JP3694290B2 - probe - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はLSIチップなどの半導体デバイスの電気的諸特性を測定するプローブカードのプローブに関する。
【0002】
【従来の技術】
LSIチップなどの半導体デバイスの電気的諸特性を測定するプローブカードのプローブは、半導体デバイスの電極パッドに押圧接触(オーバードライブ)させられる。半導体デバイスはますます高集積化し、電極数もさらに多くなり、かつその電極間隔も微細ピッチとなる。今後のプローブカードには、高精度、微細ピッチ、高周波特性の向上などへの対応が強く求められている。これに対し、従来のプローブカードのプローブには、1枚のプローブ部の先端に、半導体デバイスなどの測定対象物の電極パッドに先端で接触する接触部を有したカンチレバー型針の構成をしたプローブがある(特許文献1参照)。
【0003】
図5は、従来のプローブを含むプローブカードの断面構造を示す概念図である。特許文献1に開示されているものと同様な図5において、カンチレバー型針の構成をしたプローブ50は、弾性体からなる導電性のプローブ部51をほぼ水平に1枚配置している。プローブ部51の一方の端には、測定対象物(図示省略)の電極パッド56に先端が接触する先端部55を有する接触部52があり、他方には、印刷配線などの基板53に接続するための接続端子部54が設けられている。プローブ部51は1枚から構成された弾性体で形成され、長さL、厚さtの形状を持つ。図5に示す従来の技術では、微細ピッチに配列された電極に対応したプローブカードを実現するためには、微細に並べたプローブ50の形状をますます小さく、従って、上記1枚からなるプローブ部51の形状の長さLをますます短く設定する必要がある。
【0004】
【特許文献1】
特許公報第3058919号
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術によるプローブでは、測定対象物の微細ピッチに配列された電極パッドへの対応を追求して行くと、配置されるプローブの形状を小さく、従って、上記1枚から構成されたプローブ部の板バネの形状の長さLを短く設定して行く必要がある。しかし、1枚からなる板バネ状のプローブ部では長さを短くすると、接触による圧力が上がり、応力も上がって、材料の応力限界を越える可能性がある。一方で、従来、上記の長さを短くした一本のプローブ部において、上記応力を低減するために、プローブ部の厚さを薄くすると、接触の圧力が極端に低下して必要な圧力を確保することができなくなる。接触の圧力が低下することにより、微細ピッチに配列された電極パッドとの良好な導通を得ることができなくなり、電気的接触が悪化し、正確な特性の測定が不可能になり、ファインピッチのプローブカードへの適応が困難であるという問題があった。
【0006】
本発明は、半導体デバイスの電極パッドに接触するプローブにおいて、微細ピッチに配列された電極パッドに対しても、良好な導通を得ることができ、電気的接触を良化させた高精度で高性能な微細小型のプローブを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、本発明のプローブは、その解決手段として、電極パッドに接触する接触部を先端に有したプローブ部と、プローブ部を一方の端で略直角に支持した針支柱と、針支柱の他方の端に基板に接続するための接続端子部とを有したプローブであって、プローブ部と接続端子部との間で、針支柱に略直角に支持された、かつプローブ部に沿って略平行に配置された少なくとも1枚の導電性の副プローブ部を設け、接触部が電極パッドに接触するオーバードライブ時に、プローブ部の先端と副プローブ部の先端とが接触するように構成するものである。
【0008】
また、具体的には、プローブ部と副プローブ部は、板バネ状の弾性体であるように構成するものである。
【0009】
また、更に具体的には、副プローブ部は、プローブ部より長さが短いように構成するものである。
【0010】
また、具体的には、副プローブ部の先端に、プローブ部側に向かって導電性の凸部を設けるように構成するものである。
【0011】
また、更に具体的には、プローブ部の先端と副プローブ部の先端または凸部は、少なくとも接触部が電極パッドに非接触の時には、それぞれの間に隙間を有するように構成するものである。また、更に具体的には、プローブは、一体として構成し形成されるようにするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【0013】
