JP2014112046A - プローブ、プローブ組立体及びプローブカード - Google Patents
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Abstract
【課題】インピーダンス整合機能を有しかつ狭ピッチ配列を可能とするプローブ、このプローブを用いたプローブ組立体及びプローブカードを提供する。
【解決手段】プローブは、棒状の金属材料から成る本体と、該本体の両端部を除く中央部の周面に設けられ、前記本体の長手方向に伸びる少なくとも一つの帯状の誘電体層と、前記誘電体層上に設けられた帯状の金属層とを含む。
【選択図】図2
【解決手段】プローブは、棒状の金属材料から成る本体と、該本体の両端部を除く中央部の周面に設けられ、前記本体の長手方向に伸びる少なくとも一つの帯状の誘電体層と、前記誘電体層上に設けられた帯状の金属層とを含む。
【選択図】図2
Description
本発明は、インピーダンス整合機能を有し、狭ピッチ配列に対応し得るプローブ、このプローブを用いたプローブ組立体及びプローブカードに関し、特に垂直動作型プローブカードに好適なプローブ、プローブ組立体及びプローブカードに関する。
半導体ウエハに作り込まれた多数の集積回路は、一般的に半導体ウエハから切断、分離されるに先立ち、仕様書通りの性能を有するか否かの電気的試験を受ける。そのような電気的検査に用いられる試験装置のプローブカードに、特許文献1に開示されているような垂直動作型プローブカードがある。
垂直動作型プローブカードは、被検査体である集積回路の電極パッドに当接可能な多数のニードルタイプのプローブを備える。各プローブは、それらの先端が対応する前記電極パッドに当接して押圧されたときに各プローブの中央部が弾性変形可能なように、プローブ支持体に保持されている。試験装置に設けられたテスタからの電気信号は、ある1つのプローブを経て、該プローブが接続された前記電極パッドから前記集積回路に供給される。また、その応答信号が前記集積回路の他の電極に接続された他の1つのプローブを経て前記テスタに供給される。この電気信号の交信により、電気試験の少なくとも一部が遂行される。
ところで、このような電気信号の交信では、一般的に高周波信号が用いられている。このような高周波信号を前記試験装置と被検査体との間で効率的にやり取りするためには、前記プローブのインピーダンス整合が不可欠となる。
インピーダンス整合には、一般的に、内部導体と、該内部導体を取り巻く筒状の誘電体と、該誘電体を取り巻く筒状の外部導体と、該外部導体を覆う被覆層とを備える、いわゆる同軸ケーブル構造が採用される。
しかしながら、集積回路の電気試験に用いられる垂直動作式プローブカードのプローブに従来の前記した同軸ケーブル構造を適用すると、被覆層の外径が各プローブの外径となり、各プローブの外径が著しく増大する。そのため、同軸ケーブル構造では、集積回路の電極ピッチに対応したプローブの狭ピッチ配列が困難となる。また、各プローブの外径寸法の低減のために、被覆層を除去することが考えられる。しかしながら、その場合であっても、各内部導体を取り巻く筒状の誘電体及び該誘電体を取り巻く筒状の外部導体を有する同心構造では、各プローブ間の物理的干渉を防止して狭ピッチ配列に対応することは困難である。
本発明の目的は、同軸ケーブル構造を採用することなく、インピーダンス整合機能を有しかつ狭ピッチ配列を可能とするプローブ、このプローブを用いたプローブ組立体及びプローブカードを提供することにある。
本発明に係るプローブは、棒状の金属材料から成る本体と、該本体の両端部を除く中央部の周面に設けられ、前記本体の長手方向に伸びる少なくとも一つの帯状の誘電体層と、前記誘電体層上に設けられた帯状の金属層とを含む。
本発明に係る前記プローブは、該プローブにインピーダンス整合機能を付与する前記帯状の誘電体層及び該誘電体層上の金属層は、いずれも本体の周方向に非連続である。そのため、プローブの本体と、該本体を取り巻いて前記本体の周方向に連続して形成される筒状の誘電体層及び該誘電体層を同軸的に取り巻く筒状の金属層からなる同軸ケーブル構造のプローブに比較して、プローブの外径をより小さくすることができる。しかも、例えば前記誘電体層の厚さ寸法をインピーダンス整合を得るに適切な値に設定することができる。したがって、本発明に係る前記プローブは、一種のマイクロスプリットラインとして機能することから、インピーダンス整合機能を有し、また狭ピッチ配列に有利であることから、従来のインピーダンス整合機能を有するプローブの配列ピッチよりも小さな配列ピッチでの配置が可能となる。
