WO2023100708A1 - プローブ基板 - Google Patents

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貴久 山口
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日本電気硝子株式会社
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices

Definitions

  • the present invention relates to probe substrates.
  • a probe card is used to inspect electrical characteristics of chips on a semiconductor wafer.
  • the probe card has probes that contact the electrodes of the chips on the semiconductor wafer.
  • the probe card exchanges electrical signals between the chips on the semiconductor wafer and the tester equipment.
  • Known as such a probe card include a main board portion having a circuit board, a probe board body to which probes are connected, and a support member for supporting the probe board body on the main board portion.
  • a tensile force may be applied to the probe board body of the probe card as described above from the support member connected to the probe board body. At this time, there is a possibility that the probe board body may be damaged due to the stress concentrated on the connecting portion where the supporting member is connected.
  • An object of the present invention is to provide a probe board that can suppress breakage of the probe board body.
  • a probe board for solving the above problems is a probe board used in a probe card including a main board portion having a circuit board and a support member connected to the main board portion, wherein the main surface of the circuit board has A probe substrate main body having main surfaces arranged to face each other, and a stress relaxation film provided on the main surface of the probe substrate main body and adhered to the support member.
  • the probe board body may be a glass ceramics board
  • the stress relaxation film may be a synthetic resin film or a metal film.
  • the synthetic resin of the synthetic resin film is at least one selected from polyimide resins, epoxy resins, acrylic resins, phenol resins, polycarbonate resins, urethane resins, and silicone resins. good too.
  • the metal of the metal film may be at least one selected from Ni, Cu, and Au.
  • the composition of the glass-ceramics may contain glass: 20-70%, Al 2 O 3 : 10-60%, and Zn 2 SiO 4 : 20-70% by mass.
  • the composition of the glass ceramics may contain 30 to 70% by mass of glass and 30 to 70% by mass of Al 2 O 3 .
  • the glass contained in the glass-ceramic substrate has a glass composition of SiO 2 : 50 to 80%, B 2 O 3 : 10 to 30%, and Li 2 O + Na 2 O + K 2 O: 1 to 1%. 10%, MgO+CaO+SrO+BaO: 5-30%, and TiO 2 : 0-10%.
  • the thickness of the stress relaxation film may be in the range of 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the stress relaxation film may be provided on the entire main surface of the probe board body.
  • the stress relaxation film may be partially provided on the main surface of the probe board body corresponding to the adhesion portion to be adhered to the support member.
  • the present invention exhibits the effect of suppressing damage to the probe board body.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a probe card
  • 3 is a cross-sectional view showing an enlarged region A of FIG. 2
  • FIG. It is a cross-sectional view showing a probe board of a modification. It is a perspective view partially showing the probe board of a modification and its attachment structure.
  • a probe card 11 shown in FIGS. 1 and 2 is used to inspect electrical characteristics of chips on a semiconductor wafer.
  • the probe card 11 includes a main board portion 12 and a probe board body 13 .
  • the probe card 11 includes a plurality of probes P and a plurality of external electrodes (not shown).
  • the main board portion 12 of the probe card 11 has a circuit board 12a that serves as the main board of the probe card 11 .
  • the circuit board 12a is, for example, a disk-shaped printed wiring board.
  • the circuit board 12a can be made of a known resin board, ceramic board, or the like.
  • the circuit board 12a has a first principal surface S1a facing the probe board body 13 and a second principal surface S1b opposite to the first principal surface S1a.
  • Each probe P of the probe card 11 is arranged corresponding to the electrode of the chip on the semiconductor wafer.
  • the probe board main body 13 has probe electrodes (not shown).
  • a plurality of probes P are connected to a plurality of probe electrodes on the probe substrate body 13, respectively.
  • Any metal material can be used as the probe material, and examples thereof include alloys such as palladium alloys, beryllium copper alloys, and tungsten alloys.
  • a plurality of external electrodes (not shown) of the probe card 11 are provided on the outer periphery of the second main surface S1b of the circuit board 12a.
  • the plurality of probes P described above are electrically connected to the external electrodes of the circuit board 12a through the probe board body 13.
  • the circuit board 12a is mounted on a tester device (not shown).
  • a plurality of external electrodes of the circuit board 12a are electrically connected to a tester device.
  • the main board portion 12 of this embodiment has a reinforcing plate 12b for suppressing deformation of the circuit board 12a.
  • the reinforcing plate 12b is attached to the second main surface S1b side of the circuit board 12a.
  • the reinforcing plate 12b is preferably made of a material having higher rigidity than the circuit board 12a.
  • the reinforcing plate 12b can be made of, for example, a metal material such as stainless steel.
  • the probe board body 13 has a first main surface S2a arranged to face the first main surface S1a of the circuit board 12a.
  • the plurality of probes P described above are provided on the second main surface S2b of the probe substrate main body 13 opposite to the first main surface S2a. That is, the second main surface S2b of the probe substrate main body 13 has the plurality of probe electrodes described above.
  • Examples of the planar shape of the probe board main body 13 include a circular shape and a square shape.
