JP2571516B2 - プローブカード - Google Patents
プローブカードInfo
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- probe
- pin
- contact
- clamper
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- Expired - Lifetime
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- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
- Measuring Leads Or Probes (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
し、詳しくは、電気的なテストのためにウエハ上のIC
等にコンタクトするプローブカードに関する。
のコンタクトパッドが微細で狭ピッチであることから、
これとのコンタクト部にテーパ形状で片持ち式のプロー
ブピンが一般的に用いられている。このプローブピン
は、電解研磨等によってピンごとに製造される。そし
て、これらのテーパ形状のプローブピンを扇状に並べて
基板に取り付ける工程や、ICのパッドの配置に合わせ
て先端のコンタクト部を曲げて高さやピッチを揃える工
程を経て、プローブカードが完成する。これらの工程は
俗に針立てとも呼ばれ、その作業には職人芸が要求され
る。
ーブカードは、テーパ状のプローブピンを採用し、職人
芸に依存して作られている。しかし、ICの高集積化が
進むに連れ、プローブカードについても多ピン化、狭ピ
ッチ化の要求が厳しくなるばかりである。一方、かかる
要求に応え得る高度な技能者は極めて限られる。このた
め、ピン先高さのばらつき等に起因して製品の性能がば
らついて信頼性が低下しがちである。
ンの高さ調整は、弾性を有するピンを塑性変形するまで
曲げてピンごとに行わなければならないため、高さが揃
い難く、調整作業も繁雑で困難である。しかも、製造時
ばかりでなく使用途中にもしばしば困難な再調整作業が
必要とされ、取り扱いにも難がある。例えば80μmピ
ッチのプローブカードは至高の芸術品の如く慎重に取り
扱われるが、それでもピン先の高さや位置の再調整が度
々必要とされる。このため、このタイプのプローブカー
ドでは、生産性のみならず保守性(メンテナンス性)も
良くなく、ICの進歩についていけなくなりつつある。
によって形成したプローブピンを持つプローブカードが
提案されているが、ドライエッチングでは生産性が悪過
ぎ、ウエットエッチングではテーパエッチの発生等によ
りピンの断面形状が悪くて必要なコンタクト力が確保で
きない等の欠陥がある。また、異方性材料を用いて断面
形状を確保しても材料が限定されるため導電性が確保で
きない。さらにはコンタクト部分をピンにすることを諦
めて樹脂基板上の配線パターンにパッドを付けて押し付
けるタイプのプローブカードもあるが、これでは、いわ
ゆるオーバードライブが確保できないことから、コンタ
クト圧(プローブピンとしての接触力)がばらつき易く
接触抵抗が不安定で信頼性に欠ける。
ようなプローブカードは、実験的あるいは限定的な使用
は別として、ピン先の高さ調整等の実用上の問題を論じ
得る段階にすら達しておらず、実用に耐えない。この発
明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するも
のであって、多ピンで狭ピッチのICのプローブテスト
にも適し、ピン先の高さ調整が容易な構成のプローブカ
ードを実現することにある。
のこの発明のプローブカードの構成は、基板層の上にテ
スト用コンタクトピンの材質に被着又は結合する材質の
第1の金属層を形成しこの第1の金属層の上にテスト用
コンタクトピンに供される第2の金属層をメッキ処理に
より形成してこの第2の金属層の上にテスト用コンタク
