JP5288248B2 - 電気信号接続装置 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、ＬＳＩなどの電子デバイスの製造工程において、半導体ウエーハ上に形成された複数の半導体チップの回路検査に使用するプローバ装置に関し、特に半導体チップ上に配列される回路端子（パッド）に対しウエーハ状態のまま垂直プローブを接触させ、一括して半導体チップの電気的導通を測定するプロービングテストに使用するプローバ装置のプローブ組立体を含む電気信号接続装置に関するものである。

半導体技術の進歩に伴って電子デバイスの集積度が向上し、半導体ウエーハ上に形成される各半導体チップにおいても回路配線の占めるエリアが増加し、そのため、各半導体チップ上のパッドの数も増加し、それにつれてパッド面積の縮小化、パッドピッチの縮小化などによるパッド配列の微細化が進んでいる。近年の予測では、パッドピッチが２０μｍになるものとされている。

それと同時に、半導体チップをパッケージに収納せずに、ベアチップのまま回路基板等に搭載するチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）方式等が主流になりつつあり、そのためには、半導体チップに分割する前のウエーハ状態での特性チェックや良否判定が必須となる。

この半導体チップの検査手段としては、被検査半導体チップのパッドと検査装置との間に、外力に対して弾性的に変形する弾性変形部を有する複数の針状プローブを配列した接触子組立体を介在させる手段等がある。この接触子組立体と半導体チップの試験回路とを電気的に接続する手段として、プローブカードと呼ばれるプリント配線基板が用いられている。

このプローブカードの構成として、テスト装置のテストヘッドに接触する部分は、テストヘッドの回路基板の端子形状及び端子ピッチと互換性を有する必要がある。一方、ウエーハに接触するプローブ近傍部分は、ウエーハ上のチップパッドの形状及びピッチに合わせた設定が要求される。

さらに、プローブ近傍の密集した配線を、粗いテストヘッドの回路基板の端子ピッチへ変換するための多層基板を用いることがある。

図６乃至図１４は、本件出願より以前に、本件出願人により出願された（これを「本人先行出願」という、本件出願時に未だ出願公開されていない）プローブカード及びこれを用いた電気信号接続装置の構成例を示し、図１５は従来のプローブカードの構成例を示す。図１５において、７はプローブカード、７１はテストヘッドへ接続されるカード基板を示す。被検査チップ８１はカード基板７１との位置関係を明確にするために透視図として示している。カード基板７１の周辺に設けられた端子７２は、テスト装置のテストヘッド（図示せず）に接触する部分であり、テストヘッドの回路基板の端子形状及び端子ピッチと互換性を有する。

一方、プローブ９１は、ウエーハ８上に形成された被検査チップ８１の端子パッド８２の配列に対応して、プローブ整列固定機能９２により固定される。プローブ整列固定機能９２は上述のプローブ方式によって異なり、カンチレバー式であれば例えば回路基板に直接半田付けする手段であり、プローブシートタイプであれば、平行に伸びる帯状の複数の配線を電気絶縁性フィルムのようなシート状部材の一方の面に形成し、各配線の一部を直接プローブ要素としたものが例示されている（特許文献１）。

狭ピッチ化及び多ピン化に伴いプローブ端子周辺の配線パターンが密集しており、この配線を最終的にカード基板７１の外周端子へ分配させるためには、プローブ端子周辺の高密度配線に加え、配線基板の多層化が必要である。現状のプリント配線基板のパターンルールでは例えば信号層１層当たり１２８〜１６０本程度の布線が妥当で、約１０００ピンのテスタの場合では電源層を含めると２０層以上、厚み４．８〜６．５ｍｍ、直径３５０ｍｍ程度のプリント配線基板が必要になっている。

一般に、プローブカードの経済性を考慮しカード基板７１の標準化を考えた場合、変換配線基板９３等を中間に介在させ、被検査パッドごとに異なる複雑な変換配線９４を変換配線基板９３に機能させる事例もある（特許文献１）。

