JP5681213B2 - プローブカード及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、プローブカードに係り、さらに詳しくは、コンタクトプローブが形成されたプローブ基板を配線基板上に固着させたプローブカードの改良に関する。
半導体装置の製造工程には、半導体ウエハなどの検査対象物に形成された電子回路の電気的特性を検査する検査工程があり、この電気的特性の検査には、テスター装置及びプローブカードが用いられている。テスター装置は、検査対象物にテスト信号を供給し、その応答信号を検出する信号入出力装置である。一方、プローブカードは、テスター装置の検査端子を検査対象物上の微小な端子電極と導通させる装置である。
周知のプローブカードでは、テスター装置を接続するための多数の外部端子が、配線基板の外周付近に広ピッチで配置され、検査対象物の端子電極と接触させる多数のコンタクトプローブが、配線基板の中央付近に狭ピッチで配置され、対応するコンタクトプローブ及び外部端子を導通させている。このようなプローブカードを用いることにより、テスター装置の検査端子を検査対象物上の微小な電極に接続することができる。
図23は、従来のプローブカードのリペア時の様子を示した図であり、図中の(a)及び(b)には、プローブユニット5の取り外し前後の様子が示されている。このプローブカードは、プローブ基板50上にコンタクトプローブ51を配置したプローブユニット5と、外部端子11が形成されたメイン基板1と、プローブユニット5及びメイン基板1間に配置されたST(Space Transformer)基板2及びガイド板13とにより構成される。
メイン基板1及びST基板2は、いずれも電極ピッチを広げるための配線が形成された配線基板である。ガイド板13は、ST基板2を保持する構造体であり、メイン基板1及びST基板2上の電極は、ガイド板13に内蔵されたインターポーザーを介して導通している。このため、コンタクトプローブ51は、プローブ基板50,ST基板2及びメイン基板1上の各配線と、ガイド板13内のインターポーザーとを介して、対応する外部端子11と導通している。このような構成を採用することにより、コンタクトプローブ51をより狭ピッチで配置することができるとともに、コンタクトプローブ51の破損時に、プローブユニット5を交換することによって、プローブカードをリペアすることができる。
プローブカードのリペアは、くさび状突起61を備えたシェアツール(shear tool)6を用いて行われる。プローブ基板50は、接着層5Bを介してST基板2上に固着されている。この接着層5Bに対し、シェアツール6のくさび状突起61を押し込むことにより、プローブユニット5は、ST基板2から引き剥がされる。つまり、シェアツール6を用いて、プローブ基板50及びST基板2間の距離を押し広げることによって、接着層5Bを剪断してプローブ基板50がST基板2から取り外される。その後に新たなプローブユニット5を取り付けることにより、プローブカードをリペアすることができる。
従来のプローブカードでは、プローブユニット5を交換する際、シェアツール6を用いて、プローブ基板50がST基板2から引き剥がされる。このため、プローブユニット5の取り外し時に、ST基板2がダメージを受ける場合があるという問題があった。例えば、ST基板2上に形成されている配線パターンが、プローブユニット5とともに剥がれてしまう場合があった。
また、配線パターンや絶縁層が形成されたST基板2は、その表面が平坦ではないことから、ST基板2上にプローブユニット5を固着する際、プローブユニット5の位置決め精度を向上させることが容易ではないという問題があった。さらに、ST基板2に対し、プローブユニット5を確実に固定することが容易ではないという問題があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、プローブカードのリペアを容易化することを目的とする。特に、プローブユニットの取り外し時に配線基板が受けるダメージを抑制したプローブカードを提供することを目的とする。また、配線基板に対するプローブユニットの位置決め精度を向上させたプローブカードを提供することを目的とする。また、プローブユニットを容易に取り付けることができるプローブカードを提供することを目的とする。
第1の本発明によるプローブカードは、コンタクトプローブ及びプローブ電極が形成されたプローブ基板からなる2以上のプローブユニットと、第1面に上記プローブユニットをそれぞれ固着させる2以上の配置領域が形成され、上記配置領域間に第1面から第2面へ貫通させた開口部を有するユニット取付板と、上記ユニット取付板の第2面が固着され、外部端子と電気的に接続され、かつ、上記開口部から露出する電極端子を有する配線基板と、上記開口部を通り、上記プローブ電極及び上記電極端子を接続する導電性ワイヤとを備える。
この様な構成により、ユニット取付板を介在させて、プローブユニットを配線基板に固着するとともに、ユニット取付板の開口部を介して、プローブユニットのプローブ電極と、配線基板の電極端子とを導通させることができる。このため、プローブユニットの交換時に配線基板が受けるダメージを抑制し、プローブカードのリペアを容易化することができる。また、プローブユニットをユニット取付板上に固着することにより、配線基板上に固着する場合に比べて、プローブユニットの位置決め精度を向上させることができる。さらに、配線基板よりも平坦なユニット取付板に対して固着することにより、プローブユニットを確実に固着することができる。
第2の本発明によるプローブカードは、上記構成に加えて、2以上の上記電極端子が、共通の上記開口部から露出し、上記プローブユニットの2以上の上記プローブ電極が、共通の上記開口部を通る2以上の上記導電性ワイヤを介して、対応する上記電極端子にそれぞれ接続されるように構成される。
この様な構成により、共通の開口部を通る2以上の導電性ワイヤにより、2以上のプローブ電極と、2以上の電極端子とを導通させることができる。このため、導電性ワイヤと一対一に対応づけて開口部を形成する必要がなく、電極端子のピッチが狭い場合であっても、開口部を容易に形成することができる。
第3の本発明によるプローブカードは、上記構成に加えて、上記ユニット取付板の上記開口部が、上記プローブユニットの周縁部に沿って延びる細長い形状を有する。
