JP2001021584A

JP2001021584A - 垂直型プローブカード

Info

Publication number: JP2001021584A
Application number: JP11191553A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Takagi; 啓行高木; Tsutomu Hashimoto; 力橋本
Original assignee: Tokyo Cathode Laboratory Co Ltd
Current assignee: Tokyo Cathode Laboratory Co Ltd
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2001-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】支持板を補強することにより、耐熱応力性に
優れるとともに高剛性であって、ガイド孔のピッチズ
レ、すなわちニードル接触端部の位置ズレを防止してプ
ローブテスト精度の信頼性を向上させるプローブカー
ド、特にＤＲＡＭなど高温下で使用する多ピン形態に適
用して好適な垂直型プローブカードを提供すること。【解決手段】多数の探針用ニードル４を上下両支持板
５，３の間に配列し、その各ニードルの接続端部４ａを
上部支持板５に設けたガイド孔14を介してリード部７に
接続するとともに接触端部４ｂを下部支持板３のガイド
孔13に挿通支持せしめた垂直型プローブカードにおい
て、上記下部支持板の基材21の表裏両面に炭素繊維補強
プラスチックス（ＣＦＲＰ）製の補強板20を接着して下
部支持板３を一体的に構成し、該補強板には前記ガイド
孔13を露出させる窓孔部34ａ，34ｂ〜34ｄを開口してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は垂直型プローブカー
ド、詳しくは、多数の探針用ニードルを上下支持板の間
に配列し、該ニードルを半導体ウエハ表面の電極パッド
に垂直に接するように構成して前記パッドと電気信号を
授受するようにしたプローブカードに関する。

【０００２】

【従来の技術】垂直型プローブカードは、多数の探針用
ニードルをエポキシ樹脂を用いて底面に水平状に並設し
た片持ち支持タイプに比べて、針の長さを短くでき、か
つ長さや径を統一できるとともに電極パッドに与えるダ
メージが少なく、また、電極パッド配置の自由度が増大
する等の利点があり多用されつつある。この垂直タイプ
は、一般に、多数の探針用ニードルを上下両支持板の間
に配列し、その各ニードルの接続端部を上部支持板に設
けたガイド孔に挿通支持せしめて電気信号入力端子に接
続するとともに、もう一方の接触端部を下部支持板のガ
イド孔に挿通支持せしめた構成が知られている。そし
て、上下両支持板としては、ポリイミド系等のプラスチ
ック薄板が使用されている。また、最近の半導体ウエハ
のチップは電極の数が多くなっているが、それに対応し
てプローブカードも探針用ニードルの数を増大させた多
ピン化が要求され、その多ピン化により前記ニードルの
配列ピッチ、特にニードル接触端部の配列ピッチ、すな
わち、下部支持板のガイド孔間隔が０．１ｍｍ程度と小
さくなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに従来、ＤＲＡ
Ｍなどメモリデバイスのプローブ試験のように、上記垂
直型プローブカードを使用して温度８５〜１５０℃下で
高温テストを実施する場合には、前記下部支持板の熱膨
張率により歪（撓み）を生じたり、ガイド孔間のピッチ
が変化してニードル接触端部の位置ズレ現象が発生する
問題がある。このニードル接触端部の位置ズレ現象は、
設定された接触端部と半導体ウエハのチップ電極パッド
との位置合わせにズレを生じて、接触不良などの検査ミ
スの原因となり、特に電極間ピッチが小なる多ピン形態
においては、僅かな位置ズレによっても接触不良の原因
となってプローブテストの信頼性が著しく低下する。

【０００４】上記問題点を解決するためには、上下支持
板、特に下部支持板として低熱膨張率な材料、例えばセ
ラミックやインバー合金等を使用すればよい。しかしな
がら、その場合には、ニードル接触端部を保護するため
及び絶縁層を確保するために、ニードル接触端部が摺動
する前記ガイド孔の内面に樹脂など絶縁性コーティング
を施さなければならず、そのために下部支持板の素材自
身のガイド孔径がコーティング層の２倍分大きくなり、
強度上、孔ピッチがその分小さくできず多ピン化が達成
されない不具合がある。

