JPH095355A - プローブカード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単純な構成により、接触部に対して確実に一
定量の水平方向の移動を引き起こすことができるように
する。 【構成】 プローブカードは、ベース部と移動部とで構
成されており、ベース部と移動部との間には弾性部材が
挟まれている。ベース部は主に、プリント基板１１、弾
性体支持板１２、メンブレン１５とで構成されている。
メンブレン１５にはバンプ１６，１７が設けられてい
る。移動部はメンブレン１５上に設けられ、ガラスディ
スク２１、緩衝材２２、スペースリング２３、及びトラ
ンスレータ２４で構成されている。移動部は、弾性体３
１，３２を介してベース部の弾性体支持板１２に支持さ
れている。弾性体３１，３２と移動部とが接する領域の
中央部と、弾性体３１，３２と弾性体支持板１２とが接
する領域の中央部とを結んだ直線は、垂直方向に対して
一定の傾きを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体チップや液晶表示
装置（ＬＣＤ）の基板等の電気的検査に使用されるプロ
ーブカードに関し、特に被検体パッドをプローブカード
のバンプを押し当てる際にバンプを横方向に移動させる
機構を有するプローブカードに関する。

【０００２】

【従来の技術】工場で製造された半導体チップ回路やＬ
ＣＤ基板回路等の電気的検査を行うための治具としてプ
ローブカードがある。プローブカードは、被検体パッド
に接触させるための多数の信号線が接続されたバンプと
呼ばれる接触部を有している。このバンプを被検体パッ
ドに押し当て、そこに電気信号を流すことにより基板回
路の検査を行う。なお、以後の説明においてプローブカ
ードは水平に設置されているものとし、被検体パッドは
プローブカードの下から上に向かって垂直に押し当てる
ものとする。

【０００３】被検体パッドにはアルミニウムが用いられ
ていることが多い。ところが、アルミニウムは表面に絶
縁性の酸化膜を形成しやすく、被検体パッドをバンプに
垂直に押し当てただけでは電気的に良好な接触が得られ
ない。そのため、従来のプローブカードでは、被検体パ
ッドをバンプに押し当てた際にバンプが水平方向に移動
するような機構をしている。バンプが水平方向に移動す
ることにより、アルミニウムの酸化膜が削り取られ良好
な接触を得ることができる。

【０００４】図７は従来のプローブカードを示す図であ
る。図において、メンブレン１１２がベースプレート１
１１とベースリング１１４との間に固定されている。メ
ンブレン１１２上の中央部に設けられた移動部材１２０
は、２つの板バネ１１５，１１６とピボット部材１１７
とによりベースリング１１４に連結されている。このと
き、板バネ１１５，１１６とピボット部材１１７とは、
ほぼ水平に取り付けられている。なお、メンブレン１１
２の裏側の中央部にはバンプが設けられている。このバ
ンプが被検体との接点となり、メンブレン１１２の上面
に設けられた信号線１１３に接続されている。信号線１
１３のベースプレート１１１側の端が接点１１３ａであ
り、接点１１３ａから検査用の信号を入力する。

【０００５】移動部材１２０における板バネ１１５の取
り付け部の周辺には、３つの穴１２１〜１２３が設けら
れている。１つの穴１２３は、板バネ１１５の取り付け
部の前方であり、細長い楕円形状をしている。また、板
バネ１１５の取り付け部の両脇に設けられた２つの穴１
２１，１２２はＨ型の形状をしている。これらの３つの
穴１２１〜１２３が伸張機構を構成しており、移動部材
１２０を移動させる機能を有する。板バネ１１６の取り
付け部周辺にも同様に、３つの穴１２４〜１２６で構成
される伸張機構が設けられている。

