JPS62182672A

JPS62182672A - 試験用プロ−ブ

Info

Publication number: JPS62182672A
Application number: JP62001561A
Authority: JP
Inventors: Ee Garetsutoson Garetsuto; ガレット・エー・ガレットソン; Shii Chiyao Kurinton; クリントン・シー・チャオ; Pii Niyuukamanzu Aamando; アーマンド・ピー・ニューカマンズ; Shii Resurii Buraian; ブライアン・シー・レスリー; Dee Fuosutaa Jiyatsuku; ジャック・デー・フォスター; Guriinsutain Maikeru; マイケル・グリーンスタイン; Matsuta Fuaritsudo; ファリッド・マッタ; Jiyorii Robaato; ロバート・ジョリー
Original assignee: Yokogawa Hewlett Packard Ltd
Current assignee: Hewlett Packard Japan Inc
Priority date: 1986-01-07
Filing date: 1987-01-07
Publication date: 1987-08-11
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: EP0230348A2; JPH0833413B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、被試験デバイスの入出力バンドに接触して信
号の入出力を行なうためのプローブ針を備えた試験用プ
ローブに関する。

（発明の技術的背景及びその問題点〕従来技術でできた集積回路の試験用プローブは、いくつ
かの重要な制限を持っている。それらの試験用プローブ
は、集積回路上の限定された数の入出力パッドに接続さ
れ、その集積回路を試験するだめの信号は、低周波数が
用いられている。また、各プローブ針は典型的に、タン
グステン・ワイヤで作られており、その鋭い針先は、電
気的接触を低インピーダンスにするために、集積回路上
の入出力パッドを掘り進む。これらの試験用プローブは
１００以下の入出力バンドを持つ集積回路には、充分使
える。しかしながら、プローブ針の数が１５０以上にな
ると扱いに＜＜、実用的でなくなる。また、製作が難し
く、かつ、高価な物となり、短絡や損傷も生じやすく、
また、プローブ針相互間に不必要な静電結合を生じやす
くなる。加えて、信号の品質も劣下する。プローブ針相
互間の静電結合はクロストークを引き起こす。インピー
ダンスの不整合は、信号の反射を引き起こす。プローブ
針のもつ高インダクタンスは、帯域幅を制限する。

集積回路技術の進歩は、あきらかに、従来の試験用プロ
ーブで試験できた事態上の試験要求を持つ集積回路を生
み出した。これらの集積回路は１５０以上の入出力バン
ドを持っている。さらに、これらのバンドは、すべて、
チップの表面にあり、周辺ではない。したがって、これ
らのチップを試験する試験用プローブは、それに対応す
る数のプローブ針を、チップの全表面を探針できるよう
に配置しなければならない。

集積回路は、１００ＭＨｚあるいはそれ以上の周波数で
動作する。従来のプローブはこのような高周波数の信号
を大きく歪ませる。それゆえ、低周波数の信号での試験
に制限される。この主なる制限は動作周波数における試
験をデバイスのパフケージング後に延ばす。パッケージ
ングは典型的なもので、集積回路それ自体の値段の３〜
４倍の費用がかかる。パッケージング後で、不良の集積
回路を捨てることは、損害が大きい。さらに、この集積
回路が表面実装技術が使われているマルチチップキャリ
アに実装されている時は、損害はいっそう大きくなる。

一般に、表面実装デバイスは、その他の表面実装デバイ
スを持つマルチチップキャリアのような第２レベルのパ
ンケージの中に実装するまでは、試験することができな
い。この時点で不良が見つかると、手直しの費用が高く
なる。これを避けるため、表面実装用の集積回路は、ウ
ェハ一段階で、動作周波数における試験が行なわれるべ
きである。

〔発明の目的〕

本発明は、ＤＵＴの入出力バンドと試験用プローブの接
触バンドとの間の高さのバラツキの補正（アライメント
）が容易にでき、したがって、両者間の接触圧２接触抵
抗も各接点ごとに均一にできると共に、１００　Ｍ　Ｈ
ｚ以上の高周波数の信号においても、ウェーハ一段階で
ＸＤＵＴの試験ができる、多数接触パッドを有する試験
用プローブを提供することを目的とする。