本発明に係る前記プローブでは、前記中央部の周面が前記誘電体層に接触する面積は、前記周面が前記誘電体層に接触しない面積よりも小さく設定することができる。
前記誘電体層を単一の帯状の誘電体層で構成し、前記金属層を前記単一の帯状の誘電体に重なって伸長する単一の金属層で構成することが望ましい。
前記プローブは、少なくとも前記中央部が一対の長辺及び一対の短辺を有する矩形の横断面形状を有することができる。この場合、各辺のうちの一つの辺を含む前記中央部の周面部分を覆って前記誘電体層及び金属層を積層することが望ましい。必要なインピーダンスを得るために、互いに隣接する各辺を含む前記中央部分の2つの周面部分を覆って前記誘電体層及び金属層を積層することができる。
前記誘電体層及び金属層が積層して形成される前記周面部分は、各辺のうちの一つの前記長辺を含む周面部分とすることができる。これにより、各辺のうちの一つの前記短辺を含む周面部分に前記誘電体層及び金属層を積層する場合に比較して、前記本体、前記誘電体層及び前記金属層間の相互の接合面積を大きく設定することができるので、機械的強度を高める上で有利である。
前記中央部が矩形の横断面形状を有する前記プローブは、MEMS法を用いて形成することができる。
前記本体及び誘電体層には、該金属層及び前記本体の撓み変形を容易とする手段を設けることができる。
前記撓み変形を容易とする手段は、前記金属層の前記誘電体層に向き合う面と反対側の面で前記金属層の長手方向と直角な幅方向に伸びる多数の溝及び前記本体の中央部の前記誘電体に向き合う面と反対側の周面部分で前記本体の長手方向と直角な幅方向に伸びる多数の溝で構成することができる。前記した溝の形成により、前記溝が形成された両面の一方の面を伸長面とし、また他方の面を収縮面とする前記プローブの弾性を伴う適正な曲がり変形が容易になる。
前記した溝に代えて、前記金属層及び前記本体の中央部のそれぞれを幅方向に横切る肉薄部で前記撓み変形を容易とする手段を構成することができる。
本発明に係るプローブ組立体は、接地用プローブ、電源用プローブ及び電気信号用プローブを含む多数のプローブと、互いに間隔をおいて平行に配置されそれぞれに各プローブの貫通を許す挿通孔が設けられた一対の保持板を有するプローブ支持体とを含む。
前記一対のプローブ保持板の互いに対向する面の少なくとも一方の面上には、前記挿通孔の開口縁部の近傍を取り巻いて接地層が形成されており、前記電源用プローブ及び電気信号用プローブは、それぞれ、棒状の金属材料から成る本体と、該本体の両端部を除く中央部の周面に設けられ、前記本体の長手方向に伸びる少なくとも一つの帯状の誘電体層と、前記誘電体層上に設けられた帯状の金属層とを含む。
前記接地用プローブは、棒状の金属材料から成る本体と、該本体の両端部を除く中央部の周面に設けられ、前記本体の長手方向に伸びる少なくとも一つの帯状の金属層を有する。
各プローブは、その帯状の前記金属層の一方の端縁が前記接地層に当接すべく、各プローブの前記本体の両端部の先端が対応する前記保持板の前記挿通孔から突出するように前記支持体に組み込むことができる。
前記一対のプローブ保持板の互いに対向する面の他方の面上にも、前記挿通孔の開口縁部の近傍を取り巻いて接地層を形成することができる。前記一対の保持板の両接地層は、バイパス路を経て相互に接続することができる。
前記電源用プローブの前記誘電体層の厚さ寸法は、前記電気信号用プローブの前記誘電体層の厚さ寸法よりも小さくすることができる。これにより前記電源用プローブによる電力供給を効率的に行うことができる。
前記一対の保持板の各挿通孔を等間隔で配置し、対応する前記挿通孔を貫通して配置された各プローブには、同一形状及び同一姿勢の曲げ部を導入することができる。各プローブに同一形状及び同一姿勢の曲げ部を導入することにより、各プローブにその両端間で圧縮力が作用し、その圧縮力の増大によって前記曲げ部の変形が増大しても、隣合うプローブ間での短絡を確実に防止することができる。
前記一対の保持板は、各保持板に設けられた前記挿通孔が互いに整合する位置から一方向へずれた位置で相互に結合することができる。この場合、各プローブは、一対の保持板の相互にずれた前記挿通孔を貫通して配置される。
各プローブは自由状態で直線状に形成することができる。この直線状の各プローブを前記プローブ支持体に組み付けるために、前記一対の保持板は互いに対応する前記挿通孔が整合する位置に保持される。この状態で、前記直線状の各プローブが対応する前記挿通孔に挿通される。各プローブが前記挿通孔に通された状態で、前記一対の保持板が該保持板の平面上で相対的なずれを与えられる。このずれた状態で前記一対の保持板が相互に結合される。前記した組立手順により、各プローブに前記曲げ部を導入することができる。
