JP3781480B2 - プローブカード - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路のような平板状の被検査体の電気的特性の検査に用いるプローブカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路の通電試験は、一般に、検査用ヘッドを用いて行われる。従来の多くの検査用ヘッドすなわちプローブカードは、複数の金属線を電気的絶縁性の支持体に取り付け、各金属線を集積回路の電極に接触させるプローブに利用している。このようなプローブカードは、金属線のばね力が大きいことから、プローブと集積回路の端子との電気的な接触の度合いは高いが、多数の金属線を支持体に微小ピッチで正確に取り付けることが難しく、したがって製造が面倒であり、高価である。
【０００３】
複数の金属線を用いないプローブカードの１つとして、電気絶縁性および可撓性を有するフィルムの一方の面に印刷配線技術により形成された複数の電気配線および各電気配線に形成された半球状の突起（測定用接触子）を有するプローブシートと、該プローブシートを支持する円板状の支持体とを備えたプローブユニットを用いたプローブカードが提案されている（特開昭６２−１８２６７号公報、特開平２−１２６１６０号公報、特公平３−４５５４１号公報）。
【０００４】
これらのプローブカードは、いずれも、各電気配線に突起を形成してその電気配線の一部をプローブとして利用することから、プローブシートの製作が容易になり、廉価になる、という利点を有する反面、プローブシートを支持体に平面的に取り付けているにすぎないから、プローブ部分の弾力性が低く、したがってプローブと集積回路の端子との間に充分な電気的接触を得ることができず、正しい試験を行うことができない。
【０００５】
上記のようなプローブシートのプローブ部分と支持体との間に緩衝材を配置してプローブ部分の見掛け上のばね力を大きくしたプローブユニットが提案されている（特公平７−１０５４１６号公報）。しかし、このプローブユニットでは、プローブ部分全体のばね力は大きくなるが、１つのプローブ部分が変形すると、その近傍の複数のプローブが変形するから、実際には各プローブ部分の見掛け上のばね力は小さい。
【０００６】
板状のばね材をプローブシートに配置し、隣り合うプローブ部分をプローブシートに形成したスリットにより物理的に切り離して独立したプローブとしたプローブユニットが提案されている（特開平４−３６３６７１号公報）。しかし、このプローブユニットも、プローブシートを支持体に平面的に取り付けているにすぎないから、各プローブの弾力性が低く、プローブと集積回路の端子との間に充分な電気的接触を得ることができない。
【０００７】
【解決しようとする課題】
本発明の目的は、製作が容易であるにもかかわらず、各プローブの弾力性を高めることにある。
【０００８】
【解決手段、作用、効果】
本発明のプローブカードは、厚さ方向に貫通する１以上の穴を有する板状の支持体と、弾性変形可能の１以上のプローブユニットとを含む。プローブユニットは、支持体に支持された弾性変形可能のシート状部材と、該シート状部材の一方の面に形成された複数の電気配線と、該電気配線に電気的に接続された金属線からなる複数のプローブとを備える。シート状部材は穴を支持体の一方の面の側から他方の面の側に貫通して伸びており、プローブは支持体の他方の面に対応するシート状部材の部位に配置されている。
【０００９】
電気配線は印刷配線技術によりシート状部材に形成することができ、またプローブはタングステン線のような金属線を電気配線に半田付けすることにより形成することができる。このため、１つのプローブカードで必要な数のプローブを複数のプローブユニットに分けて配置することにより各プローブユニットに配置すべきプローブ数を少なくすることができるから、プローブをシート状部材に微小ピッチで正確かつ容易に取り付けることができ、その結果プローブユニットの製作が容易になり、ひいては金属線により形成されたプローブを基板に配置した従来のプローブカードに比べプローブカードの製作が容易になる。また、プローブが金属線で形成されているから、プローブシートに形成された電気配線の一部をプローブとして用いる場合に比べプローブの弾力性が高い。
【００１０】
上記のように本発明によれば、金属線により形成されたプローブに接続された複数の電気配線を有するシート状部材を板状の支持体にその一方の面の側から他方の面の側に穴を貫通させた状態に配置したから、製作が容易であるにもかかわらず、プローブの弾力性が高い。
【００１１】
