(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状被検査体の試験に用いるプローブユニットであって、可撓性のシート状部材と、該シート状部材の一方の面に形成された直線状の複数の配線部を有する配線パターンと、前記シート状部材の他方の面にあって少なくとも前記配線部の端部に対応する部位に配置されたシート状のばね部材と、１以上の配線部を含む細長い複数のプローブ領域を形成すべく前記シート状部材および前記ばね部材に形成された複数のスリットとを備え、各プローブ領域は、１以上の凹所領域を前記ばね部材に有する、平板状被検査体検査用プローブユニット。
【請求項２】
各プローブ領域は、前記プローブ領域の長手方向に間隔をおいて幅方向へ伸びる複数の前記凹所領域を有する、請求項１に記載のプローブユニット。
【請求項３】
前記凹所領域は前記プローブ領域の長手方向へ伸びる、請求項１に記載のプローブユニット。
【請求項４】
前記凹所領域は、前記プローブ領域の先端側ほど大きくなる深さ寸法を有する、請求項２または３に記載のプローブユニット。
【請求項５】
前記各プローブ領域は複数のプローブ要素を有する、請求項１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、集積回路のような平板状被検査体の電気的特性試験に用いる試験用すなわち検査用のヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエーハ上の集積回路、半導体ウエーハからチップに分離された集積回路、および、チップの実装が終了した集積回路は、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。この種の通電試験は、プローブボード、プローブカード等と称されている試験用ヘッドすなわち検査用ヘッドを用いて電気的特性を測定することにより、行われる。
【０００３】
この種の検査用ヘッドは、集積回路の電気的接続パッドすなわち電極に通電可能の状態に接触される複数のプローブ要素を備える。プローブ要素は、高周波信号を集積回路に確実に作用させ、対応する電気信号を集積回路から確実に得られるように、集積回路の接続パッドのアルミニウム酸化物のような電気絶縁膜を突き破る機能を有することが求められている。
【０００４】
上記の要求は、一般には、電極の表面をプローブ要素の先端で擦る、いわゆる擦り作用により達成される。そのような擦り作用は、集積回路の電極とプローブ要素の先端とを接触させた状態でわずかに過剰に押圧し、そのようなオーバードライブによる反りをプローブ要素に生じさせ、それにより集積回路の電極とプローブ要素の先端との接触部位を相対的に変位させることにより、生じる。
【０００５】
この種の通電試験に用いられている検査用ヘッドの１つとして、弾性変形可能のフィルム状プローブユニットを用いるものがある（たとえば、特開平４−３６３６７１号公報）。このフィルム状プローブユニットは、集積回路の製作に用いられている、写真食刻法、印刷配線法等、いわゆる印刷配線技術により配線パターンを弾性変形可能のフィルム状配線基板に形成し、配線パターンの配線部を分離する複数のスリットを配線基板に形成して配線部の一部をプローブ要素としている。
【０００６】
具体的には、フィルム状プローブユニットは、シート状ばね部材を可撓性のシート状非導電性部材の一方の面の少なくとも一部に積層し、直線状の複数の配線部を有する配線パターンを可撓性のシート状非導電性部材の他方の面に形成し、プローブ要素を形成する１以上の配線部を含む細長い複数のプローブ領域を形成する複数のスリットをばね部材およびシート状非導電性部材に形成している。各プローブ要素はその先端に形成された突出部すなわちバンプを有する。
【０００７】
この種のフィルム状プローブユニットは、これをプローブ取付体に接着剤により接着した後、プローブ取付体を適宜な取付具により板状配線基板に取り付けることにより、検査用ヘッドとして組み立てられ、またプローブ要素の先端のバンプを集積回路の平坦な電極面に押圧した状態で使用される。
