JPH11344509A

JPH11344509A - プローブカード及びプローブピン

Info

Publication number: JPH11344509A
Application number: JP16617898A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Katagawa; 浩片川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ユーザーがプローブピンを交換することがで
き、広い温度域で共用ができ、微細ピッチの面配置と多
ピンに対応できるプローブカードの提供。【解決手段】先端が被検査体の電極パッドに接触した時
に弾性変形する複数の直線状のプローブピン１と、その
基端をピン支持基材のパッド５に接触状態に保持するピ
ン保持板４と、各プローブピン１を挿通してその基端部
の位置を決める第１テーパ穴２Ａを有する位置決め板２
と、各プローブピン１を挿通してその先端部寄りをガイ
ドするとともに先端部の位置を決める第２テーパ穴３Ａ
を有するガイド板３とを備え、前記第１テーパ穴２Ａと
第２テーパ穴３Ａは、穴径が大きい側が向き合うように
設けたことを特徴とするプローブカード。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被検査体の電気的特性を検査する際に用いられるプロー
ブカード及びプローブピンの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造プロセスにおいては、半導体
ウエハ上に多数形成されたチップ（半導体デバイス）を
ウエハ状態のまま検査する工程があり、この工程ではプ
ローブカードを搭載したプローブ装置および電気信号を
処理するテスタを用いて各半導体デバイスの電気的特性
を検査、選別して良品のみを次工程に流品するようにし
ている。

【０００３】図４について半導体ウエハを検査する際の
各部の動きに関して簡単に説明する。前記プローブ装置
（図示せず）は、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動制御可能
なウエハ載置台と、この載置台の上方に設置されたプロ
ーブカードとを備えている。また、このプローブカード
は半導体ウエハのチップの電極パッドに対応した複数の
プローブピン２１を有している。そして、半導体ウエハ
の各チップの電気的検査を行う場合には、ウエハ載置台
に半導体ウエハを載置した状態でウエハ載置台をＸ、Ｙ
およびθ方向に移動制御し、上方のプローブカードの各
プローブピン２１の先端とチップの電極パッドの位置を
合わせた後に、Ｚ方向に上昇させて、チップの各電極と
各プローブピン２１を弾接させる。このようにして電気
的導通を得ることにより、チップからの電気信号を、プ
ローブカードの各プローブピン２１を介してプローブ装
置を経由し、さらに上位に接続されたテスタに送り、そ
こでチップの電気的特性の検査を行う。

【０００４】図４について、従来の斜ピンタイプのプロ
ーブカードを説明する。従来の広いピッチの電極パッド
を有する半導体ウエハに対しては、複数のプローブピン
２１が多層プリント基板２４の中央に形成された開口部
２７の周縁部から中央部に向けて斜め下方向に延設され
た斜ピンタイプが主流であった。

【０００５】最近では、前記の図４の斜ピンタイプのプ
ローブカードに代わって、図５に示す斜ピンタイプの改
良タイプおよび図６〜図８に示す垂直ピンタイプのよう
な、多ピン用高密度プローブカードが開発され実用化さ
れつつある。

【０００６】図５の斜ピンタイプの改良タイプについて
説明する。プローブピン３１がチップの電極パッドに所
定の角度で弾接し、その近くで略水平方向に折り曲げら
れ、その先でエポキシ樹脂３３で固着され、さらに垂直
上方向に折り曲げて、支持基材３２に固着されているＦ
ＰＣ３５の接続部３４に半田付けで基端を接続固定され
る。この接続部３４はＦＰＣ３５を介して、その他端に
設けたコネクタによってプリント基板に接続される。

【０００７】図６の垂直ピンタイプの従来例について説
明する。プローブピン４１の基端をプリント基板に接続
部４５のワイヤー等４６の端面に面当て接続し、その部
分から下方に向かい、ガイド板（上側）４３とガイド板
（下側）４２の間でワイヤの横断面が平坦になるように
加工した領域を湾曲形成したバネ機能部分４１Ａとな
り、さらにガイド板（下側）４２のガイド穴の上面部で
は横断面が円形の元のワイヤー形状に戻り、ガイド板
（下側）４２を貫通して被検査体の半導体ウエハのチッ
プの電極パッドにプローブピン４１の先端部が弾接す
る。

