(57)【要約】【課題】プローブピンをプローブカードに半田付けする際の残留樹脂による半田付けの不良を防止し、高価な絶縁チューブを使用しないことにより、低廉な製作コストと作業工程時間の大幅な短縮を実現することができる半導体装置検査用プローブピンを提供すること。【解決手段】プローブピン１０は、一端に探針部が設けられた探針ロッド１１と、探針ロッド１１の外側にコートされた半田層１３と、半田層１３の外側にコートされた絶縁樹脂層１４とから構成される。【選択図】図２
2006010668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に探針部が設けられた探針ロッドと、
前記探針ロッドにコートされた半田層と、
前記半田層にコートされた絶縁樹脂層とを含んでなる半導体装置検査用プローブピン。
【請求項２】
前記探針ロッドと前記半田層との間に、前記探針ロッドに形成されたニッケル鍍金層が備えられることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置検査用プローブピン。
【請求項３】
半導体装置検査用プローブピンを識別するために、前記絶縁樹脂層には色層が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置検査用プローブピン。
【請求項４】
半導体装置検査用プローブピンを識別するために、前記絶縁樹脂層の一部には色帯が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置検査用プローブピン。
【請求項５】
前記探針ロッドがタングステンとレニウムの少なくとも１種の物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置検査用プローブピン。
【請求項６】
前記半田層が錫と蝋の少なくとも１種の物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置検査用プローブピン。
【請求項７】
前記半田層が無鉛半田材から構成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置検査用プローブピン。
【請求項８】
前記探針ロッドに形成された探針部が、電解研磨によって形成された所定のテーパー角を有するテーパー部から構成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置検査用プローブピン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に設けられた端子の不良をテストする半導体装置検査用プローブピンに関し、特に、プローブピンを半田付けによりプローブカードに固定する場合、プローブカード上における絶縁樹脂の残留を防止するために、探針ロッドと絶縁樹脂層との間に半田層を介在させた半導体装置検査用プローブピンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子部品間の相互接続は、ほぼ永久的な接続と、容易に分離可能な接続とに大別される。ほぼ永久的な接続の例として半田接合がある。２つの電子部品を半田付けすると、これらの部品を分離するためには半田除去工程が必要となる。このような永久的な接続は、電子部品間の分離を必要としない接続に用いられる。
【０００３】
これに反し、容易に分離可能な接続は、両端子間の一時的な接続に用いられる。このような一時的な端子間接続の例として、プローブカードに備えられるプローブピンがある。このプローブピンは、半導体装置(ＤＵＴ；Device Under Test)のような他の部品の端子に一時的に加圧して接続する装置に用いられている。プローブピンを電子部品の端子に加圧して接続するためには、ある程度の最小接触力が必要である。したがって、外部端子との接続時にプローブピンに対してある程度の圧力が加えられるため、プローブピンの頻繁な取り替えが必要とされていた。
【０００４】
プローブピンにおいては、ある程度の最小接触力だけでなく、電子部品の端子に加圧接続する接触端部の直径も問題となる。昨今の高密度、高集積の微細回路の各端子にプローブピンを正確に接続するためには、プローブピンの直径を小さくしなければならない。そして、ＬＳＩ(Large Scale IC)やＶＬＳＩ(Very Large Scale IC)回路などの高密度電気素子をテストするためには、こうした高密度の微細なプローブピンを有するプローブカードなどの接触構造物を使用する。また、高密度回路端子を同時に探針するために、隣接したプローブピン間を絶縁しなければならない。
【０００５】
図１は、従来のプローブピンの製作工程を示す斜視図である。図１に示すように、従来のプローブピンは、探針ロッド１に絶縁チューブ２を被嵌することにより製作されている。探針ロッド１は電気伝導性に優れた材料で製作されており、絶縁チューブ２は熱収縮チューブであって、形状記憶性質を有するポリイミド系樹脂で製作される。
【０００６】
