JP4555362B2 - プローブ、電子部品試験装置及びプローブの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、被試験半導体ウェハに造り込まれた集積回路素子等の各種電子部品（以下、代表的にＩＣデバイスとも称する。）の電気的特性を試験するための電子部品試験装置において、試験装置本体とＩＣデバイスとの間の電気的な接続を確立するためのプローブ、それを備えた電子部品試験装置、及び、プローブの製造方法に関する。

半導体集積回路素子は、シリコンウェハ等の半導体ウェハに多数造り込まれた後、ダイシング、ワイヤボンディング及びパッケージング等の諸工程を経て電子部品として完成する。こうしたＩＣデバイスにあっては出荷前に動作テストが実施されるが、この動作テストはウェハ状態や完成品の状態で行われる。

ウェハ状態のＩＣデバイスのテストに用いられるプローブとして、メンブレン、第１及び第２の基板の間に第１及び第２の異方導電性ゴムをそれぞれ介装し、同時にテスト可能なＩＣデバイスの数の増加を図ったものが従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

このプローブの第１及び第２の異方導電性ゴムは、メンブレン、第１の基板及び第２の基板をそれぞれ電気的に接続するために、第１及び第２の導電部を有している。このプローブを用いた試験では、メンブレンに設けられたバンプがＩＣデバイスの入出力端子に接触すると、バンプが押し上げられ、第１及び第２の導電部が圧縮することで、メンブレン、第１及び第２の基板が相互に電気的に接続されるようになっている。この状態で電子部品試験装置の試験装置本体（以下テスタとも称する。）からＩＣデバイスにテスト信号が入出力されることで、ＩＣデバイスのテストが実施されるようになっている。

しかしながら、上記のプローブでは、第２の導電部が第２の異方導電性ゴムの周縁部に偏在している。そのため、被試験半導体ウェハがプローブに押し付けられた際に、第１の基板の周縁部のみに押圧力が印加され、第１の基板に反りが発生し、第１の異方導電性ゴムに圧力が均等に印加されず、第１の異方導電性ゴムの中心部分で電気的な接触不良が発生するおそれがあった。

特開２００４−５３４０９号公報

本発明が解決しようとする課題は、電気的な接触不良の発生を抑制することが可能なプローブ、それを備えた電子部品試験装置、及び、プローブの製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、被試験半導体ウェハに形成された被試験電子部品と、前記被試験電子部品を試験する電子部品試験装置と、の間の電気的な接続を確立するためのプローブであって、前記被試験電子部品の入出力端子に接触する接触端子を有するメンブレンと、第１の端子が第１の主面に設けられていると共に、前記第１の端子に電気的に接続された第２の端子が第２の主面に設けられた第１の基板と、前記電子部品試験装置に電気的に接続されると共に、第３の端子を有する第２の基板と、前記メンブレンの前記接触端子と前記第１の基板の前記第１の端子とを電気的に接続する第１の導電部を有する第１の異方導電性弾性体と、前記第１の基板の前記第２の端子と前記第２の基板の前記第３の端子とを電気的に接続する第２の導電部を有する第２の異方導電性弾性体と、を備えており、前記第２の導電部は、前記第２の異方導電性弾性体の全体に配置されていることを特徴とするプローブが提供される（請求項１参照）。

上記発明においては特に限定されないが、少なくとも一つの前記第２の導電部を有する導電群が、前記第２の異方導電性弾性体の全体に、実質的に均等に分散して配置されていることが好ましい（請求項２参照）。

上記発明においては特に限定されないが、それぞれの前記導電群において、複数の前記第２の導電部が実質的に均等に分散して配置されていることが好ましい（請求項３参照）。

上記発明においては特に限定されないが、前記第１の基板はリジッド基板であることが好ましい（請求項４参照）。

上記発明においては特に限定されないが、前記第１の端子は、前記被試験半導体ウェハ上に設けられた前記入出力端子、又は、前記メンブレンの前記接触端子に対応するように配置され、前記第２の端子は、前記第２の基板の前記第３の端子に対応するように配置されていることが好ましい（請求項５参照）。

上記発明においては特に限定されないが、前記第１の基板は複数に分割されていることが好ましい（請求項６参照）。

上記発明においては特に限定されないが、前記第２の基板に圧力を印加した際に、前記第２の異方導電性弾性体の各前記第２の導電部を介して、前記第１の基板が実質的に均等に加圧されることが好ましい（請求項７参照）。

上記発明においては特に限定されないが、前記第２の端子は、前記第１の端子間よりも広いピッチで配置されており、又は、前記第１の端子よりも大きく形成されていることが好ましい（請求項８参照）。

上記発明においては特に限定されないが、下記（１）式を満たすことが好ましい（請求項９参照）。

但し、上記（１）式において、αは前記被試験半導体ウェハの熱膨張係数、γは前記第１の基板の熱膨張係数、及び、εは前記第２の基板の熱膨張係数である。

上記発明においては特に限定されないが、下記（２）式を満たすことが好ましい（請求項１０参照）。

但し、上記（２）式において、αは前記被試験半導体ウェハの熱膨張係数、βは前記第１の異方導電性弾性体の熱膨張率、及び、γは前記第１の基板の熱膨張係数である。

上記発明においては特に限定されないが、前記第１の異方導電性弾性体は、前記第１の導電部を保持する第１の保持手段を有し、前記第１の導電部は、厚み方向にのみ導電性を有しており、前記第１の保持手段の熱膨張係数は、前記第１の異方導電性弾性体の熱膨張率が前記（２）式を満たすように設定されていることが好ましい（請求項１１参照）。

上記発明においては特に限定されないが、下記（３）式を満たすことが好ましい（請求項１２参照）。

但し、上記（３）式において、γは前記第１の基板の熱膨張係数、δは前記第２の異方導電性弾性体の熱膨張率、及び、εは前記第２の基板の熱膨張係数である。

上記発明においては特に限定されないが、前記第２の異方導電性弾性体は、前記第２の導電部を保持する第２の保持手段を有し、前記第２の導電部は、厚み方向にのみ導電性を有しており、前記第２の保持手段の熱膨張係数は、前記第２の異方導電性弾性体の熱膨張率が前記（３）式を満たすように設定されていることが好ましい（請求項１３参照）。

上記発明においては特に限定されないが、下記（４）及び（５）式を満たすことが好ましい（請求項１４参照）。

但し、上記（４）及び（５）式において、γは前記第１の基板の熱膨張係数、δは前記第２の異方導電性弾性体の熱膨張率、Ｄ_１は前記第１の基板の重心から前記第２の端子までの距離、Ｄ_２は前記第２の異方導電性弾性体の重心から前記第２の導電部までの距離、θ_１は前記第１の基板の重心から前記第２の端子を結ぶ仮想線のＸ軸に対する角度、θ_２は前記第２の異方導電性弾性体の重心から前記第２の導電部を結ぶ仮想線の前記Ｘ軸に対する角度、Ｌ_ｘ１は前記第２の端子の前記Ｘ軸方向の長さ、Ｌ_ｘ２は前記第２の導電部の前記Ｘ軸方向の長さ、Ｌ_ｙ１は前記第２の端子の前記Ｘ軸に実質的に直交するＹ軸方向の長さ、Ｌ_ｙ２は前記第２の導電部の前記Ｙ軸方向の長さ、及び、ΔＴは試験温度と室温の温度差である。

上記発明においては特に限定されないが、下記（６）及び（７）式を満たすことが好ましい（請求項１５参照）。

但し、上記（６）及び（７）式において、δは前記第２の異方導電性弾性体の熱膨張率、εは前記第２の基板の熱膨張係数、Ｄ_２は前記第２の異方導電性弾性体の重心から前記第２の導電部までの距離、Ｄ_３は前記第２の基板の重心から前記第３の導電部までの距離、θ_２は前記第２の異方導電性弾性体の重心から前記第２の導電部を結ぶ仮想線のＸ軸に対する角度、θ_３は前記第２の基板の重心から前記第３の端子を結ぶ仮想線の前記Ｘ軸に対する角度、Ｌ_ｘ２は前記第２の導電部の前記Ｘ軸方向の長さ、Ｌ_ｘ３は前記第３の導電部の前記Ｘ軸方向の長さ、Ｌ_ｙ２は前記第２の導電部の前記Ｘ軸に実質的に直交するＹ軸方向の長さ、Ｌ_ｙ３は前記第３の導電部の前記Ｙ軸方向の長さ、及び、ΔＴは試験温度と室温の温度差である。