【０００５】而して本発明は上記従来事情に鑑み、上記
支持板を補強することにより、耐熱応力性に優れるとと
もに高剛性であって、ガイド孔のピッチズレ、すなわち
ニードル接触端部の位置ズレを防止してプローブテスト
精度の信頼性を向上させるプローブカード、特にＤＲＡ
Ｍなど高温下で使用する多ピン形態に適用して好適な垂
直型プローブカードを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】斯る本発明は、垂直型プ
ローブカードにおいて、上記下部支持板の表裏両面に炭
素繊維補強プラスチックス（ＣＦＲＰ）製の補強板を接
着し一体的に構成し、該補強板にはガイド孔を露出させ
る窓孔部を開口していることを特徴とする。本発明によ
れば、下部支持板が従来と同様なプラスチック製薄板で
あっても、それがＣＦＲＰ製の補強板により耐熱応力
性、高剛性が改善されて、高温度下で使用されても、変
形や熱膨張が抑制されガイド孔のピッチズレを防止する
ことができる。上記ＣＦＲＰは、疑似等方性を有するよ
うに配置された織物であれば、二軸織物、三軸織物、四
軸織物などその製織構造に限定されるものではないが、
コスト面と補強効果を考慮した場合に、製造安価な二軸
織物を用いることが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面により
説明すれば、図１はプローブカード１の概要を断面図で
示す。図においてプローブカード１は、プロ−バー（図
示せず）に固定され、チャック（図示せず）上に固定さ
れた被検査ウエハ２に対し相対的に移動できる。このプ
ローブカード１は、下部支持板３と、スペーサー12を介
して下部支持板３に一体化されている上部支持板５と、
ニードル４と、電気的コネクタ６と、配線基板８とによ
り構成される。

【０００８】下部支持板３は、並列状に開口した多数の
結合孔13を有し、上部支持板５も同様に、並列状に開口
した多数の結合孔14を有する。ニードル４は、上部支持
板５と下部支持板３の間にあり、前記上下支持板の結合
孔14，13に摺動可能に挿入され、上部支持板５より上面
側と下部支持板３の下面側のそれぞれに僅かに両端を突
出させている。電気的コネクタ６は、上部支持板５の上
面にあって結合孔14から突出しているニードル４の上側
先端と電気的に接触し、電気信号を伝達するリード７を
有する。配線基板８は、上下支持板５，３と電気的コネ
クタ６を支持すると同時に、プロ−バー（図示せず）に
固定されている。

【０００９】下部支持板３の前記結合孔13は、被検査ウ
エハ２上の電極（パッド）15の配列に合わせて配置さ
れ、検査時にウエハ２上の電極15に結合孔13に挿入され
ている各ニードル４の下側先端が、それぞれ個別に各電
極と電気的導通を得ることができる。上記ニードル４
は、検査時に、電極15に接触しさらに近づくことにより
押し上げられえると変形し、適度なバネ性を発揮し、上
部支持板５の結合孔14を介して互いに位置合わせされた
リード７の端面に接触し電気的導通をする。上記電気的
コネクタ６は、プラスチック等の絶縁物からなり、上部
支持板５の結合孔14の位置に合わせて細孔が穿孔されて
おり、この細孔にリード７を挿入し固定することにより
ニードル４と接触し導通を得るための電極が形成され
る。上記配線基板８は、一般的なガラス繊維入りエポキ
シ樹脂を基材とする多層配線基板であり、外周側に電極
11（一般には、パフォーマンスボードのスプリングプロ
ーブと接触するための座）が配置され、パフォーマンス
ボードを介してテスタに接続される。また、配線基板８
には、前記リード７との接続用電極９が配設され、該電
極９と電極11は、スルーホール又はビアホール及び内部
配線パターン10を介して互いに接続されている。

