JP5320309B2 - プローブカード - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ等の電気的諸特性を測定するのに使用されるプローブカードに関する。

半導体ウエハ上の複数のデバイスを同時に測定するために、デバイスに対応する複数のプローブユニットが配線基板上に固定された構成のプローブカードがある。このプローブカードでは、デバイスの電極に対応してプローブが配列されたプローブ基板を前記ユニットとして、配線基板上に固定するために、プローブ基板の裏面に接着シートが貼り付けられ、一つずつ独立して配線基板に接着されている。

ところで、プローブユニットはプローブの磨耗や破損等によって交換する必要が生じるが、接着シートの接着力が強い場合には、プローブユニットを配線基板から取り外すことが困難になる。

もっとも、プローブユニットのプローブ基板を配線基板に直接接着させるのではなく、プローブ基板の各角部と配線基板との間に支持体を介在させ、この支持体を配線基板に接着するようにすれば、プローブユニットの配線基板に対する接着力を弱めることができ、プローブユニットを配線基板から取り外し易くなる（特許文献１の段落００２８及び図７（ｃ）参照）。

特開２００９−２１６４６６号公報

ところが、支持体によりプローブ基板の各角部を支持する構成であると、プローブ基板の中心部が撓む等変形が想定されるため、好ましい構成とは言えなかった。

本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、プローブユニットの配線基板に対する接着力を必要以上に強くすることなく、且つプローブ基板が変形することがないプローブカードを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のプローブカードは、プローブと、このプローブが設けられた第１面と該第１面の裏側面である第２面とを有するプローブ基板と、前記プローブ基板の第２面側に間隔を空けて配置される配線基板と、前記プローブ基板の第２面と前記配線基板との間に介在しており且つ前記プローブ基板の第２面に当接する第１当接面から前記配線基板に当接する第２当接面にかけて貫通する貫通孔が設けられたスペーサと、このスペーサの貫通孔内に設けられ、前記プローブ基板の第２面と前記配線基板とを接着する第１接着部とを備えている。

このようなプローブカードによる場合、プローブ基板の第２面と配線基板との間にスペーサが介在しており、該スペーサの貫通孔に設けられた第１接着部によってプローブ基板の第２面と配線基板とが部分的に接着されている。このため、プローブ基板の配線基板に対する接着強度を低減することができるので、スペーサ、プローブ基板及びプローブを前記配線基板から簡単に取り外すことができる。よって、プローブ基板及びプローブの交換を簡単に行うことができる。また、プローブ基板の第２面と配線基板との間にスペーサが介在しているため、プローブ基板が撓む等変形を防止することができる。

本発明の別のプローブカードは、プローブと、このプローブが設けられた第１面と該第１面の裏側面である第２面とを有するプローブ基板と、前記プローブ基板の第２面側に間隔を空けて配置される配線基板と、前記プローブ基板の第２面と前記配線基板との間に介在しており且つ厚み方向に貫通する貫通孔が設けられたスペーサと、このスペーサの貫通孔内に設けられた第１接着部と、前記プローブ基板の第２面と前記スペーサとの間に介在し、前記第１接着部に接着した第２接着部とを備えている。前記第１、第２接着部が前記プローブ基板の第２面と前記配線基板とを接着している。
このように第２接着部をプローブ基板の第２面とスペーサとの間に介在させることによって、第１接着部とプローブ基板との接着をより確実なものとすることができる。

前記スペーサには、該スペーサの中心を通り且つ該スペーサの第１当接面に沿って幅方向及び／又は長さ方向に延びる仮想線に対称な位置に複数の前記貫通孔が配設された構成とすることが可能である。このように前記スペーサの接触面における前記第１接着部の配置を、スペーサの中心に対して対称となるように分布させることによって、接触強度の均一化を図ることができる。すなわち、スペーサの貫通孔を同一の直径として、スペーサの中心に対して対称となるように配置するものである。

（ａ）は本発明の実施例１に係るプローブカードの概略的断面図、（ｂ）は図１（ａ）中のアルファ部分の拡大図である。 前記プローブカードのプローブユニットの概略的分解斜視図である。 前記プローブユニットのスペーサの概略図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 前記プローブユニットを配線基板に取り付ける工程を示す概略的断面図であって、（ａ）は前記プローブユニットを取り付け板に固着する工程で示す図、（ｂ）は前記プローブユニットのスペーサを配線基板に載置し、該スペーサの貫通孔に接着樹脂を充填する工程を示す図、（ｃ）は前記プローブユニットのプローブ基板をスペーサ上に設置し、プローブ基板と配線基板とを接着させる工程を示す図である。 前記プローブカードのプローブユニットを配線基板から取り外す工程を示す概略的断面図であって、（ａ）は治具をプローブユニットのスペーサの切欠き部に挿入する工程を示す図、（ｂ）は治具でプローブユニットを配線基板から取り外す工程を示す図である。 本発明の実施例２に係るプローブカードのプローブユニットの概略的断面図である。 前記プローブユニットの概略的分解斜視図である。 前記プローブカードのプローブユニットを配線基板に取り付ける工程を示す概略的断面図であって、（ａ）はプローブユニットのプローブ基板に接着シートを接着する工程を示す図、（ｂ）は接着シートを配線基板上のスペーサ上に載置する工程を示す図、（ｃ）はプローブユニットのプローブ基板と配線基板とを接着シート及び接着樹脂で接着する工程を示す図である。 前記プローブユニットを配線基板から取り外す工程を示す概略的断面図であって、（ａ）は治具を前記プローブユニットのスペーサの切欠き部に挿入する工程を示す図、（ｂ）は治具でプローブユニットを配線基板から剥離する工程を示す図である。 本発明の実施例３に係るプローブカードのプローブユニットの概略的断面図である。 前記プローブユニットを配線基板に取り付ける工程を示す概略的断面図であって、（ａ）は接着シートが接着されたプローブユニットをスペーサの上方に配置する工程を示す図、（ｂ）はプローブユニットの接着シートをスペーサ上に設置する工程を示す図、（ｃ）はプローブユニットを配線基板に向けて押圧し、接着シートの一部をスペーサの貫通孔内に侵入させてプローブユニットのプローブ基板と配線基板とを接着する工程を示す図である。 前記プローブユニットを配線基板から取り外す工程を示す概略的断面図であって、（ａ）は治具をプローブユニットのスペーサの切欠き部に挿入する工程を示す図、（ｂ）は治具でプローブユニットを配線基板から剥離する工程を示す図である。 前記プローブユニットのスペーサの設計変更例を示す模式的平面図であって、（ａ）はスペーサの中央部に６つの貫通孔が設けられた例を示す図、（ｂ）はスペーサの角部及び中心部に貫通孔が設けられた例を示す図、（ｃ）はスペーサの両端部に６つの貫通孔が設けられた例を示す図である。

