JP2009293943A - プローブ、電子部品試験装置及びプローブの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プローブ10は、被試験半導体ウェハ100に造り込まれたICデバイスの入出力端子110に接触するバンプ22を有するメンブレン20と、第1の端子41が下面に設けられていると共に、第1の端子41に接続された第2の端子42が上面に設けられたピッチ変換基板40と、テストヘッド2に電気的に接続されていると共に、第3の端子61を有する配線基板60と、メンブレン20のバンプ22とピッチ変換基板40の第1の端子41とを電気的に接続する第1の導電部31を有する第1の異方導電性ゴム30と、ピッチ変換基板40の第2の端子42と配線基板60の第3の端子61とを電気的に接続する第2の導電部51を有する第2の異方導電性ゴム50と、を備えており、第2の導電部51は、第2の異方導電性ゴム50の全体に設けられている。
【選択図】図4
Description
但し、上記(4)及び(5)式において、γは前記第1の基板の熱膨張係数、δは前記第2の異方導電性弾性体の熱膨張率、D1は前記第1の基板の重心から前記第2の端子までの距離、D2は前記第2の異方導電性弾性体の重心から前記第2の導電部までの距離、θ1は前記第1の基板の重心から前記第2の端子を結ぶ仮想線のX軸に対する角度、θ2は前記第2の異方導電性弾性体の重心から前記第2の導電部を結ぶ仮想線の前記X軸に対する角度、Lx1は前記第2の端子の前記X軸方向の長さ、Lx2は前記第2の導電部の前記X軸方向の長さ、Ly1は前記第2の端子の前記X軸に実質的に直交するY軸方向の長さ、Ly2は前記第2の導電部の前記Y軸方向の長さ、及び、ΔTは試験温度と室温の温度差である。
但し、上記(6)及び(7)式において、δは前記第2の異方導電性弾性体の熱膨張率、εは前記第2の基板の熱膨張係数、D2は前記第2の異方導電性弾性体の重心から前記第2の導電部までの距離、D3は前記第2の基板の重心から前記第3の導電部までの距離、θ2は前記第2の異方導電性弾性体の重心から前記第2の導電部を結ぶ仮想線のX軸に対する角度、θ3は前記第2の基板の重心から前記第3の端子を結ぶ仮想線の前記X軸に対する角度、Lx2は前記第2の導電部の前記X軸方向の長さ、Lx3は前記第3の導電部の前記X軸方向の長さ、Ly2は前記第2の導電部の前記X軸に実質的に直交するY軸方向の長さ、Ly3は前記第3の導電部の前記Y軸方向の長さ、及び、ΔTは試験温度と室温の温度差である。
但し、上記(8)及び(9)式において、γは前記第1の基板の熱膨張係数、εは前記第2の基板の熱膨張係数、D1は前記第1の基板の重心から前記第2の端子までの距離、D3は前記第2の基板の重心から前記第3の導電部までの距離、θ1は前記第1の基板の重心から前記第2の端子を結ぶ仮想線のX軸に対する角度、θ3は前記第2の基板の重心から前記第3の端子を結ぶ仮想線の前記X軸に対する角度、Lx2は前記第2の導電部の前記X軸方向の長さ、Ly2は前記第2の導電部の前記X軸に実質的に直交するY軸方向の長さ、及び、ΔTは試験温度と室温の温度差である。
但し、上記(10)式において、αは前記被試験半導体ウェハの熱膨張係数、γは前記第1の基板の熱膨張係数、ΔTは試験温度と室温の温度差、D4は前記第1の基板の重心から最も離れた位置にある前記第1の端子までの距離、及び、t1は前記第1の導電部の厚さである。
但し、上記(11)式において、γは前記第1の基板の熱膨張係数、εは前記第2の基板の熱膨張係数、ΔTは試験温度と室温の温度差、D5は前記第1の基板の重心から最も離れた位置にある前記第2の端子までの距離、及び、t2は前記第2の導電部の厚さである。
但し、上記(4)及び(5)式において、γはピッチ変換基板40の熱膨張係数、δは第2の異方導電性ゴム50の熱膨張率、D1はピッチ変換基板40の重心G1から第2の端子42までの距離、D2は第2の異方導電性ゴム50の重心G2から第2の導電部51までの距離、θ1はピッチ変換基板40の重心G1から第2の端子42を結ぶ仮想線l1のX軸に対する角度、θ2は第2の異方導電性ゴム50の重心G2から第2の導電部51を結ぶ仮想線l2のX軸に対する角度、Lx1は第2の端子42のX軸方向の長さ、Lx2は第2の導電部51のX軸方向の長さ、Ly1は第2の端子42のY軸方向の長さ、Ly2は第2の導電部51のY軸方向の長さ、及び、ΔTは試験温度と室温の温度差である。なお、D1,D2≫Lx1,Lx2,Ly1,Ly2の関係にある。また、試験温度の具体的な数値としては、例えば、−30〜+125℃である。
