JPH11295342A - プローブカード及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プローブの交換を容易にするとともに、より
高密度の電極パッドの配置にも対応できるようにする。 【構成】 ＬＳＩチップ８００の材料と近い熱膨張係数
を有する素材からなるガイド板２００と、ＬＳＩチップ
８００の電極パッド８１０の配置に対応してガイド板２
００に取り付けられるプローブ１００と、ガイド板２０
０とは別体であり、ガイド板２００の上面に取り付けら
れた中間基板３００と、プローブ１００と中間基板３０
０の導電パターン３１０とを接続するボンディングワイ
ヤ４００と、ガイド板２００と中間基板３００とを着脱
可能に下側に取り付ける主基板５００と、この主基板５
００に形成された配線パターン５３０と導電パターン３
１０とを接続する接触子６００とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩチップ等の
半導体集積回路の電気的諸特性を測定する際に用いられ
るプローブカードと、その製造方法とに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプローブカードには、大別してカ
ンチレバー型と呼ばれる横型タイプと、垂直型と呼ばれ
る縦型タイプとがある。前者の横型タイプのプローブカ
ードは、多くの点で優れているが、近年のＬＳＩチップ
の高集積化とテスターの多重化に伴う多チップ同時測定
には適していない点がある。これに対して、縦型のプロ
ーブカードは、より多くのプローブ（数百本〜数千本）
を使用でき、しかもプローブの配置の自由度が高いの
で、多チップ同時測定に適している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、縦型の
プローブカードは、ＬＳＩチップの電極パッドとプロー
ブとの適切な接触圧を確保するために、プローブの中腹
部に横方向に突出した湾曲部を形成しているため、個々
のプローブの交換が困難であるという問題点がある。か
かる問題を解消するプローブカードとして、プローブの
一部を細くして、この細くなった部分の弾性限界内での
座屈を利用するものがある。このタイプでは、プローブ
を１本ずつ引き抜けるので、個々のプローブの交換は容
易である。

【０００４】しかしながら、この個々のプローブの交換
を可能にしたものは、プローブの座屈する部分が弾性限
界に近いため、時として塑性変形を起こす可能性があ
り、信頼性に欠ける点は否定できない。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
で、プローブの余裕のある弾性を確保しつつ、プローブ
の交換作業時等をより簡単に行うことができるプローブ
カード及びその製造方法を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプローブカ
ードは、被検査物たる半導体集積回路の材料と近い熱膨
張係数を有する素材からなるガイド板と、前記半導体集
積回路の電極パッドの配置に対応して前記ガイド板に取
り付けられるプローブと、前記ガイド板とは別体であ
り、前記ガイド板の上面に取り付けられた中間基板と、
前記プローブと中間基板の導電パターンとを接続するボ
ンディングワイヤと、前記ガイド板と中間基板とを着脱
可能に下側に取り付ける主基板と、この主基板に形成さ
れた配線パターンと前記導電パターンとを接続する接続
手段とを備えている。

【０００７】また、本発明に係るプローブカードの製造
方法は、被検査物たる半導体集積回路の材料と近い熱膨
張係数を有する素材からなるガイド板に、前記半導体集
積回路の電極パッドに対応して配置されて取り付けられ
たプローブと、前記ガイド板とは別体である中間基板の
導電パターンとをワイヤボンディングで接続する工程を
有している。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態に係る
プローブカードの要部の概略的断面図、図２は本発明の
実施の形態に係るプローブカードのプローブと導電パタ
ーンとを接続するボンディングワイヤ等の概略的斜視
図、図２は本発明の実施の形態に係るプローブカードの
プローブとボンディングワイヤとの接続の他の例を示す
概略的断面図である。