この様な構成により、配線基板上において2以上のプローブユニットを狭ピッチで配置することができる。
第4の本発明によるプローブカードの製造方法は、コンタクトプローブ及びプローブ電極が形成されたプローブ基板からなる2以上のプローブユニットをユニット取付板の第1面に形成された2以上の配置領域にそれぞれ固着するステップと、上記ユニット取付板の上記配置領域間に形成された開口部から配線基板の電極端子が露出するように、上記ユニット取付板の第2面を上記配線基板に固着するステップと、上記開口部を通る導電性ワイヤにより、上記プローブ電極、及び、外部端子と電気的に接続された上記電極端子を接続するステップとを備えている。
この様な構成により、ユニット取付板を介在させて、プローブユニットを配線基板に固着するとともに、ユニット取付板の開口部を介して、プローブユニットのプローブ電極と、配線基板の電極端子とを導通させることができる。このため、プローブユニットの交換時に受ける配線基板のダメージを抑制し、プローブカードのリペアを容易化することができる。また、プローブユニットをユニット取付板上に固着することにより、配線基板上に固着する場合に比べて、プローブユニットの位置決め精度を向上させることができる。さらに、配線基板よりも平坦なユニット取付板に対して固着することにより、プローブユニットを確実に固着することができる。
第5の本発明によるプローブカードの製造方法は、上記構成に加えて、上記ユニット取付板への固着後に上記プローブ基板の一部を除去し、上記プローブ基板によって覆われた上記開口部を露出させるステップを備えている。
この様な構成によれば、ユニット取付板に対し、任意の形状からなるプローブ基板を取り付けることができる。従って、ユニット取付板に対するプローブ基板の位置決め精度を向上させることができる。また、プローブ基板の一部を除去することにより、当該プローブ基板が2以上のプローブ基板に分割すれば、ユニット取付板に対し、2以上のプローブ基板を同時に固着することができ、プローブ基板の取り付け作業を容易化することができる。
第6の本発明によるプローブカードの製造方法は、上記構成に加えて、上記プローブ基板に割り溝を形成するステップを備え、上記プローブ基板の一部を除去する上記ステップにおいて、上記プローブ基板に衝撃を与え、当該プローブ基板を上記割り溝に沿って分割するように構成される。
この様な構成によれば、配線基板への固着後に衝撃を与えることによって、プローブ基板の一部を除去し、プローブ基板で覆われた開口部を露出させることができる。このため、例えば、切削加工によりプローブ基板の一部を除去する場合に比べて、コンタクトプローブに与えるダメージを抑制することができる。
第7の本発明によるプローブカードの製造方法は、上記構成に加えて、上記プローブ基板の一部を除去する上記ステップにおいて、上記プローブ基板をダイシング装置を用いて切断するように構成される。
第8の本発明によるプローブカードの製造方法は、上記構成に加えて、上記コンタクトプローブ及び上記プローブ電極の形成領域に対応づけて上記ユニット取付板上に接着層を形成するステップを備え、上記プローブユニットを上記ユニット取付板に固着する上記ステップにおいて、上記接着層を介して上記プローブユニットを上記ユニット取付板に固着するように構成される。

本発明によるプローブカードは、プローブユニットをユニット取付板に固着し、ユニット取付板を配線基板に固着するとともに、ユニット取付板の開口部を介して、プローブユニット上のプローブ電極と、配線基板上の電極端子とを導通させている。このため、プローブユニットの交換時に受ける配線基板のダメージを抑制し、プローブカードのリペアを容易化することができる。また、プローブユニットをユニット取付板上に固着することにより、配線基板上に固着する場合に比べて、プローブユニットの位置決め精度を向上させることができる。さらに、プローブカードに対し、プローブユニットを容易に固着することができる。
また、本発明によるプローブカードの製造方法では、上記ユニット取付板への固着後にプローブ基板の一部を除去し、プローブ基板によって覆われたユニット取付板の開口部を露出させている。この様な製造方法によれば、ユニット取付板に対し、任意の形状からなるプローブ基板を取り付けることができ、ユニット基板に対するプローブ基板の位置決め精度を向上させることができる。また、プローブ基板の取り付け作業を容易化することができる。
本発明の実施の形態1によるプローブカード100の概略構成の一例を示した平面図である。 図1のプローブカード100の側面図である。 図1のプローブカード100の下面を拡大して示した拡大図である。 図1のプローブカード100をA−A切断線により切断した場合の拡大断面図である。 図1のユニット取付板3の詳細構成の一例を示した外観図である。 図1のST基板2の詳細構成の一例を示した外観図である。 導電性ワイヤ54の形成方法の一例を示した模式図である。 図1のプローブカード100の製造方法の一例を模式的に示した説明図である。 図1のプローブカード100のリペア時の様子を示した図である。 本発明の実施の形態2によるプローブカード101の概略構成の一例を示した平面図である。 図10のプローブカード101の側面図である。 図10のプローブカード101の下面を拡大して示した拡大図である。 図10のプローブカード101の製造方法の一例を模式的に示した説明図である。 図10のプローブカード101の製造方法の一例を模式的に示した説明図である。 図10のプローブカード101の製造方法の一例を模式的に示した説明図である。 本発明の実施の形態3によるプローブカード101の製造方法の一例を模式的に示した説明図である。 図16の(b)のD−D切断線により切断した場合の断面図が示されている。 本発明の実施の形態4によるプローブカード102の概略構成の一例を示した側面図である。 図18のプローブカード101の製造方法の一例を模式的に示した説明図である。 図18のプローブカード101の製造方法の一例を模式的に示した説明図である。 本発明の実施の形態5によるプローブカード102の製造方法の一例を模式的に示した説明図である。 図21の(b)のE−E切断線により切断した場合の断面図が示されている。 従来のプローブカードのリペア時の様子を示した図である。
実施の形態1.
