JPWO2007086144A1 - プローブカードおよびその製造方法、ならびにプローブカードのリペア方法 - Google Patents

Abstract

凹部１１を形成した基板１上に薄膜部２１を有するプローブピン２を立体的に形成し、そのプローブピン２の基端部にバンプ３を形成し、基板１をフリップチップボンダによって支持してプローブカード基板４側に移動させ、バンプ３を介してプローブピン２をプローブカード基板４のパッド４２に接合し、その後、基板１をフリップチップボンダによってプローブカード基板４から離隔する側に移動させ、プローブピン２を薄膜部２１の隣接部で破断させて、プローブピン２から基板１を機械的に除去することにより、プローブカード６を製造する。

Description

本発明は、プローブカードおよびその製造方法、ならびにプローブカードのリペア方法に関するものである。

半導体集積回路を有するＩＣデバイス等の電子部品を製造する場合、その製造歩留まりを向上させるために、通常、半導体ウエハの段階（前工程）で集積回路の動作テストを行っている。

そのような試験には通常プローバが使用され、テストヘッドに電気的に接続された多数のプローブピンを備えたプローブカードと被試験半導体ウエハとを近接させて、プローブピンの先端部と半導体ウエハの外部端子とを電気的に接触させ、電気信号の授受を行うことにより、集積回路の動作テストを行っている。

プローブカードを製造する方法として、シリコン等からなるプローブピン形成基板に、所定の形状を有するプローブピンを形成し、そのプローブピンをプローブ基板に接合した後、プローブピン形成基板をエッチングによって除去し、もってプローブ基板に複数のプローブピンが接合されてなるプローブカードを得る方法が知られている（特許文献１）。
特開２００２−３５０４６５

しかしながら、上記プローブカードの製造方法において、プローブピン形成基板をエッチングによって除去する工程は煩雑であり、時間も要するという問題があった。

また、近年では、集積回路の高密度化およびそれによる電子部品の外部端子の狭ピッチ化に伴って、プローブピンは微小なものとなっている。かかるプローブピンを備えたプローブカードにおいては、一部のプローブピンが変形、破損等した場合であっても、プローブピンは微小なため、手作業で当該プローブピンだけをリペアすることは非常に困難であった。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、容易にプローブカードを製造することのできるプローブカード製造方法、ならびに容易にプローブピンをリペアすることのできるプローブカードおよびプローブカードのリペア方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１に本発明は、基板上にプローブピンを立体的に形成し、プローブカード基板のパッドに、接合材を介して前記基板上のプローブピンを接合し、前記プローブピンから前記基板を機械的に除去することを特徴とするプローブカードの製造方法を提供する（発明１）。

上記発明（発明１）によれば、基板全体をエッチングによって溶解させる必要がなく、プローブピンから基板を短時間で簡単に除去することができ、したがって容易にプローブカードを製造することができる。

上記発明（発明１）においては、前記プローブピンと前記基板とを引き離すことにより、前記プローブピンから前記基板を除去することが好ましい（発明２）。

上記発明（発明１）においては、前記基板を支持装置によって支持しながら、前記基板上のプローブピンを前記プローブカード基板のパッドに接合した後、前記支持装置によって支持している基板を前記プローブカード基板から離隔することにより、前記プローブピンから前記基板を除去することが好ましい（発明３）。

上記発明（発明１）においては、前記プローブピンに、あらかじめ機械的強度の低い部分を形成しておくことが好ましい（発明４）。かかる発明によれば、プローブピンの所望の部分において、プローブピンと基板とを分離することができる。

上記発明（発明４）においては、前記機械的強度の低い部分を、前記プローブピンの薄膜部または孔部によって形成することが好ましい（発明５）。

上記発明（発明５）においては、前記基板に凹部を形成しておき、前記凹部を含むようにして前記プローブピンを形成し、もって前記凹部にプローブピンの薄膜部または孔部を形成することが好ましい（発明６）。通常、プローブピンは金属膜を堆積、パターニングすることにより形成することができるが、基板の凹部を含むようにして金属膜を堆積すると、その凹部にプローブピンの薄膜部または孔部が形成され易い。

