JP4060985B2

JP4060985B2 - プローブカード

Info

Publication number: JP4060985B2
Application number: JP10041299A
Authority: JP
Inventors: 義栄長谷川
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2019-04-07
Also published as: JP2000292442A

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。
【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、プローブブロックを格子状に組み合わせ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、針先が整列された複数のプローブをそれぞれ含む第１及び第２のプローブ群及び前記プローブを支持する支持体を備える複数のプローブブロックと、該プローブブロックを基板にほぼ格子状に組み付ける複数の組付体とを含む。前記第１及び第２のプローブ群のプローブの針先は、それぞれ、仮想的境界線に対して一方側及び他方側に位置されている。格子の交差部の周りの複数のプローブブロックは、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支持体による支持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】
プローブブロックは、組付体により基板に配置される。このため、多数のチップのプローブ数と同数のプローブを各プローブブロックに装着する必要がなく、各プローブブロック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。
【００１１】
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。
【００１２】
格子の交差部の周りの複数のプローブブロックは、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支持体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及び支持体が複数のプローブブロックを格子状に組み合わせる作業の妨げにならず、したがってほぼ十字状の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。
【００１３】
前記交差部の周りの複数のプローブブロックは、全てのプローブの針先側部分を前記支持体による支持位置に対し前記交差部の周りの方向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もよい。このようにすれば、各プローブブロックの全てのプローブが支持体から同じ側に風車状に突出されるから、支持体へのプローブの装着作業が容易になる。
【００１４】
各組付体は、４つのプローブブロックをほぼ十字状に組み合わせて前記基板に組み付けるものであってもよい。このようにすれば、各ブロックブロックを交差部から放射状に伸びる１つの仮想的境界線に対応させることができるから、支持体へのプローブの装着作業がより容易になる。
【００１５】
これの代わりに、前記組付体は、第１の方向に間隔をおいて該第１の方向と交差する第２の方向へ伸びる状態に前記基板に並列的に配置されており、各組付体は複数のプローブブロックをそれらが前記第２の方向へ伸びる状態にほぼ一列に組み付けており、隣り合う組付体は複数のプローブブロックを該プローブブロックが前記第１の方向へ伸びる状態に前記第２の方向に間隔をおいて組み付けていてもよい。
【００１６】
上記いずれの場合も、格子状のプローブ組立体の組立作業が容易になり、またプローブブロックを基板に直接組み付ける場合に比べ、基板へのプローブブロックの組み付けが容易になる。
【００１７】
また、上記のいずれの場合も、前記プローブブロックを前記組付体にねじ止めし、前記組付体を前記基板にねじ止めすることができる。このようにすれば、基板へのプローブブロックの組み付けがより容易になる。
【００１８】
プローブカードは、さらに、プローブブロックに対応された複数のフラットケーブルを含み、各フラットケーブルを対応するプローブブロックのプローブに接続させると共に、前記基板に形成されたスロットに貫通させてもよい。
【００１９】
前記基板は、前記スロットの周りに形成されて前記フラット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。
【００２０】
【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７及び図８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。
【００２１】
