JP4539681B2 - ウエハテスト用プローブカード - Google Patents
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Description
プローブ針先端位置を案内板で指定する上記のような方法は、特開平6−82481号公報、および特開平8−285890号公報等にも記載されている。
上記プローブ針は、上記プローブ針の根元側部分と先端部分とをそれぞれ案内板により保持されるとともに、上記案内板で保持されている上記先端部分の直径に比べて、少なくとも上記根元側部分と上記先端部分との間にある中央部の直径が細く構成され、かつ上記プローブ針の先端部分の先端の形状を曲率半径が7〜30ミクロンの概略球形状とし、
上記プローブ針の先端部分を保持する上記案内板のガイド穴は、テーパ形状であって、上記ガイド穴の中央付近の穴の直径が両端部の穴の直径より小さくなるように構成され、上記中央付近の穴の直径を、上記プローブ針の先端部分の直径とほぼ同じとし、
上記押圧により、上記プローブ針の上記中央部に座屈変形を発生させ、上記プローブ針の先端部分の回転運動により、上記電極パッドにせん断変形を発生させることを特徴とするものである。
図1(a)(b)は本発明の実施の形態1による垂直式プローブカードの主要部を示す構成図であり、図1(a)は座屈前の、図1(b)は座屈後の様子を示している。図において、1はプローブ針、2は基板、3、4は案内板、100は半導体、100aはボンディングパッドである。
被測定体である半導体100のボンディングパッド100aに接触するプローブ針1は、一般的にタングステンやタングステン合金等あるいはパラジウムやパラジウム合金でできており、その一端は半導体をテストするコンピュータと接続するための基板2のスルーホールにハンダ2aによって電気的に接続固定されている。上記基板2の下部分に設けられ、上記プローブ針1を案内し、位置決めするための2枚の案内板3および4において、案内板3は上記プローブ針1の根元に近い部分(先端部分に対し基板に取り付けられる側を指す。以下、根元側部分と記す)1bを保持しており、プローブ針の先端部分がテストパッドに接触することで生じるプローブ針の座屈により発生する曲げ応力を上記ハンダ2a部分に伝えにくい役目を有している。また、案内板4は上記プローブ針1の先端に近い部分(以下、先端部分と記す)1aを保持しており、テストパッドとプローブ針の先端部分の相対位置精度を保持する役目を有している。
実施の形態1ではプローブ針の根元側部分1bおよび中央部1cをプローブ針の先端部分1aに比べて細くすることにより、中央部1cを座屈させ、プローブ針1の先端部分1aを回転させるように構成したが、プローブ針の根元側部分1bおよび中央部1cをエッチングで細く加工した場合、根元側部分に向かうほど針径が細くなるため、座屈変形による曲げ応力がプローブ針1と基板2のハンダ接続部分で大きくなるため、プローブ針先端部分とテストパッドの繰り返し接触によって繰り返し応力がハンダ接続部分に発生するためハンダ2aに亀裂がはいる恐れがある。
図4は本発明の実施の形態3に係わるプローブ針を示す説明図である。
本実施の形態におけるプローブ針1は、図1に示される案内板3で保持されているプローブ針の根元側部分1b及び中央部1cの直径が、案内板4で保持されているプローブ針の先端部分1aの直径より細く構成されるとともに、根元側部分1bおよび中央部1cは先端部分1aに近づくに従ってテーパ状にさらに細く構成され、先端部分1aとの境界部に「くびれ」を構成する。本実施の形態に係わるプローブ針1はこのような最小の径を有する「くびれ」部分1dを有しているため、座屈変形が「くびれ」部分1dで大きく発生し、プローブ針1の先端部分1aの回転運動がより起こりやすくなる。
d2/d1≦0.9、L/h>1
であることが望ましい。即ち、「くびれ」部分1dは通常エッチングにより形成されるが、製造上のばらつきを考慮して最低限10%以上の直径差を設けて「くびれ」を形成するとよい。例えば10%の直径差とすれば、曲げ剛性は直径の4乗で効くため、d2/d1=0.9でも「くびれ」部分1dの剛性は先端部分1aの65%程度となり、座屈を起こすことが可能となる。
