JPH1096747A - プローブカード - Google Patents

プローブカード

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JPH1096747A
JPH1096747A JP25273096A JP25273096A JPH1096747A JP H1096747 A JPH1096747 A JP H1096747A JP 25273096 A JP25273096 A JP 25273096A JP 25273096 A JP25273096 A JP 25273096A JP H1096747 A JPH1096747 A JP H1096747A
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Yoshihiro Aoki
芳広 青木
Noriaki Kato
典昭 加藤
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Nippon Denki Factory Eng Kk
日本電気ファクトリエンジニアリング株式会社
Nec Corp
日本電気株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】プローブカードにおけるプローブ針の修理や交
換を可能にし、コスト削減および運用面での実用性を高
めることにある。 【解決手段】半導体素子の電極と同位置に加工された穴
を持つ上部位置決めプレート2a,2bと、これらに挟
まれる可動プレート4と、下部位置決めプレート5とか
ら構成され且つプローブ針1をマトリックス状に配置さ
れたコンタクトブロック8を印刷配線板7に結合する。
この可動プレート4を可動プレート固定部品6で横方向
に移動させ、各プレートの壁面とプローブ針1とを圧接
することによりプローブ針1を上下方向に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子の電気的
特性試験を行うプローブカードに関し、特にペレット試
験を行うために、基板に対し垂直なプローブ針をマトリ
ックス状に備えたプローブカードに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、プローブカードは半導体素子の
電気的特性試験を行うために、半導体素子の電極にプロ
ーブカードの接触子(プローブ針)を接触させ、電気的
導通を確認したりするための試験装置への接続治具とし
て使用されている。特に、ウェーハ上の各半導体素子
(ペレット)を分離する前の状態で1つ1つをテストす
るために用いられている。
【0003】近年では、このような半導体素子として、
素子の外形寸法の縮小化に伴なって、矩形状(もしくは
正方形状)の半導体素子の表面全体にマトリックス状に
電極を配置した構造のものが表われている。かかる構造
の半導体素子に対応するために、垂直針方式のプローブ
カードが用いられている。
【0004】図5(a),(b)はそれぞれ従来の一例
を示す垂直針式プローブカードの断面図および位置決め
プレートの裏面図である。図5(a),(b)に示すよ
うに、従来のプローブカードは、プリント配線板7に固
定部材14を介しコンタクトブロック8aを固定した構
造を有しており、コンタクトブロック8aは位置決めプ
レート5,固定プレート16によりプローブ針1を保持
している。また、プリント配線板7は、内層パターン1
0および配線15により、プローブ針1と接続座3とを
接続している。すなわち、たわみを利用したバネ構造に
より接触圧を与えるプローブ針1は、プリント配線板7
に対し、配線15で接続された内層パターン10によ
り、テスタ(図示省略)とのインターフェースである接
続座3に接続されている。
【0005】このプローブ針1は、位置決めプレート5
を貫通するようにして、マトリックス状に配置され、そ
の高さ(先端部)が揃った状態でウェーハ20の個々の
半導体素子に接触させる。
【0006】図6(a),(b)はそれぞれ図5におけ
るプローブカードのプローブ針固定部の2つの例の拡大
断面図である。まず、図6(a)に示すように、コンタ
クトブロック8aの一例としては、プローブ針1を位置
決めプレート5と固定プレート16とに通しておき、固
定プレート16の穴17に接着剤18を入れて固定する
ものが一般的である。
【0007】また、図6(b)に示すように、別のコン
タクトブロック8aの例としては、固定プレート16を
2つ用い、それらの間に樹脂19を充填することによ
り、プローブ針1を固定することも行われている。
【0008】このようなプローブ針1の固定は、最初に
ウェーハ20に接触するプローブ針と最後に接触するプ
