(57)【要約】【課題】  プローブと配線基板との接続が容易なプローブカードを提供する。【解決手段】  垂直プローブと、配線基板に接続する端子と、前記垂直プローブと端子とを接続するパターンとを含むプローブが複数個第１の平面上に配置されたプローブ集合体を複数枚配列したプローブ組立体と、複数層から構成される配線基板とから成り、前記端子と前記配線基板の一端に形成された接続ランドとを接続させてプローブと配線基板との導通を行うプローブカードであり、前記端子及びパターンの一部が、前記第１の平面と絶縁層を介して平行に設置した第２乃至第ｎのいずれかの平面上に配置され、前記第１の平面上のパターンと各々対応する前記第２乃至第ｎの平面上のパターンとが、接続子を介して電気的に接続される。【選択図】図１
2014095682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直プローブと、配線基板に接続する端子と、前記垂直プローブと前記端子とを接続するパターンとを含むプローブが複数個第１の平面上に配置されたプローブ集合体を複数枚規則的に配列したプローブ組立体と、複数層から構成される配線基板とから成り、
前記端子と前記配線基板の一端に形成された接続ランドとを接続させてプローブと配線基板との導通を行うプローブカードにおいて、前記端子及び前記パターンの一部が、前記第１の平面と絶縁層を介して平行に設置した第２の平面上に配置され、
前記第１の平面上のパターンと前記第２の平面上の接続するパターンとが接続子を介して電気的に接続されたことを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
前記端子及び前記パターンの一部が、前記第１の平面と各々絶縁層を介して平行に設置した複数の第２乃至第ｎ平面上のいずれかに配置され、
前記第１の平面上のパターンと前記第２乃至第ｎ平面上の各々接続するパターンとが接続子を介して電気的に接続されたことを特徴とする請求項１記載のプローブカード。
【請求項３】
前記第１乃至第ｎ平面上の前記プローブが、導電性金属箔を微細加工して絶縁性フィルム上に貼り付けたものであることを特徴とする請求項１又は２記載のプローブカード。
【請求項４】
前記配線基板が両面フレキシブルフラットケーブルであることを特徴とする請求項１又は２記載のプローブカード。
【請求項５】
１つの前記端子が前記両面フレキシブルフラットケーブルの上面に設置された接続ランドと接続し、他の前記端子が前記両面フレキシブルフラットケーブルの下面に設置された接続ランドと接続したことを特徴とする請求項１又は２記載のプローブカード。
【請求項６】
前記端子はＺ方向にバネ力を生じ、前記接続ランドに対してバネの反発力にて接触し平面方向（ＸＹ方向）には拘束されていないことを特徴とする請求項１又は２記載のプローブカード。
【請求項７】
前記プローブと電気的に絶縁された導体ダミー部が、前記プローブと同一平面上に設置されたことを特徴とする請求項１又は２記載のプローブカード。
【請求項８】
少なくとも前記プローブと前記導体ダミー部との間に、前記プローブ又は前記導体ダミー部と概略同一の高さに絶縁ダミー部が充填されたことを特徴とする請求項１又は２記載のプローブカード。
【請求項９】
前記垂直プローブと前記パターンとの間に概略水平梁を有し、前記垂直プローブと前記水平梁とでカンチレバーを形成することを特徴とする請求項１又は２記載のプローブカード。
【請求項１０】
前記垂直プローブと前記パターンとの間のプローブ変形部において、Ｘ方向に対する角度が連続的に変化し、垂直プローブ近傍で前記角度が最も小さく、パターン接続部近傍で前記角度が最も大きくなり、全てのパターン接続部とＺ方向に同一の位置で接続することを特徴とする請求項１又は２記載のプローブカード。
【請求項１１】
前記プローブ変形部先端からＸ方向に逆方向に延長した微小水平梁部を前記垂直プローブと連結し、前記垂直プローブと前記微小水平梁とでカンチレバーを形成したことを特徴とする請求項１０記載のプローブカード。
【請求項１２】
第１の前記垂直プローブ部の概略中央部を片端とし、前記垂直プローブ部近傍の前記導体ダミー部の一部を他端として、水平方向に対して任意の角度を有する１つ又は複数の傾斜梁を有し、かつ、第ｎの垂直プローブ部と第ｎ＋１の垂直プローブ部の概略中央部との間を１つ又は複数の水平梁で接続したことを特徴とする請求項９乃至１１記載のプローブカード。
【請求項１３】
前記垂直プローブと前記パターンとの間のプローブ変形部において、
前記プローブ変形部のＸ方向における延長方向と逆方向に延びた概略水平梁を前記プローブ変形部先端と前記垂直プローブとの間に接続して前記水平梁と前記垂直プローブとで微小カンチレバーを形成し、
前記プローブ変形部の回転方向と前記水平梁の回転方向を相殺することにより、前記垂直プローブ先端のＸ方向移動量を小さくしたことを特徴とする請求項１０記載のプローブカード。
【請求項１４】
前記端子の一部又は全部が、前記プローブ集合体の端辺から水平方向（Ｘ方向）に突出したことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のプローブカード。
【請求項１５】
前記端子の一部又は全部が、前記プローブ集合体の端辺から垂直方向（Ｚ方向）に突出したことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のプローブカード。
