JP2006308528A - プローブカード - Google Patents

Abstract

【課題】 高周波特性が改善でき、高周波ＩＣのウエハーの電気的特性を検査するために従来用いられていた同軸プローブ針を用いないで構成した簡素化されたプローブカードを提供すること。
【解決手段】 プリント配線基板１の中央に設けられたほぼ矩形状の開口部を７の周辺には、被検査体であるＬＳＩチップなどの電極の配列に合わせるようにして、保持部材３で保持されている複数のプローブ針２の先端部が配置されている。プローブ針２の後端側には、複数のプローブ針２に対応してプリント配線基板１上にスルーホール４が設けられ、このスルーホール４を介して複数のプローブ針２とプリント配線基板１に設けられた配線パターンとが接続されている。信号線に使用するスルーホール４ａを介して高周波信号用プローブ針と高周波コネクター５のみがマイクロストリップライン６で接続されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プローブカードに関し、より詳細には、移動体通信などの分野における高周波ＩＣのウエハー状態での検査に用いられるプローブカードに関する。

従来の高周波信号を扱う半導体ＬＳＩチップに対して電気的な接続を行なって検査を行なうようにしたプローブとしては、中央部に穴のあいた基板にプローブ針を取り付けたプローブカードや、合成樹脂フィルムにラインパターンを形成し、その合成樹脂フィルム上に設けたバンプをプローブの接点とするメンブレンカードなどがある。

そのうち、プローブカードとしては、円盤状のプリント配線基板の中央に開口部を設け、この開口部の周辺に被検査体であるＬＳＩ電極配列に合わせて配列されたプローブ針を弾性金属体からなるカンチレバータイプのバネ構造としたものが知られている（例えば、特許文献１の図５参照）。

また、信号入力ピンとグランド接触ピンとをバネ式のコンタクトピンで形成し、被検査体に対して押圧接触可能にした縦型タイプのものも知られている（例えば、特許文献２の図１参照）。

このように、プローブカードとしては、カンチレバータイプや縦型タイプのものが知られているが、これらのプローブカードは、２００ＭＨｚ〜４００ＭＨｚ程度の測定が限度とされており、移動体通信などの分野における高周波ＩＣのウエハー状態での性能検査には不向きとされていた（例えば、非特許文献１参照）。

そのため、高周波ＩＣをウエハー状態で検査する場合、特殊な高周波専用のプローブ、すなわち、上述したようなメンブレーンプローブ（例えば、非特許文献２乃至４参照）、コプレナーウエーブガイドプローブ（例えば、特許文献２の図９参照）、同軸プローブ（例えば、特許文献２，３参照）及び特殊なフィルム（例えば、特許文献４参照）を使用したものがあるが、いずれも高価であるという問題がある。

また、マイクロストリップラインを設けたプリント配線基板と、このマイクロストリップラインの一端に設けられ屈折部を有する複数のプローブ針とを備え、このプローブ針が被検査体の電極と接触するようにした多ピン高周波プローブが提案されている（例えば、特許文献５参照）。

特開平１１−３５２１５０号公報 特開平２００１−２８１２８２号公報 特開平９−２１８２２２号公報 特開平４−２９７８７９号公報 特開平１０−１９７５６０号公報 ＳＥＭＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ２００２， ６−５１ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ＲＦ ｗａｆｅｒ ｔｅｓｔ Ｔｅｒａｄｙｎｅ Ｕｓｅｒｓ Ｇｒｏｕｐ １９９８， Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｐｒｏｂｅ Ｔｅｓｔ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｔｅｒａｄｙｎｅ Ａ５８５ Ｔｅｒａｄｙｎｅ Ｕｓｅｒｓ Ｇｒｏｕｐ ２００１， ＲＦ−Ｐｒｏｂｅ ： Ａ Ｃｈａｎｃｅ ｔｏ Ｒｅｄｕｃｅ Ｔｅｓｔ Ｃｏｓｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ２００１， Ｈｉｇｈ−Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ＲＦＩＣ Ｗａｆｅｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ

