JP2020517914A - 電子デバイスの試験装置用のプローブカード - Google Patents

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Abstract

被試験デバイス(23)の接触パッドに当接するように構成された少なくとも1つの接触先端を各々が有する複数のコンタクトプローブ(22)を収容する少なくとも1つのプローブヘッド(21)と、主支持体(27)と、上記主支持体(27)に接続され、スペーストランスフォーマ(24)として、その両面上の接触パッド間の距離の空間変換を実現するように構成された中間支持体(24)とを備えた、電子デバイスの試験装置用のプローブカードを開示する。好適には、上記プローブカード(20)は、スペーストランスフォーマ(24)および主支持体(27)を連結するように構成された少なくとも1つの接続要素(30)を備え、この接続要素(30)は、略棒状の本体(30C)を有し、スペーストランスフォーマ(24)内に実現された対応するハウジング内に嵌入するように構成された少なくとも1つの終端部(30A1)を備える第1の端部(30A)と、上記主支持体(27)に連結された当接要素(28)に当接するように構成された第2の端部(30B)とを備えている。

Description

本発明は、電子デバイスの試験装置用のプローブカードに関する。
排他的でないが具体的には、本発明は、特に、試験装置と接続することが意図された、主支持体または主PCBに連結された少なくとも1つの中間支持体を備えるプローブカードに関し、この中間支持体は、具体的には、スペーストランスフォーマとして、その両面上の接触パッド間の距離の空間変換を実現することができ、以下の開示は、その説明を簡素化する目的のみで本出願の技術分野を参照して行う。
よく知られているように、プローブカードとしても知られているメジャーカードは基本的には、マイクロストラクチャ、具体的には、ウェーハ上に集積された電子デバイスの複数のパッドまたは接触パッドを、その動作試験、具体的には電気的試験、または一般に試験を行う試験装置の対応するチャンネルと電気的に接続するように構成された装置である。
集積デバイスに対して行われる試験は、具体的には、製造工程において早ければ欠陥デバイスを検出し、分離するのに有用である。通常、プローブカードはしたがって、ウェーハまたはチップ上に集積された複数のデバイスを、切断または分離を行い、格納パッケージ内にそれらを組み立てる前の電気的試験のために使用される。
プローブカードは、被試験デバイスの対応する複数の接触パッドに当接するように構成された少なくとも1つの部分または接触先端を備えた複数の可動接触要素またはコンタクトプローブを実質的に含むプローブヘッドを備える。ここでは、および、以下では、「端」または「先端」との語は、必ずしも先がとがっていない端部を示す。
測定試験の効果性および信頼性が、他の要因の中でも、デバイスと試験装置との間の良好な電気接続の実現に、よって、プローブ/パッドの最適な電気的接触の確立に依存することは周知である。
ウェーハ上に集積されたデバイスを試験するために、ここで考察される当該技術分野において使用されるプローブヘッドのタイプの中でも、厳密には、被試験デバイスの上方に釣竿のように突出しているプローブを有する、いわゆるカンチレバープローブヘッドとも呼ばれている、カンチレバープローブを有するプローブヘッドが広く使用されている。
具体的には、公知のタイプのカンチレバープローブヘッドは通常、予め確立された電気的および機械的特性を有する複数の略針状の可撓性プローブを支持する。カンチレバープローブヘッドからカンチレバーが突出しているプローブは、略鈍内角を有する、実質的に肘を折りたたんだ終端部の存在により、略フック形状を有している。
カンチレバープローブヘッドのプローブと、被試験デバイスの接触パッドとの間の良好な接続は、デバイス自体に対するプローブヘッドの圧力によって確実にされ、コンタクトプローブは、プローブヘッドに向かう、デバイスの移動の反対の方向において、(被試験デバイスによって画定された平面に対する)垂直曲げを、この押圧接触中に受ける。
プローブのフック形状は、被試験デバイスの接触パッドとの接触、および、通常「オーバートラベル」と呼ばれる、予め確立された接触点を越えた上向きの、プローブのトラベルの間に、プローブの接触先端が、通常「スクラブ」と呼ばれる、一定の長さだけ、接触パッド上を摺動するようになっている。
通常、垂直プローブを有するプローブヘッドと呼ばれ、英語の用語:「垂直プローブヘッド(vertical probe heads)」によって示されるプローブヘッドも当該技術分野において知られている。垂直プローブヘッドは実質的には、略板形状を有しており、および互いに平行の少なくとも一対の支持体またはガイドによって保持された複数のコンタクトプローブを備える。これらのガイドは、コンタクトプローブの移動および考えられる変形のために自由空間またはエアギャップを残すために互いに一定の距離をおいて配置されており、これらのコンタクトプローブを収容するように構成された好適なガイド穴を備えている。上記少なくとも一対のガイドは具体的には、通常、良好な電気的および機械的特性を有する特殊な合金のワイヤによって形成された複数のコンタクトプローブが軸方向にその中を摺動する複数のガイド穴をいずれも設けた上方ダイおよび下方ダイを備え、「下方」との語は通常、被試験デバイスに対して最も近いガイドを示す。