また、先端部分1aが案内板4を支点として回転運動を起こすには、先端部分1aの長さLが先端部分1aを保持する案内板4の厚さhより大きくなければならない。なお、hはプローブ先端部分1aを保持する厚さであり、案内板4の厚さとは必ずしも一致しない。
まず、図5(a)に示すように、プローブ針材料の先端部分の形状を概略球形状とし、上記概略球形状の曲率半径Rを20μm以下となるようにする。次に、図5(b)に示すように、先端部分をマスクする。このようなプローブ針材料をNaOH溶液中に浸漬し、徐々に引き上げながら上記プローブ針材料を電解エッチングする(図5(c))。このようにして得られたプローブ針材料を図5(d)に示す、その後、マスクを除去して、根元側部分および中央部がテーパ形状のプローブ針を得る。
この時、「くびれ」の位置は、上記実施の形態3と同様、先端部分1aとの境界部、あるいは先端部分に近い位置に設けると良い。
実施の形態1、2で示したプローブ針構造ではプローブ針の先端部分が回転するためにプローブ針先端部分を案内・保持する案内板4のガイド穴4aの直径をプローブ針より大きく作っておく必要がある。例えばプローブ針先端部分1aの長さが800μm、直径が80μmの時、プローブ針先端部分1aのガイド穴4aの直径が110μm、案内板4の厚みが0.4mmであれば、プローブ針先端部分1aの回転角度はおよそ1.4度となり、プローブ針先端部分1aとテストパッド100aの相対滑り量は60μm程度となる。しかしこの場合、プローブ針先端部分1aとガイド穴4aのクリアランス分がプローブ針先端部分1aの位置決め精度となってしまう。また、このクリアランスを小さくすれば位置決め精度が向上するがプローブ針先端部分1aの回転による滑り量が小さくなってしまう。そこで位置決め精度とプローブ針先端部分の回転によるテストパッド材料との相対滑り量を確保するために案内板4にあける穴形状を工夫する。
本実施の形態において、プローブ針先端部分1aを保持する案内板4の穴4aは、穴4aの長さ方向に対する中央付近の穴の直径が、穴4aの両端部の直径より小さくなるように構成されており、上記中央付近の穴の直径をプローブ針先端部分1aの直径に近く設定している。
また、その反対に、案内板4のテストパッド100a側の穴の直径を拡げ、反対側の穴の直径をプローブ針先端部分1aの直径に近づけた、逆のテーパ形状の穴でも良い。
図7は実施の形態5に係わる案内板におけるガイド穴の構成を示す断面図である。
プローブ針部分1aを保持、ガイドする案内板4のガイド穴4aの表面に摩擦係数の小さい潤滑膜5を施すことにより、プローブ針先端部分1aとガイド穴4aとの接触抵抗を小さくすることができる。
Claims (3)
- 基板に対してほぼ垂直に取り付けられたプローブ針の先端部分を半導体ウエハの電極パッドに押圧し、上記先端部分と上記パッドを電気的接触させて、上記半導体ウエハの動作をテストするウエハテスト用プローブカードにおいて、
上記プローブ針は、上記プローブ針の根元側部分と先端部分とをそれぞれ案内板により保持されるとともに、上記案内板で保持されている上記先端部分の直径に比べて、少なくとも上記根元側部分と上記先端部分との間にある中央部の直径が細く構成され、かつ上記プローブ針の先端部分の先端の形状を曲率半径が7〜30ミクロンの概略球形状とし、
上記プローブ針の先端部分を保持する上記案内板のガイド穴は、テーパ形状であって、上記ガイド穴の中央付近の穴の直径が両端部の穴の直径より小さくなるように構成され、上記中央付近の穴の直径を、上記プローブ針の先端部分の直径とほぼ同じとし、
上記押圧により、上記プローブ針の上記中央部に座屈変形を発生させ、上記プローブ針の先端部分の回転運動により、上記電極パッドにせん断変形を発生させることを特徴とするウエハテスト用プローブカード。 - プローブ針の先端部分を保持する案内板のガイド穴の内表面に潤滑膜を施したことを特徴とする請求項1記載のウエハテスト用プローブカード。
- 潤滑膜は、ダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項2記載のウエハテスト用プローブカード。
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