JP3090477B2 - 垂直型の針を有するプローブカードおよびプローブカードの製造法 - Google Patents

垂直型の針を有するプローブカードおよびプローブカードの製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ウエハに形成された半導体集積回路のチッ
プの良否を検査するプローブカードに関し、特に詳述す
れば、多数の半導体集積回路のチップを同時に検査可能
な垂直型の針を有するプローブカードに関する。
背景技術 最近、半導体集積回路のチップを製造する技術がより
集積化を可能としかつより高機能を可能とするので、集
積回路のチップの寸法も小さくなっている。そして、集
積回路のチップの良否を試験するために次の二種の試験
方法がなされる。
第1の方法は、集積回路のチップをウエハ状態のまま
で試験するウエハプローブ試験方法であり、第2の方法
は、ウエハ状態の集積回路のチップをパッケージ型のチ
ップに製造した後、集積回路のパッケージを試験する最
終テスト方法である。
図1は一般的なウエハプローブ試験装置を示すがこの
装置は前述したウエハプローブ試験のため用いられる。
図1を参照するが、ウエハプローブ試験装置は、ウエハ
状態の集積回路のチップを試験するための集積回路チッ
プ試験システム1と、該システム1に電気的に接続され
る集積回路のチップのテストヘッド2を備え、半導体集
積回路のチップ4Aが形成される。ウエハ4はワーク台6
の頂部に装着され、このワーク台6がウエハプローブス
テーション7に配置される。図2Aに示すプローブカード
3Aは水平な針9を有し、このプローブカード3Aは集積回
路のチップテストヘッド2とウエハ4との間に配され
る。半導体集積回路のチップ4Aの良否を試験するため
に、半導体集積回路のチップ4Aに形成されたパッド5が
プローブカード3Aに装架された水平な針9に接触され、
水平な針9を有するプローブカード3Aが集積回路チップ
試験ヘッド2に電気的に接続される。それ故に、集積回
路チップ試験システム1は、パット5に接触するプロー
ブカード3Aに装着された水平な針9の助けで、半導体集
積回路のチップ4Aの良否を試験できる。
水平な針9を有する常用のプローブカード3Aは図2Aと
2Bに詳細に示される。
一般に、水平な針9の各々は40〜50mmの長さと200〜2
50μmの外径を有す。水平な針9は、好ましくは、タン
グステン(W)のような導電性材料から作られ、これと
は別に、硬度、摩耗性および導電性のような要件を考慮
して、水平な針9の材料として、ベリリウム−コッパー
(Be−Cu)を使用してもよい。又、金(Au)や銅(Cu)
のメッキ材を使用してもよい。
曲がった先端を有する水平な針9を前述した材料の一
つから製造した後、針のモジュールは、プローブカード
3A上に水平な針9を固定させるようエポキシ樹脂からな
るプローブリング10を形成することで完成される。その
後、針のモジュールは既成のプリント配線板(printed
circuit board)即ちPCB基板3のプローブカード上に固
定される。次いで、水平な針9の各々は半田付けでPCB
基板3上に設けた信号パターン上に固定される。この場
合、PCB基板3上に水平な針9を固定させかつ針のモジ
ュールを製造するに必要な一連の処理を実施するため顕
微鏡を用いる。かくして、針のモジュールを製造すると
き、水平な針9の長さを調節しかつその位置を決めるの
がとても難しい。
又、針の先端を曲げるとき、水平な針9に先端の角度
を制御しかつ修正させるのも難しい。信号パターン上に
針を装着させるとき、水平な針間の空隙を維持させるが
困難なため、プローブカードを製造するのに長い時間の
作業とプローブカードの高不良品率といった他の不具合
がある。
さらに、針9の長さによって、周波性特性やインピー
ダンス特性が悪くなるという別の不具合もある。又、針
の配置、幅、長さの制御や修正がより複雑、困難にな
り、不良品率が高い。何故なら、パットの寸法、配列、
ピッチ、位置に応じて針のモジュールを製造するに際し
ての空間が制約され、針を2−4回配置させることによ
り、多数の半導体集積回路のチップを検査する針のモジ
