JPH10221374A - 垂直作動型プローブカード並びにそれに用いるプローブユニット及びプローブユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数本のプローブを同時に取り付けることが
できるようにする。 【構成】 多数個の測定対象物であるＬＳＩチップ６１
０の電極パッド６１１に対して垂直に接触させられる複
数本のプローブ１００及びプローブ１００を後端側にお
いて連結する絶縁性を有する連結部材１５０を有するプ
ローブユニットＰＵと、連結部材１５０が取り付けられ
る取付部である溝部２１１を有する第１の案内部材２１
０と、プローブ１００の先端の接触部１１０が挿入され
る複数個の貫通孔２２１が開設された第２の案内部材２
２０とを備え、プローブ１００には、電極パッド６１１
に対して垂直方向に加圧接触させられた場合に変形する
弾性変形部１３０が形成されており、弾性変形部１３０
は所定の間隔を有して対向した第１の案内部材２１０と
第２の案内部材２２０との間に位置しており、プローブ
１００は第１の案内部材２１０及び第２の案内部材２２
０により垂直に支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩチップ等の
電気的諸特性の測定に用いられる垂直作動型プローブカ
ード並びにそれに用いるプローブ及びプローブの製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の垂直作動型プローブカードは、図
７に示すように、配線パターン３１０が形成された基板
３００と、この基板３００に垂直に取り付けられた複数
本のプローブ１００と、前記基板３００の下面側に取り
付けられたプローブ支持部材２００と有している。

【０００３】前記プローブ１００は、測定対象物である
ＬＳＩチップ６１０の電極パッド６１１に接触する先端
の接触部１１０と、このプローブ１００が前記配線パタ
ーン３１０に接続するための後端の接続部１２０と、こ
れらの接触部１１０と接続部１２０との間に設けられた
略Ｕ字形状に湾曲させられた弾性変形部１３０とを有し
ている。このプローブ１００は、例えばタングステンの
細線等の先端を尖鋭化するとともに、中腹部が弾性変形
部１３０となるように略Ｕ字形状に湾曲させることで１
本ずつ製造されている。

【０００４】一方、前記プローブ支持部材２００は、板
状の第１の案内部材２１０と、この第１の案内部材２１
０と所定の間隔を有して平行に設けられる板状の第２の
案内部材２２０と、これらの第１の案内部材２１０及び
第２の案内部材２２０を基板３００の下面側に取り付け
るための取付部材２３０とを有している。第１の案内部
材２１０及び第２の案内部材２２０には、前記ＬＳＩチ
ップ６１０の電極パッド６１１に対応した貫通孔２１
１、２２１が開設されている。この貫通孔２１１、２２
１にプローブ１００を挿入することにより、プローブ１
００の位置決めを行うのである。また、前記プローブ１
００の略Ｕ字形状の弾性変形部１３０は、第１の案内部
材２１０と第２の案内部材２２０との間に位置するよう
になっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の垂直作動型プローブカード及びそれに用いるプ
ローブには以下のような問題点がある。まず、最近のＬ
ＳＩチップの微細化、高集積化、ウエハの大型化、テス
ターの高性能化等から、複数個（現時点では６４個）の
ＬＳＩチップの電気的諸特性を同時に測定する並列処理
が行われるようになった。このため、プローブカードも
より多くのプローブが取り付けられるようになってい
る。

【０００６】並列処理用のプローブカードでは、数多く
のプローブを高密度に配置する等なったが、このプロー
ブの配置は非常に微細なため自動化が困難であり、熟練
者による手作業に頼っているのが現状である。

【０００７】特に、上述したような垂直作動型プローブ
カードでは、弾性変形部を第１の案内部材と第２の案内
部材との間に位置させるとともに、隣接するプローブ同
士が接触しないように略Ｕ字形状の弾性変形部の方向を
一定の方向に向けるという非常に細かな作業が要求され
る。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
で、複数本のプローブを同時に取り付けることができる
ようにすることで、製造作業が非常に容易になる垂直作
動型プローブカードと、この垂直作動型プローブカード
に用いられるプローブユニットと、このプローブユニッ
トの製造方法とを提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る垂直作動型
プローブカードは、測定対象物の電極パッドに対して垂
直に接触させられる複数本のプローブ及びこのプローブ
を後端側において連結する絶縁性を有する連結部材を有
するプローブユニットと、前記連結部材が取り付けられ
る取付部を有する第１の案内部材と、前記プローブの先
端の接触部が挿入される複数個の貫通孔が開設された第
２の案内部材とを備えており、前記プローブには、電極
パッドに対して垂直方向に加圧接触させられた場合に変
形する弾性変形部が形成されており、当該弾性変形部は
所定の間隔を有して対向した第１の案内部材と第２の案
内部材との間に位置しており、前記プローブは第１及び
第２の案内部材により垂直に支持されている。

