JP3592441B2

JP3592441B2 - Vertical probe card

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Publication number: JP3592441B2
Application number: JP14108196A
Authority: JP
Inventors: 昌男大久保; 和正大久保; 浩岩田
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1996-05-10
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2016-05-10
Also published as: JPH09304435A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路の電気的諸特性の測定に使用される縦型プローブカード、詳しくはプローブの交換作業が容易な縦型プローブカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の縦型プローブカードについて図１１を参照しつつ説明する。
従来のこの種の縦型プローブカードは、図１１に示すように、複数本のプローブ５００と、このプローブ５００が取り付けられる基板５１０と、この基板５１０の裏面側に設けられ、前記プローブ５００を支持する支持部材５２０とを有している。
【０００３】
前記プローブ５００は、先端が半導体集積回路（図示省略）の電極に接触する接触部５０１となっており、後端が基板５１０に形成された配線パターンに金線等の接続手段５４０によって接続される接続部５０３となっている。また、この接触部５０１と接続部５０３との間には略横向きＵ字形状の湾曲部５０２が設けられている。この湾曲部５０２は、接触部５０１が電極に接触した場合に湾曲して接触部５０１と電極との間に所定の接触圧を確保することを目的としている。
【０００４】
前記支持部材５２０は、図示しない貫通孔が開設された２枚の案内板５２１、５２２と、この２枚の案内板５２１、５２２を基板５１０に取り付けるための連結体５２３とを有している。２枚の案内板５２１、５２２の貫通孔は、プローブ５００の接触部５０１が貫通する部分であって、電気的諸特性を測定すべき半導体集積回路の電極の配置パターンに対応して形成されている。
【０００５】
一方、基板５１０は、表面側に所定の配線パターン（図示省略）が形成されている。また、この基板５１０には、プローブ５００の接続部５０３が貫通する貫通孔が開設されている。この貫通孔を貫通した接続部が前記配線パターンに接続されるのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の縦型プローブカードには以下のような問題点がある。
すなわち、このような縦型プローブカードには、通常数百本から数千本のプローブが用いられている。従って、プローブが摩耗したり破損したりした場合には、そのプローブのみを交換するのが現状である。
【０００７】
このプローブの交換作業は、接続部の配線パターンに対する半田を除去して交換すべきプローブを基板から取り外してから行う。特に、プローブには湾曲部が設けられているため、交換すべきプローブを基板の貫通孔を介して抜き取ることは困難である。このため、支持部材を分解してからプローブを交換することになる。支持部材を分解せずにプローブを取り外すことも可能であるが、そのためには、屈部近辺でプローブを切断して取り外す必要があり、数多くのプローブがある縦型プローブカードでは、交換する必要のないプローブまで切断するおそれがあるので事実上不可能である。このように、数多くのプローブが設けられたプローブカードにあっては、このプローブの交換作業は、熟練者が細心の注意を払って行わなければならないものであった。
【０００８】
また、プローブは、短ければ短いほど抵抗値の関係から望ましいのであるが、略横向きＵ字形状の湾曲部の分だけ長くなっている。
【０００９】
本発明は、数多くのプローブを有していても、プローブの交換作業が容易な縦型プローブカードを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る縦型プローブカードは、先端の接触部が半導体集積回路の電極に接触すると座屈する座屈部を有する複数本のプローブと、このプローブが接続される配線パターンが表面側に設けられた基板と、この基板の裏面側に設けられ、前記プローブを支持する支持部材とを備えており、前記座屈部は接触部を除いた他の部分より細く、接触部に対して直線状に形成されており、前記支持部材は、縁部にプローブが嵌まり込む複数の溝部が形成された複数個の支持体と、この支持体を前記基板の裏面側にそれぞれ着脱可能に取り付ける取付手段とを有している。
【００１１】
また、請求項２に係る縦型プローブカードでは、前記溝部の内部には、プローブの座屈部が位置している。
【００１２】
また、請求項３に係る縦型プローブカードの支持体には、溝部をプローブの横方向から閉塞する固定板が着脱可能に取り付けられている。
【００１３】
また、請求項４に係る縦型プローブカードの溝部に嵌め込まれたプローブは、座屈部及び接触部以外の部分で支持体の溝部に樹脂で固定されている。
【００１４】
また、請求項５に係る縦型プローブカードのプローブの後端の接続部は、前記基板の配線パターンに接続した場合、接続のための半田盛りから突出するように設定されている。
【００１５】
また、請求項６に係る縦型プローブカードのプローブの後端の接続部は、座屈部と一直線状になった垂直部と、この垂直部に直交する方向に延設された水平部とから構成されている。
【００１６】
また、請求項７に係る縦型プローブカードのプローブの後端の接続部は、座屈部と一直線状になった垂直部と、この垂直部に直交する方向に延設された水平部とからなり、垂直部の後端部は、水平部より突出している。
【００１７】
また、請求項８に係る縦型プローブカードの支持体の１つの溝部には複数本のプローブが嵌め込まれている。
【００１８】
また、請求項９に係る縦型プローブカードの支持体の１つの溝部に嵌め込まれた複数本の前記プローブは、支持体の溝部に嵌まり込む部分に絶縁性のコーティングが施してある。
【００１９】
さらに、請求項１０に係る縦型プローブカードの支持体の１つの溝部に嵌め込まれた複数本の前記プローブは、絶縁性を有する固定部材が溝部に嵌め込まれることによって固定されている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る縦型プローブカードの概略的断面図、図２は本発明の実施の形態に係る縦型プローブカードの下方からの概略的斜視図、図３は本発明の実施の形態に係る縦型プローブカードに用いられる支持部材の概略的分解斜視図、図４は本発明の実施の形態に係る縦型プローブカードに用いられるプローブの概略的正面図、図５は本発明の実施の形態に係る縦型プローブカードの基板とプローブの接続部との関係を示す概略的断面図である。