ュールを必ず製造しなければならないからである。これ
は、又、製造できる針の数を制限させる。さらに、又、
一定の値に各針の張力を制御させるのも難しい。
それ故に、前述した問題点、不具合に基因して、パッ
トを半導体集積回路のチップ上に配置させるとき、設計
上の制約があり、これが、最終的に、多数のチップ試験
の阻げとなる。
図3Aと3Bに、他の公知のプローブカードを示す。膜型
のドットプローブカード3Aの構成は水平な針を有するプ
ローブカードの構成と基本的に同じである。膜型プロー
ブカード3Aでは半導体集積回路のチップに装着されるパ
ッド5と接する部分は水平な針でなく、とがった***13
であり、この***13がパット5に柔らかく接する。この
場合、***13が可撓性の膜12により保持され、この膜12
が***13とパット5との間に一定の接触圧を維持させる
働きをする。又、接触力を維持する補助的装置として、
バネ材からなる圧力維持調整具15と圧力維持箱カバー14
とが膜12上に形成される***13をパット5に滑らかに接
触させかつパット5の損傷を防止させる。
膜型ドットプローブカードは、水平な針を有する通常
のプローブカードの多くの欠点を解消する手段となる
が、このプローブカードの構成が水平な針の構成と基本
的に近いものである。故に、前述した不具合は膜型ドッ
トプローブカードにもある。即ち、多数の半導体集積回
路のチップを検査するための膜型ドットプローブカード
の製造上の制約は一定の接触力を維持させるための膜の
寸法上の制約からくるものであり、加えて、膜12の弾性
力を制御するのが難しいことから、接触不良が***13と
パット5との間に部分的に生じるという他の不具合があ
る。又、ウエハとプローブカードの間の接触不良が、隆
起13の長さが非常に短いことから起るであろう。
発明の開示 本発明の目的は、前述した従来技術の不具合を解消さ
せるため、切欠きを形成している垂直な針を有するプロ
ーブカードを提供することにある。
本発明の他の目的はパットと針との間の信頼性のある
接触を提供することにある。
本発明の別の目的は、複数個の半導体集積回路のチッ
プを同時に検査可能とすることにある。
前述の目的を達成させるため、本発明のプローブカー
ドは垂直な針と該針を保持する上部固定板および下部固
定板とを有する針のモジュールと、前記下部固定板に付
着しかつテーパ状の外周面を有するリングと、前記リン
グの下方への動きを規制するよう前記リングを保持する
テーパ状の内周面を有するガイドリングと、上面に信号
パターンが形成されかつ中央部に針のモジュールの少な
くとも一部を納める空間を有するPCB基板と、および前
記リングの動きを許容する空間を形成するよう前記ガイ
ドリングと前記PCB基板との間に配された空間形成装置
とを有し、前記リングのテーパ状の外周面が前記ガイド
リングのテーパ状内周面に接するプローブカードである
ことを特徴とする。
図面の簡単な説明 本発明の構成と方法は添付図面と関連させて記載され
る次の実施例の記述からより理解されよう。
図1は集積回路のチップのプローブ試験を実施するた
めの一般のウエハプローブ試験装置の斜視図である。
図2Aは集積回路のチップのプローブ試験を実施するた
めの水平な針を有する通常のプローブカードの平面図で
ある。
図2Bは図2Aに示した水平な針を有するプローブカード
の断面図である。
図3Aは集積回路のチップのプローブ試験を実施するた
めの通常の膜型ドットプローブカードの平面図である。
図3Bは図3Aに示した膜型ドットプローブカードの断面
図である。
図4Aは本発明の集積回路のチップのプローブ試験を実
施するための垂直な針を有するプローブカードの平面図
である。
図4Bは図4A内に示された垂直な針を有するプローブカ
ードの実施例の断面図である。
図4Cは本発明による垂直な針を有するプローブカード
に使用する複数の針の斜視図である。
図5は本発明の他の実施例による集積回路のチップの
プローブ試験を実施するための垂直な針を有するプロー
ブカード、バネ制御体を該プローブカードに取付けてい
る例の断面図である。
図6は本発明の別の実施例による集積回路のチップの
プローブ試験を実施するための垂直な針を有するプロー