これに代えて、前記プローブ支持体への組み込み前の各プローブの自由状態で、該プローブに前記曲げ部を予め導入することができる。
本発明に係るプローブカードは、配線回路が設けられた配線基板と、本発明に係る前記プローブ組立体とを含む。前記プローブ組立体の前記プローブ支持体は、該プローブ支持体により保持される各プローブの一端を前記配線基板の前記配線回路の対応する各配線路に接続すべく各プローブを前記配線基板に位置決める。
本発明に係るプローブ、プローブ組立体及びプローブカードによれば、前記したように、帯状の誘電体層及び該誘電体層上の金属層がいずれも本体の周方向に非連続であることから、インピーダンス整合のための前記誘電体層及び金属層を有するにもかかわらず、複数のプローブの狭ピッチ配列が可能となる。
本発明に係る垂直動作式のプローブカードが図1に全体に符号10で示されている。このプローブカード10は、例えば、昇降可能なチャック12の上方に図示しないフレームで保持される。図示の例では、被検査体はチャック12上に保持された半導体ウエハ14であり、半導体ウエハ14には多数の集積回路が集合的に組み込まれている。半導体ウエハ14は、前記集積回路の電気的検査のために、該半導体ウエハに設けられた前記集積回路の多数の電極パッド14aを上方に向けてチャック12上に保持されている。
プローブカード10は、図1に示されているように、例えば環状のリジッド配線基板16と、該リジッド配線基板の中央穴16a内に配置された矩形の平面形状を有する支持板18と、該支持板に中央部が支持される可撓性のプローブ基板20と、該プローブ基板に一端を当接して配置される多数のプローブ22と、これら多数のプローブ22(22a〜22c)をプローブ基板20に当接する所定位置に保持するためのプローブ支持体24とを含む。
リジッド配線基板16の上面には、該リジッド配線基板を補強するための従来よく知られた補強板26(図2参照)がリジッド配線基板16の中央穴16aを覆って配置されている。補強板26は、リジッド配線基板16の下面から該リジッド配線基板を挿通し、リジッド配線基板16に螺合するボルト部材28でリジッド配線基板16と一体に結合されている。また、支持板18は、中央穴16a内で補強板26の下面に配置されており、補強板26の上面から該補強板を挿通し、支持板18に螺合するボルト部材30により、補強板26に一体的に結合されている。
リジッド配線基板16には、図示しない複数の配線路が設けられ、リジッド配線基板16の下面の外縁部には、各配線路に接続された接続部16bが設けられている。これら接続部16bは、前記配線路を経て前記集積回路の試験のための図示しないテスタに接続される。
可撓性のプローブ基板20は、導電路が設けられた従来よく知られたフレキシブルプリント配線板(FPC)から成り、該配線基板の矩形の中央部の下面には、各導電路に接続された多数の接合パッド(図示せず)が設けられている。これら接合パッドは、半導体ウエハ14の電極パッド14aの配列に対応してプローブ基板20の前記中央部の下面に整列して配置されている。
プローブ基板20の前記中央部の各辺から外方に延在する各延長部の外縁部は、該外縁部を貫通して先端がリジッド配線基板16に螺合するボルト部材32の締め付け力を受けるリング部材34によって、リジッド配線基板16に結合されている。
ボルト部材32の締め付け力を受けるプローブ基板20の前記外縁部には、リジッド配線基板16の接続部16bに対向する接続部(図示せず)が設けられている。プローブ基板20の各接続部は、前記導電路を経てプローブ基板20の中央部の対応する前記接合パッドに接続されている。したがって、前記したボルト部材32の締め付けによって、リジッド配線基板16の前記配線路と該配線路に対応するプローブ基板20の前記導電路が確実に接続されることから、プローブ基板20の各接合パッドは、前記導電路及び配線路を経て前記テスタに接続される。図示の例では、ボルト部材32の締め付けによるリジッド配線基板16の損傷を防止すべく、該リジッド配線基板とリング部材34との間には弾性を有する緩衝部材36が挿入されている。
各プローブ22(22a〜22c)を支持するプローブ支持体24は、図1及び2に示すように、プローブ支持体24及びプローブ基板20を貫通して先端が支持板18のねじ穴18aに螺合するボルト部材38により、支持板18に取り外し可能に結合されている。