但し、上記(8)及び(9)式において、γはピッチ変換基板40の熱膨張係数、εは配線基板60の熱膨張係数、D1はピッチ変換基板40の重心G1から第2の端子42までの距離、D3は配線基板60の重心G3から第3の端子61までの距離、θ1はピッチ変換基板40の重心G1から第2の端子51を結ぶ仮想線l1のX軸に対する角度、θ3は配線基板60の重心G3から第3の端子61を結ぶ仮想線l3のX軸に対する角度、Lx2は第2の導電部51のX軸方向の長さ、Ly2は第2の導電部51のY軸方向の長さ、及び、ΔTは試験温度と室温の温度差である。なお、D1,D2,D3≫Lx1,Lx2,Lx3,Ly1,Ly2,Ly3の関係にある。また、本実施形態では、第2の導電部51の上面51aと下面51bは実質的に同一の大きさを有している。
但し、上記(6)及び(7)式において、δは第2の異方導電性ゴム50の熱膨張率、εは配線基板60の熱膨張係数、D2は第2の異方導電性ゴム50の重心G2から第2の導電部51までの距離、D3は配線基板60の重心G3から第3の端子61までの距離、θ2は第2の異方導電性ゴムの重心G2から第2の導電部51を結ぶ仮想線l2のX軸に対する角度、θ3は配線基板60の重心G3から第3の端子61を結ぶ仮想線l3のX軸に対する角度、Lx2は第2の導電部51のX軸方向の長さ、Ly2は第2の導電部51のY軸方向の長さ、Lx3は第3の端子61のX軸方向の長さ、Ly3は第3の端子61のY軸方向の長さ、及び、ΔTは試験温度と室温の温度差である。なお、D2,D3≫Lx2,Lx3,Ly2,Ly3の関係にある。
但し、上記(1)〜(3)式において、αは被試験半導体ウェハ100の熱膨張係数、βは第1の異方導電性ゴム30の熱膨張率、γはピッチ配線基板40の熱膨張係数、δは第2の異方導電性ゴム50の熱膨張率、及び、εは配線基板60の熱膨張係数である。
但し、上記(10)及び(11)式において、αは被試験半導体ウェハ100の熱膨張係数、γはピッチ変換基板40の熱膨張係数、εは配線基板60の熱膨張係数、ΔTは試験温度と室温の温度差、D4はピッチ変換基板40の重心G1から最も離れた位置にある第1の端子41までの距離、D5はピッチ変換基板40の重心G1から最も離れた位置にある第2の端子42までの距離、t1は第1の導電部31の厚さ、及び、t2は第2の導電部51の厚さである。
2…テストヘッド
3…ウェハマザーボード
3a…コネクタ
4…ウェハトレイ
4a…第2のシーリング部材
4b…減圧バルブ
5…減圧装置
10…プローブ
20…メンブレン
21…シート状部材
22…バンプ
23…導電パターン
24…アライメントマーク
30…第1の異方導電性ゴム
31…第1の導電部
32…粒子分散部
33…絶縁部
34…第1のフレーム
35…第3の貫通孔
40…ピッチ変換基板
41…第1の端子
42…第2の端子
43…信号線
44…第1の貫通孔
50…第2の異方導電性ゴム
51…第2の導電部
51a…上面
51b…下面
52…粒子分散部
53…絶縁部
54…第2のフレーム
55…第2の貫通孔
60…配線基板
61…第3の端子
62…コネクタ
63…アライメントマーク
70…第1のシーリング部材
80…密封空間
90…バイパスコンデンサ
100…被試験半導体ウェハ
110…入出力端子
Claims (29)
- 被試験半導体ウェハに形成された被試験電子部品と、前記被試験電子部品を試験する電子部品試験装置と、の間の電気的な接続を確立するためのプローブであって、
前記被試験電子部品の入出力端子に接触する接触端子を有するメンブレンと、
第1の端子が第1の主面に設けられていると共に、前記第1の端子に電気的に接続された第2の端子が第2の主面に設けられた第1の基板と、
前記電子部品試験装置に電気的に接続されると共に、第3の端子を有する第2の基板と、
前記メンブレンの前記接触端子と前記第1の基板の前記第1の端子とを電気的に接続する第1の導電部を有する第1の異方導電性弾性体と、
前記第1の基板の前記第2の端子と前記第2の基板の前記第3の端子とを電気的に接続する第2の導電部を有する第2の異方導電性弾性体と、を備えており、
前記第2の導電部は、前記第2の異方導電性弾性体の全体に配置されていることを特徴とするプローブ。 - 少なくとも一つの前記第2の導電部を有する導電群が、前記第2の異方導電性弾性体の全体に、実質的に均等に分散して配置されていることを特徴とする請求項1記載のプローブ。