  • the probe board body 13 is a wiring board that converts the wiring pitch, and is sometimes called a space transformer (ST) board. Specifically, the pitch of the plurality of probe electrodes on the probe board main body 13 is narrower than the pitch of the plurality of external electrodes on the circuit board 12a. That is, since the probe card 11 includes the probe board body 13, the plurality of probes P can be arranged at a narrower pitch.
  • ST space transformer
  • the tester device connected to the circuit board 12a of the probe card 11 as described above measures the electrical characteristics of the chip by exchanging electrical signals with the chip.
  • the tester device can determine whether the chip is good or bad based on the results of measuring the electrical characteristics of the chip.
  • the probe card 11 has a support member 14 that supports the probe board body 13 .
  • the support member 14 is connected to the main board portion 12 .
  • the support member 14 of this embodiment has a shaft portion 14a, and a first end portion 14b and a second end portion 14c, which are both ends of the shaft portion 14a.
  • a shaft portion 14 a of the support member 14 is arranged to pass through the main substrate portion 12 , and a first end portion 14 b of the support member 14 is engaged with the reinforcing plate 12 b of the main substrate portion 12 .
  • Examples of materials for the support member 14 include metal materials, resin materials, and ceramic materials.
  • the probe card 11 is provided between the first main surface S2a of the probe substrate body 13 and the support member 14, and includes a stress relaxation layer 15 adhered to the support member 14.
  • the stress relieving layer 15 of this embodiment includes a first stress relieving layer 15a and a second stress relieving layer 15b.
  • the second stress relieving layer 15b is arranged between the first stress relieving layer 15a and the support member .
  • the second stress relieving layer 15b enhances the adhesiveness between the stress relieving layer 15 and the support member .
  • the stress relieving layer 15 may be made of a material having a Young's modulus E lower than that of the material forming the probe substrate body 13, for example.
  • the Young's modulus E of the material forming the stress relaxation layer 15 is preferably 200 [GPa] or less from the viewpoint of enhancing the stress relaxation action.
  • the Young's modulus E of the material forming the stress relaxation layer 15 is preferably 2 [GPa] or more from the viewpoint of suppressing excessive deformation of the stress relaxation layer 15 .
  • the linear expansion coefficient ⁇ of the material constituting the stress relaxation layer 15 is, for example, within the temperature range of ⁇ 40° C. or more and 125° C. or less, and within the range of 10 [ppm/K] or more and 25 [ppm/K] or less. Preferably.
  • the probe card 11 includes a holding member 16 that holds the outer peripheral portion of the probe board body 13 on the main board portion 12 .
  • the holding member 16 includes a holding portion main body 16a having a support surface for supporting the outer peripheral portion of the second main surface S2b of the probe substrate main body 13, and an attachment member 16b for attaching the holding portion main body 16a to the main substrate portion 12.
  • the mounting member 16b of this embodiment is a screw member that passes through the main substrate portion 12 and is screwed to the holding portion main body 16a.
  • a bolt and nut, a rivet, or the like may be used as the mounting member 16b.
  • the probe board main body 13 and the circuit board 12a are electrically connected by relay connection pins (not shown).
  • a probe board including the probe board main body 13 will be described.
  • the stress relaxation layer 15 can be arranged between the support member 14 and the probe board main body 13 .
  • the probe board 17 includes a probe board body 13 and a stress relaxation film 18 provided on the first main surface S2a of the probe board body 13 .
  • the probe substrate main body 13 is, for example, a glass ceramics substrate. Glass-ceramics contain glass and ceramics. Examples of glass ceramics include low temperature co-fired ceramics (LTCC).
  • the glass preferably contains SiO 2 : 50 to 80%, B 2 O 3 : 10 to 30%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O: 1 to 10%, MgO + CaO + SrO + BaO: 5 to 30% by mass in terms of glass composition. %, and TiO 2 : 0 to 10%, more preferably SiO 2 : 60 to 80%, B 2 O 3 : 10 to 30%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O: 1 to 5%, MgO + CaO + SrO + BaO : 5-20%, and TiO 2 : 0.1-3%.
  • the composition of the glass may contain ZrO 2 : 0.1 to 3% by mass as other oxides.
  • Ceramics include Zn 2 SiO 4 (willemite), Al 2 O 3 (alumina), cordierite, AlN (aluminum nitride), zirconium phosphate compounds, ZrSiO 4 (zircon), ZrO 2 (zirconia), TiO 2 (titanium oxide), tin oxide (SnO 2 ), ⁇ -quartz solid solution, ⁇ -eucryptite, ⁇ -spodumene and the like.
  • Zn 2 SiO 4 willemite
  • Al 2 O 3 alumina
  • cordierite AlN (aluminum nitride)
  • AlN aluminum nitride
  • zirconium phosphate compounds zirconium phosphate compounds
  • ZrSiO 4 (zircon) zirO 2 (zirconia)
  • TiO 2 titanium oxide
  • SnO 2 tin oxide
  • ⁇ -quartz solid solution ⁇ -eucryptite
  • the composition of the glass-ceramics preferably contains 20 to 70% glass, 10 to 60% Al 2 O 3 , and 20 to 70% Zn 2 SiO 4 , more preferably glass: 30 to 60%, Al 2 O 3 : 15 to 45%, and Zn 2 SiO 4 : 25 to 55%, more preferably glass: 35 to 50%, Al 2 O 3 : 20 to 35%, and Zn 2 SiO 4 : 30-45%.
