JP4044645B2

JP4044645B2 - Probe card

Info

Publication number: JP4044645B2
Application number: JP21831297A
Authority: JP
Inventors: 陽一浦川; 憲栄山口
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2017-07-30
Also published as: JPH1151972A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被検査体を高温で検査するプローブカードに関し、特に、針押さえや、これを支持する補強板の材質等を工夫したプローブカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５（Ａ）は従来のプローブカードでウェーハを検査するときの正面断面図である。ウェーハの加速試験では、チャックトップ１０からウェーハ１２に熱を加えた状態で、プローブカード１４による検査を実施している。このとき、高温のウェーハ１２やチャックトップ１０からプローブカード１４に、熱伝導および輻射によって熱が伝わる。すると、図５（Ｂ）に示すように、プローブカード１４のプリント基板１６では、そのウェーハ１２側（以下、内側という。）の表面の温度が、それと反対側（以下、外側という。）の表面の温度よりも高くなり、厚さ方向で温度差が生じる。この温度差があるために、プリント基板１６の内側と外側とで熱膨張による伸びが異なり、プリント基板１６が内側に凸になるように反ってしまう。
【０００３】
プリント基板１６には針押さえ１８が固定され、この針押さえ１８にはプローブ針２０の針先に近い部分が固定されているので、プリント基板１６が反ると、プローブ針２０の針先の高さ位置が変化し、プローブ針２０の間で針先高さのばらつきが大きくなる。
【０００４】
そこで、高温対策用として、プローブカードの熱変形を防止するための各種の技術が開発されてきた。図６（Ａ）は、高温対策を施した従来のプローブカードの正面断面図である。このプローブカードでは、プリント基板１６の外側の表面に補強板２２を固定し、この補強板２２の内側の表面に針押さえ１８を固定している。この補強板２２によってプリント基板１６の熱変形を抑制しようとするものである。そして、この補強板２２の材質として熱膨張率の小さいセラミックを用いることが知られている（特開平７−９８３３０号）。こうすると、まず、補強板２２がセラミック製なので、補強板２２自体の熱変形が小さい。そして、この補強板２２の存在により、プリント基板１６の熱変形が抑制される。針押さえ１８は補強板２２に固定されているので、プリント基板１６の熱変形が針押さえ１８に直接影響を与えることがない。高温測定では、図６（Ｂ）に示すように、プリント基板１６が内側に凸になるように熱変形するが、もし補強板２２があまり熱変形をしなければ、補強板２２は全体的に内側に移動するだけである。そうすると、プローブ針２０の針先高さは、全体として下がるだけであり、プローブ針同士の針先高さのばらつきはそれほど顕著にならない。
【０００５】
ところで、近年、検査の効率化のために、プローブカードを用いて、ウェーハ上の複数のチップを同時に検査するようになってきている。そして、同時に検査するチップの個数も増加する傾向にある。図７（Ａ）は、４個のチップを同時に検査するようにしたプローブカードの針押さえ１８と補強版２２の平面図である。針押さえ１８の開口部２４には、２列に並んだプローブ針２０が見えており、４個のチップを同時に検査できるだけの数のプローブ針２０が配列されている。必然的に、針押さえ１８は細長くなり、同時測定可能なチップ数を多くすればするほど、針押さえ１８の長手寸法が大きくなっていく。
【０００６】
このように、針押さえ１８が長くなってくると、上述の図６の従来例の構造において、針押さえ１８自体の熱変形も問題になってくる。すなわち、図７（Ｂ）に示すように、針押さえ１８（及びその上の補強板２２）も、その上下の温度差のために、特に長手方向において、内側に凸になるように熱変形する。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の７Ｂ−７Ｂ線断面図における熱変形の状態を示している。針押さえ１８と補強板２２をセラミック製にすれば、これらはプリント基板１６よりは熱変形しにくいが、それでも針押さえ１８が長くなってくると、長手方向における針押さえ１８の熱変形は無視できなくなる。
【０００７】
