JP3820953B2 - Electrical circuit inspection equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気回路の電気特性を測定検査する電気回路検査装置に係り、特に、複数の測定点を同時に測定する事が求められる、例えば半導体パッケージ等の検査に用いられるプローブ、およびこれを用いたマルチプローブ、電気回路検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、たとえば半導体パッケージの特性試験においては、ソケット方式のコンタクト装置が最も多く使用されている。図6は、ソケット方式のプローブの一例を示すものである。
【0003】
すなわち、従来のプローブは、たとえば半導体パッケージ91のパッケージ部92をガイドするガイド材94と、このガイド材94の周囲に、半導体パッケージ91のリード端子93と同じピッチで配置された複数の板ばね95とを、樹脂96により固定した構成となっている。
【0004】
そして、吸着により上ガイド97に保持された半導体パッケージ91が上記ガイド材94に沿って降下されることにより、たとえば図7に示すように、半導体パッケージ91は位置決めされ、各リード端子93と板ばね95のそれぞれとが接触されるようになっている。
【0005】
その際、板ばね95はたわみにより沈み、たとえば図8に示すように、リード端子93の表面に付着する酸化膜を掻き落とすようになっている。こうして、半導体パッケージ91の各リード端子93が、プローブの板ばね95のそれぞれに確実に接触されることで、半導体パッケージ91の特性試験が行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した方式のプローブにあっては、以下のような問題点があった。
たとえば、板ばねのたわみによる沈み、たとえば図8に示すように、リード端子93の表面に付着する酸化膜を掻き落すだけでは、確実な接触がはかれなかった。
また、リード端子93の多ピン化および狭ピッチ化が図られており、これに応じて、プローブのの構造が複雑化するなどの欠点があった。
【0007】
すなわち、リード端子93の多ピン化および狭ピッチ化は、板ばね95の本数の増加や相互間ピッチの減少につながるため、その分、プローブの組み立てが複雑になる欠点があった。
そこで、確実な接触が図れ、しかも狭ピッチ化に対応できるプローブ、およびこれを用いたマルチプローブ、電気回路検査装置が望まれていた。
【0008】
更に、従来の方法では、線的な検査であり、面的な検査には順次検査装置を少しずつ動かしながら検査を行わなければならなかった。
そこで、平面形状に散らばっている測定点を一括に検査できるプローブ、およびこれを用いたマルチプローブ、電気回路検査装置が望まれていた。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、請求項1記載の発明では、基板、ばね材、探針、対電極、対向電極とからならり、両端をばね材により支持されている基板に探針と探針の背面に設けられた対電極とが設けられるとともに、対電極と向かい合って対向電極が設けられているプローブがマトリックス状に形成されたマルチプローブと、対電極に逆位相の高周波を印加する機能を持つ制御手段と、探針で得られた信号により電気回路を検査する検査手段を備えている事を特徴とする電気回路検査装置を提供するものである。
【0010】
これにより、従来の撓みによる被検査対象の被検査電極の酸化膜除去だけでは不十分な場合でも酸化膜除去が容易に、そして確実にできる様になった。
【0012】
また、これにより、単純な構成であるため、狭いピッチの検査に対応できる様になった。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明に用いるプローブは、基板、ばね材、探針、対電極、対向電極とからなっている。
ばね材は、板状のもの、棒状のものなど各種のものが考えられるが、一面に対電極用の電気回路、他面に探針用電気回路を設ける場合が多く、また、基板と共通して製造でき、また、曲がり方向を上下方向だけに限定する事が容易な、板状が好ましい。
【0017】
ばね材は、直線的に基板と基準位置を結ぶ形状であっても良い場合もあるが、撓み量を大きくするために、わざと迂回して長くし、バネ定数を小さくするのが好ましい場合が多い。
ばね材は、撓み性のあるものであればどの様なものでも良いが、バネ定数が小さい材料が好ましい。
しかし、ばね材と基板を同じ材料とした場合には、あまりにバネ定数を小さくすると基板自体が撓んでしまう場合があり、好ましくない場合がある。
【0018】
その材料については、可撓性のある材料であれば各種のものが用いられるが、導電性の材料であれば、信号配線と制御電極を分離するのが容易でなく、共通化した場合の制御系と測定系の設計が容易ではないので、半導体以下の導電性の方が容易に実施しやすい。
【0019】
以上の様な問題点を容易に解決するには、複数の材料を組み合わせた場合は以上の条件を容易に達成しやすくなるので実用性が高い場合が多い。
