JP2005069711A - プローブカード及びそれに使用する接触子 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＳＩチップなどの半導体デバイスの電気的諸特性を測定するプローブカードに関し、半導体デバイスに接触する接触子の取付構造を提供することを目的とする。
【解決手段】複数の接触子を装着した接触子装着基板を有するプローブカードであって、該接触子が、該接触子装着基板へ取り付けるための挿入部、挿入部を支持し該接触子装着基板表面と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部、支持部から延在するアーム部、及びアーム部の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部からなり、該挿入部が、該接触子装着基板の表面に設けられ、配線パターンで導通された電極穴に着脱可能に装着されることを特徴とするプローブカード。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩチップなどの半導体デバイスの電気的諸特性を測定するプローブカードに関し、半導体デバイスに接触する接触子の取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩチップなどの半導体デバイスの電気的諸特性を測定するプローブカードには、カンチレバー型と呼ばれる横型タイプと、垂直型と呼ばれる縦型タイプとがある。このうち横型タイプのプローブカードは、近年のＬＳＩチップの大規模高集積化とテスターの多重化に伴う多チップ同時測定に適していない面があり、使用されることが少なくなっている。一方、縦型タイプのプローブカードは、より多くのプローブを使用でき、プローブの配置の自由度が高く、多チップ同時測定に適しているため、現在主流になっている。
【０００３】
縦型のプローブカードＡは図８に示すように、テスター等の検査用測定器（図示省略）に接触される第１接続用電極４を有するメイン基板１、該第１接続用電極と電気的に導通する複数のスルーホール９を有するサブ基板３、該スルーホール９に着脱可能に挿通する接続ピン７、一方の主面２ａに接続ピン７を装備し、他方の主面２ｂにＩＣチップ等の測定対象物である半導体デバイス（図示省略）に接触される複数の接触子６を設けたスペーストランスフォーマー２、並びにこのスペーストランスフォーマー２を該メイン基板１に着脱可能に装着する保持具１０とから構成されている。
【０００４】
ＬＳＩチップなどの半導体デバイスの検査には、複数のチップを同時に測定することが求められており、近年そこで使用するプローブカードの電極数が更に増加しても、より電気的接触の安定性が高く、高性能、高信頼性のプローブカードが要求されている。更に、該プローブカードにおいては、扱う電流が微小であると共に多数回、接離を繰り返すため、特にその接触子の接触圧の安定性や電気導通特性の安定・維持が望まれ、又、接離に伴う衝撃や振動によって発生する変形や折損に対する対応も求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
半導体デバイスの測定は、プローブカードの接触子６をＩＣチップ等の被検査対象物（図示省略）に押圧接触し、テスター等の検査用測定器（図示省略）をメイン接触子装着基板１の第１接続用電極４に接触させて行うが、従来のプローブカードでは、図８に示すように、接触子６は接触子装着基板（スペーストランスフォーマー２）に直に半田付け固定されているため、繰り返しの接離による接触子６の変形や折損が生じた場合には接触子装着基板（スペーストランスフォーマー２）自体を交換する必要があり、時間的にも経済的にも極めて非効率的であった。
【０００６】
図９も従来例を示し、接触子装着基板（スペーストランスフォーマー２）を分割型とした構造である。図８の例と比べると改善効果は認められるものの経済的には依然として非効率的であった。
【０００７】
そこで、本発明はこのような従来のプローブカードが有していた課題を解決したものであって、本発明の目的は、被検査対象物との接触安定性に優れ、接離の繰り返しで変形や折損した場合にも対象となる接触子のみを簡単に交換することが可能なプローブカードを提供することにある。
【０００８】
