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JP2012093328A - Probe card - Google Patents

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JP2012093328A
JP2012093328A JP2010252288A JP2010252288A JP2012093328A JP 2012093328 A JP2012093328 A JP 2012093328A JP 2010252288 A JP2010252288 A JP 2010252288A JP 2010252288 A JP2010252288 A JP 2010252288A JP 2012093328 A JP2012093328 A JP 2012093328A
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JP2010252288A
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Japanese (ja)
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Isao Kimoto
軍生 木本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a probe card that helps solve the problems of defective contact or fracture of contact points due to relative positional deviation accompanying a temperature change, ensures satisfactory checkup of electrical characteristics of all semiconductor chips even in a broad temperature range, and moreover reduces the cost.SOLUTION: A low-cost substrate is realized by collectively fixing a reinforcing board, a metal base and a probe assembling and fixing board, all using a material whose thermal expansion coefficient is close to that of silicon wafers, connecting a probe and a wiring board to each other by only a spring force in the perpendicular direction, and using a configuration having a plurality of values of relative positions of the tips of adjacent probe connecting terminals in the lengthwise direction (X direction) and the perpendicular direction (Z direction) of the probe; furthermore, one or more probes are structured to be detachable.

Description

本発明は、LSIなどの電子デバイスの製造工程において、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体チップの回路検査に使用するプローバ装置のプローブカードに関するものである。特に、半導体チップ上に配列される回路端子(パッド)に対しウエハ状態のままプローブを接触させ、一括して半導体チップの電気的導通を測定するプロービングテストに使用するプローブカードに関する。  The present invention relates to a probe card for a prober apparatus used for circuit inspection of a plurality of semiconductor chips formed on a semiconductor wafer in a manufacturing process of an electronic device such as an LSI. In particular, the present invention relates to a probe card used for a probing test in which a probe is brought into contact with a circuit terminal (pad) arranged on a semiconductor chip in a wafer state and the electrical continuity of the semiconductor chip is collectively measured.

半導体技術の進歩に伴って電子デバイスの集積度が向上し、各半導体チップ上の電極端子(パッド)の数も増加し、それにつれてパッド面積の縮小化、パッドピッチの狭小化などによるパッド配列の微細化が進んでいる。  With the advancement of semiconductor technology, the degree of integration of electronic devices has improved, and the number of electrode terminals (pads) on each semiconductor chip has increased, and along with that, the pad area has been reduced by reducing the pad area and the pad pitch. Miniaturization is progressing.

また、半導体の更なる低コスト化を目的にシリコンウェハ径の大型化が進み、直径300mmから直径450mmへ移行しつつある。さらにウェハ状態でのLSI製品の品質確保のため、検査環境温度の広範囲化(例えば最大で−50℃〜150℃)が要求されている。  In addition, the silicon wafer diameter has been increased for the purpose of further reducing the cost of semiconductors, and the diameter is being changed from 300 mm to 450 mm. Furthermore, in order to ensure the quality of LSI products in the wafer state, a wide range of inspection environment temperatures (for example, −50 ° C. to 150 ° C. at the maximum) is required.

一方、半導体回路上のパッドをプローブ針により電気的接続を行い半導体回路の検査に用いるプローブカードにおいても、半導体技術に対応すべくプローブ配列の高密度化及び大型ウェハの一括検査の要求が高まっている。  On the other hand, in probe cards that are used for inspection of semiconductor circuits by electrically connecting pads on the semiconductor circuit with probe needles, there is an increasing demand for high-density probe arrays and batch inspection of large wafers to support semiconductor technology. Yes.

一般にプローブカードは、例えば、特開2007−3334号公報に開示されているように、一方の面にプローブが配置され、また他方の面に各プローブに電気的に接続された接続端子が配置されるセラミックス基板を複数の基板部分に分割して形成し、フレームを用いて、これら複数のセラミックス基板部分を一枚板のように一体的に保持することにより、所望の大きさのプローブ基板を得る構成となっている。  In general, a probe card has a probe arranged on one surface and a connection terminal electrically connected to each probe on the other surface as disclosed in, for example, JP-A-2007-3334. The ceramic substrate is divided into a plurality of substrate parts, and a probe substrate of a desired size is obtained by holding the plurality of ceramic substrate parts integrally like a single plate using a frame. It has a configuration.

しかしながら、特開2007−3334号公報で開示されているような構成のプローブカードでは、多層セラミックス基板を使用しているため、シリコンウェハの更なる大口径化に適用すると温度変化に伴う熱収縮による断線又は非検査電極パッドとの位置ずれの影響が顕著になってくるという問題が生じる。また、シリコンウェハの大口径化による配線数の増加に対応するため更なる多層化が必要であり、基板のコストアップに繋がるという問題が生じる。さらに、複数の基板に分割しても、多数のプローブがセラミックス基板に固着されているため、組立時における固着不良、又は、検査時におけるプローブの破損等により交換の必要が生じた場合、分割した基板に搭載した良品を含むプローブ全てを交換する必要があり、コストアップに繋がるという問題が生じる。  However, since the probe card having the structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-3334 uses a multilayer ceramic substrate, it is caused by thermal contraction accompanying a temperature change when applied to a larger diameter silicon wafer. There arises a problem that the influence of disconnection or misalignment with the non-inspection electrode pad becomes significant. Further, in order to cope with the increase in the number of wirings due to the increase in the diameter of the silicon wafer, further multilayering is necessary, resulting in a problem that the cost of the substrate is increased. Furthermore, even if it is divided into multiple substrates, since many probes are fixed to the ceramic substrate, if there is a need for replacement due to improper fixing during assembly or probe breakage during inspection, etc. It is necessary to replace all the probes including the non-defective products mounted on the substrate, which causes a problem of increasing the cost.

特開2007−3334号公報  JP 2007-3334 A

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、ウェハ上の全ての半導体チップを一括同時に検査するプローブカードにおいて、広範囲な温度変化によるシリコンウェハ上の電極パッドの変位量に追従可能なプローブ組立構造であり、かつ、組立後においても1個又は複数のプローブを交換可能な構造とすることにより、全半導体チップの電気的特性検査を確実にし、かつ安価なプローブカードを提供するものである。  The present invention has been made to solve the above problems, and in a probe card for simultaneously inspecting all semiconductor chips on a wafer, it can follow the displacement of an electrode pad on a silicon wafer due to a wide range of temperature changes. Providing a low-cost probe card with a reliable probe assembly structure and a structure in which one or a plurality of probes can be replaced even after assembly, thereby ensuring electrical characteristic inspection of all semiconductor chips. It is.

本発明は、前記課題解決のため、外縁部にテスタとの接続部及び該接続部からの配線路を有する外部接続基板と、前記外部接続基板とプローブとを接続する中間配線基板と、前記外部接続基板と概略同一の直径を有する金属基台と、複数の前記プローブを1個又は2個以上の被検査半導体チップ電極と相対する位置に規則的に配列して一体化したプローブ組立体と、1組又は2組以上の前記プローブ組立体を半導体ウェハ上の一部又は全部の被検査半導体チップ電極と相対する位置に配置固定するプローブ組立体固定板とを備え、前記補強板と前記金属基台と前記プローブ組立体固定板を一体的に固定し、前記外部接続基板を前記補強板と前記金属基台との間に固定し、前記中間配線基板を前記金属基台と前記プローブ組立体固定板との間に固定したことを基本構成とし、広範囲な温度変化による電極パッドの変位量に追従可能なプローブ組立構造とする。  In order to solve the problem, the present invention provides an external connection board having a connection portion with a tester and a wiring path from the connection portion at an outer edge, an intermediate wiring board for connecting the external connection board and the probe, and the external connection board. A metal base having substantially the same diameter as the connection substrate, and a probe assembly in which a plurality of the probes are regularly arranged and integrated at positions facing one or more semiconductor chip electrodes to be inspected; A probe assembly fixing plate for arranging and fixing one set or two or more sets of the probe assemblies at positions facing a part or all of the semiconductor chip electrodes to be inspected on the semiconductor wafer, and the reinforcing plate and the metal base A base and the probe assembly fixing plate are integrally fixed, the external connection board is fixed between the reinforcing plate and the metal base, and the intermediate wiring board is fixed to the metal base and the probe assembly. Between the board A basic structure that was boss, a probe assembly structure capable of following the displacement of the electrode pads by a wide range of temperature changes.

少なくとも前記補強板と前記金属基台とプローブ組立体固定板の熱膨張係数が半導体ウェハの熱膨張係数と近似である材料から形成されていることにより、広範囲な温度変化による電極パッドの変位量への追従を可能とする。  Since the thermal expansion coefficient of at least the reinforcing plate, the metal base, and the probe assembly fixing plate is made of a material that is close to the thermal expansion coefficient of the semiconductor wafer, the displacement of the electrode pad due to a wide range of temperature changes It is possible to follow.

前記プローブ組立体は、1個又は2個以上の支持棒に、複数の前記プローブを前記プローブの面に加工した切り欠きに装着し、前記支持棒を1個又は2個以上の固定用側板に保持固定した構成としているため、プローブの着脱を1個単位で可能にする。  The probe assembly is attached to one or two or more support rods in a notch obtained by processing a plurality of the probes on the surface of the probe, and the support rods are attached to one or more fixing side plates. Since the structure is held and fixed, the probe can be attached and detached in units of one unit.

前記プローブ組立体固定板は複数の格子状の開口部を有し、1個又は2個以上の前記開口部と前記プローブ組立体の固定用側版の一部とが嵌合又は機械的に組み合わさることにより、前記プローブ組立体が前記プローブ組立体固定板に固定される構成であるため、プローブ組立体単位での着脱を可能にする。  The probe assembly fixing plate has a plurality of lattice-shaped openings, and one or more of the openings and a part of the fixing side plate of the probe assembly are fitted or mechanically combined. Accordingly, since the probe assembly is fixed to the probe assembly fixing plate, it is possible to attach and detach the probe assembly unit.

前記中間配線基板が、前記金属基台と前記プローブ組立体固定板との間に挟まれ、前記金属基台と前記プローブ組立体固定板と共に概略等間隔ピッチで複数の位置で固定されている構成であるため、熱膨張係数の異なる中間配線基板を数箇所において強制的に固定することにより、プローブとの相対的位置ずれが少なくなり、広範囲な温度変化による電極パッドの変位量に追従可能なプローブ組立構造を可能にする。  The intermediate wiring board is sandwiched between the metal base and the probe assembly fixing plate, and is fixed at a plurality of positions at substantially equal intervals with the metal base and the probe assembly fixing plate. Therefore, by forcibly fixing intermediate wiring boards with different thermal expansion coefficients at several locations, the relative displacement from the probe is reduced, and the probe can follow the displacement of the electrode pad due to a wide range of temperature changes. Allows assembly structure.

