JP3902497B2 - Probe card - Google Patents

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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特性試験に用いられるプローブカードに関し、特にプローブピンがプローブカードに垂直に取り付けられている垂直針式のプローブカードに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体ウエハ上に形成された半導体集積回路の電気的特性試験に用いられる垂直針式のプローブカードは、半導体集積回路の複数の端子部(以下、ボンディングパッドと称する)が半導体集積回路の外周並びに内部に設けられているフリップチップ型の半導体集積回路を電気的に試験する場合に用いられている。
【0003】
この従来の垂直針式プローブカードには、プローブピンに弾性力を付与するための手段としてスプリングの圧力を利用した機械方式のもの、あるいは流体の圧力を利用した流体方式のものが提案されている。従来技術としては、機械方式のものが一般に広く用いられているが、例えば、特開平8−97260号公報に示されているように、各プローブピンに対し均等に加圧が可能な流体方式のものも注目され始めている。
【0004】
図3は、従来技術のうちの機械方式による垂直針式プローブカードの一例を説明するための構成断面図である。図3を参照すると、この従来の垂直針式プローブカードは、基盤部1aとヘッド部2aで構成されている。基盤部1aには、テスター(図示せず)からの電気的信号を各プローブピン9aに伝える導線8aがパターニングされており、導線8aの先端部にはプローブピン9aとの接触部となる金プレート15が設けられている。また、ヘッド部2aには、その内部に複数のガイド穴10aとプローブピン9aが存在し、各々のプローブピン9aはガイド穴10aに従って独立して垂直方向に上下動作ができるように構成されている。この基盤部1aとヘッド部2aをねじ(図示せず)で締結して一体とし、垂直針式プローブカードが構成されている。
【0005】
次に、この従来の垂直針式プローブカードを用いて半導体集積回路にコンタクトさせる状態を図3に基づいて説明する。コンタクト開始前は、プローブピン9aと半導体ウエハ12はセパレート状態となっており、半導体ウエハ12が搭載されているウエハステージ13を任意の高さまで上昇させることによってコンタクトを可能としている。
【0006】
まず、ウエハステージ13を上昇させ、プローブピン9aの先端と半導体ウエハ12のボンディングパッド14とを接触させる。そのままウエハステージ13が上昇を続けるとプローブピン9aはガイド穴10aに従って押し上げられ、プローブピン9aの根元が金プレート15と接触する。このとき、ウエハステージ13は、ボンディングパッド14にある程度の針圧が加わるようあらかじめ設定された高さまで上昇する。プローブピン9aは半導体ウエハ12並びに金プレート15と接触することでテスターとの導通を可能とし、テスターからの電気的信号が半導体集積回路に送信されることで良否判定が行われる。試験終了後はウエハステージ13が元の位置まで下降して停止する。
【0007】
ここで、ウエハステージ13が上昇し過ぎるとボンディングパッド14に過剰な針圧が加わり、ボンディングパッド14の破損を引き起こす可能性を持っているが、この不具合を回避するためにプローブピン9aの背の部分は湾曲した形状となってバネ性を持たせ、過剰な針圧が加わるとプローブピン9aの背の部分が撓むことによって針圧を吸収するクッションの役割を果たしている。
【0008】
一方、従来技術において流体方式を採用した垂直針式プローブカードは、各プローブピンに対しバネに替わって流体を利用することによって均等に針圧をかけられるという利点があるが、具体的な構造については実現に至っていない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来の機械方式によるプローブカードでは解決の難しい問題点を無くするためになされたもので、機械方式に替わって流体方式を採用することによって解決を図ろうとするものである。
【0010】
従来の機械方式による問題点としては、以下のような問題点があった。まず、第1の問題点は、半導体ウエハとのコンタクト回数を重ねて行くにしたがって、プローブピンの背の部分に曲げ伸ばしによる金属疲労が発生し、各プローブピンにおける高さのばらつきを大きくさせてしまうという点である。プローブピンの高さのばらつきが大きくなると各プローブピンの針圧に差が生じ、以下のような不具合を引き起こす。すなわち、針圧の弱いプローブピンは、ボンディングパッドと正常にコンタクトできなくなり、半導体集積回路を良否判定する場合、良品を不良品と誤判定してしまう可能性がある。また、針圧の強いプローブピンは、ボンディングパッドに必要以上の針圧が加わるためボンディングパッドが破損してしまう。
【0011】
第2の問題点は、プローブカード本体が傾いて取り付けられたり、半導体ウエハに反りがあったりすると、各プローブピン間の針圧に差が生じる点である。これも第1の問題点と同様、プローブピンが正常にコンタクトできなくなるため、良否判定を誤ったり、ボンディングパッドを破損させたりするという欠点を持っている。
【0012】