プローブ支持体24は、図2に明確に示されているように、例えばセラミック板のような電気絶縁材料から成る硬質の一対の板42a、42bと、両板42a、42bを互いに所定の間隔をおいて平行に保持するための矩形平面形状を有する環状のスペーサ44とを備える。各板42a、42bは、ボルト部材46a、46bを介してスペーサ44に結合されている。
各板42a、42bには、図2に示すように、各プローブ22(22a〜22c)の挿通を許す挿通孔すなわちプローブガイド穴48a、48bがそれぞれ形成されている。プローブ基板20(図1参照)に近接する第1の板42aに設けられたプローブガイド穴48aは、プローブ基板20の前記接合パッドに対応して、第1の板42aの板厚方向へ貫通して形成されている。また、第2の板42bには、プローブガイド穴42bが、半導体ウエハ14の電極パッド14aに対応して、第2の板38の板厚方向へ貫通する。プローブガイド穴48a、48は、同一形状及び同一配列ピッチで各板42a及び42bに形成されている。
各プローブ22(22a〜22c)は、後述するように、図示の例では矩形の横断面形状を有する本体50を備える。各プローブガイド穴48a、48bは、各プローブ22の軸線方向の摺動を許すように各プローブ22の本体50の両端部を受け入れるべく、矩形の平面形状を有する。また、各板48a、48bの互いに対向する面には、例えば銅、ニッケル及び金の合金からなる接地層すなわちGND層52a及び52bが、各プローブガイド穴48a、48bを除き、その周辺部を一体的に覆って形成されている。図示の例では、両GND層52a及び52bは、該GND層と同一金属材料から成るバイパス路52cにより相互に接続されているが、バイパス路52cを不要とすることができる。
プローブ22は、図2に示されているように、信号用プローブ22a、電力用プローブ22b及び接地用プローブ22cを含む。先ず、図3〜図5に沿って信号用プローブ22aについて説明する。
信号用プローブ22aは、図3〜図5に示すように、例えばニッケル、ニッケル・ボロンやニッケル・リンのようなニッケル合金あるいはタングステンのような金属棒からなる本体50と、該本体の周面に設けられた例えばポリイミドからなる誘電体層54と、該誘電体層上に設けられ、例えば銅、金又は銀のような金属材料から成る金属層56とを含む。
本体50は、前記したように、例えば矩形横断面形状を有する中央部50aを備え、該中央部に連なる両端部は、例えば角錐の先細りの一対の先端50bに帰する。中央部50aの矩形横断面形状は、図3に示されているように、一対の長辺58aと一対の短辺58bとを有する。これにより本体50の厚さ寸法tは、例えば10μmに設定され、また本体50の幅寸法Wは例えば25μmに設定されている。中央部52aの周面のうち、一対の長辺58aのうちの一方を含む周面部分60に誘電体層54が設けられている。誘電体層54は、中央部50a上を本体50の長手方向に沿って帯状に伸び、誘電体層54の長手方向の両端は本体50の前記両端部に達することはなく、両端部から間隔をおく。
誘電体層54は、例えば12.5μmの厚さ寸法hに形成されている。誘電体層54の厚さ寸法hは、プローブ22aが所定のインピーダンス特性を示すように、適宜調整されている。この誘電体層54上には、帯状の金属層56が積層されている。
図2に示す電力用プローブ22b及び接地用プローブ22cは、図3〜図5に示した信号用プローブ22aにおけると同様な本体50を備える。電力用プローブ22bは、基本的には、信号用プローブ22aにおけると同様に、本体50上に誘電体層54を介して金属層56が堆積されている。しかしながら、電力用プローブ22bでは、信号用プローブ22aに比較して、より低いインピーダンスの実現のために、誘電体層54の厚さ寸法hが信号用プローブ22aのそれよりも小さく設定されている。また、接地用プローブ22cは、本体50上に金属層56が直接に形成されている。接地用プローブ22cでは、図示しないが、本体50と金属層56との間に、金属層56に埋設される誘電体層54を形成しても良いが、この場合、誘電体層54は実質的に機能することはない。
各プローブ22(22a〜22c)は、図2に示されているように、各プローブ22(22a〜22c)の前記両端部がプローブ支持体24の各板42a、42bの対応するプローブガイド穴48a、48bから突出するように、プローブ支持体24に組み込まれる。このとき、各プローブ22(22a〜22c)の金属層56は、その両端が対応するGND層52a及び52bに当接する。
