(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエーハに形成された複数のチップ領域であって、矩形の各辺に対応する箇所に複数のパッド電極をそれぞれ備える複数のチップ領域の通電試験に用いるプローブカードであって、
複数の配線ランドを下面に備える組み付け基板と、
基端部及び先端部を有しかつ前記基端部及び前記先端部の間で少なくとも一回折り返された折り曲がり部材と、組み付け基板に装着される装着部であって前記基端部に配置された装着部と、半導体ウエーハの電極に接触される突起電極であって前記先端部に配置された突起電極とをそれぞれが備える複数の接触子であって前記突起電極が下方に向く状態に前記配線ランドに装着された複数の接触子と、
前記組み付け基板が下面に装着された配線基板とを含み、
該配線基板は、前記配線ランドに個々に対応された複数の配線を内部に備えると共に、該配線に電気的に個々に接続された複数の接続ランドと、該接続ランドに個々に装着された複数のばね部材とを下面に備えており、
前記組み付け基板は、前記接続ランドに個々対応されて当該組み付け基板を厚さ方向に貫通する複数の貫通穴を備えており、
前記配線と前記配線ランドとは、前記貫通穴に配置された接続ピンであって前記ばね部材に押圧された接続ピンにより電気的に接続されている、プローブカード。
【請求項２】
前記ばね部材は、前記接続ランドに装着された１以上の基部と、前記接続ランドから下方に間隔をおいた状態に前記基部に配置されたばね部とを有する、請求項１に記載のプローブカード。
【請求項３】
前記組み付け基板は、さらに、上方に開放しかつ前記貫通穴に連通する凹所であって、前記接続ランド及び前記ばね部材の一対が受け入れられた凹所を上面の側に備える、請求項２に記載プローブカード。
【請求項４】
前記接触子は、前記矩形の辺毎にグループに分けられて対応する辺の方向に間隔をおいており、
各グループの接触子のうち、それらの配置方向における少なくとも一端に位置する接触子は前記装着部及び前記突起電極が対応するチップ領域の電極に対応する箇所から対応するグループの接触子の配置方向へ伸びており、
残りの複数の接触子は前記装着部及び前記突起電極が対応する辺の側となる状態に対応する辺の側から該辺に対応する辺に向けて伸びている、請求項３に記載のプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエーハに形成された複数のチップ領域の通電試験に用いる接触子及びプローブカードに関し、特に矩形の各辺に対応する箇所に複数の電極をそれぞれ備える複数のチップ領域の通電試験に用いて好適な接触子及びプローブカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエーハには、一般に、それぞれが半導体デバイスすなわちＩＣチップとされる複数のチップ領域がマトリクス状に形成される。各チップ領域は、矩形の形状を有しており、また四角形の各辺に対応する複数の縁部のそれぞれに複数の電極パッドすなわちパッド電極を有している。マトリクスの各行及び各列を形成するチップ領域は、通常、直線状に整列されている。
【０００３】
この種のチップ領域は、回路が仕様書通りに動作するか否かの通電試験をされる。そのような通電試験は、チップ領域がウエーハから切り離される前の状態において行われることが多く、また先端をチップ領域のパッド電極に押圧される複数の接触子を備えたプローブカードを用いて行われる。
【０００４】
この種の通電試験に用いられる接触子は、先端がオーバードライブにより所定の押圧力をチップ領域のパッド電極に作用させるように、ある程度の弾力性を有することが望まれている。そのような接触子として、先細の先端を有するニードルタイプのプローブや、先端に突起電極を備えたフィルムタイプのプローブ要素等、組み付け基板に片持ち梁状に装着されたものが提案されている。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかし、従来の接触子は、半導体ウエーハのチップ領域自体が小さいにもかかわらず、各接触子の、基板への装着箇所からパッド電極への押圧箇所までの領域（オーバードライブにより弾性変形する領域）の長さ寸法を大きいから、十字状に交差する仮想的境界線（スクライブライン）を介して隣り合う４つのチップ領域の通電試験を同時に行うことができるプローブカードを製造することが難しい。