【０００９】本発明の実施の形態に係るプローブカード
は、被検査物たる半導体集積回路であるＬＳＩチップ８
００の材料と近い熱膨張係数を有する素材からなるガイ
ド板２００と、前記ＬＳＩチップ８００の電極パッド８
１０の配置に対応して前記ガイド板２００に取り付けら
れるプローブ１００と、前記ガイド板２００とは別体で
あり、前記ガイド板２００の上面に取り付けられた中間
基板３００と、前記プローブ１００と中間基板３００の
導電パターン３１０とを接続するボンディングワイヤ４
００と、前記ガイド板２００と中間基板３００とを着脱
可能に下側に取り付ける主基板５００と、この主基板５
００に形成された配線パターン５３０と前記導電パター
ン３１０とを接続する接続手段としての接触子６００と
を有している。

【００１０】前記ガイド板２００は、例えば窒化珪素か
らなる２枚の上側板２１０及び下側板２２０と、この両
板２１０、２２０の間に介在され空間を形成するスペー
サ２３０と、前記空間に充填された軟質シリコン樹脂２
４０とを有している。前記上側板２１０には、電極パッ
ド８１０の配置に対応したスルーホール２１１が、下側
板２２０には、電極パッド８１０の配置に対応した貫通
孔２２１がそれぞれ開設されている。前記スルーホール
２１１及び貫通孔２２１は、後述するプローブ１００が
貫通される部分であるので、プローブ１００は電極パッ
ド８１０に対して垂直に接触することになる。

【００１１】前記上側板２１０のスルーホール２１１の
周囲には、ランド２１２が形成されている。このランド
２１２は、スルーホール２１１の内周面に形成された導
電層１２３と一体に形成されている。

【００１２】一方の下側板２２０の貫通孔２２１には、
この種の導電性のパターンは形成されていない。しか
し、この下側板２２０には、上側板２１０にはない樹脂
注入穴２２２が開設されている。この樹脂注入穴２２２
は、前記空間に充填される軟質シリコン樹脂２４０を注
入する部分であって、空間の大きさ等に応じて適宜個、
適宜箇所に開設されている。

【００１３】前記上側板２１０は、下側板２２０より大
きく形成されている。これは、ガイド板２００を主基板
５００に取り付けるためである。この点については、後
述する。

【００１４】前記プローブ１００は、タングステン等の
細線から形成されており、その先端の接触部１１０は先
鋭化されている。また、このプローブ１００の中腹部分
は、弾性変形部１２０として他の部分より細く形成され
ている。すなわち、プローブ１００が電極パッド８１０
に接触してオーバードライブを加えた時、この弾性変形
部１２０が弾性変形することにより、プローブ１００と
電極パッド８１０との間の接触圧が好適になるようにす
るのである。なお、このプローブ１００の長さ寸法は、
接触部１１０がガイド板２００から突出するために、ガ
イド板２００の厚さ寸法より大きく設定されていること
は勿論である。

【００１５】上記説明におけるオーバードライブとは、
プローブ１００の接触部１１０がＬＳＩチップ８００の
電極パッド８１０に接触してからさらに加圧することを
いう。

【００１６】前記中間基板３００は、ガイド板２００の
上面、すなわち上側板２１０の上面に取り付けられてい
る。しかも、この中間基板３００は、スルーホール２１
１を避けてガイド板２００の外周縁部に取り付けられて
いる。

【００１７】この中間基板３００の上面には、ランド状
の導電パターン３１０が形成されている。この導電パタ
ーン３１０は、基本的には前記ランド２１２と一対一対
応で形成されている。この導電パターン３１０と前記ラ
ンド２１２とは、半導体集積回路素子の組立工程で多用
されるボンディングワイヤの手法を用いて接続される。

【００１８】すなわち、ワイヤボンダーを用いて導電パ
ターン３１０とランド２１２とを接続するが、ワイヤボ
ンダーのキャピラリは内側から外側に向かって動く点を
考えて、ランド２１２をファーストボンドとし、導電パ
ターン３１０をセカンドボンドとする。なお、この導電
パターン３１０とランド２１２とを接続するボンディン
グワイヤ４００は金線である。

