JP4585111B2 - プローブカード - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は例えばＩＣ試験装置において、ウェハ状態での試験を行う際に使用されるプローブカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のプローブカードの従来構成例を図３に示す。この図３に示したプローブカード１１はプリント基板１２にタングステンなどよりなる多数の接触子（プローブ針）１３が配設されてなるもので、各接触子１３はその中間部がプリント基板１２上に配置された樹脂製支持体１４に位置決めされて支持されている。
各接触子１３の基端はプリント基板１２に半田付けや導電性接着剤などによって接続固定されており、他方、遊端は被測定デバイスの端子配列と対応するように配列されている。
【０００３】
このプローブカード１１はいわゆる水平ニードル型と称されているもので、接触子１３の長さが５０〜７０mm程度と長く、つまり非伝送線路長が長いことから、高速信号の伝送要求には応えられないものとなっていた。
一方、図４は本出願人が先に特願平１１−１０９９７７号で提案したプローブカードの構成を示したものであり、このプローブカード１５はプリント基板１６とビルドアップ層１７と接触子１８とよりなるものとされる。
プリント基板１６は例えばガラスエポキシ基板とされ、その上面中央に凸部１６ａを具備しており、この凸部１６ａ上にパッド２１が配列形成されている。パッド２１はこの例では方形の４辺をなすように配列されている。
【０００４】
一方、プリント基板１６の下面には上面のパッド２１とそれぞれスルーホール２２及び配線パターン２３を介して接続されたパッド２４が配列形成されている。これらパッド２４は外部接続用のパッドであり、上面のパッド２１に対し、その配列ピッチが拡大されたものとなっている。
ビルドアップ層１７は例えばエポキシ樹脂等よりなるフィルム２５に所要の配線パターンが形成されたもので、プリント基板１６の凸部１６ａ上に貼り合わされている。このビルドアップ層１７はプリント基板１６の各パッド２１と対応する位置にビアホール２６を備えており、それらビアホール２６とそれぞれ配線パターン２７を介して接続されたパッド２８をその中央に有するものとなっている。
【０００５】
パッド２８はビアホール２６に対して、つまりパッド２１に対して配列ピッチが縮小され、被測定デバイスの端子配列と同等のピッチで形成されており、この例では方形の４辺に配置されて、周辺配置端子構造を有する被測定デバイスに対応したものとなっている。
なお、これらビアホール２６，配線パターン２７及びパッド２８はビアホール２６に対応する孔が形成されたフィルム２５をプリント基板１６に貼り合わせた後、例えばメッキを施すことによって形成され、これによりビアホール２６とプリント基板１６のパッド２１とが接合される。
【０００６】
ビルドアップ層１７の各パッド２８上には微小な接触子１８が植設され、これら接触子１８が被測定デバイスの端子と接触するものとなる。接触子１８はこの例ではワイヤ状とされ、略Ｓ字形状をなすものとされている。
この図４に示したプローブカード１５によれば、ビルドアップ層１７によってさらにピッチ変換（ピッチ縮小）をすることができ、各接触子１８は被測定デバイスの端子配列と同等のピッチで配列されたパッド２８上に植設されるため、その長さを数mm以下と極めて短くすることができ、つまり非伝送線路長を極めて短くすることができ、よって例えば数ＧHzといった高速信号の伝送要求に充分応えられるものとなっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のプローブカードにおいては、接触子（プローブ針）の狭ピッチ化・多ピン化に伴い、各接触子には高い位置精度が要求される。
しかるに、上述したプローブカード１５においては、ビルドアップ層１７，プリント基板１６を構成する樹脂と、シリコンウェハを素材とする被測定デバイスとの熱膨張率の差が大きく、熱膨張によって接触子１８と被測定デバイスの端子との間に位置ずれが生じる虞れがある。
【０００８】
また、プリント基板１６に貼り合わされるフィルム状のビルドアップ層１７は、プリント基板１６の表面に例えばパターンの有無によって存在する凹凸にならい、その表面に凹凸が生じてしまうため、各接触子１８はその凹凸の影響を受け、高さにバラツキが生じることになる。
この問題を回避するためには、例えばビルドアップ層１７の凹凸を補正して接触子１８の高さを揃えるといったことが必要となり、そのためには例えば高さを揃えるための機構や工程が必要となることから、その分製造が煩雑になるという問題がある。
