JP2000227446A

JP2000227446A - プローブカード

Info

Publication number: JP2000227446A
Application number: JP11335601A
Authority: JP
Inventors: Masao Okubo; 昌男大久保; Kazumasa Okubo; 和正大久保; Shuichi Tateyama; 秀一立山
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【目的】小型化した電極パッドを有する半導体集積回
路にも対応することができるようにする。【構成】本発明の実施の形態に係るプローブカード
は、測定対象物としてのＬＳＩ等の半導体集積回路700
の電極パッド710に接触する接触子300と、この接触子30
0が取り付けられ、接触子300を外部の測定機器と電気的
に接続するための導電性手段としての導電パターン110
を有するフレキシブルフィルムとしてのフレキシブル基
板100と、このフレキシブル基板100が取り付けられる支
持ベース200とを備えており、前記接触子300は、略ボー
ル状に形成されており、前記支持ベース200には、フレ
キシブル基板100が取り付けられる側に開放した凹部210
が形成されており、前記接触子300の中心３００Ｌは、
前記凹部210の内側で、かつ凹部210の中心２１０Ｌから
ずれた位置にあり、接触子300が電極パッド710に接触す
ると、フレキシブル基板100が撓んで、電極パッド710の
表面に形成された酸化膜を削る程度に接触子300が電極
パッド710の上で変位するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
電気的諸特性を測定する際に用いられるプローブカード
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の製造時に電気的諸特性
を測定する際に用いられるプローブカードとして、特開
昭０９−００５３５５号公報に開示されたものがある。
このプローブカードは、被検体（半導体集積回路）に電
気的に接触させるべき接触部が下側に配置されたシート
部材が設けられるとともに、下からの力を支える支持部
が前記シート部材の上方に設けられたベース部と、前記
シート部材の前記接触部が配置された位置の上側に取り
付けられた移動部と、前記支持部と前記移動部との間に
挟まれており、前記支持部に接する領域の中央部と前記
移動部に接する領域の中央部とを結ぶ直線が、前記被検
体が押しつけられる力の方向に対して傾いている弾性体
とを有している。

【０００３】かかるプローブカードは、被検体の被検体
パッド（電極パッド）に接触部であるバンプを押しつけ
る。これによって、被検体パッドはプローブカードの下
方向から上に向かって押しつけられる。すると、弾性体
が上下方向に押しつぶされる。この弾性体の変形によ
り、移動部全体が右方向（横方向）に移動し、その結
果、被検体パッドの表面の酸化膜が削られ、電気的に良
好な接触状態を得ることができる。

【０００４】また、電極パッドに針状のプローブを接触
させ、接触圧によって電極パッドの表面の酸化膜を削っ
て良好な電気的接触状態を得るようにしたプローブカー
ドもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のこの種のプローブカードには、以下のような問
題点がある。まず、半導体集積回路のサイズは急激に小
型化し、それに伴って電極パッドの寸法や間隔も小さく
なっている。また、電極パッドの厚さも薄くなってい
る。このため、上述した従来のプローブカードでは、移
動部の横方向への移動が大き過ぎるようになっている。
このため、移動部全体が横方向に移動すると、接触すべ
き電極パッドではなく、隣接する電極パッドにまで接触
部が移動することがある。また、電極パッドに対して針
状のプローブを接触させるやり方では、電極パッドの表
面の酸化膜みのみならず、薄くなった電極パッド自身を
破壊することがあた。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
で、小型化した電極パッドを有する半導体集積回路にも
対応することができるプローブカードを提供することを
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプローブカ
ードは、測定対象物の電極パッドに接触する接触子と、
この接触子が取り付けられ、接触子を外部の測定機器と
電気的に接続するための導電性手段を有するフレキシブ
ルフィルムと、このフレキシブルフィルムが取り付けら
れる支持ベースとを具備しており、前記接触子は、少な
くとも測定対象物の電極パッドに接触する側が凸に形成
されており、前記支持ベースには、フレキシブルフィル
ムが取り付けられる側に開放した凹部が形成されてお
り、前記接触子の中心は、前記凹部の内側で、かつ中心
からずれた位置にあり、接触子が電極パッドに接触する
と、フレキシブルフィルムが撓んで、電極パッドの表面
に形成された酸化膜を削る程度に接触子が電極パッドの
上で変位するようになっている。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態に係る
プローブカードの概略的断面図、図２は本発明の実施の
形態に係るプローブカードの要部の概略的拡大断面図、
図３は本発明の実施の形態に係るプローブカードの要部
の概略的拡大断面図、図４は本発明の実施の形態に係る
プローブカードに用いられる支持ベースの概略的底面
図、図５は本発明の他の実施の形態に係るプローブカー
ドの要部の概略的拡大断面図、図６は本発明の他の実施
の形態に係るプローブカードの要部の概略的拡大断面図
である。

