JP4060984B2 - 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、半導体ウエーハにマトリクス状に形成された複数のチップの通電試験に用いて好適なプローブカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエーハには、一般に、複数の集積回路部すなわちＩＣチップ部（本発明においては、単に「チップ」という。）がマトリクス状に形成される。各チップは、矩形の形状を有しており、また四角形の各辺に対応する縁部に複数の電極パッドすなわち電極部を有する。マトリクスの各行及び各列を形成するチップは、一列に整列されている。チップは、最終的に１つ１つに切り離される。
【０００３】
この種のチップは、回路が仕様書通りに動作するか否かの通電試験をされる。そのような通電試験は、ウエーハの状態において行われることが多く、また針先を電極部に押圧される複数のプローブを備えたプローブカードを用いて行われる。この種の通電試験において、チップを１つずつ検査するのでは、１つのウエーハ上の全チップを検査するのに長時間を要する。
【０００４】
上記のことから、１つのウエーハ上のチップを複数ずつ検査するプローブカードは種々提案されている。この種のプローブカードを用いる場合、１つのウエーハ上のチップを１つおき又は２つおきの複数のチップ、若しくは、行又は列方向に一列に連続する複数のチップからなる複数のグループに分け、グループ毎に検査し、これにより１つのウエーハについての検査回数を減らし、全チップの検査に要する時間を短縮する。
【０００５】
しかし、上記の従来のプローブカードは、同時に検査可能のグループが１つおき又は複数おきのチップ若しくは一列に連続するチップであるから、十字状に交差する仮想的境界線を介して隣り合う４つのチップ（すなわち、境界線の交差部の周りに位置する４つのチップ）を同時に検査することができず、したがって１つのウエーハ当たりの通電試験回数（検査回数）が多く、１つのウエーハ当たりの検査時間が長い。
【０００６】
隣り合う４つのチップを同時に検査することができるプローブカードの１つとして、多数のチップと同数のプローブを長い複数の支持体に取り付け、それらの支持体を配線基板に格子状に配置した技術がある（特開平９−２８３５７５号公報）。
【０００７】
【解決しようとする課題】
しかし、上記のプローブカードでは、各支持体に多数のプローブを装着しなければならないから、支持体へのプローブの装着作業が面倒である。特に、装着ミスのプローブが１つでも存在すると、その支持体が不良品となり、支持体及びプローブの歩留りが悪く高価なるから、支持体へのプローブの装着作業を慎重に行わなければならない。
【０００８】
それゆえに、半導体ウエーハ上のチップの検査に用いるプローブカードにおいては、十字状に交差する境界線を介して隣り合う４つのチップの同時検査が可能であるにもかかわらず、プローブを絶縁板に格子状に配置する作業を容易にすることが重要である。
【０００９】
【解決手段、作用及び効果】
本発明のプローブカードは、互いに交差する２つの仮想的な境界線に沿って伸びる複数のスロットをほぼ格子状に有する絶縁板と、前記スロットを貫通した状態に前記絶縁板にほぼ格子状に配置されされた複数のプローブであって前記絶縁板に接着された複数のプローブとを含む。各スロットを貫通するプローブは、針先が前記境界線に対して一方側に位置する複数のプローブを含む第１のプローブ群と、針先が前記境界線に対して他方側に位置する複数のプローブを含む第２のプローブ群とに分けられている。前記境界線の交差部の周りの４対のプローブ群は、少なくとも前記交差部の近傍に位置する複数のプローブの針先側部分を前記絶縁板への接着位置に対し前記交差部の周りの方向における同じ方向に延在させている。
【００１０】
プローブカードは、格子の交差部の周りに位置する第１及び第２のプローブ群の針先を、それぞれ、交差部から伸びる境界線部分の交差部を介して隣り合う２つのチップの一方及び他方の電極群の電極部に対向され、対向する電極部に押圧される。
【００１１】
格子の交差部の周りの４対のプローブ群は、少なくとも交差部近傍の複数のプローブの針先側部分を絶縁板への装着位置に対し同じ側に（すなわち、風車状に）延在させている。このため、交差部近傍の複数のプローブが複数のプローブ群を絶縁板に格子状に配置する作業の妨げにならず、したがってほぼ十字状に交差する仮想的境界線を介して隣り合う４つのチップを同時に検査することができる。
【００１２】