前記中間配線基板が、1枚又は2枚以上の非導電性フィルムの表面に前記プローブ出力端子と接触する複数のパッド部と、前記パッド部から前記外部接続基板方向へ延長する配線パターン部を有する第1の配線基板と、1枚又は2枚以上の非導電性フィルムの表面に前記第1の配線基板と接続し、かつ、前記外部接続基板へ接続する複数の円周方向配線パターンを含む配線パターンを有する第2の配線基板から構成されるため、安価な配線が可能になる。  The intermediate wiring board has a plurality of pad portions that are in contact with the probe output terminals on the surface of one or more non-conductive films, and a wiring pattern portion that extends from the pad portions toward the external connection substrate. A wiring including a plurality of circumferential wiring patterns connected to the first wiring board and connected to the external connection board on the surface of the first wiring board and one or more non-conductive films Since the second wiring board having the pattern is used, inexpensive wiring is possible.

前記プローブ出力端子は垂直方向(Z方向)にバネ力を生じ、前記中間配線基板の接続パッドに対してバネの反発力にて接触し、平面方向(XY方向)には拘束されていない構成としているため、広範囲な温度変化により前記プローブと前記中間配線基板の接続パッドとの間に相対的位置ずれが生じても、断線し難いという作用が生じる。  The probe output terminal generates a spring force in the vertical direction (Z direction), contacts with the connection pad of the intermediate wiring board by the repulsive force of the spring, and is not restricted in the plane direction (XY direction). Therefore, even if a relative positional shift occurs between the probe and the connection pad of the intermediate wiring board due to a wide range of temperature changes, an effect that it is difficult to disconnect is generated.

前記プローブが、エッチングによる薄板状プローブで構成されているため、狭ピッチで配列することができ、多ピン化への対応が可能である。  Since the probe is composed of a thin plate probe formed by etching, it can be arranged at a narrow pitch, and it is possible to cope with an increase in the number of pins.

隣接した前記プローブ出力端子のプローブ長手方向(X方向)の相対位置が、概ね0.5mm以上離れた粗いピッチとなるように形成されている複数の異なる種類のプローブが存在し、又は、前記プローブ出力端子の先端の垂直方向(Z方向)位置が、前記中間配線基板の各層におけるパッド部のZ方向位置に一致するように形成されている複数の異なる種類のプローブが存在する構成としているため、プローブ出力端子近傍での配線が容易となり、安価な基板を作製できる。  There are a plurality of different types of probes formed so that the relative positions of the adjacent probe output terminals in the probe longitudinal direction (X direction) have a rough pitch of approximately 0.5 mm or more, or the probes Since there are a plurality of different types of probes formed so that the vertical direction (Z direction) position of the tip of the output terminal matches the Z direction position of the pad portion in each layer of the intermediate wiring board, Wiring near the probe output terminal is facilitated, and an inexpensive substrate can be manufactured.

前記プローブの電極パッドとの接触部近傍における断面形状より僅かに大きく、隣接するパッド方向(Y方向)におけるパッド幅と概略同一若しくは該パッド幅よりも小さい幅を有するスリット又は切り欠きを被検査半導体チップの各々のパッドの一部又は全てに対応する位置に複数配置し、該スリットにプローブ先端を挿入することによりプローブ先端位置を決定するプローブ配列用ガイドシートを有し、前記プローブ配列用ガイドシートの熱膨張係数が半導体ウェハの熱膨張係数と近似である材料から形成されている構成としているため、広範囲な温度変化による電極パッドの変位量に追従可能であり、かつ、接触回数の増加に伴うプローブ先端の位置ずれが少ないプローブ組立を可能にする。  A semiconductor device to be inspected is a slit or notch having a width slightly larger than the cross-sectional shape in the vicinity of the contact portion with the electrode pad of the probe and substantially the same as or smaller than the pad width in the adjacent pad direction (Y direction). A plurality of probe arrangement guide sheets which are arranged at positions corresponding to some or all of the pads of the chip and determine the probe tip position by inserting the probe tip into the slit, the probe arrangement guide sheet; Since the thermal expansion coefficient is made of a material that is similar to the thermal expansion coefficient of the semiconductor wafer, it can follow the displacement of the electrode pad due to a wide range of temperature changes, and the number of contacts increases. Probe assembly with little displacement of the probe tip is possible.

前記プローブが前記支持棒を挿入する切り欠きを有し、前記切り欠きの開放幅(Z方向幅)が、前記切り欠きが嵌合する前記支持棒のZ方向高さより僅かに大きく、前記切り欠きの開放端側よりXY平面に沿って一方向より前記支持棒を挿入可能な構成としているため、組立後であっても個々のプローブの着脱が可能となる。  The probe has a notch for inserting the support rod, and an opening width (Z-direction width) of the notch is slightly larger than a Z-direction height of the support rod into which the notch is fitted, and the notch Since the support rod can be inserted from one direction along the XY plane from the open end side of each, the individual probes can be attached and detached even after assembly.

本発明のプローブカードによれば、大型ウェハ上の全ての半導体チップを一括同時に検査するプローブカードにおいて、プローブ先端位置をシリコンウェハの熱収縮に追従可能な構成としたため、温度変化に伴う相対的位置ずれによる接触不良や接続点の破断等の問題を解決し、広範囲な温度範囲でも全半導体チップの電気的特性検査を確実にし、かつ、組立後においても1個又は複数のプローブを交換可能な構造とすることにより、安価なプローブカードを提供できるという効果が生じる。  According to the probe card of the present invention, in the probe card for inspecting all the semiconductor chips on the large wafer at the same time, the probe tip position is configured to follow the thermal contraction of the silicon wafer, so that the relative position according to the temperature change A structure that solves problems such as contact failure due to misalignment and breakage of connection points, ensures electrical characteristic inspection of all semiconductor chips even in a wide temperature range, and allows one or more probes to be replaced even after assembly As a result, an effect of providing an inexpensive probe card is produced.

本発明の第1の実施の形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 1st Embodiment of this invention. 図1の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of FIG. 本発明の実施の形態を示すプローブカード全体の断面図である。It is sectional drawing of the whole probe card which shows embodiment of this invention. 本発明の実施の形態を示すプローブカードの正面図である。It is a front view of the probe card which shows embodiment of this invention. 図4の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of FIG. 図3の外周部の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the outer peripheral part of FIG. 図3の外周部の部分断面詳細図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional detail view of the outer periphery of FIG. 3. 図7の部分詳細図である。FIG. 8 is a partial detail view of FIG. 7. 本発明の第2の実施の形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 2nd Embodiment of this invention. 図9に係る外周部の部分断面詳細図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional detail view of an outer peripheral portion according to FIG. 9. 本発明の第2の実施の形態を示す部分図である。It is a fragmentary figure which shows the 2nd Embodiment of this invention. 図10に係る部分詳細図である。FIG. 11 is a partial detail view according to FIG. 10. 本発明の実施の形態に係る全体動作説明図である。It is a whole operation explanatory view concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係る部分動作説明図である。It is a partial operation explanatory view concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係る部分動作説明図である。It is a partial operation explanatory view concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係る部分動作説明図である。It is a partial operation explanatory view concerning an embodiment of the invention.

本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態を示す図で、プローブカードの概略構造を示す斜視図、図2は、プローブの取付け状態を詳細に示す図1の部分拡大図、図3はプローブカード全体の断面図、図4はプローブカードをウェハ側から見た全体図である。なお、図1以降の各図(全てではないが、大部分の図)においてX,Y,Zの一部又は全部の軸が記載されているが、これはそれぞれの図中におけるXYZ三次元直交座標系の軸を表す。  Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention, a perspective view showing a schematic structure of a probe card, FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1 showing a probe mounting state in detail, and FIG. 3 is a probe FIG. 4 is an overall view of the probe card as viewed from the wafer side. In addition, some or all of the axes of X, Y, and Z are described in each figure after FIG. 1 (most, if not all, figures). This is XYZ three-dimensional orthogonal in each figure. Represents an axis in the coordinate system.

(全体構成)
図1乃至図4において、100は本発明の実施形態を示すプローブカードで、プローバ(図示せず)のホルダ101上に設置され、被検査ウェハ102上の電極パッド103に接触させることにより検査が実施される。104はテスタ信号を送受するポゴピン群、6は外縁部に前記ポゴピン104との接続部61(例えばランド)及び前記接続部61からの配線路(スルーホールを含む)を有する外部接続基板、5は前記外部接続基板6と概略同一の直径を有する金属基台であり、前記接続部61に相当する位置に開口部51が設けられ、前記外部接続基板6と固定されている。4は前記外部接続基板6と複数のプローブ1とを接続する中間配線基板である。3はプローブ組立体固定板で、後述するプローブ組立体を配置固定する格子状の複数の開口部31を有する。
(overall structure)
1 to 4, reference numeral 100 denotes a probe card showing an embodiment of the present invention. The probe card is installed on a prober (not shown) holder 101 and inspected by contacting an electrode pad 103 on a wafer 102 to be inspected. To be implemented. 104 is a group of pogo pins for transmitting and receiving tester signals, 6 is an external connection board having a connection part 61 (for example, a land) to the pogo pin 104 and a wiring path (including a through hole) from the connection part 61 on the outer edge part, It is a metal base having substantially the same diameter as the external connection board 6, and an opening 51 is provided at a position corresponding to the connection part 61, and is fixed to the external connection board 6. Reference numeral 4 denotes an intermediate wiring board for connecting the external connection board 6 and the plurality of probes 1. Reference numeral 3 denotes a probe assembly fixing plate having a plurality of lattice-shaped openings 31 for arranging and fixing a probe assembly to be described later.

2は、図2(a)及び図2(b)に詳細に示すように複数のプローブ1を1個又は2個以上の被検査半導体チップ電極と相対する位置に規則的に配列して一体化したプローブ組立体であり、1組又は2組以上の前記プローブ組立体2を半導体ウェハ上の一部又は全部の被検査半導体チップ電極と相対する位置に、前記プローブ組立体固定板3に配置固定される。  2, as shown in detail in FIGS. 2 (a) and 2 (b), a plurality of probes 1 are regularly arranged and integrated at positions facing one or more semiconductor chip electrodes to be inspected. One or two or more sets of the probe assemblies 2 are arranged and fixed on the probe assembly fixing plate 3 at positions facing part or all of the semiconductor chip electrodes to be inspected on the semiconductor wafer. Is done.

8はプローブ1の先端位置を決定するためのプローブ先端ガイド板で、前記プローブ1の先端部を挿入するスリット81が設けられて、リング52を介して適当な高さに固定されている。一方、プローブカード全体の強度を保持するための補強板7を、前記外部接続基板の反対側に設置している。  A probe tip guide plate 8 for determining the tip position of the probe 1 is provided with a slit 81 into which the tip of the probe 1 is inserted, and is fixed to an appropriate height via a ring 52. On the other hand, a reinforcing plate 7 for maintaining the strength of the entire probe card is installed on the opposite side of the external connection board.