そこで、針押さえ１８の熱変形を相殺できるように、補強板の熱膨張率を大きくすることが考えられてきた。まず、図８（Ａ）に示すように、針押さえ１８（熱膨張率が小さい）と補強板２２（熱膨張率が大きい）を互いに固定した積層構造を仮定する。この積層構造の温度を一様に上昇させると、バイメタル効果により、図８（Ｂ）に示すように、外側に凸となるように変形する。一方で、この積層構造（特に針押さえ１８）において、高温測定時のプローブカードの温度勾配と同じように、下側が高温で上側が低温であると仮定すると、この積層構造は、図８（Ｃ）に示すように、内側に凸となるように変形する。実際には、これらの両方の影響があり、これらを相殺できれば、針押さえ１８の熱変形は抑制できるはずである。
【０００８】
このような観点から、補強板２２の材質として、熱膨張率の大きなアルミニウムを採用することが行われてきた。このような対策によって、高温測定時の針先高さのばらつきは比較的小さな範囲に収まっていた。例えば、特開平７−３２１１６８号公報に記載のプローブカードは、補強板としてアルミニウムなどの熱伝導性の良好な材質を使用している。したがって、この従来例は、熱膨張率の大きな補強板を採用している一例である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、針押さえ１８をさらに長くして、例えば８個のチップを同時に検査できるようにすると、上述のようにアルミニウム製の補強板２２を使うと、針先高さのばらつきが目立ってくることが判明した。すなわち、高温測定をすると、図９に示すように、アルミニウム製の補強板２２とセラミック製の針押さえ１８との組み合わせによるバイメタル効果が強く表れて、針押さえ１８が外側に凸になるように熱変形する。この針押さえ１８にはプローブ針２０の針先の近傍が固定されているので、針先高さのばらつき（Ｈ）が大きくなる。このように、針押さえ１８が長くなるにつれて、この針先高さのばらつきが目立ってきた。
【００１０】
この発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、針押さえを長くして多くのチップを同時に検査できるようにしたプローブカードにおいて、針押さえの熱変形を抑制して、高温測定時の針先高さのばらつきを少なくすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明のプローブカードは、プリント基板の外側に補強板を固定して、この補強板の内側に針押さえを固定したタイプのプローブカードにおいて、補強板の線膨張率を針押さえの線膨張率の１．２〜１．４倍にしたことを特徴としている。この場合の針押さえは細長くなっていて、その長手方向の寸法は９０〜３００ｍｍの範囲内である。すなわち、補強板と針押さえの線膨張率の関係を上述のように規定することで、長い針押さえにした場合における針押さえの熱変形を効果的に抑制できることを見出した。
【００１２】
針押さえの材質としてアルミナセラミックを用いた場合は、補強板の材質として、フェライト系ステンレス鋼とマルテンサイト系ステンレス鋼と析出硬化系ステンレス鋼とからなる群から選ばれたいずれか一つのステンレス鋼を選択する。こうすると、ちょうど、上述のような線膨張率の関係になる。ここで、各種の材質の線膨張率を次の表１に示す。
【００１３】
【表１】
材質線膨張率(ppm/℃) 倍率
アルミナセラミック 8.0 ‐‐‐
ＳＵＳ４１０（マルテンサイト系） 10.4 1.30
ＳＵＳ４３０（フェライト系） 10.4 1.30
ＳＵＳ６３０（析出硬化系） 10.8 1.35
ＳＵＳ３０４（オーステナイト系） 17.3 2.16
アルミニウム 21.6 2.70
ポリイミド 15.0 1.83
【００１４】
この表１の中で、材質の名称に「ＳＵＳ」が付くものはステンレス鋼である。「倍率」とは、アルミナセラミックの線膨張率に対する他の材質の線膨張率の倍率である。線膨張率の単位の中の「ｐｐｍ」は「１０のマイナス６乗」を意味する。針押さえの材質としてアルミナセラミックを採用する場合を考えると、アルミナセラミックの線膨張率は８．０ｐｐｍ／℃であるから、補強板の線膨張率は、その１．２〜１．４倍の、９．６〜１１．２ｐｐｍ／℃にするのがよい。この条件に合致するのは、上述の表１から、ＳＵＳ４１０（マルテンサイト系）、ＳＵＳ４３０（フェライト系）、ＳＵＳ６３０（析出硬化系）の各ステンレス鋼である。なお、マルテンサイト系、フェライト系、析出硬化系の各ステンレス鋼は、表１に示した代表例以外にも、多くの種類がＪＩＳ（日本工業規格）に規定されており、その線膨張率は、上述の代表例とそれほど変わらない。したがって、これらの系統のステンレス鋼であれば、アルミナセラミック製の針押さえに対して、本発明における補強板の材質として使用できる。
【００１５】
上述のようなステンレス鋼は、アルミナセラミックとの関係で本発明に最適な線膨張率を備えているが、それ以外にも、強度が十分にあること、錆びにくいこと、などの点でも、プローブカードの補強板の材質として適している。
【００１６】
