(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１及び第２の電極をジグザグ状に配置した平板状被検査体の通電試験のためのプローブカードに用いられるフィルム状プローブユニットであって、
フィルム状の板状部と、該板状部からフィンガー状に伸びかつ同じ長さ寸法を有する複数の第１及び第２のプローブ要素とを備え、前記第１及び第２のプローブ要素のそれぞれは先端側の第１の箇所にバンプを有し、前記第２のプローブ要素はさらに前記第１の箇所より前記板状部側の第２の箇所にバンプを有し、前記第１及び第２のプローブ要素は、それぞれ、前記第２及び第１のプローブ要素の間を伸び、前記第１のプローブ要素の前記第１の箇所に設けられたバンプは前記第１の電極に押圧され、前記第２のプローブ要素の前記第２の箇所に設けられたバンプは前記第２の電極に押圧される、フィルム状プローブユニット。
【請求項２】
各第２のプローブ要素の第１の箇所に形成されたバンプの少なくとも表面は電気絶縁性を有する、請求項１に記載のプローブユニット。
【請求項３】
さらに、前記板状部から前記第１及び第２のプローブ要素に伸びる配線部を備え、前記バンプは前記配線部に形成されている、請求項１又は２項に記載のプローブユニット。
【請求項４】
前記第１のプローブ要素の第１の箇所に形成されたバンプと前記第２のプローブ要素の第２の箇所に形成されたバンプは同じ形状を有する、請求項１，２又は３に記載のプローブユニット。
【請求項５】
各第２のプローブ要素に形成されたバンプは互いに異なる形状を有する、請求項１，２又は３に記載のプローブユニット。
【請求項６】
各第２のプローブ要素に形成されたバンプは当該第２のプローブ要素の長手方向に間隔をおいている、請求項１から５のいずれか１項に記載のプローブユニット。
【請求項７】
各第２のプローブ要素に形成されたバンプは少なくとも部分的に連続している、請求項１から５のいずれか１項に記載のプローブユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路、液晶表示パネル等の平板状被検査体の通電試験のためのプローブカードに用いられるフィルム状プローブユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路は、一般に、被検査体が仕様書通りに動作するか否かの通電試験をされる。この種の通電試験は、プローブカードを用いて電気的特性を測定することにより行われる。そのようなプローブカードの１つとして、板状部からフィンガー状に伸びる複数のプローブ要素を有する弾性変形可能の複数のフィルム状プローブユニットがある。（たとえば、特開平４−３６３６７１号公報）。
【０００３】
このフィルム状プローブユニット１００は、図９に示すように、ばね性を有する金属層１０２と電気絶縁性を有する樹脂層１０４とを積層した弾性変形可能のフィルム状基板に配線パターンを集積回路の製作に用いられているいわゆる印刷配線技術により形成し、配線パターンの１以上の配線部１０６を含む領域をフィンガー状に分離する複数のスリット１０８をフィルム状基板の一端部に形成して各配線部１０６の一部を板状部１１０からフィンガー状に伸びるプローブ要素１１２としている。
【０００４】
各プローブ要素１１２の先端部（板状部１１０と反対の側）には、一般に、突起すなわちバンプ１１４が適宜な時期にメッキ、接着等により形成される。バンプ１１４は、それらが同一直線上に位置するように、一列にプローブ要素１１２の先端部に形成される。
【０００５】
この種のフィルム状プローブユニット１００は、配線部１０６の他端部（板状部１１０の側の端部）を配線基板の配線部に半田付けし、プローブ要素１１２の側の部位を配線基板に取り付けられたプローブ取付板に組み付けることによりプローブカードに組み立てられる。プローブユニット１００は、各プローブ要素１１２が集積回路に対してある角度を有するように配線基板に組み付けられる。
【０００６】