【０００９】
さらには、樹脂製プリント基板１６はそれ自体、高い平面度を得にくく、また反りが生じやすいことから、この点でも接触子１８の位置ずれや高さバラツキが生じやすいという問題がある。
この発明の目的はこれら問題に鑑み、接触子の高い位置精度を実現・維持できるようにし、かつ高速信号伝送可能なプローブカードを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、被測定デバイスの端子配列と同等のピッチで配列された第１のパッドを一面に有し、他面にそれら第１のパッドとそれぞれ接続されてピッチ拡大された第２のパッドを有するプリント基板と、そのプリント基板の上記一面上に弾性体を挟んで搭載固定され、上面に上記端子配列と同等のピッチで配列された第３のパッドを有する接触子基板と、各第３のパッドに植設された接触子とを具備し、第３のパッドの近傍に、接触子基板及び弾性体を貫通し、第１のパッドを露出させる貫通孔が形成されて、各第１のパッドと第３のパッドとがワイヤボンディングによって接続され、接触子基板が被測定デバイスとほぼ同等の熱膨張率を有する材料によって構成されているものとされる。
【００１１】
請求項２の発明では請求項１の発明において、弾性体の構成材料がシリコンゴムとされる。
請求項３の発明では請求項１の発明において、接触子基板の構成材料がシリコン、セラミック、ガラスのうちの一つとされる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明の一実施例を示したものであり、図２はその要部詳細を示したものである。この例では図４に示したプローブカード１５と同様のプリント基板１６及びその上に貼り合わされたビルドアップ層１７を有するものとなっており、これらの部分において、図４と対応する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００１３】
なお、特許請求の範囲の欄及び課題を解決するための手段の欄におけるプリント基板なる語は、この図１及び２に示した実施例の場合、プリント基板１６とビルドアップ層１７との両者を指すものとする。
この例ではビルドアップ層１７上に板状の弾性体３１が積み重ねられ、この弾性体３１を挟んで接触子基板３２がビルドアップ層１７上に搭載される。
接触子基板３２は図２に示したように、その上面に被測定デバイスの端子配列と同等のピッチで配列形成されたパッド３３を具備しており、これらパッド３３はこの例では方形の４辺に沿って配列形成されている。
【００１４】
接触子基板３２にはパッド３３の近傍において、貫通孔３４が形成されている。貫通孔３４はこの例では細長い矩形状の孔とされ、パッド３３の配列のなす各辺に沿い、その辺の外側にそれぞれ形成されている。
一方、弾性体３１にも接触子基板３２の各貫通孔３４と対向する位置に貫通孔３４と同様の形状を有する貫通孔３５が設けられており、ビルドアップ層１７の上面に配列形成されているパッド２８はこれら貫通孔３４，３５によって外部に臨むように露出される。
【００１５】
弾性体３１の構成材料には例えばシリコンゴム等が使用され、接触子基板３２の構成材料には被測定デバイスとほぼ同等の熱膨張率を有する材料が使用される。このような材料としては被測定デバイスと同じシリコンや、あるいはセラミック、ガラスといった材料が選定される。なお、このような材料よりなる接触子基板３２は良好な平面度を有するものとされる。
接触子基板３２の各パッド３３上には図４に示したプローブカード１５と同様に、ワイヤ状の微小な接触子１８が植設される。
【００１６】
これら接触子１８が植設されるパッド３３とビルドアップ層１７のパッド２８とは貫通孔３４，３５を通してワイヤボンディングによって接続される。図２中、３６はボンディングワイヤを示す。ボンディングワイヤ３６及び接触子１８は例えば金線とされる。
接触子基板３２の固定は予め接触子１８を植設した状態で弾性体３１を挟んでビルドアップ層１７上に搭載した後、その周縁を図１に示したように、抑え具３７でプリント基板１６側に抑えつけることによって行われる。この例では方形状をなす接触子基板３２の各辺にそれぞれ抑え具３７が配置され、即ち４つの抑え具３７によって固定されている。なお、抑え具３７の他端側はプリント基板１６にネジ止めされて固定されている。図１中、３８及び３９はそれぞれネジ及びナットを示す。
【００１７】