- それぞれの前記導電群において、複数の前記第2の導電部が実質的に均等に分散して配置されていることを特徴とする請求項2記載のプローブ。
- 前記第1の基板はリジッド基板であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のプローブ。
- 前記第1の端子は、前記被試験半導体ウェハ上に設けられた前記入出力端子、又は、前記メンブレンの前記接触端子に対応するように配置され、
前記第2の端子は、前記第2の基板の前記第3の端子に対応するように配置されていることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のプローブ。 - 前記第1の基板は複数に分割されていることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のプローブ。
- 前記第2の基板に圧力を印加した際に、前記第2の異方導電性弾性体の各前記第2の導電部を介して、前記第1の基板が実質的に均等に加圧されることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のプローブ。
- 前記第2の端子は、前記第1の端子間よりも広いピッチで配置されており、又は、前記第1の端子よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載のプローブ。
- 前記第1の異方導電性弾性体は、前記第1の導電部を保持する第1の保持手段を有し、
前記第1の導電部は、厚み方向にのみ導電性を有しており、
前記第1の保持手段の熱膨張係数は、前記第1の異方導電性弾性体の熱膨張率が前記(2)式を満たすように設定されていることを特徴とする請求項10記載のプローブ。 - 前記第2の異方導電性弾性体は、前記第2の導電部を保持する第2の保持手段を有し、
前記第2の導電部は、厚み方向にのみ導電性を有しており、
前記第2の保持手段の熱膨張係数は、前記第2の異方導電性弾性体の熱膨張率が前記(3)式を満たすように設定されていることを特徴とする請求項12記載のプローブ。 - 下記(4)及び(5)式を満たすことを特徴とする請求項1〜13の何れかに記載のプローブ。
但し、上記(4)及び(5)式において、
γは前記第1の基板の熱膨張係数、
δは前記第2の異方導電性弾性体の熱膨張率、
D1は前記第1の基板の重心から前記第2の端子までの距離、
D2は前記第2の異方導電性弾性体の重心から前記第2の導電部までの距離、
θ1は前記第1の基板の重心から前記第2の端子を結ぶ仮想線のX軸に対する角度、
θ2は前記第2の異方導電性弾性体の重心から前記第2の導電部を結ぶ仮想線の前記X軸に対する角度、
Lx1は前記第2の端子の前記X軸方向の長さ、
Lx2は前記第2の導電部の前記X軸方向の長さ、
Ly1は前記第2の端子の前記X軸に実質的に直交するY軸方向の長さ、
Ly2は前記第2の導電部の前記Y軸方向の長さ、及び、
ΔTは試験温度と室温の温度差である。 - 下記(6)及び(7)式を満たすことを特徴とする請求項1〜14の何れかに記載のプローブ。
但し、上記(6)及び(7)式において、
δは前記第2の異方導電性弾性体の熱膨張率、
εは前記第2の基板の熱膨張係数、
D2は前記第2の異方導電性弾性体の重心から前記第2の導電部までの距離、
D3は前記第2の基板の重心から前記第3の端子までの距離、
θ2は前記第2の異方導電性弾性体の重心から前記第2の導電部を結ぶ仮想線のX軸に対する角度、
θ3は前記第2の基板の重心から前記第3の端子を結ぶ仮想線の前記X軸に対する角度、
Lx2は前記第2の導電部の前記X軸方向の長さ、
Lx3は前記第3の端子の前記X軸方向の長さ、
Ly2は前記第2の導電部の前記X軸に実質的に直交するY軸方向の長さ、
Ly3は前記第3の端子の前記Y軸方向の長さ、及び、
ΔTは試験温度と室温の温度差である。 - 下記(8)及び(9)式を満たすことを特徴とする請求項1〜15の何れかに記載のプローブ。
但し、上記(8)及び(9)式において、
γは前記第1の基板の熱膨張係数、
εは前記第2の基板の熱膨張係数、
D1は前記第1の基板の重心から前記第2の端子までの距離、
D3は前記第2の基板の重心から前記第3の端子までの距離、
θ1は前記第1の基板の重心から前記第2の端子を結ぶ仮想線のX軸に対する角度、
θ3は前記第2の基板の重心から前記第3の端子を結ぶ仮想線の前記X軸に対する角度、
Lx2は前記第2の導電部の前記X軸方向の長さ、