上記発明においては特に限定されないが、下記（８）及び（９）式を満たすことが好ましい（請求項１６参照）。

但し、上記（８）及び（９）式において、γは前記第１の基板の熱膨張係数、εは前記第２の基板の熱膨張係数、Ｄ_１は前記第１の基板の重心から前記第２の端子までの距離、Ｄ_３は前記第２の基板の重心から前記第３の導電部までの距離、θ_１は前記第１の基板の重心から前記第２の端子を結ぶ仮想線のＸ軸に対する角度、θ_３は前記第２の基板の重心から前記第３の端子を結ぶ仮想線の前記Ｘ軸に対する角度、Ｌ_ｘ２は前記第２の導電部の前記Ｘ軸方向の長さ、Ｌ_ｙ２は前記第２の導電部の前記Ｘ軸に実質的に直交するＹ軸方向の長さ、及び、ΔＴは試験温度と室温の温度差である。

上記発明においては特に限定されないが、前記第１の導電部は、厚み方向にのみ導電性を有しており、下記（１０）式を満たすことが好ましい（請求項１７参照）。

但し、上記（１０）式において、αは前記被試験半導体ウェハの熱膨張係数、γは前記第１の基板の熱膨張係数、ΔＴは試験温度と室温の温度差、Ｄ_４は前記第１の基板の重心から最も離れた位置にある前記第１の端子までの距離、及び、ｔ_１は前記第１の導電部の厚さである。

上記発明においては特に限定されないが、前記第２の導電部は、厚み方向にのみ導電性を有しており、下記（１１）式を満たすことが好ましい（請求項１８参照）。

但し、上記（１１）式において、γは前記第１の基板の熱膨張係数、εは前記第２の基板の熱膨張係数、ΔＴは試験温度と室温の温度差、Ｄ_５は前記第１の基板の重心から最も離れた位置にある前記第２の端子までの距離、及び、ｔ_２は前記第２の導電部の厚さである。

上記発明においては特に限定されないが、前記第２の基板は、前記第２の異方導電性弾性体に対向している面とは反対の面に、試験に際して使用される電子部品が実装されていることが好ましい（請求項１９参照）。

上記発明においては特に限定されないが、前記第１の基板には、位置決め用の第１の貫通孔が２以上設けられていることが好ましい（請求項２０参照）。

上記発明においては特に限定されないが、前記第３の端子は、前記第２の端子に対応するように配置され、前記第２の基板は、前記第１の基板の前記第１の貫通孔に対応するように配置された位置決め用の第１のマークを有しており、前記第１のマークは、前記第３の端子と同一の工程で形成されていることが好ましい（請求項２１参照）。

上記発明においては特に限定されないが、前記第２の異方導電性弾性体には、前記第１の基板の前記第１の貫通孔に対応するように位置決め用の第２の貫通孔が設けられていることが好ましい（請求項２２参照）。

上記発明においては特に限定されないが、前記メンブレンには、前記第１の基板の前記第１の貫通孔に対応するように位置決め用の第２のマークが設けられており、前記第２のマークは、前記メンブレンにおいて前記第１の異方導電性弾性体に対向する面に設けられた導電パターンと同一の工程で形成されていることが好ましい（請求項２３参照）。

上記発明においては特に限定されないが、前記第１の異方導電性弾性体には、前記第１の基板の前記第１の貫通孔に対応するように位置決め用の第３の貫通孔が設けられていることが好ましい（請求項２４参照）。

上記発明においては特に限定されないが、前記第１の異方導電性弾性体、前記第１の基板及び前記第２の異方導電性弾性体の外周を覆うように、前記メンブレンと前記第２の基板との間に設けられたシーリング部材をさらに備えていることが好ましい（請求項２５参照）。

上記発明においては特に限定されないが、前記シーリング部材は、前記メンブレンから前記第２の基板までの高さと実質的に同一の高さを有しており、前記メンブレンを平坦に保持していることが好ましい（請求項２６参照）

上記目的を達成するために、本発明の第２の観点によれば、上記のプローブと、前記プローブに対向するように前記被試験半導体ウェハを保持する保持手段と、前記プローブが有する前記第２の基板と前記保持手段との間に密封空間を形成するシーリング手段と、前記密封空間内を減圧する減圧手段と、を備えており、前記減圧手段により前記密封空間内を減圧することにより、前記メンブレンの前記接触端子が、前記第１の異方導電性弾性体、第１の基板及び第２の異方導電性弾性体を介して、前記第２の基板の前記第３の端子に導通すると共に、前記メンブレンの前記接触端子と、前記被試験半導体ウェハ上に形成された前記入出力端子とが接触することを特徴とする電子部品試験装置が提供される（請求項２７参照）。

上記目的を達成するために、本発明の第３の観点によれば、上記のプローブの製造方法であって、前記第２の基板に設けられた第１のマークに、前記第２の異方導電性弾性体に設けられた第２の貫通孔を重ね合わせて、前記第２の基板に対して前記第２の異方導電性弾性体を位置決めする第１の位置決めステップと、前記第２の基板に前記第２の異方導電性弾性体を重ね合わせる第１の積層ステップと、前記第１の基板に設けられた第１の貫通孔を前記第１のマークに重ね合わせて、前記第２の基板に対して前記第１の基板を位置決めする第２の位置決めステップと、前記第２の異方導電性弾性体に前記第１の基板を重ね合わせる第２の積層ステップと、を備えたことを特徴とするプローブの製造方法が提供される（請求項２８参照）。

上記目的を達成するために、本発明の第４の観点によれば、上記のプローブの製造方法であって、前記メンブレンに設けられた第２のマークに、前記第１の異方導電性弾性体に設けられた第３の貫通孔を重ね合わせて、前記メンブレンに対して前記第１の異方導電性弾性体を位置決めする第１の位置決めステップと、前記メンブレンに前記第１の異方導電性弾性体を重ね合わせる第１の積層ステップと、前記第１の基板に設けられた第１の貫通孔を前記第２のマークに重ね合わせて、前記メンブレンに対して前記第１の基板を位置決めする第２の位置決めステップと、前記第１の異方導電性弾性体に前記第第１の基板を重ね合わせる第２の積層ステップと、を備えたことを特徴とするプローブの製造方法が提供される（請求項２９参照）。

本発明では、第２の導電部を第２の異方導電性弾性体の全体に設ける。これにより、第１の基板に反りが発生し難くなり、第１の異方導電性弾性体に圧力を実質的に均等に印加することができるので、電気的な接触不良が生じるのを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態における電子部品試験装置を示す概略図である。

本実施形態における電子部品試験装置１は、図１に示すように、テストヘッド２、ウェハマザーボード３、プローブ１０（プローブカード）、ウェハトレイ４及び減圧装置５を備えており、ＩＣデバイスの試験に際して、ウェハトレイ４に保持されている被試験半導体ウェハ１００をプローブ１０に対向させ、この状態で密封空間８０（図１５参照）内を減圧装置５が減圧する。これにより、被試験半導体ウェハ１００がプローブ１０に押し付けられると共に、プローブ１０内の構成要素間の電気的な導通が確保される。そして、この状態でテストヘッド２に接続されたテスタ（不図示）が、被試験半導体ウェハ１００に造り込まれたＩＣデバイスに対して試験信号を入出力することでＩＣデバイスのテストが実施される。

