JPH04294559A - プローブカード - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プローブカードに関す
る。

【従来の技術】半導体ウエハ上に形成されたＩＣチップ
の電極パッドを介してチップ内の電気的特性を測定する
には、タングステンのプローブ針の後端部をプリント基
板の導体パターンに半田付けしてプローブカードを構成
し、このプローブ針の先端部を半導体ウエハの電極パッ
ドに接触させることにより各種の電気的特性を測定する
ようになっている。しかし、このプローブ針はプリント
基板上に手作業で固定しているため、その製造が極めて
煩雑で、コストアップとなり、しかも、半導体集積回路
の高密度化、高集積化にともない、１００μｍピッチ程
度以下にプローブ針を並べるのは精度的に自ずから限界
がある。また、チップのパッドは、将来的に更に微細化
する方向にあり、それに対応可能なプローブが益々必要
になってきている。このような微細化に対応する手段と
して、水晶板を加工した水晶プローブが提案されている
。この水晶プローブは、水晶の異方エッチング性（Ｘ：
Ｙ：Ｚ＝６：１：１００）の性質を利用して製造するプ
ローブであり、微細ピッチの必要とされる電極を多数同
時に形成できる点で有用なプローブとして注目されてい
る。そして、この水晶プローブは、通常、フレキシブル
なプリント基板に接続され、その出力端側を、例えば環
状のアルミニウム基板に取付けて、プローブカードを構
成していた。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】上記水晶プローブを製
造するには、水晶板をエッチングすることにより容易に
達成することができるが、これをＩＣ用のプローブとし
て適合させるためには、４つの水晶プローブをＩＣの４
辺の各電極パッドに接触できるように、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ
及びψの各軸を調整して位置合わせをする必要があり、
このため機械的に高精度な位置合わせ作業を行なう作業
が必要不可欠となっていた。しかしながら、通常、複数
個の部品を使用して１軸を調整する機構を構成すると、
必ず部品を組み合わせる上でのガタが生じ、数μｍ単位
の微小変位の調整を行なう場合、このガタを補正するた
めに機構が大型化してしまう等の改善点がある。また、
フレキシブルなプリント基板の出力端子から直接出力を
取り出す構成にあっては、コンタクト端子を多くとるこ
とができず、特に、微細化傾向にともなってＩＣのパッ
ド数が増加した場合には、これに対応することができな
いという改善点を有す。また更に、上記構成においては
フレキシブルなプリント基板の出力端子部分の強度を保
証するために、例えば環状のアルミニウム基台により強
度補強を行なわなければならないが、この場合には従来
のタングステン針を設けていたプローブカードとの間の
互換性がなく、従って、ＩＣチップ検査時にはプリント
基板の出力端子とテスタのテストピンとの間に別途イン
タフェース部材を介設しなければならず、検査効率及び
操作性が劣るという改善点を有す。本発明は、以上のよ
うな問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案され
たものであり、本発明の目的は、素材自体が持つ弾性を
利用して弾性域内においてガタ、バックラッシュ等のな
い調整が可能になるようにすると共に、多数のコンタク
ト用端子をとることができ且つ、従来のプローブカード
との互換性を有すプローブカードを提供することにある
。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記改善点を
解決するために、被検査体とこの被検査体の電気的特性
を検査するテスタとの間に接続されるプローブカードに
おいて、前記被検査体のパッドに接触されるべく複数に
分割されたプローブと、前記プローブにその入力端が接
続されたフレキシブル性を有すフレキシブル配線手段と
、前記フレキシブル配線手段の出力端にその入力端が接
続されると共に、その出力端が前記テスタのテストピン
に直接接触される剛性を有した剛性配線手段と、前記剛
性配線手段に設けられ、前記プローブの位置合わせを螺
合結合により行なうための螺合調整手段とを備えるよう
にしたものである。