【０００８】図７の垂直ピンタイプの従来例について説
明する。プリント基板に接続部５５から延設されたプロ
ーブピン５１は、支持基材５３の上に設けられた固定部
５４に固着され、その先で９０゜の角度で下方に折り曲
げてガイド板５２のガイド穴を貫通し、チップの電極パ
ッドに弾接する。

【０００９】図８の垂直ピンタイプの従来例について説
明する。プリント基板６３に接続されたプローブピン６
１は、その先で下方に９０゜に折り曲げてプリント基板
６３のガイド穴を貫通し、その穴部分で樹脂６４により
固着され、さらに下方に垂直に降りて屈曲形成されたバ
ネ機能部分６１Ａを経て、ガイド板６２の下側に設けた
ガイド穴を貫通し、チップの電極パッドに弾接する。こ
のような構造にすることにより、図５の斜ピンタイプの
改良タイプおよび図６〜図８の垂直ピンタイプは、図４
の斜ピンタイプよりも高集積化に適したプローブカード
になる。

【００１０】図６について垂直ピンタイプのプローブカ
ードで検査する時の各部の動きを説明する。半導体ウエ
ハの電気的検査を行う場合には、ウエハ載置台のオーバ
ードライブ（ピンの弾接時の押し込み）により、半導体
ウエハ上のチップの電極パッドがそれぞれに対応した各
プローブピン４１に弾接し、これにより各プローブピン
４１の先端がガイド板（下側）４２から上方に僅かに退
没し、各プローブピン４１の先端はガイド板（上側）４
３とガイド板（下側）４２の間でさらに屈曲変形してチ
ップのパッドに弾接し、その状態でチップの電気的検査
を行う。検査後、載置台とともに半導体ウエハが下降す
ると、屈曲した各プローブピン４１はそれぞれの弾力に
より元の状態に復帰して各先端が電極パッドに弾接して
いない無負荷の状態の位置にまでガイド板（下側）４２
の下面から下方に突出する。前記のように載置台のオー
バードライブにより各プローブピン４１をチップの電極
パッドに弾接させるのは、その弾接による押圧を利用し
て、アルミニウムなどの導電性部材によって形成された
電極パッド表面の酸化膜などの絶縁物を引っかき、突き
破ってプローブピン４１と電極パッドの導通を確実なも
のにするためである。なお、電極パッドのピッチが小さ
い場合は、図７〜図８においてプローブピン５１、６１
が電極パッドに弾接した時の屈曲によって、隣接したプ
ローブピン５１、６１の側面が互いに接触することがあ
る。この対応の従来例としては、各プローブピン５１、
６１の側面に、一般的にフッ素樹脂等の絶縁性部材をコ
ーティングし、それらが接触しても電気的な干渉が無い
ようにしたものがある。また、図４〜図８における、前
記の各種プローブピン２１、３１、４１、５１、６１の
材料は、タングステン系、パラジウム合金、ベリリウム
銅合金などを用いている。そして、図５の斜ピン改良タ
イプのプローブカードのピン先部分の固着材料３３はエ
ポキシ樹脂接着剤などを用い、図６〜図８の垂直ピンタ
イプのプローブカードの支持機能を持つ各種基材４２、
４３、４４、５２、５３、６２、６３の材料はガラス−
エポキシ樹脂とかポリイミド基材やエンジニアリング・
プラスチックなどの板材を用いている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、ユーザーにおいてプローブピンを交換出来るように
することである。すなわち、いずれのタイプのプローブ
カードにおいても、半導体ウエハの電気的検査を繰り返
しているうちに、電極パッドとの接触面であるプローブ
ピン先端に磨耗が発生し、また、プローブピンの曲がり
も発生する。その結果として磨耗による弾接荷重の不足
や、曲がりによるプローブピンの位置ずれが発生するこ
とにより、電気的導通が不完全となって使用困難とな
る。これらのトラブルの対応方法としては次のような方
法がとられている。プローブピンを複数本まとめた形
のプローブブロックを、その単位で交換できるもの（図
５）はユーザーにおいてプローブブロックを正常品と交
換可能であるが、プローブピン３１はエポキシ樹脂３３
で固着してあるため、破損したプローブブロックの修理
は困難である。個々のプローブピンの交換が可能な垂
直ピンタイプのプローブカード（図６）ではメーカーに
送り返して修理をする。垂直ピンタイプでプローブピ
ンの交換が困難なタイプ（図７、図８）では正常品のプ
ローブカードと交換せざるを得ない。