トピンに供される部分以外をカバーするフィルムを被着
し基板層と前記第1の金属層とからなる部分を分離する
ことにより形成された複数の配線パターンと、これら配
線パターンの途中または後端側にそれぞれ設けられた第
1の接触端子とを有しフィルムをベースとするフレキシ
ブル基板と、それぞれの前記第1の接触端子に接触する
第2の接触端子がそれぞれに設けられた複数の配線パタ
ーンを有し、それぞれの前記第1の接触端子がそれぞれ
の前記第2の接触端子と接続されるように前記フレキシ
ブル基板が前記第1の接触端子側の部分で固定されたカ
ード基板と、前記フレキシブル基板のうち前記先端部側
の部分を上方から支承するためのクランパと、その後方
部分で前記カード基板に固定され、その前方部分に前記
クランパが固定され、前記前方部分と前記クランパとで
前記フレキシブル基板を直接又は間接的に挟持し、前記
フレキシブル基板のそれぞれの前記先端部をプローブピ
ンとして支持する支持体と、を備え、前記クランパのう
ちで前記先端部に近い部分に貫通めねじが設けられ、前
記貫通めねじに螺合しておねじが挿着され、前記おねじ
が前記先端部の高さ調整用ねじとして前記支持体の前記
前方部分のうちで前記先端部に近い部分を押すものであ
る。
あっては、支持体が、フレキシブル基板の配線パターン
の先端部をプローブピンとして支持する。これにより、
フレキシブル基板の配線パターンがその先端部でウエハ
上のICやICチップにコンタクトすることができる。
また、フレキシブル基板の配線パターンとカード基板の
配線パターンとが、それぞれの接触端子同士接続され
る。これにより、このプローブカードは、プローバに挿
着されると、フレキシブル基板の配線パターンとカード
基板の配線パターンとを介して、ICとテスターとの間
を接続しうる。
チの相違等に対する整合が採られて電気的な結合がサポ
ートされ、ICのプローブテストが可能となる。さら
に、プローブピンとしての先端部を有する配線パターン
のフレキシブル基板が、メッキ処理に基づいて製造さ
れ、かつ、そのコンタクトピンの接触面が金属層に電気
メッキをした上でこの金属層を剥がした面を使用する。
これにより、プローブピンの接触面の先端側の高さが揃
うので、ICのパッドとプローブピンとの接触が均一に
行われる。その結果、接触させた時点で全体的にばね性
を持ち、プローブピンごとにばねにより加圧したり、特
別にプローブピンに大きな偏倚を与えるような機構,装
置が不用になり、小型なものにプローブ針として組み込
むことが可能になり、さらにクランパによる加圧だけで
十分な接触圧を得て、かつ、ねじの調整でクランパを変
位させて簡単にピンの高さ調整をすることができる。そ
の結果、小型なプローブカードが実現できる。特に、狭
ピッチで多ピン化を図った場合には、プローブピンの高
さが精度良く揃うので、多ピンで狭ピッチのICのプロ
ーブテストに適する。
しての先端部に近い部分に貫通めねじが設けられてお
り、この貫通めねじに螺合しておねじが挿着される。そ
して、このおねじがプローブピンの高さ調整用ねじとし
て支持体の前方部分のうちでプローブピンに近い部分を
押す。この押し込み量を変えると、支持体の前方部分に
保持されたクランパは、そのうちでプローブピンに近い
部分が上下する。すると、これに連れて、フレキシブル
基板の支承部位も上下し、さらにプローブピンも上下す
る。そこで、プローブピンの高さを調整することができ
る。
は上述の如く高さが揃っているので、フレキシブル基板
をカードに組み込んだ際に発生するフレキシブル基板全
体あるいはフレキシブル基板のうち纏まった部分につい
ての一体的な又は一様な傾斜等に起因するピン先の高さ
についての傾きを調整するだけでよい。そこで、高さが
正確に揃うように多数のプローブピンを曲げるという面
倒で困難なピン単位での高さ調整をする必要がなく、安
直にねじを回すことで調整が済んでしまう。よって、ピ
ン先の高さ調整が容易になる。したがって、この発明の
プローブカードは、多ピンで狭ピッチのICのプローブ
