KR20090013717A

KR20090013717A - 전기 신호 접속 장치

Info

Publication number: KR20090013717A
Application number: KR1020080075283A
Authority: KR
Inventors: 군세이 기모토
Original assignee: 군세이 기모토
Priority date: 2007-08-01
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2009-02-05
Also published as: US7622937B2; US20090033348A1; JP5030060B2; TW200907359A; CN101359000B; CN101359000A; JP2009036745A; TWI375039B

Abstract

협(狹)피치화 및 멀티칩화에 대응할 수 있고, 바아인(BAR in) 시험과 같은 고온 하에서도 프로브와 패드 및 프로브와 회로 기판의 접속 불량이 없는 프로브 카드를 제공한다. 이를 위하여 복수개의 필름형 프로브를 적층 또는 병렬 배치한 상태에서 복수개의 지지봉으로 지지한 프로브 유닛을 격자형 지지체의 개구부마다 배치 고정시키고, 상기 격자형 지지체의 상기 회로 기판과 접속하는 쪽에 복수개의 돌기형 고정구를 만들고, 상기 회로 기판이 대응하는 구멍에 끼워맞춤으로써 상기 격자형 지지체를 상기 회로 기판에 고정시킨다. 또한, 상기 고정구의 삽입부 외직경과 여기에 대응하는 상기 회로 기판의 구멍의 내직경을 끼워맞출 때의 차이가, 상기 격자형 지지체의 중심 근방에서는 제로 또는 미미하게, 상기 중심 근방 이외의 위치에서는 상기 중심 근방에서의 차이보다 크게 하였다.

Description

전기 신호 접속 장치{Electrical signal connector}

본 발명은 LSI 등의 전자 디바이스의 제조공정에서, 반도체 웨이퍼 위에 형성된 복수의 반도체 칩의 회로 검사에 사용하는 프로버 장치에 관한 것으로서, 특히 반도체 칩 위에 배열되는 회로 단자(패드)에 대해 웨이퍼 상태 그대로 수직 프로브를 접촉시키고, 일괄적으로 반도체 칩의 전기적 도통을 측정하는 프로빙 테스트에 사용하는 프로버 장치의 프로브 조립을 포함한 전기 신호 접속 장치에 관한 것이다.

반도체 기술의 진보에 따라 전자 디바이스의 집적도가 향상되고, 반도체 웨이퍼 위에 형성되는 각 반도체 칩에서도 회로 배선이 차지하는 영역이 증가하기 때문에 각 반도체 칩 위의 패드의 수도 증가하고, 그에 따라서 패드 면적의 축소화, 패드 피치의 협소화 등에 의한 패드 배열의 미세화가 진행되고 있다. 최근의 예측에서는 패드 피치가 20㎛가 되는 것으로 되어 있다.

그과 동시에, 반도체 칩을 팩키지에 수납하지 않고 베어칩 그대로 회로 기판 등에 탑재하는 칩 사이즈 팩키지(CSP) 방식 등이 주류가 되고 있으며, 그러기 위해서는 반도체 칩으로 분할하기 전의 웨이퍼 상태에서의 특성 체크나 양호성 판정이 필수적이다.

이 반도체 칩의 검사 수단으로서는, 피검사 반도체 칩의 패드와 검사 장치 사이에 외력에 대해 탄성적으로 변형하는 탄성 변형부를 가진 복수의 바늘형 프로브를 배열한 접촉자 조립을 개재시키는 수단 등이 있다. 이 접촉자 조립과 반도체 칩의 시험 회로를 전기적으로 접속하는 수단으로서, 프로브 카드라고 불리는 프린트 배선 기판이 사용되고 있다.

이 프로브 카드의 구성으로서, 테스트 장치의 테스트 헤드에 접촉하는 부분은 테스트 헤드의 회로 기판의 단자 형상 및 단자 피치와 호환성을 가질 필요가 있다. 한편, 웨이퍼에 접촉하는 프로브 근방 부분은 웨이퍼 위의 칩 패드의 형상 및 피치에 맞춘 설정이 요구된다.

또한 프로브 근방의 밀집한 배선을 거친 테스트 헤드의 회로 기판의 단자 피치로 변환하기 위한 다층 기판을 사용하는 경우가 있다.

도 10에 종래의 프로브 카드의 구성예를 도시한다. 도 10에서, 7은 프로브 카드, 71은 테스트 헤드로 접속되는 카드 기판을 가리킨다. 피검사 칩(81)은 카드 기판(71)과의 위치 관계를 명확하게 하기 위하여 투시도로서 도시하였다. 카드 기판(71)의 주변에 설치된 단자(72)는, 테스트 장치의 테스트 헤드(미도시)에 접촉하는 부분으로서, 테스트 헤드의 회로 기판의 단자 형상 및 단자 피치와 호환성이 있다.