上記発明（発明６）においては、前記凹部をエッチングによって形成することが好ましい（発明７）。

上記発明（発明１）においては、前記基板上に複数のプローブピンを前記プローブカード基板のパッドの配列に対応する配列で形成することが好ましい（発明８）。かかる発明によって得られるプローブピン形成基板を使用すれば、複数のプローブピンを同時にプローブカード基板に接合することができるため、プローブカードの製造工程の短縮化を図ることができる。

上記発明（発明８）においては、基板上に、先端部が所定の直線上に並ぶように、一方向から斜めに延びている複数のプローブピンを並列させて形成するとともに、前記基板上または別の基板上に先端部が所定の直線上に並ぶように、他方向から斜めに延びている複数のプローブピンを並列させて形成し、前者のプローブピン群のプローブピンの先端部と後者のプローブピン群のプローブピンの先端部とを交互に配列するようにして、前者のプローブピン群と後者のプローブピン群とをプローブカード基板のパッドに接合するようにしてもよい（発明９）。

上記発明（発明９）によれば、プローブピンの先端部を通常の半分のピッチで配置することができるため、得られるプローブカードは、非常に狭ピッチな外部端子を有する半導体ウエハまたは電子部品に対応することができる。

上記発明（発明１）においては、前記接合材と前記プローブカード基板のパッドとの密着強度を、前記プローブカード基板の基板本体とパッドとの密着強度および前記プローブピンと前記接合材との密着強度よりも小さくすることが好ましい（発明１０）。

上記発明（発明１０）によれば、一部のプローブピンが変形、破損等してリペアが必要になったときであっても、リペア対象のプローブピンに外力を与えることにより、接合材とともにプローブピンをプローブカード基板のパッドから容易に外すことができ、したがってプローブピンのリペアを容易に行うことができる。

第２に本発明は、プローブカード基板のパッドに、接合材を介してプローブピンが接合されたプローブカードであって、前記接合材と前記プローブカード基板のパッドとの密着強度は、前記プローブカード基板の基板本体とパッドとの密着強度および前記プローブピンと前記接合材との密着強度よりも小さいことを特徴とするプローブカードを提供する（発明１１）。

第３に本発明は、プローブカード基板のパッドに、接合材を介してプローブピンが接合されたプローブカードであって、先端部が所定の直線上に並ぶように一方向から斜めに延びている複数の並列しているプローブピンと、同じく先端部が前記所定の直線上に並ぶように他方向から斜めに延び延びている複数の並列しているプローブピンとを備えており、前者のプローブピン群のプローブピンの先端部と後者のプローブピン群のプローブピンの先端部とが交互に配列されていることを特徴とするプローブカードを提供する（発明１２）。

第４に本発明は、プローブカード基板のパッドに、接合材を介してプローブピンが接合され、前記接合材と前記プローブカード基板のパッドとの密着強度が、前記プローブカード基板の基板本体とパッドとの密着強度および前記プローブピンと前記接合材との密着強度よりも小さいプローブカードにおけるプローブピンのリペア方法であって、リペア対象であるプローブピンに外力を与えて、前記接合材とともに前記プローブピンを前記プローブカード基板のパッドから外し、その後、別のプローブピンを、接合材を介して前記プローブカード基板のパッドに接合することを特徴とするプローブカードのリペア方法を提供する（発明１３）。

上記発明（発明１３）においては、マイクロマニュピレータを使用して、前記プローブピンに外力を与えてもよいし（発明１４）、シェアテスタを使用して、前記プローブピンに外力を与えてもよい（発明１５）。

本発明のプローブカード製造方法によれば、プローブピンから基板を短時間で簡単に除去することができ、したがって容易にプローブカードを製造することができる。また、本発明のプローブカードおよびプローブカードのリペア方法によれば、容易にプローブピンを取り換えることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るプローブカード製造方法の一工程を示す部分断面側面図である。 図２は、同実施形態に係るプローブカード製造方法の一工程を示す部分断面側面図である。 図３は、同実施形態に係るプローブカード製造方法の一工程を示す部分断面側面図である。 図４は、同実施形態に係るプローブカード製造方法で使用する基板およびプローブピンの一部の底面図である。 本発明の一実施形態に係るプローブカードの一部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るプローブカードの一部を示す部分断面側面図である。

