JPH0782033B2 - プローブカード - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プローブカードに関
し、詳しくは、電気的なテストのためにウエハ上のＩＣ
等にコンタクトするプローブカードに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＩＣ用のプローブカードは、ＩＣ
のコンタクトパッドが微細で狭ピッチであることから、
これとのコンタクト部にテーパ形状で片持ち式のプロー
ブピンが一般的に用いられている。このプローブピン
は、電解研磨等によってピンごとに製造される。そし
て、これらのテーパ形状のプローブピンを扇状に並べて
基板に取り付ける工程や、ＩＣのパッドの配置に合わせ
て先端のコンタクト部を曲げて高さやピッチを揃える工
程を経て、プローブカードが完成する。これらの工程は
俗に針立てとも呼ばれ、その作業には職人芸が要求され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のプロ
ーブカードは、テーパ状のプローブピンを採用し、職人
芸に依存して作られている。しかし、ＩＣの高集積化が
進むに連れ、プローブカードについても多ピン化、狭ピ
ッチ化の要求が厳しくなるばかりである。一方、かかる
要求に応え得る高度な技能者は極めて限られる。このた
め、製品の性能がばらついて信頼性が低下しがちであ
る。しかも、使用途中にもしばしば困難な再調整作業が
必要とされ、取り扱いにも難がある。例えば８０μｍピ
ッチのプローブカードは至高の芸術品の如く慎重に取り
扱われる。このため、このタイプのプローブカードで
は、ＩＣの進歩についていけなくなりつつある。

【０００４】かかる問題を解決せんとして、エッチング
によって形成したプローブピンを持つプローブカードが
提案されているが、ドライエッチングでは生産性が悪過
ぎ、ウエットエッチングではテーパエッチの発生等によ
りピンの断面形状が悪くて必要なコンタクト力が確保で
きない等の欠陥がある。また、異方性材料を用いて断面
形状を確保しても材料が限定されるため導電性が確保で
きない。さらにはコンタクト部分をピンにすることを諦
めて樹脂基板上の配線パターンにパッドを付けて押し付
けるタイプのプローブカードもあるが、これでは、いわ
ゆるオーバードライブが確保できないことから、コンタ
クト圧がばらつき易く接触抵抗が不安定で信頼性に欠け
る。

【０００５】このため、エッチングに基づく製法のこの
ようなプローブカードは、実験的あるいは限定的な使用
は別として、実用に耐えない。この発明の目的は、この
ような従来技術の問題点を解決するものであって、多ピ
ンで狭ピッチのＩＣのプローブテストにも適した構成の
プローブカードを実現することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明のプローブカードの構成は、直接または間接
的にメッキ処理により形成された複数の配線パターンを
有しこれらの配線パターンのそれぞれの先端部が基板に
支持されることなく露出し途中または後端側に第１の接
触端子を有するフレキシブル基板と、それぞれの前記第
１の接触端子に接触する第２の接触端子がそれぞれに設
けられた複数のパターン配線を有するカード基板と、そ
れぞれの前記先端部をプローブピンとして支持する支持
プレートと、を備え、前記フレキシブル基板上のそれぞ
れの第１の接触端子が前記カード基板のそれぞれの第２
の接触端子と接続されているものである。

【０００７】

【作用】このような構成のこの発明のプローブカードに
あっては、支持プレートが、フレキシブル基板の配線パ
ターンの先端部をプローブピンとして支持する。これに
より、フレキシブル基板の配線パターンがその先端部で
ウエハ上のＩＣやＩＣチップにコンタクトすることがで
きる。また、フレキシブル基板の配線パターンとカード
基板の配線パターンとが、それぞれの接触端子同士接続
される。これにより、このプローブカードは、プローバ
に挿着されると、フレキシブル基板の配線パターンとカ
ード基板の配線パターンとを介して、ＩＣとテスターと
の間を接続しうる。

【０００８】そこで、ＩＣとテスターとの間のピンピッ
チの相違等に対する整合が採られて電気的な結合がサポ
ートされ、ＩＣのプローブテストが可能となる。このよ
うに、基本的には、カード基板に支持プレートとフレキ
シブル基板を取り付けて固定する機構だけで済み、しか
も、フレキシブル基板自体を支持板としても使用できる
ので、支持機構が簡単になる。したがって、面倒な針立
て作業や信頼性を低下させる多数の部品が不要となり、
その結果、プローブカードの生産性および信頼性が向上
する。