しかしながら、従来の電気信号接続装置では、プローブ近傍部分が測定環境温度やウエーハ自身の温度上昇により大きく熱伸縮し、その結果プローブ接触部とチップパッドとの相対的位置関係が大きくずれ、パッドから外れるプローブが存在する。又、配線変換用の多層基板においては、プローブからの配線をワイヤー又はパターン配線により多層基板と強固に接続している場合、ウエーハとの熱膨脹係数の相違によりプローブとの接続部の破断に至り、測定不能に陥るという問題が生じる。

これらの問題を解決するために発明者等は以下に示すような電気信号接続装置を提案して来た。この改良された従来の電気信号接続装置について図面を参照して説明する。

図６は改良された本人先行出願の電気信号接続装置全体の概略構成図（斜視図）であり、部分的に拡大して示したものである。図６において、１は被検査半導体ウエーハ、２は回路基板、３は樹脂フィルム型プローブ、４はプローブユニット、４０はプローブ保持具、５は固定枠を示す。

被検査半導体ウエーハ１のパッド（図示せず）に対応して配置した複数の樹脂フィルム型プローブ３を、プローブ保持具４０の支持棒４１によって支持固定することによりプローブユニット４を構成する。図示の例では４×４個の半導体チップに相当する１つのプローブユニットを示すものである。又、プローブ保持具４０に複数の爪４２を設けている。

固定枠５は、Ｘ方向を長手方向とする複数の支持部材５２と、Ｙ方向を長手方向とする複数の支持部材５３とを交互に交差させ複数の開口部５４を設けると共に、回路基板２と接する各交点に突起状の固定具５５が設置されている。

一方、回路基板２は、カード基板（図示せず）へ接続する端子部２１及び後述する樹脂フィルム型プローブ３の接続端子と接続する電気端子（図示せず）、固定枠５の固定具５５と嵌合する穴２２を設けている。

上述の構成において、１つのプローブユニット４を固定枠５の開口部５４の１つに挿入し固定用爪４２によって固定枠５と固定させる。さらに、固定枠５の固定具５５を、相当する回路基板２の穴２２に嵌合させることにより電気信号接続装置が構成される。

図７に組立後の電気信号接続装置における各構成要素の配置関係を表す断面図を示す。半導体チップの１つのパッド１１ａに対応する１つの樹脂フィルム型プローブ３０ａと、同様にパッド１１ｂ、１１ｃに対応する樹脂フィルム型プローブ３０ｂ、３０ｃを例示として示している。各々のプローブがプローブユニット４の支持棒４１により支持され、さらに支持棒４１が固定枠５の支持材５３により支持されている。一方、固定枠５の固定具５５を回路基板２に設けられた穴２２を貫通させることにより固定枠５を回路基板２に固定させることができる。

この図７の状態において、後述する樹脂フィルム型プローブの出力端子３２が回路基板上のパッド２３に接触した状態を保つように設置されている。一方において、樹脂フィルム型プローブのプローブ先端部３１は、被検査ウエーハ１のパッド１１ａ等を接触させることにより検査が可能となる。

図８以降において各構成要素について詳細に説明する。

１つの樹脂フィルム型プローブ３００の作成方法及び構成を図８にて詳細に説明する。図８（ａ）において、樹脂フィルム（例えばポリイミド樹脂）３０１上に金属箔（例えばベリリウム銅箔：以下銅箔で代表する）を接着し、銅箔をエッチング加工することにより導体パターン３０２を形成する。導体パターン３０２の内、平行梁３０３−１〜３０３−ｎ、及びスリット３０４−１〜３０４−ｍにより複数のリンク機構を形成し、切り欠き３０５等を設けることによりＸ，Ｙ，Ｚ直交座標系のＺ方向のばね力によるプローブ動作が実施される。

