JP5351475B2 - プローブカード - Google Patents

Description

本発明は、シールドされたプローブを用いたプローブカードに関する。

ＬＳＩチップなどの半導体の電気的諸特性の測定に用いるプローブカードに搭載されるプローブとして、カンチレバー形状のプローブや垂直型プローブなどが用いられている。

前記カンチレバー形状のプローブは、一般的にアームが長い形状で、ＧＮＤ（ＧＲＯＵＮＤ）シールドからの距離が遠くなるために、高周波伝送、例えば５００ＭＨｚから１ＧＨｚ以上では、損失が大きく性能を十分に発揮できないことが多い。

高周波伝送に対応するために、従来のプローブでは、アームを短い形状とする方法や、プローブを同軸線構造（特許文献１参照）とする方法が用いられている。
特開２００７−１９２７１９号公報

しかしながら、従来の方法には幾つかの問題がある。アームを短くすると、プローブと基板あるいは基板から分岐させた配線が密集することから、組立作業が困難になり、同一特性の物を作ることが困難であった。

また、同軸線構造を用いた場合には、外形が大きくなることと、絶縁体が低弾性であるために、プローブと支持体を組み合わせる際に、プローブの間隔が小さくなり、多ピン構造とするのには問題があった。

そこで、本発明はこのような従来の課題を解決するために、製造時の作業性を確保しながら高周波伝送に対応可能なプローブカードを提供することを目的とする。

本発明のプローブカードは、信号用プローブとＧＮＤ用プローブが設けられたプローブ基板と、上記プローブ基板と固定され、外部から信号が入力されるメイン基板を備え、上記各プローブは、電極に接合される接合部と、上記接合部から延在するアーム部と、上記アーム部の先端に設けられた先端部とから構成され、上記プローブ基板に設けられた支持体によって上記アーム部が保持され、上記信号用プローブは、上記アーム部に、上記接合部から上記支持体に保持される部分までを取り囲む外部絶縁層が設けられ、上記アーム部と上記外部絶縁層の間には空気層あるいは発泡樹脂層が設けられ、さらに、上記外部絶縁層は薄膜導体で覆われ、ＧＮＤ導体が上記外部絶縁層を覆う上記薄膜導体の先端と後端の２箇所に接合され、先端に接合されたＧＮＤ導体が上記信号用プローブに隣接して設けられた上記ＧＮＤ用プローブと接続され、後端に接合されたＧＮＤ導体がＧＮＤ電極に接続されていることを特徴とする。

あるいは、本発明のプローブカードは、信号用プローブとＧＮＤ用プローブが設けられたプローブ基板と、上記プローブ基板と固定され、外部から信号が入力されるメイン基板を備え、上記各プローブは、電極に接合される接合部と、上記接合部から延在するアーム部と、上記アーム部の先端に設けられた先端部とから構成され、上記プローブ基板に設けられた支持体によって上記アーム部が保持され、上記信号用プローブは、上記アーム部に、上記接合部から上記支持体に保持される部分までを取り囲む外部絶縁層が設けられ、上記アーム部と上記外部絶縁層の間には空気層あるいは発泡樹脂層が設けられ、さらに、上記外部絶縁層は薄膜導体で覆われ、ＧＮＤ導体が上記外部絶縁層の長手方向に沿って配置され、上記ＧＮＤ導体と上記薄膜導体が絶縁外皮で覆われて上記ＧＮＤ導体が上記薄膜導体と導通されており、上記ＧＮＤ導体の両端が、ＧＮＤ電極と、上記信号用プローブに隣接して設けられた上記ＧＮＤ用プローブにそれぞれ接続されていることを特徴とする。

また、上記ＧＮＤ導体の代わりに、上記ＧＮＤ用プローブのアーム部を上記外部絶縁層の長手方向に沿って配置し、上記ＧＮＤ用プローブのアーム部と上記薄膜導体を絶縁外皮で覆い、上記ＧＮＤ用プローブを上記薄膜導体と導通することも可能である。