한편, 프로브(91)는 웨이퍼(8) 위의 피검사 칩(81)의 단자 패드(82)의 배열에 대응하여 프로브 정렬 고정 기능(92)에 의해 고정된다. 프로브 정렬 고정 기 능(92)은 상술한 프로브 방식에 따라 다르며, 캔틸레버 방식이면, 예를 들면 회로 기판에 직접 납땜하는 수단이, 프로브 씨트 타입이면, 평행으로 늘어나는 띠모양의 복수개 배선을 전기 절연성 필름과 같은 씨트형 부재의 한쪽 면에 형성하고, 각 배선의 일부를 직접 프로브 요소로 한 것이 예시된다(특허문헌 1).

협피치화 및 다핀화에 따라 프로브 단자 주변의 배선 패턴이 밀집되어 있으며, 이 배선을 최종적으로 카드 기판(71)의 외주 단자에 분배시키기 위해서는 프로브 단자 주변의 고밀도 배선에 추가하여 배선 기판의 다층화가 필요하다. 현상태의 프린트 배선 기판의 패턴 룰에서는 예를 들면 신호층 1층당 128∼160개 정도의 포선(布線)이 타당하고, 약 1000핀의 테스터의 경우에는 전원층을 포함하여 20층 이상, 두께 4.8∼6.5㎜, 직경 350㎜ 정도의 프린트 배선 기판이 필요하도록 되어 있다.

일반적으로, 프로브 카드의 경제성을 고려하고 카드 기판(71)의 표준화를 생각한 경우, 변환 배선 기판(93) 등을 중간에 개재시켜 피검사 패드별로 다른 복잡한 변환 배선(94)을 변환 배선 기판(93)에 기능시키는 사례도 있다(특허문헌 1).

[특허문헌 1] 일본특개2001-183392호 공보

그러나, 종래의 전기 신호 접속 장치에서는, 프로브 근방 부분이 측정 환경 온도나 웨이퍼 자신의 온도 상승에 의해 크게 열신축되고, 그 결과 프로브 접촉부와 칩 패드의 상대적 위치 관계가 크게 엇갈려 패드에서 벗어나는 프로브가 존재한다. 또 배선 변환용 다층 기판에서는 프로브로부터의 배선이 와이어 또는 패턴 배선에 의해 다층 기판과 견고하게 접속되어 있는 경우, 웨이퍼와의 열팽창 계수의 차이에 따라 프로브와 접속부의 파단(破斷)에 이르러 측정이 불가능해진다는 문제가 발생한다.

본 발명은, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 반도체 칩의 통전 시험에 사용하는 전기 신호 접속 장치에서, 협피치화에 대응하면서 바아인 시험과 같이 웨이퍼를 가열 장치 안에서 시험하는 경우나, 다수의 칩을 동시에 시험하는 경우에도 온도 상승에 따른 프로브와 패드의 상대적인 위치 엇갈림을 줄이고, 또한 위치 엇갈림이 발생한다 해도 프로브와 패드 및 프로브와 회로 기판의 접속 불량을 없애는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에서는 동박 등의 금속박이 접착된 수지 필름을 사용하고, 상기 금속박을 식각 가공하여 수지 필름 위에 프로브 기능을 포함한 도전체로 이루어진 도전 패턴을 형성하고, 상기 수지 필름의 한 변에서 밀어낸 도전체를 프로브 선단부로 하고, 상기 프로브의 반대쪽 변에서 밀어낸 도전체를 테스터에 전기적으로 접속되는 회로 기판으로의 출력 단자로 한 수지 필름형 프로브를 사용한 프로브에서, 하나 또는 복수개의 피검사 반도체 칩의 패드에 대응하는 복수개의 상기 수지 필름형 프로브를 적층 또는 병렬 배치한 상태에서 복수개의 지지봉으로 지지한 프로브 유닛과, 복수개의 개구부를 만든 격자형 지지체로서 상기 개구부마다 상기 프로브 유닛을 독립적으로 배치 고정시킨 상기 격자형 지지체로 구성되어 있다.

또 본 발명에서는, 상기 격자형 지지체의 상기 회로 기판과 접속하는 쪽에 복수개의 돌기형 고정구를 만들어 상기 회로 기판에 상당하는(또는 대응하는) 구멍 에 끼워맞춤으로써 상기 격자형 지지체를 상기 회로 기판에 고정시켰다.

