JPS5833700B2 - 固定プロ−ブ・ボ−ド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体ウェハ上に完成された半導体装置の
検査測定に用いられる固定プローブ・ボードに関する。

従来、きわめて多岐にわたるモノリシック半導体集積回
路等の半導体製造工程の中で、ブロービング工程は中間
検査的存在にみられがちであった。

しかし、全工程をマスクドウェハまでと、それ以降完成
品までの工程に大別したとき、ブロービング工程は、ウ
ニハエ程の最終チェック工程であり、後工程での省力化
、合理化に与える影響が極めて大きいことより、極めて
重要な位置づけとなるものである。

すなわち、上記完成品までの後工程における不良発生率
が自動化等により大幅に減少させることが可能となった
ことに伴ない、上記ブロービング工程でのチェック精度
が製品歩留りに大きく関係するものとなるからである。

このブロービング工程で使用されるのが固定プローブ・
ボードであり、例えば、昭和４５年１１月５日に発行さ
れた電子材料〔１１月臨時増刊号〕のｐ１４５に「固定
プローブカードの利用」として、及び特公昭５４−４３
３５４号公報により示されているものが公知である。

この固定プローブ・ボードは、上記［電子材料」に示さ
れているように、調整式マルチポイントプローバにおけ
る針合せ、保守等の量産品に対する作業性が悪いという
欠点を解決したものとして、その有用性が示されている
。

そして、その構造の詳細は、特公昭５４−４３３５４号
公報に開示されている。

この固定プローブ・ボード（テスト・プローブ組立体）
は、第１図の要部平面図、及び第２図の断面図に示すよ
うに、プリント基板１にプローブ針２を支持体４と固着
層５とにより円錐放射状に固定したものである。

しかし、被測定物である半導体チップの形状は方形（正
方形又は長方形）であり、その周辺部に設けられる電極
（ポンディングパッド）に対応して揃えられるプローブ
針の尖端３の配列も必然的に方形を形作るものとなるた
め、上述のように、プリント基板の面に関して特定の鋭
角をもって円錐放射状にプローブ針を固定した場合、固
定部から先端までのプローブ針の長さがそれぞれ異なる
こととなり、先端部の上記プリント基板の面に対する垂
直方向の距離が異なるものとなる。

すなわち、上記特定の鋭角をθとして、長さの相違を△
ｔとした場合の垂直方向の差△ｈは、△ｈ−△、／、ｓ
ｉｎθで求められ、θを９°とした場合には、△ｔがｏ
、５ｍ異なるごとに、７８μづつ△ｈが異なるものとな
る。

ちなみに、長さｔ＝４１／ｍとｔ＝６７１１；ＩＩＩの
プローブ針の間では、３１３μ（△ｈ）も異なってしま
うものである。

そして、上記プローブ・ボードの組立方法は、上記円錐
放射配列を形作り、中央部に測定電極に対応した小孔が
形成された位置合せマスクを有する組立治具を用い、上
記プローブ針の尖端をマスクの小孔に挿入した状態でプ
ローブ針を配夕１ル、支持体にプローブ針を固着した後
、プリント基板に取り付けるものである。

したがって、固定されたプローブ針の尖端には上述のよ
うな垂直方向のバラツキが生じ、尖端の平面度（尖端が
形作る平面のバラツキ）が±２５μ以内に目視での観察
による手作業により調整しなければならないという欠点
がある。

なお、プローブ針の先端部は、略垂直方向に曲げられる
ものであるので、上記曲げ部分の垂直方向のバラツキが
あっても、曲げ部分から尖端までの長さを調整すること
により、上記バラツキを補正することが考えられるが、
曲げ部分から尖端までの長さがそれぞれ微小に異なる多
種類のプローブ針を形成しなければならず、その選別を
伴なうプローブ針の配列を必要とし実際的でない。

また、上記調整作業により規定された平面度にプローブ
針の尖端を揃えるものとした場合でも、プローブ針の固
定部から尖端までの長さが異なることにより、被測定物
の電極への圧着時の針圧にバラツキが生じる。

この針圧のバラツキは、プローブ針に対するストレスの
バラツキを意味し、それぞれ異なる残留ひずみにより尖
端の平面度にバラツキを生じて、平面度の再調整を必要
とする時間的周期が短かくなり、耐久性に欠けるという
問題がある。