しかしながら、上述したような従来の高周波用プローブカードは、同軸プローブ針などを使用し、特殊な加工を施すため、構成が複雑で高価であり、かつ同軸プローブ針などの特殊な加工を施さないとプローブ針がインダクタンスとなって高周波信号の伝送特性において劣化が生じるという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高周波特性が改善でき、高周波ＩＣのウエハーの電気的特性を検査するために従来用いられていた同軸プローブ針を用いないで構成した簡素化されたプローブカードを提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、被検査体の複数の電極配列に合わせるように配列された複数のプローブ針と、該複数のプローブ針の各々に接続された配線パターンを有するプリント配線基板とを備えたプローブカードにおいて、前記複数のプローブ針は、インピーダンス整合されていないプローブ針であって、該プローブ針のうち、高周波信号用のプローブ針に対応する前記プリント配線基板上の領域にマイクロストリップラインを設けたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記マイクロストリップライン上にインピーダンス整合回路を設けたことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記複数のプローブ針が、弾性金属体からなるカンチレバータイプであることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、前記プリント配線基板上に前記マイクロストリップラインに接続された高周波コネクターを設けたことを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記高周波コネクターが、前記プリント配線基板で、かつ前記プローブ針の前記被検査体との接触側の面とは反対側の面に設けられていることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記複数のプローブ針が、矩形状に配置されていることを特徴とする。

本発明のプローブカードは、同軸プローブ針又は特殊なフィルムなどを全く使用しない通常の低周波数帯で使用しているインピーダンス整合されていないプローブ針を使用するものである。そして、高周波信号が伝送する部分に関しては、プリント配線基板上に形成したマイクロストリップラインとプローブ針を組み合わせた構造とした。しかも、高周波信号が伝送する部分に関しては、インピーダンスを調整可能とするため、プリント配線基板上のマイクロストリップラインにインピーダンス整合回路を設けた構造としたので、プローブ針のインダクタンスを加味したインピーダンス整合が可能である。

このような構造を有するプローブカードを用いることにより、例えば、アナログ信号で１ＧＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯域における所望の高周波信号を減衰させることなく伝送することができる。このことで、特殊な同軸プローブ針などを用いることなく、高周波特性を改善して測定することが可能である。

本発明によれば、マイクロストリップラインとインピーダンス整合されていないプローブ針とを組み合わせる構造としたので、従来のような同軸プローブ針を用いることなく簡素化された構造で高周波特性が改善でき、高周波ＩＣのウエハーの電気的特性を検査するために必要な低コストのプローブカードを提供できるという効果を奏する。

また、通常のプリント配線基板にカンチレバータイプのインピーダンス整合されていないプローブ針を針立てするだけの製造工程であるため、同軸プローブ針又は特殊なフィルムなどを使用する必要がなく、低コストのプローブカードを提供できるという効果を奏する。

さらに、同軸プローブ針などの特殊なプローブ針を用いていないため、狭ピッチ、小面積パッドを有する大規模集積回路のウエハーの検査に対応できるという効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明のプローブカードの一実施形態を説明するための概略構成図で、上面図を示している。図中符号１はプリント配線基板、２はプローブ針、３は保持部材（エポキシリング）、４，４ａ，４ｂはスルーホール、５は高周波コネクター、６はマイクロストリップライン、７は開口部を示している。

本発明のプローブカードは、被検査体の複数の電極配列に合わせるように配置された複数のプローブ針２と、このプローブ針２の各々に接続された配線パターンを有するプリント配線基板１と、このプリント配線基板１に取り付けられてプローブ針２を保持する保持部材３とを備えている。

円盤状のプリント配線基板１の中央にはほぼ矩形状の開口部７が設けられ、この開口部７の周辺には、被検査体であるＬＳＩチップなどの電極の配列に合わせるようにして、保持部材３で保持されている複数のプローブ針２の先端部が配置されている。また、このプローブ針２の後端側には、複数のプローブ針２に対応してプリント配線基板１上に、高周波用の信号線に使用するスルーホール４ａとグランドと短絡しないように加工を施したスルーホール４ｂとからなるスルーホール４が設けられ、このスルーホール４を介して複数のプローブ針２とプリント配線基板１に設けられた配線パターンとが接続されている。

また、マイクロストリップライン６は、プリント配線基板１上に設けられており、高周波コネクター５は、プリント配線基板１上でプローブ針２側とは反対側に設けられ、信号線に使用するスルーホール４ａを介して高周波信号用のプローブ針と高周波コネクター５とがマイクロストリップライン６で接続されている。