例えば、シリコンウエハ等の半導体を2枚以上絶縁体を介して重ね合わせて、その一方にみをばね材として利用するような場合内は、そのばね材の性質と基板の性質という相反する性質を容易に実現できる。
【0020】
ただ、この様に重ね合わせて実現するのは価格が高くなるため、必要とされる性能を考慮して適宜選択するのが好ましい。
基板は、探針と対電極を取り付けるものであるため、材料の制限は少なく、支持機能を維持できる変形しにくいものであればどの様なものでも構わないが、ばね材と基板を同じ材料とした場合には、あまりにバネ定数を大きくするとたわみ量が小さくなってしまい、好ましくない場合がある。
【0021】
その材料については、可撓性のある材料であれば各種のものが用いられるが、導電性の材料であれば、信号配線と対電極を分離するのが容易でなく、共通化した場合の制御系と測定系の設計が容易ではないので、半導体以下の導電性の方が容易に実施しやすい。なお、複数の材料を組み合わせた場合は以上の条件を容易に達成しやすくなるので実用性が高い場合が多い。
【0022】
例えば、可撓性のあり、微細加工可能なシリコンウエハーと、絶縁性の高い樹脂フィルムの積層体などである。
両端をばね材により支持されている基板に探針と探針の背面に設けられた対電極とが設けられるとともに、対電極と向かい合って対向電極が設けられている事を特徴とするプローブ片持ち梁と対向電極とからなっている。
【0023】
探針は、単に測定だけに用いるものの様な構造でも構わないが、酸化膜の様な測定の障害になる様な表面を掻き落とす機能を併せ持っている必要がある為に、強度を高くする方が、使用に耐えうる寿命が延びて好ましい。
使用寿命だけなら先端が鈍な形状が好ましいが、掻き落とし性能を考えれば先端部が尖っていた方が好ましく、これは用途により適宜選択すれば良い。
【0024】
この対電極は、対向電極と向かい合っている。対向電極は、固定された何らかの支持部材に設けられており、対電極と対向電極は、何等電気的力が働かない場合は、一定間隔を挟んで対向している。
対電極は、ほぼ同じ面積を有し、どちらか一方が対向電極とクーロン力を働かせて引き合い、もしくはどちらか一方が対向電極とクーロン力を働かせて斥けあう事により基板を傾ける事ができる。
もちろん、どちらか一方が対向電極とクーロン力を働かせて引き合い、他方が対向電極とクーロン力を働かせて斥けあう事により更に基板を傾ける事ができる。
【0025】
さらに対電極は、両方が対向電極とクーロン力を働かせて引き合い、もしくは両方が対向電極とクーロン力を働かせて斥けあう事により基板を対向電極と近づけたり、遠ざけたりする事ができる。
これにより、探針を電気回路から接触させたり、遠ざけたりする事ができる。
これは、基板のばね材がが撓むことによって、可能になるものである。
【0026】
探針は、片持ち梁の先端部にあればよいが、完全な先端部である必要はなく、やや内側に形成されても良いが、少なくとも撓みにより影響を受ける場所である必要がある。
探針の材料は、導電性がある事と、剛性がある程度ある事が条件となる。従って、銅、銅合金、銀合金、アルミ合金など用途に応じて適宜選択可能である。
探針の接合は、位置合わせの正確性が高い必要があるが、電鋳、アニールによる界面の合金化、半田付けなどの方法によって作成出来る。
【0027】
この対電極は、引き出し配線を行わなければ適切な制御ができないが、対電極に別な引き出し配線が必要なため、その二つのばね材に設けるのが実際的である。
また、対電極はクーロン力を大きくするために、大面積の方が好ましいが、他方大面積ではピッチを大きくとれず、適宜適当な大きさと形状を選択することが必要である。
【0028】
対向電極は、支持部材に設けられるものであるが、対電極に対するクーロン力が大きくなる位置、大きさで形成する。従って、一般的には同等もしくはそれより大きい形状で、向かい合う位置に設けるのが一般的である。
【0029】
本発明のマルチプローブは、この様なプローブがマトリックス状に並んでいるものである。この場合、対向電極はプローブと同数設ける必要性はなく、接地電位を規定するものであれば、共通電極とすることも可能である。
【0030】
この場合のマルチプローブは、多数狭ピッチで作成する為に、プレスやエッチング、電着などの手段により板状の形状をした方が製作が容易である。
このマルチの場合を含めて、プローブに電極及び配線を設ける方法も、導電印刷、パターンエッチング等どの様な方法をとるものでも構わない。
【0031】
制御手段は、少なくとも振動モード、測定モード、停止モードからなっている。もちろん、テストモード等の他のモードを実現できるものであっても構わない。
クーロン力は電界に比例するので、電圧制御が好ましい。
【0032】
振動モードにおいては、基板を支持部材から遠ざけた、つまり電気回路と探針を接触させた状態で振動を与える動作を起こすモードであり、測定モードに先立って行われる。
【0033】
従って、対電極を対向電極から斥力を与えた状態が対電極の基準電圧としたままで、高周波を対電極間で交番に与えるもので、実際の電圧または電流印加は、正弦波、矩形波、その他各種波形で印加する事により制御する。
