JPH0783955A - プローブカード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は接触子を弾性部材の有する弾性力を利
用して被試験物の電極部に圧接し試験を行う構成のプロ
ーブカードに関し、接触子と電極部を確実に接続するこ
とを目的とする。 【構成】ウェーハ24に形成された電極パッド25に圧接し
て電気的導通を図る複数のプローブ針23を設けると共
に、上記圧接時におけるプローブ針23の変位を吸収する
弾性材28を具備してなるプローブカードにおいて、上記
弾性材28にスリット29を形成することにより個々のプロ
ーブ針23に対応して独立して弾性変位する構成とし、隣
接するプローブ針23の変位によっては弾性変形しないよ
う構成した。

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係り、
特に接触子を弾性部材の有する弾性力を利用して被試験
物の電極部に圧接し試験を行う構成のプローブカードに
関する。

【０００２】近年の半導体集積回路の傾向として、半導
体チップの小型化及び多ピン化が有り、これに伴い半導
体集積回路の試験に用いるプローブカードにおいても狭
ピッチでのプロービングが必要不可欠となっている。ま
た、最近では半導体チップの周辺に電極パッドを設ける
のではなく、チップ素子上にも電極パット（例えばバン
プ）を設ける全面電極パッド化が高集積化の有力な手段
となりつつある。

【０００３】従って、狭ピッチの電極パッドに接触子
（プローブ針）を圧政して試験を行うプロービングにお
いても、極細いプローブ針を用いなければならないが、
これに関しては以下の問題がある。即ち一つには、プロ
ーブ針の材質やバネ性に問題があり良好な接触状態を維
持できないという問題点がある。もう一つは、狭ピッチ
で配設されたプローブ針によるプロービングでは、針ず
れ等により隣接するプローブ針同士が接触をし易くな
る。

【０００４】そこで、上記問題点を解決しうるプローブ
カードの開発と実用化は急務となっている。

【０００５】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路の試験の一つで
あるウェーハ試験はプローブカードを用いて行われる。
図１１及び図１２は従来のプローブカード１の構造を示
している。

【０００６】各図に示されるように、プローブカード１
は、中央部に略四角形状に穿孔された開口部２を有する
薄板３に複数のプローブ針４が配設された構成とされて
いる。このプローブ針４の配設位置及び数は、試験が実
施されるウェーハ５に形成されている電極パッド６と対
応するよう設定されている。

【０００７】また、プローブ針４の材質はタングステン
等の接触抵抗が低くバネ性のあるものが用いられてい
る。この各プローブ針４は、薄板３に形成されているリ
ードパターン７に接続されており、各リードパターン７
の外側端部にはウェーハ試験装置と接続するための接続
端子８が形成されている。

【０００８】上記構成とされたプローブカード１は、ウ
ェーハ試験時にウェーハ５と対向配設されると共に、各
プローブ針４は対応する電極パッド６に圧接され電気的
導通がされる。従来では、プローブ針４を電極パッド６
に圧接する構成として、プローブ針４をバネ性を有する
材料により形成しておき、このプローブ針４自身が有す
るバネ力によりプローブ針４を電極パッド６に圧接して
いた。

【０００９】従って、このプローブ針４にバネ性を持た
せる構成では、プローブ針４が所定の押圧力（バネ力）
で電極パッド６に圧接されるようプローブ針４の太さを
大とする必要があった。

【００１０】しかるに、前記したように半導体チップの
小型化及び多ピン化が進むに従って電極パッド６が狭ピ
ッチ化し、これに伴いウェーハ試験に用いるプローブカ
ード１においてもプローブ針４を狭ピッチとする必要が
生じてきた。このように、狭ピッチ化した電極パッド６
にプローブカード１を対応させようとした場合、プロー
ブ針４の形状を細くするか、或いはプローブ針４に代わ
るもの（例えば垂直針等）を用いる必要がある。

