JP4750820B2 - プローブカード - Google Patents
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本発明は、ウェハなどの被検査体の電気的特性を検査するプローブカードに関する。
例えば半導体ウェハ上に形成されたIC、LSIなどの電子回路の電気的特性の検査は、通常プローブカードを有する検査装置を用いて行われている。プローブカードは、通常ウェハ上の多数の電極に接触させる複数のプローブと、それらの各プローブに検査用の電気信号を送る回路基板を備えており、各プローブをウェハの各電極に接触させた状態で、回路基板から各プローブに電気信号を送ることにより、ウェハ上の電子回路の検査が行われている。
ところで、近年、検査される電子回路の微細化が進み、ウェハ上の電子回路の電極の間隔が数十〜100μm程度にまで狭くなってきている。これに合わせて、プローブカードのプローブの間隔を狭くする必要があるが、そのプローブに対応する回路基板の端子の間隔は、例えば端子自体の適正な大きさを確保しつつ隣り合う端子相互間の絶縁状態を維持する必要があるため0.5mm程度にしか狭くすることができない。
このような状況の下、回路基板の下面側に、弾性を有するインターポーザと、微細配線を有するコンタクタを設け、このコンタクタの下面にプローブを取り付けることが提案されている(特許文献1参照)。コンタクタには、回路基板の下面端子の広い間隔に合わせた上面端子と、ウェハの電極の狭い間隔に合わせた下面端子が形成され、コンタクタの内部に上面端子と下面端子を接続する微細配線が形成されている。このコンタクタの内部配線により、回路基板の端子の広い間隔をウェハの電極の狭い間隔に変換している。
しかしながら、上述のプローブカードの場合、コンタクタに非常に複雑で微細な配線を形成する必要があるため、製造に時間がかかっていた。また、複雑な配線パターンの設計と複雑な製造工程が必要になるため、プローブカードが高価になっていた。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電極間隔の狭いウェハなどの被検査体に対応でき、なおかつ製造が簡単で安価なプローブカードを提供することをその目的とする。
上記目的を達成するための本発明は、複数のプローブを有し、それらのプローブを下方の被検査体に接触させて被検査体の電気的特性の検査を行うプローブカードであって、前記複数のプローブに検査用の電気信号を送る回路基板と、前記回路基板の下面側に位置し、前記複数のプローブを上下方向に挿通させた状態で支持するプローブ支持板と、を有し、前記プローブ支持板には、前記各プローブの上端部が前記プローブ支持板の上方に突出し、前記各プローブの下端部が前記プローブ支持板の下方に突出し、さらに当該各プローブの上端部と下端部が平面から見て位置がずれており、前記複数のプローブの上端部同士の間隔がそれらの下端部において被検査体の電極の間隔に変更されるように前記複数のプローブが係止され、前記各プローブは、先端に前記上端部を有し上下方向に弾性を有する上部接触子と、先端に前記下端部を有し上下方向に弾性を有する下部接触子と、前記上部接触子と前記下部接触子を接続する本体部と、前記下部接触子における前記本体部と接続される部分から下側に突出したストッパと、を有し、前記プローブ支持板の上面側には、前記複数のプローブが並べて配列される溝が形成され、前記溝の底面には、前記各プローブの下部接触子が挿通する貫通孔が形成され、前記各プローブのストッパは、前記溝の底面に当接していることを特徴とする。
本発明によれば、プローブの上端部同士の間隔がその下端部において被検査体の電極の間隔に変換されるように、プローブ支持板に各プローブが係止されるので、電極の間隔が狭い被検査体を適正に検査できる。またプローブ自体によって上下面の電極或いは端子のピッチ変換を行うことができるので、例えば従来のようにコンタクタに複雑な微細配線を施す必要がなく、プローブカードの製造時間を短縮でき、コストも低減できる。
前記各プローブの上端部は、前記回路基板の下面の端子に接触し、前記プローブ支持板において、前記回路基板の端子間隔に対応する前記プローブの上端部同士の間隔がその下端部において被検査体の電極の間隔に変換されるようにしてもよい。
前記プローブカードにおいて、前記回路基板と前記プローブ支持板との間に介在され、前記回路基板と前記プローブ支持板の各プローブとを電気的に接続する接続板をさらに有し、前記各プローブの上端部は、前記接続板の下面の端子に接触し、前記プローブ支持板において、前記接続板の端子間隔に対応する前記プローブの上端部同士の間隔がその下端部において被検査体の電極の間隔に変換されるようにしてもよい。
前記接続板と前記回路基板との間には、導電性を有する弾性部材が介在されていてもよい。
