(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
針先部、該針先部に続く針中間部及び該針中間部に続く針後部とを含む複数のプローブであって、針先部、針中間部及び針後部がそれぞれ板状領域を有する複数のプローブと、
該プローブの針後部の板状領域が受け入れられた複数の第１のスリットを少なくとも一列に有する板状又はシート状の第１のベースと、
プローブの針先部の板状領域が受け入れられた複数の第２のスリットを少なくとも一列に有する板状又はシート状の第２のベースと、
前記第１及び第２のベースが組み付けられた組み付け手段とを含み、
同じ列のプローブは、針中間部の板状領域の幅方向を前記列の方向としており、
針先部及び針後部の板状領域の幅方向は、針先端側又は針後端側から見て、針中間部の板状領域の幅方向に対し角度を有する、プローブユニット。
【請求項２】
針中間部の板状領域の厚さ方向における中心は針先部又は針後部の板状領域の幅方向における一方側に偏位されている、請求項１に記載のプローブユニット。
【請求項３】
針先部は、該針先部の軸線に直角な面に対し角度を有する先端面であって針先部又は針後部の板状領域に対する針中間部の板状領域の偏位方向側の部位ほど前記直角な面から離れる先端面を有する、請求項２に記載のプローブユニット。
【請求項４】
前記組み付け手段は、前記第１のベースが一方の面に配置された板状の第３のベースであって前記プローブの針後部が受入られた複数の第１の穴を少なくとも一列に有する第３のベースと、前記第２のベースが一方の面に配置された板状の第４のベースであって前記プローブの針先部が貫通する複数の第２の穴を少なくとも一列に有する第４のベースと、前記第３及び第４のベースが組み付けられたフレームとを備える、請求項１から３のいずれか１項に記載のプローブユニット。
【請求項５】
前記第１のベースは前記第３のベースの前記第２のベース側の面に配置されており、各プローブは前記第３のベースの前記一方の面に当接する肩部を有する、請求項４に記載のプローブユニット。
【請求項６】
前記第１及び第２のベースは、それぞれ、仮想的な矩形の各辺に前記第１及び第２のスリットを有し、前記第３及び第４のベースは、それぞれ、矩形の各辺に前記第１及び第２の穴を有し、前記第３のベースはさらに前記第１の穴から前記矩形の中央側へ伸びる複数の配線であって前記プローブに電気的に接続された配線を有する、請求項４又は５に記載のプローブユニット。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のプローブユニットと、該プローブユニットが中央部の一方の面に組み付けられた基板とを含む、プローブカード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ上の集積回路のような平板状被検査体の通電試験に用いるプローブユニット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、複数の半導体デバイスすなわちＩＣチップ（本発明においては、単に「チップ」という。）がマトリクス状に形成される。各チップは、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電極を有する。マトリクスの各行及び各列を形成するチップは、一列に整列されている。
【０００３】
この種のチップは、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、ウエーハから切り離す前の状態において行われることが多く、また針先を電極に押圧される複数のプローブを備えたプローブカードを用いて行われる。
【０００４】
この種のプローブカードとして、Ｌ字状又はクランク状に曲げられた複数のプローブを基板に配置したプローブカード、及び、棒状をした複数のプローブを基板に垂直に配置した縦型（垂直）のプローブカードがある。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかし、Ｌ字状又はクランク状のプローブはそれらを狭ピッチに配置することに限度があるから、そのようなプローブを用いたプローブカードでは、十字状に交差する仮想的境界線を介して隣り合う４つのチップ（すなわち、境界線の交差部の周りに位置する４つのチップ）を同時に検査することができない。
【０００６】
また、従来の縦型のプローブカードでは、棒状のプローブの針先をチップの電極に押圧したときに、所定の針圧（プローブの針先とチップの電極とに作用する押圧力）を得るためのばね部材がプローブ毎に必要であるため、構造が複雑になり、高価になる。
【０００７】