図1は、本発明の実施形態であるプローブを含むプローブカードの一部の断面構造を示す概念図である。図1において、金メッキ処理されたヤング率が大きいNi(ニッケル)などの材料により、導電性を有する板バネ状の弾性体からなるプローブ部1を形成する。微細電極パッド配置に対応して、プローブ部1の形状は長さLを従来より短くし、厚さtを薄くしている。プローブ部1の一方の先端に、測定対象物(図示省略)の電極パッド2に導通接触するための先端部3を有する接触部4を設けている。プローブ部1の他方の端部に直角または略直角に、プローブ部1を支持するための針支柱7を形成する。針支柱7と基板5は接続端子部6により接続されている。図1では、針支柱7とプローブ部1は互いに直角または略直角に配置され、プローブ部1は略水平に設けている。これらの配置の角度は設計変更してもよい。次に、図1において、プローブ部1と接続端子部6との間で、針支柱7に直角または略直角に支持された、かつプローブ部1に沿って略平行に板バネの板面を並べて配置された2枚の副プローブ部8、9を、少なくともその先端17とプローブ部の先端16との間に隙間dを順次に有して形成しプローブ13を構成する。図1では、副プローブ部8、9はプローブ部1と同じ厚さtによる応力を持つように構成している。また、副プローブ部を2枚設けているが、副プローブ部は少なくとも1枚以上配置すれば良い。
【0014】
副プローブ部8、9は、金メッキ処理されたヤング率が大きいNi(ニッケル)などの材料からなる導電性の板バネ状の弾性体から形成する。ここで、先端部3を有する接触部4やプローブ部1と副プローブ部8、9と針支柱7、接続端子部6からなるプローブ13は、従来の技術である電鋳、蒸着、フォトリソエッチング技術を組み合わせて作成する。
【0015】
図1のプローブ13において、接触部4の先端が電極パッド2に接触するオーバードライブ時に、プローブ部1の先端16と副プローブ部8,9の先端17とが接触するように構成している。先端部3を有する接触部4の先端が電極パッド2に接触して、プローブ13がオーバードライブし、プローブ部1のストロークが100μmである時にその針圧が1gであったとする。プローブ部1と同じ厚さtによる同じ応力を持つ薄い厚みのプローブ部を1枚のみから構成している従来のプローブの場合には、プローブが出せる針圧は1gとなる。図1において、各隙間dを5μmとして、オーバードライブが進み、プローブ部1と同じ応力を持つ副プローブ部8のストロークは95μmとなるので副プローブ部8による針圧は約0.95gとなる。更にオーバードライブが進み、プローブ部1と同じ応力を持つ副プローブ部9のストロークは90μmとなるので副プローブ部9による針圧は約0.9gとなる。オーバードライブの最終時には、プローブ部1に加えて副プローブ部8,9の2枚を備えたプローブ13においては、電極パッド2に掛かる針圧は全体で2.85gとなり、同じ厚さtによる応力を持つ従来のプローブ部1枚からなるプローブの針圧1gより、格段と針圧を大きくすることができ、微細な電極パッドの配置に対しても、導通接触が安定にできるようになった。
【0016】
上記で、針支柱に支持されたプローブ部と少なくとも1枚の副プローブ部からなる複数枚の板バネの合力で針圧を発生させることにより、プローブ部が従来と同じ応力であっても、従来よりも十分に高い針圧を確保することができるようになり、微細な電極パッドの配置に対しても、良好な導通を得ることができ、電気的接触を良化させることが可能になる。
【0017】
また、針支柱に支持されたプローブ部と少なくとも1枚の副プローブ部からなる複数枚の板バネの合力で大きな針圧を発生させることにより、プローブ部の長さLを短く設計しても、十分な針圧を確保できるので、プローブを微細小型に、コンパクトに作成することが可能になり、微細ピッチの電極パッドに対応したファインピッチのプローブカードへの適用が容易になる。
【0018】
また、針支柱に支持されたプローブ部と少なくとも1枚の副プローブ部からなる複数枚の板バネの合力で針圧を発生させることにより、それを構成する板バネ単体それぞれの圧力は従来品より小さくて済み、構成する板バネ単体の厚さtを薄くして応力を低くできるので、プローブの耐久性を向上させることが可能になる。
【0019】