ステンレス鋼の種類としては、このほかに、オーステナイト系ステンレス鋼（その代表例はＳＵＳ３０４）がよく知られているが、その線膨張率は、表１に示すように、上述のマルテンサイト系などのほかの系統のステンレス鋼と比較して、かなり大きい。したがって、アルミナセラミック製の針押さえと組み合わせる限りにおいては、オーステナイト系ステンレス鋼は、本発明の補強板の材質としては使えない。
【００１７】
表１では、従来の補強板の材質としてのアルミニウムと、プリント基板の主たる材質としてのポリイミド樹脂についても、その線膨張率を示してある。
【００１８】
本発明では、補強板と針押さえの間に金属製のスペーサを挿入してもよい。このスペーサの役割の一つは、針押さえの高さ調整である。針押さえをセラミックで形成した場合に、その厚さを精度良く形成するのは難しいので、機械加工の容易な金属製スペーサで厚さ調整できる。このような観点からは、スペーサの線膨張率は補強板と同程度にするのが好ましい。
【００１９】
スペーサの別の役割は、補強板と針押さえの熱変形の抑制である。スペーサの線膨張率を、補強板と針押さえのいずれの線膨張率よりも大きくすると、スペーサと針押さえの積層構造を考えると、バイメタル効果により、高温時に、外側に凸となるように熱変形する。一方、スペーサと補強板の積層構造を考えると、バイメタル効果により、内側に凸となるように熱変形する。これらの効果が互いに相殺されて、全体として、熱変形を抑制する働きをする。このような観点からは、針押さえの材質をアルミナセラミックとし、補強板の材質をフェライト系ステンレス鋼とマルテンサイト系ステンレス鋼と析出硬化系ステンレス鋼とからなる群から選ばれたいずれか一つのステンレス鋼とした場合に、スペーサの材質をアルミニウムとすることができる。
【００２０】
針押さえと補強板の厚さは、実用的には５〜１５ｍｍの範囲内である。このような実用的な厚さに対して、本発明における針押さえと補強板の線膨張率の倍率が有効である。補強板の厚さは針押さえの厚さと同等かそれ以上にするのが好ましい。また、スペーサを採用する場合は、スペーサの厚さは針押さえ及び補強板のいずれよりも薄くする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の第１の実施形態のプローブカードの平面図である。図２はその底面図である。図３（Ａ）は図１の３Ａ−３Ａ線断面図であり、図３（Ｂ）は図１の３Ｂ−３Ｂ線断面図である。
【００２２】
図１と図３（Ａ）に示すように、プリント基板３０の外側（被測定ウェーハが位置する側とは反対の側。図面では上側）の表面には、細長い矩形の補強板３２が４個所のネジ３４で固定されている。そして、プリント基板３０と補強板３２の接触面は接着剤で固定されている。補強板３２の内側（被測定ウェーハが位置する側。図面では下側）の表面には、細長い矩形の針押さえ３６が６個所のネジ３８で固定され、さらに補強板３２と針押さえ３６の接触面が接着剤で固定されている。図３（Ｂ）に示すように、補強板３２と針押さえ３６の中央にはそれぞれほぼ同じ大きさの開口部４４、４５が形成されている。図２と図３（Ａ）に示すように、プリント基板３０の中央には矩形の開口部４０が形成されていて、この開口部４０の内部に、開口部４０の壁面に触れることなく、針押さえ３６が配置されている。針押さえ３６の内側の表面（下面）は、プリント基板３０の内側の表面（下面）から下方に突き出ている。
【００２３】
補強板３２の平面形状は図１に示されている。針押さえ３６の平面形状は図２に示されている。図１に示すように、プローブカードを上方から見ると、補強板３２の開口部４４と針押さえ３６の開口部４５（図２を参照）から、プローブ針４２の針先位置が見える。
【００２４】
図３（Ｂ）に示すように、針押さえ３６の内側の表面（下面）には、プローブ針４２の針先に近い部分が接着剤で固定されている。プローブ針４２の基端はプリント基板３０の導体パターンに接着されている。
【００２５】
図３（Ａ）において、針押さえ３６の材質はアルミナセラミックであり、その線膨張率は８．０ｐｐｍ／℃である。補強板３２の材質はＳＵＳ４１０（マルテンサイト系ステンレス鋼）であり、その線膨張率は１０．４ｐｐｍ／℃である。したがって、針押さえ３６の線膨張率に対して補強板３２の線膨張率は１．３倍になっている。なお、プリント基板３０の主たる材質はポリイミドである。
【００２６】
このプローブカードの寸法例を述べると、図１において、円形のプリント基板３０の直径は２５０ｍｍである。補強板３２の外形は１６８×４４ｍｍであり、中央の開口部４４の寸法は１４０×１５ｍｍである。図２において、針押さえ３６の外形は１５４×３０ｍｍであり、中央の開口部４５の寸法は１４０×１５ｍｍである（補強板３２の開口部４４の寸法と同じである）。補強板３２の厚さは１０ｍｍであり、針押さえ３６の厚さも１０ｍｍである。
【００２７】