図1及び図2は、本発明の実施の形態1によるプローブカード100の概略構成の一例を示した外観図である。図中の(a)には、プローブカード100の下面が示され、図中の(b)には、プローブカード100の上面が示されている。また、図2には、プローブカード100の側面が示されている。
プローブカード100は、半導体ウエハなどの検査対象物上に形成された電子回路の電気的特性を検査するための検査装置であり、メイン基板1、ST基板2、ユニット取付板3及びプローブユニット5により構成される。一般に、コンタクトプローブ100は、検査時には、コンタクトプローブ51の配置面を下に向けて水平に保持されるが、製造時やリペア時には、コンタクトプローブ51の配置面を上に向けて保持される。本明細書では、便宜上、コンタクトプローブ51の配置面をプローブカード100の下面と呼ぶことにする。
メイン基板1は、プローブ装置(不図示)に対し、着脱可能に取り付けられる配線基板、例えば円板形状のプリント回路基板(PCB:Printed Circuit Board)であり、外部端子11、補強板12及びガイド板13により構成される。外部端子11は、テスター装置(不図示)と接続するための電極端子であり、メイン基板1の上面の周縁部付近に形成されている。補強板12は、メイン基板1の熱変形を防止するための金属ブロックであり、メイン基板1の上面の中央部付近に固着されている。ガイド板13は、ST基板2を支持する支持部材であり、メイン基板1の下面の中央部に固着され、メイン基板1から所定の高さとなるようにST基板2を支持している。
ST基板2は、電極ピッチを拡大させる配線基板、例えば円板形状のプリント回路基板(PCB)である。つまり、プローブユニット5上のプローブ電極52と、当該プローブ電極52よりも広ピッチで形成されたメイン基板1上の電極とを導通させている。
ユニット取付板3は、プローブユニット5を支持する板状の支持部材、例えば金属板であり、接着層5Bを介して、プローブユニット5が固着されている。ユニット取付板3は、その上面をST基板2の下面と対向させた状態でST基板2に取り付けられている。このユニット取付板3の下面に、1又は2以上のプローブユニット5が互いに離間して接着されている。
プローブユニット5は、コンタクトプローブ51が形成されたプローブ基板50からなる。プローブ基板50は、接着層5Bを介して、ユニット取付板3に固着された非導電性材料からなる基板、例えばシリコン単結晶からなる矩形の平板である。コンタクトプローブ51は、検査対象物上に形成された微小な電極パッドに当接させるプローブ(探針)であり、プローブ基板50の下面、つまり、ユニット取付板3と反対側の主面上に配置されている。
プローブユニット5は、検査対象となる1又は2以上の電子回路に対応づけられ、コンタクトプローブ51は、当該電子回路の電極パッドに対応づけられている。このため、1枚のプローブ基板50上には、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)による微細加工により、多数のコンタクトプローブ51が形成されている。コンタクトプローブ51は、プローブ基板50、ST基板2及びメイン基板1上の各配線を介して外部端子11と導通しており、コンタクトプローブ51を検査対象物に当接させることによって、検査対象の電子回路とテスター装置とを導通させることができる。
このプローブカード100では、プローブユニット5が、ST基板2ではなく、ユニット取付板3に接着されている。このため、プローブユニット5を交換し、プローブカード100をリペアする際、古いプローブユニット5がユニット取付板3から引き剥がされ、新しいプローブユニット5がユニット取付板3に取り付けられる。このため、リペア時にST基板2がダメージを受けるのを抑制することができる。
しかも、ユニット取付板3の下面は、配線パターンや絶縁性保護膜が形成されたST基板2に比べて容易に平坦化できることから、プローブユニット5の取り付けを容易化することができる。例えば、プローブユニット5の位置決めを容易化し、あるいは、プローブユニット5の固定を容易化することができる。
図3は、図1のプローブカード100の下面の一部を拡大して示した拡大図であり、プローブユニット5及びその周辺が示されている。プローブユニット5は、矩形のプローブ基板50上に、コンタクトプローブ51、プローブ電極52及び配線パターン53が配置されている。
コンタクトプローブ51は、検査対象物に当接させるコンタクト部51cと、プローブ基板50に支持されるベース部51bとを備え、コンタクト部51cを検査対象物に弾性的に当接させるカンチレバー(片持ち梁)構造からなる。また、コンタクトプローブ51は、コンタクト部51cがプローブ基板50の中央部側、ベース部51bがプローブ基板50の周縁部側となるように整列配置されている。また、検査対象となる電子回路は、一般に、半導体ウエハ上の矩形領域に形成され、当該矩形領域の周縁部に沿って、多数の電極パッドが形成されている。このため、プローブユニット5を構成する多数のコンタクトプローブ51は、コンタクト部51cが矩形を形成するように整列配置されている。
プローブ電極52は、コンタクトプローブ51に対応づけられた電極端子であり、プローブ基板50の周縁部の近傍に配置され、配線パターン53を介して、対応するコンタクトプローブ51のベース部51bと導通している。ここでは、プローブ基板50の対向する一組の辺に沿って、多数のプローブ電極52が整列配置されている。また、プローブ電極52は、導電性ワイヤ54により、ユニット取付板3の開口部31を介して露出しているST基板2の下面電極22と接続されている。
図4は、図1のプローブカード100の断面を拡大して示した拡大断面図であり、A−A切断線により切断した断面の一部が模式的に示されている。
メイン基板1は、下面の中央部付近に形成された内部電極14と、上面の周縁部付近に形成された外部端子11と、内部電極14及び外部端子11を導通させる配線パターン15を備えている。配線パターン15は、メイン基板1の中央部から周縁部へ延び、周縁部に近づくほど配線ピッチが広がっている。このため、外部端子11の電極ピッチは、内部電極14の電極ピッチに比べて広くなっている。また、ガイド板13は、インターポーザーと呼ばれる接続ピン16を内蔵し、互いに対向するメイン基板1の内部電極14と、ST基板の上面電極21とを導通させている。
ST基板2は、上面電極21、下面電極22及び配線パターン23を備えている。上面電極21は、ST基板の上面に形成された電極端子であり、接続ピン16を介して、メイン基板1の内部電極14に接続される。下面電極22は、ST基板の下面に形成された電極端子であり、ユニット取付板3の開口部31を通る導電性ワイヤ54を介して、対応するプローブ電極52と接続される。このため、上面電極21のピッチは、下面電極22よりも広く、ST基板2において配線ピッチを拡大させることにより、メイン基板1及びプローブユニット5を導通させている。配線パターン23は、上面電極21及び下面電極22を導通させる配線である。