【０００６】
本発明の目的は、接触子の長さ寸法を大きくすることなく、チップ領域の電極に所定の押圧力を作用させることにある。
【０００７】
【解決手段、作用、効果】
本発明に係る接触子は、基端部及び先端部を有しかつ前記基端部及び前記先端部の間で少なくとも一回折り返された折り曲がり部材と、組み付け基板に装着される装着部であって前記基端部に配置された装着部と、半導体ウエーハの電極に接触される突起電極であって前記先端部に配置された突起電極とを含む。
【０００８】
接触子は、その装着部において組み付け基板に装着され、突起電極をチップ領域の電極に押圧される。接触子においては、折り曲がり部材が少なくとも一回折り返されているから、接触子の長さ寸法は、チップ領域の電極への押圧力及びその電極に対する変位量が従来と同じであっても、短くなる。
【０００９】
しかし、接触子は、突起電極がチップ領域の電極に押圧されると、折り曲がり部材は、少なくとも装着部を有する部位とこの部位から曲げられた部位とにおいて弾性変形し、それにより突起電極がチップ領域の電極に対し所定量変位して、擦り作用をチップ領域の電極に作用させると共に、その電極に対し所定の押圧力を作用させる。
【００１０】
前記折り曲がり部材は、それぞれ前記装着部が配置された前記基端部を有する一対の第１の部位であって水平面内で間隔をおいて同じ方向へ伸びて先端側において一体的に接合された一対の第１の部位と、該第１の部位の間を該第１の部位の結合箇所から前記装着部の側に向けて伸びる第２の部位であって前記突起電極が配置された前記先端部を有する第２の部位とを含むことができる。そのようにすれば、突起電極がチップ領域の電極に押圧されると、折り曲がり部材は、第１及び第２の部位において弾性変形する。
【００１１】
しかし、前記折り曲がり部材は、それぞれ前記装着部が配置された前記基端部を有する一対の第１の部位であって水平面内で間隔をおいて同じ方向へ伸びて先端側において一体的に接合された一対の第１の部位と、該第１の部位の間を該第１の部位の結合箇所から前記装着部の側に向けて伸びる第２の部位と、該第２の部位の先端側から下方側へ折り返されて前記第２の部位の下側を前記結合箇所の側に向けて伸びる第３の部位と、該第３の部位の前記結合箇所の側から下方側へ折り返されて前記第３の部位の下側を前記結合箇所と反対側に向けて伸びる第４の部位であって前記突起電極が配置された前記先端部を有する第４の部位とを含んでいてもよい。そのようにすれば、折り曲がり部材は、４つの部位において弾性変形するから、接触子の長さ寸法をより短くすることができる。
【００１２】
また、前記折り曲がり部材は、前記装着部が配置された前記基端部を有する第１の部位であって水平面内を伸びる第１の部位と、該第１の部位の先端側から下側へ折り返されて前記第１の部位の下側を前記装着部の側に向けて伸びる第２の部位であって前記突起電極が配置された前記先端部を有する第２の部位とを含んできてもよい。そのようにすれば、接触子の幅寸法が小さくてよいから、接触子の機械的強度を高めることができる。
【００１３】
前記突起電極は錐形の形状を有していることができる。そのようにすれば、チップ領域の電極により効果的な擦り作用を与えることができる。
【００１４】
前記第１及び第２の部位の長手方向における前記装着部及び前記突起電極の位置を同じとすることができる。そのようにすれば、接触子の長さ寸法を効果的に短くすることができる。
【００１５】
本発明に係るプローブカードは、半導体ウエーハに形成された複数のチップ領域であって矩形の各辺に対応する箇所に複数の電極をそれぞれ備える複数のチップ領域の通電試験に用いられる。そのようなプローブカードは、上記のような構造を有する複数の接触子と、複数の配線ランドを下面に備える組み付け基板とを含む。各接触子は、前記突起電極が下方に向く状態に前記装着部において前記配線ランドに装着されている。
【００１６】
本発明に係るプローブカードにおいても、少なくとも一回折り返された折り曲がり部材の一端に装着部を有し、他端部に突起電極を有する接触子を用いているから、接触子の長さ寸法を大きくすることなく、チップ領域の電極に対する押圧箇所の変位量を大きくすることができる。
