JP2006275579A - 検査基板および検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気的絶縁性に優れ、半導体素子などの電子部品の電気的接続および電気的特性を一括して測定検査するための高密度な検査基板を提供すること。
【解決手段】 絶縁基板１の上面に検査用端子２ａを形成するとともに絶縁基板１の下面に検査用端子２ａと電気的に接続された外部接続端子２ｂを形成してなる検査基板において、絶縁基板１の上面に、検査用端子２ａの周囲を取り囲むとともに、検査用端子２ａの上面よりも上側で内寸が最小となる最狭部６を有する絶縁性の枠部７を形成したことを特徴とする検査基板。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体素子等の電子部品の電気的特性を一括して測定検査するための検査基板および検査装置に関するものである。

従来、半導体素子を搭載した半導体装置は、半導体素子とリードフレームとがワイヤーボンディングによって電気的に接続され、その後、樹脂封止またはセラミック容器内に収納封止された状態で供給され、外部のプリント基板等に実装されていた。近年、半導体装置の小型化の要求から、フリップチップと呼ばれる半導体素子をそのままセラミック基板やプリント基板に実装する構成が主流になりつつある。

ところで、半導体ウェハ上に多数個同時に形成され、大規模集積回路を有する半導体素子は、半導体ウェハ上で作製される初期段階から、異物の付着などに起因する不良品が含まれる。これらを半導体ウェハのまま同時に多数の半導体素子を一括して電気検査を行うことができるものとしてプローブカードがあり、従来の配線基板を用いたプローブカードを図３に示す。図３において、１１は絶縁基板、１２ａは検査用端子、１２ｂは外部接続端子、１３はビア導体、１４はヘッド部、１９はプローブピン、Ａ’は半導体素子等の被検査対象の端子を示す。

このプローブカードは、絶縁基板１１の上面に形成した検査用端子１２ａとヘッド部１４に支持されたプローブピン１９とが接触し、検査用端子１２ａと絶縁基板１１の下面に形成した外部接続端子１２ｂとはビア導体１３を介して電気的に接続されている。
特開平１１−１６０３５６号公報

ところで、近年、半導体ウェハの大型化が進み、これに伴い、半導体ウェハに同時に形成された多数の半導体素子を一括して精度良く電気測定検査するプローブカード用多層配線基板においても高密度化が要求されている。半導体ウェハ上に端子が高密度に形成されるにつれ、検査用端子も、プローブカードとして用いる多層配線基板の表面に高密度で多数個形成する必要があり、検査用端子の寸法および、検査用端子間の間隔が狭くなってきている。

しかしながら、検査用端子と接触するプローブピンは、一般的に、先端の形状が円筒形または半球形であり、材質は硬質な金属が用いられるため、電気検査測定時に検査用端子にプローブピンを接触させると、プローブピンが横滑りして検査用端子からはずれ、接続を適切に保持できないという問題があった。

またさらに、上記のように検査用端子間の間隔が狭い場合には、隣接する検査用端子と横滑りしたプローブピンとが接触し、電気検査を正確に行うことができないという問題もあった。

また、プローブピンによって検査用端子上面の金属が削られて、その金属屑によって隣接する検査用端子同士が電気的に短絡し、正確な電気測定検査ができないという問題もあった。

この問題を解決する方法として、例えば検査用端子の寸法を大きくして、検査用端子とプローブピンとの位置ずれが生じても電気的接続を確保する方法等が考えられる。しかしながら、近年の半導体素子の高密度実装化にともなって検査用端子間の距離は短いものが、端子の大きさは小さいものが求められており、検査用端子の寸法を大きく形成すると、高密度に多数の検査用端子を配した検査基板を提供することができないという問題が生じる。

よって、本発明の検査基板は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、半導体素子などの電子部品の電気的接続および電気的特性を一括して精度よく測定検査するための高密度な検査基板を提供することにある。

