JPH10300786A

JPH10300786A - 垂直作動型プローブカード及びそれに用いるプローブユニット

Info

Publication number: JPH10300786A
Application number: JP11881297A
Authority: JP
Inventors: Masao Okubo; 昌男大久保; Hiroshi Iwata; 浩岩田; Kazumasa Okubo; 和正大久保
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【目的】垂直作動型プローブカードにおいて、プロー
ブ同士の接触を確実に防止する。【構成】配線パターン３１０が形成された基板３００
と、この基板３００に取り付けられるプローブユニット
ＰＵとを備えており、前記プローブユニットＰＵは、測
定対象物としてのＬＳＩチップ６１０の電極パッド６１
１に対して垂直に接触させられ、かつ前記配線パターン
３１０に電気的に接続される複数本のプローブ１００
と、このプローブ１００が挿入される複数個の貫通孔２
１１が開設された第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、前記
第１の案内部材２１０と第２の案内部材２２０との間に
充填される絶縁性ゲル９５０とを有しており、前記プロ
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としての
座屈部１６０が形成されている。

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
ードと、それに用いられるプローブユニットとに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の垂直作動型プローブカードは、図
３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とを有している。

【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の位置決めを行なうのである。また、前記プローブ
１００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】また、プローブ１００の後端の接続部１２
０を配線パターン３１０に直接接続するのではなく、図
４に示すように、異方性導電シート４００を介してプロ
ーブ１００と配線パターン３１０とを接続するものもあ
る。

【０００６】さらに、プローブ１００に略Ｕ字形状の弾
性変形部１３０を設けず、図４に示すように、中腹部を
直径より細く形成して、この部分を弓なりに撓ませるこ
とで加圧接触するようにしたものもある。

【０００７】

【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定のを同時に測定する並列処
理が行なわれるようになった。このため、プローブカー
ドも大型になり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。

【０００８】このため、略Ｕ字形状の弾性変形部を有す
るプローブを使用するプローブカードでは、隣接するプ
ローブの弾性変形部同士が接触しないように、同一方向
を向くように配列する必要がある。従って、プローブの
基板に対する取付作業は非常に手間のかかるものになっ
ている。

【０００９】また、中腹部を他の部分より細くしたプロ
ーブを用いると、プローブの交換ノ際に第１及び第２の
案内部材からスムーズに引き抜くことができるという利
点があり、かつプローブの取付時にプローブの配置の方
向を考慮する必要はないが、細くした部分が撓む方向を
予め規制することができないので、プローブ同士の接触
の問題は解消していない。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
で、プローブ同士の接触を確実に防止することができる
垂直作動型プローブカード及びそれに用いるプローブユ
ニットを提供することを目的としている。

【００１１】

【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、配線パターンが形成された基板と、
この基板に取り付けられるプローブユニットとを備えて
おり、前記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、かつ前記配線パターン
に電気的に接続される複数本のプローブと、このプロー
ブが挿入される複数個の貫通孔が開設された第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、前記第１の
案内部材と第２の案内部材との間に充填される絶縁性ゲ
ルとを有しており、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いる。

【００１２】本発明に係るプローブユニットは、配線パ
ターンが形成された基板に取り付けられるプローブユニ
ットであって、測定対象物の電極パッドに対して垂直に
接触させられ、かつ前記配線パターンに電気的に接続さ
れる複数本のプローブと、このプローブが挿入される複
数個の貫通孔が開設された第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、前記第１の案内部材と第２の
案内部材との間に充填される絶縁性ゲルとを有してお
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
れている。

【００１３】

【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
るプローブユニットのシート部材の一部を剥がした概略
的斜視図である。

【００１４】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、配線パターン３１０が形成された基板３
００と、この基板３００に取り付けられるプローブユニ
ットＰＵとを備えており、前記プローブユニットＰＵ
は、測定対象物としての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、かつ前記配線パ
ターン３１０に電気的に接続される複数本のプローブ１
００と、このプローブ１００が挿入される複数個の貫通
孔２１１が開設された第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、
前記第１の案内部材２１０と第２の案内部材２２０との
間に充填される絶縁性ゲル９５０とを有しており、前記
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とし
ての座屈部１６０が形成されている。

【００１５】まず、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、後述するプローブユニットＰＵ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
ーブユニットＰＵのプローブ１００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の最下層に露出させた配線パターン
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との電気的接触が完了するのであ
る。

【００１６】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、このプローブ１００は，図５に示すよう
に弾性変形部が他の部分、すなわち先端の接触部１１０
や後端の接続部１２０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座屈に
よって所定の接触圧を確保するのである。

