KR20130129238A

KR20130129238A - 프로브 카드

Info

Publication number: KR20130129238A
Application number: KR1020137017837A
Authority: KR
Inventors: 세이친 기누타
Original assignee: 가부시끼가이샤 옵토니쿠스 세이미쯔
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-11-27
Also published as: US20130249585A1; JP2012132685A; WO2012081677A1; KR101656922B1; CN103261896B; US9176168B2; JP5839798B2; CN103261896A

Abstract

고밀도의 피측정 미세 회로 기판의 전기 검사를 행할 때에 사용하는 프로브 카드를 제공한다. 복수의 프로브 핀과, 이 프로브 핀이 관통하는 복수의 관통 구멍을 갖는 절연체와, 이 절연체의 양측에 위치하고 프로브 핀의 단부가 각각 삽입되는 지지 구멍을 갖는 한 쌍의 기판을 구비하고, 이 한 쌍의 기판과 상기 절연체를 미끄럼 이동 가능하게 설치하는 동시에, 이 한쪽의 기판을 피측정 미세 회로 기판의 열팽창 계수와 다른 쪽의 기판을 신호 입출력용 배선판의 열팽창 계수와 각각 동일값 혹은 근사값을 갖는 재료로 형성하도록 한 것이다. 이와 같이 함으로써, 피측정 미세 회로 기판 및 신호 입출력용 배선판이 열팽창해도 프로브 핀을 피측정 미세 회로 기판 및 신호 입출력용 배선판의 각각의 전극에 항상 접촉시킬 수 있는 동시에, 인접하는 프로브 핀이 단락하지 않으므로, 고밀도의 피측정 미세 회로 기판의 전기 검사를 한번에 또한 적확하게 행할 수 있다.

Description

프로브 카드{PROBE CARD}

본 발명은, 고밀도의 다(多)핀 집적 회로 소자 및 고밀도의 다핀 집적 회로 등의 피측정 미세 회로 기판의 전기적 검사를 행할 때에 사용하는 프로브 카드에 관한 것이다.

최근, 반도체 집적 회로, 미세 회로, 유기 기판 미세 회로는 미세화 기술의 발달에 의해 2차원적으로 배열된 전극의 간격은 매우 좁게 되어 있다. 이 집적 회로를 전기적으로 측정하는 방법의 일례로서 특허문헌 1이나 특허문헌 2에서 제창되어 있다.

일본 특허 제4421550호 공보 일본 특허 출원 공개 평11-160356호 공보

그러나 특허문헌 1에서 제창되어 있는 프로브 형상에서는 충분한 휨량을 확보하기 위해서는, 1개의 프로브 핀이 점유하는 범위를 크게 해야 하므로, 목적으로 하는 미세 회로 기판의 전 회로를 일괄적으로 전기적 측정할 수는 없는 과제가 있었다.

이 과제를 해결하기 위해, 특허문헌 2에 있어서, 복수의 전극을 일괄적으로 측정하는 방법으로서 세라믹 적층 기판 상에 리소그래피 기술에 의해 범프 전극을 다수 형성한 기판과 도전성 고무를 조합하여 사용하는 프로브 카드가 제창되어 있다.

그러나 세라믹스 적층판 상에 형성한 범프 전극을 사용하는 프로브 카드는 도전성 고무의 휨량으로는 웨이퍼의 전체면에 걸쳐 균일한 접촉을 얻는 것은 곤란하며, 또한, 도전성도 낮게 접속해야 하는 전극으로의 확실한 콘택트를 확보할 수 없는 과제가 있었다.

또한, 종래부터 반도체의 전기적 검사에 사용되고 있는 캔틸레버형 프로브를 사용한 프로브 카드는 프로브의 형상으로부터 다수의 프로브 핀을 갖는 경우에는 프로브 카드가 큰 면적으로 되고, 웨이퍼 상에 작성한 전 반도체 소자를 일괄적으로 계측할 수 없다. 이로 인해, 반도체 웨이퍼 상의 다수 소자의 전기적 검사를 행하기 위해서는 2차원적으로 순차적으로 이동하여 측정해야 하여, 장시간의 검사 시간을 필요로 하는 동시에 시험 환경 조건을 변화시키면서 연속적인 검사를 행할 수 없는 과제가 있었다.

