JP6373011B2 - Probe card - Google Patents
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本発明は、プローブカードに関する。 The present invention relates to a probe card.
プローブカードは、テスタ装置に信号線等によって電気的に接続される基板と、この基板に接続されて被測定物であるLSIチップのパッドに接触するプローブと呼ばれる針とを備えて構成される。プローブカードの種類として、カンチ型プローブカードと垂直型プローブカードが知られている。 The probe card includes a substrate that is electrically connected to the tester device by a signal line or the like, and a needle called a probe that is connected to the substrate and contacts a pad of an LSI chip that is an object to be measured. As types of probe cards, a cantilever type probe card and a vertical type probe card are known.
カンチ型プローブカードは、基板の外周側で針の一方端が固定されて、この針が基板の中央側に向けて斜め方向に延び、パッドに向けて斜め方向に曲げられた片持ち梁として構成されており、簡単な構造である。例えば、特許文献1には、先端側に向けて針径が細くなるプローブを備えたカンチ型プローブカードが開示されている。 Cantilever type probe card is configured as a cantilever with one end of the needle fixed on the outer peripheral side of the board, this needle extending obliquely toward the center of the board, and bent obliquely toward the pad It has a simple structure. For example, Patent Document 1 discloses a cantilever type probe card provided with a probe whose needle diameter becomes narrower toward the distal end side.
また、特許文献2には、針の先端部が、針の動く方向を規制するガイド板に設けられたガイド孔を貫通するカンチ型プローブカードが開示されている。このガイド孔は長孔形状を有する。 Patent Document 2 discloses a cantilever type probe card in which the tip of a needle penetrates a guide hole provided in a guide plate that regulates the direction in which the needle moves. The guide hole has a long hole shape.
さらに、特許文献3には、ガイドシートの貫通孔を貫通して、針の先端がパッドに押圧されて接触するプローブを備えたカンチ型プローブカードが開示されている。このガイドシートの貫通孔は、上面から下面に向けて孔面積が小さくなる逆円錐型形状を有する。 Further, Patent Document 3 discloses a cantilever type probe card provided with a probe that penetrates through a through hole of a guide sheet and is brought into contact with the tip of a needle pressed against a pad. The through hole of the guide sheet has an inverted conical shape in which the hole area decreases from the upper surface to the lower surface.
また、垂直型プローブカードは、基板からパッドに向けて垂直に下りる針を取り付けて、パッドとの接触の際における針の滑りを防止している。垂直型プローブカードの例として、特許文献4には、湾曲部を有するピン形状で先端が被検査基板であるウエハの電極に電気的に接触するプローブ針と、複数のプローブ針を垂下して固定する上側ガイド板と、プローブ針が貫通するガイド孔を有する下側ガイド板とを備える垂直型プローブカードが開示されている。 Further, the vertical probe card is attached with a needle that descends vertically from the substrate toward the pad to prevent the needle from slipping in contact with the pad. As an example of a vertical probe card, Patent Document 4 discloses a pin having a curved portion and a tip that is electrically in contact with an electrode of a wafer that is a substrate to be inspected, and a plurality of probe needles are fixed by hanging down. A vertical probe card is disclosed that includes an upper guide plate and a lower guide plate having a guide hole through which the probe needle passes.
上記のように、カンチ型プローブカードの針は、基板の中央側に向けて斜め方向に延びているため、パッドの表面に対して斜めに当たる。このため、針とパッドの接触時に針が滑って所定のパッド領域を超える場合がある。 As described above, since the needle of the cantilever type probe card extends obliquely toward the center side of the substrate, it strikes obliquely against the surface of the pad. For this reason, when the needle and the pad come into contact, the needle may slip and exceed a predetermined pad area.
一方で、垂直型プローブカードは、上記のような心配はないが、可撓性を有する湾曲部を備えた針を上側ガイド板と下側ガイド板の両方に通すような複雑な構造であるため、プローブカードの製造工程における作業工数や部材費用が増加する。 On the other hand, the vertical probe card does not have the above-mentioned concern, but has a complicated structure in which a needle having a flexible curved portion is passed through both the upper guide plate and the lower guide plate. The work man-hours and member costs in the probe card manufacturing process increase.
本発明の目的は、カンチ型の構造を採りつつ、パッドとの接触の際における針先部がパッドの表面上を滑ることを防止することを可能とするプローブカードを提供することである。 An object of the present invention is to provide a probe card that can prevent a needle tip portion from sliding on the surface of a pad when the cantilever structure is adopted while contacting the pad.