【００１２】本発明の第２の目的は、低温から高温の広
い温度域でプローブカードを共用できることである。す
なわち、半導体ウエハの電気的検査の温度条件はマイナ
ス１０℃程度からプラス１２５℃程度である。従来のプ
ローブカードの場合、検査条件の温度に対応した熱膨張
寸法を予め見込んでプローブカードの寸法設計を行い、
検査温度でちょうど半導体ウエハの電極パッドの位置に
プローブピンの位置が一致するようにしている。このよ
うなプローブカードでプローブピン配列が微細ピッチの
場合には、低温と高温で使用するプローブカードの共用
は困難であり、検査温度に応じて製作した異なる設計に
よるプローブカードを使用している。このことから従来
のプローブカードでは、半導体ウエハの電極パッドの全
てに一括弾接して、その状態で温度を約１２５℃程度に
昇温させて電気的検査行うウエハバーンイン検査を行う
ことは困難である。

【００１３】本発明の第３の目的は、５０〜６０μｍの
微細ピッチの面配置と多ピン化を行うことである。すな
わち、図６〜図８の従来の垂直ピンタイプでは、プロー
ブピン４１、５１、６１の回路基板側の基端と電極パッ
ドに弾接する先端との中間部分で屈曲形成しているため
に、隣接したプローブピン間のピッチ（間隔）が小さく
出来ない。その結果、従来の垂直ピンタイプの面配置の
場合は約１３５μｍがピッチ微細化の限界と言われてい
る。

【００１４】本発明の第４の目的は、絶縁膜の厚さを約
１μｍ程度の極薄に形成することである。すなわち、図
７〜図８の垂直ピンタイプでは、プローブピン５１、６
１が屈曲した時に隣接したプローブピン５１、６１と接
触する場合があるために、一般的にＰＴＦＥ（フッ素樹
脂）を電着して絶縁膜をプローブピン５１、６１の側面
に形成している。しかし、ＰＴＦＥの電着による被着方
法では絶縁膜の厚さを５μｍ以下で精度良く制御するの
は困難であり、また電着のために通電端子を設けるとか
プローブピン５１、６１の素材の前処理をするなどの煩
雑さがある。この結果として、膜の厚さのバラツキに起
因するプローブピン５１、６１の弾接時の荷重のバラツ
キが大きくなったり、またプローブピン５１、６１の長
手方向の形成範囲バラツキを正確に管理することが難し
くなってくるため、プローブピン５１、６１がガイド板
の貫通穴に引っかかったりして弾接が滑らかにできなく
なることも有り得る。この様なことからプローブピン５
１、６１の動作の不安定と製造コストの増大が問題とな
ってくる。