【０００８】
上記のフィルム状プローブユニットによれば、配線部およびプローブ要素を印刷配線技術により製作することができるから、金属線から製作した複数のプローブ針を用いるプローブユニットを用いて形成した板状ヘッドに比べ、廉価になり、また１以上のプローブ要素を含む各プローブ領域がスリットにより独立しているから、プローブ領域が独立していない他のフィルム状プローブユニットに比べ、各プローブ要素が集積回路の電極に良好に接触する可能性が高くなる。
【０００９】
しかし、従来のフィルム状プローブユニットでは、これをプローブ取付体に接着して検査用ヘッドに組み立てた状態において、シート状非導電性部材、ばね部材およびプローブ取付体の歪みまたは撓みにより、プローブユニット１０の先端部が図１１（Ａ）または（Ｂ）に示すように湾曲する。その結果、図１１（Ｃ）または（Ｄ）に示すように、各プローブ領域１２が、その長手軸線の周りに捩られて、集積回路の平坦な電極面１４に対し傾き、しかもその傾き状態がプローブ領域１２毎に異なってしまう。
【００１０】
各プローブ領域１２が電極面１４に対して傾むくと、たとえプローブ要素１６がその先端にバンプ１８を有していても、集積回路の電極面１４に対するバンプ１８の電気的接触状態がプローブ領域１２毎およびプローブ要素１６毎に異なるから、正しい電気的試験を行うことができない。特に、図１１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、各プローブ領域１２が複数のプローブ要素１６を有するフィルム状プローブユニットでは、同じプローブ領域１２内のプローブ要素１６でも、電極面１４に接触する要素と接触しない要素とが生じ、正しい電気的試験を行うことができない。
【００１１】
【解決しようとする課題】
本発明の目的は、各プローブ要素が被検査体の電極に正しい姿勢で接触する構造とすることにある。
【００１２】
【解決手段、作用、効果】
本発明の、平板状被検査体の試験に用いるプローブユニットは、可撓性のシート状部材と、該シート状部材の一方の面に形成された直線状の複数の配線部を有する配線パターンと、前記シート状部材の他方の面にあって少なくとも配線部の端部に対応する部位に配置されたシート状のばね部材と、１以上の配線部を含む細長い複数のプローブ領域を形成すべくシート状部材およびばね部材に形成された複数のスリットとを備える。各プローブ領域は１以上の凹所領域をばね部材に有する。
【００１３】
凹所領域は、プローブ領域の幅方向または長手方向へ連続して伸びる切込み、または、プローブ領域の幅方向または長手方向へ間隔をおいた複数の盲穴により形成することができる。各プローブ要素は、対応するプローブ領域の、シート状部材、シート状電極部材および配線部により形成される。プローブユニットは、たとえば、可撓性のシート状非導電性部材と、シート状ばね部材とを積層し、配線パターンをシート状非導電性部材に形成し、各スリットをシート状部材およびばね部材に形成することにより、製作することができる。また、プローブユニットは、たとえば、これをプローブ取付体に適宜な装着手段により装着し、そのプローブ取付体を適宜な取付具により配線基板に取り付けることにより、検査用ヘッドとして組み立てることができる。
【００１４】
検査用ヘッドに組み立てられた状態において、各プローブ領域は、他のプローブ領域から独立して変形可能である。プローブユニットの先端が湾曲していると、プローブ領域はその長手軸線の周りに捩られた状態になる。しかし、プローブ領域の先端が被検査体の電極に押圧されてプローブ領域が反ると、プローブ領域はシート状ばね部材に形成された凹所領域の部位で捩り戻され、プローブ領域の先端は被検査体の電極に対し正しい姿勢に戻される。これにより、プローブ要素は被検査体の電極に正しい姿勢で接触する。
【００１５】