【００１７】一方、プローブユニットＰＵは、プローブ
１００と、第１の案内部材２１０と、第２の案内部材２
２０と、絶縁性ゲル９５０との他に、絶縁性ゲル９５０
が充填される空間の４側面を密閉するためのシート部材
９２０と、各案内部材２１０、２２０の貫通孔２１１、
２２１を密閉するための接着剤９００とを有している。

【００１８】第１の案内部材２１０は、絶縁性を有する
板材であり、ＬＳＩチップ６１０の電極パッド６１１の
配置パターンに応じた複数個の貫通孔２１１が開設され
ている。この貫通孔２１１には、プローブ１００の座屈
部１６０より上側が挿入されるようになっている。

【００１９】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、ＬＳＩチップ６１０の電極パッ
ド６１１の配置パターンに応じた複数個の貫通孔２２１
が開設されている。この貫通孔２２１は、プローブ１０
０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２１１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。

【００２０】このプローブユニットＰＵの構造を製造工
程とともに説明する。まず、第１の案内部材２１０と第
２の案内部材２２０とを重ね合わせる。第１の案内部材
２１０及び第２の案内部材２２０の貫通孔２１１、２２
１は、ＬＳＩチップ６１０の電極パッド６１１の配置パ
ターンに対応しているため、重ね合わせた第１の案内部
材２１０と第２の案内部材２２０とでは、その貫通孔２
１１、２２１は一致している。

【００２１】次いで、第１の案内部材２１０を下向きに
する。この際、第１の案内部材２１０の下側に厚さ約
０．３ミリのスペーサ（図示省略）を置いておく。すな
わち、第１の案内部材２１０とこれが載置された面との
間には０．３ミリの隙間が形成されているのである。

【００２２】この状態で、プローブ１００を接触部１１
０が第２の案内部材２２０の側になるように第１の案内
部材２１０及び第２の案内部材２２０の貫通孔２１１、
２２１に挿入する。すると、プローブ１００の後端であ
る接続部１２０は、第１の案内部材２１０の貫通孔２１
１から０．３ミリ突出した状態になる。この状態で、貫
通孔２１１に絶縁性を有する接着剤９００を充填する
と、プローブ１００は接続部１２０を貫通孔２１１から
０．３ミリ突出させて第１の案内部材２１０に取り付け
られる。この際の接着剤としては、例えばシリカを重量
比で３０％程度含有する比較的熱膨張率の小さいものが
適する。具体的には、例えば住友ベークライト社製のＥ
ＣＫ−９０２３等が適している。

【００２３】次に、第１の案内部材２１０と第２の案内
部材２２０との間にくさびを挿入し、第１の案内部材２
１０と第２の案内部材２２０との間の隙間を広げる。こ
の隙間の寸法は、プローブ１００の長さによって適宜決
定するものであるが、広げた結果、第２の案内部材２２
０の貫通孔２２１からプローブ１００の接触部１１０が
０．３ミリ突出するように決定する。

【００２４】第２の案内部材２２０の貫通孔２２１から
プローブ１００の接触部１１０が０．３ミリ突出したな
らば、第１の案内部材２１０と第２の案内部材２２０と
の間に適当な高さを有するスペーサ９６０（図２参照）
を４隅等に挿入し、前記くさびを除去する。

【００２５】この状態で、第１の案内部材２１０と第２
の案内部材２２０とを絶縁性ゲル９５０が充填される空
間の４側面を密閉するためのシート部材９２０で連結す
る。このシート部材９２０としては耐熱性が強いものが
望ましい。具体的には、０．３ミリ厚程度のポリイミド
テープを用いる。

【００２６】次に、絶縁性ゲル９５０を密閉された空間
に充填する。従って、第１の案内部材２１０と第２の案
内部材２２０との間に挿入されるスペーサ９６０は、絶
縁性ゲル９５０に埋没することになる。この絶縁性ゲル
９５０としては、やや硬度の高い東芝シリコーンゲルＴ
ＳＥ−３９９１Ｃ等が望ましいが、絶縁性を有している
ものであれば他の種類であってもよい。

【００２７】この絶縁性ゲル９５０の充填作業は、ディ
スペンサーの注入針を前記シート部材９２０に刺して行
なう。この場合、絶縁性ゲル９５０は最下方から注入
し、空気抜きは上方から行なうことは勿論である。この
絶縁性ゲル９５０の充填の際には、気泡が生じないよう
に静かに行なうことが望ましいが、ある程度の気泡が生
じたとしても実際上の問題はない。