図2は、本発明の実施形態における他の実施例であるプローブの断面構造を示す概念図である。図1と同じものは同じ参照番号を付与している。図2において、図1と異なるのは、プローブ14の針支柱7に支持された2枚の副プローブ部10,11の長さがプローブ部1より若干短いところにあり、更に、副プローブ部10、11の先端17にはプローブ部1側に向かって導電性の凸部12を設け、更に、副プローブ部の凸部12は、少なくとも接触部4の先端部3が電極パッド2に非接触の時には、プローブ部1の先端16との間に隙間sを有していることである。凸部12は、凸状形状でも、副プローブ部の先端を部分的に少し曲げて作成してもよく、押圧された際、副プローブ部の凸部12がプローブ部1や他の副プローブ部の表面に接触できれば如何なる凸形状でもよい。
【0020】
図3は、図2の実施例であるプローブの動作を示す概念図である。図2,図3において、オーバードライブ時に、プローブ14の接触部4の先端部3が電極パッド2に接触し、更に押圧されると、プローブ部1より長さが短い副プローブ部10の導電性の凸部12がプローブ部1の先端16に導通接触し、更に押圧されると、副プローブ部10より長さが短い副プローブ部11の導電性の凸部12が副プローブ部10の先端17に導通接触する。この時、プローブの先端から接続端子部の間の抵抗は、従来におけるプローブ部1枚のみの導体抵抗値を1Ωと仮定すると、図3におけるプローブ14では、3本の並列接続構成となり、約0.33Ωと低くなり、電気的導通特性が向上する。
【0021】
上記で、副プローブ部はプローブ部より長さを短くしていることにより、オーバードライブの最終時には、プローブ部の先端と副プローブ部の先端が位置を殆ど揃えて接続し、副プローブ部の先端が導電性のプローブ部の先端より突出することがなくなる。また、オーバードライブの最終時には、副プローブ部の先端を凸形状にしたことにより、先端へ接触圧が集中し、さらに接点部の面積を少なくすることでゴミなどの噛み込みを防止することになるので、更に良く導通接触し、プローブ1個単位の電流容量を増加させることができ、電気的導通特性が向上する。
【0022】
また、先端に導電性の凸部を設けた副プローブ部の長さをプローブ部より短いようにし、プローブ部との間に隙間を有するように構成することにより、オーバードライブ時にはプローブの針圧は次第に増加することになるので、ショックアブソーバーのような役目を果たして、電極に接触時する時のプローブの耐衝撃性が更に向上する。
【0023】
図4は、本発明の実施形態における他の実施例であるプローブの断面構造を示す概念図である。図2と同じものは同じ参照番号を付与している。図4において、図2と異なるのは、プローブ20において、先端部3を有する接触部4とプローブ部1と副プローブ部10、11と針支柱7と接続端子部とを、それぞれ個別に区切ることなく一体として形成して構成していることにある。ヤング率が大きいNi(ニッケル)などの材料を使用して、電鋳、蒸着、フォトリソエッチング技術、金メッキ処理技術を組み合わせて一体の構成で形成するものである。
【0024】
上記で、プローブ全体を一体として構成し形成することにより工程数を増加させることなく、かつ精度が高いプローブを得ることができる。
【0025】
なお、上記で、針支柱を形成するとして説明したが、針支柱が僅かしかないような形状の、接続端子部の根本でプローブ部と副プローブ部を支えるような形状に構成されていても同様に実施可能である。
【0026】
また、上記で、プローブ部、副プローブ部の厚さを同じとし、またそれらの隙間を同じとして説明したが、これらの値は異なっていても同様に実施可能である。
【0027】
また、上記で、同じ材料を用いてプローブ部や副プローブ部などを形成するとして説明したが、異なる材料や応力の異なるプローブ部や副プローブ部を組み合わせて作成しても、工程数は増加するが、プローブの針圧向上や形状小型化などの性能向上を図ることができ、同様に実施可能である。
【0028】
また、上記で、副プローブ部の長さをプローブ部より短いようにし、プローブ部、副プローブ部との間に隙間を有するとして説明したが、プローブ部、副プローブ部は同一の長さでも、また、プローブ部、副プローブ部における隙間が殆ど無くても同様に実施可能である。
【0029】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、針支柱に支持されたプローブ部と少なくとも1枚の副プローブ部からなる複数枚の板バネの合力で針圧を発生させることにより、従来と同じ応力であっても従来よりも十分に高い針圧を確保することができ、微細な電極パッドの配置に対しても、良好な導通を得ることができ、電気的接触を良化させることが可能になる。