【０００９】さらに、プローブピンとしての先端部を有
する配線パターンのフレキシブル基板が、メッキ処理に
基づいて製造される。これにより、多ピン化、狭ピッチ
化を図った場合でも十分なオーバードライブとコンタク
ト圧を確保でき、しかも、プローブピンを一体的に効率
良く製造することができる。したがって、多ピンで狭ピ
ッチのＩＣに対しても高い生産性と信頼性を確保するこ
とができる。さらには、ピン交換等のメンテナンスも一
括で容易にできることとなる。しかも、比較的量産が利
くので、ＩＣの量産時等に同一仕様のプローブカードが
多数必要とされた場合でも直ちに対処できる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。図１に、プローブカードを示
す。（ａ）はその全体の斜視図であり、（ｂ）は一部断
面の拡大図であり、（ｃ）は特にプローブピンの断面図
である。なお、断面のハッチングは割愛した。ここで、
１４は後述のメッキ処理によって形成された配線パター
ンの先端部としてのプローブピン、１５はその配線パタ
ーンを支持するフレキシブル基板としてのフィルム、２
０はカード基板としてのプリント基板、２１はグランド
用導体、２２はコンタクト圧確保用のＯリング、２３は
クランパ、２４はボルト、２５はステンレス製の支持プ
レート、２６，２７はポリイミドの絶縁シート、２８は
クランパ、２９はボルトである。また、３０は検査対象
のＩＣのイメージである。

【００１１】プリント基板２０は、全プローブピンのコ
ンタクト力を支えるべく固めの基板が用いられ、その上
面に複数のパターン配線を有する。これらのパターン配
線の両端側に接触端子が設けられている。その一方の接
触端子は、プローブピン１４の後端側接触端子と重ね合
わせられ、その上からグランド用導体２１とＯリング２
２とクランパ２３とボルト２４によって固定されて、プ
ローブピン１４との接続状態が保たれる。その他方の接
触端子はカードのプローバへの挿着時にカードエッジ接
続あるいはスプリングピンコンタクト等によってテスタ
ー側と接続される。この構造により、プローブピン１４
を介してＩＣ３０とテスターとの電気的結合が確保され
る。なお、カード基板は、プリント基板の如く一体物の
他、ＦＰＣとそのサポート板の如き組み合わせ物であっ
てもよい。

【００１２】支持プレート２５は、台形形状の４つの部
分からなり、その傾斜辺を内側にしてプリント基板２０
の中央下部に取り付けられる。その傾斜辺上に、絶縁シ
ート２６、プローブピン１４、フィルム１５、グランド
用導体２１、絶縁シート２７、クランパ２８が、ボルト
２９で固定される。この構造により、フィルム１５上の
先端部がプローブピンとして支持される。そして、この
プローブカードがプローバによって駆動されて、プロー
ブピン１４がＩＣ３０のコンタクトパッドに接触し、さ
らにオーバードライブがかけられると、傾斜したプロー
ブピンがＩＣ３０のコンタクトパッドを僅かにスクラッ
チする。これにより、確実なコンタクトが確保できて、
検査結果に信頼がおける。なお、ＩＣ３０のコンタクト
パッド部又はプローブピンの先端にバンプが設けられて
いるような場合には、バンプの高さの範囲でオーバード
ライブがかけられるので、プローブピンが予め傾斜して
いる必要はない。あるいは逆向きに傾斜していてもよ
い。

【００１３】フィルム１５について、図２にその模式図
を示すが、これは説明用のものであり、実際には、プロ
ーブピンの数が数十から数百のものが一般的であって、
ピッチも一定とは限らない。フィルム１５は、ＩＣ３０
のコンタクトパッドの配置部分より大きいほぼ矩形の開
口を中央に有する（図２における１５ｂ参照）。そし
て、この開口１５ｂのそれぞれの辺に沿ってそれぞれの
先端部１４ｄ等が突出している。この開口を有すること
により、先端部がプローブピンとして機能するととも
に、先端部１４ｄの先端とＩＣ３０のコンタクトパッド
との接触状態が監視可能となる。なお、フレキシブル基
板２２が傷むことなく容易に変形し得るように、開口の
隅部に切り込みを設けてもよい。また、これをほぼ対角
線に沿って（図２における一点鎖線参照）分割した４っ
つの台形形状のものの組み合わせとして構成してもよ
い。

【００１４】さらに、先端部の位置がＩＣ３０のコンタ
クトパッドの配置に対応して設けられ、これに連なる配
線パターンの後端側にプリント基板２０の接触端子の配
置に対応して広いピッチで接触端子が設けられている。
これにより、ＩＣの微細で狭ピッチのパッドとテスター
側のさほど微細でなくて広いピッチのスプリングピン等
との間の整合を採ることができる。なお、ＩＣ３０のコ
ンタクトパッドが４辺全部には設けられておらずその一
部の辺だけに設けられている場合には、これに対応する
部分にプローブピンがあればよい。また、同様のことが
支持プレート２５についても言える。これも、台形形状
の４つの部分のそれぞれに該当する個別の部品のうち、
ＩＣ３０のコンタクトパッドの配置に対応して決まる部
品の組み合わせから構成することができる。