【００２８】絶縁性ゲル９５０が充填されたプローブユ
ニットＰＵを１５０℃で加熱し、絶縁性ゲル９５０をゼ
リー上に加熱硬化させる。

【００２９】このようにして製造されたプローブユニッ
トＰＵは、絶縁性ゲル９５０の充填前では、１００μｍ
のオーバードライブ（プローブ１００の接触部１１０が
ＬＳＩチップ６１０の電極パッド６１１に接触してか
ら、さらに１００μｍ分だけ加圧すること）に大して１
６ｇｒの接触圧（以下、『１６ｇｒ／１００μｍＯＤ』
とあらわす）であったが、絶縁性ゲル９５０が硬化した
後での接触圧は２５ｇｒ／１００μｍＯＤになった。す
なわち、プローブ１００の接触圧が向上したのである。
これによりプローブ１００の弾性限界が向上した。具体
的には、絶縁性ゲル９５０がない状態であると，１５０
μｍのオーバードライブを加えると、プローブ１００は
塑性変形を生じていたが、硬化した絶縁性ゲル９５０の
存在により、２００μｍのオーバードライブでも塑性変
形が生じないのである。

【００３０】このようにして構成されたプローブユニッ
トＰＵは、取付部材２３０によって基板３００の裏面側
に取り付けられる。この際、プローブユニットＰＵの第
１の案内部材２１０と基板３００の裏面との間に異方性
導電シート４００を介在させるので、プローブ１００と
基板３００の配線パターン３１０とが電気的に接続され
る。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係る垂直作動型プローブカード
は、配線パターンが形成された基板と、この基板に取り
付けられるプローブユニットとを備えており、前記プロ
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、かつ前記配線パターンに電気的に接続
される複数本のプローブと、このプローブが挿入される
複数個の貫通孔が開設された第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、前記第１の案内部材と第２
の案内部材との間に充填される絶縁性ゲルとを有してお
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
れている。

【００３２】このため、複数本のプローブを高密度に配
置したとしても、それらの間には絶縁性ゲルが存在する
ので、接触を確実に防止することができる。従って、よ
り高密度に電極パッドが配置された現在のＬＳＩチップ
等の電気的諸特性の測定に適している。また、絶縁性ゲ
ルを用いることによって、プローブの弾性限界を向上さ
せることができる。

【００３３】一方、本発明に係るプローブユニットは、
配線パターンが形成された基板に取り付けられるプロー
ブユニットであって、測定対象物の電極パッドに対して
垂直に接触させられ、かつ前記配線パターンに電気的に
接続される複数本のプローブと、このプローブが挿入さ
れる複数個の貫通孔が開設された第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、前記第１の案内部材と
第２の案内部材との間に充填される絶縁性ゲルとを有し
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
成されている。

【００３４】かかるプローブユニットを用いると、より
高密度に電極パッドが配置された現在のＬＳＩチップ等
の電気的諸特性の測定に適した垂直作動型プローブカー
ド、すなわちプローブ相互の接触を確実に防止した垂直
作動型プローブカードとすることができる。また、絶縁
性ゲルを用いることによって、プローブの弾性限界を向
上させた垂直作動型プローブカードとすることができ
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
カードに用いるプローブユニットのシート部材の一部を
剥がした概略的斜視図である。

【図３】従来のこの種の垂直作動型プローブカードの概
略的断面図である。

【図４】従来のこの種の他の垂直作動型プローブカード
の概略的断面図である。

【図５】この種の垂直作動型プローブカードに用いられ
るプローブの図面であって、同図（Ａ）はオーバードラ
イブが加えられていない場合の概略的側面図、同図
（Ｂ）はオーバードライブが加えられた場合の概略的側
面図である。

【符号の説明】

１００プローブ１１０接触部１２０接続部２１０第１の案内部材２１１（第１の案内部材の）貫通孔２２０第２の案内部材２２１（第２の案内部材の）貫通孔３００基板３１０配線パターン９５０絶縁性ゲルＰＵプローブユニット６１０ＬＳＩチップ（測定対象物）６１１電極パッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配線パターンが形成された基板と、この
基板に取り付けられるプローブユニットとを具備してお
り、前記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、かつ前記配線パターンに
電気的に接続される複数本のプローブと、このプローブ
が挿入される複数個の貫通孔が開設された第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、前記第１の案
内部材と第２の案内部材との間に充填される絶縁性ゲル
とを有しており、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
形部が形成されていることを特徴とする垂直作動型プロ
ーブカード。
【請求項２】配線パターンが形成された基板に取り付
けられるプローブユニットにおいて、測定対象物の電極
パッドに対して垂直に接触させられ、かつ前記配線パタ
ーンに電気的に接続される複数本のプローブと、このプ
ローブが挿入される複数個の貫通孔が開設された第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、前記第
１の案内部材と第２の案内部材との間に充填される絶縁
性ゲルとを有しており、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いることを特徴とするプローブ
ユニット。