또 본 발명에서는 상기 고정구의 삽입부 외직경과 여기에 대응하는 상기 회로 기판의 구멍의 내직경을 끼워맞출 때의 차이(틈 또는 클리어런스(clearance))가 상기 격자형 지지체의 중심 근방에서는 제로 또는 미미하고 상기 중심 근방 이외의 위치에서는 상기 중심 근방에서의 차이보다 큰 것, 또 상기 중심 근방 이외의 위치에서의 상기 고정구의 삽입부 외직경과 여기에 대응하는 상기 회로 기판의 구멍의 내직경을 끼워맞출 때의 차이가, 상기 회로 기판의 외주에 위치함에 따라 연속적 또는 단속적으로 커지는 것으로 되어 있다.

또 본 발명에서는, 상기 중심 근방 이외의 위치에서의 상기 고정구의 작용이, 상기 회로 기판의 면방향(예를 들면, 회로 기판 등의 면 위에 설정되어 해당 회로 기판 등의 세로, 가로 테두리부를 좌표축으로 하는 XY 2차원 직교 좌표계의 XY방향: 이하, 단순히 XY방향이라고 한다)에 구속되어 있지 않은 것으로 하였다.

또 본 발명에서는, 상기 수지 필름형 프로브의 상기 출력 단자가, 상기 격자형 지지체를 상기 회로 기판에 고정시킨 상태에서 상기 출력 단자가 일정 이상의 압압력으로 상기 회로 기판 단자와 접촉하고, 또한 상기 회로 기판의 면방향(XY방향)에 구속되어 있지 않은 것으로 되어 있다. 그리고 적어도 상기 격자형 지지체의 열팽창 계수는 반도체 웨이퍼의 열팽창 계수와 근사한 재료로 형성되어 있다.

또 본 발명에서는, 프로브의 패드와의 접촉부 근방에서의 단면 형상보다 약간 크고, 접촉하는 패드의 적어도 1방향의 패드폭과 적어도 동일 또는 해당 패드폭보다도 작은 형상의 슬릿을 가진 프로브 정렬 씨트를 설치하였다. 상기 프로브 정 렬 씨트의 슬릿을 피검사 반도체 칩 각각의 패드 일부 또는 전부에 대응하는 위치에 복수개 배치하였다.

본 발명에서는, 복수개의 상기 수지 필름형 프로브를 적층 또는 병렬 배치한 상태에서 복수개의 지지봉으로 지지한 프로브 유닛을 격자형 지지체의 개구부마다 배치 고정시켜 상기 격자형 지지체의 상기 회로 기판과 접속하는 쪽에 복수개의 돌기형 고정구를 만들고, 상기 회로 기판이 대응하는 구멍에 끼워맞춤으로써 상기 격자형 지지체를 상기 회로 기판에 고정시켰다.

또한, 상기 고정구의 삽입부 외직경과 여기에 대응하는 상기 회로 기판의 구멍의 내직경을 끼워맞출 때의 차이가, 상기 회로 기판의 중심 근방에서는 제로 또는 미미하며, 상기 중심 근방 이외의 위치에서는 상기 중심 근방에서의 차이보다 큰 것, 또는 상기 중심 근방 이외의 위치에서의 상기 고정구의 삽입부 외직경과 여기에 대응하는 상기 회로 기판의 구멍의 내직경을 끼워맞출 때의 차이가, 상기 회로 기판의 외주에 위치함에 따라 연속적 또는 단속적으로 커지는 것으로 되어 있으며, 또한, 상기 중심 근방 이외의 위치에서의 상기 고정구가 상기 회로 기판의 면방향(XY방향)에 구속되어 있지 않은 것으로 되어 있다.

따라서, 상기와 같은 수단이므로 상기 회로 기판의 중심부에 내직경 및 외직경의 차이가 적은 구멍과 지지재를 조합함으로써 고정 틀의 고정 위치의 기준으로 할 수 있어 회로 기판의 접속 패드와의 초기적인 위치 엇갈림을 줄일 수 있게 된다.

한편, 번인 시험 등과 같이 웨이퍼를 가열한 상태에서는 회로 기판의 열팽창에 의해 중심부에서 분리됨에 따라 단자 패드의 위치가 외주부를 향해 이동한다. 이 때 내직경 및 외직경의 차이가 큰 구멍과 지지재를 조합하고, 또한 지지재에 반도체 웨이퍼의 열팽창 계수와 근사한 재료(예를 들면 Fe-36Ni합금)를 사용함으로써 고정 틀이 회로 기판의 열팽창에 따라가지 않는다는 효과가 생긴다.