上記信号用プローブの表面を絶縁層で覆うことが可能である。

上記薄膜導体の表面に格子状に配列した微小開口を設ける、あるいは、上記薄膜導体の厚さを０．１〜０．０１μｍの範囲とすることもできる。

上記外部絶縁層あるいは上記信号用プローブのアーム部を曲げ形状に形成することも可能である。

本発明のプローブカードは、プローブ基板に設けられた信号用プローブのアーム部に、上記接合部から上記支持体に保持される部分までを取り囲む外部絶縁層を設け、上記アーム部と上記外部絶縁層の間には空気層あるいは発泡樹脂層を設け、さらに、上記外部絶縁層を薄膜導体で覆い、ＧＮＤ導体が上記外部絶縁層を覆う上記薄膜導体の先端と後端の２箇所に接合され、先端に接合されたＧＮＤ導体が上記信号用プローブに隣接して設けられた上記ＧＮＤ用プローブと接続され、後端に接合されたＧＮＤ導体がＧＮＤ電極に接続されていることにより、上記ＧＮＤ電極から上記薄膜導体を通じて上記ＧＮＤ用プローブへと通電可能な構造となり、上記信号用プローブがシールドされるので、製造時の作業性を確保しながら高周波伝送に対応することが可能となる。

あるいは、プローブ基板に設けられた信号用プローブのアーム部に、ＧＮＤ導体を上記外部絶縁層の長手方向に沿って配置し、上記ＧＮＤ導体と上記薄膜導体が絶縁外皮で覆って上記ＧＮＤ導体を上記薄膜導体と導通させ、上記ＧＮＤ導体の両端を、ＧＮＤ電極と、上記信号用プローブに隣接して設けられた上記ＧＮＤ用プローブにそれぞれ接続することによって、上記信号用プローブを上記プローブ基板の上記ＧＮＤ電極から、上記薄膜導体を通じて上記ＧＮＤ用プローブへと通電可能な構造とすることによって、上記信号用プローブをシールドして、製造時の作業性を確保しながら高周波伝送に対応することが可能となる。

また、上記ＧＮＤ導体の代わりに、上記ＧＮＤ用プローブのアーム部を上記外部絶縁層の長手方向に沿って配置し、上記ＧＮＤ用プローブのアーム部と上記薄膜導体を絶縁外皮で覆い、上記ＧＮＤ用プローブを上記薄膜導体と導通することによって、ＧＮＤ導体を用いることなく、上記信号用プローブをシールドし、高周波伝送に対応することが可能となる。

上記薄膜導体の表面に格子状に配列した微小開口を設ける、あるいは、上記薄膜導体の厚さを０．１〜０．０１μｍの範囲とすることによって、プローブの伝搬特性を調節することが可能となる。

本発明のプローブカードについて図面を用いて以下に詳細に説明する。図１に示すのが第１の実施形態のプローブカード１の概略断面図である。

図１に示すように、本発明のプローブカード１は、複数のカンチレバー型信号用プローブ２が設けられたプローブ基板３と、上記プローブ基板３に固定されたメイン基板４とを備える。上記メイン基板４には外部端子２１が設けられ、テスタ装置からの外部信号が入出力される。

上記信号用プローブ２は、上記プローブ基板３に接合される接合部６と、上記接合部６から延在するアーム部７と、上記アーム部７の先端に設けられた先端部８とから構成される。また、上記信号用プローブ２の表面には、図３に示すような絶縁層９が設けられている。そして、上記信号用プローブ２は上記プローブ基板３に設けられた支持体５によって上記アーム部７が保持されている。

