JP4585111B2 - プローブカード - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は例えばIC試験装置において、ウェハ状態での試験を行う際に使用されるプローブカードに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のプローブカードの従来構成例を図3に示す。この図3に示したプローブカード11はプリント基板12にタングステンなどよりなる多数の接触子(プローブ針)13が配設されてなるもので、各接触子13はその中間部がプリント基板12上に配置された樹脂製支持体14に位置決めされて支持されている。
各接触子13の基端はプリント基板12に半田付けや導電性接着剤などによって接続固定されており、他方、遊端は被測定デバイスの端子配列と対応するように配列されている。
【0003】
このプローブカード11はいわゆる水平ニードル型と称されているもので、接触子13の長さが50〜70mm程度と長く、つまり非伝送線路長が長いことから、高速信号の伝送要求には応えられないものとなっていた。
一方、図4は本出願人が先に特願平11−109977号で提案したプローブカードの構成を示したものであり、このプローブカード15はプリント基板16とビルドアップ層17と接触子18とよりなるものとされる。
プリント基板16は例えばガラスエポキシ基板とされ、その上面中央に凸部16aを具備しており、この凸部16a上にパッド21が配列形成されている。パッド21はこの例では方形の4辺をなすように配列されている。
【0004】
一方、プリント基板16の下面には上面のパッド21とそれぞれスルーホール22及び配線パターン23を介して接続されたパッド24が配列形成されている。これらパッド24は外部接続用のパッドであり、上面のパッド21に対し、その配列ピッチが拡大されたものとなっている。
ビルドアップ層17は例えばエポキシ樹脂等よりなるフィルム25に所要の配線パターンが形成されたもので、プリント基板16の凸部16a上に貼り合わされている。このビルドアップ層17はプリント基板16の各パッド21と対応する位置にビアホール26を備えており、それらビアホール26とそれぞれ配線パターン27を介して接続されたパッド28をその中央に有するものとなっている。
【0005】
パッド28はビアホール26に対して、つまりパッド21に対して配列ピッチが縮小され、被測定デバイスの端子配列と同等のピッチで形成されており、この例では方形の4辺に配置されて、周辺配置端子構造を有する被測定デバイスに対応したものとなっている。
なお、これらビアホール26,配線パターン27及びパッド28はビアホール26に対応する孔が形成されたフィルム25をプリント基板16に貼り合わせた後、例えばメッキを施すことによって形成され、これによりビアホール26とプリント基板16のパッド21とが接合される。
【0006】
ビルドアップ層17の各パッド28上には微小な接触子18が植設され、これら接触子18が被測定デバイスの端子と接触するものとなる。接触子18はこの例ではワイヤ状とされ、略S字形状をなすものとされている。
この図4に示したプローブカード15によれば、ビルドアップ層17によってさらにピッチ変換(ピッチ縮小)をすることができ、各接触子18は被測定デバイスの端子配列と同等のピッチで配列されたパッド28上に植設されるため、その長さを数mm以下と極めて短くすることができ、つまり非伝送線路長を極めて短くすることができ、よって例えば数GHzといった高速信号の伝送要求に充分応えられるものとなっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のプローブカードにおいては、接触子(プローブ針)の狭ピッチ化・多ピン化に伴い、各接触子には高い位置精度が要求される。
しかるに、上述したプローブカード15においては、ビルドアップ層17,プリント基板16を構成する樹脂と、シリコンウェハを素材とする被測定デバイスとの熱膨張率の差が大きく、熱膨張によって接触子18と被測定デバイスの端子との間に位置ずれが生じる虞れがある。
【0008】
また、プリント基板16に貼り合わされるフィルム状のビルドアップ層17は、プリント基板16の表面に例えばパターンの有無によって存在する凹凸にならい、その表面に凹凸が生じてしまうため、各接触子18はその凹凸の影響を受け、高さにバラツキが生じることになる。
この問題を回避するためには、例えばビルドアップ層17の凹凸を補正して接触子18の高さを揃えるといったことが必要となり、そのためには例えば高さを揃えるための機構や工程が必要となることから、その分製造が煩雑になるという問題がある。