第3の問題点は、プローブピンの先端を研磨する場合、プローブピンの高さにばらつきがあると全プローブピンが均一に研磨できない点である。針圧が弱いプローブピンは針先に付着した異物等を除去することができず、また、針圧の強いプローブピンは研磨量が大きくなり、針の先端径が不均一となってしまう。
【0013】
そこで、本発明は、これらの問題点を解決するためになされたもので、プローブピン加圧機構として流体方式を採用することによってプローブピンに加わる圧力を均等に分散させ、全プローブピンを同じ針圧でコンタクトできるようにしてプローブピンと半導体ウエハとの電気的接触不良を低減し、また、コンタクト時に過剰な針圧が加わらないようにプローブピンにクッション性を持たせ、ボンディングパッドの損傷を低減することを目的としたプローブカードを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体ウエハ上に形成された半導体集積回路のボンディングパッドにプローブピンを垂直にコンタクトさせ、半導体集積回路の電気的特性を試験する垂直針式のプローブカードであって、中空部と、前記中空部を介して垂直に連接して設けられた複数のシリンダーと、前記各シリンダー内部に設けられ前記プローブピンと当接するピストンとを有する基盤部と、前記基盤部と締結して一体化され、前記プローブピンを案内するガイド穴を備えたヘッド部とから構成され、前記中空部および前記各シリンダー内に流動性絶縁物が充填され、前記コンタクトの際に前記各プローブピンにかかる針圧が前記ピストンの変動量に関係なく前記流動性絶縁物を介して均等となるように分散させるようにしたものである。
【0015】
また、本発明は、前記ピストンと前記プローブピンは前記基盤部と前記ヘッド部とを締結する際にスペーサーを介して当接され、前記ピストンと前記スペーサーと前記プローブピンは一体となって上下に可動するようになっている。
【0016】
また、本発明は、前記ヘッド部に設けられた前記ガイド穴には導電性円筒がはめ込まれ、前記基盤部と前記ヘッド部とを締結した後、前記導電性円筒の内壁と前記プローブピンの外周とは摺動可能に導電接触するようにし、また、前記基盤部にはテスターから電気信号を伝える導線がパターニングされ、前記基盤部と前記ヘッド部とを締結する際に、前記パターニングされた導線と前記導電性円筒とが接触して前記テスターと前記プローブピンとが電気的に導通するようにしている。
【0017】
また、本発明は、前記中空部の内壁の一部に前記流動性絶縁物を介してスプリングが設けられ、前記コンタクトの際に前記各プローブピンに過剰な針圧がかかった場合の針圧を、前記スプリングの圧縮により吸収するようにしている。
【0018】
また、本発明は、前記スプリングは前記中空部の内壁に開けられた挿入孔に挿入され、同じく挿入孔に挿入された前記ピストンを介して前記流動性絶縁物に加わる圧力変動により伸縮する構造を有し、また、前記スプリングは、圧力調整ねじによって自由長を可変し、前記プローブピンにかかる針圧を調整可能とし、また、前記流動性絶縁物にはシリコンオイルを使用している。
【0019】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施の形態を説明するためのプローブカードの要部構成断面図であり、図2は、そのプローブカード全体の概略構造を示す平面図(a)および断面図(b)である。なお、従来技術と同じ部品は同じ符号を用いて説明する。
【0020】
まず、図2に示すように、本発明のプローブカードは、基盤部1とヘッド部2の二つの部分から構成され、基盤部1はさらに部材101、102、103からなり、組み立ておよびメンテナンスのしやすい構成となっている。そして、最終的に基盤部1とヘッド部2は締結ねじ22で締結されて一体化されるようになっている。
【0021】
この基盤部1は、図1に示すようにそれぞれが硬質樹脂などの絶縁材料で構成され、基盤部1の内部には流動性絶縁物を充填するための中空部16が形成されており、部材103にはこの中空部16につながりシリンダー3となる複数の穴が垂直方向にあけられ、全てのシリンダー3は中空部16と連通した構造となっている。シリンダー3はストレート穴ではなく、中空部16につながる上部開口部には部材102に開けられた穴によって段部17が形成され、下部開口部には部材103の加工時に段部18を設け、これらの段部は図1に示すように、シリンダー3の内部に挿入されるピストン5およびスペーサー6の飛び出しや抜け落ちを防ぐためのストッパーとなっている。また、シリンダー3の配置は、測定する半導体ウエハ12のボンディングパッド14の位置に一対一で対応させて設けている。図2に示したプローブカードは、半導体集積回路上にボンディングパッドがマトリクス状に配列された半導体ウエハを試験する場合の一例である。
【0022】
また、図1に示すように、中空部16およびシリンダー3の内部には、シリコンオイルなどの流動性絶縁物4が充填され、金属製のピストン5およびスペーサー6を介してヘッド部2側に設置されている各プローブピン9に均等に圧力を伝えられるようになっている。また、プローブピン9にかかる過剰な圧力を吸収できるように、中空部16を構成する部材101の一部にスプリング7およびピストン19を挿入する挿入孔20を設け、ピストン19を介してスプリング7を圧縮し、プローブピン9にかかる過剰な圧力を吸収できるようになっている。また、ピストン19、スプリング7は圧力調整ねじ21と一体となって部材101に取り付けれ、スプリング7の自由長を圧力調整ねじ21で可変することによって、プローブピンにかかる針圧を任意に調整可能としている。また、挿入孔20は、流動性絶縁物4を充填する際の注入孔も兼ねている。さらに基盤部1には、テスター(図示せず)からの電気信号をプローブピン9に伝えるための導線8がパターニングされている。