前記接続板には、上下方向に貫通する複数の貫通孔が形成されており、前記各貫通孔には、貫通孔内を上下動自在で前記貫通孔よりも長い導電部材が挿通されており、前記各導電部材の下端部に、前記各プローブの上端部が接触していてもよい。
前記各プローブは、前記プローブ支持板に対し抜き差し自在に構成されていてもよい。かかる場合、プローブが破損等した場合にそのプローブのみを簡単に交換できる。
前記複数のプローブは、前記プローブ支持板に複数列に並べて係止され、前記各列のプローブは、平面から見てその配列方向の略直角方向に前記上端部と前記下端部が並んだ状態で配列され、前記各列におけるプローブは、近接するもの同士で複数のグループにグループ化され、当該各グループ内において、隣り合うプローブ同士の下端部における間隔がその上端部の間隔よりも狭くなっていてもよい。
前記各グループは、平面から見たときに前記上端部から下端部までの距離が異なる複数種類のプローブを有していてもよい。
異なる種類のプローブが隣り合うように配列されていてもよい。
前記プローブ支持板の溝の側壁上端部には、複数の凹部が形成され、前記各プローブには、前記凹部に嵌め込まれて係止される係止部が形成されていてもよい。
前記各プローブの係止部は、光又は熱により硬化する樹脂によって前記凹部に接着されていてもよい。
前記凹部は、前記プローブ支持板の上面側から形成された有底の複数の丸穴から構成され、前記複数の丸穴は、直線状に並べて形成され、隣り合う丸穴の側面同士が互いに繋がっており、前記複数の丸穴のうちの前記溝に最も近い丸穴の側面は、前記溝の側壁面に開口していてもよい。
前記溝に最も近い丸穴以外の少なくとも1つ以上の丸穴は、前記溝に最も近い丸穴よりも深く形成されていてもよい。
前記上部接触子は、前記上端部を有する上に凸の湾曲部と、前記湾曲部に接続され前記本体部の上部から斜め上方に形成された梁部とを有していてもよい。
前記下部接触子は、前記下端部を有する垂直部と、前記本体部の下部から水平方向に形成されその先端に前記垂直部が接続された梁部とを有していてもよい。
前記下部接触子は、2本の平行の梁部を有していてもよい。
前記本体部は、垂直面内に立設する板状に形成されていてもよい。
本発明によれば、電極間隔の狭い被検査体に対応でき、なおかつ製造が簡単で安価なプローブカードが実現される。
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態にかかるプローブカードを有する検査装置1の構成を示す説明図である。
検査装置1は、例えばプローブカード2と、被検査体としてのウェハWを吸着保持するチャック3と、チャック3を移動させる移動機構4と、テスタ5などを備えている。
プローブカード2は、例えば複数のプローブ10と、当該プローブ10を挿通させた状態で支持するプローブ支持板11と、プローブ支持板11の上面側に取り付けられた回路基板としてのプリント配線基板12を備えている。
プリント配線基板12は、テスタ5に電気的に接続されている。プリント配線基板12の内部には、テスタ5からの検査用の電気信号が流れる配線が形成され、プリント配線基板12の下面には、その配線の複数の端子12aが形成されている。
プローブ10は、例えば全体が薄い板状に形成され、図2に示すようにプリント配線基板12の端子12aに接触する上部接触子20と、検査時にウェハWの電極Pに接触される下部接触子21と、上部接触子20と下部接触子21を接続する本体部22を備えている。プローブ10の材質には、例えばニッケル、Ni−Co合金やNi−Mn合金等の合金、W、Pd、BeCu合金、Au合金などが用いられる。また、プローブ10は、それらの材質の基材の表面に、貴金属めっき材、或いはそれらの貴金属めっき材の合金、その他の金属めっき材がめっきされていてもよい。
例えばプローブ10の本体部22は、略方形の平板状に形成され、その一端A側(図2の左側)の下面に傾斜面を有している。本体部22の上部の他端B側(図2の右側)の側面には、プローブ支持板11に係止される係止部としての上部係止部22aが形成されている。上部係止部22aは、例えばフック状に形成され、本体部22の側面から水平方向に突出しその先端部が下方に向けて屈曲している。
上部接触子20は、例えば本体部22の一端A側の上部から他端B側の斜め上方に向けて形成された線状の梁部20aと、梁部20aの先端に接続された上に凸の湾曲部20bを有している。梁部20aは上下方向に撓むので、上部接触子20は上下方向に弾性を有している。湾曲部20bは、プリント配線基板12の端子12aに押圧されて接触している。なお、本実施の形態においては、湾曲部20bの最上部がプローブ10の上端部となる。