【００２１】
また、図６は本発明の実施の形態に係る縦型プローブカードに用いられるプローブの座屈を説明する概略的正面図、図７は本発明の他の実施の形態に係る縦型プローブカードの支持体とプローブとの関係を示す概略的断面図、図８は本発明の他の実施の形態に係る縦型プローブカードに用いられるプローブの概略的正面図、図９は本発明の他の実施の形態に用いられるプローブの概略的正面図、図１０は本発明の他の実施の形態に係る縦型プローブカードの支持体とプローブとの関係を示す概略的断面図である。
【００２２】
本発明の実施の形態に係る縦型プローブカードは、先端の接触部１１０が半導体集積回路６１０の電極６１１に接触すると座屈する座屈部１２０を有する複数本のプローブ１００と、このプローブ１００が接続される配線パターン２１０が表面側に設けられた基板２００と、この基板２００の裏面側に設けられ、前記プローブ１００を支持する支持部材３００とを備えており、前記支持部材３００は、縁部にプローブ１００が嵌まり込む複数の溝部３１１が形成された複数個の支持体３１０と、この支持体３１０を前記基板２００の裏面側にそれぞれ着脱可能に取り付ける取付手段３２０とを有している。
【００２３】
前記プローブ１００は、座屈部１２０が接触部１１０を除く他の部分より細く形成されており（例えば、約０．０３ミリ程度）、接触部１１０と座屈部１２０とは一直線状に形成されている。かかるプローブ１００は、タングステン、ベリリウム銅、鋼、ロジューム、パラジューム等の直径が約０．０８ミリ程度の細線から形成されており、その横断面は、略円形になっている。
【００２４】
前記接触部１１０の先端には、難酸化性でかつ抵抗値が低い導電性の金属（例えば、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ等）が被着されて略ボール状になっている。。これらの金属を接触部１１０の先端に被着させると、電極６１１の構成素材であるアルミニウムが接触部１１０に付着しにくくなるため、接触部１１０が酸化しにくくなり、その結果、接触抵抗値が安定するという効果がある。
【００２５】
前記座屈部１２０は、接触部１１０を除く他の部分より細く（例えば、約０．０６ミリ程度）形成されている。このため、接触部１１０に上下方向の力が加わると、座屈部１２０は図６に示すように座屈するようになっている。かかる座屈部１２０を形成する手法としては、研磨砥石による研磨や、電解研磨等がある。
【００２６】
前記接続部１３０は、プローブ１００を基板２００の配線パターン２１０に接続する部分である。この接続部１３０は、座屈部１２０から一直線状に連設されており、基板２００に取り付けられると、基板２００の表面から若干突出するようになっている。この接続部１３０の突出量は、図示しないクリップで挟むことができる程度（例えば、約１．０〜１．５ミリ程度）に設定されている。
【００２７】
前記基板２００は、ガラスエポキシ系樹脂から形成されており、プローブ１００の後端の接続部１３０が挿入されるスルーホール２２０が開設されている。このスルーホール２２０は、プローブ１００の配置、すなわち半導体集積回路６１０の電極６１１の配置に対応して開設されている。
【００２８】
また、当該基板２００の表面には、プローブ１００を図外のテスターに接続するための配線パターン２１０が形成されている。この配線パターン２１０は、前記スルーホール２２０の周囲でランド（図示省略）を形成しており、このランドにプローブ１００が接続されるのである。
【００２９】
かかる基板２００は、図１に示すように、ボルト・ナット等の連結手段２８０によってオートプローバーの取付台２９０に連結されている。
【００３０】
前記支持部材３００は、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム等のセラミックスや、各種のプラスチック等の絶縁性を有する素材からなる複数個（図２では４個）の支持体３１０と、この支持体３１０を基板２００に着脱可能に取り付ける取付手段３２０とを有している。
【００３１】
前記支持体３１０は、略直方体状に形成されており、その長手側縁部にはプローブ１００が嵌まり込む複数個（図面では８個）の溝部３１１が形成されている。この溝部３１１の間隔は、半導体集積回路６１０の電極６１１の配置に対応して設定されている。
【００３２】
かかる溝部３１１の幅寸法は、嵌め込まれるプローブ１００の接続部１３０の太さ寸法より若干大きめに設定されている。また、支持体３１０の厚さ寸法、すなわち溝部３１１の高さ寸法は、プローブ１００の座屈部１２０の長さ寸法縒り若干大きめに設定されている。これは、プローブ１００の座屈部１２０が必ず溝部３１１の内部に位置するようにするためである。
【００３３】
また、当該支持体３１０の上面から下面にかけて、連結手段３２０のボルトが貫通する貫通孔３１２が開設されている。さらに、当該支持体３１０の側面、それも溝部３１１が形成されている側面にはネジ孔３１３が開設されている。このネジ孔３１３は、溝部３１１に嵌まり込んだプローブ１００が溝部３１１から外れるのを防止するための固定板３３０を取り付けるためのものである。
【００３４】
この支持体３１０は、機械加工が可能ないわゆるマシナブルセラミックスと呼ばれるセラミックス、例えば菱電化成株式会社のミオセラム５００（商標）が適している。しかし、機械加工で溝部３１１等が形成できる材料であれば、前記マシナブルセラミックスに限らずエポキシ系樹脂やその他の合成樹脂や金属等からなるものであってもよいことはもちろんである。なお、支持体３１０の溝部３１１は、例えば、シリコンウエハを切断する際に用いられる薄い回転刃物やレーザ光線等て形成される。
【００３５】
プローブ１００は、支持体３１０の溝部３１１に嵌め込まれた後、固定板３３０がネジ３４０で支持体３１０に取り付けられることにより、支持体３１０に取り付けられる。この際、各プローブ１００は、先端の接触部１１０が支持体３１０の裏面側から同等に突出しており、かつ後端の接続部１３０も支持体３１０の表面側から同等に突出しているようにする。
【００３６】
このように構成された複数個（図面では４個）の支持体３１０は、連結手段３２０を構成するボルト・ナットによって基板２００に取り付けられる。この際、プローブ１００の接続部１３０は、基板２００のスルーホール２２０を貫通して基板２００の表面側に突出する。
【００３７】
この接続部１３０は、スルーホール２２０の周囲にあるランドに半田付けで接続される。なお、接続部１３０は、図１及び図７に示すように、基板２００に半田付けされたとしても半田盛り２３０から若干（具体的には１．０〜１．５ミリ程度）突出するような長さに設定されている。
【００３８】