【０００９】本発明の実施の形態に係るプローブカード
は、測定対象物としてのＬＳＩ等の半導体集積回路７０
０の電極パッド７１０に接触する接触子３００と、この
接触子３００が取り付けられ、接触子３００を外部の測
定機器と電気的に接続するための導電性手段としての導
電パターン１１０を有するフレキシブルフィルムとして
のフレキシブル基板１００と、このフレキシブル基板１
００が取り付けられる支持ベース２００とを備えてお
り、前記接触子３００は、略ボール状に形成されてお
り、前記支持ベース２００には、フレキシブル基板１０
０が取り付けられる側に開放した凹部２１０が形成され
ており、前記接触子３００の中心３００Ｌは、前記凹部
２１０の内側で、かつ凹部２１０の中心２１０Ｌからず
れた位置にあり、接触子３００が電極パッド７１０に接
触すると、フレキシブル基板１００が撓んで、電極パッ
ド７１０の表面に形成された酸化膜を削る程度に接触子
３００が電極パッド７１０の上で変位するようになって
いる。

【００１０】まず、接触子３００は、白金等の半田ぬれ
性が高く、酸化しにくくかつ高度の高い金属から構成さ
れている。この接触子３００は、略ボール状に形成され
ている。従って、測定対象物である半導体集積回路７０
０の電極パッド７１０に接触する側が凸に形成されてい
る。

【００１１】一方、この接触子３００が取り付けられる
フレキシブル基板１００には、測定対象物である半導体
集積回路７００の電極パッド７１０の配置パターンに対
応した導電パターン１１０が形成されている。しかも、
このフレキシブル基板１００の導電パターン１１０のう
ち、接触子３００が取り付けられる部分以外の導電パタ
ーン１１０は、絶縁性を有する薄膜１３０によってカバ
ーされている。すなわち、このフレキシブル基板１００
の導電パターン１１０は、接触子３００が取り付けられ
る部分のみが露出していることになる。この導電パター
ン１１０に接触した状態で前記接触子３００がフレキシ
ブル基板１００に取り付けられるのである。

【００１２】また、このフレキシブル基板１００には、
後述する基準ピン２４０が挿入されるガイドホール１２
０が開設されている。このガイドホール１２０は、前記
基準ピン２４０等と相まってフレキシブル基板１００の
支持ベース２００に対する位置決めを行うものである。

【００１３】また、前記フレキシブル基板１００が下面
側に取り付けられる支持ベース２００は、前記電極パッ
ド７１０の配置パターンに対応して凹部２１０が形成さ
れている。例えば、電極パッド７１０が矩形状に配置さ
れている場合には、図４に示すように略ロ字形状になっ
た溝状の凹部２１０が形成される。すなわち、この凹部
２１０では、１つの凹部２１０ですべての接触子３００
に対応しているのである。

【００１４】前記凹部２１０には、支持ベース２００の
上面側に向かって２つの貫通孔２１１Ａ、２１１Ｂが開
設されている。このうち、貫通孔２１１Ａは、後述する
調圧シリンダ６００が取り付けられるものであり、貫通
孔２１１Ｂは、ボールバルブ６１０が取り付けられるも
のである。

【００１５】この支持ベース２００にフレキシブル基板
１００が取り付けられると、接触子３００は前記凹部２
１０の内側かつ中心からずれた位置になる。すなわち、
図２に示すように、接触子３００の中心３１０Ｌが、溝
状の凹部２１０の中心２１０Ｌからはずれた位置にあ
る。しかも、この接触子３００は、凹部２１０の内側に
位置している。