さらに、上述のように、尖端の平面度のバラツキ、及び
プローブ針の長さの相違による針圧のバラツキは、ウェ
ハチップが不均一な圧力により結晶構造が変化して半導
体素子特性を変化させるというピエーゾ効果を有するも
のであるため、被測定物であるウェハチップに悪影響を
及ぼすとともにテスト結果の信頼性が保たれないという
問題を生じしめるという上記様々の欠点を有することが
判明した。

この発明は、上記問題を解決するためになされたもので
あり、新規な固定プローブ・ボードを提供するためにな
された。

この発明は、プローブ針を固定部から先端部にかけて略
一平面上に配夕１ル、測定電極に対応する所定の位置で
先端部を略垂直に曲げ、その尖端を測定電極に対向して
位置合せした構成とするものである。

以下、この発明を実施例とともに詳細に説明する。

第３図は、この発明の要部一実施例を示す平面図である
。

この実施例においては、プリント基板１の中央部に設け
られた方形の開口９の部分に、多数のプローブ針２を、
それぞれの尖端３が被測定物である半導体チップの電極
に位置合せされ、これらの尖端３が形作る方形の各辺に
対応して、それぞれが略平行になるように配列するもの
である。

このために、上記プローブ針２を固定する支持体４の形
状も、上記開口９に合せた方形とするとともに、その支
持表面がプリント基板１の平に関して平行となるように
するものである。

そしてこの支持体４の支持表面に配列されたプローブ針
２の固定部分を埋設するように固着層５を形成するもの
である。

したがって、各プローブ針２は固定部分からプリント基
板１の開口９に向って延びた先端部分の配列は、上記プ
リント基板１の面に関して平行な面を形作るように配列
されるものである。

そして、このプローブ針２の配列にあたっては、固定部
から先端までの長さがすべてのプローブ針が略同−とな
るように構成するものである。

このために、支持体４の内側の方形と、プローブ針２の
尖端３が形作る方形とは、同一の中心点を有するように
構成されるものである。

また、プローブ針２のプリント基板１の配線パターンへ
の接続を行なう接続端側は、プリント基板１の配線パタ
ーンの接続端に応じて、固定部から曲げるように構成す
るものである。

すなわち、プリント基板１は、上記開口９の周辺部に放
射状に形成された接続端を有するプリント配線手段６，
６′が形成される。

上記配線手段６は、第１放射部を構成するもので、スル
ーホール８を介して、同図において裏面側の配線手段に
接続されて、上記裏面側においてプリント基板１の差し
込み側まで延びるプリント配線手段が形成される。

一方、上記配線手段６′は、第２の放射部を構成するも
ので、そのまま延びてプリント基板１の差し込み側まで
形成されるものである（図示せず）。

上記配線手段６，６′は、交互に形成され、対応するプ
ローブ針と半田７により接続されるものである。

また、第４図の断面図に示すように、プローブ針２の先
端部は、測定電極に対応する位置で略垂直に曲げられ、
その尖端３は、電極面に対向するように構成される。

この曲げ部分の長さは、各プローブ針が同一となるよう
に形成するものとする。

したがって、プローブ針の尖端３は、プリント基板１の
面に関して平行な一平面を形作るものとなる。

なお、この実施例において、支持体４の支持表面と内側
の側面には溝ｌＱａ、１０ｂを形成して、この溝を含む
支持体４の表面に固着層５を形成するものである。

特に、上記溝１０ａは、くさび形として、プローブ針２
の固定部における支持体４への固着層５による固着効果
を高めるものである。

上記固着層５は、時間の経過とともに、又は力日熱によ
り加工硬化する接着材で上記プローブ針２を支持体４の
支持表面に固着するものであり、加工時の流動性により
、容易に溝１０ ａ 、Ｉ Ｑ ｂに注入した状態で接
着硬化させることができる。

なお、同図においては、断面部分のみを示すものである
。

また、プローブ針２の固定部から先端にかけてプリント
基板１の面に関して平行に構成するものであるため、先
端の曲げ部分の長さを、前記従来のプローブ・ボードの
ように円錐放射状に配列する場合に比べて長くする必要
がある。

したがって、第５図ａ、ｂに示すように、曲げ部分２ａ
を垂直方向に平たくするものとして、電極への圧着時の
曲げ部分２ａの強度を大きくすることが望ましい。

以上説明したこの実施例によれば、プローブ針の固定部
から先端にかけてプリント基板の面に関して平行に配列
するものであるため、固定部から先端までの長さく固定
点から尖端までの距離も同様）に略一定とすることがで
きる。

