(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプローブが挿入されるスルーホールが形成され、側面に第１の傾斜面を有する第１の基板と、
側面に第２の傾斜面を有する第２の基板とを備え、
前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが対向するように前記第１及び第２の基板が配置され、
前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面との間に、導電性を有する弾性部材が狭持されていることを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
前記第１の基板が、第１の主面と第２の主面とを有し、
前記複数のプローブは前記第１の主面から延出し、
前記第１の主面が前記第２の主面に比べて大きいことを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項３】
前記第１の基板と前記第２の基板とを挟持して固定する固定部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載のプローブカード。
【請求項４】
前記第２の基板が、第１の主面と第２の主面とを有し、
前記固定部材が前記第１の基板の前記第１の主面と前記第２の基板の前記第１の主面とに接する第１の部分と、
前記第２の基板の前記第２の主面と接し前記第１の基板との間に隙間を有する第２の部分とを備えることを特徴とする請求項３に記載のプローブカード。
【請求項５】
前記スルーホールは、前記第１の基板の前記第１の主面から第２の主面に向かって窄まったテーパ形状を有し、
前記プローブは、先細りのテーパ形状に形成された固定部を有し、
前記プローブは、前記固定部を前記スルーホールの前記第１の主面側に差し込むことで前記第１の基板に固定されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のプローブカード。
【請求項６】
前記スルーホールの前記テーパの傾斜角と前記プローブの固定部の前記テーパの傾斜角とが等しいことを特徴とする請求項５に記載のプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体集積回路素子等の電気的諸特性の測定に用いられるプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体集積回路素子などを製造する工程の中に、ウエハ上の個々のチップが良品か不良品かをテストするウエハテスト工程がある。このウエハテストでは、通常、まず、プローバと呼ばれる装置にプローブカードを装着する。そして、プローブカードのプローブをウエハのチップ上の所定のパッド（電極）にコンタクトさせてから一定以上の圧力をかける（オーバードライブと呼ぶ）ことによりテストが行なわれる。
【０００３】
近年、テストタイムの短縮を図るためにプローブカードの同時測定数を増すことが重要な課題となっている。ここで、従来の既知技術であるカンチレバー方式カードでは針立ての制約条件が厳しく、同時測定数が限られてしまうため、垂直針式プローブカード及びフォトリソグラフィプローブカードの採用による検討と開発が主流になっている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
従来の一般的な垂直針式プローブカードの側断面図を図５に示す
従来の垂直針式プローブカード１００は、スルーホール１０１が形成された配線基板１１０と、ガイド穴１０４ａが形成された針位置支持ベース１０４と、プローブ１０２とを有する。配線基板１１０と針位置支持ベース１０４とは補強板１０３ａ、１０３ｂで挟持され、ボルト１０６で固定されている。補強板１０３ａ、１０３ｂは、オーバードライブによる針荷重を受けて配線基板１１０が撓むのを防止するため、針荷重に対する配線基板１１０の剛性を高めるためのものである。プローブ１０２の根元は配線基板１１０のスルーホール１０１上部にて半田１０５で固定されている。プローブ１０２はスルーホール１０１内で湾曲形状となっており、オーバードライブによる押し上げ量を吸収することができる。また、配線基板１１０内には、電気試験装置（テスター）からの電気信号を導くための配線が施されており、スルーホール１０１は、この配線に接続されている。
【０００５】
次に、従来の本実施形態のプローブカードによる電気的試験（プロービング）について説明する。
【０００６】
まず、半導体回路素子２００を搭載した不図示のステージを上昇させ、プローブ１０２の先端部と半導体回路素子２００のパッド２０１とを接触させる。次いで、パッド表面の酸化膜を破るためにコンタクト方向へオーバードライブを掛ける。電気試験装置（テスター）からの電気信号を、配線基板１１０内の配線、スルーホール９、プローブ１０２を経由して半導体回路素子２００のパッド２０１に伝達することで半導体回路素子２００の電気的試験を行う。その後ステージ６０は下降し、次の試験を行う半導体回路素子２００の位置までステップアンドリピートし、再度上昇し次の半導体回路素子２００の試験を行う。これらを繰り返すことで全ての半導体回路素子２００を試験し、良否判定を行う。