本発明によれば、１以上のプローブ要素を含む各プローブ領域のばね部材に１以上の凹所領域を形成したから、切込みが長手軸線の周りへのプローブ領域の捩り変形を容易にし、その結果プローブ領域がその長手軸線の周りに捩られた状態にヘッドとして組み立てられても、プローブ要素の先端部が被検査体の電極に押圧されたことにより、プローブ領域の先端は被検査体の電極面に対し正しい姿勢に戻され、各プローブ要素は被検査体の電極面に正しい姿勢で接触する。
【００１６】
好ましい実施例においては、各プローブ領域はその長手方向に間隔をおいて幅方向へ伸びる複数の凹所領域をばね部材に有することができる。好ましい他の実施例においては、凹所領域はプローブ領域の長手方向へ伸びる。
【００１７】
凹所領域はプローブ領域の先端側ほど大きくなる深さ寸法を有することができる。これにより、プローブ領域の先端ほど捩り変形が容易になるから、プローブ要素のばね力を大きく低下させることなく、各プローブ要素が被検査体の電極面に正しい姿勢で接触する構造とすることができる。
【００１８】
各プローブ領域は複数のプローブ要素を有することができる。これにより、プローブ領域がその長手軸線の周りに捩じられていても、一般に、オーバードライブによる反りをプローブ要素に生じさせるから、先ず少なくとも１つのプローブ要素が被検査体の電極に接触し、次いでプローブ要素の反りによりそのプローブ要素が捩じり戻されて他のプローブ要素が被検査体の電極に接触し、その結果プローブ領域の全てのプローブ要素が被検査体の電極面に正しい姿勢で確実に接触する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１および図２を参照するに、プローブユニット２０は、ポリイミド樹脂のような電気的絶縁材料すなわち非導電性材料により形成された可撓性のシート状部材すなわちシート状の非導電性部材２２と、非導電性部材２２の一方の面に形成された配線パターン２４と、非導電性部材２２の他方の面に積層されたシート状のばね部材２６と、非導電性部材２２およびばね部材２６に形成された複数のスリット２８とを含む。
【００２０】
配線パターン２４は、写真食刻法、印刷配線法等、いわゆる印刷配線技術により、非導電性部材２２のばね部材と反対の側の面に形成されており、また直線状の複数の伝送線部すなわち配線部３０を有する。図示の例では６つの配線部を示すにすぎないが、実際にはそれ以上の配線部が非導電性部材２２に形成されている。
【００２１】
シート状のばね部材２６は、ステンレス板、銅板、黄銅板、ベリリウム板等の薄い板ばね材により形成されており、また少なくとも配線部３０の端部に対応する部位に配置されている。
【００２２】
各スリット２８は、非導電性部材２２、配線パターン２４およびシート状ばね部材２６の端部の側を複数のプローブ領域３２に分割するように、写真食刻法、レーザビーム切断等の適宜な手段を用いる切断加工により非導電性部材２２およびばね部材２６に形成されている。各スリット２８は、プッローブユニット２０をその厚さ方向に貫通する。
【００２３】
各プローブ領域３２は、複数（図示の例では、２つ）の配線部３０を含む。各配線部３０は、その先端部に突出部３４を有する。図示の例では、各突出部３４は、半球状の突出部すなわちバンプであるが、円錐形、角錐形等、他の形状の突出部であってもよい。各プローブ要素は、対応するプローブ領域３２の、非導電性部材２２の一部、ばね部材２４の一部および少なくとも１つの配線部３０により形成される。
【００２４】
各プローブ領域３２は、そのプローブ領域が長手軸線の周りに捩れることを許す複数の凹所部すなわち凹所領域３６をばね部材２６に有する。各凹所領域３６は、図示の例では、溝すなわち切込みである。各凹所領域すなわち各切込み３６は、その長手方向に間隔をおいた部位を幅方向全体にわたってプローブ領域３２の長手軸線とほぼ直角に連続して伸びている。切込み３６の深さ寸法は、先端側の切込みほど大きく、後端側ほど小さい。これにより、各プローブ領域３２ひいては各プローブ要素のばね力が大きく低下することはない。各切込み３６は、写真食刻法、レーザビーム等の適宜な手段による切削加工により非導電性部材２２と反対の側からばね部材１６に形成することができる。