すなわち、前記従来のプローブ・ボードのように、プロ
ーブ針を円錐放射状に配列した場合には、支持体による
支持点は必然的に円形となるものであり、プローブ針の
電極に対応する尖端が方形を形作ることより、前述のよ
うに固定部から先端にかけての長さがそれぞれ異なるも
のとならざるを得ないが、この実施例のようにプローブ
針を固定部から先端にかけてプリント基板の面に関して
平行の平面を形作るように配夕１ルた場合には、支持体
の形状、言い換えればプローブ針の支持点を任意の位置
に設定できることの結果、電極パターンに応じて上述の
ように先端部分の長さをすべてのプローブ針に対して略
同−に構成できるものとなるのである。

このことより、例えば、中央部に開口ないし凹部を設け
、その開口に電極パターンに応じて形成された小孔を有
する位置合せマスクを設けた組立治具を用い、上記小孔
にプローブ針の先端部での略垂直に曲げられた尖端部分
を挿入して位置合せして配夕１ル、この状態でプローブ
針を支持体に固着した後、プリント基板に支持体を固着
して、接続端側を適当に曲げて放射状として対応するプ
リント配線に半田付けするという簡単な組立作業のみで
、固定されたプローブ針尖端の平面度を必要とされる範
囲に設定することができる。

すなわち、各プローブ針の曲げ部分の長さを一定に形成
しておけば、上記治具の表面にプローブ針を並べるだけ
で、尖端が形作る平面は、治具の表面に平行な面とする
ことができるからである。

この場合、上記マスクに形成した小孔の深さ、ないし凹
部の深さを上記曲げ部分の長さに応じて精度良く形成し
ておけば、曲げ工程での尖端曲げ部分長さに多少のバラ
ツキがあっても、上記配列での小孔の深さ、又は凹部底
面でプローブ針の尖端が揃えられることより、簡単に補
正することができる。

したがって、プローブ針を固定した後、従来のプローブ
・ボードのように、尖端の平面度を所定の範囲内に設定
するという目視観察による煩られしい調整作業が省略で
き、しかも、その平面度の向上を図ることができる。

また、固定部から先端までの長さが各プローブ針に対し
て同一にできるため、各プローブ針の針圧が均一にでき
ることより、前記半導体チップにおけるピエーゾ効果が
防止でき、ブロービング工程での不良発生原因が防止で
きるとともに、そのテスト結果の信頼性が向上し、結果
として製造歩留を向上させることができる。

さらに、各プローブ針のストレスも均一となるため、繰
り返し圧着による残留ひずみも各プローブ針について同
様に生じるものであるため、尖端の平面度のバラツキも
小さくなり、耐久性を向上させることができる。

また、従来のプローブ・ボードでは、プリント基板の面
からプローブ針尖端に至る距離を特定の鋭角を持たせる
ことにより得られるという考えより、先端部分における
垂直方向への曲り部分の長さを２００μ程度しか設定し
ていなかった。

しかし、不良チップに対するインクの表面張力による盛
り上り高さが１５０μ〜２００μ程度になるものである
。

したがって、インクのマークが付されたチップの隣のチ
ップへの圧着時に、プローブ針の先端部分にインクが付
着して、繰り返し圧着での振動等により尖端部分にまで
インクが垂れ下り、接触不良の原因となる。

このことは、特にプローブ針尖端が摩滅して上記曲り部
分の長さが短くなったときに生じ易いものである。

この実施例のように、プローブ針をプリント基板の面に
関して平行にプローブ針を配列した場合には、必然的に
上記曲げ部分の長さを大きくするものであり、プローブ
針の尖端の次に半導体チップの面に近くなる部分は、固
着層となるものである。

したがって、仮りにインクの盛り上り部分が接触する可
能性があるのは、固着層となることより、上述のような
接触不良の原因が防止できるという効果も有することと
なる。

さらに、プローブ針の固定点から尖端までの距離が一定
であるということは、プローブ針の電極表面の圧着時に
おける針の食い込み量による尖端の電極表面の移動量が
均一になるため、電極への位置合せが簡単になるもので
ある。

すなわち、この針の食い込み量による尖端の移動量が異
なると、上記移動量により電極部分からはずれないよう
にすべての針の尖端に配慮しなければならないし、食い
込み量を大きくとれないからである。