특히, 고밀도의 다핀 집적 회로 소자 및 고밀도의 다핀 집적 회로 등에서 반도체 소자의 전극 간격이 좁아지면, 반도체 소자의 열팽창에 의해 피측정 미세 회로 기판의 전극 단자가 프로브 핀과 위치 어긋난 것만으로 접촉하지 않게 된다. 그로 인해, 모든 단자에 접속한 채 피측정 미세 회로 기판의 전기적 특성을 측정하는 것이 곤란해진다. 또한, 2차원 형상으로 프로브 핀을 배치하기 위해서는 프로브 핀의 탄성을 확보하면서 프로브 핀간의 절연을 확보하기 위한 간극 혹은 격벽을 설치할 필요가 있다. 그러나 구조상으로부터 프로브의 간격은 0.25㎜ 이하로 하는 것이 곤란하게 되어 있다.

이로 인해, 캔틸레버형 프로브를 반도체 4 주변부의 2 내지 3중 단자에 접촉시켜 전기적 검사를 행하거나, 측정 개소를 이동하여 순차적으로 측정하는 방법을 취해야 하므로, 검사 시간의 부하, 검사 사항의 제약, 프로브 조립 시의 위치 맞춤이 곤란, 검사 환경의 제약 등의 과제가 있었다.

본 발명은, 상기 과제에 착안하여, 프로브 핀끼리가 단락하는 일이 없고, 또한 피측정 미세 회로 기판 및 신호 입출력용 배선판이 열팽창해도 프로브 핀을 피측정 미세 회로 기판과 신호 입출력용 배선판의 각각의 모든 전극 단자에 동시에 접촉시킴으로써, 고밀도의 다핀 집적 회로 소자 및 고밀도의 다핀 집적 회로 등의 피측정 미세 회로 기판의 전기적 특성을 적확하게 측정할 수 있는, 실용상, 극히 유용한, 특히 초고밀도 회로 소자에 적합한 프로브 카드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1 형태에 관한 프로브 카드에서는, 피측정 미세 회로 기판의 전극에 전기적으로 접촉하는 일단부와 신호 입출력용 배선판의 전극에 전기적으로 접촉하는 타단부를 갖는 탄력성이 있는 복수의 프로브 핀과, 이 프로브 핀이 각각에 관통하는 복수의 관통 구멍을 갖는 절연체와, 이 절연체의 양측에 위치하고 상기 프로브 핀의 일단부가 삽입되는 지지 구멍을 갖는 한쪽의 기판과 상기 프로브 핀의 타단부가 삽입되는 지지 구멍을 갖는 다른 쪽의 기판을 구비하고, 이 한쪽과 다른 쪽으로 이루어지는 한 쌍의 기판을 절연체와 미끄럼 이동 가능하게 설치하는 동시에, 한쪽의 기판을 피측정 미세 회로 기판의 열팽창 계수와 동일값 혹은 근사값을 갖는 재료로 형성하고, 다른 쪽의 기판을 신호 입출력용 배선판의 열팽창 계수와 동일값 혹은 근사값을 갖는 재료로 형성하도록 한 것이다.

이와 같이, 절연체와 이 절연체의 양측에 배치한 2매의 기판으로 이루어지는 3층 구조로 하여 이 층끼리를 서로 미끄럼 이동 가능하게 하는 동시에, 한쪽의 기판을 피측정 미세 회로 기판의 열팽창 계수와, 다른 쪽의 기판을 신호 입출력용 배선판의 열팽창 계수와 각각 동일값 혹은 근사값을 갖는 재료로 형성함으로써, 예를 들어 피측정 미세 회로 기판과 신호 입출력용 배선판이 열팽창에 의해 위치가 변화되고, 각각의 전극의 위치가 어긋나면 그것에 면하는 기판도 동등한 열팽창에 의해 동일한 변화량으로 위치가 이동하고 절연체와 미끄럼 이동하여, 전극이 어긋난 위치에 프로브 핀이 추종하므로, 항상 프로브 핀이 피측정 미세 회로 기판과 신호 입출력용 배선판의 각각의 전극에 접촉하고, 또한 프로브 핀은 절연체의 관통 구멍 내에서 보유 지지되어 있다. 또한, 프로브 핀끼리가 단락하는 일도 없다.

