JPH1048256A

JPH1048256A - 検査用ヘッド

Info

Publication number: JPH1048256A
Application number: JP22188796A
Authority: JP
Inventors: Motoyasu Kondo; 基康近藤; Yoshito Yokoyama; 義人横山; Yoichi Urakawa; 陽一浦川
Original assignee: NIPPON MAIKURONIKUSU KK; Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: NIPPON MAIKURONIKUSU KK; Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 1996-08-06
Filing date: 1996-08-06
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】プローブ要素と被検査体との間の電気的な接
触抵抗を小さくするとともに、製作費を廉価にすること
にある。【解決手段】検査用ヘッドは、弾性変形可能のシート
状部材と、該シート状部材に印刷配線技術のような適宜
な手法により形成された配線部とをプローブ支持手段と
して用いるとともに、金属製プローブ針を被検査体の電
極に接触させるプローブ要素として用い、各プローブ針
の先端をシート状部材から配線部の側と反対の側へ突出
させたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路のような
平板状被検査体の電気的特性試験に用いる検査用ヘッド
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエーハ上の集積回路、半導体ウ
エーハからチップに分離された集積回路、および、チッ
プの実装が終了した集積回路は、回路が仕様書通りに動
作するか否かの通電試験をされる。この種の通電試験
は、プローブボード、プローブカード等と称されている
検査用ヘッドを用いて電気的特性を測定することによ
り、行われる。

【０００３】この種の検査用ヘッドは、集積回路の電気
的接続部すなわち接続パッドに通電可能の状態に接触さ
れる複数のプローブ要素を備える。プローブ要素は、１
ＧＨｚまたはそれ以上の高周波信号を集積回路に確実に
作用させ、対応する電気信号を集積回路から確実に得ら
れるように、集積回路の接続パッドのアルミニウム酸化
物のような電気絶縁膜を突き破る機能を有することが求
められている。

【０００４】上記の要求は、一般には、接続パッドの表
面をプローブ要素の先端で擦る、いわゆる擦り作用によ
り達成される。そのような擦り作用は、集積回路の接続
パッドとプローブ要素の先端とを接触させた状態でわず
かに過剰に押圧して、プローブ要素に反りを生じさせ、
それにより集積回路の接続パッドとプローブ要素の先端
との接触部位を相対的に変位させることにより、生じ
る。

【０００５】この種の通電試験に用いられている検査用
ヘッドとして、弾性変形不能の平板状配線基板を用いた
板状ヘッド（たとえば、実開昭５８−１１４７６９号公
報）と、弾性変形可能のフィルム状配線基板を用いたフ
ィルム状ヘッド（たとえば、特開昭６３−１８４３４９
号公報）とがある。

【０００６】板状ヘッドは、金属の細いワイヤーにより
製作されたテーパ状の複数のプローブ針をプローブ要素
として用い、プローブ針を弾性変形不能の平板状配線基
板に取り付けている。これに対し、フィルム状ヘッド
は、複数のプローブ要素を集積回路の製作に用いられて
いる、写真食刻法、印刷配線法等、いわゆる印刷配線技
術により弾性変形可能のフィルム状配線基板を形成し、
配線基板に形成された伝送線部すなわち配線部の一部を
プローブ要素としている。

【０００７】板状ヘッドによれば、プローブ針をタング
ステンのような高硬度の材料から製作することができる
から、プローブ要素の先端と接触パッドの表面との間の
擦り作用が大きく、その結果接触パッドへのプローブ要
素の電気接触抵抗が、フィルム状ヘッドに比べ、希望す
る値に近い小さい値となる。しかし、板状ヘッドでは、
接続パッドに対する各プローブ要素の押圧力（ひいては
擦り力）が、各プローブ針のテーパの角度、配線基板か
らの各プローブ針の突出長さ等により異なるから、全て
のプローブ針の押圧力が一定となるように、プローブ針
を製作し、配線基板に取り付けることが難しく、その結
果高価になる。

【０００８】これに対し、フィルム状ヘッドによれば、
配線部およびプローブ要素を印刷配線技術により製作す
ることができるから、板状ヘッドに比べ廉価になる。し
かし、従来のフィルム状ヘッドでは、配線部の先端を接
続パッドへの押圧部として用いるだけでは、接触パッド
の表面の電気的絶縁膜を突き破るほどに大きい擦り作用
をバンプと接触パッドの表面との間に得ることができな
いから、目的とする良好な電気的接触をプローブ要素と
接触パッドとの間に得ることができず、その結果プロー
ブ要素と接触パッドとの電気接触抵抗が板状ヘッドに比
べ非常に大きくなる。

