(57)【要約】【課題】  プローブヘッドを干渉防止構造のプローブヘッドとした干渉防止構造プローブカードを提供することを目的とする。【解決手段】  干渉防止構造プローブカード１は、検査対象であるウエハ３上に形成された半導体デバイス３１をＬＳＩテスタに接続して動作試験を行う検査器４と半導体デバイスとの間に介在させて電気的接続を媒介するプローブヘッド５が、検査器側に設けられた低ＣＴＥ材５２と、有機基板５４と、半導体デバイス側に設けられた低ＣＴＥ材５３とを積層して形成され、プローブヘッドの半導体デバイス側に半導体デバイスの電極の配置に対応する電極として設けられたスパイラル状接触子２´を備え、プローブヘッドの半導体デバイス側の周縁には、スパイラル状接触子２´が配置されたエリアを除いてテーパ状にＣカットまたは曲面にカットされたカット面５１を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象であるウエハ上に形成された半導体デバイスをＬＳＩテスタに接続して動作試験を行う検査器と前記半導体デバイスとの間に介在させて電気的接続を媒介するプローブヘッドが、前記検査器側に設けられた低ＣＴＥ材と、前記有機基板と、前記半導体デバイス側に設けられた低ＣＴＥ材とを積層して形成され、
前記プローブヘッドの前記半導体デバイス側に前記半導体デバイスの電極の配置に対応する電極として設けられたスパイラル状接触子を備え、
前記プローブヘッドの前記半導体デバイス側の周縁には、前記スパイラル状接触子が配置されたエリアを除いてテーパ状にカットされたカット面を設けたことを特徴とする干渉防止構造プローブカード。
【請求項２】
前記カット面はＣカット面であることを特徴とする請求項１に記載の干渉防止構造プローブカード。
【請求項３】
前記カット面は曲面であることを特徴とする請求項１に記載の干渉防止構造プローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルやカメラモジュール、ＩＣ、ＬＳＩ等の多電極半導体デバイスの検査用のプローブカードに係り、特にプローブヘッドの上面下面に低熱膨張材を設けた干渉防止構造プローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルやカメラモジュール、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスは一般に矩形に形成され、その縁辺配列およびエリア配列された多数の端子電極（以下、単に「電極」と略す）を設けている。
このようなデバイスは製造中の検査工程において、単品ごとの動作試験等が行われ、大量生産品から不良品を排除するように品質管理される。
【０００３】
従来これらのデバイスを単品で動作試験するためには、そのデバイスを動作させる駆動回路と、検査に固有の信号処理回路、測定手段、および合否判定表示手段等を組み合わせた検査器を用意する。検査段階では、その検査器と被検査デバイスとの電気的導通を検査し、検査後は導通を解除するとともに検査器から被検査デバイスを取り外して検査終了し、出荷等に供する。検査器にはデバイスの微細な電極の配置およびピッチ（以下、「電極配置」ともいう）に対応する多数のプローブ針を配置したプローブカードが用いられ、これを検査位置に送られてきたデバイスの各電極に接触させ、プローブカードにより測定手段とデバイスの導通を検査するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、スパイラル状接触子の先端がフラットに形成され、その形成されたフラット面が鏡面研磨され、さらにスパイラル状接触子と接触する実装基板のランドも鏡面研磨され、スパイラル状接触子のフラット面と実装基板のランドとが金属間接合する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。前記特許文献２によると、スパイラル状接触子は３重巻きスパイラル状接触子であり、表面に導電性のランドを有する実装基板に位置決め固定されている。このスパイラル状接触子は、根元から先端中心に向かって渦巻状に形成され、渦巻状の中心に先端を有する凸形のスパイラル状接触子において、スパイラル状接触子の根元を互いに１２０°位相をずらした位置に配置して、根元から渦巻きの中心に向けて立ち上がり、中心を同一として互いに併行して渦巻状に配設された３個のスパイラル状接触子が先端で合流して一体とし、その先端のフラットな上面が鏡面処理された鏡面状平面を備えている。
これによって、先端部の上面に鏡面状平面を備えたスパイラル状接触子と、やはり接続面に鏡面状平面を備えた接続端子とを密着させて接合することができ、３重渦巻きスパイラル状接触子の鏡面状平面と、接続端子の鏡面状平面とを対面させて重ね合わせることによって、鏡面状平面同士が密着して金属間接合が発生して金属間接合部を生成し、電気的・機械的に強固に接合させることができる。
【０００５】