プローブヘッドのコンタクトプローブと、被試験デバイスの接触パッドとの間の良好な接続はこの場合にも、デバイス自体に対するプローブヘッドの圧力によって確実にされ、上方および下方ガイド内に製作されたガイド穴内で可動であるコンタクトプローブはこの押圧接触中に、2つのガイド間のエアギャップ内で曲げを受け、これらのガイド穴内で摺動する。
さらに、エアギャップ内のコンタクトプローブの曲げは、複数のプローブ自体の、または、それらのガイドの好適な構成によって、具体的には、予め変形されたコンタクトプローブを使用することによって、または、好適には、それらを備えるガイドを横方向に遠ざけることによって促進され得る。
一般に、しっかりと固定されていないブロック化プローブを有していない一方、試験装置に接続された反対側の主支持体または主ボードに連結されて保持されたプローブヘッドが使用されている。そうしたプローブヘッドは、非ブロック化試験ヘッドとして呼ばれている。この主支持体は、大きな寸法ものアクティブエリアを有している支持体を製作することを可能にする一方、接触パッド間のピッチについて到達可能である最小値に対する大きな制約を有しており、よって、通常、厳密には、主支持体に用意される技術であって、中間支持体またはスペーストランスフォーマの使用のおかげで、被試験デバイスに対する、より緩和された、距離上の制約を有している技術であるプリント回路またはPCB(英語:「Printed Circuit Board(プリント回路基板)」の略称)手法によって製作されるため、主PCBとしても示される。
この場合、コンタクトプローブは、このスペーストランスフォーマの複数の接触パッドに当接するように構成されたさらなる端または接触ヘッドを有する。プローブとスペーストランスフォーマとの間の良好な電気接続は、スペーストランスフォーマの接触パッドに対するプローブの圧力により、被試験デバイスとの接触と同様に確実にされる。
さらに、主支持体は一般に、補強材により、所定の位置に保持される。プローブヘッド、主支持体または主ボード、中間支持体またはスペーストランスフォーマ、および補強材のアセンブリは、プローブカードを形成し、図1において10によって全体的かつ概略的に示されている。
具体的には、プローブカード10は、被試験デバイス3の接触パッドに当接するように構成されたプローブヘッド1、図の例では、垂直プローブヘッド2を備える。この場合、そうしたプローブヘッド1は、今度は、その中をコンタクトプローブ2が摺動する対応する上方および下方ガイド穴を有する、少なくとも1つの上方ガイド4、および支持体または下方ガイド5を備える。
各コンタクトプローブ2は、具体的には、被試験デバイス3の接触パッドに当接し、よって、このプローブヘッド1がその終端要素を形成する試験装置(図示せず)とこのデバイスとの間の機械的および電気的接触を行う少なくとも1つの端または接触先端を有する。
さらに、各コンタクトプローブ2は、中間支持体であって、具体的には、その両面上の複数の接触パッドの中心間の距離に関して、および、この理由で、実際の試験装置に接続された主支持体または主ボード7に接続されたスペーストランスフォーマ6として通常示される、空間変換を実現するように構成された中間支持体の複数の接触パッドに向かう、実際には接触ヘッドとして示すさらなる接触先端を有する。コンタクトプローブとスペーストランスフォーマとの間の良好な電気的接触は、スペーストランスフォーマ6の接触パッドに対するプローブの圧力により、被試験デバイスとの接触と同様に確実にされる。
既に示されているように、主ボード7は、補強材8により、所定の位置に保持される。
垂直プローブ技術では、したがって、複数のコンタクトプローブと試験装置との、具体的には、それらの接触ヘッドと、したがって、スペーストランスフォーマとの、対応する良好な接続を確実にすることも重要である。
一般的に約0.5〜3mmの、非常に薄い厚さを有し、したがって、平坦度の問題を有するこのスペーストランスフォーマを製作するためのいくつかの技術が知られている。
具体的には、第1の公知の解決策は、高い平坦度で、複数の高強度セラミック材料層を製作することを可能にする、セラミックベースの、又は、MLC(「Multi Layer Ceramic(多層セラミック)」の略称)技術であり、これらの層は、スペーストランスフォーマ自体の両面上に実現された接触パッドを接続する導電層が散在している。
より具体的には、スペーストランスフォーマは接触ヘッドの方を向いたその第1の面上に配置された第1の複数のパッドを備え、この第1の複数のパッドは、被試験デバイスのものと同様な値を有する、対応する中心間の距離、いわゆるピッチを有する。スペーストランスフォーマはさらに、第1の面の反対側の、具体的には、主支持体または主ボード、したがって、試験装置の方を向いたその第2の面上に配置された複数のパッドを備え、この第2の複数のパッドは、第1の複数のパッドよりも大きなピッチ値を有し、ピッチのこの拡大は導電層によって、および、好適には、重なっており、散在している、具体的にはセラミックである非導電層によって実現された導電路のおかげで得られる。第1および第2の複数のパッドは一般に、それぞれ、プローブ側のパッド、または、ファインピッチのパッド、および、PCB側のパッド、または、大きなピッチのパッドとして示される。
あるいは、MLCセラミック多層の代わりに、たとえばそれに接着された高強度支持体に結合させられた有機多層(MLO、「Multi Layer Organic」(有機多層)の略称)の使用も知られており、このMLOは、複数の非導電層を実現する複数の有機材料層を含み、1つまたは複数の導電層は、前述したものと同様に、これらの層上に配置される。そうした高強度支持体は、好ましくはセラミック製である。