【請求項１６】
前記端子の一部又は全部、又は前記端子と前記パターンの一部又は全部が、前記プローブ集合体から前記プローブ集合体の面と概略直角方向（Ｙ方向）に延長したことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか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、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体チップの回路検査に使用するプローブカード、とりわけ多層プローブを有するプローブカードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  半導体回路の検査に用いるプローブカードは、半導体チップ上のパッド数の増加、パッド面積の縮小化、パッドピッチの狭小化に対応すべくプローブ配列の高密度化が要求されていると同時に、狭ピッチプローブ配列部周辺の配線集中に伴う配線基板の高密度配線化を余儀なくされ、配線基板の高コスト化の要因となっている。さらに、検査時間の短縮化のために、近接した複数の半導体チップを同時に検査することが有効とされ、複数チップのパッドに接触可能なプローブカードが要求されている。【０００３】  プローブ配列の高密度化に対する配線の分散化については、例えば特開２００７−２７９００９号公報で開示されているように、プローブ組立体を、銅合金箔が接着された樹脂フィルムを使用し該銅合金箔をエッチング加工して樹脂フィルム上にプローブ及び端子部を含む導電部を形成し、この樹脂フィルム付プローブを複数枚積層したものとし、かつ、端子部は樹脂フィルム付プローブを積層した時にそれぞれの配置位置が粗いピッチでずれる様に各樹脂フィルムに形成している。これにより、プローブ組立体近傍においてもある程度粗いピッチで配線基板に接続することが可能であり、配線基板の層数削減や配線の簡易化に寄与するものである。【０００４】  また、配線基板上の接続端子との接続方法については、例えば特開２００３−０７５５０３号公報に示すように、フレキシブルフラットケーブルの一端に形成された配線端子とプローブとを直接接触させて配線基板の高密度配線化を回避する方法が提案されている。【０００５】  さらに、前記樹脂フィルム付プローブの特徴を生かし、例えば特開２０１０−０５４４８７号公報で開示されている構成のように、プローブ組立体において配線基板を複数層形成し、第ｎ層の配線基板の一端に形成されたランド配列群とプローブ組立体の第ｎの列の出力端子群とを接触させる構成としたため、隣接する端子を直接配線基板の別の層に設けたランドと直接接続することが可能であり、さらに配線基板の層数削減や配線の簡易化に寄与するものである。【０００６】  また、プローブ配列の高密度化に対しては、例えば特開２００７−２２５５８１号公報で開示されているように、同一の樹脂フィルム上に複数のプローブ及び端子部を設けることにより、格子状パッド配列のような近接した任意の直線上の複数のパッド配列を１枚の樹脂フィルム上に設置した複数のプローブで接続することが提案されている。【０００７】  しかしながら、周辺配列又は格子状配列パッドを有する半導体チップにおいてそのパッド数が増加した場合、同一の樹脂フィルム上に設置すべきプローブとそれらに接続される端子及びパターンの数が増加することにより、１枚の樹脂フィルム上のパターンの占める面積が増加してＺ方向に大きなプローブとなる。さらに、１枚の樹脂フィルム上の端子数の増加により、配線基板の層数又は枚数が増加するという問題が生じてくる。【０００８】  図１２に、従来の発明において、同一の樹脂フィルム上に設置すべきプローブとそれらに接続される端子及びパターンの数が増加した場合の例を示す。図１２において、ウエハ１上に作製された複数の半導体チップの任意の１辺上に存在する端子パッド６１〜６３に対して、一括���続する１個のプローブ集合体５０を例とする。前記プローブ集合体５０は、樹脂フィルム５４０に前記パッド６１〜６３に接続する１８個のプローブ５０１〜５０３（各々対応するパッド位置番号をａ〜ｆの添字で示す。以下同じ。）を設置し、各々の前記プローブ５０１〜５０３からパターン５２１〜５２３を介して、配線基板７１〜７９のパッド８０のいずれかに接続する端子５３１〜５３３の配置を示した。図１２に示すように、１枚の樹脂フィルム上のパターンの占有面積、特にＺ方向における占有面積が増加すると共に、１枚の樹脂フィルム上の端子数の増加により、配線基板の層数又は枚数が増加するという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】  特開２００７−２７９００９号公報
【特許文献２】  特開２００３−０７５５０３号公報
【特許文献３】  特開２０１０−０５４４８７号公報