(プローブ組立体)
図2はプローブ組立体2の構成を示す説明図である。図2(a)及び図2(b)において、21は支持棒、22は固定用側板を示す。複数の前記プローブ1を支持棒21に順次挿入し、被検査半導体チップの電極パッドと相対する位置に規則的に配列して固定したものを複数の固定用側板22に固定することにより、プローブ組立体2を構成する。これにより1個又は2個以上の被検査半導体のチップ電極群と相対する位置に規則的に配列して一体化したプローブ組立体2とすることができる。図は、5本のプローブを設置した支持棒を2本固定用側板22に取付け、1つのプローブ組立体の構成要素とした事例を示すが、プローブの数又は支持棒の数はこれに限定されるものではない。
(Probe assembly)
FIG. 2 is an explanatory view showing the configuration of the probe assembly 2. 2 (a) and 2 (b), 21 indicates a support rod, and 22 indicates a fixing side plate. A plurality of the probes 1 are sequentially inserted into the support rod 21, and fixed and arranged regularly at positions facing the electrode pads of the semiconductor chip to be inspected, and fixed to the plurality of fixing side plates 22. A solid 2 is formed. Thereby, it is possible to obtain a probe assembly 2 that is regularly arranged and integrated at a position facing one or more chip electrode groups of semiconductors to be inspected. The figure shows an example in which two support bars on which five probes are installed are attached to the fixing side plate 22 as a component of one probe assembly, but the number of probes or the number of support bars is limited to this. It is not something.

(プローブ組立体固定板)
図1及び図2(b)に示すように、前記プローブ組立体固定板3の格子状の開口部31に複数の前記プローブ組立体2を半導体ウェハ上の一部又は全部の被検査半導体チップ電極103と相対する位置になるように配置固定することにより、全数のプローブを所定の位置に設置することができる。前記プローブ組立体2とプローブ組立体固定板3との固定方法は、ネジ止め又は機械的な嵌合等により実施可能である。
(Probe assembly fixing plate)
As shown in FIGS. 1 and 2 (b), a plurality of the probe assemblies 2 are placed in a lattice-shaped opening 31 of the probe assembly fixing plate 3 or a part or all of the semiconductor chip electrodes to be inspected on the semiconductor wafer. By arranging and fixing so as to be in a position opposite to 103, all the probes can be installed at predetermined positions. The probe assembly 2 and the probe assembly fixing plate 3 can be fixed by screwing or mechanical fitting.

図5は図4におけるプローブの取付け状態の例を詳細に示す部分拡大図である。図5において、20は1組の前記プローブ組立体を示す。本図示例では、6×4個の被検査チップ105(斜線部が1個のLSIチップに相当)の検査を対象とするプローブ組立体を構成している。前記プローブ組立体2における前記プローブ1の搭載数は、対象となるLSIの大きさ、電極パッド配列等により任意に選択可能である。  FIG. 5 is a partially enlarged view showing in detail an example of the probe mounting state in FIG. In FIG. 5, reference numeral 20 denotes a set of the probe assemblies. In the illustrated example, a probe assembly for inspecting 6 × 4 chips to be inspected 105 (the hatched portion corresponds to one LSI chip) is configured. The number of the probes 1 mounted on the probe assembly 2 can be arbitrarily selected according to the size of the target LSI, the electrode pad arrangement, and the like.

図6は、図3のA部に相当するプローブカードの外周部における部分断面図を示し、プローブの構造及びプローブからテスタへの接続構造を説明するものである。図7は、さらに前記プローブ1との関係を詳細に示した部分断面図である。  FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the outer peripheral portion of the probe card corresponding to the portion A in FIG. 3, and illustrates the structure of the probe and the connection structure from the probe to the tester. FIG. 7 is a partial sectional view showing the relationship with the probe 1 in detail.

(プローブ構造)
図7において前記プローブ1の構造及び接続関係を説明する。金属箔11が接着された樹脂フィルム12を使用し、前記金属箔11をエッチング加工して樹脂フィルム上にプローブ機能である平行バネ部13Aを含む導電体から成る導電パターン17を形成し、前記平行バネ部13Aの反対側の辺から突き出した導電体を同様に平行ばね部13Bとし、中間配線基板4への出力端子18を設けている。
(Probe structure)
The structure and connection relationship of the probe 1 will be described with reference to FIG. Using the resin film 12 to which the metal foil 11 is adhered, the metal foil 11 is etched to form a conductive pattern 17 made of a conductor including a parallel spring portion 13A serving as a probe function on the resin film. Similarly, the conductor protruding from the opposite side of the spring portion 13A is a parallel spring portion 13B, and an output terminal 18 to the intermediate wiring board 4 is provided.

電極パッド103と接触するプローブ機能としての前記平行バネ部13Aは、垂直プローブ14、2つの平行梁15a、15b、固定部16による平行四辺形バネを形成し、電極パッド103が垂直プローブ14の先端部14Aと接触を開始し、さらに押圧力が増加すると前記垂直プローブ14が垂直方向(Z方向)にバネ力を生じ、この間に電極パッド103と電気的導通が行われる。  The parallel spring portion 13A as a probe function to contact the electrode pad 103 forms a parallelogram spring by the vertical probe 14, the two parallel beams 15a and 15b, and the fixing portion 16, and the electrode pad 103 is the tip of the vertical probe 14. When contact with the portion 14A is started and the pressing force is further increased, the vertical probe 14 generates a spring force in the vertical direction (Z direction), and electrical conduction with the electrode pad 103 is performed during this time.

同様に、前記出力端子18は、平行梁15c、15dから成る平行バネ部13Bを構成している。前記中間配線基板4に固定する際に垂直方向(Z方向)にバネ力を生じ、前記中間配線基板4のパッド42に対してバネの反発力にて接触することにより前記配線基板との電気的導通が行われる。この前記出力端子18の前記中間配線基板のパッド42に対するバネ荷重は、プローブ組立体2のプローブ組立体固定板3への固定終了後、常時負荷されている。  Similarly, the output terminal 18 constitutes a parallel spring portion 13B composed of parallel beams 15c and 15d. When fixing to the intermediate wiring board 4, a spring force is generated in the vertical direction (Z direction), and contact with the pad 42 of the intermediate wiring board 4 by the repulsive force of the spring makes electrical contact with the wiring board. Conduction is performed. The spring load of the output terminal 18 to the pad 42 of the intermediate wiring board is always applied after the probe assembly 2 is fixed to the probe assembly fixing plate 3.

(プローブの取付け構造1)
図15において、プローブ1を支持棒21に取り付ける方法を説明する。図15(a)に示すように、プローブ1に設けた切り欠き19の上下の銅箔部17A、17Bに、切り欠き19の開口側に延長してストッパー191A、191Bを設けている。ストッパー191A、191Bは銅箔部17A、17Bをそれぞれ支点として平面YZ方向に微小範囲におけるバネ力による回転動作Ma、Mbが生じる。
(Probe mounting structure 1)
In FIG. 15, a method of attaching the probe 1 to the support bar 21 will be described. As shown in FIG. 15A, stoppers 191 </ b> A and 191 </ b> B are provided on the upper and lower copper foil portions 17 </ b> A and 17 </ b> B of the notch 19 provided in the probe 1 so as to extend to the opening side of the notch 19. The stoppers 191A and 191B have rotational movements Ma and Mb by spring force in a minute range in the plane YZ direction with the copper foil portions 17A and 17B as fulcrums, respectively.

(支持棒の溝)
また、図15(a)に示すように、支持棒21の前記プローブ1と接する1つの側面21aにプローブ1が所定の位置に設置できるように、あらかじめ溝24を設けて、より正確な位置にプローブを配置することが可能である。図の例では1つの側面21aのみに溝が設けられているが、前記プローブ1と接する他の側面12b又は12cに溝を設けてもよい。
(Groove of support bar)
Further, as shown in FIG. 15 (a), a groove 24 is provided in advance so that the probe 1 can be installed at a predetermined position on one side surface 21a of the support bar 21 in contact with the probe 1. It is possible to place a probe. In the example shown in the figure, the groove is provided only on one side surface 21a, but the groove may be provided on the other side surface 12b or 12c in contact with the probe 1.

(プローブの着脱)
図15にて、プローブ1と支持棒21との着脱動作を説明する。図15(a)において、切り欠き19の開口幅W1は支持棒21のZ方向高さWrより僅かに大きく設定され、ストッパーの先端部192A、192Bの距離Wsは、Wrよりも僅かに小さく設定されている。
(Probe attachment / detachment)
The attachment / detachment operation between the probe 1 and the support bar 21 will be described with reference to FIG. In FIG. 15A, the opening width W1 of the notch 19 is set to be slightly larger than the height Wr in the Z direction of the support bar 21, and the distance Ws between the tip portions 192A and 192B of the stopper is set to be slightly smaller than Wr. Has been.

前記プローブ1が支持棒21に挿入される際にストッパー191A、191Bが上下に押し広げられ、図15(b)に示すように、支持棒21の挿入が完了した時点でストッパー191A、191Bがそのバネ力の反発により元の相対距離Wsに戻り、支持棒21をロックすることになる。さらに、一度挿入組立を行ったプローブ1が破損等による事故が発生した場合、治具等を用いてストッパー191A、191Bを上下に再び押し広げることにより、前記プローブ1の着脱交換が可能となる。  When the probe 1 is inserted into the support bar 21, the stoppers 191A and 191B are pushed up and down. As shown in FIG. 15B, when the insertion of the support bar 21 is completed, the stoppers 191A and 191B Returning to the original relative distance Ws by the repulsion of the spring force, the support bar 21 is locked. Further, when an accident due to damage or the like occurs in the probe 1 once inserted and assembled, the probe 1 can be attached and detached by pushing the stoppers 191A and 191B up and down again using a jig or the like.

この構造により、前記プローブ1の平面方向(XZ平面方向)のみの動作で着脱が可能であるため、図15(c)に示すように、組立後においても1つのプローブのみを着脱交換することが可能である。  With this structure, the probe 1 can be attached and detached only by the operation in the plane direction (XZ plane direction). Therefore, as shown in FIG. 15C, only one probe can be attached and detached after assembly. Is possible.

(プローブの取付け構造2)
図16において、プローブを支持棒に取り付ける他の実施例を説明する。図16(a)に示すように、プローブ10Dに開口幅W1の切り欠き19aと前記開口幅19aよりも小さい開口幅W2の切り欠き19bを設け、前記切り欠き19a、19bの上下の銅箔部17A、17Bに、前記切り欠き19aの開口側に延長してストッパー191A、191Bを設けている。ストッパー191A、191Bは銅箔部17A、17Bをそれぞれ支点として平面YZ方向に微小範囲におけるバネ力による回転動作Ma、Mbが生じる。
(Probe mounting structure 2)
In FIG. 16, another embodiment in which the probe is attached to the support rod will be described. As shown in FIG. 16A, the probe 10D is provided with a notch 19a having an opening width W1 and a notch 19b having an opening width W2 smaller than the opening width 19a, and copper foil portions above and below the notches 19a and 19b. 17A and 17B are provided with stoppers 191A and 191B extending to the opening side of the notch 19a. The stoppers 191A and 191B have rotational movements Ma and Mb by spring force in a minute range in the plane YZ direction with the copper foil portions 17A and 17B as fulcrums, respectively.

