(57)【要約】【課題】高さ方向にアスペクト比の高いプローブを、狭ピッチかつ高精度に実装することが可能なプローブカードを提供する。【解決手段】プローブを固定するソケットが設けられた基板を備えるプローブカードであって、上記プローブは、プローブカードのソケットに嵌合される２つの突起が設けられた実装部、上記実装部から延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、上記基板上に設けられたソケットは、２つの嵌合部からなる。【選択図】図２
2010203962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブを固定するソケットが設けられた基板を備えるプローブカードであって、
上記プローブは、プローブカードのソケットに嵌合される２つの突起が設けられた実装部、上記実装部から延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、
上記基板上に設けられたソケットは、２つの嵌合部からなることを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
２つの嵌合部の間に上記プローブの実装部の底面と接触し、上記プローブの実装部を上記基板に対し平行に保持する凸部を設けたことを特徴とする
請求項１に記載のプローブカード。
【請求項３】
上記ソケットに予備の嵌合部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のプローブ。
【請求項４】
隣接するソケットをずらして配置し、上記実装部の異なる位置に上記突起を設けた２種類のプローブを上記ソケットに勘合させて交互に配置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブが基板上に設けたソケットに固定されるソケット式プローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ウエハの検査に用いるプローブカードは、半導体ウエハの高集積化に伴うプローブの微細化が進み、約７０μｍ〜８０μｍのピッチで針が並ぶプローブカードが用いられている。
【０００３】
プローブカードには、垂直型プローブカード、カンチレバー型プローブカード等、幾つかの種類があり、プローブの形状や固定方法が異なるが、その中でカンチレバー型プローブカードでは、プローブの固定方法として、はんだを用いて基板に固定する方法（特許文献１，２参照）、あるいは、基板上にＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ)を用いてプローブを形成する方法が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５８２６４号広報
【特許文献２】特開２００８−１９６９１４号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のようなＭＥＭＳ技術を用いてプローブを形成する場合、狭ピッチで精度良くプローブを配置することは可能であるが、広範囲に高さ方向にアスペクト比の大きいプローブを形成するのは難しく、アスペクト比の小さいプローブしか形成することができないので、オーバードライブマージンの低いプローブしか用いることができないと言う問題があった。
【０００６】
また、はんだを用いて固定する場合には、予め高さ方向にアスペクト比の大きいプローブを形成しておき、基板に接合することができるので、オーバードライブマージンの高いプローブを用いることができるが、狭ピッチで精度良く実装することが難しいと言う問題があった。
【０００７】
そこで、本発明はこのような従来の問題を解決し、高さ方向にアスペクト比の高いプローブを、狭ピッチかつ高精度に実装することが可能なプローブカードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプローブカードは、プローブを固定するソケットが設けられた基板を備えるプローブカードであって、上記プローブは、プローブカードのソケットに嵌合される２つの突起が設けられた実装部、上記実装部から延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、上記基板上に設けられたソケットは、２つの嵌合部からなることを特徴とする。
【０００９】