【特許文献４】  特開２００７−２２５５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、狭ピッチかつ多数の検査パッドを有する半導体チップの検査において、狭ピッチに配列されたプローブ部から配線基板までの配線上の問題点を解決することである。また、本発明の他の目的は、狭ピッチ化された半導体チップの電気的特性検査を容易にし、かつ安価なプローブカードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  本発明は、垂直プローブと、配線基板に接続する端子と、前記垂直プローブと前記端子とを接続するパターンとを含むプローブが複数個第１の平面上に配置されたプローブ集合体を複数枚規則的に配列したプローブ組立体と、複数層から構成される配線基板とから成り、前記端子と前記配線基板の一端に形成された接続ランドとを接続させてプローブと配線基板との導通を行うプローブカードにおいて、前記端子及び前記パターンの一部が、前記第１の平面と絶縁層を介して平行に設置した第２乃至第ｎのいずれかの平面上に配置され、前記第１の平面上のパターンと各々接続する前記第２乃至第ｎの平面上のパターンとが、接続子を介して電気的に接続する手段を有していることを要旨とする。かかる構成により、プローブのＺ方向の占有面積を小さくし、かつ、接続端子数をＸＹ平面方向に分散するため、配線基板の枚数又は層数を少なくすることが可能である。【００１２】  前記配線基板は両面フレキシブルフラットケーブルとすることができ、それにより、配線基板の構造が容易なものとなる。また、１つの端子が前記両面フレキシブルフラットケーブルの上面又は下面に設置された接続ランドと接続し、近接した他の端子が同一の前記両面フレキシブルフラットケーブルの他方の面に設置された接続ランドと接続する手段を有していてもよい。これにより、パッドピッチの比較的大きい配線基板に均等に配線することができ、配線の接続密度を向上させることが可能となる。【００１３】  また、本発明において、前記端子はＺ方向にバネ力を生じ、前記ランドに対してバネの反発力にて接触し平面方向（ＸＹ方向）には拘束されていない手段を有していてもよい。これにより、配線基板と端子との接続が簡易なものとなる。さらに、前記プローブ組立体を構成するプローブが、銅合金箔が接着された樹脂フィルムを使用し前記銅合金箔を微細加工して樹脂フィルム上にプローブ及び端子部を含む導電部を形成する手段を有していてもよい。これにより、狭ピッチにプローブ組立体を構成することが可能となる。さらに、前記プローブと電気的に絶縁された導体ダミー部が前記プローブと同一平面状に設置する手段を有していてもよい。これにより、強度を保持することができる。また、前記垂直プローブと前記パターンとの間のプローブ変形部において、Ｘ方向に対する角度が連続的に変化し、垂直プローブ部近傍で前記角度が最も小さく、パターン接続部近傍で前記角度が最も大きくなり、全てのパターン接続部とＺ方向に同一の位置で接続する手段を有していてもよい。これにより、１つのプローブ集合体におけるプローブ数が増加しても、プローブ変形部のＺ方向における占有面積を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１４】  本発明によれば、狭ピッチかつ多数の検査パッドを有する周辺配列又は格子状配列型半導体チップ検査において、狭ピッチに配列されたプローブ部から配線基板までの配線を改善したため、狭ピッチ化された半導体チップの電気的特性検査を容易にし、かつ安価なプローブカードを提供することが可能である。【００１５】  また、本発明によれば、プローブのＺ方向の占有面積を小さくし、かつ、接続端子数をＸＹ平面方向に分散することにより配線基板の枚数又は層数を少なくすることが可能である。これにより、狭ピッチに配列されたプローブ部と配線基板との接続が容易で、かつ、安価なプローブカードを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】  本発明の第１の実施形態であるプローブ組立体の基本構造を示す説明図である。
【図２】  本発明の第１の実施形態であるプローブ集合体の基本構造を示す説明図である。
【図３】  本発明の第１の実施形態である多層プローブ集合体の基本構造を示す説明図である。
【図４】  本発明の第１の実施形態である多層プローブ集合体の多層構造を示す説明図である。
【図５】  本発明の第１の実施形態である多層プローブ集合体のパターン接続構造を示す説明図である。
【図６】  本発明の第２の実施形態であるプローブ組立の基本構造を示す説明図である。
【図７】  本発明の第３の実施形態である多層プローブ集合体のプローブ構造を示す説明図である。
【図８】  本発明の第４の実施形態である多層プローブ集合体のプローブ構造を示す説明図である。
【図９】  本発明の第５の実施形態である多層プローブ集合体のプローブ構造を示す説明図である。
【図１０】  本発明の第６の実施形態である多層プローブ集合体の多層構造を示す説明図である。
【図１１】  本発明の第６の実施形態である多層プローブ集合体の構造と基板との接続を示す説明図である。
【図１２】  従来の方法による本実施形態に係るプローブ集合体の構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】  次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、図１の上部に示すようなウエハ上の複数（図１の事例では３個）の半導体チップを同時に検査するためのプローブカードを例とする。Ｃ１１、Ｃ１２，Ｃ１３は、ウエハ１上に作製された被検査半導体チップで、パッド６１，６２、６３が半導体チップの各々の周辺近辺に配列されたものである。