プローブカードは、１つのプローブユニットが集積回路のパッド（電極部）を有する１つの辺部分に対応するように、パッドを有する辺部分の数と同数のプローブユニットを備える。各プローブユニットは、各プローブ要素１１２が弧状に反るように、バンプ１１４を対応するパッドに押圧される。パッドへのバンプの押圧は、集積回路をプローブカードに対して移動させることにより行われる。
【０００７】
しかし、バンプ１１４を一列に配置したフィルム状プローブユニット１００では、図１０に示すように、集積回路１２０がパッド１２２，１２４を辺部分に複数列（図示の例では、２列）に配置したパッド配列のチップであると、パッド１２２又は１２４に接触しないバンプが存在することになる。このため、従来のプローブユニット１００は、複数列のパッド配列とした集積回路１２０の通電試験用のプローブカードに用いることができない。
【０００８】
上記欠点を解決すべく、図１１に示すプローブユニット１３０のように、検査すべき集積回路１２０のパッド配列に対応させてバンプ１３２，１３４を複数列（図示の例では、２列）に配置にすることが考えられる。
【０００９】
プローブユニット１３０においては、図１２に示すように各プローブ要素１３６，１３８が集積回路１２０に対し角度θを有することから、プローブユニット１３０が集積回路１２０に押圧されるとき、先ず図１２（Ａ）に示すように先端側のバンプ１３２が対応するパッド１２２に接触し、次いで図１２（Ｂ）に示すようにプローブ要素１３６が反るとともに、内側（板状部１１０の側）のバンプ１３４がパッド１２４に接触し、次いでプローブ要素１３６がさらに反るとともに、プローブ要素１３８が反る。
【００１０】
しかし、図１１に示すようなバンプ配列のプローブユニット１３０では、内側のバンプ１３４を有するプローブ要素１３８がその先端を集積回路１２０に接触させた図１２（Ｂ）に示す状態からさらに反らされるから、そのときにプローブ要素１３８の先端と集積回路１２０の表面との間に擦り作用が生じ、その結果プローブ要素１３６、特に配線部１０６の先端エッジ部で集積回路１２０の表面が損傷することを避けることができない。
【００１１】
また、図１３に示すプローブユニット１４０のように、バンプ１３２，１３４を検査すべき集積回路１２０のパッド配列に対応させて複数列（図示の例では、２列）に配置にするとともに、プローブ要素１４２，１４４の長さ寸法を検査すべき集積回路１２０のパッド配列に対応させることが考えられる。しかし、そのようなプローブユニット１４０では、フィンガー状のプローブ要素１３４の長さ寸法を短くすべくプローブ要素１３４の先端部をレーザのような切断手段で切断するとき、隣の長いプローブ要素１３２の側面を破損することが多く、歩留りが悪い。
【００１２】
【解決しようとする課題】
それゆえに、フィルム状プローブユニットにおいては、電極部を複数列に配置した平板状被検査体の検査時にその被検査体を損傷しないにもかかわらず、製作時に隣のプローブ要素を損傷しない形状とすることが好ましい。
【００１３】
【解決手段、作用及び効果】
本発明のプローブユニットは、複数の第１及び第２の電極をジグザグ状に配置した平板状被検査体の通電試験のためのプローブカードに用いられるフィルム状プローブユニットに適用される。そのようなプローブユニットは、フィルム状の板状部と、該板状部からフィンガー状に伸びかつ同じ長さ寸法を有する複数の第１及び第２のプローブ要素とを備える。前記第１及び第２のプローブ要素のそれぞれは先端側の第１の箇所にバンプを有し、前記第２のプローブ要素はさらに前記第１の箇所より前記板状部側の第２の箇所にバンプを有する。前記第１及び第２のプローブ要素は、それぞれ、前記第２及び第１のプローブ要素の間を伸び、前記第１のプローブ要素の前記第１の箇所に設けられたバンプは前記第１の電極に押圧され、前記第２のプローブ要素の前記第２の箇所に設けられたバンプは前記第２の電極に押圧される。
【００１４】