【００１０】また、本発明に係る垂直作動型プローブカ
ードに用いられるプローブユニットは、測定対象物の電
極パッドに対して垂直に接触させられる複数本のプロー
ブを有する垂直作動型プローブカードに用いるプローブ
部材であって、複数本のプローブの後端側を連結する絶
縁性を有する連結部材を備えている。

【００１１】さらに、本発明に係るプローブユニットの
製造方法は、導電性を有する金属材料の一部を除去する
ことによって並列した複数本のプローブと、このプロー
ブを相互に連結する連結部とを形成する工程と、前記複
数本のプローブの後端側を絶縁性を有する連結部材で連
結する工程と、前記連結部をプローブから除去して複数
本のプローブを電気的に独立させる工程とを備えてい
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態に係る
垂直作動型プローブカードの概略的一部断面図、図２は
本発明の実施の形態に係る垂直作動型プローブカードに
用いられるプローブユニットの製造方法を示す概略的平
面図、図３は本発明の実施の形態に係る垂直作動型プロ
ーブカードの製造工程を示す概略的斜視図、図４は本発
明の実施の形態に係る垂直作動型プローブカードのプロ
ーブ支持部材の概略的斜視図、図５は本発明の実施の形
態に係る垂直作動型プローブカードに用いられる他のプ
ローブの概略的正面図、図６は本発明の実施の形態に係
る垂直作動型プローブカードに用いられるプローブユニ
ットの他の製造方法を示す概略的平面図である。

【００１３】本発明の実施の形態に係る垂直作動型プロ
ーブカードは、多数個の測定対象物であるＬＳＩチップ
６１０の電極パッド６１１に対して垂直に接触させられ
る複数本のプローブ１００及びこのプローブ１００を後
端側において連結する絶縁性を有する連結部材１５０を
有するプローブユニットＰＵと、前記連結部材１５０が
取り付けられる取付部である溝部２１１を有する第１の
案内部材２１０と、前記プローブ１００の先端の接触部
１１０が挿入される複数個の貫通孔２２１が開設された
第２の案内部材２２０とを備えており、前記プローブ１
００には、電極パッド６１１に対して垂直方向に加圧接
触させられた場合に変形する弾性変形部１３０が形成さ
れており、当該弾性変形部１３０は所定の間隔を有して
対向した第１の案内部材２１０と第２の案内部材２２０
との間に位置しており、前記プローブ１００は第１の案
内部材２１０及び第２の案内部材２２０により垂直に支
持されている。

【００１４】前記プローブ１００は、先端が接触部１１
０として尖鋭化されており、後端が接続部１２０となっ
ている。また、接触部１１０と接続部１２０との間に
は、横方向に略Ｕ字形状に湾曲された弾性変形部１３０
が形成されている。このプローブ１００は、接触部１１
０を電極パッド６１１に垂直に接触させられると、弾性
変形部１３０が弾性変形することにより、電極パッド６
１１に所定の接触圧を加えることができるようになって
いる。

【００１５】かかるプローブ１００は、以下のようにし
て製造される。まず、導電性を有する金属材料としての
例えば縦１０ミリ、横５０ミリ、厚さ０．０５ミリのタ
ングステン板に複数本のプローブ１００の形状に対応す
るとともに、プローブ１００の後端側においてこのプロ
ーブを相互に連結する連結部１４０の形状に対応したレ
ジスト層を形成する。この状態でエッチングを行い、複
数本のプローブ１００と、このプローブ１００を相互に
接続する連結部１４０とのみを残して他の部分を除去す
る。これにより、図２（Ａ）に示すように、複数本のプ
ローブ１００が連結部１４０によって相互に連設された
ものが得られる。