  • the composition of the glass-ceramics may be a composition that does not contain Zn2SiO4 .
  • the composition of the glass-ceramics, in mass %, preferably contains 30 to 70% glass and 30 to 70% Al 2 O 3 , more preferably 40 to 60% glass and Al 2 O 3 : 40 to 60%, more preferably glass: 45 to 55%, and Al 2 O 3 : 45 to 55%.
  • the probe board main body 13 can be obtained, for example, by a well-known method of forming a circuit pattern using a ceramic green sheet.
  • the stress relaxation film 18 of the probe substrate 17 is adhered to the support member 14 of the probe card 11 .
  • the stress relaxation film 18 of this embodiment is adhered to the support member 14 with an adhesive layer 19 interposed between the stress relaxation film 18 and the support member 14 .
  • the stress relaxation film 18 becomes the first stress relaxation layer 15 a of the probe card 11 .
  • the stress relieving film 18 of this embodiment is partially provided on the first main surface S ⁇ b>2 a of the probe substrate body 13 so as to correspond to the bonding portion to be bonded to the support member 14 .
  • the stress relaxation film 18 is preferably a synthetic resin film or a metal film.
  • the synthetic resin of the synthetic resin film include at least one selected from polyimide-based resins, epoxy-based resins, acrylic-based resins, phenol-based resins, polycarbonate-based resins, urethane-based resins, and silicone-based resins.
  • the synthetic resin film can be provided on the probe substrate main body 13 by, for example, a coating method of coating the probe substrate main body 13 with a synthetic resin coating material, a method of joining a synthetic resin film obtained by separately forming a film, or the like. .
  • the metal of the metal film examples include at least one selected from Ni (nickel), Cu (copper), and Au (gold).
  • the metal film can be provided on the probe substrate main body 13 by, for example, a sputtering method, a plating method, a method of joining metal foil, or the like.
  • the thickness of the stress relieving film 18, that is, the first stress relieving layer 15a is preferably in the range of 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the adhesive layer 19 becomes the second stress relief layer 15 b of the probe card 11 .
  • the adhesive layer 19 can be formed by placing an adhesive between the support member 14 and the stress relaxation film 18 and curing the adhesive.
  • an epoxy resin adhesive can be used as the adhesive.
  • the material of the first stress relaxation layer 15a may be polyimide resin
  • the material of the second stress relaxation layer 15b may be epoxy resin.
  • the thickness of the adhesive layer 19, that is, the thickness of the second stress relieving layer 15b is preferably in the range of 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the action of the probe board 17 will be described.
  • the stress relaxation film 18 provided on the first main surface S ⁇ b>2 a of the probe board body 13 is adhered to the support member 14 of the probe card 11 .
  • the stress caused by the tensile force can be relieved by the stress relieving film 18.
  • FIG. Thereby, the stress concentrated on the probe board main body 13 can be reduced. Therefore, for example, even if a fine crack exists in the probe substrate main body 13, it is possible to suppress the progress of the crack.
  • the material of the stress relaxation film 18 is polyimide (Young's modulus E: 2.5 [GPa], linear expansion coefficient ⁇ : 20 [ppm/K], and the thickness t of the stress relaxation film 18 is 10 [ ⁇ m]).
  • a model of the probe substrate 17 in which the stress relaxation film 18 is provided on the glass ceramics substrate, which is the probe substrate main body 13, is set.
  • this model was analyzed for the stress generated in the glass ceramic substrate when the support member 14 adhered to the stress relaxation film 18 was pulled under predetermined conditions. This analysis was performed by setting the conditions for pulling the support member 14 to 2200 N, 20° C. (condition 1), 300 N, ⁇ 30° C. (condition 2), and 300 N, 115° C. (condition 3). Table 1 shows the analysis results of the stress in Analysis Example 1.
  • the probe board 17 includes the probe board body 13 having the first main surface S2a arranged to face the first main surface S1a of the circuit board 12a of the probe card 11 .
  • the probe board 17 is provided on the first main surface S ⁇ b>2 a of the probe board body 13 and has a stress relaxation film 18 adhered to the support member 14 . According to this configuration, the stress concentrated on the probe board main body 13 can be reduced as described above. Therefore, damage to the probe board main body 13 can be suppressed.
  • the stress relaxation film 18 of the probe substrate 17 is partially provided on the first main surface S2a of the probe substrate body 13 so as to correspond to the bonding portion to be bonded to the support member 14 .
  • the material of the stress relaxation film 18 can be reduced.
  • the stress relieving layer 15 includes a first stress relieving layer 15a and a second stress relieving layer 15b.
  • the second stress relieving layer 15b is arranged between the first stress relieving layer 15a and the support member 14 to enhance adhesion with the support member 14.
  • the thickness dimension of the stress relaxation layer 15 can be increased by the second stress relaxation layer 15b that enhances the adhesion between the support member 14 and the stress relaxation layer 15.
