(57)【要約】      （修正有）【課題】プローブとそのプローブカード構造の提供。【解決手段】プローブカードのプローブヘッド構造のプローブ２は円柱針にプレス加工することで形成される細長い針体で、断面形状が異なる第一セクション２１及び第二セクション２２を有し、第一セクション断面の最大幅は第二セクション断面の最小幅より広く、第二セクション２２断面は正方形を呈するが、２個の側辺が隣り合う接続位置は弧状を呈する。プローブヘッドは複数のプローブ、第一固定板、第二固定板、複数の間隔片、複数の絶縁片により組成され、複数のプローブの第二セクション上、下位置は第一固定板及び第二固定板により制限され、複数の間隔片及び複数の絶縁片は交差間隔方式で中間位置に設置される。絶縁片は間隔を開けてプローブの湾曲変形量を制限する。これにより適当な強度、弾性、及び高い電流量に耐えて関連テストが行える垂直式プローブ及びそのプローブヘッド構造を提供できる。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブは、円柱針プレス加工により形成される細長い針体であって、断面形状が異なる第一セクション及び第二セクションを有し、
前記第二セクション断面は正方形を呈するが、２個の側辺が隣り合う接続位置は弧状を呈し、
前記第一セクション断面の最大幅は第二セクション断面の最小幅より広く、しかも前記第一セクション局部は第二セクション側辺に突出し、軸方向の長さは、前記第二セクションより短いことを特徴とするプローブとそのプローブカードのプローブヘッド構造。
【請求項２】
前記第一セクション断面の形状は、円形、長方形或いは楕円形の内の少なくとも一種とできることを特徴とする請求項１に記載のプローブとそのプローブカードのプローブヘッド構造。
【請求項３】
前記第二セクション断面の最小距離は、相対する両辺間の距離であることを特徴とする請求項１に記載のプローブとそのプローブカードのプローブヘッド構造。
【請求項４】
プローブカードのプローブヘッド構造は、第一固定板、第二固定板、複数の間隔片、複数の絶縁片、及び複数のプローブを有し、
前記第一固定板には、複数の第一定位孔が分布し、
前記第二固定板には、複数の第二定位孔が分布し、
前記絶縁片には、複数の位置限定孔が分布し、しかも前記複数の間隔片、前記複数の絶縁片とは、交差して重なる方式を呈し、前記第一固定板と前記第二固定板の間に固定され、
前記プローブは、細長い針体で、断面形状が異なる第一セクション及び第二セクションを有し、前記第一セクション断面の最大幅は第二セクション断面の最小幅より広く、しかも前記第一セクション局部は第二セクション側辺に突出し、前記第二セクション断面は正方形を呈し、しかも２個の側辺が隣り合う接続位置は弧状を呈し、各プローブの前記第一セクションは前記第一固定板に隣接し、前記第二セクションは、前記第一定位孔、前記複数の位置限定孔及び前記第二定位孔内に制限されることを特徴とするプローブとそのプローブカードのプローブヘッド構造。
【請求項５】
前記第一セクション断面の形状は円形、長方形或いは楕円形の内の少なくとも一種とできることを特徴とする請求項４に記載のプローブとそのプローブカードのプローブヘッド構造。
【請求項６】
前記第一セクションは、前記第一定位孔を通過できないことを特徴とする請求項４に記載のプローブとそのプローブカードのプローブヘッド構造。
【請求項７】
前記第一定位、前記位置限定孔及び前記第二定位孔の形状は、前記第二セクション断面の形状と相同であることを特徴とする請求項４に記載のプローブとそのプローブカードのプローブヘッド構造。
【請求項８】
前記絶縁片は、透明のプラスチック片であることを特徴とする請求項４に記載のプローブとそのプローブカードのプローブヘッド構造。
【請求項９】