【００１９】前記主基板５００は、前記導電パターン３
１０に対応した貫通孔５１０が開設されている。この貫
通孔５１０は、主基板５００に形成された配線パターン
５３０と前記導電パターン３１０とを接続する接続手段
としての接触子６００が取り付けられる部分である。

【００２０】また、この主基板５００の裏面には、窒化
珪素からなる裏打板５２０が取り付けられている。この
裏打板５２０にも前記貫通孔５１０に対応した貫通孔５
２１が開設されている。

【００２１】前記接触子６００は、上述したプローブ１
００と同様に、銅やベリリウム銅等の細線から形成され
ている。また、この接触子６００の中腹部分は、弾性変
形部６２０として他の部分より細く形成されている。た
だし、この接触子６００は、前記プローブ１００とは違
ってその先端の接触部６１０は先鋭化されていない。す
なわち、この接触子６００の接触部６１０は、プローブ
カードとして完成すれば、分解されないかぎり、導電パ
ターン３１０に接触し続けるものであり、プローブ１０
０のように接触、離脱を繰り返すものではないからであ
る。

【００２２】このように形成された接触子６００は、基
端を主基板５００の上に若干突出させた状態で半田付け
される。これによって、接触子６００は、主基板５００
の配線パターン５３０に電気的に接続されることにな
る。

【００２３】一方、この主基板５００には、ガイド板２
００を取り付けるための取付部材７００が取り付けられ
る。この取付部材７００は、窒化珪素からなる取付アン
グル７１０と、この取付アングル７１０を主基板５００
の裏側に固定するボルト・ナット７２０とを有してい
る。

【００２４】前記取付アングル７１０は、断面視略Ｌ字
形状に形成されている。下端側から内側に向かって突出
した顎部７１１は、ガイド板２００の上側板２１０の外
周縁部、すなわち下側板２２０より大きい部分を下から
支える部分である。また、顎部７１１から上側に延設さ
れた取付部７１２にはボルトが貫通するボルト孔が開設
されている。

【００２５】なお、取付アングル７１０と主基板５００
の裏側の裏打板５２０との間には、寸法調節のためのス
ペーサ７３０が適宜介在される。

【００２６】次に、上述したプローブカードの製造手順
について説明する。まず、ガイド板２００にプローブ１
００を取り付ける。プローブ１００をガイド板２００の
スルーホール２１１及び貫通孔２２１に挿入し、後端側
を上側板２１０から若干突出した状態で保持する。この
とき、各プローブ１００の先端の接触部１１０が同一高
さにあるようにすることが重要なポイントの一つであ
る。

【００２７】次に、ガイド板２００の下側板２２０の樹
脂注入穴２２２から、上側板２１０と下側板２２０との
間の空間に軟質シリコン樹脂２４０を注入する。軟質シ
リコン樹脂２４０が硬化することによって、プローブ１
００はガイド板２００に取り付けられたことになる。な
お、プローブ１００の基端側はランド２１２に半田付け
されるのは勿論である。

【００２８】また、プローブ１００がガイド板２００に
取り付けられた後に、上側板２１０に形成されたランド
２１２に半田付けする。これによって、プローブ１００
が取り付けられたガイド板２００が完成する。

【００２９】次に、このガイド板２００に中間基板３０
０を取り付ける。この中間基板３００の取り付けは、エ
ポキシ樹脂系の接着剤等で行う。

【００３０】次に、図２に示すように、前記ランド２１
２と中間基板３００の導電パターン３１０とをボンディ
ングワイヤ４００で接続する。このボンディングワイヤ
４００による接続は、上述したように、ランド２１２を
ファーストボンドとし、導電パターン３１０をセカンド
ボンドとする。これは、ワイヤボンダのキャピラリは内
側から外側に向かって動く点を考慮したものである。そ
して、ボンディングワイヤ４００の表面に絶縁性樹脂を
適宜な方法でコーティングする。

【００３１】一方、主基板５００には接触子６００を取
り付ける。すなわち、接触子６００の基端を主基板５０
０の上に若干突出させた状態で配線パターン５３０に半
田付けするのである。これで、接触子６００は電気的に
は配線パターン５３０に接続され、構造的には主基板５
００に固定されたことになる。