符号の説明

１…基板
１１…凹部
２…プローブピン
２１…薄膜部
３…バンプ（接合材）
４…プローブカード基板
４１…基板本体
４２…パッド
５…支持装置
６…プローブカード

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施形態に係るプローブカード製造方法を示す図である。

最初に、図１に示すように、基板１上にプローブピン２を立体的に形成したものと、プローブ基板４とをそれぞれ製造する。プローブ基板４は常法によって製造することができ、基板本体４１の表面にパッド４２を備えてなる。かかるプローブ基板４としては、例えば、インピーダンス整合を施したビルドアップ多層基板を使用することができる。

基板１上へのプローブピン２の形成は、例えば、ＭＥＭＳ技術を利用して行うことができる。具体的には、シリコンからなる基板１に、プローブピン２を構成する金属膜を堆積、パターニングすることにより、プローブピン２を立体的に形成することができる。かかる方法によれば、例えば、長さ数百μｍ、幅６０μｍ、厚さ２０μｍ程度の微小なプローブピン２を形成することができる。

本実施形態では、基板１に凹部１１を形成しておき、その凹部１１を含むようにしてプローブピン２を製膜する。それによって、プローブピン２は、凹部１１において薄膜部になるか、凹部１１の深さによっては孔部になる。この薄膜部または孔部に隣接する部分は、プローブピン２において機械的強度の低い部分となる。本実施形態では、一例として、図１〜図４にプローブピン２の薄膜部２１を示す。

基板１における凹部１１の形成は、エッチングによって行うことが好ましい。凹部１１の形状は、図４（ａ）に示すように、矩形が断続的に並んだものであってもよいし、図４（ｂ）に示すように、直線状になっていてもよい。いずれの場合であっても、凹部１１の位置は、プローブピン２がプローブカード基板４に接合される基端部（プローブピン２の先端部と反対側の端部）に隣接する部分とする。

プローブピン２に効果的な薄膜部または孔部を形成するために、基板１における凹部１１の深さは、１０〜１５μｍとすることが好ましい。

基板１上には、複数のプローブピン２をプローブカード基板４のパッド４２の配列に対応する配列で形成することが好ましい。これにより、複数のプローブピン２を同時にプローブカード基板４に接合することができ、プローブカードの製造工程の短縮化を図ることができる。

ここで、図５に示すようなプローブカード６を製造する場合には、基板１上に、先端部（半導体ウエハや電子部品の外部端子と接触する部分）が所定の直線上に並ぶように、一方向から斜めに延びている複数のプローブピン２を並列させて形成する（この複数のプローブピン２を第１のプローブピン群という。）とともに、上記と同一または別の基板１上に、先端部が所定の直線上に並ぶように、他方向から斜めに延びている複数のプローブピン２を並列させて形成する（この複数のプローブピン２を第２のプローブピン群という。）ことが好ましい。

図１に示すように、プローブピン２の基端部には、接合材としてのバンプ３を形成する。バンプ３の材料としては、例えば、金、金および錫の合金、銀および錫の合金、半田等を使用することができる。なお、このバンプ３は、プローブカード基板４のパッド４２側に形成してもよいし、プローブピン２側およびパッド４２側の両方に形成してもよい。

なお、プローブピン２の先端部には、半導体ウエハや電子部品の外部端子と接触する突起部を形成することが好ましい。プローブピン２は、この突起部を有することにより、半導体ウエハや電子部品の外部端子に確実に電気的に接続し得るものとなる。かかる突起部は、メッキやジェットプリンティングにより形成することができる。

本実施形態では、図１に示すように、基板１は、支持装置、例えばフリップチップボンダ等によって支持する。フリップチップボンダによれば、支持した基板１を、高い精度で位置制御することが可能である。