【００１８】（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態であるプローブ組立体２について説明したものである。前記プローブ組立体２は、プローブ集合体１０、２０、及びそれらを支持固定する支持具９１，９２，９３によって構成される。前記プローブ集合体１０、２０は、リボン状に成形された合成樹脂フィルム（絶縁性を有する）、例えばプリイミドフィルム上に金属箔（一例としてはベリリウム銅箔）を貼付け、前記金属箔をエッチング又はレーザ加工等により微細加工してプローブ、パターン、端子、導体ダミー部を形成して成る。プローブ集合体２０は、前記半導体チップＣ１１〜Ｃ１３におけるＸ方向の１列上（Ｘ１軸上又はＸ１１軸上）の全パッド（ａ〜ｆ）に対応するプローブ集合体である。プローブ集合体１０は、前記半導体チップＣ１１〜Ｃ１３におけるそれぞれのＹ方向の列（ｇ、ｈ）上のＸ２〜Ｘ１０軸と交差する全パッドに対応するプローブ集合体である。前記プローブ集合体１０及び２０を前記パッド配列におけるＹ方向パッドピッチＰｙ１に相当するピッチにてＹ方向に平行に配置し、前記支持具９１〜９３に固定することにより前記プローブ組立体２を構成する。なおこの明細書において、「Ｘ」方向は、例えば図１に示されたプローブ集合体１０、２０を構成する合成樹脂フィルムの長手方向（図１において左右方向）を表す。「Ｙ」方向は、例えば図１に示された合成樹脂フィルムの面に対して垂直な方向（図１において奥行の方向）を表す。「Ｚ」方向（後出）は、上記Ｘ方向、Ｙ方向のいずれに対しても直角の、図１に示された合成樹脂フィルムの短手方向（図１において上下方向）を表す。そして、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向に延びる座標軸を設定することにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ三次元直交座標系が形成される。図１以外の図においてもＸ，Ｙ，Ｚの各方向は上記図１に対応する方向を指す。
【００１９】  図２及び図３は、前記プローブ組立体２を構成する前記プローブ集合体の構造を説明する図であり、図２は前記プローブ集合体１０、図３は前記プローブ集合体２０の構成を示す。図２において、１０１ｇ、１０１ｈは、前記半導体チップのパッド６１ｇ、６１ｈにそれぞれ対応する垂直プローブ部であり、１０２ｇ、１０２ｈは、前記半導体チップのパッド６２ｇ、６２ｈにそれぞれ対応する垂直プローブ部、さらに、１０３ｇ、１０３ｈは、前記半導体チップのパッド６３ｇ、６３ｈにそれぞれ対応する垂直プローブ部を示す。各々の前記垂直プローブ部のＸ方向位置は、予め前記パッド配列におけるＸ方向ピッチＰＸａに相当するピッチにて設置されている。前記垂直プローブ部１０１〜１０３は、カンチレバー形成する水平梁１１１〜１１３、及びパターン１２１〜１２３を経由して端子１３１〜１３３に接続されている。ここで前記垂直プローブ部と同様に、各パッドｇ、ｈに対応する添字としてｇ、ｈで示した（以下同じ）。さらに前記端子１３１〜１３３は、配線基板７１〜７４上のパッド８０のいずれかに接続することにより、検査信号が導通される。
【００２０】  また、図２において、前記垂直プローブ部１０１〜１０３、前記パターン１２１〜１２３、前記端子１３１〜１３３と同一平面上に、前記垂直プローブ部等と同一の導電性材料（例えばベリリウム銅）にて、導体ダミー部１５０を設置し、プローブ集合体１０を機械的に補強している。さらに、前記パターン１２１〜１２３の相互間、及び前記パターン１２１〜１２３と前記導体ダミー部１５０との間は、絶縁材（例えばポリイミド）を充填し、電気的絶縁と機械的強度保持を行うための絶縁ダミー部１６０を設置している。前記プローブ集合体１０の製造方法としては、例えば、絶縁フィルム１４０（例えばプリイミドフィルム）上にベリリウム導箔を貼付け、前記ベリリウム導箔をエッチング又はレーザ加工等によりプローブ、パターン、端子、導体ダミー部を微細加工し、さらに、必要な箇所にポリイミド樹脂を充填硬化させることにより、絶縁ダミー部を作製することが可能である。
【００２１】  図３（ａ）は前記プローブ集合体２０を示す図である。図３（ａ）において、２０１ａ〜２０１ｆは、前記半導体チップのパッド６１ａ〜６１ｆにそれぞれ対応する垂直プローブ部、２０２ａ〜２０２ｆは、前記半導体チップのパッド６２ａ〜６２ｆにそれぞれ対応する垂直プローブ部、２０３ａ〜２０３ｆは、前記半導体チップのパッド６３ａ〜６３ｆにそれぞれ対応する垂直プローブ部を示す。各々の垂直プローブ部のＸ方向位置は、予め前記パッド配列におけるＸ方向パッドピッチＰｘ１に相当するピッチにて設置されている。前記垂直プローブ部２０１〜２０３は、カンチレバー形成する水平梁２１１〜２１３、及びパターン２２１〜２２３を経由して端子２３１〜２３３に接続されている。ここで前記垂直プローブ部と同様に、各パッドａ〜ｆに対応する添字としてａ〜ｆで示した（以下同じ）。さらに前記端子２３１〜２３３は、配線基板７１〜７４上のパッド８０のいずれかに接続することにより、検査信号が導通される。また、本実施形態では、前記垂直プローブ部２０１〜２０３は水平梁部２１１〜２１３と共にカンチレバーを構成しているが、他のプローブ形状（例えば垂直座屈型、平行バネ型等）であってもよい。