【００１１】ところが、プローブ針４の形状を細くした
場合にはバネ性が低下してしまい、プローブ針４を所定
の押圧力で電極パッド６に圧接することができなくな
る。このため、プローブ針４と電極パッド６との電気的
接続性が低下して接触不良が発生するおそれがある。ま
た、バネ性の低い（換言すれば細い）形状のプローブ針
４やバネ性のない垂直針では、高さ方向に対するバラツ
キが発生し易い。

【００１２】図１３は、電極パッド６の狭ピッチ化に対
応させたプローブ針４ａを示している。同図はプローブ
針４ａを正面から見た図（図１１におけるＡ−Ａ矢視
図）であり、また高さ方向に対するバラツキが発生した
状態を示している。このような状態では、前記したよう
に電極パッド６との電気的接続性が低下して接触不良が
発生するおそれがある。

【００１３】このため図１４に示すように、平板形状を
有する弾性材９を用意し、これを各プローブ針４ａの上
部に接着した構造が従来より提案されている。このよう
に弾性材９をプローブ針４ａの上部に配設することによ
り、図１４（Ａ）に示されるように複数のプローブ針４
ａに高さ方向に対するバラツキが発生していたとして
も、図１４（Ｂ）に示されるように各プローブ針４ａは
弾性材９により押圧されて一列に並んだ状態となる。ま
た、バネ性が低いプローブ針４ａであっても弾性材９が
弾性変形することによりプローブ針４ａを所定の押圧力
で電極パッド６に圧接できるため、プローブ針４ａと電
極パッド６の電気的接続を良好なものとすることができ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ここで電極パッド６に
注目すると、バンプである電極パッド６はメッキ法及び
エッチング法等を用いて所定位置及び所定形状に形成さ
れる。しかるに、メッキ速度及びエッチング速度はウェ
ーハ５の全面において均一とならない場合があり、この
場合には電極パッド６の高さにバラツキが発生すること
がある。

【００１５】この電極パッド６の高さのバラツキは、半
導体チップを基板に実装する実装処理上においては電極
パッド６（一般に半田により形成されている）を溶融す
るため問題とならないが、プロービングにおいてはプロ
ーブ針４ａを溶融されてない状態の電極パッド６に圧接
して電気的導通を図るため問題となる。これを図１５を
用いて説明する。

【００１６】いま図１５（Ａ）に示されるように、複数
の電極パッド６の内、ある電極パッド６ａが他の電極パ
ッド６に対して高く形成されたことを想定する。このよ
うに電極パッド６，６ａに高さのバラツキの生じている
ウェーハ５に、図１４で説明したプローブカード１ａを
装着してプロービングを実施しようとした場合、図１５
（Ｂ）に示される状態となる。

【００１７】即ち、高さの高い電極パッド６ａに対向し
たプローブ針４ａ_-1は、他の電極パッド６と対向したプ
ローブ針４ａ，４ａ_-2に対して上方向に大きく変位し、
これに伴いプローブ針４ａ_-1の上部における弾性材９は
他のプローブ針４ａ，４ａ_-2との当接位置に比べて大き
く弾性変形する。

【００１８】従来においては、弾性材９は単なる平板形
状を有した構造とされていたため、上記のように一つの
プローブ針４ａ_-1が大きく変位しこれに伴い弾性材９が
大きく変形すると、弾性部材９の変形はプローブ針４ａ
_-1に隣接したプローブ針４ａ _-2，４ａ_-3にも影響を及ぼ
し、図１５（Ｂ）に示される例ではプローブ針４ａ_-2が
引きずられて変位して電極パッド６から離間し（図中矢
印Ｈで示す寸法離間している）電気的接続ができない状
態となっている。このように、従来構成のプローブカー
ド１ａでは、電極パッド６に高さ方向に対するバラツキ
が有る場合には接続不良を発生するおそれがあるという
問題点があった。