テストにも適し、ピン先の高さ調整が容易なものであ
る。
照して詳細に説明する。図1から図5に、プローブカー
ドの構成を示す。図1は、プローブカードの一辺につい
てその要部の断面図である。図2は、一部断面の斜視図
である。なお、断面のハッチングは割愛した。図3は、
展開図である。図4は、(a)がクランパ70の取り付
け前の状態についての要部の平面図、(b)が最終状態
についての要部の平面図である。図5は、フレキシブル
基板50を示し、(a)が正面断面図、(b)が底面図
である。なお、フレキシブル基板50については、フィ
ルム15が透明で配線パターン14等が透けて見えるも
のとして図示する。
形成された配線パターン、14dは配線パターン14の
先端部としてのプローブピン、15はその配線パターン
14を支持するフィルムであり、これらは一体としてフ
レキシブル基板50を構成する。20は、ステンレス製
又は真鍮製の支持体であり、フレキシブル基板50のう
ちプローブピン14dに近い部分を受ける傾斜面を前方
(図1では右方、図4では中央開口部側)に有し、カー
ド基板への水平な取り付け面を後方(図1では左方)に
有する。この傾斜面は、上から見ると前方を短辺とする
台形である(図2参照)。
ート、40は上面に配線パターンを有するプリント基板
であり、プリント基板40が補強プレート30によって
補強されてハードなカード基板が構成される。なお、プ
リント基板40が十分にハードであれば、補強プレート
30は省いてもよい。60は、前方を短辺とする台形プ
レートのクランパであり(図2および図4参照)、支持
体20の傾斜面上に重ねられた絶縁シート21とフレキ
シブル基板50とクランププレート64の上にさらに重
ねられた状態でボルト61によって支持体20に取り付
けられる(図1参照)。これにより、フレキシブル基板
50のうちプローブピン14d側の部分を上方から支持
体20の傾斜面に固定するとともに、その前縁部でプロ
ーブピンを上方から支承する。なお、クランパ60には
貫通めねじ62が設けられているが、これについては後
述する。
ランパ、72はボルトであり、80は検査対象のICの
イメージである。プリント基板40の上面の配線パター
ンの両端側には接触端子が設けられている。その一方の
接触端子は、フレキシブル基板50のプローブピン14
dに連なる配線パターン14の後端側接触端子14eと
重ね合わせられ、フレキシブル基板50のフィルム15
の上からOリング71とクランパ70とボルト71によ
って固定されて、配線パターン14との接続状態が保た
れる。プリント基板40の上面の配線パターンの他方の
接触端子はカードのプローバへの挿着時にカードエッジ
接続あるいはスプリングピンコンタクト等によってテス
ター側と接続される。この構造により、プローブピン1
4d等を介してIC30とテスターとの電気的結合が確
保される。
の部分からなり(図4参照)、その短辺を内側にしてカ
ード基板の補強プレート30の中央下部にボルト72に
よって取り付けられる。その傾斜面上には、上述の如
く、フレキシブル基板50の先端部がプローブピン14
dとして支持されている。そして、このプローブカード
がプローバによって駆動されて、プローブピン14dが
IC80のコンタクトパッドに接触し、さらにオーバー
ドライブがかけられると、傾斜したプローブピン14d
がIC80のコンタクトパッドを僅かにスクラッチす
る。
る。そこで、検査結果の信頼性が向上する。なお、IC
80のコンタクトパッド部又はプローブピンの先端にバ
ンプが設けられているような場合には、バンプの高さの
範囲でオーバードライブがかけられるので、プローブピ
ンが予め傾斜している必要はない。あるいは逆向きに傾
斜していてもよい。
ン14dに近い部分に貫通めねじ62が設けられてい
る。貫通めねじ62には螺合しておねじ63が挿着さ
れ、このおねじ63が支持体20のうちでプローブピン
14dに近い部分を押す。この状態で、おねじ63を回
転させると、支持体20に対するおねじ63の押し込み