【００１６】このままでは各プローブ１００は、連結部
１４０によって電気的に接続された状態にあるので、連
結部１４０をプローブ１００から切断する必要がなる。
しかし、単にプローブ１００から連結部１４０を切断す
ると、各プローブ１００はばらばらになる。かかる事態
を避けるために、プローブ１００の後端側、すなわち弾
性変形部１３０より後端側において、各プローブ１００
を絶縁性を有する連結部材１５０で連結してから、プロ
ーブ１００から連結部１４０を切断する。これにより、
連結部１４０をプローブ１００から切断した後も各プロ
ーブ１００はばらばらにならない。これにより、プロー
ブユニットＰＵが完成した。そして、プローブ１００の
接続部１２０での電気的抵抗が増大しないように、接続
部１２０を砥石等で研磨する。なお、プローブ１００の
接続部１２０は、図２（Ｂ）に示すように、連結部材１
５０から突出しているものとする。

【００１７】すなわち、プローブユニットＰＵは、複数
本のプローブ１００と、このプローブ１００の後端側を
連結する連結部材１５０とから構成されているのであ
る。このプローブユニットＰＵは、上面から見ると連結
部材１５０によってすべてのプローブ１００が見えない
ようになっている。すなわち、プローブ１００の弾性変
形部１３０の方向は、連結部材１５０の長手方向に沿っ
た方向になっているのである。

【００１８】ここで、各プローブ１００を連結する連結
部材１５０としては、絶縁性を有する合成樹脂を略帯状
に固めることによりプローブ１００を連結するものや、
ガラス基材エポキシプリプレグテープをプローブ１００
の後端側に当ててから加熱硬化させることによりプロー
ブ１００を連結するもの等の多くのバリエーションがあ
る。

【００１９】その後、プローブ１００と連結部１４０と
の間（図２（Ｂ）では一点鎖線ｂで示している部分）を
適宜な切断手段で切断するこにより、前記連結部１４０
をプローブ１００から除去して複数本のプローブ１００
を電気的に独立させる。なお、この連結部１４０の切断
は、連結部材１５０が形成された直後でもよいし、連結
部材１５０を後述する第１の案内部材２１０の取付部で
ある溝部２１１に嵌め込んだ後でもよい。

【００２０】なお、プローブ１００はこのようにして製
造されるため、横方向の略Ｕ字形状の弾性変形部１３０
はすべて同一平面内に含まれるようにすることができ
る。

【００２１】一方、前記第１の案内部材２１０と第２の
案内部材２２０とは、これらの案内部材２１０、２２０
を基板３００の下面側に取り付けるための取付部材２３
０とからプローブ支持部材２００を構成する。

【００２２】第１の案内部材２１０は、絶縁性を有する
板材であり、取付部としての溝部２１１が形成されてい
る。この溝部２１１の各部の寸法は、前記連結部材１５
０が嵌まり込むことができるように設定されており、連
結部材１５０を嵌め込むことによって、第１の案内部材
２１０に複数本のプローブ１００を同時に取り付けるこ
とができるようになっている。

【００２３】また、第２の案内部材２２０も同様に絶縁
性を有する板材であり、プローブ１００のピッチに対応
した複数個の貫通孔２２１が開設されている。この貫通
孔２２１は、プローブ１００の接触部１１０が、例えば
０．５ミリほど突出するように挿入される部分である。
従って、プローブ１００の接触部１１０が互いに独立し
た貫通孔２２１に挿入されているので、プローブ１００
の接触部１１０同士が接触するおそれが激減する。

【００２４】また、前記基板３００は多層基板であっ
て、各層に配線パターン３１０が形成されている。しか
も、配線パターン３１０は最下層、すなわち基板３００
の下面に露出しており、この部分で前記プローブ１００
と電気的に接続されることになる。この配線パターン３
１０とプローブ１００とを電気的に接続するものは、例
えば異方性導電シート４００と称されるものが使用され
る。この異方性導電シート４００は弾性を有する素材の
中に一定方向を向いた微細な導電性繊維等を含ませたも
のであり、一定方向にのみ電気を伝えるようになってい
る。この垂直作動型プローブカードの場合には、上下方
向にのみ電気を伝えるようになったものを使用する。す
なわち、第１の案内部材２１０と基板３００との間に異
方性導電シート４００を挟み込むことで、プローブ１０
０の接続部１２０が異方性導電シート４００に接触し、
この異方性導電シート４００が基板３００の最下層に露
出された配線パターン３１０に接触することで、プロー
ブ１００と基板３００の配線パターン３１０との電気的
接続が完了するのである。