【００１０】上記下部支持板３は、プラスチック等の絶
縁性の薄板からなる基材21の表裏両面にそれぞれ補強板
20を接着し一体的に構成するが、その詳細を図２及び図
３を補足して説明する。下部支持板の基材21は、半導体
ウエハ２に形成されたチップ31の複数個（図では符号31
ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄの４個）を同時にテストする大き
さの矩形状部と前記スペーサー12により固定される周辺
部とからなり、厚さ０．５ｍｍからなるポリイミド系の
プラスチック製薄板を用いた場合を例示する。一例とし
て、半導体ウエハ２は、ＤＲＡＭ用のチップ31を形成し
たものであり、今、同時にテストする隣接した４個のチ
ップ（図３中、ウエハ２内の桝目一つが１個のチップを
示す）を31ａ〜31ｄとする。その各チップ31ａ〜31ｄの
電極パッドの配置例として、中央に一列に多数の電極パ
ッド32ａを所定ピッチで形成するとともに各隅部にも電
極パッド32ｂを形成した形態を図示している。

【００１１】下部支持板の基材21には、前記チップ31ａ
〜31ｄの各電極パッド32ａ，32ｂに対応するガイド孔1
3、具体的にはガイド孔列13ａ，13ｂを穿孔する。その
ガイド孔列13ａは並列する電極パッド32ａの所定ピッチ
対応して多数穿孔してなる。因みに、ガイド孔13ａ，13
ｂの孔径は０．０７ｍｍとし、ガイド孔列13ａのピッチ
は０．１ｍｍとしている。図３においては、基材21のガ
イド孔13ａ，13ｂの近傍に座グリ加工してあるが、これ
は摺動部長さとなる孔長を制限するためで、座グリはな
くともよい。

【００１２】二枚の補強板20は、下部支持板３の基材21
の表裏に同一構造のものを接着するので、説明の便宜
上、同一符号を用いて両者を説明する。補強板20は、厚
さを前記基材21より薄い０．３ｍｍ程度とし、形状が前
記基材21と同形のカーボン繊維の織物に熱硬化性樹脂
（例えば、エポキシ樹脂）を含浸させたＣＦＲＰ製のシ
ートである。この補強板20には、前記基材21の前記ガイ
ド孔列13ａ，13ｂに対応するように長尺状の窓孔部34ａ
と、矩形状の窓孔部34ｂ〜34ｄを予め開口しておく。具
体的には、窓孔部34ａは、隣接する二つのチップ31ａと
31ｂ及び31ｃと31ｄの電極パッド32ａ，32ａに対向する
ガイド孔列13ａ，31ａに亘りそれらを露出させる長尺状
に開口し、窓孔部34ｂは、各チップ31ａ〜31ｄ隅部の電
極パッド32ｂに対向するガイド孔13ｂを露出させるよう
に開口する。また窓孔部34ｃは、隣接する二つのチップ
の近接する電極パッド32ｂ，32ｂに対向するガイド孔13
ｂ，13ｂを露出させるように開口し、窓孔部34ｄは、隣
接する四つのチップの近接す電極パッド32ｂ，32ｂ，32
ｂ，32ｂに対向するガイド孔13ｂ，13ｂ，13ｂ，13ｂを
露出させるように開口する。上記窓孔部34ａ及び34ｂ〜
34ｄは、基材21のガイド孔13ａ，13ｂの上下を閉塞しな
いようにするものであり、また、補強板20の炭素繊維が
導電性を有することからガイド孔に挿通するニードル４
のガイド孔壁との摺動部４ｂとの電気的導通を回避する
ものである。

【００１３】上記補強板20はその素材をＣＦＲＰのプリ
プレグとし、プリプレグの状態にあるＣＦＲＰシートか
ら所定形状に打ち抜き又は切断加工により成形したもの
であり、そのプリプレグの状態で前記窓孔部34ａ，34ｂ
〜34ｄを開口する。この窓孔部34ａ，34ｂ〜34ｄをＣＦ
ＲＰプリプレグから開口することにより、それら窓孔部
等を容易に加工することができ、また、前記窓孔部34
ａ，34ｂ〜34ｄの開口は、ＣＦＲＰシートから補強板20
13を打ち抜き又は切断加工により成形する際に同時に加
工することでもよい。また、補強板20のＣＦＲＰの炭素
繊維には、経糸と緯糸とからなる二軸織物に製織した場
合を例示している。