各プローブ22(22a〜22c)は、プローブ支持体24への組み込みにより、従来よく知られているように、それぞれの中央部50aに、同一形状及び同一姿勢で整列する曲げ部が導入される。各プローブ22(22a〜22c)の金属層56は、機械的にはプローブ支持体24のGND層52a及び52bに当接することにより、各プローブ22の先端が各板42a、42bからの過剰に突出することを防止するストッパとして機能し、電気的にはGND層52a及び52bに接続され、接地層として機構する。図示の例では、各プローブ22(22a〜22c)は、第1の板42aからの突出量よりも第2の板42bからの突出量が大きくなるように設定されている。
プローブ支持体24の第1の板42aから突出する各プローブ22(22a〜22c)の一方の先端は、前記したように、プローブ基板20の対応する前記接合パッドに当接し、該接合パッドに電気的に接続される。また、プローブ支持体24の第2の板42bから突出する各プローブ22(22a〜22c)の他方の先端は、チャック12上の半導体ウエハ14の対応する電極パッド14aに当接される。このとき、各プローブ22(22a〜22c)はその曲げ部の適正な弾性により、対応する前記接続パッド及び電極パッド14aに適正な押圧力で電気的に接続されることから、被検査体である半導体ウエハ14と前記テスタとが確実に接続される。
このとき、各プローブ22(22a〜22c)の金属層56は、前記したように、プローブ支持体24のGND層52a及び52bに当接して接地層として機能する。また、信号用プローブ22aは、その誘電体層54の厚さ寸法tの設定により、高周波信号の交信が適切に行われる適正インピーダンスに設定されている。したがって、前記テスタと前記被検査体との間での信号用プローブ22aを経る高周波信号の低損失状態での交信が可能となる。さらに電力用プローブ22bは低インピーダンス状態に保持されることから、前記被検査体に効率的に電力を供給することができる。
本発明に係るプローブカード10では、前記したように、信号用プローブ22aは、誘電体層54及び金属層56が本体50を連続的に取り巻くことはなく、ストリップライン構造を呈する。また電力用プローブ22b及び接地用プローブ22cにおいても、それらの誘電体層54及び金属層56が本体50を連続的に取り巻くことはない。したがって、各プローブ22(22a〜22c)は、同軸ケーブル構造のプローブに比較してプローブ間の物理的干渉を招くことなく、プローブ支持体24への狭ピッチでの配置が可能となる。
図示の例では、プローブ22(22a〜22c)の本体50の一方の周面部分60に誘電体層54及び金属層56を設けたが、これに加えて、本体50の周面部分60の反対側にある他方の周面部分あるいは周面部分60に隣合う短辺58bを含む周面部分も誘電体層54及び金属層56を設けることができる。
いずれも場合も、誘電体層54及び金属層56が本体50を連続的に取り巻くことはないので、プローブ支持体24への狭ピッチでの配置が可能となる。
いずれも場合も、誘電体層54及び金属層56が本体50を連続的に取り巻くことはないので、プローブ支持体24への狭ピッチでの配置が可能となる。
しかしながら、図示のとおり、誘電体層54及び金属層56を中央部50aの周方向に連続させることなく、周面部分60にのみ設ける例は、中央部50aの周面が誘電体層54に接触する面積を前記周面が誘電体層54に接触しない面積よりも小さくする、すなわち中央部50aの誘電体層54で覆われた面積が誘電体層54から露出する面積よりも小さくなるようにすることができ、したがって、より狭ピッチ配置を可能とする上で、有利である。また、前記短辺58bを含む周面部分に誘電体層54及び金属層56を積層する場合に比較して、長辺58aを含む周面部分60に誘電体層54及び金属層56を積層することにより、本体50、誘電体層54及び金属層56間の相互の接合面積を大きく設定することができるので、プローブ22a、22bの機械的強度を高める上で有利である。
次に、MEMS法を用いてプローブ22a、22bを製造する方法を図6に沿って説明し、その後プローブ支持体24及びプローブ22(22a〜22c)を含むプローブ組立体の組み立て方法を図7及び8に沿って説明する。
プローブ22の製造のために例えばステンレス板(SUS板)が基板62として準備され、該基板上に感光性レジスト材料の塗布によってレジスト層64が形成される(図6(a))。レジスト層64は図5に示す本体50の平面形状部分が選択露光を受けた後、現像処理を受けることにより、レジスト層64には本体50の平面形状の開口面積を有する凹所66が形成される(図6(b))。この凹所66には、例えば電解あるいは無電解メッキ法によって本体50のための金属材料が堆積され、その表面が研磨加工によって平坦処理を受け、直線状の本体50が形成される(図6(c))。