プローブカードを実現する複数の構成要素の相互の配置は、プローブ自体の正確な動作のための極めて重要なパラメータであることが分かっており、これらの複数の構成要素を実現するために使用される異なる技術は、特に、スペーストランスフォーマおよび主支持体の相互の配置に関して、プローブの構成を複雑にする、平坦度の問題をもたらす。全体のアセンブリを、より高い硬度および耐性を有するものにする補強材の存在もまた、スペーストランスフォーマの平坦度の欠陥を十分に除去し、主ボードとのその正確な、および完全な接触を確実にすることを可能にするものでない。
プローブカードを実現する構成要素の相互の配置は、特に、極端な温度において行われる試験の場合に、カード自体の動作温度によってさらに複雑になることが分かっている。実際に、この場合、プローブカードを構成する複数の構成要素の複数の熱膨張は、これらの構成要素が形成される材料の異なる熱膨張係数により、それらの正確な挙動に影響を及ぼし得る。実際には、プローブカードを実現する構成要素をねじによって互いに拘束することが通例であり、これは特に、温度試験中に、プローブカードのその全体の、それが被試験デバイスの接触パッドを接触させることができない限度にもおける、その後の誤動作を伴う、それに対するゆがみ(buckle)をもたらす傾向にある拘束を異なる支持体に対して施す。
したがって、本発明の技術的課題は、公知の技術によって得られるプローブカードに今日もなお影響を及ぼす制約および欠点を解消することを可能にすること、特にカードの異なる構成部分のアセンブリの正確な平坦度を確実にすることを可能にすることなどの構造的および機能的特徴を有する、電子デバイス、具体的には、ウェーハ上に集積された電子デバイスの試験装置と接続するための複数のコンタクトプローブを備えたプローブヘッドを備えるプローブカードを作ることである。
本発明の根底にある解決策の考えは、ファインピッチ技術によって得ることが可能な、カードの構成部分に対応する係合、およびカード自体の構成部分の全ての正確な保持を確実にすることができる好適な当接を実現する特殊な接続要素でプローブカードを備えることである。
この解決策の考えに基づけば、技術的課題は、被試験デバイスの接触パッドに当接するように構成された少なくとも1つの接触先端を各々が有する複数のコンタクトプローブを収容する少なくとも1つのプローブヘッドと、主支持体と、上記主支持体に接続され、スペーストランスフォーマとして、その両面上の接触パッド間の距離の空間変換を実現するように構成された中間支持体とを備えた、電子デバイスの試験装置用のプローブカードであって、上記プローブカードが、上記スペーストランスフォーマおよび上記主支持体を連結するように構成された少なくとも1つの接続要素を備え、この接続要素が、略棒状の本体を有し、上記スペーストランスフォーマ内に実現された対応するハウジング内に嵌入するように構成された少なくとも1つの終端部を含む第1の端部と、上記主支持体に連結された当接要素に当接するように構成された第2の終端部とを備えたローブカードによって解決される。
より具体的には、本発明は、適宜、個々に、または組み合わせで採用される以下のさらなる、および任意的な特徴を備える。
本発明の別の態様によれば、上記当接要素は、上記主支持体上に載置され、または接着される場合があり、および、上記主支持体が形成される材料よりも高い剛性および平坦度を有する材料で形成されている場合がある。
具体的には、この当接要素は、金属材料、好ましくはニッケル・鉄合金でできている場合がある。
本発明の別の態様によれば、上記少なくとも1つの接続要素の上記第2の端部は、上記少なくとも1つの接続要素の上記本体の最大横寸法よりも大きな最大横寸法を有する場合があり、上記当接要素に当接するように構成された少なくとも1つのアンダーカット部を画定する場合がある。
なお、本発明の別の態様によれば、上記プローブカードは、上記少なくとも1つの接続要素の少なくとも1つの収容穴を備え、上記主支持体と上記スペーストランスフォーマとの間に配置された少なくとも1つのフレームをさらに備え得る。
さらに、上記プローブカードは、このフレームに対応して上記スペーストランスフォーマと上記主支持体との間に配置され、上記スペーストランスフォーマ上に、および、上記主支持体上に実現された対応する複数のパッド間の連結を、上記フレームに対応して互いに面するそれらの面に対応して実現するように構成された電気接続インタフェースをさらに備える。
この場合、上記電気接続インタフェースは、上記スペーストランスフォーマ上および上記主支持体上それぞれに実現された上記パッドの対応する対を接続することができる複数のクリップ、導電性スポンジ、またはマイクロプローブを備え得る。
本発明の別の態様によれば、上記少なくとも1つの接続要素の上記第1の端部は、上記本体の最大横寸法よりも小さい最大横寸法を有している場合があり、上記フレームに当接するように構成された少なくとも1つのさらなるアンダーカット部を実現する場合がある。
具体的には、このフレームは、金属シートによって実現され得る。
本発明のさらなる態様によれば、上記当接要素は、上記当接要素によって画定された平面に直交する方向において調節可能な複数の脚を備え得る。
さらに、上記プローブカードは、上記スペーストランスフォーマ内に実現された対応するハウジング内に各々が収容された複数の接続要素を備え得る。
本発明の別の態様によれば、上記スペーストランスフォーマは、支持体、好ましくはセラミックに連結された少なくとも1つの多層、好ましくはMLO有機多層を備え、このハウジングは、上記多層内に少なくとも部分的に実現され得る。
さらに、上記スペーストランスフォーマは、各々が少なくとも1つの接続要素を備え、個々に調節可能な複数の多層モジュールを備え得る。