このように構成されたプローブ１００は、図１に示すように、縦型プローブカードにおいて、接続部１３０は基板２００のスルーホール２２０から支持板３１０の溝部３１１までの間に位置し、座屈部１２０は溝部３１１の内部に位置し、接触部１１０は溝部３１１からその外側にかけて位置するようになっている。
【００３９】
このように構成された縦型プローブカードによる半導体集積回路６１０の電気的諸特性の測定は、以下のようにして行われる。
まず、真空吸着機構を有する吸着台７００の上に複数個の半導体集積回路６１０が形成されたシリコンウエハ６００をセットする。そして、吸着台７００を上昇させて、プローブ１００の接触部１１０に半導体集積回路６１０の電極６１１を接触させる。
【００４０】
接触部１１０が電極６１１に接触してからも、吸着台７００を上昇させる。すなわち、オーバードライブを加える。すると、このオーバードライブによってプローブ１００に上下方向の力が加えられ、プローブ１００の座屈部１２０が座屈し、電極６１１に対して所定の接触圧が加えられる。座屈部１２０が座屈しても、この座屈部１２０は溝部３１１内に位置しているため、隣接する他のプローブ１００に接触することはない。
【００４１】
半導体集積回路６１０の電気的諸特性の測定が完了したならば、吸着台７００を下降させて、次の半導体集積回路６１０の測定を行う。
【００４２】
縦型プローブカードに設けられた複数本のプローブ１００のうち、１つが破損した場合には、そのプローブ１００は次のようにして交換される。
まず、破損したプローブ１００が含まれる支持体３１０に取り付けられているすべてのプローブ１００の接続部１３０の配線パターン２１０に対する半田を除去する。そして、その支持体３１０と基板２００とを連結している連結手段３２０を外して支持体３１０を基板２００から取り外す。固定板３３０を取り外して破損したプローブ１００を支持体３１０から取り外す。
【００４３】
そして、プローブ１００が取り外された溝部３１１に新たなプローブ１００を嵌め込み、固定板３３０を取り付けることで支持体３１０に取り付ける新たなプローブ１００が取り付けられた支持体３１０を連結手段３２０で基板に取り付け、すべてのプローブ１００を配線パターン２１０に半田付けする。
【００４４】
また、破損したプローブ１００が途中で切断していなければ、プローブ１００を除去する方法として次のような方法もある。すなわち、破損したプローブ１００の接触部１１０と接続部１３０とにクリップを接続し、数秒間にわたって数アンペアの電流を流すのである。すると、プローブ１００の発熱により、プローブ１００と配線パターン２１０とを接続している半田が溶融する。半田が溶融したならば、プローブ１００を上方向から引き抜き、新たなプローブ１００を上から差し込む。その後、新たなプローブ１００の接続部１３０を配線パターン２１０に半田で接続する。
【００４５】
この方法によれば、破損したプローブ１００を含む支持体３１０を基板２００から取り外す必要がないので、プローブ１００の交換をより簡単にすることができるようになる。
【００４６】
上述した実施の形態では、プローブ１００は自身の太さ寸法と溝部３１１の幅寸法との関係で支持体３１０に取り付けられるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４７】
例えば、図７に示すように、溝部３１１に嵌め込まれたプローブ１００を絶縁性を有する樹脂３５０で固定してもよい。この場合には、座屈部１２０が樹脂３５０で固定されると座屈が生じなくなるので、接続部１３０と溝部３１１との間にのみ樹脂３５０を付ける。なお、この場合における固定板３３０は、樹脂３５０が溝部３１１からはみ出さないようにする役目をもつことになる。
【００４８】
なお、固定板３３０がなくとも樹脂３５０のはみ出しが生じないのであれば、固定板３３０は不要となり、部品点数の削減による製造工程の簡略化及び交換作業時の工数の削減が可能となる。
【００４９】
このようにしてプローブ１００が取り付けられている場合には、プローブ１００に電流を流すことによって半田のみならず、前記樹脂３５０をも溶融させることができる。
【００５０】
また、上述した実施の形態では、プローブ１００は一直線状のものであるとしたが、本発明がこれに限定されるものではなく、例えば、図８に示すように、略Ｌ字形状に形成されたものであってもよい。この場合には、プローブ１００の後端の接続部１３０が、座屈部１２０と一直線状になった垂直部１３１と、この垂直部１３１に直交する方向に延設された水平部１３２とから構成されるのである。
【００５１】
このように構成されたプローブ１００には以下のような特徴がある。すなわち、プローブ１００を交換する際に、先端の接触部１１０の高さ位置を均一に揃えることができるのである。すなわち、支持体３１０を基板２００に取り付けた状態で、プローブ１００の先端の接触部１１０を基板２００のスルーホール２２０に挿入すれば、接続部１３０の水平部１３２が基板２００の表面に当接することにより、接触部１１０の高さ位置が決定されるのである。
【００５２】
さらに、図９に示すように、プローブ１００の後端の接続部１３０を、座屈部１２０と一直線状になった垂直部１３１と、この垂直部１３１に直交する方向に延設された水平部１３２とから構成し、垂直部１３１の後端部１３１Ａを、水平部１３２より突出させておくと、破損したプローブ１００を除去するのに垂直部１３１の後端部１３１Ａと先端の接触部１１０とに電流を流すためのクリップを接続しやすい。このため、より簡単にプローブ１００交換が可能となる。
【００５３】
また、上述した実施の形態では、１つの溝部３１１に１本のプローブ１００のみが嵌め込まれているだけであったが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、図１０に示すように、１つの溝部３１１に２本のプローブ１００をはめ込むことも可能である。
【００５４】
これは、電極６１１の間隔が溝部３１１の加工可能な幅寸法よりも狭く設定された半導体集積回路６１０に有効である。また、一部の電極６１１の間の間隔のみが狭く設定されている半導体集積回路６１０もある。
【００５５】
この場合に重要なのは、１つの溝部３１１に嵌め込まれた２本のプローブ１００の間で絶縁を維持することである。このため、図１０に示すように、絶縁性を有する略くさび状の固定部材３６０を溝部３１１に嵌め込むことによって、２本のプローブ１００が接触しないようにする。
【００５６】
また、支持体３１０の溝部３１１に嵌まり込む部分に絶縁性のコーティングが施されたプローブ１００を用いることも可能である。しかし、絶縁性のコーティングが施してあるプローブ１００であっても、プローブ１００の位置を固定するために固定部材３６０を併用することも好ましい。
【００５７】
