JP2746700B2

JP2746700B2 - プローブ針用支持リングの製造方法及びプローブカードの製造方法

Info

Publication number: JP2746700B2
Application number: JP27827789A
Authority: JP
Inventors: 知山下
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1989-10-25
Publication date: 1998-05-06
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: JPH03139853A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、プローブ針用支持リングの製造方法及びプ
ローブカードの製造方法に関する。

（従来の技術）半導体ウエハの各チップの電極パッドにコンタクトす
ることで、その電気的特性検査を実施するプローブ針10
は、第14図（Ａ），（Ｂ）に示すように、出力端子12a
及び放射状パターン12bを有するプリント基板12と、こ
のプリント基板12上のパターンに接続されるプローブ針
であるプローブ針14と、この多数のプローブ針14を配列
支持するための溝16aを有する支持リング16より構成さ
れる。

ところで、上記支持リング16は、各プローブ針14の遊
端長ｌを一定にし、かつ、各プローブ針14間を絶縁して
支持する必要があり、その形状決定が極めて困難であっ
た。

すなわち、第15図に示すような長方形状チップについ
ては、プローブ針14のコタクト位置、すなわち、IC20の
電極パッド22を基準とし、IC20の各辺毎に中心，半径を
異ならせた円弧を描き、プローブ針14の遊端長ｌを円弧
近似によりほぼ一定になるように設定していた。

上記技術は特公昭59−43091号公報等多数に記載され
ている。

（発明が解決しようとする課題）上述した方法によれば、プローブ針14の遊端長ｌをほ
ぼ一定になるように、支持リング16の形状をほぼ楕円状
に近似させて決定していたため、遊端長ｌにばらつきが
生じていた。

各プローブ針の針圧Ｆはオーバードライブ量が一定の
時、Ｆ＝K/l³ となり、遊端長ｌが相違すると、プローブ針14の針圧す
なわちコンタクト圧が相違してしまい、正しい測定がで
きない場合が生ずる。

そこで、本発明の目的とするところは、支持リングの
形状決定を簡易に実現でき、しかもプローブ針の遊端長
を等しくできるプローブ針用支持リングの製造方法及び
プローブカードの製造方法を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）請求項１に記載の発明に係るプローブ針用支持リング
の製造方法は、多数のプローブ針を配列支持するための
溝を形成して成る支持リングを製造するに際して、上記
プローブ針の太さ以上の幅を有し、かつ、上記プローブ
針のコンタクト位置より支持リング外径に至る長さ以上
の長さを有する占有エリアモデルを決定し、この占有エ
リアモデルを上記プローブ針の各コンタクト位置を基準
として互いに干渉しないように配列し、各占有エリアモ
デルの針先側端部より予め定められたプローブ針の遊端
長だけ離れた位置を結んだ内側ラインに基づき各プロー
ブ針毎の上記支持リングの内径を決定し、かつ、各占有
エリアモデル内に上記溝位置を決定して機械加工するこ
とを特徴とする。

請求項２に記載の発明に係るプローブカードの製造方
法は、被処理体の各電極パッドにコンタクトされる多数
のプローブ針と、該プローブ針を配列支持する溝を有す
る支持リングと、を備えたプローブカードの位置合せ方
法であって、前記コンタクト時における前記プローブ針
のコンタクト方向のオーバードライブによるコンタクト
面方向の針先移動量、を含む各種パラメータの数値を設
定する工程と、前記各設定数値に基づき、前記プローブ
針の太さ以上の幅を有し、かつ、前記プローブ針のコン
タクト位置より支持リング外径に至る長さ以上の長さを
有する占有エリアモデルを決定する工程と、前記被処理
体の中心を原点とする前記プローブ針の各コンタクト位
置の中心座標値を算出してパッド配置図を作る工程と、
前記占有エリアモデルを前記中心座標軸を基準として互
いに干渉しないように配列する工程と、前記各占有エリ
アモデルの針先側端部より予め定められたプローブ針の
遊端長だけ離れた位置を結んだ内側ラインに基づき各プ
ローブ針毎の前記支持リングの内径を決定し、かつ、各
占有エリアモデル内に前記溝位置を決定して、前記支持
リングの機械加工を行う工程と、複数の前記プローブ針
を載置した針載置台に対して、機械加工された支持リン
グの位置合せをすると共に、前記各プローブ針が互いに
干渉せず、かつ、前記各コンタクト位置が高さ方向で同
一平面上となるように、前記支持リングに前記プローブ
針を配列固定する工程と、を含むことを特徴とする。