【0023】
次に、ヘッド部2の構成としては、図1に示すように基盤部1と同じく硬質樹脂などで形成され、半導体集積回路のボンディングパッド14と接触するプローブピン9と、各プローブピン9が収まる複数のガイド穴10を有し、ガイド穴10にはプローブピン9の外周が接触する導電性円筒11がはめ込まれている。プローブピン9はタングステンなどからなり、先端部は細く上端部は太い2段構造となっている。ガイド穴10の下部には段部が設けられ、段付き構造のプローブピン9の脱落を防いでいる。プローブピン9は導電性円筒11の内壁と摺動可能に常時接触することでテスターとの電気的導通を可能にしている。
【0024】
このような構造にある基盤部1とヘッド部2とを重ね合わせて締結ねじ22で締結(図2)すると、ピストン5とプローブピン9はスペーサー6を介してそれぞれ当接接触し、ピストン付きのプローブピンとして一体となって上下動作できるようになる。ここで、スペーサー6は、基盤部1とヘッド部2とに分かれているピストン5とプローブピン9との間をつないで圧力を伝達するための部材であり、また、ピストン5とプローブピン9を一体に製作するよりも分割構造としたことによって、組み立てあるいは交換等のメンテナンスがやり易い構造となっている。さらに、導電性円筒11をガイド穴10からわずか突出させておくことによって、基盤部1とヘッド部2とを締結する際に導線8と確実に接触し、テスターとプローブピン9との電気的導通を容易にしている。
【0025】
次に、上述したような本発明の一実施の形態におけるプローブカードの動作について、図1を参照して説明する。本発明の特徴としては、まず、プローブカードの内部に充填した流動性を持つ絶縁物(例えばシリコンオイルなど)とピストンとを備え、コンタクト時に各プローブピンに加わる圧力を均等に分散させることにある。もう一つの特徴は、針圧吸収用のスプリングを1本備え付けることで、各プローブピンに加わる過剰な針圧をスプリングの圧縮によって吸収可能にすることである。
【0026】
本発明の垂直針式プローブカードは、コンタクト開始前はプローブピン9と半導体ウエハ12がセパレート状態となっており、半導体ウエハ12が搭載されているウエハステージ13を任意の高さまで上昇させることでコンタクトを可能としている。図1は、このコンタクトした状態を示している。なお、測定に供する半導体ウエハ12には、ボンディングパッド14がマトリクス状に配列されたフリップチップ型の半導体集積回路が複数形成された場合を想定している。
【0027】
まず、ウエハステージ13が上昇するとプローブピン9の先端が半導体ウエハ12のボンディングパッド14と接触する。さらにウエハステージ13が上昇を続けると、導電性円筒11に従って押し上げられたプローブピン9がスペーサー6およびピストン5を押し上げ、シリンダー3内部の流動性絶縁物4に圧力を発生させる。シリンダー3の内部に発生した圧力は、流動性絶縁物4を介して各ピストン5に均一に加わるため、全プローブピン9が同じ針圧でボンディングパッド14との接触を可能にしている。もしも、プローブピン9の磨耗、半導体ウエハ12の反り、ボンディングパッド高さのばらつき等でピストン5の変動量に差が生じても(図1はこの状態を示している)、各プローブピン9にかかる針圧は均一となる。
【0028】
ウエハステージ13は、全プローブピン9にある程度の針圧が加わるようにあらかじめ設定した高さまで上昇して電気的試験を行うが、もしもウエハステージ13の上昇し過ぎにより半導体ウエハ12に過剰な針圧が加わった場合には、ボンディングパッド14に損傷を引き起こす可能性がある。この不具合を回避するために、シリンダー3につながった中空部16内に過剰な圧力を吸収させるスプリング7が設置されており、流動性絶縁物4を介してこのスプリング7を圧縮させ、プローブピン9にクッション性を持たせることによってボンディングパッド14の破損を防いでいる。なお、試験終了後は、ウエハステージ13はもとの位置まで下降し、次の半導体集積回路をプローブピンの下に移動させる。そして、この一連の動作を繰り返すことによって、半導体ウエハ上の半導体集積回路の電気的試験が行われる。
【0029】
【発明の効果】
本発明のプローブカードは、上記のように構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。第1の効果は、半導体ウエハとの接触不良を低減することによって、安定した電気的試験を行うことができることである。その理由は、各プローブピンの針圧を分散させることによって全プローブピンの針圧を均一にすることができるためである。
【0030】
第2の効果は、半導体集積回路の端子部であるボンディングパッドの損傷を防ぐことによって、半導体集積回路の品質向上を図れることである。その理由は、針圧吸収用のスプリングを設置したことによってコンタクト時にプローブピンにクッション性を持たせ、ボンディングパッドに過剰な針圧が加わるのを防いでいるためである。
【0031】
また、第3の効果としてプローブピン先端の研磨量を均一にすることができるようになったことである。その理由は全プローブピンの針圧を均一にすることができるためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプローブカードにおける一実施の形態を説明する要部構成断面図である。