【０００９】フィルム状ヘッドの上記課題を解決するた
めに、各プローブ要素の先端に突出部すなわちバンプを
形成し、このバンプを接触パッドへの押圧部としたフィ
ルム状ヘッドが提案されている（たとえば、特開平４−
３６３６７１号公報）。しかし、そのようなフィルム状
ヘッドでは、バンプをタングステンのような高硬度の材
料を印刷配線技術に用いることが難しいから、バンプを
ニッケルのような材料により製作しなければならず、そ
の結果接触パッドの表面の電気的絶縁膜を突き破って目
的とする良好な電気的接触が得られるほどに大きい擦り
作用をバンプと接触パッドの表面との間に得ることがで
きず、接触パッドへのプローブ要素の電気接触抵抗の減
少は小さい。

【００１０】

【解決しようとする課題】本発明の目的は、プローブ要
素と被検査体との間の電気接触抵抗を小さくするととも
に、製作費を廉価にすることにある。

【００１１】

【解決手段、作用、効果】本発明の検査用ヘッドは、弾
性変形可能のプローブ支持体と、該プローブ支持体に配
置された複数のプローブ要素とを含む。プローブ支持体
は、弾性変形可能のシート状部材と、該シート状部材の
一方の面に形成された複数の配線部とを備える。各プロ
ーグ要素は、配線部に対応されかつ対応する配線部に電
気的に導通可能に付着された金属製のプローブ針であ
り、各プローブ針の先端はシート状部材から配線部の側
と反対の側へ突出している。

【００１２】伝送線部すなわち配線部は、集積回路の製
作に用いられている、写真食刻法、印刷配線法等、いわ
ゆる印刷配線技術によりシート状部材に形成することが
できる。各プローブ針は、タングステン製のワイヤーの
ような金属細線から製作することができ、また半田、導
電性接着剤等の適宜な手段により対応する配線部に通電
可能の状態に付着することができる。

【００１３】集積回路のような平板状被検査体の試験を
するとき、プローブ針の先端と被検査体とがわずかに過
剰に押圧される。これにより、シート状部材の対応する
部位（特に、対応する配線部）、場合によってはさらに
プローブ針に反りが生じるから、プローブ針の先端と被
検査体とが接触した状態でわずかに変位し、被検査体を
擦る擦り作用がプローブ針の先端に生じる。その結果、
集積回路の接続パッドのような電極の表面の電気絶縁膜
がプローブ針の先端により破られ、良好な電気的接触が
電極とプローブ針との間に得られる。

【００１４】本発明によれば、弾性変形可能のシート状
部材と、これに形成された配線部とをプローブ支持手段
として用いるとともに、金属製プローブ針を各プローブ
要素として用い、各プローブ針の先端をシート状部材か
ら配線部の側と反対の側へ突出させたから、プローブ要
素と被検査体との間の電気的な接触抵抗が小さくなると
ともに、製作費が廉価になる。

【００１５】シート状部材は、弾性変形可能のシート状
の金属板と、該金属板の一方の面に形成された電気絶縁
層であって金属板と反対の側の面に配線部が形成された
電気絶縁層とを備えることができる。これの代わりに、
シート状部材は、弾性変形可能のシート状の金属板と、
該金属板の一方の面に形成された第１の電気絶縁層であ
って金属板の側と反対の側の面に配線部が形成された第
１の電気絶縁層と、配線部を覆うように第１の電気絶縁
層の配線部の側の面に形成された第２の電気絶縁層とを
備えることができる。いずれの場合も、金属板をアース
に接続することにより、配線部からの外乱の混入を防止
することができる。

【００１６】シート状部材が上記のいずれの場合も、プ
ローブ針の先端部を、プローブ支持体を貫通させてもよ
いし、プローブ支持体の開口を形成する面の内側を経て
伸ばしてもよい。そのようにすれば、プローブの先端部
からの外乱の混入をも防止することができる。

【００１７】好ましい実施例においては、さらに、プロ
ーブ支持体の配線部に電気的に接続された複数の第２の
配線部を有する配線基板を含む。配線基板とシート状部
材とは、中央に開口を有し、シート状部材はプローブ針
の先端が配線基板の側と反対の側へ突出するように配線
基板に同軸的に結合されている。シート状部材は取付手
段により配線基板に組み付けられている。