【００１５】本発明の第５の目的は、接触抵抗が安定し
た、さらに詳しくは適度な弾性を有し、先端が磨耗して
も接触面であるプローブピン先端に金銅成分が存在する
プローブピンを提供することである。すなわち、被検査
体の電極パッドはアルミニウムなどの導電性部材によっ
て形成されているが、その表面には酸化膜などの絶縁物
があり、一般的には前述のように弾接時の荷重やプロー
ブピン先端の水平方向の僅かな移動による引っかき（ス
クラッチ）によって酸化膜を破って、プローブピンと電
極パッドとの導通をより確実なものにしている。しか
し、弾接回数の増加と共に、電極パッドとの接触面であ
るプローブピン先端に酸化膜等の絶縁物が付着して接触
抵抗が増加するため、プローブカードをプローブ装置か
ら取り外して接触面を研磨する必要が発生する。接触抵
抗増加の程度はプローブピンの材質によって次のように
大きな差異が見られる。例えば、特公平５−４１４２５
公報の記述のように、タングステン系のプローブピンで
は増加が著しいため接触面の研磨を頻繁にする必要があ
り、金（７５）銅（２５）の合金では非常に良好であ
り、金メッキのタングステンでは金メッキの磨耗によっ
て地金が露出するまでは同様に良好である。また、ベリ
リウム銅合金では金銅合金には及ばないが比較的良好で
ある。この様なことから金銅合金のプローブピンを使用
することが提案されているが、弾性が不足するために先
端の位置ずれが発生しやすく、また高価なことが問題で
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、先
端が被検査体の電極パッドに接触したとき弾性変形する
複数の直線状のプローブピン１（プローブピン交換、微
細ピッチの面配置と多ピン化の効果）と、その基端をピ
ン支持基材のパッド５に接触状態に保持するピン保持板
４（プローブピン交換の効果）と、各プローブピン１を
挿通してその基端部の位置を決める第１テーパ穴２Ａを
有する位置決め板２（微細ピッチの面配置と多ピン化の
効果）と、各プローブピン１を挿通してその先端部寄り
をガイドするとともに先端部の位置を決める第２テーパ
穴３Ａを有するガイド板３（微細ピッチの面配置と多ピ
ン化の効果）とを備え、前記第１テーパ穴２Ａと第２テ
ーパ穴３Ａは、穴径が大きい側が向き合うように設けた
（プローブカードの基本条件である接触抵抗の安定を可
能にするための、プローブピン１の滑らかな屈伸および
適切な引っかき（スクラッチ）作用による電極パッド表
面の酸化膜などの除去の効果）ことを特徴とするプロー
ブカードであり、また、支持基材７、位置決め板２、ガ
イド板３およびピン保持板４の材料の熱膨張係数が１．
０〜４．０ｐｐｍ／℃である（広い温度域での共用を可
能にする効果）ことを特徴とする前記のプローブカード
である。そして、側面に主成分がケイ素の絶縁膜１Ｄを
有し（極薄の絶縁膜を形成することにより、プローブピ
ン１の電気的干渉防止、滑らかな伸縮と安定した荷重に
よる接触抵抗の安定を可能とする効果）、横断面が同心
円状で長手方向に連続した複数の金属層１Ｅ、１Ｆ、１
Ｇからなり、その中心金属層１Ｅの主成分が金または銅
である（電極パッドの酸化膜の付着等による弾接回数増
加に伴う接触抵抗の増加を減少する効果）ことを特徴と
するプローブピンである。

【００１７】第１の目的である「ユーザーにおいてプロ
ーブピンを交換出来る」ことの解決は、請求項１の発明
による、直線状のプローブピン１のピン保持板４により
接触状態に保持するのみにして、被検査体の側に設けた
ガイド板３の下面からプローブピン１の先端をわずかに
突出させることにより可能である。

【００１８】第２の目的である「低温から高温の温度域
でプローブカードを共用できる」ことの解決は、請求項
２の発明による、半導体ウエハの熱膨張係数に極めて近
似した、１．０〜４．０ｐｐｍ／℃の材料を支持基材
７、位置決め板２、ピン保持板４、ガイド板３に使用す
ることにより可能である。

【００１９】第３の目的である「５０〜６０μｍピッチ
の面配置、多ピン化にする」ことの解決は、請求項１と
請求項３の発明による、プローブピン１を直線状にして
その基端を固着せずに単に保持するのみにして、プロー
ブピン１の側面に主成分がケイ素の絶縁膜１Ｄを設けそ
の厚さを約１μｍにすることで可能である。