【図2】本発明のプローブカード全体の概略構造を示す平面図(a)、断面図(b)である。
【図3】従来のプローブカードを説明する構成断面図である。
【符号の説明】
1、1a 基盤部
2、2a ヘッド部
3 シリンダー
4 流動性絶縁物
5 ピストン
6 スペーサー
7 スプリング
8、8a 導線
9、9a プローブピン
10、10a ガイド穴
11 導電性円筒
12 半導体ウエハ
13 ウエハステージ
14 ボンディングパッド
15 金プレート
16 中空部
17、18 段部
19 ピストン
20 挿入孔
21 圧力調整ねじ
22 締結ねじ
101、102、103 部材
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a probe card used for an electrical characteristic test of a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a vertical needle type probe card in which probe pins are vertically attached to the probe card.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a vertical needle type probe card used for electrical characteristic testing of a semiconductor integrated circuit formed on a semiconductor wafer, a plurality of terminal portions (hereinafter referred to as bonding pads) of the semiconductor integrated circuit have outer peripheries of the semiconductor integrated circuit. In addition, it is used when electrically testing a flip chip type semiconductor integrated circuit provided inside.
[0003]
In this conventional vertical needle type probe card, a mechanical type using a spring pressure or a fluid type using a fluid pressure has been proposed as means for applying an elastic force to the probe pin. . As a conventional technique, a mechanical system is generally widely used. For example, as shown in JP-A-8-97260, a fluid system that can pressurize each probe pin evenly is used. Things are starting to attract attention.
[0004]
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining an example of a vertical needle type probe card using a mechanical method in the prior art. Referring to FIG. 3, this conventional vertical needle type probe card is composed of a base portion 1a and a head portion 2a. The base portion 1a is patterned with conductive wires 8a that transmit electrical signals from a tester (not shown) to each probe pin 9a, and a gold plate serving as a contact portion with the probe pin 9a at the tip portion of the conductive wire 8a. 15 is provided. Further, the head portion 2a has a plurality of guide holes 10a and probe pins 9a therein, and each probe pin 9a is configured to be able to move up and down independently in the vertical direction according to the guide holes 10a. . The base portion 1a and the head portion 2a are fastened and integrated with a screw (not shown) to constitute a vertical needle type probe card.