プローブユニットが被検査体に押圧されるとき、先ず第１のプローブ要素の第１の箇所のバンプが電極部に押圧されるとともに、第２のプローブ要素の第１の部位のバンプが被検査体に押圧されることにより、第１及び第２のプローブ要素が反り、次いで第２のプローブ要素の第２の箇所のバンプが電極部に押圧され、第１及び第２のプローブ要素がさらに反る。
【００１５】
このため、第１及び第２のプローブ要素の長さ寸法が同じであっても、第１及び第２のプローブ要素が被検査体の表面に直接接触することがなく、従ってプローブ要素が弧状に反っても、被検査体を損傷するおそれはない。また、プローブ要素の長さ寸法が同じであるから、プローブユニットの製作時に隣のプローブ要素を損傷するおそれがない。
【００１６】
各第２のプローブ要素の第１の箇所に形成されたバンプの少なくとも表面は電気絶縁性を有することができる。これにより、各第２のプローブ要素の第１の箇所に形成されたバンプに起因する被検査体の電極部又は配線部の電気的短絡が防止される。
【００１７】
さらに、板状部から第１及び第２のプローブ要素に伸びる配線部を備え、バンプを配線部に形成してもよい。また、第１のプローブ要素の第１の箇所に形成されたバンプと第２のプローブ要素の第２の箇所に形成されたバンプは同じ形状を有することができる。さらに、各第２のプローブ要素に形成されたバンプは同じ形状を有していてもよいし、異なる形状を有していてもよい。
【００１８】
各第２のプローブ要素に形成されたバンプは当該第２のプローブ要素の長手方向に間隔をおいていてもよい。しかし、各第２のプローブ要素に形成されたバンプを少なくとも部分的に連続させてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１、図２及び図３を参照するに、フィルム状プローブユニット１０は、フィルム状のプローブ基板１２と、プローブ基板１２に結合されたフィルム状の接続基板１４と、接続基板１４の上に取り付けられた板状のブロック１６とを含む。
【００２０】
プローブ基板１２は、ばね性を有する金属層１８をポリイミドのような電気絶縁性の樹脂層２０の一方の面に積層しており、また複数の配線部（配線パターン）２２を樹脂層２０の他方の面に印刷配線技術により形成している。このため、プローブ基板１２は、ある程度の強靭性及び可撓性を有する。
【００２１】
プローブ基板１２は、幅寸法がほぼ一定の第１の領域と、該第１の領域の後端に続きかつ幅寸法が後方側に向けて漸次増大する第２の領域と、該第２の領域の後端に続きかつほぼ一定の幅寸法を有する第３の領域とを有する。配線部２２は、第１の領域の先端部から第２の領域を経て第３の領域の後端部まで連続して伸びている。隣り合う配線部２２の間隔は、第１の領域においてはほぼ同じであるが、第２領域においては漸次増大し、第３の領域においてほぼ同じである。
【００２２】
プローブ基板１２の第１の領域は、スリット２４により１以上の配線部２２を含むフィンガー状の複数のプローブ要素２６，２８に分離されており、したがってプローブ領域として作用する。プローブ基板１２のうち、プローブ領域以外の領域は、板状部として作用する。プローブ要素２６，２８は、同じ先端位置及び同じ長さ寸法を有する。
【００２３】
各プローブ要素２６は、通電試験時に集積回路の端子部に押圧される接触子として作用するバンプ（突起）３０を先端部に有する。これに対し、各プローブ要素２８は、同種のバンプ３２，３４を先端部に有する。プローブ要素の長手方向におけるバンプ３２の位置は、バンプ３０とほぼ同じである。しかし、バンプ３４は、バンプ３２から内側（第２の領域の側）へ後退した位置に形成されている。
【００２４】
図に示すプローブユニット１０は、パッド配列（電極部配列）が２列の図１０に示す集積回路チップの通電試験に用いるものであることから、バンプ配列を２列にしているが、バンプ配列は検査すべき被検査体のパッド配列に対応する配列にすればよい。
【００２５】
バンプ３０，３２，３４は、同じ大きさの半球状の突起であり、また、ニッケルのような導電性の材料で形成されている。しかし、バンプ３２を電気絶縁材料で形成するか、電気絶縁性の膜をバンプ３２の少なくとも表面に形成することが好ましい。