図２は本実施形態におけるプローブを下側から見た平面図、図３は図２のIII-III線に沿った断面図、図４はプローブの分解断面図である。

本実施形態におけるプローブ１０は、図２〜図４に示すように、ＩＣデバイスの入出力端子１１０（図１６参照）に電気的に接触するバンプ２２を有するメンブレン２０と、テストヘッド２を介してテスタに電気的に接続される配線基板６０（第２の基板）と、メンブレン２０と配線基板６０との間で端子のピッチ変換を行うピッチ変換基板４０（第１の基板）と、メンブレン２０とピッチ変換基板４０とを電気的に接続する第１の異方導電性ゴム３０（第１の異方導電性導電体）と、ピッチ変換基板４０と配線基板６０とを電気的に接続する第２の異方導電性ゴム５０（第２の異方導電性導電体）と、を備えており、メンブレン２０、第１の異方導電性ゴム３０、ピッチ変換基板４０、第２の異方導電性ゴム５０及び配線基板６０の順で積層して構成されている。

メンブレン２０は、図２及び図４に示すように、可撓性を有するシート状部材２１の下面（被試験半導体ウェハ１００に対向する面）にバンプ２２（接触端子）が設けられていると共に、その上面（第１の異方導電性ゴム３０に対向する面）に導電パターン２３が設けられて構成されている。シート状部材２１を構成する材料としては、例えばポリイミドやアラミド繊維等を挙げることができる。被試験半導体ウェハ１００の熱膨張係数が約３．５［ｐｐｍ／℃］であるのに対し、このメンブレン２０の熱膨張係数は被試験半導体ウェハ１００と実質的に同一となっている。

バンプ２２は、例えばニッケル等の導電性材料から構成されており、シート状部材２１の下方に向かって突出した凸状形状を有している。このバンプ２２は、被試験半導体ウェハ１００上の入出力端子１１０（図１６参照）に対応するように、シート状部材２１の下面に配置されている。例えば、図２では、ウェハ１００上の８個のＩＣデバイス（同図にて一点鎖線で示す）を同時にテストする場合のメンブレン２０の例を示している。このバンプ２２は、例えば、レーザ加工によりシート状部材２１に形成された貫通孔に、ニッケルをメッキ処理により成長させることで形成されている。なお、テストに際して、ＩＣデバイスの入出力端子１１０上に形成された酸化被膜を破壊し易いように粗面化してもよい。また、被試験半導体ウェハの入出力端子が凸状に形成されている場合には、メンブレンの接触端子を平坦に形成してもよい。

導電パターン２３は、例えば、シート状部材２１の上面にメッキ処理したり、銅を印刷したり、エッチング処理することで、所望の厚さに形成されている。この導電パターン２３は、バンプ２２に対向するように配置されており、バンプ２２と導電パターン２３は電気的に接続されている。

図５は本発明の実施形態におけるプローブのメンブレン及び配線基板の概略平面図である。図５に示すように、シート状部材２１の上面には、プローブ１０を組み立てる際に各構成部材２０〜６０を高精度に位置決めするために、十字形状のアライメント用のマーク２４が設けられている。このアライメントマーク２４は、シート状部材２１の上面に導電パターン２３を形成する工程と同一の工程で形成されており、ピッチ配線基板４０に設けられた第１の貫通孔４４（後述）に対応するように配置されている。なお、アライメントマーク２４の形状は十字形状に限定されず、任意の形状を採用することができる。

第１の異方導電性ゴム３０は、図３及び図４に示すように、厚み方向にのみ導電性を有する第１の導電部３１と、第１の導電部３１を保持する第１のフレーム３４と、から構成されている。この第１の異方導電性ゴム３０は、約５〜６［ｐｐｍ／℃］の熱膨張率を有している。

第１の導電部３１は、絶縁体中に導電性粒子が局所的に分散して配置された粒子分散部分３２と、その粒子分散部分３２の周囲に位置して、絶縁体のみから構成されている絶縁部分３３と、から構成されている。粒子分散部分３２は、当該部分３２が厚み方向に圧縮された際に、厚み方向に隣接する導電性粒子同士が互いに接触することで、厚み方向にのみ導通を図ることが可能となっている。また、粒子分散部分３２は、メンブレン２０の導電パターン２３に対応するように配置されている。粒子分散部分３２を構成する導電性粒子としては、例えば、鉄、銅、亜鉛、クロム、ニッケル、銀、アルミニウム、又は、これらの合金等を挙げることができる。また、粒子分散部分３２及び絶縁部分３３を構成する絶縁体としては、例えば、シリコンゴム、ウレタンゴム、天然ゴム等の弾性を有する絶縁性材料を挙げることができる。

本実施形態では、第１の異方導電性ゴム３０の熱膨張率が被試験半導体ウェハ１００の熱膨張係数とピッチ変換基板４０の熱膨張係数との間となるように第１のフレーム３４を構成する金属材料が選択されており、具体的には４２アロイで第１のフレーム３４が構成されている。なお、第１のフレーム３４を構成する材料としては特にこれに限定されず、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト、マグネシウム、マンガン、モリブデン、インジウム、鉛、パラジウム、チタン、タングステン、アルミニウム、金、白金、銀又はこれらの合金等を用いてもよい。

図６は本実施形態におけるプローブの第１及び第２の異方導電性ゴムの概略平面図である。図６に示すように、この第１の異方導電性ゴム３０には、プローブ１０を組み立てる際に、構成部材２０〜６０同士を高精度に位置決めするために、アライメント用の第３の貫通孔３５が、ピッチ変換基板４０に設けられた第１の貫通孔４４（後述）に対応するように形成されている。

図７は本実施形態におけるプローブのピッチ変換基板の概略平面図、図８Ａ及び図８Ｂは本発明の他の実施形態及びさらに他の実施形態におけるピッチ変換基板の概略平面図である。

ピッチ変換基板４０は、例えばセラミックス等から構成されるリジッド基板であり、被試験半導体ウェハ１００がプローブ１０に押し付けられた際に、撓んだピッチ変換基板４０が、第１の異方導電性ゴム３０の第１のフレーム３４に接触しない十分な硬さを有している。より具体的には、図４に示すように、ピッチ変換基板４０は、押圧時における第１の導電部３１間のピッチＱ当たりの変形量が、第１のフレーム３４から第１の導電部３１の頂点部分までの高さＨよりも小さくなるような硬さを有している。また、このピッチ変換基板４０は、約６［ｐｐｍ／℃］の熱膨張係数を有している。なお、ピッチ変換基板４０はセラミック基板に限定されるものではなく、例えば、アラミド繊維を編み込んだ基板であってもよく、或いは、アラミド繊維を樹脂に含浸させたコア材や４２アロイから構成されるコア材に、ポリイミドを積層した基板等であってもよい。

このピッチ変換基板４０は、図７に示すように４枚の基板に分割されている。なお、本発明においては、ピッチ変換基板を構成する基板の枚数は特に限定されず、図８Ａに示すようにピッチ変換基板を分割せずに一枚の基板で構成してもよく、或いは、図８Ｂに示すように３２枚の基板で構成してもよい。ピッチ変換基板４０を分割することで、ピッチ変換基板４０の製作が容易になり、プローブ１０のコストダウンを図ることができる。

図３及び図４に示すように、このピッチ変換基板４０の下面（第１の異方導電性ゴム３０に対向する面）に、第１の異方導電性ゴム３０の第１の導電部３１に対応するように第１の端子４１が設けられている。一方、ピッチ変換基板４０の上面（第２の異方導電性ゴム５０に対向する面）には、第２の異方導電性ゴム５０の第２の導電部５１（後述）に対応するように第２の端子４２が設けられている。これらの端子４１，４２は、ピッチ変換基板４０内に設けられた配線４３を介して電気的に接続されている。

本実施形態では、図４に示すように、ピッチ変換基板４０において、第２の端子４２間のピッチＰ_２が第１の端子４１間のピッチＰ_１よりも広くなっている（Ｐ_２＞Ｐ_１）と共に、第２の端子４２が第１の端子４１よりも大きく形成されている（Ｓ_２＞Ｓ_１）。このため、配線基板６０に生じる大きな熱膨張又は熱収縮を許容することができ、プローブ１０の構成要素間に電気的な接触不良が生じるのを抑制することができる。