本発明のプローブカード用多層配線基板は、絶縁基板の上面に検査用端子を形成するとともに前記絶縁基板の下面に前記検査用端子と電気的に接続された外部接続端子を形成してなる検査基板において、前記絶縁基板の上面に、前記検査用端子の周囲を取り囲むとともに、前記検査用端子の上面よりも上側で内寸が最小となる最狭部を有する絶縁性の枠部を形成したことを特徴とする。

本発明のプローブカード用多層配線基板は、最狭部を、平面視で検査用端子と重なるように形成したことを特徴とする。

本発明の検査装置は、上記本発明の検査基板と、被検査対象と前記検査用端子とを電気的に接続するプローブピンと、前記被検査対象の電気的特性を検査する、前記外部接続端子と電気的に接続されるテスタとを有することを特徴とする。

本発明の検査基板は、絶縁基板の上面に、検査用端子の周囲を取り囲むとともに、検査用端子の上面よりも上側で内寸が最小となる最狭部を有する絶縁性の枠部を形成したことにより、検査用端子が絶縁性の枠部で周囲を囲まれるため、プローブピンと検査用端子との接続を適切に維持することができる。つまり、従来ではプローブピンが横滑りを起こし、検査用端子とプローブピンとの接続を維持できなかったり、隣接する検査用端子と横滑りしたプローブピンとが接触したりして、電気検査を正確に行うことができないという不具合が生じていたが、本発明の構成では、検査用端子の周囲を絶縁性の枠部が取り囲むことで、プローブピンが横滑りを起こし難く、検査用端子との接続を適切に保持できる。その結果、検査用端子間の距離を近づけることができるとともに、検査用端子の大きさも小さく形成することができ、さらに、電気検査を正確に行うことが可能な高密度に多数の検査用端子を形成した検査基板を提供することができる。

また、絶縁性の枠部が検査用端子の上面よりも上側で、内寸が最小となる最狭部を有することにより、仮にプローブピンが横滑りして検査用端子が削れ、金属屑が発生しても、絶縁性の枠部の内側に金属屑をためることができるので、金属屑によって隣接する検査用端子同士が電気的に短絡することを有効に抑制でき、正確な電気測定検査が行える。

また、検査用端子の上面よりも上側で、絶縁性の枠部の内寸が最小となるため、絶縁性の枠部の内側で、プローブピンと検査用端子との接続時の衝撃を和らげることができる。つまり、絶縁性の枠部の内側の、検査用端子上面に平行な断面の面積が、最狭部から検査用端子に向かうに伴って大きくなるため、プローブピンが適度に動くスペースを確保でき、接続時の衝撃が一箇所に集中せず、検査用端子の磨耗を和らげることができる。

このように本発明の構成では、プローブピンの横ずれを有効に抑制して検査用端子同士の短絡を有効に抑制できるとともに、検査用端子の磨耗を防いだ耐久性のある検査基板とすることができる。さらに検査用端子間の距離を近づけて、端子の大きさも小さく形成することができる。よって、半導体素子を一括して精度良く電気測定検査できる、高密度に多数の検査用端子が配置された検査基板を提供することができる。

本発明の検査基板は、最狭部を、平面視で前記検査用端子と重なるように形成したことにより、検査用端子の中央付近にプローブピンを接触させることができるため、より確実にプローブピンと検査用端子とを接触させることができ、電気測定の信頼性を向上させることができる。

本発明の検査装置は、上記本発明の検査基板と、被検査対象と検査用端子とを電気的に接続するプローブピンと、被検査対象の電気的特性を検査する、外部接続端子と電気的に接続されるテスタとを有することにより、電子部品の電気的接続および電気的特性を一括して精度よく測定検査できる検査装置とすることができる。

次に本発明の検査基板について以下に詳細に説明する。図１は、本発明の検査基板について実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は絶縁基板、２ａは検査用端子、２ｂは外部接続端子、３はビア導体、４はヘッド部、６は最狭部、７は絶縁性の枠部、８は接着材、９はプローブピン、Ａは被検査対象の端子である。

