JP2001228169A - 電気的接続装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度上昇にともなう接触部とチップの電
極との相対的な位置ずれを小さくすること 【解決手段】 電気的接続装置は、互いに交差するＸ方
向及びＹ方向に複数の開口を有する格子と、接触部を有
する複数のプローブ要素を格子の開口毎に備えるプロー
ブシートとを含む。プローブシートは、接触部が開口に
対応する箇所に位置するように格子の一方の面に配置さ
れており、また１以上の開口を含む隣り合う開口領域の
境界部において互いに切り離された複数のプローブ領域
に分割されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
検査に用いる電気的接続装置に関し、特にプローブシー
トを用いた電気的接続装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路（ＩＣ）のような半導体デバイ
スは、回路が仕様書通りに動作するか否かの通電試験
（検査）をされる。そのような通電試験は、半導体ウエ
ーハからＩＣチップに切り離す前に行われることが多
く、また針先（接触子）をチップの電極に押圧される複
数のプローブ（又はプローブ要素）を備えたプローブカ
ードのような電気的接続装置を用いて行われる。

【０００３】この種の電気的接続装置の１つとして、複
数のプローブ要素を電気絶縁性フィルムに形成したプロ
ーブシートと、開口を中央に有する配線基板とを用いる
ものがある。各プローブ要素は、チップの電極に押圧さ
れる接触部を有する。プローブシートは、プローブ要素
の接触部が配線基板の開口と対向するように、配線基板
の一方の面に装着されている。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかし、従来の電気的接続装
置では、プローブシートが周囲温度やウエーハの温度の
変化により大きく熱伸縮し、その結果接触部の相対的位
置関係及び接触部とチップの電極との相対的位置関係が
大きくずれ、チップの電極に接触しない接触部が存在す
る。特に、バーイン試験のようにウエーハを加熱室内に
おいて試験する場合や、多数のチップを同時に試験する
場合には、プローブシートの温度上昇が早く、短時間で
試験不能になる。

【０００５】それゆえに、ＩＣチップの通電試験に用い
る電気的接続装置においては、温度上昇にともなう接触
部とチップの電極との相対的な位置ずれを小さくするこ
とが望まれる。

【０００６】

【解決手段、作用及び効果】本発明に係る電気的接続装
置は、互いに交差するＸ方向及びＹ方向に複数の開口を
有する格子と、接触部を有する複数のプローブ要素を前
記格子の開口毎に備えるプローブシートとを含む。前記
プローブシートは、前記接触部が前記開口に対応する箇
所に位置するように前記格子の一方の面に配置されてお
り、また１以上の前記開口を含む隣り合う開口領域の境
界部において互いに切り離された複数のプローブ領域に
分割されている。

【０００７】半導体ウエーハ上のチップの通電試験時、
各プローブ要素はその接触部をチップの電極に押圧さ
れ、その状態で通電される。バーイン試験のような加熱
試験や、複数のチップの同時通電試験を行うとき、プロ
ーブシートは、周囲の温度や、半導体ウエーハ及びプロ
ーブ要素自体の温度上昇により膨張する。

【０００８】しかし、電気的接続装置においては、プロ
ーブシートが開口領域の境界部に対応する箇所において
切り離された複数のプローブ領域に分割されているか
ら、各プローブ領域の熱膨張は隣のプローブ領域に影響
を与えない。また、プローブ要素の接触部が格子の開口
に対応する箇所に位置するから、プローブ要素、特に接
触部の相対的位置関係、ひいてはチップの電極に対する
接触部の位置関係がプローブ領域の熱膨張により大きな
影響を受けるおそれがない。それらの結果、温度上昇に
ともなう接触部とチップの電極との相対的な位置ずれが
小さくなる。

【０００９】各接触部は前記格子と反対側に突出する突
起電極を含み、前記突起電極は、円錐形、角錐形等の錐
形の形状を有することができる。そのようにすれば、突
起電極がチップの電極に押圧されたとき、突起電極の先
鋭な先端がチップの電極に突き刺さるか、電極の周りの
酸化膜を削り取るから、突起電極とチップの電極とが電
気的に確実に接続される。

【００１０】電気的接続装置は、さらに、前記開口内に
配置されたゴムのような弾性体を含み、前記プローブシ
ートはさらに前記弾性体に装着されていることができ
る。そのようにすれば、接触部がチップの電極に押圧さ
れたとき、弾性体がプローブ要素の反力体として作用す
るから、接触部の高さ位置のばらつきが吸収され、接触
部とチップの電極とが電気的に確実に接触する。

