JPH0921828A - 垂直作動式プローブカード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各プローブ間での微調整を可能とし、プロー
ブ間の間隔を小さくしても短絡が生じないようにする。 【構成】 測定対象物であるＬＳＩチップ７１０の電極
パッド７１１に対してプローブ１００が垂直に配置され
た垂直作動式プローブカードであって、複数のプローブ
１００が垂直に取り付けられる基板２００と、基板２０
０の下面に取り付けられるスペーサ３００と、スペーサ
３００に取り付けられて基板２００に対して平行に配置
された絶縁性を有する針先案内部材４００と、針先案内
部材４００と基板２００との間に両者に対して平行に配
置された絶縁性を有する調整部材５００とを備えてお
り、針先案内部材４００にはプローブ１００の先端が貫
通する貫通孔４１１、４２１が、調整部材５００にはプ
ローブ１００が貫通する調整用貫通孔５１００がそれぞ
れ開設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物である
ＬＳＩチップ等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】従来のプローブカードを図６〜図８を参
照しつつ説明する。ＬＳＩチップ７１０の電気的諸特性
の測定を行うプローブカードは、図６に示すように、い
わゆるプローブ１００が横向きになったいわゆる横型の
ものがある。この横型のプローブカードは、絶縁性を有
する合成樹脂からなる基板２００と、この基板２００に
取り付けられたリング２５０と、中腹部がリング２５０
の傾斜面２５１に取り付けられた複数本のプローブ１０
０とを有しており、プローブ１００の後端部は基板２０
０に形成されたパターン配線２６０にスルーホール２７
０等を介して電気的に接続されている。なお、基板２０
０には、前記パターン配線２６０が接続されたコネクタ
２８０が設けられている。かかるプローブカードは、固
定テーブル９００に取付ネジ９１０で固定的に取り付け
られる。

【０００３】一方、測定対象物であるＬＳＩチップ７１
０は、個々のＬＳＩチップ７１０にダイシングする以前
のウエハ７００として可動テーブル８００に真空吸着さ
れている。そして、前記プローブ１００の先端の接触部
１１０を各ＬＳＩチップ７１０の電極パッド７１１に接
触させることによって、図外のプローバにより各ＬＳＩ
チップ７１０の電気的諸特性を測定するのである。

【０００４】プローブ１００を個々のＬＳＩチップ７１
０の電極パッド７１１に接触させるのは、可動テーブル
８００の移動によって行われる。すなわち、まず可動テ
ーブル８００が上昇して、プローブ１００の接触部１１
０が１つ或いは複数個のＬＳＩチップ７１０の電極パッ
ド７１１に接触する。この状態で、ＬＳＩチップ７１０
の電気的諸特性の測定が行われる。

【０００５】次に、可動テーブル８００によってウエハ
７００が下降させられ、１つ或いは複数個のＬＳＩチッ
プ７１０の分だけ横方向に移動した後、その位置で可動
テーブル８００が再び上昇して未測定のＬＳＩチップ７
１０の電気的諸特性の測定を行う。

【０００６】また、近年は、図７に示すように、プロー
ブ１００が基板２００に対して垂直に取り付けられた垂
直作動式プローブカードもある。かかる垂直作動式プロ
ーブカードは、複数本のプローブ１００が垂直に取り付
けられた基板２００と、この基板の下面側に取り付けら
れるスペーサ３００と、このスペーサ３００の先端に前
記基板２００と平行に取り付けられる針先案内部材４０
０とを有している。

【０００７】前記針先案内部材４００は、上側板材４１
０と下側板材４２０とを所定の間隔を空けて平行にした
ものであって、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、両
板材４１０、４２０にはプローブ１００の先端が貫通す
るための貫通孔４１１、４２１が開設されている。かか
る垂直作動式プローブカードでは、可動テーブル８００
が上昇してＬＳＩチップ７１０の電極パッド７１１にプ
ローブ１００を接触させると、プローブ１００は図８
（Ｂ）に示すように座屈する。ここで、プローブ１００
に発生する座屈によって湾曲する部分は、図８（Ａ）に
αで示すように、基板２００の下面と針先案内部材４０
０の上側板材４１０の上面との間にある部分である。