ローブ針との差が所定の範囲に納まるように製造されて
いる。
【0009】図7(a),(b)はそれぞれ図5におけ
るプローブカードのプローブ針のばらつき状態の正面図
および矯正状態の正面図である。図7(a)に示すよう
に、ウェーハ20に対し、プローブ針1の高さばらつき
が発生したとき、半導体素子の電極とプローブ針1のコ
ンタクト圧がばらつくことによって発生する接触の不安
定さ、すなわち測定歩留りの低下などを引き起こす。
【0010】この測定歩留りの低下などを避けるため、
従来のプローブカードでは、図7(b)に示すように、
コンタクトブロック8aからのプローブ針1の先端の突
出量、つまり高さばらつきを或る規定範囲に納めるよう
に製造している。なお、プローブ針1の先端、すなわち
半導体素子の電極に接触する先端部は、コンタクト性を
向上させるために、一般に鋭角に加工されている。
【0011】また、上述したプローブカードの他にも幾
つかの構造がある。例えば、特開平3−185847号
公報に示されるようなユニバーサルプローブカードなど
がある。
【0012】図8はかかる従来の他の例を示すプローブ
カードのコンタクト部の拡大断面図である。図8に示す
ように、このプローブカードは、パフォーマンスボード
26にバネ25を介してプローブ針21を保持しておく
構造であり、そのプローブ針21は、固定用ボード22
に固定したエアシリンダ23のピストン端部24によ
り、測定に使用するときのみ押し出される。この場合に
は、ピストン24とプローブ針21とが分離できるの
で、針の単ピン交換や全ピン交換には、プローブ針21
とバネ25とを一緒に納めたパフォーマンスボード26
を交換することにより、実現している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の垂直針
方式のプローブカード(前者のカード)は、プローブ針
の固定を一括して行っており、プローブ針固定を安定し
て制御することが困難である。したがって、プローブ針
固定後に針先端の高さバラツキが或る規定値に納まって
いなかったときには、プローブ針を接着剤や樹脂で固定
しているため、再作製せざるを得ないという欠点があ
る。
【0014】また、実際の使用にあたり、針先の劣化は
電極にプローブ針を接触させることによる摩耗と異物の
付着とに起因している。しかし、この異物の除去は、針
先を研磨して行うのが一般的であり、これによっても研
磨による摩耗が発生する。このような針先劣化によるプ
ローブ針の交換は、プローブカードそのものの作り直し
を意味している。
【0015】要するに、前者のカードにあっては、単ピ
ンの修理が不可能であり、結果的に高価なものになって
しまう。
【0016】一方、ユニバーサルプローブカード(後者
のカード)は、実際の使用にあたり、エアシリンダに空
気を供給したり、プローバ装置で使用するとき、針の選
択機能などを追加する必要があるので、従来のプローバ
装置では使用できないという問題がある。なお、ここで
言うプローバ装置とは、プローブカードを取り付け、ウ
ェーハ上のペレットにプローブを合せて接触させる機能
を備えた装置である。
【0017】一般に、プローブカード単体として、針と
電極との接触の良し悪しを左右する接触圧は、数g単位
で調整できることを要求されているが、この厳しい要求
をエアシリンダで制御することは難しい。また、100
0ピンを超える電極を持つ半導体素子用プローブカード
に対しては、エアシリンダを取り付けること自体に困難
性があり、コスト的にも問題がある。
【0018】本発明の第1の目的は、かかる垂直針方式
のプローブカードの各種問題点を解決することにあり、
特に従来使用している測定装置にそのまま適用でき、単
純な構造にして且つプローブ針の固定を自在に行うこと
のできるプローブカードを提供することにある。
【0019】また、本発明の第2の目的は、組立時のプ
ローブ針先の突出量を均一に調整すること、すなわち高
さのバラツキを調整できるようにするとともに、組立後
のプローブ針単体の交換をも可能にするプローブカード
を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明のプローブカード
は、半導体素子の電極と同位置に加工された穴を持つ複
数の上部位置決めプレートと、前記複数の上部位置決め
プレートに挟まれる可動プレートと、下部位置決めプレ
ートと、前記各プレートを貫通し且つマトリックス状に
配置されたプローブ針と、前記可動プレートを横方向に
移動させる可動プレート固定部品とを備えたコンタクト
ブロックをプリント配線板に結合し、各プレートの壁面
に前記プローブ針を圧接して前記プローブ針を固定する
ように構成される。
【0021】また、本発明のプローブカードにおける前