図９Ａ及び図９Ｃは本実施形態におけるピッチ変換基板と第２の異方導電性ゴムとの位置関係を示す概略側面図、図９Ｂ及び図９Ｄは本実施形態における第２の端子と第２の導電部との位置関係を示す概略平面図である。本実施形態では、ピッチ変換基板４０の第２の端子４２と、第２の異方導電性ゴム５０の第２の導電部５１と、が下記（４）及び（５）式を満たすような大きさを有している。

但し、上記（４）及び（５）式において、γはピッチ変換基板４０の熱膨張係数、δは第２の異方導電性ゴム５０の熱膨張率、Ｄ_１はピッチ変換基板４０の重心Ｇ_１から第２の端子４２までの距離、Ｄ_２は第２の異方導電性ゴム５０の重心Ｇ_２から第２の導電部５１までの距離、θ_１はピッチ変換基板４０の重心Ｇ_１から第２の端子４２を結ぶ仮想線ｌ_１のＸ軸に対する角度、θ_２は第２の異方導電性ゴム５０の重心Ｇ_２から第２の導電部５１を結ぶ仮想線ｌ_２のＸ軸に対する角度、Ｌ_ｘ１は第２の端子４２のＸ軸方向の長さ、Ｌ_ｘ２は第２の導電部５１のＸ軸方向の長さ、Ｌ_ｙ１は第２の端子４２のＹ軸方向の長さ、Ｌ_ｙ２は第２の導電部５１のＹ軸方向の長さ、及び、ΔＴは試験温度と室温の温度差である。なお、Ｄ_１，Ｄ_２≫Ｌ_ｘ１，Ｌ_ｘ２，Ｌ_ｙ１，Ｌ_ｙ２の関係にある。また、試験温度の具体的な数値としては、例えば、−３０〜＋１２５℃である。

第２の端子４２及び第２の導電部５１が上記（４）及び（５）式を満たすような大きさを有していることで、図９Ａ〜図９Ｄに示すように、ピッチ変換基板４０と第２の異方導電性ゴム５０に熱膨張差又は熱収縮差が生じても、第２の端子４２と第２の導電部５１の下面５１ｂと常に重なり合っている。本実施形態では、図９Ｃに示すように、第２の端子４２が最も変形した場合であっても、第２の端子４２と導電部５１の下面５１ｂとの間に、例えば３０μｍ程度の重なりが常に確保されるようになっている。

なお、この重なりの幅は、第２の端子４２と第２の導電部５１との間で、厚み方向に圧力を印加可能であり、且つ、試験信号を安定して伝送可能な幅であれば、前記数値に特に限定されない。また、図９Ｂ及び図９Ｄでは第２の端子４２及び第２の導電部５１を断面矩形形状で図示しているが、特にこれに限定されず、例えば断面円形形状としてもよい。なお、上記（４）及び（５）式は、分割されたピッチ変換基板４０ごとに満たせばよい。

また、図７に示すように、このピッチ変換基板４０には、プローブ１０を組み立てる際に、構成部材２０〜６０同士を高精度に位置決めするために、アライメント用の第１の貫通孔４４が設けられており、本実施形態では、ピッチ変換基板４０を構成する４枚の基板にそれぞれ３つずつ形成されている。

第２の異方導電性ゴム５０は、図３及び図４に示すように、第１の異方導電性ゴム３０と同様に、粒子分散部分５２及び絶縁部分５３から構成される第２の導電部５１と、第２のフレーム５４と、から構成されており、第２の導電部５１は、ピッチ変換基板４０の第２の端子４２に対応するように配置されている。第２の異方導電性ゴム５０は、約９．５〜１０．５［ｐｐｍ／℃］の熱膨張係数を有している。本実施形態では、第２の異方導電性ゴム５０がこのような熱膨張率を持つように第２のフレーム５４を構成する材料が選定されており、具体的には例えば４２６アロイやＳＵＳ４１０で第２のフレーム５４が構成されている。なお、第２のフレーム５４を構成する材料としては特にこれに限定されず、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト、マグネシウム、マンガン、モリブデン、インジウム、鉛、パラジウム、チタン、タングステン、アルミニウム、金、白金、銀又はこれらの合金等を用いてもよい。また、第２の異方導電性ゴム５０の熱膨張率をピッチ変換基板４０の熱膨張係数と実質的に同一に設定してもよい。

図１０は本実施形態における第２の異方導電性ゴムを示す平面図である。本実施形態では、図１０に示すように、複数の第２の導電部５１が、第２の異方導電性ゴム５０の全体に亘って実質的に均等に分散して設けられている。これにより、被試験半導体ウェハ１００がプローブ１０に押し付けられた際に、ピッチ変換基板４０に反りが発生し難く、第１の異方導電性ゴム３０に実質的に均等に圧力を印加することができ、電気的な接触不良の発生を抑制することができる。

図１１は本実施形態における第２の異方導電性ゴムの他の例を示す平面図である。図１１に示す第２の異方導電性ゴム５０Ａでは、複数（本例では５つ）の第２の導電部５１から構成される導電群５１Ａが、第２の異方導電性ゴム５０Ａの全体に亘って実質的に均等に分散して配置されている。さらに、それぞれの導電群５１Ａにおいて、５つの第２の導電部５１が実質的に均等に分散して配置されている。なお、本発明においては、導電群５１Ａが第２の異方導電性ゴム５０Ａにおいて実質的に均一に分散して配置されていれば、導電群５１Ａにおいて第２の導電部５１を必ずしも均一に分散配置する必要はない。例えば、それぞれの導電群５１Ａにおいて第２の導電部５１をランダムに配置したり、それぞれの導電群５１Ａにおいて第２の導電部５１の配置を異ならせてもよい。

図１２Ａ及び図１２Ｃは本実施形態におけるピッチ変換基板、第２の異方導電性ゴム及び配線基板の位置関係を示す概略側面図、図１２Ｂ及び図１２Ｄは本実施形態における第２の端子、第２の導電部及び第３の端子の位置関係を示す概略平面図である。

第２の異方導電性ゴム５０の第２の導電部５１の上下面５１ａ，５１ｂが端子６１，４２にそれぞれタックしている状態で、ピッチ変換基板４０と配線基板５０との間に熱膨張差又は熱収縮差が生じると、第２の異方導電性ゴム５０の第２の導電部５１が斜めに変形する場合がある。これに対し、本実施形態では、第２の導電部５１の上下面５１ａ，５１ｂが下記（８）及び（９）式を満たすような大きさを有している。

但し、上記（８）及び（９）式において、γはピッチ変換基板４０の熱膨張係数、εは配線基板６０の熱膨張係数、Ｄ_１はピッチ変換基板４０の重心Ｇ_１から第２の端子４２までの距離、Ｄ_３は配線基板６０の重心Ｇ_３から第３の端子６１までの距離、θ_１はピッチ変換基板４０の重心Ｇ_１から第２の端子５１を結ぶ仮想線ｌ_１のＸ軸に対する角度、θ_３は配線基板６０の重心Ｇ_３から第３の端子６１を結ぶ仮想線ｌ_３のＸ軸に対する角度、Ｌ_ｘ２は第２の導電部５１のＸ軸方向の長さ、Ｌ_ｙ２は第２の導電部５１のＹ軸方向の長さ、及び、ΔＴは試験温度と室温の温度差である。なお、Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３≫Ｌ_ｘ１，Ｌ_ｘ２，Ｌ_ｘ３，Ｌ_ｙ１，Ｌ_ｙ２，Ｌ_ｙ３の関係にある。また、本実施形態では、第２の導電部５１の上面５１ａと下面５１ｂは実質的に同一の大きさを有している。

第２の導電部５１の上下面５１ａ，５１ｂが上記（８）及び（９）式を満たすような大きさを有していることで、図１２Ａ〜図１２Ｄに示すように、第２の導電部５１が変形した場合であっても、導電部５１の上面５１ａと下面５１ｂとが厚み方向において常に相互に重なり合っている。本実施形態では、図１２Ｃに示すように、第２の導電部５１の上面５１ａと下面５１ｂとの間に、例えば３０μｍ程度の幅の重なり５１ｃが常に確保されるようになっている。