【0034】
測定モードにおいては、対電極を対向電極から斥力を与えた状態が対電極の基準電圧としたままで基板位置を固定するもので、振動モードとの間に停止モードを含んでも含まなくても構わない。
【0035】
停止モードにおいては、ばね材を撓ませない状態で固定されるモードである。
この場合は、どこにも全く印加しないが、早急に停止モードとするためには短絡させると良い。
【0036】
検査手段は、探針から引き出された信号配線からの信号に基づき行われる。信号処理は、目的の二点間または目的の点とグランド間の抵抗を測定する事により検査する。
【0037】
【実施例】
(実施例1)
以下本発明に一実施例について図面を参考にして詳細に説明する。
図1は、本願発明の一実施例の断面図であり、図2は同一実施例の基板の平面図、図4は、同一実施例の概念ブロック図である。
【0038】
基板11は、端部に探針12と、探針12から電気信号を引き出す信号配線(図示せず)と、探針の背面側に対電極13、14と、その各々の配線15、16が設けられている。
これが、実際には32×32個マトリックス状に並んでいる。
【0039】
基板は、絶縁フィルムおよびこれを中に挟んだばね材用シリコンウエハと、強度維持用シリコンウエハからなっている。
ばね材用シリコンウエハに、酸化膜を形成した。
【0040】
次に、探針側面にレジスト(材質PMMA(ポリメチルメタクリレート)、 )を形成し、フォトマスクを用いて紫外線にてパターン露光した。
このフォトマスクパターンは、ばね材の接続用ピン基部、パッド、およびそれらの接続配線形成部のパターンである。
【0041】
次に現像し、未露光部分を除去し、次に探針側面全面に銅により蒸着処理を行い、レジスト除去することによりそのレジストの上の部分に形成した銅を除去し、パターンニングを行った。
【0042】
この結果、ばね材の接続用ピン基部、パッド、およびそれらの接続配線形成部のパターンのみ銅層が残った。
さらに、ウエハ探針側面にレジストを形成し、フォトマスクを用いてパターン露光した。
このフォトマスクパターンは、ばね材の接続用ピン基部を形成するパターンである。
【0043】
次に現像し、未露光部分を除去し、次に探針側面全面に銅により電鋳処理を行いレジスト除去することによりそのレジストの上の部分に形成したクロムを除去し、パターンニングを行った。
さらに、ウエハ対向電極側面に裏止めした。
【0044】
その後、ウエハ対向電極側面にレジストを形成し、フォトマスクを用いてパターン露光した。
このフォトマスクパターンは、対電極、パッド、およびそれらの配線を形成するパターンである。
【0045】
次に現像し、未露光部分を除去し、次に対向電極側面全面に銅により蒸着処理を行い、レジスト除去することによりそのレジストの上の部分に形成した銅を除去し、パターンニングを行った。
【0046】
最後に、ウエハ探針側面にレジストを形成し、フォトマスクを用いてパターン露光した。
このフォトマスクパターンは、空隙部分を除く、基板、ばね材、配線領域からなるパターンである。
【0047】
次に現像し、未露光部分を除去し、次にドライエチングを行い、レジスト除去することによりばね材用シリコンウエハの作成を行った。
強度維持用シリコンウエハに、酸化膜を両面に形成した。
【0048】
次に、探針側面にレジストを形成し、フォトマスクを用いてパターン露光した。
このフォトマスクパターンは、探針、パッド、およびそれらの配線形成部のパターンである。
【0049】
次に現像し、未露光部分を除去し、次に対向電極側面全面に銅により蒸着処理を行い、レジスト除去することによりそのレジストの上の部分に形成した銅を除去し、パターンニングを行った。
この結果、電極、パッド、およびそれらの探針形成部のパターンのみ銅層が残った。
【0050】
最後に、ばね材用シリコンウエハの探針側面と、強度維持用シリコンウエハの対向を絶縁フィルム(材質マイラ、膜厚150μm)を中に挟んだ状態で熱圧着し、基板を形成した。
【0051】
この様に形成された基板に、探針を設け、両シリコンウエハ間の配線行い、対向電極18は基材19上に一様に形成されている。
【0052】
基材19は、基板11の探針12が設けられていない側の部分に対応する位置、および外部のみ設けられ、当然基板11の探針12が設けられている側の部分に対応する位置は空隙となっている。
【0053】
また、対向電極18と基板11の間隔は、0.04mmであり、対向電極18は基材19上に一様に形成されている。
基材と基板は、厚さ40μmのPETフィルムを介して接着により間隔を固定して形成する。
対向電極18は基材19上に一様に形成されている。
この結果、対電極13、14両方と対向電極18に100Vを掛けて、定常状態にすると、その結果電極どうしが反発した。
【0054】
測定用治具24上に被検査対象の検査位置に載置した場合、その反発により、探針12の先端は被検査対象の被検査電極と接触する。
また、対電極13、14間に300V100Hzを掛けたところ、左右方向に0.02mm同じ印加周波数と同周期で振動した。
【0055】
制御手段は、測定用フロントエンドコントローラ21と、パソコン22とコントローラ23、測定用治具24からなる。