【００１５】次に、フレキシブル基板（１４＋１５）の
製造方法について、説明する。図３に、各工程における
断面模式図を示す。なお、以下、プローブピンを単にピ
ンと呼び、配線パターンをパターンと呼び、ピン１４ｄ
とパターン１４ｅを合わせてピン１４と呼ぶ。また、ピ
ン１４等とフィルム１５との全体をピンフィルム体（１
４＋１５）と呼ぶ。

【００１６】ピンの製造工程は、主に、第１の金属層の
形成工程と、メッキ処理工程の前半部であるレジストパ
ターンの形成工程と、メッキ処理工程の後半部として第
２の金属層を形成する電解メッキ工程と、フィルムの被
着工程と、分離工程の前半部である剥離工程と、分離工
程の後半部である除去工程とからなる。なお、ピン１４
の材質は、強度や靱性の観点からＮｉが良い。さらに、
Ｐｄ等を含ませることもある。また、導電性を重視する
場合には、金をコーテングして導電性を高くするとよい
（図１（ｃ）参照）。あるいは、Ｎｉに代えてベリリュ
ウム銅を用いても良い。以下、各工程をこの順に説明す
る。

【００１７】第１の金属層の形成工程は、基板層として
のステンレス板１０の上に、第１の金属層としての銅層
１１を薄く電解メッキで形成する。第１の金属層として
銅を用いるのは、Ｎｉ製のピン１４等との被着性に優れ
ること、ステンレス板１０に対する被着力がＮｉ製のピ
ン１４等に対するフィルム１５の被着力よりも弱いこ
と、良い電導体であることからである。銅はステンレス
よりも導電性に優れるので、電解メッキが素早く且つ均
一に行われる。なお、ステンレス板１０は、鏡面仕上げ
されて、その表面が平坦であり、しかも平滑である。

【００１８】レジストパターンの形成工程は、銅層１１
の上にフォトレジスト１２をコーティングし（図３の
（ａ）参照）、これにマスク１３を介して露光する（図
３の（ｂ）参照）。これにより、マスク１３に対応する
パターンをレジスト１２に転写する。さらに、これを現
像してマスク１３に対応するパターンのレジスト１２を
形成して、銅層１１の上にレジストマスクを施こす（図
３の（ｃ）参照）。

【００１９】電解メッキ工程は、レジストマスクされて
いない部分に表れている銅層１１の上方の空隙１２ａ
に、Ｎｉを電解メッキにより付着成長させて形成する
（図３の（ｄ）参照）。Ｎｉメッキの終了後は、レジス
ト１２を除去してマスクを取り除く（図３の（ｄ）参
照）。このようにして形成されたＮｉ層は、ピン１４に
供されるものである。

【００２０】フィルムの被着工程は、Ｎｉ層（１４）の
上にピン１４ｄに供される部分以外のパターン１４ｅ等
をカバーするポリイミドのフィルム１５を被着する。具
体的には、接着用プラスチック１５ａを挟んでフィルム
１５の上方から平坦な押圧面の治具で熱圧着する（図３
の（ｆ）参照）。これにより、プラスチック側がピン１
４に合わせて一部変形するので、Ｎｉ層（１４）の上面
に存在する微少な凹凸や厚さのむらが吸収される。その
結果、ピンフィルム体（１４＋１５）の厚さを一様にす
ることができる。

【００２１】また、フィルム１５は、開口１５ｂを有す
る（図２参照）。この開口１５ｂの部分をピン１４ｄの
部分に対応させて接着する。これにより、ピン１４ｄの
部分が片持ちばりの状態でフィルム１５に支持され、フ
ィルム１５がピン１４ｄ等を纏めて一体として支持する
基板として利用される。

【００２２】剥離工程は、銅層１１とＮｉ層（１４）と
フィルム１５とでなる部分を、ステンレス板１０と銅層
１１との間で、ステンレス板１０から引き剥がして分離
する。第１の金属層の形成工程の説明で既述の如くステ
ンレス板１０に対する被着力がＮｉ製のピン１４等に対
するフィルム１５の被着力よりも弱いことから、フィル
ム１５等を損なうことなく、これらは容易に分離する。

【００２３】除去工程は、銅層１１をＮｉ層（１４）か
らウエットエッチングで除去する。銅層１１が薄いの
で、選択比の高いエッチング液を用いてＮｉ層（１４）
を損なうことなく、銅層１１が除去される。これによ
り、フィルム１５とピン１４とからなる部分が、ステン
レス層１０および銅層１１から分離される。このように
して製造されたプローブピン１４は、その断面がほぼ矩
形状（通常５０μｍ×５０μｍ）である。そこで、片持
ちばり状に曲げられてコンタクトしたときに、三角断面
や円形断面等のものよりも大きなコンタクト圧とオーバ
ードライブ能力を発揮することができる。また、斜め方
向の曲げ剛性が大きくて斜めに曲がることが少ない。そ
こで、ピッチを狭くしても不都合がない（約８０μ
ｍ）。