【特許文献１】特開２００６−９８０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
同時測定数の増加に伴い針立て本数が増すことで、電気的試験（プロービング）を行う際の針荷重によってプローブカードの配線基板が撓むと、電気的試験結果の信頼性が確保できない。そのため、従来、補強板により配線基板の剛性を高めてはいるものの、さらなる信頼性を確保する必要がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、針荷重による配線基板の撓みを抑制し、電気的試験結果の信頼性が高められたプローブカードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のプローブカードは、複数のプローブが挿入されるスルーホールが形成され、側面に第１の傾斜面を有する第１の基板と、側面に第２の傾斜面を有する第２の基板とを備え、第１の傾斜面と第２の傾斜面とが対向するように第１及び第２の基板が配置され、第１の傾斜面と第２の傾斜面との間に、導電性を有する弾性部材が狭持されていることを特徴とする。
【００１０】
上記の通りの本発明のプローブカードの基板は、第１の基板と第２の基板とを有し、これらが第１の傾斜面と第２の傾斜面との間に弾性部材を挟みこんで配置されている。このような構成とすることでオーバードライブを掛けることによって発生した針荷重を傾斜面で側方に逃がすとともに弾性部材の変形により吸収分散させることができる。つまり、本発明は、第１の基板を撓ませる針荷重を分散吸収することで第１の基板の撓みを防止できる。
【００１１】
また、本発明のプローブカードは、第１の基板が、第１の主面と第２の主面とを有し、複数のプローブは第１の主面から延出し、第１の主面が第２の主面に比べて大きいことを特徴とするものであってもよい。また、本発明のプローブカードは、第１の基板と第２の基板とを挟持して固定する固定部材を有することを特徴とするものであってもよい。また、本発明のプローブカードは、第２の基板が、第１の主面と第２の主面とを有し、固定部材が第１の基板の第１の主面と第２の基板の第１の主面とに接する第１の部分と、第２の基板の第２の主面と接し第１の基板との間に隙間を有する第２の部分とを備えることを特徴とするものであってもよい。
【００１２】
また、本発明のプローブカードは、スルーホールは、第１の基板の第１の主面から第２の主面に向かって窄まったテーパ形状を有し、プローブは、先細りのテーパ形状に形成された固定部を有し、プローブは、固定部をスルーホールの第１の主面側に差し込むことで第１の基板に固定されることを特徴とするものであってもよい。また、本発明のプローブカードは、スルーホールのテーパの傾斜角とプローブの固定部のテーパの傾斜角とが等しいことを特徴とするものであってもよい。この場合、プローブの固定面をテーパ形状して固定面積を拡大しているのでプローブの固定部に係る針応力を分散することができ、安定したプローブの固定を実現することができる。また、プローブとスルーホールとの互いの接触面積を広くとることができているので、接触抵抗値が安定するとともに導電性も向上し、よって、電気的試験結果の信頼性も高まる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、傾斜面間に弾性部材を挟みこんだ第１の基板と第２の基板とからなる基板とすることで針荷重を吸収分散させることができる。これにより、第１の基板の撓みを防止でき、全プローブを各パッドに均一に押し当てることができる。このため、最適なオーバードライブ量の決定が容易となり、電気的試験結果の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。
【００１５】
図１に本発明の実施形態のプローブカードの一例の断面図を示す。図２は、図１中のＡ部の拡大図であり、図３は、図１中のＢ部の拡大図である。図４は、プローブおよびスルーホールを説明するため説明図である。
【００１６】
プローブカード１は、第１の配線基板１０と、第２の配線基板１１と、導電性を有する応力吸収材１２と、針支持ベース４と、補強板３ａ、３ｂとプローブ２とを有する。
【００１７】
第１の配線基板１０の断面形状は、側面に傾斜面１０ａが形成されており、下面１０ｂ（第１の主面）が上面１０ｃ（第２の主面）に比べて大きい台形形状である。また、第１の配線基板１０には下面１０ｂ側から上面１０ｃ側に向けて窄まったテーパ形状のスルーホール９が複数形成されている。第１の配線基板１０内には、不図示の電気試験装置（テスター）からの電気信号を導くための配線が施されており、スルーホール９は、この配線に接続されている。