ブカード、空気や流体のバッファー制御体を該プローブ
カードに取付けている例の断面図である。
発明の詳細な説明 図4Aは本発明による垂直な針を有するプローブカード
の平面図であり、ガイドリング16が信号パターン11を形
成するプリント配線板即ちPCB基板3の下面に固定され
る。図4Bに示した垂直な針のモジュール17とリング18が
ガイドリング16の内部に配される。ガイドリング16とリ
ング18とが銅、アルミニウム、ステンレス、スチールの
ような金属から、又、テフロン、プラスチックや熱可塑
性樹脂のような非金属材から、重量、硬度、温度特性、
表面摩擦力等を考慮して作られる。
図4Bは垂直な針19を有するプローブカードの実施例の
断面図であり、信号パターン11はPCB基板3の上に形成
される。垂直な針19が上方の固定板20と下方の固定板20
Aとに形成された孔に挿入される。円形のガイドリング1
6が、ガイドリング固定板23により、PCB基板3の下部に
取付けられる。ガイドリング固定板23は垂直な針19を動
かすための空間を作る。空間はリング18の補助ユニット
を装着するための付加空間として利用し、垂直な針19を
有するプローブカードのパットへの押圧力を制御させ得
る。垂直な針のモジュール17がPCB基板3の中央孔部分
に形成される。
垂直な針19がモジュール17の上方の固定板20と下方の
固定板20Aに固定され、モジュール17がリング18に取付
けられる。信号パターン11が信号線21により垂直な針19
の各々に接続される。信号線21が閉型のカバー22により
覆れかつ保護される。図1に示された垂直な針19とパッ
ト5との間の接触は、リング18の重量を含む針のモジュ
ール17の重みと垂直な針19の小さな弾性力の双方により
制御され、図4Cに示した針19に形成した切欠き24は後述
されよう。
図4Cは下方の固定板20Aに固定された複数の垂直な針1
9を示す。種々な形の切欠き24が垂直な針19に形成でき
る。
切欠き24は、図1に示したパット5と垂直な針19との
間の接触力の制御をなす質量制御方法に加えて、垂直な
針19自身の曲げに基因する弾性力による針19とパット5
との間の好ましい接触(図1)のためのものである。
又、垂直な針19は、該針19を固定板20、20Aに固定した
ときに生じる高さ方向の誤差を補償させるため、小さな
弾性力を持たせる形状となっている。それ故に、垂直な
針19自身は、高さの小さな差からくる接触不良を補うこ
とを可能とさせる。
即ち、本発明の垂直な針を有するプローブカードは、
針の全接触を制御させ得る質量制御方法と、各々の垂直
な針の高さの小さな差を制御できる垂直な針に形成した
切欠き方法との組合せを利用する。
切欠きが形成される針の製造法を説明する。最初に、
板の表面に複数個の細長い溝を設け、垂直な針19を溝を
用いて板に据えつける。その後、フォトレジストのよう
な塗膜を垂直な針19の各々に付ける。そして、塗膜を、
写真石版手法を用い切欠きを形成する針19の各部から除
去する。垂直な針19を据えつけた板をエッチング溶液内
にドブづけし、針19のエッチング処理の完了後、塗膜の
残部を洗浄液により除去させる。最後に、切欠きを形成
した垂直な針19が針を板から取外すことで得られる。最
終製品としての垂直な針19の導電性と半田付け特性のた
めに、かつ最終製品としての垂直な針19の酸化と他の化
学反応を防止するために、垂直な針19にニッケル、クロ
ムニウム、銅、又は金メッキをつける。
切欠きを作る前述の方法に加えて、正確な切削やレー
ザ加工により垂直な針19に切欠きを形成させることもで
きる。
図5は、本発明の他の実施例による垂直な針を有する
プローブカードの断面図である。バネ制御体が図5に示
されたプローブカード内に組込まれる。即ち、リング18
と上方のPCB基板3との間に、板バネのようなバネ25の
補助具を付加的に取付けることにより、パット5と垂直
な針19との間の接触力が制御され、この接触力がパット
5と垂直な針19との間に望ましい接触を作ることを可能
にさせる。
図6は、本発明による別の実施例の垂直な針19を有す
るプローブカードを示す。図6に示した垂直な針19を有