また、本発明によれば、シート状部材は、プローブが支持体の他方の面の側と反対の側となるように、プローブが配置された部位において支持体に接着されており、またプローブはシート状部材に接着されており、さらにシート状部材およびプローブをそれぞれ支持体およびシート状部材に接着する接着剤はシート状部材に形成された複数の貫通穴を経てシート状部材の一方の面の側と他方の面の側とに伸びているから、シート状部材を支持体に接着する接着剤と、プローブをシート状部材に接着する接着剤とが互いに一体になり、シート状部材およびプローブを支持体に確実に支持させることができる。
【００１２】
前記プローブユニットは、さらに、シート状部材の他方の面に形成された導電層を備えることができる。このようにすれば、導電層をアースに接続することにより、導電層が電気配線のシールドとして作用するから、周波数特性が向上し、高周波を用いる検査に適用することができる。
【００１３】
シート状部材は、たとえば扇形、長方等の形状を有する主体部と、該主体部に続きかつ穴を貫通して伸びる延長部とを有し、プローブはその先端部を延長部の端部に配置されており、導電層は延長部の先端にまで形成されていることができる。このようにすれば、導電層をプローブのシールドとしても作用させることができる。
【００１４】
好ましい実施例においては、プローブユニットは、さらに、支持体の一方の面に対応する部位において各電気配線に電気的に接続された接続部であってテスタニ接続される接続部を含み、シート状部材は１以上の箇所において支持体の一方の面に止められている。
【００１５】
複数のプローブユニットを支持体と直角の軸線の周りに配置することができる。また、複数のプローブユニットを支持体と直角の軸線の方向に間隔をおいて重ねた状態に配置してもよい。
【００１６】
複数のプローブユニットを備える場合、支持体はさらに該支持体を厚さ方向に貫通する覗き穴を有しており、各プローブユニットはプローブの先端部を支持体の前記一方の面の側から覗き穴を介して目視可能に配置されていることができる。このようにすれば、プローブと被検査体の端子との位置関係を覗き穴を介して確認することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜図３を参照するに、検査用ヘッドすなわちプローブカード１０は、集積回路のように多数の電極すなわち端子を微小ピッチで配置した被検査体の通電試験に用いられる。プローブカード１０は、円板状の支持体１２と、該支持体にその軸線の周りに順次配置された可撓性の４つのプローブユニット１４とを含む。プローブカード１０は、支持体１２の厚さ方向が上下方向となるように、図示しない検査装置に取り付けられる。
【００１８】
支持体１２は、金属板のような導電性板材または合成樹脂板のような非導電性板材により形成されている。支持体１２は、第１の貫通穴すなわち覗き穴１６を中央部に有するとともに、４つの第２の貫通穴すなわち長穴１８および４つの溝２０を覗き穴１６の周りに有する。覗き穴１６は、弧状に連なる４つの辺により形成された四角形の形を有する。各長穴１８と各溝２０とは、覗き穴１６の辺に沿って伸びる。各溝２０は、覗き穴１６と長穴１８との間にあって支持体１２の下面に形成されている。
【００１９】
図３〜図６を参照するに、各プローブユニット１４は、弾性変形可能のシート状部材２２と、該シート状部材の一方の面に形成された複数の電気配線２４と、シート状部材２２の他方の面に形成された導電層２６と、該電気配線に電気的に接続された金属線からなる複数のプローブ２８と、各電気配線２４に電気的に接続されたコネクタ３０とを備える。
【００２０】
シート状部材２２は、ポリイミドのような電気的絶縁性を有する合成樹脂フィルムから製作されており、また図４に示すように、扇形状の主体部２２ａと、該主体部に続く延長部２２ｂとを有する。電気配線２４は、狭くかつ薄い帯状の形状を有しており、またシート状部材２２の下面に主体部２２ａから延長部２２ｂに伸びる状態に形成されている。電気配線２４は、印刷配線技術により形成することができる。導電層２６は、導電性材料をシート状部材２２の他方の面全体にコーティングすることにより、形成することができる。
【００２１】
シート状部材２２は、ステンレスのような金属でフィルム状に製作されたシート材と、ポリイミドのように電気的絶縁性を有する材料で形成された絶縁膜とにより形成してもよい。この場合、電気配線２４は絶縁膜に形成され、シート材は導電層として作用する。
【００２２】
各プローブ２８は、電気配線２４の先端部からシート状部材２２の延長部２２ｂの下側を伸びるように、後端部において電気配線２４の先端部に半田付けされている。プローブ２８の先端は、被検査体の端子に確実に当接するように、シート状部材２２と反対の側に曲げられている。プローブ２８を半田付けにより電気配線２４に接続する代わりに、プローブ２８を導電性接着剤により電気配線２４に接続してもよい。