【０００４】

【作用】本発明は、以上のように構成されたので、プロ
ーブは、その針のピッチが拡大変換されてフレキシブル
配線手段に接続され、このフレキシブル配線手段の出力
端子は環状の剛性配線手段に接続されている。この剛性
配線手段は、テストピンの付勢力に対する強度保持機能
と配線機能とを有す例えば多層のプリント回路基板より
なり、テスタのテストピンと接触する多数のコンタクト
端子を配列でき、しかも従来のタングステン針を用いた
プローブカードとの互換性を有すようにプローブ本体と
の接触が共通化されている。また、螺合調整手段を設け
たので、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ及びψの各軸をそらぞれ螺合調
整すると、ガタやバックラッシュ等が生じることなく、
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸は高精度に平行移動がなされると共に、θ
軸及びψ軸は高精度にθ回転及びψ回転がなされて確実
に位置決めされ、各プローブの電極針部は、被検査体の
全電極パッドに一括して接触する。この螺合調整手段は
、台座に複数のスリットを形成して細片により結合し、
この細片を支点として位置を調整するようにしたので、
各軸を螺合調整すると、ＸＹＺ軸については平行リンク
機構と同等になっているため、移動は常に平行に行なわ
れ、調整したい先端部は角度誤差を生じることなく調整
されるので、被検査体の電極パッドに接触する各プロー
ブの針群は、高精度に位置合わせをすることができる。

【０００５】

【実施例】以下に、本発明にかかるプローブカードの一
実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１及び図２に
示す如く、このプローブカード１は、図示しないＩＣチ
ップの多数の電極パッド列に直接接触する、例えば水晶
板よりなるプローブ２と、このプローブ２の出力側に接
続されたフレキシブル配線手段としての、例えばフレキ
シブルプリント基板３と、このプリント基板３の出力側
に接続される剛性配線手段としての、例えば剛性プリン
ト基板４と、上記プローブ２の位置合わせを螺合結合に
より行なうための螺合調整手段５とにより主に構成され
ている。そして、このプローブ２が被検査体としての、
例えばＩＣチップの電極パッド列と、ＩＣチップの電気
的特性を検査する図示しないテスタのテストピンとの間
に介設されることになる。上記水晶プローブ２は、ほぼ
矩形状のＩＣチップの各４辺に対応するように複数、例
えば４分割されており、各プローブ２は、水晶板上に通
常の印刷技術、例えばエッチング技術により微細化ピッ
チ状に印刷で配線パターンを印刷する。これは水晶板上
に金属膜層をスパッタし、この上に金をメッキすること
により形成し、更に、この薄膜をエッチングすることに
より電極を形成する。この水晶プローブ２の電極パター
ンは、パッドに接触させるためのくし形状の電極針部２
ａと、配線部２ｂと、パット部２ｃとにより構成されて
いる。実施例においては、上記電極針部２ａのピッチは
、例えば５０μｍに設定されると共に、パット部２ｃの
ピッチは、ここに接続されることになるフレキシブルプ
リント基板３の技術上の最小ピッチである、例えば１５
０μｍに設定されており、この水晶プローブ２にピッチ
変換機能を持たせている。

【０００６】各水晶プローブ２は、テーパ状台座７のテ
ーパ面７ａに樹脂、例えばアクリル系樹脂接着剤により
接着されている。この水晶プローブ２は台座７に高精度
に位置決めされた状態で接着する必要がある。更に、本
実施例では４個の台座７を剛性プリント基板４の中央開
口部の近傍に高精度に位置決めされた状態で固着する。 そして、上記各水晶プローブ２のパット部２Ｃと上記剛
性プリント基板４とは、図３に示す如き前記フレキシブ
ルプリント基板３により接続されており、このフレキシ
ブルプリント基板３を使用することにより、上記水晶プ
ローブ２の微細調整移動を可能にしつつ上記水晶プロー
ブ２と剛性プリント基板４との間の電気的接続を実現し
ている。具体的には、このフレキシブルプリント基板３
は、例えば銅などよりなる配線パターンの導体を中に挾
んだ３層構造に形成され、その入力端３ａは、水晶プロ
ーブ２のパット部２Ｃと同じ、例えば１５０μｍピッチ
に設定されており、半田付け或いは金の熱圧着により相
互間が接続されている。上記フレキシブルプリント基板
３の配線パターン３ｂは、半径方向外方に行くに従って
そのピッチは扇状に次第に拡大されており、各配線パタ
ーンの出力端３ｅは、例えば４列に配列されたコンタク
ト穴３ｃの底部に接続されている。そして、このフレキ
シブルプリント基板３の周縁部には、補強板３ｄが取付
けられており、剛性プリント基板４への取付け時におけ
るスプリングピンに対する剛性を保証している。尚、上
記スプリングピンコンタクトに代えて半田付けを用いて
もよいし、また、上記フレキシブルプリント基板に代え
てフレキシブルなワイヤボンディグ等を用いるようにし
てもよい。