【００３２】次に、プローブ１００が取り付けられたガ
イド板２００を取付部材７００の取付アングル７１０に
セットする。すなわち、ガイド板００２の上側板２１０
の外周縁部を取付アングル７１０の顎部７１１に載せる
のである。この際、より強固にするために、ガイド板２
００を取付アングル７１０に接着してもよい。

【００３３】ガイド板２００が取り付けられた取付アン
グル７１０をボルト・ナット７２０を利用して主基板５
００に取り付ける。これによって、接触子６００の先端
が導電パターン３１０に圧接されて、導電パターン３１
０と配線パターン５３０とが電気的に接続される。すな
わち、プローブ１００→ランド２１２→ボンディングワ
イヤ４００→導電パターン３１０→接触子６００→配線
パターン５３０という順序で電気的に接続されるのであ
る。

【００３４】なお、前記接触子６００には弾性変形部６
２０が設けられているため、接触子６００が多少長くて
も、弾性変形部６２０の変形によって吸収される。

【００３５】上述した実施の形態では、中間基板３００
の導電パターン３１０にボンディングワイヤ４００が接
続されるとしたが、ボンディングワイヤ４００は、図３
に示すように、プローブ１００の基端に直接接続されて
もよい。

【００３６】このようにして製造されたプローブカード
によるＬＳＩチップ８００の電気的諸特性の測定につい
て説明する。図示しないプローブカード支持機構にプロ
ーブカードを取り付ける。そして、下方にある吸着テー
ブル８５０にウエハ状のＬＳＩチップ８００を載置す
る。

【００３７】次に、プローブカードと吸着テーブル８５
０とを相対的に移動させて、プローブ１００の接触部１
１０をＬＳＩチップ８００の電極パッド８１０に接触さ
せる。さらに、オーバードライブを加えてプローブ１０
０の電極パッド８１０に対する接触圧を適正なものにす
る。この際、プローブ１００の弾性変形部１２０は弾性
変形してオーバードライブを吸収する。

【００３８】この状態で図外の検査装置と信号を遣り取
りしてＬＳＩチップ８００の電気的諸特性を測定する。

【００３９】このようにして複数個のＬＳＩチップ８０
０の電気的諸特性を繰り返して測定する。

【００４０】また、測定すべきＬＳＩチップ８００の電
極パッド８１０の配置が変更になった場合には、新たな
電極パッド８１０の配置に対応したプローブ１００が取
り付けられたガイド板２００を交換して対応する。

【００４１】

【発明の効果】本発明に係るプローブカードは、被検査
物たる半導体集積回路の材料と近い熱膨張係数を有する
素材からなるガイド板と、前記半導体集積回路の電極パ
ッドの配置に対応して前記ガイド板に取り付けられるプ
ローブと、前記ガイド板とは別体であり、前記ガイド板
の上面に取り付けられた中間基板と、前記プローブと中
間基板の導電パターンとを接続するボンディングワイヤ
と、前記ガイド板と中間基板とを着脱可能に下側に取り
付ける主基板と、この主基板に形成された配線パターン
と前記導電パターンとを接続する接続手段とを備えてい
る。

【００４２】このプローブカードによると、容易に主基
板からガイド板と中間基板とを取り外すことができるの
で、プローブの交換を容易に行うことができる。また、
プローブと中間基板の導電パターンとをボンディングワ
イヤで接続しているので、従来からあるワイヤボンダー
を利用してプローブカードを製造することができるとと
もに、従来のように基板に形成される導電パターンのみ
で対応してきたものより、より多くのプローブに対応す
ることがでる。特に、ボンディングワイヤと従来の導電
パターンとを併用することよって、より多密度のプロー
ブに対応することが可能になる。