下部接触子21は、本体部22の下部の他端B側から一端A側に向けて水平方向に形成された線状の梁部21aと、梁部21aの先端部に接続され下方に向けて形成された垂直部21bを有し、いわゆるカンチレバー形状に形成されている。垂直部21bは、検査時にウェハWの電極Pに接触する。梁部21aは上下方向に撓むので、下部接触子21は上下方向に弾性を有している。垂直部21bの上部付近には、他の部分よりも径が大きくなるように外側に突出した下部係止部21cが形成されている。また、梁部21aの他端B側の下面には、下側に突出したストッパ21dが形成されている。なお、本実施の形態においては、垂直部21bの先端がプローブ10の下端部となる。
上述のプローブ10を支持するプローブ支持板11は、例えば方形の板状に形成されている。プローブ支持板11は、低熱膨張材料、例えばセラミックスにより形成されている。プローブ支持板11の上面側には、例えば図3に示すような一定方向(X方向)に向かう複数列の溝30が形成されている。これらの各列の溝30に、例えば2列のプローブ10が対向するように係止されている。
プローブ支持板11の溝30の底面には、図2に示すようにプローブ支持板11の下面に貫通する貫通孔30aが形成されている。この貫通孔30aにプローブ10の下部接触子21の垂直部21bが挿入されており、垂直部21bの下端部はプローブ支持板11の下方に突出している。また、貫通孔30aの上端周縁部には、垂直部21bの下部係止部21cが係止されている。溝30の底面には、例えば梁部21aのストッパ21dが当接しており、梁部21aの水平性を維持している。なお、ストッパ21dは、平常時に溝30の底面よりも僅かに浮いていて、プローブ10が下方側に押圧された場合に溝30の底面に接触して梁部21aの傾きを抑制するようにしてもよい。
プローブ支持板11の溝30の側壁上端部には、凹部30bが形成されている。凹部30bは、図4に示すようにプローブ支持板11の上面側からあけられた有底の2つの丸穴30c、30dにより形成されている。丸穴30c、30dは、Y方向に直線状に並設され、側面同士が互いに繋がっている。溝30側により近い丸穴30cは、側面が溝30の側壁面に開口している。溝30から遠い丸穴30dは、図2に示すように丸穴30cよりも深く形成されている。この凹部30bには、プローブ10の本体部22の上部係止部22aが係止されている。
以上のようにプローブ10は、下部係止部21cと上部係止部22aによりプローブ支持板11の上面側で係止されるので、プローブ支持板11の上面側から抜き差しできる。
また、例えば凹部30b内には、光硬化性樹脂としての例えば紫外線硬化性樹脂が注入され、上部係止部22aをその凹部30aに嵌め込んだ状態で紫外線を照射し樹脂を固めることによって、上部係止部22aは凹部30bに接着されている。なお、この接着には、熱硬化性樹脂を用いてもよい。
図5に示すように溝30内の貫通孔30aは、溝30に沿って並べて形成されている。溝30内の貫通孔30aの間隔は、検査されるウェハWの電極Pの間隔に等しくなるように設定されている。凹部30bは、貫通孔30aと対になるように溝30に沿って並べて形成されている。凹部30bは、例えば近接した複数個(図5では3個)同士でグループ化され、各グループGの凹部30bの間隔は、それらに対応する貫通孔30aの間隔よりも広くなっている。したがって、図6に示すように同じグループG内のそれぞれの貫通孔30aと凹部30bにプローブ10が挿入されると、そのグループGのプローブ10は、貫通孔30a側から凹部30b側に向けて放射状(扇形状)に広がる。これにより、平面から見て、プリント配線基板12の端子12aと接触するプローブ10の湾曲部20bの間隔D1は、ウェハWの電極Pと接触する垂直部21bの間隔D2よりも広くなる。
複数のプローブ10を支持したプローブ支持板11は、例えば図1に示すようにプリント配線基板12の下面に対しボルト40により固定されている。例えばプリント配線基板12の下面には、支持体41が形成され、その支持体41にプローブ支持板11の外周部がボルト40により固定されている。なお、プローブ支持板11は、ボルト41に換えて板ばねなどの他の固定部材によりプリント配線基板12に固定してもよい。
チャック3は、水平な上面を有する略円盤状に形成されている。チャック3の上面には、ウェハWを吸着するための吸引口3aが設けられている。吸引口3aには、例えばチャック3の内部を通って外部の負圧発生装置50に通じる吸引管3bが接続されている。
移動機構4は、例えばチャック3を昇降するシリンダなどの昇降駆動部60と、昇降駆動部60を水平方向の直交する2方向(X方向とY方向)に移動させるX−Yステージ61を備えている。これにより、チャック3に保持されたウェハWを三次元移動させ、ウェハWの表面の各電極Pに、上方にある特定のプローブ10を接触させることができる。