量が変化する。この押し込み量を変えると、支持体20
に対してその後方がボルト61で保持されたクランパ6
0は、支持体に対して僅かに傾斜し、プローブピン14
dに近い前方部分が上下する。
ランパ60との間隙が変わり、これに連れて、フレキシ
ブル基板50を支承する前縁部位も上下する。支承部位
が上下すれば、支承されているフレキシブル基板50も
上下し、さらにプローブピン14dも上下する。そこ
で、おねじ63を回転することで、プローブピン14d
の高さを調整することができる。また、調整用ねじ63
は、配線パターンを避けるべく、通常は各辺の両脇に設
けられる。そして、それぞれの押し込み量を変えること
で、クランパ60の前縁部の傾きも調整できる。
2に挿着されたおねじ63が、プローブピン14dの高
さ調整用ねじとして機能する。なお、図1では、おねじ
63が絶縁シート21を介して支持体20を押している
が、この部分だけ絶縁シート21を切り欠いておねじ6
3が支持体20を直接押すようにしてもよい。また、フ
ィルム15や絶縁シート21等が比較的変形し易いこと
から、おねじ63の回転だけでクランパ60が変位し、
大抵はそれで十分であるが、それだけでは変位量が不足
する場合には、ボルト61を少し緩めればよい。
上下させることにより、プローブピンの高さを高い精度
で揃えることができる。ところで理論上は全部品の加工
精度が十分に高ければ調整ねじを設けるまでもなく単に
クランパ60で押さえればよいともいえるが、これは、
加工コストが高くて現実的でない。これに対し、調整ね
じを設けて高さ調整をすることにより、支持体20や補
強プレート30、プリント基板40について要求される
加工精度が緩和される。そこで、加工コストと調整コス
トとを比較すると、完全な無調整化を図るよりも調整ね
じを設けて調整の容易化を図る方が現実的である。
の模式図を示す。これは説明用のものであり、実際のも
のは、プローブピンの数が数十から数百であるのが一般
的であって、ピッチも一定とは限らない。フィルム15
は、IC80のコンタクトパッドの配置部分より大きい
ほぼ矩形の開口を中央に有する(図5における15b参
照)。そして、この開口15bのそれぞれの辺に沿って
それぞれの先端部(14d等)が突出している。
ローブピンとして機能するとともに、プローブピン14
dの先端とIC80のコンタクトパッドとの接触状態が
監視可能となる。なお、フレキシブル基板50が傷むこ
となく容易に変形し得るように、開口の隅部に切り込み
を設けてもよい。また、これをほぼ対角線に沿って(図
5における一点鎖線参照)分割した4っつの台形形状の
ものの組み合わせとして構成してもよい(図3における
展開図参照)。
がIC80のコンタクトパッドの配置に対応して設けら
れ、これに連なる配線パターン14の後端側にはプリン
ト基板40の接触端子の配置対応の広いピッチで接触端
子14eが設けられている。これにより、ICの微細で
狭ピッチのパッドとプリント基板のさほど微細でないピ
ッチとの間の整合を採ることができ、ひいては、ICの
微細で狭ピッチのパッドとテスター側の広いピッチのス
プリングピン等との間の整合を採ることができる。
全部には設けられておらずその一部の辺だけに設けられ
ている場合には、これに対応する部分にプローブピンが
あればよい。また、同様のことが支持体20についても
言える。この場合も、台形形状の4つの部分のそれぞれ
に該当する個別の部品のうち、IC80のコンタクトパ
ッドの配置に対応して決まる部品の組み合わせからプロ
ーブカードを構成することができる。
ン14+フィルム15)の製造方法について、説明す
る。図6に、各工程における断面模式図を示す。なお、
以下、プローブピンを単にピンと呼び、配線パターンを
パターンと呼び、ピン14dとパターン14eを合わせ
た配線パターン14をもピン14と呼ぶ。また、ピン1
4等とフィルム15との全体をピンフィルム体(14+
15)と呼ぶ。
形成工程と、メッキ処理工程の前半部であるレジストパ
ターンの形成工程と、メッキ処理工程の後半部として第