【００２５】このように構成された第１の案内部材２１
０と第２の案内部材２２０とは、取付部材２３０によっ
て基板３００に取り付けられる。この取付部材２３０
は、第１の案内部材２１０と第２の案内部材２２０との
間に介在され、両案内部材２１０、２２０の間の間隔を
保持する複数本のパイプ２３１と、このパイプ２３１を
貫通して両案内部材２１０、２２０を基板３００に固定
するボルト・ナットからなる締結手段２３２とを有して
いる。

【００２６】第１の案内部材２１０と第２の案内部材２
２０との隅部には、前記パイプ２３１が貫通しないよう
なサイズの開口２１２、２２２が開設されている。この
ため、第１の案内部材２１０と第２の案内部材２２０と
の間隔は、パイプ２３１によって保持されることにな
る。

【００２７】また、前記基板３００の隅部にも、締結手
段２３２を構成するボルトが貫通する開口３２０が開設
されている。プローブ支持部材２００は、第２の案内部
材２２０の開口２２２、パイプ２３１、第１の案内部材
２１０の開口２１２及び基板３００の開口３２０を貫通
したボルトにナットを締結することによって、基板３０
０に取り付けられている。

【００２８】なお、上述の説明においては、プローブユ
ニットＰＵはエッチングを利用して製造されるとした
が、本発明はこれに限定されるものではない。プローブ
ユニットＰＵは、導電性を有する金属材料の一部を除去
することによって並列した複数本のプローブ１００と、
このプローブ１００を相互に連結する連結部１４０とを
形成する工程と、前記複数本のプローブ１００の後端側
を絶縁性を有する連結部材１５０で連結する工程と、前
記連結部１４０をプローブ１００から除去して複数本の
プローブ１００を電気的に独立させる工程とを有する製
造方法によって製造されるものであるから、前記金属材
料の一部を除去する手段として、打ち抜きプレスを採用
してもよい。また、レーザ等を用いて作ることもでき
る。

【００２９】また、プローブユニットＰＵを構成するプ
ローブ１００は、図５に示すようなものであってもよ
い。このプローブ１００は、弾性変形部１３０が横方向
に略Ｕ字形状に湾曲されたものではなく、他の部分より
細く形成されることによって弾性変形部の一種としての
座屈部１６０として構成されている。この座屈部１６０
は、プローブ１００が電極パッド６１１に垂直方向に加
圧接触させられると、図５（Ｂ）に示すように座屈す
る。この座屈部１６０の座屈によって所定の接触圧を確
保するのである。

【００３０】また、この垂直作動型プローブカードに用
いるプローブユニットＰＵとして、図６に示すように、
従来のように１本ずつ製造されたプローブ１００を並べ
て連結部材１５０としてのエポキシプリプレグシート等
で連結したものも考えられる。この場合には、所定間隔
で平行な溝が形成されたテフロン樹脂等からなる載置台
の溝に平行に配置し、第１の案内部材２１０に相当する
部分に幅１ミリ程度のエポキシプリプレグシートを張り
つけ、１５０℃の加熱炉にて１時間程度加熱してエポキ
シプリプレグシートを硬化させて、連結部材１５０とす
るである。

【００３１】また、基板３００は下面に配線パターン３
１０が露出しているとしたが、基板３００の上面に配線
パターンを形成するとともに、基板３００に貫通孔を開
設し、この貫通孔にプローブ１００の接続部１２０を挿
入して配線パターンと電気的に接続するようにしてもよ
い。この場合には、図６に示すように、プローブ１００
は上述したものよりも接続部１２０の長さ、すなわち連
結部材１５０より上側の部分の長さ（図６に示すｘ）を
長くし、少なくとも基板３００の貫通孔から突出する程
度の長さにする必要がある。

【００３２】上述した説明では、各プローブ１００と基
板３００の配線パターン３１０とは異方性導電シート４
００を利用して電気的に接続したが、従来のようにプロ
ーブ１００の後端の接続部１２０を配線パターン３１０
に直接半田付けしてもよい。ただし、異方性導電シート
４００を用いた方が、プローブ１００の１本ずつの半田
付けの作業が不要になるので、作業効率の観点からは遙
かに優れている。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る垂直作動型プローブカード
は、測定対象物の電極パッドに対して垂直に接触させら
れる複数本のプローブ及びこのプローブを後端側におい
て連結する絶縁性を有する連結部材を有するプローブユ
ニットと、前記連結部材が取り付けられる取付部を有す
る第１の案内部材と、前記プローブの先端の接触部が挿
入される複数個の貫通孔が開設された第２の案内部材と
を備えており、前記プローブには、電極パッドに対して
垂直方向に加圧接触させられた場合に変形する弾性変形
部が形成されており、当該弾性変形部は所定の間隔を有
して対向した第１の案内部材と第２の案内部材との間に
位置しており、前記プローブは第１及び第２の案内部材
により垂直に支持されている。