平行ばねとは、複数の略同一形状の梁が複数本平行して配置されていて該複数の梁の両端が共通の変形しない支持体に固定され、一方の支持体を固定し、他方の支持体を移動したときある一定の範囲内でＸ，Ｙ，Ｚ直交座標系のＺ方向に並進運動するものを指している。ここでは、３０６を固定部とし３０７を垂直プローブとしてＸ，Ｙ，Ｚ直交座標系の「−Ｚ」方向にオーバードライブが作用するものである。

さらに垂直プローブ３０７の先端に回転変形部３０８を接続し、パッドが回転変形部のプローブ先端部３１０と接触を開始し、さらにある一定量だけ垂直方向に押上げるオーバードライブが作用すると、回転変形部３０８はオーバードライブの進行に伴い、回転中心３０９を中心として時計方向に回転動作が開始し、スクラブ動作が開始される。

一方、固定部３０６の延長上に樹脂フィルム３０１より突出させた出力端子３１１を設け、アーム部３１２及び切り欠き３０５の構成によるばね力により、回路基板上の電気端子パッドに押し当てられる。

出力端子３１１の位置については、図８（ｂ）に示すように、各対応する回路基板上の電気端子位置に合わせて出力端子を例えばＴ１、Ｔ２値ずらし、各々個別に作製することにより可能となる。また、これらの異なる種類のプローブ構成を同一の樹脂フィルム上に一括してエッチングにより作製し、その後切断することにより、異なる種類のプローブ構成でも廉価に作製することが可能である。

また、樹脂フィルム３０１上に絶縁性樹脂を印刷することにより適当な箇所に補強部３１３を設け、樹脂フィルム型プローブの必要な剛性を保持し、又は必要な電気的絶縁を設けることができる。

さらに、プローブ保持具４０の支持棒４１のＸ，Ｙ，Ｚ直交座標系のＺ方向長さとほぼ同一の長さを有する切り欠き３１４を設け、支持棒４１との整列固定を可能としている。

図８により説明した個々の樹脂フィルム型プローブを積層又は並列配置し、図９に示すようなプローブ組立体を作製する。１つの被検査チップに対応するプローブ組立体の構成を図９にて詳細に説明する。

図９において、プローブ組立体３５０は１つの被検査チップ１０１に対応するプローブ群の集合体であり、各チップパッドと回路基板の接続パッドとの関係を示す。本図ではプローブ等を保持するための構成要素は省略してある。

図８に示した構成により作製した樹脂フィルム型プローブ３００をそれぞれ対応するチップパッド１１１ａおよび１１１ｂの位置に従って整列固定させることにより、被検査チップ１０１に対応するプローブ群が構成される。

各々の樹脂フィルム型プローブの位置決めは、例えば図９における整列シート６を用いることによって実現可能である。整列シート６は、例えば樹脂フィルム６０１にチップパッド１１１ａ、１１１ｂ等の対応する各パッドの位置に、パッド幅と同一又はわずかに小さい幅を有するスリット６１１ａ、６１１ｂを設け、該スリットに樹脂フィルム型プローブのプローブ先端部近傍を通過させ配置させることにより、パッドへの正確な位置決めが可能となる。

一方、出力端子３１１は前述したように各々個別の位置に作製することが可能である。従って、回路基板２のパッド２３のパターン設計に合わせて出力端子３１１の出力位置を決定することができる。

図１０は、プローブ保持具４０の構成を示す。図１０（ａ）において４０１はプローブ３００を保持する支持棒、４０２は各支持棒を整列固定する支持板である。複数の支持棒４０１を支持板４０２によって固定し、開放側よりプローブ３００を挿入させてプローブを保持する。プローブ保持具４０は、また図１０（ｂ）に示すように爪４０３、４０４を設け、固定枠５との固定を可能としている。

図１１は、固定枠５の構成とプローブユニット４との関係を示すものである。固定枠５はＸ方向を長手方向とする複数の支持材５２０とＹ方向を長手方向とする複数の支持材５３０を交互に交差させ複数の開口部５４０を設けると共に、回路基板２と接する各交点に突起状の固定具５５０が設置されている。この固定枠５の１つの開口部５４０に１つのプローブユニット４を独立して挿入し固定させる。