【００１６】さらに、前記支持ベース２００は、上面側
に凸部２２０が形成されている。この凸部２２０は、後
述する支持基板４００の開口部４１０に嵌まり込む部分
である。前記貫通孔２１１Ａ、２１１Ｂは、この凸部２
２０に開口するようになっている。

【００１７】また、前記支持ベース２００は、凹部２１
０が下向きになるように、支持基板４００に下面側を突
出させて取り付けられる。すなわち、支持ベース２００
の凸部２２０が支持基板４００の開口部４１０に嵌まり
込むのである。なお、この支持基板４００には、汎用の
プリント基板が用いられる。

【００１８】さらに、この支持ベース２００には、後述
する基準ピン２４０が挿入されるため、３つの角にそれ
ぞれ１つずつの基準ピンホール２３０が開設されてい
る。この基準ピンホール２３０は、支持ベース２００に
取り付けられるフレキシブル基板１００の位置決めに用
いられるものであるから少なくもと２つ以上、図４に示
すように３つ以上設けられるのが望ましい。

【００１９】一方、前記支持基板４００は、上面に補強
部材５００が取り付けられる。この補強部材５００は、
支持ベース２００や支持基板４００を補強するものであ
って、半導体集積回路７００を加熱して行ういわゆるバ
ーンインテスト等の際に支持ベース２００や支持基板４
００等が熱で変形するのを防止するものである。

【００２０】また、前記支持基板４００の開口部４１０
の裏面側の周囲には、コネクタ４２０が設けられてい
る。このコネクタ４２０は、前記フレキシブル基板１０
０が接続される部分であるとともに、接続されたフレキ
シブル基板１００を支持ベース２００に対してピンと張
るものである。

【００２１】ところで、前記調圧シリンダ６００は、前
記貫通孔２１１Ａに連結されている。すなわち、この調
圧シリンダ６００は、凹部２１０の内部の圧力を凹部２
１０に充填される不活性ガスの量によって調整し、接触
子３００の半導体集積回路７００の電極パッド７１０に
対して最適な接触圧を確保するようにしている。

【００２２】次に、上述したプローブカードの製造手順
について説明する。まず、支持ベース２００を支持基板
４００に取り付ける。すなわち、支持ベース２００の凸
部２１０の外周部にシリコン樹脂を均一に塗布し、前記
凸部２２０を支持基板４００の開口部４１０に嵌め込
む。はみ出したシリコン樹脂を除去し、プレス機等を用
いて両者を圧接する。

【００２３】さらに、前記支持ベース２００の基準ピン
ホール２３０に基準ピン２４０を挿入し固定する。この
基準ピン２４０は、支持ベース２００にフレキシブル基
板１００を取り付ける際に、フレキシブル基板１００の
位置合わせを行うためのものである。従って、この基準
ピン２４０は、フレキシブル基板１００に開設されたガ
イドホール１２０に係合するように、基準ピン２４０
が、支持ベース２００の下面側から２ｍｍ程度突出する
ようにする。

【００２４】前記基準ピン２４０を用いてフレキシブル
基板１００を支持ベース２００に取り付ける。この際、
フレキシブル基板と支持ベース２００との位置関係を固
定するために、支持ベース２００に予めシリコン樹脂を
塗布しておき、支持ベース２００にフレキシブル基板１
００を取り付けた後、プレス機を用いてフレキシブル基
板１００と支持ベース２００とを圧着させる。

【００２５】次に、フレキシブル基板１００に接触子３
００を取り付ける。まず、フレキシブル基板１００にク
リーム半田をゴムへら等を用いて均一に塗布する。アセ
トンをしみ込ませた不織布を用いて、フレキシブル基板
１００の表面に露出している導電パターン１１０以外か
らクリーム半田を除去する。

【００２６】次に、前記フレキシブル基板１００の表面
に多数個の接触子３００をばら蒔く。そして、ゴムへら
等によってフレキシブル基板１００の表面を軽くなぞ
る。すると、接触子３００が取り付けられるべき部分に
のみ塗布されているクリーム半田によって、その部分に
のみ接触子３００があるようになる。

【００２７】ただし、接触子３００が抜けている部分も
存在しうるので、顕微鏡等を用いて接触子３００が抜け
ている部分を確認し、かかる部分があった場合にはその
部分に接触子３００を取り付けるのは勿論である。

