JPH0341369A - プローブボード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、プローブボードに関し、例えばフレキシブ
ルなフィルム上に形成された配線をプローブとして用い
るものに利用して有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のようにタングステン等からなる細い線条のプロー
ブ針を用いたプローブボードに代え、フレキシブルなフ
ィルムヘース上に写真技術を利用して微細パターンから
なる配線を形成し、それをプローブとして用いるプロー
ブカードが開発されている。このプローブカードでは、
写真技術を用いてプローブとして作用する信号線を形成
することができるから、従来の細い線条からなるプロー
ブ針を用いたものでは、測定不能な高密度の電極を持つ
半導体集積回路の測定が可能になる。このようなプロー
ブカードに関しては、例えば雑誌ｒセミコンダクタ　イ
ンターナショナル（ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＩＮＴ
ＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ）　Ｊ　１９８８年８月号、頁９
８〜頁１０１がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のプローブカードでは、半導体チップに対応した底
面を持つ錐状の一体構造のフィルムベースに配線層が形
成されてなるものである。それ故、半導体チップの電極
に接触する配線先端は、完全に固定された状態にある。

この槽底では、半導体チップのアルミニュウム層等から
なる電極上に酸化膜が形成されたり、あるいは付着した
ゴご等を突き破ることができず、安定的に良好な電気的
接触を得ることができないという問題を有する。また、
信号伝達経路としての配線層の容量結合について配慮が
なされておらず、信号伝達経路としての配線層が隣接し
て高密度に形成されているため、容量結合等によって信
号の相互干渉が生して高周波数成分について良好な信号
伝達ができないという問題がある。

この発明の目的は、安定的に良好な電気的接触を得るこ
とができるプローブボードを提供することにある。

この発明の他の目的は、ギガヘルツ等のような高周波数
まで良好な信号伝達特性を得ることができるプローブホ
ードを提供することにある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は
、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。

すなわち、フレキシブルなフィルム上に測定すべき半導
体集積回路の測定電極に合わせて先端部が形成された配
線層を用いるプローブボードにおいて、測定すべき半導
体チップの互いに隣接する辺に対応した部分に少なくと
も切り込みを設けて配線層の先端部が垂直方向に可動可
能になるようにする。また、信号伝達経路としての信号
線の間にはシールド線を設けるか、又はマイクロストリ
ップ線を槽底する。

〔作　用〕

上記した手段によれば、フレキシブルなフィルムベース
上に形成された配線が半導体チップとの接触の際に垂直
方向に移動し、その結果として先端が半導体チップの電
極上を水平方向に滑って酸化膜やゴミ等を突き破って接
触し、上記シールド線により、等価的に同軸ケーブルと
同等の信号伝達経路を構成できるからギガヘルツのよう
な高周波数までの信号伝達が可能になる。

〔実施例〕

第１図には、この発明に係るプローブボードを槽底する
プローブ部の一実施例の下面図が示されている。

フレキシブルフラットケーブル等の製造技術を利用し、
フレキシブルなフィルムベースに写真技術を用い、測定
すべき半導体集積回路の電極（ボンディングパソド等）
に合わせて、その先端部が位置合わせされて配線層が放
射状形成される。この配線層は、先端部がプローブとし
て作用するものである。すなわち、この実施例のプロー
ブボードでは、プローブと信号伝達経路が一体的に槽底
されるものである。また、この配線相互の間には、実質
的に同軸ケーブルと同様な良好な信号伝達を行うように
するため、同図で点線で示したようなシールド線を設け
る。先端部において配線層が密集することによって上記
シールド線を形成するスペースが不足するようなら、そ
の部分を除いてシールド線が設けられる。

特に制限されないが、上記写真技術により配線及びシー
ルド線が形成されるときの１平面のフィルムベースとさ
れる。このフィルムベースの中央部の半導体チップに対
応した個所には、開口が設けられる。すなわち、前記従
来のブローボカードとは異なり、配線層の先端部から先
の配線層が形成されてない部分が除去されて開口とされ
る。

この開口の形状及び大きさは、上記のように半導体チッ
プの形状とは＼一致している。そして、この開口の対角
線に沿って一定長さだけフィルムベースに切込部が形成
される。すなわち、上記半導体チップに対応した開口の
互いに隣接する辺に対応したフィルムベース先端は、上
記切込部と開口が形成されることによって垂直方向に自
由に可動可能にされる。そして、熱加工処理等により、
フィルムベースは、上記対角線に沿った破線で示すよう
に山折部とされ、上記開口部で頂点が切除された構成の
角錐状にされる。そして、同図において破線で示すよう
に、角錐状の底面を構成する個所（開口と相似形となる
）において谷折部が構成される。これにより、先端部が
形作る平面と、フレキプルフラットケーブルとされる面
とは平行な面とされる。この熱加工処理において、配線
先端部の位置にずれが生じないよう注意深く行われる。