この発明は、前記実施例に限定されず、例えば第６図に
示すように、プローブ針２の配列は、略円形を形作る放
射状としてもよい。

すなわち、プローブ針２の固定部から先端にかけては、
プリント基板１ｂの面に関して平行な面を構成するよう
に配列するものであり、固定部から先端部までの長さを
同一にするように、固着層（支持体）５の内側の形状を
設定するものである。

これにより、プローブ針は、はぼ直線状に配列できるも
のであり、隣接するプローブ針間の間隔が大きくできる
ことより、プローブ針間における寄生容量を程減できる
ものとなる。

このように、プリント基板に直接取り付けるものとして
もよいし、同図に示すように、円形の第１のプリント基
板１ｂに取り付けるものとしてもよい。

このプリント基板１ｂは、プリント配線６に半田付は等
された同図において裏面側に突出する接続ピンが設けら
れている。

そして、この接続ピンをソケットが設けられた第２のプ
リント基板に取り付けるようにするものとしてもよい。

すなわち第７図の側面略図に示すように、差し込み側１
ａ’まで延びたプリント配線が両面に形成され、上記プ
リント基板１ｂの大きさの開口を有し、上面側に上記プ
リント基板１ａの対応する配線とそれぞれ接続された差
し込み穴を有するリング状のソケットが設けられた第２
のプリント基板１ａの上記ソケット１２の差し込み穴に
ピン１１を挿入するものである。

このような構成とした場合には、プローブ針を固定した
第１のプリント基板１ｂの分離、取替が可能となるため
多品種にわたり、第２のプリント基板１ａが使用でき、
取り扱いが便利になるものである。

また、上記支持体及び固着層は、プローブ針間の絶縁分
離を行なうため、絶縁性を有するものであるが、支持体
は、少なくとも平面のみが絶縁性を有するものであれば
よい。

したがって、支持体は、アルミニウムで構成し、その表
面に酸化膜を形成したものを用いてもよい。

また、プリント基板は、合成樹脂の他、セラミック基板
等の他の絶縁物で構成したものであってもよく、差し込
み側の電極までをワイヤによる配線を用いるものとして
もよい。

また、プリント基板と支持体とは、前記実施例のように
かん合部を設けて固着する必要はなく、プリント基板の
表面に支持体を取り付けるものとしてもよい。

さらに、プローブ針の材料は所要の導電性、バネ性、及
び強度があれば、伺んであってもよく、支持体に設けた
溝は設けることが望ましく、一方のみであってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術の一例を示す平面図、第２図は、そ
の断面図、第３図は、この発明の一実施例を示す平面図
、第４図は、その断面部分のみを示す図、第５図ａは、
プローブ針先端部の上面図、第５図すは、その側面図、
第６図は、この発明の他の一実施例を示す平面図、第７
図は、この発明の他の一実施例を示す側面略図である。 １・・・・・・プリント基板、１ａ・・・・・・第２の
プリント基板、１ｂ・・・・・・第１のプリント基板、
１ ａ／・・・・・・差し込み側、２・・・・・・プロ
ーブ針、２ａ・・・・・・先端部、３・・・・・・尖端
部、４・・・・・・支持体、５・・・・・・固着層、６
・・・・・・配線手段（第１放射部）、６′・・・・・
・配線手段（第２放射部）、７・・・・・・半田、８・
・・・・・スルーホール、９・・・・・・開口、１０ａ
、１０ｂ・・・・・・溝、１１・・・・・・接続ピン、
１２・・・・・・ソケット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中心部に開口が設けられ、この開口部周辺に対応す
   る下面側の所定の位置に接続端を有する複数の配線手段
   が設けられたプリント基板と、上記接続端に一端がそれ
   ぞれ接続され、その固定部とされる中間部から他端まで
   の長さがはシ一定に設定されて配列され、その先端部か
   はゾ垂直下方に曲げられた接触尖端を有し、測定すべき
   半導体チップの電極に対向して位置合わせされた複数の
   プローブ針と、上記開口周辺に設けられ、上記プローブ
   針の上記固定部と接触して面状支持する一平面を構成す
   る支持表面を有し、この支持面の一部及び／又は支持表
   面近傍の側面に溝が設けられ、硬質であって少なくとも
   その表面が絶縁性を有する支持体と、上記プローブ針の
   固定部を埋設させるように上記支持体の上記溝を含む支
   持面に設けられた絶縁性の固着層とを含むことを特徴と
   する固定プローブボード。