【００２０】第４の目的である「プローブピンの絶縁膜
の厚さを約１μｍ程度に形成する」ことの解決は、請求
項３の発明による、ケイ素を主成分とする液に浸漬して
塗布した後に焼成することで可能である。

【００２１】第５の目的である「接触抵抗が安定した、
さらに詳しくは適度な弾性を有し先端が磨耗しても接触
面のプローブピン先端に金銅成分が存在するプローブピ
ンであること」の解決は、請求項４の発明による、線条
の横断面が同心円状で長手方向に連続した複数の金属層
１Ｅ、１Ｆ、１Ｇからなり、その中心金属層１Ｅの主成
分が金または銅であるプローブピン構造にすることで可
能である。

【００２２】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例にもと
づき図１〜図３を参照して詳細に説明する。まず、本実
施例のプローブカードを用いたプローブ装置について説
明する。このプローブ装置（図示せず）は、装置本体内
に配設され且つＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動可能に構成
されたウエハ載置台１台を備え、この載置台の上面には
被検査体である半導体ウエハを真空チャックなどの固定
手段により水平に保持できるようにしてある。

【００２３】前記ウエハ載置台の上方には本実施例の図
１のプローブカードが配設され、このプローブカードは
上記装置本体上面に設けられたテストヘッド構体（図示
せず）の下面に固定、設置されている。プローブカード
はスプリングピン１２を介してテストヘッド構体に接続
され、さらにテスタに接続されている。

【００２４】本発明によって提供するものは、ユーザー
においてプローブピン１を交換可能で、そして、広い温
度域で共用でき、微細ピッチの面配置と多ピンに対応す
る垂直ピンタイプのプローブカードであり、そして、極
薄の絶縁膜を側面に有して、接触抵抗が安定したプロー
ブピン１である。

【００２５】構成の概要を図１について説明する。支持
基材７は５〜１０ｍｍ厚さでガラスとか金属等で形成さ
れており、支持基材７の面にはプローブピン１の基端に
向き合い面当てで弾接接続されるピン支持基材のパッド
５が銅などの材料で形成され、それは多層配線８によっ
てプローブピン１に向き合った領域から外周辺部に引き
出され、その部分でＦＰＣ９をＡＣＦ（異方性導電フィ
ルム）または半田付け（いずれも図示せず）によって導
電接続し、支持基材７に貫通させたスリット状の穴を通
して支持基材７の上面に引き出し、さらにその部分から
外周部にかけて設けた配線１０に前述と同様の方法で導
電接続する。さらに、配線１０の表面に設けた電極にス
プリングピン１２を加圧接触させて前記のテストヘッド
構体に導電接続される。

【００２６】ピン支持基材のパッド５と半導体チップの
電極パッドに、プローブピン１の両方の端面のそれぞれ
を弾接して導電接続するプローブピン１は、厚さが約
０．１〜０．５ｍｍのガラス板で形成された位置決め板
２とガイド板３の各々の第１テーパ穴２Ａ、第２テーパ
穴３Ａを貫通して、それらの小径穴によって位置決めさ
れる。また、支持基材７に向き合っている位置決め板２
の上面に、厚さが約０．１ｍｍ程度のガラス質の柔軟性
のある板で形成されたピン保持板４を設置する。これに
設けた保持穴４Ａによって、プローブピン１をきつい嵌
合で半固定することで、プローブピン１が位置決め板２
およびピン保持板４から脱落しないようになる。位置決
め板２、ガイド板３は支持基材７に固定ネジ１１によっ
て固定された支持物６によって水平方向と上下方向の位
置を固定している。

【００２７】この様な構造のプローブカードの場合、上
の位置決め板２と下のガイド板３の間で弾接時に屈曲す
るプローブピン１Ａ、１Ｂが、滑らかな曲線で屈曲して
円滑にまた正確な位置決めで上下に屈伸するためには、
前記の位置決め板２、ガイド板３のそれぞれにテーパ穴
２Ａ、３Ａを設けてテーパ穴の穴径の大きい側が向き合
うように配置することで可能となる。なお、テーパ穴２
Ａ、３Ａの加工方法としては、加工対象が厚さ０．１〜
０．３ｍｍ程度のガラス板の場合、特殊エッチングや特
殊レーザ装置によって可能である。