【００１８】プローブ針を四角形の各辺に対応する縁部
に配置し、プローブ支持体の各配線部を対応するプロー
ブ針からシート状部材の外側に向けて伸ばし、四角形の
各隅角部からシート状部材の外側に向けて伸びる切込み
をシート状部材に形成することができる。これにより、
プローブ針および配線部が複数のグループに分けられ、
グループ毎に独立した反りを生じさせることができる。
しかし、隣り合う配線部のプローブ針側の部位を切り離
し、配線部毎に反りを生じさせるようにしてもよい。

【００１９】各プローブ針の後端部を対応する配線部と
平行に伸ばしてもよい。この場合、プローブ針にも反り
が生じる。しかし、これの代わりに、各プローブ針の後
端部を、プローブ支持体、特にシート状部材および対応
する配線部に差し込んでその配線部に電気的導通状態
に、半田、導電性接着材等、適宜な手段により付着して
もよい。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１〜図５を参照するに、検査用
ヘッド１０は、半導体ウエーハ上の集積回路、半導体ウ
エーハからチップに分離された集積回路、および、チッ
プの実装が終了した集積回路のような平板状の被検査体
の通電試験に用いられる。被検査体は、接続パッドのよ
うな接続用の複数の電極を備える。

【００２１】検査用ヘッド１０は、弾性変形不能の円板
状の配線基板１２と、弾性変形可能のシート状のプロー
ブ支持体１４と、プローブ支持体１４に配置された複数
のプローブ針１６と、プローブ支持体１４を配線基板１
２に支持させる環状の取付板１８とを含む。

【００２２】配線基板１２は、配線パターンを電気絶縁
材料製のプレート２０の一方の面（上面）に有し、図示
しないテスターに接続される複数のコネクタ２２を外周
縁部に有し、円形の開口２４を中央に有する。各コネク
タ２２は、配線パターンの伝送線部すなわち配線部２６
に電気的に接続されている。配線基板１２の配線パター
ンは導電性材料を用いた印刷配線技術により形成するこ
とができ、したがって配線基板１２の製作コストが低減
する。

【００２３】配線基板１２には、位置決め用の複数のピ
ン２８が開口２４の周りに等角度間隔に設けられてい
る。各ピン２８は、配線基板１２の配線部２６の間の部
位を貫通しており、また配線パターンの側の面と反対の
側（下方）に突出している。ピン２８は、導電性材料で
あってもよいし、非導電性材料であってもよい。配線部
２６は、プローブ針１６に対応されている。

【００２４】プローブ支持体１４は、円形をした弾性変
形可能のシート状部材３０と、該シート状部材の一方の
面（上面）に形成された複数の配線部３２とを備える。
シート状部材３０は、円形の形状を有しており、また被
検査体の形状に対応した四角形の開口３４を中央に有す
る。各配線部３２は、導電性材料で印刷配線技術により
形成された配線パターンの伝送線部である。

【００２５】シート状部材３０は、図示の例では、弾性
変形可能のシート状の金属板３６と、該金属板の一方の
面（上面）に形成された電気絶縁層３８とにより形成さ
れている。金属板３６は、ステンレス、ベリリューム等
のばね材で製作することができる。電気絶縁層３８は、
ポリイミド材のような電気絶縁製のシートまたはフィル
ムを金属板３６に接着することにより形成してもよい
し、電気絶縁材料を金属板３６に塗布することにより形
成してもよい。そのようなシート状部材３０も配線パタ
ーンと同様に印刷配線技術により製作することができ、
したがってプローブ支持体１４の製作コストが低減す
る。

【００２６】配線部３２は、電気絶縁層３８の上面に放
射状に形成されており、またシート状部材３０の内側端
から外側端まで連続して伸びる。配線部３２は、配線部
２６およびプローブ針１６に対応されており、配線基板
１２の配線部２６と相似のパターンに形成されている。

【００２７】プローブ支持体１４は、また、プローブ針
１６が貫通する複数の穴４０と、ピン２８を受け入れる
複数の穴４２と、接続用の複数の突起４４と、開口３４
の各隅角部から半径方向外方へ伸びる切込み４６とを有
する。穴４０は、開口３４の周りの縁部にあって開口３
４を形成する辺に沿って間隔をおいて形成されている。