以下、本発明の実施例１乃至３について説明する。

まず、本発明の実施例１に係るプローブカードについて図１乃至図５を参照しつつ説明する。図１に示すプローブカードは、図示しない半導体ウエハの各チップの電気的諸特性を一括測定するのに使用されるものである。前記プローブカードは、複数のプローブユニット１００、配線基板２００と、メイン基板３００と、複数の中継部材４００と、補強板５００と、支持部６００とを備えている。以下、各部について詳しく説明する。

メイン基板３００としては周知のプリント基板を用いている。図１に示すように、メイン基板３００の下面には複数の電極３１０が、メイン基板３００の上面の外縁部には複数の外部電極３２０が設けられている。電極３１０と外部電極３２０とはメイン基板３００の上下面又は内部に設けられた導電ラインにより各々接続されている。

補強板５００はメイン基板３００よりも硬い板状の部材（例えばステンレス鋼等の板）である。この補強板５００は、図１に示すように、メイン基板３００の上面にネジ止めされている。この補強板５００によりメイン基板３００の撓みが抑止される。

支持部６００は、図１に示すように、円筒状の本体部の先端部に内側に凸のリング状のフランジ部が設けられた形状となっている。前記本体部の後端部がメイン基板３００に取り付けられている。前記フランジ部が配線基板２００の外周縁部を支持している。

配線基板２００は、図１に示すように、固定用のネジによりメイン基板３００に固着されると共に支持部６００のフランジ部に支持されることにより、メイン基板３００に対して間隔を空けて平行に配置されている。この配線基板２００の下面上には、複数の実装エリアがマトリックス状に設けられている。この実装エリアにプローブユニット１００が半導体ウエハの各チップの配置に応じてマトリックス状に固着されている。また、配線基板２００の下面上のプローブユニット１００の両側には複数の下側電極２１０が設けられている。また、配線基板２００の上面には複数の上側電極２２０が設けられている。下側電極２１０と上側電極２２０とは配線基板２００の上下面又は内部に設けられた導電ラインにより各々接続されている。

各中継部材４００は、図１に示すように、略く字状のＩＣピンである。この中継部材４００がメイン基板３００の電極３１０と配線基板２００の上側電極２２０との間に介在し、両者を電気的に接続している。

各プローブユニット１００は、図１（ｂ）及び図２に示すように、複数のプローブ１１０と、プローブ基板１２０と、スペーサ１３０と、接着樹脂１４０ａ（第１接着部）と、と、ボンディングワイヤ１５０とを有している。プローブ基板１２０は、セラミック、シリコン又はガラス等で構成された板状の部材である。プローブ基板１２０は厚み方向の第１面１２１及び第２面１２２を有している。プローブ基板１２０の第１面１２１には、図２に示すように、半導体ウエハの各チップの電極の配置に応じて複数のプローブ１１０が間隔を空けて二列で配列されている。各プローブ１１０は、本体部１１１と、接触部１１２と、脚部１１３とを有している。本体部１１１は横向き略Ｌ字状の板状の部材であって、垂直部と、この垂直部からプローブ基板１２０に沿って略平行に延びるビーム部とを有している。前記ビーム部には厚み方向に貫通する孔１１１ａが設けられている。本体部１１１の先端には、プローブ基板１２０から離れる方向に凸の接触部１１２が設けられている。この接触部１１２が半導体ウエハのチップの電極に接触する部位である。脚部１１３は二股状になっており、プローブ基板１２０の第１面１２１に固着されている。

スペーサ１３０は、図２及び図３に示すように、配線基板２００の実装エリア上に載置され、該配線基板２００とプローブ基板１２０との間に介在している。スペーサ１３０は、プローブ基板１２０と略同じ外形を有するシリコンゴムであって、配線基板２００及びプローブ基板１２０に対して密着性を有している。よって、配線基板２００及びプローブ基板１２０が各々平面方向に位置ずれし難くなっている。スペーサ１３０の厚み寸法は約２０〜１００μｍである。スペーサ１３０は厚み方向の第１当接面１３１及び第２当接面１３２を有している。スペーサ１３０の第１当接面１３１がプローブ基板１２０に当接する面であり、スペーサ１３０の第２当接面１３２が配線基板２００の実装エリアに当接する面である。スペーサ１３０には、第１当接面１３１から第２当接面１３２にかけて貫通する円柱状の９つの貫通孔１３３が設けられている。貫通孔１３３の直径は、２０〜数１０μｍで設定されている。図３（ａ）中Ｘはスペーサ１３０の中心を通り且つ該スペーサ１３０の第１当接面１３１に沿って長さ方向に延びる仮想線であり、Ｙはスペーサ１３０の中心を通り且つ該スペーサ１３０の第１当接面１３１に沿って幅方向に延びる仮想線である。仮想線Ｘ及びＹを境に対称な位置に貫通孔１３３が間隔を空けて配置されている。スペーサ１３０の中心部にも貫通孔１３３が配置されている。また、スペーサ１３０の長さ方向の一端部には、切欠き部１３４が設けられている。スペーサ１３０の貫通孔１３３には硬化された熱硬化樹脂である接着樹脂１４０ａが設けられている。この接着樹脂１４０ａがプローブ基板１２０の第２面１２２と配線基板２００とを接着している。換言すると、プローブユニット１００が貫通孔１３３内の接着樹脂１４０ａにより配線基板２００に部分的に固着されている。