Ly2は前記第2の導電部の前記X軸に実質的に直交するY軸方向の長さ、及び、
ΔTは試験温度と室温の温度差である。 - 前記第2の基板は、前記第2の異方導電性弾性体に対向している面とは反対の面に、試験に際して使用される電子部品が実装されていることを特徴とする請求項1〜18の何れかに記載のプローブ。
- 前記第1の基板には、位置決め用の第1の貫通孔が2以上設けられていることを特徴とする請求項1〜19の何れかに記載のプローブ。
- 前記第3の端子は、前記第2の端子に対応するように配置され、
前記第2の基板は、前記第1の基板の前記第1の貫通孔に対応するように配置された位置決め用の第1のマークを有しており、
前記第1のマークは、前記第3の端子と同一の工程で形成されていることを特徴とする請求項20記載のプローブ。 - 前記第2の異方導電性弾性体には、前記第1の基板の前記第1の貫通孔に対応するように位置決め用の第2の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項20又は21記載のプローブ。
- 前記メンブレンには、前記第1の基板の前記第1の貫通孔に対応するように位置決め用の第2のマークが設けられており、
前記第2のマークは、前記メンブレンにおいて前記第1の異方導電性弾性体に対向する面に設けられた導電パターンと同一の工程で形成されていることを特徴とする請求項20〜22の何れかに記載のプローブ。 - 前記第1の異方導電性弾性体には、前記第1の基板の前記第1の貫通孔に対応するように位置決め用の第3の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項20〜23の何れかに記載のプローブ。
- 前記第1の異方導電性弾性体、前記第1の基板及び前記第2の異方導電性弾性体の外周を覆うように、前記メンブレンと前記第2の基板との間に設けられたシーリング部材をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜24の何れかに記載のプローブ。
- 前記シーリング部材は、前記メンブレンから前記第2の基板までの高さと実質的に同一の高さを有しており、前記メンブレンを平坦に保持していることを特徴とする請求項25記載のプローブ。
- 請求項1〜26の何れかに記載のプローブと、
前記プローブに対向するように前記被試験半導体ウェハを保持する保持手段と、
前記プローブが有する前記第2の基板と前記保持手段との間に密封空間を形成するシーリング手段と、
前記密封空間内を減圧する減圧手段と、を備えており、
前記減圧手段により前記密封空間内を減圧することにより、前記メンブレンの前記接触端子が、前記第1の異方導電性弾性体、第1の基板及び第2の異方導電性弾性体を介して、前記第2の基板の前記第3の端子に導通すると共に、前記メンブレンの前記接触端子と、前記被試験半導体ウェハ上に形成された前記入出力端子とが接触することを特徴とする電子部品試験装置。 - 請求項1〜27の何れかに記載のプローブの製造方法であって、
前記第2の基板に設けられた第1のマークに、前記第2の異方導電性弾性体に設けられた第2の貫通孔を重ね合わせて、前記第2の基板に対して前記第2の異方導電性弾性体を位置決めする第1の位置決めステップと、
前記第2の基板に前記第2の異方導電性弾性体を重ね合わせる第1の積層ステップと、
前記第1の基板に設けられた第1の貫通孔を前記第1のマークに重ね合わせて、前記第2の基板に対して前記第1の基板を位置決めする第2の位置決めステップと、
前記第2の異方導電性弾性体に前記第1の基板を重ね合わせる第2の積層ステップと、を備えたことを特徴とするプローブの製造方法。 - 請求項1〜27の何れかに記載のプローブの製造方法であって、
前記メンブレンに設けられた第2のマークに、前記第1の異方導電性弾性体に設けられた第3の貫通孔を重ね合わせて、前記メンブレンに対して前記第1の異方導電性弾性体を位置決めする第1の位置決めステップと、
前記メンブレンに前記第1の異方導電性弾性体を重ね合わせる第1の積層ステップと、
前記第1の基板に設けられた第1の貫通孔を前記第2のマークに重ね合わせて、前記メンブレンに対して前記第1の基板を位置決めする第2の位置決めステップと、
前記第1の異方導電性弾性体に前記第第1の基板を重ね合わせる第2の積層ステップと、を備えたことを特徴とするプローブの製造方法。
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