【００３４】このため、プローブは少なくとも後端側の
連結部材によって連結されたプローブカードユニットと
して、第１の案内部材に組み込まれて組み立てられるた
め、従来のように、プローブを１本ずつ基板等に取り付
ける必要がない。このため、製造効率が大幅に向上す
る。特に、多数本のプローブを必要とする高密度化、微
細化された現代のＬＳＩチップ等の電気的諸特性を測定
する垂直作動型プローブカードに最適である。

【００３５】また、本発明に係るプローブ部材は、測定
対象物の電極パッドに対して垂直に接触させられる複数
本のプローブを有する垂直作動型プローブカードに用い
るプローブ部材であって、複数本のプローブの後端側を
連結する絶縁性を有する連結部材を有している。このた
め、このプローブ部材を用いると、複数本のプローブを
同時に基板等に取り付けることができるので、垂直作動
型プローブカードの製造効率が大幅に向上する。

【００３６】さらに、本発明に係るプローブの製造方法
は、導電性を有する金属材料の一部を除去することによ
って並列した複数本のプローブと、このプローブを相互
に連結する連結部とを形成する工程と、前記複数本のプ
ローブの後端側を絶縁性を有する連結部材で連結する工
程と、前記連結部をプローブから除去して複数本のプロ
ーブを電気的に独立させる工程とを有している。

【００３７】このため、各プローブの電気的独立性を保
ちながら、複数本のプローブを同時に製造でき、しかも
各プローブがばらばらにならず、垂直作動型プローブカ
ードの組立作業の効率の向上に資するプローブユニット
を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る垂直作動型プローブ
カードの概略的一部断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る垂直作動型プローブ
カードに用いられるプローブユニットの製造方法を示す
概略的平面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る垂直作動型プローブ
カードの製造工程を示す概略的斜視図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る垂直作動型プローブ
カードのプローブ支持部材の概略的斜視図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る垂直作動型プローブ
カードに用いられる他のプローブの概略的正面図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態に係る垂直作動型プローブ
カードに用いられるプローブユニットの他の製造方法を
示す概略的平面図である。

【図７】従来の垂直作動型プローブカードの概略的一部
断面図である。

【符号の説明】

１００ プローブ １１０ 接触部 １２０ 接続部 １３０ 弾性変形部 １６０ 座屈部 ２１０ 第１の案内部材 ２２０ 第２の案内部材 ６１０ ＬＳＩチップ（測定対象物） ６１１ 電極パッド ＰＵ プローブユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象物の電極パッドに対して垂直に
   接触させられる複数本のプローブ及びこのプローブを後
   端側において連結する絶縁性を有する連結部材を有する
   プローブユニットと、前記連結部材が取り付けられる取
   付部を有する第１の案内部材と、前記プローブの先端の
   接触部が挿入される複数個の貫通孔が開設された第２の
   案内部材とを具備しており、前記プローブには、電極パ
   ッドに対して垂直方向に加圧接触させられた場合に変形
   する弾性変形部が形成されており、当該弾性変形部は所
   定の間隔を有して対向した第１の案内部材と第２の案内
   部材との間に位置しており、前記プローブは第１及び第
   ２の案内部材により垂直に支持されていることを特徴と
   する垂直作動型プローブカード。
2. 【請求項２】 測定対象物の電極パッドに対して垂直に
   接触させられる複数本のプローブを有する垂直作動型プ
   ローブカードに用いるプローブ部材であって、複数本の
   プローブの後端側を連結する絶縁性を有する連結部材を
   具備したことを特徴とするプローブ部材。
3. 【請求項３】 導電性を有する金属材料の一部を除去す
   ることによって並列した複数本のプローブと、このプロ
   ーブを相互に連結する連結部とを形成する工程と、前記
   複数本のプローブの後端側を絶縁性を有する連結部材で
   連結する工程と、前記連結部をプローブから除去して複
   数本のプローブを電気的に独立させる工程とを具備した
   ことを特徴とするプローブの製造方法。