以下、上述した構成のプローブカードの製造工程を図４を参照しつつ説明する。まず、各プローブ基板１２０の第１面１２１上にＭＥＭＳ技術を用いて複数のプローブ１１０及び４つの支持ポスト１６０を形成する。なお、プローブ１１０は上述したようにプローブ基板１２０の第１面１２１上二列で形成され、支持ポスト１６０はプローブ基板１２０の第１面１２１の四角に立設される。支持ポスト１６０の高さ寸法はプローブ１１０の高さ寸法と同じ又はそれ以上となっている。本実施例１では、支持ポスト１６０の高さ寸法はプローブ１１０の高さ寸法と同じに設定している。具体的なプローブ１１０及び支持ポスト１６０の形成方法は次の通りである。

プローブ基板１２０の第１面１２１上に第１レジストを塗布し、この第１レジストにマスクを用いて露光・現像を行い、該第１レジストにプローブ１１０の脚部１１３及び支持ポスト１６０の下部用の開口を形成する。その後、前記第１レジストの開口に電解めっきによりニッケル合金等の導電材料を各々充填してプローブ１１０の脚部１１３及び支持ポスト１６０の下部を作成する。その後、前記第１レジスト上に第２レジストを塗布し、第２レジストにマスクを用いて露光・現像を行い、該第２レジストにプローブ１１０の本体部１１１の垂直部及び支持ポスト１６０の中下部用の開口を形成する。その後、前記第２レジストの開口に電解めっきによりニッケル合金等の導電材料を各々充填してプローブ１１０の本体部１１１の垂直部及び支持ポスト１６０の中下部を作成する。その後、前記第２レジスト上に第３レジストを塗布し、第３レジストにマスクを用いて露光・現像を行い、該第３レジストにプローブ１１０の本体部１１１のビーム部及び支持ポスト１６０の中上部用の開口を形成する。その後、前記第３レジストの開口に電解めっきによりニッケル合金等の導電材料を各々充填してプローブ１１０の本体部１１１のビーム部及び支持ポスト１６０の中上部を作成する。その後、前記第３レジスト上に第４レジストを塗布し、第４レジストにマスクを用いて露光・現像を行い、該第４レジストにプローブ１１０の接触部１１２及び支持ポスト１６０の上部用の開口を形成する。その後、前記第４レジストの開口に電解めっきによりニッケル合金等の導電材料を各々充填してプローブ１１０の接触部１１２及び支持ポスト１６０の上部を作成する。その後、前記第１乃至第４レジストを除去する。このようにしてプローブ基板１２０上にプローブ１２０及び支持ポスト１６０が形成される。以下、これを第１取付ユニットと称する。なお、第１乃至第４レジストを積層してプローブ１１０及び支持ポスト１６０をプローブ基板１２０の第１面１２１上に形成するとしたが、５つ以上のレジストを積層してプローブ１１０及び支持ポスト１６０をプローブ基板１２０の第１面１２１上に形成することも当然可能である。

その後、取り付け板７００を用意する。取り付け板７００はサファイヤガラス等の透明な略矩形状のガラス板であって、その面上に配線基板２００の全実装エリアうち一部の実装エリアに各々対応するプローブ基板固着領域を有している。この取り付け板７００のプローブ基板固着領域に両面テープを各々貼付する。その後、周知のダイボンダー装置のピックアップアームに前記第１取付ユニットのプローブ基板１２０をプローブ１１０及び支持ポスト１６０を下に向けた状態でピックアップさせ、図４（ａ）に示すように、該第１取付ユニットを取り付け板７００のプローブ基板固着領域に順次移送させて前記第１取付ユニットの支持ポスト１６０の先端面を前記両面テープで取り付け板７００のプローブ基板固着領域に順次接着させる。このようにして取り付け板７００に複数の第１取付ユニットが固着される。以下、これを第２取付ユニットと称する。