제2 형태에 관한 프로브 카드에서는, 한 쌍의 기판을 습도 변화에 수반하여 신축하는 신축량이 동일한 재료로 형성하도록 한 것이다.

이에 의해, 전기적 검사를 행하는 환경의 습도가 변화되는 경우라도, 한 쌍의 기판이 피측정 미세 회로 기판과 신호 입출력용 배선판의 습도 변화에 추종하여 동시에 신축하므로, 프로브 핀이 피측정 미세 회로 기판과 신호 입출력용 배선판의 각각의 전극과 접촉하는 것이 유지되게 된다.

제3 형태에 관한 프로브 카드에서는, 절연체 양측의 2매의 기판 재료를 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 카바이트, 사파이어 중 어느 하나의 부도체로 형성함으로써, 반도체를 포함하는 무기 기판의 회로의 열팽창 계수와 동일값 혹은 근사값인 적절한 재료를 선정한 것이다.

또한, 피측정 미세 회로 기판의 재료와 신호 입출력용 배선판의 재료가 다르면, 이들 2매의 기판의 재료는 그것에 따라 달라지게 된다.

제4 형태에 관한 프로브 카드에서는, 절연체 양측의 2매의 기판 재료를 글래스 에폭시, 폴리이미드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 중 어느 하나의 부도체로 형성함으로써, 반도체를 포함하는 유기 기판의 회로의 열팽창 계수와 동일값 혹은 근사값이며, 또한 습도 변화에 수반하여 신축하는 신축량이 동일한 적절한 재료를 선정한 것이다.

이 경우에도, 피측정 미세 회로 기판의 재료와 신호 입출력용 배선판의 재료가 다르면, 이들 2매의 기판의 재료는 그것에 따라 달라지게 된다.

제5 형태에 관한 프로브 카드에서는, 프로브 핀을 전기 주조에 의해 팔라듐의 2원 합금 혹은 3원 합금으로 제작함으로써, 충분한 휨량에 추종하고 필요한 탄성력을 갖는 프로브 핀을 얻도록 한 것이다.

종래의 스프링재로서, 인청동, 베릴륨 구리의 에칭재, Ni, NiCo 등의 전기 주조재 등에 사용되고 있지만, 모두 미소한 스프링 형상으로 하면 반발력의 저하가 있어, 충분한 반발력, 즉 탄성력을 충분히 취할 수 없다. 특히 온도가 80℃ 내지 130℃의 환경에서 측정하면 그 현상은 현저하다. 따라서 프로브 핀의 피치가 250㎛ 이하에서는 스프링 효과가 문제로 된다. 이에 반해, 본 형태에 의한 팔라듐 합금에 의한 2원, 3원 합금에 따르면, 탄성 계수는 완전히 클리어할 수 있다.

제6 형태에 관한 프로브 카드에서는, 절연체를, X선 마스크를 사용하여 X선을 폴리테트라플루오로에틸렌에 직접 조사함으로써, 하나의 공정에서 형성하도록 한 것이며, 이 중, 특히 폴리테트라플루오로에틸렌은 프로브 핀이 미끄럼 이동하기 쉬우므로, 최적이다.

제7 형태에 관한 프로브 카드에서는, 절연체를, X선 노광 프로세스와 전기 주조에 의해 고(高)어스펙트비로 작성한 금형을 사용하여 성형된 아크릴, 폴리카본, 페놀, 스티롤, ABS, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에폭시, 실리콘 수지, 실리콘 고무 중 어느 하나의 절연성 폴리머로 형성한 것이며, 복수의 공정에서 고정밀도로 형성하도록 한 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 형태에 관한 프로브 카드에 따르면, 절연체와 이 양측의 2매의 기판으로 이루어지는 3층 구조로 하여 이 층끼리를 서로 미끄럼 이동 가능하게 하는 동시에 한쪽의 기판을 피측정 미세 회로 기판의 열팽창 계수와, 다른 쪽의 기판을 신호 입출력용 배선판의 열팽창 계수와 각각 동일값 혹은 근사값을 갖는 재료로 형성하였으므로, 피측정 미세 회로 기판의 전극의 피치 간격이 30㎛ 내지 200㎛로 좁고, 피측정 미세 회로 기판과 신호 입출력용 배선판이 열팽창해도 프로브 핀을 피측정 미세 회로 기판과 신호 입출력용 배선판의 각각의 전극에 항상 접촉시킬 수 있는 동시에, 인접하는 프로브 핀이 단락하지 않으므로, 고밀도의 다핀 집적 회로 소자 및 고밀도의 다핀 집적 회로 등의 피측정 미세 회로 기판의 전기적 검사를 한번에 또한 적확하게 행할 수 있다고 하는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