【００２２】  図４及び図５は、図３（ａ）に示す前記プローブ集合体２０の構成をさらに詳細に示したものである。前記プローブ集合体２０はそれぞれ図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す３つの集合体で構成される。図４（ａ）は、前記プローブ集合体２０の第１層２１を構成するものであり、少なくとも前記垂直プローブ部２０１〜２０３の全てを含むものである。図４（ａ）において、前記垂直プローブ部２０１及び前記水平梁２１１から前記パターン２２１を経由し、前記端子２３１に接続されている。一方、前記垂直プローブ部２０２及び２０３については、パターンの一部２２２ａ−１〜２２２ｆ−１及び２２３ａ−１〜２２３ｆ−１のみを設置し、図５に示すように、各前記パターン端部に半田メッキ等により微細端子２２５−１を設けている。さらに、導体ダミー部２５１及び絶縁ダミー部２６１を同一絶縁フィルム２４１上に設置し、前記第１層２１を形成している。
【００２３】  図４（ｂ）は、前記プローブ集合体２０の第２層２２の構成を示す。前記垂直プローブ部２０の第１層２１と重ね合わせたときに各前記パターン端部と概略同じ位置を始点とするパターン２２２ａ−２〜２２２ｆ−２を形成し、前記パターン２２２ａ−２〜２２２ｆ−２の延長に端子２３２ａ〜２３２ｆを設置している。また、導体ダミー部２５２及び絶縁ダミー部２６２を同一絶縁フィルム２４２上に設置し、前記第２層２２を形成している。さらに、図５に示すように、前記パターン２２２ａ−２〜２２２ｆ−２の始点の前記第１層２１側に半田メッキ等により微細端子２２５−２を設けている。このとき、前記パターン２２２ａ−２〜２２２ｆ−２の始点近傍には穴又は切り欠き部２７２−１及び２７２−２を設け、前記微細端子２２５−１及び２２５−２が接触可能な状態としている。また、前記第１層２１と重ね合わせたときに各前記パターン２２３ａ−１〜２２３ｆ−１端部と概略同じ位置における部分に穴又は切り欠き部２７２−３及び２７２−４を設け、後述する第３層とのパターンとの接続を可能にしている。
【００２４】  図４（ｃ）は、前記プローブ集合体２０の第３層２３の構成を示す。前記垂直プローブ部２０の第１層２１と重ね合わせたときに各前記パターン端部と概略同じ位置を始点とするパターン２２３ａ−３〜２２３ｆ−３を形成し、前記パターン２２３ａ−３〜２２３ｆ−３の延長に端子２３３ａ〜２３３ｆを設置している。また、導体ダミー部２５３及び絶縁ダミー部２６３を同一絶縁フィルム２４１上に設置し、前記第３層２３を形成している。さらに、図５に示すように、前記パターン２２３ａ−３〜２２３ｆ−３の始点の前記第１層２１側に半田メッキ等により微細端子２２５−３を設けている。このとき、前記パターン２２３ａ−３〜２２３ｆ−３の始点近傍は穴又は切り欠き部２７３−１及び２７３−２を設け、前記微細端子２２５−１及び２２５−３が接触可能な状態としている。前記プローブ集合体２０の第１層〜第３層の製造方法としては、例えば、絶縁フィルム（例えばプリイミドフィルム）上にベリリウム導箔を貼付け、前記ベリリウム導箔をエッチング又はレーザ加工等によりプローブ、パターン、端子、導体ダミー部を微細加工し、さらに、必要な箇所にプリイミド樹脂を充填硬化させることにより、絶縁ダミー部を作製することが可能である。
【００２５】  図５は、前記第１層のパターンと前記第２層のパターン、及び前記第１層のパターンと前記第３層のパターンとの接続方法を示したものである。図５（ａ）は、図３（ａ）のＡ部拡大図で、各層のパターンの接続を説明する正面図であり、第２層及び第３層の絶縁フィルムは省略してある。図５（ｂ）は、前記第１層のパターンと前記第３層のパターンの接続部分の拡大断面図を示す。図５（ｂ）において、前記第１層２１及び前記第３層２３のパターン（例えば２２３ｃ−１と２２３ｃ−３）の接続部に予め半田メッキ等による前記微細端子２２５−１及び２２５−３を施し、前記第１層２１乃至第３層２３を貼り合わせた後、前記第２層２２の絶縁フィルム２４２の穴部２７２−３及び前記第３層の絶縁フィルム２４３の穴部２７３−１を介して前記第１層及び前記第３層のパターンの接続部を接触させ、熱圧着等により両接続部を結合させることにより、前記第１層２１及び前記第３層２３のパターンの導通が可能となる。前記第１層２１及び前記第２層２２のパターンの接続も同様に、前記第２層の絶縁フィルム２４２の穴部２７２−２を介して前記第１層及び前期第２層のパターンの接続部を接触させ、熱圧着等により両接続部を結合させることにより、前記第１層及び前記第２層のパターンの導通が可能となる（図示せず）。以上説明したパターンの接続方法により、図４に示したように、前記第１層、前記第２層、前記第３層を、各々設けた前記微細端子２２５−１〜２２５−３の位置が合致するように貼り合わせ、さらに前記微細端子間を前述した熱圧着等の手段により接続させることにより、前記プローブ集合体２０が構成される。
【００２６】（動作）
以上説明したように構成された前記プローブ集合体２０の動作を、図３を用いて説明する。
【００２７】（第１層）
図３（ａ）において、前記半導体チップのパッド６１ａ〜６１ｆからの検査信号は、前記垂直プローブ部２０１ａ〜２０１ｆ及び水平梁２１１ａ〜２１１ｆを介して、前記プローブ集合体２０の第１層２１に設けた前記パターン２２１ａ〜２２１ｆを経由し、前記端子２３１ａ〜２３１ｆにより前記配線基板７１〜７４のパッド８０のいずれかに伝達される。このとき、各端子は、異なる配線基板の表面層上のパッドに接触することにより、容易に配線基板への接続が可能となる。さらに、前記パターン２２１ａ〜２２１ｆを左右均等（本実施形態では左右３本ずつ）に配置することにより、少ない配線基板数で対応可能である。