（作用）請求項１に記載の発明によれば、予めプローブ針の位
置決め用の溝に対応する占有エリアモデルを設定し、互
いに干渉しないようにプローブ針コンタクト位置を基準
にして配列し、これに基づき支持リングの内径及び溝位
置を決定しているので、支持リングの形状決定を簡易に
でき、しかも、プローブ針の遊端長を全て一定にでき
る。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１と同様の作
用・効果を奏することができる。

加えて、支持リングの溝に各プローブ針を取り付ける
際には、針先位置決め板を利用して、予めプローブ針の
オーバドライブによる針先移動量を針元側へずらした状
態で取り付けることができ、実際の電極パッドとプロー
ブ針とのコンタクト工程にて、針先位置のずれによるコ
ンタクト不良を防止できる。

さらに、遊端長をすべて一定にできるので、プローブ
針の先端位置をすべて同一平面上に設定でき、各プロー
ブ針の高さ方向のばらつきを確実に防止できる。

（実施例）以下、発明を適用した支持リングの製造方法の一実施
例について、図面を参照して具体的に説明する。

まず、支持リングへのプローブ針の取付け作業につい
て、第13図を参照して説明する。

針置台40の中央下側に、図示しない位置決め機構に
よってテンプレート42を位置決め固定する。

針置台40のＡ面上に、針配置図を位置決め添付して
組立治具を完成する。

この後、針置台40のＢ面上に、離型剤を塗布し、後に
載置される支持リング30と針置台40の接着を防止する処
置を行うことが好ましい。

テンプレート42の針先位置決め孔42aに、プローブ1
4の針先を挿入し、針元をＡ面上の線に合せるようにし
て、針置台40の上にプローブ針14を載置する。そして、
必要な本数のプローブ針14を全て組立治具の針置台40上
に並べる。

後述するようにして製造される支持リング30の溝38
にエポキシ樹脂等の速乾性でない接着剤を所要量注入す
る。

支持リング30を針置台40に対して位置合せし、第13
図に示すように上方からプローブ針14の上に当接させ
る。

全てのプローブ針14が支持リング30の所定の溝38に
嵌合していることを確認した後、組立治具ごと乾燥炉に
入れ接着剤を硬化させる。

接着剤が硬化した後、支持リング30を組立治具から
取外し、このことによって支持リング32にプローブ針14
を取付けた組立品が完成する。

この後は、第14図（Ａ）に示すプリント基板12の放射
状パターン12bにプローブ針14の針元部を半田付け等に
より接続することで、プローブ針が完成することにな
る。

本実施例では、CAM（またはCAD）機能を備えたコンピ
ュータとオンラインで接続された各種工作機械，プロッ
タ等に必要に応じて所要のデータを送信して、下記に示
す（イ）〜（ホ）を自動的に加工または製作を行うこと
ができるようにしている。

（イ）支持リング30の外形加工これは、第10図に示すように加工される。すなわち、
内径d₁で規定される穴部32,外径d₂で規定される外縁部3
4およびプローブ針14が配列された斜面36等を加工す
る。尚、穴部32,外縁部34は真円であるとは限らない。

（ロ）支持リング30の溝38の溝切り加工（ハ）テンプレート42の穴42aの穴開け加工（ニ）針置台40のＡ部分に添付する針配置図さらに、必
要に応じて、（ホ）完成したプローブ針で測定する被測定物の電極配
置を実物大で焼付けたフィルムを形成する。これは、被
測定回路の実物がない場合に、プローブ針の針先の位置
精度を確認するために用いられる。

そして、本実施例では、上記のようにコンピュータと
オンラインで接続された各種工作機構等によって上記の
加工を行うことにより、支持リング30の穴部32より内側
に突出するプローブ針遊端長ｌを一定にすることで、各
プローブ針14の針圧を一定にできるようにしている。

パラメータの設定上述した（イ）〜（ホ）の製作にあたり、その計算の
準備として下記に示すパラメータを設定する。下記の
（１）〜（11）に示す各種パラメータは、第２図
（Ａ），（Ｂ），第３図および第４図に示す記号と対応
しており、この各種パラメータは必ずしも固定でなく、
必要に応じて計算途中にて変更することも可能である。

