JP3694290B2

JP3694290B2 - プローブ

Info

Publication number: JP3694290B2
Application number: JP2002337159A
Authority: JP
Inventors: 親臣森
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: JP2004170275A

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

Claims

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、前記プローブ部を一方の端で略直角に支持した針支柱と、前記針支柱と基板を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、前記プローブ部と前記接続端子部との間で、前記針支柱に略直角に支持された、かつ前記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、前記プローブ部の先端と前記副プローブ部の先端は、前記接触部が前記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したプローブ。
前記プローブ部と前記副プローブ部は、板バネ状の弾性体であるように構成した請求項１に記載のプローブ。
前記副プローブ部は、前記プローブ部より長さが短いように構成した請求項１から２のいずれかに記載のプローブ。
前記副プローブ部の前記先端に、前記プローブ部側に向かって導電性の凸部を設け、前記プローブ部の前記先端と前記副プローブ部の前記凸部は、少なくとも前記接触部が前記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した請求項１から３のいずれかに記載のプローブ。
前記プローブは、一体として構成し形成されるようにした請求項１から４のいずれかに記載のプローブ。