JP2571517B2 - プローブカード - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プローブカードに関
し、詳しくは、電気的なテストのためにウエハ上のＩＣ
等にコンタクトするプローブカードに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＩＣ用のプローブカードは、ＩＣ
のコンタクトパッドが微細で狭ピッチであることから、
これとのコンタクト部にテーパ形状で片持ち式のプロー
ブピンが一般的に用いられている。このプローブピン
は、電解研磨等によってピンごとに製造される。そし
て、これらのテーパ形状のプローブピンを扇状に並べて
基板に取り付ける工程や、ＩＣのパッドの配置に合わせ
て先端のコンタクト部を曲げて高さやピッチを揃える工
程を経て、プローブカードが完成する。これらの工程は
俗に針立てとも呼ばれ、その作業には職人芸が要求され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のプロ
ーブカードは、テーパ状のプローブピンを採用し、職人
芸に依存して作られている。しかし、ＩＣの高集積化が
進むに連れ、プローブカードについても多ピン化、狭ピ
ッチ化の要求が厳しくなるばかりである。一方、かかる
要求に応え得る高度な技能者は極めて限られる。このた
め、ピン先高さのばらつき等に起因して製品の性能がば
らついて信頼性が低下しがちである。しかも、使用途中
にもしばしば困難な再調整作業が必要とされ、取り扱い
にも難がある。例えば８０μｍピッチのプローブカード
は至高の芸術品の如く慎重に取り扱われるが、それでも
ピン先の高さや位置の再調整が度々必要とされる。この
ため、このタイプのプローブカードでは、ＩＣの進歩に
ついていけなくなりつつある。

【０００４】かかる問題を解決せんとして、エッチング
によって形成したプローブピンを持つプローブカードが
提案されているが、ドライエッチングでは生産性が悪過
ぎ、ウエットエッチングではテーパエッチの発生等によ
りピンの断面形状が悪くて必要なコンタクト力が確保で
きない等の欠陥がある。また、異方性材料を用いて断面
形状を確保しても材料が限定されるため導電性が確保で
きない。さらにはコンタクト部分をピンにすることを諦
めて樹脂基板上の配線パターンにパッドを付けて押し付
けるタイプのプローブカードもあるが、これでは、いわ
ゆるオーバードライブが確保できないことから、コンタ
クト圧（プローブピンとしての接触力）がばらつき易く
接触抵抗が不安定で信頼性に欠ける。

【０００５】このため、エッチングに基づく製法のこの
ようなプローブカードは、実験的あるいは限定的な使用
は別として、実用に耐えない。この発明の目的は、この
ような従来技術の問題点を解決するものであって、多ピ
ンで狭ピッチのＩＣのプローブテストにも適し、ピン先
の高さが揃って十分なコンタクト圧が確保できる構成の
プローブカードを実現することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明のプローブカードの構成は、基板層の上にテ
スト用コンタクトピンの材質に被着又は結合する材質の
第１の金属層を形成しこの第１の金属層の上にテスト用
コンタクトピンに供される第２の金属層をメッキ処理に
より形成してこの第２の金属層の上にテスト用コンタク
トピンに供される部分以外をカバーするフィルムを被着
し基板層と前記第１の金属層とからなる部分を分離する
ことにより形成された複数の配線パターンと、これら配
線パターンの途中または後端側にそれぞれ設けられた第
１の接触端子とを有しフィルムをベースとするフレキシ
ブル基板と、それぞれの前記第１の接触端子に接触する
第２の接触端子がそれぞれに設けられた複数の配線パタ
ーンを有し、それぞれの前記第１の接触端子がそれぞれ
の前記第２の接触端子と接続されるように前記フレキシ
ブル基板が前記第１の接触端子側の部分で固定されたカ
ード基板と、前記フレキシブル基板のうち前記先端部側
の部分を上方から支承するためのクランパと、その後方
部分で前記カード基板に固定され、その前方部分に前記
クランパが固定され、前記前方部分と前記クランパとで
前記フレキシブル基板を直接又は間接的に挟持し、前記
フレキシブル基板のそれぞれの前記先端部をプローブピ
ンとして支持する支持体と、を備え、前記フレキシブル
基板のうち前記先端部の先端に近い部分を前記クランパ
で直接又は間接的に押さえてプローブピンとしての接触
力を得るものである。