前記交差部の周りの４組の第１及び第２のプローブ群は、全てのプローブの針先側部分を前記絶縁板への接着位置に対し前記交差部の周りの方向における同じ方向に延在させていてもよい。このようにすれば、交差部の周りの全てのプローブが絶縁板への接着位置に対し同じ側に延在するから、絶縁板へのプローブの装着作業が容易になる。
【００１３】
プローブカードは、さらに、各スロットを貫通するプローブが接着されたベースであって前記スロットに配置されて前記スロットに接着されたベースを含むことができる。このようにすれば、各スロットを貫通するプローブをベースに針立てしてプローブブロックを形成し、そのプローブブロックをスロットに接着することができるから、各スロットへのプローブの装着作業がより容易になる。
【００１４】
プローブカードは、さらに、前記プローブ群に対応されて対応するプローブ群のプローブに接続された複数のケーブルを含んでいてもよいし、前記絶縁板が装着された配線基板を含んでいてもよい。前記配線基板は、前記スロットの周りに形成されて前記ケーブルが接続される複数のコネクタと、該コネクタの周りに形成されて前記コネクタに個々に接続された複数のテスターランドとを備えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照するに、プローブカード１０は、図６に一部を示すように、半導体ウエーハ１２にマトリクス状に形成された多数のＩＣチップ１４の通電試験に用いられる。ウエーハ１２は、多数のチップ１４を行及び列の形に形成している。それえゆえに、チップ１４は、互いに交差するＸ方向及びＹ方向へ伸びる複数の仮想的な境界線（実施例では、スクライブライン）１６及び１８において分けられている。
【００１６】
境界線１６及び１８の交差部２０は、後に説明する格子の交差部に対応する。各チップ１４は、矩形の形状をしており、また矩形の辺に対応する各縁部に電極群を有する。各電極群は、対応する縁部に境界線１６又は１８の方向に間隔をおいて一列に形成された複数の電極パッドすなわち電極部２２からなる。
【００１７】
プローブカード１０は、円板状の配線基板３０と、配線基板３０の下面に配置された長方形の絶縁板３２と、絶縁板３２にほぼ格子状に配置された複数のプローブ３４と、プローブ３４に接続されたケーブル３６とを含む。
【００１８】
配線基板３０は、複数の長方形の開口３８を中央に有し、ケーブル３６がその端部において電気的に接続された複数のコネクタ４０を開口３８の周りに有し、図示しないテスターに電気的に接続される複数のテスターランド４２を外周部に有する。
【００１９】
各開口３８は、配線基板３０を厚さ方向に貫通している。各コネクタ４０は、複数の接点部を有しており、また配線基板３０の上側に配置されている。コネクタ４０の各接点部は、配線基板３０に形成された配線パターンの配線部によりテスターランド４２に電気的に接続されている。
【００２０】
図１、図３、図４及び図５に示すように、絶縁板３２は、境界線１６，１８に沿って伸びる複数のスロット４４を有する。スロット４４は、それらによりほぼ格子状の形を形成する位置に設けられている。各スロット４４は、検査すべきチップ１４の１つの縁部に対応されている。絶縁板３２は、開口３８を閉塞するように、配線基板３０の下面に複数のねじ部材４６により取り付けられている。
【００２１】
各プローブ３４は、導電性の金属細線から製作されている。各プローブ３４は、図４に示すように、チップ１４の電極部２２に押圧される針先部をその針先部の後端に続く針主体部に対し一方側に曲げており、また針主体部の後端に続く針後部を針主体部に対し針先部と反対側に曲げている。
【００２２】
各プローブ３４は、針後部が絶縁板３２のスロット４４を貫通して上下方向へ伸び、かつ針主体部が絶縁板３２の下方側をスロット４４の幅方向へ伸び、さらに針先部が絶縁板３２の下側において下方へ伸びる状態に、スロット４４に配置された接着剤４８により絶縁板３２に接着されている。
【００２３】
図３及び図６に示すように、各スロット４４を貫通するプローブ３４は、針先が境界線１６又は１８に対して一方側に位置する複数のプローブを含む第１のプローブ群と、針先が境界線１６又は１８に対して他方側に位置する複数のプローブを含む第２のプローブ群とに分けられている。
【００２４】
それゆえに、第１のプローブ群の全てのプローブ３４の針先と第２のプローブ群の全てのプローブ３４の針先とは、スロット４４の幅方向（すなわち、Ｘ方向又はＹ方向）に互いに間隔をおいているが、スロット４４の幅方向における同じ側に位置されている。
【００２５】
図示の例では、第１及び第２のプローブ群のプローブ３４の針先は、対応するスロット４４の方向にプローブ群毎に一列に整列されている。しかし、第１及び第２のプローブ群のプローブの針先は、プローブ群毎にジグザグ状に又は複数列に位置していてもよい。