それゆえに、平板状被検査体の通電試験用の、プローブ、プローブユニット及びプローブカードにおいては、プローブを狭ピッチに配置し得るにもかかわらず、ばねを必要とすることなく所定の針圧を得ることができることが重要である。
【０００８】
本発明に係るプローブユニットは、針先部、該針先部に続く針中間部及び該針中間部に続く針後部とを含む複数のプローブであって、針先部、針中間部及び針後部がそれぞれ板状領域を有する複数のプローブと、該プローブの針後部の板状領域が受け入れられた複数の第１のスリットを少なくとも一列に有する板状又はシート状の第１のベースと、プローブの針先部の板状領域が受け入れられた複数の第２のスリットを少なくとも一列に有する板状又はシート状の第２のベースと、前記第１及び第２のベースが組み付けられた組み付け手段とを含む。同じ列のプローブは、針中間部の板状領域の幅方向を前記列の方向としており、針先部及び針後部の板状領域の幅方向は、針先端側又は針後端側から見て、針中間部の板状領域の幅方向に対し角度を有する。
【０００９】
上記のように針先部及び針後部の板状領域と針中間部の板状領域との幅方向が針先端側又は針後端側から見て角度を有するプローブは、針先部及び針後部において板状部材にほぼ垂直に組み付けられて、縦型のプローブユニット又は縦型のプローブカードに組み立てられる。
【００１０】
縦型のプローブユニット又はプローブカードに組み立てる際、本発明に係るプローブは、隣のプローブに対する位置決め及び隣り合うプローブ相互の姿勢を針先部及び針後部において行うことができるから、隣り合うプローブの位置調整及び姿勢調整が容易になり、プローブを狭ピッチに配置することができる。
【００１１】
縦型のプローブユニット又はプローブカードに組み立てられた状態において、本発明に係るプローブは、オーバードライブにより針中間部の板状領域において弾性変形するから、ばね部材を用いることなく所定の針圧を得ることができる。
【００１２】
上記の結果本発明によれば、プローブを狭ピッチに配置し得るにもかかわらず、ばねを必要とすることなく所定の針圧を得ることができる。また、同じ列のプローブは、針中間部の板状領域の幅方向を、同じ方向、好ましくは前記列の方向とされているから、オーバードライブが作用したときに、隣り合うプローブが同じ方向に弾性変形するから、プローブをより狭ピッチに配置することができる。
【００１３】
針中間部の板状領域の厚さ方向における中心は、針先部又は針後部の板状領域の幅方向における一方側に偏位されていることができる。このようにすれば、オーバドライブによる針中間部の板状領域の変形方向が一定の方向になるから、プローブをより狭ピッチに配置することができる。また、針中間部の板状領域の弾性変形に起因して、針先が被検査体の電極に対し滑るから、針先が被検査体の電極に擦り作用を与える。そのような擦り作用により電極表面の酸化膜のような電気絶縁性の膜が擦り取られ、その結果針先と被検査体の電極とが電気的に確実に接触する。
【００１４】
針先部は、該針先部の軸線に直角な面に対し角度を有する先端面であって針先部又は針後部の板状領域に対する針中間部の板状領域の偏位方向側の部位ほど前記直角な面から離れる先端面を有することができる。このようにすれば、被検査体の電極に対する針先の擦り作用がより確実に行われるから、針先と被検査体の電極とが電気的により確実に接触する。
【００１７】
好ましい実施例において、前記組み付け手段は、前記第１のベースが一方の面に配置された第３のベースであって前記プローブの後端部が受入られた複数の第１の穴を少なくとも一列に有する第３のベースと、前記第２のベースが一方の面に配置された第４のベースであって前記プローブの針先部が貫通された複数の第２の穴を少なくとも一列に有する第４のベースと、前記第３及び第４のベースが組み付けられたフレームとを備える。
【００１８】
前記第１のベースは前記第３のベースの前記第２のベース側の面に配置されており、各プローブは前記第３のベースの前記一方の面に当接する肩部を有することができる。このようにすれば、プローブの針先が被検査体の電極に押圧されたとき、肩部が第３のベースに当接して、第３のベースがストッパの作用をすることになる。
【００１９】
好ましい実施例において、前記第１及び第２のベースは、それぞれ、仮想的な矩形の各辺に前記第１及び第２のスリットを有しており、前記第３及び第４のベースは、それぞれ、矩形の各辺に前記第１及び第２の穴を有しており、前記第３のベースはさらに前記第１の穴から前記矩形の中央側へ伸びる複数の配線であって前記プローブに電気的に接続された配線をしている。
【００２０】
本発明に係るプローブカードは、上記のような構造をしたプローブユニットと、該プローブユニットが中央部の一方の面に組み付けられた基板とを含む。
【００２１】
