JPH04157738A

JPH04157738A - プローブカード

Info

Publication number: JPH04157738A
Application number: JP2283182A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Satake; 信夫佐竹
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-10-20
Filing date: 1990-10-20
Publication date: 1992-05-29
Anticipated expiration: 2016-10-09
Also published as: JP3215411B2

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】〔概要〕本発明は、半導体装置のウェハプロセス完了後のチップ
の特性を試験するウエハブローバのプローブカードの構
造に関し。

現状のプローブカードの概念をそれほど変えることなく
、また比較的安価に実現できるコンタクト状態の均一化
を飛躍的に高めることを目的とし。

半導体デバイスの特性測定に必要な数の端子を有する配
線基板と、該配線基板の中央部に保持されたプローブ針
と、該プローブ針を該配線基板に保持するプローブ針保
持機構とからなるプローブカードであって。

■前記プローブ針保持機構は、該プローブ針とショック
アブソーバと配線筺体とを有し、該配線筺体は該配線基
板に固定され、該配線基板から該プローブ針迄の配線を
内包して、各々の該プローブ針に接続する該配線を収容
するものであり、該ショックアブソーバは該配線筺体に
固定され、該プローブ針が半導体基板上の電極パッドへ
の接触圧力を吸収して、各々の該プローブ針か均一に該
電極パッドに接触させるように。

■前記プローブ針保持機構は、該プローブ針とショック
アブソーバと配線接続部と配線と支持枠とを有し、該配
線接続部は該配線基板の該配線と該プローブ針を弾力性
のある構造で接続するものてあり２該シヨツクアブソー
バは該支持枠に固定され、該プローブ針が半導体基板上
の電極パッドへの接触圧力を吸収して、各々の該プロー
ブ針か均一に該電極パッドに接触させるものであり、該
支持枠は該配線基板に固定され、該ショックアブソーバ
を介して、該プローブ針を支持するように。

■前記配線接続部が、コイル状、蛇腹状、薄膜フィルム
状１回転軸状、或いは編組状の屈伸可能な弾力ある構造
を有するように。

■前記ショックアブソーバかコイル状スプリングにより
、該プローブ針のショックを吸収するか。

液体、或いは気体の緩衝材を使用し、つめにより液体、
或いは気体からなる緩衝材の体積を変更して、ショック
圧力を調整しながら、ショックを吸収するように構成す
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置のウェハプロセス完了後のチップ
の特性を試験するウエハブローバのプローブカードの構
造に関する。

近年、超ＬＳＩデバイスの高集積化、超微細化にともな
い、ウェハプロセスにおける電極パッドパターンの形成
も多ビン、且つ微小化され、ウエハプローバによるチッ
プの電気的試験についても。

それにともなう試験技術の高精度、高速化か要求される
。

このため、これに即応したウエハブローバ、並びにプロ
ーバに使用するプローブカード、プローブ針の改良か必
要とされる。

〔従来の技術〕第５図は従来例の説明図である。

図において、２０はプローブカード、２１は配線基板、
２２はプローブ針、２３は配線、２４は端子、２５は接
着材２２６は電極パッド、２７は半導体基板、２８はス
テージである。

半導体装置の製造において、ウェハープロセスを経て、
−次試験のため、ＩＣチップの特性をウエハプローバに
より試験するようになってから２試験テスターからの電
気的信号のＩＣチップへの信号伝達方法として、プロー
ブカード２０が長い間使用されてきた。

一般的に、プローブカード２０は、第５図（ａ−）に示
すように、丸いリング状の多層プリント配線基板２１の
中心を円形にくり抜き、そこへ沢山のプローブ針２２を
接着材２５で固定して立てて、半導体基板２７上のチッ
プに形成された電極パッド２６にプローブ針２２がコン
タクトするようにしたものであり、開発されてから今日
に至るまで成る程度の改良、工夫はなされて来たものの
、基本的構造はここ数十年来変わっていないものである
。

今日でも、パッケージング前のウェハ状態のＬＳ　Ｉ／
ＶＬＳ　Ｉの機能チエツク試験には、必ず電極パッド２
６にプローブ針２２でコンタクトさせる方法は変わって
いない。

しかしながら、ＬＳＩの集積度が飛躍的に高まっている
現在、特にゲートアレイやスタンダードセル等では１−
１．５ｃｍ角四方のチップにコンタクトしなければなら
ない電極パッドが２５６〜５１２個。