제2 형태에 관한 프로브 카드에 따르면, 전기적 검사를 행하는 환경의 습도가 변화되어도, 한 쌍의 기판이 피측정 미세 회로 기판과 신호 입출력용 배선판의 습도 변화에 추종하여 동시에 신축함으로써 프로브 핀이 피측정 미세 회로 기판과 신호 입출력용 배선판의 각각의 전극에 항상 접촉하므로, 전기적 검사를 적확하게 행할 수 있다고 하는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

제3 형태에 관한 프로브 카드에 따르면, 한 쌍의 기판의 재료를 피측정 미세 회로 기판 및 신호 입출력용 배선판을 각각의 열팽창 계수와 동일값 혹은 근사값인 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 카바이트, 사파이어 중 어느 하나의 부도체 중에서 선정할 수 있다고 하는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

제4 형태에 관한 프로브 카드에 따르면, 한 쌍의 기판의 재료를 피측정 미세 회로 기판 및 신호 입출력용 배선판을 각각의 열팽창 계수와 동일값 혹은 근사값이며, 또한 습도 변화에 수반하여 신축하는 신축량이 동일한 글래스 에폭시, 폴리이미드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 중 어느 하나의 부도체 중에서 선정할 수 있다고 하는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

제5 형태에 관한 프로브 카드에 따르면, 프로브 핀이 길이 0.5 내지 4.5㎜, 굵기 5 내지 25㎛ 각형의 극세이면서 높은 탄성률과 내구성 및 안정된 전기적 저항값을 유지할 수 있다고 하는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

제6 형태에 관한 프로브 카드에 따르면, X선 마스크를 사용하여 X선을 폴리테트라플루오로에틸렌에 직접 조사함으로써, 고어스펙트비의 구멍을 갖는 절연체를 하나의 공정에서 형성할 수 있고, 특히 미끄럼 이동 특성이 좋은 폴리테트라플루오로에틸렌을 선정함으로써 프로브 핀을 원활하게 신축시킬 수 있다고 하는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

제7 형태에 관한 프로브 카드에 따르면, 종래, 고가의 실리콘을 에칭한 기판을 다수매 적층하여 형성함으로써 절연성 실리콘 구멍 구조판을 다층으로 적층하여 제작되고 있었던 것에 반해, X선 노광 프로세스와 전기 주조에 의해 고어스펙트 금형을 제작하고 인젝션 성형을 실시하여 절연체를 형성하였으므로, 고어스펙트비의 구멍을 갖는 절연체를 저렴하게 작성할 수 있다고 하는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태를 나타내는 프로브 카드의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태를 나타내는 프로브 카드의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태를 나타내는 프로브 핀의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태를 나타내는 프로브 핀의 내력을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태를 나타내는 프로브 핀의 피로 강도를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 프로브 카드(7)를 도 1 내지 도 5에 기초하여 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시 형태에 대해 전혀 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2에 있어서, 부호 1은 한쪽의 기판, 부호 2는 다른 쪽의 기판이며, 한쪽의 기판(1)에는 복수의 프로브 핀(3)의 일단부(31)가 관통하는 지지 구멍(11)이, 다른 쪽의 기판(2)에는 복수의 프로브 핀(3)의 타단부(32)가 관통하는 지지 구멍(21)이 형성되어 있다.

부호 4는 절연체이며, 한 쌍의 기판(1, 2)의 사이에 배치되어 있고, 복수의 프로브 핀(3)이 각각 관통하는 복수의 관통 구멍(41)이 형성되고, 이 관통 구멍(41)은 후술하는 바와 같이 지지 구멍(11, 12)보다도 내경이 크게 설정되어 있다.