【００２６】
プローブ基板１２は、たとえば、金属層１８を樹脂層２０に一方の面に積層して弾性変形可能のフィルム状部材（フィルム状積層体）を形成し、該フィルム状部材の他方の面に配線パターンを印刷配線技術により形成し、第１の領域を複数のスリット２４によりフィンガー状に分離することにより形成することができる。バンプ３０，３２，３４は、適宜な時期にメッキ、接着、コーティング等により形成される。
【００２７】
接続基板１４の配線は、その配線部３６が多層構造となるように、ポリイミドのような電気絶縁材料製のベースに印刷配線技術のような適宜な手法により複数層に形成されている。このため、接続基板１４は、ある程度の強靭性及び可撓性を有する。
【００２８】
接続基板１４は、幅寸法がプローブ基板１２の第３の領域とほぼ同じ長方形の領域と、該長方形の領域の後端に続きかつ幅寸法が後端側に向けて漸次増大する扇形状の領域とにより、ほぼ扇形状に形成されている。配線部３６は、長方形の領域の先端部から扇形状の領域の後端部まで連続して形成されている。隣り合う配線部３６の間隔は、それぞれ、長方形の領域においてはほぼ同じであるが、扇形状の領域においては後端側に向けて漸次増大する。
【００２９】
接続基板１４は、さらに、各配線部３６の後端部に電気的に接続された複数の接続部３８を後端部に有する。各接続部３８は導電性のスルーホールである。接続部３６は、接続基板１４の後端部に複数列（図示の例では、４列）に形成されている。
【００３０】
プローブ基板１２と接続基板１４とを結合する前においては、プローブ基板１２の配線部２２は全体的に露出されており、また、接続基板１４の配線部３６は一端部（先端部）において露出されている。プローブ基板１２は、配線部２２を下側とした状態で後端部を接続基板１４の先端部上側に異方導電性フィルム（図示せず）を間にして重ねられ、熱圧着される。これにより、プローブ基板１２及び接続基板１４は、それぞれ、先端部及び後端部において互いに結合される。
【００３１】
異方導電性フィルムは、厚さ方向に配置された多数の金属細線等により厚さ方向には導電性を有するが、他の方向には導電性を有しない。このため、プローブ基板１２の配線部２２及び接続基板１４の配線部３６は、それぞれ、後端部及び先端部において、異方導電性フィルムにより一対一の形に電気的に接続されている。
【００３２】
ブロック１６は、ほぼＴ字状の形を有しており、また上方に開放する2 組の穴４０，４２を有する。一方の穴４０は、ねじ穴であり、またプローブ要素２６の長手方向に間隔をおいている。他方の穴４２は、穴４０の先端側に形成された一般的な穴であり、またプローブ要素２６，２８の配列方向（プローブ要素の長手方向と直角の方向）に間隔をおいている。
【００３３】
ブロック１６は、穴４２が穴４０より先端側となるように、プローブ基板１２の上側に接着剤４４により接着されている。プローブユニット１０は、プローブ基板１２と接続基板１４とを結合させ、次いでブロック１６をプローブ基板１２の上側に接着することにより、図１に示すように組み立てることができる。
【００３４】
プローブユニット１０は、プローブ基板１２を接続基板１４と別個に製作することができるから、精密なプローブ要素２６，２８を容易に製作することができる。しかし、プローブ基板１２と接続基板１４とを一体的に形成してもよい。
【００３５】
図４及び図５を参照するに、プローブカード５０は、上記した構造を有する複数（図示の例では、４つ）のプローブユニット１０を用いる。プローブカード５０は、４つのプローブユニット１０のほかに、円板状の配線基板５２と、配線基板５２に組み付けられた矩形のプローブ取付板５４と、取付板５４に組み付けられた板状のスペーサ５６とを含む。
【００３６】