或いはそれ以上もあるものが出現しており、現状の接着
材２５でプローブカード２０上に固定したプローブ針２
２で数十〜数百μｍのオーダーの間隔で配置された電極
パッド２６に正確に数百のプローブ針２２をコンタクト
させ、尚かつ、コンタクト状態も。

上下上数十μｍ以内にしなければならないということは
非常に困難になって来ている。

また、コンタクト時のプローブ針の上下動の幅が±μｍ
オーダーというコンタクト状態の均一化については、チ
ップ特性、及び、スイッチングスピード、抵抗分等の測
定精度の面から、電極パッド２６の数の増加と反比例し
て縮小していかなければならな（なっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のコンタクト状態均一化が必要な理由として、２５
６パツドの多ビンで、数十刃Ｔｒ素子の高集積度、Ｉｎ
ｓ程度の高速のゲートアレイを例にした場合、入力パッ
ドのコンタクト状態が悪くなるとオープン・ショートチ
エツクや機能試験の項目はバスしても、スイッチングス
ピード等のＡＣ項目で入力インピーダンスが大となり、
素子の特性は良くても、試験上は規格を割ることがある
。

また、アナログ系のＩＣでは、コンタクト状態か悪いた
めに、ＩＣ内部のアナログスイッチのＯＮ抵抗が高く見
えたりしてＳ／Ｎ比が劣化して見える。

他にも、リニア／パワーＭＯＳＦＥＴ等では。

−本の針に２００ｍＡも電流を流す場合かあり、コンタ
クト状態が悪いと針の発熱による酸化が加速されて、新
品の針先がすぐに磨耗したり、極端な場合には放電（ス
パーク）による障害も発生している。

本発明は１以上の点を鑑み、このような問題点に対し、
現状のプローブカードの概念をそれほど変えることなく
、また比較的安価に実現できるコンタクト状態の均一化
を飛躍的に高めるプローブカードを提案する。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の第１の実施例のプローブ針保持機構、
第２図は本発明の実施例に用いたショックアブソーバ、
第３図は本発明の第２の実施例のプローブ針保持機構、
第４図は本発明の第２の実施例に用いた配線接続部であ
る。

図において、ｌは端子、２は配線基板、３はプローブ針
、４はプローブカード、５はプローブ針保持機構、６は
ショックアブソーバ、７は配線筺体、８は配線、９は止
め具、１０は半導体基板、　１１は電極パッド、１２は
配線接続部、１３は支持枠、１４はコイル状スプリング
、　１５は緩衝材、　１６はつめ。

１７はプローブ針保持軸、　１Ｂはプローブ針保持リン
グ、１９はアブソーバ筺体である。

本発明では、第１図、第３図のように、プローブカード
の針の保持部分の機構を変えることにより、現状のプロ
ーブカードで問題とする針の根本の強度、針の先端部の
上下・左右のばらつき等を含む針のパッドに対するコン
タクト状態を悪化させる種々の要因を解決できる。

即ち９本発明の目的は、第１図（ａ）に示すように、半
導体デバイスの特性測定に必要な数の端子１を有する配
線基板２と、該配線基板２の中央部に保持されたプロー
ブ針３と、該プローブ針３を該配線基板２に保持するプ
ローブ針保持機構とからなるプローブカード４であって
。

第１図（ｂ）に示すように、前記プローブ針保持機構５
は、該プローブ針３とショックアブソーバ６と配線筺体
７とを有し。

該配線筺体７は該配線基板２に固定され、該配線基板２
から該プローブ針３迄の配線８を内包して、各々の該プ
ローブ針３に接続する該配線８を収容するものであり。

該ショックアブソーバ６は該配線筺体７に固定され、該
プローブ針３が半導体基板１０上の電極パッド１１への
接触圧力を吸収して、各々の該プローブ針３が均一に該
電極バッド１１に接触させるものであることにより。

或いは、第２図に示すように、前記プローブ針保持機構
５は、該プローブ針３とショックアブソーバ６と配線接
続部１２と配線８と支持枠１３とを有し。

該配線接続部１２は該配線基板２の該配線８と該プロー
ブ針３を弾力性のある構造で接続するものであり。

該ショックアブソーバ６は該支持枠１３に固定され、該
プローブ針３か半導体基板１０上の電極バッド１１への
接触圧力を吸収して、各々の該プローブ針３が均一に該
電極バッド１１に接触させるものてあり。