【００２８】（第２層）
前記半導体チップのパッド６２ａ〜６２ｆからの検査信号は、前記垂直プローブ部２０２ａ〜２０２ｆ及び水平梁２１２ａ〜２１２ｆ及び前記第１層２１に設けた前記パターン２２２ａ−１〜２２２ｆ−１から接続した前記微細端子２２５−１及び２２５−２を経由し、前記第２層２２に設けた前記パターン２２２ａ−２〜２２２ｆ−２及び前記端子２３２ａ〜２３２ｆにより前記配線基板７１〜７４のパッド８０のいずれかに伝達される。各端子は、異なる配線基板の表面層上のパッドに接触することにより、容易に配線基板７１〜７４への接続が可能となる。さらに、前記パターン２２２ａ−２〜２２２ｆ−２を左右均等（本実施形態では左右３本ずつ）に配置することにより、少ない配線基板数で対応可能である。
【００２９】（第３層）
前記半導体チップのパッド６３ａ〜６３ｆからの検査信号は、前記垂直プローブ部２０３ａ〜２０３ｆ及び水平梁２１３ａ〜２１３ｆ及び前記第１層２１に設けた前記パターン２２３ａ−１〜２２３ｆ−１から接続した前記微細端子２２５−１及び２２５−３を経由し、前記第３層２３に設けた前記パターン２２３ａ−３〜２２３ｆ−３及び前記端子２３３ａ〜２３３ｆにより前記配線基板７１〜７４のパッド８０のいずれかに伝達される。各端子は、異なる配線基板の表面層上のパッドに接触することにより、容易に配線基板７１〜７４への接続が可能となる。このとき、前記端子２３１〜２３３の一部が前記第１層２１又は前記第２層２２に設置した端子と同一の配線基板の層上に設置された場合であっても、図３（ｂ）に示すように、端子長さＴ１、Ｔ２を変化させることにより、配線基板上の粗いピッチに容易に配線することができる。さらに、前記パターン２２３ａ−３〜２２３ｆ−３を左右均等（本実施形態では左右３本ずつ）に配置することにより、少ない配線基板数で対応可能である。
【００３０】（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態である格子状配列バッドを有する半導体チップの検査に適用した例である。本実施形態では、図６上部に示すようなウエハ上の格子状パッド配列を有する３個の半導体チップＣ２１〜Ｃ２３を同時に検査するためのプローブ組立体を例とする。図６において、３０はプローブ集合体２０と同様の構成によるプローブ集合体である。前記プローブ集合体３０を前記パッド配列におけるＹ方向パッドピッチＰｙ２に相当するピッチにてＹ方向に平行に配置し、前記支持具９１〜９３に固定することによりプローブ組立体３を構成する。図６において、３０１ａ〜３０１ｆは、前記半導体チップのパッド６４ａ〜６４ｆにそれぞれ対応する垂直プローブ部、３０２ａ〜３０２ｆは、前記半導体チップのパッド６５ａ〜６５ｆにそれぞれ対応する垂直プローブ部、３０３ａ〜３０３ｆは、前記半導体チップのパッド６６ａ〜６６ｆにそれぞれ対応する垂直プローブ部を示す。各々の垂直プローブのＸ方向位置は、予め前記パッド配列におけるＸ方向パッドピッチＰｘ２に相当するピッチにて設置されている。さらに前記垂直プローブ部３０１〜３０３は水平梁３１１〜３１３と共にカンチレバー構造を形成し、パターン３２１〜３２３を経由して端子３３１〜３３３に接続され、前記端子３３１〜３３３は、配線基板上のパッド（図示せず）に接続することにより、検査信号が導通される。前記プローブ集合体３０の詳細構造及び動作は、前記プローブ集合体２０と概略同じであるため、詳細説明は省略する。
【００３１】（第３の実施形態）
図７は、１つの被検査半導体チップのパッド数が増加し、１つのプローブ集合体における１チップ当たりのプローブ数が増加した場合の本発明における第３の実施形態を示す。図７（ａ）では、プローブ集合体４０の第１層における部分図を示し、図７（ｂ）は、プローブ形状の決定方法の例を示した図である。
【００３２】  図７（ａ）において、４０１は半導体チップのパッド６７に接触する垂直プローブ、４１１は前記垂直プローブと接続する変形部で、パターン４２１及び端子４３１又は他層（図示せず）のパターン及び端子を経由して配線基板７１〜７４のパッド８０のいずれかに伝達される。また、４０２は半導体チップのパッド６８に接触する垂直プローブ、４１２は前記垂直プローブと接続する変形部で、パターン４２２及び他層（図示せず）のパターン及び端子を経由して配線基板７１〜７４のパッド８０のいずれかに伝達される。ここで前記実施形態におけるプローブ集合体と同様に、各パッドａ〜ｐに対応する添字としてａ〜ｐで示した。さらに、導体ダミー部４５１及び絶縁ダミー部４６１、４６２を同一絶縁フィルム４４１上に設置し、前記プローブ集合体４０の第１層を形成している。図７（ｂ）は、前記プローブ変形部４１１の形状例を示す。図７（ｂ）において、前記プローブ変形部４１１のＺ方向の高さをＨとし、前記プローブ変形部４１１を４つの部分４１１−１，４１１−２，４１１−３，４１１−４に分割する。