【００１８】
第２の配線基板１１も、第１の配線基板１０の傾斜面１０ａと同じ傾斜角の傾斜面１１ａを側面に有するが、下面１１ｂが上面１１ｃに比べて小さい台形形状となっている。なお、第２の配線基板１１の厚みは第１の配線基板１０の厚みに比べて厚く形成されている。第２の配線基板１１は、傾斜面１１ａが第１の配線基板１０の傾斜面１０ａと向かい合わせとなるようにして配置されている。すわなち、傾斜面１０ａと傾斜面１１ａとが平行になるように第１の配線基板１０と第２の配線基板１１とが向き合わせて配置されている。第２の配線基板１１にも電気試験装置からの電気信号を導くための配線が施されている。
【００１９】
応力吸収材１２は、傾斜面１０ａと傾斜面１１ａとの間に挟み込まれた導電性を有する弾性部材である。応力吸収材１２としては異方導電性材料が好適であり、例えば、異方導電シート（信越ポリマー株式会社製）や、異方導電フィルム（日東電工株式会社製）が適用可能である。
【００２０】
針支持ベース４は、第１の配線基板１０の下面１０ｂ側で補強板３ｂによって把持されている。針支持ベース４にはプローブ２が挿通するガイド穴４ａが形成されており、プローブ２の軸部２ｃをガイドする。
【００２１】
補強板３ａ、３ｂは、第１の配線基板１０と第２の配線基板１１とを挟み込むことで互いに固定するとともに、後述する針荷重に対する剛性を高めることで第１の配線基板１０が変形するのを防止する。補強板３ａおよび補強板３ｂによる第１の配線基板１０と第２の配線基板１１との固定は以下のようにしてなされる。
【００２２】
第１の配線基板１０の傾斜面１０ａと第２の配線基板１１の傾斜面１１ａとを向かい合わせ、傾斜面１０ａ、１１ａ間に応力吸収材１２を挟み込ませておく。図１に示す例では第１の配線基板１０の両側面に形成された傾斜面１０ａに対してそれぞれ第２の配線基板１１が配置されている。この状態で傾斜面１０ａと傾斜面１１ａとは互いに平行となっている。
【００２３】
補強板３ｂ上に第１の配線基板１０と第２の配線基板１１とを搭載する。第１の配線基板１０の下面１０ｂの周辺部（図１では両端部）と、第２の配線基板１１の下面１１ｂ全面が補強板３ｂに当接している。次に、補強板３ａを第２の配線基板１１の上面１１ｃ上に載せる。第１の配線基板１０の厚みは第２の配線基板１１の厚みに比べて薄いので補強板３ａと第１の配線基板１０の上面１０ｃとの間には隙間ｄが空く。なお、本実施形態では隙間ｄを形成するために第１の配線基板１０の厚みを第２の配線基板１１の厚みに比べて薄くしたが、第１の配線基板１０の厚みと第２の配線基板１１の厚みとを同じとし、補強板３ａの第１の配線基板１０に対応する部分を薄くして隙間ｄを形成するようにしてもよい。
【００２４】
補強板３ａ、第１の配線基板１０および第２の配線基板１１にはボルト６が貫通する貫通穴が形成されており、補強板３ｂにはボルト６がねじ込まれるねじ穴が形成されている。なお、第１の配線基板１０に形成された貫通穴とボルト６との間には隙間が形成されている。ボルト６を補強板３ａ、第１の配線基板１０および第２の配線基板１１の貫通穴に差し込み、補強板３ｂに対してねじ込むことで第１の配線基板１０と第２の配線基板１１とは応力吸収材１２を傾斜面１０ａ、１１ａで挟み込みつつ補強板３ａと補強板３ｂとによって固定されることとなる。なお、補強板３ａ、３ｂによって固定された状態であっても補強板３ａと第１の配線基板１０の上面１０ｃとの間には隙間ｄが確保されている。隙間ｄおよび第１の配線基板１０の貫通穴とボルト６との間の隙間は、後述する針荷重Ｆ1が第１の配線基板１０にかかった場合に第１の配線基板１０が傾斜面１０ａに沿って上方に摺動できるようにするために確保されているものである。
【００２５】
プローブ２は、軸部２ｃと、軸部２ｃの一端であり、半導体集積回路素子のパッドに当接させる先端部２ａと、軸部２ｃの他端であり、先細りのテーパ形状に形成された固定部２ｂとを有する。固定部２ｂのテーパの傾斜角θ1はスルーホール９のテーパの傾斜角θ2と同一である。プローブ２は固定部２ｂ側がスルーホール９の開口９ａ側に差し込まれることで第１の配線基板１０に固定される。つまり、固定部２ｂがスルーホール９の開口９ａ側から所定量だけ挿入されたところで行き止まり、固定部２ｂのテーパ面２ｂ1がスルーホール９のテーパ面９ｂに密着する。スルーホール９に固定部２ｂが密着固定されることで、第１の配線基板１０の下面１０ｂから先端部２ａおよび軸部２ｃが延出した状態でプローブ２の軸方向の位置が決まる。また、固定部２ｂとスルーホール９とはテーパ面どうしで密着させているので接触面積が広いことから、固定部２ｂに係る針応力を分散することができ、安定したプローブの固定を実現することができるだけでなく、接触抵抗値が安定するとともに導電性も向上する。
【００２６】