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。
【００２２】
プローブカード１０は、円板状の配線基板３０と、配線基板３０の下面側にほぼ格子状に配置された複数のプローブブロック３２と、プローブブロック３２がほぼ格子状に組み合わされて配線基板３０に配置された複数の組付体３４と、各プローブブロック３２に接続されたケーブル３６とを含む。
【００２３】
配線基板３０は、複数のスロット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をそれらスロット３８の配置領域の周りに有し、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。
【００２４】
各スロット３８は、各チップ１４の対向する一対の縁部の一方の近傍に形成されており、またその縁部の方向に伸びて配線基板３０を貫通している。ケーブル３６は、複数の導電部を電気絶縁性のフィルムに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、スロット３８を貫通している。
【００２５】
各コネクタ４０は、ケーブル３６の導電部が個々に接続される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。
【００２６】
図３から図６に示すように、各プローブブロック３２は、複数のプローブ４４を板状の支持体４６に接着剤４８のような非導電性の適宜な手段により並列的に配置している。各プローブ４４は、導電性の金属細線から製作されている。これに対し、支持体４６は、電気絶縁材料から製作されており、また幅方向が上下方向となるように配線基板３０に組み付けられている。
【００２７】
各プローブ４４は、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。
【００２８】
各プローブ４４は、針後部が支持体４６の厚さ方向における一方側を上方へ伸び、かつ針主体部が支持体４６の下方側を支持体の厚さ方向へ伸びて支持体４６の厚さ方向における他方側へ突出し、さらに針先部が支持体４６の厚さ方向における他方側において下方へ伸びる状態に、針後部において支持体４６に接着されている。
【００２９】
各プローブブロック３２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４４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４４を含む第２のプローブ群とを備えている。
【００３０】
それゆえに、第１のプローブ群の全てのプローブ４４の針先と第２のプローブ群の全てのプローブ４４の針先とは、支持体４６の厚さ方向（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、支持体４６の厚さ方向における同じ側に位置されている。各プローブ群のプローブ４４は、後端部においてケーブル３６の導電部に電気的に接続されている。
【００３１】
図示の例では、第１及び第２のプローブ群のプローブ４４の針先は、対応するスロット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。
【００３２】
図８に示すように、各プローブブロック３２の一方及び他方のプローブ群は、それぞれ、支持体４６の厚さ方向に隣り合うチップ１４（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、プローブ４４の針先を対応する電極群の電極部２２に押圧される。
【００３３】
図３に示すように、支持体４６は、図示の例では厚い板状のブロック（組み付けブロック）であり、またその厚さ方向における一方側に幅方向全体にわたって伸びる凹所を有する。このため、各支持体４６の長手方向の両端部の厚さ寸法は中央部のそれより大きくされており、各支持体４６の長手方向両端部はかぎ型の平面形状とされている。各支持体４６は、上方に開放するねじ穴５０を長手方向の各端部に有する。
【００３４】
図３に示すように、各組付体３４は、正方形の板の形を有しており、またそれぞれが支持体４６の一端上部が嵌合される４つの凹所５２を有する。各凹所５２は、厚さ方向の一方に開放すると共に、四角形の辺に対応する一側部に開放している。各組付体３４は、さらに、支持体４６を当該組付体３４に組み付けるねじ部材５４のための貫通穴５６と、当該組付体３４を配線基板３０に組み付けるねじ部材５８のためのねじ穴６０とを有する。
【００３５】
プローブカード１０は、以下のように組み立てることができる。
【００３６】
先ず、配線基板３０、プローブブロック３２、組付体３４及びケーブル３６が準備される。
【００３７】
次いで、図３に示すように、４つのプローブブロック３２が組付体３２によりほぼ十字状に組み合わされるように、プローブブロック３２がほぼ格子状に組み合わされる。
【００３８】