〔発明のイ既要〕

本発明の一実施例の試験用プローブは、集積回路上の何
千もの入出力バンドをアクセスする能力を持つ。また、
パッケージされる前の集積回路上での高周波数試験も行
なうことができる。本発明の試験用プローブは柔軟性の
ある膜（ｆｌｅｘｉｂｌｅｍｅｍｂｒａｎｅ　、以下フ
レキシブル・メンブレーンと書く）上にリード線（ｌｅ
ａｄ）や接触パッド（ｃｏｎｔａｃｔｐａｄ）を作るた
めに、集積回路リソグラフィー（ｉｎ　ｔｅ−ｇｒａｔ
ｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）を用
いている。本発明は、多用途で、相対的に安価で、正確
な接触を集積回路上の何百、何千もの入出力バッドに与
　１える。この試験用プローブの接触パッドの込み具合
は集積回路リソグラフィー技術によってのみ制限を受け
るので、集積回路上のトランジスタ密度に常に追従でき
る。

集積回路リソグラフィーを用いて、リード線や接触パッ
ドを形成することは、いくつかの便利な点がある。この
印刷技術を用いると、接触パッドを正確に、かつ、入り
組んだパターンの中に作成することができる。また、接
触パッドへ接続するリード線を正確な仕様を満たす伝送
線として、形成することもできる。リード線とテスター
の駆動回路との間の信号反射または、電圧反射を減じる
ように、また、隣接するリード線間のクロストークを減
じるように、伝送線路パラメータを選ぶこともできる。

フレキシブル・メンブレーンは、いくつかの便利箸点を
持っている。インピーダンス整合用デパる。また、フレ
キシブル・メンブレーンは、ＤＵＴと試験用プローブ間
の高さのバラツキを補正するために、変形させることも
できる。ＤＵＴの入力インピーダンスは、リード線及び
テスターの駆動回路の出力インピーダンスと大きく違っ
ていても良い。このことは、インピーダンス整合用デバ
イスをＤＯＴの近くに設置することによって補正できる
。このことは、伝送線路とＤＯＴ間の信号の歪みを最小
にし、かつ、電力伝送を最大にする。

フレキシブル・メンブレーンは、電源用バイパスコンデ
ンサをＤＵＴの近くに設置することも可能にする。ＤＵ
Ｔに近接してこれらのコンデンサを設置することは、Ｄ
ＵＴとコンデンサ間のパスの廊インダクタンスを最小限にし、電波電圧を安定化する。

フレキシブル・メンブレーンに与えられる圧力は、ＤＵ
Ｔの入出力バッドに接触パッドを押しつけるように働く
。その圧力は、高分子ばね（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ　ｓｐ
ｒｉｎｇ）のような、ばねデバイスによって与えられる
。高分子ばねの寸法は、フレキシブル・メンブレーンの
接触パッドがＤＵＴに押しつけられる時、その接触パッ
ドと、ＤＵＴの人出力パッド間に、こすり作用（ｓｃｒ
ｕｂｂｉｎｇ　ａｃｔｉｏｎ）が生じるように選ばれる
。フレキシブル・メンブレーンの接触パッドは、硬質の
さびない導体または、必要なら、硬質の導体で被覆され
た電気メッキ接点であっても良い。

メンブレーンの柔軟性は、接触パッド近くのメンブレー
ンを局所的に薄くすることによって増すことができる。

この最高に正確な加工は、レーザを使うことによって可
能となる。また、レーザは、試験用プローブの伝送線と
グランド層間に、接合素子、抵抗、コンデンサ、能動素
子のような素子を実装するために、フレキシブル・メン
ブレーンに穴を開けるために用いることもできる。

本発明の試験用プローブは、マルチチップキャリアの高
密度基板を試験するためにも使用され得る。これらの基
板は、何千ものリード線及び接触パッドを持っている。

集積回路をこれらの基板に実装する前に、これらの基板
を試験することは、お金と時間の節約になる。これゆえ
、ＤＵＴとしでは、集積回路、マルチチップキャリヤの
基板、または、多（の入出力パッドを持つ他のデバイス
などが対象となり得る。

〔発明の実施例〕

本発明の好ましい実施例によれば、第１図及び第２図に
示された試験用プローブ１０が提供される。

第１図は、試験用プローブ１０の破断図である。フレキ
シブル・メンブレーン１は、プリント回路基板３に、ク
ランプ７によって留められている。クランプ７は、また
、フレキシブル・メンブレーン１を押す高分子ばね９の
ガイドの役目もする。表面実装デバイス５は、たとえば
、ＤＵＴとリード線１５間のインピーダンス整合に用い
られるものであり、プリント回路基板３に実装されてい
る。しかしながら、表面実装デバイスはフレキシブル・
古メンブレーン１へ模また、実装できる。