【０００６】このようなプローブカードに対し、被検体
パッドを下から押し当てると、プローブカードの裏側に
設けられたバンプが被検体パッドに接触する。そして、
被検体パッドを押し当てる圧力により、移動部材１２０
が上方向に持ち上げられる。すると、移動部材１２０を
保持している２つの板バネ１１５、１１６とピボット部
材１１７とは、それぞれにおいて移動部材１２０を自ら
の方向に引き寄せるような力を発生する。このとき、板
バネ１１５、１１６と移動部材１２０との取り付け部周
辺に設けられた穴１２１〜１２６の形状が変形する。こ
れにより、板バネ１１５、１１６が自らの方向に移動部
材１２０を引き寄せようとする力が吸収される。この結
果、移動部材１２０はピボット部材１１７の方向に引き
寄せられる。メンブレン１１２に設けられたバンプも、
移動部材１２０に従って水平方向に移動する。従って、
移動部材１２０の垂直方向の移動に伴い、同時に水平方
向への移動が生じる。

【０００７】この結果、バンプが被検体パッドの酸化膜
を削り取り、電気的に良好な接触状態が得られる。この
ようなプローブカードの例として特開昭６３−２５２４
３８号がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法に
よる移動部材１２０の水平方向の移動量は、Ｈ型の穴１
２１，１２２，１２４，１２５や細長い穴１２３，１２
６の加工精度や、板バネ１１５，１１６の強度、接合部
の接合位置等の各種要因に起因しているため、実際に移
動部材が水平方向に移動する際の移動量にはばらつきが
大きい。つまり、時には非常に小さな移動量となること
がある。移動量が十分でないと被検体パッドの酸化膜を
削ることができず、電気的に良好な接触が得られない可
能性がある。この状態では、正確な検査を行うことがで
きない。

【０００９】また、従来のプローブカードは水平方向の
移動を発生させるために必要な部品点数が多く、しかも
移動部材１２０を含めた各部品は精密に加工されていな
ければならない。例えば、移動部材１１０にあけるＨ型
の穴１２１，１２２，１２４，１２５や、細長い楕円形
の穴１２３，１２６等は、移動部材の移動量に直接影響
を及ぼすため、非常に高精度に加工されていなければな
らない。そのため、個々の部品が高価になる。その結
果、プローブカード全体としてもかなり高価なものとな
らざるを得ないという問題点があった。

【００１０】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、単純な構成により、接触部に対して確実に一
定量の水平方向の移動を引き起こす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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、半導体チップや液晶表示装置の基板の電
気的検査に使用されるプローブカードにおいて、被検体
に電気的に接触させるべき接触部が下側に配置されたシ
ート部材が設けられるとともに、下からの力を支える支
持部が前記シート部材の上方に設けられたベース部と、
前記シート部材の前記接触部が配置された位置の上に取
り付けられた移動部と、前記支持部と前記移動部との間
に挟まれており、前記支持部に接する領域の中央部と前
記移動部に接する領域の中央部とを結ぶ直線が、前記被
検体が押しつけられる力の方向に対して傾いている弾性
体と、を有することを特徴とするプローブカードが提供
される。

【００１２】

【作用】上記の構成のプローブカードに対し、ベース部
を固定したうえで下から被検体を押し付けると、接触部
が被検体と接触し、接触部が配置された平面の法線方向
に上向きの力が生じる。この力により、移動部が上に押
し上げられ、弾性体には、支持部と移動部とから上下方
向の力が加わる。弾性体が支持部から受ける力は弾性体
と支持部とが接する領域全体に働き、その力の合力が中
央部に下向きに作用する。同様に、弾性体が移動部から
受ける力は弾性体と移動部とが接する領域全体に働き、
その力の合力が中央部に上向きに作用する。

【００１３】この際、弾性体の上下に働く力の作用する
点を結んだ直線が、力の向きに対し傾いている。従っ
て、弾性体から移動部に対して作用する抗力も、被検体
を押し付ける力に対して一定の角度を有している。この
抗力の横方向の成分により、被検体から移動部は加えら
れた力と直角な方向へ移動する。移動部の移動に伴い、
シート部材の下側に配置された接触部も被検体から加え
られた力と直角な方向へ移動する。これにより、接触部
が被検体の表面の酸化膜等をけずり、電気的に良好な接
触状態となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明のプローブカードの断面図である。
プローブカードは、主にベース部と移動部とで構成され
ており、ベース部と移動部との間には弾性部材が挟まれ
ている。