具体的には、これらの多層モジュールは、共通の支持体に連結され得る。
さらに、上記当接要素は、各々が、少なくとも1つの接続要素を介して上記複数の多層モジュールの1つに連結された、複数のモジュール式の当接要素を備え得る。
この場合、上記プローブカードは、上記複数の多層モジュールの2つ以上に共通であり、および、複数の上記モジュール式の当接要素の2つ以上と重なる第2の端部を有する接続手段を備え得る。
本発明の別の態様によれば、主支持体は、少なくとも1つの接続要素と係合しない少なくとも1つのハウジングを備え得る。
最後に、本発明のなお別の態様によれば、上記少なくとも1つの接続要素の上記第1の端部の上記終端部は、ねじが切られており、ねじ穴状のハウジングと係合するように構成される場合がある。
本発明によるプローブカードの特性および利点は、添付図面を参照して、示された、および限定的でない実施例によって表した、その実施形態の以下に記載した当該説明から明らかになるであろう。
先行技術によって製作された垂直プローブヘッドを支持するように構成されたプローブカードの概略的な断面図を示す。 本発明の一実施形態によるプローブカードの概略断面図を示す。 図2Aのプローブカードの細部を拡大した概略断面図を示す。 図2Aのプローブカードの代替的な構成の下方からの概略平面図を示す。 図2Aのプローブカードの代替的な構成の下方からの概略平面図を示す。 図2Aのプローブカードの代替的な構成の下方からの概略平面図を示す。 図2Aのプローブカードの代替的な構成の下方からの概略平面図を示す。 本発明によるプローブカードの代替的な実施形態の概略断面図を示す。 図4のプローブカードの上方からの概略平面図を示す。
上記図、および、具体的には、図2Aを参照すれば、参照番号20は、具体的には、ウェーハ上に集積された、電子デバイスを試験するための複数のコンタクトプローブを備えた少なくとも1つのプローブヘッドを備えるプローブカードを全体的に、および概略的に示す。
図は、概略図を表し、縮尺通りに描いていない一方、その代わりに本発明の重要な特徴を強調するように描いていることに注意する。
さらに、図中に例によって示す、本発明の異なる態様は明らかに、互いに組み合わせることが可能であり、実施形態間で置換可能である。
具体的には、図2Aに示すように、プローブカード20は、複数のコンタクトプローブ22を収容するプローブヘッド21を備える。図に示す例では、プローブヘッド21は、垂直型であり、その中でコンタクトプローブ22が摺動する対応する穴を有する少なくとも1つの上方支持体またはガイド21A、および1つの下方支持体またはガイド21Bを備える。プローブヘッド21は、上方および下方ガイド21Aおよび21B間に配置された、プローブ用の格納要素21Cも備えている。
コンタクトプローブ22各々は、具体的には、被試験デバイス23の対応する接触パッドに当接するように構成された少なくとも1つの第1の端または接触先端22Aを備え、この接触パッドは、具体的には、被試験デバイス23のパッド領域AC内に備えられ、このようにして、被試験デバイス23のパッドとコンタクトプローブ22との間の所望の接触、具体的には電気的接触が確立される。
各コンタクトプローブ22はさらに、空間変換を実現するように構成され、従ってスペーストランスフォーマ24として示される中間支持体上に実現された対応する接触パッドに、接触先端22Aと同様に、当接するように構成された第2の端または接触先端22Bをさらに備える。具体的には、スペーストランスフォーマ24の面F1に、被試験デバイス23のパッド領域ACと略同様なサイズおよび配置を有する第1のパッド領域A1が確認される。具体的には、スペーストランスフォーマ24の面F1はプローブヘッド21に面しているので、スペーストランスフォーマ24の第1のパッド領域A1のパッドは、プローブヘッド21のコンタクトプローブ22によって接触させられ得る。
例として、図2Aに示す例では、スペーストランスフォーマ24は、具体的にはセラミックの、支持体26に連結された多層25、特に有機多層またはMLOを備える。より具体的には、多層25は、実際の空間変換を実現し、面F1に対応し、第1のパッド領域A1を備える第1の面、および、特に、支持体26上に載置され、および、第1のパッド領域A1のパッドに対応する数の、しかし、第1のパッド領域A1のピッチ値よりも大きな、対応する中心間の距離の値、すなわちピッチ値を有するように配置された複数のパッドを含む第2のパッド領域A2を備える反対側の、第2の面F2を有し、第2のパッド領域A2の複数のパッドは、第1のパッド領域A1の複数のパッドに好適に接続される。
実際に、スペーストランスフォーマ24によって、および、具体的には、その多層25によって実現される空間変換の目的は、試験装置(図示せず)との接続に鑑みてパッド間の距離上の制約を緩和することができるというものである。
さらに、支持体26は、多層25の第2の面F2に載置される面の反対側の、支持体26の面F3に実現された第3のパッド領域A3を備える。
支持体26の内部には、好適な電気接続P1が、第2のパッド領域A2の複数のパッドと第3のパッドA3の複数のパッドとの間のルーチングを実現するために設けられている。このようにして、プローブヘッドに面する、スペーストランスフォーマ24の、特に、その多層25の、面に配置された第1のパッド領域A1の複数のパッドと、スペーストランスフォーマ24の、特に、さらなる支持体、特に「全体を27で示し、および、通常、プリント回路技術またはPCB技術を介して高精度で製作されるので主PCBとして当該技術分野において知られている、試験装置を有する主接続支持体上にあるその支持体26の、反対側に配置された第3パッド領域A3の複数のパッドとの間の接続が確実にされる。主支持体27は、特に、スペーストランスフォーマ24上に載置された面の反対側であり、および、第3のパッド領域A3の複数のパッドに対する、よって、プローブヘッド21のコンタクトプローブ22と接触している、第1のパッド領域A1の複数のパッドに対するさらなる電気接続P2によって好適に接続された、その面に配置された複数のパッドをこの目的で備える、当業者に知られたやり方で、試験装置と接続するように構成される。