【００４３】その上、このプローブカードは、ガイド板
が半導体集積回路の材料と近い熱膨張係数を有する素
材、例えば窒化珪素から構成されているので、バーンイ
ンテストと呼ばれる半導体集積回路を加熱して行うテス
トにも対応することができる。すなわち、バーンインテ
ストでは、半導体集積回路の加熱によって、プローブカ
ードを加熱されるが、半導体集積回路とプローブカード
との熱膨張係数が異なるために、室温ではプローブが電
極パッドの配置に正確に対応していたとしても、熱膨張
によってずれることがあったが、熱膨張係数が近いと熱
膨張の影響を最小限に抑制することができる。

【００４４】また、前記ガイド板は、プローブの基端側
が貫通するスルーホールと、この当該スルーホールの周
囲に形成されたランドとを有しており、前記ランドにボ
ンディングワイヤが接続されるようにすると、ボンディ
ングワイヤを形成する際にプローブにはワイヤボンダー
のキャピラリが直接当たらないので、ワイヤボンディン
グの際のプローブの位置ずれが発生しにくい。

【００４５】さらに、前記ガイド板は、プローブの基端
側が貫通するスルーホールとを有しており、前記ボンデ
ィングワイヤは、プローブの基端に接続されるようにす
ると、より小さな面積により多くのプローブを配置する
ことができる。ただし、プローブを予め強固にガイド板
に固定しておくことが、キャピラリの接触による位置ず
れの予防のために重要である。

【００４６】一方、本発明に係るプローブカードの製造
方法では、被検査物たる半導体集積回路の材料と近い熱
膨張係数を有する素材からなるガイド板に、前記半導体
集積回路の電極パッドに対応して配置されて取り付けら
れたプローブと、前記ガイド板とは別体である中間基板
の導電パターンとをワイヤボンディングで接続する工程
を備えている。

【００４７】このため、この方法によると、従来からあ
るワイヤボンダーを流用してより多くのプローブを配置
したプローブカードを製造することができる。しかも、
この方法によれば、従来のような手作業での接続作業が
減少するので、生産性の向上にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るプローブカードの要
部の概略的断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るプローブカードのプ
ローブと導電パターンとを接続するボンディングワイヤ
等の概略的斜視図である。

【図３】本発明の実施の形態に係るプローブカードのプ
ローブとボンディングワイヤとの接続の他の例を示す概
略的断面図である。

【符号の説明】

１００ プローブ ２００ ガイド板 ３００ 中間基板 ４００ ボンディングワイヤ ５００ 主基板 ６００ 接触子（接続手段） ８００ ＬＳＩチップ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物たる半導体集積回路の材料と近
   い熱膨張係数を有する素材からなるガイド板と、前記半
   導体集積回路の電極パッドの配置に対応して前記ガイド
   板に取り付けられるプローブと、前記ガイド板とは別体
   であり、前記ガイド板の上面に取り付けられた中間基板
   と、前記プローブと中間基板の導電パターンとを接続す
   るボンディングワイヤと、前記ガイド板と中間基板とを
   着脱可能に下側に取り付ける主基板と、この主基板に形
   成された配線パターンと前記導電パターンとを接続する
   接続手段とを具備したことを特徴とするプローブカー
   ド。
2. 【請求項２】 前記ガイド板は、プローブの基端側が貫
   通するスルーホールと、この当該スルーホールの周囲に
   形成されたランドとを有しており、前記ランドにボンデ
   ィングワイヤが接続されることを特徴とする請求項１記
   載のプローブカード。
3. 【請求項３】 前記ガイド板は、プローブの基端側が貫
   通するスルーホールとを有しており、前記ボンディング
   ワイヤは、プローブの基端に接続されていることを特徴
   とする請求項１記載のプローブカード。
4. 【請求項４】 被検査物たる半導体集積回路の材料と近
   い熱膨張係数を有する素材からなるガイド板に、前記半
   導体集積回路の電極パッドに対応して配置されて取り付
   けられたプローブと、前記ガイド板とは別体である中間
   基板の導電パターンとをワイヤボンディングで接続する
   工程を具備したことを特徴とするプローブカードの製造
   方法。