【００１７】
本発明に係るプローブカードにおいて、前記接触子は前記矩形の辺毎に対応するグループに分けられて対応する辺の方向に間隔をおいており、各グループの接触子のうち、それらの配置方向における少なくとも一端に位置する接触子は前記装着部及び前記突起電極が対応するチップ領域の電極に対応する箇所から対応するグループの接触子の配置方向へ伸びており、残りの複数の接触子は前記装着部及び前記突起電極が対応する辺の側となる状態に対応する辺の側から該辺に対応する辺に向けて伸びていることができる。そのようにすれば、チップ領域の辺の端部にまで電極が形成されていても、チップ領域の電極に対応する複数の接触子を効果的に配置することができる。
【００１８】
本発明に係るプローブカードは、さらに、前記組み付け基板が下面に装着された配線基板を備え、該配線基板は、前記配線ランドに個々に対応された複数の配線と、該配線に電気的に個々に接続された複数の接続ランドと、該接続ランドに個々に装着された複数のばね部材とを下面に備えており、前記組み付け基板は、さらに、前記接続ランドに個々対応されて当該組み付け基板を厚さ方向に貫通する複数の貫通穴を備えており、前記配線と前記配線ランドとは前記貫通穴に配置された接続ピンであって前記ばね部材に押圧された接続ピンにより電気的に接続されていることができる。そのようにすれば、配線基板と組み付け基板とが相互の押圧された状態に組み付けられることにより、接続ピンがばね部材と接続ランドとに押圧されるから、配線基板の配線と組み付け基板の配線ランドとが確実に接続される。
【００１９】
前記ばね部材は、前記接続ランドに装着された１以上の基部と、前記接続ランドから下方に間隔をおいた状態に前記基部に配置された板状のばね部とを有していることができる。そのようにすれば、接続ピンがばね部材と接続ランドとに押圧されるから、配線基板の配線と組み付け基板の配線ランドとが確実に接続される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１を参照するに、接触子１０は、基端部及び先端部の間で一回折り返された折り曲がり部材１２と、折り曲がり部材１２の基端部に配置された一対の装着部１４と、折り曲がり部材１２の先端部に配置された突起電極１６とを含む。突起電極１６は、後に説明するように、チップ領域のパッド電極１８に押圧される。
【００２１】
折り曲がり部材１２は、同じ平面内で間隔をおいて基端部から先端側に向けて伸びて先端側において一体的に接合された一対の第１の部位２０と、第１の部位２０の結合箇所から第１の部位２０と同じ平面内で折り返されて第１の部位２０の間を第１の部位２０の基端部側に向けてさらに伸びる第２の部位２２とにより、平面Ｅ状に形成されている。装着部１４、第１及び第２の部位２０及び２２並びに両部位２０，２２の結合箇所は、いずれも、矩形の断面形状を有しており、また一体的に形成されている。
【００２２】
各装着部１４は、第１の部位２０の基端部に上方へ突出する状態に形成されており、また後に説明する組み付け基板に装着される箇所として作用する。突起電極１６は、第２の部位２２の先端部に下方へ突出する状態に形成されており、また半導体ウエーハのパッド電極１８に電気的に接続される箇所として作用する。
【００２３】
接触子１０の突起電極１６がパッド電極１８に押圧されると、折り曲がり部材１２は、両第１の部位２０で弾性変形すると共に、両第１の部位２０の結合部から第１の部位２０と逆の方向へ伸びる第２の部位２２においても弾性変形する。
【００２４】
これにより、接触子１０は、突起電極１６の先端がパッド電極１８に接触した状態でパッド電極１８に対し所定量変位して、突起電極１６の変位に起因する擦り作用がパッド電極１８に作用する。また、接触子１０は、オーバードライブによる弾性変形により、パッド電極１８に所定の押圧力を作用させる。
【００２５】
しかし、第２の部位２２が両第１の部位２０に対し折り返されているから、接触子１０の長さ寸法は、パッド電極１８への押圧力が従来と同じであっても、短くなる。
【００２６】