プローブがスペーストランスフォーマ24に直接、溶着されたいわゆるカンチレバーマイクロプローブとしてのマイクロ機械型のプローブヘッドを使用することも可能であり、本発明は、図2Aに示す垂直プローブ型としての具体的なタイプのプローブヘッドに限定されるものでないことも指摘する。
有利には、本発明によれば、プローブカード20はさらに、カード自体の異なる構成部分、特に、この目的で、対応するハウジングを備えたスペーストランスフォーマ24および主支持体27、ならびに、主支持体27が形成される材料よりも高い剛性および平坦度を有する材料で形成される当接要素28を連結することができる好適な接続要素30をさらに備える。
具体的には、当接要素28は支持体または金属プラグによって実現される。実際には、通常の金属加工技術は、高い平坦度を、いずれにせよ、特に、それによって主支持体27が製作されるPCB技術によって得ることが可能な平坦度よりも高い平坦度を有する支持体または金属プラグを製作することを可能にする。
そうした金属当接要素28は好ましくは、(特に高ニッケル含有量を有する)ニッケル‐鉄合金、たとえば、ステンレススチール、または、いくつか挙げれば、42、ニロ(登録商標)42、インバー42、またはNiFe42合金として知られている合金でできている。
好適には、図2Bに概略的に示すように、各接続要素30は、好ましくは、円形または矩形の断面を有する略棒状の本体30Cに接続された第1の端部または先端部30A、および第2の端部またはヘッド部30Bを備える。
より具体的には、ヘッド部30Bは、当接要素28に当接するように構成された少なくともひとつのアンダーカット部Sqを画定するように、本体30Cの直径D2よりも大きな、円形断面を有していない構成要素についても直径D1として示す最大横寸法を有する。ヘッド部30Bはさらに、0.5mmと3mmとの間に含まれる高さH1を有する一方、本体30Cは、10mmと30mmとの間に含まれる高さH2を有する。
さらに、5mmと10mmとの間に含まれる高さH3を有する先端部30Aは、スペーストランスフォーマ24内に、たとえば、その多層25内に実現された対応するハウジング内に嵌入するように構成された少なくとも1つの終端部30A1を備える。そうした終端部30A1は具体的には、3mmと7mmとの間に含まれ、好ましくは、多層25の厚さよりも小さな高さH4を有する。
多層25内に部分的にのみ、延在する先端部30Aを有する接続要素30を実現することも可能であり、この場合、終端部30A1は、さらに、この終端部30A1用の好適なハウジングを備えた支持体26に少なくとも部分的に対応して実現することができるスペーストランスフォーマ24内に嵌入している。
好ましい実施形態では、終端部30Aは、好適には、ねじが切られており、および、具体的には、スペーストランスフォーマ24内に実現されたねじ穴状のハウジング内に、および、場合によっては、支持体26内に実現された、少なくとも部分的にねじが切られた穴状のハウジング内に、ねじで留めることによって嵌入するように構成される。
複数の接続要素30であって、スペーストランスフォーマ24内の、具体的にはその多層25内の、それらの先端部30Aの終端部30A1の複数の接続要素30の嵌入のおかげで得られる締め付け(clamping)、および、当接要素28への、それらのヘッド部30Bの、特にそれらのアンダーカット部Sqによる当接は、スペーストランスフォーマ24との主支持体27の正確な連結を確実にし、よって、その全体におけるプローブカード20の平坦度を向上させ、電子デバイスの試験中のコンタクトプローブの正確な接触を確実にするために十分に硬くする。
正確な位置決めを向上させるために、主支持体27上に当接要素28を接着することも可能であるが、その保持が、複数の接続要素30によって、特に、それらのヘッド部30Bのアンダーカット部Sqによって既に行われていることを指摘する。
スペーストランスフォーマ24内の複数のハウジングの実現が、複数の接続要素30、特に、それらのハウジングに対応して収容され、特に、係合されるように構成された、終端部30A1を備えたそれらの先端部30Aの高レベルの精度、よって、位置付けを確実にすることを可能にし、スペーストランスフォーマ24は、主支持体27を製作する技術よりも高い精度を有する技術、特にファインピッチ技術によって実現可能な、プローブカード20の構成部分であり、よって、その中に実現された複数のハウジングの、よって、その中に嵌入された複数の接続要素30の高精度の位置決めを確実にすることも指摘する。複数のハウジングの、したがって、複数の接続要素30の位置決め精度はさらに、これらのハウジングが実現される多層25をスペーストランスフォーマ24が備える場合にさらに向上する。
スペーストランスフォーマ24が、高精度で定められた位置においてハウジングを実現することを助力する好適なアライン要素を備えることも可能である。
