JP6050481B2 - 検査用プローブ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、検査用プローブ及びその製造方法に関する。

一般的に、半導体素子の製造工程には、不良可否の確認のために、電気的な特性を測定する試験工程を経る。このような試験工程は、半導体素子の電気的な特性を測定するための検査装置と、半導体素子に形成された被検査接点を検査装置の検査接点と電気的に接続させるための検査用プローブと、が利用される。

図１は、一般的に使用されている半導体チップの検査用プローブの一例として、検査用プローブの全体を示す概略図である。図１に示すように、検査用プローブ１０は、金属導体の細いバー状の上部プランジャー１２及び下部プランジャー１６と、前記上部プランジャー１２及び下部プランジャー１６を受用するバレル１４と、前記バレル１４内で前記上部プランジャー１２及び下部プランジャー１６を伸縮可能に弾性支持するばね（図示せず）と、を含む。

前記上部プランジャー１２の端部は、被検査接点との接触性を上げ、接触抵抗を下げるため、一般的にクラウン形状のプランジャー端部２０を形成する。図２に示すように、前記プランジャー端部２０は、複数の尖端部２２からなり、この尖端部２２の頂点は、鋭くて検査時に軟質の前記被検査接点の金属を突き込むことにより、さらに確実に電気的に接触されて、検査の信頼性を高める。この時、図３に示すように、複数の尖端部２２は、同一の高さで形成されている。

前記同じ高さを有する尖端部２２は、検査が反復されることによって、鋭い頂点がますます磨耗して鈍るようになる。特に、この尖端部２２は、突出の高さが同一だから、磨耗の程度も同じように発生する。従って、この尖端部２２は、磨耗が進行されて頂点が鈍くなったら、被検査接点の金属を突き抜けることができなくて、電気的な接触抵抗値が不安定になり、接触抵抗値が不安定ならば検査の信頼性が急激に悪くなることになって、検査用プローブの寿命が短縮される問題がある。

半導体チップ又はウエハーのような半導体デバイスは、良品を判別するための所定のテスト過程を経る。

本発明は、前記のような問題を解決するために、検査用プローブの尖端部の一部が磨耗した場合にも、少なくとも一部の尖端部が鋭さを維持することができるようにした検査用プローブを提供する。

本発明の他の目的は、検査の信頼性を維持しながら、寿命延長が可能な検査用プローブを提供することである。

したがって、本発明の目的は、耐久性を向上させることができる同軸プローブを提供することにある。

本発明の実施形態による検査用プローブは、被検査接点に物理的に接触するプランジャー端部と；前記プランジャー端部に設けられ、前記被検査接点に向かって突出した複数の尖端部と；を有し、前記複数の尖端部の中で、少なくとも一つは高位尖端部であり、少なくとも他の一つは前記高位尖端部より突出高さが低い低位尖端部であり、前記プランジャー端部は軸方向に傾斜する外周面を有し、前記高位尖端部と前記低位尖端部は、前記外周面の円周方向に沿って交互的に配置されることを特徴とする。

また、本発明の実施形態による、被検査接点に接触するプランジャー端部を有する検査用プローブの製造方法は、前記プランジャー端部の外周面を所定の傾斜角で加工してテーパー傾斜面を加工する段階と；前記プランジャー端部の端部面に相互間隔を置いて複数の相互平行なＶ−カッティングを横及び縦方向に施工して、少なくとも一つの高位尖端部と前記高位尖端部より突出高さが低い少なくとも一つの低位尖端部とを前記テーパー傾斜面の円周方向に沿って交互的に形成する段階と；を含むことを特徴とする。

前記テーパー傾斜面は、截頭円錐面であることができる。

前記テーパー傾斜面は、截頭多角推面であることができる。

本発明による検査用プローブは、複数の尖端部の高さを互いに異なるようにすることで、相対的に高い側の尖端部が磨耗されれば、相対的に低い低位尖端部が新しい接触をすることになって、比較的に長時間安定的な接触を維持することができるので、測定の信頼性が向上され、検査用プローブの寿命が延長される効果がある。