第２図は、試験用プローブ１０の平面図である。

本発明の好ましい実施例におけるプリント回路基板３は
円形である。プリント回路基板３の周囲に沿って存在す
る外部接触バッド１３は、試験用プローブ１０を、試験
機器へ実装するのを容易にする。

プリント回路基板へメンブレーンを保持するためのクラ
ンプ７は、環状の構造になっている。クランプ７はＤＵ
Ｔとの試験用プローブ１０のアライメン）　（ａｌｉｇ
ｎｍｅｎｔ）をとるため、中心に穴が開いている。第２
図には、クランプ７の破断図が示してあり、フレキシブ
ル・メンブレーン１が、露出している。フレキシブル・
メンブレーンｌは、透明の誘導体膜２１である。高分子
ばね９と、窓１１もまた、透明である。このことは、試
験用プローブ１゜のＤＵＴとのアライメントを容易にす
る。フレキシブル・メンブレーン１上のリード線１５は
、接触バンド１７に介してＤＵＴと信号の入出力を行な
う。

接触パッドは、第７図に示すように、接点をハンダづげ
によってリード線１５に付けることによって形成しても
良い。あるいは、接触パッド１７はメッキ処理によって
形成することができる。

第３図は、フレキシブル・メンブレーン１の拡大図であ
る。リード線１５は誘電体膜２１上にある。

グランド面１９は誘電体膜２１上で、リード線１５と反
対側の面にある。試験用プローブ１０のＤＵＴ５３との
アライメントを容易にするため、グランド面１９は、高
分子ばね９と窓１１の下側に当たる部分の誘電体膜２１
上には形成しない。図に示した接触パッド１７はメッキ
処理を用いて形成している。これらの接触パッド１７は
、蒸発技術または、スパッタリング技術を用いても形成
されうる。高分子ばね９は、フレキシブル・メンブレー
ンｌの上面にあり、主に、リード線１５に当たり、また
、空隙の中へいささか膨らんでいる。高分子ばね９は、
リード線１５と窓１１の間にばね力をもたらす。使用時
は、試験用プローブ１０は、これの接触パッド１７が、
試験されるＤＵＴ５３の入出力パッド５５に接触するよ
うに、ＤＵＴ５３とでアライメントされる。

本発明の別の実施例において、フレキシブル・メンブレ
ーン１は、数層から成るリード線１５とポリイミド層２
１から構成され得る。多数の入出力バッドを持つ高密度
デバイスを試験する時、１つのフレキシブル・メンブレ
ーン１上にすべてのリード線１５を設けるために、多層
構造のリード線１５とポリイミド層２１が必要である。

このような本発明の実施例において、接触パッド１７は
フレキシブル・メンブレーンｌの表面に存在する。接触
パッド１７を表面から離れたいくつかの層にあるリード
線に接続するために、スルーホールが眉間に形成されな
ければならない。

試験用プローブ１０の製作はいくつかの段階から成る。

第４Ａ図は、フレキシブル・メンブレーン１電層２５か
ら成っている。本発明の好ましい実施例においては、誘
電体層はポリイミドからできているが、他の多くの柔軟
性のある絶縁材料も使用できる。第４Ｂ図は、リード線
１５が形成された後のフレキシブル・メンブレーンｌの
平面図を示している。リソグラフィー技術を使うと、リ
ード線１５はフレキシブル・メンブレーン１上にパター
ンとして形成される。リード線１５が形成された後で、
グランド面１９が、第５八図に示されるように、ポリイ
ミド層２１上に被覆される。スパッタリング技術を含む
いろいろな技術がグランド面１９を形成するのに用いら
れる。リード線１５用に付加されたシールドは、リード
線１５のどちら側かに、グランドと結合した導体を形成
することによって得られる。接触パッド１７を形成する
ために、穴２７が、第５Ｂ図に示すように、ポリイミド
層２１にあけられる。穴２７は、たとえば、レーザ加工
によって開けられる。

これらの穴２７は、その後、接触パット１７を形成する
ために、第５Ｃ図に示すように、メッキによって埋めら
れる。多層から成るフレキシブル・メンブレーン１は同
様の方法で作られる。