２つの嵌合部の間に上記プローブの実装部の底面と接触し、上記プローブの実装部を上記基板に対し平行に保持する凸部を設けることや、上記ソケットに予備の嵌合部を設けることができる。
【００１０】
隣接するソケットをずらして配置し、上記実装部の異なる位置に上記突起を設けた２種類のプローブを上記ソケットに勘合させて交互に配置することもできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプローブカードは、プローブを固定するソケットが設けられた基板を備えるプローブカードであって、上記プローブは、プローブカードのソケットに嵌合される２つの突起が設けられた実装部、上記実装部から延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、上記基板上に設けられたソケットは、２つの嵌合部からなることにより、高さ方向にアスペクト比の大きいプローブを狭ピッチ、かつ高精度に、そして簡単に実装することが可能となる。
【００１２】
２つの嵌合部の間に上記プローブの実装部の底面と接触し、上記プローブの実装部を上記基板に対し平行に保持する凸部を設けることにより、プローブを勘合させた時に、プローブの水平方向の位置決めが正確に行うことが可能となる。
【００１３】
上記ソケットに予備の嵌合部を設けることにより、プローブ交換時にソケットの嵌合部を１つ破壊してプローブを取り外し、残った嵌合部と予備の嵌合部を新たなソケットとして用いることで新しいプローブを実装することが可能となる。
【００１４】
隣接するソケットをずらして配置し、上記実装部の異なる位置に上記突起を設けた２種類のプローブを上記ソケットに勘合させて交互に配置することにより、より狭ピッチにプローブを配置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のプローブカードの概略断面図である。
【図２】第１の実施形態のプローブカードのプローブがソケットに固定されている部分の拡大図である。
【図３】プローブとソケットの斜視図である。
【図４】第２の実施形態のプローブカードのプローブがソケットに固定されている部分の拡大図である。
【図５】プローブの交換手順を示す図である。
【図６】第３の実施形態のプローブカードのプローブとソケットの斜視図である。
【図７】第３の実施形態で用いる２種類のプローブの側面図である。
【図８】ソケットの配置を示す平面図である。
【図９】ソケットの形成工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図を用いて本発明を以下に詳細に説明する。図１が本発明のプローブカード１の概略断面図であり、図２が第１の実施形態のプローブカード１のプローブ４がソケットに固定されている部分の拡大図である。
【００１７】
本発明の第１の実施形態のプローブカード１は、図１に示すように、テスタのポゴピンと接触して接続される外部端子６と内部配線５を有するメイン基板２と、上記メイン基板２に固定され、プローブ４が実装されるプローブ基板３とを備える。
【００１８】
上記プローブ４は、プローブ基板３に固定される実装部７、上記実装部７から延在しバネ性を有するアーム部９、および上記アーム部９の先端に設けられ被検査対象物の電極に接触する先端部１０から構成されるカンチレバー型のプローブであり、さらに、上記プローブ基板３に設けられたソケットに嵌合させて固定するための２つの突起８が底面に設けられている。
【００１９】
上記プローブ基板３は、上記プローブ４を固定するための２つの嵌合部１１からなるソケットが基板上に複数設けられている。図２に示すように、２つの嵌合部１１には上記プローブ４の２つの突起８が勘合されることで、上記プローブ４は上記プローブ基板３に固定される。上記嵌合部１１は平面形状がコの字状であり、中央の断面形状が逆Ｌの字状となっており、逆Ｌの字の部分に上記突起８が勘合して固定されている。上記嵌合部１１の平面形状をコの字状としているのは、２つの嵌合部１１が配置されている方向と直交する方向にプローブ４が移動するのを防ぐためである。
【００２０】