（１）プローブ針遊端長 l 例えば 5.5 mm （２）〃径 D 例えば 0.25mm （３）〃テーパ長 T 例えば 4 mm （４）〃屈曲部14aの径 d 例えば 0.07mm （５）〃最小ギャップ g 例えば 0.02mm （６）支持リング幅 L 例えば 5.0 mm （７）支持リング溝幅Ｗ 0.3 mm （８）〃壁幅（Min） Gmin 0.1 mm （９）プリント基板品名−外形寸法，端指数，端子番
号，端子の配置等のデータを登録しておく。

（10）プローブ針14の中心線と、接続先端子12a中心の
針と直角方向の許容ズレ量δ（Max）。例えばδ＝±３
（mm）または±３゜である。

（11）オーバードライブによる針先移動量Ｓ変数の設定次に、外形寸法決定に当り必要な変数としては、下記
に示す（１）および（２）の各種変数である。

（１）パッド番号とその座標…P₁（x₁,y₁）,P₂（x₂,
y₂），…P_n（x_n,y_n）（２）各パッドの接続先…パッド番号とプリント基板の
端子番号の対応 P₁−Am,P₂−Al,…P_n−Ax 占有エリアモデルＭの検証次に、第５図，第６図に示すように、プローブ針14の
ための溝38を包含できる占有エリアモデルＭを決定す
る。これに必要な寸法は下記の通りである。

プローブ針:D＝0.25,d＝0.07,g＝0.02 支持体溝部:W＝0.3,G＝0.1 占有エリアモデルＭの先端幅ｄ′を、例えばｄ′＝ｄ
＋0.02＝0.09とし、以上の条件で第６図に示す寸法ｘを
計算してみると、従って、径250μm,テーパ長4mmのプローブ針14を使用す
る場合、上記占有エリアモデルＭを用いて隣り合う占有
エリアモデルＭが互いに干渉しないように配置すれば支
持リング30上の最小壁幅Ｇの確保及び隣りのプローブ針
14との接触の回避が保証できることがわかる。また、上
記の例と異なる寸法のプローブ針14を使用し、遊端長ｌ
等の数値が異なる場合も、予め上例のようにして占有モ
デルエリアＭの検証を実施しておけばよい。

計算（データ作り）の手順（１）第７図に示すように、チップ20の中心を（x,y）
座標の原点（0,0）として、各パッド22の中心座標置に
よりパッド配置図を作る。

（２）第７図に示すように、ｙ＞０で、ｙ軸に最も近い
パッドをP_n（x_n,y_n）とする。

（３）第８図に示すように、P_nと、これと対応するプリ
ント基板12上の接続先（出力端子）Axを直線で結び、そ
の直線上にP_nの中心を基点とした占有エリアモデルMnを
位置決めする（Mnの大きさはＭとする）（４）第１図に示すように、P_nの隣りのパッドP_n+1（の
中心）と、P_n+1の接続先A_x+1を結ぶ線の左右に、P_n+1を
回転中心として±δの範囲でモデルＭを回転させ、その
軌跡面をM_n+1とする。このとき、M_nとM_n+1は互いに接す
るようにし、重なり合わないようにする。

（５）第１図に示すように、P_n+1のP_nと反対側で隣り合
うパッドP_n+2と、その接続先A_x+2を結んでP_n+2を回転中
心として±δの範囲でモデルＭを回転させ、その軌跡面
をM_n+2とする。このとき、M_n+1とM_n+2は互いに重なり合
ってもよいが、M_n寄りの側に最小でもＭの大きさの重な
り合わない部分を確保する。

（６）（５）の操作でM_n+2と重ならないM_n+1の領域内
で、ズレ量δ_n+1が最小となるようにM_n+1をＭの大きさ
で位置決めする。

（７）以後、（５），（６）の操作を繰り返して全ての
パッドに対するＭの位置を決定する。

（８）（７）の終了後、全てのＭどうしの間隔が平均す
るよう、再度各Ｍの位置を調整して平均化し、位置決め
を終了する。

（９）（８）により位置決めされた各Ｍ（M₁,…M_n,
M_n+1,…）の基点（パッド）から、ｌだけ針元側へ寄っ
た点を円弧補間の機能等を使ってなめらかな曲線で結
び、支持リング30の内側の外形線とする（第９図参
照）。このとき、この形状が不自然な場所があれば（隣
接するパッドの間隔が極端に広くなっている箇所がある
と、このようなことが発生する可能性がある）、手動操
作により、ダミーのポイントを設定することにより、見
た目で自然な形に修正すればよい。