その一方で、配線基板２００を用意する。上記ダイボンダー装置のピックアップアームにスペーサ１３０をピックアップさせ、図４（ｂ）に示すように、該スペーサ１３０を配線基板２００の実装エリアにスペーサ１３０を順次設置する。その後、ディスペンサにより硬化前の接着樹脂１４０ａ（接着剤）をスペーサ１３０の貫通孔１３３に充填する。すると、接着樹脂１４０ａが配線基板２００に付着する。このとき、接着樹脂１４０ａの一部が表面張力により貫通孔１３３からドーム状に突出する。その後、ダイボンダー装置のピックアップアームに前記第２取付ユニットの取り付け板７００をプローブ基板１２０を下に向けた状態でピックアップさせ、該第２取付ユニットのプローブ基板１２０を配線基板２００上のスペーサ１３０の上に各々配置させる。その後、図４（ｃ）に示すように、前記第２取付ユニットを配線基板２００に接近させ、該該第２取付ユニットのプローブ基板１２０の第２面１２２を配線基板２００上のスペーサ１３０上に各々載置させる。このとき、貫通孔１３３から突出した接着樹脂１４０ａがプローブ基板１２０の第２面１２２に付着する。その後、前記第２取付ユニットを配線基板２００に更に接近させ、スペーサ１３０をプローブ基板１２０の第２面１２２と配線基板２００との間で圧縮させる。このとき、プローブ基板１２０の配線基板２００に対する平行度を調整（すなわち、プラナリ調整）して位置決めする。スペーサ１３０が圧縮されると、接着樹脂１４０ａの一部がスペーサ１３０の貫通孔１３３から溢れてプローブ基板１２０の第２面１２２に付着する。この状態で、接着樹脂１４０ａを加熱して該接着樹脂１４０ａを硬化させる。これにより、接着樹脂１４０ａが硬化してプローブ基板１２０の第２面１２２と配線基板２００とを接着する。なお、全貫通孔１３３の直径は同じであるので、該貫通孔１３３から各々表面張力によりドーム状に突出する接着樹脂１４０ａ及び該貫通孔１３３から各々溢れる接着樹脂１４０ａの量は略同じになる。すなわち、全接着樹脂１４０ａがプローブ基板１２０の第２面１２２に接する接着面積が略同じになるので、接着樹脂１４０ａがプローブ基板１２０の第２面１２２に殆ど接着ムラなく接着する。

その後、取り付け板７００を前記第１取付ユニットの支持ポスト１６０から取り外す。このようにして前記第１取付ユニットが配線基板２００の上記一部の実装エリアに固着される。この前記第１取付ユニットの固着工程を配線基板２００の残りの実装エリアに前記第１取付ユニットが固着されるまで繰り返し行う。その後、周知のボンドテスタのシェアツールにより、全ての前記第１取付ユニットの支持ポスト１６０に各々外力を加えて該支持ポスト１６０をプローブ基板１２０上から除去する。このようにしてプローブユニット１００が配線基板２００の全実装エリア上に固着される。

その後、配線基板２００の縁部を支持部６００のフランジ部に支持させると共に、該配線基板２００を固定用のネジでメイン基板３００に間隔を空けて固着する。その後、補強板５００メイン基板３００に取り付ける。

以上のように製造されたプローブカードは、テスターのプローバに取り付けられ、半導体ウエハの各チップの電気的諸特性を一括で測定するのに使用される。具体的には、本プローブカードのプローブユニット１００が半導体ウエハのチップの位置に対応するように前記プローブカードを配置し、この状態で同プローブカードと半導体ウエハとを相対的に接近させる。すると、同プローブカードのプローブユニット１００のプローブ１１０の接触部１１２が、半導体ウエハのチップの電極に各々接触し、チップの電気的諸特性が前記テスターにより各々測定される。なお、プローブ１１０は、半導体ウエハのチップの電極との接触を繰り返すことにより磨耗したり破損したりする。

以下、磨耗又は破損により交換が必要なプローブ１１０を有するプローブユニット１００の交換方法について図５を参照しつつ説明する。まず、図５（ａ）に示すように治具１０の爪部１１をプローブユニット１００のスペーサ１３０の切欠き部１３４に挿入し、図５（ｂ）に示すように治具１０の爪部１１をプローブユニット１００のプローブ基板１２０の第２面１２２の端部に係止させる。その後、治具１０を図示上方に引き上げ、プローブユニット１００のスペーサ１３０を配線基板２００の実装エリアから剥がす。このとき、接着樹脂１４０ａが配線基板２００から剥がれる。その一方で、取り付け板７００に交換用のプローブユニット１００を上述の通り取り付けておく。その後、配線基板２００の前記実装エリアにプローブユニット１００を上述の如く固着させる。その後、支持ポスト１６０をプローブ基板１２０上から除去する。

このようなプローブカードによる場合、プローブユニット１００のプローブ基板１２０が、スペーサ１３０の貫通孔１３３内の接着樹脂１４０ａにより部分的に配線基板２００に接着されているだけであることから、プローブ基板１２０の配線基板２００に対する接着強度を弱くすることできる。このため、プローブユニット１００を配線基板２００から簡単に取り外すことができるので、プローブユニット１００の交換を簡単に行うことができる。しかも、貫通孔１３３がスペーサ１３０に中心部及び仮想線Ｘ及びＹを境に対称な位置に間隔を空けて配設されており且つ貫通孔１３３の直径が同じであるので、貫通孔１３３内の接着樹脂１４０ａがスペーサ１３０の中心部及び仮想線Ｘ及びＹを境に対称な位置でプローブ基板１２０に対して略同じ接着面積で接着する（すなわち、略均等に接着する。）。このため、接着樹脂１４０ａがプローブ基板１２０に不均等に接着して接着ムラができたり、接着樹脂１４０ａが仮想線Ｘ及びＹを境に非対称な位置でプローブ基板１２０に接着したりすることにより、プローブ基板１２０の配線基板２００に対する平行度が損なわれるのを抑止することができる。更に、プローブユニット１００のプローブ基板１２０と配線基板２００との間にスペーサ１３０が介在しているため、プローブ基板１２０が撓む等変形を防止することができる。

次に、本発明の実施例２に係るプローブカードについて図６乃至図９を参照しつつ説明する。前記プローブカードは、図６に示すように、プローブユニット１００’が接着シート１４０ｂ（第２接着部）を更に有する構成である点で相違している以外、実施例１のプローブカードと同じ構成である。以下、その相違点についてのみ詳しく説明し、重複する説明は省略する。なお、前記プローブユニットの符号については’を付して実施例１のプローブユニット１００と区別する。