本発明の検査基板は、絶縁基板１の上面に検査用端子２ａを形成するとともに絶縁基板１の下面に検査用端子２ａと電気的に接続された外部接続端子２ｂを形成しており、絶縁基板１の上面に、検査用端子２ａの周囲を取り囲むとともに、検査用端子２ａの上面よりも上側で内寸が最小となる最狭部６を有する絶縁性の枠部７を形成している。

本発明の絶縁基板１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、窒化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミックス等のセラミックスや、四ふっ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ）、四ふっ化エチレン・エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ）、四ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂や、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂からなる。

次に、絶縁基板１の製造方法を示す。例えば、絶縁基板１がアルミナセラミックスから成る場合、先ずアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やシリカ（ＳiＯ_２）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状と成し、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を得る。その後、グリーンシートに、タングステン（Ｗ）を主成分とする印刷ペーストをスクリーン印刷等によって塗布する。さらに、グリーンシートの上下面間の電気的導通をとるために穿設した貫通孔に、加圧注入等で前述の印刷ペーストの埋め込み等を行い、グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工するとともに必要に応じて複数枚積層し、これを約１５００℃の温度で焼成することにより絶縁基板１とすることができる。ここで、検査用端子２ａや外部接続端子２ｂを安定に形成するために、絶縁基板１の表面をアルミナ等の砥粒を用いて研磨し、算術平均粗さ（Ｒａ）を０.１μm以下程度としてもよい。

本発明の検査用端子２ａと外部接続端子２ｂはそれぞれ、絶縁基板１の上面および下面に設けられており、検査用端子２ａと外部接続端子２ｂは、絶縁基板１に形成された内部配線やビア導体３等の配線導体で、電気的に接続されている。

また、検査用端子２ａと外部接続端子２ｂとは、例えば、絶縁基板１側から、チタン（Ｔｉ）を主成分とする密着金属層、Ｔｉ−Ｗ合金を主成分とする拡散防止層、銅（Ｃｕ）を主成分とする主導体層を順次成膜して形成され、その厚さは、密着金属層から順に０.１μm程度、２μm程度、５μm程度であり、それぞれフォトリソグラフィ法および、エッチング法によりパターン加工することにより形成される。なお、Ｃｕを主成分とする主導体層の表面には、酸化を防ぐために、無電解めっきによって厚さ２μmのニッケル（Ｎｉ）めっき層および厚さ０.２μmの金（Ａｕ）めっき層を順次被着させるのがよい。

また、検査用端子２ａと外部接続端子２ｂの厚みは、それぞれ全体で０.５μm〜５０μmとするのがよく、０.５μm未満では導通抵抗値が高くなる傾向にあり、５０μmを超えると微細な配線パターンに加工するのが困難となる。

次に、検査用端子２ａと外部接続端子２ｂとは、例えば、薄膜形成法、印刷ペーストによるメタライズ法、金属箔をエッチングしてパターン化する方法、パターン状の金属箔を転写する方法等によって形成される。例えば、検査用端子２ａと外部接続端子２ｂとをメッキ法により形成する場合は、無電解メッキ法によるＡｕメッキ層や電解メッキ法によるＡｕメッキ層等を形成し、パターン加工して形成する。

本発明の絶縁性の枠部７は、アルミナセラミックス、窒化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミックス等の各種セラミックスやパイレックス（登録商標）等の各種ガラス等からなり、ＹＡＧやＣＯ_２等のレーザー加工やマイクロブラスト加工を用いて貫通穴を形成することで所望の最狭部６を有する絶縁性の枠部７とすることができる。その後、貫通穴と同サイズの穴の開いた接着材８を用いて絶縁基板１と絶縁性の枠部７とを接合する。このように、絶縁基板１上に形成された検査用端子２ａは絶縁性の枠部７で周囲を囲まれるため、プローブピンが横ずれを起こし難く、検査用端子２ａとの接続を適切に保持できるよう位置決め精度を向上した検査基板とすることができる。よって、プローブピン９が検査用端子２ａからずれたり、隣接する検査用端子２ａと接触することを有効に防ぐことができるため、正確な電気測定を行うことができる。