上記角錐状にする構成に代え、従来技術のように開口の
各辺に対してそれぞれが円錐面を持つようにするものと
してもよい。

特に制限されないが、同図におけるフィルムベースの反
対側の面には、上記シールド線の先端部にスルーホール
を介して接地電位を与えるリング状接地線、及びそのリ
ング状接地線に接地電位を与える接地線が設けられる。

上記リングが切込部にかかるときには、それぞれの辺の
対応した４つの接地線が設けられ、それぞれに接地電位
を与える接地線が接続される。また、半導体チップに電
源電圧や接地電位を与える電源線は、上記フィルムベー
スの反対側に太い配線により開口付近まで導き、そこか
らスルーホールを介してプローブとして作用する配線層
と接続するものであってもよい。このようにすることに
よって、電源インピーダンスを小さくすることができる
。

この実施例では、特に制限されないが、上記フィルムベ
ースをそのまま一体的にフラットケーブルを構成するよ
う、上記角錐状の各面から四方に延長させる構成として
もよい。同図には、下側と左側に延びるフラットケーブ
ル部が代表として例示的に示されている。すなわち、上
及び右側にも上記同様なフラットケーブルを構成するよ
う形成されるものである。

あるいは、上記四方に延長させた部分をフラットケーブ
ルとの接続部として利用するものである。

このようなフレキシブルフラットケーブルを用いて、特
に制限されないが、同軸ケーブルに導きＩＣテスターと
接続する。このとき、上記フレキシブルフラットケーブ
ルと同軸ケーブルとのインピーダンス整合を採るよう、
フラットケーブルのインピーダンスを設定するか、ある
いはインピーダンス整合用バッファアンプを設けるよう
にするものである。

半導体チップが４個の辺に測定すべき電極を持つ場合、
上記４つの辺に電極に先端部が位置合わせされて形成さ
れた配線及びシールド線を持つ４つのフラットケーブル
を、後述するような角錐面を持つ支持体に張合わせて、
上記第１図のような構成とするものであってもよい。こ
の場合、フィルムベースは分離された４個の組み合わせ
から構成される。この結果、その半導体チップに対応し
た先端部は相互に分離され、実質的に前記切込部が構成
されるものとなる。

第２図には、この発明に係るプローブボードを構成する
プローブ部の上面図と、そのａ−ｂ概略断面図が示され
ている。

同図（Ａ）には、上記プローブ部の上面図が示されてい
る。上記のようなフレキシブルなプローブを支えるため
に、支持体が設けられる。支持体は、全体としての形状
は角錐状とされ、その頂点部が上面側と平行な面によっ
て切除した形状にされる。すなわち、支持体は、上記開
口により大きく、かつ中心点を同しくする相似の形状の
開口を持つ。これにより、支持体により支えられるフレ
キシブルなフィルムの先端部は、自由に上下に可動可能
にされる。この先端部を所望のバネ性を持って、上記角
錐の面に沿った面で支持するためのバネ材が設けられる
。

このバネ材は、特に制限されないが、同図（Ｂ）の概略
断面図に示すように断面が略り字状の薄いバネ材からな
り、支持体の開口側面により支持体側に固着されて、そ
の下面が上記角錐面に沿った面を持ってプローブとして
作用する信号線が形成されるフィルムの先端部を支持す
る。特に制限されないが、プローブとして作用する信号
線の先端部には、前記公知のプローブカードと同様な０ 電極が設けられる。

なお、同図（Ａ）において、上記開口の各辺に対応した
個所が、前記実施例のように角錐面を構成するのに代え
、前記公知のプローブカードと同様に概略円錐状を構成
するようにし、支持体やそれに従って同図に点線で示す
ように外周の形状を円形ににするものであってもよい。

上記支持体の底面側（外周側）は、特に制限されないが
、所定の厚さを持った基板（ボード）の下面に固着され
る。このボードには、上記支持体及びフィルムベースの
開口に対応した位置に、支持体と同様な大きさの開口が
設けられ、上側からプローブ先端と測定すべき半導体チ
ップの電極との位置合わせを観測することが可能にされ
る。このような観測のために、フィルムベースは、透明
又は半透明とされ、プローブとしての配線層の先端の位
置が上記開口を介して上側から観察可能にされる。