接着シート１４０ｂは、図６及び図７に示すように、プローブ基板１２０の第２面１２２とスペーサ１３０との間に介在している。この接着シート１４０ｂは、高いガラス転移温度（高Ｔｇ）を有し且つ線膨張係数・硬化収縮率が低いポリイミドやポリアミド樹脂等からなる熱硬化性フィルム接着剤が硬化したものである。このような熱硬化性フィルム接着剤を用いることにより、硬化時に接着シート１４０ｂが大きく収縮等してプローブユニット１００’に位置ずれが生じるのを抑止している。接着シート１４０ｂには、スペーサ１３０の貫通孔１３３から突出した接着樹脂１４０ａの一部が接着し一体化している。すなわち、接着樹脂１４０ａ及び接着シート１４０ｂにより、プローブ基板１２０と配線基板２００とが接着されている。スペーサ１３０としては、実施例１と同様にシリコンゴムを用いている。このスペーサ１３０は、接着シート１４０ｂに対して密着性が低くなっている。

以下、プローブユニット１００’を配線基板２００に固着する方法について図８を参照しつつ説明する。まず、実施例１と同様に、上記第１取付ユニットを作成し、該第１取付ユニットの支持ポスト１６０の先端面を取り付け板７００に固着し、上記第２取付ユニットを作成する。その後、図８（ａ）に示すように、前記第２取付ユニットのプローブ基板１２０の第２面１２２に接着シート１４０ｂを各々貼付する。これにより、接着シート１４０ｂがプローブ基板１２０の第２面１２２に接着する。その一方で、スペーサ１３０を配線基板２００上に配置し、ディスペンサにより硬化前の接着樹脂１４０ａを配線基板２００上のスペーサ１３０の貫通孔１３３に各々充填する。すると、接着樹脂１４０ａが配線基板２００に付着する。このとき、接着樹脂１４０ａが表面張力により貫通孔１３３からドーム状に突出する。その後、接着樹脂１４０ａを加熱し半硬化させる。これにより、スペーサ１３０を配線基板２００上に仮固定する。

その後、上記ダイボンダー装置のピックアップアームに前記第２取付ユニットの取り付け板７００をプローブ基板１２０を下に向けた状態でピックアップさせ、図８（ｂ）に示すように、該第２取付ユニットのプローブ基板１２０及び接着シート１４０ｂを配線基板２００上のスペーサ１３０の上に各々配置させる。その後、前記第２取付ユニットを配線基板２００に接近させ、図８（ｃ）に示すように、該該第２取付ユニットのプローブ基板１２０及び接着シート１４０ｂを配線基板２００上のスペーサ１３０上に載置させる。このとき、貫通孔１３３から突出した接着樹脂１４０ａが接着シート１４０ｂに食い込む。その後、前記第２取付ユニットを配線基板２００に更に接近させ、スペーサ１３０をプローブ基板１２０の第２面１２２と配線基板２００との間で圧縮させる。このとき、プローブ基板１２０の配線基板２００に対する平行度を調整（すなわち、プラナリ調整）して位置決めする。スペーサ１３０が圧縮されると、接着樹脂１４０ａの一部がスペーサ１３０の貫通孔１３３から突出して接着シート１４０ｂに更に食い込む。この状態で、接着樹脂１４０ａ及び接着シート１４０ｂを加熱して該接着樹脂１４０ａ及び接着シート１４０ｂを本硬化させる。これにより、接着樹脂１４０ａ及び接着シート１４０ｂが互いに接着し、プローブ基板１２０の第２面１２２と配線基板２００とを部分的に接着させる。なお、全貫通孔１３３の直径は同じであるので、貫通孔１３３から各々ドーム状に突出する接着樹脂１４０ａ及び前記圧縮により貫通孔１３３から各々突出する接着樹脂１４０ａの量は略同じになる。貫通孔１３３から突出した接着樹脂１４０ａが接着シート１４０ｂに食い込むため、接着樹脂１４０ａのプローブ基板１２０の第２面１２２に対する接着ムラが生じることがない。

その後、取り付け板７００を前記第１取付ユニットの支持ポスト１６０から取り外す。このようにして前記第１取付ユニットが配線基板２００の上記一部の実装エリアに固着される。この前記第１取付ユニットの固着工程を配線基板２００の残りの実装エリアに前記第１取付ユニットが固着されるまで繰り返し行う。その後、周知のボンドテスタのシェアツールにより、全ての前記第１取付ユニットの支持ポスト１６０に各々外力を加えて該支持ポスト１６０をプローブ基板１２０上から除去する。このようにしてプローブユニット１００’が配線基板２００の全実装エリアに固着される。

以下、プローブユニット１００’の交換方法について図９を参照しつつ説明する。まず、図９（ａ）に示すように治具１０の爪部１１をプローブユニット１００’のスペーサ１３０の切欠き部１３４に挿入し、図９（ｂ）に示すように治具１０の爪部１１をプローブユニット１００’の接着シート１４０ｂの端部に係止させる。その後、治具１０を図示上方に引き上げ、プローブユニット１００’のスペーサ１３０を配線基板２００の実装エリアから剥がす。このとき、接着樹脂１４０ａが配線基板２００から剥がれる。その一方で、取り付け板７００に交換用のプローブユニット１００’を上述の通り取り付けておく。その後、配線基板２００の実装エリアにプローブユニット１００’を上述の如く固着させる。その後、支持ポスト１６０をプローブ基板１２０上から除去する。

このようなプローブカードによる場合、プローブユニット１００’のプローブ基板１２０が、接着シート１４０ｂ及びスペーサ１３０の貫通孔１３３内の接着樹脂１４０ａにより部分的に配線基板２００に接着されているだけであることから、プローブ基板１２０の配線基板２００に対する接着強度を弱くすることできる。このため、プローブユニット１００’を配線基板２００から簡単に取り外すことができるので、プローブユニット１００’の交換を簡単に行うことができる。しかも、プローブ基板１２０の第２面１２２とスペーサ１３０との間に接着シート１４０ｂが介在していることから、該接着シート１４０ｂに貫通孔１３３から突出する接着樹脂１４０ａを食い込ませることができる。このため、接着樹脂１４０ａがプローブ基板１２０に不均等に接着して接着ムラができ、プローブ基板１２０の配線基板２００に対する平行度が損なわれるのを抑止することができる。更に、プローブユニット１００’のプローブ基板１２０と配線基板２００との間にスペーサ１３０が介在しているため、プローブ基板１２０が撓む等変形を防止することができる。