  • FIG. Thereby, the stress concentrated on the probe board main body 13 can be further reduced. Therefore, it is possible to further suppress damage to the probe board main body 13 .
  • the number of stress relaxation films 18 on the probe substrate 17 may differ from the number of support members 14 .
  • the stress relieving film 18 can be provided in a strip shape, and a plurality of supporting members 14 can be adhered to the stress relieving film 18 .
  • the stress relaxation film 18 of the probe substrate 17 can be provided over the entire first main surface S2a of the probe substrate body 13 .
  • the material of the stress relaxation film 18 is a synthetic resin such as a polyimide resin
  • the stress relaxation film 18 can be easily provided by, for example, spin-coating a synthetic resin coating material.
  • the stress relaxation film 18 of the probe substrate 17 is adhered to the support member 14 by the adhesive layer 19, but the adhesive layer 19 may be omitted. That is, for example, when the stress relaxation film 18 is a synthetic resin film, the stress relaxation film 18 can be adhered to the support member 14 without using the adhesive layer 19 .
  • Examples of the method of adhering the stress relaxation film 18 to the support member 14 include a method of welding the stress relaxation film 18 to the support member 14, a method of utilizing a curing reaction of the stress relaxation film 18, and the like.
  • the end face shape of the second end portion 14c of the support member 14 is not particularly limited, and examples of the end face shape include a circular shape and a polygonal shape. Further, as shown in FIG. 5, the end face shape of the second end portion 14c of the support member 14 may be frame-shaped. Also, the stress relaxation film 18 of the probe substrate 17 may be changed according to the shape of the end surface of the second end portion 14 c of the support member 14 .
  • a probe card of one aspect for solving the above problem includes a main board portion having a circuit board, a probe board main body having a main surface arranged to face the main surface of the circuit board, and the main board. and a support member connected to a portion, the probe card including a stress relaxation layer provided between the main surface of the probe substrate body and the support member and adhered to the support member.
  • the stress relieving layer is arranged between a first stress relieving layer and the first stress relieving layer and the supporting member, and a second stress relieving layer that enhances adhesion to the supporting member. and a stress relief layer.
  • the thickness dimension of the stress relaxation layer can be increased by the second stress relaxation layer that enhances the adhesiveness between the support member and the stress relaxation layer. As a result, the stress concentrated on the probe board body can be further reduced.