次に、以上のように構成された検査装置1で行われる検査プロセスについて説明する。先ず、ウェハWがチャック3上に吸着保持される。続いて、移動機構4により、チャック3がX―Y方向に移動されて、ウェハWの位置が調整される。その後チャック3が上昇され、ウェハW上の各電極Pにプローブカード2の各プローブ10が接触される。
そして、テスタ5からプリント配線基板12を介して各プローブ10に検査用の電気信号が送られ、各プローブ10からウェハW上の各電極Pに電気信号が送られて、ウェハW上の電子回路の電気的特性の検査が行われる。
以上の実施の形態によれば、プローブ10の下端の垂直部21b同士の間隔D2がプローブ10の上端の湾曲部20b同士の間隔D1よりも狭くなるように、プローブ支持板11に複数のプローブ10を係止できるので、従来のように微細配線を施したコンタクタを用いなくても、プローブ10自体でプリント配線基板12の端子12aのピッチをウェハWの電極Pのピッチに変換でき、電極Pの間隔が狭いウェハWを適正に検査できる。これにより、プローブカード2の製造を簡単にし、プローブカード2を短期間で安価に製造できる。また、プローブ支持板11は、従来のコンタクタのように微細配線を形成する必要がないので、その分大型化することができる。それ故、プローブ支持板11は、プローブ10を多数支持でき、一度に多数の電極Pに対して検査を行うことができる。プローブ10が直接プリント配線基板12の端子12aに接触するので、従来よりも電気的な接続点が少なく、検査をより高速に精度よく、高い信頼性で行うことができる。
また、プローブ10がプローブ支持板11に対し抜き差し自在になっているので、例えば一部のプローブ10が破損した場合に、プローブ10の交換を簡単に行うことができる。また、従来のようにプローブ10が金属接合されていないので、プローブ10の交換の際に、電気的な接続部にダメージを与えることがない。さらに、例えば垂直部21bの長さが異なるプローブ10に差し替えることができるので、装置仕様などによるプローブ10の高さの変更などに容易に対応できる。
以上の実施の形態では、プローブ支持板11に溝30を形成し、その溝30に沿って複数の貫通孔30aと凹部30bを形成し、プローブ10には、それに対応する係止部21c、22aを形成したので、プローブ支持板11は、各プローブ10を2箇所で係止して、多数のプローブ10を適正に支持することができる。
以上の実施の形態では、プローブ10の上部に、弾性を有する上部接触子20を形成したので、例えばプローブ支持板11やプリント配線基板12の歪みを吸収しながらプリント配線基板12とプローブ10との電気的な接触を確保できる。特に、本実施の形態においては、従来のインターポーザがないため、プローブカード2の部品点数が少なく、プローブカード2の構造を単純化できる。このため、プローブカード2の製造をさらに簡単に行うことができ、コストも低減できる。加えて電気的な接続点が少なくなるため、電気的特性の検査速度や検査精度を向上できる。
また、プローブ10の下部に、弾性を有する下部接触子21を形成したので、下部接触子21をウェハWの電極Pに押し付けた際に下部接触子21が電極Pの表面上を移動し、ウェハWの電極P表面の酸化膜を適正に擦り取ることができる。プローブ10の本体部22を板状に形成したので、プローブ10の剛性を確保しつつ、例えばプローブ10のロット番号などを記載してプローブ10の製品管理を簡単に行うことができる。
プローブ支持板11の凹部30bは、2つの丸穴30c、30dで構成されたので、プローブ10を係止する穴を例えばドリル加工により簡単に形成できる。また、凹部30bをドリル加工により正確な位置に形成できるので、プローブ10の位置精度を向上できる。
なお、以上の実施の形態では、凹部30bが2つの丸穴30c、30dから構成されていたが、2つに限られない。また、凹部30bの構成は丸穴に限られず平面から見て一方向に長い長穴であってもよい。
以上の実施の形態では、図6に示したように平面から見てプリント配線基板12の端子12aと接触する湾曲部20bとウェハWの電極Pと接触する垂直部21bとの距離が同じプローブ10を用いていたが、湾曲部20bと垂直部21bとの距離が異なる複数種類のプローブを用いてもよい。例えば図7に示すように一部のプローブ70は、上部接触子20の梁部20aが他端B側から一端A側に向けて斜め上に向けて形成され、その先端部に湾曲部20bが形成されたものであってもよい。このプローブ70は、上述のプローブ10に比べて湾曲部20bの位置が一端A側に位置する。なお、プローブ70の他の構成は、プローブ10と同様であるので、同一名称及び符号を用い、その説明は省略する。そして、図8に示すようにプローブ支持板11には、例えばグループG内において2つのプローブ10間にプローブ70が配置され、プローブ10とプローブ70が交互に配置される。プローブ70は、プローブ10よりも平面から見たときの湾曲部20bから垂直部21bまでの距離が短くなる。この場合、プリント配線基板12には、プローブ10とプローブ70のそれぞれの湾曲部20bに対応する位置に各端子12aが形成されている。