本発明に係るプローブユニット及びプローブカードによれば、プローブが針先部及び針後部の板状領域と針中間部の板状領域との幅方向が針先端側又は針後端側から見て角度を有するから、プローブを高密度に配置し得るにもかかわらず、ばねを必要とすることなく所定の針圧を得ることができる。
【００２２】
以下、本発明に係るプローブユニット及びこれを備えたプローブカードの実施例について説明する。
【００２３】
図１から図１０を参照するに、プローブカード１０は、半導体ウエーハ上にマトリクス状に形成された複数の半導体デバイス、すなわちチップの通電試験に用いられる。以下の説明では、全てのチップが、矩形の形状を有すると共に、矩形の各辺に複数の電極を一列に配置した電極群を有するものとする。
【００２４】
プローブカード１０は、檻状に組み立てられたプローブユニット１２と、プローブユニット１２が組み付けられた円板状の基板１４とを含む、縦型すなわち垂直のプローブカードに組み立てられている。プローブユニット１２は、半導体ウエーハ上の各チップに対応された矩形の複数のプローブ領域１６をマトリクス状に有し、複数のプローブ１８を縦すなわち垂直に配置した縦型すなわち垂直のプローブユニットに組み立てられている。
【００２５】
プローブ領域１６は、半導体ウエーハ上のチップの境界線に対応する仮想的境界線により区画されている。各プローブ領域１６は、対応するチップと相似の矩形の形状を有しており、またチップの電極群に対応したプローブ群を矩形の各辺に有する。図示の例では、矩形の辺に個々に対応する４つのプローブ群が設けられている。各プローブ群は、チップの電極群の電極に個々に対応されて一列に配置された複数のプローブ１８を含む。
【００２６】
各プローブ１８は、図５，図６及び図７に示すように、先端側をテーパ状に形成された針先部２０と、針先部２０の後端に続く針中間部２２と、針中間部２２の後端に続く針後部２４とを含む。針先部２０、針中間部２２及び針後部２４は、それぞれ、板状領域を有する。各板状領域は、適宜な厚さ寸法と、その厚さ寸法より大きい幅寸法と、その幅寸法より大きい長さ寸法とを有する。
【００２７】
針先部２０及び針後部２４の板状領域の幅方向は、針先端側及び針後端側から見て、針中間部２２の板状領域の幅方向に対しほぼ９０度の角度を有する。このため、針先部２０及び針後部２４の板状領域と針中間部２２の板状領域とは、針先端側及び針後端側から見て、十字状に交叉している。
【００２８】
針中間部２２の板状領域の厚さ方向における中心位置は、針先部２０及び針後部２４の板状領域の幅方向における一方側に偏位されている。針先部２０は、針先部２０の軸線に直角な面２６に対し角度を有する先端面２８を有する。
【００２９】
先端面２８は、針先部２０及び針後部２４の板状領域に対する針中間部２２の板状領域の偏位方向側の部位ほど面２６から離れる傾斜面である。面２６は、プローブ１８がプローブユニット１２又はプローブカード１０に組み立てられた状態において、チップの電極面と平行になる面である。
【００３０】
各プローブ１８は、図５，図８，図９及び図１０に示すように、針後部２４の板状領域を板状又はシート状をした第１のガイドすなわち第１のベース３０の第１のスリット３２に受け入れられていると共に、針先部２０の板状領域を板状又はシート状をした第２のガイドすなわち第２のベース３４の第２のスリット３６に受け入れられている。
【００３１】
各プローブ１８は、また、針後部２４の板状領域を第３のベース３８の第１の穴４０に受け入れられていると共に、針先部２０の板状領域を第４のベース４２の第２の穴４４に受け入れられている。
【００３２】
第１のベース３０は第３のベース３８の下面に配置されており、第２のベース３４は第４のベース４２の上面に配置されている。第３及び第４のベース３８及び４２は、第１及び第２のベース３０及び３４がプローブの長手方向に間隔をおいた状態に、複数のフレーム４６により相互に結合されている。
【００３３】
第１及び第２のベース３０及び３４並びに第３及び第４のベース３８及び４２は、プローブ領域１６に個々に対応する仮想的な複数の矩形領域をマトリクス状に有する。
【００３４】
第１及び第２のベース３０及び３４は、それぞれ、複数の第１のスリット３２及び複数の第２のスリット３６を矩形領域の各辺に対応する箇所に一列に有する。第３及び第４のベース３８及び４２は、それぞれ、複数の第１の穴４０及び複数の第２の穴４４を矩形領域の各辺に対応する箇所に一列に有する。
【００３５】
第１及び第２のスリット３０及び３４は、互いに対向されていると共に、第１及び第２の穴４０及び４４に対向されている。
【００３６】
第１及び第２のスリット３２及び３６は、矩形領域の対応する縁部の長手方向に間隔をおいて対応する縁部と直角の方向へ伸びる切り込み又はスロットであり、また対応する板状領域の厚さ寸法及び幅寸法より大きい幅寸法及び長さ寸法を有する。