該支持枠１３は該配線基板２に固定され、該ショックア
ブソーバ６を介して、該プローブ針３を支持するもので
あることにより。

また、前記配線接続部１２が、コイル状、蛇腹状。

薄膜フィルム状９回転軸状、或いは編組状の屈伸可能な
弾力ある構造を有することにより。

更に、前記ショックアブソーバ−６かコイル状スプリン
グ１４により、該プローブ針３のショックを吸収するか
、液体、或いは気体の緩衝材１５を使用し、つめ１６に
より液体、或いは気体からなる緩衝材１５の体積を変更
して、ショック圧力を調整しながら、ショックを吸収す
ることにより達成される。

〔作用〕

このように、プローブ針の保持機構を従来の単なる硬質
の固定保持構造より２本発明のように２シヨツクアブソ
ーバを併用した軟質の弾力的な保持機構にすることによ
り、針のパッドに対するコンタクトの圧力調整が個々に
行われて、均一な針圧で各パッドを経由した配線の信号
を伝達することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１の実施例のプローブ針保持機構、
第２図は本発明の実施例に用いたショックアブソーバ、
第３図は本発明の第２の実施例のプローブ針保持機構２
第４図は本発明の第２の実施例に用いた配線接続部であ
る。

第１の実施例について、第１図及び第２図により説明す
る。

第１の実施例のプローブカード４はプローブ針保持機構
５と針圧ショックアブソーバ−６を特徴とし、針圧ショ
ックアブソーバ−６は第２図のような構造を採用するこ
とにより、ＩＣの電極バッド１１に対する複数のプロー
ブ針３の針圧を、上下のばらつきが大きい場合でも、一
定量以上加わわらない様に工夫したものである。

第１図（ａ）の配線基板２の平面図の中で、Ａ−Ａ“　
ラインでカットしたプローブ針保持機構５の断面を第１
図（ｂ）に示すように、先ずプローブ針保持機構５は、
プローブ針３とショックアブソーバ６と配線筺体７と配
線８とからなっている。

配線筺体７は配線基板２の中央部にそのまま接続固定さ
れ、配線基板２からプローブ針３迄の多数の配線８を内
包して、プローブ針保持機構５の部分では配線基板２の
面より持ち上がり、筒状構造を採用して、各々のプロー
ブ針３に接続する配線８を収容するようになっている。

また、ショックアブソーバ６は第１図（ｂ）に示すよう
に、配線筺体７に止め具９により固定され、ショックア
ブソーバ６がらのプローブ針保持軸に連結したプローブ
針保持リングに保持されたプローブ針３の先端が、半導
体基板ｌＯ上の電極パッド１１の位置に来るように固定
される。

そして、ショックアブソーバ−６の内部構造は。

第２図（ｂ）に示すように、コイル状スプリング１４に
より、プローブ針３のショックを吸収するか。

第２図（ａ）に示すように、液体、或いは気体の緩衝材
１５を使用し、しかも、つめ１６により液体。

或いは気体からなる緩衝材１５の体積を変更して。

ショック圧力を調整しながら、プローブ針３の電極パッ
ド１１へのショックを吸収して、各々のプローブ針３が
均一な電極コンタクトが行なえる構造となっている。

次に２第２の実施例について、第３図及び第４図により
説明する。

第３図に断面図で示すように、プローブ針保持機構５は
、プローブ針３とショックアブソーバ６と配線接続部１
２と配線８と支持枠１３とからなっている。

配線接続部１２は配線基板２からの配線８とプローブ針
３を弾力性のある構造で接続するものであり、その構造
は、第４図に５例が示される。

即ち、配線接続部１２の構造は、第４図の（ａ）から（
ｅ）に示したように、順に、コイル状、蛇腹状、薄膜フ
ィルム状９回転軸状、或いは編組状等の屈伸可能な弾力
ある構造を採ることができる。

また、支持枠１３は配線基板２にプローブ針３毎に直接
固定され、ショックアブソーバ６を介して。

プローブ針３を支持するものである。

プローブ針３が左右にふらつかないように、複数のプロ
ーブ針３をショクアブソーバ６の所で。

止め具９を利用してお互いに固定しても良い。

ショックアブソーバ６の具体的な形状・構造については
、第２図に示したように、第１の実施例と同じものであ
り、一定の圧力を持つ密封された液状または気体物質に
よるノン・メカニック方式とコイル状スプリングを使用
したメカニック方式とを採用した。

プローブ針保持機構５については、現行の直線的に固定
したものに対して、逆に上下に柔軟性を持たせる構造と
することにより、上記の針圧ショックアブソーバ６が充
分に機能できるものを採用した。