[0005]
Next, a state in which the conventional vertical needle type probe card is brought into contact with the semiconductor integrated circuit will be described with reference to FIG. Prior to the start of contact, the probe pins 9a and the semiconductor wafer 12 are in a separated state, and contact is possible by raising the wafer stage 13 on which the semiconductor wafer 12 is mounted to an arbitrary height.
[0006]
First, the wafer stage 13 is raised to bring the tip of the probe pin 9 a into contact with the bonding pad 14 of the semiconductor wafer 12. If the wafer stage 13 continues to rise, the probe pins 9a are pushed up according to the guide holes 10a, and the bases of the probe pins 9a come into contact with the gold plate 15. At this time, the wafer stage 13 is raised to a preset height so that a certain amount of needle pressure is applied to the bonding pad 14. The probe pins 9a can be electrically connected to the tester by contacting the semiconductor wafer 12 and the gold plate 15, and pass / fail judgment is performed by transmitting an electrical signal from the tester to the semiconductor integrated circuit. After the test is completed, the wafer stage 13 is lowered to the original position and stopped.
[0007]
Here, if the wafer stage 13 is raised too much, an excessive stylus pressure is applied to the bonding pad 14 and may cause the bonding pad 14 to be damaged. In order to avoid this problem, the back of the probe pin 9a may be damaged. The portion has a curved shape and has a spring property, and when excessive needle pressure is applied, the back portion of the probe pin 9a bends to act as a cushion that absorbs needle pressure.
[0008]
On the other hand, the vertical needle type probe card adopting the fluid method in the prior art has an advantage that the needle pressure can be uniformly applied to each probe pin by using a fluid instead of a spring. Has not been realized.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to eliminate the problems that are difficult to solve with the conventional mechanical probe card as described above, and is intended to solve by adopting a fluid system instead of the mechanical system. is there.
[0010]
There are the following problems as problems with the conventional mechanical system. First, the first problem is that as the number of contacts with the semiconductor wafer increases, metal fatigue due to bending and stretching occurs at the back of the probe pin, increasing the variation in height of each probe pin. It is a point to end up. When the variation in the height of the probe pin becomes large, a difference occurs in the needle pressure of each probe pin, causing the following problems. That is, a probe pin with a weak needle pressure cannot normally contact a bonding pad, and when a semiconductor integrated circuit is determined to be good or bad, there is a possibility that a good product is erroneously determined as a defective product. Further, a probe pin having a high needle pressure applies a needle pressure more than necessary to the bonding pad, so that the bonding pad is damaged.
[0011]
The second problem is that when the probe card main body is attached with an inclination or the semiconductor wafer is warped, a difference occurs in the needle pressure between the probe pins. Similar to the first problem, this also has the disadvantage that the probe pin cannot be contacted normally, so that the pass / fail judgment is wrong or the bonding pad is damaged.
[0012]
The third problem is that when the tip of the probe pin is polished, all the probe pins cannot be polished uniformly if the height of the probe pins varies. A probe pin with a weak needle pressure cannot remove foreign matter or the like adhering to the needle tip, and a probe pin with a high needle pressure increases the amount of polishing, resulting in a non-uniform needle tip diameter.
[0013]
Accordingly, the present invention has been made to solve these problems, and by adopting a fluid system as a probe pin pressurizing mechanism, the pressure applied to the probe pins is evenly distributed, and all the probe pins are made the same needle. Reduce contact failure between the probe pin and the semiconductor wafer by making contact with pressure, and also provide cushioning to the probe pin so that excessive needle pressure is not applied during contact, reducing damage to the bonding pad The object is to provide a probe card for this purpose.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a vertical needle type probe card for testing electrical characteristics of a semiconductor integrated circuit by contacting probe pins vertically to a bonding pad of a semiconductor integrated circuit formed on a semiconductor wafer, and a hollow portion; A plurality of cylinders that are vertically connected through the hollow portion, a base portion having a piston that is provided inside each cylinder and abuts against the probe pin, and is fastened and integrated with the base portion, wherein is composed of a head portion having a guide hole for guiding the probe pins, the hollow portion flowable insulator in said each cylinder and is filled, the needle pressure applied to the respective probe pins during the contact the It is made to disperse | distribute so that it may become equal via the said fluid insulating material irrespective of the fluctuation amount of a piston.
[0015]
Further, the present invention is pre-Symbol piston and the probe pins are in contact via a spacer when fastening the said and the base unit head, said piston and said spacer and said probe pins together It can move up and down.