【0009】
さらには、樹脂製プリント基板16はそれ自体、高い平面度を得にくく、また反りが生じやすいことから、この点でも接触子18の位置ずれや高さバラツキが生じやすいという問題がある。
この発明の目的はこれら問題に鑑み、接触子の高い位置精度を実現・維持できるようにし、かつ高速信号伝送可能なプローブカードを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明によれば、被測定デバイスの端子配列と同等のピッチで配列された第1のパッドを一面に有し、他面にそれら第1のパッドとそれぞれ接続されてピッチ拡大された第2のパッドを有するプリント基板と、そのプリント基板の上記一面上に弾性体を挟んで搭載固定され、上面に上記端子配列と同等のピッチで配列された第3のパッドを有する接触子基板と、各第3のパッドに植設された接触子とを具備し、第3のパッドの近傍に、接触子基板及び弾性体を貫通し、第1のパッドを露出させる貫通孔が形成されて、各第1のパッドと第3のパッドとがワイヤボンディングによって接続され、接触子基板が被測定デバイスとほぼ同等の熱膨張率を有する材料によって構成されているものとされる。
【0011】
請求項2の発明では請求項1の発明において、弾性体の構成材料がシリコンゴムとされる。
請求項3の発明では請求項1の発明において、接触子基板の構成材料がシリコン、セラミック、ガラスのうちの一つとされる。
【0012】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図1はこの発明の一実施例を示したものであり、図2はその要部詳細を示したものである。この例では図4に示したプローブカード15と同様のプリント基板16及びその上に貼り合わされたビルドアップ層17を有するものとなっており、これらの部分において、図4と対応する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0013】
なお、特許請求の範囲の欄及び課題を解決するための手段の欄におけるプリント基板なる語は、この図1及び2に示した実施例の場合、プリント基板16とビルドアップ層17との両者を指すものとする。
この例ではビルドアップ層17上に板状の弾性体31が積み重ねられ、この弾性体31を挟んで接触子基板32がビルドアップ層17上に搭載される。
接触子基板32は図2に示したように、その上面に被測定デバイスの端子配列と同等のピッチで配列形成されたパッド33を具備しており、これらパッド33はこの例では方形の4辺に沿って配列形成されている。
【0014】
接触子基板32にはパッド33の近傍において、貫通孔34が形成されている。貫通孔34はこの例では細長い矩形状の孔とされ、パッド33の配列のなす各辺に沿い、その辺の外側にそれぞれ形成されている。
一方、弾性体31にも接触子基板32の各貫通孔34と対向する位置に貫通孔34と同様の形状を有する貫通孔35が設けられており、ビルドアップ層17の上面に配列形成されているパッド28はこれら貫通孔34,35によって外部に臨むように露出される。
【0015】
弾性体31の構成材料には例えばシリコンゴム等が使用され、接触子基板32の構成材料には被測定デバイスとほぼ同等の熱膨張率を有する材料が使用される。このような材料としては被測定デバイスと同じシリコンや、あるいはセラミック、ガラスといった材料が選定される。なお、このような材料よりなる接触子基板32は良好な平面度を有するものとされる。
接触子基板32の各パッド33上には図4に示したプローブカード15と同様に、ワイヤ状の微小な接触子18が植設される。
【0016】
これら接触子18が植設されるパッド33とビルドアップ層17のパッド28とは貫通孔34,35を通してワイヤボンディングによって接続される。図2中、36はボンディングワイヤを示す。ボンディングワイヤ36及び接触子18は例えば金線とされる。
接触子基板32の固定は予め接触子18を植設した状態で弾性体31を挟んでビルドアップ層17上に搭載した後、その周縁を図1に示したように、抑え具37でプリント基板16側に抑えつけることによって行われる。この例では方形状をなす接触子基板32の各辺にそれぞれ抑え具37が配置され、即ち4つの抑え具37によって固定されている。なお、抑え具37の他端側はプリント基板16にネジ止めされて固定されている。図1中、38及び39はそれぞれネジ及びナットを示す。
【0017】