【００１１】電気的接続装置は、さらに、前記格子の他
方の面側に配置された複数の支持体であって前記Ｘ方向
及び前記Ｙ方向のいずれか一方に間隔をおいて他方へ伸
びかつ前記弾性体に当接する複数の支持体と、該支持体
が組み付けられたベース板とを含むことができる。

【００１２】前記格子は熱膨張係数が半導体ウエーハの
それより小さい材料から形成されていることができる。
そのようにすれば、格子の熱膨張が小さいから、接触部
とチップの電極との相対的な位置ずれがより小さくな
る。

【００１３】前記支持体は前記格子より前記プローブシ
ートと反対側に突出していることができる。

【００１４】電気的接続装置は、さらに、前記プローブ
要素に電気的に接続されたワイヤであって前記格子を貫
通して伸びるワイヤを備えることができる。そのように
すれば、プローブ要素の接触部と電気回路との間におけ
る試験用の信号又は電力の受け渡しを、ワイヤを介して
行うことができる。

【００１５】電気的接続装置は、さらに、前記ワイヤに
接続された複数の配線を有するフィルム状の１以上の接
続基板を含むことができる。そのようにすれば、プロー
ブ要素の接触部と電気回路との間における試験用の信号
又は電力の受け渡しを、接続基板の配線を介して行うこ
とができる。前記ワイヤはさらに前記ベース板を貫通し
て伸びていてもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１から図８を参照するに、電気
的接続装置１０は、図示の例では、半導体ウエーハ上の
未切断の複数のチップを同時に試験する装置として用い
られる。

【００１７】電気的接続装置１０は、格子１２と、格子
１２の一方の面（図示の例では、下面）に装着されたプ
ローブシート１４と、プローブシート１２から上方へ伸
びる複数のワイヤ１６と、格子１２に配置されたゴム板
状の複数の弾性体１８と、格子１２の他方の面側に配置
された長尺の複数の支持体２０と、支持体２０が組み付
けられたベース板２２と、フィルム状の複数の接続基板
２４とを含む。

【００１８】格子１２は、金属のような適宜な材料から
なる複数の板部材２６を矩形の枠２８に縦横に組み付け
ることにより形成されており、また検査すべきチップの
形状に応じた矩形の複数の開口３０を互いに交差するＸ
方向及びＹ方向のそれぞれに有する。

【００１９】プローブシート１４は、ポリイミドのよう
な電気絶縁性の樹脂で形成されたフィルム３２と、導電
性金属材料により帯状に形成された複数の配線３４とを
一体的及び面一に有する。プローブシート１４は、格子
１２の隣り合う開口３０の境界部（図示の例では、板部
材２６）に対応する箇所に形成されたスリット３６によ
り互いに切り離された矩形の複数のプローブ領域３８に
分割されている。スリット３６はフィルム３２の部分に
形成されている。

【００２０】各プローブ領域３８は、互いに間隔をおい
て同じ方向へ伸びる複数の配線３４をそれぞれ含む２つ
の配線群を有する。両配線群の配線３４は、それらの長
手方向に間隔をおいて一端を向き合わされており、また
一端から互いに反対方向へ伸びている。各配線群の配線
３４の一端は、仮想的な直線上に位置されている。

【００２１】各配線群の配線３４は、下方に突出する突
起電極４０を一端部に有する。突起電極４０は、先端を
チップの電極に押圧される接触部として用いられる。各
突起電極４０は、図示の例では、角錐形の先端を有する
が、円錐形、半球形、単なる突起等、他の形状の先端を
有していてもよい。

【００２２】各配線３４の一端部は、その付近のフィル
ム３２の部分及び突起電極４０と共にプローブ要素４２
を形成している。各プローブ領域３８は、複数のプロー
ブ要素４２を含み、フィルム３２の部分において格子１
２（板部材２６及び枠２８）の下面に接着されている。

【００２３】各プローブ要素４２は、両配線群の間を伸
びるスリット４４及び隣り合う配線３４の一端部の間を
伸びるスリット４６により隣のプローブ要素４２から独
立されている。スリット４６はフィルム３２の部分に形
成されている。プローブ要素４２、特に突起電極４０
は、開口３０に対応する箇所に位置されている。

【００２４】各ワイヤ１６は、ワイヤ・ボンディング技
術等により導電性材料から形成されている。ワイヤ１６
は、配線３４ひいてはプローブ要素４２に個々に対応さ
れており、対応する配線３４の他端部から、格子１２、
弾性体１８、ベース板２２及び接続基板２４を貫通し
て、上方へ伸びている。