この例によれば、より複雑な配線パターンのプリント配線基板12にプローブを対応させることができる。また一方でプリント配線基板12の端子12aの形成位置をより自由に設計できる。なお、プローブ10、70は、上部接触子20の梁部20aの長さを変え、湾曲部20bの位置を変えることにより、平面から見たときの湾曲部20bから垂直部21bまでの距離を任意に設定できる。また、湾曲部20bと垂直部21bとの距離が異なるプローブは、2種類に限られず、3種類以上あってもよい。
また、以上の実施の形態で記載したプローブ10は、図9に示すように下部接触子21は、水平の2本の梁部21aを有し、その2本の梁部21aの先端に垂直部21bが形成されていてもよい。この場合、本体部22は、2本の梁部21aの他端B側の端部と上部接触子20を接続する垂直方向に延びる線状のものであってもよい。かかる場合も、プローブ10の剛性と上下方向の弾力性を確保でき、プローブ10とプリント配線基板12との接触を適正に維持できる。
以上の実施の形態では、プローブ支持板11のプローブ10が直接プリント配線基板12の端子12aに接触していたが、例えば図10に示すようにプローブ支持板11とプリント配線基板12との間に接続板90と弾性部材91を設けてもよい。例えば接続板90は、厚みのある円盤状に形成され、接続板90の上下面には、それぞれ上面端子90a、下面端子90bが形成されている。例えば下面端子90b同士の間隔は、上面端子90aの間隔よりも狭く形成されている。接続板90の内部には、上面端子90aと下面端子90bを接続する内部配線が形成されている。下面端子90bには、プローブ10の上部接触子20が接触している。
弾性部材91は、接続板90とプリント配線基板12との間に配置されている。弾性部材91は、例えばシート状に形成され、弾性を有する複数の導電部91aとその導電部91a相互間を接続する絶縁部91bから構成されている。導電部91aは、シートの厚み方向に貫通する略円柱状に形成され、シートの上下面に露出している。導電部91aは、例えば絶縁性及び弾性を有する高分子物質内に導電性粒子が密に充填されて形成されている。この導電部91aの下端部には、接続板90の上面端子90aが接触し、導電部91aの上端部には、プリント配線基板12の端子12aが接触している。
かかる構成により、プローブ支持板11のプローブ10とプリント配線基板12とが、接続板90及び弾性部材91を介して電気的に導通する。
プローブ支持板11、接続板90及び弾性部材91は、その外周部において、下方のプローブ支持板11からプリント配線基板12の内部を貫通する複数本のボルト92によってプリント配線基板12に固定されている。なお、ボルト92の下端面は、プローブ支持部11の下面よりも上方に位置している。
この例では、接続板90によりプリント配線基板12とプローブ支持板11との間隔が広くなるので、例えば熱膨張や加工精度などの影響によりプリント配線基板12に歪みが生じた場合でも、プリント配線基板12とウェハWが接触することを防止できる。これにより、プリント配線基板12やウェハWの破損を防止できる。また、プリント配線基板12の端子12aとウェハWの電極Pとの間のピッチ変換を、接続板90とプローブ支持板11のプローブ10の両方で行うことができるので、より大きなピッチ変換を行うことができる。このため、電極Pのピッチがより狭いウェハWの検査を行うことが可能になる。なお、接続板90には、内部配線を形成する必要があるが、ピッチ変換量が小さいので、従来のコンタクタに比べて低コストで簡単に製造できる。
また、接続板90とプリント配線基板12との間に導電性のある弾性部材91が介在されたので、例えばプリント配線基板12の歪みを吸収し、接続板90やプローブ支持板11の水平性を維持できる。これにより、ウェハ面内の電極Pとプローブ支持板11の各プローブ10との接触をより適正に行うことができる。
なお、この例で記載した弾性部材91は、シート状のものに限られず、例えば屈曲した複数の金属ピンから構成されていてもよい。
以上の実施の形態では、プローブ支持板11の上面側に溝30が形成され、その溝30にプローブ10が配列されていたが、プローブ支持板11の下面側に溝が形成され、その溝に複数のプローブが配列されていてもよい。以下、この例について説明する。
例えば図11に示すように、プローブ支持板11の下面側には、上述の実施の形態と同様にX方向に沿って複数列の溝100が形成されている。このプローブ支持板11の溝100に複数のプローブ110が配列されている。