【０００８】この垂直作動式プローブカードは、プロー
ブ１００が電極パッド７１１に対して垂直に接触するた
めに、プローブ１００と電極パッド７１１とが正確に接
触するとともに、オーバーストロークを加えてプローブ
１００を電極パッド７１１に圧接させたとしてもプロー
ブ１００の位置ずれが生じにくくなっている。このた
め、プローブ１００の摩耗が減少し長寿命化するという
利点がある。また、図６に示す横型のプローブカードよ
りプローブ１００の配置に自由度が大きいので、特に多
数個のＬＳＩチップの電気的諸特性を同時に測定する大
型のプローブカードに適している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た垂直作動式プローブカードにも以下のような問題点が
ある。まず、最近のＬＳＩチップの高速化に伴ってプロ
ーブカードにおける配線の引き回しを極力短くする必要
が生じた。すなわち、信号が高速化すると伝導経路を極
力短くしないと減衰が大きくなるとともに、他の信号と
の間にクロスストークが生じるのである。このため、従
来の垂直作動式プローブカードでは、プローブをできる
だけ短くすることで対処しているが、プローブが短くな
ると、僅かのオーバーストロークでプローブの電極パッ
ドに対す接触圧が大きくなるため、各プローブ間の微調
整が困難になるという問題が生じる。

【００１０】また、プローブを短くしなくとも、ＬＳＩ
チップの集積度が向上すると、プローブ間の間隔が小さ
くなり、座屈の際に撓んだ部分が隣接するプローブに接
触して短絡が生じるという問題がある。

【００１１】また、すべてのプローブの先端が同一平
面、それもＬＳＩチップに対して平行な平面上に位置す
れば問題はないが、プローブには多少の長さの相違があ
るため、プローブによって座屈の度合いやＬＳＩチップ
に対する角度が異なることがある。これは、プローブの
電極パッドに対する接触圧をすべてのプローブで同一に
することができないことを意味しており、ＬＳＩチップ
の電気的諸特性の正確な測定の支障となる。

【００１２】さらに、すべてのプローブの長さが同一で
あっても、針先案内部材がＬＳＩチップに対して平行で
なければ、針先案内部材に開設された複数の貫通孔を含
む平面がＬＳＩチップに対して平行でないこととなる。
これによって、各プローブによっては、座屈によって湾
曲する部分の長さ寸法（図８（Ａ）においてαで示して
いる）が異なることになる。これは、各プローブによっ
て接触圧が相違し、ＬＳＩチップの電気的諸特性の正確
な測定が不可能になることを意味する。

【００１３】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
で、ＬＳＩチップの高速化に対応するためプローブを短
くしても各プローブ間での微調整が可能となり、プロー
ブ間の間隔を小さくしても短絡が生じない垂直作動式プ
ローブカードを提供することを目的としている。また、
各プローブ間に多少の長さの相違があったとしても、ま
た針先案内部材がＬＳＩチップに対して平行でない場合
にも、各プローブの電極パッドに対する接触圧をできる
だけ等しくすることができる垂直作動式プローブカード
を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る垂直作動
式プローブカードは、測定対象物の電極パッドに対して
プローブが垂直に配置された垂直作動式プローブカード
であって、複数のプローブが垂直に取り付けられる基板
と、この基板の下面に取り付けられるスペーサと、この
スペーサに取り付けられて前記基板に対して平行に配置
された絶縁性を有する針先案内部材と、この針先案内部
材と前記基板との間に両者に対して平行に配置された絶
縁性を有する調整部材とを備えており、前記針先案内部
材にはプローブの先端が貫通する貫通孔が、前記調整部
材にはプローブが貫通する調整用貫通孔がそれぞれ開設
されている。

【００１５】また、請求項２に係る垂直作動式プローブ
カードにおける調整部材は、水平方向に移動可能になっ
ているとともに任意の位置でスペーサ、基板又は針先案
内部材に対して固定可能になっている。

【００１６】さらに、請求項３に係る垂直作動式プロー
ブカードにおける針先案内部材には、先端がプローブの
先端より下方に設定されたストッパが設けられており、
当該ストッパは先端が測定対象物と接触すると縮退する
弾性体を有している。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
に係る垂直作動式プローブカードの概略的構成を示す概
略的断面図、図２は図１におけるＡ部の概略的拡大図、
図３は調整部材をスペーサに固定する手段についての概
略的説明図、図４は本発明の第２の実施の形態に係る垂
直作動式プローブカードの概略的構成を示す概略的断面
図、図５は本発明の第３の実施の形態に係る垂直作動式
プローブカードの概略的構成を示す概略的断面図であ
る。