図５は、従来のプローブヘッド１０５を備えたプローブカード１０１を示す断面図である。図５に示すように、従来のプローブヘッド１０５はコネクタ１０６に固定された構成となっておりウエハ１０３上の半導体デバイス１３１の電極１３２と接触する際に、プローブヘッドと半導体デバイスが形成されたウエハとの並行精度が出ていなかったり互いに並行交差が存在するため、その並行交差を解消するにはプローブヘッドがウエハと干渉しないようにかなりの時間をかけて調整する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特願２００７―２９８４７６号
【特許文献２】特願２００８―２２２９０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、液晶パネルやカメラモジュール、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスを検査する場合、これらの半導体デバイスは微細化が進むとプロービングのＺストロークを確保するのが益々厳しくなっている。プローブヘッドは、半導体デバイスの電極との電気的接続時に接触不良を出さないように確実なコンタクトを行う必要があり、このような接触信頼性を確保してプロービングするためにはプローブヘッドと半導体デバイスが形成されたウエハとの並行精度が重要であるが、この並行精度を出すにおいては互いに並行交差が発生するため、その並行交差を解消するにはプローブヘッドがウエハと干渉しないように調整する必要があった。
本発明は、前記課題を解決するために創案されたものであり、プローブヘッドを干渉防止構造のプローブヘッドとした干渉防止構造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】
請求項１に係る発明の干渉防止構造プローブカードは、検査対象であるウエハ上に形成された半導体デバイスをＬＳＩテスタに接続して動作試験を行う検査器と前記半導体デバイスとの間に介在させて電気的接続を媒介するプローブヘッドが、前記検査器側に設けられた低ＣＴＥ材と、前記有機基板と、前記半導体デバイス側に設けられた低ＣＴＥ材とを積層して形成され、
前記プローブヘッドの前記半導体デバイス側に前記半導体デバイスの電極の配置に対応する電極として設けられたスパイラル状接触子を備え、
前記プローブヘッドの前記半導体デバイス側の周縁には、前記スパイラル状接触子が配置されたエリアを除いてテーパ状にカットされたカット面を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の干渉防止構造プローブカードであって、前記カット面はＣカット面であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の干渉防止構造プローブカードであって、前記カット面は曲面であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、プローブヘッドの半導体デバイス側の周縁には、スパイラル状接触子が配置されたエリアを除いてテーパ状にカットされたカット面を設けたことによって、プローブヘッドの周辺がウエハと干渉することなく安全に、プロービングを行うことができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、カット面をＣカット面としたことによって、ウエハと干渉することなく安全に、プロービングを行うことができる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、カット面を曲面としたことによって、ウエハと干渉することなく安全に、プロービングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の構成を説明するための概略図であり、（ａ）は全体概略を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ部の拡大断面図である。
【図２】先端フラット面に鏡面研磨面を備えたスパイラル状接触子を説明するための概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）（ｃ）は（ａ）に示すＡ―Ａ線の断面図であり、（ｂ）はスパイラル状接触子の先端の一体部が鏡面研磨面に仕上げられており、（ｃ）はスパイラル状接触子の先端に鏡面研磨部を設けている。
【図３】図１の（ｂ）に示すＢ部の拡大断面図であり、（ａ）はプローブヘッドの検査器側の電極に生じる金属間接合を示す断面図、（ｂ）はプローブヘッドの検査器側の電極に施される低温溶融半田接合を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態の動作を説明するための概略図であり、図１に示すＡ部に相当する個所の拡大断面図である。