Abstract

プローブ基板１７は、プローブカード１１に用いられる。プローブカード１１は、回路基板１２ａを有する主基板部１２と、主基板部１２に接続される支持部材１４とを備える。プローブ基板１７は、回路基板１２ａの第１主面Ｓ１ａに向かい合うように配置される第１主面Ｓ２ａを有するプローブ基板本体１３と、プローブ基板本体１３の第１主面Ｓ２ａに設けられ、支持部材１４に接着される応力緩和膜１８とを備える。

Description

プローブ基板
　本発明は、プローブ基板に関する。
　特許文献１に開示されるように、半導体ウェハ上のチップの電気特性の検査には、プローブカードが用いられている。プローブカードは、半導体ウェハ上のチップの電極と接触するプローブを有している。プローブカードは、半導体ウェハ上のチップと、テスター装置との電気信号のやりとりを行う。このようなプローブカードとして、回路基板を有する主基板部と、プローブが接続されるプローブ基板本体と、主基板部にプローブ基板本体を支持させる支持部材とを備えたものが知られている。
特開２００９－２００２７２号公報
　上記のようなプローブカードのプローブ基板本体には、プローブ基板本体に接続される支持部材から引張力が加わる場合がある。このとき、プローブ基板本体において、支持部材が接続されている接続部分に集中する応力により、プローブ基板本体が破損するおそれがあった。
　本発明の目的は、プローブ基板本体の破損を抑えることのできるプローブ基板を提供することにある。
　上記課題を解決するプローブ基板は、回路基板を有する主基板部と、前記主基板部に接続される支持部材と、を備えるプローブカードに用いられるプローブ基板であって、前記回路基板の主面に向かい合うように配置される主面を有するプローブ基板本体と、前記プローブ基板本体の前記主面に設けられ、前記支持部材に接着される応力緩和膜と、を備える。
　この構成によれば、プローブカードの支持部材からプローブ基板に引張力が加わったとき、引張力により生じる応力を応力緩和膜により緩和することができる。これにより、プローブ基板本体に集中する応力を低減することができる。このため、例えば、プローブ基板本体において微細なクラックが存在したとしても、そのクラックの進展を抑えることができる。
　上記プローブ基板において、前記プローブ基板本体は、ガラスセラミックス基板であり、前記応力緩和膜は、合成樹脂膜又は金属膜であってもよい。
　上記プローブ基板において、前記合成樹脂膜の合成樹脂は、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ウレタン系樹脂、及びシリコーン系樹脂から選ばれる少なくとも一種であってもよい。
　上記プローブ基板において、前記金属膜の金属は、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＡｕから選ばれる少なくとも一種であってもよい。
　上記プローブ基板において、ガラスセラミックスの組成は、質量％でガラス：２０～７０％、Ａｌ２Ｏ３：１０～６０％、及びＺｎ２ＳｉＯ４：２０～７０％を含有してもよい。
　上記プローブ基板において、ガラスセラミックスの組成は、質量％でガラス：３０～７０％、及びＡｌ２Ｏ３：３０～７０％を含有してもよい。
　上記プローブ基板において、前記ガラスセラミックス基板に含まれるガラスは、ガラス組成として、質量％でＳｉＯ２：５０～８０％、Ｂ２Ｏ３：１０～３０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ：１～１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：５～３０％、及びＴｉＯ２：０～１０％を含有してもよい。
　上記プローブ基板において、前記応力緩和膜の厚さは、１μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内であってもよい。
　上記プローブ基板において、前記応力緩和膜は、前記プローブ基板本体の前記主面の全面に設けられてもよい。
　上記プローブ基板において、前記応力緩和膜は、前記プローブ基板本体の前記主面のうち、前記支持部材に接着される接着部分に対応して部分的に設けられてもよい。
　本発明は、プローブ基板本体の破損を抑える効果を発揮する。
一実施形態におけるプローブカードを示す分解断面図である。 プローブカードを示す断面図である。 図２の領域Ａを拡大して示す断面図である。 変更例のプローブ基板を示す断面図である。 変更例のプローブ基板とその取り付け構造を部分的に示す斜視図である。
　以下、プローブ基板、及びプローブカードの一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。
　＜プローブカードの全体構成＞
　図１及び図２に示すプローブカード１１は、半導体ウェハ上のチップの電気特性の検査に用いられる。プローブカード１１は、主基板部１２と、プローブ基板本体１３とを備えている。プローブカード１１は、複数のプローブＰと、図示を省略した複数の外部電極とを備えている。
　プローブカード１１の主基板部１２は、プローブカード１１のメイン基板となる回路基板１２ａを有している。回路基板１２ａは、例えば、円盤形状のプリント配線基板である。回路基板１２ａは、周知の樹脂基板、セラミックス基板等により構成することができる。回路基板１２ａは、プローブ基板本体１３に向かい合う第１主面Ｓ１ａと、第１主面Ｓ１ａとは反対側の第２主面Ｓ１ｂとを有している。
　プローブカード１１の各プローブＰは、半導体ウェハ上のチップの電極に対応して配置される。プローブ基板本体１３は、図示を省略したプローブ電極を有している。複数のプローブＰは、プローブ基板本体１３の複数のプローブ電極にそれぞれ接続される。プローブの材料としては、任意の金属材料を用いることができ、例えば、パラジウム合金、ベリリウム銅合金、タングステン合金等の合金が挙げられる。
　プローブカード１１の複数の外部電極（図示せず）は、回路基板１２ａの第２主面Ｓ１ｂの外周部に設けられている。上述した複数のプローブＰは、プローブ基板本体１３を通じて回路基板１２ａの外部電極と電気的に接続されている。回路基板１２ａは、図示を省略したテスター装置に装着される。回路基板１２ａの複数の外部電極は、テスター装置と電気的に接続される。