【００１８】第１の実施の形態に係る垂直作動式プロー
ブカードは、測定対象物であるＬＳＩチップ７１０の電
極パッド７１１に対してプローブ１００が垂直に配置さ
れた垂直作動式プローブカードであって、複数のプロー
ブ１００が垂直に取り付けられる基板と、この基板２０
０の下面に取り付けられるスペーサ３００と、このスペ
ーサ３００に取り付けられて前記基板２００に対して平
行に配置された絶縁性を有する針先案内部材４００と、
この針先案内部材４００と前記基板２００との間に両者
に対して平行に配置された絶縁性を有する調整部材５０
０と、前記針先案内部材４００に設けられたストッパ６
００とを有している。

【００１９】前記プローブ１００はタングステンの線材
の先端を尖らせたものであって、先端の尖らせた部分以
外の部分の直径は約０．０８mmに設定されている。

【００２０】前記基板２００は、従来の垂直作動式プロ
ーブカードに用いられるのと同様の多層基板であり、取
り付けられるプローブ１００に対応したスルーホール２
０１が開設されている。さらに、当該基板２００にはプ
ローブ１００が接続される配線パターン (図示省略) が
形成されている。

【００２１】かかる基板２００の下面には、取付ブロッ
ク２１０が取り付けられている。この取付ブロック２１
０には、前記基板２００のスルーホール２０１と同じ位
置にスルーホール２１１が開設されている。

【００２２】従って、プローブ１００の後端を取付ブロ
ック２１０のスルーホール２１１と、基板２００のスル
ーホール２０１とを貫通させ、後端を基板２００の配線
パターンに半田付けすることで電気的のみならず構造的
にも基板２００に取り付ける。

【００２３】前記スペーサ３００は、前記取付ブロック
２１０に取り付けられている。かかるスペーサ３００は
４本の棒状体であって、その長さはすべて同一に揃えら
れている。

【００２４】かかるスペーサ３００の先端に取り付けら
れる針先案内部材４００は、上側板材４１０と、この上
側板材４１０と所定の間隔を空けて上側板材４１０に対
して平行になった下側板材４２０とを有している。な
お、この針先案内部材４００は、後述する貫通孔４１１
等を貫通したプローブ１００が接触しても短絡を起こさ
ないように絶縁性部材で形成されている。

【００２５】上側板材４１０には、電極パッド７１１の
配置に対応した複数の直径０．０８５mmの貫通孔４１１
が開設されている。一方、下側板材４２０には電極パッ
ド７１１の配置に対応した複数の貫通孔４２１が開設さ
れている。この貫通孔４２１は、図２に示すように、プ
ローブ１００よりは大きいが貫通孔４１１よりは小さい
直径に設定されている。なお、両貫通孔４１１、４２１
のうち上下で対応するものは、それぞれの中心を同一垂
直線が通過するように設定されている。

【００２６】また、上側板材４１０は、下側板材４２０
より一回り大きく設定されている。これは、上側部材４
１０に後述するストッパ６００を取り付けるためであ
る。

【００２７】一方、本願発明の１つの特徴である調整部
材５００は、板状の絶縁性部材であり、プローブ１００
の数と同数の調整用貫通孔５１０が開設されている。こ
の調整用貫通孔５１０はプローブ１００が貫通する部分
であって、その直径は０．１６mmとプローブ１００の直
径よりやや大きめに設定されている。なお、かかる調整
用貫通孔５１０の相互の位置関係は、電極パッド７１１
の配置に対応させてある。

【００２８】かかる調整部材５００の四隅には、前記ス
ペーサ３００より大きい開口５２０が開設されている。
この調整部材５００は、前記開口５２０にスペーサ３０
０を貫通させることによって、基板２００と針先案内部
材４００とのほぼ中間に位置するのである。

【００２９】プローブ１００に座屈が生じる場合には、
基板２００と針先案内部材４００とのほぼ中間位置が最
も変位量が大きくなる。従って、各プローブ１００と調
整部材５００の各調整用貫通孔５１０との相互の位置関
係を調整することによって座屈の度合いを調整すること
が可能になる。