また、支持材５２０は半導体ウエーハの熱膨脹係数と近似である材料（例えばＦｅ−３６％Ｎｉ合金）から形成することにより、熱膨脹による伸縮の影響を排除することができる。

図１２（ａ）に、固定枠５の固定具の構造を示す。ここでは２種類の形状の固定具５５０Ａ、５５０Ｂを例示している。図１２（ｂ）はそれぞれの固定具を回路基板２に挿入した状態を示すものである。

図１２（ａ）、（ｂ）において、固定具５５０Ａはスリット５６１を設け、Ｘ方向にばね力が生じる構造となっている。固定具５５０Ａの先端部５６２の幅Ｄ１は、ばね力の加わらない状態において挿入する回路基板の穴（例えばスルーホール）２０１の内径よりもわずかに大きく、挿入部５６３の幅ｄ１は回路基板の穴２０１の内径よりもわずかに小さく設定されている。

固定具５５０Ａが回路基板の穴２０１に挿入を開始するとスリット５６１のため先端部５６２が内側に縮小し、挿入が終り先端部５６２が穴２０１を通過するとばねの反発力により再び元の幅Ｄ１に戻る。このとき、先端の係止部５６４２より固定される。

一方、固定具５５０Ｂは同様にスリット５７１を設け、Ｘ方向にばね力が生じる構造となっている。固定具５５０Ｂの先端部５７２の幅Ｄ２は、ばね力の加わらない状態において穴２０１よりも内径の大きい穴２０２の内径よりもわずかに大きく、挿入部５７３の幅ｄ２は固定具５５０Ａの挿入部５６３の幅ｄ１とほぼ同等の幅に設定されている。従って、固定具５５０Ｂの挿入後の幅ｄ２と穴２０２の内径との差は、固定具５５０Ａの場合と比較し大きくなっている。

図１３に、固定具を設置した支持材の構成を示す。図１３（ａ）は固定具５５０Ａと５５０Ｂが混在する構成である支持材５２１を示し、図１３（ｂ）は固定具５５０Ｂのみから構成される支持材５２２を示す。

図１４は、回路基板２上における穴及び接続用パッドの位置関係を示したものである。図１４（ａ）は、図６の回路基板上の固定用穴２２群をＸ，Ｙ，Ｚ直交座標系のＺ方向より見た図である。図１４（ａ）において、２２１〜２２７は固定用穴の行番号を示す。回路基板２の中心近傍を含む行２２３〜２２５の中心部の９個の穴（点線部）は、内径の小さい穴２０１で構成されており、その他の穴は内径の大きい穴２０２で構成されている。

従って、上記の固定用穴に対応させるための支持材の構成は、行２２３〜２２５に対応する支持材として図１３の支持材５２１、その他の行に対応する支持材として支持材５２２が適用される。

図１４（ｂ）は、固定枠５の１つの開口部すなわち１つのプローブユニットが占有するエリア２５０の詳細を示したものである。点線で示した１つの範囲１１０が被検査チップ１つに相当する。それぞれの範囲に並列配置された樹脂フィルム型プローブ３００及び出力端子３１１に対応するパッド２３の位置関係を示す。ただし、樹脂フィルム型プローブ３００及びパッド２３については説明のため縮尺を誇張して表現してある。

以上のような構成における電気信号接続装置についてその動作及び効果を適宜各図を用いて説明する。

図６のようにプローブユニット４を固定枠５に固定し、さらに固定枠５の支持材を図１４（ａ）に示した穴に対応すべく行２２３〜２２５に対応する支持材として支持材５２１、その他の行に対応する支持材として支持材５２２を適用することにより以下のような動作及び効果が生じる。