【００１５】ベース部の基準となるのはプリント基板１
１である。プリント基板１１は円形をしており、中央に
丸い穴があけられている。プリント基板１１の下側には
メンブレン１５が、上側には弾性体支持板１２が設けら
れている。メンブレン１５は、銅ポリイミド（耐熱性高
分子）の柔軟性を有したシートであり、プリント基板１
１の中央部の穴の下側を覆っている。メンブレン１５の
上面には、銅ポリイミドシートの銅部分をエッチングし
て信号線が設けられている。信号線は、中央部付近にお
いてバンプ１６，１７に接続されている。バンプ１６，
１７は被検体パッドに接触する部分である。銅ポリイミ
ドシートにレーザで穴をあけ、ここから下側に向かいニ
ッケルメッキを成長させることによりバンプ１６，１７
が形成されている。また、弾性体支持板１２は、プリン
ト基板１１の穴の中心部付近を除き、上側から塞いでい
る。

【００１６】メンブレン１５と弾性体支持板１２とは、
サポートリング１３とクランプリング１４とにより固定
されている。サポートリング１３は弾性体支持板１２と
プリント基板１１との間に挟まれており、クランプリン
グ１４がメンブレン１５の下側に設けられている。この
クランプリング１４の側から差し込まれたネジにより、
重なり合った全ての部材が固定されている。以上がベー
ス部の構成である。

【００１７】移動部はメンブレン１５と弾性体支持板１
２との間に設けられている。移動部は、ガラスディスク
２１、緩衝材２２、スペースリング２３、及びトランス
レータ２４で構成されている。ガラスディスク２１は緩
衝材２２を介して、メンブレン１５のバンプ１６，１７
の位置の上側の面に圧着されている。また、ガラスディ
スク２１は、スペースリング２３の内側に接着されてい
る。スペースリング２３の外側には、トランスレータ２
４が設けられている。トランスレータ２４はメンブレン
１５に接着されている。以上が移動部の構成である。

【００１８】さらに、移動部は、弾性体３１，３２を介
してベース部の弾性体支持板１２に支持されている。弾
性体３１、３２は、上側が弾性体支持板１２に接着され
ており、下側がスペースリング２３に接着されている。
弾性体３１，３２は、シリコーン二液型ＲＴＶ（Room T
emperature Vulcanizing) ゴムを加熱硬化させたもので
ある。弾性体３１，３２と移動部とが接する領域の中央
部と、弾性体３１，３２と弾性体支持板１２とが接する
領域の中央部とを結んだ直線は、垂直方向に対して一定
の角度を有している。ここで領域の中央部とは、垂直方
向に力が加えられた際にその領域に掛かる力の合力が作
用する点である。

【００１９】図２は弾性体の側面図である。弾性体３１
は直径５ｍｍの円柱を２か所で斜めにカットし、切り出
した形状である。カットした断面が弾性体３１の底面３
１ａと上面３１ｂであり、ともに楕円形であり、底面３
１ａと上面３１ｂとは平行である。なお、底面３１ａと
上面３１ｂを円形として、円柱の弾性体にすることもで
きる。

【００２０】弾性体３１の底面３１ａがスペースリング
２３に接着され、上面３１ｂが弾性体支持板１２に接着
される。底面３１ａから上面３１ｂまでの高さは３ｍｍ
である。また、弾性体３１の基になる円柱の側面（円柱
の中心軸に平行）と底面３１ａの法線との成す角度は３
０°である。移動部とベース部との間には、このような
形状に機械加工された５個の弾性体がリング状に配置さ
れている。この際、それぞれの弾性体の傾斜している方
向が同一の方向を向くように配置されている。