また、図16(a)に示すように、支持棒211は前記プローブ10Dの前記切り欠き19a、19bと接するようにZ方向高さがそれぞれWra、Wrbの外形形状を有する。Z方向高さがWraである側面211a及び211c(図示省略)にはあらかじめ溝242を設け、Z方向高さがWrbである側面211b及び211d(図示省略)には溝241を設け、前述の実施例と同様に、所定の溝に前記プローブ10Dを挿入し、図16(b)に示しように挿入が完了した時点でストッパー191A、191Bがそのバネ力の反発により元の相対距離Wsに戻り、支持棒211をロックすることになる。  Further, as shown in FIG. 16A, the support bar 211 has outer shapes having Wra and Wrb heights in the Z direction so as to be in contact with the notches 19a and 19b of the probe 10D. The grooves 242 are provided in advance on the side surfaces 211a and 211c (not shown) whose height in the Z direction is Wra, and the grooves 241 are provided in the side surfaces 211b and 211d (not shown) whose height in the Z direction is Wrb. Similarly to the example, the probe 10D is inserted into a predetermined groove, and when the insertion is completed as shown in FIG. 16B, the stoppers 191A and 191B return to the original relative distance Ws due to the repulsion of the spring force, The support bar 211 is locked.

(支持棒の溝)
図16(c)は、前記溝241及び242の詳細を示すものである。前記溝241はその隣接ピッチPfが非常に狭いプローブ配列(概ねPf=25μm以下)に使用する溝であり、前記溝242はその隣接ピッチPwが比較的大きいプローブ配列(概ねPw=200μm以上)に使用する溝である。ピッチが大きい前記溝242は支持棒211の金属材に直接エッチング又はレーザ切削加工等の手段により形成可能であるが、狭ピッチの前記溝241は、ガラスへの応力印加による微細エッチング加工(例えば、特開2009−190908号公報)等により形成可能であり、あらかじめ微細加工したガラス材を前記支持棒の側面211b及び211dに貼り付けることにより作製することができる。
(Groove of support bar)
FIG. 16C shows the details of the grooves 241 and 242. The groove 241 is a groove used for a probe array having a very narrow adjacent pitch Pf (approximately Pf = 25 μm or less), and the groove 242 is a probe array having a relatively large adjacent pitch Pw (approximately Pw = 200 μm or more). This is the groove to be used. The groove 242 having a large pitch can be formed on the metal material of the support rod 211 by means such as direct etching or laser cutting, but the groove 241 having a narrow pitch is formed by fine etching by applying stress to glass (for example, JP, 2009-190908, A) etc., and it can produce by pasting the glass material which carried out fine processing beforehand on the side surfaces 211b and 211d of the above-mentioned support rod.

(プローブの取付け−3態様)
前述した支持棒211を使用したプローブの取付けに関する実施例を、図16(e)〜図16(g)にて詳細に説明する。図において、前記支持棒211のZ方向高さをWra、Wrb、前記側面211a及び211cの前記溝242の実効底面(プローブが通過可能な面、以下同じ。)間距離をWr1、前記側面211b及び211dの前記溝241の実効底面間距離をWr2、前記プローブ10Dのストッパー先端間距離をWs、前記切り欠き19aの開口幅をW1、前記切り欠き19bの開口幅をW2とする。前記ストッパーの先端間距離Wsは、前記溝242の実効底面間距離Wr1よりも僅かに小さく設定されており、全ての実施例に共通である。
(Probe attachment-3 modes)
An embodiment relating to the mounting of the probe using the above-described support bar 211 will be described in detail with reference to FIGS. 16 (e) to 16 (g). In the figure, the height of the support bar 211 in the Z direction is Wra, Wrb, and the distance between the effective bottom surfaces (surfaces through which the probe can pass, the same applies hereinafter) of the grooves 242 of the side surfaces 211a and 211c is Wr1, the side surfaces 211b and The distance between effective bottom surfaces of the groove 241 of 211d is Wr2, the distance between the stopper tips of the probe 10D is Ws, the opening width of the notch 19a is W1, and the opening width of the notch 19b is W2. The distance Ws between the tips of the stoppers is set slightly smaller than the effective distance Wr1 between the bottom surfaces of the grooves 242, and is common to all the embodiments.

図16(e)は、隣接ピッチが比較的大きいプローブ配列のみの場合の寸法関係を示す図である。本実施例では、Wra>W1>Wr1、かつ、W2>Wrbとなり、前記溝242のみを使用することにより、比較的大きいピッチのプローブ配列専用の支持棒となる。  FIG. 16E is a diagram showing a dimensional relationship in the case of only a probe array having a relatively large adjacent pitch. In this embodiment, Wra> W1> Wr1 and W2> Wrb, and by using only the groove 242, a support rod dedicated to the probe array with a relatively large pitch is obtained.

図16(f)は、隣接ピッチが狭いプローブ配列のみの場合の寸法関係を示す図である。本実施例では、W1>Wra、かつ、Wrb>W2>Wr2となり、前記溝241のみを使用することにより、図16(d)に示すような非常に狭いピッチのプローブ配列専用の支持棒となる。  FIG. 16F is a diagram showing a dimensional relationship in the case of only a probe array with a narrow adjacent pitch. In this embodiment, W1> Wra and Wrb> W2> Wr2, and by using only the groove 241, a support rod dedicated to the probe arrangement with a very narrow pitch as shown in FIG. .

図16(g)は、前記溝241及び前記溝242を使用した場合の寸法関係を示す図である。本実施例では、Wra>W1>Wr1、かつ、Wrb>W2>Wr2となり、前記溝241と242の両方を使用することになる。これにより、狭ピッチと粗いピッチが混在するプローブ配列にも使用することが可能となる。また、隣接ピッチが狭いプローブ配列のみの場合においても、ある周期又は信号機能単位ごとに前記溝242を通過させることにより、ピン配列番号の確認が容易になり組立中又は組立後における誤配列の防止に繋がるという効果が生じる。  FIG. 16G is a diagram showing a dimensional relationship when the groove 241 and the groove 242 are used. In this embodiment, Wra> W1> Wr1 and Wrb> W2> Wr2, and both the grooves 241 and 242 are used. Thereby, it can be used for a probe arrangement in which a narrow pitch and a coarse pitch are mixed. Further, even in the case of only a probe arrangement with a narrow adjacent pitch, the pin arrangement number can be easily confirmed by passing the groove 242 for every certain period or signal function unit, thereby preventing erroneous arrangement during or after assembly. The effect of being connected to occurs.

また、本実施例では、前記プローブ10Dの平面方向(XZ平面方向)のみの動作で着脱が可能であるため、図16(d)に示すように、隣接したプローブが狭ピッチで配置された状態であっても、1つのプローブのみを着脱交換することが可能である。  Further, in this embodiment, since the probe 10D can be attached and detached only by the operation in the plane direction (XZ plane direction), as shown in FIG. 16D, the adjacent probes are arranged at a narrow pitch. Even so, it is possible to replace only one probe.

以上説明した実施例の前記支持棒211により、狭ピッチのプローブ配列(例えば液晶ドライバLSI等)や狭ピッチと粗いピッチが混在するプローブ配列(例えばロジックLSI等)にも使用することが可能となる。  The support rod 211 of the embodiment described above can be used for a narrow pitch probe array (for example, a liquid crystal driver LSI) and a probe array (for example, a logic LSI) in which a narrow pitch and a coarse pitch are mixed. .

(プローブ;樹脂フィルム無し)
本事例のプローブは金属箔が接着された樹脂フィルムを使用し、前記金属箔をエッチング加工する製造方法を例示したが、樹脂フィルムを使用せず、金属箔のみのプローブにも適用可能である。
(Probe; no resin film)
The probe in this example uses a resin film to which a metal foil is bonded and illustrates a manufacturing method in which the metal foil is etched. However, the probe can be applied to a probe having only a metal foil without using a resin film.

(接続構成)
図6乃至図8により、前記プローブ1からテスタ信号のインタフェースとなる前記ポゴピン104に至る接続構造について説明する。
(Connection configuration)
A connection structure from the probe 1 to the pogo pin 104 serving as a tester signal interface will be described with reference to FIGS.

(中間配線基板;基本構成)
図7及び図8において、前記中間配線基板4の基本構成を詳細に説明する。図8(a)に示すように、前記中間配線基板4は、ポリイミド等の非導電性フィルム41Aの両面に銅箔が接着された両面2層フレキシブル基板を基本単位とするものである。
(Intermediate wiring board; basic configuration)
7 and 8, the basic configuration of the intermediate wiring board 4 will be described in detail. As shown in FIG. 8A, the intermediate wiring board 4 is based on a double-sided two-layer flexible board in which a copper foil is bonded to both sides of a non-conductive film 41A such as polyimide.

図7及び図8(b)において、片方の銅箔面41B1に前記プローブ出力端子18先端と接触する複数のパッド42−1乃至42−3と、前記パッド42−1乃至42−3から前記ポゴピン104との接続部61のある外縁方向へ延長し、該当する前記外部接続基板のスルーホール64へ接続する配線パターン43−1乃至43−3、及び反対側の銅箔面41B2に接続するためのスルーホール群44をエッチングにより形成する。銅箔面41B2には、必要に応じ銅箔のベタパターンをエッチングし、配線パターン43−1乃至43−3との寸法関係によりインピーダンス整合を確保することが可能である。基板の厚さは一例として、銅箔の厚さとして35μm、非導電性フィルムであるポリイミドの厚さとして25μmが一般的である。以上のような構成による配線パターンを全てのプローブに対して配線した中間配線基板4を作製し、対応する前記外部接続基板のスルーホール64と接続ピン等の半田付け又は圧入により接続することにより、プローブ1とポゴピン104との電気的接続が可能となる。  7 and 8B, a plurality of pads 42-1 to 42-3 that are in contact with the tip of the probe output terminal 18 on one copper foil surface 41B1, and the pogo pins from the pads 42-1 to 42-3. 104 extending in the direction of the outer edge where the connecting portion 61 is connected to the wiring pattern 43-1 to 43-3 connected to the through hole 64 of the corresponding external connection board, and the copper foil surface 41B2 on the opposite side The through hole group 44 is formed by etching. On the copper foil surface 41B2, a solid pattern of the copper foil can be etched as necessary, and impedance matching can be ensured by the dimensional relationship with the wiring patterns 43-1 to 43-3. As an example, the thickness of the substrate is generally 35 μm as the thickness of the copper foil and 25 μm as the thickness of the polyimide which is a non-conductive film. By producing the intermediate wiring board 4 in which the wiring pattern having the above configuration is wired to all the probes, and connecting the corresponding through hole 64 of the external connection board by soldering or press-fitting a connection pin or the like, Electrical connection between the probe 1 and the pogo pin 104 becomes possible.

(中間配線基板;多ピン配線)
図9は、本発明の第2の実施例を示す部分斜視図である。ウェハ全面一括型のプローブカードでは、ピン数が1万本から将来は数万本にも達すると予測されている。ピン数が増加した場合は当然のことながら中間配線基板が複数枚多層に必要である。その場合の構成例を図9及び図10に示す。
(Intermediate wiring board; multi-pin wiring)
FIG. 9 is a partial perspective view showing a second embodiment of the present invention. In the whole wafer batch type probe card, it is predicted that the number of pins will increase from 10,000 to tens of thousands in the future. When the number of pins is increased, it is natural that a plurality of intermediate wiring boards are required in multiple layers. A configuration example in that case is shown in FIGS.