【0030】
また、プローブ部の長さLを短く設計しても、十分な針圧を確保できるので、プローブを微細小型に、コンパクトに作成することが可能になり、ファインピッチのプローブカードへの適応が容易になる。
【0031】
また、プローブを構成する板バネ単体それぞれの圧力は従来品より小さくて済み、構成する板バネ単体の厚さtを薄くして応力を低くできるので、プローブの耐久性を向上させることが可能になる。
【0032】
上記で、また、副プローブ部の長さをプローブ部より短いようにすることにより、オーバードライブの最終時には、プローブ部の先端と副プローブ部の先端が位置を殆ど揃えて接続し、副プローブ部の先端が導電性のプローブ部の先端より突出することがなくなる。また、副プローブ部の先端に導電性の凸部を設けることにより、オーバードライブの最終時には、先端へ接触圧が集中し、導電性のプローブ部と凸部を有する副プローブ部がより良く導通接触することになるので、プローブ単位の電流容量を増加させることができ、電気的導通特性が向上する。
【0033】
また、プローブ部と副プローブ部の先端あるいは凸部のそれぞれの間に隙間を有するように構成することにより、オーバードライブ時にはプローブの針圧は次第に増加することになるので、ショックアブソーバーの役目を有して、電極接触時における耐衝撃性が更に向上する。
【0034】
また、プローブ全体を一体として構成し形成することにより工程数を増加させることなく、かつ精度が高いプローブを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態であるプローブを含むプローブカードの一部の断面構造を示す概念図
【図2】本発明の実施形態における他の実施例であるプローブの断面構造を示す概念図
【図3】図2の実施例であるプローブの動作を示す概念図
【図4】本発明の実施形態における他の実施例であるプローブの断面構造を示す概念図
【図5】従来のプローブを含むプローブカードの断面構造を示す概念図
【符号の説明】
1 プローブ部
2 電極パッド
3 先端部
4 接触部
5 基板
6 接続端子部
7 針支柱
8、9、10、11 副プローブ部
12 凸部
13、14、20 プローブ
16、17 先端
L 長さ
t 厚さ
d、s 隙間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a probe of a probe card for measuring various electrical characteristics of a semiconductor device such as an LSI chip.
[0002]
[Prior art]
A probe of a probe card for measuring various electrical characteristics of a semiconductor device such as an LSI chip is brought into press contact (overdrive) with an electrode pad of the semiconductor device. Semiconductor devices are increasingly highly integrated, the number of electrodes is further increased, and the distance between the electrodes also becomes a fine pitch. Future probe cards are strongly required to cope with high accuracy, fine pitch, and improved high frequency characteristics. On the other hand, the probe of the conventional probe card has a cantilever-type needle configuration having a contact portion that contacts the electrode pad of a measurement object such as a semiconductor device at the tip of one probe portion. (See Patent Document 1).