この実施形態では、針押さえ３６が１５４ｍｍと長いので、補強板３２の材質をＳＵＳ４１０とすることで、補強板３２をアルミニウムにした従来例と比較して、針押さえ３６自体の熱変形が抑制され、針先高さのばらつきが小さくなった。従来のアルミニウム製の補強板を用いたときには、室温時と比較して、高温測定時は、針先高さのばらつきの増加量が約４０μｍであった。これに対して、ＳＵＳ４１０製の補強板を用いたときは、室温時と比較して、高温測定時は、針先高さのばらつきの増加量は約１０μｍとかなり小さくなった。
【００２８】
図４は、本発明の第２の実施形態における、図３（Ａ）と同様の断面図である。この実施形態では、ＳＵＳ４１０製の補強板３２と、アルミナセラミック製の針押さえ３６の間に、アルミニウム製のスペーサ４６を挟んで接着剤で固定してある。スペーサ４６の厚さは３ｍｍであり、針押さえ３６の厚さは７ｍｍである。スペーサ４６の存在と、針押さえ３６の厚さ以外の点は、図１〜図３に示した第１の実施形態と同じである。この実施形態の場合、室温時と比較して、高温測定時は、針先高さのばらつきの増加量が約１５μｍであった。
【００２９】
【発明の効果】
この発明のプローブカードは、補強板の線膨張率を針押さえの線膨張率の１．２〜１．４倍にしたことにより、針押さえを９０〜３００ｍｍと長くした場合における針押さえの熱変形を効果的に抑制できて、高温測定時における針先高さのばらつきを少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態のプローブカードの平面図である。
【図２】図１のプローブカードの底面図である。
【図３】図１の３Ａ−３Ａ線断面図と３Ｂ−３Ｂ線断面図である。
【図４】この発明の第２の実施形態のプローブカードの正面断面図である。
【図５】従来のプローブカードの正面断面図である。
【図６】高温対策を施した従来のプローブカードの正面断面図である。
【図７】針押さえと補強板の平面図と、その熱変形を示す正面断面図である。
【図８】針押さえと補強板からなる積層構造の熱変形を説明する正面断面図である。
【図９】針押さえが熱変形した状態のプローブカードの正面断面図である。
【符号の説明】
３０プリント基板
３２補強板
３４ネジ
３６針押さえ
３８ネジ
４２プローブ針
４６スペーサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a probe card that inspects an object to be inspected at a high temperature, and more particularly, to a probe card in which a needle press and a material of a reinforcing plate that supports the needle holder are devised.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5A is a front sectional view when a wafer is inspected with a conventional probe card. In the wafer acceleration test, the probe card 14 is inspected while heat is applied from the chuck top 10 to the wafer 12. At this time, heat is transmitted from the high-temperature wafer 12 or the chuck top 10 to the probe card 14 by heat conduction and radiation. Then, as shown in FIG. 5B, the temperature of the surface of the printed circuit board 16 of the probe card 14 on the wafer 12 side (hereinafter referred to as “inside”) is the surface on the opposite side (hereinafter referred to as “outside”). The temperature becomes higher than the above temperature, and a temperature difference occurs in the thickness direction. Because of this temperature difference, the expansion due to thermal expansion differs between the inside and outside of the printed circuit board 16, and the printed circuit board 16 warps so as to be convex inward.