針圧ショック・アブソーバ６の固定方法としては、成る
程度の強度と左右ばらつき抑制のため。

第１図のようなカード一体成形のような固定支持部分を
設けても良いし、或いは、第３図に示すような個々の固
定支持方法で行っても良い。

また、これらの方法の併用によっても構わない。

いずれにしても、上記の第１．第２の実施例で説明した
機構・構造を採用することにより、プローブ針３の先端
部の上下や左右のばらつきを無くし、根本の強度も気に
する必要がなくなる。

これにより、前述した種々の問題に加え、針圧の上下ば
らつきを補正するため、止むを得ず行っている過剰オー
バードライブによる電極パッド１１へのダメージ障害な
とも解決される筈である。

〔発明の効果〕

以上説明した様に９本発明によるプローブ針保持機構を
採用することにより、針の取り付は調整或いは使用中の
過剰負荷による不具合い等により。

針を交換するといった問題点かなくなり、針を交換する
メンテナンス作業の工数か削減され、また。

多ピンの場合の故障率が減少して、半導体装置の試験工
数の削減、測定信頼度の向上に寄与するところが大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のプローブ針保持機構。第２図は本発明の実施例に用いたショックアブソーバ。第３図は本発明の第２の実施例のプローブ針保持機構。第４図は本発明の第２の実施例に用いた配線接続部。第５図は従来例の説明図である。図において。１は端子、　　　　　　２は配線基板。３はプローブ針、　　　４はプローブカード。５はプローブ針保持機構。６はショックアブソーバ。７は配線筺体、　　　　８は配線。９は止め具、１０は半導体基板。１１は電極パッド、１２は配線接続部。Ｉ３は支持枠、　　　　　　１４はコイル状スプリング
。１５は緩衝材、１６はつめ。１７はプローブ針保持軸。１８はプローブ針保持リング。１９はアブソーバ筺体」≦介日月の□宥ツ１の寅すだ４戸１／）７″ｒコ一フ
′第４保持久手藩第　１　「疵料１１／）鐸−口第５０

Claims

【特許請求の範囲】１）半導体デバイスの特性測定に必要な数の端子（１）
を有する配線基板（２）と、該配線基板（２）の中央部
に保持されたプローブ針（３）と、該プローブ針（３）
を該配線基板（２）に保持するプローブ針保持機構（５
）とからなるプローブカード（４）であって、前記プローブ針保持機構（５）は、該プローブ針（３）
とショックアブソーバ（６）と配線筐体（７）とを有し
、該配線筺体（７）は該配線基板（２）に固定され、該
配線基板（２）から該プローブ針（３）迄の配線（８）
を内包して、各々の該プローブ針（３）に接続する該配
線（８）を収容するものであり、該ショックアブソーバ（６）は該配線筺体（７）に固定
され、該プローブ針（３）が半導体基板（１０）上の電
極パッド（１１）への接触圧力を吸収して、各々の該プ
ローブ針（３）が均一に該電極パッド（１１）に接触さ
せるものであることを特徴とするプローブカード。２）半導体デバイスの特性測定に必要な数の端子（１）
を有する配線基板（２）と、該配線基板（２）の中央部
に保持されたプローブ針（３）と、該プローブ針（３）
を該配線基板（２）に保持するプローブ針保持機構（５
）とからなるプローブカード（４）であって、前記プローブ針保持機構（５）は、該プローブ針（３）
とショックアブソーバ（６）と配線接続部（１２）と配
線（８）と支持枠（１３）とを有し、該配線接続部（１２）は該配線基板（２）の該配線（８
）と該プローブ針（３）を弾力性のある構造で接続する
ものであり、該ショックアブソーバ（６）は該支持枠（１３）に固定
され、該プローブ針（３）が半導体基板（１０）上の電
極パッド（１１）への接触圧力を吸収して、各々の該プ
ローブ針（３）が均一に該電極パッド（１１）に接触さ
せるものであり、該支持枠（１３）は該配線基板（２）に固定され、該シ
ョックアブソーバ（６）を介して、該プローブ針（３）
を支持するものであることを特徴とするプローブカード
。３）前記配線接続部（１２）が、コイル状、蛇腹状、薄
膜フィルム状、回転軸状、或いは編組状の屈伸可能な弾
力ある構造を有することを特徴とする請求項２記載のプ
ローブカード。４）前記ショックアブソーバー（６）がコイル状スプリ
ング（１４）により、該プローブ針（３）のショックを
吸収するか、液体、或いは気体の緩衝材（１５）を使用
し、つめ（１６）により液体、或いは気体からなる緩衝
材（１５）の体積を変更して、ショック圧力を調整しな
がら、ショックを吸収することを特徴とする請求項１或
いは２記載のプローブカード。