また、上記プローブ４の先端を揃えて検査時の接触不良を防ぐためには、上記プローブ４をプローブ基板３に対して水平に固定する必要がある。そこで、上記プローブ４を水平に保持するために、２つの嵌合部１１の間に凸部１２を設ける。上記凸部１２は、上面が上記プローブ基板３と平行な面を有し、上記プローブ４の実装部７を保持できる所定の長さを有するものであり、上記凸部１２の上面で上記プローブ４の実装部７の底面が水平になるように保持され、そして、上記突起８が上記嵌合部１１と嵌合することで、上記プローブ４は上記プローブ基板３に対して水平にソケットで固定されることとなる。また、上記嵌合部１１はプローブ基板３内部の配線あるいはスルーホールと電気的に接続されており、上記嵌合部１１を導電体で形成することによって、上記プローブ４は電気的に接続されることとなる。また、凸部１２を設けている場合には、嵌合部１１の代わりに凸部１２をプローブ基板３と電気的に接続しておく方法を用いることもできる。
【００２１】
上記プローブ４の固定方法を具体的に説明すると、図３に示すように、上記プローブ４を、上記プローブ基板３のソケットを構成する２つの嵌合部１１の間に、２つの突起８が位置するように上記基板３の上方にセットする。位置決めできたら、図３の矢印で示すように、上記プローブ４を上記プローブ基板３へと押し付ける。この時、２つの突起８は一時的に互いに近づく方向に変形し、２つの嵌合部１１に嵌合されると元の形状へと戻り、図２に示すように、上記実装部７の底面は上記凸部１２に接した状態で保持されて、上記プローブ４は上記プローブ基板３のソケットに固定された状態となる。
【００２２】
このようにして、本発明のプローブカード１は、はんだ等を用いることなく簡単にプローブ４をプローブ基板３に固定することができるので、プローブ実装時の隣接するプローブの熱による影響を考える必要も無くなり、さらに、狭ピッチでのプローブの配置が可能となる。また、高さ方向にアスペクト比の大きいプローブを狭ピッチ、かつ高精度に、そして簡単に実装することが可能となる。
【００２３】
上記嵌合部１１と上記突起８の形状は特に限定するものでは無く、プローブ４がプローブ基板３にソケットで固定されるものであればよいが、好ましくは、勘合するのは容易で、かつ一度嵌合させたら外れ難い形状が好ましい。このような形状であれば、プローブ実装時間が短縮できるだけでなく、さらに、プローブカードの信頼性も向上する。
【００２４】
上記プローブ４の形成方法は様々な方法を用いることができるが、上記嵌合部１１は図２に示すように、中央の断面形状が逆Ｌ字状となっており、このような形状を一括で直接基板上に形成することは難しく、別に形成したソケットを基板上に固定するのは好ましくないので、上記嵌合部１１および凸部１２の形成方法としては、例えば、めっき層を積層して形成する方法を用いる。
【００２５】
その手順としては、初めに、プローブ基板３の表面に最初にシード膜２１を形成し、次に、図９（ａ）に示すように、感光性有機物質からなるフォトレジストを上記シード膜２１の表面に塗布してレジスト層２２を形成し、上記嵌合部１１および凸部１２の１層目となる所定の形状、上記嵌合部１１であればコの字状、上記凸部１２であれば矩形の開口２３を所定の位置に設ける。そして、図９（ｂ）に示すように、上記開口２３に、電気めっきによって上記嵌合部１１の１層目、および、上記凸部１２となるニッケル・コバルトのめっき層を形成する。
【００２６】
その後、図９（ｃ）に示すように、上記レジスト層２２を除去し、図９（ｄ）に示すように、上記レジスト層２２を除去して露出した上記シード膜２１と上記嵌合部１１の１層目および上記凸部１２を覆うように銅めっきを施し、銅からなる犠牲層２４を形成し、図９（ｅ）に示すように、上記嵌合部１１の１層目が露出するまで上記犠牲層２４の表面を研磨する。
【００２７】
研磨が終わり上記嵌合部１１の１層目が露出した状態となったら、図９（ｆ）に示すように、上記記嵌合部１１の１層目及び犠牲層２４の上にフォトレジストを塗布して再びレジスト層２５を形成し、上記嵌合部１１の２層目の形状に合わせた開口２６を設ける。上記開口２６に、図９（ｇ）に示すように、電気めっきによりニッケル・コバルトを充填し、上記嵌合部１１の２層目を形成する。
【００２８】
このようにして、上記嵌合部１１および凸部１２が形成できたら、上記レジスト層２５、犠牲層２４およびシード膜２１を除去すると、図９（ｈ）に示すような状態となり、プローブ基板３の表面に上記嵌合部１１および凸部１２が形成される。ここでは、２層で上記嵌合部１１を形成したが、層数は嵌合部１１の厚みや形状に合わせて適宜選択することができる。
【００２９】
このように、めっき層を積層することでソケットを形成すれば、ソケットの形状等にもよるが、プローブ実装時の熱の影響を考慮することなく、隣接するソケットが接触しない程度にソケットのピッチを狭くすることができるので、より狭ピッチでプローブを実装することが可能となる。