이와 같이, 절연체(4)와 이 양측에 위치하는 한 쌍의 기판(1, 2)에 의해, 3층 구조로 되어 있고, 한쪽의 기판(1)과 다른 쪽의 기판(2)은 절연체(4)와 미끄럼 이동 가능해지도록, 도 1에는 도시하고 있지 않지만, 근소한 간극을 형성하여 접합되어 있다.

부호 5는 피측정 미세 회로 기판이며, 한쪽의 기판(1)은 이 피측정 미세 회로 기판(5)의 열팽창 계수와 동일값 혹은 근사값을 갖는 재료로 형성되어 있다.

부호 6은 신호 입출력용 배선판이며, 다른 쪽의 기판(2)은 신호 입출력용 배선판(6)의 열팽창 계수와 동일값 혹은 근사값을 갖는 재료로 형성되어 있다.

이들 재료로서, 피측정 미세 회로 기판(5)과 신호 입출력용 배선판(6)이 무기 재질이면, 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 카바이트, 사파이어의 부도체가 사용되어 있다.

또한, 이들 재료로서, 피측정 미세 회로 기판(5)과 신호 입출력용 배선판(6)이 유기 재질이면, 습도 변화에 수반하여 신축하는 신축량이 동일한 글래스 에폭시, 폴리이미드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌의 부도체가 사용되어 있다.

또한, 열팽창 계수의 근사값이라 함은, 온도 변화에 의해 지지 구멍(11)이 위치 어긋나는 거리가 피측정 미세 회로 기판(5)의 전극(51)의 최소 피치 이내이며, 마찬가지로 온도 변화에 의해 지지 구멍(12)이 위치 어긋나는 거리가 신호 입출력용 배선판(6)의 전극(61)의 최소 피치의 2분의 1 이내인 것을 전제로 한 열팽창 계수의 수치를 말한다.

이와 같이, 기판(1)과 기판(2)은, 동일한 재질일 필요는 없다. 상술한 바와 같이, 피측정 미세 회로 기판(5)의 재료와 동일한 열팽창 계수의 재료로 기판(1)을 작성하고, 신호 입출력용 배선판(6)의 재료와 동일한 열팽창 계수의 재료로 기판(2)을 작성하면, 가령 기판(1)과 기판(2)의 열팽창 계수가 다른 일이 있어도 피측정 미세 회로 기판(5)과 신호 입출력용 배선판(6)의 프로브 핀(3)의 접촉을 보증할 수 있으므로, 적합하다.

프로브 핀(3)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 전기 주조에 의해 제작한 팔라듐 합금으로 형성되어 있고, 도 4는 프로브 핀(3)의 내력(탄성 한계 응력)의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 도 4에 있어서, 횡축이 변형률(％), 종축이 응력(㎫)이며, A는 프로브 핀(3)의 합금으로서 팔라듐 60％와 니켈 40％의 합금을 사용한 경우, B는 종래의 합금으로서 니켈 80％와 코발트 20％의 합금을 사용한 경우를 나타내는 것이며, 본 발명에 의한 A의 내력이 2,700㎫으로서, B의 500㎫보다도 극히 큰 것을 확인할 수 있었다.

또한, 도 5는 피로 강도의 측정 결과를 나타내는 그래프이며, 횡축이 반복수(회), 종축이 최대 응력(㎫)이다. 도 5에 있어서, C는 본 발명에 의한 것이며, 프로브 핀(3)의 합금으로서 팔라듐 60％와 니켈 40％의 합금을 사용한 경우, D와 E는 종래의 재료이며, D는 니켈/코발트 합금, E는 니켈을 사용한 경우를 나타내는 것이며, 최대 응력이 1,000㎫일 때, D는 70만회 반복한 시점에서 절단하고, E는 5만회 반복한 시점에서 절단한 것에 반해, 본 발명에 의한 C는 1,000만회 반복해도 절단하지 않았으므로, 종래의 니켈/코발트 합금재나 니켈재의 2배 내지 14배 이상의 피로 강도가 큰 것을 확인할 수 있었다.

또한, 다른 팔라듐 합금으로서, 팔라듐 80％와 코발트 20％, 팔라듐 60％와 니켈 20％와 코발트 20％ 중 어느 하나의 합금에서도, 상술한 팔라듐 60％와 니켈 40％의 합금과 마찬가지로, 높은 내력과 피로 강도를 갖고 있는 것을 확인할 수 있었다.