ユニット取付板3は、プローブユニット5を支持し、リペア時のストレスからST基板2を保護するための金属板である。ユニット取付板3には、板厚方向に貫通し、ST基板2の下面電極22を露出させる開口部31が形成されている。この開口部31を介して、ワイヤボンディングを行うことにより、プローブユニット5のプローブ電極52を下面電極22と導通させることができる。導電性ワイヤ54は、ボンディング装置を用いて形成されたボンディングワイヤであり、プローブ電極52及び下面電極22に固着される両端を除いて中空に配置される。
図5は、図1のユニット取付板3の詳細構成の一例を示した図である。図中の(a)は、ユニット取付板3の外観を示した平面図であり、図中の(b)は、B−B切断線による切断面を示した断面図である。
ユニット取付板3は、下面電極22に対応する開口部31が形成されている。開口部31は、プローブユニット5の配置領域と重複することなく、プローブユニット5の周辺に形成されている。ここでは、プローブユニット5ごとに、プローブ基板50の対向する一組の辺に沿ってそれぞれ延びる細長い形状を有する2つの開口部31が形成され、1つの開口部31から2以上の下面電極22を露出させている。つまり、プローブ電極52の列に対応づけて、ユニット取付板3にスリット状の開口部31が形成され、当該開口部31を介して、上記列をなす各プローブ電極52に対応する2以上の下面電極22を露出させている。
なお、ユニット取付板3は、金属以外の板状体、例えばセラミック板を採用することもできるが、金属板は、パンチングによって正確かつ容易に穴空け加工を行うことができることから、金属板を用いることが望ましい。また、ワイヤボンディングの作業性を考慮して、ユニット取付板3を貫通する内面がテーパー形状からなり、ST基板2側よりも、プローブユニット5側の方が広い開口部31を形成することが望ましい。また、同一の開口部31を介して、2以上の下面電極22を露出させることにより、プローブ電極52ごとに開口部31を形成する場合に比べて、容易に開口部31を形成することができる。さらに、開口部31の断面を細長い形状にすることにより、2以上のプローブユニット5を狭ピッチで配置することができる。
図6は、図1のST基板2の詳細構成の一例を示した外観図である。図中の(a)には、ST基板2の下面が示され、図中の(b)には、ST基板2の上面が示されている。
ST基板2の下面には、多数の下面電極22が配置されている。これらの下面電極22は、ユニット取付板3の開口部31に対応する位置に形成されている。つまり、プローブユニット5の配置領域を避け、プローブユニット5ごとに、プローブ基板50の対向する一組の辺に沿ってそれぞれ整列配置されている。
ST基板2の上面には、多数の上面電極21が配置されている。これらの上面電極21は、2次元的に整列配置され、直線的に整列配置した下面電極22よりもピッチが広くなっている。図中では、上面電極21が、プローブユニット5ごとにマトリックス状に整列配置されている。
なお、ユニット取付板3が導電性金属からなる場合、ST基板2及びユニット取付板3との間に絶縁膜を配置しておくことが望ましい。当該絶縁膜は、ST基板2上に形成してもよいが、ユニット取付板3上に形成することもできる。例えば、ユニット取付板3に絶縁膜を形成し、ST基板2との対向面に加え、開口部31も絶縁しておけば、導電性ワイヤ54が開口部31と接触してもよいので、ワイヤボンディングの作業性を向上させることができる。
図7は、導電性ワイヤ54の形成方法の一例を示した模式図である。図中の(a)には、導電性ワイヤ54を先にプローブ電極52に接続し、その後に下面電極22に接続する場合の様子が示されている。一方、図中の(b)には、導電性ワイヤ54を先に下面電極22に接続し、その後にプローブ電極52に接続する場合の様子が示されている。なお、キャピラリー7は、テーパー形状の先端から導電性ワイヤ54を供給するボンディング装置のツールである。
図中の(a)では、まず、キャピラリー7の先端をプローブ電極52に近づけ、プローブ電極52に導電性ワイヤ54を接続する。次に、水平方向にキャピラリー7を移動させた後、導電性ワイヤ54を所定量だけ撓ませ、更にキャピラリー7をST基板2に近づけるように移動させ、下面電極22に導電性ワイヤ54を接続する。このため、開口部31内において導電性ワイヤ54を傾斜させて配置することができ、キャピラリー7が隣の導電性ワイヤ54と干渉しにくくなるので、隣り合う導電性ワイヤ54の間隔を狭くすることができる。
図中の(b)では、まず、キャピラリー7の先端を下面電極22に近づけ、下面電極22に導電性ワイヤ54の先端を接続する。次に、キャピラリー7をST基板2から遠ざかるように移動させた後、導電性ワイヤ54を所定量だけ撓ませ、更にキャピラリー7を水平方向に移動させ、プローブ電極22に導電性ワイヤ54を接続する。このため、開口部31内において、ST基板2に対しほぼ垂直となるように導電性ワイヤ54を配置することができ、キャピラリー7が開口部31と干渉しにくくなるので、開口部31を小さくすることができる。また、導電性ワイヤ54は、プローブ電極22から略水平方向に延びるように配置されるため、導電性ワイヤ54のプローブ基板50からの高さを抑制することが容易である。
図8は、図1のプローブカード100の製造方法の一例を模式的に示した説明図である。まず、ユニット取付板3に対し、2以上のプローブユニット5が、それぞれ接着される(図8の(a))。このとき、正確に位置合わせを行ってプローブユニット5を配置するために、ユニット取付板3の下面には位置決め用シンボルが予め形成されている。
次に、プローブユニット5が取り付けられたユニット取付板3が、接着剤又は締結ネジを用いてST基板2に固着される(図8の(b))。その後に、ワイヤボンディング装置を用いて、プローブユニット5のプローブ電極52と、ユニット取付板3の開口部31を介して露出するST基板2の下面電極22とが導電性ワイヤ54で接続される(図8の(c))。
最後に、ガイド板13を用いて、ST基板2がメイン基板1に取り付けられる。ST基板2のメイン基板1への取り付けは、従来のプローブカードと同様の方法により行われる。
図9は、図1のプローブカード100のリペア時の様子を示した図であり、図中の(a)及び(b)には、プローブユニット5の取り外し前後の様子が示されている。プローブユニット5のプローブ基板50は、接着層5Bを介して、ユニット取付板3に固着されている。この接着層5Bに対し、シェアツール6のくさび状突起61を押し込むことにより、プローブユニット5は、ユニット取付板3から引き剥がされる。つまり、シェアツール6を用いて、プローブ基板50及びユニット取付板3間の距離を押し広げることによって、接着層を剪断してプローブ基板50をユニット取付板3から取り外している。