次に、本発明の実施例３に係るプローブカードについて図１０乃至図１２を参照しつつ説明する。前記プローブカードは、図１０に示すように、プローブユニット１００’’のプローブ基板１２０の第２面１２２とスペーサ１３０とが接着シート１４０ｂ’のみで接着されている点及びスペーサ１３０’の素材の点で相違している以外、実施例１のプローブカードと同じ構成である。以下、その相違点についてのみ詳しく説明し、重複する説明は省略する。なお、前記プローブユニットの符号については’’を付して実施例１及び２のプローブユニット１００、１００’と区別し、前記接着シート及びスペーサの符号については、’を付して実施例２の接着シート１４０ｂ及びスペーサ１３０と区別する。

接着シート１４０ｂ’は、シート本体１４１ｂ’（第２接着部）と、このシート本体１４１ｂ’に立設された９つの脚部１４２ｂ’（第１接着部）とを有している。シート本体１４１ｂ’は、接着シート１４０ｂ’が後述するようにプローブ基板１２０の第２面１２２とスペーサ１３０’との間で圧縮され、厚みが薄くなった部分である。すなわち、シート本体１４１ｂ’はプローブ基板１２０の第２面１２２とスペーサ１３０’との間に介在している。脚部１４２ｂ’は、前記圧縮によりスペーサ１３０’の貫通孔１３３’内に侵入した接着シート１４０ｂ’の一部である。この脚部１４２ｂ’は配線基板２００に向けて漸次縮径する台形状であって、その先端面が配線基板２００に接着している。従って、脚部１４２ｂ’は、配線基板２００に対する接着面（前記先端面）が円柱状の接着樹脂１４０ａの配線基板２００に対する接着面よりもが小さくなっている。

スペーサ１３０’としては、接着シート１４０ｂ’に対して密着性が低いテフロン（登録商標）を用いている。それ以外の構成は実施例１のスペーサ１３０と同じである。なお、図１０〜図１２中、１３１’がスペーサ１３０’の第１当接面、１３２’がスペーサ１３０’の第２当接面、１３４’がスペーサ１３０’の切欠き部である。

以下、プローブユニット１００’’を配線基板２００に固着する方法について図１１を参照しつつ説明する。まず、実施例１と同様に、上記第１取付ユニットを作成し、該第１取付ユニットの支持ポスト１６０の先端面を取り付け板７００に固着し、上記第２取付ユニットを作成する。その後、前記第２取付ユニットのプローブ基板１２０の第２面１２２に接着シート１４０ｂ’を各々貼付する。これにより、接着シート１４０ｂ’がプローブ基板１２０の第２面１２２に接着する。その一方で、スペーサ１３０’を配線基板２００上に配置する。

その後、上記ダイボンダー装置のピックアップアームに前記第２取付ユニットの取り付け板７００をプローブ基板１２０を下に向けた状態でピックアップさせ、図１１（ａ）に示すように、該第２取付ユニットのプローブ基板１２０及び接着シート１４０ｂ’を配線基板２００上のスペーサ１３０’の上に各々配置させる。その後、前記第２取付ユニットを配線基板２００に接近させ、図１１（ｂ）に示すように、該該第２取付ユニットのプローブ基板１２０及び接着シート１４０ｂ’を配線基板２００上のスペーサ１３０’上に載置させる。その後、図１１（ｃ）に示すように、前記第２取付ユニットを配線基板２００に更に接近させ、接着シート１４０ｂ’をプローブ基板１２０の第２面１２２とスペーサ１３０’との間で圧縮させる。このとき、プローブ基板１２０の配線基板２００に対する平行度を調整（すなわち、プラナリ調整）して位置決めする。接着シート１４０ｂ’が圧縮されると、接着シート１４０ｂ’の一部がスペーサ１３０’の貫通孔１３３’に侵入し、配線基板２００に付着する。このとき、接着シート１４０ｂ’の前記一部は配線基板２００に向けて漸次縮径する台形状となる。この状態で、接着シート１４０ｂ’を加熱して硬化させる。これにより、プローブ基板１２０の第２面１２２とスペーサ１３０’との間に介在する接着シート１４０ｂ’がシート本体１４１ｂ’となり、スペーサ１３０’の貫通孔１３３’に侵入した接着シート１４０ｂ’の一部が脚部１４２ｂ’となる。このシート本体１４１ｂ’及び脚部１４２ｂ’がプローブ基板１２０の第２面１２２を配線基板２００に部分的に接着させる。なお、全貫通孔１３３の直径は同じであるので、該貫通孔１３３に侵入する接着シート１４０ｂ’の脚部１４２ｂ’の量は略同じになる。よって、脚部１４２ｂ’が配線基板２００接着ムラなく接着される。

その後、取り付け板７００を前記第１取付ユニットの支持ポスト１６０から取り外す。このようにして前記第１取付ユニットが配線基板２００の上記一部の実装エリアに固着される。この前記第１取付ユニットの固着工程を配線基板２００の残り実装エリアに前記第１取付ユニットが固着されるまで繰り返し行う。その後、周知のボンドテスタのシェアツールにより、全ての前記第１取付ユニットの支持ポスト１６０に各々外力を加えて該支持ポスト１６０をプローブ基板１２０上から除去する。このようにしてプローブユニット１００’’が配線基板２００の全実装エリアに固着される。