又、本発明の他の目的は、被測定物との接触安定性に優れ、接離の繰り返しで変形や折損した場合にも対象となる接触子のみを簡単に交換することが可能な接触子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のプローブカードは、複数の接触子を装着した接触子装着基板を有するプローブカードであって、該接触子が、該接触子装着基板へ取り付けるための挿入部、挿入部を支持し、該接触子装着基板表面と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部、支持部から延在するアーム部、及びアーム部の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部からなり、該挿入部が、該接触子装着基板の表面に設けられ、配線パターンで導通された電極穴に着脱可能に装着できる構成としている。
【００１０】
又、上記目的を達成するために、本発明のプローブカードは、上記接触子の挿入部がバネ性を有し、電極穴内部で圧力接触する構成としている。
【００１１】
又、上記目的を達成するために、本発明のプローブカードは、接触子装着基板表面の配線パターンで導通された電極穴が、１つの接触子に対して複数個配設される構成としている。
【００１２】
又、上記目的を達成するために、本発明の接触子は、接触子装着基板に装着するためのプローブカード用接触子であって、該接触子が、該接触子装着基板へ取り付けるためのバネ性を有する挿入部、挿入部を支持し、該接触子装着基板表面と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部、支持部から延在するアーム部、及びアーム部の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部から構成されるものとしている。
【００１３】
又、上記目的を達成するために、本発明の接触子は、接触子装着基板への挿入部を１接触子あたりの電極穴の数と同じかそれより少ない数で複数個有する構成としている。
【００１４】
又、上記目的を達成するために、本発明の接触子は、該接触子のアーム部がバネ性を有する構成としている。
【００１５】
又、上記目的を達成するために、本発明の接触子は、該接触子のアーム部が湾曲形状をなす構成としている。
【００１６】
又、上記目的を達成するために、本発明の接触子は、接触子のアーム部が直線状であり、直線状アーム部に隣接し、アーム部と挿入部とに挟まれる位置に板状のバネ部を有する構成としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００１８】
図中、図１は本発明の着脱式接触子６を装着したプローブカードＡの一部断面、図２は本発明の着脱式接触子６の拡大図、図３ａ乃至図３ｄは挿入部６１，６１の形状のバリエーションを示す図、図４ａ乃至図４ｄは挿入部６１，６１の形状の別のバリエーションを示す図、図５は本発明の別の着脱式接触子６の拡大図、図６は本発明の別の着脱式接触子６の拡大図、図７は本発明の別の着脱式接触子６の拡大図、図８は従来の接触子接続形態を持つプローブカードの断面構造の分解概略図、図９は従来の接触子接続形態を持つプローブカードの別の断面構造の分解概略図を示す。
【００１９】
図１は、本発明の着脱式接触子６を装着したプローブカードＡの一部断面を示す。プローブカードＡは、テスター等の検査用測定器（図示省略）に接触される第１接続用電極４を有するメイン基板１、該第１接続用電極と電気的に導通する複数のスルーホール９（図示は１ヶ所のみ）を有するサブ基板３、該スルーホール９に着脱可能に挿通する接続ピン７、一方の主面２ａに接続ピン７を突出させ、他方の主面２ｂにＩＣチップ等の被検査対象物である半導体デバイス（図示省略）に接触される複数の接触子６（図示は１ヶ所のみ）を設けたスペーストランスフォーマー２とから構成されている。以下、接触子６を装着する接触子装着基板は、スペーストランスフォーマー２であるとして説明を行うが、勿論スペーストランスフォーマーのみに限定されるものではなく、間隔変換されない装着基板の場合もあり得る。
【００２０】
メイン基板１は、検査用測定器に電気的に導通する複数の第１接続用電極４，４（図示は１ヶ所のみ）を第１主面１ａに装備し、後述のサブ基板３に対する電気的導通用としての複数の第２接続用電極５，５（図示は１ヶ所のみ）を第２主面１ｂに装備し、この第２接続用電極５を第１接続用電極４とメイン基板１内の配線にて電気的に導通している。
【００２１】
メイン基板１は、第２主面１ｂの狭い間隔で隣り合う第２接続用電極間隔から第１主面１ａの広い間隔で隣り合う第１接続用電極間隔へと変換して、測定器の電極間に相当する広い間隔に第１主面１ａの第１接続用電極４を配置している。
【００２２】
サブ基板３は、メイン基板１の第２主面１ｂと向かい合う第１主面３ａと、後述のスペーストランスフォーマー２の第１主面２ａと向かい合う第２主面３ｂとを設け、この第１主面３ａと第２主面３ｂとの間に複数のスルーホール９，９（図示は１ヶ所のみ）を設けている。