例えば図12に示すようにプローブ110は、例えばプリント配線基板12の端子12aに接触する上部接触子120と、検査時にウェハWの電極Pに接触される下部接触子121と、上部接触子120と下部接触子121を接続する接続部122と、このプローブ110をプローブ支持板11に係止するための係止部123を備えている。
例えばプローブ110の接続部122は、左右に蛇行する略矩形状に形成され、上下方向に弾性を有している。なお、接続部122の形状は、矩形に限られず波形であってもよい。上部接触子120は、例えば接続部122の上部から上方に向けて直線状に形成されている。上部接触子120の下端部には、他の部分よりも径が大きいストッパ120aが形成されている。
下部接触子121は、接続部122の下部に接続されている。下部接触子121は、接続部122から水平方向に向かって形成された梁部121aと、その梁部121aの先端から下方向に向かって延びる垂直部121bから構成され、いわゆるカンチレバー形状を有している。平面から見て上部接触子120の上端部の位置と下部接触子121の下端部121cの位置はずらされている。
係止部123は、接続部122と下部接触子121との連結部分に取り付けられている。係止部123は、その連結部分から下部接触子121と反対側の水平方向に延びる水平部123aと、その水平部123aから上方に突出する凸部123bを有している。
この実施の形態においては、例えば平面から見て上部接触子120の上端部と下部接触子121の下端部121cとの距離が異なる例えば3種類のプローブ110(110a、110b、110c)が用いられる。例えば図13(a)に示すようにプローブ110aは、上部接触子120が接続部122の中間付近に位置し、図13(b)に示すようにプローブ110bは、上部接触子120が下部接触子121の下端部121c側に位置し、図13(c)に示すようにプローブ110cは、上部接触子120が下部接触子121の下端部121cと反対側に位置している。
また、3種類のプローブ110a、110b、110cは、係止部123の凸部123bの位置が互いに異なるように形成されている。例えばプローブ110aは、凸部123bが接続部122から最も離れており、プローブ110bは、凸部123bが接続部122から次に離れており、プローブ110cは、凸部123bが接続部122に最も近接している。
図12に示すようにプローブ支持板11の溝100の底面(上面)には、プローブ支持板11の上面に貫通する貫通孔100aが形成されている。この貫通孔100aにプローブ110の上部接触子120が挿入され、上部接触子120の上端部はプローブ支持板11の上方に突出する。また、貫通孔100aの下端周縁部には、上部接触子120のストッパ120aが係止される。
プローブ支持板11の下面における溝100の周辺には、凹部100bが形成されている。この凹部100bには、プローブ110の係止部123の凸部123bが嵌合される。例えば凹部100b内には、光硬化性樹脂としての例えば紫外線硬化性樹脂が注入され、凸部123bを嵌め込んだ状態で紫外線を照射し樹脂を固めることによって、係止部123が凹部100bに接着している。なお、この接着には、熱硬化性樹脂を用いてもよい。
図14は、プローブ支持板11の下面を拡大した状態を示す。図14に示すように貫通孔100aと凹部100bは、対をなし、溝100の方向と直角のY方向の同一直線上に形成されている。貫通孔100aと凹部100bは、それぞれが溝100に沿ってX方向に並べて形成されている。例えばX方向に隣り合う凹部100bは、溝100の側壁部100cからの距離が異なる位置に形成されている。また、貫通孔100aは、プリント配線基板12の各端子12aに対応する位置に形成され、X方向に隣り合う貫通孔100aは、例えば溝100の側壁部100cからの距離が異なる位置(後述するウェハWの電極Pからの距離が異なる位置)に形成されている。これらの貫通孔100aと凹部100bの位置は、図15に示すように上述の3種類のいずれかのプローブ110を一対の凹部100b及び貫通孔100aに差し込むことができ、さらにその差し込んだときに下部接触子121の下端部121cの位置が、検査されるウェハWの各電極Pの位置に対応しX方向に一直線上に並ぶように設定されている。
この実施の形態においては、X方向に隣り合う3つの貫通孔100aおよび凹部100b毎にグループ化され、その各グループGには、上述の3種類のプローブ110a、110b、110cが一つずつ所定の順で取り付けられる。この結果、グループG内の隣り合うプローブ110の下部接触子121の下端部121c同士の間隔D3は、上部接触子120同士の間隔D4よりも狭くなり、これらのプローブ110により、プリント配線基板12の端子12aの広いピッチがウェハW上の電極Pの狭いピッチに変換される。