なお、この重なり５１ｃの幅は、第２の導電部５１の上面５１ａと下面５１ｂとの間で、厚み方向に圧力を印加可能であり、且つ、試験信号を安定して伝送可能な幅であれば、前記数値に特に限定されない。また、図１２Ｂ及び図１２Ｄでは第２の端子４２、第２の導電部５１及び第３の端子６１を断面矩形形状で図示しているが、特にこれに限定されず、例えば断面円形形状としてもよい。また、上記（８）及び（９）式は、分割されたピッチ変換基板４０ごとに満たせばよい。

また、図６に示すように、第１の異方導電性ゴム３０と同様に、第２の異方導電性ゴム５０には、プローブ１０を組み立てる際に、構成部材２０〜６０同士を高精度に位置決めするために、アライメント用の第２の貫通孔５５が、ピッチ変換基板４０に設けられた第１の貫通孔４４に対応するように形成されている。

配線基板６０は、例えばガラスエポキシ樹脂等の合成樹脂材料から構成されるプリント基板であり、約１３〜１８［ｐｐｍ／℃］の熱膨張係数を有している。図３及び図４に示すように、配線基板６０の下面（第２の異方導電性ゴム５０に対向する面）には、第３の端子６１が第２の端子４２に対応するように、銅等を印刷したりメッキ処理やエッチング処理することで形成されている。

一方、配線基板６０の上面（ウェハマザーボード３に対向する面）には、図２及び図３に示すように、例えば、ＺＩＦ（Zero Insertion Force）コネクタやＬＩＦ（Low Insertion Force）コネクタから構成されるコネクタ６２が設けられている。これら第３の端子６１とコネクタ６２は、配線基板６０内に設けられた配線を介して電気的に接続されている。なお、図２には、配線基板６０上にコネクタ６２が４つしか実装されていないが、実際には配線基板６０の周縁部に全周に亘って多数のコネクタ６２が実装されている。

また、本実施形態では、図３に示すように、配線基板６０の上面にバイパスコンデンサ９０を実装している。このように、ＩＣデバイスの間近にバイパスコンデンサ９０を配置することで電源電圧の降下を極力小さく抑えることができる。なお、バイパスコンデンサの他に、例えば、信号の波形補正やインピーダンス補正のための抵抗やコイル、コンデンサ等或いはスイッチ類等の、ＩＣデバイスの試験に用いられる電子部品を配線基板６０の上面に実装してもよい。

図１３Ａ及び図１３Ｃは本実施形態における第２の異方導電性ゴムと配線基板との位置関係を示す概略側面図、図１３Ｂ及び図１３Ｄは本実施形態における第２の導電部と第３の端子との位置関係を示す概略平面図である。本実施形態では、第２の異方導電性ゴム５０の第２の導電部５１と、配線基板６０の第３の端子６１と、が下記（６）及び（７）式を満たすような大きさを有している。

但し、上記（６）及び（７）式において、δは第２の異方導電性ゴム５０の熱膨張率、εは配線基板６０の熱膨張係数、Ｄ_２は第２の異方導電性ゴム５０の重心Ｇ_２から第２の導電部５１までの距離、Ｄ_３は配線基板６０の重心Ｇ_３から第３の端子６１までの距離、θ_２は第２の異方導電性ゴムの重心Ｇ_２から第２の導電部５１を結ぶ仮想線ｌ_２のＸ軸に対する角度、θ_３は配線基板６０の重心Ｇ_３から第３の端子６１を結ぶ仮想線ｌ_３のＸ軸に対する角度、Ｌ_ｘ２は第２の導電部５１のＸ軸方向の長さ、Ｌ_ｙ２は第２の導電部５１のＹ軸方向の長さ、Ｌ_ｘ３は第３の端子６１のＸ軸方向の長さ、Ｌ_ｙ３は第３の端子６１のＹ軸方向の長さ、及び、ΔＴは試験温度と室温の温度差である。なお、Ｄ_２，Ｄ_３≫Ｌ_ｘ２，Ｌ_ｘ３，Ｌ_ｙ２，Ｌ_ｙ３の関係にある。

第２の導電部５１及び第３の端子６１が上記（６）及び（７）式を満たすような大きさを有していることで、図１３Ａ〜図１３Ｄに示すように、第２の異方導電性ゴム５０と配線基板６０に熱膨張差又は熱収縮差が生じても、第３の端子６１と第２の導電部５１の上面５１ａとが常に重なり合っている。本実施形態では図１３Ｃに示すように、第３の端子６１と導電部５１の上面５１ａとの間に、例えば３０μｍ程度の幅の重なりが常に確保されるようになっている。

なお、この重なりの幅は、第２の導電部５１と第３の端子６１との間で、厚み方向に圧力を印加可能であり、且つ、試験信号を安定して伝送可能な幅であれば、前記数値に特に限定されない。また、図１３Ｂ及び図１３Ｄでは第２の導電部５１及び第３の端子６１を断面矩形形状で図示しているが、特にこれに限定されず、例えば断面円形形状としてもよい。

また、図５に示すように、配線基板６０の下面には、プローブ１０を組み立てる際に構成部材２０〜６０同士を高精度に位置決めするために、十字形状のアライメント用のマーク６３が設けられている。このアライメントマーク６３は、第３の端子６１を配線基板６０上に形成する工程と同一の工程で、ピッチ変換基板４０の第１の貫通孔４４に対応するように形成されている。なお、アライメントマーク６３の形状は十字形状に限定されず、任意の形状を採用することができる。

図３に示すように、メンブレン２０の上面周縁部と配線基板６０の下面との間を覆うように、環状の第１のシーリング部材７０が取り付けられている。この第１のシーリング部材７０は、例えばシリコンゴム等の弾性変形可能であると共に密閉性に優れた材料から構成されており、第１の異方導電性ゴム３０、ピッチ配線基板４０及び第２の異方導電性ゴム５０を覆っている。

本実施形態では、第１のシーリング部材７０は、メンブレン１０から配線基板６０までの高さと実質的に同一の高さを有しており、メンブレン１０をフラットな状態で保持している。また、第１のシーリング部材７０は、高さｈと幅ｗの比率が例えば１：５〜１：２０程度の矩形状の断面を有している。ｈとｗの比率を１：５以上とすることで、減圧により第１のシーリング部材７０がほとんど内側に凹まないようになっている。一方、ｈとｗの比率を１：２０以下とすることで、プローブの大型化を抑制することができる。また、ｈとｗの比率が１：２０よりも大きくなると、第１のシーリング部材７０を圧縮し難くなる。

以上に説明したプローブ１０は、下記（１）〜（３）式を満たしている。

但し、上記（１）〜（３）式において、αは被試験半導体ウェハ１００の熱膨張係数、βは第１の異方導電性ゴム３０の熱膨張率、γはピッチ配線基板４０の熱膨張係数、δは第２の異方導電性ゴム５０の熱膨張率、及び、εは配線基板６０の熱膨張係数である。

このように、熱膨張係数が大きく異なる被試験半導体ウェハ１００と配線基板６０との間に介装される第１の異方導電性ゴム３０、ピッチ配線基板４０及び第２の異方導電性ゴム５０の熱膨張係数を段階的に大きくすることにより、プローブ１０の各構成要素２０〜６０間に電気的な接触不良が生じるのを抑制することができる。

また、本実施形態におけるプローブ１０は、下記（１０）及び（１１）式を満たしている。

但し、上記（１０）及び（１１）式において、αは被試験半導体ウェハ１００の熱膨張係数、γはピッチ変換基板４０の熱膨張係数、εは配線基板６０の熱膨張係数、ΔＴは試験温度と室温の温度差、Ｄ_４はピッチ変換基板４０の重心Ｇ_１から最も離れた位置にある第１の端子４１までの距離、Ｄ_５はピッチ変換基板４０の重心Ｇ_１から最も離れた位置にある第２の端子４２までの距離、ｔ_１は第１の導電部３１の厚さ、及び、ｔ_２は第２の導電部５１の厚さである。