【００２３】
各コネクタ３０は、図５に示すように、導電性のピン３２と、該ピンと同軸的に配置された導電性の筒状のケース３４と、ピン３２とケース３４とを相対的移動不能に結合する合成樹脂のような非導電性の結合材３６とを有する。ピン３２は、電気配線２４の厚さ寸法に対応する寸法だけ結合材３６から一方へ突出している。結合材３６の一端はシート状部材２２の厚さ寸法に対応する寸法だけケース３４から突出しているが、他端はケース３４内に後退している。
【００２４】
各コネクタ３０は、シート状部材２２の主体部２２ａの外周部に配置されており、また結合材３６が導電層２６およびシート状部材２２を貫通し、ピン３２が電気配線２４を貫通する状態に、シート状部材２２の導電層２６の側に組み付けられている。ピン３２およびケース３４は、それぞれ半田付けにより電気配線２４および導電層２６に結合されている。
【００２５】
シート状部材２２は、その延長部２２ｂが長穴１８を支持体１２の一方の面（上面）の側から他方の面（下面）の側に貫通して伸びかつ電気配線２４およびプローブ２８が下側となる状態に支持体１２に配置されている。
【００２６】
シート状部材２２の主体部２２ａは、これが支持体１２の上を間隔をおいて伸びる状態に、複数の止め具３８により、支持体１２に組み付けられている。シート状部材２２の延長部２２ｂは、支持体１２の溝２０に受け入れられた接着剤４０により、支持体１２の下面から間隔をおいて伸びる状態に支持体１２の下面に接着されている。支持体１２が導電性材料からなる場合、電気配線２４が支持体１２に電気的に短絡することを避けるために、支持体１２の上下両面またはシート状部材２２の電気配線２４の側の面に非導電性材料の膜を形成することが好ましい。
【００２７】
プローブ２８は、シート状部材２２の延長部２２ｂに形成された複数の穴４２を貫通して下方へ突出する接着剤４０により、シート状部材２２の延長部２２ｂから間隔をおいて伸びる状態にシート状部材２２の延長部２２ｂの下面に接着されている。穴４２は、支持体１２の溝２０に対応する部位にあってプローブ２８間に対応する部位に形成されている。シート状部材２２を支持体１２に接着する接着剤と、プローブ２８をシート状部材２２に接着する接着剤とが互いに一体になるから、シート状部材２２およびプローブ２８を支持体１２に確実に支持させることができる。
【００２８】
集積回路のような被検査体の通電試験をするとき、プローブカード１０は、各プローブ２８の先端が被検査体の端子に接触するように、被検査体に押圧される。このとき、被検査体の端子に対するプローブ２８の先端の位置を覗き穴１６から確認することができる。
【００２９】
各プローブ２８の先端が被検査体の端子に押圧されると、プローブ２８が弾性変形する。プローブ２８の弾性力すなわちばね力は、プローブ２８が金属線で形成されているから、プローブシートに形成された電気配線の一部をプローブとして用いる場合に比べ、大きい。
【００３０】
大きいばね力を有するプローブ２８の弾性変形は、プローブ２８の先端とウェーハパッドのような端子とを押圧した状態で相対的に変位させる。これにより、端子の酸化膜の一部がプローブ２８の先端により掻き取られるから、プローブ２８の先端と端子との間に充分な電気的接触を得ることができる。
【００３１】
これに対し、小さいばね力を有するプローブの弾性変形は、プローブの先端と端子との間に滑りを生じるだけで、プローブの先端が端子の酸化膜の一部を掻き取る作用をしないから、通電試験に充分な電気的接触をプローブの先端と被検査体の端子との間に得ることができない。
【００３２】
検査時、コネクタ３０は図示しないテスタに接続される。このとき、電気配線２４はテスタの信号出力端子に接続され、導電層２６はアース端子に接続される。これにより、導電層２６は、通電試験の間、電気配線２４およびプローブ２８のシールドとして作用する。このため、プローブカード１０は、周波数特性が良く、高周波試験を用いるプローブカードとして好適である。
【００３３】
プローブカード１０によれば、複数のプローブユニット１４を備えるから、各プローブユニットに配置すべきプローブ数が少なく、プローブをシート状部材に微小ピッチで正確かつ容易に取り付けることができる。その結果、電気配線を印刷配線技術により形成することができることとあいまって、プローブユニットの製作が容易になり、ひいては金属線により形成されたプローブを基板に配置した従来のプローブカードに比べプローブカードの製作が容易になる。
【００３４】