【００２５】
図３および図４に示すように、プローブユニット２０を用いる試験用ヘッドすなわち検査用ヘッド４０は、たとえば、複数（図示の例では、４つ）のプローブユニット２０をプローブ取付体４２に接着剤のような適宜な装着手段により装着し、そのプローブ取付体４２をリングプレート４４のような適宜な取付具により、電気的絶縁板を用いた配線基板４６に取り付けることにより、組み立てることができる。各配線部３０は、配線基板４６に形成された図示しない配線部に電気的に接続される。
【００２６】
検査用ヘッド４０に組み立てられた状態において、プローブユニット２０の各各プローブ領域３２は、他のプローブ領域３２からスリット２８により分離されて独立しており、したがって他のプローブ領域３２から独立して変形する。このため、各プローブ要素が集積回路の電極に確実かつ良好に接触する。
【００２７】
また、検査用ヘッド４０に組み立てられた状態において、プローブユニット２０の先端が図１１（Ａ）または（Ｂ）に示すように湾曲していると、各プローブ領域は図１１（Ｃ）または（Ｄ）に示すように長手軸線の周りに捩られた状態になる。従来のプローブユニットでは、既に述べたように、被検査体の電極に対する各プローブ領域の先端の姿勢および被検査体の電極への各突出部の電気的接触状態がプローブ領域毎およびプローブ要素毎に異なり、また同じプローブ領域内のプローブ要素でも、被検査体の電極に接触する要素と接触しない要素とが存在するから、正しい電気的試験を行うことができない。
【００２８】
しかし、各プローブ領域３２がシート状ばね部材２６に形成された切込み３６により長手軸線の周りに捩れやすくなっているから、プローブ領域３２の突出部３４が被検査体の電極に押圧されてプローブ領域３２がオーバードライブに起因して反ると、プローブ領域３２は切込み３６に対応する部位で捩り戻され、プローブ領域３２の先端は被検査体の電極に対し正しい姿勢に戻される。これにより、各プローブ要素の先端部、特に突出部３４は、被検査体の電極に確実かつ良好に接触する。
【００２９】
図５および図６に示すプローブユニット５０は、各プローブ領域５２の幅方向両縁部から中央部に向けて伸びる複数の凹所領域すなわち切込み５６を各プローブ領域５２のシート状ばね部材２６に長手方向に間隔をおいて形成している。隣り合う切込み５６は、プローブ領域５２の幅方向の異なる側から切り込まれている。切込み５６の深さ寸法は、先端側の切込みほど大きく、後端側ほど小さい。これにより、プローブ領域５２ひいては各プローブ要素のばね力が大きく低下することはない。
【００３０】
プローブユニット５０も、検査用ヘッドに組み立てられた状態において、先端が湾曲していることに起因して、プローブ領域５２が長手軸線の周りに捩られていても、各プローブ領域５２が切込み５６により長手軸線の周りに捩れやすくなっているから、プローブ領域５２の突出部３４が被検査体の電極に押圧されることにより、プローブ領域５２が切込み５６に対応する部位で捩り戻され、プローブ領域５２の先端が被検査体の電極に対し正しい姿勢に戻される。これにより、各プローブ要素の先端部、特に突出部３４は、被検査体の電極に正しい姿勢で確実かつ良好に接触する。
【００３１】
図７および図８に示すプローブユニット６０は、各プローブ領域６２の幅方向中央部を先端から後方へ向けて伸びる凹所領域すなわち切込み６６を各プローブ領域６２のシート状ばね部材２６に形成している。切込み６６の深さ寸法は、先端側の切込みほど大きく、後端側ほど小さい。これにより、各プローブ領域６２ひいては各プローブ要素のばね力が大きく低下することはない。
【００３２】
プローブユニット６０も、検査用ヘッドに組み立てられた状態において、プローブ領域３２が長手軸線の周りに捩られていても、各プローブ領域６２が切込み６６により長手軸線の周りに捩れやすくなっているから、プローブ領域６２の突出部３４が被検査体の電極に押圧されることにより、プローブ領域６２が切込み６６に対応する部位で捩り戻され、プローブ領域６２の先端が被検査体の電極に対し正しい姿勢に戻される。これにより、各プローブ要素の先端部、特に突出部３４は、被検査体の電極に正しい姿勢で確実かつ良好に接触する。