係合なしで接続要素30を収容するように構成された、主支持体27内に、および、場合によっては支持体26内に実現されたさらなるハウジング、具体的には、ねじが切られていない穴は、逆に、具体的な精度を必要とせず、これらの接続要素30の正確な動作は、当接要素28への、それらのヘッド部30Bの当接によって確実にされることも指摘する。
実質的には、プローブカード20の高精度部内、具体的には、スペーストランスフォーマ24内および、より具体的には、その多層25内に実現された、たとえば、ねじ穴状のハウジング内に嵌入するように構成された少なくとも1つの終端部を有する接続要素30の使用は、具体的には、プローブヘッド21に対する、および、したがって、そのコンタクトプローブ22の接触ヘッド22Bに対する第1のパッド領域A1の複数のパッドの正確な位置決めを確実にして、(図2Aに部分的に示す)主支持体27によって画定された平面XY内の、プローブヘッド21に対するスペーストランスフォーマ24の正確な位置決めを確実にする。同様に、これらの接続要素30であって、スペーストランスフォーマ24内に、特に、その多層25内に実現されたハウジング内の、それらの先端部30Aに、特に、それらの終端部30A1に対応するこれらの接続要素30の締め付け、および、当接要素28へのそれらのヘッド部30Bの当接は、プローブカード20の種々の構成部分を保持することを確実にすることに加え、平面XYに対して直交する方向Zにおけるスペーストランスフォーマ24の正確な位置決めを確実にする。
好ましい実施形態では、プローブカード20は、好適には、接続要素30の複数の収容穴を備えており、および、主支持体27と、スペーストランスフォーマ24、特に、その支持体26との間に配置された少なくとも1つのフレーム29をさらに備える。好適には穿孔されたそうしたフレーム29は、実際には、これらの接続要素30の位置決めのための、平面XY内の基準を実現する。
この場合、主支持体27は、今度は、フレーム29に面するその面F4上に実現され、主支持体27とスペーストランスフォーマ24との間に配置された好適な電気接続インタフェース29Aによる、第3パッド領域A3の複数のパッドと接続している複数のパッドを含む第4のパッド領域A4を備える。より具体的には、電気接続インタフェース29Aは、第4のパッド領域A4の複数のパッドと第3のパッド領域A3の複数のパッドとの間の2点間接続を実現する。
例として、この電気接続インタフェース29Aは、第3のパッド領域A3および第4のパッド領域A4それぞれにおいて備えられた対応する対のパッドを接続することができる、たとえばポゴピン型の、複数のマイクロプローブによって、または、複数の導電性ペグまたはスポンジによって実現することが可能である。
さらに、この好ましい実施形態によれば、接続要素30の先端部30Aは、本体30Cの直径D2よりも小さい直径D3で実現され、よって、フレーム29に対応してさらなるアンダーカット部Sq’を実現する。
本発明による、プローブカード20のこの好ましい実施形態は、特に、ハウジング、たとえば、その中に実現されたねじ穴の、および、複数の接続要素30を収容するために、フレーム29内に実現された収容穴の組み合わせのおかげで、平面XY内のスペーストランスフォーマ24の位置決め精度をさらに向上させる。特に、このフレーム29は好ましくは、その中に実現された複数の接続要素30の収容穴を製作するうえでの高精度を可能にする金属シートによって実現される。さらに、フレーム29に対応する、本体30Cのさらなるアンダーカット部Sq’の存在は、プローブカード20の構成部分の締め付けを向上させ、これらの接続要素30によって保持されたスペーストランスフォーマ24の方向Zによる正確な位置決めを確実にする。
さらに、具体的には、接続要素30に対応して実現された当接要素28によって画定された平面に直交している方向Zにおいて、好適な調節可能な脚31を当接要素28に設けることが可能である。
この調節可能な脚31のおかげで、具体的には、既に、接続要素30によって一体化され、および、よって、プローブヘッド21に対して単一のブロックとして製作されたプローブカード20全体を方向Zにおいて移動させることが可能である。
プローブカード20は、具体的には、平面XY内の正確な位置決め、およびその構成部分の締め付けを確実にするように、図2Aに示すように、少なくとも2つの接続要素30を備える。
たとえば、図3Aに示すように、スペーストランスフォーマ24の、具体的には、好ましくは、場合によっては丸みを帯びたエッジを有する正方形または長方形の、その多層25の頂点に対応してこれらの接続要素30を配置することが可能である。
たとえば、図3Bに示すように、スペーストランスフォーマ24の、具体的には、好ましくは正方形又は長方形のその多層25の辺に対応して、これらの辺の略中心位置に、これらの接続要素30を配置することも可能である。
好ましい実施形態では、プローブカード20は、スペーストランスフォーマ24の、具体的には、図3Cに概略的に示すように、その多層25の頂点に対応して、または、図3Dに概略的に示すように、その辺に、具体的には略中心位置に位置決めされた4つの接続要素30を備える。
いずれにせよ、明らかに、スペーストランスフォーマ24および主支持体27上に画定された、第1のパッド領域A1の、および、対応する第2、第3、および第4のパッド領域の複数のパッドの位置決めと干渉しないやり方で、スペーストランスフォーマ24上に、特に、その多層25上に任意のやり方で位置決めされた任意の数の接続要素30を使用する可能性は明白であり、これらの接続要素30は、主支持体27内だけでなく、スペーストランスフォーマ24内に、具体的には、その多層25内に、および、その支持体26内にも実現された穴を通過し、上記穴内に収容される。