[0003]
A needle presser 18 is fixed to the printed circuit board 16, and a portion close to the needle tip of the probe needle 20 is fixed to the needle presser 18. Therefore, when the printed circuit board 16 is warped, the height of the needle tip of the probe needle 20 is increased. The position changes, and the variation in the needle tip height among the probe needles 20 increases.
[0004]
Therefore, various techniques for preventing thermal deformation of the probe card have been developed as countermeasures for high temperatures. FIG. 6A is a front cross-sectional view of a conventional probe card with a countermeasure against high temperature. In this probe card, the reinforcing plate 22 is fixed to the outer surface of the printed circuit board 16, and the needle presser 18 is fixed to the inner surface of the reinforcing plate 22. This reinforcing plate 22 is intended to suppress thermal deformation of the printed circuit board 16. It is known that a ceramic having a low coefficient of thermal expansion is used as the material of the reinforcing plate 22 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-98330). In this case, first, since the reinforcing plate 22 is made of ceramic, thermal deformation of the reinforcing plate 22 itself is small. The presence of the reinforcing plate 22 suppresses thermal deformation of the printed circuit board 16. Since the needle presser 18 is fixed to the reinforcing plate 22, thermal deformation of the printed circuit board 16 does not directly affect the needle presser 18. In the high temperature measurement, as shown in FIG. 6 (B), the printed board 16 is thermally deformed so as to protrude inward. However, if the reinforcing plate 22 does not thermally deform, the reinforcing plate 22 It only moves inward. Then, the needle tip height of the probe needle 20 only decreases as a whole, and the variation in the needle tip height between the probe needles is not so remarkable.
[0005]
Incidentally, in recent years, in order to increase the efficiency of inspection, a plurality of chips on a wafer are inspected simultaneously using a probe card. At the same time, the number of chips to be inspected tends to increase. FIG. 7A is a plan view of the probe holder 18 and the reinforcing plate 22 of the probe card in which four chips are simultaneously inspected. The probe needles 20 arranged in two rows are visible in the opening 24 of the needle presser 18, and a number of probe needles 20 that can simultaneously inspect the four chips are arranged. Inevitably, the needle presser 18 is elongated and the longer the number of tips that can be measured simultaneously, the larger the longitudinal dimension of the needle presser 18.
[0006]
Thus, when the needle presser 18 becomes longer, thermal deformation of the needle presser 18 itself becomes a problem in the structure of the conventional example of FIG. 6 described above. That is, as shown in FIG. 7B, the needle presser 18 (and the reinforcing plate 22 thereon) is also thermally deformed so as to protrude inward particularly in the longitudinal direction due to the temperature difference between the upper and lower sides thereof. . FIG. 7B shows a state of thermal deformation in the cross-sectional view taken along line 7B-7B in FIG. If the needle presser 18 and the reinforcing plate 22 are made of ceramic, they are less susceptible to thermal deformation than the printed circuit board 16, but if the needle presser 18 becomes longer, thermal deformation of the needle presser 18 in the longitudinal direction cannot be ignored. Disappear.
[0007]
Therefore, it has been considered to increase the coefficient of thermal expansion of the reinforcing plate so that the thermal deformation of the needle presser 18 can be offset. First, as shown in FIG. 8A, a laminated structure in which the needle presser 18 (low thermal expansion coefficient) and the reinforcing plate 22 (high thermal expansion coefficient) are fixed to each other is assumed. When the temperature of this laminated structure is increased uniformly, the bimetallic effect causes the outer layer to deform outwardly as shown in FIG. 8B. On the other hand, in this laminated structure (especially the needle presser 18), as with the temperature gradient of the probe card at the time of high temperature measurement, assuming that the lower side is high temperature and the upper side is low temperature, this laminated structure is shown in FIG. As shown in FIG. Actually, both of these effects are present, and if these can be offset, thermal deformation of the needle presser 18 should be suppressed.