測定用治具24は、被検査対象43を載置し固定した場合に基板11が接触する位置に固定されるとともに、被検査対象43に規定の電位を提供する操作も行う。
【0056】
図4には、フロントエンドコントローラ21の詳細を説明するための本発明のブロック構成図を示す。31はマルチプローブ、23はコントローラである。43は被検査対象、44はマルチプローブの各探針がそれぞれ均等に被検査対象34に接触されるように被検査対象の傾きを補正するアクチュエータ、45は傾き補正制御回路である。また、46はこれらの部材を支持する構造体である。
測定用フロントエンドコントローラ21は、プローブヘッド制御回路47、複号器符号器48、距離制御回路49、基板駆動回路50、傾き補正回路45からなっている。
【0057】
マルチプローブ31の制御は、プローブ制御回路47により行う。
まず、振動モードにおいてパソコン22から発された信号は、複号器符号器48により符号化され、プローブ制御回路47に転送し、距離制御回路49に、振動モードONという制御信号を出し、距離制御回路49は、基板駆動回路50に一括接触せよという制御信号を出し、基板駆動回路50は、対電極どうし、および対電極と対向電極との間に対して300V100Hzの高周波信号電流を流す。
他方、距離制御回路49は、傾き補正回路45に補正信号を出し、測定用治具44に対して補正電流を流す。
を出しによりマルチプローブ31を駆動し被検査対象に接触しながら振動する。
【0058】
探針−媒体間の距離制御がうまく行かない場合も、例えば傾いた場合には、その検査結果を基にパソコン22からフィードバック信号が発せられ、複号器符号器48により符号化され、プローブ制御回路47に転送し、及びマルチプローブの傾き制御は上記と同様に行う。
【0059】
次に、測定モードにおいてパソコン22から発された信号は、複号器符号器48により符号化され、プローブ制御回路47に転送し、距離制御回路49に、測定モードONという制御信号を出し、距離制御回路49は、基板駆動回路50にプローブ下げという制御信号を出し、基板駆動回路50は、対電極どうしは電気的または制御的に短絡処理される。
【0060】
探針−媒体間の距離制御がうまく行かない場合も、例えば傾いた場合には、その検査結果を基にパソコン22からフィードバック信号が発せられ、複号器符号器48により符号化され、プローブ制御回路47に転送し、及びマルチプローブの傾き制御は上記と同様に行う。
【0061】
図6には、測定部25の詳細ブロック構成図を示す。
各探針をアクセスするタイミングは走査クロック51を基準に行う。
少なくとも走査のタイミングに探針が接触されていれば、他の時間に接触してもしなくても構わないが、わざわざ走査タイミング以外の時間に離すことはしないのが一般的である。
【0062】
この走査クロックをマルチプローブのクロック信号CLK_Yとし、更にYアドレスカウンタ52に入力する。このYアドレスカウンタ52は、マルチプローブのYシフトレジスタの段数と同一のカウント数を持つ。Yアドレスカウンタ52のキャリー出力は、マルチプローブのクロック信号CLK_Xとし、さらにXアドレスカウンタ53に入力する。このXアドレスカウンタ53は、マルチプローブのXシフトレジスタの段数と同一のカウント数を持つ。これらX、Yアドレスカウンタのカウント出力をプローブアドレス54とする。
【0063】
マルチプローブからの読出し出力Voutはコンパレータ55に入力する。コンパレータ55は、Vref56を基準電圧として二値化する。この二値化出力は、プローブアドレス54により指定されるプローブ制御テーブル57の記録ユニットに書込まれる。
【0064】
測定テーブル57乃至59は、マルチプローブの探針数と同数の記録ユニットで構成された一時保存メモリを1ページとし、1乃至数ページを持つ。各記録ユニットは、マルチプローブから読出した記録データ論理値のほか、読出し、ON書込み、OFF書込み、又は消去の各動作を指示する駆動状態値などの少なくとも6値の論理値を記録する。
【0065】
マルチプローブのアクセスに際しては、この測定テーブルの各ユニットの駆動状態に従って対応する探針を制御するようにφr(読出し信号),φd(消去信号),φw(書込み信号)を生成する。
【0066】
マルチプローブよりデータの転送を行う場合は、先ず探針を記録媒体の所定の位置に走査する。
次にパソコン22によりデータバス、及びアドレスバス60を介して測定テーブル57乃至59のデータを読出すべきプローブのアドレスに対応する記録ユニットに読出し、パソコン22にてデータ処理することにより、被検査体の良否を検査し、良もしくは不良を判断する。
【0067】
最後に、停止モードにおいてパソコン22から発された信号は、複号器符号器48により符号化され、プローブ制御回路47に転送し、距離制御回路49に、制御信号を出し、距離制御回路49は、基板駆動回路50に制御信号を出し、基板駆動回路50は、対電極と対向電極との間に対して電流を流す。
【0068】
その結果、表面に酸化膜がある端子も、その酸化膜を検査直前に検査部分のみを除去したため、電気特性の的確な検査を行う事ができた。