【００３７】
これに対し、第１及び第２の穴４０及び４４は、矩形領域の対応する縁部の長手方向に間隔をおいた円形の貫通穴であり、また対応する板状領域の厚さ寸法及び幅寸法より大きい直径寸法を有する。
【００３８】
矩形領域の各縁部に配置されたプローブ１８は、針中間部２２の板状領域の厚さ方向が対応する矩形領域の縁部と直角の方向となりかつ針中間部２２の板状領域が偏位する側を対応するプローブ領域の中央側となる状態に、整列されている。各プローブ１８は、その先端部を第４のガイド４２の下方に突出させている。
【００３９】
第３のベース３８は、さらに、第１の穴４０に個々に対応された複数の配線４８を有する。各配線４８は、対応する第１の穴４０から矩形領域の中央側へ伸びており、また対応する第１の穴４０に対向された穴を接続ランド部に有する。
【００４０】
各プローブ１８は、対応する第１の穴４０及び接続ランドに配置された半田のような導電性の接着剤５０により針後部２４において、対応する配線４８に電気的に接続されていると共に、第１のベース３０及び第３のベース３８に接着されている。
【００４１】
基板１４は、プローブユニット１２の平面形状に対応する矩形の開口５２を中央に有し、複数のテスターランド５４を外周部上面に有し、テスターランド５４に個々に接続された図示しない複数の配線（配線パターン）をテスターランド５４の内側の領域に有する配線基板である。
【００４２】
開口５２は、基板１４を厚さ方向に貫通している。プローブユニット１２は、開口５２と整合した状態に第３の基板３８において複数の取付具５６により基板１４の下側に組み付けられている。
【００４３】
各テスターランド５４は、基板１４の配線と、プローブ群毎又はプローブ領域毎に設けられたフラットケーブル５８の配線と、第３のベース３８の配線４８と、接着剤５０とを介してプローブ１８に電気的に接続されている。
【００４４】
各プローブ１８は、例えば、導電性の金属細線を用いて、プレス加工又はエッチング加工により製作することができる。第１及び第２のベース３０及び３４は、例えば、ポリイミド樹脂のような電気絶縁性及び弾性を有する板状部材又はシート状部材にスリットを形成することにより、製作することができる。第３のベース３８及び基板１４は、板状の電気絶縁材料を用いて公知の印刷配線技術により製作することができる。第４のベース４２は、セラミック板のような板状電気絶縁材料に加工を施すことにより製作することができる。
【００４５】
第１及び第２のガイド３０及び３４がある程度の剛性を有する場合、第３又は第４のガイド３８又は４２を省略してもよい。第３のガイド３８を省略した場合、配線４８を第１の基板３０に設け、各プローブ１８をその針後部２４において第１の基板３０に接着することができる。
【００４６】
半導体ウエーハ上のチップの検査時、各プローブ１８の先端がチップの電極に押圧される。プローブ１８がチップの電極に押圧されると、図６（Ｃ）、図９（Ａ）及び図１０に示すように、各プローブ１８はオーバードライブにより針中間部２２の板状領域においてわずかに湾曲する。これにより、プローブ１８はチップの電極により確実に接触する。
【００４７】
プローブ１８は、針中間部２２の板状領域の厚さ方向及び偏位方向を対応するプローブ領域１６の内側としているから、図１０に示すように対応するプローブ領域１６の内側に向けて湾曲する。このため、針中間部２２の板状領域の厚さ方向及び偏位方向を対応する辺の長手方向とした場合に比べ、多くのプローブ１８を高密度、狭ピッチに配置することができる。
【００４８】
上記の結果、プローブ１８、プローブユニット１２及びプローブカード１０によれば、プローブ１８を狭ピッチ、高密度に配置し得るにもかかわらず、ばね部材を用いることなく所定の針圧を得ることができる。
【００４９】
プローブ１８が湾曲すると、針中間部２２の弾性変形に起因して、プローブ１８はチップの電極に対して滑る。これにより、プローブ１８は、チップの電極を擦り、その電極表面の酸化膜のような電気絶縁性の膜を削り取る。このため、プローブ１８はチップの電極に確実に接触する。
【００５０】
第２のベース３４のスリット３６及び第４のベースの穴４４は、図９（Ａ）に示すように、プローブ１８が湾曲したとき、プローブ１８の先端がプローブユニット１２に対し大きく変位することを防止するストッパの作用をする。
【００５１】
プローブ１８、プローブユニット１２及びプローブカード１０においては、プローブ１８の先端面２８が針中間部２２の板状領域の偏位方向側の部位ほど面２６から離れる傾斜面であるから、チップの電極に対する針先の擦り作用がより確実に行われ、針先とチップの電極とが電気的により確実に接触する。