【０００７】そして、上記フレキシブル基板３の出力端
子３ｅは、図４に示すごとく剛性プリント基板４に接続
されている。具体的には、この剛性プリント基板４の全
体は、環状に形成されると共に、その中心部にはプロー
ブを取付けるための正方形の取付孔４ａが設けられてい
る。そして、この基板４は、例えば銅箔やエポキシ樹脂
層により例えば多層構造になされており、多数の出力端
子乃至配線パターンを取り得るように構成されている。 この剛性プリント基板４の内側周縁部には、前記フレキ
シブルプリント基板３の多数のコンタクト穴３ｃと対応
する多数のスルーホール４ｂが入力端として設けられて
おり、コンタクト穴３ｃと各対応するスルーホール４ｂ
との間に内部が金メッキされたスプリングピン等を介設
することにより、これらの間を電気的に接続しうるよう
に構成されている。そして、剛性プリント基板４の周縁
部には、上記各スルーホール４ｂと図示しない配線パタ
ーンを介して接続される多数のコンタクト端子４ｃが、
例えば斜線で示すグランド端子４ｄを１つ置きに４列介
在させて、５列設けられており、これら端子に、図示し
ないテスタのテストピンがインタフェース等を何ら介在
させることなく直接接触し得るように構成されている。 すなわち、これら端子４ｃ、４ｂの配列は、従来のタン
グステン針を用いたプローブカードのものと同様な配列
となっており、この従来のプローブカードと互換性を有
すように構成されている。そして、上記剛性プリント基
板４には、前記プローブ２の位置合わせを螺合結合によ
り行なうための螺合調整手段５が設けられている。具体
的には、図５乃至図８に示す如くこの螺合調整手段５は
、ＸＹ軸調整部材１０、Ｚ軸調整部材１１、Ｚ軸まわり
のψ軸調整部材１２及び、Ｘ軸まわりのθ軸調整部材１
３の合計５軸の調整部材を有している。そして、４個の
水晶プローブ２を前記テーパ状台座７に接着し、更に、
この台座３に、前記ψ、θ、Ｘ、Ｙ及びＺ軸の調整部材
が順次取付けられている。

【０００８】まず、θ軸調整について図９乃至図１２に
基づいて説明すると、下端部に水晶プローブを取付けた
台座７の上端中央部には、例えば回転軸よりなるθ軸調
整部材１３が取付けられると共に、この回転軸の上側は
ψ軸調整部材１２に取付けられており、上記台座７は回
転軸１２を中心に僅かな角度だけθ軸のまわりを回転し
得るように構成されている。この回転角度の調整は、上
記回転軸１３を挾むごとく上記ψ軸調整部材１２に設け
た１対の調整ネジ２０、２１を出没させることにより行
なう。次に、θ軸調整について図１３乃至図１６に基づ
いて説明すると、ほぼ台形状に成形された数ｍｍ程度の
厚さのθ軸調整部材１３には中央部を例えば１ｍｍ程度
残してスリット１３ａ、１３ｂを形成し、この残された
中央部２４の素材の弾性により細片２５を僅かな角度だ
け回転し得るように構成している。そして、θ軸調整部
材１３の一側面より上記残された中央部２４を挾むよう
に一対の調整ネジ３０、３１を設け、この調整ネジ３０
、３１を出没させることにより上記θ軸調整部材１３を
取付けた細片２５を中央部２４を中心として回動させて
ψ軸を調整しうるように構成されている。次に、Ｘ軸、
Ｙ軸調整について図１７乃至図２０に基づいて説明する
と、ψ軸調整部材１２の一部下面にピン３５、３６を介
してＸＹ軸調整部材１０が設けられている。このＸＹ軸
調整部材１０には、スリット１０ａとスリット１０ｂを
形成して細片４０、４１を設け、この細片４１には、貫
通孔４２、４３を形成して、各貫通孔４２、４３にそれ
ぞれ薄肉部４２ａ乃至４２ｄと薄肉部４３ａ乃至４３ｄ
を形成して各薄肉部を支点として平行リンク機構を構成
している。Ｘ軸を調整する場合は、細片４０の側面に螺
合した調整ネジ４５を介して細片４１をＸ軸方向に移動
させると、薄肉部４２ａ乃至４２ｄの平行リンク機構に
より水晶プローブ２はＸ軸に微調整される。