【００１４】上記補強板20は、下部支持板の基材21の表
裏両面にそれぞれプリプレグ状態で、前記ガイド孔13
ａ，13ｂが前記窓孔部34ａ，34ｂ〜34ｄから露出するよ
うに重合させ、その後に、加熱、加圧して基材21に接着
させ一体構造の下部支持板３として製作する。而して、
上記下部支持板３は、補強板の接着によって耐熱応力性
に優れ高剛性が確保され、ガイド孔13のピッチが高温下
においても安定するとともに歪の発生が防止される。ま
た、カーボンファイバーの低熱膨張率により下部支持板
３の上下面に温度差があるときでも、下部支持板３は反
り等の歪がなくガイド孔13の位置安定性が保たれる。ま
た、カーボンファイバーの熱伝導性によりニードル４の
導通電流による発熱及びニードル４の被検査ウエハから
の熱伝導等による温度上昇を抑えることができる。

【００１５】なお、上記実施の形態においては、下部支
持板３についてのみ補強板20を設けた場合を説明した
が、それに限らず、上部支持板５の表裏にも同様にＣＦ
ＲＰ製の補強板20’を接着することもよく、それによ
り、ニードル４の支持構造を一層安定させることができ
る。また、実施の形態においては、補強板20は炭素繊維
織物で補強された薄板を用いているが、補強用炭素繊維
はケプラー等の高剛性と低熱膨張性の繊維なら使用可能
であり、炭素繊維に限るものではない。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、ＣＦＲＰ製補強板の接
着により下部支持板には高剛性が付与されるとともに耐
熱応力性を改善するので、高温下における歪等の変形
や、熱膨張によるガイド孔のピッチズレの発生を防止す
ることができる。したがって、この下部支持板に配列さ
れたプローブ接触端部の位置ズレがなくなり、半導体ウ
エハに形成された電極パッドとの位置合わせ精度を確保
して、高温下で多ピン形態に使用してもテスト精度を向
上させて信頼性を担保することができる。しかも、下部
支持板の素材をセラミックやインバー等を使用すること
なく、従来と同様なプラスチック製とすることができる
ので、コスト安価にして高信頼性のプローブカードを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明垂直型プローブカードの概要を示す断
面図である。

【図２】下部支持板と半導体ウエハとの対応を示す平
面図である。

【図３】下部支持板の分離斜視図を半導体ウエハと共
に示す。

【符号の説明】

１：プローブカード３：下部支持板
４：ニードル５：上部支持板８：配線基板 13，13ａ，13ｂ：ガイド孔 20：下部支持板の表裏
の補強板 21：下部支持板の基材 34ａ，34ｂ〜34ｄ：窓孔部

【手続補正書】

【提出日】平成１２年６月２０日（２０００．６．２
０）

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【課題を解決するための手段】斯る本発明は、垂直型プ
ローブカードにおいて、上記下部支持板の表裏両面に炭
素繊維補強プラスチックス（ＣＦＲＰ）製の補強板を接
着し一体的に構成し、該補強板にはガイド孔を露出させ
る窓孔部を開口していることを特徴とする。本発明によ
れば、下部支持板が従来と同様なプラスチック製薄板で
あっても、それがＣＦＲＰ製の補強板により耐熱応力
性、高剛性が改善されて、高温度下で使用されても、変
形や熱膨張が抑制されガイド孔のピッチズレを防止する
ことができる。上記ＣＦＲＰは、疑似等方性を有するよ
うに配置された織物であれば、二軸織物、三軸織物、四
軸織物などその製織構造に限定されるものではないが、
コスト面と補強効果及び組立工数を考慮した場合に、製
造安価な二軸織物を用いることが好ましい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G011 AA17 AA21 AB06 AB07 AC14 AE03 AF07 4M106 AA01 AA02 BA01 BA14 CA60 DD10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の探針用ニードルを上下両支持板の
間に配列し、その各ニードルの接続端部を上部支持板に
設けたガイド孔に挿通支持せしめて電気信号入力端子に
接続するとともに、もう一方の接触端部を下部支持板の
ガイド孔に挿通支持せしめた垂直型プローブカードにお
いて、上記下部支持板の表裏両面に炭素繊維補強プラス
チックス（ＣＦＲＰ）製の補強板を接着し一体的に構成
し、該補強板には前記ガイド孔を露出させる窓孔部を開
口していることを特徴とするプローブカード。