前記間隔片は、環形固定片で、中間中空区域は前記複数のプローブの分布区域であることを特徴とする請求項４に記載のプローブとそのプローブカードのプローブヘッド構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプローブとそのプローブカードのプローブヘッド構造に関し、特にプレス加工方式により成形される正方形に似た垂直式プローブ及びその組み立てにより形成されるプローブヘッド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハのテストは、プローブを利用して、テスト装置の回路基板と半導体チップの複数の接触パッドとの電気的接触を構築して行われる。プローブは、電圧を接触パッドに加え、関連テスト機器とソフトウエアのコントロールにより、テスト半導体チップに欠陥がないかどうかを判断する。
【０００３】
集積回路の製造工程の発展に従い、回路間の線幅と間隔距離は日増しに縮小しており、隣り合う複数の接触パッド間の間隔距離も、徐々に相同及び縮小に近づいているため、それと対応して使用されるプローブヘッドも問題に遭遇している。チップテストに用いられるプローブヘッドのプローブ分布模式図である図１に示す通り、プローブ１１は断面が円形を呈する金属細針を採用し、各プローブ１１間の間隔距離Ｔは相同である。本実施形態において、間隔距離Ｔはわずかに２０ｕｍである。業者が電流量を高めて、関連テストを行うことを希望するに従い、この形状のプローブは、断面サイズをこれ以上増やせず、より高い電流負荷に耐えられないため、業者のニーズに応えられなくなっている。
【０００４】
また、現在プローブは、ＭＥＭＳエッチング技術を利用し、断面が長方形を呈する針体を製造するが、周辺は直角状を呈し、プローブヘッドに組み立てる際には、対応するセラミック基板に取り付ける必要がある。しかし、セラミック基板は、レーザー加工方式により、取り付け用の取り付け孔を形成するため、取り付け孔の四隅は円弧面を形成する。テスト過程では、プローブは接触により圧縮され頻繁に上下し微量の湾曲移動を行うが、直角側辺は取り付け孔の円弧面と過度に接触摩擦し、粉塵の落下を招き、チップテストの作動に影響を与える恐れがある。
【０００５】
さらに、現在マイクロチップのテストにおいては、複数の接触パッドの間隔距離が小さく、しかも相同に近いため、一般には垂直式のプローブカードを採用する。そのため、それに相対してサイズがより小さい（線径５０μｍ以下）プローブを採用する必要があるが、その弾性及び強度のコントロールは容易でなく、プローブが短過ぎれば強度は十分だが、弾性差は劣り、長過ぎれば弾性変形量が大きく、接触効果は劣る。よって、設計を改良する必要性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記先行技術には、サイズが小さいプローブを採用する必要があるが、その弾性及び強度のコントロールは容易でなく、プローブが短過ぎれば強度は十分だが、弾性差は劣り、長過ぎれば弾性変形量が大きく、接触効果は劣るという欠点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はプレス加工により形成されるプローブで、断面形状が異なる第一セクション及び第二セクションを有し、第二セクション断面は正方形を呈するが、２個の側辺が隣り合う接続位置は弧状を呈し、これによりプローブの間隔距離が制限された条件下で、断面積がより大きいプローブを提供し、より高い電流量により関連のテストが行えるプローブとそのプローブカードのプローブヘッド構造に関する。
【０００８】
本発明は多間隔式制限のプローブヘッド構造で、多間隔の絶縁片を利用し複数のプローブ多段の変形量を制限し、プローブの好ましい強度と適度な変形を維持し、テスト過程におけるプローブと半導体チップとの良好な接触状態を保持できるプローブとそのプローブカードのプローブヘッド構造に関する。
【０００９】
本発明によるプローブは、円柱針にプレス加工することで形成される細長い針体で、断面形状が異なる第一セクション及び第二セクションを有し、該第一セクション断面の最大幅は該第二セクション断面の最小幅より広く、しかも局部は該第二セクション側辺に突出し、該第二セクション断面は正方形を呈するが、２個の側辺が隣り合う接続位置は弧状を呈し、該第一セクションの軸方向長さは、第二セクションより短い。
【００１０】