するプローブカードの接触力が空気の袋や液体の袋のよ
うなバッファー26を用いる方法により制御される。バッ
ファー26は図4Bに示されたリング18を用いる接触圧制御
法に組込まれる。それ故に、バッファー26とリング18と
の組合せが、垂直な針19とパット5との間の良好な接触
を提供でき、その間、パット5は損傷に対して保護さ
れ、図1に示した集積回路4の試験をする。
図1に示したパット5と垂直な針19との間の接触力を
制御させるため、水圧や空気圧、大気圧を使用するピス
トン手法を、他の制御法として、使用できる。
前述した如く、本発明による垂直な針を有するプロー
ブカードは次の利点を有す。即ち、多くのチップを試験
できるプローブカードが容易に製造できる。針のモジュ
ールの構成がマトリックスタイプを有するのでパットと
針の位置を自由に設計できる。プローブカードを自動的
にかつ簡単に製造でき、プローブカードの製造コストを
下げさせ得る。
記述しかつ図示した特別のプローブカードは前述した
本発明の目的や効果を十分達成できるけれども、これは
本発明の好ましい実施例の単なる例示でありかつ添付し
た請求の範囲以外の構成、設計や方法に限定することを
意図するものでない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−276073(JP,A) 特開 平1−255240(JP,A) 特開 平5−80124(JP,A) 特開 平6−222081(JP,A) 実開 平4−3363(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 1/073 G01R 31/28 H01L 21/66

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】垂直な針と該針を保持する上部固定板およ
    び下部固定板とを有する針のモジュールと; 前記下部固定板に付着しかつテーパ状の外周面を有する
    リングと; 前記リングの下方への動きを規制するよう前記リングを
    保持するテーパ状の内周面を有するガイドリングと; 上面に信号パターンが形成されかつ中央部に針のモジュ
    ールの少なくとも一部を納める空間を有するPCB基板
    と;および 前記リングの動きを許容する空間を形成するよう前記ガ
    イドリングと前記PCB基板との間に配された空間形成装
    置とを有し、 前記リングのテーパ状の外周面が前記ガイドリングのテ
    ーパ状内周面に接するプローブカード。
  2. 【請求項2】前記針の外表面に切欠きを形成し、該切欠
    きが前記針をICチップパットに接触させたとき針の曲げ
    に対し弾性力を付与することを特徴とする請求の範囲第
    1項記載のプローブカード。
  3. 【請求項3】前記PCB基板と前記リングとの間に配され
    かつ前記針のモジュールの動きを制御する手段を有する
    請求の範囲第1項記載のプローブカード。
  4. 【請求項4】前記針のモジュールの動きを制御する手段
    が板バネであることを特徴とする請求の範囲第3項記載
    のプローブカード。
  5. 【請求項5】バッファー装置が前記リングと前記PCB基
    板との間に形成されることを特徴とする請求の範囲第1
    記載のプローブカード。
  6. 【請求項6】上記のバッファー装置が空気袋である請求
    の範囲第5項記載のプローブカード。
  7. 【請求項7】前記のバッファー装置が液体袋である請求
    の範囲第5項記載のプローブカード。
  8. 【請求項8】前記のバッファー装置は水圧または空気圧
    を利用するピストンであることを特徴とする請求の範囲
    第5項記載のプローブカード。
  9. 【請求項9】PCB基板の上面に形成された信号線と該信
    号線とに電気的に連結される前記針とを保護するために
    PCB基板の上部に形成された閉型カバーをさらに含むこ
    とを特徴とする請求の範囲第1項記載のプローブカー
    ド。
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