【００２３】
このスルーホール９は、第１主面３ａ、第２主面３ｂ間を導電性メッキ層を有して貫通しており、第１主面３ａに装備した複数の第３接続用電極１５，１５（図示は１ヶ所のみ）と電気的に導通している。
【００２４】
サブ基板３は、サブ基板３の第３接続用電極１５とメイン基板１の第２接続用電極５との間を半田、導電性樹脂等による導電体１３にて固定されており、この導電体部分以外のメイン基板１の第２主面１ｂと、向かい合うサブ基板３の第１主面３ａとの間に基板接着用の樹脂部材１４を装填している。これにより、サブ基板３は、メイン基板１と電気的に導通しながら、一体的に結合することとなる。
【００２５】
スペーストランスフォーマー２に装備された接続ピン７は、スペーストランスフォーマー２のスルーホール２４に挿通され、サブ基板３のスルーホール９内に向けて着脱自在に挿通しており、導電性メッキ層を有するスルーホール９内と弾性的に接触を行い、電気的に導通するようにしている。
【００２６】
スペーストランスフォーマー２は、サブ基板３の第２主面３ｂと向かい合う第１主面２ａと、半導体デバイスの高密度に配置された電極パッド（図示省略）に接触するための複数の接触子６，６（図示は１ヶ所のみ）を装備した第２主面２ｂとを設けている。
【００２７】
複数の接触子６，６（図示は１ヶのみ）を挿入する電極穴がスペーストランスフォーマー２に止まり穴として配設されており、接触子挿入部６１，６１をその止まり穴に挿入する構成としている。
【００２８】
或いは、上記スペーストランスフォーマー２の表裏面に配された配線パターンがスペーストランスフォーマー２を貫通するスルーホール（図示省略）にて接続されており、接触子挿入部６１，６１をその電極穴としてのスルーホールに挿入する構成としている。
【００２９】
スペーストランスフォーマー２の電極穴は、１つの接触子６に対して複数個配設され、該接触子６が電極穴の数と同じかそれより少ない数の複数個の挿入部６１，６１を有する構成としている。複数個の挿入部を持つことにより、接触子の方向を定めることができる。さらに電極穴内部でバネ性を持って圧力接触することで、確実に位置決め、装着、固定でき、導通も確実なものとすることができる。
【００３０】
接触子６は、図２に示されるようにスペーストランスフォーマー２へ取り付けるための複数の挿入部６１，６１、挿入部６１，６１を支持し、スペーストランスフォーマー２表面と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部６２、支持部６２から延在する、湾曲部６３を含むアーム部６４、及びアーム部６４の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部６５からなり、該挿入部６１，６１が、スペーストランスフォーマー２の表面に設けられ、配線パターンで導通された電極穴に着脱可能に装着できる構成としている。
【００３１】
接続ピン７と接触子６の挿入部６１間は、図１に示されるように、該スペーストランスフォーマー２の表面２ｂに配した配線パターン（第５接続用電極１７）で接続される。それによって、第１接続用電極４から接触子の接続部６５は第１間隔および第２間隔に間隔変換されて、導通されることになる。
【００３２】
上記スペーストランスフォーマー２の電極穴に挿入される接触子６の挿入部６１，６１は、図３ａ乃至図３ｄに示すように、「く」の字様、及び／又は逆「く」の字様に湾曲した形状、又は図４ａ乃至図４ｄに示すように、「Ｃ」の字様、及び／又は逆「Ｃ」の字様に湾曲した形状でバネ性を有し、電極穴内部と圧力接触される。
【００３３】
挿入部６１，６１の形状は、図２、又は図３ａ、図３ｂに示されるように互いに逆向きの「く」の字様、及び逆「く」の字様形状の組み合わせでも良く、また、図３ｃ、図３ｄに示されるような互いに同方向を向いた「く」の字様、又は逆「く」の字様形状の組み合わせでも良い。
【００３４】
又、挿入部６１，６１の形状は、図４ａ、図４ｂに示されるように互いに逆向きの「Ｃ」の字様、及び逆「Ｃ」の字様形状の組み合わせでも良く、また、図４ｃ、図４ｄに示されるような互いに同方向を向いた「Ｃ」の字様、又は逆「Ｃ」の字様形状の組み合わせでも良い。
【００３５】
又、挿入部６１，６１の形状は、図示していないが「く」の字様と「Ｃ」の字様の組み合わせでも良く、別々の方向の組み合わせも自由である。
【００３６】
勿論、挿入部６１，６１の形状はバネ性を持って電極穴と圧力接触されることが本発明の主旨であり、形状において「く」の字、或いは「Ｃ」の字に限定されるものではないことは明らかである。
【００３７】