なお、上述した実施の形態では、支持体３１０は絶縁性を有する部材から構成されているとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。導電性を有する金属等で支持体３１０を構成してもよい。ただし、その場合には、プローブ１００には、絶縁性を有するコーティングが必要不可欠のものになってくることは勿論である。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１に係る縦型プローブカードは、先端の接触部が半導体集積回路の電極に接触すると座屈する座屈部を有する複数本のプローブと、このプローブが接続される配線パターンが表面側に設けられた基板と、この基板の裏面側に設けられ、前記プローブを支持する支持部材とを備えており、前記座屈部は接触部を除いた他の部分より細く、接触部に対して直線状に形成されており、前記支持部材は、縁部にプローブが嵌まり込む複数の溝部が形成された複数個の支持体と、この支持体を前記基板の裏面側にそれぞれ着脱可能に取り付ける取付手段とを有している。
【００５９】
従って、これによると、破損したプローブを交換する際に、破損したプローブを含む支持体を基板から取り外せばよい。従来のようにすべてのプローブを基板から取り外す必要はないので、破損したプローブの交換作業が非常に簡単になる。
【００６０】
しかも、プローブは、支持体の溝部に嵌まり込んでいるので、交換に際してプローブを切断する必要がない。このため、従来のようにプローブの切断の際に破損していないプローブまで切断するおそれがない。
【００６１】
また、請求項２に係る縦型プローブカードにおける溝部の内部には、プローブの座屈部が位置している。このため、座屈部が座屈しても隣接する他のプローブに接触することがないので、より高密度化した半導体集積回路に対応することができる。
【００６２】
請求項３に係る縦型プローブカードにおける支持体には、溝部をプローブの横方向から閉塞する固定板が着脱可能に取り付けられるので、プローブの座屈部は座屈しても必ず溝部の内部にあるので、隣接したプローブとの接触のおそれは皆無である。
【００６３】
また、請求項４に係る縦型プローブカードにおける溝部に嵌め込まれたプローブは、座屈部及び接触部以外の部分で支持体の溝部に樹脂で固定されている。従って、固定板の有無に関わらず、プローブの座屈部は座屈しても必ず溝部の内部にあるので、隣接したプローブとの接触のおそれは皆無である。
【００６４】
一方、請求項５に係る縦型プローブカードにおけるプローブの後端の接続部は、前記基板の配線パターンに接続した場合、接続のための半田盛りから突出するようになっている。このため、破損したプローブの接触部と接続部とにクリップを接続し、数秒間にわたって電流を流すと、プローブの発熱により、プローブと配線パターンとを接続している半田が溶融するので、支持体を基板から取り外すことなくプローブを容易に交換することができる。また、プローブを支持体に樹脂で固定している場合も同様である。
【００６５】
また、請求項６に係る縦型プローブカードでは、プローブの後端の接続部は、座屈部と一直線状になった垂直部と、この垂直部に直交する方向に延設された水平部とから構成されているので、水平部を基板の表面に当接させれば、先端の接触部の高さ位置を簡単に揃えることができる。
【００６６】
さらに、請求項７に係る縦型プローブカードでは、プローブの後端の接続部は、座屈部と一直線状になった垂直部と、この垂直部に直交する方向に延設された水平部とからなり、垂直部の後端部は、水平部より突出している。従って、先端の接触部の高さ位置を簡単に揃えることができるとともに、破損したプローブの接触部と接続部との間に電流を流すことによるプローブの交換が容易になる。
【００６７】
請求項８に係る縦型プローブカードでは、１つの溝部に複数本のプローブが嵌め込まれているので、電極の間隔がより狭い半導体集積回路にも対応することができる。
【００６８】
また、請求項９に係る縦型プローブカードでは、１つの溝部に嵌め込まれた複数本の前記プローブは、支持体の溝部に嵌まり込む部分に絶縁性のコーティングが施してある。従って、１つの溝部に嵌め込まれた複数本のプローブの間で短絡が生じることはない。
【００６９】
さらに、請求項１０に係る縦型プローブカードでは、１つの溝部に嵌め込まれた複数本の前記プローブは、絶縁性を有する固定部材が溝部に嵌め込まれることによって固定されている。従って、１つの溝部に嵌め込まれたプローブの相互の絶縁が確保できるとともに、各プローブの位置関係をも正確に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る縦型プローブカードの概略的断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る縦型プローブカードの下方からの概略的斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る縦型プローブカードに用いられる支持部材の概略的分解斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る縦型プローブカードに用いられるプローブの概略的正面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る縦型プローブカードの基板とプローブの接続部との関係を示す概略的断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る縦型プローブカードに用いられるプローブの座屈を説明する概略的正面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る縦型プローブカードの支持体とプローブとの関係を示す概略的断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係る縦型プローブカードに用いられるプローブの概略的正面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態に用いられるプローブの概略的正面図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態に係る縦型プローブカードの支持体とプローブとの関係を示す概略的断面図である。
【図１１】従来の縦型プローブカードの概略的断面図である。
【符号の説明】
１００プローブ
１１０接触部
１２０座屈部
１３０接続部
２００基板
２１０配線パターン
３００支持部材
３１０支持体
３１１溝部
３２０取付手段
３３０固定板
６１０半導体集積回路
６１１電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vertical probe card used for measuring electrical characteristics of a semiconductor integrated circuit, and more particularly, to a vertical probe card that allows easy replacement of a probe.