【００３０】ここで、開口５２０がスペーサ３００より
大きく設定されているのは、調整部材５００を水平方向
に移動可能とするためである。すなわち、調整部材５０
０を水平方向に移動させることにより、調整部材５００
の調整用貫通孔５１０とプローブ１００との接触の度合
いを変え、プローブ１００の長さの相違に基づく接触圧
の相違を調整するのである。

【００３１】例えば、調整部材５００をスペーサ３００
に対してフリーにした状態で、各プローブ１００を針先
案内部材４００の下側板材４２０の貫通孔４２１から約
０．５mm突出するようにし、この状態で調整部材５００
を水平方向に移動させる。この調整部材５００の水平方
向への移動により、プローブ１００と調整用貫通孔５１
０の縁部との間の距離が変化する。

【００３２】プローブ１００に座屈が生じて、当該プロ
ーブ１００が調整用貫通孔５１０の縁部に接触すると、
それ以上の座屈は生じない。プローブ１００と調整用貫
通孔５１０の縁部との間の距離を調整することにより、
プローブ１００に生じる座屈の程度を調整するのであ
る。

【００３３】また、調整用貫通孔５１０の縁部をプロー
ブ１００に接触させることで、不揃いのプローブ１００
の長さを等しく調整することも可能である。

【００３４】ここで、上述したような調整が完了したな
らば、図３（Ａ）に示すように、例えばエポキシ系樹脂
５３０等を開口５２０に注入して調整部材５００をスペ
ーサ３００に固定する。また、図３（Ｂ）に示すよう
に、スペーサ３００の周面に雄ねじ３１０を形成してお
き、当該雄ねじ３１０に螺合する２つのナット５４０で
調整部材５００を固定することも可能である。

【００３５】前記ストッパ６００は、図２に示すよう
に、上側板材４１０に対して上下方向に進退可能に取り
付けられたシャフト６１０と、このシャフト６１０の先
端に取り付けられた弾性を有する接触部６２０と、前記
シャフト６１０に巻回され、上側板材４１０と接触部６
２０との間に介在される弾性体としてのスプリング６３
０とを有している。

【００３６】接触部６２０は、なんら外力が加えられて
いない場合、すなわちスプリング６３０がまったく縮ん
でいない場合には、プローブ１００の先端より０．５mm
程度下方に位置するようにセットされている。このた
め、ＬＳＩチップ７１０にはプローブ１００より先にス
トッパ６００の接触部６２０が接触するようになってい
るのである。

【００３７】このストッパ６００は、針先案内部材４０
０のＬＳＩチップ７１０に対する平行を確保するための
ものである。針先案内部材４００がＬＳＩチップ７１０
に対して平行でないと、針先案内部材４００に開設され
た複数個の貫通孔４１１、４２１とＬＳＩチップ７１０
との間の距離が個々別々になるため、座屈が生じる部分
がプローブ１００によって異なることになる。これは、
プローブ１００によって電極パッド７１１に対する接触
圧が変わることを意味し、電気的諸特性の正確な測定が
困難になる。

【００３８】この点を考慮してストッパ６００が設けら
れているのである。針先案内部材４００がＬＳＩチップ
７１０に対して平行でない場合には、このストッパ６０
０のうち最も最初にＬＳＩチップ７１０（或いは可動テ
ーブル８００）に接触したものが針先案内部材４００に
対して外力を与えるので、針先案内部材４００が若干撓
んで、針先案内部材４００がＬＳＩチップ７１０に対し
てより平行に近づく。これにより、各プローブ１００の
接触圧はより等しくなる。

【００３９】なお、上述した第１の実施の形態では、調
整部材５００はスペーサ３００に取り付けられていた
が、本発明がこれに限定されるわけではない。例えば、
図４に示すように、基板２００の取付ブロック２１０か
ら垂下された取付部材２２０に調整部材５００を取り付
けるようにしてもよいし、図５に示すように、針先案内
部材４００の上側板材４１０の上面に立設された取付部
材２３０に調整部材５００を取り付けるようにしてもよ
い。