[0003]
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a cross-sectional structure of a probe card including a conventional probe. In FIG. 5 similar to that disclosed in
[0004]
[Patent Document 1]
Patent Publication No. 3058919 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the probe according to the above-described prior art, when the correspondence to the electrode pads arranged on the fine pitch of the measurement object is pursued, the shape of the arranged probe is reduced, and accordingly, the probe unit constituted by the one piece It is necessary to set the length L of the shape of the leaf spring shorter. However, if the length of the single-plate spring-like probe portion is shortened, the pressure due to contact increases and the stress increases, which may exceed the stress limit of the material. On the other hand, conventionally, in a single probe part with a shortened length, if the probe part thickness is reduced to reduce the stress, the contact pressure is drastically reduced to ensure the required pressure. Can not do. By reducing the contact pressure, it becomes impossible to obtain good electrical continuity with the electrode pads arranged in a fine pitch, electrical contact deteriorates, and accurate characteristics cannot be measured. There was a problem that adaptation to a probe card was difficult.
[0006]
The present invention is a probe that contacts an electrode pad of a semiconductor device, can obtain good conduction even with an electrode pad arranged at a fine pitch, and has high precision and high performance with improved electrical contact. An object of the present invention is to provide a simple and small probe.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the probe of the present invention has, as its solution, a probe portion having a contact portion that contacts the electrode pad at the tip, a needle strut that supports the probe portion at one end at a substantially right angle, and A probe having a connection terminal portion for connecting to the substrate at the other end of the needle strut, supported between the probe portion and the connection terminal portion at a substantially right angle between the probe strut and the probe portion. Provided with at least one conductive sub-probe portion arranged substantially parallel along the probe, and configured so that the tip of the probe portion and the tip of the sub-probe portion come into contact at the time of overdrive where the contact portion contacts the electrode pad To do.
[0008]
Specifically, the probe part and the sub probe part are configured to be leaf spring-like elastic bodies.
[0009]
More specifically, the sub-probe portion is configured to be shorter than the probe portion.
[0010]
More specifically, a conductive convex portion is provided at the tip of the sub probe portion toward the probe portion side.
[0011]
More specifically, the tip of the probe portion and the tip or convex portion of the sub-probe portion are configured to have a gap between each other at least when the contact portion is not in contact with the electrode pad. More specifically, the probe is configured and formed as a single unit.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a partial cross-sectional structure of a probe card including a probe according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
[0014]
The sub-probe portions 8 and 9 are formed of a conductive leaf spring-like elastic body made of a gold-plated material such as Ni (nickel) having a high Young's modulus. Here, the
[0015]
The probe 13 of FIG. 1 is configured such that the tip 16 of the
[0016]
In the above, even if the probe portion has the same stress as the conventional one by generating the needle pressure by the resultant force of a plurality of leaf springs composed of the probe portion supported by the needle column and at least one sub probe portion, As a result, a sufficiently higher needle pressure can be ensured, and even with a fine electrode pad arrangement, good conduction can be obtained, and electrical contact can be improved.
[0017]
Moreover, even if the length L of the probe part is designed to be short by generating a large needle pressure with the resultant force of a plurality of leaf springs composed of the probe part supported by the needle strut and at least one sub-probe part, Since a sufficient needle pressure can be ensured, the probe can be made small and compact and can be easily applied to a fine pitch probe card corresponding to a fine pitch electrode pad.
[0018]
In addition, by generating the needle pressure with the resultant force of a plurality of leaf springs consisting of a probe portion supported by the needle strut and at least one auxiliary probe portion, the pressure of each leaf spring constituting the needle spring is higher than that of the conventional product. It is possible to reduce the stress by reducing the thickness t of the single plate spring to be formed, and the durability of the probe can be improved.
[0019]
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a cross-sectional structure of a probe which is another example in the embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are given the same reference numerals. 2 is different from FIG. 1 in that the lengths of the two
[0020]
FIG. 3 is a conceptual diagram showing the operation of the probe of the embodiment of FIG. 2 and 3, when overdriving, the
[0021]
In the above, the length of the sub-probe portion is shorter than that of the probe portion, so that at the end of overdrive, the tip of the probe portion and the tip of the sub-probe portion are almost aligned and connected. Does not protrude from the tip of the conductive probe portion. Also, at the end of overdrive, the tip of the sub-probe portion is made convex, so that the contact pressure is concentrated on the tip, and the area of the contact portion is reduced to prevent the entry of dust and the like. Therefore, the conductive contact can be made even better, the current capacity of one probe unit can be increased, and the electrical conduction characteristics are improved.