2の金属層を形成する電解メッキ工程と、フィルムの被
着工程と、分離工程の前半部である剥離工程と、分離工
程の後半部である除去工程とからなる。なお、ピン14
の材質は、強度や靱性の観点からNiが良い。さらに、
Pd等を含ませることもある。また、導電性を重視する
場合には、金をコーテングして導電性を高くするとよ
い。あるいは、Niに代えてベリリュウム銅を用いても
良い。以下、各工程をこの順に説明する。
のステンレス板10の上に、第1の金属層としての銅層
11を薄く電解メッキで形成する。第1の金属層として
銅を用いるのは、Ni製のピン14等との被着性に優れ
ること、ステンレス板10に対する被着力がNi製のピ
ン14等に対するフィルム15の被着力よりも弱いこ
と、良い電導体であることからである。銅はステンレス
よりも導電性に優れるので、電解メッキが素早く且つ均
一に行われる。なお、ステンレス板10は、鏡面仕上げ
されて、その表面が平坦であり、しかも平滑である。
の上にフォトレジスト12をコーティングし(図6の
(a)参照)、これにマスク13を介して露光する(図
6の(b)参照)。これにより、マスク13に対応する
パターンをレジスト12に転写する。さらに、これを現
像してマスク13に対応するパターンのレジスト12を
形成して、銅層11の上にレジストマスクを施こす(図
6の(c)参照)。
いない部分に表れている銅層11の上方の空隙12a
に、Niを電解メッキにより付着成長させて形成する
(図6の(d)参照)。Niメッキの終了後は、レジス
ト12を除去してマスクを取り除く(図6の(d)参
照)。このようにして形成されたNi層は、ピン14に
供されるものである。
上にピン14dに供される部分以外のパターン14e等
をカバーするポリイミドのフィルム15を被着する。具
体的には、接着用プラスチック15aを挟んでフィルム
15の上方から平坦な押圧面の治具で熱圧着する(図6
の(f)参照)。これにより、プラスチック側がピン1
4に合わせて一部変形するので、Ni層(14)の上面
に存在する微少な凹凸や厚さのむらが吸収される。その
結果、ピンフィルム体(14+15)の厚さを一様にす
ることができる。
る(図5参照)。この開口15bの部分をピン14dの
部分に対応させてフィルム15をピン14に接着する。
これにより、ピン14dの部分が片持ちばりの状態でフ
ィルム15に支持され、フィルム15がピン14d等を
纏めて一体として支持する基板として利用される。
フィルム15とでなる部分を、ステンレス板10と銅層
11との間で、ステンレス板10から引き剥がして分離
する。第1の金属層の形成工程の説明で既述の如くステ
ンレス板10に対する被着力がNi製のピン14等に対
するフィルム15の被着力よりも弱いことから、フィル
ム15等を損なうことなく、これらは容易に分離する。
除去工程は、銅層11をNi層(14)からウエットエ
ッチングで除去する。銅層11が薄いので、選択比の高
いエッチング液を用いてNi層(14)を損なうことな
く、銅層11が除去される。これにより、フィルム15
とピン14とからなる部分が、ステンレス層10および
銅層11から分離される。
4は、その断面がほぼ矩形状(通常50μm×50μ
m)である。そこで、片持ちばり状に曲げられてコンタ
クトしたときに、三角断面や円形断面等のものよりも大
きなコンタクト圧とオーバードライブ能力を発揮するこ
とができる。また、斜め方向の曲げ剛性が大きくて斜め
に曲がることが少ない。そこで、ピッチを狭くしても不
都合がない(約80μm)。
14b,14cは、ステンレス板10の表面が平坦であ
ることに対応して、それらの高さが揃っている。そこ
で、ピン先の高さ調整の作業をする必要が全くない。な
お、これとは裏返しの状態でピンフィルム体22を用い
ることも可能であり、この場合は側面14a,14b,
14cの反対側の側面がコンタクト面となるが、この場
合もやはり上述の場合とほぼ同程度にピン先の高さが揃
う。さらに、ICとコンタクトしたときに引張応力が掛