上記のような構造を有するプローブカード40によれば、被測定デバイスの端子と接触する接触子18が植設されている接触子基板32は被測定デバイスの素材のシリコンウェハとほぼ同等の熱膨張率を有することから、熱膨張によって接触子18と被測定デバイスの端子との間に位置ずれが生じるといった問題はほぼ解消され、つまり接触不良を引き起こすような大きな位置ずれは発生しないものとなる。
また、接触子基板32のパッド33とビルドアップ層17のパッド28との電気的接続はボンディングワイヤ36によって行われるため、このボンディングワイヤ36の長さに多少の裕度をもたせることで、接触子基板32とビルドアップ層17との熱膨張差に基づく相対的なずれを吸収することができる。
【0018】
さらに、接触子基板32は弾性体31を介してビルドアップ層17上に搭載されるため、ビルドアップ層17の凹凸は弾性体31によって吸収され、つまり接触子基板32はビルドアップ層17の凹凸の影響を受けず、良好な平面度を維持するものとなる。
従って、接触子18が植設される各パッド33の高さは均一となり、その高さバラツキに起因して接触子18の先端高さにバラツキが生じるといった問題は発生しないものとなる。
【0019】
加えて、ボンディングワイヤ36は図2に示したように近接配置されたパッド28,33間を接続するものであることから、その長さは長くならず、つまり非伝送線路長は長くならないため、高速信号の伝送要求に充分応えることができる。
なお、この種のプローブカードにおいては、接触子の構造・形態は種々考えられており、その作製プロセス(植設プロセス)において例えば薬品の使用や高温を必要とするものもあるが、図4に示したプローブカード15では樹脂材よりなるビルドアップ層17が耐熱性や耐薬品性などの点で劣るため、適用できる作製プロセスが大きく制限されるものとなっていた。
【0020】
この点、上述したプローブカード40では接触子基板32にセラミックやガラスという耐熱性や耐薬品性においても優れた材料を選択でき、つまり接触子作製プロセスに対して耐性のあるものを選択できるため、接触子作製プロセスは制限されず、様々なプロセスを適用できるものとなる。
上述した実施例では弾性体31及び接触子基板32がプリント基板16上に設けられたビルドアップ層17上に搭載された構成となっているが、このような構成に限らず、例えばプリント基板がそれ自体、その一面に被測定デバイスの端子配列と同等のピッチで配列されたパッドを有する構成とされている場合には、そのプリント基板の一面上に、これら弾性体31及び接触子基板32が搭載されてプローブカードが構成される。
【0021】
この場合、プリント基板と被測定デバイスとの熱膨張差に起因する接触子の位置ずれ、プリント基板の面精度や反りに起因する接触子高さのバラツキといった問題は同様に改善される。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、被測定デバイスの端子との位置ずれや接触子高さのバラツキを大幅に低減することができ、よって接触子の高い位置精度を備え、かつ高速信号伝送可能なプローブカードを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Aはこの発明の一実施例を示す平面図、Bはその正面図。
【図2】Aは図1Aの部分拡大図、Bはその断面図。
【図3】従来のプローブカードを示す断面図。
【図4】Aは従来提案されているプローブカードを示す平面図、Bはその断面図。
Claims (3)
- 被測定デバイスの端子配列と同等のピッチで配列された第1のパッドを一面に有し、他面にそれら第1のパッドとそれぞれ接続されてピッチ拡大された第2のパッドを有するプリント基板と、
そのプリント基板の上記一面上に弾性体を挟んで搭載固定され、上面に上記端子配列と同等のピッチで配列された第3のパッドを有する接触子基板と、
上記各第3のパッドに植設された接触子とを具備し、
上記各第3のパッドの近傍に、上記接触子基板及び弾性体を貫通し、上記各第1のパッドを露出させる貫通孔が形成されて、上記各第1のパッドと上記各第3のパッドとがワイヤボンディングによって接続され、
上記接触子基板が上記被測定デバイスとほぼ同等の熱膨張率を有する材料によって構成されていることを特徴とするプローブカード。 - 請求項1記載のプローブカードにおいて、
上記弾性体の構成材料がシリコンゴムとされていることを特徴とするプローブカード。 - 請求項1または2に記載のプローブカードにおいて、
上記接触子基板の構成材料がシリコン、セラミック、ガラスのうちの一つとされていることを特徴とするプローブカード。
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