本発明によるプローブヘッド構造は、第一固定板、第二固定板、複数の間隔片、複数の絶縁片、及び複数のプローブを有する。該第一固定板には、複数の第一定位孔が分布する。該第二固定板には、複数の第二定位孔が分布する。該絶縁片には、複数の位置限定孔が分布し、該複数の間隔片と該複数の絶縁片とは、交差して重なる方式を呈し、該第一固定板と該第二固定板の間にそれぞれ固定される。該プローブは、円柱針にプレス加工することで形成される細長い針体で、断面形状が異なる第一セクション及び第二セクションを有し、該第一セクション断面の最大幅は第二セクション断面の最小幅より広く、しかも該第一セクション局部は第二セクション側辺に突出し、該第二セクション断面は正方形を呈するが、２個の側辺が隣り合う接続位置は弧状を呈し、各プローブの第二セクションは上から下へと順番に該第一定位孔、該複数の位置限定孔、及び該第二定位孔内に制限され、該第一セクションは、該第一固定板頂面に突出し、しかも嵌着される。
【００１１】
本発明によるプローブの第一セクション断面の形状は、加工方式の違いに応じて、円形、長方形或いは楕円形の内の少なくとも一種とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のプローブは、プローブの間隔距離が制限された条件下で断面積が大きいプローブを提供できるため、より高い電流量により関連のテストが行え、多間隔の絶縁片を利用し複数のプローブ多段の変形量を制限し、プローブの好ましい強度と適度な変形を維持し、テスト過程におけるプローブと半導体チップとの良好な接触状態を保持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来のプローブヘッドのプローブ分布模式図である。
【図２Ａ】本発明第一実施形態のプローブの立体図である。
【図２Ｂ】本発明第一実施形態のプローブの局部拡大図である。
【図３Ａ】本発明第一実施形態プローブ右側端面の拡大図である。
【図３Ｂ】本発明第一実施形態プローブの第二セクションの断面図である。
【図４Ａ】本発明第二実施形態プローブの局部拡大図である。
【図４Ｂ】本発明第二実施形態プローブの端面拡大図である。
【図５Ａ】本発明第三実施形態プローブの局部拡大図である。
【図５Ｂ】本発明第三実施形態プローブの端面拡大図である。
【図６】本発明によるプローブカードのプローブヘッドの断面模式図である。
【図７】本発明によるプローブカードのプローブヘッドの局部拡大図である。
【図８】本発明第一固定板、間隔片及び絶縁片の構造模式図である。
【図９】本発明の第一定位孔の拡大模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図２Ａ、２Ｂに示す通り、本発明によるプローブ２は、円柱針にプレス加工することで形成される細長い針体で、連続するが、断面形状が異なる第一セクション２１及び第二セクション２２を有する。図３Ａ、３Ｂに示す通り、本実施形態において、第一セクション２１は断面形状が円形で、第二セクション２２は断面形状が正方形を呈するが、２個の側辺２２１が隣り合う接続位置は、弧状２２２を呈する。本発明によるプローブ２は、一種のマイクロプローブであるため、断面サイズは、５０μｍより等しいか小さく、円柱針をプレス加工して形成するため、プローブ２の強度を増強でき、しかも任意の２個の側辺２２１が隣り合う接続位置は、弧状２２２を呈する。この特殊な弧状２２２設計により、在組み立て及び使用において、良好な対応度を備える。複数のプローブを利用し、プローブヘッドを組み立てる必要がある時には、プローブの間隔距離が相同であるという条件下で、本発明によるプローブ２の第二セクション２２は、断面積最大の設計を提供し、これにより電流量を高めて関連テストを行おうという業者のニーズに応えることができる。
【００１５】
プローブ２の第二セクション２２は、円柱針をプレス加工して形成するため、断面は正方形に近く、しかも２個の側辺が隣り合う接続位置は弧状を呈する。加工において誤差が生じても、相対する２個の側辺間の差は、任意の相対する２個の側辺間の間隔距離の十分の一より小さい。
【００１６】