따라서, 고정 틀에 수납한 프로브 유닛 및 거기에 설치한 수지 필름형 프로브도 마찬가지로 회로 기판의 열팽창에 따라가지 않기 때문에 고온 하에서도 프로브와 칩 패드의 위치 엇갈림이 적어 접촉 불량이 일어나기 어렵다는 효과가 생긴다.

또 상기 수지 필름형 프로브의 상기 출력 단자가, 상기 격자형 지지체를 상기 회로 기판에 고정시킨 상태에서 상기 출력 단자가 일정 이상의 압압력으로 상기 회로 기판 단자와 접촉하고, 또한 상기 회로 기판의 면방향(XY방향)의 동작에 구속되지 않는 것으로 되어 있기 때문에 열팽창에 의한 파단을 일으키지 않는다는 효과가 생긴다.

또, 프로브의 패드와의 접촉부 근방에서의 단면 형상보다 약간 크고, 접촉하는 패드의 적어도 1방향의 패드폭과 적어도 동일 또는 해당 패드폭보다도 작은 형상의 슬릿을 갖는 프로브 정렬 씨트를 설치하였기 때문에 프로브를 대응하는 패드의 위치에 정확하게 또한 용이하게 정렬시킬 수 있다는 효과가 생긴다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 그러 나 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 전기 신호 접속 장치 전체의 개략 구성도(사시도)로서, 부분적으로 확대 도시한 것이다. 도 1에서, 1은 피검사 반도체 웨이퍼, 2는 회로 기판, 3은 수지 필름형 프로브, 4는 프로브 유닛, 40은 프로브 지지구, 5는 고정 틀을 가리킨다.

피검사 부재인 반도체 웨이퍼(1)의 패드(미도시)에 대응하여 배치한 복수개의 수지 필름형 프로브(3)를 프로브 지지구(40)의 지지봉(41)으로 지지 고정함으로써 프로브 유닛(4)을 구성한다. 도시예에서는 4×4(=16)개의 반도체 칩에 대응하는 하나의 프로브 유닛을 도시한 것이다. 또 프로브 지지구(40)에 복수개의 고정용 갈고리(42)를 설치하였다. 고정 틀(5)은, 도 1 중에 설정된 XYZ 3차원 직교 좌표계(X,Y를 수평면 방향, Z를 수평면에 대해 수직 방향으로 한다)의 X방향을 길이 방향으로 하는 복수개의 지지재(52)와, Y방향을 길이 방향으로 하는 복수개의 지지재(53)을 번갈아 교차시켜 복수개의 개구부(54)를 설치함과 동시에 회로 기판(2)과 접하는 각 교점에 돌기형 고정구(55)가 설치되어 완성된다. 반면, 회로 기판(2)은 카드 기판(미도시)에 접속하는 단자부(21) 및 후술하는 수지 필름형 프로브(3)의 접속 단자와 접속하는 전기 단자(미도시), 고정 틀(5)의 고정구(55)와 끼워맞추는 구멍(22)을 마련하였다.

상술한 구성에서, 하나의 프로브 유닛(4)을 고정 틀(5)의 개구부(54) 중 하나에 삽입하여 고정용 갈고리(42)로 고정 틀(5)과 고정시킨다. 또한 고정 틀(5)의 고정구(55)를 대응하는 회로 기판(2)의 구멍(22)에 끼워맞춤으로써 전기 신호 접속 장치가 구성된다.

도 2에 조립 후의 전기 신호 접속 장치에서의 각 구성 요소의 배치 관계를 도시한 단면도를 도시한다. 반도체 칩의 하나의 패드(11a)에 대응하는 하나의 수지 필름형 프로브(30a)와, 마찬가지로 패드(11b),(11c)에 대응하는 수지 필름형 프로브(30b),(30c)를 예시로서 도시하였다. 각각의 프로브가 프로브 유닛(4)의 지지봉(41)에 의해 지지되고, 또한 지지봉(41)이 고정 틀(5)의 지지재(53)로 지지되어 있다. 한편, 고정 틀(5)의 고정구(55)를 회로 기판(2)에 마련된 구멍(22)에 관통시킴으로써 고정 틀(5)을 회로 기판(2)에 고정시킬 수 있다.