그리고 프로브 핀(3)은, 길이가 2.0㎜, 굵기가 3×3㎛ 내지 10×25㎛인 각재, 파형 형상 폭의 최대폭이 30 내지 150㎛, 휨량을 확보하기 위한 굽힘부의 수가 2개소 이상 있는 파형 형상으로 형성되어 있고, 각재가 10×25㎛인 경우, 가중 10그램 시의 스프링 변형량이 100㎛인 특성을 갖고 있다.

이 가중 압력은 일반의 스프링재, 인청동, 함인동 등으로 제작한 종래의 프로브 핀에서는 전혀 견딜 수 없는 높은 압력이다. 프로브 핀(3)에는, 이러한 고압력에 견딜 수 있는 초고탄성이 확보되어 있고, 또한, 피로 강도도 종래의 프로브 핀과 비교하여, 수 배 내지 10배 정도 높다. 이것이, 프로브 카드(7)의 수명을 길게 하는 것에 기여하고 있다.

이 프로브 핀(3)은, 파형 양단부(33, 34)가 한쪽의 기판(1)과 다른 쪽의 기판(2)의 각각의 지지 구멍(11, 21)에 닿아 정지함으로써 지지되어 있다. 지지 구멍(11)은 프로브 핀(3)의 일단부(31)가 피측정 미세 회로 기판(5)의 전극(51)에 전기적으로 접촉하도록, 전극(51)과 동일 위치에 4㎛ 내지 40㎛의 각형 또는 원의 구멍이 형성되고, 지지 구멍(12)은 프로브 핀(3)의 타단부(32)가 신호 입출력용 배선판(6)의 전극(61)에 전기적으로 접촉하도록, 4㎛ 내지 40㎛의 각형 또는 원의 구멍이 형성되어 있다.

절연체(4)는, X선 마스크를 사용하여 X선을 폴리테트라플루오로에틸렌에 직접 조사하여 형성하거나, 또는, X선 노광 프로세스와 전기 주조에 의해 작성한 금형을 사용하여 성형된 절연성 폴리머로 형성되어 있고, 1.0㎜ 내지 5.0㎜의 두께를 갖고 있다.

관통 구멍(41)의 구멍 치수는 30㎛ 내지 180㎛, 각 구멍의 구멍 치수는 5×5㎛ 내지 120×120㎛이며, 복수의 프로브 핀(3)이 복수의 관통 구멍(41)을 각각 관통함으로써, 프로브 핀(3)끼리의 접촉을 저지하여 단락을 방지하는 동시에 프로브 핀(3)의 자세를 확보하는 것이다.

또한, 관통 구멍(41)과 지지 구멍(11, 21)의 수는 임의이며, 예를 들어 32pin×32pin의 반도체 소자에서는 1,024개, 64pin×64pin의 반도체 소자에서는 4,096개이다.

(작용)

본 실시 형태는, 상기와 같이 구성되어 있고, 이하 그 작용에 대해 설명한다. 우선 프로브 핀(3)을 관통 구멍(41)에 삽입한 후에, 한쪽의 기판(1)의 지지 구멍(11)에 프로브 핀(3)의 일단부(31)를, 다른 쪽의 기판(2)의 지지 구멍(21)에 프로브 핀(3)의 타단부(32)를 통과시켜 파형 양단부(33, 34)를 지지 구멍(11, 21)에 접촉한 상태에서, 절연체(4)와 한쪽의 기판(1)과 다른 쪽의 기판(2)을 결합함으로써 프로브 카드(7)가 완성된다.

프로브 카드(7)로서 사용하는 경우, 프로브 핀(3)의 일단부(31)를 피측정 미세 회로 기판(5)의 전극(51)에 전기적으로 접촉시키는 동시에, 프로브 핀(3)의 타단부(32)를 신호 입출력용 배선판(6)의 전극(61)에 전기적으로 접촉시킴으로써, 고밀도의 다핀 집적 회로 소자 및 고밀도의 다핀 집적 회로 등의 피측정 미세 회로 기판(5)의 전기적 검사를 행할 수 있다.