【０００７】

【作用】このような構成のこの発明のプローブカードに
あっては、支持体が、フレキシブル基板の配線パターン
の先端部をプローブピンとして支持する。これにより、
フレキシブル基板の配線パターンがその先端部でウエハ
上のＩＣやＩＣチップにコンタクトすることができる。
また、フレキシブル基板の配線パターンとカード基板の
配線パターンとが、それぞれの接触端子同士接続され
る。これにより、このプローブカードは、プローバに挿
着されると、フレキシブル基板の配線パターンとカード
基板の配線パターンとを介して、ＩＣとテスターとの間
を接続しうる。

【０００８】そこで、ＩＣとテスターとの間のピンピッ
チの相違等に対する整合が採られて電気的な結合がサポ
ートされ、ＩＣのプローブテストが可能となる。さら
に、プローブピンとしての先端部を有する配線パターン
のフレキシブル基板が、メッキ処理に基づいて製造さ
れ、かつ、そのコンタクトピンの接触面が金属層に電気
メッキをした上でこの金属層を剥がした面を使用する。
これにより、プローブピンの接触面の先端側の高さが揃
うので、ＩＣのパッドとプローブピンとの接触が均一に
行われる。その結果、接触させた時点で全体的にばね性
を持ち、プローブピンごとにばねにより加圧したり、特
別にプローブピンに大きな偏倚を与えるような機構，装
置が不用になり、小型なものにプローブ針として組み込
むことが可能になり、さらにクランパによる加圧だけで
十分な接触圧を得ることができる。その結果、小型なプ
ローブカードが実現できる。特に、狭ピッチで多ピン化
を図った場合には、プローブピンの高さが精度良く揃う
ので、多ピンで狭ピッチのＩＣのプローブテストに適す
る。

【０００９】しかも、先端部の先端に近い部分をクラン
パで押さえてパッド部分と先端部との接触力を得る構成
を採る。このこととピン高さの揃っていることにより、
細いピンであっても十分なオーバードライブとコンタク
ト圧を確保することができる。したがって、多ピンで狭
ピッチのＩＣのプローブテストにも適し、ピン先の高さ
が揃って十分なコンタクト圧が確保できる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。図１から図５に、プローブカー
ドの構成を示す。図１は、プローブカードの一辺につい
てその要部の断面図である。図２は、一部断面の斜視図
である。なお、断面のハッチングは割愛した。図３は、
展開図である。図４は、（ａ）がクランパ７０の取り付
け前の状態についての要部の平面図、（ｂ）が最終状態
についての要部の平面図である。図５は、フレキシブル
基板５０を示し、（ａ）が正面断面図、（ｂ）が底面図
である。なお、フレキシブル基板５０については、フィ
ルム１５が透明で配線パターン１４等が透けて見えるも
のとして図示する。

【００１１】ここで、１４は後述のメッキ処理によって
形成された配線パターン、１４ｄは配線パターン１４の
先端部としてのプローブピン、１５はその配線パターン
１４を支持するフィルムであり、これらは一体としてフ
レキシブル基板５０を構成する。２０は、ステンレス製
又は真鍮製の支持体であり、フレキシブル基板５０のう
ちプローブピン１４ｄに近い部分を受ける傾斜面を前方
（図１では右方）に有し、カード基板への水平な取り付
け面を後方（図１では左方）に有する。この傾斜面は、
上から見ると前方を短辺とする台形である（図２参
照）。

【００１２】３０は、ステンレス製のハードな補強プレ
ート、４０は上面に配線パターンを有するプリント基板
であり、プリント基板４０が補強プレート３０によって
補強されてハードなカード基板が構成される。なお、プ
リント基板４０が十分にハードであれば、補強プレート
３０は省いてもよい。６０は、前方を短辺とする台形プ
レートのクランパであり（図２および図４参照）、支持
体２０の傾斜面上に重ねられた絶縁シート２１とフレキ
シブル基板５０との上にさらに重ねられた状態でボルト
６１によって支持体２０に取り付けられる（図１参
照）。これにより、フレキシブル基板５０のうちプロー
ブピン１４ｄ側の部分を上方から支持体２０の傾斜面に
固定するとともに、その前縁部でプローブピンを上方か
ら支承する。