【００２８】接触子３００が取り付けられるべきすべて
の部分に接触子３００が取り付けられたフレキシブル基
板１００をホットチャックに押し当てるとともに、加重
を加えて接触子３００をクリーム半田で導電パターン１
１０に半田付けする。その後、接触子３００が取り付け
られたフレキシブル基板１００を徐冷する。なお、この
際は、ホットチャックによってフレキシブル基板１００
を１６０℃程度まで加熱するが、この温度は用いるクリ
ーム半田の特性によって異なることは勿論である。

【００２９】次に、フレキシブル基板１００を前記コネ
クタ４２０に接続する。また、前記補強部材５００を支
持基板４００の上面側に取り付ける。さらに、前記補強
部材５００に調圧シリンダ６００を取り付ける。

【００３０】また、前記貫通孔２１１Ｂのうちパージ孔
として利用されるものにボールバルブ６１０を取り付け
る。そして、図外の窒素ガスボンベからボールバルブ６
１０を介して凹部２１０に窒素ガスを充填する。そし
て、調圧シリンダ６００の調圧ネジを回して凹部２１０
の内部の圧力を所定の値に調整する。

【００３１】このようにして製造されたプローブカード
は、次のようにして使用される。この垂直型プローブカ
ードによる電気的諸特性の測定の対象物となる半導体集
積回路７００は、スクライビング前のウエハ状態であ
る。かかるウエハ状態の半導体集積回路７００は、真空
吸着テーブル（図示省略）に吸着された状態で測定され
る。すなわち、真空吸着テーブルが上昇するか、プロー
ブカードが下降するか、両者が移動するかによって、接
触子３００が電極パッド７１０に圧接されるのである。

【００３２】接触子３００が電極パッド７１０に接触す
る前は、図２に示すようになっている。接触子３００が
電極パッド７１０に接触した後、接触子３００を電極パ
ッド７１０に押しつけると、図３に示すように、支持ベ
ース２００には凹部２１０があるため、フレキシブル基
板１００が撓む。このフレキシブル基板１００が撓むこ
とによって、接触子３００は図３に示す矢印Ａ方向に変
移する。すなわち、このボール状の接触子３００が回転
動作をおこすのである。なお、接触子３００の中心３０
０Ｌと凹部２１０の中心２１０Ｌとが一致していれば、
接触子３００が電極パッド７１０に圧接されてもフレキ
シブル基板１００が撓むだけで、前記回転運動は生じな
い。

【００３３】この接触子３００の回転動作により電極パ
ッド７１０の表面に形成されていた酸化膜が削られ、良
好な電気的接触が確保される。

【００３４】なお、上述した実施の形態では、接触子３
００は略ボール状のものとして説明したが、電極パッド
７１０に接触する側が凸に形成されていればよいのであ
るから、図６に示すように、略半球状のものであっても
よい。

【００３５】また、図５に示すように、凹部２１０の内
部に例えばゼブラと称される柔軟性を有する異方性導電
ゴム部材等の弾性部材８００を封入してもよい。このよ
うにすると、接触子３００との導通をフレキシブル基板
１００の導電パターン１１０を利用することなしに垂直
方向に取り出すことが可能となる。ただし、この場合に
は、支持ベース２００に前記導通パターン１１０に相当
する導通手段を設けることが必要となる。このように、
前記弾性部材８００を利用する場合には、窒素ガス等の
気体を用いる場合とは違って調圧シリンダ６００を設け
る必要はない。

【００３６】また、前記弾性部材８００としては、前記
ゼブラ等ではなく、導電性を有する線材を巻回してなる
つるまきばね等を使用してもよい。

【００３７】さらに、上述した実施の形態では、前記凹
部２１０は溝状に形成されており、１つの凹部２１０に
複数個の接触子３００が対応するようになっていると説
明したが、１つの凹部２１０に１つの接触子３００が対
応するようになっていてもよい。ただし、その場合には
各凹部２１０の内部の圧力の調整のため、各凹部２１０
は連通溝で連通させておくことが重要である。