　本実施形態の主基板部１２は、回路基板１２ａの変形を抑えるための補強板１２ｂを有している。補強板１２ｂは、回路基板１２ａの第２主面Ｓ１ｂ側に取り付けられている。補強板１２ｂは、回路基板１２ａよりも剛性の高い材料から構成されることが好ましい。補強板１２ｂは、例えば、ステンレス鋼等の金属材料から構成することができる。
　プローブ基板本体１３は、回路基板１２ａの第１主面Ｓ１ａに向かい合うように配置される第１主面Ｓ２ａを有する。上述した複数のプローブＰは、プローブ基板本体１３の第１主面Ｓ２ａと反対側の第２主面Ｓ２ｂに設けられている。すなわち、プローブ基板本体１３の第２主面Ｓ２ｂは、上述した複数のプローブ電極を有している。プローブ基板本体１３の平面形状としては、例えば、円形状、四角形状等が挙げられる。
　プローブ基板本体１３は、配線ピッチを変換する配線基板であり、スペーストランスフォーマー（Space Transformer：ＳＴ）基板と呼ばれる場合もある。詳述すると、プローブ基板本体１３の複数のプローブ電極のピッチは、回路基板１２ａの複数の外部電極のピッチよりも狭い。すなわち、プローブカード１１がプローブ基板本体１３を備えることで、より狭いピッチで複数のプローブＰを配置することができる。
　上記のようにプローブカード１１の回路基板１２ａに接続されたテスター装置は、チップとの電気信号のやりとりにより、チップの電気的特性を測定する。テスター装置は、チップの電気的特性の測定結果に基づいて、チップの良品及び不良品の判定を行うことができる。
　＜プローブ基板本体の取付構造＞
　プローブカード１１は、プローブ基板本体１３を支持する支持部材１４を備えている。支持部材１４は、主基板部１２に接続されている。本実施形態の支持部材１４は、軸部１４ａと、軸部１４ａの両端となる第１端部１４ｂ及び第２端部１４ｃとを有している。支持部材１４の軸部１４ａは、主基板部１２を貫通するように配置され、支持部材１４の第１端部１４ｂは、主基板部１２の補強板１２ｂに係止されている。支持部材１４の材料としては、例えば、金属材料、樹脂材料、セラミックス材料等が挙げられる。
　図１～図３に示すように、プローブカード１１は、プローブ基板本体１３の第１主面Ｓ２ａと支持部材１４との間に設けられ、支持部材１４に接着される応力緩和層１５を備えている。本実施形態の応力緩和層１５は、第１応力緩和層１５ａと、第２応力緩和層１５ｂとを備えている。第２応力緩和層１５ｂは、第１応力緩和層１５ａと支持部材１４との間に配置されている。第２応力緩和層１５ｂは、応力緩和層１５と支持部材１４との接着性を高めている。
　応力緩和層１５は、例えば、プローブ基板本体１３を構成する材料よりもヤング率Ｅの低い材料から構成してもよい。応力緩和層１５を構成する材料のヤング率Ｅは、応力の緩和作用をより高めるという観点から、２００［ＧＰａ］以下であることが好ましい。応力緩和層１５を構成する材料のヤング率Ｅは、応力緩和層１５の過剰な変形を抑えるという観点から、２［ＧＰａ］以上であることが好ましい。
　応力緩和層１５を構成する材料の線膨張係数αは、例えば、－４０℃以上、１２５℃以下の温度範囲内で、１０［ｐｐｍ／Ｋ］以上、２５［ｐｐｍ／Ｋ］以下の範囲内であることが好ましい。
　図１及び図２に示すように、プローブカード１１は、プローブ基板本体１３の外周部を主基板部１２に保持させる保持部材１６を備えている。保持部材１６は、プローブ基板本体１３の第２主面Ｓ２ｂにおける外周部を支持する支持面を有する保持部本体１６ａと、保持部本体１６ａを主基板部１２に取り付ける取付部材１６ｂとを備えている。本実施形態の取付部材１６ｂは、主基板部１２を貫通し、保持部本体１６ａに螺合するねじ部材である。なお、取付部材１６ｂとしては、例えば、ボルト及びナット、リベット等を用いてもよい。プローブ基板本体１３と回路基板１２ａとは、図示を省略した中継接続ピンにより、電気的に接続されている。
　＜プローブ基板＞
　次に、上記プローブ基板本体１３を備えるプローブ基板について説明する。このプローブ基板を上記支持部材１４に接着剤を用いて接着することにより、支持部材１４とプローブ基板本体１３との間に応力緩和層１５を配置することができる。
　図１に示すように、プローブ基板１７は、プローブ基板本体１３と、プローブ基板本体１３の第１主面Ｓ２ａに設けられる応力緩和膜１８とを備えている。
　プローブ基板本体１３は、例えば、ガラスセラミックス基板である。ガラスセラミックスは、ガラスとセラミックスとを含有する。ガラスセラミックスとしては、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）が例示される。
　ガラスは、ガラス組成として、質量％で、好ましくは、ＳｉＯ２：５０～８０％、Ｂ２Ｏ３：１０～３０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ：１～１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：５～３０％、及びＴｉＯ２：０～１０％を含有し、より好ましくは、ＳｉＯ２：６０～８０％、Ｂ２Ｏ３：１０～３０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ：１～５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：５～２０％、及びＴｉＯ２：０．１～３％を含有する。ガラスの組成は、その他の酸化物として、質量％でＺｒＯ２：０．１～３％を含有してもよい。
　セラミックスとしては、例えば、Ｚｎ２ＳｉＯ４（ウィレマイト）、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、コーディエライト、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、リン酸ジルコニウム系化合物、ＺｒＳｉＯ４（ジルコン）、ＺｒＯ２（ジルコニア）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、β－石英固溶体、β－ユークリプタイト、β－スポジュメン等が挙げられる。セラミックスは、一種又は二種以上を用いることができる。
　ガラスセラミックスの組成は、質量％で、好ましくは、ガラス：２０～７０％、Ａｌ２Ｏ３：１０～６０％、及びＺｎ２ＳｉＯ４：２０～７０％を含有し、より好ましくは、ガラス：３０～６０％、Ａｌ２Ｏ３：１５～４５％、及びＺｎ２ＳｉＯ４：２５～５５％を含有し、さらに好ましくは、ガラス：３５～５０％、Ａｌ２Ｏ３：２０～３５％、及びＺｎ２ＳｉＯ４：３０～４５％を含有する。