図１２（ｂ）に示すように、回路基板２の中心部に内径の小さい穴２０１と支持材５５０Ａを組み合わせることにより固定枠５の固定位置の基準とすることができ、回路基板の接続パッド２３との初期的な位置ずれを小さくすることが可能となる。

一方、バーンイン試験等のようにウエーハを加熱した状態においては、回路基板の熱膨脹により中心部から離れるに従って端子パッドの位置が外周部に向かって移動する。このとき、回路基板２の中心部以外に内径の大きい穴２０２と支持材５５０Ｂを組み合わせ、かつ、支持材に半導体ウエーハの熱膨脹係数と近似である材料（例えばＦｅ−３６％Ｎｉ合金）を用いることにより、固定枠５が回路基板２の熱膨脹に追従することがない。

従って、固定枠５に収納したプローブユニット４及びそれに設置した樹脂フィルム型プローブ３も同様に回路基板２の熱膨脹に追従しないため、高温下においてもプローブとチップパッドとの位置ずれが小さく、接触不良が起こり難い。

また、樹脂フィルム型プローブ３００の出力端子３２は回路基板の接続パッド２３と押圧接触しており、ＸＹ平面方向においては拘束されないため、熱膨脹による破断を生じることはない。

ここでは、回路基板の２種類の穴２０１、２０２について例示したが、回路基板の外周に向かうにつれて連続して内径の異なる穴を用いてもよい。
特開２００１−１８３３９２号公報

しかしながら、従来の電気信号接続装置では、プローブ近傍部分が測定環境温度やウェーハ自身の温度上昇により大きく熱伸縮し、その結果プローブ接触部とチップパッドとの相対的位置関係に大きなずれを生じ、パッドから外れるプローブが存在する。又、配線変換用の多層基板においては、プローブからの配線をワイヤー又はパターン配線により多層基板と強固に接続している場合、ウェーハとの熱膨脹係数の相違によりプローブとの接続部の破断に至り、測定不能に陥るという問題を生ずる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、半導体チップの通電試験に用いる電気信号接続装置において、狭ピッチ化に対応しつつバーンイン試験のようにウエーハを加熱装置内において試験する場合や、多数のチップを同時に試験する場合においても温度上昇に伴うプローブとパッドとの相対的な位置ずれを小さくし、かつ、位置ずれが発生してもプローブとパッド及びプローブと回路基板との接続不良をなくすことを目的とする。

又、試験を行うに際し、プローブユニットの組立及びプローブ保持体の回路基板への取り付けなどにおける利便性を向上させ、作業工数の低減を図ることを目的とする。

本発明は、銅箔が接着された樹脂フィルムを使用し、前記銅箔をエッチング加工して樹脂フィルム上にプローブ機能を含む導電体からなる導電パターンを形成し、前記樹脂フィルムの一辺から突き出した導電体をプローブ先端部とし、前記プローブの反対側の辺から突き出した導電体をテスタに電気的に接続される回路基板への出力端子とした樹脂フィルム型プローブを使用した電気信号接続装置において、１つ又は複数の被検査半導体チップのパッドに対応する複数の前記樹脂フィルム型プローブを並列配置した状態で複数の支持板により保持したプローブユニットと、複数の開口部を設けた格子状の第１のプローブ保持具と、このプローブ保持具と同形状でかつ格子の交点に突起部を有する第２のプローブ保持具とを備え、前記開口部ごとに前記プローブユニットを独立に配置固定すると共に第１と第２のプローブ保持具で回路基板を挟持している。

又、本発明は、前記第２のプローブ保持具の突起部を回路基板の相当する穴に挿通させ、突起部を介して前記第１のプローブ保持具をねじ止めして回路基板に固定する。

又、本発明は、前記突起部の挿通部外径と相当する回路基板の穴の内径との挿通時における差異が、回路基板の中心近傍においてはゼロ又は微小であり、中心近傍以外の位置においては中心近傍における差異より大きい。