接続要素30によって得られた位置決め精度のおかげで、XYZ内の位置決めのために、対応する接続要素30を各々が備えた複数のモジュール式の要素によってスペーストランスフォーマ24を実現することも可能である。
より具体的には、MLO技術によって実現されたスペーストランスフォーマ24を示す図4に概略的に示すように、スペーストランスフォーマ24は、対応するパッド領域A11...A1Nを備え、共通の支持体26に連結された複数の多層モジュール251...25Nを備える。各多層モジュール251...25Nは、それらを個々に、およびXYZ内で、高精度で位置決めすることができる対応する接続要素30も備えている。
前述したように、各接続要素30は、対応する多層モジュール251...25N内に実現されたハウジング内に嵌入するように構成された終端部を備えた先端部30Aを、当接要素、たとえば、図2Aに関して説明したように、主支持体27に連結された共通の当接要素28に当接するヘッド部30Bと共に有している。この場合も、各接続要素30は、ねじが切られた終端部を備えている場合があり、対応する多層モジュール251...25N内に実現されたハウジングはねじ穴状であり得る。
この実施形態によれば、スペーストランスフォーマ24の高精度の位置決めを得ることが可能であり、各多層モジュール251...25Nが個々に調節可能であることを指摘する。このようにして、より高い表面積をも有するスペーストランスフォーマを実現することが可能である。
好ましくは、図5に概略的に示すように、当接要素28も、複数のモジュール式の当接要素281...28Nを備え、各々は、接続要素30により、多層モジュール251...25Nの1つに連結される。
具体的には、複数の接続要素30は好適には、モジュール式の当接要素281...28Nの頂点に対応して実現される場合があり、ヘッド部30Bは、好ましくは、任意のサイズで、具体的には、2つ以上のモジュール式の当接要素281...28Nに重なるように構成された直径D1で実現される。同様に、これらの接続要素30を、互いに隣り合っているモジュール式の当接要素281...28Nの辺に対応して実現することが可能であり、ヘッド部30Bは、2つ以上のモジュール式の当接要素281...28Nに任意のやり方で重なる。
そうして実現された複数の接続要素30はしたがって、主支持体27に、少なくとも一対のモジュール式の当接要素281...28Nを、モジュール式の当接要素281...28Nのこの対に重なるそれらのヘッド部30Bのおかげで連結することができる。
このようにして、複数の接続要素30の数を削減することが可能であり、それらの一部は、多層モジュール251...25Nの2つ以上、および、モジュール式の当接要素281...28Nの2つ以上と共通である。
1つの多層部、たとえばMLO、および、たとえばセラミック型の1つの支持体部を重ねる、特に接着することにより、これらの多層モジュール251...25Nを実現することも可能であり、単一の多層モジュール251...25Nの支持体部は全て、よって、共通の支持体26に連結される。
この場合も、複数の接続要素30は、対応するハウジング内に嵌入するように構成され、および、多層モジュール251...25Nの、またはそれらの多層部の全体の厚さに沿って、または、それらの支持体部内を、および、多層部内を部分的にのみ、延在する場合がある少なくとも1つの終端部30A1を有する先端部30Aを備えている。
まとめれば、有利には、本発明によれば、プローブカード自体の構成部分、具体的には、主支持体およびスペーストランスフォーマを連結するように構成された当接要素の、および接続要素の存在のおかげで、高平坦度プローブが得られる。
具体的には、これらの接続要素は、XYZ内のスペーストランスフォーマの正確な位置決め、よって、ウェーハ上に集積された電子デバイスの試験中に、プローブカード内に備えられた、プローブヘッドのコンタクトプローブの、それに対する、具体的には、その上で実現された複数のパッドに対する正確な接触を確実にする。
好適には、プローブカードは、具体的にはXY内の、接続要素の、したがって、スペーストランスフォーマのより高い精度の位置決めに対する基準を実現することができるフレームを装置している場合がある。さらに、そうした接続要素は、フレームに当接することができるアンダーカット部を画定し、よって、Z内のその、よって、スペーストランスフォーマのより高精度の位置決めを確実にするようにさらに実現することが可能である。
さらに、本発明によるプローブカードは、個々に調節可能な複数の多層モジュールによって実現されたスペーストランスフォーマの平坦度をさらに局所的に調節する可能性を有している。
この調節の可能性は、スペーストランスフォーマの製造に関係付けられた制約をさらに解除することを可能にする。
最後に、プローブカードは、多数のパッドを有する大型ウェーハおよびデバイスを試験することが必要な応用分野にも好適であることを指摘する。
明らかに、当該技術分野における当業者は、不特定の、および特定の要件を充足するために、以下の特許請求の範囲によって画定されるような、本発明の範囲内に全て含まれる数多くの修正および変形を、上記プローブカードに対して行うことができる。
あるいは、MLCセラミック多層の代わりに、たとえばそれに接着された高強度支持体に結合させられた有機多層(MLO、「Multi Layer Organic」(有機多層)の略称)の使用も知られており、このMLOは、複数の非導電層を実現する複数の有機材料層を含み、1つまたは複数の導電層は、前述したものと同様に、これらの層上に配置される。そうした高強度支持体は、好ましくはセラミック製である。