【0069】
【発明の効果】
以上説明したように、表面に酸化膜などの確実な接触が図れ、しかも狭ピッチ化に対応でき、平面の検査が一度にできるプローブ、およびこれを用いたマルチプローブ、電気回路検査装置が提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるマルチプローブの検査時点での断面図である。
【図2】図1の一実施例における片持ち梁の概念底面図である。
【図3】図1の一実施例における概念ブロック図である。
【図4】図3の一実施例におけるフロントエンドコントローラの詳細を説明するためのブロック構成図である。
【図5】図3の一実施例における測定部の詳細を説明するためのブロック構成図である。
【図6】従来技術とその問題点を説明するために示すコンタクト装置の側断面図である。
【図7】図6のコンタクト装置における、半導体パッケージのリード端子とコンタクト装置の板ばねとの電気的接続について説明するために示す概念図である。
【図8】図7と同じく、半導体パッケージのリード端子とコンタクト装置の板ばねとの電気的接続について説明するために示す概念図である。
【符号の説明】
11…基板
12…探針
13、14…対電極
15、16…支持部
17…配線領域
18…対向電極
19…基材
20…空隙部分
21…フロントエンドコントローラ
22…パソコン
23…コントローラ
24…測定用治具
25…測定部
26…圧電素子
31…プローブ
45…傾き補正回路
47…プローブ制御回路
48…複号器符号器
49…距離制御回路
50…基板駆動回路
57〜59…測定テーブル
91…半導体パッケージ
92…パッケージ部
93…リード端子
94…ガイド材
95…板ばね[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric circuit inspection apparatus for measuring and inspecting electric characteristics of an electric circuit, and in particular, a probe that is required to measure a plurality of measurement points simultaneously, for example, for inspection of a semiconductor package, and the like. The present invention relates to a multi-probe and an electric circuit inspection apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in a characteristic test of a semiconductor package, a socket type contact device is most frequently used. FIG. 6 shows an example of a socket type probe.
[0003]
That is, the conventional probe includes, for example, a
[0004]
Then, the
[0005]
At this time, the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described type of probe has the following problems.
For example, as shown in FIG. 8, the contact due to the bending of the leaf spring, for example, only scraping off the oxide film adhering to the surface of the
In addition, the
[0007]
That is, the increase in the number of pins and the narrow pitch of the
Therefore, there has been a demand for a probe that can achieve reliable contact and can cope with a narrow pitch, a multi-probe using the probe, and an electric circuit inspection apparatus.
[0008]
Furthermore, in the conventional method, it is a linear inspection, and for the surface inspection, the inspection must be performed while moving the inspection device little by little.