一般的に使用されている検査用プローブを示す概略図である。 従来のプランジャー端部を拡大した図である。 従来のプランジャー端部を拡大した図である。 本発明の実施形態によるプランジャー端部を拡大した図である。 本発明の実施形態によるプランジャー端部を拡大した図である。 本発明の他の実施形態によるプランジャー端部を拡大した図である。 本発明の他の実施形態によるプランジャー端部を拡大した図である。 本発明の実施形態による 検査用プローブの製造方法のフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明による検査用プローブの好ましい実施形態をさらに詳しく説明する。以下の実施形態では、本発明の思想と直接的に関連のある構成に対してだけ説明し、その他の構成に対しては説明を省略する。しかし、本発明の思想が適用された装置又はシステムを具現することにおいて、このように説明が省略された構成が不必要を意味することではないことを明らかにする。

図４及び図５は、本発明の実施形態による前記検査用プローブのプランジャー端部を拡大した図として、図４は斜視図、 図５は側面図である。図４及び図５に示すように、プランジャー端部３０は、被検査接点に向かって突出した複数の尖端部３２、３３、３４を有する。前記複数の尖端部３２、３３、３４の中で少なくとも一つは高位尖端部３２であり、少なくとも他の一つは前記高位尖端部３２より突出高さが低い低位尖端部３４である。例えば、複数の尖端部３２、３３、３４は、中央尖端部３３を中心として外郭に傾斜した外周面３６に沿って高位尖端部３２と低位尖端部３４が交互的に配置されることができる。

図５に示すように、プランジャー端部３０は、交互的に配置されている前記高位尖端部３２と低位尖端部３４が、頂点の間に所定の段差Ｄ１を置いて形成され、軸方向（縦方向）に所定の傾斜角（θ１）でテーパーの傾斜面３６を有する。

一般的に、被検査体の被検査接点であるソルダボールは、ほぼ球面形状になっていて、ソルダボールの表面は軽度が大きい金属酸化皮膜または保護層が形成されていることができる。プランジャー端部３０の尖端部は、ソルダボールの球面に効果的に接触させるため、面接触よりも点接触をすることが好ましい。即ち、前記尖端部３２、３３、３４の頂点は、鋭さを維持して前記プランジャー端部３０に加えられる接触圧力（弾性加圧）によって、金属酸化膜や保護層に容易に浸透して良好な電気的な接触が行われるようにすることができる。

プランジャー端部３０は、被検査接点がソルダボールのように球面に適用する場合に中央尖端部３３が形成されないこともできる。

また、プランジャー端部３０は、扁平なリードフレームに適用する場合に、接触点を増加させて接触抵抗を下げ、使用寿命を延長するために前記プランジャー端部３０の中央領域に中央尖端部３３を形成させることができる。勿論、中央尖端部３３は、前記高位尖端部より高くないように形成することもできる。

図５に示すように、プランジャー端部３０の傾斜した外周面３６に沿って配置される前記尖端部３２、３４は、自然に傾斜した円周状の外周面３６の一部を含むことができる。また、前記尖端部３２、３３、３４の中で中央領域に形成される尖端部３３は、多角錐形で形成されることができる。

前記複数の尖端部３２、３３、３４を高位尖端部３２と前記低位尖端部３４の群に分けて磨耗の進行による時間差を有して接触させることによって、検査用プローブ１０は使用時間、即ち、寿命を延長することができる。

本発明による検査用プローブ１０は、前記プランジャー端部３０を半導体チップの被検査接点に接触させると、検査初期に高位尖端部３２及び中央尖端部３３が物理的に接触し電気的に通電されて検査が行われる。前記検査用プローブ１０は、新しい被検査接点との反復的な接触によって前記高位尖端部３２と中央尖端部３３の頂点がますます磨耗される。検査を続く遂行すると、前記高位尖端部３２と中央尖端部３３の頂点の磨耗は、さらに進行され、ある磨耗時期になると、頂点が磨耗されていない低位尖端部３４が新しい接触を始まって検査が行われる。従って、検査初期には、高位尖端部３２の接触だけでも十分な検査が行われるが、前記高位尖端部３２の頂点がある程度まで磨耗が進行されると、低位尖端部３０が時間差を置いて新しい接触を始まる。