　ガラスセラミックスの組成は、Ｚｎ２ＳｉＯ４を含有しない組成であってもよい。ガラスセラミックスの組成は、質量％で、好ましくは、ガラス：３０～７０％、及びＡｌ２Ｏ３：３０～７０％を含有し、より好ましくは、ガラス：４０～６０％、及びＡｌ２Ｏ３：４０～６０％を含有し、さらに好ましくは、ガラス：４５～５５％、及びＡｌ２Ｏ３：４５～５５％を含有する。
　プローブ基板本体１３は、例えば、セラミックスのグリーンシートを用いて回路パターンを形成する周知の方法によって得ることができる。
　プローブ基板１７の応力緩和膜１８は、プローブカード１１の支持部材１４に接着される。本実施形態の応力緩和膜１８は、応力緩和膜１８と支持部材１４との間に配置される接着層１９により、支持部材１４に接着される。
　応力緩和膜１８は、プローブカード１１の第１応力緩和層１５ａとなる。本実施形態の応力緩和膜１８は、プローブ基板本体１３の第１主面Ｓ２ａのうち、支持部材１４に接着される接着部分に対応して部分的に設けられている。
　応力緩和膜１８は、合成樹脂膜又は金属膜であることが好ましい。合成樹脂膜の合成樹脂としては、例えば、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ウレタン系樹脂、及びシリコーン系樹脂から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。
　合成樹脂膜は、例えば、プローブ基板本体１３に合成樹脂の塗布材をコーティングするコーティング法、別途成膜して得られた合成樹脂膜を接合する方法等により、プローブ基板本体１３に設けることができる。
　金属膜の金属としては、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、及びＡｕ（金）から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。金属膜は、例えば、スパッタ法、めっき法、金属箔を接合する方法等によりプローブ基板本体１３に設けることができる。
　応力緩和膜１８、すなわち第１応力緩和層１５ａの厚さは、１μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
　接着層１９は、プローブカード１１の第２応力緩和層１５ｂとなる。接着層１９は、支持部材１４と応力緩和膜１８との間に接着剤を配置し、その接着剤を硬化させることで形成することができる。例えば、上記応力緩和膜１８がポリイミド系樹脂の場合、接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂系接着剤を用いることができる。すなわち、例えば、上記第１応力緩和層１５ａの材料がポリイミド系樹脂であり、上記第２応力緩和層１５ｂの材料がエポキシ系樹脂であってもよい。接着層１９の厚さ、すなわち、第２応力緩和層１５ｂの厚さは、１μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
　＜プローブ基板の作用＞
　次に、プローブ基板１７の作用について説明する。
　プローブ基板１７において、プローブ基板本体１３の第１主面Ｓ２ａに設けられる応力緩和膜１８は、プローブカード１１の支持部材１４に接着される。この構成によれば、プローブカード１１の支持部材１４からプローブ基板１７に引張力が加わったとき、引張力により生じる応力を応力緩和膜１８により緩和することができる。これにより、プローブ基板本体１３に集中する応力を低減することができる。このため、例えば、プローブ基板本体１３において微細なクラックが存在したとしても、そのクラックの進展を抑えることができる。
　次に、プローブ基板本体１３に集中する応力を低減できる効果について、シミュレーションにより解析した解析例を挙げて説明する。シミュレーションは、解析ソフト（サイバネットシステム株式会社、商品名：ＡＮＳＹＳ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　２０２０Ｒ２）を用いて行った。
　（解析例１）
　解析例１では、応力緩和膜１８の材料がポリイミド（ヤング率Ｅ：２．５［ＧＰａ］、線膨張係数α：２０［ｐｐｍ／Ｋ］であり、応力緩和膜１８の厚さｔを１０［μｍ］）とした。解析例１では、この応力緩和膜１８をプローブ基板本体１３であるガラスセラミックス基板に設けたプローブ基板１７のモデルを設定した。解析例１では、このモデルについて、応力緩和膜１８に接着した支持部材１４を所定の条件で引っ張ったときのガラスセラミックス基板に発生する応力を解析した。この解析は、支持部材１４を引っ張る条件は、２２００Ｎ、２０℃（条件１）、３００Ｎ、－３０℃（条件２）、３００Ｎ、１１５℃（条件３）に設定して行った。解析例１における応力の解析結果を表１に示す。
　（解析例２～８）
　解析例２～８では、表１に示すように、応力緩和膜１８を変更して応力の解析を行った。なお、解析例８の応力緩和膜１８の材料である複合材料は、ニッケルのヤング率Ｅと、銅の線膨張係数αとを有する材料を仮定したものである。解析例２～８における応力の解析結果を表１に示す。
　（解析例９）
　解析例９では、応力緩和膜１８を省略し、支持部材１４で引っ張ったときの引張力がガラスセラミックス基板に直接作用したときのガラスセラミックス基板に発生する応力を解析した。解析例９における応力の解析結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、解析例１～８における応力の値は、解析例９における応力の値よりも低い結果となった。また、解析例１～４の結果から、応力緩和膜１８における厚さｔの寸法が大きくなるにつれて応力の値は小さくなることが分かる。
　次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
　（１）プローブ基板１７は、プローブカード１１の回路基板１２ａの第１主面Ｓ１ａに向かい合うように配置される第１主面Ｓ２ａを有するプローブ基板本体１３を備えている。プローブ基板１７は、プローブ基板本体１３の第１主面Ｓ２ａに設けられ、支持部材１４に接着される応力緩和膜１８を備えている。この構成によれば、上述したようにプローブ基板本体１３に集中する応力を低減することができる。従って、プローブ基板本体１３の破損を抑えることができる。
　（２）プローブ基板１７の応力緩和膜１８は、プローブ基板本体１３の第１主面Ｓ２ａのうち、支持部材１４に接着される接着部分に対応して部分的に設けられる。この場合、例えば、応力緩和膜１８の材料を削減することが可能となる。