その後に、新たなプローブユニット5が取り付けられ、導電性ワイヤ54をボンディングすることにより、プローブカード100がリペアされる。なお、リペアのために新たなプローブユニット5をユニット取付板3に取り付ける場合にも、ユニット取付板3の位置決め用シンボルを用いることにより、位置合わせを正確に行うことができる。
本実施の形態によるプローブカード100は、ST基板2の下面電極22を露出させる開口部31を有するユニット取付板3をST基板2上に固着し、当該ユニット取付板3上にプローブユニット5を固着している。つまり、ST基板2及びプローブユニット5の電気的接続の経路を確保しつつ、ST基板2及びプローブユニット5間にユニット取付板3を介在させ、ST基板2に対し、プローブユニット5を直接的に固着していない。このため、リペアのためにプローブユニット5を取り外す際、ST基板2がダメージを受けるのを抑制することができる。
また、ユニット取付板3は、配線パターンや絶縁膜等が形成されたST基板2に比べてプローブユニット5の取り付け面を容易に平坦化できる。このため、製造時及びリペア時におけるプローブユニット5の取り付けを容易化することができる。例えば、プローブユニット5の位置決めを容易化し、あるいは、プローブユニット5の固定を容易化することができる。
なお、本実施の形態では、プローブ基板50がシリコン基板である場合の例について説明したが、本発明は、この様な場合のみに限定されない。すなわち、プローブ基板50は、非導電性材料からなる基板であればよく、例えば、シリコン以外の半導体基板を用いることもできるし、ガラス基板やセラミック基板のような絶縁基板を用いることもできる。
また、上記実施の形態では、1つのプローブカード100上に2以上のプローブユニット5が配置されている場合の例について説明したが、本発明は、この様な場合のみに限定されない。すなわち、1つのプローブカード100上に、1つのプローブユニット5が配置されるものであってもよい。
また、本実施の形態では、プローブカード100の製造方法として、メイン基板1、ST基板2、ユニット取付板3及びプローブユニット5の組み立て順序の一例を示したが、これらの部材は、任意の順序で組み立て可能であることは言うまでもない。例えば、ST基板2に固着されたユニット取付板3に対し、プローブユニット5を固着することもできる。
実施の形態2.
実施の形態1では、予め分離された2以上のプローブユニット5をユニット取付板3上にそれぞれ固着することによって製造されるプローブカード100について説明した。これに対し、本実施の形態では、共通のプローブ基板50上に形成された2以上のプローブユニット5を一体としてユニット取付板3上に固着した後、各プローブユニット5を互いに分離することにより製造されるプローブカード101について説明する。
図10及び図11は、本発明の実施の形態2によるプローブカード101の概略構成の一例を示した外観図である。図中の(a)には、プローブカード101の下面が示され、図中の(b)には、プローブカード101の上面が示されている。また、図11には、プローブカード101の側面が示されている。また、図12は、図10のプローブカード101の下面の一部を拡大して示した拡大図であり、プローブユニット5及びその周辺が示されている。
プローブカード101は、メイン基板1、ST基板2、ユニット取付板3及びプローブユニット5により構成される。図1のプローブカード100(実施の形態1)と比較すれば、プローブユニット5の形状が異なっているが、その他の構成については、図1のプローブカード100と同様である。このため、対応する構成要素に同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図1のプローブカード100では、各プローブユニット5が、それぞれ1つの電子回路に対応しているため、それぞれが同一の形状からなり、ユニット取付板3上において2次元的に配置されている。これに対し、プローブカード101では、1つのプローブユニット5が、検査対象物上において縦方向に配列され、かつ、同時に検査が行われる1又は2以上の電子回路の全てに対応づけられている。このため、各プローブユニット5は、縦長の矩形形状からなり、ユニット取付板3上において横方向に整列配置されている。
つまり、各プローブユニット5は、一方向に整列している2以上の電子回路に対応づけられており、図3のプローブユニット5が一方向に繰り返される構成を有している。なお、ここでは、ユニット取付板3が円板形状であることから、プローブユニット5ごとに対応する電子回路の数が異なり、各プローブユニット5の横方向の長さは一致しているが、縦方向の長さは異なっている。
図13〜図15は、図10のプローブカード101の製造方法の一例を模式的に示した説明図である。図13の(a)には、2以上のプローブユニット5に相当するマルチプローブ基板Wが示されている。
マルチプローブ基板Wは、プローブユニット5に相当する2以上のデバイス領域B1と、それ以外の配線領域B2とに区分され、各デバイス領域B1内には、コンタクトプローブ51、プローブ電極52及び配線パターン53がそれぞれ形成されている。また、マルチプローブ基板W上におけるデバイス領域B1の配置は、ユニット取付板3上におけるプローブユニット5の配置と一致させている。このため、ST基板2の下面電極22に対向する領域は、配線領域B2に含まれている。つまり、マルチプローブ基板Wは、2以上のプローブユニット5の共通化されたプローブ基板50であって、ユニット取付板3上における相対的な位置関係を維持している。ここでは、マルチプローブ基板Wとして、シリコンウエハが用いられているものとする。
まず、マルチプローブ基板Wの一方の主面上に、コンタクトプローブ51、プローブ電極52及び配線パターン53が形成される。例えば、マルチプローブ基板W上にフォトレジストからなるレジスト層を形成してパターニングし、スパッタリングによって導電層を形成することにより、プローブ電極52及び配線パターン53が形成される。また、電気めっき法により、マルチプローブ基板W上に導電層を積層することによってコンタクトプローブ51が形成される。
図13の(b)には、マルチプローブ基板Wの外枠を切断した状態が示されている。コンタクトプローブ51、プローブ電極52及び配線パターン53が形成されたマルチプローブ基板Wは、ダイシング装置を用いて切断され、配線領域B2のうち、デバイス領域B1よりも外側に位置する外枠部分が除去される。ダイシング装置は、円盤状の回転刃を回転させて加工対象物を切削する切削装置である。