なお、本実施形態では固定部２ｂはプローブ２の端部に形成された例を示したが本発明はこれに限定されるものではなく、プローブ２の軸部２ｃの途中に形成されているものであってもよい。また、本実施形態では固定部２ｂの径が軸部２ｃの径よりも大きなものを例示したが本発明はこれに限定されるものではなく、固定部２ｂが軸部２ｃと同一の径から先細りとなるテーパ形状を有するものであってもよい。
【００２７】
次に、本実施形態のプローブカード１による電気的試験（プロービング）について説明する。
【００２８】
まず、半導体回路素子５０を搭載したステージ６０を上昇させ、プローブ２の先端部２ａと半導体回路素子５０のパッド５１とを接触させる。次いで、コンタクト方向へ所定のオーバードライブ量だけオーバードライブをかけるためにステージ６０を上昇させる。なお、オーバードライブとはパッド表面の酸化膜を破るためにコンタクト方向に一定以上の圧力をかける動作をいう。また、オーバードライブ量とは、検査対象となるパッド５１の表面とプローブ２の先端部２ａとの接点を基準点とし、その基準点から半導体回路素子５０が搭載されたステージ６０が上昇した上昇量を指す。オーバードライブをかけた後、電気試験装置からの電気信号を、第２の配線基板１１の配線、応力吸収材１２、第１の配線基板１０の配線、スルーホール９、プローブ２を経由して半導体回路素子５０のパッド５１に伝達させることで半導体回路素子５０の電気的試験を行う。その後ステージ６０は下降し、次の試験を行う半導体回路素子５０の位置までステップアンドリピートし、再度上昇し次の半導体回路素子５０の試験を行う。これらを繰り返すことで全ての半導体回路素子５０を試験し、良否判定を行う。
【００２９】
電気的試験の際にオーバードライブをかけることによって発生した針圧は、針荷重（応力）Ｆ1となり配線基板１０の下面１０ｂ側から上面１０ｃ側へと伝達される。下面１０ｂに対して法線方向にかかる荷重Ｆ1は傾斜面１０ａによって斜面に傾斜面１０ａに平行な方向の力と傾斜面１０ａに垂直な方向の力とに分けられる。隙間ｄおよび第１の配線基板１０の貫通穴とボルト６との間に隙間が形成されているため、第１の配線基板１０は、応力吸収材１２を押しつぶしながら傾斜面１０ａ、１１ａに沿って上方にわずかではあるがずれ動く（図２中、破線で示す）。よって、応力吸収材１２には傾斜面１０ａ、１１ａから押圧力の他剪断力を受けることとなるが、弾性部材からなる応力吸収材１２は変形することによりこれら押圧力および剪断力を吸収分散する。すわなち、本実施形態のプローブカード１はオーバードライブによってかかる、第１の配線基板１０を撓ませようとする力を、応力吸収材１２によって吸収するとともに第１の配線基板１０を傾斜面１０ａ、１１ａに沿ってずれ動くことで側方に逃がしている。このように、本実施形態のプローブカード１は、補強板３ａ、３ｂにより針荷重に対する剛性を高めることで第１の配線基板１０が変形するのを防止するとともに、第１の配線基板１０の傾斜面１０ａおよび応力吸収材１２によって針荷重を分散吸収しているので、針荷重による第１の配線基板１０の撓みを効果的に抑制することができる。
【００３０】
電気的試験結果の信頼性を確保するには、全プローブのコンタクトが各パッドへ均一に掛かる最適なオーバードライブ量を決定することが重要である。本実施形態のプローブカード１は、針荷重による第１の配線基板１０の撓みを効果的に防止しているので、全プローブを各パッドに均一に押し当てることができる。このため、最適なオーバードライブ量の決定が容易となり、電気的試験結果の信頼性を高めることができる。また、本実施形態のプローブカード１は、固定部２ｂとスルーホール９の接触面積を広くとることができているので、接触抵抗値が安定するとともに導電性も向上し、よって、電気的試験結果の信頼性も高まる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態のプローブカードの一例の断面図である。
【図２】図１中のＡ部の拡大図である。
【図３】図１中のＢ部の拡大図である。
【図４】プローブおよびスルーホールを説明するため説明図である。
【図５】従来の一般的な垂直針式プローブカードの側断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    プローブカード
２    プローブ
２ａ    先端部
２ｂ1    テーパ面
２ｂ    固定部
２ｃ    軸部
３ａ、３ｂ    補強板
４    針支持ベース
４ａ    ガイド穴
６    ボルト
９    スルーホール
９ａ    開口
９ｂ    テーパ面
１０ａ、１１ａ    傾斜面
１０ｂ、１１ｂ    下面
１０ｃ、１１ｃ    上面
１０    第１の配線基板
１１    第２の配線基板
１２    応力吸収材
５０    半導体回路素子
５１    パッド
６０    ステージ
【図１】
0004518041.tif 000002
【図２】
0004518041.tif 000003
【図３】
0004518041.tif 000004
【図４】
0004518041.tif 000005
【図５】
0004518041.tif 000006