同様に、各占有エリアモデルＭ（M₁,…,M_n,…）の外
側位置に基づき、支持リング30の外側の外形線を得る。

加工データ及び加工（１）支持リング外形加工下記〜のデータに基づいて、縦型３軸NCフライス
にて支持リングの外形を加工する。

内径加工データ…工具径補正機能を使用し、前記
（９）項の内径線より、刃物の半径だけ内側によった点
が刃物の通過すべき位置となる。

外径加工データ…工具径補正機能使用し、内径線よりだけ外側に寄った点が刃物の通過すべき位置となる。

斜面（溝を切る面）…第11図に示すように、所定の
刃先角度を持ち、半径がＬより大の刃物50を使用する。
刃物50の通過すべき位置は、の外径加工線より一定量
ａだけ外側に設定すればよい。

このように所定の刃先角度を有する刃物50を用い、か
つ、支持リング30の上記外形加工線より一定量ａだけ外
側にこの刃物50の中心を常時設定するようにして切削す
ることにより、支持リング30の斜面36はどの断面をとっ
ても前記刃物50の刃先角度と同一角度にて切削されるこ
とになる。従って、この支持リング30の斜面36の角度を
一定に保ち、かつ、上述したようにプローブ針14の遊端
長ｌを一定にできれば、この支持リング30の斜面36に形
成した溝によって支持されるプローブ針14の先端位置を
同一平面上に設定することができる。従って、多数のプ
ローブ針14のコンタクト位置がこの高さ方向でばらつく
ことを防止することができる。

（２）支持リング溝切り加工横型４軸（X,Y,Z,θ）NCフライスまたは同等機能を持
つダイシングマシンにて支持リングの溝を加工する。加
工データは、占有エリアモデルＭの位置データを、θデ
ータ及びX/Yデータに変換することにより得られる。な
お、支持リングの斜面の角度は一定であるので、Ｚ軸の
制御については、Ｘ軸（又はＹ軸）とＺ軸の２軸同時制
御のプログラムをサブルーチンとして設けておけばよ
い。

（３）テンプレートの穴開けテンプレート42の穴42aの位置は、第12図に示すよう
に、パッド22の位置から、各Ｍの中心線上針元側へ一定
量Ｓだけ移動した位置となる。これは、オーバードライ
ブにより、針先が針先方向へずれるためである。

以上のようにして製造された支持リング30およびテン
プレート42を用い、第13図を参照して先に説明したステ
ップ〜にしたがって組立作業を行うことで、支持リ
ング30の各溝38にプローブ針14を配列固定することがで
きる。しかも、この際支持リング30の内径線より内側に
突出するプローブ針14の遊端長ｌは全て等しくなり、か
つ、支持リング30の斜面36の角度が一定であることか
ら、プローブ針14の先端位置を全て同一平面上に設定で
き、その高さ方向のばらつきを確実に防止できる。そし
て、支持リング30に配列固定されたプローブ針14の針元
部を半田付けなどによってプリント基板12の放射状パタ
ーン12bに接続することで、プローブ針を完成すること
ができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、支持リング30の溝38の位置およびその内径加
工データを決定するための占有エリアモデルＭの大きさ
については、プローブ針14の形状にしたがい種々変更す
ることができ、また、プローブ針14の遊端長ｌを一定に
するためには、上記占有エリアモデルＭに基づき少なく
も支持リング30の内径加工データのみ得られればよいの
で、占有エリアモデルＭの長手方向における長さは、プ
ローブ針14のコンタクト位置より支持リング30の内径に
至る長さ以上の長さを有するものであればよい。外径加
工データについては、上述したようにして得られた内径
加工データの各位置より、一定距離Ｌだけ離れた位置に
軌跡を描くことで得ることができる。

［発明の効果］請求項１に記載の発明によれば、プローブ針の形状に
合せて予め占有エリアモデルを決定し、この占有エリア
モデルをプローブ針の各コンタクト位置を基準として互
いに干渉しないように順次配列し、この配列された各占
有エリアモデルに基づき支持リングの内径加工データ及
び溝加工データを容易に得ることができ、しかもこのよ
うにして得られた支持リングを用いることで、プローブ
針の遊端長を常に一定にすることが可能となり、測定時
におけるコンタクト圧のばらつきを低減して正しい測定
を行うことができるプローブ用支持リングを提供でき
る。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１と同様の効
果を奏することができると共に、実際の電極パッドとプ
ローブ針とのコンタクト工程での、針先位置のずれによ
るコンタクト不良を防止できる。