【００１３】７１は接触圧確保用のＯリング、７０はク
ランパ、７２はボルトであり、８０は検査対象のＩＣの
イメージである。プリント基板４０の上面の配線パター
ンの両端側には接触端子が設けられている。その一方の
接触端子は、フレキシブル基板５０のプローブピン１４
ｄに連なる配線パターン１４の後端側接触端子１４ｅと
重ね合わせられ、フレキシブル基板５０のフィルム１５
の上からＯリング７１とクランパ７０とボルト７１によ
って固定されて、配線パターン１４との接続状態が保た
れる。プリント基板４０の上面の配線パターンの他方の
接触端子はカードのプローバへの挿着時にカードエッジ
接続あるいはスプリングピンコンタクト等によってテス
ター側と接続される。この構造により、プローブピン１
４ｄ等を介してＩＣ３０とテスターとの電気的結合が確
保される。

【００１４】支持体２０は、上から見て台形形状の４つ
の部分からなり（図４参照）、その短辺を内側にしてカ
ード基板の補強プレート３０の中央下部にボルト７２に
よって取り付けられる。その傾斜面上には、上述の如
く、フレキシブル基板５０の先端部がプローブピン１４
ｄとして支持されている。そして、このプローブカード
がプローバによって駆動されて、プローブピン１４ｄが
ＩＣ８０のコンタクトパッドに接触し、さらにオーバー
ドライブがかけられると、傾斜したプローブピン１４ｄ
がＩＣ８０のコンタクトパッドを僅かにスクラッチす
る。これにより、確実なコンタクトが確保できて、検査
結果に信頼がおける。なお、ＩＣ８０のコンタクトパッ
ド部又はプローブピンの先端にバンプが設けられている
ような場合には、バンプの高さの範囲でオーバードライ
ブがかけられるので、プローブピンが予め傾斜している
必要はない。あるいは逆向きに傾斜していてもよい。

【００１５】フレキシブル基板５０について、図５にそ
の模式図を示すが、これは説明用のものであり、実際に
は、プローブピンの数が数十から数百のものが一般的で
あって、ピッチも一定とは限らない。フィルム１５は、
ＩＣ８０のコンタクトパッドの配置部分より大きいほぼ
矩形の開口を中央に有する（図５における１５ｂ参
照）。そして、この開口１５ｂのそれぞれの辺に沿って
それぞれの先端部（１４ｄ等）が突出している。この開
口を有することにより、先端部がプローブピンとして機
能するとともに、プローブピン１４ｄの先端とＩＣ８０
のコンタクトパッドとの接触状態が監視可能となる。な
お、フレキシブル基板５０が傷むことなく容易に変形し
得るように、開口の隅部に切り込みを設けてもよい。ま
た、これをほぼ対角線に沿って（図５における一点鎖線
参照）分割した４っつの台形形状のものの組み合わせと
して構成してもよい（図３における展開図参照）。

【００１６】さらに、プローブピン１４ｄの先端の位置
がＩＣ８０のコンタクトパッドの配置に対応して設けら
れ、これに連なる配線パターン１４の後端側にはプリン
ト基板４０の接触端子の配置対応の広いピッチで接触端
子１４ｅが設けられている。これにより、ＩＣの微細で
狭ピッチのパッドとプリント基板のさほど微細でないピ
ッチとの間の整合を採ることができ、ひいては、ＩＣの
微細で狭ピッチのパッドとテスター側の広いピッチのス
プリングピン等との間の整合を採ることができる。な
お、ＩＣ３０のコンタクトパッドが４辺全部には設けら
れておらずその一部の辺だけに設けられている場合に
は、これに対応する部分にプローブピンがあればよい。
また、同様のことが支持体２０についても言える。これ
も、台形形状の４つの部分のそれぞれに該当する個別の
部品のうち、ＩＣ８０のコンタクトパッドの配置に対応
して決まる部品の組み合わせから構成することができ
る。