以下、プローブユニット１００’’の交換方法について図１２を参照しつつ説明する。まず、図１２（ａ）に示すように治具１０の爪部１１をプローブユニット１００’’のスペーサ１３０’の切欠き部１３４’に挿入し、図１２（ｂ）に示すように治具１０の爪部１１をプローブユニット１００’’の接着シート１４０ｂ’のシート本体１４１ｂ’の端部に係止させる。その後、治具１０を図示上方に引き上げ、プローブユニット１００’’のスペーサ１３０’を配線基板２００の実装エリアから剥がす。このとき、接着シート１４０ｂ’の脚部１４２ｂ’が配線基板２００から剥がれる。その後、取り付け板７００に交換用のプローブユニット１００’’を上述の通り取り付ける。その後、配線基板２００の実装エリアにプローブユニット１００’’を上述したように固着させる。その後、支持ポスト１６０をプローブ基板１２０上から除去する。

このようなプローブカードによる場合、プローブユニット１００’’のプローブ基板１２０が、接着シート１４０ｂ’により部分的に配線基板２００に接着されているだけであることから、プローブ基板１２０の配線基板２００に対する接着強度を弱くすることできる。特に、接着シート１４０ｂ’の脚部１４２ｂ’の配線基板２００に対する接着面が接着樹脂１４０ａの配線基板２００に対する接着面よりも小さいため、実施例１及び２よりもプローブ基板１２０の配線基板２００に対する接着強度を弱くすることできる。このため、プローブユニット１００’’を配線基板２００から更に簡単に取り外すことができるので、プローブユニット１００’’の交換を簡単に行うことができる。しかも、貫通孔１３３’がスペーサ１３０’に中心部及び仮想線Ｘ及びＹを境に対称な位置に間隔を空けて配設されており且つ貫通孔１３３’の直径が同じであるので、貫通孔１３３’に侵入した接着シート１４０ｂ’の脚部１４２ｂ’がスペーサ１３０の中心部及び仮想線Ｘ及びＹを境に対称な位置で配線基板２００に対して略同じ接着面積で接着する（すなわち、略均等に接着する。）。このため、脚部１４２ｂ’が配線基板２００に不均等に接着して接着ムラができたり、脚部１４２ｂ’が仮想線Ｘ及びＹを境に非対称な位置でプローブ基板１２０に接着したりすることにより、プローブ基板１２０の配線基板２００に対する平行度が損なわれる可能性を低減することができる。更に、プローブユニット１００’’のプローブ基板１２０と配線基板２００との間にスペーサ１３０’が介在しているため、プローブ基板１２０が撓む等変形を防止することができる。

なお、上述したプローブカードは、実施例１乃至３の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載の範囲において任意に設計変更することが可能である。以下、詳しく説明する。

上記実施例１及び２では、接着樹脂１４０ａが熱硬化樹脂であるとしたが、プローブ基板１２０の第２面１２２と配線基板２００との間又は接着シート１４０ｂと配線基板２００との間を接着し得る接着剤である限りどのようなものを用いても構わない。同様に、上記実施例２及び３では、接着シート１４０ｂ、１４０ｂ’は、熱硬化性シート接着剤であるとしたが、プローブ基板１２０の第２面１２２に接着すると共に上記接着樹脂と接着可能なもの又はプローブ基板１２０の第２面１２２と配線基板２００との間を接着可能なものである限りどのようなものを用いても構わない。例えば、前記接着樹脂として光硬化性樹脂等を、前記接着シートとして光硬化性シート接着剤等を用いることが可能である。これらの場合、プローブ基板１２０として前記光硬化性樹脂を硬化させるための光（例えば、ＵＶ光線）を透過させる程度の透明度を有するガラス板等の板状の部材を用いることが好ましい。なお、実施例２では、スペーサ１３０の貫通孔１３３に充填された接着樹脂１４０ａを加熱し半硬化させ、スペーサ１３０を配線基板２００上に仮固定するとしたが、これを行うか否かは任意である。他方、実施例１についても、スペーサ１３０の貫通孔１３３に充填された接着樹脂１４０ａを加熱し半硬化させ、スペーサ１３０を配線基板２００上に仮固定させることが可能である。

また、上記実施例２では、接着シート１４０ｂがプローブ基板１２０の第２面１２２とスペーサ１３０との間に介在しているとしたが、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂の接着剤等のその他の接着部材を介在させることも可能である。また、上記実施例３では、接着シート１４０ｂ’は、プローブ基板１２０の第２面１２２とスペーサ１３０’との間で圧縮されることにより、シート本体１４１ｂ’と脚部１４２ｂ’とをなすとしたが、これに限定されるものではない。例えば、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂の接着剤をプローブ基板１２０の第２面１２２とスペーサ１３０’との間で圧縮し、前記接着剤の一部をスペーサ１３０’の貫通孔１３３’に侵入させた構成とすることも可能である。また、上記実施例３では、脚部１４２ｂ’は台形状であるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、プローブ基板１２０の第２面１２２とスペーサ１３０’との間で接着シート１４０ｂ’が圧縮される量を増やすことにより、脚部１４２ｂ’を接着樹脂１４０ａと同様に円柱状とすることも可能である。