次に、フレキシブル・メンブレーン１は、第６Ａ図に示
すように、多層プリント回路基板３に接続される。リー
ド線１５は、プリント回路基板３上の料で埋めることに
よって成される。回路基板上の導体２９は、テスターと
接続する外部接触バ・ノド１３に接続している。表面実
装デバイス５は、プリント回路基板３上に置かれ、リー
ド１５に接続している回路基板上の扉体２９に接続して
いる。試験用プローブの接触パッド１７は、加圧された
時、入出力バンド５５の表面をこする。この特性は、試
験用プローブ１０に盛り込まれ、電気的接触が良くなる
ように、入出カバノド５５から酸化物やほこりを取り除
く。フレキシブル・メンブレーンｌと高分子ばね９の特
徴は、こすり作用を引き起こすことである。

ポリイミド層２１のひずみパラメータは、接触パッド１
７が入出力バンド５５に押しつけられた時、接触パッド
に横方向の力が加わるように選ばれる。また、高分子ば
ね９のパラメータも、接触パ・ノド１７を横方向に押す
ように選ばれる。

次に、クランプ７は、リード線１５とプリント回路基板
上の導体２９との間の接続を低インピーダンスにするた
め、第６Ｂ図に示したように、プリント回路基板３とフ
レキシブル・メンブレーン１とを留める。試験用プロー
ブ１０の製作の最終段階で、第１図に示された、高分子
ばね９と透明な窓１１が付けられる。クランプ７の中心
における穴の組み合わせ、すなわち、窓１１、透明な高
分子ばね９及び透明なポリイミド層２１は接触パッド１
７とＤＵＴ５１の入出力バンド５５とのアライメントを
目で見ながら行なうことを可能にする。

第７図は、本発明の代替実施例を示す。この実施例にお
いて、リード線１５は、フレキシブル・メンブレーンｌ
の下面にある。接触パッド１７には半球状のボール６３
が取り付けられている。ボール６３は、タングステン・
カーバイドのような酸化しない硬質導体から作られてい
る。別の１Ｍｉの六６１はテスターに容易に接続できる
ように、プリント回路基板３の上面に、リード線１５か
らの信号を持って来るように、ポリイミド層２１．グラ
ンド・シールド１９及びプリント回路基板３を通して穴
が開けられている。他の１組の六６５はグランド・シー
ルド１９をプリント回路基板３の上面に接続している。

ボール６３は、密閉された室（ｃｈａｍｂｅｒ）　６７
からの圧力によってＤＵＴに押し当てられる。

れ、これが加圧されて、フレキシブル・メンブレーン１
を外側へそらせる。この加圧は、ノズル７３を通して、
気体または液体を付加することによって生じる。密閉さ
れた室６７が液体で満たされている時、加圧は、室６７
の壁を内側に移動することによって得られる。液体は圧
縮できないので、フレキシブル・メンブレーン１は、外
方向へ押される。

アライメント用窓６９及び７１は、接触パッド１７がＤ
ＵＴの入出力バッドとでアライメントされ得るように、
透明になっている。

メンブレーンｌの柔軟性を増すために、領域８１は、レ
ーザ加工処理を用いて選択的に薄くできる。

第８Ｂ図は、第８Ａ図の破断図を示している。レーザに
よって接触パッド１７及びリード線１５の近くの、フレ
キシブル・メンブレーンｌの一部分を取り除いている。

集積回路を試験するために、試験用プローブ１０を使用
する時、以下の段階を踏む。接触パッド１７が、ＤＵＴ
５３の入出力バンド５５と適合するように、フレキシブ
ル・メンブレーン１上に形成される。

試験用プローブ１０にフレキシブル・メンブレーンｌが
実装される。試験用プローブ１０は、外部接触バッド１
３を通してテスターに接続される。試験用プローブ１０
は、フレキシブル・メンブレーン１上の接触パッド１７
がＤＵＴ５３上の入出力パッド５５とでアライメントが
とれるように、ＤＵＴ５３とでアライメントがなされる
。試験用プローブ１０は、ＤＵＴ５３に押しつけられる
。テスターが試験を行う。

試験用プローブ１０はＤＵＴ５３から取り外される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明を用いることにより、高密
度（何千という数からなる）の接触パッド及びリード線
を有する。相対的安価な試験用プローブが提供される。