【００３３】  前記第１の分割部４１１−１において前記パターン４２１端を起点とし、前記分割部４１１−１の中心線がＸ方向にＰｘ３、Ｚ方向に１／２Ｈ延長した点を終点とする。前記終点を前記第２の分割部４１１−２の中心線の始点とし、Ｘ方向にＰｘ３、Ｚ方向に１／４Ｈ延長した点を前記第２の分割部４１１−２の終点とする。続いて前記第２の分割部４１１−２の中心線の終点を前記第３の分割部４１１−３の中心線の始点とし、Ｘ方向にＰｘ３、Ｚ方向に１／８Ｈ延長した点を前記第３の分割部４１１−３の中心線の終点とする。さらに前記第３の分割部４１１−３の中心線の終点を前記第４の分割部４１１−４の中心線の始点とし、Ｘ方向に２×Ｐｘ３、Ｚ方向に１／８Ｈ延長した点で前記垂直プローブ４０１と接続する。上記の変形部４１１の分割数、又は各分割部のＸ方向及びＹ方向の延長距離は一例であり、これに限定するものではない。
【００３４】  以上の方法で決定したプローブ変形部を全てのプローブに適用すれば、同一のプローブ変形形状で、かつ、パターンとＺ方向に同一の位置で接続することができる。これにより、１つのプローブ集合体における１チップ相当のプローブ数が増加した場合にも、Ｚ方向における接続部近傍のパターン占有面積を小さく維持することができ、かつ、パターンの設計も比較的容易に行うことが可能となる。
【００３５】（第４の実施形態）
図８は、図７における前記プローブ垂直部４０１，４０２の先端のＸ方向動作、すなわちスクラブ量を少なくかつ均一にする方法を付加した場合の本発明における第４の実施形態を示した図である。図８において、前記垂直プローブ部４０１，４０２、前記変形部４１１，４１２、前記パターン４２１，４２２、端子４３１の他、導体ダミー部４５２、４５３，４５４及び絶縁ダミー部４６１、４６２、４６３，４６４を同一絶縁フィルム４４２上に設置し、前記プローブ集合体４１の第１層を形成している。前記導体ダミー部４５３及び、前記絶縁ダミー部４６３は、前記垂直プローブ部４０１の全ての先端部近傍に連結され、水平梁を形成している。同様に、前記導体ダミー部４５４及び、前記絶縁ダミー部４６４は、前記垂直プローブ部４０２の全ての先端部近傍に連結され、水平梁を形成している。前記垂直プローブ部４０１及び４０２の先端に接触力が加わり、前記変形部４１１及び４１２が変形することにより、前記垂直プローブ部４０１及び４０２の先端がＸ方向に移動、すなわちスクラブ動作が生じる。このとき、前記導体ダミー部４５３及び前記絶縁ダミー部４６３が全ての前記垂直プローブ部４０１の先端をＸ方向に拘束し、また、前記導体ダミー部４５４及び前記絶縁ダミー部４６４が全ての前記垂直プローブ部４０２の先端をＸ方向に拘束しているため、前記垂直プローブ部４０１及び４０２のスクラブ量が制限され、かつ、バラツキが生じにくくなる。
【００３６】（第５の実施形態）
図９は、図８で示した方法を用いないで前記プローブ垂直部４０１，４０２の先端のＸ方向動作、すなわちスクラブ量を少なくする方法を付加した場合の本発明における第５の実施形態のプローブ形状を示した図で、図７で説明したプローブ形状を変形させたものである。図９（ａ）において、４０５は垂直プローブ部であり、前記変形部４１１とのＸ方向の相対位置は、前記垂直プローブ部４０１と同一とした。さらに、前記垂直プローブ部４０５と第１の前記変形部４１１との接続部に第２の変形部４１５及び４１６を設置した。前記変形部４１６は、前記変形部４１１の前記第４の分割部４１１−４の終点を概略延長したもので、前記変形部４１５は、前記変形部４１６の終点から前記垂直プローブ部４０５に向けて逆方向に延長し連結したものである。
【００３７】  図９（ｂ）は、図７（ｂ）で説明した前記プローブ動作（図９（ｂ）左側）と、図９（ａ）で示したプローブ動作（図９（ｂ）右側）との相違を説明する図である。図９（ｂ）左側において、前記垂直プローブ部４０１先端に接触力Ｆｃが負荷されると、前記変形部４１１が変形する。このとき、前記変形部４１１の先端部に時計方向に回転モーメントＭ１が生じ、これにより前記垂直プローブ部４０１が回転動作
2014095682.tif 000003
動することになる。一方、図９（ｂ）右側において、同様に前記垂直プローブ部４０１先端に接触力Ｆｃが負荷されると、前記変形部４１１と延長した前記変形部４１６が変形する。このとき、前記変形部４１６の先端部に時計方向に回転モーメントＭ２が生じ、これにより前記垂直プローブ部４０５と前記変形部４１５に回転動作を生じる。ところが、前記垂直プローブ部４０５と前記変形部４１５は、前記変形部４１５を水平梁とする微小カンチレバーを形成しているため、前記変形部４１６の先端を支点として、前記回転モーメントＭ２と逆方向に回転モーメントＭ３を生じる。その結果、前記垂直プローブ部先端
2014095682.tif 000004
とになる。
【００３８】  この方法により、前記垂直プローブ部４０５先端におけるスクラブ量が制限される構造が実現できる。また、複数の垂直プローブ部のスクラブ量を均一にするために、前述した第４の実施形態と組み合わせてもよい。
【００３９】（第６の実施形態）
図１０は、本発明の第６の実施形態である多層プローブ集合体の多層構造を示す説明図であり、図４で説明した多層プローブ集合体２０において、前記端子２３１乃至２３３がＺ方向に突出した場合の実施形態である多層プローブ集合体２５の構成を示す。図１０において、２６は前記プローブ集合体２５の第１層、２７は前記プローブ集合体２５の第２層、２８は前記プローブ集合体２５の第３層を示す。その他の記号は図４で説明した記号及びその規則に応じて付記した添字であり、記号及び動作の説明は省略する。