【００２８】前記プローブカードの主要基板材料（支持
基材７、ピンの保持板４、位置決め板２、ガイド板３）
は熱膨張係数が半導体ウエハの２．８〜３．５ｐｐｍ／
℃に極めて近似した材料で形成されている。例えば低熱
膨張ガラスの３．５〜３．９ｐｐｍ／℃とか窒化珪素
（Ｓｉ３Ｎ４）の３．２〜３．４ｐｐｍ／℃、或いは低
熱膨張金属（アンバーなど）の２．０〜３．５ｐｐｍ／
℃を使用する。一方、従来タイプのプローブカードで使
用されているガイド板等の材質の熱膨張係数はガラスエ
ポキシ樹脂では約８〜１５ｐｐｍ／℃、ポリイミドでは
約１６ｐｐｍ／℃で、ウエハの場合よりも約２倍〜数倍
大きい値である。

【００２９】プローブピン１の概要を図３について説明
する。図３に示すのは側面に絶縁膜１Ｄを形成した金属
線１Ｃを複数の金属層１Ｅ、１Ｆ、１Ｇで形成し中心金
属層１Ｅの主成分が金、銅であり、本発明で用いるもの
である。またプローブピン１の寸法としてはφ４０〜５
０μｍ、長さ１〜５ｍｍのものを使用する。なお、従来
のプローブピン用金属として使用されている材質は、タ
ングステン（Ｗ）、レニウムタングステン（ＲｅＷ）、
ベリリウム銅（ＢｅＣｕ）、パラジウム（Ｐｄ）合金な
どが一般的であり、金銅合金（ＡｕＣｕ）は特殊品であ
る。

【００３０】図３について絶縁膜に関して説明する。プ
ローブピン１は、図２のように弾接時屈曲１Ａによっ
て、弾接時接触１Ｂが発生する可能性がある。この対応
としてプローブピン１の側面の絶縁膜１Ｄはケイ素を主
成分とする液体に金属線１Ｃを浸漬、引き上げすること
により塗布し、約３００〜４５０℃で約１ｈの空気中焼
成を行って厚さ約１μｍに形成する。プローブピン両端
の導電接触部分の形成は絶縁膜１Ｄを塗布、焼成した金
属線１Ｃを所定の長さに切断した後に、研磨紙に適切な
押圧で当てて高速回転させ絶縁膜１Ｄを剥離すると同時
に導電接触部分の研磨を行う。このようにして形成した
極薄の絶縁膜１Ｄを有するプローブピン１によって、プ
ローブピン１の弾接時の荷重バラツキが少なく、５０〜
６０μｍピッチの面配置で屈曲時の隣接プローブピン間
の電気的干渉が無いなどの効果が得られる。

【００３１】図３について接触抵抗に関して説明する。
プローブピンに用いる低い接触抵抗の特性を持つ金属線
の材料として、金銅合金を線条に形成したり、弾接する
金属線の先端に金銅合金金属を溶着したりする方法が提
案されているが、弾性が不足したりコストが高くなる不
具合がある。また、同様の効果を持つ金メッキを行う方
法では、接触面が磨耗すると地金が露出して効果が無く
なる。そこで本発明の例では、金を両面にクラッド（合
金層を介して金属板を圧接）したリン青銅の板を円筒状
に形成し、次いでそれをドローイング（伸線）して細管
にして最後の状態としては管の内径が限りなく０μｍに
なるようにする。この結果、図３の様な形状となり中心
金属層１Ｅが金で第１金属層１Ｆがリン青銅、第２金属
層１Ｇが金で構成されたプローブピンが形成できる。リ
ン青銅は弾性もありプローブピン１として使用可能であ
る。また、この方法によればプローブピン１の長手方向
に金の層が連続しているため弾接で先端が磨耗しても金
は連続して表面に現れる。なお、リン青銅以外の弾性材
料を用いてもよい。この方法によれば適量の弾性が得ら
れるため弾接回数の増加に伴う接触抵抗の増加やプロー
ブピンの変形の発生を低減することが可能である。