又、本発明は、前記中心近傍以外の位置における前記突起部の挿通部外径と相当する回路基板の穴の内径との挿通時における差異が、回路基板の外周に位置するに従って連続的又は断続的に大きくなる。

又、本発明は、前記中心近傍以外の位置における前記突起部の作用が、回路基板面方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ直交座標系のＸ−Ｙ方向）に拘束されていない。

又、本発明は、前記樹脂フィルム型プローブの出力端子が、前記プローブ保持具を回路基板に固定した状態において一定以上の押圧力にて回路基板端子と接触し、かつ回路基板面方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ直交座標系のＸ−Ｙ方向）に拘束されていない。

又、本発明は、少なくとも前記プローブ保持具の熱膨脹係数が半導体ウェーハの熱膨脹係数と近似である材料から形成されている。

本発明によれば、半導体チップの通電試験に用いる電気信号接続装置において、狭ピッチ化に対応しつつバーンイン試験のようにウエーハを加熱装置内において試験する場合や、多数のチップを同時に試験する場合においても温度上昇に伴うプローブとパッドとの相対的な位置ずれを小さくし、かつ、位置ずれが発生してもプローブとパッド及びプローブと回路基板との接続不良をなくすことができる。

又、プローブユニットの組立及びプローブ保持体の回路基板への取り付けなどにおいて、ねじ止めという簡便な方法で行なうことができるので、試験装置としての利便性を向上させ、作業工数の低減を図ることができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る電気信号接続装置全体の概略構成図（斜視図）であり、部分的に拡大して示したものである。図１において、７０１は被検査半導体ウェーハ、７０８は回路基板、７０２は樹脂フィルム型プローブ、７０４はプローブユニット、７０５は第１のプローブ保持具、７０３はプローブ支持板、７０６は第２のプローブ保持具である。

被検査半導体ウェーハ７０１のパッド（図示せず）に対応して配置した複数の樹脂フィルム型プローブ７０２を、細長のプローブ支持板７０３に通して積層あるいは並列に固定することによってプローブユニット７０４を構成する。図示の例では、被検査半導体ウェーハ７０１に形成されたチップ上の複数個のパッドにそれぞれ対応した樹脂フィルム型プローブ７０２を配置したプローブユニット７０４を示している。

第１のプローブ保持具７０５は、角棒状の部材７０５ａ、７０５ｂを格子状に組み合わせた枠体であり、拡大図Ａに示すように角棒状部材の角交点には後述する小ねじ７０７を通す小穴が貫通している。また、プローブ支持板７０３を樹脂フィルム型プローブ７０２に開けられた長穴（図５の７１８）に通すことによって複数枚の樹脂フィルム型プローブ７０２が並列に固定され、第１のプローブ保持具７０５とプローブ支持板７０３と樹脂フィルム型プローブ７０２とでプローブユニット７０４が構成されている。

第１のプローブ保持具７０５及び第２のプローブ保持具７０６を構成する棒材は、断面寸法がＬ×Ｌの角材であり、隣り合うプローブユニットとの間隔をＬ寸法に規定することができる。

このように第１のプローブ保持具７０５は、Ｘ方向を長手方向とする複数の角棒状部材とＹ方向を長手方向とする複数の角棒状部材を交互に交差させて複数の開口部７０５ｃを設け、各開口部ごとにプローブユニット７０４を配置する構成となっている。

このように組み立てられたプローブユニット７０４は、回路基板７０８を介して第２のプローブ保持具７０６に固定される。第２のプローブ保持具７０６は第１のプローブ保持具７０５とほぼ同じ構造であるが、棒材の各交点に突起部７０９を設けている。突起部７０９には前述の小ねじ７０７をねじ込むためのねじ穴が設けてある。そして、突起部７０９は回路基板７０８の裏側から貫通穴７１０を通して第１のプローブ保持具７０５の交点に位置合わせされ、小ねじ７０７によって第１のプローブ保持具７０５と第２のプローブ保持具７０６とが締結されると同時にプローブ支持板７０３も出力端子７１３（図２）を介して回路基板７０８に固定される。すなわち、第１のプローブ保持具７０５と第２のプローブ保持具７０６とが回路基板７０８を挟持した構成となる。