Therefore, a probe capable of collectively inspecting measurement points scattered in a planar shape, a multi-probe using the probe, and an electric circuit inspection apparatus have been desired.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, according to the first aspect of the present invention, the probe and the probe are composed of a substrate, a spring material, a probe, a counter electrode, and a counter electrode, and both ends of the substrate are supported by the spring material. works with a counter electrode provided is provided on the back, the counter electrode provided opposite the counter electrode pulp lobe to apply a multi-probe formed in a matrix, a high frequency of opposite phase to the counter electrode There is provided an electric circuit inspection apparatus characterized by comprising control means having the above and inspection means for inspecting an electric circuit by a signal obtained by a probe .
[0010]
As a result, the oxide film can be easily and reliably removed even when the oxide film removal of the electrode to be inspected by conventional bending is insufficient.
[0012]
In addition, because of this simple configuration, it has become possible to handle inspections with a narrow pitch.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The probe used in the present invention includes a substrate, a spring material, a probe, a counter electrode, and a counter electrode.
There are various spring materials such as plates and rods, but there are many cases where an electric circuit for a counter electrode is provided on one side and an electric circuit for a probe is provided on the other side. A plate shape is preferable because it can be manufactured easily and the bending direction can be easily limited to the vertical direction only.
[0017]
In some cases, the spring material may have a shape that linearly connects the substrate and the reference position. However, in order to increase the amount of bending, it is often preferable to detour and lengthen the spring material to reduce the spring constant. .
The spring material may be any material as long as it has flexibility, but a material having a small spring constant is preferable.
However, when the spring material and the substrate are made of the same material, if the spring constant is made too small, the substrate itself may be bent, which is not preferable.
[0018]
As for the material, various materials can be used as long as they are flexible. However, if the material is conductive, it is not easy to separate the signal wiring and the control electrode, and the control in the case of common use is possible. Since the design of the system and the measurement system is not easy, the conductivity below the semiconductor is easier to implement.
[0019]
In order to easily solve the problems as described above, when a plurality of materials are combined, the above conditions are easily achieved, and thus the practicality is often high.
For example, in the case where two or more semiconductors such as silicon wafers are overlapped via an insulator and only one of them is used as a spring material, the properties of the spring material and the substrate are contradictory. It can be easily realized.
[0020]
However, since it is expensive to implement such superposition in this way, it is preferable to select appropriately considering the required performance.
Since the substrate is for attaching the probe and the counter electrode, there are few restrictions on the material, and any material can be used as long as it is difficult to deform to maintain the support function. In this case, if the spring constant is too large, the amount of deflection becomes small, which may not be preferable.
[0021]
Various materials can be used as long as they are flexible materials. However, if they are conductive materials, it is not easy to separate the signal wiring and the counter electrode. Since the design of the system and the measurement system is not easy, the conductivity below the semiconductor is easier to implement. Note that when a plurality of materials are combined, the above conditions are easily achieved, so that practicality is often high.
[0022]
For example, it is a laminate of a flexible and finely processable silicon wafer and a highly insulating resin film.
A probe cantilever characterized in that a probe supported at both ends by a spring material is provided with a probe and a counter electrode provided on the back surface of the probe, and a counter electrode is provided facing the counter electrode. It consists of a beam and a counter electrode.
[0023]
The probe may have a structure just used for measurement, but it needs to have a function to scrape off the surface that can interfere with measurement, such as an oxide film. However, it is preferable because the lifetime that can be used is extended.
The shape with a blunt tip is preferable for the service life only, but it is preferable that the tip is sharp when considering scraping performance, and this may be appropriately selected depending on the application.
[0024]
The counter electrode faces the counter electrode. The counter electrode is provided on some fixed support member, and the counter electrode and the counter electrode are opposed to each other with a certain interval when no electric force is applied.
The counter electrodes have substantially the same area, and one of them can attract the counter electrode and the Coulomb force to attract each other, or one of the counter electrode and the Coulomb force can act to make the substrate tilt.
Of course, the substrate can be further tilted by attracting either one of the counter electrode and the Coulomb force while the other counters the counter electrode and the Coulomb force.
[0025]
Further, the counter electrode can attract or attract both the counter electrode and the Coulomb force, or both can move the counter electrode and the Coulomb force to move the substrate closer to or away from the counter electrode.
Thereby, the probe can be brought into contact with or away from the electric circuit.
This is made possible by the bending of the spring material of the substrate.