　（３）プローブカード１１において、応力緩和層１５は、第１応力緩和層１５ａと、第２応力緩和層１５ｂとを備える。第２応力緩和層１５ｂは、第１応力緩和層１５ａと支持部材１４との間に配置され、支持部材１４との接着性を高める。この場合、支持部材１４と応力緩和層１５との接着性を高める第２応力緩和層１５ｂによって、応力緩和層１５の厚さ寸法を大きくすることができる。これにより、プローブ基板本体１３に集中する応力をより低減することができる。従って、プローブ基板本体１３の破損をより抑えることが可能となる。
　＜変更例＞
　上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
　・プローブ基板１７の応力緩和膜１８の数は、支持部材１４の数と異なってもよい。例えば、応力緩和膜１８を帯状に設けるとともに、その応力緩和膜１８に複数の支持部材１４が接着されるように変更することもできる。
　・図４に示すように、プローブ基板１７の応力緩和膜１８をプローブ基板本体１３の第１主面Ｓ２ａの全面に設けることもできる。この応力緩和膜１８の材料がポリイミド系樹脂等の合成樹脂の場合、合成樹脂の塗布材を例えばスピンコーティングすることで応力緩和膜１８を容易に設けることができる。
　・プローブ基板１７の応力緩和膜１８は、接着層１９により支持部材１４に接着されているが、接着層１９を省略することもできる。すなわち、例えば、応力緩和膜１８が合成樹脂膜である場合、接着層１９を用いずに応力緩和膜１８を支持部材１４に接着することもできる。なお、応力緩和膜１８を支持部材１４に接着する方法としては、例えば、応力緩和膜１８を支持部材１４に溶着する方法、応力緩和膜１８の硬化反応を利用する方法等が挙げられる。
　・支持部材１４の第２端部１４ｃの端面形状は、特に限定されず、端面形状としては、例えば、円形状、多角形状等が挙げられる。また、図５に示すように、支持部材１４の第２端部１４ｃの端面形状は、枠形状であってもよい。また、プローブ基板１７の応力緩和膜１８についても、支持部材１４の第２端部１４ｃの端面形状に応じて変更してもよい。
　・支持部材１４の数は、複数であってもよいし、単数であってもよい。
　上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
　（付記１）上記課題を解決する一態様のプローブカードは、回路基板を有する主基板部と、前記回路基板の主面に向かい合うように配置される主面を有するプローブ基板本体と、前記主基板部に接続される支持部材と、を備えるプローブカードであって、前記プローブ基板本体の前記主面と前記支持部材との間に設けられ、前記支持部材に接着される応力緩和層を備える。
　（付記２）上記プローブカードにおいて、前記応力緩和層は、第１応力緩和層と、前記第１応力緩和層と前記支持部材との間に配置され、前記支持部材との接着性を高める第２応力緩和層と、を備えてもよい。この構成によれば、支持部材と応力緩和層との接着性を高める第２応力緩和層によって、応力緩和層の厚さ寸法を大きくすることができる。これにより、プローブ基板本体に集中する応力をより低減することができる。
　１１…プローブカード
　１２…主基板部
　１２ａ…回路基板
　１３…プローブ基板本体
　１４…支持部材
　１７…プローブ基板
　１８…応力緩和膜

Claims (10)

  1. 　回路基板を有する主基板部と、前記主基板部に接続される支持部材と、を備えるプローブカードに用いられるプローブ基板であって、
    　前記回路基板の主面に向かい合うように配置される主面を有するプローブ基板本体と、
    　前記プローブ基板本体の前記主面に設けられ、前記支持部材に接着される応力緩和膜と、を備える、プローブ基板。
  2. 　前記プローブ基板本体は、ガラスセラミックス基板であり、
    　前記応力緩和膜は、合成樹脂膜又は金属膜である、請求項１に記載のプローブ基板。
  3. 　前記合成樹脂膜の合成樹脂は、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ウレタン系樹脂、及びシリコーン系樹脂から選ばれる少なくとも一種である、請求項２に記載のプローブ基板。
  4. 　前記金属膜の金属は、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＡｕから選ばれる少なくとも一種である、請求項２に記載のプローブ基板。
  5. 　ガラスセラミックスの組成は、質量％でガラス：２０～７０％、Ａｌ２Ｏ３：１０～６０％、及びＺｎ２ＳｉＯ４：２０～７０％を含有する、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のプローブ基板。
  6. 　ガラスセラミックスの組成は、質量％でガラス：３０～７０％、及びＡｌ２Ｏ３：３０～７０％を含有する、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のプローブ基板。
  7. 　前記ガラスセラミックス基板に含まれるガラスは、ガラス組成として、質量％でＳｉＯ２：５０～８０％、Ｂ２Ｏ３：１０～３０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ：１～１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：５～３０％、及びＴｉＯ２：０～１０％を含有する、請求項２から請求項６のいずれか一項に記載のプローブ基板。
  8. 　前記応力緩和膜の厚さは、１μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内である、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のプローブ基板。
  9. 　前記応力緩和膜は、前記プローブ基板本体の前記主面の全面に設けられる、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のプローブ基板。
  10. 　前記応力緩和膜は、前記プローブ基板本体の前記主面のうち、前記支持部材に接着される接着部分に対応して部分的に設けられる、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のプローブ基板。
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