従来のプローブピンの製作では、最初に、探針ロッド１を治具などの固定手段に固定し、この固定された探針ロッド１に絶縁チューブ２を被嵌する。次に、熱い空気または熱水などによる高熱を絶縁チューブ２に加える。形状記憶性質を有する絶縁チューブ２は、高温の熱が加えられると収縮し、その結果、探針ロッド１に密着する。このような従来のプローブピンの製作においては、絶縁チューブを被嵌する際に、作業者がレンズなどを用い、絶縁チューブの開口端部を拡大視しながらプローブピンを製作していた。
【０００７】
このように最近の回路の微細化に伴う高密度、高集積の回路端子を探針するため、プローブピンが小径化されたが、従来のプローブピンの製作方法では、手作業によって絶縁チューブを探針ロッドに被嵌することが困難になってきている。また、従来の製造方法では、絶縁チューブの内径が微細に小さくなるにつれて、絶縁チューブの製作にかかるコストが上昇するという問題点があった。さらに、従来の製造方法では、絶縁樹脂がコートされたプローブピンをプローブカードに固定するために半田付けする工程において、絶縁樹脂部分が同時に燃焼することにより半田付け部位に絶縁樹脂残留物が残り、正常な半田付けを行うことができないという問題点もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記問題点に鑑み、本発明は、プローブピンをプローブカードに半田付けする際、半田付け部位に残留樹脂を形成することなく、正常な半田付けを行うことができる半導体装置検査用プローブピンを提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の他の目的は、プローブピンをプローブカードに半田付けする際に、高価の絶縁チューブを使用せず、低廉な製作コストを実現することができる半導体装置検査用プローブピンを提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、プローブピンへの絶縁チューブの被嵌作業を不要とし、作業工程時間の大幅な短縮を実現することができる半導体装置検査用プローブピンを提供することにある。
【００１１】
本発明のその他の目的、特定の利点及び新規の特徴は、添付図面に基づいて説明される下記の詳細な説明と好適な実施形態からさらに明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の特徴として、本発明に係る半導体装置検査用プローブピンは、一端に探針部が設けられた探針ロッドと、探針ロッドにコートされた半田層と、半田層の外周にコートされた絶縁樹脂層とから構成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る半導体装置検査用プローブピンは、各半導体電極端子に対応するプローブピンの間に絶縁を保つことができる。また、本発明に係る半導体装置検査用プローブピンは、プローブピンをプローブカードに半田付けする場合、半田付け部位に樹脂が残留せず、半田付け工程を容易にすることができる。また、本発明は、高価な絶縁チューブを使用しないため、より低いコストで製品を製作することができ、絶縁チューブそれぞれをプローブピンに被嵌する必要がないため、作業工程時間の大幅な短縮を図ることができる。さらに、本発明においては、頻繁な取り替えの必要なプローブピンの識別を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る半導体装置検査用プローブピンの実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図２は本発明の第１実施例に係る半導体装置検査用プローブピンを示す斜視図である。図２に示すように、本発明の第１実施例に係るプローブピン１０は、探針ロッド１１の外周に錫、蝋または無鉛半田などからなる半田層１３をコートし、さらに、半田層１３の外周に絶縁樹脂層１４をコートする。
【００１６】
探針ロッド１１の一端部には、直径が徐々に減少する領域であるテーパー部Ｔが設けられている。テーパー部Ｔの角度は、電解液内探針ロッド１１を含浸させて探針ロッド１１の各部分に流れる電流量の差異調節による電解研磨速度差によって調節する。テーパー部Ｔは電解研磨によって製作できるうえ、製作しようとする形状に応じたマスクに露光させてエッチングすることにより製作することができる。エッチング工程において、テーパー部Ｔは、探針ロッド１１を回転させて鋭角形状のマスクを介して露光させることにより製作する。探針ロッド１１は、テーパー部Ｔの直径が非常に小さいため、探針過程における加圧時に折れないように、所定の弾性を備えた材質を用いて製作することが望ましい。このため、テーパー部Ｔが設けられた探針ロッド１１は、伝導性が高く且つ所定の弾性を有するタングステンまたはレニウムなどの物質で製作されることが望ましい。
【００１７】
探針を行うための部分を除いた探針ロッド１１の他の部分は、絶縁される必要があるため、コーティング部Ｃが設けられている。コーティング部Ｃには、錫、蝋などの半田材または汚染を減らすための無鉛半田材からなる半田層１３がコートされている。半田層１３を円滑にコートするために、半田付けの前処理工程として、探針ロッド１１にはフラックス(Flux)溶液を塗布する。そして、半田層１３はフラックス溶液の塗布された探針ロッド１１にコートされる。複数の探針ロッド１１は一定の深さで治具に固定され、加熱され高温に保たれた半田材の溶液に所定の時間含浸される。その後、探針ロッド１１にコートされた半田材溶液は乾燥及び硬化し、半田層１３を形成する。