上記のような構造を有するプローブカード４０によれば、被測定デバイスの端子と接触する接触子１８が植設されている接触子基板３２は被測定デバイスの素材のシリコンウェハとほぼ同等の熱膨張率を有することから、熱膨張によって接触子１８と被測定デバイスの端子との間に位置ずれが生じるといった問題はほぼ解消され、つまり接触不良を引き起こすような大きな位置ずれは発生しないものとなる。
また、接触子基板３２のパッド３３とビルドアップ層１７のパッド２８との電気的接続はボンディングワイヤ３６によって行われるため、このボンディングワイヤ３６の長さに多少の裕度をもたせることで、接触子基板３２とビルドアップ層１７との熱膨張差に基づく相対的なずれを吸収することができる。
【００１８】
さらに、接触子基板３２は弾性体３１を介してビルドアップ層１７上に搭載されるため、ビルドアップ層１７の凹凸は弾性体３１によって吸収され、つまり接触子基板３２はビルドアップ層１７の凹凸の影響を受けず、良好な平面度を維持するものとなる。
従って、接触子１８が植設される各パッド３３の高さは均一となり、その高さバラツキに起因して接触子１８の先端高さにバラツキが生じるといった問題は発生しないものとなる。
【００１９】
加えて、ボンディングワイヤ３６は図２に示したように近接配置されたパッド２８，３３間を接続するものであることから、その長さは長くならず、つまり非伝送線路長は長くならないため、高速信号の伝送要求に充分応えることができる。
なお、この種のプローブカードにおいては、接触子の構造・形態は種々考えられており、その作製プロセス（植設プロセス）において例えば薬品の使用や高温を必要とするものもあるが、図４に示したプローブカード１５では樹脂材よりなるビルドアップ層１７が耐熱性や耐薬品性などの点で劣るため、適用できる作製プロセスが大きく制限されるものとなっていた。
【００２０】
この点、上述したプローブカード４０では接触子基板３２にセラミックやガラスという耐熱性や耐薬品性においても優れた材料を選択でき、つまり接触子作製プロセスに対して耐性のあるものを選択できるため、接触子作製プロセスは制限されず、様々なプロセスを適用できるものとなる。
上述した実施例では弾性体３１及び接触子基板３２がプリント基板１６上に設けられたビルドアップ層１７上に搭載された構成となっているが、このような構成に限らず、例えばプリント基板がそれ自体、その一面に被測定デバイスの端子配列と同等のピッチで配列されたパッドを有する構成とされている場合には、そのプリント基板の一面上に、これら弾性体３１及び接触子基板３２が搭載されてプローブカードが構成される。
【００２１】
この場合、プリント基板と被測定デバイスとの熱膨張差に起因する接触子の位置ずれ、プリント基板の面精度や反りに起因する接触子高さのバラツキといった問題は同様に改善される。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、被測定デバイスの端子との位置ずれや接触子高さのバラツキを大幅に低減することができ、よって接触子の高い位置精度を備え、かつ高速信号伝送可能なプローブカードを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａはこの発明の一実施例を示す平面図、Ｂはその正面図。
【図２】Ａは図１Ａの部分拡大図、Ｂはその断面図。
【図３】従来のプローブカードを示す断面図。
【図４】Ａは従来提案されているプローブカードを示す平面図、Ｂはその断面図。

Claims (3)

1. 被測定デバイスの端子配列と同等のピッチで配列された第１のパッドを一面に有し、他面にそれら第１のパッドとそれぞれ接続されてピッチ拡大された第２のパッドを有するプリント基板と、
   そのプリント基板の上記一面上に弾性体を挟んで搭載固定され、上面に上記端子配列と同等のピッチで配列された第３のパッドを有する接触子基板と、
   上記各第３のパッドに植設された接触子とを具備し、
   上記各第３のパッドの近傍に、上記接触子基板及び弾性体を貫通し、上記各第１のパッドを露出させる貫通孔が形成されて、上記各第１のパッドと上記各第３のパッドとがワイヤボンディングによって接続され、
   上記接触子基板が上記被測定デバイスとほぼ同等の熱膨張率を有する材料によって構成されていることを特徴とするプローブカード。
2. 請求項１記載のプローブカードにおいて、
   上記弾性体の構成材料がシリコンゴムとされていることを特徴とするプローブカード。
3. 請求項１または２に記載のプローブカードにおいて、
   上記接触子基板の構成材料がシリコン、セラミック、ガラスのうちの一つとされていることを特徴とするプローブカード。

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