【００１９】また、上記のようにプローブ針４ａ_-1が大
きく変位した場合には、隣接したプローブ針４ａ_-2，４
ａ_-3が図１５（Ｂ）に矢印Ｂで示す方向に変位すること
があり、この場合には隣接する各プローブ針４ａ_-1，４
ａ_-2，４ａ_-3が接触してしまい、これによっても接続不
良が発生するという問題点があった。

【００２０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、接触子と電極部を確実に接続することができるプ
ローブカードを提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、被試験物に形成された電極部に圧接し
て電気的導通を図る複数の接触子を設けると共に、上記
圧接時における上記接触子の変位を吸収する弾性材を具
備してなるプローブカードにおいて、上記弾性材を個々
の接触子に対応して独立して弾性変位する構成とし、隣
接する接触子の変位によっては弾性変形しないよう構成
したことを特徴とするものである。

【００２２】また、上記弾性材にスリットを形成するこ
とにより、弾性材が個々の接触子に対応して独立して弾
性変位するよう構成してもよい。

【００２３】また、上記接触子を非弾性材により形成
し、弾性材のみの弾性力により接触子を電極部に圧接す
る構成としてもよい。

【００２４】

【作用】上記構成とされたプローブカードによれば、弾
性材は個々の接触子に対応して独立して弾性変位する構
成されているため、複数ある接触子の内の一つが大きく
変位したとしても、弾性材は当該接触子と対応する部分
のみが独立して弾性変形し他の部分に影響を与えること
はない。よって、電極部の狭ピッチ化に対応しつつ、か
つ電極部の高さのバラツキに拘わらず接触子と電極部と
の電気的接続を確実に行うことができる。

【００２５】

【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。図１及び図２は本発明の一実施例であるプローブ
カード２０を示している。

【００２６】各図に示されるように、プローブカード２
０は基本構造は図１１及び図１２を用いて前記した従来
のプローブカード１と同様の構造とされており、中央部
に略四角形状に穿孔された開口部２１を有する薄板２２
に複数のプローブ針２３が配設された構成とされてい
る。薄板２２は絶縁性を有する金属或いは樹脂よりなる
板状体である。また、プローブ針２３の配設位置及び数
は、試験が実施されるウェーハ２４に形成されている電
極パッド２５と対応するよう設定されている。

【００２７】このプローブ針２３の材質はタングステン
等の接触抵抗が低くバネ性のあるものが用いられてい
る。しかるに、本実施例に係るプローブカード２０は、
狭ピッチで配設された電極パッド２５に対応すべく、電
極パッド２５と同様に狭ピッチで配設されている。この
ため、各プローブ針２３は細い形状とされており、各プ
ローブ針２３はバネとして機能することはできない。上
記構成のプローブ針２３は、薄板２２に形成されている
リードパターン２６に接続されており、各リードパター
ン２６の外側端部にはウェーハ試験装置と接続するため
の接続端子２７が形成されている。

【００２８】またプローブ針２３の上部には、本発明の
要部となる弾性材２８が配設されている（図１には一点
鎖線で示す）。この弾性材２８は、例えばゴム等の絶縁
性及び所定の弾性を有する材質により形成されており、
各プローブ針２３上に接着等により固定されている。

【００２９】この弾性材２８をプローブ針２３の上部に
配設することにより、前記したように複数のプローブ針
２３に高さ方向に対するバラツキが発生していたとして
も、これを押圧してプローブ針２３を一列に並んだ状態
に整列させることができ、またバネ性が低いプローブ針
２３であっても弾性材２８が弾性変形することによりプ
ローブ針２３所定の押圧力で電極パッド２５に圧接でき
るため、プローブ針２３と電極パッド２５の電気的接続
を良好なものとすることができる。

【００３０】ここで、弾性材２８の配設位置近傍を図３
に拡大して示す。同図に示されるように、本実施例に係
る弾性材２８は、平板状の本体部に複数のスリット２９
が形成されていることを特徴とする。このスリット２９
は各プローブ針２３が弾性材２８と当接する位置の略中
間位置に形成位置を選定されている。このようにスリッ
ト２９を形成することにより、弾性材２８には各プロー
ブ針２３に対応した変形部２８ａが形成される。尚、こ
のスリット２９の形成はゴム等により形成されている弾
性材２８の所定位置に溝を形成するだけの加工であり容
易に行うことができる。