[0008]
From this point of view, aluminum having a high coefficient of thermal expansion has been adopted as the material of the reinforcing plate 22. As a result of such measures, the variation in needle tip height during high temperature measurement was within a relatively small range. For example, the probe card described in JP-A-7-32168 uses a material having good thermal conductivity such as aluminum as a reinforcing plate. Therefore, this conventional example is an example in which a reinforcing plate having a large thermal expansion coefficient is employed.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the needle presser 18 is further lengthened so that, for example, eight chips can be inspected at the same time, when the aluminum reinforcing plate 22 is used as described above, the variation in the needle tip height may become conspicuous. found. That is, when a high temperature measurement is performed, as shown in FIG. 9, the bimetal effect due to the combination of the aluminum reinforcing plate 22 and the ceramic needle presser 18 appears strongly, so that the needle presser 18 protrudes outward. Deform. Since the vicinity of the needle tip of the probe needle 20 is fixed to the needle presser 18, the variation (H) in the needle tip height increases. Thus, as the needle presser 18 becomes longer, the variation in the needle tip height becomes conspicuous.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress thermal deformation of the needle presser in a probe card in which many needles can be inspected at the same time by extending the needle presser. Therefore, it is to reduce the variation in the needle tip height during high temperature measurement.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The probe card according to the present invention is a probe card of a type in which a reinforcing plate is fixed to the outside of a printed circuit board and a needle presser is fixed to the inside of the reinforcing plate. It is characterized by 1.2 to 1.4 times. In this case, the needle presser is elongated and its longitudinal dimension is in the range of 90 to 300 mm. That is, it has been found that by defining the relationship between the linear expansion coefficient of the reinforcing plate and the needle presser as described above, thermal deformation of the needle presser when the needle presser is long can be effectively suppressed.
[0012]
When alumina ceramic is used as the material for the needle presser, any one stainless steel selected from the group consisting of ferritic stainless steel, martensitic stainless steel and precipitation hardening stainless steel is used as the reinforcing plate material. select. If it carries out like this, it will be just the relationship of the linear expansion coefficient as mentioned above. Here, the linear expansion coefficients of various materials are shown in Table 1 below.
[0013]
[Table 1]
Material Linear expansion coefficient (ppm / ° C) Magnification alumina ceramic 8.0 ‐‐‐
SUS410 (Martensite) 10.4 1.30
SUS430 (ferrite type) 10.4 1.30
SUS630 (precipitation hardening type) 10.8 1.35
SUS304 (austenite) 17.3 2.16
Aluminum 21.6 2.70
Polyimide 15.0 1.83
[0014]
In Table 1, the material with “SUS” in the name of the material is stainless steel. “Magnification” is the magnification of the linear expansion coefficient of another material with respect to the linear expansion coefficient of alumina ceramic. “Ppm” in the unit of linear expansion coefficient means “10 to the negative sixth power”. Considering the case of using alumina ceramic as the material for the needle press, the linear expansion coefficient of alumina ceramic is 8.0 ppm / ° C. Therefore, the linear expansion coefficient of the reinforcing plate is 1.2 to 1.4 times that, It is good to set it to 9.6-11.2 ppm / degreeC. From Table 1 described above, SUS410 (martensite type), SUS430 (ferrite type), and SUS630 (precipitation hardening type) stainless steels meet this condition. In addition to the typical examples shown in Table 1, many types of martensitic, ferritic and precipitation hardening stainless steels are defined in JIS (Japanese Industrial Standards), and the linear expansion coefficient is This is not much different from the above-mentioned representative example. Therefore, any stainless steel of these systems can be used as the material of the reinforcing plate in the present invention against the alumina ceramic needle presser.
[0015]
The stainless steel as described above has the optimum linear expansion coefficient for the present invention in relation to the alumina ceramic, but in addition to that, the probe is also sufficient in terms of strength and resistance to rust. Suitable as material for card reinforcement.
[0016]
As the type of stainless steel, austenitic stainless steel (typical example is SUS304) is well known in addition to the above, but as shown in Table 1, its linear expansion coefficient is the above-described martensitic type. It is considerably larger than other types of stainless steel. Therefore, as long as it is combined with an alumina ceramic needle presser, austenitic stainless steel cannot be used as a material for the reinforcing plate of the present invention.
[0017]
Table 1 also shows the linear expansion coefficient of aluminum as a material of a conventional reinforcing plate and polyimide resin as a main material of a printed circuit board.
[0018]
In the present invention, a metal spacer may be inserted between the reinforcing plate and the needle presser. One of the roles of the spacer is to adjust the height of the needle presser. When the needle presser is made of ceramic, it is difficult to form the thickness with high accuracy, so the thickness can be adjusted with a metal spacer that is easy to machine. From such a viewpoint, it is preferable that the linear expansion coefficient of the spacer is approximately the same as that of the reinforcing plate.