その結果、検査用端子２ａ間の距離を近づけることができるとともに、検査用端子２ａの大きさも小さく形成することができる。

また、仮にプローブピン９が横滑りして検査用端子２ａが削れ、金属屑が発生しても、絶縁性の枠部７が検査用端子２ａの上面よりも上側で、内寸が最小となる最狭部６を有することにより、絶縁性の枠部７の内側に金属屑をためることができる。このため、金属屑によって隣接する検査用端子２ａ同士が電気的に短絡することを有効に抑制でき、正確な電気測定検査が行える。

また、検査用端子２ａの上面よりも上側で、絶縁性の枠部７の内寸が最小となるため、絶縁性の枠部７の内側で、プローブピン９と検査用端子２ａとの接続時の衝撃を和らげることができる。つまり、最狭部６と絶縁基板１との間に、プローブピン９が適度に動けるスペースが確保できるため、接続時の衝撃が一箇所に集中せず、検査用端子２ａの磨耗を和らげることができ、耐久性のある検査基板とすることができる。

また、最狭部６は、平面視で検査用端子２ａと重なるように形成されるのが好ましい。これにより、検査用端子２ａの中央付近にプローブピン９を接触させることができ、より確実にプローブピンと検査用端子とを接触させることができ、電気測定の信頼性をより向上することができる。

また、図２に示すように絶縁性の枠部７は、厚み方向の中央部に最狭部６が設けられてもよい。この構造により、さらに、プローブピン９と検査用端子２ａとの接続を確実に行うことができる。つまり、絶縁性の枠部７の内側が、最狭部６から検査用端子２ａに向かって広がるとともに、最狭部６の上方でも広がる形状をもつことにより、プローブピン９を検査用端子２ａに接続する際に絶縁性の枠部７にプローブピン９が当たっても、絶縁性の枠部７の最狭部６の上方に形成された傾斜面に沿って、絶縁性の枠部７の内側へプローブピン９を導き、さらに検査用端子２ａと接触させることができる。よって、さらに信頼性の高い電気測定を行える検査基板とすることができる。

また、本発明の検査基板は、被検査対象と検査用端子とを電気的に接続するプローブピンと、被検査対象の電気的特性を検査する、外部接続端子２ｂと電気的に接続されるテスタとを有することにより、検査装置とすることができる。例えば、本発明の検査基板の検査用端子２ａを、ヘッド部４で支持されたプローブピン９と接続し、外部接続端子２ｂを、被検査対象の接続端子Ａと接続した検査装置によると、半導体素子などの電子部品の電気的接続および電気的特性を一括して有効に測定検査できる検査装置とすることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を行うことは何等差し支えない。例えば、絶縁基板１の下面に検査用端子２ａを設け、絶縁基板１の上面に外部接続端子２ｂを設けても何等支障ない。

本発明の検査基板の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明の検査基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。 従来の検査基板の断面図である。

符号の説明

１：絶縁基板
２ａ：検査用端子
２ｂ：外部接続端子
６：最狭部
７：絶縁性の枠部
９：プローブピン
Ａ：被検査対象の端子

Claims (3)

1. 絶縁基板の上面に検査用端子を形成するとともに前記絶縁基板の下面に前記検査用端子と電気的に接続された外部接続端子を形成してなる検査基板において、前記絶縁基板の上面に、前記検査用端子の周囲を取り囲むとともに、前記検査用端子の上面よりも上側で内寸が最小となる最狭部を有する絶縁性の枠部を形成したことを特徴とする検査基板。
2. 前記最狭部を、平面視で前記検査用端子と重なるように形成したことを特徴とする請求項１に記載の検査基板。
3. 請求項１または請求項２に記載の検査基板と、被検査対象と前記検査用端子とを電気的に接続するプローブピンと、前記被検査対象の電気的特性を検査する、前記外部接続端子と電気的に接続されるテスタとを有することを特徴とする検査装置。

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