이 상태에서, 도 3에서 후술하는 수지 필름형 프로브의 출력 단자(32)(또는 311)가 회로 기판 위의 패드(23)에 접촉한 상태를 유지하도록 설치되어 있다. 한편으로는, 수지 필름형 프로브의 프로브 선단부(31)는 피검사 웨이퍼(1)의 패드(11a) 등을 접촉시킴으로써 검사가 가능해진다.

도 3 이후에서 각 구성 요소에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 하나의 수지 필름형 프로브(300)의 제작 방법 및 구성을 도 3에서 상세히 설명하기로 한다. 도 3(a)에서, 수지 필름(예를 들면 폴리이미드 수지)(301) 위에 금속박의 일예인 동박(예를 들면 베릴륨동)을 접착하고, 동박을 식각 가공함으로써 도체 패턴(302)을 형성한다. 본 실시예에서는, 도체 패턴(302) 중 평행 대들보(303-1)∼(303-n) 및 슬릿(304-1)∼(304-m)으로 복수개의 링크 기구를 형성하고, 노치(305) 등을 설치함으로써 Z방향의 스프링힘에 의한 프로브 동작이 실시된다.

평행 스프링이란, 복수개의 대략 동일한 형상의 대들보가 여러개 평행하게 배치되어 있어 해당 여러개의 대들보 양단이 공통의 변형되지 않는 지지체에 고정되어 한쪽 지지체를 고정시키고 다른 쪽 지지체를 이동시켰을 때 어느 일정한 범위 내에서 Z방향으로 병진 운동하는 것을 가리킨다. 본 실시예에서는, 306을 고정부로 하고, 307을 수직 프로브로 하여 ―Z방향으로 오버 드라이브가 작용하는 것이다.

또한 수직 프로브(307)의 선단에 회전 변형부(308)을 접속하고, 패드가 회전 변형부의 프로브 선단부(310)과 접촉을 개시하고, 또한 어느 일정량만큼 수직 방향으로 밀어 올리는 오버 드라이브가 작용하면, 회전 변형부(308)는 오버 드라이브의 진행에 따라 회전 중심(309)을 중심으로 하여 시계 방향으로 회전 동작이 개시되고 스크럽 동작이 개시된다.

한편, 고정부(306)의 연장상에 수지 필름(301)에서 돌출시킨 출력 단자(311)를 설치하고, 아암부(312) 및 노치(305)의 구성에 의한 스프링힘으로 회로 기판 위의 전기 단자 패드에 누른다.

출력 단자(311)의 위치에 관해서는, 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 각 대응하는 변환 배선판 위의 전기 단자 위치에 맞춰 출력 단자를, 예를 들면 T1, T2값 엇갈리게 하여 각각 개별적으로 제작함으로써 가능해진다. 또 이러한 다른 종류의 프로브 구성을 동일한 수지 필름 위에 일괄적으로 식각으로 제작한 후 절단함으로써 다른 종류의 프로브 구성에서도 저렴하게 제작할 수 있다. 또 수지 필름(301) 위에 절연성 수지를 인쇄함으로써 적당한 부분에 보강부(313)를 설치하여 수지 필름형 프로브의 필요한 강성을 유지하거나 또는 필요한 전기적 절연을 마련할 수 있다. 또한, 프로브 지지구(40)의 지지봉(41)의 Z방향 길이와 대략 동일한 길이를 갖는 노치(314)를 만들어 지지봉(41)과의 정렬 고정을 가능하게 하였다.

도 3으로 설명한 각각의 수지 필름형 프로브를 적층 또는 병렬 배치하여 도 4에 도시한 프로브 조립을 제작한다. 하나의 피검사 칩에 대응하는 프로브 조립 구성을 도 4에서 상세히 설명하기로 한다. 도 4에서, 프로브 조립(350)은 하나의 피검사 칩(101)에 대응하는 프로브군의 집합체로서, 각 칩 패드와 회로 기판의 접속 패드의 관계를 나타낸다. 본 도면에서는 프로브 등을 유지하기 위한 구성 요소는 생략하였다. 도 3에 도시한 구성으로 제작한 수지 필름형 프로브(300)를 각각 대응하는 칩 패드(111a) 및 (111b)의 위치에 따라서 정렬 고정시킴으로써 피검사 칩(101)에 대응하는 프로브군이 구성된다.