支持部６２は、接触子６の他の部分より厚みを持たせ、曲がり難くして挿入部６１，６１の支持を確実にすると共に、図２でｘにて表した、装着した際のスペーストランスフォーマー２との隙間を設け、湾曲部６３がスペーストランスフォーマー２表面と接するのを防ぐのが、短絡やノイズ発生の予防、あるいは配線パターン断線の回避の観点から望ましい。
【００３８】
接触子６は、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等の良導電性金属材料から、エッチング、プレス、或いは電鋳にて作成し、接触部６５を成形・研磨した後、金（Ａｕ）、又は錫（Ｓｎ）にてメッキしたものが好ましい。該加工方法では金属の曲げを伴わないで成形されるため、曲げ加工等によるもののような金属疲労が残留しておらず、繰り返し使用においてもバネ性が劣化せず、耐久性に優れたものを得ることができる。
【００３９】
図５は、支持部６２をスペーストランスフォーマー２から浮かせ、２つの挿入部６１，６１の間に配線パターンを通すためにｘ’の間隔をあける例を示す。図５中ｘは、図２に示したものと同じく装着した際のスペーストランスフォーマー２との隙間を示し、湾曲部６３がスペーストランスフォーマー２表面と接するのを防ぐためのものである。
【００４０】
図６は、アーム部６４が湾曲部を持たず、直線状をなす例を示す。検査する半導体デバイスの形状に応じて使い分けることができる。
【００４１】
図７は、直線状のアーム部６４に隣接し、アーム部６４と挿入部６１，６１に挟まれる位置に板状のバネ部６７を設けた例を示す。この構成ではアーム部６４の変形量に応じてバネ圧が漸増し、接触部６５の被検査対象物の電極への接触をより確実化することができる。図７では２本のバネ部６７を装備した例を示しているが、勿論１本でも２本以上でも構わないことは明白である。
【００４２】
勿論、本発明の主旨からして、ここに挙げた接触子の詳細形状に限定されるものではないことは明らかである。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプローブカードは、複数の接触子を装着した接触子装着基板（スペーストランスフォーマー）を有するプローブカードであって、装着する接触子が、接触子装着基板へ取り付けるための挿入部、挿入部を支持し接触子装着基板表面と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部、支持部から延在するアーム部、及びアーム部の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部からなり、挿入部が、接触子装着基板の表面に設けられ、配線パターンで導通された電極穴に着脱可能に装着できる構成としている。これにより、接触子装着基板（スペーストランスフォーマー）を外すことなく接触子のみの単品交換が可能となり、時間的にも経済的にも非常に効率の高いものとすることができた。
【００４４】
又、本発明のプローブカードは、接触子装着基板（スペーストランスフォーマー）表面の配線パターンで導通された電極穴が１つの接触子に対して複数個配設され、１つの接触子が複数個の挿入部を有する構成としたことにより、接触子を確実に位置決め、装着、固定でき、被検査対象物との確実な接触性を長期にわたって得ることができるようになった。
【００４５】
又、本発明のプローブカードは、接触子の挿入部がバネ性を有し、接触子装着基板（スペーストランスフォーマー）の表面に設けられて配線パターンで導通された電極穴に挿入され、電極穴内部で圧力接触される構成としたことにより、接触子装着基板と接触子の導通を確実にでき、接触子交換を繰り返しても確実な接触性を長期にわたって得ることができるようになった。
【００４６】
又、本発明のプローブガード用接触子は、バネ性を有する挿入部、挿入部を支持し該接触子装着基板と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部、支持部から延在するアーム部、及びアーム部の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部から構成されることにより、接触子装着基板に取付ける場合に、半田付け作業等を行うことなく容易に装着可能となるとともに、安定接触も可能となった。
【００４７】
又、本発明のプローブカード用接触子は、上記接触子装着基板への挿入部を１接触子あたりの電極穴の数と同じかそれより少ない数で複数個、有している。複数個の挿入部をもつことにより、接触子の方向を定めることができ、より確実な位置決め、装着、固定が可能となった。
【００４８】
又、本発明のプローブカード用接触子は、アーム部がバネ性を有することにより被検査対象物の電極への接触圧をコントロールし、接触圧の安定性を得ることができるようになった。