【００１８】
絶縁樹脂層１４は、探針ロッド１１に形成された半田層１３を覆うように半田層１３上にコートされる。絶縁樹脂層１４を半田層１３上にコートする前に、半田層１３を洗浄し、残留異物を除去する。絶縁樹脂層１４のコーティングは、この半田層１３の洗浄後、探針ロッド１１を加熱により高温に保持された樹脂溶液に含浸することにより行う。コートされた絶縁樹脂層１４は、２００℃前後の温度に保たれた乾燥室で１０分〜２０分間乾燥することにより硬化する。樹脂コーティングの厚さを所定の厚さに正確に調整し、また、コーティング膜を強化するためには、１次コートされた絶縁樹脂に１次コーティングと同様の方式で絶縁樹脂が２次コートすることもできる。
【００１９】
図３は、本発明の第２実施例に係る半導体装置検査用プローブピンを示す斜視図である。図３に示すように、本発明の第２実施例に係るプローブピン２０では、探針ロッド２１の外周にニッケル鍍金層２２を形成し、このニッケル鍍金層２２上に半田層２３をコートする。そして、半田層２３上に絶縁樹脂層２４をコートし、絶縁樹脂層２４上に色層２６を形成する。
【００２０】
探針ロッド２１の外周には、電解電着の方式でニッケル鍍金層２２が形成される。ニッケルは耐熱性、耐腐食性、耐薬品性の特性を有する物質である。プローブピン２０が半導体端子に接触すると電流が流れて熱が発生するが、このニッケル鍍金層２２によりプローブピン２０に耐熱性を与え、長期間使用してもプローブピン２０が腐食しないようにする。また、ニッケル鍍金層２２は耐薬品性を備えているため、ニッケル鍍金層２２上に半田層２３を形成する際の半田材による探針ロッド２１の損傷を防止する。
【００２１】
半田層２３と絶縁樹脂層２４は、上記第１実施例と同様の方法により製造される。したがって、半田層２３は、錫、蝋または無鉛半田材などを使用し、所定の温度に加熱された半田材溶液に探針ロッド２１を含浸させた後、乾燥及び硬化させ形成する。絶縁樹脂層２４は、半田層２３が形成された探針ロッド２１を、所定の温度に加熱された樹脂溶液に含浸させた後乾燥及び硬化させ形成する。
【００２２】
絶縁樹脂層２４の外層にコートされる色層２６には所定の色彩が選択され、複数のプローブピン２０の識別を可能とする。即ち、プローブカード（図５参照）に連結される端子の種類に応じ、その端子に対応するプローブピン２０を識別するために異なる色彩を選択する。色層２６は、プローブピン２０の種類を長期間識別し得るように、長期に渡る耐剥離性を維持できるアクリル材またはセラミック材などを使用して製造する。色層２６は、互いに異なる色を有する材料を塗布して形成するか、または、その材料を層としてコートすることにより形成する。さらに、色層２６は、色彩を有するアクリル材またはセラミック材溶液を絶縁樹脂溶液に添加し、絶縁樹脂層２４を着色することにより代替することも可能である。
【００２３】
本発明の第２実施例によって製作されたプローブピン２０は、探針ロッド２１、ニッケル鍍金層２２、半田層２３、絶縁樹脂層２４及び色層２６から構成された状態において、約０.００５ｍｍ程度の半径を有する。
【００２４】
図４は本発明の第３実施例に係る半導体装置検査用プローブピンを示す斜視図である。図４に示すように、本発明の第３実施例に係るプローブピン３０では、探針ロッド３１の外周にニッケル鍍金層３２を形成し、ニッケル鍍金層３２上に半田層３３をコートし、半田層３３上に絶縁樹脂層３４をコートする。そして、絶縁樹脂層３４の一部に色帯３６が設けられる。
【００２５】
本発明の第３実施例に係るプローブピン３０は、第２実施例に係るプローブピン２０とほぼ同一の製造方法により製作される。したがって、探針ロッド３１の外周には電解電着の方式でニッケル鍍金層３２が形成される。半田層３３は、錫、蝋などの材料或いは無鉛半田材から構成され、所定の温度で加熱された半田材溶液に探針ロッド３１を含浸させることにより形成される。絶縁樹脂層３４は、半田層３３が形成された探針ロッド３１を、所定の温度で加熱された樹脂溶液に含浸させて形成する。
【００２６】
プローブピン３０の絶縁樹脂層３４の一部分には色帯３６が形成される。色帯３６は、長期間剥離しないようにするために、アクリル材またはセラミック材などを使用して製作する。この色帯３６は、絶縁樹脂層３４の一部分に塗色したものである。
【００２７】
図５は本発明に係る半導体装置検査用プローブピンが固定されたプローブカードを示す斜視図である。図５に示すように、プローブカード４０は、同時に多くの端子を探針するために４層の円形に形成されている。このプローブカード４０は、２層、３層などの任意の複数層に形成することも可能であり、また、長方形など、任意の形状に形成することができる。
【００２８】