一方、回路基板７０８は、カード基板（図示せず）へ接続する端子部７１１及び樹脂フィルム型プローブ７０２の接続端子と接続するパッド７１４（図２）、及び第２のプローブ保持具７０６を固定するために、第２のプローブ保持具７０６に設けられた突起部７０９と嵌合する貫通穴７１０を設けている。このようにして、電気信号接続装置が構成されている。

電気信号接続装置は複数のプローブユニット及びプローブ保持具の組立体からなり、構成される部材は全て熱膨脹係数の小さいＦｅ−３６％Ｎｉ合金（登録商標名、インバー）を使用しており、バーンイン試験等の高温検査にも耐えられるようになっている。

図２は、樹脂フィルム型プローブが被検査半導体ウェーハに接触した状態を側面方向から見た部分拡大図である。半導体チップのパッド７１２ａ、７１２ｂに対応する樹脂フィルム型プローブ７０２ａ、７０２ｂを示しており、各々の樹脂フィルム型プローブがプローブ支持板７０３によって並列支持され、さらにプローブ支持板７０３は第１と第２のプローブ保持具７０５及び７０６によって保持されている。また、第２のプローブ保持具７０６の突起部７０９を回路基板７０８に設けられた貫通穴７１０に挿通させることにより第２のプローブ保持具７０６を回路基板７０８に装着させることができる。また、並列支持された樹脂フィルム型プローブ７０２ａと７０２ｂとの間には、第１のプローブ保持具７０５と回路基板７０８との間隔を調節するためのスペーサ７２２が挿入されている。

この状態において、樹脂フィルム型プローブ７０２の出力端子７１３が回路基板７０８上のパッド７１４に接触した状態を保つように設置されている。一方、樹脂フィルム型プローブ７０２のプローブ先端部７１５は、被検査半導体ウェーハ７０１のチップパッド７１２ａ等に接触させることにより検査が可能となる。

又、回路基板７０８に設けられた複数の貫通穴７１０の径は、回路基板７０８の中心部では第２のプローブ保持具７０６に設けられた突起部７０９の径とほぼ同じであるが、中心部から外周方向に位置するにつれて少しずつ広げられている。これは、回路基板が熱膨脹してもＸＹ方向に拘束されないため、プローブ保持具に対する熱応力の影響を低減できるからである。これによりプローブ保持具の変形は阻止され、プローブユニット７０４のプローブ先端部（７１５及び７１３）と被検査半導体ウェーハ７０１及び回路基板７０８のパッド（７１２ａ及び７１４）との位置ずれがなくなり、高温検査が可能となる。

図２は、１つのチップのパッド列に対応した１つのプローブユニットを例示した図であるが、図３及びその斜視図である図４は、隣り合うチップのパッド列に対応したプローブユニットを例示した図であり、構成は図２と同じであるので説明は省略する。

次に図５を用いて樹脂フィルム型プローブ７０２の構成について説明する。樹脂フィルム（例えばポリイミド樹脂）面に銅箔（例えばベリリウム銅箔）を接着し、銅箔をエッチング加工することにより導体パターン７１６を形成する。導体パターン７１６の内、平行梁７１９−１〜７１９−３及びスリット７２０−１、７２０−２により複数のリンク機構が形成され、切り欠き７１７及び湾曲部７２１等を設けることにより垂直方向のばね力によるプローブ動作が実施される。又、７１８はプローブ支持板７０３を通す長方形の長穴である。

図５では銅箔を加工した導体パターン７１６の形状を示しているが、銅箔が接着された樹脂フィルムもほぼ同じパターンに加工されており、銅箔のプローブ動作に合わせて伸縮を可能としている。