【００３８】

【発明の効果】本発明に係るプローブカードは、測定対
象物の電極パッドに接触する接触子と、この接触子が取
り付けられ、接触子を外部の測定機器と電気的に接続す
るための導電性手段を有するフレキシブルフィルムと、
このフレキシブルフィルムが取り付けられる支持ベース
とを備えており、前記接触子は、少なくとも測定対象物
の電極パッドに接触する側が凸に形成されており、前記
支持ベースには、フレキシブルフィルムが取り付けられ
る側に開放した凹部が形成されており、前記接触子の中
心は、前記凹部の内側で、かつ中心からずれた位置にあ
り、接触子が電極パッドに接触すると、フレキシブルフ
ィルムが撓んで、電極パッドの表面に形成された酸化膜
を削る程度に接触子が電極パッドの上で変位するように
なっている。

【００３９】従って、接触子が電極パッドに接触する
と、フレキシブルフィルムが撓んで、接触子が電極パッ
ドの上で変位する。この接触子の変位は、より具体的に
は回転運動である。この接触子の変位によって電極パッ
ドの表面に形成されていた酸化膜が削られ、良好な電気
的接触が確保されるのである。

【００４０】また、前記接触子が、略ボール状に形成さ
れていると、前記回転運動が起こりやすく好都合であ
る。

【００４１】さらに、前記凹部が、フレキシブルフィル
ムによって密閉されていると、凹部の内部が弾性体のよ
うになり、前記回転に好都合である。

【００４２】また、前記凹部の内部に気体が充填されて
いると、その気体の充填の度合い、すなわち、凹部の内
部の圧力を調整することができるので好都合である。

【００４３】また、前記凹部は、前記気体の量を調整す
る調圧シリンダに連結されていると、前記気体の充填の
度合いを簡単に調整することができる。

【００４４】さらに、前記凹部の内部に導電性を有する
弾性部材が封じられていると、凹部の内部の気体が不要
になるという利点がある。これは、前記調圧シリンダの
如き構成が不要になり、ひいては全体として構成が簡素
化されることを意味する。また、接触子との導通をフレ
キシブル基板（フレキシブルフィルム）の導電パターン
を利用することなしに垂直方向に取り出すことが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るプローブカードの概
略的断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るプローブカードの要
部の概略的拡大断面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係るプローブカードの要
部の概略的拡大断面図である。

【図４】本発明の実施の形態に係るプローブカードに用
いられる支持ベースの概略的底面図である。

【図５】本発明の他の実施の形態に係るプローブカード
の要部の概略的拡大断面図である。

【図６】本発明の他の実施の形態に係るプローブカード
の要部の概略的拡大断面図である。

【符号の説明】

１００フレキシブル基板（フレキシブルフィルム）２００支持ベース２１０凹部２１０Ｌ（凹部の）中心３００接触子３００（接触子の）接触子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象物の電極パッドに接触する接触
子と、この接触子が取り付けられ、接触子を外部の測定
機器と電気的に接続するための導電性手段を有するフレ
キシブルフィルムと、このフレキシブルフィルムが取り
付けられる支持ベースとを具備しており、前記接触子
は、少なくとも測定対象物の電極パッドに接触する側が
凸に形成されており、前記支持ベースには、フレキシブ
ルフィルムが取り付けられる側に開放した凹部が形成さ
れており、前記接触子の中心は、前記凹部の内側で、か
つ中心からずれた位置にあり、接触子が電極パッドに接
触すると、フレキシブルフィルムが撓んで、電極パッド
の表面に形成された酸化膜を削る程度に接触子が電極パ
ッドの上で変位することを特徴とするプローブカード。
【請求項２】前記接触子は、略ボール状に形成されて
いることを特徴とする請求項１記載のプローブカード。
【請求項３】前記凹部は、フレキシブルフィルムによ
って密閉されていることを特徴とする請求項１又は２の
いずれかに記載のプローブカード。
【請求項４】前記凹部の内部には、気体が充填されて
いることを特徴とする請求項１、２又は３のいずれかに
記載のプローブカード。
【請求項５】前記凹部は、前記気体の量を調整する調
圧シリンダに連結されていることを特徴とする請求項４
記載のプローブカード。
【請求項６】前記凹部の内部には、導電性を有する弾
性部材が封じられていることを特徴とする請求項１、２
又は３のいずれかに記載のプローブカード。