さらに、プローブ針の先端位置をすべて同一平面上に
設定でき、各プローブ針の高さ方向のばらつきを確実に
防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用した支持リング製造方法におい
て、占有エリアモデルが互いに干渉しないように配列す
る方法を示すための概略説明図、第２図（Ａ），（Ｂ）は、それぞれプローブ針の形状を
説明するための概略説明図、第３図は、電極パッドとプローブ針との位置関係を説明
するための概略説明図、第４図は、支持リングにプローブ針を配列固定した状態
を拡大して示す概略説明図、第５図および第６図は、それぞれ占有エリアモデルの形
状寸法を説明するための概略説明図、第７図は、電極パッドの座標化された位置関係を説明す
るための概略説明図、第８図は、占有エリアモデルの初期設定位置を説明する
ための概略説明図、第９図は、互いに干渉しないようにして配列された占有
エリアモデルより支持リングの内径加工データおよび外
径加工データを設定する方法を説明するための概略説明
図、第10図は、支持リングの概略断面図、第11図は、支持リングの斜面を切削加工する方法を説明
するための概略断面図、第12図は、測定時における被測定体のオーバードライブ
によるプローブ針の変位量を説明するための概略説明
図、第13図は、支持リングおよびその組立治具を説明するた
めの概略断面図、第14図（Ａ），（Ｂ）は、それぞれプローブ針の平面
図，断面図、第15図は、支持リングの外形加工データを設定するため
の従来の方法を説明するための概略説明図である。 10……プローブ針、 12……プリント基板、 14……プローブ針、 20……被測定体（ICチップ）、 22……電極パッド、30……支持リング、 36……斜面、38……溝、 42……テンプレート、ｌ……遊端長。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多数のプローブ針を配列支持するための溝
を形成して成る支持リングを製造するに際して、上記プローブ針の太さ以上の幅を有し、かつ、上記プロ
ーブ針のコンタクト位置より支持リング外径に至る長さ
以上の長さを有する占有エリアモデルを決定し、この占有エリアモデルを上記プローブ針の各コンタクト
位置を基準として互いに干渉しないように配列し、各占有エリアモデルの針先側端部より予め定められたプ
ローブ針の遊端長だけ離れた位置を結んだ内側ラインに
基づき各プローブ針毎の上記支持リングの内径を決定
し、かつ、各占有エリアモデル内に上記溝位置を決定し
て機械加工することを特徴とするプローブ針用支持リン
グの製造方法。
【請求項２】被処理体の各電極パッドにコンタクトされ
る多数のプローブ針と、該プローブ針を配列支持する溝
を有する支持リングと、を備えたプローブカードの位置
合せ方法であって、前記コンタクト時における前記プローブ針のコンタクト
方向のオーバードライブによるコンタクト面方向の針先
移動量、を含む各種パラメータの数値を設定する工程
と、前記各設定数値に基づき、前記プローブ針の太さ以上の
幅を有し、かつ、前記プローブ針のコンタクト位置より
支持リンク外径に至る長さ以上の長さを有する占有エリ
アモデルを決定する工程と、前記被処理体の中心を原点とする前記プローブ針の各コ
ンタクト位置の中心座標値を算出してパッド配置図を作
る工程と、前記占有エリアモデルを前記中心座標軸を基準として互
いに干渉しないように配列する工程と、前記各占有エリアモデルの針先側端部より予め定められ
たプローブ針の遊端長だけ離れた位置を結んだ内側ライ
ンに基づき各プローブ針毎の前記支持リングの内径を決
定し、かつ、各占有エリアモデル内に前記溝位置を決定
して、前記支持リングの機械加工を行う工程と、複数の前記プローブ針を載置した針載置台に対して、機
械加工された支持リングの位置合せをすると共に、前記
各プローブ針が互いに干渉せず、かつ、前記各コンタク
ト位置が高さ方向で同一平面上となるように、前記支持
リングに前記プローブ針を配列固定する工程と、を含むことを特徴とするプローブカードの製造方法。