また、このプローブは、柔軟性のあるメンブレーン及び
高分子ばねによってＤＵＴの入出力パッドと試験用プロ
ーブの接触パッドとの間の高さのバラツキの補正（アラ
イメント）が容易にでき、両者間の接触圧、接触抵抗も
各接点ごとに均一にできる。接触パッド近くを局所的に
薄くすることにより、メンブレーンの柔軟性はいっそう
増すので、この効果をさらに大きくすることができる。

入出力パッドと接触パッド間のこすり作用は両者間の電
気的接触を良くする。

さらに、リード線によって構成される伝送線路の特性イ
ンピーダンスを調節することができるなど、高周波特性
も優れているので１００ＭＨｚ以上の信号におけるウェ
ーハ段階でのＤＵＴの試験も可能となる。このことは、
パッケージ後に不良が発見された場合の、コスト的なむ
だが省けることを意味する。また、透明な窓を設けるこ
とは、水平方向のアライメントを容易にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の試験用プローブの好ましい実施例の
断面を示す図。第２図は、第１図に示された本発明の好
ましい実施例の平面図。第３図は、第１図に示されたフ
レキシブル・メンブレーンの断面の拡大図。第４八図は
、リード線及び接触パッドが形成される前のフレキシブ
ル・メンブレーンの側面図。第４Ｂ図は、リード線及び
接触パッドが形成された後の第４Ａ図に示すフレキシブ
ル・メンブレーンの平面図。第５Ａ図は、グランド・シ
ールドが形成された後の第４８図の断面図。第５Ｂ図は
、接触パッド用に開けられた穴を持つ、第５Ａ図のよう
なメンブレーンを示す図。第５Ｃ図は、メッキされた接
触パッドを持つ第５Ｂ図のようなメンブレーンを示す図
。第６Ａ図は、表面実装デバイスが付加されている第５
Ｃ図のようなメンブレーンを示す図。第６Ｂ図は、プリント回路基板フレームにクランプされ
た第卸図に示されたような実装されたメンブレーンを示
す図。第７図は、気圧ばね（ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓｐｒ
ｉｎｇ）及び接触パッド用ボールを備えた、本発明の別
の実施例を示す図。第８Ａ図及び第８Ｂ図は、リード線
及び接触パッドの回りが薄くされたメンブレーンを備え
た、第４Ｂ図に示されたフレキシブル・メンブレーンの
別の実施例を示す図。ｌ：フレキシブル・メンブレーン、３ニブリント回路基
板、５：表面実装デバイス、７：クランプ、９：高分子
ばね、１０：試験用プローブ、１１：窓、１３：外部接
触パッド、１５：リード線、１７：接触パッド、１９ニ
ゲランド面、２１：誘電体膜、２９：導体、５３：ＤＵ
Ｔ、５５：入出力パッド、６３：ボール、６９．７１：
アライメント用窓、７３：ノズル。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）次の（イ）〜（ニ）を設けて成る試験用プローブ
。（イ）フレキシブル・メンブレーン。（ロ）前記フレキシブル・メンブレーン上に形成された
複数の接触パッド。（ハ）前記フレキシブル・メンブレーン上に形成され、
かつ、前記接触パッドに接続される複数のリード線。（ニ）前記フレキシブル・メンブレーンを反らせるため
の手段。
（２）前記リード線が形成されている面に、平行かつ、
隣接したグランド層及び、前記グランド層に接続し、前
記リード線の横に隣接して形成された導体ストリップを
設けて成ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記
載の試験用プローブ。
（３）前記リード線及び前記グランド層から伝送線路を
形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
試験用プローブ。
（４）前記リード線に、複数のインピーダンス整合用デ
バイス、バイパス用デバイス、能動デバイスが接続して
いることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の試
験用プローブ。
（５）前記接触パッドが半球状の導体から構成されるこ
とを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の試験用プ
ローブ。
（６）前記接触パッドが、電気メッキ技術、あるいは、
蒸発技術、あるいは、スパッタリング技術を用いて形成
されることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の
試験用プローブ。
（７）前記フレキシブル・メンブレーンを反らせる手段
が、前記フレキシブル・メンブレーンに隣接して設置さ
れた弾性体であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の試験用プローブ。
（８）前記フレキシブル・メンブレーンを反らせる手段
が、前記フレキシブル・メンブレーンを壁の一部とし、
かつ、中が流動体で満たされているエンクロージャであ
ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の試験
用プローブ。
（９）前記接触パッドの回りの厚さが薄くなっている前
記フレキシブル・メンブレーンを設けて成ることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の試験用プローブ。