第３図には、この発明に係るプローブボードを構成する
プローブ部の他の一実施例の概略断面図■ が示されている。

フレキシブルなフィルムに形成された信号線を利用した
プローブに弾力性を持たせるため、前記実施例のように
板バネ材を用いた場合、測定すべき半導体チップの電極
が形ち作る平面に凸凹が存在すると、最も高い電極によ
りプローブ先端の接触電極面が形作る面が規定され、最
も低い電極に対して接触不良ないし接触圧不足になって
しまうという虞れがある。そこで、この実施例では、バ
ネ材として例えばシリコンゴムを用いるものである。す
なわち、シリコンゴムのような弾力性を持つ材料は、ホ
ードの下面側とプローブとして作用する信号線が設けら
れたフィルムベースの上面側との間に設けられる。これ
により、この構成では、シリコンゴム等の持つ弾力性に
よってフィルムベースをフレキシブルに支えるものとな
り、個々の信号線を半導体チップの電極に存在する多少
の凸凹を吸収して両者を接触させるようにすることがで
きる。この他、板バネに代え、板バネに対して信号線に
沿て複数の切り込みを設けて板バネを等■ 価的に線条バネにして、上記接触すべき電極の平面度の
バラツキに対応して信号線の接触電極の高さが異なるよ
うにしてもよい。

第４図には、この発明に係るプローブボードの接触動作
の概念を説明するための概略断面図が示されている。

同図において、Ａは上記支持体開口部に対応しており、
Ｂはその先端部を示す。それ故、先端Ｂは上記Ａ点を固
定点として上下に可動可能にされる。なお、同図では、
プローブとしての信号線とフレキシブルなフィルムベー
スとを一体的に描いている。

プローブの接触端であるＢが半導体チップＩＣの電極に
接触を開始した時から、更に半導体チップＩＣを垂直方
向にΔＺだけ押し上げる（Ｚアップ）すると、それに対
応して接触端ＢもＢ゛のように押し上げられる。これに
より、半導体チップの電極とプローブ先端が一定の接触
圧を持って電気的に接続される。このとき、上記のよう
なＺアップ動作に対応して、プローブ先端Ｂ゛は、その
３ 前方に向かってΔＸ（又はΔＹ）だけ電極面上を滑って
移動する。このうなプローブ先端と測定すべきｒＣの電
極面とが所定の接触圧を持ちながら滑って移動する動作
によって、半導体チップの電極表面に形成された酸化膜
や付着したゴ嵩を突き破ることができる。このような接
触動作によって安定的に良好な電気的接触を得ることが
できるものとなる。

したがって、前記のようにプローブとして作用する信号
線の両側には、シールド線が設けられることよる良好な
信号伝達特性と相俟ってギガヘルツ（ＧＨｚ）のような
高周波数まで高信頼性を持って半導体集積回路の交流試
験（機能試験）を実現できるものとなる。

上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 （１）フレキシブルなフィルム上に測定すべき半導体集
積回路の測定電極に合わセて先端部が形成された配線層
を用いるプローブボードにおいて、測定すべき半導体チ
ップの互いに隣接する辺に対応し４ た部分に少なくとも切り込みを設けて上記配線の先端部
が垂直方向に可動可能になるようにする。

この構成においては、フレキシブルなフィルムベース上
に形成された配線が半導体チップとの接触の際に垂直方
向に移動し、その結果として先端が半導体チップの電極
上を水平方向に滑って移動するから酸化膜やゴミ等を除
去できるという効果が得られる。

（２）上記フレキシブルなフィルムベース先端部にバネ
性を持たせるバネ制としてシリコンゴムを用い、その弾
力性によってフィルムベースをフレキシブルに支えるこ
とにより、個々の信号線を半導体チップの電極にける多
少の凸凹を吸収して両者を接触させるようにすることが
できるという効果が得られる。

（３）信号伝達経路としての信号線の間にはシールド線
を設けることにより、等偏曲に同軸ケーブルと類似した
信号伝達経路を構成できるから高周波数（ＧＨｚ）まで
の信号伝達が可能になるという効果が得られる。

５ （４）上記（１）ないしく３）が相乗的に作用し、高信
頼性を持ち、高周波数（ＧＨｚ）までの電気的測定を可
能としたプローブボードを得ることができるとうい効果
が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、第５図に示す
ようにフレキシブルなフィルムベースに設ける開口を省
略するものであってもよい。この構成のときには、例え
ば対向する左右のフィルムベースが一体的に形成される
。

このときでも、切込部によって上下のフィルムベースは
、前記実施例と同様に先端部が独立して可動可能にされ
、左右の先端部は開口部に対応したフィルムベースがた
わむことによって実質的に左右両者のプローブ先端を可
動可能にするものである。なお、第５図は、第１図と異
なり上面図が示されており、対角線に沿った破線は谷折
部とされ、左右から延びるフィルムベースの信号線が形
成さ■ れる先端部も谷折部とされる。また、上記谷折り部をセ
パレートにするものであってもよい。すなわち、この場
合には、４つのフィルムベースが支持体を介して接続さ
れることになる。このことは、前記第１図の実施例の山
折部についても同様である。

なお、フィルムベースは、それがフレキシブルであるこ
とから角錐状に構成したり、円錐状に構成したりでき、
それに応して支持体の底面（外形）の形状は同図に実線
で示すように四角形あるいは円形やこれらの組み合わせ
にしてもよい。