【００２８】各突起４４は、半球状の形状を有してお
り、また半田、金等の軟質の導電性金属により配線部３
２の外側端部に形成されており、プローブ支持体１４が
取付板１８により配線基板１２に組み付けられたとき図
５に示すように接続部４８に押圧される。各接続部４８
は、配線基板１２の内側端に設けられた貫通穴を貫通し
ており、上端において配線部２６に一体にされている。

【００２９】切込み４６の外側端を結ぶ線５０は、図１
に破線で示しかつ図２に実線で示すように、開口３４と
相似形の四角形である。プローブ支持体１４のうち、線
５０より内側の部分は、線５０において金属板３６の側
（下側）へわずかに曲げられている。これは、金属板３
６を線５０に対応する部位で永久的に変形させることに
より達成することができる。

【００３０】各プローブ針１６は、タングステン線のよ
うな導電性金属ワイヤーから製作されており、Ｌ字状に
曲げられている。各プローブ針１６は、また、先端部が
プローブ支持体１４の穴４０を貫通して下方へ突出しか
つ後端部がプローブ支持体１４の配線部３２の上面を配
線部３２に沿って外方へ伸びるように、プローブ支持体
１４の内側端縁部に配置されており、後端において対応
する配線部３２に半田５２により付着されている。半田
５２の代わりに、導電性接着剤を用いてプローブ針１６
の後端部を配線部３２に付着してもよい。

【００３１】取付板１８は、Ｌ字状の断面形状を有して
おり、また位置決め用のピン２８の下端部を受け入れる
穴５４と、取付板１８を配線基板１２の下側に取り付け
る複数のボルト５６とを有する。各ボルト５６は、配線
基板１２の配線部２６の間の部位を貫通しており、また
取付板１８に螺合する。

【００３２】検査用ヘッド１０の組立時、プローブ支持
体１４は、位置決め用のピン２８が穴４２を貫通して下
方へ伸びかつ突起４４が接続部４８の下面に押圧される
ように、取付板１８により配線基板１２に組み付けられ
る。配線基板１２、プローブ支持体１４および取付板１
８は、それらの軸線が一致するように、ピン２８により
同軸的に位置決められる。

【００３３】通電試験時、検査用ヘッド１０は、先ず、
プローブ針１６の先端と被検査体の電極との相対的位置
を穴４０から確認し、プローブ針１６と被検査体との位
置決めをするアライメントが行われる。

【００３４】次いで、プローブ針１６の先端が被検査体
の電極にわずかに過剰に押圧される。これにより、シー
ト状部材３０の線５０より内側の部位に反りが生じると
ともに、プローブ針１６に反りが生じる。これにより、
プローブ針１６の先端と被検査体の電極とが接触した状
態でわずかに変位し、被検査体を擦る擦り作用がプロー
ブ針１６の先端に生じる。その結果、酸化アルミニウム
のような電気絶縁膜が被検査体の電極表面に形成されて
いても、その電気絶縁膜はプローブ針１６の先端により
破られ、良好な電気的接触が被検査体の電極とプローブ
針１６の先端との間に得られる。

【００３５】金属板３６は、それ自体が弾性変形可能で
あるから、シート状部材３０の線５０より内側の部位の
ばね力を高め、プローブ針１６による擦り作用をより高
める。試験の間、シート状部材３０の金属板３６をアー
スに接続することができる。これにより、プローブ針１
６が先端を除いてアース電位に囲まれるとともに、配線
部３２の下側がアース電位に維持されるから、プローブ
針１６と配線部３２とからの外乱の混入が防止される。

【００３６】図６に示すシート状部材７０は、ポリイミ
ド材のような電気絶縁材料製のフィルムすなわち電気絶
縁層７２の上面に配線パターンを形成し、配線パターン
の配線部３２を電気絶縁層３８で覆い、その上面に金属
板３６を付着している。このため、シート状部材７０
は、配線基板１２と取付板１８とに挟持されて安定する
状態に、取付板１８により配線基板１２に組み付けられ
る。

【００３７】なお、図５および図６にそれぞれ示すシー
ト状部材３０および７０において、穴４０を形成する代
わりに、図７および図８にそれぞれ示すようにシート状
部材３０および７０の穴４０に対応する部位を切除して
もよい。このようにすれば、プローブ針１６の先端部は
シート状部材の内側縁部の内側を経て下方へ伸びるが、
金属板３６をアースに接続することにより、プローブ針
１６の先端以外の部分からの外乱の混入が防止される。