[0022]
Also, by making the length of the sub-probe part with a conductive convex part at the tip shorter than the probe part and having a gap between the probe part, the probe needle pressure during overdrive is Since it gradually increases, it acts like a shock absorber, further improving the impact resistance of the probe when contacting the electrode.
[0023]
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a cross-sectional structure of a probe that is another example of the embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 2 are given the same reference numerals. 4 is different from FIG. 2 in that, in the
[0024]
As described above, it is possible to obtain a highly accurate probe without increasing the number of steps by forming and forming the entire probe as a single body.
[0025]
In addition, although it demonstrated above that the needle | hook support | pillar is formed, even if it is comprised in the shape which supports a probe part and a sub-probe part by the base of a connection terminal part in the shape where there are only a few needle | hook support | pillars, it is the same Can be implemented.
[0026]
In the above description, the probe portion and the sub probe portion have the same thickness and the gap between them is the same. However, even if these values are different, the present invention can be implemented in the same manner.
[0027]
Further, in the above description, the probe part and the sub probe part are formed using the same material, but the number of steps increases even if the probe part and the sub probe part having different materials and stresses are combined. However, it is possible to improve performance such as improvement of the probe pressure and size reduction of the probe, which can be similarly implemented.
[0028]
In addition, in the above description, the length of the sub probe portion is made shorter than the probe portion, and it has been described that there is a gap between the probe portion and the sub probe portion, but the probe portion and the sub probe portion have the same length, Further, the present invention can be implemented in the same manner even when there is almost no gap between the probe portion and the sub probe portion.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the needle pressure is generated by the resultant force of a plurality of leaf springs composed of the probe portion supported by the needle column and at least one sub-probe portion. However, it is possible to ensure a sufficiently higher needle pressure than in the prior art, to obtain good conduction even with respect to the arrangement of fine electrode pads, and to improve electrical contact.
[0030]
In addition, even if the probe length L is designed to be short, sufficient needle pressure can be secured, making it possible to make the probe minutely and compactly, making it easy to adapt to a fine-pitch probe card. become.
[0031]
In addition, the pressure of each single plate spring constituting the probe can be smaller than that of the conventional product, and the thickness t of the single plate spring constituting the probe can be reduced to reduce the stress, so that the durability of the probe can be improved. Become.
[0032]
In the above, by making the length of the sub-probe portion shorter than that of the probe portion, the tip of the probe portion and the tip of the sub-probe portion are almost aligned at the end of overdrive, and the sub-probe portion is connected. No tip protrudes from the tip of the conductive probe portion. In addition, by providing a conductive convex part at the tip of the sub-probe part, the contact pressure is concentrated on the tip at the end of overdrive, and the conductive probe part and the sub-probe part having the convex part are in a conductive contact. As a result, the current capacity of each probe can be increased, and the electrical conduction characteristics are improved.
[0033]
In addition, since the probe needle pressure gradually increases during overdrive by configuring the probe portion and the tip or convex portion of the sub probe portion to have a gap, it acts as a shock absorber. Thus, the impact resistance at the time of electrode contact is further improved.
[0034]
Further, by configuring and forming the entire probe as one body, a highly accurate probe can be obtained without increasing the number of steps.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a cross-sectional structure of a part of a probe card including a probe according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a cross-sectional structure of a probe according to another embodiment of the present invention. 3 is a conceptual diagram showing the operation of the probe that is the embodiment of FIG. 2. FIG. 4 is a conceptual diagram showing the cross-sectional structure of a probe that is another embodiment of the embodiment of the present invention. Conceptual diagram showing the cross-sectional structure of the probe card including
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