ねじまたはボルト状の接続要素を備えるプローブカードは、米国特許出願公開第2015/033553号明細書、米国特許出願公開第2012/038383号明細書、欧州特許出願公開第1959260号明細書、米国特許出願公開第2005/277323号明細書、米国特許出願公開第2007/290705号明細書、韓国公開特許第20080085322号公報、米国特許出願公開第2008/048698号明細書、米国特許出願公開第2011/156740号明細書によって公知である。

Claims (13)

  1. 被試験デバイス(23)の接触パッドに当接するように構成された少なくとも1つの接触先端(22A)を各々が有する複数のコンタクトプローブ(22)を収容する少なくとも1つのプローブヘッド(21)と、主支持体(27)と、前記主支持体(27)に接続され、スペーストランスフォーマ(24)として、その両面上の接触パッド間の距離の空間変換を実現するように構成された中間支持体(24)とを備えた、電子デバイスの試験装置用のプローブカード(20)であって、
    前記プローブカード(20)は、前記スペーストランスフォーマ(24)および前記主支持体(27)を連結するように構成された少なくとも1つの接続要素(30)を備え、
    前記接続要素(30)が、略棒状の本体(30C)を有し、前記スペーストランスフォーマ(24)内に実現された対応するハウジング内に嵌入するように構成された少なくとも1つの終端部(30A1)を含む第1の端部(30A)と、前記主支持体(27)に連結された当接要素(28)に当接するように構成された第2の端部(30B)とを備えた、プローブカード(20)。
  2. 前記当接要素(28)が、前記主支持体(27)上に載置され、または接着され、前記主支持体(27)が形成される材料よりも高い剛性および平坦度を有する材料によって実現される、請求項1に記載のプローブカード(20)。
  3. 前記少なくとも1つの接続要素(30)の前記第2の端部(30B)は、前記少なくとも1つの接続要素(30)の前記本体(30C)の最大横寸法(D2)よりも大きな最大横寸法(D1)を有し、前記当接要素(28)に当接するように構成された少なくとも1つのアンダーカット部(Sq)を画定する、請求項1または2に記載のプローブカード(20)。
  4. 前記少なくとも1つの接続要素(30)の少なくとも1つの収容穴を備え、前記主支持体(27)と前記スペーストランスフォーマ(24)との間に配置された少なくとも1つのフレーム(29)をさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のプローブカード(20)。
  5. 前記フレーム(29)に対応して前記スペーストランスフォーマ(24)と前記主支持体(27)との間に配置され、前記スペーストランスフォーマ(24)上に、および、前記主支持体(27)上に実現された対応する複数のパッド間の連結を、前記フレーム(29)に対応して互いに面するそれらの面(F3、F4)に対応して実現するように構成された少なくとも1つの電気接続インタフェース(29A)をさらに備える、請求項4に記載のプローブカード(20)。
  6. 前記少なくとも1つの接続要素(30)の前記第1の端部(30A)は、前記本体(20C)の最大横寸法(D2)よりも小さい最大横寸法(D3)を有しており、前記フレーム(29)に当接するように構成された少なくとも1つのさらなるアンダーカット部(Sq’)を実現する、請求項4または5に記載のプローブカード(20)。
  7. 前記当接要素(28)が、前記当接要素(28)によって画定された平面(XY)に直交する方向(Z)において調節可能な複数の脚(31)を備えた、請求項1〜6のいずれか1項に記載のプローブカード(20)。
  8. 前記スペーストランスフォーマ(24)内に実現された対応するハウジング内に各々が収容された複数の接続要素(30)を備える、請求項1〜7のいずれか1項に記載のプローブカード(20)。
  9. 前記スペーストランスフォーマ(24)は、支持体(26)、好ましくはセラミックに連結された少なくとも1つの多層(25)、好ましくはMLO有機多層を備え、前記支持体(26)が、前記多層(25)内に少なくとも部分的に実現された前記ハウジングである、請求項1〜8のいずれか1項に記載のプローブカード(20)。
  10. 前記スペーストランスフォーマ(24)は、各々が少なくとも1つの接続要素(30)を備え、個々に調節可能な複数の多層モジュール(251...25N)を含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載のプローブカード(20)。
  11. 前記当接要素(28)は、各々が、少なくとも1つの接続要素(30)を介して前記複数の多層モジュール(251...25N)の1つに連結された複数のモジュール式の当接要素(281...28N)を含む、請求項10に記載のプローブカード(20)。
  12. 前記複数の多層モジュール(251...25N)の2つ以上に共通であり、および、複数の前記当接要素(281...28N)の2つ以上と重なる第2の端部(30B)を有する接続要素(30)を含む、請求項11に記載のプローブカード(20)。
  13. 前記少なくとも1つの接続要素(30)の前記第1の端部(30A)の前記終端部(31A1)は、ねじが切られており、ねじ穴状のハウジングと係合するように構成された、請求項1〜12のいずれか1項に記載のプローブカード(20)。
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