それゆえに、接触子１０によれば、長さ寸法が小さいにもかかわらず、パッド電極１８に所定の押圧力を作用させる。したがって、そのような接触子１０を用いたプローブカードは、後に説明するように、接触子が組み付けられる組み付け基板の配線ランドの配置領域が広くな利、配線ランドを効果的に配置することができる。
【００２７】
図示の例では、突起電極１６は、角錐形の形状を有しているが、円錐形、半球形等、他の形状を有していてもよい。しかし、角錐形や円錐形のように、先鋭な突起電極を用いると、突起電極の先鋭な先端が電極に食い込んだ状態でパッド電極１８に対し変位するから、効果的な擦り作用を電極に与えることができる。
【００２８】
また、図示の例では、装着部１４と突起電極１６とは、第１及び第２の部位２０及び２２の長手方向における同じ位置に配置されている。これにより、接触子１０の長さ寸法を効果的に短くすることができる。しかし、装着部１４と突起電極１６とは、第１及び第２の部位２０及び２２の長手方向における異なる位置に配置されていてもよい。
【００２９】
接触子１０は、ホトリソグラフィック技術と、電鋳法技術とを用いることにより、製造することができる。その一例を以下に説明する。
【００３０】
先ず、一方の面に突起電極に対応する凹所を有する金属製のベース板が準備される。
【００３１】
次いで、ベース板の一方の面に第１のホトレジスト層が形成され、この第１のホトレジスト層の露光及び現像処理が行われて、接触子１０の突起電極１６、両第１の部位２０及び第２の部位２２に対応する凹所が第１のホトレジスト層に形成され、その凹所が電鋳法により導電性金属で充填される。
【００３２】
次いで、第２のホトレジスト層がベースの一方の面側に形成され、この第２のホトレジスト層の露光及び現像処理が行われて、接触子１０の装着部１４に対応する凹所が第２のホトレジスト層に形成され、この凹所が電鋳法により導電性金属で充填される。
【００３３】
次いで、全てのホトレジストを除去され、その後ベース板に残留する金属部材すなわち接触子がベース板から取り外される。これにより、接触子１０が製造される。
【００３４】
図２を参照するに、接触子３０は、一端部及び他端部の間で複数回折り返された折り曲がり部材３２と、折り曲がり部材３２の一端部に配置された一対の装着部１４と、折り曲がり部材３２の他端部に配置された突起電極１６とを含む。
【００３５】
折り曲がり部材３２は、第１及び第２の部位２０及び２２のほかに、さらに、第２の部位２２の先端側から下方側へ折り返されて第２の部位２２の下側を第２の部位２２の基端部の側に向けてさらに伸びる第３の部位３４と、第３の部位３４の先端側から下方側へ折り返されて第３の部位３４の下側を第３の部位３４の基端部の側に向けてさらに伸びる第４の部位３６とを含む。
【００３６】
接触子３０においても、装着部１４、第１，第２，第３及び第４の部位２０，２２，３４，３６並びに隣り合う部位２０，２２，３４，３６の結合箇所は、いずれも、矩形の断面形状を有しており、また一体的に形成されている。さらに、装着部１４と突起電極１６とは、第１，第２，第３及び第４の部位２０，２２，３４及び３６の長手方向における同じ位置に配置されている。
【００３７】
接触子３０においては、各装着部１４は第１の部材２０の基端部に配置されているが、突起電極１６は第４の部位３６の先端部に配置されている。接触子３０も、接触子１０と同様に、ホトリソグラフィック技術と電鋳法技術とを用いることにより製造することができる。
【００３８】
接触子３０においては、突起電極１６が半導体ウエーハのパッド電極１８に押圧されると、折り曲がり部材３２は、第１、第２，第３及び第４の部位２０，２２，３４及び３６の４箇所において弾性変形して、突起電極１６の先端がパッド電極１８に接触した状態でパッド電極１８に対し所定量変位する。
【００３９】
これにより、接触子３０は、パッド電極１８に所定の押圧力を作用させると共に、所定の擦り作用をパッド電極１８に作用させる。また、接触子３０は、４つの部位において弾性変形するから、接触子３０の長さ寸法をより短くすることができる。
【００４０】
次に、図３から図１０を参照して、図１に示す接触子１０を用いたプローブカード４０の一実施例について説明する。
【００４１】