【００２５】上記のようなプローブシート１４は、例え
ば、先ず電気絶縁性合成樹脂を基台に塗布することによ
り電気絶縁性フィルムを形成し、次いでホトレジストを
用いるエッチングにより配線３４及び突起電極４０に対
応する凹所を電気絶縁性フィルムに形成し、配線３４及
び突起電極４０を電鋳法のようなメッキにより形成する
ことにより、製作することができる。

【００２６】各弾性体１８は、シリコーンゴムのような
ゴムにより板状に形成されており、格子１２の開口３８
内に収容されており、プローブシート１４のスリット４
４，４６に続く複数のスリット４８を有している。各弾
性体１８は、プローブシート１４を格子１２に装着し、
ワイヤ１６を形成した後、未硬化のゴムを開口３８に注
入し、そのゴムを硬化させることにより、形成すること
ができる。このため、プローブ領域３８と弾性体１８と
は接着されている。

【００２７】プローブシート１２のスリット３６，４
４，４６は、プローブシート１４を格子１２に装着し、
弾性体１８を格子１２に配置した後に、弾性体１８のス
リット４８と共に、レーザ加工のような適宜な技術によ
り形成すればよい。

【００２８】支持体２０は、金属製の角材から形成され
ており、Ｘ方向及びＹ方向のいずれか一方、好ましくは
配線３４の長手方向に間隔をおいて、他方、好ましくは
プローブ要素４２の配列方向（スリット４４の長手方
向）へ伸びかつ弾性体１８の上側に当接する状態に格子
１２に組み付けられている。各支持体２０は、格子１２
より上方へ突出している。支持体２０は、上記した未硬
化のゴムが硬化する前に組み付けることができる。

【００２９】ベース板２２は、合成樹脂、非導電性金属
等の電気絶縁材料から形成されており、複数のねじ部
材、接着剤等の適宜な手段により支持体２０を下面に組
み付けている。

【００３０】各接続基板２４は、複数の配線５０をポリ
イミドのような電気絶縁性フィルム５２の一方の面に形
成したフィルム状の配線基板であり、一端部においてベ
ース板２２に組み付けられている。各接続基板２４の配
線５０は、ワイヤ１６に一対一の形に対応されており、
半田のような導電性接着剤により対応するワイヤ１６に
電気的に接続されている。各配線５０は、図示しない配
線基板のような適宜な手段を介してテスタの電気回路に
接続される。

【００３１】各接続基板２４は、図示の例では、配線５
０を上側とした状態に、フィルム５２においてベース板
２２に組み付けられている。このため、各ワイヤ１６
は、フィルム５２及び配線５０を貫通している。

【００３２】電気的接続装置１０において、格子１２、
プローブシート１４、ワイヤ１６及び弾性体１８は支持
体２０に支持されている。また、格子１２、プローブシ
ート１４、ワイヤ１６、弾性体１８及び支持体２０は、
プローブユニット５４（図５参照）として用いられ、ベ
ース板２２に支持されている。

【００３３】半導体ウエーハ上のチップの通電試験時、
各プローブ要素４２はその突起電極４０をチップの電極
に押圧され、その状態で通電される。バーイン試験のよ
うな加熱試験や、複数のチップの同時通電試験を行う電
気的接続装置においては、プローブシート１４は、周囲
の温度や、半導体ウエーハ及びプローブ要素自体の温度
上昇により膨張する。

【００３４】しかし、電気的接続装置１０においては、
プローブシート１４が開口３０の境界部に対応する箇所
において切り離された複数のプローブ領域３８に分割さ
れているから、各プローブ領域３８の熱膨張は隣のプロ
ーブ領域３８に影響を与えない。また、プローブ要素４
２、特に突起電極４０が格子１２の開口３０に対向され
ているから、プローブ要素４２、特に突起電極４０の相
対的位置関係、ひいてはチップの電極に対する突起電極
４０の位置関係がプローブ領域３８の熱膨張により大き
な影響を受けるおそれがない。それらの結果、温度上昇
にともなう突起電極４０とチップの電極との相対的な位
置ずれが小さくなる。

【００３５】電気的接続装置１０において、格子１２及
び支持体２０は、その熱膨張係数が半導体ウエーハのそ
れより小さい材料、たとえば４２アロイから形成されて
いる。このため、温度変化に起因する格子１２及び支持
体２０の熱伸縮が小さく、突起電極４０とチップの電極
との相対的な位置ずれがより小さい。格子１２及び支持
体２０は、その熱膨張係数がノビナイトのように他の材
料で形成されていてもよい。