【００３１】続いて、上記構成とされた弾性材２８を有
したプローブカード２０の動作について図４及び図５を
用いて説明する。

【００３２】いま図４に示されるように、複数の電極パ
ッド２５の内、ある電極パッド２５ａが他の電極パッド
に対して高く形成されたことを想定する。このように電
極パッド２５，２５ａに高さのバラツキの生じているウ
ェーハ１４に、プローブカード２０を装着してプロービ
ングを実施してるい状態を図５に示す。

【００３３】同図に示されるように、高さの高い電極パ
ッド２５ａに対向したプローブ針２３ａは、他の電極パ
ッド２５と対向したプローブ針２３に対して上方向に大
きく変位する。しかるに、弾性材２８にはスリット２９
を設けることにより各プローブ針２３に対応した変形部
２８ａが形成されている。このため、各変形部２８ａは
当接されているプローブ針２３の変位に応じて夫々独立
して変形する構成となっている。

【００３４】従って、図５に示されるように、電極パッ
ド２５，２５ａの高さにバラツキがあったとしても、高
さの高い電極パッド２５ａと対向する変形部２８ａ_-1の
みがプローブ針２３ａに付勢されて変形し、他の高さの
低い電極パッド２５と対向する電極パッド２５は変形部
２８ａ_-1の変形に影響されて変形するようなことはな
い。

【００３５】よって、変形部２８ａ_-1の変形により隣接
したプローブ針２３が変位して電極パッド２５から離間
したり、隣接するプローブ針２３同士が接触することは
なくなり、プローブ針２３，２３ａと電極パッド２５，
２５ａとの電気的接続を確実に行うことができる。

【００３６】図６乃至図１０は、上記した弾性材２８の
変形例を示している。

【００３７】図６に示される弾性材３０は、スリット２
９を形成するのではなく、プローブ針２３と当接する部
位を波形状としたことを特徴とするものである。このよ
うにプローブ針２３と当接する部位を波形状とすること
により、弾性材３０を一体的に形成することが可能とな
り、スリット２９の形成工程を省くことができる。但
し、プローブ針２３との当接部位を波形状とすると、前
記した弾性材２８に対してプローブ針２３との当接面積
が小さくなるため、針ずれが発生し易いという問題点は
ある。

【００３８】図７に示す弾性材３１は、スリット２９が
形成されており上記した弾性材２８と類似した構成とさ
れているが、弾性材３１のプローブ針２３と当接する各
部位に凹部３２を形成したことを特徴とするものであ
る。このように、プローブ針２３と当接する部位に凹部
３２を形成し、この凹部３２にプローブ針２３の上端部
を嵌入させる構成とすることにより、弾性材３１とプロ
ーブ針２３の接触面積を大とすることができ、針ずれの
発生をより確実に防止することができる。

【００３９】図８に示すのは、二重構造となったプロー
ブ針３３，３４に対応できる弾性材３５である。この構
成では、長さの異なるプローブ針３３，３４に対応する
よう長さの異なる変形部３５ａ，３５ｂが形成されてい
る。このように、長さの異なるプローブ針３３，３４を
配設できることにより、絶縁材よりなる変形部３５ａ，
３５ｂが隣接するプローブ針３３，３４間の接触を防止
する機能を奏し、より確実にプローブ針３３，３４と電
極パッド２５との電気的接続を行うことができる。

【００４０】図９及び図１０は、プローブ針３６として
垂直針を用いたプローブカードに本発明を適用した例を
示している。尚、各図において、３７はプローブ針３６
の移動方向を案内する第１のガイド板であり、３８は同
様にプローブ針３６の移動方向を案内する第２のガイド
板である。