また、本発明の他の目的は、垂直型プローブカードに比べて簡単な構造を有するカンチ型に近いプローブカードを提供することである。 Another object of the present invention is to provide a cantilever type probe card having a simple structure as compared with a vertical type probe card.
本発明に係るプローブカードは、外部装置に接続される配線を含む基板と、前記基板の下方側で前記基板に平行に配置されるガイド板であって、板表面に垂直に貫通する複数の円形貫通孔を有するガイド板と、前記基板と前記ガイド板とを接続する接続部材と、一方端が基板の外周側で針接続部に接続されて、基板の中央側に向かって前記接続部材を経由して延伸し、次いで針中間固定部を経由して、さらに基板の中央側に向かって延伸し、前記一方端から他方端までの全長に亘って一様な直径を有する複数の針と、を備え、前記各針は、前記針中間固定部で固定され、前記針中間固定部の前記中央側の端面から突き出す梁部と、前記梁部の先端から前記ガイド板側に曲げられ、前記円形貫通孔との間の隙間寸法が所定の値に設定された直径を有し、先端部が前記円形貫通孔を垂直に通る針先部と、を含み、前記針の直径の大きさは、隣接する針先部の間の最短ピッチに基づいて設定され、前記中央側の端面から前記梁部の先端までの前記梁部の長さは、目標針圧値と、前記針の直径に応じて設定されることを特徴とする。 A probe card according to the present invention includes a substrate including wiring connected to an external device, and a guide plate disposed in parallel to the substrate on the lower side of the substrate, and a plurality of circular shapes penetrating perpendicularly to the plate surface A guide plate having a through-hole, a connecting member for connecting the substrate and the guide plate, and one end connected to the needle connecting portion on the outer peripheral side of the substrate and passing through the connecting member toward the center side of the substrate and to stretching, then through the needle intermediate fixing portion, and extends further toward the center side of the substrate, and a plurality of needles having a uniform diameter over the entire length of the one end to the other end, the Each needle is fixed at the needle intermediate fixing portion, a beam portion protruding from the end surface on the center side of the needle intermediate fixing portion, and bent from the tip of the beam portion toward the guide plate, Diameter with clearance between holes set to a predetermined value And a needle tip portion whose tip portion passes perpendicularly through the circular through hole, and the size of the diameter of the needle is set based on the shortest pitch between adjacent needle tip portions, The length of the beam portion from the end face to the tip of the beam portion is set according to a target needle pressure value and a diameter of the needle.
また、本発明に係るプローブカードにおいて、前記目標針圧値の下で、前記梁部の長さは、前記直径が細くなるにしたがって短く設定されることが好ましい。 In the probe card according to the present invention, it is preferable that the length of the beam portion is set shorter as the diameter becomes smaller under the target needle pressure value.
また、本発明に係るプローブカードにおいて、前記針先部は、前記針先部の先端部と前記梁部の先端との間に屈曲部を有し、前記屈曲部の先端から前記先端部までの間の部分が前記円形貫通孔の貫通方向に平行であることが好ましい。 In the probe card according to the present invention, the needle tip portion has a bent portion between a tip portion of the needle tip portion and a tip end of the beam portion, and extends from the tip of the bent portion to the tip portion. It is preferable that the portion in between is parallel to the penetration direction of the circular through hole.
また、本発明に係るプローブカードにおいて、前記接続部材は、前記基板の下面と前記針先部の先端部との間を予め設定された針高さ寸法とする針高さ調整部材であることが好ましい。 In the probe card according to the present invention, the connection member may be a needle height adjusting member having a preset needle height dimension between the lower surface of the substrate and the tip of the needle tip portion. preferable.
また、本発明に係るプローブカードにおいて、前記針中間固定部は、前記ガイド板または前記基板に設けられることが好ましい。 In the probe card according to the present invention, it is preferable that the needle intermediate fixing portion is provided on the guide plate or the substrate.
上記構成によれば、針先部の先端部は、ガイド板の円形貫通孔を垂直に通って、パッドと接触する。これにより、針先部の先端部がパッドの表面に対してほぼ又は、限りなく垂直に接触するため、針先部の滑りを抑制することができる。 According to the said structure, the front-end | tip part of a needle-tip part passes through the circular through-hole of a guide plate perpendicularly, and contacts a pad. Thereby, since the front-end | tip part of a needle tip part contacts the surface of a pad substantially or indefinitely, slip of a needle tip part can be suppressed.