図9において、45A、45B、45Cは外縁方向配線用基板であり、前述した基本構成を有する基板である。46は円周方向配線用基板で、円周方向に複数の配線パターン並びに前記配線パターンから外部接続基板6との接続用スルーホールの位置まで延長する配線パターン、並びに各々の前記外縁方向配線用基板45との接続用スルーホールを有する。前記外縁方向配線用基板45A、45B、45Cと前記円周方向配線用基板46とをそれぞれ絶縁用フィルム(図示せず)を介して重ね合わせ、円周方向配線用基板46のそれぞれ対応するスルーホールに接続ピン等の半田付け又は圧入により電気的接続を行う。電気的接続を行った後、前記プローブ組立体固定板3と前記金属基台5との間に挟み、ねじ止め等の手段により固定し一体化するものである。  In FIG. 9, reference numerals 45A, 45B, and 45C denote outer edge direction wiring boards, which are boards having the basic configuration described above. 46 is a circumferential wiring board, a plurality of wiring patterns in the circumferential direction, a wiring pattern extending from the wiring pattern to the position of a through hole for connection to the external connection board 6, and each of the outer edge wiring boards And a through hole for connection to 45. The outer edge direction wiring boards 45A, 45B, 45C and the circumferential direction wiring board 46 are overlapped with each other via an insulating film (not shown), and the corresponding through holes of the circumferential direction wiring board 46 are respectively provided. Electrical connection is made by soldering or press-fitting a connection pin or the like. After the electrical connection is made, the probe assembly fixing plate 3 and the metal base 5 are sandwiched and fixed and integrated by means such as screws.

(プローブから外部接続基板へ接続詳細説明)
図10乃至図12にて、プローブ1からテスタ信号のインタフェースとなるポゴピン104に至る接続構造について説明する。図10は、プローブからポゴピンに至る接続構造を説明した断面詳細図であり、図11は、プローブ1の出力端子18の先端座標の寸法関係を示す図であり、図12は、前記外縁方向配線用基板45A、45B、45Cと前記円周方向配線用基板46とを各々絶縁用フィルム47を介して重ね合わせたときの前記中間配線基板4の部分詳細図を示す。
(Detailed connection from probe to external connection board)
A connection structure from the probe 1 to the pogo pin 104 serving as an interface for a tester signal will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a detailed cross-sectional view illustrating the connection structure from the probe to the pogo pin, FIG. 11 is a diagram showing the dimensional relationship of the tip coordinates of the output terminal 18 of the probe 1, and FIG. FIG. 4 is a partial detail view of the intermediate wiring board 4 when the substrates 45A, 45B, 45C for use and the circumferential wiring board 46 are overlapped with an insulating film 47, respectively.

(プローブのX、Z方向段差接続)
図10乃至図12において、外縁方向配線用基板45A、45B、45Cとそれぞれに対応するプローブとの接続方法について説明する。電極パッド103A、103B、103Cに対応するプローブ10A、10B、10Cの出力端子を18A、18B、18Cとする。各々のプローブを製造する際、あらかじめ出力端子18A、18B、18Cが図11に示す寸法関係となるように外形設計する。各々外形の異なるプローブであっても同一の金属箔上で一括エッチングすることにより安価に製造可能である。
(Probe step connection in X and Z directions)
10 to 12, a method for connecting the outer edge direction wiring boards 45A, 45B, and 45C to the corresponding probes will be described. The output terminals of the probes 10A, 10B, and 10C corresponding to the electrode pads 103A, 103B, and 103C are 18A, 18B, and 18C. When manufacturing each probe, the outer shape is designed in advance so that the output terminals 18A, 18B, and 18C have the dimensional relationship shown in FIG. Even probes having different external shapes can be manufactured at low cost by performing batch etching on the same metal foil.

図10乃至図12の例では、出力端子18Aに対し、出力端子18

Figure 2012093328
ずらした位置に設置されている。X方向に先端位置をずらすことにより電極パッド103A,103B、103Cが非常に狭ピッチ(例えば50μm)で近接されていたとしても、プローブの出力端子18A、18B、18Cは安価な樹脂基板での最小スルーホールピッチ(例えば0.5mmピッチ)で配置することが可能である。また、Z方向に先端位置をずらすことにより対応する各基板にスルーホール接続することなく直接プローブの出力端子から外縁方向配線用基板45に接続が可能となる。これにより、狭ピッチかつ多ピンのプローブから外部接続基板への配線が容易となる。10 to 12, the output terminal 18A is compared with the output terminal 18A.
Figure 2012093328
It is installed at a shifted position. Even if the electrode pads 103A, 103B, and 103C are close to each other with a very narrow pitch (for example, 50 μm) by shifting the tip position in the X direction, the probe output terminals 18A, 18B, and 18C are the smallest in an inexpensive resin substrate. It is possible to arrange with a through hole pitch (for example, 0.5 mm pitch). Further, by shifting the tip position in the Z direction, it is possible to connect directly from the output terminal of the probe to the outer edge direction wiring substrate 45 without connecting through holes to the corresponding substrates. This facilitates wiring from a narrow pitch, multi-pin probe to the external connection board.

(外部接続基板の構成)
図6、図7及び図10に示すように、前記外部接続基板6には、テスタ信号のインタフェースとなるポゴピン104と接触するランド群63、及び前記ランド群63の近傍に外部接続基板6の反対側へ接続する配線路としてのスルーホール64を有する。前記中間接続基板4と前記外部接続基板6との電気的接続は、対応するスルーホールを介して接続ピンによる半田付け又は圧入等により接続する。
(Configuration of external connection board)
As shown in FIGS. 6, 7, and 10, the external connection board 6 includes a land group 63 in contact with the pogo pin 104 serving as an interface for a tester signal, and a land group 63 in the vicinity of the land group 63 opposite to the external connection board 6. It has a through hole 64 as a wiring path connected to the side. The intermediate connection board 4 and the external connection board 6 are electrically connected by soldering or press-fitting with a connection pin through a corresponding through hole.

図10及び図12において、プローブから外部接続基板への接続を詳細に説明する。電極パッド103Aにプローブ10Aの先端部が接触すると、テスト信号の電気的導通が開始される。プローブの出力端子18Aの先端が、第1の外縁方向配線用基板45Aのパッド42Aに接続されているため、電気信号はパッド42Aから外縁部へ配線パターン43Aによって円周方向配線用基板46の直下からスルーホール44Aを経由し、円周方向配線用基板46の一つの円周方向配線461Aに接続され、さらに外部接続基板6の該当するポゴピン用ランド631Aの近傍から前記ランド631Aへ接続するスルーホール641Aへ配線パターンを経由し、前記ランド631Aに接続される。  10 and 12, the connection from the probe to the external connection substrate will be described in detail. When the tip of the probe 10A comes into contact with the electrode pad 103A, the electrical conduction of the test signal is started. Since the tip of the output terminal 18A of the probe is connected to the pad 42A of the first outer edge direction wiring board 45A, an electric signal is directly below the circumferential direction wiring board 46 by the wiring pattern 43A from the pad 42A to the outer edge portion. Is connected to one circumferential wiring 461A of the circumferential wiring board 46 through the through hole 44A, and is further connected to the land 631A from the vicinity of the corresponding pogo pin land 631A of the external connection board 6. 641A is connected to the land 631A via a wiring pattern.

また、電極パッド103Bに対応するプローブ10Bにおいては、プローブの出力端子18Bの先端が、第2の外縁方向配線用基板45Bのパッド421Bに接続されている。このとき第1の外縁方向配線用基板45Aには開口部48Aを設けることにより、プローブの出力端子18Bの先端が直接パッド42Bに接続されることになる。電気信号はパッド42Bから外縁部へ配線パターン43Bによって円周方向配線用基板46の直下からスルーホール44Bを経由し、円周方向配線用基板46の一つの円周方向配線461Bに接続され、さらに外部接続基板6の該当するポゴピン用ランド631Bの近傍から前記ランド631Bへ接続するスルーホール641Bへ配線パターンを経由し、前記ランド631Bに接続される。  In the probe 10B corresponding to the electrode pad 103B, the tip of the probe output terminal 18B is connected to the pad 421B of the second outer edge direction wiring board 45B. At this time, the opening 48A is provided in the first outer edge direction wiring board 45A, so that the tip of the output terminal 18B of the probe is directly connected to the pad 42B. The electrical signal is connected to one circumferential wiring 461B of the circumferential wiring board 46 from the pad 42B to the outer edge via the through hole 44B from directly below the circumferential wiring board 46 by the wiring pattern 43B. The external connection board 6 is connected to the land 631B via a wiring pattern from the vicinity of the corresponding pogo pin land 631B to the through hole 641B connected to the land 631B.

同様に、電極パッド103Cに対応するプローブ10Cにおいては、プローブの出力端子18Cの先端が、第3の外縁方向配線用基板45Cのパッド42Cに接続されている。このとき第1及び第2の外縁方向配線用基板45A、45Bには開口部48Bを設けることにより、プローブの出力端子18Cの先端が直接パッド42Cに接続されることになる。電気信号はパッド42Cから外縁部へ配線パターン43Cによって円周方向配線用基板46の直下からスルーホール44Cを経由し、円周方向配線用基板46の一つの円周方向配線461Cに接続され、さらに外部接続基板6の該当するポゴピン用ランド631Cの近傍から前記ランド631Cへ接続するスルーホール641Cへ配線パターンを経由し、前記ランド631Cに接続される。  Similarly, in the probe 10C corresponding to the electrode pad 103C, the tip of the probe output terminal 18C is connected to the pad 42C of the third outer edge direction wiring board 45C. At this time, the opening 48B is provided in the first and second outer edge direction wiring boards 45A and 45B, so that the tip of the output terminal 18C of the probe is directly connected to the pad 42C. The electrical signal is connected to one circumferential wiring 461C of the circumferential wiring board 46 from the pad 42C to the outer edge via the through hole 44C from directly below the circumferential wiring board 46 by the wiring pattern 43C. The external connection board 6 is connected to the land 631C via a wiring pattern from the vicinity of the corresponding pogo pin land 631C to the through hole 641C connected to the land 631C.

以上説明した構造及び動作により、配線数の増加に伴い、外縁方向配線用基板45を増設させることが可能であり、また、円周方向配線基板45の配線パターンを標準化し、スルーホールを選択することにより外部接続基板への配線が可能であるため、LSIの機種変更においても、いわゆる多層基板を新規に設計製造するよりも安価に作製することができる。  With the structure and operation described above, it is possible to increase the outer edge direction wiring board 45 as the number of wirings increases, and to standardize the wiring pattern of the circumferential direction wiring board 45 and select through holes. As a result, wiring to the external connection board is possible, so even when changing the LSI model, a so-called multilayer board can be manufactured at a lower cost than when a new design and manufacture is made.

(各部取付け関係)
以下に、前記補強板7と前記金属基台5とプローブ組立体固定板3及び前記外部接続基板6と前記中間接続基板4との相互関係を詳細に説明する。
(Each part mounting relationship)
Hereinafter, the interrelation between the reinforcing plate 7, the metal base 5, the probe assembly fixing plate 3, the external connection substrate 6, and the intermediate connection substrate 4 will be described in detail.