[0002]
[Prior art]
A conventional vertical probe card will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 11, a conventional vertical probe card of this type is provided with a plurality of probes 500, a substrate 510 to which the probes 500 are attached, and a back surface of the substrate 510 to support the probes 500. And a supporting member 520 to be used.
[0003]
The probe 500 has a contact portion 501 at the tip end which contacts an electrode of a semiconductor integrated circuit (not shown), and a rear end connected to a wiring pattern formed on the substrate 510 by a connection means 540 such as a gold wire. The connection unit 503 is provided. A substantially horizontal U-shaped curved portion 502 is provided between the contact portion 501 and the connection portion 503. The curved portion 502 is intended to bend when the contact portion 501 comes into contact with the electrode and to secure a predetermined contact pressure between the contact portion 501 and the electrode.
[0004]
The support member 520 includes two guide plates 521 and 522 having through holes (not shown), and a connecting body 523 for attaching the two guide plates 521 and 522 to the substrate 510. The through holes of the two guide plates 521 and 522 are portions through which the contact portions 501 of the probe 500 penetrate, and are formed corresponding to the arrangement patterns of the electrodes of the semiconductor integrated circuit whose electrical characteristics are to be measured. I have.
[0005]
On the other hand, the substrate 510 has a predetermined wiring pattern (not shown) formed on the front surface side. The substrate 510 has a through hole through which the connection portion 503 of the probe 500 passes. The connection portion penetrating the through hole is connected to the wiring pattern.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Such a conventional vertical probe card has the following problems.
That is, several hundred to several thousand probes are usually used in such a vertical probe card. Therefore, when the probe is worn or damaged, only the probe is exchanged at present.
[0007]
The probe replacement operation is performed after removing the solder for the wiring pattern of the connection portion and removing the probe to be replaced from the board. In particular, since the probe has a curved portion, it is difficult to remove the probe to be replaced through the through hole of the substrate. Therefore, the probe is replaced after the support member is disassembled. Although it is possible to remove the probe without disassembling the support member, it is necessary to cut and remove the probe near the bend, and in the case of a vertical probe card with many probes, it is necessary to replace it. It is virtually impossible because there is a possibility of cutting even a probe that does not exist. As described above, in the probe card provided with a large number of probes, the replacement operation of the probes must be performed by a skilled person with great care.
[0008]
The shorter the probe is, the more desirable it is from the relation of the resistance value. However, the probe is longer by the substantially U-shaped curved portion.
[0009]
An object of the present invention is to provide a vertical probe card that allows easy replacement of probes even if it has many probes.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the vertical probe card according to the first aspect, a plurality of probes having a buckling portion that buckles when a contact portion at the tip contacts an electrode of the semiconductor integrated circuit, and a wiring pattern to which the probe is connected is provided on a front surface side. And a support member provided on the back side of the substrate and supporting the probe, wherein the buckling portion is thinner than other portions excluding the contact portion, and is linear with respect to the contact portion. The support member is formed with a plurality of grooves formed with a plurality of grooves into which a probe is fitted at an edge, and mounting means for detachably attaching the support to the back surface of the substrate. And
[0011]
In the vertical probe card according to the second aspect, a buckling portion of the probe is located inside the groove.
[0012]
Further, a fixing plate for closing the groove from the lateral direction of the probe is detachably attached to the support of the vertical probe card according to the third aspect.
[0013]
Further, the probe fitted into the groove of the vertical probe card according to claim 4 is fixed to the groove of the support body with resin at portions other than the buckling portion and the contact portion.
[0014]
The connecting portion at the rear end of the probe of the vertical probe card according to claim 5 is set so as to protrude from the solder pile for connection when connected to the wiring pattern of the substrate.
[0015]
Further, the connection portion at the rear end of the probe of the vertical probe card according to claim 6 is composed of a vertical portion linear with the buckling portion and a horizontal portion extending in a direction perpendicular to the vertical portion. It is configured.
[0016]
Further, the connecting portion at the rear end of the probe of the vertical probe card according to claim 7 includes a vertical portion linearly aligned with the buckling portion and a horizontal portion extending in a direction orthogonal to the vertical portion. The rear end of the vertical portion protrudes from the horizontal portion.
[0017]
A plurality of probes are fitted into one groove of the support of the vertical probe card according to the eighth aspect.
[0018]
Further, the plurality of probes fitted into one groove of the support of the vertical probe card according to the ninth aspect are provided with an insulating coating on portions fitted into the grooves of the support.
[0019]
Further, the plurality of probes fitted into one groove of the support of the vertical probe card according to claim 10 are fixed by fitting an insulating fixing member into the groove.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic sectional view of a vertical probe card according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic perspective view from below of a vertical probe card according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a schematic exploded perspective view of a support member used in the vertical probe card according to the embodiment, FIG. 4 is a schematic front view of a probe used in the vertical probe card according to the embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a relationship between a substrate of a vertical probe card and a connection portion of a probe according to the embodiment of the present invention.
[0021]
FIG. 6 is a schematic front view illustrating buckling of a probe used in a vertical probe card according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a vertical probe card according to another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a schematic sectional view showing the relationship between a support and a probe, FIG. 8 is a schematic front view of a probe used in a vertical probe card according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is another embodiment of the present invention. FIG. 10 is a schematic sectional view showing the relationship between a probe and a support of a vertical probe card according to another embodiment of the present invention.