[0019]
Another role of the spacer is to suppress thermal deformation of the reinforcing plate and the needle presser. When the linear expansion coefficient of the spacer is larger than the linear expansion coefficient of either the reinforcing plate or the needle presser, considering the laminated structure of the spacer and the needle presser, thermal deformation is performed so that it protrudes outward at high temperatures due to the bimetallic effect. To do. On the other hand, considering the laminated structure of the spacer and the reinforcing plate, it is thermally deformed so as to be convex inward due to the bimetal effect. These effects cancel each other, and as a whole, it functions to suppress thermal deformation. From such a viewpoint, the material of the needle presser is alumina ceramic, and the material of the reinforcing plate is any one stainless steel selected from the group consisting of ferritic stainless steel, martensitic stainless steel, and precipitation hardening stainless steel. In the case of steel, the spacer material can be aluminum.
[0020]
The thickness of the needle presser and the reinforcing plate is practically in the range of 5 to 15 mm. For such a practical thickness, the magnification of the linear expansion coefficient of the needle presser and the reinforcing plate in the present invention is effective. The thickness of the reinforcing plate is preferably equal to or greater than the thickness of the needle presser. Further, when a spacer is employed, the thickness of the spacer is made thinner than both the needle presser and the reinforcing plate.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a plan view of a probe card according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a bottom view thereof. 3A is a cross-sectional view taken along line 3A-3A in FIG. 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line 3B-3B in FIG.
[0022]
As shown in FIGS. 1 and 3A, four elongated rectangular reinforcing plates 32 are provided on the surface of the printed board 30 (on the side opposite to the side on which the wafer to be measured is located, the upper side in the drawing). It is fixed with the screw 34. And the contact surface of the printed circuit board 30 and the reinforcement board 32 is being fixed with the adhesive agent. On the inner surface of the reinforcing plate 32 (the side where the wafer to be measured is located, the lower side in the drawing), elongated rectangular needle holders 36 are fixed with six screws 38, and the reinforcing plate 32 and the needle holders 36 are in contact with each other. The surface is fixed with adhesive. As shown in FIG. 3B, openings 44 and 45 having substantially the same size are formed in the centers of the reinforcing plate 32 and the needle presser 36, respectively. As shown in FIGS. 2 and 3A, a rectangular opening 40 is formed in the center of the printed circuit board 30, and the inside of the opening 40 can be touched without touching the wall surface of the opening 40. A presser 36 is disposed. The inner surface (lower surface) of the needle presser 36 protrudes downward from the inner surface (lower surface) of the printed circuit board 30.
[0023]
The planar shape of the reinforcing plate 32 is shown in FIG. The planar shape of the needle presser 36 is shown in FIG. As shown in FIG. 1, when the probe card is viewed from above, the needle tip position of the probe needle 42 can be seen from the opening 44 of the reinforcing plate 32 and the opening 45 of the needle presser 36 (see FIG. 2).
[0024]
As shown in FIG. 3B, a portion close to the needle tip of the probe needle 42 is fixed to the inner surface (lower surface) of the needle presser 36 with an adhesive. The proximal end of the probe needle 42 is bonded to the conductor pattern of the printed circuit board 30.
[0025]
In FIG. 3A, the material of the needle presser 36 is alumina ceramic, and its linear expansion coefficient is 8.0 ppm / ° C. The material of the reinforcing plate 32 is SUS410 (martensitic stainless steel), and its linear expansion coefficient is 10.4 ppm / ° C. Therefore, the linear expansion coefficient of the reinforcing plate 32 is 1.3 times that of the needle presser 36. The main material of the printed circuit board 30 is polyimide.
[0026]
An example of the dimensions of this probe card will be described. In FIG. 1, the diameter of the circular printed circuit board 30 is 250 mm. The outer shape of the reinforcing plate 32 is 168 × 44 mm, and the dimension of the central opening 44 is 140 × 15 mm. In FIG. 2, the outer shape of the needle presser 36 is 154 × 30 mm, and the size of the central opening 45 is 140 × 15 mm (the same as the size of the opening 44 of the reinforcing plate 32). The thickness of the reinforcing plate 32 is 10 mm, and the thickness of the needle presser 36 is also 10 mm.