プローブカード４０の４層の円形間には、複数のプローブピン４２、４４、４６、４８が配置されている。複数のプローブピン４２、４４、４６、４８は、各群が互いに異なる色で表示された第１プローブピン群４２と、第２プローブピン群４４と、第３プローブピン群４６と、第４プローブピン群４８から構成される。第１プローブピン群４２は最小半径を備えた第１半田付け部４１に半田付けによって固定され、第２プローブピン群４４は最小半径の次に大きい半径を備えた第２半田付け部４３に半田付けによって固定され、第３プローブピン群４６は第２プローブピン群４４が固定された半径の次に大きい半径を備えた第３半田付け部４５に半田付けによって固定され、第４プローブピン群４８は最大半径を備えた第４半田付け部４７に半田付けによって固定される。
【００２９】
複数のプローブピン４２、４４、４６、４８は、ピン固定体５２によって固定される。ピン固定体５２には、プローブピン４２、４４、４６、４８が挿入できる孔が設けられている。これにより、複数のプローブピン４２、４４、４６、４８は、ピン固定体５２の対応する孔に挿入された後、このプローブピン挿入孔の周囲にエポキシがコートされることにより、ピン固定体５２に完全に固定される。
【００３０】
ピン固定体５２の内部には半導体対応板５４が設置されている。半導体対応板５４は、探針しようとする半導体に対応する形状を備えている。一般に、探針しようとする半導体が非メモリ半導体の場合、四角形の４辺の周囲に端子が設けられているので、ピン固定体５２の４辺に設けられた孔にプローブピンが固定される。これに対し、探針しようとする半導体がメモリ半導体の場合、長方形の両長辺に端子が設けられているので、半導体対応板５４が細長い長方形状に形成され、両長辺に設けられた孔にプローブピンが固定される。ピン固定体５２に固定されたプローブピン４２、４４、４６、４８の複数の探針部４９は、探針しようとする電気素子の端子に対応するように所定の間隔で配置される。
【００３１】
プローブカード４０の裏面（図示せず）には、半田付け部４１、４３、４５、４７と接続された複数の端子（図示せず）や導線（図示せず）が設けられている。このような複数の端子や導線は、電流の流れを検針するための検針手段（図示せず）に接続され、半導体素子の伝導状態がテストされる。なお、プローブカード４０は、９０°毎に配置された各プローブピン群を構成するプローブピンの長さが同じであるが、この各プローブピン群を４種類の異なる長さを備えたプローブピンから構成することも可能である。
【００３２】
本発明の各実施例によって製作されたプローブピン１０、２０、３０は、プローブカード４０の半田付け部４１、４３、４５、４７に３５０℃〜５００℃範囲の半田鏝によって半田付けされる。半田付け時に加えられた温度によって絶縁樹脂層１４、２４、３４が部分的に燃焼する可能性はあるが、絶縁樹脂層１４、２４、３４の内部に形成された半田層１３、２３、３３が完全燃焼し、この半田層１３、２３、３３上にコートされた絶縁樹脂部分が完全に除去される。これは、半田層１３、２３、３３の溶融点が絶縁樹脂層１３、２４、３４の溶融点に比べて低いためである。
【００３３】
本発明の第２実施例と第３実施例は、プローブピンを色層２６または色帯３６で区分させ、加圧力によって頻繁な取り替えが必要なプローブピンの容易な識別を可能にする。これはプローブカードの所定位置に半田付けする際にプローブピンの容易な識別を可能にし、作業時間の短縮を実現することができる。  
以上の各実施例は本発明の好適な実施例を説明したものに過ぎず、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想と特許請求の範囲内で当業者によって様々な変更、変形または置換が可能であり、これらの変形実施は本発明の範囲に属するものと理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来のプローブピンを製作する工程を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る半導体装置検査用プローブピンを示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る半導体装置検査用プローブピンを示す斜視図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る半導体装置検査用プローブピンを示す斜視図である。
【図５】本発明に係る半導体装置検査用プローブピンが固定されたプローブカードを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０    プローブピン
１１    探針ロッド
１３    半田層
１４    絶縁樹脂層
２０    プローブピン
２１    探針ロッド
２２    ニッケル鍍金層
２３    半田層
２４    絶縁樹脂層
２６    色層
３０    プローブピン
３１    探針ロッド
３２    ニッケル鍍金層
３３    半田層
３４    絶縁樹脂層
３６    色帯    
【図１】
2006010668.tif 000003
【図２】
2006010668.tif 000004
【図３】
2006010668.tif 000005
【図４】
2006010668.tif 000006
【図５】
2006010668.tif 000007