【００２６】
境界線１６，１８の交差部（すなわち、格子の交差部）２０の周りの４対の第１及び第２のプローブ群のプローブ３４は、針主体部を含む針先側の部分を絶縁板３２への装着位置に対し交差部２０の周りの方向における同じ方向に（風車状に）延在させている。このため、それら４対のプローブ群のプローブ３４の針先側部分は、交差部２０を中心とする回転対称の箇所に位置させている。
【００２７】
各スロット４４を貫通する第１及び第２のプローブ群は、それぞれ、スロット４４の幅方向（Ｘ方向又はＹ方向）に隣り合う、すなわち境界線１６又は１８を介して隣り合うチップ１４の境界線１６又は１８を介して隣り合う一方及び他方の電極群に対応されている。
【００２８】
各ケーブル３６は、図５に示すように、複数の導電部５０を電気絶縁性フィルムに印刷配線技術により並列的に形成した可撓性のフラットケーブル（いわゆる、ＦＰＣ）であり、またプローブ群毎に設けられている。ケーブル３６の各導電部５０は、対応するプローブ３４の後端部に電気的に接続されていると共に、対応するコネクタ４０の接点部に電気的に接続されている。
【００２９】
ケーブル３６は、一般的なフラットケーブル、同軸ケーブル等、ＦＰＣ以外のケーブルであってもよい。また、ケーブル３６を用いることなく、針後部の長いプローブを用い、それらのプローブの後端をコネクタ４０又はテスターランド４２に直接接続してもよい。
【００３０】
プローブカード１０は、先ず配線基板３０、絶縁板３２、プローブ３４及びケーブル３６を準備し、次いでプローブ３４を絶縁板３２に上記のように配置してプローブ組立体５２を製作し、次いでプローブ組立体５２を絶縁板３２において配線基板３０にねじ止めすることにより、組み立てることができる。
【００３１】
プローブ３４を絶縁板３２に配置するとき、全てのプローブ３４の針先側部分が接着剤４８による絶縁板３２への装着位置に対し交差部２０の周りの方向における同じ方向に延在するように、配置される。これにより、交差部２０の周りの４対のプローブ群は、プローブ３４の針先部側部分が絶縁板３２への装着位置から同じ側に延在するように、風車状に配置される。
【００３２】
また、図３及び図６に示すように、プローブ３４を絶縁板３２に配置するとき、各スロット４４を貫通する第１及び第２のプローブ群のプローブ３４は、それらの針先が境界線１６又は１８を介して反対の側となるように、絶縁板３２に接着される。
【００３３】
各ケーブル３６は、絶縁板３２を配線基板３０に組み付けた後に、図４及び５に示すように各導電部５０を各プローブ３４の針端部に電気的に接続される。しかし、プローブ３４を絶縁板３２に装着する前に又は絶縁板３２を配線基板３０に装着する前に、各ケーブル３６をプローブ３４に電気的に接続してもよい。各ケーブル３６は、最終的に対応するコネクタ４０に接続される。
【００３４】
針先の高さ位置及び電極部２２に対するプローブ３４の位置の調整は、プローブ３４を絶縁板３２に装着する際において行われると共に、プローブ組立体５２を配線基板３０に組み付ける際に行われる。
【００３５】
なお、各スロット４４を貫通するプローブ３４を対応するスロット４４に接着剤４８により直接針立てして接着する代わりに、図４に示すようにそれらのプローブ３４を接着剤によりベース５４に装着（針立て）してプローブブロックを形成し、そのプローブブロックをスロット４４に接着してもよい。そのようにすれば、各スロット４４へのプローブ３４の装着作業がより容易になる。
【００３６】
プローブカード１０は、各スロット４４を貫通する第１及び第２のプローブ群のプローブ３４の針先が、それぞれ、境界線１６又は１８を介して隣り合うチップ１４の隣り合う一方及び他方の電極群の電極部に対向されて、それらの電極部２２に押圧することができるように、検査装置に組み付けられ、その状態でプローブ３４の針先を対応する電極群の電極部２２に押圧される。
【００３７】
プローブカードは、１つの半導体ウエーハ１２上の全てのチップ１４を同時に検査することができるように、１つの半導体ウエーハ１２上の電極２２の数と同数のプローブを備えていてもよい。しかし、そのようにすると、用いるプローブ数が多くなりすぎるから、テスターの電気回路の負荷が大きくなりすぎると共に、プローブの破損に起因してプローブカード１０が損傷する可能性が高くなる。それゆえに、プローブカードは、１つの半導体ウエーハ上の全てのチップを複数回（例えば、２から３回程度）に分けて検査する構造とすることができる。
【００３８】
プローブカード１０によれば、交差部２０の周りの４対のプローブ群のプローブ３４が針先側部分を同じ側に風車状に突出させているから、プローブ３４が同じ交差部２０の周り他の組のプローブ３４及び他の交差部２０の周りのプローブを絶縁板に装着する作業の妨げにならず、したがって十字状に交差する境界線１６，１８を介して隣り合う４つのチップを同時に検査することができる。