上記信号用プローブ２の上記アーム部７は、図２に示すように、上記接合部６から上記支持体５に保持される部分までを取り囲む円筒形の外部絶縁層１０が設けられ、上記アーム部７と上記外部絶縁層１０の間には空気層１２が設けられている。さらに、上記外部絶縁層１０はメッキなどによって形成された薄膜導体１１で覆われており、上記薄膜導体１１はＧＮＤ導体１５によって上記プローブ基板３に設けられたＧＮＤ電極１４および上記信号用プローブ２に隣接して設けられたＧＮＤ用プローブ２０と接続されている。上記外部絶縁層１０の材質としては、例えば、ポリイミド等が用いられる。

高速信号を送るため、信号には差動信号が一般的に使用されるが、不平衡信号も使用される。ＧＮＤ用プローブ２０は、ＧＮＤ電極に繋がれていて、差動信号を伝送する場合には、図３（ａ）に示すように、ＧＮＤ用プローブ２０の間に２本の信号用プローブ２が配置され、不平衡信号の場合には、図３（ｂ）に示すように、ＧＮＤ用プローブ２０の間に、１本の信号用プローブ２が配置される。

上記外部絶縁層１０は上記信号用プローブ２の上記アーム部７を取り囲むように円筒形状をしているが、組立方法を簡単にするために、図５に示すように、上記外部絶縁層１０の円筒形の一部を切断し切り込み２２を設け、上記アーム部７の横から被せることも可能である。

上記ＧＮＤ導体１５は、上記薄膜導体１１の両端に設けた端子１９に、はんだ１７を用いて接合されており、図２に示すように、上記薄膜導体１１の上記接合部６側の端部（後端）で接合される上記ＧＮＤ導体１５は、上記プローブ基板３に設けられたＧＮＤ電極１４にはんだ１７を用いて接合されている。そして、上記薄膜導体１１の上記支持体５側の端部（先端）で接合される上記ＧＮＤ導体１５は、図３に示すように、隣接する上記ＧＮＤ用プローブ２０に、接合されている。

上記薄膜導体１１の上記接合部６側の端部の上記ＧＮＤ導体１５による接合方法としては、図４に示すように、上記ＧＮＤ導体１５としてはんだを用いて、直接上記ＧＮＤ電極１４に接続することも可能である。この時、上記信号用プローブ２を接合するはんだと、上記ＧＮＤ導体１５であるはんだが接触するのを防ぐために、上記信号用プローブ２の接合部６は、上記プローブ基板３に設けられた穴に差し込み上記プローブ基板３の反対面ではんだにて上記プローブ基板３に固定する。なお、接続部５が接続される電極（ＧＮＤ電極１４および信号電極２３）がメイン基板４に設けられている場合もある。

このように、上記ＧＮＤ電極１４から、上記薄膜導体１１を通じて上記ＧＮＤ用プローブ２０へと通電可能な構造となっており、上記信号用プローブ２はシールドされた状態となる。これによって、上記信号用プローブ２の高周波伝播特性が改善され、高周波伝播特性に優れたプローブカードを実現できる。

また、上記薄膜導体１１の表面に、図１２に示すように格子状に配列した微小開口２４を設けると、伝播特性を調節することが可能となる。薄膜の厚さを、０．１〜０．０１μにしても、同様の効果を得られる。

次に、第２の実施形態のプローブカード１’について図を用いて説明する。図６に示すのが第２の実施形態のプローブカード１’の概略断面図である。

本実施形態のプローブカード１’において、第１の実施形態と同じ箇所については詳しい説明を省略する。異なる箇所、特に信号用プローブ２’について詳しく説明する。本実施形態のプローブカード１’は、複数のカンチレバー型信号用プローブ２’が設けられたプローブ基板３と、上記プローブ基板３に固定されたメイン基板４とを備え、上記信号用プローブ２の表面には、図８に示すような絶縁層９が設けられており、上記信号用プローブ２は上記プローブ基板３に設けられた支持体５によって上記信号用プローブ２’のアーム部７が保持されている。