【００４０】

【発明の効果】請求項１に係る垂直作動式プローブカー
ドは、測定対象物の電極パッドに対してプローブが垂直
に配置された垂直作動式プローブカードであって、複数
のプローブが垂直に取り付けられる基板と、この基板の
下面に取り付けられるスペーサと、このスペーサに取り
付けられて前記基板に対して平行に配置された絶縁性を
有する針先案内部材と、この針先案内部材と前記基板と
の間に両者に対して平行に配置された絶縁性を有する調
整部材とを備えており、前記針先案内部材にはプローブ
の先端が貫通する貫通孔が、前記調整部材にはプローブ
が貫通する調整用貫通孔がそれぞれ開設されている。

【００４１】このため、各プローブの座屈が生じる部分
は調整部材の調整用貫通孔の内部に位置しているので、
各プローブは座屈が生じても隣接するプローブに接触す
るおそれがない。このため、プローブ間における短絡が
発生せず、常に正確な電気的諸特性の測定が可能とな
る。

【００４２】また、請求項２に係る垂直作動式プローブ
カードでは、調整部材は、水平方向に移動可能になって
いるとともに任意の位置でスペーサ、基板又は針先案内
部材に対して固定可能になっている。

【００４３】このため、この垂直作動式プローブカード
によれば、調整部材によって各プローブに生じるであろ
う座屈の度合いを調整することができるため、若干の長
さの相違による接触圧の相違を解消し、各プローブの電
極パッドに対する接触圧を等しくすることができるの
で、より正確な電気的諸特性の測定が可能となる。

【００４４】さらに、請求項３に係る垂直作動式プロー
ブカードでは、針先案内部材には、先端がプローブの先
端より下方に設定されたストッパが設けられており、当
該ストッパは先端が測定対象物と接触すると縮退する弾
性体を有している。

【００４５】このため、針先案内部材がＬＳＩチップに
対して平行でなかったとしても、ＬＳＩチップに接触し
たストッパによって針先案内部材はより平行に近づく。
これにより、針先案内部材がＬＳＩチップに対して平行
でない場合にも、各プローブの電極パッドに対する接触
圧を等しくすることができるので、より正確な電気的諸
特性の測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る垂直作動式プ
ローブカードの概略的構成を示す概略的断面図である。

【図２】図１におけるＡ部の概略的拡大図である。

【図３】調整部材をスペーサに固定する手段についての
概略的説明図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る垂直作動式プ
ローブカードの概略的構成を示す概略的断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係る垂直作動式プ
ローブカードの概略的構成を示す概略的断面図である。

【図６】従来の横型のプローブカードの概略的構成を示
す概略的断面図である。

【図７】従来の垂直作動式プローブカードの概略的構成
を示す概略的断面図である。

【図８】従来の垂直作動式プローブカードの問題点を示
す概略的断面図である。

【符号の説明】

１００ プローブ ２００ 基板 ３００ スペーサ ４００ 針先案内部材 ４１１ 貫通孔 ４２１ 貫通孔 ５００ 調整部材 ５１０ 調整用貫通孔 ６００ ストッパ ７１０ ＬＳＩチップ（測定対象物） ７１１ 電極パッド

フロントページの続き (72)発明者 岩田 浩 兵庫県尼崎市西長洲町２丁目５番13号 日 本電子材料株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象物の電極パッドに対してプロー
   ブが垂直に配置された垂直作動式プローブカードにおい
   て、複数のプローブが垂直に取り付けられる基板と、こ
   の基板の下面に取り付けられるスペーサと、このスペー
   サに取り付けられて前記基板に対して平行に配置された
   絶縁性を有する針先案内部材と、この針先案内部材と前
   記基板との間に両者に対して平行に配置された絶縁性を
   有する調整部材とを具備しており、前記針先案内部材に
   はプローブの先端が貫通する貫通孔が、前記調整部材に
   はプローブが貫通する調整用貫通孔がそれぞれ開設され
   ていることを特徴とする垂直作動式プローブカード。
2. 【請求項２】 前記調整部材は、水平方向に移動可能に
   なっているとともに任意の位置でスペーサ、基板又は針
   先案内部材に対して固定可能になっていることを特徴と
   する請求項１記載の垂直作動式プローブカード。
3. 【請求項３】 前記針先案内部材には、先端がプローブ
   の先端より下方に設定されたストッパが設けられてお
   り、当該ストッパは先端が測定対象物と接触すると縮退
   する弾性体を有していることを特徴とする請求項１又は
   ２記載の垂直作動式プローブカード。