本体50の前記平坦面を覆うように、レジスト層64上に感光性レジスト材料が塗布され、第2のレジスト層68が形成される((図6(d))。第2のレジスト層68は誘電体層54の平面形状部分が選択露光を受け、その後現像処理を受ける。これにより、第2のレジスト層68には、誘電体層54の平面形状の開口面積を有しかつ本体50上に開口する凹所70が形成される((図6(e))。凹所70内にはポリイミド樹脂材料が充填され、硬化後に研磨加工によって平坦処理を受けて誘電体層54が形成される((図6(f))。このポリイミド樹脂材料の平坦処理時に誘電体層54の調整、設定がなされる。すなわちプローブ22が信号用プローブ22aである場合、誘電体層54の厚さ寸法tは、電力用プローブ22bのそれよりも大きく設定される。
誘電体層54を覆うように、第2のレジスト層68上に感光性レジスト材料が塗布され、第3のレジスト層72が形成される((図6(g))。第3のレジスト層72は金属層56の平面形状部分が選択露光を受け、その後現像処理を受ける。これにより、第3のレジスト層72には、誘電体層54の平面形状に一致して誘電体層54上に開口する凹所74が形成される((図6(h))。この凹所74内には、前記したと同様なメッキ法により、金属層56のための金属材料が堆積され、堆積された金属材料の表面が平面加工を受ける((図6(i))。
その後、第1〜第3のレジスト層64、68及び72がエッチ処理により除去され、前記堆積材料が一体的に基板62から剥離される。これにより直線状のプローブ22a又は22bが完成する。直線状の接地用プローブ22cの製造工程は、誘電体層54のための各工程((図6(d)〜((図6(f))が不要となる。
直線状の各プローブ22(22a〜22c)のプローブ支持体24への組み付けのために、図7に示すように、プローブ支持体24の一対の板42a、42bの対応する各プローブガイド穴48a、48bが直線上に整列するように平行に保持される。この保持状態では、各板42a、42bがスペーサ44により規定される距離よりも大きい間隔をおいて保持される。この保持状態で各プローブ22の一端が対応するプローブガイド穴48a又は48bを挿通されると、続いて各プローブ22の他端が対応するプローブガイド穴48b又は48aを挿通されるように、一対の板42a、42bがスペーサ44により規定される所定の間隔へ向けて相近づけられる。
一対の板42a、42bがスペーサ44により規定される所定の間隔に相対的に移動されることにより、各プローブ22の金属層56は対応するGND層52a及び52bに当接する。
一対の板42a、42bは、各プローブ22の金属層56が対応するGND層52a及び52bに当接した状態で、図8に示すように矢印76で示されるように、第1の板42aが第2の板42bと平行に一方向へずれを与えられる。この各板42a、42bの相互のずれにより、各プローブ22には前記した同一形状及び同一姿勢の曲げ部が導入される。
各板42a、42bは、各プローブ22に前記した曲げ部が導入された状態で、図2に沿って説明したとおり、スペーサ44に螺合するボルト部材46a、46bの締め付けによって一体的に結合される。この各板42a、42bの一体的な結合によってプローブ組立体の組み立てが完了する。このプローブ組立体は、図1に沿って説明したように、プローブ基板20を貫通し支持板18のねじ穴18aに螺合するボルト部材38の締め付けにより、プローブカード10の主要素としてプローブ基板20に組み付けられる。
前記したところでは、自由状態で直線状を保持するプローブ22を用い、該プローブをプローブ支持体24に組み付けることによりプローブ22に曲げ部を導入する例について説明した。これに代えて、予め曲げ部が形成されたプローブを用いることができる。
以下、図9及び図10に沿って本発明の他の具体例に係る信号用プローブ122a及びその製造方法について説明する。
図9(a)には、信号用プローブ122aの製造に適用されるMEMS法で用いる第1のパターンマスク80の平面図が模式的に示されている。このパターンマスク80には、信号用プローブ122aの本体(60)の側面形状を有する透光部80a及び該側面形状に沿って誘電体層(54)の厚さ寸法の間隔をおいて形成される金属層(56)のための側面形状を有する透光部80bが形成されている。