【図５】従来のプローブカードを示す断面図であり、（ａ）は全体概略を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る干渉防止構造プローブカードの実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態の構成を説明するための概略図であり、（ａ）は全体概略を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ部の拡大断面図である。
【００１６】
図１の（ａ）（ｂ）に示すように、干渉防止構造プローブカード１は、検査対象であるウエハ３上に形成された半導体デバイス３１をＬＳＩテスタに接続して動作試験を行う検査器４と半導体デバイス３１との間に介在させて電気的接続を媒介するプローブヘッド５が、検査器４側に設けられた低ＣＴＥ材（低熱膨張材）５２と、有機基板５４と、半導体デバイス３１側に設けられた低ＣＴＥ材５３とを積層して形成され、プローブヘッド５の半導体デバイス３１側に半導体デバイス３１の電極３２の配置に対応する電極２´として設けられたスパイラル状接触子２´を備え、プローブヘッド５の半導体デバイス３１側の周縁には、スパイラル状接触子２´が配置されたエリアを除いてテーパ状にカットされたカット面５１を設けている。
このように、プローブヘッド５の半導体デバイス３１側の周縁にテーパ状にカットされたカット面を設けたことによって、プローブヘッド５の周辺がウエハ３と干渉することなく安全に、プロービングを行うことができる。また、このカット面５１をＣカット面、または曲面としても構わない。なお、プローブヘッド５はインターポーザ構造を備えているが、限定するものではない。
【００１７】
図１の（ｂ）に示すように、検査器４側から順に低ＣＴＥ材５２、有機基板５４、および低ＣＴＥ材５３で一体的に構成されたプローブヘッド５において、低ＣＴＥ材５２には導電性ビア５５が設けられており、コネクタ６の電極に設けられたスパイラル状接触子２と電気的に導通している。この低ＣＴＥ材５２の導電性ビア５５は有機基板５４の電極に電気的に導通しており有機基板５４はインターポーザとして電極間ピッチが縮小されて低ＣＴＥ材５３に設けられた導電性ビア５５に電気的に導通している。低ＣＴＥ材５３の導電性ビア５５にスパイラル状接触子２´が設けられている。このスパイラル状接触子２´はウエハ３上に形成された半導体デバイス３１の電極である半田ボール３２と接触するように配置されて電気的に導通し特性検査などが実施される。なお、低ＣＴＥ材の導電性のビア５５は、低ＣＴＥ材にスルーホールを設けてその内部に導電性の金属めっき又は導電性材が埋め込まれて形成される。このプローブカード５はコネクタ６によって固定されている。また、コネクタ６に検査器４側にはスパイラル状接触子２がコネクタ６の電極と電気的に導通して設けられており、このスパイラル状接触子２はＰＷＢ１２の電極と接触して電気的に導通している。なお、コネクタ６は剛体１１やＰＷＢ１２と共に固定ボルト１３によって固定されている。
【００１８】
図２は、先端フラット面に鏡面研磨面などの鏡面状平面を備えたスパイラル状接触子を説明するための概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）（ｃ）は（ａ）に示すＡ―Ａ線の断面図であり、（ｂ）はスパイラル状接触子の先端の一体部が鏡面研磨面などの鏡面状平面に仕上げられており、（ｃ）はスパイラル状接触子の先端に鏡面研磨面などの鏡面状平面部を設けている。なお、各スパイラル状接触子の巻き数は本実施形態に限るものではなく変更可能である。
【００１９】
図３は、図１の（ｂ）に示すＢ部の拡大断面図であり、（ａ）はプローブヘッドの検査器側の電極に生じる金属間接合を示す断面図、（ｂ）はプローブヘッドの検査器側の電極に施される低温溶融半田接合を示す断面図である。
図３の（ａ）に示すように、コネクタ６の半導体デバイス３１側にはランド状の接続端子６３が設けられている。この接続端子６３にはスパイラル状接触子２が電気的に導通して接合されている。この場合、スパイラル状接触子２は凸形状を下向きにして取り付けられており、渦巻きの中心にはフラット部２ａが形成されている。
プローブヘッド５の検査器４側のランド状電極５２には、スパイラル状接触子２の渦巻きの中心に形成されたフラット部２ａが金属間接合によって接合されている。これによって、半導体デバイス３１などの電子デバイスが熱履歴を受けることなく強固に接合され良好な電気的導通が可能である。
【００２０】
また、図３の（ｂ）に示すように、プローブヘッド５の検査器４側のランド状電極５６には、スパイラル状接触子２の渦巻きの中心に形成されたフラット部２ａが半田付けによって低温溶融半田接合され、これによって半導体デバイスなどの電子デバイスが熱履歴を受けることなく強固に接合され良好な電気的導通が可能である。
【００２１】