【００３６】突起電極４０がチップの電極に押圧された
とき、突起電極４０の先鋭な先端は、チップの電極に突
き刺さるか、電極の周りの酸化膜を削り取る。これによ
り、突起電極４０とチップの電極とが電気的に確実に接
続される。

【００３７】突起電極４０がチップの電極に押圧された
とき、プローブ要素４２自体がオーバドライブにより弾
性変形し、弾性体１８がプローブ要素４２の反力体とし
て作用する。これにより、突起電極４０の高さ位置に多
少のばらつきがあっても、そのばらつきがプローブ要素
４２自体の弾性変形及び弾性体１８の弾性変形により吸
収されるから、突起電極４０とチップの電極とが電気的
に確実に接触する。

【００３８】突起電極４０がチップの電極に押圧された
とき、支持体２０は弾性体１８が大きく変形することを
防止する。これにより、突起電極４０とチップの電極と
が電気的に確実に接触する。

【００３９】上記実施例では、プローブ要素４２のフィ
ルム３２と配線３４とが面一であるプローブシート１４
を用いているが、複数の配線を電気絶縁性フィルムの一
方の面に形成し、その配線の一端部及びその近傍をプロ
ーブ要素としたプローブシートを用いてもよい。また、
長いプローブ要素を有するプローブシートを用いる代わ
りに、円形又は多角形の配線と電気絶縁性フィルムとが
面一であるプローブ要素を有するプローブシートを用い
てもよい。

【００４０】上記実施例では、突起電極４０及びプロー
ブ要素４２を各プローブ領域４２にそれぞれ２列に配置
しているが、突起電極及びプローブ要素の配列は検査す
べきチップの電極の配列により定まる。

【００４１】本発明は、上記実施例に限定されない。本
発明は、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電気的接続装置の一実施例を示す
断面図

【図２】図１に示す電気的接続装置の底面図

【図３】図１に示す電気的接続装置の要部の拡大断面図

【図４】図３に示す要部の拡大底面図

【図５】プローブユニットの部分を示す斜視図

【図６】弾性体を省略した状態におけるプローブユニッ
トの分解斜視図

【図７】格子と支持体との組み付け状態を示す分解斜視
図

【図８】プローブ要素の拡大斜視図

【符号の説明】

１０ 電気的接続装置 １２ 格子 １４ プローブシート １６ ワイヤ １８ 弾性体 ２０ 支持体 ２２ ベース板 ２４ 接続基板 ３０ 格子の凹所 ３２ 電気絶縁性フィルム ３４ 配線 ３６，４４，４６ スリット ３８ プローブ領域 ４０ 突起電極 ４２ プローブ要素 ５４ プローブユニット

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに交差するＸ方向及びＹ方向に複数
   の開口を有する格子と、接触部を有する複数のプローブ
   要素を前記開口毎に備えるプローブシートとを含み、前
   記プローブシートは、前記接触部が前記開口に対応する
   箇所に位置するように前記格子の一方の面に配置されて
   おり、また１以上の前記開口を含む隣り合う開口領域の
   境界部において互いに切り離された複数のプローブ領域
   に分割されている、電気的接続装置。
2. 【請求項２】 各接触部は前記格子と反対側に突出する
   突起電極を含む、請求項１に記載の電気的接続装置。
3. 【請求項３】 さらに、前記開口内に配置されたゴムの
   ような弾性体を含み、前記プローブシートはさらに前記
   弾性体に装着されている、請求項１又は２に記載の電気
   的接続装置。
4. 【請求項４】 さらに、前記格子の他方の面側に配置さ
   れた複数の支持体であって前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向の
   いずれか一方に間隔をおいて他方へ伸びかつ前記弾性体
   に当接する複数の支持体と、該支持体が組み付けられた
   ベース板とを含む、請求項１から３のいずれか１項に記
   載の電気的接続装置。
5. 【請求項５】 少なくとも前記格子は熱膨張係数が半導
   体ウエーハのそれより小さい材料から形成されている、
   請求項４に記載の電気的接続装置。
6. 【請求項６】 前記支持体は前記格子より前記プローブ
   シートと反対側に突出している、請求項４又は５に記載
   の電気的接続装置。
7. 【請求項７】 さらに、前記プローブ要素に電気的に接
   続されたワイヤであって前記格子を貫通して伸びるワイ
   ヤを備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の電
   気的接続装置。
8. 【請求項８】 さらに、前記ワイヤに接続された複数の
   配線を有するフィルム状の１以上の接続基板を含む、請
   求項８に記載の電気的接続装置。