【００３０】
上述のように、本発明のプローブカードでは、信頼性を高めるためにはソケットに一度固定したプローブは容易に外すことができない方が好ましい。しかしながら、プローブカードを用いて検査を行っていると、検査時にプローブが破損する場合があり、この時には速やかな対応が必要となる。特に、コストのことを考えると、プローブカードや基板を交換するよりも、破損したプローブだけを新しいプローブに交換することが好ましい。そこで、第２の実施形態として、破損したプローブだけを簡単に交換ができるプローブカード１’について説明する。
【００３１】
第２の実施形態のプローブカード１’は、図１に示すように、テスタのポゴピンと接触して接続される外部端子６と内部配線５を有するメイン基板２と、上記メイン基板２に固定され、プローブ４が実装されるプローブ基板３とを備える。さらに、図４に示すように、第１の実施形態のプローブカード１のソケットに、３つ目の嵌合部となる予備の嵌合部１３を設けたものである。プローブカード１’の全体の構造は第１の実施形態と同じであるので、ソケット以外の詳細な説明は省略する。
【００３２】
図４に示すように、プローブカード１’のプローブ基板３には２つの嵌合部１１に加えて、予備の嵌合部１３を設けており、ソケットは３つの嵌合部１１，１３から構成される。予備の嵌合部１３は、２つの嵌合部１１と同じ並びで、２つの対向している嵌合部１１の外側、図４で言うと嵌合部１１の左右どちらかに設けられており、本実施形態では、中央側の嵌合部１１の外側に設けている。
【００３３】
２つの嵌合部１１は、第１の実施形態と同様に、初めにプローブ４を固定するために用いられ、プローブ３の固定方法等は第１の実施形態と同じであり、プローブ４の２つの突起８が２つの嵌合部１１と勘合してソケットに固定されており、プローブ４が実装された状態は図４に示すような状態となり、予備の嵌合部１３は未使用の状態となる。この時、第１の実施形態と同様に、２つの突起１１の間には凸部１２を設けており、上記凸部１２によってプローブ４は水平に保持されている。また、後述するように、中央側の嵌合部１１は取り外す可能性があるので、プローブ基板３とソケットの電気的な接続は残りの嵌合部１１あるいは凸部１２によって確保されている必要がある。
【００３４】
次に、予備の嵌合部１３の使用方法について説明する。プローブカード１’を使用していて、あるプローブが破損したとする。ここでは、破損したプローブ’は、図４の左側に示されているプローブ４’とする。上記プローブ４’を交換するためには、プローブ基板３から上記プローブ４’を取り外す必要がある。そこで、嵌合部１３に向って上記プローブ４’に力を加えると、上記プローブ４’を固定している嵌合部１１のうち、３つめの嵌合部１３に近いほうの（図４の左から２番目の）嵌合部１１が、図５（ａ）に示すように除去できる。
【００３５】
上記嵌合部１１を除去すると、図５（ａ）に示すように、プローブ４’は１つの突起８が嵌合部１１と勘合しているだけの状態となるので、ソケットから簡単に取り外すことができる。そこで、プローブ４’をソケットから取り外すと、図５（ｂ）に示すように、１つの嵌合部１１が除去されて、残された嵌合部１１と予備の嵌合部１３とが対向した状態となる。そこで、残された嵌合部１１と嵌合部１３が新たなソケットとして機能することとなる。上記嵌合部１１を除去する時、および上記プローブ４’を取り外す時に、上記プローブ４’が破損するのは問題無いが、残す必要のある嵌合部１１および凸部１２は再利用するので、これらを破損しないように注意が必要である。
【００３６】
次に、図５（ｃ）に示すように、嵌合部１１と予備の嵌合部１３、そしてその間にある凸部１２とで構成される新たなソケットに、新しい交換用プローブ１４を固定する。上記交換用プローブ１４は、プローブ４’と類似の形状であり、アーム部９と先端部１０の形状は全く同じであるが、交換用プローブ１４の２つの突起８’の間隔がプローブ４’とは異なっており、それに伴い、実装部７の形状も異なっている。交換用プローブ１４の２つの突起８’の間隔は、嵌合部１１と嵌合部１３の間隔に合わせてあり、交換前のプローブ４’の２つの突起８の間隔よりも広くなっている。
【００３７】