【００２１】以上のような構成のプローブカードを用い
て半導体チップ回路やＬＣＤ基板回路等の電気的検査を
行う際には、図１のプローブカードの下方向から被検体
パッドを押しつけ、バンプを被検体パッド表面に接触さ
せる。このとき、プリント基板１１は図示されていない
測定器に固定されている。従って、弾性体支持板１２の
位置も固定されている。

【００２２】図３は被検体パッドを押しつけた状態を示
す図である。被検体パッド４０は、プローブカードの下
方向から上に向かって押しつける。被検体パッド４０
は、バンプ１６，１７においてプローブカードと接触
し、移動部に対し上方向の力を伝える。ここで、弾性体
支持板１２が固定されているため、弾性体３１，３２が
上下方向に押しつぶされる。

【００２３】図４は押しつぶされた弾性体３１を示す図
である。弾性体３１の底面３１ａには、スペースリング
２３からの上向きの力Ｆ₁ が加えられている。一方、弾
性体３１の上面３１ｂは弾性体支持板１２で抑えられて
いるため、弾性体３１の上面３１ｂには弾性体支持板１
２からの反作用として下向きの力Ｆ₂ が働く。上向きの
力Ｆ₁ と下向きの力Ｆ₂ との力の大きさは等しい。ここ
で、上向きの力Ｆ₁ の合力は底面３１ａの中心点Ｐ₁ に
作用する。同様に、下向きの力Ｆ₂ の合力は底面３１ｂ
の中心点Ｐ₂ に作用する。この力により、弾性体３１は
上下方向にΔｈだけ縮まる。

【００２４】また、点Ｐ₁ と点Ｐ₂ とを結んだ直線と、
力の方向とは一定の角度を有している。この角度は、弾
性体３１が上下方向に縮む以前であれば３０°であり、
弾性体３１が縮むことにより角度はさらに大きくなる。
この状態で上下方向の力が加わると、弾性体から移動部
に対し点Ｐ₁ と点Ｐ₂ とを結んだ直線と平行な反発力が
働く。そして、反発力の水平方向の成分により、底面３
１ａが図中において右にずれる。底面３１ａがずれるこ
とにより、弾性体３１には形状の歪みをもとに戻そうと
いう力が働く。もとに戻す力と反発力との釣り合いがと
れるようになるまで底面３１ａがずれる。釣り合いがと
れた状態での底面３１ａのずれの量がΔｄである。

【００２５】このように、点Ｐ₁ と点Ｐ₂ とを結んだ直
線が作用する力の方向と平行でないため、弾性体３１は
上下にΔｈだけ縮むとともに、底面３１ａが右方向にΔ
ｄだけずれる。Δｈが２００μｍの場合、Δｄは８μｍ
である。そして、スペースリング２３と弾性体支持板１
２の間に設けられた全ての弾性体において、同様の形状
の変化が生じる。

【００２６】図３に戻り、全ての弾性体の底面が図中に
おける右方向にずれることにより、移動部全体が右方向
に移動する。その結果、バンプ１６，１７が被検体パッ
ド４０の表面の酸化膜を削り、電気的に良好な接触状態
を得ることができる。

【００２７】なお、弾性体の形状は上記のような形状に
限らず多角形でもよい。あるいは、複数の弾性体を配置
するのではなく、中央に大きめの弾性体を１個配置して
もよい。

【００２８】また、弾性体はゴム状の物に限らず、各種
バネであってもよい。図５は板バネによる弾性体を示す
図である。この板バネ３３に力が加わらない状態では、
中間部３３ｃは、下方の結合部３３ａに対し鈍角を保
ち、上方の結合部３３ｂに対しても鈍角を保っている。
この板バネ３３を弾性体として用いた場合、下方の結合
部３３ａを移動部に接着させ、上方の結合部３３ｂを弾
性体支持板に接着させる。従って、結合部３３ａと結合
部３３ｂとに対し上下方向の力が加えられた場合、反発
力は中間部３３ｃに平行な力として働くため、結合部３
３ａを水平方向に移動させることができる。