(開口部と中間接続基板との関係)
図6及び図7に示すように、前記外部接続基板6と概略同一の直径を有する前記金属基台5とプローブ組立体固定板3との間に、前記中間接続基板4を挟んで固定し、プローブ組立体固定板3に設けた開口部31を介してプローブの出力端子18と前記中間接続基板4のパッド部42との接続が可能となる。また、前記金属基台5の反対側の面に前記外部接続基板6を固定し、前記金属基台5の周辺部に設置した開口部51により、前記外部接続基板6と前記中間配線基板4との接続を可能にしている。
(Relationship between opening and intermediate connection board)
As shown in FIGS. 6 and 7, the intermediate connection substrate 4 is fixed between the metal base 5 and the probe assembly fixing plate 3 having substantially the same diameter as the external connection substrate 6, The probe output terminal 18 can be connected to the pad portion 42 of the intermediate connection board 4 through the opening 31 provided in the probe assembly fixing plate 3. In addition, the external connection board 6 is fixed to the opposite surface of the metal base 5, and the external connection board 6, the intermediate wiring board 4, and the like are formed by an opening 51 installed in the peripheral part of the metal base 5. Is possible.

(補強板と金属基台と中間接続基板との固定方法)
図6に示すように、補強板7と金属基台5とプローブ組立体固定板3及び中間配線基板4とは複数個所ネジ72、73により固定されている。補強板7と金属基台5とプローブ組立体固定板3の熱膨張係数が半導体ウェハの熱膨張係数と近似である材料(例えばFe−36Ni合金)を用いることにより、検査の温度範囲に伴いシリコンウェハの熱収縮に合わせて金属基台5及びプローブ組立体固定板3が概略同一の収縮量変化するため、プローブ組立体固定板3に固定されたプローブもそれに追従し、広範囲な温度変化においても常にプローブ先端が電極パッドに接触させることができる。
(Fixing method of reinforcing plate, metal base and intermediate connection board)
As shown in FIG. 6, the reinforcing plate 7, the metal base 5, the probe assembly fixing plate 3, and the intermediate wiring board 4 are fixed by a plurality of screws 72 and 73. By using a material (for example, Fe-36Ni alloy) in which the thermal expansion coefficient of the reinforcing plate 7, the metal base 5, and the probe assembly fixing plate 3 is similar to the thermal expansion coefficient of the semiconductor wafer, silicon is increased in accordance with the inspection temperature range. Since the metal base 5 and the probe assembly fixing plate 3 change substantially in accordance with the thermal contraction of the wafer, the probe fixed to the probe assembly fixing plate 3 follows that, and even in a wide range of temperature changes. The probe tip can always be in contact with the electrode pad.

一方、前記中間配線基板4は銅箔及びポリイミド等によって構成されているため、シリコンウェハの熱膨張率よりも大きな値を有しているが、前記金属基台5とプローブ組立体固定板3との間に挟み、XY面にて複数個所ネジ止め等の手段によりXY方向変位を拘束することで、温度変化に伴う熱収縮の発生においても、前記中間配線基板4の小範囲(例えば対象LSI10乃至20個相当)における前記中間配線基板4の変位量を少なくできる。  On the other hand, since the intermediate wiring board 4 is made of copper foil, polyimide, or the like, the intermediate wiring board 4 has a value larger than the thermal expansion coefficient of the silicon wafer, but the metal base 5 and the probe assembly fixing plate 3 In the XY plane, the displacement in the XY direction is constrained by means such as screwing on the XY surface, so that even in the occurrence of thermal contraction accompanying the temperature change, the intermediate wiring board 4 has a small range (for example, the target LSI 10 to 10). 20), the amount of displacement of the intermediate wiring board 4 can be reduced.

また、前述した出力端子18の先端位置を分散することにより、前記中間配線基板4上のパッド面積を大きく設置できるため、温度変化に伴う熱収縮の発生においても、出力端子18が中間配線基板4のパッド部42から外れることがない。また、プローブ1の出力端子18と中間接続基板4のパッド42とは、Z方向のバネ力のみにより接触し、XY平面方向には拘束されないため、温度変化に伴う熱収縮差が生じても接触点の破断が生じることがない。  Further, since the pad area on the intermediate wiring board 4 can be set large by dispersing the tip positions of the output terminals 18 described above, the output terminal 18 can be connected to the intermediate wiring board 4 even in the event of thermal contraction due to temperature change. It will not come off the pad portion 42. Further, the output terminal 18 of the probe 1 and the pad 42 of the intermediate connection substrate 4 are in contact with each other only by the spring force in the Z direction and are not restrained in the XY plane direction. No point breaks occur.

(金属基台と補強板と外部接続基板との固定方法)
図6により、前記金属基台5と前記補強板7と前記外部接続基板6との固定関係を説明する。前記補強板7は、前記外部接続基板6を挟んで前記金属基台5にネジ72によって数箇所固定している。この際、前記外部接続基板6の前記ネジ72の貫通用穴65にスペーサ71を介して固定する。前記スペーサ71のZ方向高さは、前記外部接続基板6の厚さより僅かに大きく設定されている。これにより、前記外部接続基板6と、前記金属基台5及び前記補強板7との間に隙間が確保されるため、前記ネジ72の固定によりZ方向のみ拘束され、XY方向には拘束されない。
(Fixing method of metal base, reinforcing plate and external connection board)
The fixed relationship among the metal base 5, the reinforcing plate 7, and the external connection board 6 will be described with reference to FIG. The reinforcing plate 7 is fixed to the metal base 5 with screws 72 at several positions with the external connection board 6 in between. At this time, the external connection board 6 is fixed to the through hole 65 of the screw 72 via the spacer 71. The height of the spacer 71 in the Z direction is set slightly larger than the thickness of the external connection substrate 6. As a result, a gap is secured between the external connection substrate 6 and the metal base 5 and the reinforcing plate 7, so that only the Z direction is constrained by the fixing of the screw 72 and not in the XY direction.

さらに、前記外部接続基板6の貫通用穴65は、基板中心部近傍の穴65aでは、前記穴65aの内径が前記スペーサ71の外形寸法より僅かに大きく設定されているが、基板外周近傍の穴65bでは、前記穴65bの内径が前記中心部近傍の穴65aの内径より大きく設定されている。これにより、熱膨張係数の大きい前記外部接続基板6が、温度変化に伴い前記金属基台5及び前記補強板7の熱収縮とは独立して円周方向に変位する。また、前記金属基台5及び前記補強板7との間に隙間を設けることにより、前記外部接続基板6に反りが発生しても、前記反りの前記金属基台5及び前記補強板7に対する影響を最小限にとどめることができる。したがって、プローブ先端の動作が安定するという効果がある。  Further, the through hole 65 of the external connection board 6 is a hole 65a near the center of the board, and the inner diameter of the hole 65a is set slightly larger than the outer dimension of the spacer 71. In 65b, the inner diameter of the hole 65b is set larger than the inner diameter of the hole 65a near the center. As a result, the external connection substrate 6 having a large thermal expansion coefficient is displaced in the circumferential direction independently of the thermal contraction of the metal base 5 and the reinforcing plate 7 as the temperature changes. Further, by providing a gap between the metal base 5 and the reinforcing plate 7, even if the external connection substrate 6 is warped, the warp affects the metal base 5 and the reinforcing plate 7. Can be kept to a minimum. Therefore, there is an effect that the operation of the probe tip is stabilized.

(全体の熱収縮動作関係)
図13は、本発明の実施例により構成されたプローブカードにおける温度変化に伴う各部の熱収縮に対する動作を説明する模式図である。図13にて、全体の熱収縮動作関係を説明する。
(Relationship of overall heat shrinkage)
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the operation against thermal contraction of each part accompanying a temperature change in the probe card configured according to the embodiment of the present invention. With reference to FIG. 13, the overall thermal contraction operation relationship will be described.

図13において、CTE1は前記金属基台5と前記補強板7とプローブ組立体固定板3の熱膨張係数〔1/K(℃)〕であり、半導体ウェハの熱膨張係数と近似である材料(例えばFe−36Ni合金)を用いている。CTE2は半導体シリコンウェハ102の熱膨張係数であり、CTE3は前記外部接続基板6及び前記中間配線基板4の熱膨張係数である。  In FIG. 13, CTE 1 is a coefficient of thermal expansion [1 / K (° C.)] of the metal base 5, the reinforcing plate 7, and the probe assembly fixing plate 3, and is a material that approximates the coefficient of thermal expansion of the semiconductor wafer ( For example, Fe-36Ni alloy) is used. CTE2 is a thermal expansion coefficient of the semiconductor silicon wafer 102, and CTE3 is a thermal expansion coefficient of the external connection board 6 and the intermediate wiring board 4.

前記金属基台5と前記補強板7と前記プローブ組立体固定板3は、半導体ウェハ102の熱膨張係数と近似である材料を使用し、かつ、ネジ72及び73にて各々XY平面方向に沿って平行に固定しているため、半導体ウェハ102のXY方向の熱収縮に対し、一体となって半導体ウェハ102とほぼ同位相の熱収縮動作を行う。  The metal base 5, the reinforcing plate 7, and the probe assembly fixing plate 3 are made of a material approximate to the thermal expansion coefficient of the semiconductor wafer 102, and are each along the XY plane direction with screws 72 and 73. Therefore, with respect to the heat shrinkage of the semiconductor wafer 102 in the X and Y directions, the heat shrink operation is performed in the same phase as that of the semiconductor wafer 102.

一方、前記プローブ組立体固定板3に固定されている分割された単位の前記プローブ組立体2は前記分割単位で、前記プローブ組立体固定板3の熱収縮に伴う変位移動を行う。したがって、前記プローブ組立体2に搭載されたプローブ1の先端14Aの変位は、半導体ウェハ102上の電極パッド103の変位量の変化に追従することになる。  On the other hand, the probe assembly 2 in divided units fixed to the probe assembly fixing plate 3 performs displacement movement in accordance with the thermal contraction of the probe assembly fixing plate 3 in the divided units. Therefore, the displacement of the tip 14A of the probe 1 mounted on the probe assembly 2 follows the change in the displacement amount of the electrode pad 103 on the semiconductor wafer 102.

前記中間配線基板4は銅箔及びポリイミド等の樹脂によって構成されているため、シリコンウェハの熱膨張率CTE2よりも大きな値を有しているが、図8(a)で示すように厚さの薄いフィルム状の基板を基本単位としているため、前記金属基台5とプローブ組立体固定板3との間に挟み、XY平面において複数個所ネジ止め等の手段により小範囲(例えば対象LSI10個乃至20個相当)にXY方向変位を拘束することで、後述するように温度変化に伴う熱収縮の発生においても、前記小範囲における前記中間配線基板4の前記パッド42の変位量を十分少なくすることができる。  Since the intermediate wiring board 4 is made of a resin such as copper foil and polyimide, the intermediate wiring board 4 has a value larger than the thermal expansion coefficient CTE2 of the silicon wafer. However, as shown in FIG. Since a thin film substrate is used as a basic unit, it is sandwiched between the metal base 5 and the probe assembly fixing plate 3 and is placed in a small range (for example, 10 to 20 target LSIs) by means such as screwing at a plurality of positions on the XY plane. By restricting the displacement in the X and Y directions, the amount of displacement of the pad 42 of the intermediate wiring board 4 in the small range can be sufficiently reduced even in the occurrence of thermal contraction due to temperature change, as will be described later. it can.