[0026]
The probe need only be at the tip of the cantilever, but it need not be a complete tip and may be formed slightly inside, but it must be at least a location that is affected by deflection.
The probe material must be conductive and have some rigidity. Accordingly, copper, copper alloy, silver alloy, aluminum alloy and the like can be appropriately selected depending on the application.
The bonding of the probe needs to be highly accurate in alignment, but can be made by methods such as electroforming, alloying of the interface by annealing, and soldering.
[0027]
This counter electrode cannot be controlled properly unless lead wires are provided. However, since separate lead wires are required for the counter electrodes, it is practical to provide the counter electrodes on the two spring materials.
The counter electrode preferably has a large area in order to increase the Coulomb force. On the other hand, the large area does not allow a large pitch, and it is necessary to select an appropriate size and shape as appropriate.
[0028]
The counter electrode is provided on the support member, but is formed at a position and size where the Coulomb force against the counter electrode is increased. Therefore, it is common to provide the same or larger shape at opposite positions.
[0029]
The multi-probe of the present invention is such that such probes are arranged in a matrix. In this case, it is not necessary to provide the same number of counter electrodes as the probe, and a common electrode can be used as long as it defines the ground potential.
[0030]
In this case, since many multiprobes are produced at a narrow pitch, it is easier to produce a plate-like shape by means such as pressing, etching, or electrodeposition.
Including the multi case, any method such as conductive printing or pattern etching may be used as the method of providing electrodes and wirings on the probe.
[0031]
The control means includes at least a vibration mode, a measurement mode, and a stop mode. Of course, other modes such as a test mode may be realized.
Since the Coulomb force is proportional to the electric field, voltage control is preferable.
[0032]
In the vibration mode, the substrate is moved away from the support member, that is, the vibration is applied in a state where the electric circuit and the probe are in contact with each other, and is performed prior to the measurement mode.
[0033]
Therefore, while the counter electrode is applied with repulsive force from the counter electrode as the reference voltage of the counter electrode, a high frequency is alternately applied between the counter electrodes, and the actual voltage or current application is a sine wave, rectangular wave, Control by applying with other various waveforms.
[0034]
In the measurement mode, the substrate position is fixed with the counter electrode applied with the repulsive force from the counter electrode while maintaining the reference voltage of the counter electrode, and the stop mode may or may not be included between the vibration mode and the measurement mode. Absent.
[0035]
In the stop mode, the spring material is fixed without being bent.
In this case, no voltage is applied anywhere, but a short circuit is recommended in order to quickly enter the stop mode.
[0036]
The inspection means is performed based on a signal from the signal wiring drawn from the probe. Signal processing is inspected by measuring the resistance between two points of interest or between the point of interest and ground.
[0037]
【Example】
Example 1
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a substrate of the same embodiment, and FIG. 4 is a conceptual block diagram of the same embodiment.
[0038]
The
This is actually arranged in a 32 × 32 matrix.
[0039]
The substrate is composed of an insulating film, a silicon wafer for spring material sandwiching the insulating film, and a silicon wafer for maintaining strength.
An oxide film was formed on the silicon wafer for spring material.
[0040]
Next, a resist (material PMMA (polymethyl methacrylate)) was formed on the side surface of the probe, and pattern exposure was performed with ultraviolet rays using a photomask.
This photomask pattern is a pattern of a connecting pin base portion of a spring material, a pad, and a connection wiring forming portion thereof.
[0041]
Next, development was performed, unexposed portions were removed, and then the entire side surface of the probe was subjected to vapor deposition treatment with copper. By removing the resist, copper formed on the upper portion of the resist was removed, and patterning was performed. .
[0042]
As a result, the copper layer remained only in the pattern of the connecting pin base portion of the spring material, the pad, and the connection wiring forming portion thereof.
Further, a resist was formed on the side surface of the wafer probe, and pattern exposure was performed using a photomask.
This photomask pattern is a pattern that forms a connecting pin base of a spring material.
[0043]
Next, development was performed, unexposed portions were removed, and then the entire side surface of the probe was electroformed with copper to remove the resist, thereby removing chromium formed on the upper portion of the resist and patterning was performed. .
Further, it was backed on the side surface of the wafer counter electrode.
[0044]
Thereafter, a resist was formed on the side surface of the wafer counter electrode, and pattern exposure was performed using a photomask.
This photomask pattern is a pattern for forming counter electrodes, pads, and wirings thereof.