[0022]
In the vertical probe card according to the embodiment of the present invention, a plurality of probes 100 having a buckling portion 120 that buckles when the contact portion 110 at the tip contacts the electrode 611 of the semiconductor integrated circuit 610 is connected to the probe 100. And a support member 300 provided on the back side of the substrate 200 and supporting the probe 100. The support member 300 has It has a plurality of supports 310 in which a plurality of grooves 311 into which the probes 100 fit are formed, and mounting means 320 for detachably attaching the supports 310 to the back surface of the substrate 200, respectively.
[0023]
In the probe 100, the buckling portion 120 is formed thinner than other portions except the contact portion 110 (for example, about 0.03 mm), and the contact portion 110 and the buckling portion 120 are formed in a straight line. ing. The probe 100 is formed from a thin wire of about 0.08 mm in diameter, such as tungsten, beryllium copper, steel, rhodium, and palladium, and has a substantially circular cross section.
[0024]
A conductive metal (for example, Rh, Pd, Ir, Pt, etc.), which is difficult to oxidize and has a low resistance value, is attached to the tip of the contact portion 110, and has a substantially ball shape. . When these metals are adhered to the tip of the contact portion 110, aluminum, which is a constituent material of the electrode 611, hardly adheres to the contact portion 110, so that the contact portion 110 is hardly oxidized, and as a result, the contact resistance value decreases. This has the effect of stabilizing.
[0025]
The buckling part 120 is formed thinner (for example, about 0.06 mm) than other parts except the contact part 110. Therefore, when a vertical force is applied to the contact portion 110, the buckling portion 120 buckles as shown in FIG. As a method of forming the buckling portion 120, there is polishing using a polishing grindstone, electrolytic polishing, or the like.
[0026]
The connection part 130 is a part that connects the probe 100 to the wiring pattern 210 of the substrate 200. The connecting portion 130 is linearly connected to the buckling portion 120 and, when attached to the substrate 200, slightly projects from the surface of the substrate 200. The projecting amount of the connecting portion 130 is set to a degree that can be sandwiched by clips (not shown) (for example, about 1.0 to 1.5 mm).
[0027]
The substrate 200 is made of a glass epoxy resin, and has a through hole 220 into which the connecting portion 130 at the rear end of the probe 100 is inserted. The through hole 220 is opened corresponding to the arrangement of the probe 100, that is, the arrangement of the electrode 611 of the semiconductor integrated circuit 610.
[0028]
A wiring pattern 210 for connecting the probe 100 to a tester (not shown) is formed on the surface of the substrate 200. The wiring pattern 210 forms a land (not shown) around the through hole 220, and the probe 100 is connected to the land.
[0029]
As shown in FIG. 1, the board 200 is connected to a mounting base 290 of an autoprober by a connecting means 280 such as a bolt and a nut.
[0030]
The support member 300 includes a plurality of (four in FIG. 2) supports 310 made of an insulating material such as ceramics such as alumina, silicon nitride, and aluminum nitride or various plastics. Mounting means 320 for detachably attaching to the substrate 200.
[0031]
The support 310 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and a plurality of (eight in the drawing) grooves 311 into which the probe 100 is fitted are formed on a longitudinal side edge thereof. The distance between the grooves 311 is set in accordance with the arrangement of the electrodes 611 of the semiconductor integrated circuit 610.
[0032]
The width of the groove 311 is set to be slightly larger than the thickness of the connecting portion 130 of the probe 100 to be fitted. The thickness of the support 310, that is, the height of the groove 311 is set to be slightly larger than the length of the buckling portion 120 of the probe 100. This is to ensure that the buckling portion 120 of the probe 100 is located inside the groove 311.
[0033]
Further, a through hole 312 through which the bolt of the connecting means 320 passes is formed from the upper surface to the lower surface of the support 310. Further, a screw hole 313 is formed on the side surface of the support 310, that is, the side surface on which the groove 311 is formed. The screw hole 313 is for attaching a fixing plate 330 for preventing the probe 100 fitted in the groove 311 from coming off the groove 311.
[0034]
The support 310 is preferably made of a so-called machinable ceramic that can be machined, for example, Myoseram 500 (trademark) of Ryoden Kasei Corporation. However, it is a matter of course that the material is not limited to the machinable ceramics, but may be made of epoxy resin, other synthetic resin, metal, or the like, as long as the material can form the groove 311 and the like by machining. The groove 311 of the support 310 is formed by, for example, a thin rotary blade or a laser beam used for cutting a silicon wafer.
[0035]
After the probe 100 is fitted into the groove 311 of the support 310, the fixing plate 330 is mounted on the support 310 with the screws 340, so that the probe 100 is mounted on the support 310. At this time, in each probe 100, the contact portion 110 at the front end is equally protruded from the back surface side of the support 310, and the connection portion 130 at the rear end is also protruded equally from the front surface side of the support 310. .
[0036]
The plurality of (four in the drawing) support members 310 configured in this manner are attached to the substrate 200 by bolts and nuts forming the connecting means 320. At this time, the connection portion 130 of the probe 100 penetrates the through hole 220 of the substrate 200 and protrudes toward the surface of the substrate 200.
[0037]
The connection portion 130 is connected to a land around the through hole 220 by soldering. As shown in FIGS. 1 and 7, the connecting portion 130 slightly projects (specifically, about 1.0 to 1.5 mm) from the solder pile 230 even when soldered to the substrate 200. Set to length.
[0038]
As shown in FIG. 1, in the probe 100 configured as described above, in the vertical probe card, the connection part 130 is located between the through hole 220 of the substrate 200 and the groove part 311 of the support plate 310, and the buckling part 120 is located inside the groove 311, and the contact part 110 is located from the groove 311 to the outside.
[0039]
The measurement of the electrical characteristics of the semiconductor integrated circuit 610 by the vertical probe card configured as described above is performed as follows.
First, a silicon wafer 600 on which a plurality of semiconductor integrated circuits 610 are formed is set on a suction table 700 having a vacuum suction mechanism. Then, the suction table 700 is raised to bring the electrode 611 of the semiconductor integrated circuit 610 into contact with the contact portion 110 of the probe 100.