本体(60)の側面形状を有する透光部80aは、一対の直線部82a間でほぼ緩やかなS字状を描く曲線部82bが形成されている。また曲線部82bの一対の縁のうち、金属層(56)のための側面形状を有する透光部80bから隔たった位置にある縁には、図示の例では連続する三角溝84が形成されている。また、透光部80bは、金属層(56)の厚さ寸法tに一致する一様な幅寸法を有しかつ透光部80aに沿ったほぼS字状の曲線部から成り、その一対の縁のうち、透光部80aから隔たった位置にある縁には三角溝84と同様な三角溝86が形成されている。
また、図9(b)には第1のパターンマスク80との整合位置で使用される第2のパターンマスク88の平面図が模式的に示されている。第2のパターンマスク88には、信号用プローブ122aの本体(50)と金属層(56)との間に充填される誘電体層(54)のための側面形状を有し誘電体層(54)の厚さ寸法に等しい幅寸法を有する透光部88aが形成されている。
図10に示す基板62上に図示しない感光性レジストが塗布されると、該感光性レジストがパターンマスク80を用いて選択露光及び現像を受けると、この感光性レジスト層には、透光部80a及び透光部80bに対応した凹所が形成される。透光部80a及び透光部80bに対応した前記凹所に本体(50)及び金属層(56)のための同一金属材料が堆積されると、前記感光性レジストが除去され、これにより基板62上には信号用プローブ122aのための本体50及び金属層56が形成される。
その後、本体50及び金属層56を覆うように図示しないが新たな感光性レジストが塗布されると、該感光性レジストは第2のパターンマスク88を用いて選択露光及び現像処理を受ける。これにより、第2のパターンマスク88で選択露光を受けた前記感光性レジストには、本体50及び金属層56間に開放する凹所が形成され、該凹所に誘電体材料が堆積されることにより、本体50及び金属層56を結合する誘電体層54が形成される。
誘電体層54の形成後、第2のパターンマスク88を用いて選択露光を受けた前記感光性レジストが除去され、本体50、誘電体層54及び金属層56が一体的に、基板62から剥離される。これにより信号用プローブ122aが形成される。
信号用プローブ122aでは、金属層56の誘電体層54に向き合う面と反対側の面である外側面に、透光部80bの三角溝86に対応して金属層56の長手方向と直角な幅方向に互いに平行に伸びる多数の溝92が形成される。また本体50の中央部の誘電体層54に向き合う面と反対側の面である外側面(周面部分)に、透光部80aの三角溝84に対応して本体50の長手方向と直角な幅方向に互いに平行に伸びる多数の溝90が形成される。これら両溝90及び92は、信号用プローブ122aの撓み変形を容易にする。
このようなプローブの撓み変形を容易にする手段として機能する溝90及び92は、前記した例に代えて、金属層56及び本体50の前記外側面への機械的な研削加工により、形成することができる。また溝90及び92に代えて、金属層56及び本体50の薄肉部によって前記した撓み変形を容易にする手段を構成することができる。しかしながら、前記したようにパターンマスク80に三角溝84及び三角溝86を形成することにより、研削加工を施すことなく撓み変形を容易にする手段を形成することが可能になる。
本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。例えば、プローブ22の金属層56の表面及び本体50周面部分60と反対側の周面部分のそれぞれに、前記したと同様な溝(90、92)を研削加工により形成することができる。また、前記したような角柱の本体50に代えて、プローブの本体として例えば円形断面形状を有する本体を採用することができる。
10 プローブカード
14 半導体ウエハ(被検査体)
14a 電極パッド
16 リジッド配線基板
18 支持板
20 プローブ基板
22(22a〜22c)、122a プローブ
22a、122a 信号用プローブ
22b 電力用プローブ
22c 接地用プローブ
24 プローブ支持体
42a、42b プローブ支持体の一対の板
44 スペーサ
48(48a、48b) プローブガイド穴(貫通孔)
50 本体
50a 本体の中央部
50b 本体の先端
52(52a、52b) GND層(接地層)
54 誘電体層
56 金属層
60 中央部の周面部分
90、92 プローブの撓み変形を容易にする手段(溝)
14 半導体ウエハ(被検査体)
14a 電極パッド
16 リジッド配線基板
18 支持板
20 プローブ基板
22(22a〜22c)、122a プローブ
22a、122a 信号用プローブ
22b 電力用プローブ
22c 接地用プローブ
24 プローブ支持体