上記の実施例では、４つのプローブユニット１４を用いているが、１つまたは２つ以上のプローブユニット１４を用いてもよい。また、複数のプローブユニットを中心穴の周りに配置する代わりに、複数のプローブユニットを一列または複数列に配置してもよい。さらに、複数のプローブユニット１４をほぼ同じ平面に配置しているが、これに代えてまたはさらに、複数のプローブユニット１４，１４を図７および図８に示すように二重またはそれ以上に重ねてもよい。この場合、重ねられるプローブユニット１４，１４は、一方のプローブユニット１４のプローブ２８が他方のプローブユニット１４のプローブ２８の間となるように配置される。
【００３５】
本発明は、上記実施例に限定されない。たとえば、電気配線２４をコネクタ３０に接続する代わりに、たとえばラウンド方式を用いてフラットケーブルの電気配線に接続してもよい。また、高周波試験に用いない場合は、導電層２６を形成しなくてもよい。さらに、プローブユニットが貫通する穴を、長穴１８とする代わりに、楕円形の穴としてもよい。さらにまた、シート状部材２２の主体部２２ａは、長方形のような他の形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプローブカードの一実施例を示す平面図である。
【図２】図１のプローブカードの底面図である。
【図３】図１の３−３線に沿って得た断面図である。
【図４】プローブユニットの一実施例を示す底面図である。
【図５】図４の５−５線に沿って得た拡大断面図である。
【図６】プローブユニットの先端部の拡大底面図である。
【図７】プローブユニットの他の実施例を示す断面図であってプローブユニットの先端部を示す断面図である。
【図８】図７に示すプローブユニットの左側面図である。
【符号の説明】
１０ プローブカード
１２ 支持体
１４ プローブユニット
１６ 覗き穴
１８ プローブユニットが貫通する穴
２０ 溝
２２ シート状部材
２４ 電気配線
２６ 導電層
２８ プローブ
３０ コネクタ
４０ 接着剤
４２ シート状部材に形成された穴

Claims (7)

1. 被検査体の電気的検査に用いるプローブカードであって、厚さ方向に貫通する１以上の穴を有する板状の支持体と、弾性変形可能の１以上のプローブユニットとを含み、
   該プローブユニットは、前記支持体に支持された弾性変形可能のシート状部材と、該シート状部材の一方の面に形成された複数の電気配線と、該電気配線に電気的に接続された金属線からなる複数のプローブとを備え、
   前記シート状部材は、前記プローブが前記支持体の他方の面の側と反対の側となるように、前記穴を前記支持体の一方の面の側から前記他方の面の側に貫通して伸びていると共に、前記プローブが配置された部位において前記支持体に接着されており、
   前記プローブは、前記支持体の前記他方の面に対応する前記シート状部材の部位に配置されていると共に、前記シート状部材に接着されており、
   前記シート状部材および前記プローブをそれぞれ前記支持体および前記シート状部材に接着する接着剤は、前記シート状部材に形成された複数の貫通穴を経て前記シート状部材の一方の面の側と他方の面の側とに伸びている、プローブカード。
2. 前記プローブユニットは、さらに、前記シート状部材の他方の面に形成された導電層を備える、請求項１に記載のプローブカード。
3. 前記シート状部材は、主体部と、該主体部に続きかつ前記穴を貫通して伸びる延長部とを有し、前記プローブはその先端部を前記延長部の先端部に配置されており、前記導電層は前記延長部の先端にまで形成されている、請求項２に記載のプローブカード。
4. 前記プローブユニットは、さらに、前記支持体の一方の面に対応する部位において前記各電気配線に電気的に接続された接続部であってテスタニ接続される接続部を含み、前記シート状部材は１以上の箇所において前記支持体の一方の面に止められている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプローブカード。
5. 複数の前記プローブユニットが前記支持体と直角の軸線の周りに配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプローブカード。
6. 複数の前記プローブユニットが前記支持体と直角の軸線の方向に間隔をおいて重ねられた状態に配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプローブカード。
7. 前記支持体はさらに該支持体を厚さ方向に貫通する覗き穴を有しており、前記各プローブユニットは前記プローブの先端部を前記支持体の前記一方の面の側から前記覗き穴を介して目視可能に配置されている、請求項５または６に記載のプローブカード。

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