この実施の形態によれば、プローブ110の下部接触子121の下端部121c同士の間隔が上部接触子120同士の間隔よりも狭くなるように、プローブ支持板11に複数のプローブ110を係止できるので、プローブ110によってプリント配線基板12の端子12aの広いピッチをウェハWの電極Pの狭いピッチに変換でき、電極Pのピッチが狭いウェハWを適正に検査できる。この場合、従来のように複雑で微細な配線構造を有するコンタクタが必要ないので、プローブカード2の製造を簡単にし、プローブカード2を短期間で安価に製造できる。
隣り合う凹部100bは、溝100からの距離が異なる位置に形成されたので、X方向の間隔を狭くしても凹部100bが互いに干渉することがない。これにより、プローブ110をX方向に狭ピッチで配置することができ、この結果、狭ピッチの電極Pの検査に対応できる。
上記実施の形態では、平面から見て上部接触子120から下部接触子121の下端部121cまでの距離が異なる3種類のプローブ110が用いられていたが、3種類に限られず、2種類或いは4種類以上用いてもよい。
前記実施の形態において、図16に示すようにプリント配線基板12とプローブ支持板11との間に接続板150を設けてもよい。この接続板150は、例えば厚みのある円盤形状を有し、ガラスにより形成される。接続板150には、上下方向に貫通する複数の貫通孔150aが形成される。各貫通孔150aには、直線状の導電部材としての金属ピン151が挿入されている。金属ピン151は、図17に示すように貫通孔150aの径よりも細く形成され、貫通孔150aに対して自由に上下動できる。金属ピン151は、貫通孔150aよりも長く貫通孔150aの上下に突出している。金属ピン151の下端部は、例えば貫通孔150aの径よりも大きいストッパ151aが形成されている。図16に示すようにプローブ支持板11と接続板150は、その外周部において、下方のプローブ支持板11からプリント配線基板12の内部を貫通する複数本のボルト152によってプリント配線基板12に固定されている。なお、ボルト152の下端面は、プローブ支持部11の下面より上方に位置している。こうして、図17に示すように金属ピン151は、プローブ110の上部接触子120により下から押し上げられ、金属ピン151の上端部は、プリント配線基板12の端子12aに接触している。これにより、プローブ110とプリント配線基板12との電気的な導通が図られる。
この例では、接続板150によりプリント配線基板12とプローブ支持板11との間隔が広くなるので、例えば熱膨張や加工精度などの影響によりプリント配線基板12に歪みが生じた場合でも、プリント配線基板12とウェハWが接触することを防止できる。これにより、プリント配線基板12やウェハWの破損を防止できる。また、貫通孔150a内を移動自在な金属ピン151を介在してプリント配線基板12とプローブ110との電気的な導通を図ったので、例えば加工精度の問題でプリント配線基板12が歪んでいる場合でも、金属ピン151がその歪みに追従して上下し、その金属ピン151の下のプローブ110の弾性によりその歪みを吸収できる。これにより、各プローブ110の下端部121cの高さが安定し、ウェハ面内の電極Pとプローブ110との接触を適正に行うことができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えばプローブ10、110やプローブ支持板11は、本実施の形態の形状に限られず、他の形状を有するものであってもよい。また、本発明は、被検査体がウェハW以外のFPD(フラットパネルディスプレイ)などの他の基板である場合にも適用できる。
本発明は、電極間隔の狭い被検査体に対応でき、なおかつ製造が簡単で安価なプローブカードを実現する際に有用である。
1 検査装置
2 プローブカード
10 プローブ
11 プローブ支持板
12 プリント配線基板
12a 端子
20 上部接触子
21 下部接触子
22 本体部
30 溝
30a 貫通孔
30b 凹部
P 電極
W ウェハ
2 プローブカード
10 プローブ
11 プローブ支持板
12 プリント配線基板
12a 端子
20 上部接触子
21 下部接触子
22 本体部
30 溝
30a 貫通孔
30b 凹部
P 電極
W ウェハ
Claims (17)
- 複数のプローブを有し、それらのプローブを下方の被検査体に接触させて被検査体の電気的特性の検査を行うプローブカードであって、
前記複数のプローブに検査用の電気信号を送る回路基板と、
前記回路基板の下面側に位置し、前記複数のプローブを上下方向に挿通させた状態で支持するプローブ支持板と、を有し、
前記プローブ支持板には、前記各プローブの上端部が前記プローブ支持板の上方に突出し、前記各プローブの下端部が前記プローブ支持板の下方に突出し、さらに当該各プローブの上端部と下端部が平面から見て位置がずれており、前記複数のプローブの上端部同士の間隔がそれらの下端部において被検査体の電極の間隔に変更されるように前記複数のプローブが係止され、