【００３３】
上記の実施例は、いずれも、各凹所領域がプローブ要素の幅方向または長手方向に伸びるが、ジグザグ状に伸びる凹所領域としてもよいし、図９に示すプローブユニット７０の凹所領域（すなわち切込み）７６のように、ばね部材２６の側から見てプローブ領域７２の長手軸線に対し傾斜した凹所領域であってもよい。プローブユニット７０の凹所領域７２は、プローブ領域７２の幅方向全体にわたって伸び、また切込み７６の深さ寸法は、先端側の切込みほど大きく、後端側ほど小さい。
【００３４】
また、上記の実施例は、いずれも、各プローブ領域３２，５２，６２，７２に複数のプローブ要素が形成されているが、図１０に示すプローブユニット８０のように、各プローブ領域７２に１つのプローブ要素を形成してもよい。プローブユニット８０の切込み８６は、プローブ領域８２の幅方向全体にわたって伸びており、また切込み８６の深さ寸法は、先端側の切込みほど大きく、後端側ほど小さい。このため、プローブユニット８０によれば、各プローブ領域７２ひいては各プローブ要素のばね力を大きく低下させることなく、各プローブ要素の先端部、特に突出部３４を被検査体の電極に正しい姿勢で確実かつ良好に接触させることができる。
【００３５】
さらに、上記の実施例は、いずれも、凹所領域３６，５６，６６，７６，８６を切込みとしているが、各プローブ要素の幅方向または長手方向に間隔をおいた複数の盲穴により形成してもよい。この場合、各盲穴は、ばね部材２６を貫通せず、また被導電性部材２２の側と反対の側に開口する。
【００３６】
本発明は、上記実施例に限定されない。たとえば、図示の例よりも多いプローブ要素を形成してもよい。また、本発明は、集積回路の試験に用いるプローブユニットのみならず、液晶表示パネルのような他の平板状被検査体の検査に用いるプローブユニットにも適用することができるし、複数のプローブユニットを１つの検査用ヘッドに用いるプローブユニットのみならず、１つのプローブユニットを１つの検査用ヘッドに用いるプローブユニットにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプローブユニットの第１の実施例を示す斜視図である。
【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を用いた検査用ヘッドの一実施例を示す底面図である。
【図４】図３における４−４線に沿って得た断面図である。
【図５】本発明のプローブユニットの第２の実施例を示す斜視図である。
【図６】図５に示すプローブユニットの側面図である。
【図７】本発明のプローブユニットの第３の実施例を示す斜視図である。
【図８】図７に示すプローブユニットの側面図である。
【図９】本発明のプローブユニットの第４の実施例を示す斜視図である。
【図１０】本発明のプローブユニットの第５の実施例を示す斜視図である。
【図１１】プローブユニットが湾曲した状態と、プローブ要素が捩られた状態を説明するための図である。
【符号の説明】
２０，５０，６０，７０，８０  プローブユニット
２２  シート状の非導電性部材（シート状部材）
２４  配線パターン
２６  シート状のばね部材
２８  スリット
３０  配線部
３２，５２，６２，７２，８２  プローブ領域
３４  突出部
３６，５６，６６，７６，８６  切込み（凹所領域）
４０  検査用ヘッド
【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】
0003768305.tif 000008
【図８】
0003768305.tif 000009
【図９】
0003768305.tif 000010
【図１０】
0003768305.tif 000011
【図１１】
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