각각의 수지 필름형 프로브의 위치 결정은, 예를 들면 도 4에서의 정렬 씨트(6)를 사용함으로써 실현할 수 있다. 정렬 씨트(6)은, 예를 들면 수지 필름(601)에 패드(111a),(111b) 등이 대응하는 각 패드의 위치에, 패드폭과 동일 또는 약간 좁은 폭을 가진 슬릿(611a),(611b)을 설치하고, 해당 슬릿에 수지 필름형 프로브의 프로브 선단부 근방을 통과시켜 배치시킴으로써 패드에 대한 정확한 위치 결정이 가능해진다. 한편, 출력 단자(311)는 상술한 바와 같이 각각 개별의 위치에 제작할 수 있다. 따라서, 회로 기판(2)의 패드(23)의 패턴 설계에 맞춰 출력 단자(311)의 출력 위치를 결정할 수 있다.

도 5는, 프로브 지지구(40)의 구성을 도시한다. 도 5(a)에서 401은 프로브(300)를 지지하는 지지봉, 402는 각 지지봉을 정렬 고정하는 지지판이다. 복수개의 지지봉(401)을 지지판(402)으로 고정하고, 개방쪽에서 프로브(300)를 삽입시켜 프로브를 유지한다. 프로브 지지구(40)는 또한 도 5(b)에 도시한 바와 같이 갈고리(403),(404)를 만들어 고정 틀(5)과의 고정을 가능하게 하였다.

도 6은, 고정 틀(5)의 구성과 프로브 유닛(4)의 관계를 도시한 것이다. 고정 틀(5)은 도 6 중에 설정된 XYZ 3차원 직교 좌표계(X,Y를 수평면 방향, Z를 수평면에 대해 수직 방향으로 한다)의 X방향을 길이 방향으로 하는 복수개의 지지재(520)와, Y방향을 길이 방향으로 하는 복수개의 지지재(530)를 번갈아 교차시켜 복수개의 개구부(540)를 설치함과 동시에, 회로 기판(2)과 접하는 각 교점에 돌기형 고정구(550)이 설치되어 완성된다. 이 고정 틀(5)의 한 개구부(540)에 하나의 프로브 유닛(4)을 독립적으로 삽입하여 고정시킨다. 또 지지재(520)는 반도체 웨이퍼의 열팽창 계수와 근사한 재료(예를 들면 Fe-36Ni합금)로 형성함으로써 열팽창에 의한 신축 영향을 배제할 수 있다.

도 7(a)에, 고정 틀(5)의 고정구의 구조를 도시한다. 본 실시예에서는, 2가지 형상의 고정구(550A),(550B)를 예시하였다. 도 7(b)는 각각의 고정구를 회로 기판(2)에 삽입한 상태를 도시한 것이다. 도 7(a), 도 7(b)에서, 고정구(550A)는 슬릿(561)을 만들어 X방향으로 스프링힘이 생기는 구조로 되어 있다. 고정구(550A)의 선단부(562) 폭(D1)은 스프링힘이 가해지지 않은 상태에서 삽입하는 회로 기판의 구멍(예를 들면 스루홀)(201)의 내직경보다도 약간 크고, 삽입부(563)의 폭(D1)은 회로 기판의 구멍(201)의 내직경보다도 약간 작게 설정되어 있다. 고정구(550A)가 회로 기판의 구멍(201)에 삽입을 시작하면 슬릿(561)으로 인해 선단부(562)가 안쪽으로 축소되고, 삽입이 끝나 선단부(562)가 구멍(201)을 통과하면 스프링의 반발력 에 의해 다시 원래 폭(D1)으로 되돌아온다. 이 때, 선단의 계지부(564)에 의해 고정된다. 한편, 고정구(550B)는 마찬가지로 슬릿(571)을 만들어 X방향으로 스프링힘이 생기는 구조로 되어 있다. 고정구(550B)의 선단부(572)의 폭(D2)은 스프링힘이 가해지지 않은 상태에서 구멍(201)보다도 내직경이 큰 구멍(202)의 내직경보다도 약간 크고, 삽입부(573)의 폭(D2)은 고정구(550A)의 삽입부(563)의 폭(D1)과 거의 동등한 폭으로 설정되어 있다. 따라서 고정구(550B)의 삽입 후의 폭(D2)과 구멍(202)의 내직경의 차이, 즉 클리어런스는 고정구(550A)의 경우와 비교하여 커진다.

도 8에, 고정구를 설치한 지지재의 구성을 도시한다. 도 8(a)는 고정구(550A)와 (550B)가 혼재된 구성인 지지재(521)을 도시하고, 도 8(b)는 고정구(550B)만으로 구성된 지지재(522)를 도시한다.