プローブカード４０は、図１１に示すように、半導体ウエーハ４２にマトリクス状に形成された矩形の形状を有する複数のチップ領域４４の通電試験に用いられる。各チップ領域４４は、複数のパッド電極１８を矩形の各辺にその辺の長手方向に間隔をおいて有している。隣り合うチップ領域４４は、仮想的な境界線４６において切断される。
【００４２】
図においては、プローブカード４０は、十字状に交差する境界線４６を介して隣り合う４つのチップ領域４４の通電試験に同時に行うことができるように、示されているが、本発明は２ｎのチップ領域４４の通電試験に同時に行うことができるプローブカードにも適用することができる。
【００４３】
プローブカード４０は、配線基板５０と、配線基板５０の下面に組み付けられた組み付け基板５２と、組み付け基板５２に装着された複数の接触子１０とを含む。
【００４４】
配線基板５０は、テスターに電気的に接続される複数のテスターランド５４を上面の外周縁部に有すると共に、導電性を有する複数の接続ランド５６を下面に有しており、テスターランド５４と接続ランド５６とを配線５８により一対一の形に電気的に接続している。
【００４５】
各配線５８は、配線基板５０と平行に伸びる第１の配線部と、第１の配線部の一端から配線基板５０の下方側に伸びてランド５６に電気的に接続された第２の配線部とを有する。配線基板５０は、配線５８が多層とされた状態に、ガラス入りエポキシのような電気絶縁材料により形成することができる。
【００４６】
各接続ランド５６には、導電性を有するばね部材６０が組み付けられている。ばね部材６０は、図６及び図７に示すように、配線基板５０の下面と平行な方向に間隔をおいた一対の基部６２の下面に板状のばね部６４を一体的に有しており、また基部６２の上面において対応する接続ランド５６の下面に半田のような導電性接着剤により装着されている。
【００４７】
組み付け基板５２の下面は、チップ領域４４に個々に対応された矩形の形状を有する複数の接触子領域６６に分けられている。各接触子領域６６は、チップ領域４４と同様に、仮想的な境界線６８により分けられている。各境界線（スクライブライン）６８は、接触子領域６６の辺として作用する。
【００４８】
各接触子領域６６には、複数の配線ランド７０が形成されている。各配線ランド７０は、チップ領域４４のパッド電極１８に対応されており、またパッド電極１８に対応する箇所から接触子領域６６の中央側に伸びている。各配線ランド７０は、図８に示すように、円形のランド部７０を一端部に有する配線パターンの一部とすることができる。
【００４９】
組み付け基板５２は、また、組み付け基板５２を厚さ方向に貫通する複数の貫通穴７４と、組み付け基板５２の上面に開放する複数の凹所７６とを有している。各貫通穴７４の下端は、配線ランド７０のランド部７０により閉塞されている。各凹所７６は、貫通穴７４に連通されており、また接続ランド５６及びばね部材６０を受け入れている。
【００５０】
各貫通穴７４には、導電性の接続ピン７８が配置されている。接続ピン７８は、組み付け基板５２の下面からばね部材６０までの長さよりやや長い長さ寸法を有している。接続ピン７８の両端部は半球状に形成されている。
【００５１】
各接触子１０は、突起電極１６が対応するパッド電極１８に向けて下方に伸びると共に、第１の部位２０が接触子領域６６の対応する辺６８の側からチップ領域６６の中央側に向けて伸びる状態に、装着部１４において組み付け基板５２の配線ランド７０の他端部に半田のような導電性接着剤により装着することができる。
【００５２】
組み付け基板５２は、セラミックスのような耐熱性及び電気絶縁性の材料により形成することができる。組み付け基板５２は、接続ピン７８を貫通穴７４に配置した状態で、図３に示す複数のねじ部材８０により配線基板５０に組み付けられる。
【００５３】
組み付け基板５２が上記のように組み付けられた状態において、各接続ピン７８は、ばね部材６０と配線ランド７０とに挟まれて、わずかに弾性変形する。これにより、接続ピン７０は両者を逆方向へ押し、各ばね部材６０はばね部６４においてわずかに弾性変形する。このため、接続ピン７０はばね部材６０及び配線ランド７０の両者に電気的に確実に接続され、接触子１０はテスターランド５４に電気的に接続される。
【００５４】