【００３２】図１において、プローブピン１のユーザー
における交換方法について説明する。まずガイド板３の
下面から突出しているプローブピン１の先端をピンセッ
トなどでつかんで引き出せばプローブピン１を抜き出す
ことが可能であり、同様にプローブピンの挿入装着も可
能である。但し、微細ピッチの部分では、適切なピンセ
ットの選択や熟練した注意が必要である。

【００３３】広い温度域での共用が可能なことを説明す
る。直径３００ｍｍのウエハのバーンインを例にして説
明する。室温２３℃から１２５℃まで温度を上昇させた
場合、ウエハとプローブカードの熱膨張係数の差異が１
ｐｐｍ／℃とすれば、ウエハ中心から周辺までの距離
（１５０ｍｍ）での位置ずれの最大値は１５．３μｍと
なる。これはパッドの大きさが４０μｍ□の場合では許
容可能な範囲である。

【００３４】５０〜６０μｍの微細ピッチで面配置と多
ピンが可能なことを図２〜図３について説明する。使用
するプローブピン１は直線状で直径が４０μｍ程度であ
り側面の絶縁膜１Ｄの厚さも１μｍ程度である。また隣
接するプローブピン１が弾接時にその側面が接触しても
前記の絶縁膜１Ｄがあるために電気的な干渉は発生しな
い。また、テーパ穴２Ａ、３Ａの小さい穴径を４３〜４
５μｍ程度にすると、５０μｍピッチの面配置が可能で
ある。

【００３５】極薄の絶縁膜１Ｄの厚さが約１μｍで形成
できることを図３について説明する。絶縁膜１Ｄはケイ
素を主成分とする液体に金属線１Ｃを浸漬、引き上げす
ることにより塗布するが、この時の液の濃度と引き上げ
速度および回数で厚さを変えることができ、約３００〜
４５０℃で約１ｈの空気中焼成を行うことで若干の厚さ
収縮が発生する。しかし、厚膜を形成するとしても２μ
ｍ程度が最大であり、作業条件の余裕度は大きい。この
ことから約１μｍの絶縁膜形成は容易である。

【００３６】接触抵抗の安定化に関して図１〜図３につ
いて説明する。図１の本実施例のプローブカードを用い
て半導体ウエハの電気的特性を検査する際には、ウエハ
載置台をＸ、Ｙ及びθ方向に移動させて位置決めを行っ
た後、ウエハ載置台をＺ方向に上昇させてプローブカー
ドの各プローブピン１に半導体ウエハの各電極パッドを
接触させた後、ウエハ載置台をさらにオーバードライブ
（弾接時の押し込み）１３で上昇させて各プローブピン
１を電極パッドに弾接させる。すると、各プローブピン
１が位置決め板２とガイド板３の間で弾接時屈曲１Ａす
ると共にガイド板３の下側でも多少水平方向の傾きずれ
を発生し、この効果としてプローブピン１の先端スクラ
ッチ１４で電極パッド表面の酸化膜などを削り取ること
と、プローブピン１の中心金属層１Ｅの金、銅による接
触抵抗安定化の効果とが相乗して、弾接回数が増加して
も接触抵抗の安定な電気的導通を得ることができ、半導
体ウエハ上のチップとテスタとの間の電気信号の安定な
授受、つまりチップの電気的検査を安定して行うことが
可能となる。なお、弾接時屈曲１Ａの先端スクラッチ１
４の大きさは、ガイド板３の下面に突出したプローブピ
ン１の長さで設定できる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば次の様な効果がある。先
端が被検査体の電極パッドに接触したとき弾性変形する
複数の直線状のプローブピン１と、プローブピン１の基
端をピン支持基材のパッド５に接触状態に保持するピン
保持板４により、プローブピン交換、微細ピッチの面配
置と多ピン化の効果がある。