かる側面14a,14b,14cは、ステンレス板10
の表面が平滑であることに対応して、表面状態が滑らか
である。そこで、表面の平滑度の影響を受ける疲労強度
が増して、繰り返し使用回数が向上する。
ム体(14+15)すなわちフレキシブル基板50は、
そのフィルム15がプローブピン14dを支持する支持
板としての機能を果たす。そこで、これらを一体として
クランプしそのピン先の高さ調整も一体として行うこと
ができるので、プローブカード製造に際しての職人芸が
不要となる。このようにして構成されたプローブカード
は、プローバに挿着されてテスターと電気的に接続さ
れ、ウエハ上のICに対するプローブテスト等に供され
る。
発明のプローブカードにあっては、メッキ処理により形
成された複数の配線パターンを有しこれらの配線パター
ンのそれぞれの先端部が基板に支持されることなく露出
し後端側に第1の接触端子を有するフレキシブル基板
と、それぞれの第1の接触端子に接触する第2の接触端
子がそれぞれに設けられた複数の配線パターンを有する
カード基板と、フレキシブル基板の先端部側の部分を上
方から支承するクランパと、それぞれの先端部をプロー
ブピンとして支持する支持体と、を備え、クランパの貫
通めねじに挿着されたおねじがプローブピンの高さ調整
用ねじとして支持体を押す。これにより、多ピンで狭ピ
ッチのICのプローブテストにも適し、ピン先の高さ調
整が容易な構成のプローブカードを実現することができ
るという効果がある。
実施例について、その一辺の要部の断面図である。
図である。
がクランパ70の取り付け前の状態についての要部の平
面図、(b)が最終状態についての要部の平面図であ
る。
の模式図であり、(a)が正面断面図、(b)が底面図
である。
およびプローブピンの製造工程を示す。
Claims (1)
- 【請求項1】基板層の上にテスト用コンタクトピンの材
質に被着又は結合する材質の第1の金属層を形成しこの
第1の金属層の上に前記テスト用コンタクトピンに供さ
れる第2の金属層をメッキ処理により形成してこの第2
の金属層の上に前記テスト用コンタクトピンに供される
部分以外をカバーするフィルムを被着し前記基板層と前
記第1の金属層とからなる部分を分離することにより形
成された複数の配線パターンと、これら配線パターンの
途中または後端側にそれぞれ設けられた第1の接触端子
とを有し前記フィルムをベースとするフレキシブル基板
と、 それぞれの前記第1の接触端子に接触する第2の接触端
子がそれぞれに設けられた複数の配線パターンを有し、
それぞれの前記第1の接触端子がそれぞれの前記第2の
接触端子と接続されるように前記フレキシブル基板が前
記第1の接触端子側の部分で固定されたカード基板と、 前記フレキシブル基板のうち前記先端部側の部分を上方
から支承するためのクランパと、 その後方部分で前記カード基板に固定され、その前方部
分に前記クランパが保持され、前記前方部分と前記クラ
ンパとで前記フレキシブル基板を直接又は間接的に挟持
し、前記フレキシブル基板のそれぞれの前記先端部をプ
ローブピンとして支持する支持体と、 を備え、前記クランパのうちで前記先端部に近い部分に
貫通めねじが設けられ、前記貫通めねじに螺合しておね
じが挿着され、前記おねじが前記先端部の高さ調整用ね
じとして前記支持体の前記前方部分のうちで前記先端部
に近い部分を押すことを特徴とするプローブカード。
Priority Applications (1)
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-
1993
- 1993-05-20 JP JP5141577A patent/JP2571516B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH06334005A (ja) | 1994-12-02 |
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