配線基板５２は、十字状の開口５８を中央部に有しかつプローブユニット１０の接続部３８に接続された複数の接続部６０を開口５８の周りに有し、試験機に電気的に接続される複数のテスターランド６２を接続部６０の周りに有し、さらに２層構造の配線部（図示せず）を接続部６０とテスターランド６２との間に有する。
【００３７】
プローブ取付版５４は、矩形の開口６６を有しており、また開口６６が開口５８と同軸になるように各隅角部においてねじ６８により配線基板５２の上側に組み付けられている。取付板５４は、また、３対の貫通穴７０，７２，７４を四角形の各辺に対応する個所のそれぞれに有するとともに、ねじ穴７６を４つの各隅角部に有する。
【００３８】
貫通穴７０はブロック１６のねじ穴４０に対応する位置に形成されており、貫通穴７２はブロック１６の貫通穴４２に対応する位置に形成されている。貫通穴７４は、貫通穴７０の配置位置を間にして互いに間隔をおいている。
【００３９】
スペーサ５６は、配線基板５２の開口５８と相似のほぼ十字状の形を有しており、また開口５８内に配置されている。スペーサ５６も、貫通穴７０及び７２にそれぞれ対応する２対４組の貫通穴７８及び８０を有する。取付板５４及びスペーサ５６の各貫通穴７２，８０は、ブロック１６の貫通穴４２より大きい直径寸法を有する。
【００４０】
スペーサ５６は、また、プローブ取付板５４の開口６６とほぼ同じ形状の開口８２を有しており、開口８２が開口６６と同軸になりかつ貫通穴７８，８０が貫通穴７０，７２とほぼ整合するように、取付板５４の各貫通穴７４に通されたねじ８４により取付板５４の下側に組み付けられている。
【００４１】
各ブロック１６は、プローブ要素の先端部が開口６６，８２の位置に突出する状態にスペーサ５６に重ねられ、取付板５４及びスペーサ５６の貫通穴７０，７８に通されてブロック１６のねじ穴４０にねじ込まれたねじ８６によりスペーサ５６を介してプローブ取付板５４に取り付けられている。
【００４２】
スペーサ５６を全てのプローブユニット１０で共通に利用する代わりに、プローブユニット１０毎にスペーサ５６を設けてもよい。この場合、各スペーサの形状をブロック１６に類似した形状とすることができる。
【００４３】
プローブカード５０は、たとえば、各プローブユニット１０を上記のように予め製作し、プローブ取付板５４及びスペーサ５６を上記したように配線基板５２に予め取り付けた状態において、先ず各プローブユニット１０の接続部３８を配線基板５２の対応する接続部６０にピン及び半田等により固定し、次いで各プローブユニット１０のブロック１６をスペーサ５６を介してプローブ取付板５４の対応する個所にねじ８６で取り付けることにより、組み立てることができる。
【００４４】
プローブユニット１０は、各プローブ要素２６，２８の先端側ほど下方となるように、配線基板５２に対し角度を有する状態に組み付けられる。また、プローブユニット１０は、ブロック１６が取付板５４に組み付けられるとき、プローブ要素２６，２８の先端が配線基板５２に対し所定の位置になるように、プローブユニット１０毎に位置合わせをされる。各プローブユニット１０の位置合わせは、ブロック１６がスペーサ５６に対し移動可能な程度にねじ８６を緩めた状態で、マニピュレータを用いて行うことができる。
【００４５】
プローブユニット１０を配線基板５２に取り付けるとき、各プローブユニット１０を図５に示すように接続基板１４において湾曲させることができる。また、接続基板１４が弾性変形し難い場合、図５に示すように接続基板１４にその幅方向全体にわたる湾曲部４６を形成しておくならば、プローブユニット１０はその湾曲部において容易に弾性変形し、配線基板５２へのプローブ要素の組付けが容易になる。
【００４６】
プローブカード５０に組み立てられたプローブユニット１０は、バンプ３０，３４を検査装置において被検査体である集積回路のパッドに押圧され、それにより各プローブ要素２６，２８は弧状に反る。
【００４７】
プローブユニット１０が集積回路１２０に押圧されるとき、先ず図６（Ａ）に示すように先端側のバンプ３０が集積回路１２０の対応するパッド１２２に接触し、次いで図６（Ｂ）に示すようにプローブ要素２６がわずかに反るとともに、バンプ３２が集積回路１２０の表面に接触し、次いで図６（Ｃ）に示すようにプローブ要素２６がさらに反るとともに、バンプ３４がパッド１２４に接触してプローブ要素２８が反る。
