配列を形成したことを特徴とする請求項１記載のプローブユニット。
3. 請求項１記載の前記第２の絶縁シートの変形手段であって、前記第１の絶縁シートの変形手段によりＺ方向に方向変換された前記プローブの先端で構成されるＸ−Ｙ平面に平行となるべく折り曲げたことを特徴とする請求項１及び２記載のプローブユニット。
4. 請求項１記載の前記第２の絶縁シートのプローブ先端位置決めガイド手段であって、前記第２の絶縁シートに、前記プローブの垂直部がＺ方向に方向変換された後の、少なくとも一部又は全てのＹ方向位置関係を一致させたプローブガイド穴を配置し、前記プローブガイド穴に前記プローブ垂直部を挿入したことを特徴とする請求項１乃至３記載のプローブユニット。
5. 請求項１記載の前記第３の絶縁シートの変形手段であって、前記第１の絶縁シートの変形手段によりＺ方向に方向変換された前記プローブの先端部で構成されるＸ−Ｙ平面に平行となるべく折り曲げることを特徴とする請求項１記載のプローブユニット。
6. 請求項１記載の前記第３の絶縁シートの電気的導通手段であって、前記第３の絶縁シートに、一部又は全ての前記プローブ先端のＸ方向位置関係と前記プローブの垂直部がＺ方向に方向変換された後の一部又は全ての前記プローブ先端のＹ方向位置関係とを一致させた導電性パッドを配置し、前記第３の絶縁シートの両面から導通可能としたことを特徴とする請求項１及び５記載のプローブユニット。
7. 請求項１記載の前記第３の絶縁シートの電気的導通手段であって、前記第３の絶縁シートの前記導電性パッドを対象となる全ての前記プローブ先端と独立して接触させ、前記プローブ先端と前記第３の絶縁シートの前記導電性パッドの電気的導通を可能としたことを特徴とする請求項１並びに５及び６記載のプローブユニット。
8. 前記第３の絶縁シートに配置した前記導電性パッドにおいて、前記プローブ先端部と反対側の前記導電性パッドを被検査回路端子に接触させて検査することを特徴とする請求項１並びに５乃至７記載のプローブユニット。
9. 請求項１記載の前記第１の絶縁シート上に構成された前記プローブ配線パターン集合体の前記プローブと反対側の配線パターン端において、前記導電シートから形成される少なくともＹ方向に垂直部を有する複数のモニタ端子をＸ方向に配列したモニタ端子列を有し、前記第１の絶縁シートに少なくともＸ軸に沿って折り曲げ可能な変形手段と、前記第１の絶縁シートを変形したときに少なくとも前記モニタ端子の垂直部がＺ方向に方向変換する方向変換手段と、
   前記第１の絶縁シートとＸ−Ｙ平面上で連続して形成された第４の絶縁シートに、Ｘ−Ｙ平面上の任意の直線軸に沿って折り曲げ可能な変形手段と、前記モニタ端子の垂直部がＺ方向に方向変換された後に前記モニタ端子の先端位置を拘束するモニタ端子先端位置決めガイド手段と、
   前記第１又は第４の絶縁シートとＸ−Ｙ平面上で連続して形成された第５の絶縁シートに、Ｘ−Ｙ平面上の任意の直線軸に沿って折り曲げ可能な変形手段と、前記モニタ端子の垂直部がＺ方向に方向変換された後に、一部又は全ての前記モニタ端子の先端部と接触する電気的導通手段と
   を有することを特徴とする請求項１記載のプローブユニット。
10. 請求項９記載の前記第１の絶縁シートの変形手段及び方向変換手段であって、１つの前記モニタ端子列を含む第３の平面と、隣接する他の前記モニタ端子列を含む第４の平面が、所望のＹ方向距離を隔てて平行となるべく連続して折り曲げ、Ｙ方向の配列を含むモニタ端子配列を形成したことを特徴とする請求項９記載のプローブユニット。
11. 請求項９記載の前記第４の絶縁シートのモニタ端子先端位置決めガイド手段であって、前記第４の絶縁シートに前記モニタ端子の垂直部がＺ方向に方向変換された後の、少なくとも一部又は全てのＹ方向位置関係を一致させたモニタ端子ガイド穴を配置し、前記モニタ端子ガイド穴に前記モニタ端子垂直部を挿入したことを特徴とする請求項９及び１０記載のプローブユニット。
12. 請求項９記載の前記第５の絶縁シートの変形手段であって、前記第１の絶縁シートの変形手段によりＺ方向に方向変換された前記モニタ端子の先端部で構成されるＸ−Ｙ平面に平行となるべく折り曲げることを特徴とする請求項９記載のプローブユニット。
13. 請求項９記載の前記第５の絶縁シートの電気的導通手段であって、前記第５の絶縁シートに、一部又は全ての前記モニタ端子先端のＸ方向位置関係と前記モニタの垂直部がＺ方向に方向変換された後の一部又は全ての前記モニタ端子先端のＹ方向位置関係とを一致させた導電性パッドを配置し、前記第５の絶縁シートの両面から導通可能としたことを特徴とする請求項９及び１２記載のプローブユニット。
14. 請求項９記載の前記第５の絶縁シートの電気的導通手段であって、前記第５の絶縁シートの前記導電性パッドを対象となる全ての前記モニタ端子先端と独立して接触させ、前記モニタ端子先端と前記第５の絶縁シートの前記導電性パッドの電気的導通を可能としたことを特徴とする請求項９並びに１２及び１３記載のプローブユニット。
15. 請求項９記載の前記モニタ端子において、Ｘ方向に配列した前記モニタ端子列における前記モニタ端子間ピッチを、対応するＸ方向に配列した前記プローブ列における前記プローブ間Ｘ方向ピッチよりも大きくし、又は、隣接する前記モニタ端子列の変形後のＹ方向距離を、対応する前記プローブ列の変形後のＹ方向距離よりも大きくしたことを特徴とする請求項９記載のプローブユニット。
16. 前記プローブ配列と前記モニタ端子配列とを接続する前記配線パターンを長尺とし、前記プローブ配列を形成する平面に対し、前記モニタ端子配列を形成する平面を任意の角度で設置可能としたことを特徴とする請求項９乃至１５記載のプローブユニット。
17. 請求項５乃至８記載の前記第３の絶縁シートの電気的導通手段であって、隣接する２つの前記導電性パッドを１つの被検査回路端子に同時に接触し、前記２つの前記導電性パッドに接続するそれぞれの前記プローブ及び継続する配線パターンを電気的に独立としたことを特徴とする請求項１乃至１６記載のプローブユニット。
18. 前記プローブ配列と前記モニタ端子配列とを折り曲げ変形し、前記第２乃至第５の絶縁シートを前記プローブ配列と前記モニタ端子配列にそれぞれ設置した後、前記プローブ配列及び前記モニタ端子配列を形成する折り曲げ部の一部又は全部を切断し、前記プローブ配列及び前記モニタ端子配列のそれぞれの前記プローブ列及び前記モニタ端子列を切り離したことを特徴とする請求項１乃至１７記載のプローブユニット。
19. 前記第１乃至第５の絶縁シートの何れかの面に、前記プローブ配線パターン集合体と同一材料又は異種材料で、ダミーパターンを設置したことを特徴とする請求項１乃至１８記載のプローブユニット。

Images