【００５２】
プローブ１８、プローブユニット１２及びプローブカード１０は、プローブ領域１６の各配線４８がプローブ１８から対応するプローブ領域１６の内側へ伸びるから、隣り合うプローブ領域１６の配線４８が相互に干渉するおそれがない。その結果、マトリクス状に配置された複数のチップ、特に十字状に交差する仮想的境界線を介して隣り合う４つのチップを同時に検査することができる。
【００５３】
図示の例では、比較的少ない数のプローブ領域１６及びプローブ１８を示しているが、これは理解を容易にするためであり、したがって実際には、一度に検査すべきチップ数に応じた数のプローブ領域を有すると共に、チップに設けられた電極の数に応じた数のプローブを備えている。
【００５４】
図１１に示すように、プローブ１８の針中間部２２と針後部２４との境界又は針後部２４に上向きの肩部６０を形成し、その肩部６０を第３のベース３８の下面に当接させてもよい。このようにすれば、プローブにオーバードライブが作用したとき、肩部６０が第３のベース３８に当接して、第３のベース３８がストッパとして作用するから、プローブユニット１２に対するプローブ１８の上昇を防止することができる。
【００５５】
上記のプローブユニット１２は、矩形の複数のプローブ領域１６をマトリクス上に有していると共に、各プローブ領域１６の矩形の各辺に複数のプローブ１８を垂直に配置しているから、プローブ領域に個々に対応されかつマトリクス状に形成された矩形の複数のチップ、特に仮想的境界線の交差部の周りの複数のチップを同時に検査することができる。
【００５６】
プローブの形状は上記以外の他の適宜な形状であってもよいし、プローブの配列は上記以外の他の配列であってもよい。
【００５７】
例えば、上記プローブユニット１２及びプローブカード１０は、複数の電極を矩形の各辺に一列に設けたチップの通電試験に用いられるため、複数のプローブを矩形の各辺に一列に設けている。しかし、矩形の各辺に配置する複数の電極は、チップの電極の配列に応じて、ジグザグ状のように、複数列に設けてもよい。
【００５８】
また、各プローブの針中間部を予めわずかに湾曲させておいてもよい。特に、第１及び第２のベース３０及び３４の間隔を小さくして、各プローブをその針中間部において予めわずかに弾性変形させた状態に維持しておくならば、各プローブに予圧が与えられていることになり、その結果小さいオーバードライブ力で所定の針圧を得ることができる。
【００５９】
本発明は、液晶パネルのような他の平板状被検査体の通電試験に用いる、プローブ、プローブユニット及びプローブカードに適用することができる。また、本発明は、少なくとも一列に有する平板状被検査体の通電試験に用いる、プローブ、プローブユニット及びプローブカードに適用することができる。
【００６０】
本発明は、上記実施例に限定されない。本発明は、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】本発明に係るプローブカードの一実施例を示す底面図
【図２】図１の２−２線に沿って得た断面図
【図３】本発明に係るプローブユニットの一実施例を示す正面図
【図４】第３のベースの一部の平面図
【図５】図３に示すプローブユニットの一部を拡大して示す断面斜視図
【図６】本発明に係るプローブの一実施例を示す図であって、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）はプローブがオーバードライブにより湾曲した状態を示す図
【図７】（Ａ）は図６に示すプローブの平面図、（Ｂ）は図６（Ａ）の７Ｂ−７Ｂ線に沿って得た断面図
【図８】プローブをベースに組み付けた状態を示す正面図
【図９】プローブをベースに組み付けた状態を示す側面図であって、（Ａ）はプローブにオーバドライブを作用させた状態を示す図、（Ｂ）はプローブにオーバードライブを作用させない状態を示す図
【図１０】プローブにオーバードライブを作用させた状態を示すプローブユニットの一部を拡大して示す断面斜視図
【図１１】プローブの変形例を示す図
【符号の説明】
１０  プローブカード
１２  プローブユニット
１４  基板
１６  プローブ領域
１８  プローブ
２０  針先部
２２  針中間部
２４  針後部
２８  プローブの先端面
３０，３４，３８，４２  ベース
３２，３６  スリット
４０，４４  穴
４６  フレーム
４８  配線
５０  導電性の接着剤
５２  開口
５４  テスターランド
５６  取付具
５８  ケーブル
６０  肩部
【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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