半導体ウェハ１００とピッチ変換基板４０との間に熱膨張差又は熱収縮差が生じると第１の異方導電性ゴム３０の第１の導電部３１が斜めに変形して、当該導電部３１内の導電性粒子間に隙間が生じる。このため、導電部３１に加える圧力を増加しなければ導通状態を確保できなくなるが、一方でその圧力が過剰になると、被試験半導体ウェハ１００の入出力端子１１０に加わる圧力が変動し、試験特性に影響を及ぼしてしまう。

これに対し、本実施形態では、プローブ１０が上記（１０）式を満たすことで、試験特性に影響を与えない範囲内で第１の導電部３１に印加する圧力を増加させることができる。同様に、プローブ１０が上記（１１）式を満たすことで、試験特性に影響を与えない範囲で第２の導電部５１に印加する圧力を増加させることができる。

また、異方導電性ゴム３０，５０の導電部３１，５１に加わる横応力が大きくなると応力限界を超えて復元力を失ってしまう。これに対し、本実施形態では、上記（１０）及び（１１）式を満たすことで、横方向に加わる応力を導電部３１，５１の寿命に影響を与えない範囲に抑えることができる。なお、上記（１０）及び（１１）式は、分割されたピッチ変換基板４０ごとに満たせばよい。

図１４は本実施形態においてプローブを組み立てる際のアライメントマークと各貫通孔の位置関係を示す平面図である。以上のような構成のプローブ１０は、以下の要領で組み立てられる。

先ず、アライメントマーク６３が上方を向いた姿勢で配線基板６０を載置する。次いで、図１４に示すように、このアライメントマーク６３が第２の異方導電性ゴム５０の第２の貫通孔５５の略中央に位置するように、第２の異方導電性ゴム５０を配線基板６０に対して位置決めし、この状態で第２の異方導電性ゴム５０を配線基板６０の上に積層する。

次いで、同図に示すように、配線基板６０のアライメントマーク６３がピッチ変換基板４０の第１の貫通孔４４の略中央に位置するように、ピッチ配線基板４０を配線基板６０に対して位置決めし、この状態でピッチ変換基板４０を第２の異方導電性ゴム５０の上に積層する。

以降、同様の要領で、第１の異方導電性ゴム３０を配線基板６０に対して位置決めし、この状態で第１の異方導電性ゴム３０をピッチ配線基板４０の上に積層する。次いで、第１の異方導電性ゴム３０の上にメンブレン２０を積層するが、この際、メンブレン２０のバンプ２２又は導電パターン２３を、第１の異方導電性ゴム３０の導電部３１に透かして重ねることで、メンブレン２０を第１の異方導電性ゴム３０に対して位置決めする。

なお、ピッチ変換基板４０の第１の端子４１に第１の異方導電性ゴム３０の第１の導電部３１を透かして重ねることで、第１の異方導電性ゴム３０をピッチ変換基板４０に対して位置決めしてもよい。また、メンブレン２０側にもアライメントマーク２４が設けられているので、当該マーク２４を基準として上述の組立方法とは逆の手順でプローブ１０の組立を行ってもよい。

以上のような構成のプローブ１０は、図１に示すように、配線基板６０に設けられたコネクタ６２をウェハマザーボード３に設けられたコネクタ３ａに連結することで、ウェハマザーボード３に電気的に接続されている。さらに、ウェハマザーボード３は、ケーブルを介してテスタに接続されたテストヘッド２に電気的に接続されている。

一方、プローブ１０の下方には、被試験半導体ウェハ１００を吸着等により保持しているウェハトレイ４が配置されている。このウェハトレイ４は、特に図示しない移動装置によりＸＹＺ方向に移動可能であると共にＺ軸を中心として回転可能となっており、保持している半導体ウェハ１００をプローブ１０に対向した位置に移動させることが可能となっている。

また、ウェハトレイ４の周縁部には第２のシーリング部材４ａが全周に亘って設けられている。この第２のシーリング部材４ａも、第１のシーリング部材７０と同様に、例えばシリコンゴム等の弾性変形可能であると共に密閉性に優れた材料から構成されており、ウェハトレイ４がプローブ１０に接近して第２のシーリング部材４ａがメンブレン２０に密着すると、ウェハトレイ４、シーリング部材７０，４ａ、メンブレン２０、配線基板６０により、第１及び第２の異方導電性ゴム３０，５０及びピッチ変換基板４０を含んだ密封空間８０（図１５参照）が形成されるようになっている。なお、特に図示しないが、第１のシーリング部材７０により区画される空間と、第２のシーリング部材４ａにより区画される空間とを連通させるために、メンブレン２０には連通孔が形成されている。

図１に示すように、ウェハトレイ４の内部には、一端が密閉空間８０で開口すると共に、他端がウェハトレイ４の側面で開口する連通路４ｂが形成されており、当該連通路４ｂの他端にはホースを介して減圧装置５が接続されている。

図１５は本実施形態における電子部品がＩＣデバイスの試験を実行している状態を示す概略図、図１６は図１５のXVI部の拡大断面図である。

図１５に示すように、ウェハトレイ４をプローブ１０に対向させ、第２のシーリング部材４ａをメンブレン２０の下面に密着させた状態で、減圧装置５が密閉空間８０内を減圧すると、第１のシーリング部材７０が変形し、第１及び第２の異方導電性ゴム３０，５０の各導電部３１，５１が圧縮され、メンブレン２０のバンプ２２が、第１の異方導電性ゴム３０、ピッチ配線基板４０及び第２の異方導電性ゴム５０を介して、配線基板６０の第３の端子６１に導通する。

これと同時に、図１６に示すように、減圧装置５による密封空間８０内の減圧により、第２のシーリング部材４ａが変形して、ウェハトレイ４とプローブ１０とがさらに接近し、メンブレン２０のバンプ２２が、被試験半導体ウェハ１００上の入出力端子１１０に接触する。この状態でテストヘッド２に接続されたテスタが、入出力端子１１０を介してＩＣデバイスに対して試験信号を入出力することでＩＣデバイスのテストが実施される。

本実施形態では、第２の導電部５１が第２の異方導電性ゴム５０の全体に実質的に均等に分散して配置されている。このため、上記のようなＩＣデバイスのテストにおいて、ピッチ変換基板４０が反り難くなり、第１の異方導電性ゴム３０に圧力を実質的に均等に印加することができるので、電気的な接触不良の発生を抑制することができる。

特に、本実施形態では、ピッチ変換基板４０を４枚に分割しているが、上記の通りピッチ変換基板４０が実質的に均等に押圧され、押圧時に各ピッチ変換基板４０が傾くことがないので、分割されたピッチ変換基板４０同士を接合するための部材が不要となっている。

また、本実施形態では、被試験半導体ウェハ１００に熱ストレスを印加していても、メンブレン１０と配線基板６０との間に、第１の端子４１間よりも広いピッチで配置されていると共に当該第１の端子４１よりも大きい第２の端子４２を有するピッチ変換基板４０を介装しているので、配線基板６０に生じる大きな熱膨張又は熱収縮を許容することができ、プローブ１０の構成要素２０〜６０間に電気的な接触不良が生じるのを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、被試験半導体ウェハ１００から配線基板６０に向かって、メンブレン２０、第１の異方導電性ゴム３０、ピッチ変換基板４０及び第２の異方導電性ゴム５０のそれぞれの熱膨張係数が段階的に大きくなっているので、プローブ１０の構成要素２０〜６０間に生じる接触不良をさらに抑制することができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上述の実施形態では、被試験半導体ウェハに造り込まれたＩＣデバイスを、テストヘッドを介してテストする試験装置に本発明を適用した例について説明したが、特にこれに限定されず、テストヘッドを介さずにテスタがＩＣデバイスと信号の授受を直接行うウェハレベルのバーンイン装置等のその他の電子部品試験装置に本願発明を適用してもよい。