【００３８】また、Ｌ字状のプローブ針１６を用いてそ
の後端部を配線部３２に沿って伸ばす代わりに、図９に
示す実施例のように、曲げられない短いプローブ針７６
を用い、そのプローブ針７６の後端部を電気絶縁層７２
と配線部３２とに貫通させ、プローブ針７６の後端を半
田等により配線部３２に付着してもよい。図９に示す実
施例の場合、プローブ針７６を配線部３２に付着した後
に、電気絶縁層３８および金属板３６を電気絶縁層７２
および配線部３２に付着してもよい。

【００３９】本発明は、上記実施例に限定されない。た
とえば、シート状部材３０の電気絶縁層３８のばね力が
大きい場合は、金属板３６を設けなくてもよい。また、
シート状部材に切込み４６を形成する代わりに、隣り合
う配線部３２のプローブ針１６側の部位を切り離し、配
線部３２毎に反りを生じさせるようにしてもよい。さら
に、本発明は、集積回路の検査用ヘッドのみならず、液
晶表示パネルのような他の平板状被検査体の検査用ヘッ
ドにも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の検査用ヘッドの一実施例を示す平面図
である。

【図２】プローブ支持体の一実施例を示す平面図であ
る。

【図３】図２における３−３線に沿って得た断面図であ
る。

【図４】検査用ヘッドの中央の一部を拡大して示す平面
図である。

【図５】図４における５−５線に沿って得た拡大断面図
である。

【図６】プローブ支持体の他の実施例を示す、図５と同
様の断面図である。

【図７】プローブ針の配置方法の他の実施例を示す断面
図である。

【図８】プローブ針の配置方法のさらに他の実施例を示
す断面図である。

【図９】プローブ針の配置方法のさらに他の実施例を示
す断面図である。

【符号の説明】

１０検査用ヘッド１２配線基板１４プローブ支持体１６，７６プローブ針１８取付板２４配線基板の開口２６配線基板の配線部２８位置決め用のピン３０，７０シート状部材３２プローブ支持体の配線部３４プローブ支持体の開口３４３６金属板３８，７２電気絶縁層４０穴４４接続用の突起４６切込み５２半田５６取付用のボルト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状被検査体の試験に用いる検査用ヘ
ッドであって、弾性変形可能のプローブ支持体と、該プ
ローブ支持体に配置された複数のプローブ要素とを含
み、前記プローブ支持体は、弾性変形可能のシート状部
材と、該シート状部材の一方の面に形成された複数の配
線部とを備え、各プローグ要素は、前記配線部に対応さ
れかつ対応する配線部に電気的に導通可能に付着された
金属製のプローブ針であり、各プローブ針の先端は前記
シート状部材から前記配線部の側と反対の側へ突出して
いる、検査用ヘッド。
【請求項２】前記シート状部材は、弾性変形可能のシ
ート状の金属板と、該金属板の一方の面に形成された電
気絶縁層であって前記金属板と反対の側の面に前記配線
部が形成された電気絶縁層とを備える、請求項１に記載
のヘッド。
【請求項３】前記シート状部材は、弾性変形可能のシ
ート状の金属板と、該金属板の一方の面に形成された第
１の電気絶縁層であって前記金属板の側と反対の側の面
に前記配線部が形成された第１の電気絶縁層と、前記配
線部を覆うように前記第１の電気絶縁層の前記配線部の
側の面に形成された第２の電気絶縁層とを備える、請求
項１に記載のヘッド。
【請求項４】さらに、前記プローブ支持体の配線部に
電気的に接続された複数の配線部を有する配線基板を含
み、該配線基板と前記シート状部材とは、中央に開口を
有し、前記シート状部材は前記プローブ針の先端が前記
配線基板の側と反対の側へ突出するように前記配線基板
に同軸的に結合されている、請求項１〜３のいずれか１
項に記載のヘッド。
【請求項５】前記プローブ針の先端部は、前記プロー
ブ支持体を貫通して伸びる、請求項１〜４のいずれか１
項に記載のヘッド。
【請求項６】各プローブ針の先端部は、前記プローブ
支持体の開口を形成する面の内側を経て伸びる、請求項
１〜４のいずれか１項に記載のヘッド。