[0040]
Even after the contact portion 110 comes into contact with the electrode 611, the suction table 700 is raised. That is, overdrive is added. Then, a vertical force is applied to the probe 100 by the overdrive, the buckling portion 120 of the probe 100 buckles, and a predetermined contact pressure is applied to the electrode 611. Even if the buckling portion 120 buckles, since the buckling portion 120 is located in the groove 311, it does not contact another adjacent probe 100.
[0041]
When the measurement of the electrical characteristics of the semiconductor integrated circuit 610 is completed, the suction table 700 is lowered, and the next measurement of the semiconductor integrated circuit 610 is performed.
[0042]
If one of the plurality of probes 100 provided on the vertical probe card is damaged, the probe 100 is replaced as follows.
First, the solder for the wiring patterns 210 of the connection portions 130 of all the probes 100 attached to the support 310 including the damaged probe 100 is removed. Then, the connecting means 320 connecting the support 310 and the substrate 200 is removed, and the support 310 is removed from the substrate 200. The fixed probe 330 is removed and the damaged probe 100 is removed from the support 310.
[0043]
Then, the new probe 100 is fitted into the groove 311 from which the probe 100 has been removed, and the fixing plate 330 is attached to attach the new probe 100 to the substrate 310. All the probes 100 are soldered to the wiring pattern 210.
[0044]
If the damaged probe 100 is not cut in the middle, the following method can be used as a method for removing the probe 100. That is, the clip is connected to the contact portion 110 and the connection portion 130 of the damaged probe 100, and a current of several amps flows for several seconds. Then, the solder connecting the probe 100 and the wiring pattern 210 is melted by the heat generated by the probe 100. When the solder is melted, the probe 100 is pulled out from above, and a new probe 100 is inserted from above. After that, the connection portion 130 of the new probe 100 is connected to the wiring pattern 210 by soldering.
[0045]
According to this method, it is not necessary to remove the support 310 including the damaged probe 100 from the substrate 200, so that the replacement of the probe 100 can be simplified.
[0046]
In the above-described embodiment, the probe 100 is described as being attached to the support 310 in relation to the thickness of the probe itself and the width of the groove 311. However, the present invention is not limited to this.
[0047]
For example, as shown in FIG. 7, the probe 100 fitted in the groove 311 may be fixed with an insulating resin 350. In this case, since the buckling does not occur when the buckling portion 120 is fixed with the resin 350, the resin 350 is attached only between the connecting portion 130 and the groove 311. In this case, the fixing plate 330 has a role of preventing the resin 350 from protruding from the groove 311.
[0048]
If the resin 350 does not protrude even without the fixing plate 330, the fixing plate 330 becomes unnecessary, and the number of components can be reduced, thereby simplifying the manufacturing process and reducing the number of man-hours during replacement work.
[0049]
When the probe 100 is attached in this manner, not only the solder but also the resin 350 can be melted by applying a current to the probe 100.
[0050]
Further, in the above-described embodiment, the probe 100 has a linear shape, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. May be used. In this case, the connecting portion 130 at the rear end of the probe 100 is composed of a vertical portion 131 linear with the buckling portion 120 and a horizontal portion 132 extending in a direction perpendicular to the vertical portion 131. It is done.
[0051]
The probe 100 thus configured has the following features. That is, when the probe 100 is replaced, the height position of the contact portion 110 at the distal end can be made uniform. That is, if the contact portion 110 at the tip of the probe 100 is inserted into the through hole 220 of the substrate 200 with the support 310 attached to the substrate 200, the horizontal portion 132 of the connection portion 130 comes into contact with the surface of the substrate 200. Thus, the height position of the contact portion 110 is determined.
[0052]
Further, as shown in FIG. 9, the connecting portion 130 at the rear end of the probe 100 is connected to a vertical portion 131 linear with the buckling portion 120 and a horizontal portion extending in a direction orthogonal to the vertical portion 131. When the rear end 131A of the vertical portion 131 is made to protrude from the horizontal portion 132, the rear end 131A of the vertical portion 131 and the contact portion 110 at the tip end can be used to remove the damaged probe 100. It is easy to connect a clip to let current flow through. Therefore, the probe 100 can be replaced more easily.
[0053]
In the above-described embodiment, only one probe 100 is fitted into one groove 311; however, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 10, two probes 100 can be fitted into one groove 311.
[0054]
This is effective for the semiconductor integrated circuit 610 in which the interval between the electrodes 611 is set smaller than the width of the groove 311 that can be processed. Further, there is also a semiconductor integrated circuit 610 in which only the interval between some of the electrodes 611 is set to be narrow.
[0055]
In this case, it is important to maintain insulation between the two probes 100 fitted in one groove 311. For this reason, as shown in FIG. 10, the two probes 100 are prevented from coming into contact with each other by fitting a substantially wedge-shaped fixing member 360 having insulating properties into the groove 311.
[0056]
Further, it is also possible to use the probe 100 in which an insulating coating is applied to a portion of the support 310 that fits into the groove 311. However, even if the probe 100 is coated with an insulating material, it is preferable to use the fixing member 360 to fix the position of the probe 100.
[0057]
In the above-described embodiment, the support 310 is described as being made of a member having an insulating property, but the present invention is not limited to this. The support 310 may be made of a conductive metal or the like. However, in that case, it is a matter of course that a coating having an insulating property is indispensable for the probe 100.
[0058]
【The invention's effect】
In the vertical probe card according to the first aspect, a plurality of probes having a buckling portion that buckles when a contact portion at the tip contacts an electrode of the semiconductor integrated circuit, and a wiring pattern to which the probe is connected is provided on a front surface side. And a support member provided on the back side of the substrate and supporting the probe, wherein the buckling portion is thinner than other portions except the contact portion, and is linear with respect to the contact portion. The support member is formed with a plurality of grooves formed with a plurality of grooves into which a probe is fitted at an edge, and mounting means for detachably attaching the support to the back surface of the substrate. And
[0059]
Therefore, according to this, when replacing the damaged probe, the support including the damaged probe may be removed from the substrate. Since it is not necessary to remove all the probes from the substrate as in the prior art, replacement of a damaged probe is greatly simplified.