この組み合せ時、４つのプローブブロック３２は、全てのプローブ４４が支持体４６に対し境界線１６，１８の交差部（すなわち、格子の交差部）２０の周りの一方側に位置するように、換言すれば、全てのプローブ４４の針主体部を含む針先側の部分が支持体４６による支持位置（接着剤４８の位置）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。
【００３９】
これにより、交差部２０の周りの４つのプローブブロック３２は、プローブ４４の針先側の部分を支持体４６から同じ側に風車状に突出させ、プローブ４４の針先を交差部２０を中心とする回転対称の箇所に位置させている。
【００４０】
次いで、各ねじ部材５４がプローブブロック３２の貫通穴５６を介してねじ穴５０に螺合される。これにより、各プローブブロック３２が所定の組付体３４に組み付けられて、図６に示すように多数のプローブブロック３２をほぼ格子状の組み立てて、多数のプローブ４４をほぼ格子状に配置したプローブ組立体６２が形成される。同じ組付体３４に組み付けられた４つのプローブブロック３２は堅固に結合される。
【００４１】
次いで、各ねじ部材５８が配線基板３０の貫通穴６４（図３参照）を介して所定の組付体３４のねじ穴６０に螺合される。これにより、プローブ組立体６２が配線基板３０に堅固に組み付けられる。
【００４２】
各ケーブル３６は、プローブ組立体６２を配線基板３０に組み付ける前までに、好ましくはプローブブロック３２を組付体３４に組み付ける前までに、より好ましくは予め、配線基板３０のスロット３８に通されると共に、一端部をプローブ群に電気的に接続される。その後、各ケーブル３６が他端部をコネクタ４０に接続される。
【００４３】
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。
【００４４】
プローブブロック相互の間の針先の高さ位置及び電極部２２に対するプローブ４４の位置の調整は、プローブ組立体６２を配線基板３０に組み付ける前及び組み付け途中のいずれにおいて行ってもよい。しかし、プローブ組立体６２を配線基板３０に組み付ける前、特にプローブブロック３２を格子状に組み立てる途中において、それらの位置の調整をすることが好ましい。
【００４５】
図８に示すように、プローブ組立体６２は、各プローブブロック３２の一方及び他方のプローブ群のプローブ４４の針先が対応する境界線１６又は１８を介して反対の側となるように、配線基板３０に組み付けられる。
【００４６】
それゆえに、各プローブブロック３２の一方及び他方のプローブ群は、それぞれ、支持体４６の厚さ方向に隣り合うチップ１４の隣り合う一方及び他方の電極群に対応され、またプローブ４４の針先を対応する電極群の電極部２２に押圧される。
【００４７】
プローブカード１０は、交差部２０の周りの各プローブブロック３２のプローブ群が境界線１６，１８を介して隣り合う４つのチップ１４の電極群のうち、境界線１６又は１８に沿って形成された電極群に対応され、各プローブ４４の針先を対応する電極群の電極部２２に押圧可能に、検査装置に組み付けられる。
【００４８】
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。
【００４９】
プローブカード１０によれば、交差部２０から境界線１６，１８に沿って放射状に伸びる４つのプローブブロック３２がプローブ４４を支持体４６から同じ側に風車状の突出させているから、同じ組付体３４に組み付けられた４つのプローブブロック３２、特にプローブ４４及び支持体４６が、複数のプローブブロック３２を格子状のプローブ組立体６２に組み立てる作業の妨げにならず、したがって十字状の仮想的境界線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。
【００５０】
また、各プローブブロック３２の全てのプローブ４４が支持体４６から同じ側に突出しているから、各支持体４６へのプローブ４４の組み付け作業が容易になる。
【００５１】
さらに、交差部２０から放射方向に伸びて十字状に組み合わされた４つのプローブブロック３２のそれぞれを交差部２０から放射状に伸びる１つの境界線１６又は１８に対応させることができ、したがって支持体４６へのプローブ４４の組み付け作業がより容易になる。
【００５２】
さらに、複数のプローブブロック３２をそれらの端部において組付体３４に４つずつ嵌合させると共にねじ止めすることにより、格子状のプローブ組立体６２を形成し、そのプローブ組立体６２の各組付体３４を配線基板３０に組み付けているから、プローブブロック３２を配線基板３０に直接組み付ける場合に比べ、配線基板３０へのプローブブロック３２の組み付け作業が著しく容易になる。
【００５３】
４つのプローブブロック３２を組付体３４に十字状に組み付けることにより、複数のプローブブロック３２を格子状のプローブ組立体６２に組み立てる代わりに、Ｘ方向（又は、Ｙ方向）に長い複数の組付体を用いることにより、複数のプローブブロック３２を格子状に配置したプローブ組立体に形成してもよい。
【００５４】