また、半導体集積回路装置は、ダイナミック型ＲＡＭ　
（ランダム・アクセス・メモリ）のように半導体チップ
の対向する両側の辺にのみ電極が設けられる場合がある
。この構成の半導体集積回路装置の測定においては、そ
れに対応して辺のにみ前記同様なフレキシブルなフィル
ムベースによるプローブ及び配線を形成するか、あるい
は前記１図の構成において電極が形成されない辺に対応
した部分には配線層やシールド線を形成しないよう７ なダミーのフィルムベースを設けるものとすればよい。

なお、配線密度に余裕があれば、信号線は第１図に示す
ように放射状態にする必要がない。

信号線とシールド線との間隔が開口に対して遠くになる
従い開くことによって、信号路の特性インピーダンスが
一定にできないなら、シールド線の太さを外周に向かっ
て太くなるようにし、信号線とシールド線との間隔が常
に一定なるようにするものであってもよい。フラットケ
ーブルに測定用の各種半導体集積回路装置を実装させる
ものであってもよい。

上記のようなフレキシブルなフィルムベースに形成され
た配線層をＩＣテスター側と接続する手段は、前記フラ
ットケーブルを用いるもの他、ボードに形成された配線
と接続して、このボードに設けられた接続電極にポゴピ
ン等により接続させる構成等種々の実施形態を採ること
ができるものである。

更に、信号線及びプローブの構成は、フィルムベースを
誘電体として用い、その一方の面倒に前■８ 記のような配線とプローブとして作用する導体を形成し
、その他方の面側全体に導体を形成するという公知のス
トリップ線路（ｓｔｒｉｐ　１ｉｎｅ）を用いるもので
あってもよい。このようなストリップ線路においては、
極めて高い周波数では、わずかながら基板表面に表面波
を誘起し、進行方向に電磁界成分を持つ。このようなこ
とからストリップ線路を伝播する信号を準ＴＥＭ波（ｑ
ｕａｓｉ−Ｔ　Ｅ　Ｍ　）波とよぶことが多い。

プローブボードの上面からプローブ先端と半導体チップ
の表面を観察する場合において、支持体及びバネ材は、
透明であれば開口を設ける必要がない。プローブボード
の下面側からプローブ先端部を観察する方式の場合には
、上記開口や透視部が不用にされる。すなわち、半導体
ウェハプローバにおいて、プローブボードの下面側から
撮像素子により先端の位置を観察しておいて、その位置
情報に基づき自動的に半導体チップの位置合わせする方
式のものでは、上記のような開口等を設ける必要はない
。

９ この発明は、プローブボードとして広く利用することが
できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、フレキシブルなフィルム上に測定すべき半
導体集積回路の測定電極に合わせて先端接触部が形成さ
れた配線層を用いるプローブボードにおいて、測定すべ
き半導体デツプの互いに隣接する辺に対応した部分に少
なくとも切り込みを設けて配線層の先端部が垂直方向に
可動可能になるようにすることにより、フレキシブルな
フィルムベース上に形成された配線が半導体チップとの
接触の際に垂直方向に移動し、その結果として先端が半
導体チップの電極上を水平方向に滑って酸化膜やゴミ等
を除去できる。また、信号伝達経路としての信号線の間
にはシールド線を設けることにより、等偏曲に同軸ケー
ブルと類似した信号伝達経路を構成できるからギガヘル
ツ（ＧＨ２）のような高周波数までの信号伝達が可０ 能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るプローブボードを構成するプ
ローブ部の一実施例を示す下面図、第２図は、この発明
に係るプローブボードを構成するプローブ部の一実施例
を示す上面部と、そのａ−ｂ概略断面図、 第３図は、この発明に係るプローブボードを構成するプ
ローブ部の他の一実施例を示す概略断面図、 第４図は、この発明に係るプローブボードの接触動作の
概念を説明するための概略断面図、第５図は、この発明
に係るプローブボードを構成するプローブ部の他の一実
施例を示す上面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フレキシブルなフィルム上に測定すべき半導体集積
   回路の測定電極に合わせて先端部が形成された配線層を
   備え、上記配線の先端部が垂直方向に可動可能になるよ
   うに測定すべき半導体チップの互いに隣接する辺に対応
   した部分のフィルムに切り込みが設けられ又は各辺に対
   応したフィルムがセパレートされてなることを特徴とす
   るプローブボード。 ２、上記垂直方向に可動可能にされた部分には、先端部
   が弾力性を持つように上記配線層が設けられる面の反対
   側から支える弾力性のある材料を用いたバネ材が設けら
   れるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のプローブボード。 ３、上記配線層の間には、配線相互の信号の干渉を防止
   するためのシールド線が設けられてなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１又は第２項記載のプローブボード
   。