図14の(a)には、ユニット取付板3上に接着層5Bを形成した状態が示されている。接着層5Bは、マルチプローブ基板W上のデバイス領域B1に対応する領域に形成されている。例えば、デバイス領域B1に対応するサイズ及び形状にカットした接着シートをユニット取付板3上に貼り付けることにより、接着層5Bを形成することができる。また、ユニット取付板3に貼り付けた接着シートをカットし、不要な接着シートを除去してもよい。接着シートは、フィルム状の接着剤であり、例えば、ポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂などの高Tg材、或いは、線膨張係数や硬化収縮率の低いものを主成分とする熱可塑性の接着剤が用いられる。
図14の(b)には、接着層5Bが形成されたユニット取付板3に外枠切断後のマルチプローブ基板Wを固着した状態が示されている。外枠部分を除去したマルチプローブ基板Wは、ユニット取付板3に対する位置合わせが行われた後に、ユニット取付板3に固着される。例えば、接着層5Bを挟み込むマルチプローブ基板W又はユニット取付板3を加熱し、あるいは、マルチプローブ基板Wをユニット取付板3に押し付けて加圧することにより、接着層5Bを硬化させ、マルチプローブ基板Wがユニット取付板3に固着される。
ユニット取付板3にマルチプローブ基板Wを固着することにより、プローブユニット5間に配置された開口部31がマルチプローブ基板Wによって覆われる。つまり、最も外側のプローブユニット5よりも更に外側に配置された下面電極22のみが露出し、プローブユニット5間に配置された下面電極22は、マルチプローブ基板Wによって覆われた状態になる。
図15には、ユニット取付板3に固着されたマルチプローブ基板Wから配線領域B2を除去した状態が示されている。ユニット取付板3に固着されたマルチプローブ基板Wは、ダイシング装置を用いて切断され、配線領域B2が除去される。配線領域B2を除去することにより、各デバイス領域B1が2以上のプローブユニット5に分離される。このため、プローブユニット5間に配置され、マルチプローブ基板Wで覆われていた開口部31が露出し、当該開口部31に対応する下面電極22が露出する。
マルチプローブ基板Wの分離は、ユニット取付板3のST基板2への固着後に行ってもよいが、ST基板2への固着前に行うことが望ましい。マルチプローブ基板Wの分離後は、実施の形態1の場合と同様にして、ワイヤボンディング工程と、メイン基板1への取り付け工程を経て、プローブカード101が完成する。
本実施の形態によるプローブカード101は、2以上のプローブユニット5を含むマルチプローブ基板Wをユニット取付板3上に固着させ、その後に当該マルチプローブ基板Wから配線領域B2を除去することにより、2以上のプローブユニット5に分離している。このため、ユニット取付板3に対し、2以上のプローブユニット5を同時に取り付けることができ、予め分離された2以上のプローブユニット5をユニット取付板3上にそれぞれ固着する場合に比べて、位置合わせを容易に行うことができるとともに、位置合わせの精度を向上させることができる。さらに、プローブユニット5の取り付け作業を簡略化することができる。
実施の形態3.
実施の形態2では、ユニット取付板3への固着後に、ダイシング装置を用いて切断することにより、マルチプローブ基板Wを2以上のプローブユニット5に分離するプローブカード101の製造方法の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、割り溝が予め形成されたマルチプローブ基板Wをユニット取付板3へ固着し、その後に衝撃又は圧力などの外力を加えることにより、プローブユニット5を分離するプローブカード101の製造方法について説明する。
なお、本実施の形態による製造方法を用いることにより、実施の形態2のプローブカード101と同じ構成を有するプローブカードが製造できる。また、実施の形態2の工程と同一の工程については、重複する説明を省略する。
図16は、本発明の実施の形態3によるプローブカード101の製造方法の一例を模式的に示した説明図である。図16の(a)には、外枠を除去したマルチプローブ基板Wに対し、デバイス領域B1及び配線領域B2の境界に沿って割り溝55を形成した状態が示されている。割り溝55は、マルチプローブ基板Wをデバイス領域B1及び配線領域B2に分離する作業を容易化するために、マルチプローブ基板Wの主面上に形成された溝部である。例えば、ダイシング装置を用いて形成された切削溝であり、外枠部分が除去されたマルチプローブ基板Wに対し、ユニット取付板3への固着前に形成される。
図16の(b)には、接着層5Bが形成されたユニット取付板3に対し、割り溝55が形成されたマルチプローブ基板Wを固着した状態が示されている。接着層5Bが形成されたユニット取付板3は、図14の(a)に示したものと同じものが用いられる。マルチプローブ基板Wは、ユニット取付板3に固着された後、割り溝55に沿って分割され、配線領域B2が除去されるとともに、2以上のデバイス領域B1が互いに分離される。マルチプローブ基板Wの分割は、マルチプローブ基板Wに対し、衝撃を与え、あるいは、圧力を加えることにより行われる。その後は、実施の形態1の場合と同様にして、ワイヤボンディング工程と、メイン基板1への取り付け工程を経て、プローブカード101が完成する。
図17には、マルチプローブ基板Wを図16の(b)のD−D切断線により切断した場合の断面図が示されている。マルチプローブ基板Wは、デバイス領域B1及び配線領域B2に区分され、これらの領域B1,B2の境界に割り溝55が形成されている。割り溝55は、ダイシング装置を用いて形成された切削溝であり、マルチプローブ基板Wは、割り溝55内の板厚が、上の他の領域の板厚よりも薄くなっている。このため、マルチプローブ基板Wに外力を加えれば、マルチプローブ基板Wが割り溝55に沿って割れる。このとき、接着層5Bが形成されていない配線領域B2が除去される一方、接着層5Bが形成されている2以上のデバイス領域B1は、それぞれが対応するプローブユニット5に分離される。
本実施の形態によれば、マルチプローブ基板Wに対し、ユニット取付板3への固着前に割り溝55を形成し、ユニット取付板3への固着後に衝撃、圧力などの外力を加えることにより、マルチプローブ基板Wを分割している。このため、マルチプローブ基板Wの分割時に、マルチプローブ基板W上のコンタクトプローブ51にダメージを与えるのを抑制することができる。
また、コンタクトプローブ51が形成されたマルチプローブ基板Wに対し、割り溝55を形成している。このため、割り溝55が形成されたマルチプローブ基板Wに対し、コンタクトプローブ51を形成する場合に比べて、コンタクトプローブ51の形成工程を簡素化でき、製造コストを低減させることができる。
実施の形態4.