接触子１０は、接触子領域６６の辺に個々に対応するグループに分けられて、対応する辺の方向に間隔をおいて配置されている。各グループの接触子１０のうち、それらの配置方向における一端に位置する接触子１０は、図９及び図１０に示すように、配置方向装着部１４及び突起電極１６が対応するパッド電極１８に対応する箇所から対応するグループの接触子１０の配置方向へ伸びており、残りの各接触子１０は装着部１４及び突起電極１６が対応するパッド電極１８に対応する箇所から対応する辺６８と対向する辺６８に向けて伸びている。
【００５５】
プローブカード４０は、装着部１４が形成された基端部と突起電極１６が形成された先端部との間で折り返されて短い長さ寸法とされた接触子１０を用いているから、長さ寸法が小さいにもかかわらず、所定の擦り作用をパッド電極１８に作用させる。
【００５６】
また、プローブカード４０は、接触子領域６６に対する接触子１０の配置領域の占める割合が小さくなり、接触子領域６６の広い中央範囲を配線ランド７０のために有効に利用することができる。
【００５７】
さらに、プローブカード４０は、各グループの接触子１０の配置方向における一端に位置する接触子１０が接触子領域６６の対応する辺６８と平行に伸びる状態に配置されているから、チップ領域６６の各辺６８の端部にまでパッド電極１８が形成されていても、チップ領域６６のパッド電極１８に対応する複数の接触子１０を効果的に配置することができる。
【００５８】
図２に示す接触子３０を用いたプローブカードも、プローブカード４０と同様に、形成しかつ使用することができる。
【００５９】
本発明は、図１及び図２に示す形状を有する接触子１０及び３０のみならず、他の形状を有する接触子及びそれを用いたプローブカードにも適用することができる。例えば、図２に示す接触子３０において、第１及び第２の部位２０及び２２を除去し、第２の部位２２と第３の部位３４との結合部３８の箇所に装着部１４を形成した形状の接触子としてもよい。
【００６０】
本発明は、また、パッド電極を有する半導体ウエーハ又はチップ領域の通電試験のみならず、他の電極を有する半導体ウエーハ又はチップ領域の通電試験にも適用することができる。
【００６１】
本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る接触子の一実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る接触子の他の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るプローブカードの一実施例を示す底面図である。
【図４】図３に示すプローブカードを図３における下方側から見た図である。
【図５】図３に示すプローブカードの一部を拡大した断面図である。
【図６】配線基板の配線と組み付け基板の配線ランドとの電気的接続状態の一実施例を示す断面図である。
【図７】接続ピンとばね部材との電気的接続状態の一実施例を示す斜視図である。
【図８】組み付け基板の配線ランドの配置状態の一実施例を示す拡大図である。
【図９】１つのグループの複数の接触子の配置状態の一実施例を示す斜視図である。
【図１０】仮想的な境界線の周りに存在する複数のグループの接触子の配置状態の一実施例を示す図である。
【図１１】半導体ウエーハ上のチップ領域の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
１０，３０  接触子
１２，３２  折り曲がり部材
１４  装着部
１６  突起電極
１８  チップ領域の電極
２０，２２，３４，３６  折り曲がり部材の部位
４０  プローブカード
４２  半導体ウエーハ
４４  チップ領域
４６  チップ領域の境界線
５０  配線基板
５２  組み付け基板
５４  テスターランド
５６  配線基板の接続ランド
５８  配線基板の配線
６０  ばね部材
６２  ばね部材の基部
６４  ばね部材のばね部
６６  接触子領域
６８  接触子領域の境界線
７０  組み付け基板の配線ランド
７４  組み付け基板の貫通穴
７６  組み付け基板の凹所
７８  接続ピン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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