次に、図２に示すように、支持装置を駆動して基板１をプローブカード基板４側に移動させ、プローブピン２上のバンプ３をプローブカード基板４のパッド４２に接触させる。そして、バンプ３が接着力を発揮する条件にして、バンプ３を介してプローブピン２とプローブカード基板４のパッド４２とを接合する。

このとき、バンプ３とパッド４２との密着強度Ｆ_Ａを、プローブピン２とバンプ３との密着強度Ｆ_Ｂおよびプローブカード基板４の基板本体４１とパッド４２との密着強度Ｆ_Ｃよりも小さくすることが好ましい（図６（ａ）参照）。このようにすることにより、後述するようにプローブピン２のリペアが容易になる。

バンプ３とパッド４２との密着強度Ｆ_Ａは、プローブピン２の基端部に形成するバンプ３の大きさ（表面積）、またはバンプ３をプローブカード基板４のパッド４２に接合する時の条件、例えば、温度、圧力、超音波出力、それらの時間等を調整することによって制御することができる。

なお、図５に示すようなプローブカード６を製造する場合には、上記第１のプローブピン群のプローブピン２の先端部と第２のプローブピン群のプローブピン２の先端部とを交互に配列するようにして、第１のプローブピン群のプローブピン２と第２のプローブピン群のプローブピン２とをそれぞれプローブカード基板４のパッド４２に接合する。

次に、図３に示すように、支持装置を駆動して基板１をプローブカード基板４から離隔する。このとき、本実施形態におけるプローブピン２には薄膜部２１が形成されており、薄膜部２１に隣接する部分の機械的強度が低くなっているため、プローブピン２はその薄膜部２１に隣接する部分、すなわちプローブカード基板４のパッド４２に接合したプローブピン２の基端部の端にて破断する。本実施形態によれば、上記のようにして、エッチング等によることなく、基板１をプローブピン２から短時間で機械的に簡単に除去することができる。

なお、上記第１のプローブピン群および第２のプローブピン群を使用した場合には、図５に示すようなプローブカード６が得られる。このプローブカード６においては、先端部が所定の直線上に並ぶように一方向から斜めに延びている複数の並列しているプローブピン２（第１のプローブピン群）と、同じく先端部が上記所定の直線上に並ぶように他方向から斜めに延び延びている複数の並列しているプローブピン２（第２のプローブピン群）とが設けられており、第１のプローブピン群のプローブピン２の先端部と第２のプローブピン群のプローブピン２の先端部とが交互に配列されている。

このようなプローブカード６においては、プローブピン２の先端部を通常の半分のピッチで配置することができるため、上記プローブカード６は、非常に狭ピッチな外部端子を有する半導体ウエハまたは電子部品に対応することができる。

ここで、プローブピン２をプローブカード基板４のパッド４２に接合するときに、バンプ３とパッド４２との密着強度Ｆ_Ａを、プローブピン２とバンプ３との密着強度Ｆ_Ｂおよびプローブカード基板４の基板本体４１とパッド４２との密着強度Ｆ_Ｃよりも小さくした場合には、一部のプローブピンが変形、破損等してリペアが必要になったときであっても、図６（ｂ）に示すように、移動部材７によって、リペア対象のプローブピン２に外力を与えることにより、バンプ３とともにプローブピン２をプローブカード基板４のパッド４２から容易に外すことができる。

移動部材７としては、例えば、高精度な位置制御が可能なマイクロマニュピレータやシェアテスタが備えているものを使用することが好ましい。かかる装置によれば、プローブピン２が微小なものであっても、リペア対象のみのプローブピン２をターゲットにして外すことができる。

その後、別のプローブピン２を、バンプ３を介して上記パッド４２に接合すればよい。このとき、前述したプローブカード製造方法と同様の方法によってプローブピン２を接合することができる。

上記リペア方法によれば、手作業によることなく、容易にプローブピン２をリペアすることができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、基板１上のプローブピン２に薄膜部または孔部を形成する替わりに、基板１とプローブピン２との間に、両者が引き離され易い材料を形成してもよい。

本発明は、微小なプローブピンを有するプローブカードの製造およびリペアに有用である。

Claims (15)