【００３９】
また、各スロット４４を貫通する全てのプローブ３４が針先側部分を同じ側に延在させているから、絶縁板３２へのプローブ３４の装着作業が容易になる。
【００４０】
さらに、スロット４４毎にプローブ３４を絶縁板３２に接着することができるから、多数のチップ用のプローブ数と同数のプローブを装着する支持体を用いる必要がなく、各スロット３２に装着すべきプローブ数を著しく少なくすることができる。
【００４１】
各プローブ３４は、図７（Ａ）に示すように、円形の断面形状を有するプローブ３４ａであってもよい。しかし、プローブをプレス加工により又はプローブを板材からの打ち抜き加工で製作することにより、プローブを図７（Ｂ）又は（Ｃ）に示すように断面扁平のプローブ３４ｂ又は断面楕円形のプローブ３４ｃとし、プローブをその厚さ方向に配列してもよい。後者のプローブを用いれば、プローブをより狭ピッチで配置することができる。
【００４２】
上記実施例では、各スロット４４を貫通する全てのプローブ３４の針先側部分を同じ側に風車状に延在させているが、図８に示すように、交差部２０に最も近い複数のプローブの針先側部分を風車状に同じ側に延在させ、他のプローブの針先側部分を他の側に延在させてもよい。
【００４３】
また、上記実施例では、全てのプローブ３４の針先側部分をスロット４４の位置からさらにスロット４４の幅方向へ突出させているが、全て又は一部のプローブ３４の針先側部分をスロット４４の位置からさらにスロット４４の幅方向へ突出させなくてもよい。
【００４４】
本発明は、上記実施例に限定されない。本発明は、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るプローブカードの一実施例を示す平面図であってケーブルを除去して示す平面図
【図２】 図１に示すプローブカードの正面図
【図３】 ２つの仮想線の十字状交差部の近傍を拡大した平面図
【図４】 図３における４−４線に沿って得た断面図
【図５】 図４における５−５線に沿って得た断面図
【図６】 図１に示すプローブカードで用いるプローブ組立体のプローブとチップの電極部との関係を示す図
【図７】 プローブの断面形状の実施例を示す図
【図８】 プローブ組立体の他の実施例におけるプローブの配置例を示す図
【符号の説明】
１０ プローブカード
１２ 半導体ウエーハ
１４ ＩＣチップ
１６，１８ 境界線
２０ 交差部
２２ チップの電極部
３０ 配線基板
３２ 絶縁板
３４ プローブ
３６ ケーブル
３８ 配線基板の開口
４０ コネクタ
４２ テスターランド
４４ スロット
４６ 組み付け用のねじ部材
５２ プローブ組立体
５４ ベース

Claims (5)

1. 互いに交差する２つの仮想的な境界線に沿って伸びる複数のスロットをほぼ格子状に有する絶縁板と、前記スロットを貫通した状態に前記絶縁板にほぼ格子状に配置されされた複数のプローブであって前記絶縁板に接着された複数のプローブとを含み、
   各スロットを貫通するプローブは、針先が前記境界線に対して一方側に位置する複数のプローブを含む第１のプローブ群と、針先が前記境界線に対して他方側に位置する複数のプローブを含む第２のプローブ群とに分けられており、
   前記境界線の交差部の周りの４対の第１及び第２のプローブ群は、少なくとも前記交差部の近傍に位置する複数のプローブの針先側部分を前記絶縁板への接着位置に対し前記交差部の周りの方向における同じ方向に延在させている、プローブカード。
2. 前記交差部の周りの４対の第１及び第２のプローブ群は、全てのプローブの針先側部分を前記絶縁板への接着位置に対し前記交差部の周りの方向における同じ方向に延在させている、請求項１に記載のプローブカード。
3. さらに、各スロットを貫通するプローブが接着されたベースを含み、該ベースは前記スロットに配置されて前記スロットに接着されている、請求項１又は２に記載のプローブカード。
4. さらに、前記プローブ群に対応されて対応するプローブ群のプローブに接続された複数のケーブルを含む、請求項１，２又は３に記載のプローブカード。
5. さらに、前記絶縁板が装着された配線基板を含み、前記配線基板は、前記スロットの周りに形成されて前記ケーブルが接続される複数のコネクタと、該コネクタの周りに形成されて前記コネクタに個々に接続された複数のテスターランドとを備える、請求項４に記載のプローブカード。

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