本発明によるプローブ２を組み立ててプローブヘッドとする過程をより便利、容易及び迅速にするため、本発明によるプローブ２は、形状が異なる第一セクション２１及び第二セクション２２を有する。第一セクション２１の長さは、第二セクション２２より短く、第一セクション２１の断面の最大幅Ａは、第二セクション２２の断面の最小幅Ｂより広い。本実施形態において、第一セクション２１の断面は円形で、最大幅は直径に等しい。第二セクション２２の断面は、正方形に相似し、その最小幅Ｂは、相対する両辺間の距離である。本実施形態において、第一セクション２１局部は、第二セクション２２周囲の４個の側辺２２１に突出する。
【００１７】
本発明第二実施形態のプローブ局部拡大図及び端面拡大図である図４Ａ及び４Ｂに示す通り、本実施形態において、プローブ２Ａは、第一セクション２１Ａ及び第二セクション２２を有する。第二セクション２２の断面形状は、上述の実施形態とは相同であるが、両者の相違点は、第一セクション２１Ａの形状にある。本実施形態において、第一セクション２１Ａの断面は楕円形で、第一セクション２１の断面の最大幅Ａは、第二セクション２２の断面の最小幅Ｂより広く、しかも第一セクション２１Ａの局部は、第二セクション２２側辺２２１に突出する。
【００１８】
本発明第三実施形態のプローブ局部拡大図及び端面拡大図である５Ａ及び５Ｂに示す通り、本実施形態において、プローブ２Ｂは、第一セクション２１Ｂ及び第二セクション２２を有する。第二セクション２２の断面形状と上述の実施形態とは相同であるが、両者の相違点は、第一セクション２１Ｂの形状にある。本実施形態において、第一セクション２１Ｂの断面は長方形で、第一セクション２１Ｂの断面の最大幅Ａは、第二セクション２２の断面の最小幅Ｂより広く、しかも第一セクション２１Ｂの局部は、第二セクション２２側辺２２１に突出する。上述の実施形態より明らかなように、異なる実施形態の第一セクション２１、２１Ａ、２１Ｂの断面形状は、加工方式によって異なるため、これにより本発明の範囲を制限するものではないが、第二セクション２２の形状はどれも相同である。
【００１９】
図６及び図７は、本発明を運用して製造する垂直式弾性プローブヘッドの断面模式図及び局部拡大模式図を示す。本発明によるプローブヘッド構造は、複数のプローブ２、第一固定板３、第二固定板４、複数の間隔片５、及び複数の絶縁片６を有する。
【００２０】
図２Ａ、２Ｂに示す通り、プローブ２は、細長い針体で、断面形状が異なる第一セクション２１及び第二セクション２２を有する。
第一セクション２１の断面の最大幅は、第二セクション２２の断面の最小幅より広く、第二セクション２２の断面は正方形を呈し、しかも２個の側辺２２１が隣り合う接続位置は、弧状２２２を呈する。
本実施形態において、第一セクション２１は最頂端に位置し、回路基板との接触に責任を負い、しかも第一固定板３を通過できない。
本実施形態において、プローブ２は、マイクロ金属プローブで、断面サイズは、５０μｍより等しいか小さく、長さは、１０ｍｍより小さく、可撓性湾曲の弾性を備える。
【００２１】
第一固定板３、第二固定板４は、プローブ２の第二セクション２２上、下位置に制限される。
第一固定板３には、複数の第一定位孔３１が分布する。
第二固定板４には、複数の第二定位孔４１が分布する。
第一定位孔３１、第二定位孔４１のサイズ及び形状は、第二セクション２２と相同である。
第一定位孔３の拡大模式図である図９に示す通り、第一定位孔３１、第二定位孔４１は、レーザー加工により形成される細小微孔であるため、微孔が隣り合う垂直面の接続位置には、円弧面を形成する。
本発明によるプローブ２の第二セクション２２は正方形を呈し、しかも隣り合う側辺も弧面の設計であるため、第一定位孔３１及び第二定位孔４１は対応可能である。
図７に示す通り、組み立て後は、第一固定板３は、第二セクション２２に制限され、第一セクション２１を通過できない。
【００２２】
間隔片５は、環形の固定片（図８参照）で、中間中空区域５１は、複数のプローブ２の分布区域である。
本実施形態において、間隔片５は金属薄片で、各絶縁片６の間隔を開け、位置を固定する。