また、高周波コネクター５は、プリント配線基板１上で、かつプローブ針２の被検査体との接触側の面とは反対側の面に設けられている。

また、複数のプローブ針２は、ほぼ矩形状の開口部７の周辺に沿って配置されているが、リング状に配置することも可能である。

また、プリント配線基板１の材質は、通常の高周波用として使用されているＦＲ４（ガラスエポキシ）またはＢＴレジンなどであればかまわない。本発明においては、ＢＴレジンを使用した。プリント配線基板１の仕様は、プリント配線基板厚３．２ｍｍ、銅箔厚の外層が１８μｍ、内層が１８μｍ、誘電体厚０．４ｍｍ、誘電率３．４である。

図２は、図１の部分拡大図で、マイクロストリップライン及びインピーダンス整合回路について説明するための構成図である。図中符号４ｃは電源と接続されるスルーホール、８はチップ部品、９はグランドパターン、１０はインピーダンス整合回路、その他、図１と同じ構成要素には同一の符号を付してある。なお、図２中の◎はグランドと短絡しないよう加工を施したスルーホール４ｂで、○は高周波用の信号線に使用するスルーホール４ａを示している。どちらのスルーホールとも直径は０．８５ｍｍφである。

上述したプリント配線基板１の仕様からこのプリント配線基板１上に製作したマイクロストリップライン６の幅は、０．８ｍｍとした。また、マイクロストリップライン６の両側のグランドパターン９までの距離は、√２×０．８ｍｍとした。

プローブ針２には、弾性金属体であるタングステン製のカンチレバータイプを用いている。そのためインピーダンス整合がとれていないプローブ針となる。プローブ針２の仕様は、針径０．５ｍｍφ、針先径３０μｍ、長さ１３ｍｍである。

本発明においては、インピーダンス整合がとれていないプローブ針を使用しているため高周波信号の減衰が生じる。そこで、この問題を解決するために、プリント配線基板１上のマイクロストリップライン６にはインピーダンス整合回路１０を配置した。インピーダンス整合は、特性インピーダンスからずれている場合に、特性インピーダンスに合わせる操作である。

通常、この操作は、インダクタ成分又はコンデンサ成分をマイクロストリップライン６上に挿入することで特性インピーダンスに整合させる。インダクタ成分又はコンデンサ成分としては、集中定数回路部品と分布定数回路部品のどちらを選択してもかまわない。

本発明では、インピーダンス整合回路には、集中定数回路部品であるチップ部品、つまり、チップインダクタ又はチップコンデンサを選択した。かつ、チップインダクタとチップコンデンサを最適に組み合わせてインピーダンス整合回路とした。これにより、アナログ信号で１ＧＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯域における所望の高周波信号を減衰させることなく伝送することができる。

本発明のプローブカードの一実施形態を説明するための概略構成図である。 図１の部分拡大図である。

符号の説明

１ プリント配線基板
２ プローブ針
３ 保持部材（エポキシリング）
４，４ａ，４ｂ，４ｃ スルーホール
５ 高周波コネクター
６ マイクロストリップライン
７ 開口部
８ チップ部品
９ グランドパターン
１０ インピーダンス整合回路

Claims (6)

1. 被検査体の複数の電極配列に合わせるように配列された複数のプローブ針と、該複数のプローブ針の各々に接続された配線パターンを有するプリント配線基板とを備えたプローブカードにおいて、
   前記複数のプローブ針は、インピーダンス整合されていないプローブ針であって、該プローブ針のうち、高周波信号用のプローブ針に対応する前記プリント配線基板上の領域にマイクロストリップラインを設けたことを特徴とするプローブカード。
2. 前記マイクロストリップライン上にインピーダンス整合回路を設けたことを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
3. 前記複数のプローブ針が、弾性金属体からなるカンチレバータイプであることを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブカード。
4. 前記プリント配線基板上に前記マイクロストリップラインに接続された高周波コネクターを設けたことを特徴とする請求項１，２又は３に記載のプローブカード。
5. 前記高周波コネクターが、前記プリント配線基板で、かつ前記プローブ針の前記被検査体との接触側の面とは反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のプローブカード。
6. 前記複数のプローブ針が、矩形状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のプローブカード。
   

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