上記信号用プローブ２’の上記アーム部７は、図７に示すように、上記接合部６から上記支持体５に保持される部分までを取り囲む円筒形の外部絶縁層１０が設けられ、上記アーム部７と上記外部絶縁層１０の間には空気層１２が設けられている。上記空気層１２の代わりに比誘電率の低い発泡樹脂が充填された発泡樹脂層１３を用いてもよい。そして、上記外部絶縁層１０は薄膜導体１１で覆われており、上記薄膜導体１１の表面を沿うようにＧＮＤ導体１６が配置され、上記薄膜導体１１と上記ＧＮＤ導体１６を共に、絶縁外皮１８で覆っている。図８（ａ）に示すように、上記絶縁外皮１８で覆われることによって、上記ＧＮＤ導体１６は上記薄膜導体１１に固定されている。

上記絶縁外皮１８としては、熱収縮チューブ（シュリンクチューブ）を用いると簡単に上記ＧＮＤ導体１６と上記薄膜導体１１を覆うことができる。そして、上記ＧＮＤ導体１６の両端は、上記絶縁外皮１８から突出しており、それぞれ上記プローブ基板３に設けられたＧＮＤ電極１４および上記信号用プローブ２に隣接して設けられたＧＮＤ用プローブ２０に接続されている。

上記ＧＮＤ導体１６の上記絶縁外皮１８から突出している一端は、図７に示すように、上記薄膜導体１１の端部からさらに上記プローブ基板３へと延伸し、上記プローブ基板３に設けられたＧＮＤ電極１４にはんだを用いて接合されている。そして、上記ＧＮＤ導体１６の反対側の端部は、図８（ｂ）に示すように、上記絶縁外皮１８から突出し隣接する上記ＧＮＤ用プローブ２０へと延伸し、上記ＧＮＤ用プローブ２０に接合される。

上述の第１，２の実施形態以外にも、図９に示すように、上記信号用プローブ２’’の上記アーム部７を曲げ形状とした実施形態や、あるいは、上記外部絶縁層１０を曲げ形状とした実施形態も可能である。

次に、第３の実施形態のプローブカード１’’について図を用いて説明する。図１０に示すのが第３の実施形態のプローブカード１’’の概略断面図である。

本実施形態のプローブカード１’’は、第２の実施形態のプローブカード１’の上記ＧＮＤ導体１６の代わりにＧＮＤ用プローブ２０のアーム部を薄膜導体１１の表面を沿うように配置したものであり、第２の実施形態と同じ箇所については詳しい説明を省略する。

本実施形態のプローブカード１’’は、複数のカンチレバー型信号用プローブ２’’’とＧＮＤ用プローブ２０がプローブ基板３に設けられ、上記信号用プローブ２’’’および上記ＧＮＤ用プローブ２０は上記プローブ基板３に設けられた支持体５によって保持されている。

上記信号用プローブ２’’’のアーム部７は、図１１に示すように、上記接合部６から上記支持体５に保持される部分までを取り囲む円筒形の外部絶縁層１０が設けられ、上記アーム部７と上記外部絶縁層１０の間には空気層１２が設けられている。そして、上記外部絶縁層１０は薄膜導体１１で覆われており、上記薄膜導体１１の表面を沿うように隣接する上記ＧＮＤ用プローブ２０のアーム部が配置され、上記薄膜導体１１と上記ＧＮＤ用プローブ２０のアーム部を、絶縁外皮１８で覆っている。

上記絶縁外皮１８としては、熱収縮チューブ（シュリンクチューブ）を用いると簡単に上記薄膜導体１１と上記ＧＮＤ用プローブ２０のアーム部を覆うことができる。このように、隣接するＧＮＤ用プローブ２０を導体として用いることで、新たな導体を用いることなく、薄膜導体１１を通じてＧＮＤ用プローブ２０へと通電可能な構造とすることができる。