도 9는, 회로 기판(2) 위에서의 구멍 및 접속용 패드의 위치 관계를 도시한 것이다. 도 9(a)는, 도 1의 회로 기판상의 고정용 구멍(22)군을 Z방향에서 본 도면이다. 도 9(a)에서, 221∼227은 고정용 구멍의 행번호를 나타낸다. 회로 기판(2)의 중심 근방을 포함한 행(223∼225) 중심부의 9개의 구멍(점선부)은 내직경이 작은 구멍(201)으로 구성되어 있고, 다른 구멍은 내직경이 큰 구멍(202)으로 구성되어 있다. 따라서, 상기 고정용 구멍에 대응시키기 위한 지지재의 구성은, 행(223∼225)에 대응하는 지지재로서 도 8의 지지재(521), 다른 행에 대응하는 지지재로서 지지재(522)가 적용된다.

도 9(b)는, 고정 틀(5)의 한 개구부, 즉 하나의 프로브 유닛이 전유(專有)하 는 영역(250)의 상세를 도시한 것이다. 점선으로 나타낸 하나의 범위(110)가 피검사 칩 하나에 대응한다. 각각의 범위에 병렬 배치된 수지 필름형 프로브(300) 및 출력 단자(311)에 대응하는 패드(23)의 위치 관계를 나타낸다. 단, 수지 필름형 프로브(300) 및 패드(23)에 관해서는 설명을 위해서 축척을 과장하여 표현하였다.

이상과 같은 구성에서의 전기 신호 접속 장치에 대해서 그 동작 및 효과를 적당한 각 도면을 사용하여 설명하기로 한다.

도 1과 같이 프로브 유닛(4)을 고정 틀(5)에 고정시키고, 또한 고정 틀(5)의 지지재를 도 9(a)에 도시한 구멍에 대응하기 위하여 행(223∼225)에 대응하는 지지재로서 지지재(521), 다른 행에 대응하는 지지재로서 지지재(522)를 적용함으로써 이하와 같은 동작 및 효과가 생긴다.

도 7(b)에 도시한 바와 같이, 회로 기판(2)의 중심부에 내직경이 작은 구멍(201)과 지지재(550A)를 조합함으로써 고정 틀(5)의 고정 위치의 기준으로 할 수 있으며, 회로 기판의 접속 패드(23)와의 초기적인 위치 엇갈림을 줄일 수 있게 된다.

반면, 번인 시험 등과 같이 웨이퍼를 가열한 상태에서는, 회로 기판의 열팽창에 의해 중심부에서 분리됨에 따라 단자 패드의 위치가 외주부를 향해 이동한다. 이 때, 회로 기판(2)의 중심부 이외에 내직경이 큰 구멍(202)와 지지재(550B)를 조합하고, 또한 지지재에 반도체 웨이퍼의 열팽창 계수와 근사한 재료(예를 들면 Fe-36Ni합금)를 사용함으로써 고정 틀(5)이 회로 기판(2)의 열팽창에 따라가지 않는다. 따라서, 고정 틀(5)에 수납한 프로브 유닛(4) 및 거기에 설치한 수지 필름형 프로브(3)도 마찬가지로 회로 기판(2)의 열팽창에 따라가지 않기 때문에, 고온 하에서도 프로브와 칩 패드의 위치 엇갈림이 적어 접촉 불량이 일어나지 않는다. 또 수지 필름형 프로브(300)의 출력 단자(32)는 회로 기판의 접속 패드(23)와 압압력으로 접촉되어 있으며, 그 면방향(XY방향)에서는 구속되지 않기 때문에 열팽창에 의한 파단을 일으키지 않는다.

본 실시예에서는 2가지 구멍(201),(202)에 대해서 예시했으나, 회로 기판의 외주를 향함에 따라 연속적으로 내직경이 다른 구멍을 사용해도 좋다.

본 발명의 전기 신호 접속 장치에 의하면, 협피치화에 대응하면서 바아인 시험과 같이 웨이퍼를 가열 장치 안에서 시험하는 경우나, 다수의 칩을 동시에 시험하는 경우에도 온도 상승에 따른 프로브와 패드의 상대적인 위치 엇갈림을 줄이고, 또한 위치 엇갈림이 발생하더라도 프로브와 패드 및 프로브와 회로 기판의 접속 불량을 없앨 수 있어 신뢰성이 높은 프로브 카드를 제공할 수 있다.

본 발명은, 도면에 도시한 바람직한 실시형태에 기초하여 설명되었으나, 당업자라면 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 용이하게 각종 변경, 개변이 가능하다는 것은 명백하다. 본 발명은 그와 같은 변경예도 포함한 것이다.