よって、間隔片５は必ず環形でなくともよく、絶縁片６間の間隔を開けられ、しかもプローブ２の作動を妨げなければそれで良い。
【００２３】
絶縁片６には、複数の位置限定孔６１が分布し、位置限定孔６１は、第二セクション２２の横方向サイズより大きいか等しい。
組み立て時には、複数の間隔片５、複数の絶縁片６は、交差して重なる方式を呈し、第一固定板３と第二固定板４の間にそれぞれ固定される。
絶縁片６は、受圧後に湾曲するプローブ２の変形量を制限し、分段して間隔を開けて設置するために用いられる。
これにより、プローブ２が垂直に接触して受圧すると、各セクション間は小さな弧度で湾曲変形し、適当な強度を保持し過度な湾曲を回避し、チップとの良好な接触状態を維持する。
本実施形態において、絶縁片６は、透明のプラスチック材料により構成される。
【００２４】
組み立て時には、複数のプローブ２は上から下へと、先ず第一固定板３の複数の第一定位孔３１内に挿入して設置される。
第一セクション２１の断面が一定位孔３１より大きいため、複数のプローブ２の第一セクション２１は、第一固定板３の頂面上に制限される。
その後、全体を上下にひっくり返して入れる。
間隔片５、絶縁片６は順番に第一固定板３に重ねられる。
絶縁片６は透明プラスチック片であるため、組み立てに有利で、これにより複数のプローブ２は複数の位置限定孔６１を通過し、最後に、第二固定板４を第二セクション２２の末端に近いセクションに取り付ける。
こうして、複数のプローブ２の第二セクション２２は、第二定位孔４１を通過し、全体の組み立て作業を完成させる。
第一固定板３、第二固定板４、複数の間隔片５は、ボルトを貫通させ固定し、或いは他の構成部材により挟んで固定でき、こうしてプローブヘッドの組み立てを完成できる。
プローブ２は、第一セクション２１が第一固定板３に突出し、回路基板に接触し、第二セクション２２は、第二固定板４底面に突出し、テストを待つチップに接触する。
【００２５】
本発明により製造されるプローブカードを運用することで、使用に従い損耗したプローブ２の針長が短くなるという状況において、第二セクション２２底端に近い間隔片５及び絶縁片６を取り出すことができ、これにより第二固定板４の位置を上昇させ、第二固定板５底面に突出する第二セクション２２の長さを長くし、プローブヘッドの使用寿命を延長できる。
【００２６】
上記を総合すると、組み立てを完成した本発明によるプローブヘッドの各プローブ２の第一セクション２１は、第一固定板３頂面に突出し、第二セクション２２は上から下へと順番に第一定位孔３１、複数の位置限定孔６１、及び第二定位孔４１内に制限され、複数の絶縁片６は間隔を開けてプローブ２の湾曲変形量を成形し、プローブ２の縦方向の長さが比較的長い設計を対応させるため、良好な弾性及び強度を備える。
また、プローブ２の第二セクション２２の断面は正方形を呈する設計であるため、この種の垂直式プローブは、より高い電流量に耐えて関連テストが行えるため、業者のニーズに応え、この種のチップのテスト問題を克服できる。
さらに、プローブ第二セクション２２の隣り合う側辺が弧面を呈する設計により、組み立てはより正確となる。
【符号の説明】
【００２７】
１１  プローブ
Ｔ  間隔距離
２  プローブ
２１  第一セクション
２２  第二セクション
２２１  側辺
２２２  弧状
３  第一固定板
３１  第一定位孔
４  第二固定板
４１  第二定位孔
５  間隔片
５１  中空区域
６  絶縁片
６１  位置限定孔
Ａ  最大幅
Ｂ  最小幅
【図１】
2018063233.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2018063233.tif 000005
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2018063233.tif 000007
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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