【００２４】また、ＩＣとコンタクトする側面１４ａ，
１４ｂ，１４ｃは、ステンレス板１０の表面が平坦であ
ることに対応して、それらの高さが揃っている。そこ
で、ピン先の高さ調整の作業をする必要が全くない。さ
らに、ＩＣとコンタクトしたときに引張応力が掛かる側
面１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、ステンレス板１０の表面
が平滑であることに対応して、表面状態が滑らかであ
る。そこで、表面の平滑度の影響を受ける疲労強度が増
して、繰り返し使用回数が向上する。

【００２５】そして、このようなピンを持つフレキシブ
ル基板（１４＋１５）は、そのフィルム１５がピンの先
端部１４ｄを支持する支持板としての機能を果たす。そ
こで、これらを一体としてクランプすることができるの
で、プローブカード製造に際しての職人芸が不要とな
る。このようにして構成されたプローブカードは、プロ
ーバに挿着されてテスターと電気的に接続され、ウエハ
上のＩＣに対するプローブテスト等に供される。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明のプローブカードにあっては、メッキ処理により形
成された複数の配線パターンを有しこれらの配線パター
ンのそれぞれの先端部が基板に支持されることなく露出
し後端側に第１の接触端子を有するフレキシブル基板
と、それぞれの第１の接触端子に接触する第２の接触端
子がそれぞれに設けられた複数のパターン配線を有する
ハードなカード基板と、それぞれの先端部をプローブピ
ンとして傾斜して支持する支持プレートと、を備え、フ
レキシブル基板上のそれぞれの第１の接触端子がカード
基板のそれぞれの接触端子と接続されている。これによ
り、多ピンで狭ピッチのＩＣのプローブテストに適した
構成のプローブカードを実現することができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の構成のプローブカードの一
実施例について、その構造を示す。

【図２】図２は、プローブカード用のフレキシブル基板
の模式図である。

【図３】図３は、プローブカード用のフレキシブル基板
およびプローブピンの製造工程を示す。

【符号の説明】

１０ ステンレス板 １１ 銅層 １２ フォトレジスト １３ フォトマスク １４ プローブピン １５ フィルム ２０ プリント基板 ２１ グランド用導体 ２２ Ｏリング ２３ クランパ ２４ ボルト ２５ 支持プレート ２６，２７ 絶縁シート ２８ クランパ ２９ ボルト ３０ ＩＣ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エッチ ダン ヒギンズ アメリカ合衆国、アリゾナ、ギルバート、 スィート101、ノ−ステック ブールヴァ ード1478 フレッシュクエストコーポレー ション内 (72)発明者 ピート ノーミントン アメリカ合衆国、アリゾナ、ギルバート、 スィート101、ノ−ステック ブールヴァ ード1478 フレッシュクエストコーポレー ション内 (56)参考文献 特開 昭60−147192（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−242389（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直接または間接的にメッキ処理により形成
   された複数の配線パターンを有しこれらの配線パターン
   のそれぞれの先端部が基板に支持されることなく露出し
   途中または後端側に第１の接触端子を有するフレキシブ
   ル基板と、 それぞれの前記第１の接触端子に接触する第２の接触端
   子がそれぞれに設けられた複数のパターン配線を有する
   カード基板と、 それぞれの前記先端部をプローブピンとして支持する支
   持プレートと、 を備え、前記フレキシブル基板上のそれぞれの第１の接
   触端子が前記カード基板のそれぞれの第２の接触端子と
   接続されていることを特徴するプローブカード。
2. 【請求項２】前記フレキシブル基板は、台形形状あるい
   はこれに近似する形状の４つの部分からなり、その平行
   な２辺のうちの短い側を内側にしてこれら４つの部分が
   矩形に配列されて前記短い側の辺がＩＣのコンタクトパ
   ッドの配置に対応しこれより一回り大きな矩形の開口を
   形成し、それぞれの前記先端部がこの開口のそれぞれの
   辺に沿って突出し、それぞれの前記接触端子が後端側に
   矩形の１辺に沿ってに配置されていて、それぞれの前記
   先端部のピッチよりそれぞれの前記接触端子のピッチが
   大きく、前記支持プレートは、前記フレキシブル基板の
   ４つの各部分をそれぞれ支持するように台形形状あるい
   はこれに近似する形状の４つの部分からなる請求項１記
   載のプローブカード。
3. 【請求項３】前記配線パターンは、電解メッキにより形
   成されたＮｉあるいはその合金でありＮｉより外側に導
   電性の高い金属が被着されている請求項２記載のプロー
   ブカード。