이 경우, 프로브 핀(3)은 절연체(4)의 관통 구멍(41) 내에서 보유 지지되어 있으므로, 피측정 미세 회로 기판(5)의 전극(51)의 간격이 50㎛ 내지 200㎛로 좁아도 프로브 핀(3)끼리가 접촉하는 일은 없으므로 단락하는 일은 없고, 또한, 프로브 핀(3)을 팔라듐 합금으로 전기 주조에 의해 제작하고 표면에 니켈 도금과 금 도금을 실시하고 있으므로, 높은 탄성률과 내구성 및 안정된 전기적 저항값을 유지할 수 있다.

또한, 피측정 미세 회로 기판(5)이 열팽창에 의해 팽창되어 전극(51)의 위치가 어긋나면 한쪽의 기판(1)도 동등한 열팽창에 의해 위치가 변화되어 전극(51)이 어긋난 위치에 프로브 핀(3)이 추종하므로, 프로브 핀(3)을 피측정 미세 회로 기판(5)의 전극(51)에 맞추어 위치시킬 수 있으므로, 항상 프로브 핀(3)을 피측정 미세 회로 기판(5)의 전극(51)에 접촉시킬 수 있다.

마찬가지로, 신호 입출력용 배선판(6)이 열팽창에 의해 팽창되어 전극(61)의 위치가 어긋나면 다른 쪽의 기판(2)도 동등한 열팽창에 의해 위치가 변화되어 전극(61)이 어긋난 위치에 프로브 핀(3)이 추종하므로, 프로브 핀(3)을 신호 입출력용 배선판(6)의 전극(61)에 맞추어 위치시킬 수 있다. 따라서, 항상 프로브 핀(3)을 신호 입출력용 배선판(6)에 접촉시킬 수 있다.

이와 같이 하여, 고밀도의 다핀 집적 회로 소자 및 고밀도의 다핀 집적 회로 등의 피측정 미세 회로 기판(5)의 전기적 검사를 한번에 또한 적확하게 행할 수 있다.

또한, 전기적 검사를 행하는 환경의 습도가 변화되어도, 한 쌍의 기판(1, 2)이 피측정 미세 회로 기판(5)과 신호 입출력용 배선판(6)의 습도 변화에 추종하여 동시에 신축하고, 프로브 핀(3)이 피측정 미세 회로 기판(5)과 신호 입출력용 배선판(6)의 각각의 전극(51, 61)에 접촉하므로, 전기적 검사를 적확하게 행할 수 있다.

(실시예)

X선 노광 프로세스 혹은 포토리소그래피 프로세스에 의해 프로브 핀(3)의 형상을 도전체 기반 상에 형성하고, 팔라듐·니켈 또는 팔라듐·니켈·코발트의 합금 도금액 중에 침지시키고, 전기 주조에 의해, 폭이 10㎛이며 두께가 20㎛로 될 때까지 50분간 통전하여 도전체 기반 상에 프로브 핀(3)을 형성한다.

그리고 규정의 두께에 도달한 도전체 기반으로부터 프로브 핀(3)을 제거하면, 프로브 카드용 프로브 핀으로서 사용할 수 있다.

프로브 카드(7)의 조립에 대해 설명한다. 우선, 두께 0.2㎜의 실리콘 기판에 각각, 구멍 치수가 12×27㎛인 지지 구멍(11)을 1024개 형성한 기판(1)과, 구멍 치수가 12×27㎛인 지지 구멍(12)을 1024개 형성한 기판(2)을 준비하는 동시에, 두께 2.0㎜이며, 40×40㎛의 각 구멍이 50 피치인 관통 구멍(41)을 1024개 형성한 절연체(4)를 준비한다. 그리고 절연체(4)의 관통 구멍(41)과 기판(1)의 지지 구멍(11)을 일치시켜 미끄럼 이동 가능하게 접합한 후, 관통 구멍(41)의 상방으로부터 프로브 핀(3)을 관통 구멍(41) 내로 떨어뜨려 일단부(31)를 지지 구멍(11)에 관통시킨다. 그 후에, 기판(1)의 지지 구멍(21)으로부터 타단부(32)를 관통시키고, 기판(2)이 절연체(4)와 미끄럼 이동 가능해지도록 간극을 두고, 기판(1)과 기판(2)과 절연체(4)의 각각의 고정 구멍(18, 28, 48)에 고정구(8)를 삽입하여 이들을 접합하면, 프로브 카드(7)의 조립은 종료된다.