熱膨張係数の大きい前記外部接続基板6は前述したように、周辺近傍においてはXY方向に拘束されていない構造のため、温度変化に伴い前記金属基台5及び前記補強板7の熱収縮とは独立して円周方向に変位する。また、前記金属基台5及び前記補強板7との間に隙間を設けることにより、前記外部接続基板6に反りが発生しても、前記反りの前記金属基台5及び前記補強板7に対する影響を最小限にとどめることができる。  As described above, the external connection board 6 having a large thermal expansion coefficient is not constrained in the X and Y directions in the vicinity of the periphery, so that the thermal contraction of the metal base 5 and the reinforcing plate 7 with a temperature change. Displaces in the circumferential direction independently. Further, by providing a gap between the metal base 5 and the reinforcing plate 7, even if the external connection substrate 6 is warped, the warp affects the metal base 5 and the reinforcing plate 7. Can be kept to a minimum.

(中間配線基板の動作)
図14にて、中間配線基板の熱収縮動作関係を詳細に説明する。図14(a)は、熱的平衡状態(例えば常温)における関係を示す断面図である。前記中間配線基板4は前記金属基台5とプローブ組立体固定板3との間に挟み、XY平面においてネジ73a、73b、73cによってネジ止めされている。ネジ73aに相当する位置をX0、ネジ73bに相当する位置をX1、ネジ73cに相当する位置をX2とし、X0からX1までの距離をL1、X1からX2までの距離をL2とする。
(Operation of intermediate wiring board)
With reference to FIG. 14, the thermal contraction operation relationship of the intermediate wiring board will be described in detail. FIG. 14A is a cross-sectional view showing a relationship in a thermal equilibrium state (for example, room temperature). The intermediate wiring board 4 is sandwiched between the metal base 5 and the probe assembly fixing plate 3 and screwed with screws 73a, 73b, 73c on the XY plane. A position corresponding to the screw 73a is X0, a position corresponding to the screw 73b is X1, a position corresponding to the screw 73c is X2, a distance from X0 to X1 is L1, and a distance from X1 to X2 is L2.

Figure 2012093328
ある。X0を基準位置とし、図14(a)における前記金属基台5等のX1に相当する位置をX1′、X2に相当する位置をX2′とし、前記ウェハ102のX1に相当する位置をX1″、X2に相当する位置をX2″とする。前記金属基台5と前記補強板7と前記プローブ組立体固定板3及び前記プローブ組立体固定板3に搭載されたプローブ組立体2は前述したように一体となって伸縮する。X1′の位置は
Figure 2012093328
化する。同様に、X1′とX2′との距離は、L2+〔CTE1×L
Figure 2012093328
Figure 2012093328
is there. X0 is a reference position, a position corresponding to X1 of the metal base 5 or the like in FIG. 14A is X1 ′, a position corresponding to X2 is X2 ′, and a position corresponding to X1 of the wafer 102 is X1 ″. , X2 ″ is a position corresponding to X2. The metal base 5, the reinforcing plate 7, the probe assembly fixing plate 3, and the probe assembly 2 mounted on the probe assembly fixing plate 3 extend and contract as a unit as described above. The position of X1 '
Figure 2012093328
Turn into. Similarly, the distance between X1 ′ and X2 ′ is L2 + [CTE1 × L
Figure 2012093328

また、ウェハ102の動作は、X0を基準位置とすると、X1″の

Figure 2012093328
に変化する。同様に、X1″とX2″との距離は、L2+〔CTE2
Figure 2012093328
7とプローブ組立体固定板3の熱膨張係数CTE1を、ウェハ102の熱膨張係数CTE2と近似の材料を用いることにより、プローブ先端14Aが電極パッド103に追従させることが可能である。The operation of the wafer 102 is X1 ″, where X0 is the reference position.
Figure 2012093328
To change. Similarly, the distance between X1 ″ and X2 ″ is L2 + [CTE2
Figure 2012093328
7 and the probe assembly fixing plate 3 can be made to follow the electrode pad 103 by the probe tip 14A by using a material whose thermal expansion coefficient CTE1 is similar to the thermal expansion coefficient CTE2 of the wafer 102.

一方、中間配線基板4は、元の長さL1及びL2に対し図14(b)

Figure 2012093328
が、ネジ73a、73b、73cで拘束されているため、X方向に対しては前記金属基台5等と同じ距離だけ伸長することになり、各々の
Figure 2012093328
(b)に示すようにネジ73aと73b間、及びネジ73bと73c間での弛みとなって現れてくる。On the other hand, the intermediate wiring board 4 has the original lengths L1 and L2 as shown in FIG.
Figure 2012093328
However, since it is restrained by screws 73a, 73b, 73c, it will extend by the same distance as the metal base 5 in the X direction.
Figure 2012093328
As shown in (b), it appears as slack between the screws 73a and 73b and between the screws 73b and 73c.

しかしながら、拘束するネジ間距離を小範囲とすることで、温度変化に伴う熱収縮の発生においても、前記小範囲における前記中間配線基板4の前記パッド42の変位量を十分少なくすることができる。また、前述したように隣接したプローブ出力端子18の先端位置はX方向に例えば0.5mm以上に分散して配置しているため、パッド42の面積を比較的大きく設置できるため、温度変化に伴う熱収縮に伴いパッド42に変位量が生じても、プローブ出力端子18がパッド42から外れることがない。  However, by setting the distance between the screws to be constrained to be in a small range, the displacement amount of the pad 42 of the intermediate wiring board 4 in the small range can be sufficiently reduced even in the occurrence of thermal contraction due to temperature change. Further, as described above, since the tip positions of adjacent probe output terminals 18 are distributed in the X direction, for example, 0.5 mm or more, the area of the pad 42 can be set relatively large. Even if a displacement occurs in the pad 42 due to thermal contraction, the probe output terminal 18 does not come off the pad 42.

以上説明した本発明により、大型ウェハ上の全ての半導体チップを一括同時に検査するプローブカードにおいて、プローブ先端位置をシリコンウェハの熱収縮に追従可能な構成としたため、温度変化に伴う相対的位置ずれによる接触不良の問題点を解決すると共に、プローブと配線基板との接続点における破断等の問題を解決し、広範囲な温度範囲でも全半導体チップの電気的特性検査を確実にし、かつ、組立後においても1個又は複数のプローブを交換可能な構造とし、中間配線基板を簡易な構造としたことにより、安価なプローブカードを提供するものである。  According to the present invention described above, in the probe card for inspecting all the semiconductor chips on the large wafer at the same time, the probe tip position is configured to follow the thermal contraction of the silicon wafer. Solves the problem of poor contact, solves problems such as breakage at the connection point between the probe and the wiring board, ensures electrical characteristic inspection of all semiconductor chips even in a wide temperature range, and even after assembly An inexpensive probe card is provided by adopting a structure in which one or a plurality of probes can be exchanged and an intermediate wiring board having a simple structure.

本発明は上記実施例に限定されず、大型ウェハ上の全ての半導体チップを一括同時に検査するプローブカードにおいて、上記実施例による薄板状プローブの他、従来のカンチレバー型又は垂直型にも適用可能であり、本発明の趣旨によるプローブ先端位置をシリコンウェハの熱収縮に追従可能な構成とすることにより、温度変化に伴う相対的位置ずれによる接触不良や接続点の破断等の問題を解決し、広範囲な温度範囲でも全半導体チップの電気的特性検査を確実に行うプローブカードを安価に提供する。  The present invention is not limited to the above-described embodiment, and in a probe card for simultaneously inspecting all semiconductor chips on a large wafer, the present invention can be applied to a conventional cantilever type or a vertical type in addition to the thin plate probe according to the above-described embodiment. The probe tip position according to the gist of the present invention is configured to follow the thermal contraction of the silicon wafer, thereby solving problems such as contact failure due to relative position shift accompanying temperature change and breakage of connection points. A probe card that reliably inspects the electrical characteristics of all semiconductor chips even in a wide temperature range is provided at low cost.

1、10A〜10D プローブ
2、20 プローブ組立体
3 プローブ組立体固定板
4 中間配線基板
5 金属基台
6 外部接続基板
7 補強板
8 プローブ先端ガイド板
11 金属箔
12 樹脂フィルム
13A、13B 平行ばね部
14 垂直プローブ
14A プローブ先端部
15a〜15d 平行粱
16 固定部
17、17A、17B 導電パターン
18 出力端子
19 切り欠き
191A、191B ストッパー
21、211 支持棒
21a〜21c、211a〜211d 側面
22a、22b 固定用側板
23 切り欠き
24、241、242 溝
31 開口部
41A 非導電性フィルム
41B 銅箔
42 パッド部
43 配線パターン
44 スルーホール
45 外縁方向配線用基板
46 円周方向配線用基板
461 円周方向配線パターン
47 絶縁用フィルム
48 開口部
51 開口部
52 リング
53 カバー
61 接続部
62 配線路
63、631 ランド
64、641 スルーホール
65 穴
71 スペーサ
72、73 ねじ
81 スリット
100 プローブカード
101 ホルダ
102 被検査ウェハ
103 電極パッド
104 ポゴピン
105 被検査チップ
CTE1、CTE2、CTE3 熱膨張係数
Pw、Pf 溝間ピッチ
Ws ストッパー間距離
W1、W2 切り欠き開口幅
Wr、Wra、Wrb 支持棒外形寸法
Wr1、Wr2 支持棒溝底面間距離
1, 10A to 10D Probe 2, 20 Probe assembly 3 Probe assembly fixing plate 4 Intermediate wiring substrate 5 Metal base 6 External connection substrate 7 Reinforcement plate 8 Probe tip guide plate 11 Metal foil 12 Resin films 13A and 13B Parallel spring portion 14 Vertical probe 14A Probe tip 15a to 15d Parallel rod 16 Fixing part 17, 17A, 17B Conductive pattern 18 Output terminal 19 Notch 191A, 191B Stopper 21, 211 Support rods 21a to 21c, 211a to 211d Side surface 22a, 22b For fixing Side plate 23 Notches 24, 241, 242 Groove 31 Open portion 41A Non-conductive film 41B Copper foil 42 Pad portion 43 Wiring pattern 44 Through hole 45 Outer edge direction wiring board 46 Circumferential direction wiring board 461 Circumferential direction wiring pattern 47 Insulating film 48 Opening 51 Open Portion 52 Ring 53 Cover 61 Connection portion 62 Wiring path 63, 631 Land 64, 641 Through hole 65 Hole 71 Spacer 72, 73 Screw 81 Slit 100 Probe card 101 Holder 102 Inspected wafer 103 Electrode pad 104 Pogo pin 105 Inspected chip CTE1, CTE2, CTE3 Thermal expansion coefficient Pw, Pf Groove pitch Ws Stopper distance W1, W2 Notch opening width Wr, Wra, Wrb Support rod outer dimensions Wr1, Wr2 Support rod groove bottom surface distance