도 l은 본 발명의 실시형태인 전기 신호 접속 장치의 구조를 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시형태인 전기 신호 접속 장치의 구조를 도시한 부분 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시형태인 수지 필름형 프로브의 구조를 도시한 정면도이다.

도 4는 본 발명의 실시형태인 수지 필름형 프로브 조립 구조를 도시한 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시형태인 프로브 지지구의 구조를 도시한 사시도 및 정면도이다.

도 6은 본 발명의 실시형태인 프로브 유닛과 고정 틀의 배치 관계를 도시한 사시도이다.

도 7은 본 발명의 실시형태인 고정 틀의 구성 요소를 도시한 정면도 및 단면도이다.

도 8은 본 발명의 실시형태인 고정 틀의 구성 요소를 도시한 정면도이다.

도 9는 본 발명의 실시형태인 고정 틀의 설치 위치를 도시한 개략도이다.

도 10은 종래의 실시형태인 프로브 카드의 개략 구조를 도시한 도면이다.

Claims

금속박이 접착된 수지 필름을 사용하고, 상기 금속박을 식각 가공하여 수지 필름 위에 프로브 기능을 포함한 도전체로 이루어진 도전 패턴을 형성하고, 상기 수지 필름의 한 변에서 밀어낸 도전체를 프로브 선단부로 하고, 상기 프로브의 반대쪽 변에서 밀어낸 도전체를 테스터에 전기적으로 접속되는 회로 기판으로의 출력 단자로 한 수지 필름형 프로브를 사용한 프로브에서,

하나 또는 복수개의 피검사 반도체 칩의 패드에 대응하는 복수개의 상기 수지 필름형 프로브를 적층 또는 병렬 배치한 상태에서 복수개의 지지봉으로 지지한 프로브 유닛과,

복수개의 개구부를 만든 격자형 지지체로서 상기 개구부마다 상기 프로브 유닛을 독립적으로 배치 고정시킨 상기 격자형 지지체로 이루어진 전기 신호 접속 장치.
제1항에 있어서, 상기 격자형 지지체의 상기 회로 기판과 접속하는 쪽에 복수개의 돌기형 고정구를 만들어 상기 회로 기판에 대응하는 구멍에 끼워맞춤으로써 상기 격자형 지지체를 상기 회로 기판에 고정시킨 것을 특징으로 하는 전기 신호 접속 장치.
제1항에 있어서, 상기 고정구의 삽입부 외직경과 여기에 대응하는 상기 회로 기판의 구멍의 내직경을 끼워맞출 때의 차이가 상기 격자형 지지체의 중심 근방에서는 제로 또는 미미하고 상기 중심 근방 이외의 위치에서는 상기 중심 근방에서의 차이보다 큰 것을 특징으로 하는 전기 신호 접속 장치.
제1항에 있어서, 상기 중심 근방 이외의 위치에서의 상기 고정구의 삽입부 외직경과 여기에 대응하는 상기 회로 기판의 구멍의 내직경을 끼워맞출 때의 차이가, 상기 회로 기판의 외주에 위치함에 따라 연속적 또는 단속적으로 커지는 것을 특징으로 하는 전기 신호 접속 장치.
제1항에 있어서, 상기 중심 근방 이외의 위치에서의 상기 고정구의 작용이, 상기 회로 기판의 면방향(XY방향)에 구속되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 전기 신호 접속 장치.
제1항에 있어서, 상기 수지 필름형 프로브의 상기 출력 단자가, 상기 격자형 지지체를 상기 회로 기판에 고정시킨 상태에서 상기 출력 단자가 일정 이상의 압압력으로 상기 회로 기판 단자와 접촉하고, 또한 상기 회로 기판의 면방향(XY방향)에 구속되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 전기 신호 접속 장치.
제1항에 있어서, 적어도 상기 격자형 지지체의 열팽창 계수는 반도체 웨이퍼의 열팽창 계수와 근사한 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 신호 접 속 장치.
제1항에 있어서, 프로브의 패드와의 접촉부 근방에서의 단면 형상보다 약간 크고, 접촉하는 패드의 적어도 1방향의 패드폭과 적어도 동일 또는 해당 패드폭보다도 작은 형상의 슬릿을 가진 프로브 정렬 씨트를 설치한 것을 특징으로 하는 전기 신호 접속 장치.
제1항에 있어서, 상기 프로브 정렬 씨트의 슬릿을 피검사 반도체 칩 각각의 패드 일부 또는 전부에 대응하는 위치에 복수개 배치한 것을 특징으로 하는 전기 신호 접속 장치.