[0016]
Further, the present invention is the in the guide hole provided in the head portion conductive cylinder is fitted, after fastening the said base portion said head portion, the outer periphery of the inner wall and the probe pins of the conductive cylinder so as to slidably conductively contact with, also, above the base portion is patterned conductor for transmitting electrical signals from the tester, when fastening the said head portion and said base portion, said patterned conductor It said conductive cylindrical and said tester in contact with the probe pins are to be electrically conductive.
[0017]
Further, the present invention, the hollow portion spring through the flowable insulating material to a portion of the inner wall of the is provided, the needle pressure when excessive probe pressure is applied to the respective probe pins during the contact , so as to absorb the compression of the spring.
[0018]
Further, the present invention is a structure wherein the spring is inserted into the insertion hole opened in the inner wall of the hollow portion, which expands and contracts by the pressure fluctuations exerted on the flowable insulating material through the same said piston which is inserted into the insertion holes has also the spring, varies the free length by the pressure adjusting screw, and adjustable needle pressure applied to the probe pin, Moreover, the flowable insulating material is a silicon oil.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a probe card for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) showing a schematic structure of the entire probe card. ). The same parts as those in the prior art will be described using the same reference numerals.
[0020]
First, as shown in FIG. 2, the probe card of the present invention is composed of two parts, a base part 1 and a head part 2, and the base part 1 further comprises members 101, 102, 103 for assembly and maintenance. It is easy to configure. Finally, the base portion 1 and the head portion 2 are fastened by a fastening screw 22 so as to be integrated.
[0021]
As shown in FIG. 1, each base portion 1 is made of an insulating material such as a hard resin, and a hollow portion 16 for filling a fluid insulating material is formed inside the base portion 1. A plurality of holes connected to the hollow portion 16 and serving as the cylinder 3 are formed in the vertical direction 103 so that all the cylinders 3 communicate with the hollow portion 16. The cylinder 3 is not a straight hole, but a stepped portion 17 is formed in the upper opening connected to the hollow portion 16 by a hole formed in the member 102, and a stepped portion 18 is provided in the lower opening when the member 103 is processed. As shown in FIG. 1, the step portion serves as a stopper for preventing the piston 5 and the spacer 6 inserted into the cylinder 3 from jumping out and falling off. The cylinders 3 are arranged in one-to-one correspondence with the positions of the bonding pads 14 of the semiconductor wafer 12 to be measured. The probe card shown in FIG. 2 is an example when testing a semiconductor wafer in which bonding pads are arranged in a matrix on a semiconductor integrated circuit.
[0022]
Further, as shown in FIG. 1, the hollow portion 16 and the cylinder 3 are filled with a fluid insulating material 4 such as silicon oil and installed on the head portion 2 side through a metal piston 5 and a spacer 6. The pressure can be evenly transmitted to each probe pin 9. Further, an insertion hole 20 for inserting the spring 7 and the piston 19 is provided in a part of the member 101 constituting the hollow portion 16 so that excessive pressure applied to the probe pin 9 can be absorbed. It compresses and can absorb the excessive pressure applied to the probe pin 9. Also, the piston 19 and the spring 7 are attached to the member 101 integrally with the pressure adjusting screw 21, and the needle pressure applied to the probe pin can be arbitrarily adjusted by changing the free length of the spring 7 with the pressure adjusting screw 21. Yes. The insertion hole 20 also serves as an injection hole for filling the fluid insulating material 4. Further, the base portion 1 is patterned with a conductive wire 8 for transmitting an electrical signal from a tester (not shown) to the probe pin 9.
[0023]
Next, as shown in FIG. 1, the configuration of the head portion 2 is formed of a hard resin or the like as in the base portion 1 and accommodates the probe pins 9 that come into contact with the bonding pads 14 of the semiconductor integrated circuit and the probe pins 9. A plurality of guide holes 10 are provided, and a conductive cylinder 11 with which the outer periphery of the probe pin 9 contacts is fitted into the guide holes 10. The probe pin 9 is made of tungsten or the like, and has a two-stage structure with a thin tip and a thick upper end. A step portion is provided in the lower portion of the guide hole 10 to prevent the probe pin 9 having a stepped structure from dropping off. The probe pin 9 is always in slidable contact with the inner wall of the conductive cylinder 11 to enable electrical connection with the tester.