このように、様々な形態のプローブを用いて、プローブを、プローブ基板のＧＮＤ電極から、薄膜導体を通じてＧＮＤ用プローブへと通電可能な構造とすることができ、いずれの形態でも、プローブの高周波伝播特性を改善することができる。

第1の実施形態のプローブカードの概略断面図である。 図１の拡大図である。 図２のＡ−Ａ断面図であり、（ａ）がＧＮＤ用プローブの間に２本の信号用プローブを配置した場合、（ｂ）がＧＮＤ用プローブに間に１本の信号用プローブを配置した場合の断面図である。 ＧＮＤ導体の異なる形状を用いた場合のプローブの接合部の拡大断面図である。 切込みを設けた外部絶縁層の断面図 第２の実施形態のプローブカードの概略断面図 図６の拡大図 （ａ）は図７のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は図７のＣ−Ｃ断面図 （ａ）はアーム部を曲げ形状とした場合のプローブの断面図であり、（ｂ）は外部絶縁層を曲げ形状とした場合のプローブの断面図 第３の実施形態のプローブカードの概略断面図 第３の実施形態のプローブカードの信号用プローブとＧＮＤ用プローブの断面図 薄膜導体に微小開口を設けた信号用プローブの側面図

符号の説明

１，１’，１’’ プローブカード
２、２’、２’’、２’’’ 信号用プローブ
３ プローブ基板
４ メイン基板
５ 支持体
６ 接合部
７ アーム部
８ 先端部
９ 絶縁層
１０ 外部絶縁層
１１ 薄膜導体
１２ 空気層
１３ 発泡樹脂層
１４ ＧＮＤ電極
１５ ＧＮＤ導体
１６ ＧＮＤ導体
１７ はんだ
１８ 絶縁外皮
１９ 端子
２０ ＧＮＤ用プローブ
２１ 外部端子
２２ 切り込み
２３ 信号電極
２４ 微小開口

Claims (2)

1. 信号用プローブとＧＮＤ用プローブが設けられたプローブ基板と、上記プローブ基板と固定され、外部から信号が入力されるメイン基板を備え、
   上記各プローブは、電極に接合される接合部と、上記接合部から延在するアーム部と、上記アーム部の先端に設けられた先端部とから構成され、上記プローブ基板に設けられた支持体によって上記アーム部が保持され、
   上記信号用プローブは、上記アーム部に、上記接合部から上記支持体に保持される部分までを取り囲む外部絶縁層が設けられ、上記アーム部と上記外部絶縁層の間には空気層が設けられ、さらに、上記外部絶縁層は薄膜導体で覆われ、ＧＮＤ導体が上記外部絶縁層の長手方向に沿って配置され、上記ＧＮＤ導体と上記薄膜導体が絶縁外皮で覆われて上記ＧＮＤ導体が上記薄膜導体と導通されており、上記ＧＮＤ導体の両端が、ＧＮＤ電極と、上記信号用プローブに隣接して設けられた上記ＧＮＤ用プローブにそれぞれ接続されていることを特徴とするプローブカード。
2. 信号用プローブとＧＮＤ用プローブが設けられたプローブ基板と、上記プローブ基板と固定され、外部から信号が入力されるメイン基板を備え、
   上記各プローブは、電極に接合される接合部と、上記接合部から延在するアーム部と、上記アーム部の先端に設けられた先端部とから構成され、上記プローブ基板に設けられた支持体によって上記アーム部が保持され、
   上記信号用プローブは、上記アーム部に、上記接合部から上記支持体に保持される部分までを取り囲む外部絶縁層が設けられ、上記アーム部と上記外部絶縁層の間には空気層が設けられ、さらに、上記外部絶縁層は薄膜導体で覆われ、ＧＮＤ用プローブのアーム部が上記外部絶縁層の長手方向に沿って配置され、上記ＧＮＤ用プローブのアーム部と上記薄膜導体が絶縁外皮で覆われて上記ＧＮＤ用プローブが上記薄膜導体と導通されていることを特徴とするプローブカード。

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