本発明の電気信号接続装置の構造を示す斜視図である。 図１の一部を断面にした拡大図である。 図１の一部を断面にした拡大図である。 図３の斜視図である。 本発明の樹脂フィルム型プローブの構造を示す正面図である。 従来のプローブカードの概略構造を示す図である。 従来の電気信号接続装置の構造を示す斜視図である。 図５の部分断面図である。 従来の樹脂フィルム型プローブの構造を示す正面図である。 図７の斜視図である。 従来のプローブ保持具の構造を示す斜視図及び正面図である。 従来のプローブユニットと固定枠との配置関係を示す斜視図である。 従来の固定枠の構成要素を示す正面図及び断面図である。 従来の固定枠の構成要素を示す正面図である。 従来の固定枠の取り付け位置を示す概略図である。

符号の説明

７０１ 被検査半導体ウェーハ
７０２、７０２ａ、７０２ｂ 樹脂フィルム型プローブ
７０３ プローブ支持板
７０４ プローブユニット
７０５ 第１のプローブ保持具
７０５ａ、７０５ｂ 角棒状部材
７０５ｃ 開口部
７０６ 第２のプローブ保持具
７０７ 小ねじ
７０８ 回路基板
７０９ 突起部
７１０ 貫通穴
７１１ 端子部
７１２ａ、７１２ｂ チップのパッド
７１３ 出力端子
７１４ 回路基板のパッド
７１５ プローブ先端部
７１６ 導体パターン
７１７ 切り欠き
７１８ 長穴
７１９ 平行梁
７２０ スリット
７２１ 湾曲部
７２２ スペーサ

Claims (6)

1. 金属箔が接着された樹脂フィルムを使用し、前記金属箔をエッチング加工して樹脂フィルム上にプローブ機能を含む導電体からなる導電パターンを形成し、前記樹脂フィルムの一辺から突き出した導電体をプローブ先端部とし、前記プローブの反対側の辺から突き出した導電体をテスタに電気的に接続される回路基板への出力端子とした樹脂フィルム型プローブを使用した電気信号接続装置において、
   １つ又は複数の被検査半導体チップのパッドに対応する複数の前記樹脂フィルム型プローブを並列配置した状態で複数の支持板により保持したプローブユニットと、
   複数の開口部を設けた格子状の第１のプローブ保持具と、
   このプローブ保持具と同形状でかつ格子の交点に突起部を有する第２のプローブ保持具とを備え、
   前記第２のプローブ保持具の突起部を回路基板の相当する穴に挿通させ、突起部を介して前記第１のプローブ保持具をねじ止めして回路基板に固定し、
   前記開口部ごとに前記プローブユニットを独立に配置固定すると共に第１と第２のプローブ保持具で回路基板を挟持したことを特徴とする電気信号接続装置。
2. 前記突起部の挿通部外径と相当する回路基板の穴の内径との挿通時における差異が、回路基板の中心近傍においてはゼロ又は微小であり、中心近傍以外の位置においては中心近傍における差異より大きいことを特徴とする請求項１記載の電気信号接続装置。
3. 前記中心近傍以外の位置における前記突起部の挿通部外径と相当する回路基板の穴の内径との挿通時における差異が、回路基板の外周に位置するに従って連続的又は断続的に大きくなることを特徴とする請求項２記載の電気信号接続装置。
4. 前記中心近傍以外の位置における前記突起部の作用が、回路基板面方向に拘束されていないことを特徴とする請求項２記載の電気信号接続装置。
5. 前記樹脂フィルム型プローブの出力端子が、前記プローブ保持具を回路基板に固定した状態において一定以上の押圧力にて回路基板端子と接触し、かつ回路基板面方向に拘束されていないことを特徴とする請求項１記載の電気信号接続装置。
6. 少なくとも前記プローブ保持具の熱膨脹係数が半導体ウェーハの熱膨脹係数と近似である材料から形成されていることを特徴とする請求項１記載の電気信号接続装置。

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