このように、ソケットに予備の嵌合部１３を追加しておき、そして、残された嵌合部１１と予備の嵌合部１３に合わせた交換用プローブ１４を用意することで、ソケットを用いて強固に固定したプローブ４’を新しいプローブに簡単に交換することが可能となる。これにより、プローブの破損にも速やかに対応することができる。
【００３８】
次に、さらに狭ピッチでプローブを配置することができる第３の実施形態のプローブカード１’’について説明する。図６に示すのが、第３の実施形態のプローブカード１’’のプローブ１５，１６をソケットに固定する前の状態である。
【００３９】
図６に示すように、本実施形態のプローブカード１’’では、これまでの実施形態と異なって、ソケットが一列に配置されておらず、隣接するソケットの位置がずらしてある。このソケットの配置が本実施形態の大きな特徴である。
【００４０】
本実施形態のプローブカード１’’は、図１に示すように、テスタのポゴピンと接触して接続される外部端子６と内部配線５を有するメイン基板２と、上記メイン基板２に固定され、プローブ４が実装されるプローブ基板３とを備える。本実施形態のプローブカード１’’は、ソケットの配置に特徴があるので、ソケットおよびソケットに固定するプローブ１５，１６以外についての詳細な説明は省略する。
【００４１】
図６に示すように、本実施形態では、隣接するソケットの位置が異なっており、交互に配置されている。具体的には、一列目のソケットの嵌合部１１に対し、２列目のソケットの嵌合部１７は右側にずれており、一列目の２つの嵌合部１１の間にある凸部１２と、２列目の左側の嵌合部１７が一列に並ぶように配置されており、奇数列のソケットは１列目のソケットと同じ並びで整列し、偶数列のソケットは２列目のソケットと同じ並びで整列するように配置されている。
【００４２】
このようなソケットの配置を行うと、同じ形状のプローブを用いると、プローブの先端が２列に整列することとなるので、本実施形態では、図７（ａ）、（ｂ）に示す、２種類のプローブ１５，１６を用いている。プローブ１５が奇数列に配置され、プローブ１６が偶数列に配置されるものである。上記プローブ１５，１６は、アーム部９および先端部１０の形状は互いに同じであるが、実装部７に設けられた突起１９，２０の位置が異なる。上記突起１９を嵌合部１１の位置に合わせ、突起２０を、嵌合部１７の位置に合わせて、それぞれ形成し、突起１９を設けたプローブ１５と突起２０を設けたプローブ１６の２種類のプローブを用いることで、先端部１０を一列に整列することができる。
【００４３】
このようにして、隣接するソケットの位置をずらすことで、隣接する嵌合部１１，１７がずれることとなり、一列にソケットを配置した場合に、隣接する嵌合部が接触するような間隔よりもさらに接近させることが可能となり、図８に示すように、隣接するソケットが重なるように配置することもでき、それに伴い、プローブをさらに狭ピッチで配置することが可能となる。
【００４４】
このように、本発明では、カンチレバー型のプローブをソケットを用いて基板に固定することで、高さ方向にアスペクト比の大きいプローブを狭ピッチ、かつ高精度に、そして簡単に実装することが可能となる。また、様々な形態のソケットを用いることで、利便性を高め、さらに狭ピッチでプローブを実装することも可能となる。
【符号の説明】
【００４５】
１、１’、１’’  プローブカード
２        メイン基板
３        プローブ基板
４、４’  プローブ
５        内部配線
６        外部端子
７        実装部
８、８’  突起
９        アーム部
１０      先端部
１１      嵌合部
１２      凸部
１３      予備の嵌合部
１４      交換用プローブ
１５      プローブ
１６      プローブ
１７      嵌合部
１８      凸部
１９      突起
２０      突起
２１      シード膜
２２      レジスト層
２３      開口
２４      犠牲層
２５      レジスト層
２６      開口
【図１】
2010203962.tif 000003
【図２】
2010203962.tif 000004
【図３】
2010203962.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2010203962.tif 000008
【図７】
2010203962.tif 000009
【図８】
2010203962.tif 000010
【図９】
2010203962.tif 000011