【００４０】  図１１（ａ）は、前記第１層２６、第２層２７及び第３層２８を貼り合わせて攻勢した前記プローブ集合体２５と基板との接続を示す説明図である。本図では、導体ダミー部及び絶縁ダミー部、第２層及び第３層の絶縁フィルムは省略してある。図１１（ａ）において、基板７０に前記端子２３１〜２３３の位置に対応して設置したスルーホール８５に、前記端子２３１〜２３３を挿入し半田付け等により接続することにより導通が可能となり、各パターン８６に信号が授受される。図１１（ａ）に示すように、前記端子２３１〜２３３をＺ方向に突出させることにより、前記垂直プローブ部２０１〜２０３の近傍で、前記基板７０のスルーホール８５に接続することが可能であり、前記プローブ集合体２５における配線が容易になると共に、配線長が均一であるため高速信号の遅延等が生じ難くなる効果がある。図１１（ａ）では、前記端子２３１〜２３３が−Ｚ方向（下方向）に突出した例を示したが、＋Ｚ方向（上方向）に突出させてもよい。
【００４１】  図１１（ｂ）及び（ｃ）は、前記プローブ集合体２５において、前記パターン２２１〜２２３を含む前記絶縁フィルム２４１〜２４３（２４２、２４３は図示せず）を、前記プローブ集合体２５の面に対して概略直角方向（Ｙ方向）に延長した実施形態を示す。図１１（ｂ）において、前記絶縁フィルム２４１〜２４３の垂直部２４１ｖ〜２４３ｖと前記パターン２２１〜２２３の垂直部２２１ｖ〜２２３ｖから−Ｙ方向に概略水平に延長し、前記絶縁フィルム水平部２４１ｈ〜２４３ｈ及びその上のパターン水平部２２１ｈ〜２２３ｈを形成する。さらに前記パターン水平部２２１ｈ〜２２３ｈの端部にスルーホール８５−１を形成し、前記基板７０のスルーホール８５−２と接続することにより導通が可能となり、各パターン８６に信号が授受される。図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）における構成の側面図であり、各層における前記パターン水平部２２１ｈ〜２２３ｈと前記基板７０の前記パターン８６との接続状態を示すものである。本実施形態により、基板７０との各々の接続点の間隔をさらに広げることが可能であるため、配線が容易になる。
【００４２】  以上説明した実施形態により、プローブのパターン占有面積を小さくし、かつ、接続端子数をＸＹ平面方向に分散することにより配線基板の枚数又は層数を少なくすることができるため、プローブと配線基板との接続が容易で、かつ、安価なプローブカードを提供することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】  第１の平面上に隣接した複数のプローブを有するプローブ集合体において、端子及びパターンの一部が、前記第１の平面と絶縁層を介して平行に設置した第２乃至第ｎのいずれかの平面上に配置され、前記第１の平面上のパターンと各々接続する前記第２乃至第ｎの平面上のパターンとが、接続子を介して電気的に接続する手段を有しているため、プローブのＺ方向の占有面積を小さくし、かつ、接続端子数をＸＹ平面方向に分散することにより配線基板の枚数又は層数を少なくすることができるため、プローブと配線基板との接続が容易で、かつ、安価なプローブカードを提供することが可能である。従って本発明は、狭ピッチに配列された周辺配列型又は格子状配列型半導体チップの複数同時検査用プローブカードに適用可能である。
【符号の説明】
【００４４】１  ウエハ
２、３  プローブ組立体
６１，６２，６３，６４，６５，６６  半導体チップパッド
７０、７１〜７９  基板
８０，８１、８２  基板パッド
８５  スルーホール
８６  パターン
９１，９２，９３  支持具
１０、２０、２５、３０、４０、５０  プローブ集合体
２１、２６  第１層プローブ
２２、２７  第２層プローブ
２３、２８  第３層プローブ
１０１、１０２、１０３、２０１、２０２、２０３、３０１、３０２、３０３、４０１，４０２，４０５，５０１，５０２，５０３  垂直プローブ
１１１，１１２，１１３，２１１，２１２，２１３  水平梁
４１１，４１２，４１５，４１６  変形部
１２１，１２２，１２３，２２１，２２２，２２３、３２１，３２２、３２３，４２１，４２２  パターン
１３１，１３２，１３３，２３１，２３２，２３３、３３１，３３２，３３３，４３１  端子
１４０，２４１，２４２，２４３，４４１，４４２，５４０  絶縁フィルム
１５０，２５１，２５２，２５３，４５１，４５２，４５３，４５４  導体ダミー部
１６０，２６１，２６２，２６３，４６１，４６２，４６３，４６４  絶縁ダミー部
２７２，２７３  穴
２２５  接続子
【図１】
2014095682.tif 000005
【図２】
2014095682.tif 000006
【図３】
2014095682.tif 000007
【図４】
2014095682.tif 000008
【図５】
2014095682.tif 000009
【図６】
2014095682.tif 000010
【図７】
2014095682.tif 000011
【図８】
2014095682.tif 000012
【図９】
2014095682.tif 000013
【図１０】
2014095682.tif 000014
【図１１】
2014095682.tif 000015
【図１２】
2014095682.tif 000016