【００４１】図９に示される弾性材３９は、プローブ針
３６の配設位置のみを下方に向け吐出させることにより
変形部３９ａを形成し、各変形部３９ａが独立して変形
できるよう構成したものである。このように、垂直針構
成のプローブ針３６を用いたプローブカードにおいても
本発明を適用することができ、プローブ針３６と電極パ
ッド２５との電気的接続を確実に行うことができる。

【００４２】図１０に示される弾性材４０は図９に示さ
れる構造を発展させて、弾性材４０のプローブ針３６の
配設位置に形成された変形部４０ａをカップ構造とした
ものである。この構成では、変形部４０ａの肉厚を適宜
調整することにより電極パッド２５の高さのバラツキに
確実に適応することができ、プローブ針３６と電極パッ
ド２５との電気的接続を確実に行うことができる。

【００４３】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、弾性材は個
々の接触子に対応して独立して弾性変位する構成されて
いるため、複数ある接触子の内の一つが大きく変位した
としても弾性材は当該接触子と対応する部分のみが独立
して弾性変形し他の部分に影響を与えることはなく、よ
って電極部の狭ピッチ化に対応しつつ、かつ電極部の高
さのバラツキに拘わらず接触子と電極部との電気的接続
を確実に行うことができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるプローブカードの平面
図である。

【図２】本発明の一実施例であるプローブカードの要部
断面図である。

【図３】弾性材の近傍を拡大して示す図である。

【図４】本発明の一実施例であるプローブカードの動作
を説明するための図である。

【図５】本発明の一実施例であるプローブカードの動作
を説明するための図である。

【図６】弾性材の変形例を説明するための図である。

【図７】弾性材の変形例を説明するための図である。

【図８】弾性材の変形例を説明するための図である。

【図９】プローブ針として垂直針を用いたプローブカー
ドに本発明を適用した例を示す図である。

【図１０】プローブ針として垂直針を用いたプローブカ
ードに本発明を適用した例を示す図である。

【図１１】従来のプローブカードの一例を示す平面図で
ある。

【図１２】従来のプローブカードの一例を示す要部断面
図である。

【図１３】従来のプローブ針が配設されたプローブカー
ドの正面図である。

【図１４】従来の弾性材を用いたプローブカードの要部
拡大図である。

【図１５】従来のプローブカードの問題点を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

２０ プローブカード ２３，３３，３４，３６ プローブ針 ２４ ウェーハ ２５ 電極パッド ２８，３０，３１，３５，３９，４０ 弾性材 ２８ａ，３５ａ，３５ｂ，３９ａ，４０ａ 変形部 ２９ スリット ３２ 凹部 ３７ 第１のガイド板 ３８ 第２のガイド板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八重樫 郁雄 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 金瀬 雅裕 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被試験物（２４）に形成された電極部
   （２５）に圧接して電気的導通を図る複数の接触子（２
   ３，３３，３４，３６）を設けると共に、上記圧接時に
   おける該接触子（２３，３３，３４，３６）の変位を吸
   収する弾性材（２８，３０，３１，３５，３９，４０）
   を具備してなるプローブカードにおいて、 該弾性材（２８，３０，３１，３５，３９，４０）を個
   々の該接触子（２３，３３，３４，３６）に対応して独
   立して弾性変位する構成とし、隣接する該接触子（２
   ３，３３，３４，３６）の変位によっては弾性変形しな
   いよう構成したことを特徴とするプローブカード。
2. 【請求項２】 該弾性材（２８，３１，３５）にスリッ
   ト（２９）を形成することにより、該弾性材（２８，３
   １，３５）が個々の接触子（２３，３３，３４）に対応
   して独立して弾性変位するよう構成したことを特徴とす
   る請求項１記載のプローブカード。
3. 【請求項３】 該接触子（３６）を非弾性材により形成
   し、該弾性材（３９，４０）のみの弾性力により該接触
   子（３６）を該電極部（２５）に圧接する構成としたこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のプローブカー
   ド。