図９及び図１０は、上記のようなプローブ組立体８０の一実施例を示す。プローブ組立体８０は、Ｘ方向（又は、Ｙ方向）に長い複数の組み付けフレームすなわち組付体８２をＹ方向（又は、Ｘ方向）に間隔をおいて配線基板３０に並列的に配置し、複数のプローブブロック３２を各組付体８２の下側にほぼ一列に組み付けると共に、同種の複数のプローブブロック３２を隣り合う組付体８２にＸ方向（又は、Ｙ方向）に間隔をおいて組み付けている。
【００５５】
各組付体８２は長手方向の両端部において配線基板８４の上側に複数のねじ部材８６により組み付けられており、各プローブブロック３２は、両端部においてねじ部材８８により同じプローブブロック３２又は隣り合うプローブブロック３２の下側に組み付けられている。このため、配線基板８４は、全てのプローブブロック３２を下方へ突出させるほぼ矩形の開口９０を有する。
【００５６】
プローブ組立体８０を用いたプローブカードは、複数のプローブブロック３２を組付体８２にねじ止めすることにより格子状のプローブ組立体を形成することができ、プローブ組立体の組立作業がより容易になる。
【００５７】
上記実施例では、全てのプローブ４４の針先側の部分を支持体４６への装着位置に対し風車状に同じ側に延在させているが、交差部２０に最も近い複数のプローブの針先側の部分を支持体への装着位置に対し風車状に同じ側に延在させ、他のプローブの針先側の部分を支持体への装着位置に対し他の側に延在させてもよい。
【００５８】
さらに、上記実施例では、全てのプローブ４４の針先側の部分を支持体４６から突出させているが、全て又は一部のプローブ４４の針先側の部分を支持体４６から突出させなくてもよい。
【００５９】
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】４つのプローブブロックの結合部分の分解斜視図
【図４】４つのプローブブロックの結合部分の平面図
【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一実施例を示す平面図
【図７】図６に示すプローブ組立体の一部を拡大して示す斜視図
【図８】図６に示す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９】プローブ組立体の他の実施例を示す平面図
【図１０】図９に示すプローブ組立体の一部を拡大して示す斜視図
【符号の説明】
１０プローブカード
１２半導体ウエーハ
１４ＩＣチップ
１６，１８境界線
２０交差部
２２チップの電極部
３０，８４配線基板
３２プローブブロック
３４，８２組付体
３６ケーブル
３８スロット
４０コネクタ
４２テスターランド
４４プローブ
４６支持体
４８接着剤
５４，５８，８６，８８組み付け用のねじ部材
６２，８０プローブ組立体

Claims

複数のプローブをそれぞれ含む第１及び第２のプローブ群及び前記プローブを支持する支持体を備える複数のプローブブロックと、該プローブブロックを基板にほぼ格子状に組み付ける複数の組付体とを含み、
前記第１及び第２のプローブ群のプローブの針先は、それぞれ、仮想的境界線に対して一方側及び他方側に位置されており、
格子の交差部の周りの複数のプローブブロックは、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支持体による支持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。
前記交差部の周りの複数のプローブブロックは、全てのプローブの針先側部分を前記支持体による支持位置に対し前記交差部の周りの方向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。
前記交差部の周りの複数のプローブブロックは、放射状に伸びてほぼ十字状に組み合わされた４つのプローブブロックを含む、請求項１又は２に記載のプローブカード。
各組付体は、４つのプローブブロックをほぼ十字状に組み合わせて前記基板に組み付けている、請求項１から３のいずれか１項に記載のプローブカード。
前記組付体は、第１の方向に間隔をおいて該第１の方向と交差する第２の方向へ伸びる状態に前記基板に並列的に配置されており、各組付体は複数のプローブブロックをそれらが前記第２の方向へ伸びる状態にほぼ一列に組み付けており、隣り合う組付体は複数のプローブブロックを該プローブブロックが前記第１の方向へ伸びる状態に前記第２の方向に間隔をおいて組み付けている、請求項１から３のいずれか１項に記載のプローブカード。
各プローブブロックは前記組付体にねじ止めされており、各組付体は前記基板にねじ止めされている、請求項１から５のいずれか１項に記載のプローブカード。
さらに、前記プローブブロックに対応された複数のフラットケーブルを含み、各フラットケーブルは、対応するプローブブロックに接続されていると共に、前記基板に形成されたスロットを貫通している、請求項１から６のいずれか１項に記載のプローブカード。
前記基板は、前記スロットの周りに形成されて前記フラット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７に記載のプローブカード。