【００３８】各プローブピン１を挿通してその基端部の
位置を決める第１テーパ穴２Ａを有する位置決め板２
と、各プローブピン１を挿通してその先端部寄りをガイ
ドするとともに先端部の位置を決める第２テーパ穴３Ａ
を有するガイド板３により、微細ピッチの面配置と多ピ
ン化の効果がある。

【００３９】前記第１テーパ穴２Ａと第２テーパ穴３Ａ
は、穴径が大きい側が向き合うように設けたことによ
り、プローブカードの基本条件である接触抵抗の安定を
可能にするための、プローブピン１の滑らかな屈伸およ
び適切な引っかき（スクラッチ）作用による電極パッド
表面の酸化膜などの除去の効果がある。

【００４０】支持基材７、位置決め板２、ガイド板３お
よびピン保持板４の材料の熱膨張係数が１．０〜４．０
ｐｐｍ／℃であるように設定することにより、広い温度
域での共用を可能にする効果がある。

【００４１】主成分がケイ素の絶縁膜１Ｄを使用するこ
とにより、プローブピン１の側面に極薄の絶縁膜１Ｄを
形成することが可能となり、プローブピン１の電気的干
渉防止、滑らかな伸縮と安定した荷重による接触抵抗の
安定を可能とする効果がある。

【００４２】プローブピン１の金属線１Ｃの横断面が同
心円状で長手方向に連続した複数の金属層１Ｅ、１Ｆ、
１Ｇからなり、その中心金属層１Ｅの主成分が金または
銅であることにより、電極パッドの酸化膜の付着等によ
る弾接回数増加に伴う接触抵抗の増加を減少する効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のプローブカードの部分断面図である。

【図２】実施例のプローブカードのプローブピンの取付
状態とオーバードライブ時のプローブピンの屈曲状態を
示す部分断面図である。

【図３】実施例のプローブピンの縦断面図である。

【図４】従来例１の斜ピンタイプの部分断面図である。

【図５】従来例２の斜ピンタイプの改良タイプの部分断
面図である。

【図６】従来例３の垂直ピンタイプの部分断面図であ
る。

【図７】従来例４の垂直ピンタイプの部分断面図であ
る。

【図８】従来例５の垂直ピンタイプの部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１プローブピン１Ａ弾接時屈曲１Ｂ弾接時接触１Ｃ金属線１Ｄ絶縁膜１Ｅ中心金属層１Ｆ第１金属層１Ｇ第２金属層２位置決め板２Ａ第１テーパ穴３ガイド板３Ａ第２テーパ穴４ピン保持板４Ａ保持穴５ピン支持基材のパッド６支持物７支持基材８多層配線９ＦＰＣ１０配線１１固定ネジ１２スプリングピン１３オーバードライブ（弾接時の押し込み）１４先端スクラッチ１５導電パターン部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端が被検査体の電極パッドに接触した
時に弾性変形する複数の直線状のプローブピン（１）
と、その基端をピン支持基材のパッド（５）に接触状態
に保持するピン保持板（４）と、各プローブピン（１）
を挿通してその基端部の位置を決める第１テーパ穴（２
Ａ）を有する位置決め板（２）と、各プローブピン
（１）を挿通してその先端部寄りをガイドするとともに
先端部の位置を決める第２テーパ穴（３Ａ）を有するガ
イド板（３）とを備え、前記第１テーパ穴（２Ａ）と第
２テーパ穴（３Ａ）は、穴径が大きい側が向き合うよう
に設けたことを特徴とするプローブカード。
【請求項２】支持基材（７）、位置決め板（２）、ガ
イド板（３）およびピン保持板（４）の材料の熱膨張係
数が１．０〜４．０ｐｐｍ／℃である、請求項１に記載
のプローブカード。
【請求項３】側面に主成分がケイ素の絶縁膜（１Ｄ）
を有するプローブピン。
【請求項４】横断面が同心円状で長手方向に連続した
複数の金属層（１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ）からなり、その中心
金属層（１Ｅ）の主成分が金または銅であるプローブピ
ン。