【００１７】次に、フレキシブル基板５０（配線パター
ン１４＋フィルム１５）の製造方法について、説明す
る。図６に、各工程における断面模式図を示す。なお、
以下、プローブピンを単にピンと呼び、配線パターンを
パターンと呼び、ピン１４ｄとパターン１４ｅを合わせ
た配線パターン１４をもピン１４と呼ぶ。また、ピン１
４等とフィルム１５との全体をピンフィルム体（１４＋
１５）と呼ぶ。

【００１８】ピンの製造工程は、主に、第１の金属層の
形成工程と、メッキ処理工程の前半部であるレジストパ
ターンの形成工程と、メッキ処理工程の後半部として第
２の金属層を形成する電解メッキ工程と、フィルムの被
着工程と、分離工程の前半部である剥離工程と、分離工
程の後半部である除去工程とからなる。なお、ピン１４
の材質は、強度や靱性の観点からＮｉが良い。さらに、
Ｐｄ等を含ませることもある。また、導電性を重視する
場合には、金をコーテングして導電性を高くするとよ
い。あるいは、Ｎｉに代えてベリリュウム銅を用いても
良い。以下、各工程をこの順に説明する。

【００１９】第１の金属層の形成工程は、基板層として
のステンレス板１０の上に、第１の金属層としての銅層
１１を薄く電解メッキで形成する。第１の金属層として
銅を用いるのは、Ｎｉ製のピン１４等との被着性に優れ
ること、ステンレス板１０に対する被着力がＮｉ製のピ
ン１４等に対するフィルム１５の被着力よりも弱いこ
と、良い電導体であることからである。銅はステンレス
よりも導電性に優れるので、電解メッキが素早く且つ均
一に行われる。なお、ステンレス板１０は、鏡面仕上げ
されて、その表面が平坦であり、しかも平滑である。

【００２０】レジストパターンの形成工程は、銅層１１
の上にフォトレジスト１２をコーティングし（図６の
（ａ）参照）、これにマスク１３を介して露光する（図
６の（ｂ）参照）。これにより、マスク１３に対応する
パターンをレジスト１２に転写する。さらに、これを現
像してマスク１３に対応するパターンのレジスト１２を
形成して、銅層１１の上にレジストマスクを施こす（図
６の（ｃ）参照）。

【００２１】電解メッキ工程は、レジストマスクされて
いない部分に表れている銅層１１の上方の空隙１２ａ
に、Ｎｉを電解メッキにより付着成長させて形成する
（図６の（ｄ）参照）。Ｎｉメッキの終了後は、レジス
ト１２を除去してマスクを取り除く（図６の（ｄ）参
照）。このようにして形成されたＮｉ層は、ピン１４に
供されるものである。

【００２２】フィルムの被着工程は、Ｎｉ層（１４）の
上にピン１４ｄに供される部分以外のパターン１４ｅ等
をカバーするポリイミドのフィルム１５を被着する。具
体的には、接着用プラスチック１５ａを挟んでフィルム
１５の上方から平坦な押圧面の治具で熱圧着する（図６
の（ｆ）参照）。これにより、プラスチック側がピン１
４に合わせて一部変形するので、Ｎｉ層（１４）の上面
に存在する微少な凹凸や厚さのむらが吸収される。その
結果、ピンフィルム体（１４＋１５）の厚さを一様にす
ることができる。

【００２３】また、フィルム１５は、開口１５ｂを有す
る（図５参照）。この開口１５ｂの部分をピン１４ｄの
部分に対応させてフィルム１５をピン１４に接着する。
これにより、ピン１４ｄの部分が片持ちばりの状態でフ
ィルム１５に支持され、フィルム１５がピン１４ｄ等を
纏めて一体として支持する基板として利用される。

