JP4095407B2 - 積層型プローブカード及び該プローブカードの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超微小なピッチ間隔の半導体、電子デバイス、液晶等の電極若しくはパタ−ン等の断線、ショート等を精密にトライ検査することのできる超微小ピッチ検査用積層型プローブカード及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
微小なピッチ間隔の高集積回路、ＩＣ、ＬＳＩ等の回路検査には、従来主として、高集積回路の端子部に当接するように、先端を折曲させた多数の微小なプロ−ブピンを並設してなるプロ−ブカ−ドが使用されている。
【０００３】
このプローブカードは、４０年位前に米国などから日本に渡来した技術であるが、現在では、半導体検査用の最も代表的な検査治具となっている。このプローブカードは、プローブ自体は若干の進歩が見られたが、製造に当たっては、電極がマトリックスのため、今日でも従来と変わらず、現場の職人的手法によって製作されているのが実情である。
【０００４】
しかして最近、エレクトロ業界の目覚ましい技術進歩に伴い、ピッチ間隔が０．０６ｍｍという超微小な高集積回路等が開発されてきたが、上記従来のタングステンニードルを使用するプローブカ−ド方式では、この超微小な高集積回路等の検査に対応することができなかった。
【０００５】
そのため、本出願人は、プロ−ブを超薄板で形成し、ニードル部後方の前記超薄板に凹状の切り欠きを形成し、該ニ−ドル部は、前後方向に弾性移動し得るように構成してなるプロ−ブを多数枚積層した超微小ピッチ検査用積層型プローブを開発した。
【０００６】
上記積層型プローブは、超薄板の厚さを０．０６ｍｍ以下とすることができることと、絶縁体被覆も容易に形成できることから、０．０６ｍｍ以下という超微小なピッチ間隔の高集積回路等の検査に対応することができるものであったので、当業界から極めて高い評価を受け、エレクトロニクスの検査部門では、広く認知されるようになり、社会貢献度が増大してきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この積層型プローブ１は、図１に示すように電極２が並列の場合は、ニードル部の先端３のみのピッチ整合だけで良いので容易に製作できるが、電子回路電極がマトリックス（ランダム）に配置された半導体の検査に使用するプローブカードとすることはできない問題があった。従来の積層型プローブでは、ニードル部の先端３をマトリックスに接触し得るようにランダムに配設することはできなかったからである。
【０００８】
この発明は、積層型プローブをマトリックスに配置された電極に接触し得るようにして、プローブカードとした積層型プローブカード及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的に沿う本発明の構成は、ニ−ドル部が前後方向に弾性移動し得るように薄板で形成したプローブを積層し、前記薄板の被測定電極対向面に形成した孔に、直径が０．１９ｍｍ以下の線材からなるプローブ針を、前記薄板への固定面から０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ突出し、前記被測定電極に接触し得るようにランダムに嵌合固定し、前記プローブ針が、被測定電極のランダム（マトリックス）配置と同じ配置としたことを特徴とする。
【００１０】
要するに、本発明は、プローブ針を被測定電極のランダム（マトリックス）配置と同じ配置とすることを可能とすることによって、プローブカードになし得たことを要旨とするものである。しかして従来、積層型プローブのプローブカードは全く知られていないし、このような発想も全く知られていない。
【００１１】
プロ−ブのニ−ドル部後方に、ニ−ドル部が前後方向に弾性移動し得るように凹部を形成するのが好ましい（請求項２）。隣接するプローブは、絶縁体層を介して積層する（請求項３）。
【００１２】
薄板の厚さは、０．３ｍｍ以下、特に６０μ〜０．３ｍｍとするのが好ましい（請求項４）。
【００１３】
前記線材は、イリジウム、プラチナ又はパラジウムであるのが好ましい（請求項５）
【００１４】
本発明のプローブカードは、ニ−ドル部が前後方向に弾性移動し得るように薄板で形成したプローブを積層し、該プローブを積層した状態で、自動キリをプログラム通りに移動させることによって、自動的にニードル部先端に被測定電極のランダム（マトリックス）配置と同じ配置となる孔を形成し、該孔にプローブ針を嵌合固定することにより容易に製造することができる（請求項７）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図２は、本発明の積層型プロ−ブのニードル部の拡大斜視図を示すものであり、薄板に形成したプローブのニ−ドル部４先端に、プローブ針となる線材５を嵌合固定した例を示す。
【００１７】
上記プロ−ブ１ａには、フッ素樹脂（テフロン（登録商標））の絶縁体フイルムが積層されている。絶縁体フイルムの代わりに、フッ素樹脂などの絶縁体被膜を形成しても良い。
しかしながら、精度上の理由から絶縁体フイルムを介在させるのが好ましい。
【００１８】
図３は、本発明のプローブ１ａの一実施例を示す全体図であり、ニードル部４の後方に切り欠き（凹部）６を形成して、ニードル部４が図３において上下に弾性移動し得るように形成している。ニードル部４とプローブ本体との連結部７は、弾性移動のストロークが大きくなるように細く形成している。
【００１９】
本発明のプロ−ブ１ａを形成する超薄板は、銅、銅合金、タングステンまたは焼入れ帯鋼板から形成するのが好ましい。このような材料から形成すると、０．０２ｍｍという超薄板に容易に形成することができる。
【００２０】
超薄板（プロ−ブ）１ａにプローブ針５を固定するには、まず図４に示すように、板厚６０μ〜０．２ｍｍ（実施例では８０μ）の薄板１ａを挟持し、市販の４０μまであけられる自動キリで、直径５０μ〜０．１９ｍｍ（実施例では６０μ）の穴８をあける。それから直径５０μ〜０．１９ｍｍ（実施例では６０μ）のワイヤー導電材５をチャックで保持して、穴８にねじ込むように嵌合させる。嵌合後、加圧挟持するか、ろう付けすることによって線材５を固定する。穴８の深さは、ワイヤー導電材５の直径の４〜６倍（実施例では５倍）程度にするのが好ましい。
【００２１】
ワイヤー導電材５が超薄板１ａへの固定面から突出している部分Ｌの長さは、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとする。上記実施例の場合は、ワイヤー導電材５の直径は６０μであるので、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度とするのが好ましい。Ｌをこの程度とすれば、長時間の使用によっても、折れたり曲がったりする恐れを殆どなくすことができる。
【００２２】
図４中、穴８は５箇所あけられるように記載されているが、これは電極のマトリックスに応じて穴をあける位置を選択する意味である。図５は、マトリックス電極（１）〜（１０）の配置例を示すものであり、この配置にしたがって、本発明のプローブカードは、図６に示すように先端Ｘからの図５と同じ長さの位置にワイヤー導電材５を固定するようになっている。
【００２３】
本発明の方法によれば、ユーザーからのマトリックスのＸ，Ｙ座標から、プログラムを組んで、プローブを積層した状態で、自動キリをプログラム通りに移動させるようにすることによって、自動的にニードル部４先端にユーザー仕様の穴をあけることができる。
【００２４】
図３に示すように、プロ−ブ１ａには、貫通孔１０が４個所形成されている。上記貫通孔１０には、積層用ガイドピンが嵌挿され、ガイドピンの一端は、積層したプロ−ブカードを収容する枠体に係止され、絶縁被覆されたガイドピンの他端は、枠体にボルトで螺合締め付け固定することによって、多数枚積層したプロ−ブカードとすることができる。尚、図３中、１１はリード線取付用の端子部である。
【００２５】
上記したように、本発明によれば、プローブ１ａの薄板とワイヤー導電材５とは、異なる物性の材料とすることができるので、被測定側の電極物性と相性の良い物性の金属をワイヤー導電材５として選択することができる。
【００２６】
また、鉛，スズなどが電極に使用されている場合は、従来のタングステン針では、検査ショットを重ねると、タングステン針に半田、スズなどが移り、タングステン針先端部が不導体化合物に変化し、電気抵抗が大きくなる問題があった。本発明によれば、ワイヤー導電材５にイリジウム、プラチナ、パラジウムなどを使用することによって、不導体化合物への変化を防止し、プローブ精度の再現性を長期間維持することができる。
【００２７】
また本発明によれば、従来のタングステン針を使用する場合と比べて、使用寿命が長くなるから３０倍以上の再現性を示し信頼性が抜群に向上することが実験により確認されている。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、従来不可能と考えられていた積層プローブでプローブカードを形成することができるものであり、しかも従来のプローブカードと比べて、使用寿命が格段に向上するほか従来の手作業に代えてプログラミングによる自動化で製造できるという極めて画期的な効果を奏する。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の積層プロ−ブを示す一部側面図である。
【図２】本発明の積層プロ−ブカードを示す一部側面図である。
【図３】本発明に使用するプロ−ブの一例を示す側面図である。
【図４】薄板へ線材を固定する方法を示す斜視図である。
【図５】マトリックス電極の配置例を示すグラフである。
【図６】図５の電極のそれぞれ用のプローブを示す側面図である。
【符号の説明】
１ａ 薄板で形成したプロ−ブ
４ ニ−ドル部
５ 線材（ワイヤー導電材、プローブ針）
４，４′ 細長い板体
８ 線材を嵌合固定する穴