実施の形態2では、ユニット取付板3への固着後に、ダイシング装置を用いてマルチプローブ基板Wを分離するプローブカード101の製造方法の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、ST基板2への固着後に、ダイシング装置を用いてマルチプローブ基板Wを分離するプローブカード102の製造方法について説明する。つまり、実施の形態2の製造方法をユニット取付板3を有しないプローブカード102の製造方法に適用する場合について説明する。なお、実施の形態2の場合と同一の工程については、重複する説明を省略する。
図18は、本発明の実施の形態4によるプローブカード102の概略構成の一例を示した外観図であり、プローブカード102の側面が示されている。このプローブカード102は、プローブカード101(実施の形態2)と比較すれば、ユニット取付板3を備えていない点で異なる。その他の構成は、実施の形態2の場合と同様であるため、対応する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
ST基板2の下面には、2以上のプローブユニット5が固着され、プローブ電極52が、ST基板2の下面電極22と導電性ワイヤ54により接続されている。なお、各プローブユニット5の形状及び配置は、図10のプローブユニット5と同一である。
図19及び図20は、図18のプローブカード101の製造方法の一例を模式的に示した説明図である。図19の(a)には、ST基板2上に接着層5Bを形成した状態が示されている。接着層5Bは、マルチプローブ基板W上のデバイス領域B1に対応する領域に形成されている。例えば、デバイス領域B1に対応するサイズ及び形状にカットした接着シートをST基板2上に貼り付けることにより、接着層5Bを形成することができる。また、ST基板2に貼り付けた接着シートをカットし、不要な接着シートを除去してもよい。
図19の(b)には、接着層5Bが形成されたユニット取付板3に外枠切断後のマルチプローブ基板Wを固着した状態が示されている。外枠部分を除去したマルチプローブ基板Wは、ST基板2に対する位置合わせが行われた後にST基板2に固着される。例えば、接着層5Bを挟み込むマルチプローブ基板W又はST基板2を加熱し、あるいは、マルチプローブ基板WをST基板2に押し付けて加圧することにより、接着層5Bを硬化させ、マルチプローブ基板WがST基板2に固着される。
図20には、ST基板2に固着されたマルチプローブ基板Wから配線領域B2を除去した状態が示されている。ST基板2に固着されたマルチプローブ基板Wは、ダイシング装置を用いて切断され、配線領域B2が除去される。配線領域B2を除去することにより、各デバイス領域B1が2以上のプローブユニット5に分離されるとともに、プローブユニット5間に配置されているST基板2の下面電極22が露出する。その後は、実施の形態1の場合と同様にして、ワイヤボンディング工程と、メイン基板1への取り付け工程を経て、プローブカード101が完成する。
本実施の形態によるプローブカード101は、2以上のプローブユニット5を含むマルチプローブ基板WをST基板2上に固着させ、その後に当該マルチプローブ基板Wから配線領域B2を除去することにより、互いに分離した2以上のプローブユニット5をST基板2上に取り付けている。このため、予め分離された2以上のプローブユニット5をST基板2上にそれぞれ固着する場合に比べて、位置合わせを容易に行うことができるとともに、位置合わせの精度を向上させることができる。
実施の形態5.