[0045]
Next, development was performed, unexposed portions were removed, and then the entire side surface of the counter electrode was vapor-deposited with copper. By removing the resist, the copper formed on the upper portion of the resist was removed, and patterning was performed. .
[0046]
Finally, a resist was formed on the side surface of the wafer probe, and pattern exposure was performed using a photomask.
This photomask pattern is a pattern composed of a substrate, a spring material, and a wiring region excluding a gap portion.
[0047]
Next, development was performed, unexposed portions were removed, then dry etching was performed, and the resist was removed to prepare a silicon wafer for a spring material.
An oxide film was formed on both sides of a silicon wafer for maintaining strength.
[0048]
Next, a resist was formed on the probe side surface, and pattern exposure was performed using a photomask.
This photomask pattern is a pattern of probes, pads, and their wiring formation portions.
[0049]
Next, development was performed, unexposed portions were removed, and then the entire side surface of the counter electrode was vapor-deposited with copper. By removing the resist, the copper formed on the upper portion of the resist was removed, and patterning was performed. .
As a result, the copper layer remained only in the pattern of the electrode, the pad, and their probe forming portions.
[0050]
Finally, the substrate side was formed by thermocompression bonding with the insulating film (material mylar, film thickness 150 μm) sandwiched between the probe side surface of the spring material silicon wafer and the strength maintaining silicon wafer.
[0051]
A probe is provided on the substrate formed in this manner, wiring is performed between the silicon wafers, and the
[0052]
The
[0053]
The distance between the
A base material and a board | substrate are formed by fixing a space | interval by adhesion | attachment through PET film with a thickness of 40 micrometers.
The
As a result, when 100V was applied to both the
[0054]
When placed at the inspection position of the inspection object on the
Moreover, when 300V100Hz was applied between the
[0055]
The control means includes a measurement front-
The
[0056]
FIG. 4 is a block diagram of the present invention for explaining the details of the front-
The measurement front-
[0057]
The multi-probe 31 is controlled by a
First, a signal emitted from the
On the other hand, the
The multi-probe 31 is driven by vibrating and vibrates while contacting the object to be inspected.
[0058]
Even when the probe-medium distance control is not successful, for example, when the probe is tilted, a feedback signal is generated from the
[0059]
Next, a signal emitted from the
[0060]
Even when the probe-medium distance control is not successful, for example, when the probe is tilted, a feedback signal is generated from the
[0061]
In FIG. 6, the detailed block block diagram of the
The timing for accessing each probe is based on the
As long as the probe is touched at least at the scanning timing, it may or may not be touched at other times, but it is generally not intentionally separated at times other than the scanning timing.
[0062]
This scanning clock is used as a multi-probe clock signal CLK_Y, and further input to the
[0063]
A read output Vout from the multi-probe is input to the
[0064]
The measurement tables 57 to 59 have 1 to several pages, where one page is a temporary storage memory composed of the same number of recording units as the number of probes of the multi-probe. Each recording unit records at least six logical values such as a driving state value indicating each operation of reading, ON writing, OFF writing, or erasing, in addition to the recording data logical value read from the multi-probe.
[0065]
When accessing the multi-probe, φr (read signal), φd (erase signal), and φw (write signal) are generated so as to control the corresponding probe according to the driving state of each unit of the measurement table.
[0066]
When transferring data from a multi-probe, the probe is first scanned to a predetermined position on the recording medium.
Next, the data in the measurement tables 57 to 59 is read by the
[0067]
Finally, the signal emitted from the
[0068]
As a result, the terminal having an oxide film on the surface could be subjected to an accurate inspection of electrical characteristics because only the inspection portion of the oxide film was removed immediately before the inspection.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, it is possible to provide a probe that can reliably contact an oxide film or the like on the surface, can cope with a narrow pitch, and can inspect a flat surface at once, and a multi-probe and an electric circuit inspection apparatus using the probe. It was.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a multi-probe at the time of inspection according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual bottom view of the cantilever in the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a conceptual block diagram of the embodiment of FIG.
4 is a block diagram for explaining details of a front-end controller in the embodiment of FIG. 3; FIG.
5 is a block configuration diagram for explaining details of a measurement unit in the embodiment of FIG. 3; FIG.
FIG. 6 is a side sectional view of a contact device shown for explaining the prior art and its problems.
7 is a conceptual diagram for explaining an electrical connection between a lead terminal of a semiconductor package and a leaf spring of the contact device in the contact device of FIG. 6;
FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the electrical connection between the lead terminal of the semiconductor package and the leaf spring of the contact device, similar to FIG. 7;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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