【０００９】Ｙ軸を調整する場合には、細片４０の他側
面に螺合した調整ネジ４６を介して細片４１をＹ軸方向
に移動させると、薄肉部４３ａ乃至４３ｄの平行リンク
機構によりプローブ２はＹ軸方向へ微調整される。次に
、Ｚ軸調整について図２１乃至図２３に基づいて説明す
ると、Ｚ軸調整部１１には、スリット１１ａを形成して
細片４８、４９を設ける、細片４９には貫通孔５０を形
成して薄肉部５１ａ乃至５１ｄを設けて平行リンク機構
を構成する。このスリット１１ａには、ノギスの原理を
応用したネジ部５２を回動してテーパカム５３を移動さ
せることにより細片４９を下方に押圧移動して水晶プロ
ーブ２をＺ方向に微調整させる。この細片４９は、上記
ＸＹ軸調整部材１０に固着され、Ｚ軸調整部材１１は剛
性プリント基板４側に固着されている。Ｚ軸調整部材１
１はテーパカム５３による移動構造になっているのは、
調整を行なう場合、マイクロスコープ等による観察が必
要となるため、横方向から調整できるようにしたもので
ある。なお、上記実施例にあっては、ＸＹＺθおよびψ
軸の５軸調整であるが、これに限定されず、例えば、移
動３軸及び回転３軸の６軸の調整にすることも可能であ
る。また、薄肉部の肉厚や板厚方向の厚みを適宜選定す
ることにより、ある程度、任意の弾性を得る機構を形成
することができる。更に、上記実施例にあっては、ＸＹ
Ｚθ及びψ軸調整を別個の部品としているが、全体とし
て一体の一部品として形成することも可能である。

【００１０】次に、上記実施例の作用について説明する
。まず、プローブカードに複数、例えば４つに分割され
た水晶プローブ２を配設し、これらの水晶プローブ２間
の位置合わせを螺合結合により調整するＸＹＺθ及びψ
軸の５軸の調整部材１０、１１、１２、１３を設けたか
らＸＹＺθおよびψの各軸をそれぞれ螺合調整すると、
ガタやバックラッシュ等が生じることなく、平行リンク
機構の作用により各軸はθ軸及びψ軸を除いて高精度に
平行移動がなされると共に、θ軸およびψ軸は高精度に
θ回転およびψ回転がなされて確実に位置決めされ、４
つに分割された水晶プローブ２の各電極針部２ａは、半
導体ウエハの全電極パッドに一括して接触することにな
る。この螺合接合手段は、それぞれ複数にスリットを形
成して薄肉部により結合し、この薄肉部を支点として位
置を調整するようにしたから、各軸を螺合調整するとＸ
ＹＺ軸については素材自体がもつ弾性により平行リンク
機構と同等になっているため、移動は常に平行に行なわ
れ、調整したい先端部は角度誤差を生じることなく調整
されるので、半導体ウエハの電極パッドに接触する各水
晶プローブ２のプローブ端子群は、高精度に位置合わせ
をおこなうことができる。また、本実施例における水晶
プローブ２にあっては、電極針部２ａの微小ピッチ、例
えば５０μｍからフレキシブルプリント基板において形
成できる最小ピッチ、例えば１５０μｍへピッチ変換し
ているので、フレキシブルプリント基板３の使用が可能
になり、またこのフレキシブルプリント基板３の使用が
可能であることから、水晶プローブ２を微調整移動させ
る螺合調整手段を取付けることができる。