また、上記構成によれば、針先部の先端部と円形貫通孔との隙間寸法は所定の値に設定されている。これにより、針先部のパッドへの接触時に針先部の先端部がパッドの表面に対して傾いてしまうことを抑制することができ、針先部の滑りを抑制することができる。 Moreover, according to the said structure, the clearance gap dimension between the front-end | tip part of a needle-tip part and a circular through-hole is set to the predetermined value. Thereby, it can suppress that the front-end | tip part of a needle tip part inclines with respect to the surface of a pad at the time of contact with the pad of a needle tip part, and can suppress the slip of a needle tip part.
また、上記構成によれば、従来の垂直型プローブカードのように上側ガイド板と下側ガイド板の2枚のガイド板を用いておらず、針先部を複数のガイド板の貫通孔に通す必要がないため、部材の点数を減らすことができ、より簡単に製造することができる。 Further, according to the above configuration, the two guide plates of the upper guide plate and the lower guide plate are not used unlike the conventional vertical probe card, and the needle tip portion is passed through the through holes of the plurality of guide plates. Since it is not necessary, the number of members can be reduced and manufacturing can be performed more easily.
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。また、以下では、全ての図面において対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Also, in the following, corresponding elements in all drawings are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、プローブカード10の側面図である。図2は、図1におけるプローブカード10のA−A線断面図である。なお、図1の右下には、点線Bの部分拡大図を示している。
FIG. 1 is a side view of the
プローブカード10は、基板12と、基板12の下方側で基板12に平行に配置されるガイド板14と、一方端が基板12の外周側で接続されて、基板12の中央側に向かって延伸し、針中間固定部22を経由して基板12の中央側に向かってさらに延伸する針16とを備える。なお、基板12に電気的に接続されるテストヘッド6は、プローブカード10の構成要素ではないが、図示しないテスタ装置に取り付けられる。図1及び図2では、基板12の面に平行な面内で直交する2軸をX軸、Y軸とし、基板12の面に垂直な軸をZ軸とする。
The
基板12は、円形または角形の外形形状を有する配線基板である。基板12は、ガラスエポキシ樹脂等によって構成される。基板12は、テストヘッド6に接続される複数の電極が配置される上面と、複数の針16が取り付けられる下面とを有する。
The
針接続パッド20は、基板12の下面の外周側において、所定の位置に配置される。針接続パッド20は、銅等を用いて構成される。針接続パッド20は、図示しない導電性部材を介して基板12の上面の配線に電気的に接続される。針接続パッド20には、複数の針16の一方端が固定される。
The
ガイド板14は、円形または角形の外形形状を有する板部材である。ガイド板14は、基板12の下方側で基板12に平行に配置される。ガイド板14は、絶縁性が高い材料で構成されており、例えば、セラミックやガラス等を用いて構成される。ガイド板14は、板表面に垂直に貫通する複数の円形貫通孔18を有する。
The
円形貫通孔18は、所定の直径d2を有する。円形貫通孔18は、所定のピッチpでY方向に沿って並んで形成される。
針高さ調整部材19は、環状の外形形状を有し、ガイド板14と基板12とを接続する機能を有する。針高さ調整部材19は、基板12の外周側と中央側のほぼ中間に配置される。針高さ調整部材19は、エポキシ系樹脂やセラミック、ガラス等の絶縁材料を用いて構成される。
The needle
針高さ調整部材19は、基板12の下面と針先部26の先端部28との間を予め設定された距離となるように高さ寸法が設定される。針高さ調整部材19は、針16を通すための貫通孔17を有する。なお、貫通孔17は、針16を通すために予め形成されたものでもよく、針16の周囲をエポキシ系樹脂で固めた際に結果的に形成される孔であってもよい。
The height of the needle
針16は、基板12の中央側に向かって延伸して、LSIチップのパッドに向けて曲げられた形状を有するプローブである。針16は、タングステン、ベリリウム銅、貴金属合金等の材料で構成される。
The
針16は、基板12の外周側で針接続パッド20に接続される一方端である固定端と、LSIチップのパッドと接触する他方端である針先部26とを有する。針16は、一方端から他方端までの全長に亘って一様な直径d1を有する。直径d1の大きさは、隣接する針16の間の最短ピッチpに基づいて定められる。ここで、一様な直径d1とは、針16の一方端から他方端までの全長に亘って同一の直径であることを意味するが、針先部26の先端については、仕様に合わせて形状や直径を変更するものも含まれる。
The