プローブヘッド５の半導体デバイス３１側に設けられたスパイラル状接触子２´は半導体デバイス３１側に凸状に突起している。半導体デバイス３１は半田ボールなどの接続端子３２が縁辺配列やエリア配列された構造を備え、スパイラル状接触子２´も半導体デバイス３１の半田ボール３２の配置に対応してプローブヘッド５に設けられている。なお、半導体デバイス３１などの電子機器が搭載された実装基板（ＰＷＢ）を、半田リフローなどの熱履歴を受けることなく互いに１００℃程度の低温加熱とスパイラル状接触子のバネ性による１０ＭＰａ程度の付勢力で発生する金属間接合で電気的に強固に接合することができる。また、鏡面仕上げがサブｎｍ以下であれば常温（室温）での金属間接合が起こり電気的に強固に接合することができる。
【００２２】
このスパイラル状接触子２のフラット部２ａやランド５６の鏡面状平面は、ＣＭＰ法によって表面粗さ０．２ｎｍ〜２０ｎｍに鏡面処理している。なお、半導体デバイスとは、ＩＣ、ＬＳＩ、カメラモジュール、および液晶パネルなどを含んでいる。そしてＣＭＰ処理による鏡面状平面に仕上げ、１０ＭＰａ程度の付勢力を発生するスパイラル状接触子と接続端子との間に１００℃程度の低温加熱を行うことで金属間接合が起こり、接続端子と接触子間に電気的に強固な接合部を形成することができ、多電極のデバイスを半田付けせずに実装することにより、半導体デバイスなどに熱履歴による損傷の可能性が生じることなく電気的に強固に接合され、また、スパイラル状接触子と接続端子との間に低温溶融半田ペーストによって半田接合させることができ、半導体デバイスなどの電子部品が実装された実装基板などに熱履歴による損傷の可能性を生じることなく電気的に強固に接合される。
【００２３】
また、このスパイラル状接触子は、付勢力に抗して押圧力を加えると偏平に押し縮められ、開放状態では中央部が円錐状に立ち上がり元に戻る。したがって、ＰＷＢ面やデバイス面の平坦度が低くて、多少のうねりがあったとしても、常に良好な導通接触を維持できる。なお、各スパイラル状接触子の巻き数は本実施形態に限るものではなく変更可能である。
【００２４】
図４は、本発明の実施形態の動作を説明するための概略図であり、図１に示すＡ部に相当する個所の拡大断面図である。
図４に示すように、剛体（スティフナ）１１はセラミックで形成され、この剛体１１、プリント基板（ＰＷＢ）１２、及びコネクタ６が固定ボルト１３で固定されている。プローブヘッド５は、プローブヘッド５に半田接合された吊りボルト６１、及びナット６２によって締め付け固定されている。なお、剛体（スティフナ）１１はセラミックに限定するものではなく、他の低熱膨張材であっても構わない。
【００２５】
従来、フルウエハワンコンタクトでのプロービング作業では、作業現場でオペレータがベースプレートを調整しており、プローブの傾きは端から端まででは相当な傾きとなる。例えば、直径３００ｍｍのウエハをワンタッチで位置調整するとなるとセンサで検出して距離を測って自ら調整しており、さらに自動調整機能を備えたりしている。
このように、プローブヘッド５と半導体デバイス３１とは並行交差が少なからずあるが、本願発明のプローブヘッド５の半導体デバイス３１側の周縁には、スパイラル状接触子２´が配置されたエリアを除いてテーパ状にカットされたカット面５１を設けている。
このカット面５１を設けたことによって、図４に示すように、例えば図中左側に示すカット面５１がウエハ３と接触することなく、スパイラル状接触子２´は半導体デバイス３１の全ての半田ボール３２、３２…と良好に接触し電気的特性検査を行うことができる。
本願発明は本出願人が発明したスパイラル状接触子を用いること無しには成立しないものでもある。このスパイラル状接触子を用いたプローブヘッドは、わずかな動きであっても機能し、さらにピッチを小さくできるためカンチレバーとしても適用できる。またスパイラル状接触子はフラット状態から凸状態まで変形可能であり、壊れ難く応用範囲が広い。
【００２６】
以上、好ましい実施の形態を説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することの無い範囲内において適宜変更が可能なものである。例えば、コネクタ６を用いた構成で説明したがプリント基板１２の電極にスパイラル状接触子２を直接半田付けして、そのスパイラル状接触子の先端フラット面をプローブヘッドのランド状接続端子に金属間接合または低温溶融半田接合を適用したものであっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
液晶パネルやカメラモジュール、ＩＣ、ＬＳＩ等の多電極半導体デバイスの検査用のプローブカードにおいて、プローブヘッドの周辺がウエハに接触することを防止する干渉防止構造プローブカードに適用される。
【符号の説明】
【００２８】
１  干渉防止構造プローブカード、プローブカード
２、２´  スパイラル状接触子
３  ウエハ
３１  半導体デバイス
３２  半田ボール、電極
３３  ダイシングエリア（スクライブライン）
４  検査器
５  プローブヘッド
５１  カット面
５２、５３  低ＣＴＥ材
５４  有機基板
６  コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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