前記複数の尖端部３２、３３、３４を互いに異なる高さで配置する方法は、外郭に形成された高位尖端部３２と低位尖端部３４を交代に配置し、中央尖端部３３を前記高位尖端部３２及び低位尖端部３４と異なる高さで形成したり、同じ高さで形成することができる。また、外郭に形成された高位尖端部３２と低位尖端部３４の間の中位尖端部（図示せず）を追加することもできる。

以下、本発明による被検査接点に接触するプランジャー端部を有する検査用プローブの製造方法を詳しく説明する。

図８に示すように、円柱形のプランジャー機材の端部付近の外周面を所定の傾斜角（θ１）で加工してテーパー傾斜面３６を形成するＳ１。

次に、テーパー傾斜面３６を有する端部面に相互間隔を置いて複数の相互平行なＶ−カッティングを横方向及び縦方向に施行するＳ３。Ｖ−カッティングの間隔（Ｖ−Ｖ）は、鋭い尖端部を形成するため、最小限に近接したりオーバーラップしたりすることが好ましい。このような横方向及び縦方向のＶ−カッティングによって、プランジャー端部３０には、高位尖端部３２、低位尖端部３４及び中央尖端部３３が形成されることができる。即ち、図４に示すように、ほぼ三角錐形の尖端部３４は、Ｖ−カッティングの間隔（Ｖ−Ｖ）が相対的にたくさん重なって低位尖端部で形成され、ほぼ四角錐形の尖端部３２は、Ｖ−カッティングの間隔（Ｖ−Ｖ）が最小限に近接して高位の尖端部で形成されることができる。この時、中央尖端部３３は、高位尖端部３２と同じ高さで形成されることができる。

必要に応じて、中央尖端部３３を低位または中位の尖端部で形成するためには、事前にくぼんだ形で事前加工してＶ−カッティングをすることができる。特に、中央尖端部３３を形成しない場合には、図６に示すように、中央にホールをＶ−カッティングの深さ以上に形成した後にＶ−カッティングをしたり、中央尖端部３３を形成した後にドリリングをして除去することもできるＳ２。

さらに詳しくは、図８に示すように、前記プランジャー端部３０は、外周面を所定のテーパー傾斜角（θ１）で加工してテーパー傾斜面３６を加工する段階Ｓ１と、前記プランジャー端部の中央領域に中央尖端部３３を形成しないように、前記プランジャー端部３０の中央部を所定の大きさで掘り起こす中央領域ドリリング段階Ｓ２と、前記プランジャー端部３０の端部面に横及び縦方向に平行にＶ−カッティングを行って高位尖端部と前記高位尖端部より突出高さが低い低位尖端部を形成する段階Ｓ３を経て製造される。

前記テーパー傾斜面加工段階Ｓ１で、所定の規格と材質の金属バー素材の端部を所定のテーパー傾斜角（θ１）で加工してプランジャー端部３０のテーパーされた外周面３６を形成すれば、このように加工されたプランジャー端部は、高位尖端部３２の頂点が形成される区間まで所定の傾斜角（θ１）でテーパー加工した截頭円錐形状が形成される。このように、事前に所定の傾斜角（θ１）でテーパー加工した截頭円錐形状で加工することは加工の容易性及び加工時間の短縮に好ましい。

中央尖端部３３のない中央のブランク領域を置いて周り方向に沿って尖端部３２、３４を配置することは、被検査接点が球面である場合にさらに好ましい。

図６及び図７は、中央尖端部３３のない加工されたプランジャー端部を拡大した図である。本実施形態では、中央尖端部３３をなくすために、プランジャー端部３０の軸中心を所定の直径と深さでドリリングしたことである。断面軸中心をドリリングする順序は前記外周面３６を加工する段階Ｓ１の以後、フランジャー端部３０の断面が平面状態で残っている状態で行われる。また、断面軸中心をドリリングする順序は前記外周面３６をテーパー加工する段階Ｓ１の以前に行われる。また、中央尖端部のない中央のブランク領域の前記プランジャー端部３０は、円筒形の素材を使用して円周に沿ってＶ−カッティングして形成することもできる。