[0024]
When the base portion 1 and the head portion 2 having such a structure are overlapped and fastened with the fastening screw 22 (FIG. 2), the piston 5 and the probe pin 9 are brought into contact with each other via the spacer 6, and the piston attached It becomes possible to move up and down integrally as a probe pin. Here, the spacer 6 is a member for transmitting pressure by connecting the piston 5 and the probe pin 9 which are divided into the base portion 1 and the head portion 2, and the piston 5 and the probe pin 9 are connected to each other. Since the structure is divided rather than being manufactured in one piece, maintenance such as assembly or replacement is facilitated. Further, by slightly projecting the conductive cylinder 11 from the guide hole 10, when the base portion 1 and the head portion 2 are fastened, the conductive wire 11 is reliably brought into contact with the conductor 8 and the tester and the probe pin 9 are electrically connected. Making it easy.
[0025]
Next, the operation of the probe card according to the embodiment of the present invention as described above will be described with reference to FIG. As a feature of the present invention, first, a fluid-filled insulator (for example, silicon oil) filled in the probe card and a piston are provided, and the pressure applied to each probe pin during contact is evenly distributed. . Another feature is that an excessive needle pressure applied to each probe pin can be absorbed by compression of the spring by providing one spring for absorbing the needle pressure.
[0026]
In the vertical needle type probe card of the present invention, the probe pins 9 and the semiconductor wafer 12 are in a separate state before the contact is started, and the wafer stage 13 on which the semiconductor wafer 12 is mounted is raised to an arbitrary height. Is possible. FIG. 1 shows this contact state. It is assumed that a plurality of flip chip type semiconductor integrated circuits in which bonding pads 14 are arranged in a matrix are formed on the semiconductor wafer 12 used for measurement.
[0027]
First, when the wafer stage 13 is raised, the tip of the probe pin 9 comes into contact with the bonding pad 14 of the semiconductor wafer 12. When the wafer stage 13 continues to rise, the probe pins 9 pushed up according to the conductive cylinder 11 push up the spacer 6 and the piston 5 to generate pressure on the fluid insulator 4 inside the cylinder 3. Since the pressure generated in the cylinder 3 is uniformly applied to each piston 5 via the fluid insulator 4, all the probe pins 9 can contact the bonding pad 14 with the same needle pressure. Even if there is a difference in the amount of fluctuation of the piston 5 due to wear of the probe pin 9, warpage of the semiconductor wafer 12, variation in bonding pad height, etc. (FIG. 1 shows this state) Such needle pressure becomes uniform.
[0028]
The wafer stage 13 is raised to a predetermined height so that a certain amount of needle pressure is applied to all the probe pins 9 and an electrical test is performed. If the wafer stage 13 is raised too much, excessive needle pressure is applied to the semiconductor wafer 12. If this is added, the bonding pad 14 may be damaged. In order to avoid this problem, a spring 7 for absorbing excessive pressure is installed in the hollow portion 16 connected to the cylinder 3. The spring 7 is compressed via the fluid insulating material 4, and the probe pin 9 is compressed. The bonding pad 14 is prevented from being damaged by imparting cushioning properties thereto. After the test is completed, the wafer stage 13 is lowered to the original position, and the next semiconductor integrated circuit is moved below the probe pins. By repeating this series of operations, an electrical test of the semiconductor integrated circuit on the semiconductor wafer is performed.
[0029]
【The invention's effect】
Since the probe card of the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained. The first effect is that a stable electrical test can be performed by reducing poor contact with a semiconductor wafer. The reason is that the needle pressures of all the probe pins can be made uniform by dispersing the needle pressures of the probe pins.
[0030]
The second effect is that the quality of the semiconductor integrated circuit can be improved by preventing damage to the bonding pad which is a terminal portion of the semiconductor integrated circuit. The reason is that by providing a spring for absorbing needle pressure, the probe pin is cushioned at the time of contact to prevent excessive needle pressure from being applied to the bonding pad.
[0031]
A third effect is that the amount of polishing at the tip of the probe pin can be made uniform. The reason is that the needle pressure of all the probe pins can be made uniform.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a principal part of an embodiment of a probe card according to the present invention.