Claims (6)

1. ニードル部が前後方向に弾性移動し得るように薄板で形成したプローブを積層し、前記薄板の被測定電極対向面に形成した孔に、直径が０．１９ｍｍ以下の線材からなるプローブ針を、前記薄板への固定面から０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ突出し、前記被測定電極に接触し得るようにランダムに嵌合固定し、前記プローブ針が、被測定電極のランダム（マトリックス）配置と同じ配置としたことを特徴とする積層型プローブカード。
2. 前記プローブのニードル部後方に、ニードル部が前後方向に弾性移動し得るように凹部を形成してなる請求項１に記載のプローブカード。
3. 前記プローブを、絶縁体層を介して積層してなる請求項１又は２に記載のプローブカード。
4. 前記薄板の厚さが、０．３ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載のプローブカード。
5. 前記線材が、イリジウム、プラチナ又はパラジウムである請求項１〜４のいずれかに記載のプローブカード。
6. ニードル部が前後方向に弾性移動し得るように薄板で形成したプローブを積層し、該プローブを積層した状態で、自動キリをプログラム通りに移動させることによって、自動的にニードル部先端に被測定電極のランダム（マトリックス）配置と同じ配置となる孔を形成し、該孔に直径が０．１９ｍｍ以下の線材からなるプローブ針を前記薄板への固定面から０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ突出するように嵌合固定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の製造方法。

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