上記実施例１乃至３では、スペーサ１３０、１３０’は、端部に切欠き部１３４、１３４’が設けられているとしたが、該切欠き部１３４、１３４’を省略することも可能である。このようにスペーサに切欠き部を設けない場合であっても、接着樹脂１４０ａ又は接着シート１４０ｂ’の脚部１４２ｂ’の配線基板２００に対する接着強度が低いため、プローブユニット１００、１００’、１００’’を配線基板２００から簡単に取り外すことができる。また、スペーサが弾性変形可能なものであるか否かについては任意に選択設定することが可能である。また、スペーサ１３０、１３０’には、任意の箇所に貫通孔１３３、１３３’を設けることが可能である。例えば、図１３（ａ）に示すスペーサ１３０’’のように、仮想線Ｙを境に対称な位置に３つずつ貫通孔１３３’’を設けることも可能である。また、図１３（ｂ）に示すスペーサ１３０’’’のように、仮想線Ｙを境に対称な位置（スペーサ１３０’’’の４つの角部）に２つずつ貫通孔１３３’’’を設けると共に、スペーサ１３０’’’の中心部に貫通孔１３３’’’を設けることも可能である。また、図１３（ｃ）に示すスペーサ１３０’’’’のように、仮想線Ｙを境に対称な位置（スペーサ１３０の長さ方向の両端部）に３つずつ貫通孔１３３’’’’を設けることも可能である。これらの貫通孔内には、上記実施例１乃至３と同様に接着樹脂１４０ａ、脚部１４２ｂ’又は上述したその他の接着部材等が設けられていれば良い。なお、実施例２及び３では、スペーサ１３０、１３０’は、接着シート１４０ｂ、１４０ｂ’に対して密着性が低いものを用いるとしたが、密着性が高いものを用いても良い。すなわち、接着シート１４０ｂ、１４０ｂ’がスペーサ１３０、１３０’に接着していても良い。

上記実施例１乃至３では、取り付け板７００に複数のプローブユニット１００、１００’１００’’が取り付けられているとしたが、一つのプローブユニットのみを取り付けることが可能である。また、上記実施例１乃至３では、プローブユニット１００、１００’１００’’のプローブ基板１２０に支持ポスト１６０を立設し、該支持ポスト１６０を取り付け板７００に接着して第２取付ユニットを作成し、該第２取付ユニットを用いて配線基板２００の一部の実装エリアにプローブユニット１００、１００’１００’’を一度に固着するとしたが、これに限定されるものではない。プローブ１１０が設けられたプローブ基板１２０を上記ダイボンダー装置のピックアップアームに把持させ、該プローブ基板１２０を順次配線基板２００の実装エリア上のスペーサ上に一つずつ載置するようにしても構わない。この場合には、支持ポスト１６０及び取り付け板７００は不要である。なお、取り付け板７００は透明なガラス板であるとしたが、支持ポスト１６０の先端面が接着し得る板状の部材である限りどのようなものを用いても構わない。

また、支持ポスト１６０は、プローブ１１０と同じ導電材料で構成されているとしたが、ＭＥＭＳ技術により円柱状に立設し得る素材である限り任意に変更可能である。例えば、支持ポスト１６０を銅製とすることも可能である。この場合、支持ポスト１６０を除去するには、Cｕエッチング液を用いてエッチングすることにより除去すれば良い。

なお、上記実施例１乃至３では、プローブカードの各部を構成する素材、形状、寸法及び配置等はその一例を説明したものであって、同様の機能を実現し得る限り任意に設計変更することが可能である。また、上記実施例１乃至３では、上記プローブカードは、半導体ウエハのチップの電気的諸特性を一括測定するのに使用されるものであるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、前記チップの電気的諸特性を測定するプローブカードとすることも可能である。

１０・・・・・治具
１００・・・・プローブユニット
１００’・・・ プローブユニット
１００’’・・・プローブユニット
１１０・・・プローブ
１２０・・・プローブ基板
１２１・・第１面
１２２・・第２面
１３０・・・スペーサ
１３１・・第１面
１３２・・第２面
１３３・・貫通孔
１３４・・切欠き部
１３０’・・スペーサ
１３１’・第１面
１３２’・第２面
１３３’・貫通孔
１３４’・切欠き部
１４０ａ・・接着樹脂（第１接着部、接着剤）
１４０ｂ・・接着シート（第２接着部）
１４１ｂ・シート本体
１４２ｂ・脚部
１５０・・・ボンディングワイヤ
１６０・・・支持ポスト
２００・・・・配線基板
３００・・・・メイン基板
４００・・・・中継部材
５００・・・・補強板
６００・・・・支持部
７００・・・・取り付け板
Ｘ、Ｙ・・・・仮想線

Claims (3)

1. プローブと、
   このプローブが設けられた第１面と該第１面の裏側面である第２面とを有するプローブ基板と、
   前記プローブ基板の第２面側に間隔を空けて配置される配線基板と、
   前記プローブ基板の第２面と前記配線基板との間に介在しており且つ前記プローブ基板の第２面に当接する第１当接面から前記配線基板に当接する第２当接面にかけて貫通する貫通孔が設けられたスペーサと、
   このスペーサの貫通孔内に設けられ、前記プローブ基板の第２面と前記配線基板とを接着する第１接着部とを備えていることを特徴とするプローブカード。
2. プローブと、
   このプローブが設けられた第１面と該第１面の裏側面である第２面とを有するプローブ基板と、
   前記プローブ基板の第２面側に間隔を空けて配置される配線基板と、
   前記プローブ基板の第２面と前記配線基板との間に介在しており且つ厚み方向に貫通する貫通孔が設けられたスペーサと、
   このスペーサの貫通孔内に設けられた第１接着部と、
   前記プローブ基板の第２面と前記スペーサとの間に介在し、前記第１接着部に接着した第２接着部とを備えており、
   前記第１、第２接着部が前記プローブ基板の第２面と前記配線基板とを接着していることを特徴とするプローブカード。
3. 請求項１又は２記載のプローブカードにおいて、
   前記スペーサには、該スペーサの中心を通り且つ該スペーサの第１当接面に沿って幅方向及び／又は長さ方向に延びる仮想線に対称な位置に複数の前記貫通孔が配設されていることを特徴とするプローブカード。

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