【００４８】
上記のように、プローブユニット１０によれば、プローブ要素２６，２８の長さ寸法が同じであるにもかかわらず、プローブ要素２６，２８の先端、特にエッジ部が集積回路１２０の表面に直接接触せず、従ってプローブ要素２６，２８が弧状に反っても、集積回路１２０を損傷するおそれはない。また、プローブ要素２６，２８の長さ寸法が同じであるから、プローブユニットの製作時に隣のプローブ要素を損傷するおそれがない。
【００４９】
なお、パッドに接触しないいわゆるダミーバンプ３２をパッドに接触するバンプ３０，３４と同じ形状とする代わりに、パッドに接触しないダミーバンプ３２を図７及び図８に示すようにパッドに接触するバンプ３０，３４と異なる形状にしてもよい。また、パッドに接触しないダミーバンプをプローブ要素２６の側にも設けてもよい。さらに、各プローブ要素２６，２８に複数のバンプを形成した場合、それらのバンプを連ねてもよく、この場合、パッドに接触するバンプの突出高さをパッドに接触しないダミーバンプのそれより大きくすることができる。
【００５０】
本発明は、上記実施例に限定されない。たとえば、本発明は、集積回路、特に回路チップ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として好適であるが、液晶表示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ユニット及びプローブカードにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプローブユニットの一実施例を示す平面図である。
【図２】図１に示すプローブユニットの側面図である。
【図３】図１に示すプローブユニットのプローブ要素部分の拡大斜視図である。
【図４】図１に示すプローブユニットを用いたプローブカードの一実施例を示す平面図である。
【図５】図４の５−５線に沿って得た断面図である。
【図６】図１に示すプローブユニットのプローブ要素の動作状態を説明するための図である。
【図７】プローブ要素の他の一実施例を示す断面図である。
【図８】図７に示すプローブ要素の底面図である。
【図９】従来のプローブユニットの一例を示す斜視図である。
【図１０】検査すべき集積回路チップのパッド配列の一例を示す平面図である。
【図１１】従来のプローブユニットの他の例を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示すプローブユニットの動作を説明するための図である。
【図１３】従来のプローブユニットのさらに他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０  プローブユニット
１２  プローブ基板
１４  接続基板
１６  プローブブロック
１８  金属層
２０  樹脂層
２２  プローブユニットの配線部
２４  スリット
２６，２８  プローブ要素
３０，３２，３４  バンプ
【図１】
0004171094.tif 000002
【図２】
0004171094.tif 000003
【図３】
0004171094.tif 000004
【図４】
0004171094.tif 000005
【図５】
0004171094.tif 000006
【図６】
0004171094.tif 000007
【図７】
0004171094.tif 000008
【図８】
0004171094.tif 000009
【図９】
0004171094.tif 000010
【図１０】
0004171094.tif 000011
【図１１】
0004171094.tif 000012
【図１２】
0004171094.tif 000013
【図１３】
0004171094.tif 000014