横軸及び縦軸の加工段階Ｓ３では、前記プランジャー端部３０の断面に相互に平行に間隔を置いて複数のＶ−カッティングを横方向Ｘ１、Ｘ２及び縦軸方向Ｙ１、Ｙ２で施行して少なくとも一つの高位尖端部３２と前記高位尖端部３２より突出高さが低い少なくとも一つの低位尖端部３４を形成する。

高位尖端部と低位尖端部を形成する方法をさらに詳しく説明する。図４及び図６に示すように、縦軸Ｙ１、Ｙ２と横軸Ｘ１、Ｘ２にＶ−カッティングが実施され、各尖端部３２、３３、３４の底辺がこの縦軸Ｙ１、Ｙ２と横軸Ｘ１、Ｘ２に接するようになる。図面に示すように、縦軸Ｙ１、Ｙ２と横軸Ｘ１、Ｘ２は、相互に直交しながら平衡に形成されるのに、その結果、高位尖端部３２と低位尖端部３４が交互的に形成されることができる。即ち、縦軸と横軸のＶ−カッティング時にたくさんカッティングされる部分と、少なくカッティングされる部分があるのに、たくさんカッティングされる部分には低位尖端部３４が、少なくカッティングされる部分には高位尖端部３２が形成される。

高位尖端部３２と低位尖端部３４を形成する他の方法は、４面がテーパー形成された截頭四角錐素材に対して横軸と縦軸のＶ−カッティング方向を４角のテーパー面にほぼ直角でするものの、Ｖ−カッティング時に平行する軸間隔Ｖ−Ｖを調節することによって、高位尖端部３２と低位尖端部３４が形成されることができる。即ち、形成される高位尖端部３２と低位尖端部３４の配置は截頭円錐形でＶ−カッティングを行う場合と異なるように、横方向または縦方向の中でいずれか一方向に高位尖端部または低位尖端部が並んで形成されることができる。

このように、前記外周面３６を前記テーパー傾斜面の加工段階Ｓ１で円周面で加工しなく、角度分割して、その分割されたテーパー傾斜面を平面状で加工して高位尖端部３２及び低位尖端部３４を形成することができる。この時、高位尖端部３２は、十文字（＋）の模様で形成され、低位尖端部３４は十文字（＋）の四肢の間に形成される。

このように、本発明は具体的な実施形態に限定して説明したが、本発明は、高位尖端部と前記低位尖端部の群に分けて磨耗進行による時間差を有して順次的に接触させるという基本的な技術思想の範疇内で、当業界の通常の知識を有する者においては、多様に変形することができる。従って、本発明の範囲は、詳述した実施形態に限られず、本発明の真の保護範囲は、添付する特許請求範囲の技術的な思想によって定まれる。

Claims (4)

1. 検査用プローブにおいて、
   被検査接点に物理的に接触するプランジャー端部と；
   前記プランジャー端部に設けられ、前記被検査接点に向かって突出した複数の尖端部と；を有し、
   前記複数の尖端部の中で、少なくとも一つは高位尖端部であり、少なくとも他の一つは前記高位尖端部より突出高さが低い低位尖端部であり、前記プランジャー端部は軸方向に傾斜する外周面を有し、前記高位尖端部と前記低位尖端部は、前記外周面の円周方向に沿って交互的に配置されることを特徴とする検査用プローブ。
2. 被検査接点に接触するプランジャー端部を有する検査用プローブの製造方法において、
   前記プランジャー端部の外周面を所定の傾斜角で加工してテーパー傾斜面を加工する段階と；
   前記プランジャー端部の端部面に相互間隔を置いて複数の相互平行なＶ−カッティングを横及び縦方向に施工して、少なくとも一つの高位尖端部と前記高位尖端部より突出高さが低い少なくとも一つの低位尖端部とを前記テーパー傾斜面の円周方向に沿って交互的に形成する段階と；
   を含むことを特徴とする検査用プローブの製造方法。
3. 前記テーパー傾斜面は、截頭円錐面であることを特徴とする請求項２に記載の検査用プローブの製造方法。
4. 前記テーパー傾斜面は、截頭多角推面であることを特徴とする請求項２に記載の検査用プローブの製造方法。

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