図１は、本発明の実施形態における電子部品試験装置を示す概略図である。 図２は、本発明の実施形態におけるプローブを下側から見た平面図である。 図３は、図２のIII-III線に沿った断面図である。 図４は、本発明の実施形態におけるプローブの分解断面図である。 図５は、本発明の実施形態におけるプローブのメンブレン及び配線基板の概略平面図である。 図６は、本発明の実施形態におけるプローブの第１及び第２の異方導電性ゴムの概略平面図である。 図７は、本発明の実施形態におけるプローブのピッチ変換基板の概略平面図である。 図８Ａは、本発明の他の実施形態におけるピッチ変換基板の概略平面図である。 図８Ｂは、本発明のさらに他の実施形態におけるピッチ変換基板の概略平面図である。 図９Ａは、本発明の実施形態におけるピッチ変換基板と第２の異方導電性ゴムとの位置関係を示す概略側面図であり、常温状態での位置関係を示す図である。 図９Ｂは、本発明の実施形態における第２の端子と第２の導電部との位置関係を示す概略平面図であり、常温状態での位置関係を示す図である。 図９Ｃは、本発明の実施形態におけるピッチ変換基板と第２の異方導電性ゴムとの位置関係を示す概略側面図であり、高温又は低温状態での位置関係を示す図である。 図９Ｄは、本発明の実施形態における第２の端子と第２の導電部との位置関係を示す概略平面図であり、高温又は低温状態での位置関係を示す図である。 図１０は、本発明の実施形態における第２の異方導電性ゴムを示す平面図である。 図１１は、本発明の実施形態における第２の異方導電性ゴムの他の例を示す平面図である。 図１２Ａは、本発明の実施形態におけるピッチ変換基板、第２の異方導電性ゴム及び配線基板の位置関係を示す概略側面図であり、常温状態での位置関係を示す図である。 図１２Ｂは、本発明の実施形態における第２の端子、第２の導電部及び第３の端子の位置関係を示す概略平面図であり、常温状態での位置関係を示す図である。 図１２Ｃは、本発明の実施形態におけるピッチ変換基板、第２の異方導電性ゴム及び配線基板の位置関係を示す概略側面図であり、高温又は低温状態での位置関係を示す図である。 図１２Ｄは、本発明の実施形態における第２の端子、第２の導電部及び第３の端子の位置関係を示す概略平面図であり、高温又は低温状態での位置関係を示す図である。 図１３Ａは、本発明の実施形態における第２の異方導電性ゴムと配線基板との位置関係を示す概略側面図であり、常温状態での位置関係を示す図である。 図１３Ｂは、本発明の実施形態において第２の導電部と第３の端子の位置関係を示す概略平面図であり、常温状態での位置関係を示す図である。 図１３Ｃは、本発明の実施形態における第２の異方導電性ゴムと配線基板との位置関係を示す概略側面図であり、高温又は低温状態での位置関係を示す図である。 図１３Ｄは、本発明の実施形態において第２の導電部と第３の端子との位置関係を示す概略平面図であり、高温又は低温状態での位置関係を示す図である。 図１４は、本発明の実施形態においてプローブを組み立てる際のアライメントマークと各貫通孔の位置関係を示す平面図である。 図１５は、本発明の実施形態における電子部品試験装置がＩＣデバイスの試験を実行している状態を示す概略図である。 図１６は、図１５のXVI部の拡大断面図である。

符号の説明

１…電子部品試験装置
２…テストヘッド
３…ウェハマザーボード
３ａ…コネクタ
４…ウェハトレイ
４ａ…第２のシーリング部材
４ｂ…減圧バルブ
５…減圧装置
１０…プローブ
２０…メンブレン
２１…シート状部材
２２…バンプ
２３…導電パターン
２４…アライメントマーク
３０…第１の異方導電性ゴム
３１…第１の導電部
３２…粒子分散部
３３…絶縁部
３４…第１のフレーム
３５…第３の貫通孔
４０…ピッチ変換基板
４１…第１の端子
４２…第２の端子
４３…信号線
４４…第１の貫通孔
５０…第２の異方導電性ゴム
５１…第２の導電部
５１ａ…上面
５１ｂ…下面
５２…粒子分散部
５３…絶縁部
５４…第２のフレーム
５５…第２の貫通孔
６０…配線基板
６１…第３の端子
６２…コネクタ
６３…アライメントマーク
７０…第１のシーリング部材
８０…密封空間
９０…バイパスコンデンサ
１００…被試験半導体ウェハ
１１０…入出力端子

Claims (25)

1. 被試験半導体ウェハに形成された被試験電子部品と、前記被試験電子部品を試験する電子部品試験装置と、の間の電気的な接続を確立するためのプローブであって、
   前記被試験電子部品の入出力端子に接触する接触端子を有するメンブレンと、
   第１の端子が第１の主面に設けられていると共に、前記第１の端子に電気的に接続された第２の端子が第２の主面に設けられた第１の基板と、
   前記電子部品試験装置に電気的に接続されると共に、第３の端子を有する第２の基板と、
   前記メンブレンの前記接触端子と前記第１の基板の前記第１の端子とを電気的に接続する第１の導電部を有する第１の異方導電性弾性体と、
   前記第１の基板の前記第２の端子と前記第２の基板の前記第３の端子とを電気的に接続する第２の導電部を有する第２の異方導電性弾性体と、を備えており、
   前記第１の基板は、第２の端子が前記第１の端子間よりも広いピッチで配置されたピッチ変換基板であり、
   前記第２の導電部は、前記第２の異方導電性弾性体の全体に配置され、
   前記第２の端子も、前記第２の導電部に対応するように前記ピッチ変換基板の全体に配置され、
   少なくとも一つの前記第２の導電部を有する導電群が、前記第２の異方導電性弾性体の全体に、均等に分散して配置され、
   前記第２の基板に圧力を印加した際に、前記第２の異方導電性弾性体の各前記第２の導電部を介して、前記第１の基板が均等に加圧され、
   前記第１の基板は複数に分割されており、
   複数の前記第１の基板は、相互に間隔を空けて配置され、前記第１の異方導電性弾性体と前記第２の異方導電性弾性体にそれぞれ挟持されていることを特徴とするプローブ。
2. それぞれの前記導電群において、複数の前記第２の導電部が均等に分散して配置されていることを特徴とする請求項１記載のプローブ。
3. 前記第２の端子は、前記第１の端子よりも大きく形成されており、
   下記（１）式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブ。
   

   

   但し、上記（１）式において、
   αは前記被試験半導体ウェハの熱膨張係数、
   γは前記第１の基板の熱膨張係数、及び、
   εは前記第２の基板の熱膨張係数である。
4. 下記（２）式を満たすことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のプローブ。
   

   

   但し、上記（２）式において、
   αは前記被試験半導体ウェハの熱膨張係数、
   βは前記第１の異方導電性弾性体の熱膨張率、及び、
   γは前記第１の基板の熱膨張係数である。
5. 前記第１の異方導電性弾性体は、前記第１の導電部を保持する第１の保持手段を有し、
   前記第１の導電部は、厚み方向にのみ導電性を有しており、
   前記第１の保持手段の熱膨張係数は、前記第１の異方導電性弾性体の熱膨張率が前記（２）式を満たすように設定されていることを特徴とする請求項４記載のプローブ。
6. 下記（３）式を満たすことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のプローブ。
   

   

   但し、上記（３）式において、
   γは前記第１の基板の熱膨張係数、
   δは前記第２の異方導電性弾性体の熱膨張率、及び、
   εは前記第２の基板の熱膨張係数である。
7. 前記第２の異方導電性弾性体は、前記第２の導電部を保持する第２の保持手段を有し、
   前記第２の導電部は、厚み方向にのみ導電性を有しており、
   前記第２の保持手段の熱膨張係数は、前記第２の異方導電性弾性体の熱膨張率が前記（３）式を満たすように設定されていることを特徴とする請求項６記載のプローブ。
8. 前記第１の基板はリジッド基板であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のプローブ。
9. 前記第１の端子は、前記被試験半導体ウェハ上に設けられた前記入出力端子、又は、前記メンブレンの前記接触端子に対応するように配置され、
   前記第２の端子は、前記第２の基板の前記第３の端子に対応するように配置されていることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のプローブ。
10. 下記（４）及び（５）式を満たすことを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載のプローブ。
    

    

    