【００４９】
又、本発明のプローブカード用接触子は、アーム部が湾曲状を成すことにより、狭ピッチの配置に対応でき、高密度に集積された様々な被検査対象物の測定が可能となった。
【００５０】
又、本発明のプローブカード用接触子は、アーム部が直線状であり、直線状アーム部に隣接し、アーム部と挿入部に挟まれる位置に板状のバネ部を設けたことにより、アーム部の変形量に応じてバネ圧が漸増し、被検査対象物の電極への接触を確実化できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の着脱式接触子を装着したプローブカードの断面構造の一部概略図。
【図２】本発明の着脱式接触子の拡大側面図。
【図３】ａは、本発明の着脱式接触子の実施例の拡大側面図。ｂは、本発明の着脱式接触子の別の実施例の拡大側面図。ｃは、本発明の着脱式接触子の別の実施例の拡大側面図。ｄは、本発明の着脱式接触子の別の実施例の拡大側面図。
【図４】ａは、本発明の着脱式接触子の別の実施例の拡大側面図。ｂは、本発明の着脱式接触子の別の実施例の拡大側面図。ｃは、本発明の着脱式接触子の別の実施例の拡大側面図。ｄは、本発明の着脱式接触子の別の実施例の拡大側面図。
【図５】本発明の別の着脱式接触子の拡大側面図。
【図６】本発明の別の着脱式接触子の拡大側面図。
【図７】本発明の別の着脱式接触子の拡大側面図。
【図８】従来の接触子接続形態を持つプローブカードの断面構造の分解概略図。
【図９】従来の接触子接続形態を持つプローブカードの別の断面構造の分解概略図。
【符号の説明】
Ａ プローブカード
１ メイン基板
２ スペーストランスフォーマー
３ サブ基板
４ 第１接続用電極
５ 第２接続用電極
６ 接触子
７ 接続ピン
８ 補強板
９，２４ スルーホール
１０ 保持具
１３ 導電体
１４ 樹脂部材
１５ 第３接続用電極
１６ 第４接続用電極
１７ 第５接続用電極
６１ 挿入部
６２ 支持部
６３ 湾曲部
６４ アーム部
６５ 接触部
６７ バネ部
１ａ メイン基板の第１主面
１ｂ メイン基板の第２主面
２ａ スペーストランスフォーマーの第１主面
２ｂ スペーストランスフォーマーの第２主面
３ａ サブ基板の第１主面
３ｂ サブ基板の第２主面

Claims (8)

1. 複数の接触子を装着した接触子装着基板を有するプローブカードであって、該接触子が、該接触子装着基板へ取り付けるための挿入部、挿入部を支持し該接触子装着基板表面と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部、支持部から延在するアーム部、及びアーム部の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部からなり、該挿入部が、該接触子装着基板の表面に設けられ、配線パターンで導通された電極穴に着脱可能に装着されることを特徴とするプローブカード。
2. 上記接触子の挿入部がバネ性を有し、上記電極穴内部で圧力接触することを特徴とする請求項１記載のプローブカード。
3. 上記接触子装着基板表面の配線パターンで導通された上記電極穴が、１つの接触子に対して複数個配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項２記載のプローブカード。
4. 接触子装着基板に装着するためのプローブカード用接触子であって、該接触子が、該接触子装着基板へ取り付けるためのバネ性を有する挿入部、挿入部を支持し、該接触子装着基板表面と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部、支持部から延在するアーム部、及びアーム部の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部から構成されていることを特徴とするプローブカード用接触子。
5. 上記接触子が上記接触子装着基板への挿入部を１接触子あたりの電極穴の数と同じかそれより少ない数で複数個、有していることを特徴とする請求項４記載のプローブカード用接触子。
6. 上記接触子のアーム部がバネ性を有することを特徴とする請求項４乃至請求項５記載のプローブカード用接触子。
7. 上記接触子のアーム部が湾曲形状をなすことを特徴とする請求項４乃至請求項６記載のプローブカード用接触子。
8. 上記接触子のアーム部が直線状であり、該直線状アーム部に隣接し、該アーム部と該挿入部とに挟まれる位置に板状のバネ部を設けたことを特徴とする請求項４乃至請求項６記載のプローブカード用接触子。

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