1. 基板上にプローブピンを立体的に形成し、
   プローブカード基板のパッドに、接合材を介して前記基板上のプローブピンを接合し、
   前記プローブピンから前記基板を機械的に除去する
   ことを特徴とするプローブカードの製造方法。
2. 前記プローブピンと前記基板とを引き離すことにより、前記プローブピンから前記基板を除去することを特徴とする請求項１に記載のプローブカードの製造方法。
3. 前記基板を支持装置によって支持しながら、前記基板上のプローブピンを前記プローブカード基板のパッドに接合した後、前記支持装置によって支持している基板を前記プローブカード基板から離隔することにより、前記プローブピンから前記基板を除去することを特徴とする請求項１に記載のプローブカードの製造方法。
4. 前記プローブピンに、あらかじめ機械的強度の低い部分を形成しておくことを特徴とする請求項１に記載のプローブカードの製造方法。
5. 前記機械的強度の低い部分を、前記プローブピンの薄膜部または孔部によって形成することを特徴とする請求項４に記載のプローブカードの製造方法。
6. 前記基板に凹部を形成しておき、前記凹部を含むようにして前記プローブピンを形成し、もって前記凹部にプローブピンの薄膜部または孔部を形成することを特徴とする請求項５に記載のプローブカードの製造方法。
7. 前記凹部をエッチングによって形成することを特徴とする請求項６に記載のプローブカードの製造方法。
8. 前記基板上に複数のプローブピンを前記プローブカード基板のパッドの配列に対応する配列で形成することを特徴とする請求項１に記載のプローブカードの製造方法。
9. 基板上に、先端部が所定の直線上に並ぶように、一方向から斜めに延びている複数のプローブピンを並列させて形成するとともに、前記基板上または別の基板上に先端部が所定の直線上に並ぶように、他方向から斜めに延びている複数のプローブピンを並列させて形成し、前者のプローブピン群のプローブピンの先端部と後者のプローブピン群のプローブピンの先端部とを交互に配列するようにして、前者のプローブピン群と後者のプローブピン群とをプローブカード基板のパッドに接合することを特徴とする請求項８に記載のプローブカードの製造方法。
10. 前記接合材と前記プローブカード基板のパッドとの密着強度を、前記プローブカード基板の基板本体とパッドとの密着強度および前記プローブピンと前記接合材との密着強度よりも小さくすることを特徴とする請求項１に記載のプローブカードの製造方法。
11. プローブカード基板のパッドに、接合材を介してプローブピンが接合されたプローブカードであって、
    前記接合材と前記プローブカード基板のパッドとの密着強度は、前記プローブカード基板の基板本体とパッドとの密着強度および前記プローブピンと前記接合材との密着強度よりも小さいことを特徴とするプローブカード。
12. プローブカード基板のパッドに、接合材を介してプローブピンが接合されたプローブカードであって、
    先端部が所定の直線上に並ぶように一方向から斜めに延びている複数の並列しているプローブピンと、同じく先端部が前記所定の直線上に並ぶように他方向から斜めに延び延びている複数の並列しているプローブピンとを備えており、前者のプローブピン群のプローブピンの先端部と後者のプローブピン群のプローブピンの先端部とが交互に配列されていることを特徴とするプローブカード。
13. プローブカード基板のパッドに、接合材を介してプローブピンが接合され、前記接合材と前記プローブカード基板のパッドとの密着強度が、前記プローブカード基板の基板本体とパッドとの密着強度および前記プローブピンと前記接合材との密着強度よりも小さいプローブカードにおけるプローブピンのリペア方法であって、
    リペア対象であるプローブピンに外力を与えて、前記接合材とともに前記プローブピンを前記プローブカード基板のパッドから外し、その後、別のプローブピンを、接合材を介して前記プローブカード基板のパッドに接合する
    ことを特徴とするプローブカードのリペア方法。
14. マイクロマニュピレータを使用して、前記プローブピンに外力を与えることを特徴とする請求項１３に記載のプローブカードのリペア方法。
15. シェアテスタを使用して、前記プローブピンに外力を与えることを特徴とする請求項１３に記載のプローブカードのリペア方法。
    

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