前記各プローブは、先端に前記上端部を有し上下方向に弾性を有する上部接触子と、先端に前記下端部を有し上下方向に弾性を有する下部接触子と、前記上部接触子と前記下部接触子を接続する本体部と、前記下部接触子における前記本体部と接続される部分から下側に突出したストッパと、を有し、
前記プローブ支持板の上面側には、前記複数のプローブが並べて配列される溝が形成され、
前記溝の底面には、前記各プローブの下部接触子が挿通する貫通孔が形成され、
前記各プローブのストッパは、前記溝の底面に当接していることを特徴とする、プローブカード。 - 前記各プローブの上端部は、前記回路基板の下面の端子に接触し、
前記プローブ支持板において、前記回路基板の端子間隔に対応する前記プローブの上端部同士の間隔がその下端部において被検査体の電極の間隔に変換されていることを特徴とする、請求項1に記載のプローブカード。 - 前記回路基板と前記プローブ支持板との間に介在され、前記回路基板と前記プローブ支持板の各プローブとを電気的に接続する接続板をさらに有し、
前記各プローブの上端部は、前記接続板の下面の端子に接触し、
前記プローブ支持板において、前記接続板の端子間隔に対応する前記プローブの上端部同士の間隔がその下端部において被検査体の電極の間隔に変換されていることを特徴とする、請求項1に記載のプローブカード。 - 前記接続板と前記回路基板との間には、導電性を有する弾性部材が介在されていることを特徴とする、請求項3に記載のプローブカード。
- 前記接続板には、上下方向に貫通する複数の貫通孔が形成されており、
前記各貫通孔には、貫通孔内を上下動自在で前記貫通孔よりも長い導電部材が挿通されており、
前記各導電部材の下端部に、前記各プローブの上端部が接触していることを特徴とする、請求項3に記載のプローブカード。 - 前記各プローブは、前記プローブ支持板に対し抜き差し自在に構成されていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のプローブカード。
- 前記複数のプローブは、前記プローブ支持板に複数列に並べて係止され、
前記各列のプローブは、平面から見てその配列方向の略直角方向に前記上端部と前記下端部が並んだ状態で配列され、
前記各列におけるプローブは、近接するもの同士で複数のグループにグループ化され、
当該各グループ内において、隣り合うプローブ同士の下端部における間隔がその上端部の間隔よりも狭くなっていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載のプローブカード。 - 前記各グループは、平面から見たときに前記上端部から下端部までの距離が異なる複数種類のプローブを有することを特徴とする、請求項7に記載のプローブカード。
- 前記異なる種類のプローブが隣り合うように配列されていることを特徴とする、請求項8に記載のプローブカード。
- 前記プローブ支持板の溝の側壁上端部には、複数の凹部が形成され、
前記各プローブには、前記凹部に嵌め込まれて係止される係止部が形成されていることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載のプローブカード。 - 前記各プローブの係止部は、光又は熱により硬化する樹脂によって前記凹部に接着されていることを特徴とする、請求項10に記載のプローブカード。
- 前記凹部は、前記プローブ支持板の上面側から形成された有底の複数の丸穴から構成され、
前記複数の丸穴は、直線状に並べて形成され、隣り合う丸穴の側面同士が互いに繋がっており、
前記複数の丸穴のうちの前記溝に最も近い丸穴の側面は、前記溝の側壁面に開口していることを特徴とする、請求項10又は11に記載のプローブカード。 - 前記溝に最も近い丸穴以外の少なくとも1つ以上の丸穴は、前記溝に最も近い丸穴よりも深く形成されていることを特徴とする、請求項12に記載のプローブカード。
- 前記上部接触子は、前記上端部を有する上に凸の湾曲部と、前記湾曲部に接続され前記本体部の上部から斜め上方に形成された梁部とを有することを特徴とする、請求項1〜13のいずれかに記載のプローブカード。
- 前記下部接触子は、前記下端部を有する垂直部と、前記本体部の下部から水平方向に形成されその先端に前記垂直部が接続された梁部とを有することを特徴とする、請求項1〜14のいずれかに記載のプローブカード。
- 前記下部接触子は、2本の平行の梁部を有することを特徴とする、請求項15に記載のプローブカード。
- 前記本体部は、垂直面内に立設する板状に形成されていることを特徴とする、請求項1〜16のいずれかに記載のプローブカード。
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