42a、42b プローブ支持体の一対の板
44 スペーサ
48(48a、48b) プローブガイド穴(貫通孔)
50 本体
50a 本体の中央部
50b 本体の先端
52(52a、52b) GND層(接地層)
54 誘電体層
56 金属層
60 中央部の周面部分
90、92 プローブの撓み変形を容易にする手段(溝)
Claims (15)
- 接地用プローブ、電源用プローブ及び電気信号用プローブを含む多数のプローブと、互いに間隔をおいて平行に配置されそれぞれに各プローブの貫通を許す挿通孔が設けられた一対の保持板を有するプローブ支持体とを含むプローブ組立体であって、
前記一対のプローブ保持板の互いに対向する面の少なくとも一方の面上には、前記挿通孔の開口縁部の近傍を取り巻いて接地層が形成されており、
前記電源用プローブ及び電気信号用プローブは、棒状の金属材料から成る本体と、該本体の両端部を除く中央部の周面に設けられ、前記本体の長手方向に伸びる少なくとも一つの帯状の誘電体層と、前記誘電体層上に設けられた帯状の金属層とを含み、
前記接地用プローブは、棒状の金属材料から成る本体と、該本体の両端部を除く中央部の周面に設けられ、前記本体の長手方向に伸びる少なくとも一つの帯状の金属層を有し、
各プローブは、その帯状の前記金属層の一方の端縁が前記接地層に当接すべく、それらの前記本体の両端部の先端が対応する前記保持板の前記挿通孔から突出して前記支持体に組み込まれているプローブ組立体。 - 前記電源用プローブの前記誘電体層の厚さ寸法は前記電気信号用プローブの前記誘電体層の厚さ寸法よりも小さい、請求項1に記載のプローブ組立体。
- 前記一対の保持板の各挿通孔は等間隔で配置され、対応する前記挿通孔を貫通して配置された各プローブには、同一形状及び同一姿勢の曲げ部が導入されている、請求項2に記載のプローブ組立体。
- 前記一対のプローブ保持板の互いに対向する面の他方の面上には、前記挿通孔の開口縁部の近傍を取り巻いて接地層が形成されている、請求項1に記載のプローブ組立体。
- 前記一対の保持板の両接地層は、バイパス路を経て相互に接続されている、請求項4に記載のプローブ組立体。
- 各プローブには、前記プローブ支持体への組み込み前の自由状態で前記曲げ部が導入されている、請求項3に記載のプローブ組立体。
- 配線回路が設けられた配線基板と、請求項1に記載のプローブ組立体とを含むプローブカードであって、
前記プローブ組立体の前記プローブ支持体は、該プローブ支持体により保持される各プローブの一端を前記配線基板の前記配線回路の対応する各配線路に接続すべく各プローブを前記配線基板に位置決める、プローブカード。 - 棒状の金属材料から成る本体と、該本体の両端部を除く中央部の周面に設けられ、前記本体の長手方向に伸びる少なくとも一つの帯状の誘電体層と、前記誘電体層上に設けられた帯状の金属層とを含むプローブ。
- 前記中央部の周面が前記誘電体層に接触する面積は、前記周面が前記誘電体層に接触しない面積よりも小さい、請求項8に記載のプローブ。
- 前記誘電体層は単一の帯状の誘電体層であり、前記金属層は前記単一の帯状の誘電体に重なって伸長する単一の金属層である、請求項8に記載のプローブ。
- 前記プローブは、少なくとも前記中央部が一対の長辺及び一対の短辺を有する矩形の横断面形状を有し、各辺のうちの一つの辺を含む前記中央部の周面部分を覆って前記誘電体層及び金属層が積層されている、請求項8に記載のプローブ。
- 前記誘電体層及び金属層が積層して形成される前記周面部分は、各辺のうちの一つの前記長辺を含む周面部分である、請求項11に記載のプローブ。
- 前記プローブはMEMS法を用いて形成される、請求項11に記載のプローブ。
- 前記本体及び誘電体層には、該金属層及び前記本体の撓み変形を容易とする手段が設けられている、請求項13に記載のプローブ。
- 前記撓み変形を容易とする手段は、前記金属層の前記誘電体層に向き合う面と反対側の面で前記金属層の長手方向と直角な幅方向に伸びる多数の溝及び前記本体の中央部の前記誘電体に向き合う面と反対側の周面部分で前記本体の長手方向と直角な幅方向に伸びる多数の溝からなる、請求項14に記載のプローブ。
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JP2012266217A JP2014112046A (ja) | 2012-12-05 | 2012-12-05 | プローブ、プローブ組立体及びプローブカード |
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