2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view showing a schematic structure of the entire probe card of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a conventional probe card.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a Base part 2, 2a Head part 3 Cylinder 4 Flowable insulator 5 Piston 6 Spacer 7 Spring 8, 8a Conductor 9, 9a Probe pin 10, 10a Guide hole 11 Conductive cylinder 12 Semiconductor wafer 13 Wafer stage 14 Bonding pad 15 Gold plate 16 Hollow portion 17, 18 Step portion 19 Piston 20 Insertion hole 21 Pressure adjusting screw 22 Fastening screw 101, 102, 103 Member

Claims (8)

半導体ウエハ上に形成された半導体集積回路のボンディングパッドにプローブピンを垂直にコンタクトさせ、半導体集積回路の電気的特性を試験する垂直針式のプローブカードであって
中空部と、前記中空部を介して垂直に連接して設けられた複数のシリンダーと、前記各シリンダー内部に設けられ前記プローブピンと当接するピストンとを有する基盤部と、
前記基盤部と締結して一体化され、前記プローブピンを案内するガイド穴を備えたヘッド部と
から構成され、
前記中空部および前記各シリンダー内に流動性絶縁物が充填され、前記コンタクトの際に前記各プローブピンにかかる針圧が前記ピストンの変動量に関係なく前記流動性絶縁物を介して均等となるように分散させることを特徴とするプローブカード。
Vertically to contact the probe pins to the bonding pads of the semiconductor integrated circuit formed on a semiconductor wafer, a vertical needle type probe card for testing electrical characteristics of a semiconductor integrated circuit,
A base portion having a hollow portion, a plurality of cylinders vertically connected through the hollow portion, and a piston that is provided inside each cylinder and contacts the probe pin;
A head portion that is fastened and integrated with the base portion and includes a guide hole that guides the probe pin;
Consisting of
The hollow portion flowable insulator in said each cylinder and is filled, the needle pressure applied to the probe pin becomes evenly through the flowable insulating material regardless of the amount of change of said piston during said contact The probe card is characterized by being dispersed as described above.
前記ピストンと前記プローブピンは前記基盤部と前記ヘッド部とを締結する際にスペーサーを介して当接され、前記ピストンと前記スペーサーと前記プローブピンは一体となって上下に可動することを特徴とする請求項1に記載のプローブカード。Said piston and said probe pin, characterized in that the movable up and down the the contact via a spacer when fastening the base portion and said head portion, said piston and said spacer and said probe pins together The probe card according to claim 1 . 前記ヘッド部に設けられた前記ガイド穴には導電性円筒がはめ込まれ、前記基盤部と前記ヘッド部とを締結した後、前記導電性円筒の内壁と前記プローブピンの外周とは摺動可能に導電接触していることを特徴とする請求項1又は2に記載のプローブカード。Wherein the said guide hole provided in the head portion conductive cylinder is fitted, after fastening the said base portion said head portion slidably and the outer periphery of the inner wall and the probe pins of the conductive cylinder The probe card according to claim 1, wherein the probe card is in conductive contact. 前記基盤部にはテスターから電気信号を伝える導線がパターニングされ、前記基盤部と前記ヘッド部とを締結する際に、前記パターニングされた導線と前記導電性円筒とが接触して前記テスターと前記プローブピンとが電気的に導通することを特徴とする請求項3に記載のプローブカード。Wherein the base portion is patterned conductor for transmitting electrical signals from the tester, when fastening the said base portion and said head portion, said patterned conductors and said conductive cylinder and is in contact with said tester said probe The probe card according to claim 3, wherein the pin is electrically connected. 前記中空部の内壁の一部に前記流動性絶縁物を介してスプリングが設けられ、前記コンタクトの際に前記各プローブピンに過剰な針圧がかかった場合の針圧を、前記スプリングの圧縮により吸収することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のプローブカード。 Spring is provided through said flowable dielectric material to a portion of the inner wall of the hollow portion, the needle pressure when excessive probe pressure is applied to the respective probe pins during the contact, the compression of the spring The probe card according to claim 1 , wherein the probe card absorbs the probe card. 前記スプリングは前記中空部の内壁に開けられた挿入孔に挿入され、同じく挿入孔に挿入された前記ピストンを介して前記流動性絶縁物に加わる圧力変動により伸縮することを特徴とする請求項5に記載のプローブカード。The spring is inserted into the insertion hole opened in the inner wall of the hollow portion, claim 5, characterized in that the stretchable similarly by pressure fluctuations exerted on the flowable insulating material through the inserted the piston insertion hole Probe card as described in 前記スプリングは、圧力調整ねじによって自由長を可変し前記プローブピンにかかる針圧を調整可能としたことを特徴とする請求項5又は6に記載のプローブカード。The probe card according to claim 5 or 6, wherein a free length of the spring is adjustable by a pressure adjusting screw to adjust a needle pressure applied to the probe pin. 前記流動性絶縁物はシリコンオイルであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のプローブカード。The probe card according to claim 1, wherein the fluid insulating material is silicon oil.
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