【００２９】図６は螺旋状のバネによる弾性体を示す図
である。バネ３４は下の結合部３４ａから斜め上に螺旋
形状が延びている。螺旋形状の上端の接合部３４ｂは結
合部３４ａと平行である。このバネ３４を弾性体として
用いた場合、下方の結合部３４ａを浮動体に接着させ、
上方の結合部３４ｂを弾性体支持板に接着させる。従っ
て、結合部３４ａと結合部３４ｂとに対し上下方向の力
が加えられた場合、反発力は螺旋形状の中心軸に平行な
力として働くため、結合部３３ａを水平方向に移動させ
ることができる。

【００３０】以上のように、下側に加わる合力の作用点
と上側に加わる合力の作用点とを結んだ直線が垂直方向
に対し傾いている弾性体を用いることにより、移動部に
対し上向きの力を加えた際に、水平方向の力を発生させ
ることができる。この際の水平方向の移動量は、同じ種
類の弾性体の場合、上下の力の作用点どうしを結んだ直
線の、垂直方向に対する傾きの大きさにより決まる。こ
の傾きが大きいほど、水平方向の移動量が大きくなる。
このように、単純な形状の違いで水平方向の移動量を調
整することができる。

【００３１】このように、弾性体の物質としての性質を
利用して水平方向の移動を引き起こすため、確実に水平
方向に移動させることができる。しかも、弾性体の加工
精度はそれほど高精度である必要がなく、弾性体は非常
に安価に製造することができる。さらに、従来のプロー
ブカードと比較すると部品点数は非常に少ない。これら
のことにより、プローブカード全体を安価なものにする
ことが可能となる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、支持部
に接する領域の中央部と移動部に接する領域の中央部と
を結ぶ直線が、接触部が配置された平面の法線方向に対
して傾きを有した弾性体を、支持部と移動部との間に挟
んだため、被検体を下から接触させた際の弾性体の反発
力の方向が垂直方向でなくなる。その結果、移動部の垂
直方向の移動から確実に一定量の水平方向の移動を引き
起こすことができる。しかも、必要な部材が少なく構成
が単純であるとともに、弾性体に要求される加工精度も
高くないため、プローブカードを安価なものにすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプローブカードの断面図である。

【図２】弾性体の側面図である。

【図３】被検体パッドを押しつけた状態を示す図であ
る。

【図４】押しつぶされた弾性体を示す図である。

【図５】板バネによる弾性体を示す図である。

【図６】螺旋状のバネによる弾性体を示す図である。

【図７】従来のプローブカードを示す図である。

【符号の説明】

１１ プリント基板 １２ 弾性体支持板 １３ サポートリング １４ クランプリング １５ メンブレン １６，１７ バンプ ２１ ガラスディスク ２２ 緩衝材 ２３ スペースリング ２４ トランスレータ ３１，３２ 弾性体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップや液晶表示装置の基板の電
   気的検査に使用されるプローブカードにおいて、 被検体に電気的に接触させるべき接触部が下側に配置さ
   れたシート部材が設けられるとともに、下からの力を支
   える支持部が前記シート部材の上方に設けられたベース
   部と、 前記シート部材の前記接触部が配置された位置の上側に
   取り付けられた移動部と、 前記支持部と前記移動部との間に挟まれており、前記支
   持部に接する領域の中央部と前記移動部に接する領域の
   中央部とを結ぶ直線が、前記被検体が押しつけられる力
   の方向に対して傾いている弾性体と、 を有することを特徴とするプローブカード。
2. 【請求項２】 前記弾性体は、ＲＴＶ（Room Temperatu
   re Vulcanizing) ゴムである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】 前記弾性体は、バネであることを特徴と
   する請求項１記載のプローブカード。