[0060]
In addition, since the probe is fitted in the groove of the support, there is no need to cut the probe at the time of replacement. For this reason, there is no possibility that even a probe that has not been damaged when the probe is cut as in the related art will be cut.
[0061]
In the vertical probe card according to the second aspect, a buckling portion of the probe is located inside the groove. For this reason, even if the buckling portion buckles, it does not come into contact with another adjacent probe, so that it is possible to cope with a semiconductor integrated circuit with higher density.
[0062]
In the vertical probe card according to the third aspect, a fixing plate for closing the groove from the lateral direction of the probe is detachably attached to the support, so that the buckling portion of the probe is always inside the groove even if it buckles. Therefore, there is no risk of contact with an adjacent probe.
[0063]
Further, the probe fitted into the groove in the vertical probe card according to claim 4 is fixed to the groove of the support body with resin at a portion other than the buckling portion and the contact portion. Therefore, irrespective of the presence or absence of the fixing plate, the buckled portion of the probe is always inside the groove even if buckled, and there is no risk of contact with the adjacent probe.
[0064]
On the other hand, the connection portion at the rear end of the probe in the vertical probe card according to the fifth aspect projects from the solder pile for connection when connected to the wiring pattern of the substrate. Therefore, when a clip is connected to the contact portion and the connection portion of the damaged probe and a current is applied for several seconds, heat generated by the probe melts the solder connecting the probe and the wiring pattern. The probe can be easily replaced without removing the probe from the substrate. The same applies to the case where the probe is fixed to the support with a resin.
[0065]
Further, in the vertical probe card according to claim 6, the connection portion at the rear end of the probe includes a vertical portion linearly aligned with the buckling portion, and a horizontal portion extending in a direction orthogonal to the vertical portion. Therefore, if the horizontal portion is brought into contact with the surface of the substrate, the height of the contact portion at the tip can be easily adjusted.
[0066]
Further, in the vertical probe card according to claim 7, the connection portion at the rear end of the probe includes a vertical portion that is linear with the buckling portion, and a horizontal portion that extends in a direction perpendicular to the vertical portion. And the rear end of the vertical part protrudes from the horizontal part. Therefore, the height positions of the contact portions at the distal ends can be easily adjusted, and replacement of the probe by flowing a current between the contact portion and the connection portion of the damaged probe becomes easy.
[0067]
In the vertical probe card according to the eighth aspect, since a plurality of probes are fitted in one groove, it is possible to cope with a semiconductor integrated circuit having a narrower electrode interval.
[0068]
Further, in the vertical probe card according to the ninth aspect, the plurality of probes fitted into one groove have an insulating coating applied to portions fitted into the groove of the support. Therefore, a short circuit does not occur between a plurality of probes fitted in one groove.
[0069]
Furthermore, in the vertical probe card according to the tenth aspect, the plurality of probes fitted into one groove are fixed by fitting a fixing member having an insulating property into the groove. Therefore, the mutual insulation of the probes fitted in one groove can be ensured, and the positional relationship between the probes can also be ensured accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a vertical probe card according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view from below of a vertical probe card according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic exploded perspective view of a support member used for the vertical probe card according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic front view of a probe used for the vertical probe card according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a relationship between a substrate of a vertical probe card and a connection portion of a probe according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic front view illustrating buckling of a probe used in the vertical probe card according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a relationship between a probe and a support of a vertical probe card according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic front view of a probe used in a vertical probe card according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic front view of a probe used in another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a relationship between a probe and a support of a vertical probe card according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic sectional view of a conventional vertical probe card.
[Explanation of symbols]
100 probes
110 contact
120 buckling part
130 Connection
200 substrates
210 Wiring pattern
300 support members
310 support
311 groove
320 mounting means
330 fixing plate
610 Semiconductor Integrated Circuit
611 electrode

Claims

A plurality of probes having a buckling portion that buckles when a contact portion at the tip contacts an electrode of the semiconductor integrated circuit, a substrate provided with a wiring pattern to which the probe is connected on the front surface side, and a back surface side of the substrate. And a support member for supporting the probe, wherein the buckling portion is thinner than other portions except for the contact portion, and is formed linearly with respect to the contact portion. A vertical support, comprising: a plurality of supports each having a plurality of grooves into which the probes are fitted at the edges; and mounting means for detachably attaching the supports to the rear surface of the substrate. card.

The vertical probe card according to claim 1, wherein a buckling portion of the probe is located inside the groove.

The vertical probe card according to claim 1, wherein a fixing plate that closes a groove from a lateral direction of the probe is detachably attached to the support.

The vertical probe card according to claim 1, 2 or 3, wherein the probe fitted into the groove is fixed to the groove of the support at a portion other than the buckling portion and the contact portion with a resin.

5. The vertical probe card according to claim 1, wherein a connection portion at a rear end of the probe projects from a solder pile for connection when connected to a wiring pattern of the substrate.

The connecting part at the rear end of the probe comprises a vertical part which is linear with the buckling part, and a horizontal part which extends in a direction perpendicular to the vertical part. 5. The vertical probe card according to 3 or 4.

The connecting portion at the rear end of the probe is composed of a vertical portion aligned with the buckling portion, and a horizontal portion extending in a direction perpendicular to the vertical portion, and the rear end of the vertical portion is horizontal. The vertical probe card according to claim 1, wherein the vertical probe card protrudes from a portion.

8. The vertical probe card according to claim 1, wherein a plurality of probes are fitted in one groove.

9. The vertical probe card according to claim 8, wherein the plurality of probes fitted into one groove have an insulating coating applied to portions fitted into the groove of the support.

The vertical probe card according to claim 8, wherein the plurality of probes fitted into one groove are fixed by fitting an insulating fixing member into the groove.