    但し、上記（４）及び（５）式において、
    γは前記第１の基板の熱膨張係数、
    δは前記第２の異方導電性弾性体の熱膨張率、
    Ｄ_１は前記第１の基板の重心から前記第２の端子までの距離、
    Ｄ_２は前記第２の異方導電性弾性体の重心から前記第２の導電部までの距離、
    θ_１は前記第１の基板の重心から前記第２の端子を結ぶ仮想線のＸ軸に対する角度、
    θ_２は前記第２の異方導電性弾性体の重心から前記第２の導電部を結ぶ仮想線の前記Ｘ軸に対する角度、
    Ｌ_ｘ１は前記第２の端子の前記Ｘ軸方向の長さ、
    Ｌ_ｘ２は前記第２の導電部の前記Ｘ軸方向の長さ、
    Ｌ_ｙ１は前記第２の端子の前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向の長さ、
    Ｌ_ｙ２は前記第２の導電部の前記Ｙ軸方向の長さ、及び、
    ΔＴは試験温度と室温の温度差である。
11. 下記（６）及び（７）式を満たすことを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載のプローブ。
    

    

    

    但し、上記（６）及び（７）式において、
    δは前記第２の異方導電性弾性体の熱膨張率、
    εは前記第２の基板の熱膨張係数、
    Ｄ_２は前記第２の異方導電性弾性体の重心から前記第２の導電部までの距離、
    Ｄ_３は前記第２の基板の重心から前記第３の端子までの距離、
    θ_２は前記第２の異方導電性弾性体の重心から前記第２の導電部を結ぶ仮想線のＸ軸に対する角度、
    θ_３は前記第２の基板の重心から前記第３の端子を結ぶ仮想線の前記Ｘ軸に対する角度、
    Ｌ_ｘ２は前記第２の導電部の前記Ｘ軸方向の長さ、
    Ｌ_ｘ３は前記第３の端子の前記Ｘ軸方向の長さ、
    Ｌ_ｙ２は前記第２の導電部の前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向の長さ、
    Ｌ_ｙ３は前記第３の端子の前記Ｙ軸方向の長さ、及び、
    ΔＴは試験温度と室温の温度差である。
12. 下記（８）及び（９）式を満たすことを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載のプローブ。
    

    

    

    但し、上記（８）及び（９）式において、
    γは前記第１の基板の熱膨張係数、
    εは前記第２の基板の熱膨張係数、
    Ｄ_１は前記第１の基板の重心から前記第２の端子までの距離、
    Ｄ_３は前記第２の基板の重心から前記第３の端子までの距離、
    θ_１は前記第１の基板の重心から前記第２の端子を結ぶ仮想線のＸ軸に対する角度、
    θ_３は前記第２の基板の重心から前記第３の端子を結ぶ仮想線の前記Ｘ軸に対する角度、
    Ｌ_ｘ２は前記第２の導電部の前記Ｘ軸方向の長さ、
    Ｌ_ｙ２は前記第２の導電部の前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向の長さ、及び、
    ΔＴは試験温度と室温の温度差である。
13. 前記第１の導電部は、厚み方向にのみ導電性を有しており、
    下記（１０）式を満たすことを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載のプローブ。
    

    

    但し、上記（１０）式において、
    αは前記被試験半導体ウェハの熱膨張係数、
    γは前記第１の基板の熱膨張係数、
    ΔＴは試験温度と室温の温度差、
    Ｄ_４は前記第１の基板の重心から最も離れた位置にある前記第１の端子までの距離、及び、
    ｔ_１は前記第１の導電部の厚さである。
14. 前記第２の導電部は、厚み方向にのみ導電性を有しており、
    下記（１１）式を満たすことを特徴とする請求項１〜１３の何れかに記載のプローブ。
    

    

    但し、上記（１１）式において、
    γは前記第１の基板の熱膨張係数、
    εは前記第２の基板の熱膨張係数、
    ΔＴは試験温度と室温の温度差、
    Ｄ_５は前記第１の基板の重心から最も離れた位置にある前記第２の端子までの距離、及び、
    ｔ_２は前記第２の導電部の厚さである。
15. 前記第２の基板は、前記第２の異方導電性弾性体に対向している面とは反対の面に、試験に際して使用される電子部品が実装されていることを特徴とする請求項１〜１４の何れかに記載のプローブ。
16. 前記第１の基板には、位置決め用の第１の貫通孔が２以上設けられていることを特徴とする請求項１〜１５の何れかに記載のプローブ。
17. 前記第３の端子は、前記第２の端子に対応するように配置され、
    前記第２の基板は、前記第１の基板の前記第１の貫通孔に対応するように配置された位置決め用の第１のマークを有しており、
    前記第１のマークは、前記第３の端子と同一の工程で形成されていることを特徴とする請求項１６記載のプローブ。
18. 前記第２の異方導電性弾性体には、前記第１の基板の前記第１の貫通孔に対応するように位置決め用の第２の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１６又は１７記載のプローブ。
19. 前記メンブレンには、前記第１の基板の前記第１の貫通孔に対応するように位置決め用の第２のマークが設けられており、
    前記第２のマークは、前記メンブレンにおいて前記第１の異方導電性弾性体に対向する面に設けられた導電パターンと同一の工程で形成されていることを特徴とする請求項１６〜１８の何れかに記載のプローブ。
20. 前記第１の異方導電性弾性体には、前記第１の基板の前記第１の貫通孔に対応するように位置決め用の第３の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１６〜１９の何れかに記載のプローブ。
21. 前記第１の異方導電性弾性体、前記第１の基板及び前記第２の異方導電性弾性体の外周を覆うように、前記メンブレンと前記第２の基板との間に設けられたシーリング部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜２０の何れかに記載のプローブ。
22. 前記シーリング部材は、前記メンブレンから前記第２の基板までの高さと同一の高さを有しており、前記メンブレンを平坦に保持していることを特徴とする請求項２１記載のプローブ。
23. 請求項１〜２２の何れかに記載のプローブと、
    前記プローブに対向するように前記被試験半導体ウェハを保持する保持手段と、
    前記プローブが有する前記第２の基板と前記保持手段との間に密封空間を形成するシーリング手段と、
    前記密封空間内を減圧する減圧手段と、を備えており、
    前記減圧手段により前記密封空間内を減圧することにより、前記メンブレンの前記接触端子が、前記第１の異方導電性弾性体、第１の基板及び第２の異方導電性弾性体を介して、前記第２の基板の前記第３の端子に導通すると共に、前記メンブレンの前記接触端子と、前記被試験半導体ウェハ上に形成された前記入出力端子とが接触することを特徴とする電子部品試験装置。
24. 請求項１〜２２の何れかに記載のプローブの製造方法であって、
    前記第２の基板に設けられた第１のマークに、前記第２の異方導電性弾性体に設けられた第２の貫通孔を重ね合わせて、前記第２の基板に対して前記第２の異方導電性弾性体を位置決めする第１の位置決めステップと、
    前記第２の基板に前記第２の異方導電性弾性体を重ね合わせる第１の積層ステップと、
    前記第１の基板に設けられた第１の貫通孔を前記第１のマークに重ね合わせて、前記第２の基板に対して前記第１の基板を位置決めする第２の位置決めステップと、
    前記第２の異方導電性弾性体に前記第１の基板を重ね合わせる第２の積層ステップと、を備えたことを特徴とするプローブの製造方法。
25. 請求項１〜２２の何れかに記載のプローブの製造方法であって、
    前記メンブレンに設けられた第２のマークに、前記第１の異方導電性弾性体に設けられた第３の貫通孔を重ね合わせて、前記メンブレンに対して前記第１の異方導電性弾性体を位置決めする第１の位置決めステップと、
    前記メンブレンに前記第１の異方導電性弾性体を重ね合わせる第１の積層ステップと、
    前記第１の基板に設けられた第１の貫通孔を前記第２のマークに重ね合わせて、前記メンブレンに対して前記第１の基板を位置決めする第２の位置決めステップと、
    前記第１の異方導電性弾性体に前記第第１の基板を重ね合わせる第２の積層ステップと、を備えたことを特徴とするプローブの製造方法。

Images