記コンタクトブロックの第1の上部位置決めプレート
は、前記プリント配線板に固定して形成される。
【0022】また、本発明のプローブカードにおける前
記プリント配線板は、前記プローブ針と接触するピンソ
ケット構造体を備え、前記コンタクトブロックと分離で
きる構造にして形成される。
【0023】さらに、本発明のプローブカードにおける
前記プローブ針もしくは前記上部位置決めプレート,前
記可動プレートの穴部は、滑り止め加工を施して形成さ
れる。
【0024】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0025】図1(a),(b)はそれぞれ本発明の第
1の実施の形態を説明するためのプローブカードにおけ
るプローブ針開放状態の固定部拡大断面図および固定状
態の固定部拡大断面図である。まず、図1(a)に示す
ように、本実施の形態のプローブカードは、プリント配
線板7にコンタクトブロック8を取り付けたものであ
り、プローブ針1を固定していない状態の固定部断面を
示している。そのコンタクトブロック8は、マトリック
ス状に配置され且つたわみを持って形成されるプローブ
針1と、プローブ針1をプリント配線板7に対して位置
決めする上部位置決めプレート2a,2bと、これら上
部位置決めプレート2a,2b間に装着される可動プレ
ート4と、プローブ針1をプリント配線板7に対して垂
直に保持する下部位置決めプレート5とを有し、可動プ
レート4を固定するために、上部位置決めプレート2b
の端部に90度回転できる可動プレート固定部品6を備
えている。また、ここでは上部位置決めプレート2aが
プリント配線板7に固定される。
【0026】すなわち、プローブ針1は半導体素子の電
極と同位置に穴を形成された上部位置決めプレート2
a,2bと、これら上部位置決めプレート2a,2bに
挟まれた可動プレート4と、下部位置決めプレート5と
によって支持されている。この可動プレート4の穴部が
他のプレートの穴部と同位置にあるときには、プローブ
針1は固定されていない。従って、この状態にあるとき
には、プローブ針1の抜き差しが自由であり、プローブ
針1の交換や高さ調整を行うことができる。
【0027】一方、図1(b)に示すように、プローブ
針1の固定状態においては、可動プレート固定部品6を
90度回転させることにより、可動プレート4を横方向
に移動させ、プローブ針1の上下方向の固定を行ってい
る。この固定状態は、可動プレート4を横に移動させる
ことで、プローブ針1を上部位置決めプレート2a,2
bの位置決め穴の壁面に押圧させ、その摩擦力を利用し
て固定している。この固定状態は、可動プレート固定部
品6によってロックされているが、このロックは何時で
も解除することができる。
【0028】本実施の形態によれば、従来の垂直針プロ
ーブカードの製造歩留りに影響を与えていたプローブ針
の高さの調整が組立後でも可能になり、コストを下げる
ことができる。
【0029】図2(a),(b)はそれぞれ本発明の第
2の実施の形態を説明するためのプローブカードにおけ
るコンタクトブロックとプリント配線板の接続状態の拡
大断面図および分離状態の拡大断面図である。図2
(a)に示すように、本実施の形態は、コンタクトブロ
ック8をプリント配線板7に対して分離できる構造とし
たことにある。具体的には、前述した図1(a)におけ
る上部位置決めプレート2a,2bと可動プレート4と
下部位置決めプレート5とからなるコンタクトブロック
8をプリント配線板7に埋込んだピンソケット構造体9
に装着すること、すなわちプローブ針1の上端をスルー
ホールを介して内層パターン10に接続されるピンソケ
ット構造体9に差し込むことにより、プローブ針1との
接続を行うものである。なお、内層パターン10は、図
示省略した測定装置の接続パッドに接続されている。
【0030】かかるプローブ針1は、ピンソケット構造
体9のバネによりプローブ針1の表面との間の摩擦によ
り接触しているだけであるので、抜き差しが可能であ
る。
【0031】図2(b)に示すように、コンタクトブロ
ック8をプリント配線板7より取り外しできる構造にす
ると、すなわちコンタクトブロック8を独立させると、
プローブ針1の固定を解除するだけでプローブ針1の交
換が可能になる。このため、プローブ針1が破損しても
作り替えが不要になり、プローブカードの枚数を余分に
持つ必要がなくなる。すなわち、コンタクトブロックと
プリント配線板を一体化したプローブカードの作り替え
が不要になる。
【0032】図3は本発明の第3の実施の形態を説明す
るためのプローブカードにおけるプローブ針と各プレー
トの拡大断面図である。図3に示すように、この場合は
ピンとプレートとの摩擦力を増大させるため、プローブ