【００２４】剥離工程は、銅層１１とＮｉ層（１４）と
フィルム１５とでなる部分を、ステンレス板１０と銅層
１１との間で、ステンレス板１０から引き剥がして分離
する。第１の金属層の形成工程の説明で既述の如くステ
ンレス板１０に対する被着力がＮｉ製のピン１４等に対
するフィルム１５の被着力よりも弱いことから、フィル
ム１５等を損なうことなく、これらは容易に分離する。
除去工程は、銅層１１をＮｉ層（１４）からウエットエ
ッチングで除去する。銅層１１が薄いので、選択比の高
いエッチング液を用いてＮｉ層（１４）を損なうことな
く、銅層１１が除去される。これにより、フィルム１５
とピン１４とからなる部分が、ステンレス層１０および
銅層１１から分離される。

【００２５】このようにして製造されたプローブピン１
４は、その断面がほぼ矩形状（通常５０μｍ×５０μ
ｍ）である。そこで、片持ちばり状に曲げられてコンタ
クトしたときに、三角断面や円形断面等のものよりも大
きなコンタクト圧とオーバードライブ能力を発揮するこ
とができる。また、斜め方向の曲げ剛性が大きくて斜め
に曲がることが少ない。そこで、ピッチを狭くしても不
都合がない（約８０μｍ）。

【００２６】また、ＩＣとコンタクトする側面１４ａ，
１４ｂ，１４ｃは、ステンレス板１０の表面が平坦であ
ることに対応して、それらの高さが揃っている。そこ
で、ピン先の高さ調整の作業をする必要が全くない。な
お、これとは裏返しの状態でピンフィルム体２２を用い
ることも可能であり、この場合は側面１４ａ，１４ｂ，
１４ｃの反対側の側面がコンタクト面となるが、この場
合もやはり上述の場合とほぼ同程度にピン先の高さが揃
う。

【００２７】さらに、ＩＣとコンタクトしたときに引張
応力が掛かる側面１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、ステンレ
ス板１０の表面が平滑であることに対応して、表面状態
が滑らかである。そこで、表面の平滑度の影響を受ける
疲労強度が増して、繰り返し使用回数が向上する。そし
て、このようなピンを持つピンフィルム体（１４＋１
５）すなわちフレキシブル基板５０は、そのフィルム１
５がプローブピン１４ｄを支持する支持板としての機能
を果たす。そこで、これらを一体としてクランプするこ
とができるので、プローブカード製造に際しての職人芸
が不要となる。

【００２８】このようにして製造されたフレキシブル基
板５０の支持の仕方について説明を加える。プローブピ
ン１４ｄの先端に近い部分、具体的には先端から５mmの
部分をクランパ６０の前方端で押さえ、しかもクランパ
６０よりも５mm後方の部分を支持体２０で押さえるよう
にすると特に良い。プローブピン１４ｄの高さが揃って
いるフレキシブル基板５０のうちプローブピン１４ｄの
先端に近い部分をクランパ６０で押さえることにより、
プローブピンとしての接触力として要求される１ｇｆ以
上のコンタクト圧を、プローブピン１４ｄから得ること
ができる。

【００２９】しかも、支持体２０とクランパ６０とでフ
レキシブル基板５０を押さえる個所が異なるので、変形
可能部分が増えてばね性が増すことから、十分なオーバ
ドライブが確保できる。これによっても、コンタクト圧
のばらつきが小さくなり、ばらつき内での最大のコンタ
クト圧を或る程度抑えてもばらつき内での最小のコンタ
クト圧を上げることができ、細いピンであっても全ての
プローブピンについて十分なコンタクト圧を確保するこ
とができる。

【００３０】なお、ここでの具体的な数値は一例であ
り、要するに、クランパ６０のうちフレキシブル基板５
０を押さえる部分であってプローブピン１４ｄの先端に
最も近い部分が、支持体２０のうちフレキシブル基板５
０を支持する部分であってプローブピン１４ｄの先端に
最も近い部分よりも、プローブピン１４ｄの先端に近け
れば良い。このようにして構成されたプローブカード
は、プローバに挿着されてテスターと電気的に接続さ
れ、ウエハ上のＩＣに対するプローブテスト等に供され
る。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明のプローブカードにあっては、メッキ処理により形
成された複数の配線パターンを有しこれらの配線パター
ンのそれぞれの先端部が基板に支持されることなく露出
し後端側に第１の接触端子を有するフレキシブル基板
と、それぞれの第１の接触端子に接触する第２の接触端
子がそれぞれに設けられた複数の配線パターンを有する
カード基板と、フレキシブル基板の先端部側の部分を上
方から支承するクランパと、それぞれの先端部をプロー
ブピンとして支持する支持体と、を備え、フレキシブル
基板のうち先端部の先端に近い部分をクランパで押さえ
てプローブピンとしての接触力を得る。これにより、多
ピンで狭ピッチのＩＣのプローブテストにも適し、ピン
先の高さが揃って十分なコンタクト圧が確保できる構成
のプローブカードを実現することができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の構成のプローブカードの一
実施例について、その一辺の要部の断面図である。