針16は、針中間固定部22で固定され、針中間固定部22の端面のうち基板12の中央側の端面から突き出す梁部24を有する。針16は、梁部24の先端からガイド板14側に曲げられて形成された針先部26を有する。針先部26は、円形貫通孔18を垂直に通る先端部28を有する。
The
ここで、針先部26において、針中間固定部22の端面のうち基板12の中央側の端面から梁部24の先端までの梁部24の長さLは、目標針圧値TPと、針16の直径d1に応じて設定される。ここで、梁部24のたわみ量をδとし、Eを弾性係数とし、針圧をPnとすると、たわみ量δは、δ=(Pn×L3)/(3×E×d1 4×π/64)の式で求められる。この式において、たわみ量δ、弾性係数E、直径d1を一定とすると、針圧Pnは長さLの3乗に反比例することが分かる。すなわち、Lを長くすれば針圧Pnは下がり、Lを短くすれば針圧Pnは上がる。そして、目標針圧値TPの下で、梁部24の長さLは、直径d1が細くなるにしたがって短く設定される。
Here, in the
針中間固定部22は、エポキシ系樹脂やセラミック、ガラス等の絶縁材料を用いて構成される。針中間固定部22は、針16の全長が長くなる場合であっても、長さLを短くすることで針圧Pnを高めることができるように設けられている。針中間固定部22は、ガイド板14の中央側に配置されて、複数の針16を固定する。なお、針中間固定部22は、基板12側に配置されてもよい。なお、ここでは、針中間固定部22と針高さ調整部材19は別部材として記載しているが、これを一体として形成することも可能である。
The needle intermediate fixing
続いて、上記構成のプローブカード10の作用について説明する。プローブカード10の針16において、針先部26の先端部28は、ガイド板14の円形貫通孔18を垂直に通って、パッドと接触する。これにより、針先部26の先端部28がパッドの表面に対してほぼ又は、限りなく垂直に接触するため、先端部28がパッドに接触した際の針先部26の滑りを抑制することができる。
Next, the operation of the
また、上記プローブカード10によれば、針先部26の先端部28と円形貫通孔18との隙間寸法は所定の値に設定されている。これにより、針先部26のパッドへの接触時に針先部26の先端部28が傾く力が作用した場合であっても円形貫通孔18によって先端部28の動きが止められる。したがって、針先部26がパッドの表面に対して傾いてしまうことを抑制することができる。
Further, according to the
さらに、プローブカード10では、従来の垂直型プローブカードのように上側ガイド板と下側ガイド板の2枚のガイド板を用いておらず、一枚のガイド板14のみを用いて構成されている。したがって、針先部26を複数のガイド板の貫通孔に通す必要がないため、従来の垂直型プローブカードに比べて、より簡単に製造することができ、また、部材の点数を減らすことができる。
Further, the
プローブカード10では、上記のように、梁部24の長さLは、目標針圧値TPの下で、直径d1が細くなるにしたがって短く設定される。このため、隣接する針先部26の間のピッチpを狭ピッチとするために直径d1を細くする場合にも長さLを調整することで針16の針圧Pnを目標針圧値TPに合わせることができる。
In the
次に、プローブカード10の第1変形例であるプローブカード10aについて説明する。図3は、プローブカード10aにおいて、図1の点線Bの部分拡大図に対応する図である。プローブカード10aとプローブカード10の相違点は、屈曲部25である。以下では、この相違点を中心に説明する。
Next, a
屈曲部25は、梁部24との間のなす角度が所定の角度θ1となり、先端部28との間のなす角度が所定の角度θ2となるように折り曲げ加工されている。一般的に、梁部24の長さLが短くなるほど、針16がパッドに接触した際の針圧が高くなるため、針16は撓み易いことが好ましい。プローブカード10aは、上記のように折り曲げ加工がなされているため、折り曲げ加工が無い場合に比べて、針16がパッドに接触した際に撓み易くなるという利点がある。また、θ 2 を180°に近づけたり、針先部26の長さを長くすることで、より撓み易くすることも可能である。
The
なお、プローブカード10,10aでは、LSIチップのパッドは、Y方向に沿って一列に並んで配置されるものとして説明したが、パッドが二列に千鳥配置される場合がある。図4は、パッドが二列に千鳥配置されたプローブカード10bを示す図である。プローブカード10,10a,10bでは、千鳥配置されたパッドを狭ピッチとする場合に、図4に示されるように針16が上下2段に分けて取り付けられることがある。このような場合、上段の針16のうち梁部24の先端から先端部28までの長さがプローブカード10,10aに比べてより長くなるため、屈曲部25を設けることで好適に座屈の発生を抑制することができる。また、プローブカード10では、針16は図2に示されるように2辺に配置されるものとして説明したが、この例に限らず、例えば、4辺に配置されるものであってもよい。プローブカード10では、図2に示されるように針16は、直線状に延伸するものとして説明したが、図5に示されるように折り曲げ形状を有するものを用いることも可能である。
In the
6 テストヘッド、10,10a,10b プローブカード、12 基板、14 ガイド板、16 針、17 貫通孔、18 円形貫通孔、19 針高さ調整部材、20 針接続パッド、22 針中間固定部、24 梁部、25 屈曲部、26 針先部、28 先端部。
6
Claims (5)
前記基板の下方側で前記基板に平行に配置されるガイド板であって、板表面に垂直に貫通する複数の円形貫通孔を有するガイド板と、
前記基板と前記ガイド板とを接続する接続部材と、
一方端が前記基板の外周側で針接続部に接続されて、前記基板の中央側に向かって前記接続部材を経由して延伸し、次いで針中間固定部を経由して、さらに前記基板の中央側に向かって延伸し、前記一方端から他方端までの全長に亘って一様な直径を有する複数の針と、
を備え、
前記各針は、
前記針中間固定部で固定され、前記針中間固定部の前記中央側の端面から突き出す梁部と、
前記梁部の先端から前記ガイド板側に曲げられ、前記円形貫通孔との間の隙間寸法が所定の値に設定された直径を有し、先端部が前記円形貫通孔を垂直に通る針先部と、
を含み、
前記針の直径の大きさは、隣接する針先部の間の最短ピッチに基づいて設定され、