実施の形態3では、ユニット取付板3への固着後に、衝撃や圧力などの外力を加えることにより、割り溝55を有するマルチプローブ基板Wを分離するプローブカード101の製造方法の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、ST基板2への固着後に、衝撃や圧力などの外力を加えることにより、割り溝55を有するマルチプローブ基板Wを分離するプローブカード102の製造方法の例について説明する。つまり、実施の形態3の製造方法をユニット取付板3を有しないプローブカード102の製造方法に適用する場合について説明する。
なお、本実施の形態による製造方法を用いることにより、実施の形態4のプローブカード102と同じ構成を有するプローブカードが製造できる。また、実施の形態3及び4の工程と同一の工程については、重複する説明を省略する。
図21は、本発明の実施の形態5によるプローブカード102の製造方法の一例を模式的に示した説明図である。図21の(a)には、外枠を除去したマルチプローブ基板Wに対し、デバイス領域B1及び配線領域B2の境界に沿って割り溝55を形成した状態が示されている。割り溝55は、コンタクトプローブ51が形成され、外枠部分が除去されたマルチプローブ基板Wに対し、ユニット取付板3への固着前に形成される。
図21の(b)には、接着層5Bが形成されたST基板2に対し、割り溝55が形成されたマルチプローブ基板Wを固着した状態が示されている。接着層5Bが形成されたST基板2は、図19の(a)に示したものと同じものが用いられる。マルチプローブ基板Wは、ユニット取付板3に固着された後、割り溝55に沿って分割され、配線領域B2が除去され、2以上のデバイス領域B1に分離される。マルチプローブ基板Wの分割は、マルチプローブ基板Wに対し、衝撃を与え、あるいは、圧力を加えることにより行われる。その後は、実施の形態1の場合と同様にして、ワイヤボンディング工程と、メイン基板1への取り付け工程を経て、プローブカード102が完成する。
図22には、図21の(b)のE−E切断線により切断した場合の断面図が示されている。マルチプローブ基板Wは、デバイス領域B1及び配線領域B2に区分され、これらの領域B1,B2の境界に割り溝55が形成されている。割り溝55は、ダイシング装置を用いて形成された切削溝であり、マルチプローブ基板Wは、割り溝55内の板厚が、上の他の領域の板厚よりも薄くなっている。このため、マルチプローブ基板Wに外力を加えれば、マルチプローブ基板Wが割り溝55に沿って割れる。このとき、接着層5Bが形成されていない配線領域B2が除去される一方、接着層5Bが形成されている2以上のデバイス領域B1は、それぞれが対応するプローブユニット5に分離される。
本実施の形態によれば、ST基板2への固着前のマルチプローブ基板Wに対し、割り溝55を形成するとともに、ST基板2への固着後のマルチプローブ基板Wに対し、衝撃、圧力などの外力を加えることにより、マルチプローブ基板Wを分割している。このため、マルチプローブ基板Wの分割時に、マルチプローブ基板W上のコンタクトプローブ51にダメージを与えるのを抑制することができる。
また、コンタクトプローブ51が形成されたマルチプローブ基板Wに対し、割り溝55を形成することにより、割り溝55が形成されたマルチプローブ基板Wに対し、コンタクトプローブ51を形成する場合に比べて、コンタクトプローブ51の形成工程を簡素化でき、製造コストを低減させることができる。
なお、上記実施の形態3及び5では、ダイシング装置を用いてマルチプローブ基板W上に切削溝を形成することにより、割り溝55を設ける場合の例について説明したが、本発明は、この様な場合のみに限定されない。すなわち、マルチプローブ基板Wに肉薄部としての割り溝55を形成することができればよく、他の加工方法により割り溝55を設けるものであってもよい。例えば、コンタクトプローブ51の形成後のマルチプローブ基板Wをエッチング処理することにより、マルチプローブ基板W上に割り溝55を形成してもよい。
また、上記実施の形態2〜5では、外枠除去後のマルチプローブ基板Wをユニット取付板3に固着する場合の例について説明したが、本発明は、この様な場合のみに限定されない。すなわち、ユニット取付板3への固着後に、マルチプローブ基板Wから外枠を除去するように構成することもできる。例えば、配線領域B2を除去する際、外枠も同時に除去するように構成することもできる。
1 メイン基板
11 外部端子
12 補強板
13 ガイド板
14 メイン基板の内部電極
15 メイン基板の配線パターン
16 接続ピン
2 ST基板
21 上面電極
22 下面電極
23 配線パターン
3 ユニット取付板
31 開口部
5 プローブユニット
5B 接着層
50 プローブ基板
51 コンタクトプローブ
51b コンタクトプローブのベース部
51c コンタクトプローブのコンタクト部
52 プローブ電極
53 配線パターン
54 導電性ワイヤ
55 割り溝
6 シェアツール
61 くさび状突起
100〜102 プローブカード
B1 デバイス領域
B2 配線領域
W マルチプローブ基板

Claims (8)

  1. コンタクトプローブ及びプローブ電極が形成されたプローブ基板からなる2以上のプローブユニットと、
    第1面に上記プローブユニットをそれぞれ固着させる2以上の配置領域が形成され、上記配置領域間に第1面から第2面へ貫通させた開口部を有するユニット取付板と、
    上記ユニット取付板の第2面が固着され、外部端子と電気的に接続され、かつ、上記開口部から露出する電極端子を有する配線基板と、
    上記開口部を通り、上記プローブ電極及び上記電極端子を接続する導電性ワイヤとを備えたことを特徴とするプローブカード。
  2. 2以上の上記電極端子が、共通の上記開口部から露出し、
    上記プローブユニット上の2以上の上記プローブ電極が、共通の上記開口部を通る2以上の上記導電性ワイヤを介して、対応する上記電極端子にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項1に記載のプローブカード。
  3. 上記ユニット取付板の上記開口部は、上記プローブユニットの周縁部に沿って延びる細長い形状を有することを特徴とする請求項2に記載のプローブカード。
  4. コンタクトプローブ及びプローブ電極が形成されたプローブ基板からなる2以上のプローブユニットをユニット取付板の第1面に形成された2以上の配置領域にそれぞれ固着するステップと、
    上記ユニット取付板の上記配置領域間に形成された開口部から配線基板の電極端子が露出するように、上記ユニット取付板の第2面を上記配線基板に固着するステップと、
    上記開口部を通る導電性ワイヤにより、上記プローブ電極、及び、外部端子と電気的に接続された上記電極端子を接続するステップとを備えたことを特徴とするプローブカードの製造方法。
  5. 上記ユニット取付板への固着後に上記プローブ基板の一部を除去し、上記プローブ基板によって覆われた上記開口部を露出させるステップを備えたことを特徴とする請求項4に記載のプローブカードの製造方法。
  6. 上記プローブ基板に割り溝を形成するステップを備え、
    上記プローブ基板の一部を除去する上記ステップにおいて、上記プローブ基板に衝撃を与え、当該プローブ基板を上記割り溝に沿って分割することを特徴とする請求項5に記載のプローブカードの製造方法。
  7. 上記プローブ基板の一部を除去する上記ステップにおいて、上記プローブ基板をダイシング装置を用いて切断することを特徴とする請求項5に記載のプローブカードの製造方法。
  8. 上記コンタクトプローブ及び上記プローブ電極の形成領域に対応づけて上記ユニット取付板上に接着層を形成するステップを備え、
    上記プローブユニットを上記ユニット取付板に固着する上記ステップにおいて、上記接着層を介して上記プローブユニットを上記ユニット取付板に固着することを特徴とする請求項5に記載のプローブカードの製造方法。
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