일반적으로, 피측정 미세 회로 기판의 제조 공정에서 열부하에 대한 품질 보증, 신뢰성을 확인하기 위해, 베어 칩을 번인 장치에 투입하고, 설정된 열 조건에서 방치 후, 번인 장치로부터 취출하고, 캔틸레버형 프로브를 사용한 프로브 카드로 웨이퍼 상의 피측정 미세 회로 기판의 전기적 평가를 개별적으로 행하고 있다.

이것은 전기적 평가를 행하는 프로브 카드가 프로브 핀의 형상으로부터 소형화할 수 없어, 할 수 없이, 번인 장치로부터 취출하여 전기적 평가를 행해야 하기 때문이다.

한편, 본 발명의 프로브 카드(7)를 사용함으로써, 웨이퍼 형상의 피측정 미세 회로 기판(5)에 프로브 카드(7)를 접촉시킨 채 번인 장치에 투입할 수 있어, 가열 부하의 승온 시, 일정한 가열 시 및 냉각 시의 연속된 열부하에 대한 신뢰성이 있는 측정을 하는 것이 가능해지는 동시에, 측정 환경의 습도가 변화되어도 적확하게 측정할 수 있어, 피측정 미세 회로 기판의 시장에서의 신뢰성을 보다 높게 보증할 수 있다.

또한, 가열 부하와 전기적 평가를 동시에 행할 수 있어, 피측정 미세 회로 기판의 제조 공정에 있어서의, 제조 시간의 단축이 도모되어, 생산성의 향상을 얻을 수 있다.

1 : 한쪽의 기판
2 : 다른 쪽의 기판
3 : 프로브 핀
4 : 절연체
5 : 피측정 미세 회로 기판
6 : 신호 입출력용 배선판
7 : 프로브 카드

Claims

피측정 미세 회로 기판의 전극에 전기적으로 접촉하는 일단부와 신호 입출력용 배선판의 전극에 전기적으로 접촉하는 타단부를 갖는 탄력성이 있는 복수의 프로브 핀과, 이 프로브 핀이 각각 관통하는 복수의 관통 구멍을 갖는 절연체와, 이 절연체의 양측에 위치하고 상기 프로브 핀의 일단부가 삽입되는 지지 구멍을 갖는 한쪽의 기판과 상기 프로브 핀의 타단부가 삽입되는 지지 구멍을 갖는 다른 쪽의 기판을 구비하고,
이 한쪽과 다른 쪽으로 이루어지는 한 쌍의 기판이 상기 절연체와 미끄럼 이동 가능하게 설치되는 동시에, 상기 한쪽의 기판이 상기 피측정 미세 회로 기판의 열팽창 계수와 동일값 혹은 근사값을 갖는 재료로 형성되고, 상기 다른 쪽의 기판이 상기 신호 입출력용 배선판의 열팽창 계수와 동일값 혹은 근사값을 갖는 재료로 형성되는, 프로브 카드.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 기판은 습도 변화에 수반하여 신축하는 신축량이 동일한 재료로 형성되어 있는, 프로브 카드.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 기판은 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 카바이트, 사파이어 중 어느 하나의 부도체로 형성되어 있는, 프로브 카드.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 한 쌍의 기판은 글래스 에폭시, 폴리이미드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 중 어느 하나의 부도체로 형성되어 있는, 프로브 카드.
제1항에 있어서, 상기 프로브 핀은 전기 주조에 의해 팔라듐의 2원 합금 혹은 3원 합금으로 제작되어 있는, 프로브 카드.
제1항에 있어서, 상기 절연체는 X선 마스크를 사용하여 X선을 폴리테트라플루오로에틸렌에 직접 조사하여 형성되어 있는, 프로브 카드.
제1항에 있어서, 상기 절연체는 X선 노광 프로세스와 전기 주조에 의해 작성한 금형을 사용하여 성형된 아크릴, 폴리카본, 페놀, 스티롤, ABS, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에폭시, 실리콘 수지, 실리콘 고무 중 어느 하나의 절연성 폴리머로 형성되어 있는, 프로브 카드.