針1の固定部分に滑り止め加工部11を形成するととも
に、上部位置決めプレート2a,2bと可動プレート4
のピン貫通部内にそれぞれ滑り止め加工部12を形成し
たものである。この滑り止め加工部11には、例えばメ
ッシュ加工を部分的に施しており、また各プレート2
a,2b,4の滑り止め加工部12にも同様のメッシュ
加工等を施こすことにより、プローブ針1の固定をより
確実にしている。
【0033】図4は図3に示すプローブ針の変形例を説
明するための正面拡大図である。図4に示すように、こ
の場合は図3の例をより簡単にしたものであり、プロー
ブ針1の固定される部分に細線13を巻き付けたもので
ある。このときには、各プレート側には、滑り止め加工
を施しても、あるいは施さくてもよく、同様の滑り止め
機能を実現することができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のプローブ
カードは、配線板に対して垂直に且つマトリックス状に
配置されるプローブ針と、これらのプローブ針を固定し
たり、保持するためのコンタクトブロックとを有し、そ
のコンタクトブロックを複数の固定プレートとそれらの
間に設けられる可動プレートおよび可動プレート固定部
材とで形成することにより、組立後でもプローブ針の先
端の高さの調整を可能にし、針1本ずつの交換等を実現
できるという効果がある。
【0035】すなわち、従来はプローブ針に1本でも不
具合があった場合、再調整や針交換ができないため、プ
ローブカードの製造コストを増大させていたが、本発明
によれば、この点を排除できるとともに、予備品を必要
以上に持つことも解消させることができる。
【0036】また、本発明のプローブカードは、プロー
ブ針の先端の高さのばらつきを規定することにより、電
極との接触を安定にし、半導体素子の試験結果の信頼性
を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を説明するためのプ
ローブカードにおけるプローブ針開放状態および固定状
態の固定部拡大断面図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態を説明するためのプ
ローブカードにおけるコンタクトブロックとプリント配
線板の接続状態および分離状態の拡大断面図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態を説明するためのプ
ローブカードにおけるプローブ針と各プレートの拡大断
面図である。
【図4】図3に示すプローブ針の変形例を説明するため
の正面拡大図である。
【図5】従来の一例を示す垂直針式プローブカードの断
面および位置決めプレートの裏面を表わす図である。
【図6】図5におけるプローブカードのプローブ針固定
部の2つの例の拡大断面図である。
【図7】図5におけるプローブカードのプローブ針のば
らつき状態および矯正状態の正面図である。
【図8】従来の他の例を示すプローブカードのコンタク
ト部の拡大断面図である。
【符号の説明】
1 プローブ針 2a,2b 上部位置決めプレート 4 可動プレート 5 下部位置決めプレート 6 可動プレート固定部品 7 プリント配線板 8 コンタクトブロック 9 ピンソケット構造体 10 内層パターン 11,12 滑り止め加工部 13 細線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子の電極と同位置に加工された
    穴を持つ複数の上部位置決めプレートと、前記複数の上
    部位置決めプレートに挟まれる可動プレートと、下部位
    置決めプレートと、前記各プレートを貫通し且つマトリ
    ックス状に配置されたプローブ針と、前記可動プレート
    を横方向に移動させる可動プレート固定部品とを備えた
    コンタクトブロックをプリント配線板に結合し、各プレ
    ートの壁面に前記プローブ針を圧接して前記プローブ針
    を固定することを特徴とするプローブカード。
  2. 【請求項2】 前記コンタクトブロックの第1の上部位
    置決めプレートは、前記プリント配線板に固定した請求
    項1記載のプローブカード。
  3. 【請求項3】 前記プリント配線板は、前記プローブ針
    と接触するピンソケット構造体を備え、前記コンタクト
    ブロックと分離できる構造にした請求項1記載のプロー
    ブカード。
  4. 【請求項4】 前記プローブ針もしくは前記上部位置決
    めプレート,前記可動プレートの穴部は、滑り止め加工
    を施した請求項1記載のプローブカード。
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