【００１１】また更に、本実施例においては、フレキシ
ブルプリント基板３の出力端子に直接テストピンを接触
させるのではなく、このフレキシブルプリント基板３に
更に、例えば８層構造の剛性プリント基板４を接続し、
これにテストピンと直接接触するコンタクト端子４ｃを
設けるようにしたので多数の出力用のコンタクト端子を
取ることが可能となる。したがって、従来のタングステ
ン針を用いたプローブカードと入出力部分を共通化でき
、互換性を有す構造とすることができる。また、上記剛
性プリント基板４は、上記配線機能と同時に検査時にお
けるテストピンの付勢力に対する耐圧機能をも有してい
るので、別個アルミニウム板等の強度部材は不要となる
。尚、上記の発明は、水晶プローブのみに限定されるの
ではなく、例えば一辺を一体としたプローブユニットに
も応用できるのは勿論である。

【００１２】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
によれば次のような優れた作用効果を発揮することがで
きる。素材自体が持つ弾性を利用して弾性域内において
ガタ或いはパックラッシュ等のない調整が可能になるの
で、プローブを被検査体の全電極パッドに対して高精度
に位置合わせを行なって接触させることができる。多数
のコンタクト端子を取ることができるので、半導体ウエ
ハの高微細化、高密度化にともなってパット数が増加し
ても、これに対応することが可能となる。また従来のタ
ングステン針を用いたプローブカードと入出力部分が共
通化できるので互換性を有し、従って検査効率及び操作
性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプローブカードの平面図である。 ［図２】図１に示すプローブカードの断面図である。

【図３】本発明に使用するフレキシブル配線手段の平面
図である。

【図４】本発明に使用する剛性配線手段の平面図である
。

【図５】本発明に使用する螺合調整手段の斜視図である
。

【図６】図５に示す螺合調整手段の右側面図である。

【図７】図５に示す螺合調整手段の正面図である。

【図８】図５に示す螺合調整手段の平面図である。

【図９】θ軸調整部材の平面図である。

【図１０】θ軸調整を説明するための説明図である。

【図１１】θ軸調整を説明するための説明図である。

【図１２】図９のリンク等価図である。

【図１３】ψ軸調整部材の平面図である。

【図１４】ψ軸調整を説明するための説明図である。

【図１５】ψ軸調整を説明するための説明図である。

【図１６】図１３のリンク等価図である。

【図１７】ＸＹ軸調整部材の平面図である。

【図１８】Ｘ方向移動を説明するための説明図である。

【図１９】Ｙ方向移動を説明するための説明図である。

【図２０】図１７のリンク等価図である。

【図２１】Ｚ軸調整部材の平面図である。

【図２２】Ｙ方向移動を説明するための説明図である。

【図２３】図２１のリンク等価図である。

【符号の説明】

１　　　　プローブカード ２　　　　プローブ ２ａ　　電極針部 ３　　　　フレキシブルプリント基板（フレキシブル配
線手段） ３ａ　　入力端 ３ｃ　　コンタクト穴 ３ｅ　　出力端 ４　　　　剛性プリント基板（剛性配線手段）４ｃ　　
コンタクト端子 ５　　　　螺合調整手段 １０　　ＸＹ軸調整部材 １１　　Ｚ軸調整部材 １２　　ψ軸調整部材 １３　　θ軸調整部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被検査体とこの被検査体の電気的特性
   を検査するテスタとの間に接続されるプローブカードに
   おいて、前記被検査体のパッドに接触されるべく複数に
   分割されたプローブと、前記プローブにその入力端が接
   続されたフレキシブル性を有すフレキシブル配線手段と
   、前記フレキシブル配線手段の出力端にその入力端が接
   続されると共に、その出力端が前記テスタのテストピン
   に直接接触される剛性を有した剛性配線手段と、前記剛
   性配線手段に設けられ、前記プローブの位置合わせを螺
   合結合により行なうための螺合調整手段とを備えたこと
   を特徴とするプローブカード。
2. 【請求項２】　　前記螺合調整手段は、５軸の調整部材
   を有していることを特徴とする請求項１記載のプローブ
   カード。