前記中央側の端面から前記梁部の先端までの前記梁部の長さは、目標針圧値と、前記針の直径に応じて設定されることを特徴とするプローブカード。 A substrate including wiring connected to an external device;
A guide plate disposed parallel to the substrate on the lower side of the substrate, the guide plate having a plurality of circular through holes penetrating perpendicularly to the plate surface;
A connection member for connecting the substrate and the guide plate;
One end is connected to the needle connecting portion on the outer peripheral side of the substrate, extends toward the center side of the substrate via the connecting member , then passes through the needle intermediate fixing portion, and further to the center of the substrate A plurality of needles extending toward the side and having a uniform diameter over the entire length from the one end to the other end;
With
Each needle is
A beam portion fixed at the needle intermediate fixing portion and protruding from an end surface on the center side of the needle intermediate fixing portion;
A needle tip that is bent from the distal end of the beam portion toward the guide plate and has a diameter in which a gap between the circular through hole is set to a predetermined value, and the distal end portion passes through the circular through hole vertically. And
Including
The size of the diameter of the needle is set based on the shortest pitch between adjacent needle tips,
The length of the beam part from the end face of the center side to the tip of the beam part is set according to a target needle pressure value and a diameter of the needle.
前記目標針圧値の下で、前記梁部の長さは、前記直径が細くなるにしたがって短く設定されることを特徴とするプローブカード。 The probe card according to claim 1,
Under the target stylus pressure value, the length of the beam portion is set shorter as the diameter becomes smaller.
前記針先部は、前記針先部の先端部と前記梁部の先端との間に屈曲部を有し、前記屈曲部の先端から前記先端部までの間の部分が前記円形貫通孔の貫通方向に平行であることを特徴とするプローブカード。 In the probe card according to claim 1 or 2,
The needle tip portion has a bent portion between a tip end portion of the needle tip portion and a tip end of the beam portion, and a portion between the tip end of the bent portion and the tip end portion penetrates the circular through hole. A probe card characterized by being parallel to the direction.
前記接続部材は、前記基板の下面と前記針先部の先端部との間を予め設定された針高さ寸法とする針高さ調整部材であることを特徴とするプローブカード。 In the probe card according to any one of claims 1 to 3,
The probe card according to claim 1, wherein the connecting member is a needle height adjusting member having a preset needle height dimension between a lower surface of the substrate and a tip end portion of the needle tip portion.
前記針中間固定部は、前記ガイド板または前記基板に設けられることを特徴とするプローブカード。 In the probe card according to any one of claims 1 to 4,
The probe card, wherein the needle intermediate fixing part is provided on the guide plate or the substrate.
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