Claims (18)

被検査半導体チップにプローブを接触させ、プローブを介してテスタとの間で電気的接続を行うプローブカードにおいて、
外縁部に前記テスタとの接続部及び該接続部からの配線路を有する外部接続基板と、
前記外部接続基板とプローブとを接続する中間配線基板と、
前記外部接続基板と概略同一の直径外形を有する金属基台と、
複数の前記プローブを1個又は2個以上の被検査半導体チップ電極と相対する位置に規則的に配列して一体化したプローブ組立体と、
1組又は2組以上の前記プローブ組立体を半導体ウェハ上の一部又は全部の被検査半導体チップ電極と相対する位置に配置固定するプローブ組立体固定板とを備え、
前記金属基台と前記外部接続基板と前記中間配線基板と前記プローブ組立体固定板とを一体に固定した
ことを特徴とするプローブカード。
In a probe card that makes a probe contact with a semiconductor chip to be inspected and performs electrical connection with a tester via the probe,
An external connection board having a connection portion to the tester and a wiring path from the connection portion on an outer edge portion;
An intermediate wiring board for connecting the external connection board and the probe;
A metal base having substantially the same diameter as the external connection board;
A probe assembly in which a plurality of the probes are regularly arranged and integrated at positions facing one or more semiconductor chip electrodes to be inspected;
A probe assembly fixing plate for arranging and fixing one set or two or more sets of the probe assemblies at positions facing a part or all of the semiconductor chip electrodes to be inspected on the semiconductor wafer;
The probe card, wherein the metal base, the external connection board, the intermediate wiring board, and the probe assembly fixing plate are fixed integrally.
前記中間配線基板が、前記金属基台と前記プローブ組立体固定板との間に挟まれ、前記金属基台と前記プローブ組立体固定板と共に概略等間隔ピッチで複数の位置で固定されていることを特徴とする請求項1記載のプローブカード。  The intermediate wiring board is sandwiched between the metal base and the probe assembly fixing plate, and is fixed at a plurality of positions at substantially equal intervals together with the metal base and the probe assembly fixing plate. The probe card according to claim 1. 補強板を有し、前記外部接続基板が前記補強板と前記金属基台との間に挟まれ、前記外部接続基板の厚さより僅かに大きいZ方向高さを有するスペーサを介してXY平面方向に沿って複数の位置で固定されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のプローブカード。  A reinforcing plate, and the external connection substrate is sandwiched between the reinforcing plate and the metal base, and in a XY plane direction through a spacer having a height in the Z direction slightly larger than the thickness of the external connection substrate. The probe card according to claim 1, wherein the probe card is fixed at a plurality of positions along the probe card. 少なくとも前記補強板と前記金属基台と前記プローブ組立体固定板の熱膨張係数が半導体ウェハの熱膨張係数と近似である材料から形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のプローブカード。  4. The material according to claim 1, wherein a thermal expansion coefficient of at least the reinforcing plate, the metal base, and the probe assembly fixing plate is made of a material that is close to a thermal expansion coefficient of a semiconductor wafer. The probe card according to any one of the above. 前記プローブが、金属箔が接着された樹脂フィルムを使用し、前記金属箔をエッチング加工して樹脂フィルム上にプローブ機能を含む導電体から成る導電パターンを形成し、前記樹脂フィルムの一辺から突き出した導電体をプローブ先端部とし、前記プローブの反対側の辺から突き出した導電体を前記中間配線基板へのプローブ出力端子とした樹脂フィルム付プローブであることを特徴とする請求項1記載のプローブカード。  The probe uses a resin film to which a metal foil is bonded, and the metal foil is etched to form a conductive pattern made of a conductor including a probe function on the resin film, and protrudes from one side of the resin film. 2. The probe card according to claim 1, wherein the probe is a probe with a resin film having a conductor as a probe tip and a conductor protruding from an opposite side of the probe as a probe output terminal to the intermediate wiring board. . 前記プローブが、金属箔をエッチング加工して被検査半導体チップ電極と接触するプローブ機能としてのバネ構造を含む導電体を形成し、被検査半導体チップ電極と反対側の辺から突き出した導電体を前記中間配線基板へのプローブ出力端子とした薄板状プローブであることを特徴とする請求項1記載のプローブカード。  The probe forms a conductor including a spring structure as a probe function to contact the semiconductor chip electrode to be etched by etching the metal foil, and the conductor protruding from the side opposite to the semiconductor chip electrode to be inspected 2. The probe card according to claim 1, wherein the probe card is a thin plate probe used as a probe output terminal to the intermediate wiring board. 前記プローブ組立体は、1個又は2個以上の支持棒に、複数の前記プローブを前記プローブの面に加工した切り欠きに順次又は同時に装着し、前記支持棒を1個又は2個以上の固定用側板に保持固定し一体化したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のプローブカード。  The probe assembly is attached to one or two or more support rods sequentially or simultaneously in a notch obtained by processing a plurality of the probes on the surface of the probe, and the support rod is fixed to one or more support rods. The probe card according to any one of claims 1 to 4, wherein the probe card is integrally fixed to a side plate for use. 前記プローブ組立体固定板は複数の格子状の開口部を有し、1個又は2個以上の前記開口部と前記プローブ組立体の固定用側版の一部とが嵌合又は機械的に組み合わさることにより、前記プローブ組立体が前記プローブ組立体固定板に固定されることを特徴とする請求項1乃至請求項4記載のプローブカード。  The probe assembly fixing plate has a plurality of lattice-shaped openings, and one or more of the openings and a part of the fixing side plate of the probe assembly are fitted or mechanically combined. 5. The probe card according to claim 1, wherein the probe assembly is fixed to the probe assembly fixing plate. 前記中間配線基板が、1枚又は2枚以上の非導電性フィルムの表面に前記プローブ出力端子と接触する複数のパッド部と、
前記パッド部から外縁方向へ延長し前記外部接続基板へ接続する配線パターン部を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のプローブカード。
A plurality of pad portions in contact with the probe output terminal on the surface of one or two or more non-conductive films, the intermediate wiring board;
5. The probe card according to claim 1, further comprising a wiring pattern portion extending in an outer edge direction from the pad portion and connected to the external connection substrate. 6.
前記中間配線基板が、1枚又は2枚以上の非導電性フィルムの表面に前記プローブ出力端子と接触する複数のパッド部と、前記パッド部から前記外部接続基板方向へ延長する配線パターン部を有する第1の配線基板と、
1枚又は2枚以上の非導電性フィルムの表面に前記第1の配線基板と接続し、かつ、前記外部接続基板へ接続する複数の円周方向配線パターンを含む配線パターンを有する第2の配線基板から構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のプローブカード。
The intermediate wiring board has a plurality of pad portions that are in contact with the probe output terminals on the surface of one or more non-conductive films, and a wiring pattern portion that extends from the pad portions toward the external connection substrate. A first wiring board;
Second wiring having a wiring pattern including a plurality of circumferential wiring patterns connected to the first wiring board on the surface of one or more non-conductive films and connected to the external connection board The probe card according to any one of claims 1 to 4, wherein the probe card comprises a substrate.
前記プローブ出力端子は垂直方向(Z方向)にバネ力を生じ、前記中間配線基板の接続パッドに対してバネの反発力にて接触し、平面方向(XY方向)には拘束されていないことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のプローブカード。  The probe output terminal generates a spring force in the vertical direction (Z direction), contacts the connection pad of the intermediate wiring board by the repulsive force of the spring, and is not constrained in the plane direction (XY direction). The probe card according to any one of claims 1 to 4, characterized in that: 前記中間配線基板の各層の一部又は全部が両面2層フレキシブルフラットケーブルであることを特徴とする請求項1記載のプローブカード。  2. The probe card according to claim 1, wherein a part or all of each layer of the intermediate wiring board is a double-sided two-layer flexible flat cable. 隣接した前記プローブ出力端子のプローブ長手方向(X方向)の相対位置が、概ね0.5mm以上離れた粗いピッチとなるように形成されている複数のX方向位置が異なる種類のプローブが存在することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のプローブカード。  There are a plurality of types of probes having different X-direction positions that are formed so that the relative positions of the adjacent probe output terminals in the probe longitudinal direction (X-direction) are roughly spaced apart by approximately 0.5 mm or more. The probe card according to any one of claims 1 to 4, wherein: 前記プローブ出力端子の先端の垂直方向(Z方向)位置が、複数の前記中間配線基板の各層におけるパッドのZ方向位置に一致するように形成されている複数のZ方向長さの異なる種類のプローブが存在することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のプローブカード。  Plural types of probes having different lengths in the Z direction formed so that the vertical direction (Z direction) position of the tip of the probe output terminal coincides with the Z direction position of the pad in each layer of the plurality of intermediate wiring boards The probe card according to claim 1, wherein the probe card is present. 前記プローブの電極パッドとの接触部近傍における断面形状より僅かに大きく、隣接するパッド方向(Y方向)におけるパッド幅と概略同一若しくは該パッド幅よりも小さい幅を有するスリット又は切り欠きを被検査半導体チップの各々のパッドの一部又は全てに対応する位置に複数配置し、該スリットにプローブ先端を挿入することによりプローブ先端位置を決定するプローブ配列用ガイドシートを有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のプローブカード。  A semiconductor device to be inspected is a slit or notch having a width slightly larger than the cross-sectional shape in the vicinity of the contact portion with the electrode pad of the probe and substantially the same as or smaller than the pad width in the adjacent pad direction (Y direction). 2. A probe arrangement guide sheet, wherein a plurality of probe tips are arranged at positions corresponding to some or all of the pads of the chip, and probe tip positions are determined by inserting probe tips into the slits. The probe card according to claim 4. 前記プローブ配列用ガイドシートの熱膨張係数が半導体ウェハの熱膨張係数と近似である材料から形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のプローブカード。  The probe card according to any one of claims 1 to 4, wherein the probe array guide sheet is formed of a material having a thermal expansion coefficient approximate to that of a semiconductor wafer. 前記プローブが前記支持棒を挿入する切り欠きを有し、前記切り欠きの開放幅(Z方向幅)が、前記切り欠きが嵌合する前記支持棒のZ方向高さより僅かに大きく、前記切り欠きの開放端側よりXY平面に沿って一方向より前記支持棒を挿入することを特徴とする請求項1又は請求項7記載のプローブカード。  The probe has a notch for inserting the support rod, and an opening width (Z-direction width) of the notch is slightly larger than a Z-direction height of the support rod into which the notch is fitted, and the notch 8. The probe card according to claim 1, wherein the support bar is inserted from one direction along the XY plane from the open end side of the probe card. 前記支持棒の前記プローブの切り欠きと接する少なくとも一つの面に、前記プローブの板厚より僅かに大きい幅の溝を有することを特徴とする請求項1、請求項7、請求項17のいずれかに記載のプローブカード。  18. A groove having a width slightly larger than a plate thickness of the probe is provided on at least one surface of the support bar that is in contact with the notch of the probe. Probe card as described in
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