[0027]
In this embodiment, since the needle presser 36 is as long as 154 mm, by making the material of the reinforcing plate 32 SUS410, thermal deformation of the needle presser 36 itself is suppressed compared to the conventional example in which the reinforcing plate 32 is made of aluminum. , Needle point height variation became smaller. When a conventional aluminum reinforcing plate was used, the increase in the variation in the needle tip height was about 40 μm at the time of high temperature measurement as compared with the room temperature. On the other hand, when the reinforcing plate made of SUS410 was used, the amount of increase in the variation in the needle tip height was considerably smaller at about 10 μm at the time of high temperature measurement than at room temperature.
[0028]
FIG. 4 is a cross-sectional view similar to FIG. 3A in the second embodiment of the present invention. In this embodiment, an aluminum spacer 46 is sandwiched between a reinforcing plate 32 made of SUS410 and a needle presser 36 made of alumina ceramic and fixed with an adhesive. The spacer 46 has a thickness of 3 mm, and the needle presser 36 has a thickness of 7 mm. The points other than the presence of the spacer 46 and the thickness of the needle presser 36 are the same as those in the first embodiment shown in FIGS. In the case of this embodiment, the amount of increase in the variation in the needle tip height was about 15 μm at the time of high temperature measurement as compared with the room temperature.
[0029]
【The invention's effect】
In the probe card of the present invention, the linear expansion coefficient of the reinforcing plate is 1.2 to 1.4 times the linear expansion coefficient of the needle holder, so that the needle holder is thermally deformed when the needle holder is lengthened to 90 to 300 mm. Can be effectively suppressed, and variations in the needle tip height during high temperature measurement can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a probe card according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a bottom view of the probe card of FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line 3A-3A and a cross-sectional view taken along line 3B-3B in FIG.
FIG. 4 is a front sectional view of a probe card according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a front sectional view of a conventional probe card.
FIG. 6 is a front sectional view of a conventional probe card with a countermeasure against high temperature.
FIG. 7 is a plan view of a needle presser and a reinforcing plate and a front sectional view showing thermal deformation thereof.
FIG. 8 is a front sectional view for explaining thermal deformation of a laminated structure including a needle presser and a reinforcing plate.
FIG. 9 is a front sectional view of the probe card in a state where the needle press is thermally deformed.
[Explanation of symbols]
30 Printed circuit board 32 Reinforcement plate 34 Screw 36 Needle presser 38 Screw 42 Probe needle 46 Spacer

Claims

Probe card with the following features.
(A) A wiring pattern is formed on the printed circuit board, and the proximal end of the probe needle is connected to the wiring pattern.
(B) An opening penetrating in the thickness direction is formed in the center of the printed circuit board.
(C) A reinforcing plate is fixed on the surface of the printed circuit board opposite to the side from which the probe needle tip protrudes (hereinafter referred to as the inner side) so as to at least partially cover the opening. Yes.
(D) A needle presser is fixed to the inner surface of the reinforcing plate, and an inner end surface of the needle presser protrudes from the opening inward from the inner surface of the printed circuit board .
(E) A portion close to the tip of the probe needle is fixed to the inner end face of the needle presser.
(F) The linear expansion coefficient of the reinforcing plate is 1.2 to 1.4 times the linear expansion coefficient of the needle presser.
(G) The outer shape of the needle presser is elongated, and its longitudinal dimension is in the range of 90 to 300 mm.
(H) The material of the needle press is alumina ceramic, and the material of the reinforcing plate is any one stainless steel selected from the group consisting of ferritic stainless steel, martensitic stainless steel and precipitation hardening stainless steel It is steel.

2. The probe card according to claim 1 , wherein the thickness of the needle press is 5 to 15 mm, and the thickness of the reinforcing plate is 5 to 15 mm.

The probe card according to claim 1 or 2 , wherein a metal spacer is fixed between the reinforcing plate and the needle presser.

4. The probe card according to claim 3 , wherein a linear expansion coefficient of the spacer is equal to or greater than a linear expansion coefficient of the reinforcing plate, and the thickness of the spacer includes the thickness of the needle presser and the reinforcing plate. A probe card characterized by being smaller than any of the thicknesses.

Probe card, wherein the probe card smell of claim 4, wherein Te, the material of the pre-Symbol spacers are the same or aluminum material of the reinforcing plate.