【図２】図２は、そのプローブカードの一部断面の斜視
図である。

【図３】図３は、そのプローブカードの展開図である。

【図４】図４は、そのプローブカードについて、（ａ）
がクランパ７０の取り付け前の状態についての要部の平
面図、（ｂ）が最終状態についての要部の平面図であ
る。

【図５】図５は、プローブカード用のフレキシブル基板
の模式図であり、（ａ）が正面断面図、（ｂ）が底面図
である。

【図６】図６は、プローブカード用のフレキシブル基板
およびプローブピンの製造工程を示す。

【符号の説明】

１０ ステンレス板 １１ 銅層 １２ フォトレジスト １３ フォトマスク １４ ピン（配線パターン） １４ｄ プローブピン １４ｅ 接触端子 １５ フィルム １５ｂ 開口 ２０ 支持体 ２１ 絶縁シート ３０ 補強プレート ４０ プリント基板 ５０ フレキシブル基板 ６０ クランパ ６１ ボルト ７０ クランパ ７１ Ｏリング ７２ ボルト ８０ ＩＣ

フロントページの続き (72)発明者 エッチ ダン ヒギンズ アメリカ合衆国、アリゾナ、ギルバー ト、スィート101、ノ−ステック ブー ルヴァード1478 フレッシュクエストコ ーポレーション内 (72)発明者 ピート ノーミントン アメリカ合衆国、アリゾナ、ギルバー ト、スィート101、ノ−ステック ブー ルヴァード1478 フレッシュクエストコ ーポレーション内 (56)参考文献 特開 平２−187666（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板層の上にテスト用コンタクトピンの材
   質に被着又は結合する材質の第１の金属層を形成しこの
   第１の金属層の上に前記テスト用コンタクトピンに供さ
   れる第２の金属層をメッキ処理により形成してこの第２
   の金属層の上に前記テスト用コンタクトピンに供される
   部分以外をカバーするフィルムを被着し前記基板層と前
   記第１の金属層とからなる部分を分離することにより形
   成された複数の配線パターンと、これら配線パターンの
   途中または後端側にそれぞれ設けられた第１の接触端子
   とを有し前記フィルムをベースとするフレキシブル基板
   と、 それぞれの前記第１の接触端子に接触する第２の接触端
   子がそれぞれに設けられた複数の配線パターンを有し、
   それぞれの前記第１の接触端子がそれぞれの前記第２の
   接触端子と接続されるように前記フレキシブル基板が前
   記第１の接触端子側の部分で固定されたカード基板と、 前記フレキシブル基板のうち前記先端部側の部分を上方
   から支承するためのクランパと、 その後方部分で前記カード基板に固定され、その前方部
   分に前記クランパが固定され、前記前方部分と前記クラ
   ンパとで前記フレキシブル基板を直接又は間接的に挟持
   し、前記フレキシブル基板のそれぞれの前記先端部をプ
   ローブピンとして支持する支持体と、 を備え、前記フレキシブル基板のうち前記先端部の先端
   に近い部分を前記クランパで直接又は間接的に押さえて
   プローブピンとしての接触力を得ることを特徴とするプ
   ローブカード。
2. 【請求項２】請求項１記載のプローブカードであって、
   前記クランパのうち前記フレキシブル基板を押さえる部
   分であって前記先端部の先端に最も近い部分は、前記支
   持体のうち前記フレキシブル基板を支持する部分であっ
   て前記先端部の先端に最も近い部分よりも、前記先端部
   の先端に近いことを特徴とするプローブカード。