JPH11142433A - 垂直針型プローブカード用のプローブ針とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度の高い電気特性の検査を行なうことがで
き、かつ、耐久性が高く取換え手間と費用を低減するこ
とができる垂直針型プローブカード用のプローブ針を提
供する。 【解決手段】 プローブ針１の形状を、第１の横方向に
向かって曲がる第１の曲部１ａと、第１の横方向とほぼ
１８０°をなす第１の横方向とは逆の第２の横方向に向
かって曲がる第２の曲部１ｂとを有する構造にする。そ
れにより、プローブ針１にかかる応力を第１の曲部１ａ
と第２の曲部１ｂとの左右２個所で吸収し、プローブ針
１の先端部分７の軸方向のずれを小さくし、かつ、プロ
ーブ針１の折れや曲がりを防止することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プローブカード用
のプローブ針とその製造方法に関し、特に、垂直針型プ
ローブカード用のプローブ針とその製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＩＣ、ＬＳＩなどを製造する工
程の中に、ウェハ上の個々のチップが良品か不良品かを
テストするウェハテスト工程がある。このウェハテスト
では、通常、まず、プローバと呼ばれる装置にプローブ
カードを装着する。そして、プローブカードのプローブ
針をウェハのチップ上の所定のパッド（電極）に一定以
上の圧力（真圧と呼ぶ）をかけ（オーバードライブ動作
と呼ぶ）コンタクト（接触）させることによりテストが
行なわれる。すなわち、プローブカードは、半導体装置
の製造工程において、半導体装置の電気的特性を検査す
るために開発されたものである。このプローブカードの
内、垂直針型プローブカードおよびそのプローブ針が従
来知られており、それらの中でも、ＩＢＭ社の開発した
コブラ型プローブカード（Ｃｏｂｒａ Ｐｒｏｂｅ Ｃ
ａｒｄ）が当初から注目され、現在実用化され始めてい
る。

【０００３】図８は、従来のコブラ型プローブカードを
示す模式図である。図８を参照して、この従来のプロー
ブカードでは、コブラ型プローブ針１０１の上端が、上
側ガイド板１０２に垂直に取付けられている。また、プ
ローブ針１０１と接触する電極１０９との位置決めをす
るための下側ガイド板１０３が、上側ガイド板１０２の
下側に配置されている。さらに、この下側ガイド板１０
３には、プローブ針１０１を案内するための貫通孔１０
４が設けられている。そして、このプローブ針１０１の
上端は、上側ガイド板１０２の周辺部に配列された端子
（図示せず）と配線（図示せず）を介して接続されてい
る。また、プローブ針１０１の先端は、検査対象である
半導体装置の表面に形成された電極１０９と接触する。
これにより、半導体装置の電気的特性の検査を行なうこ
とができる。

【０００４】図９は、図８に示したコブラ型プローブカ
ード用のプローブ針の動作を説明するための模式図であ
る。図９を参照して、このプローブ針１０１を電極１０
９に接触させるため、外力１０５が加えられる。また、
このプローブカードに対して外力１０５が加わる方向
は、外力１０５の矢印の方向である。また、プローブ針
１０１の先端部分１０７と電極１０９との接触が行なわ
れた状態では、上側ガイド板１０２に固定された部分１
０８と、下側ガイド板１０３により案内される部分１０
６と、応力を吸収する曲部１１１と、プローブ針１０１
が電極１０９に接触する先端部分１０７とが図９に示さ
れたような状態になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のコブラ型プローブカード用のプローブ針１０１
は、以下の２つの問題点を有している。

【０００６】その第１の問題点は、プローブ針１０１
が、１つの曲部１１１で応力を吸収するように構成され
ているため、プローブ針１０１の先端部分１０７が電極
１０９と接触した際、その１つの曲部１１１に大きな撓
みが生じることになる。それにより、プローブ針１０１
の先端部分１０７が、電極１０９に接触するときに、下
側ガイド板１０３の貫通孔１０４の側面に接触し、その
結果、下側ガイド板１０３の貫通孔１０４の側面を削
り、削り屑を生じさせる。そして、その削り屑が貫通孔
１０４を塞ぎ、プローブ針１０１の通りが悪くなるとい
う不都合が生じる。また、プローブ針１０１と貫通孔１
０４との間に摩擦が生じることにより、プローブ針１０
１と貫通孔１０４の側面が引っ掛かかる。それにより、
プローブ針１０１が引っ込んだまま出てこなくなるとい
う不都合が生じる。そのため、複数本あるプローブ針１
０１の先端部分１０７の高さ位置が、段差を生じた状態
になることがある。その結果、電極１０９上に形成され
た酸化アルミニウム膜（図示せず）を貫通するためのプ
ローブ針１０１の貫入圧がばらつき、電極１０９とプロ
ーブ針１０１の先端部分１０７の接触圧が不正確とな
り、精度の高い電気特性の検査ができない場合がある。

【０００７】また、第２の問題点としては、プローブ針
１０１が１つのみの曲部１１１で応力を吸収するように
構成されているため、プローブ針１０１の先端部分１０
７が電極１０９に接触するときに、プローブ針１０１の
１つの曲部１１１に応力が集中する。このように、応力
が１カ所に集中する場合に、繰返し使用していると、繰
返し載荷による金属疲労を起こす。そのため、プローブ
針１０１が折れたり、曲がったりしてしまうことがあっ
た。その結果、プローブ針１０１の寿命が短くなり、取
換えに手間と費用がかかり不経済であるという問題点が
あった。

【０００８】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものである。本発明の１つの目的は、よ
り精度の高い電気特性の検査を行なうことが可能な垂直
針型プローブカード用のプローブ針を提供することであ
る。

【０００９】また、本発明のもう１つの目的は、耐久性
が高く、かつ、取換え手間と費用を低減することが可能
な垂直針型プローブカード用のプローブ針を提供するこ
とである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の垂直針
型プローブカード用のプローブ針においては、プローブ
針は、曲部を備えており、さらに、その曲部は、第１の
横方向に向かって曲がる第１の曲部と、第１の横方向と
ほぼ１８０度をなす第１の横方向とは逆の第２の横方向
に向かって曲がる第２の曲部とを備えている。このよう
に構成することにより、従来の１つの曲部しか持たない
コブラ型のプローブ針の場合と異なり、本発明のプロー
ブ針は、左右均等に撓みが生じることとなる。そのた
め、プローブ針の先端部分が当初と同一軸内にある可能
性が高くなる。また、従来のコブラ型のプローブ針は、
１つしか曲部を持たず、この１つの曲部でのみプローブ
針にかかる応力を吸収していたが、本発明では、２以上
の曲部でプローブ針にかかる応力を吸収することがで
き、プローブ針全体の弾力性は増す。その結果、本発明
のプローブ針は、従来技術のプローブ針に比べて先端部
分のずれが少ないため、プローブ針と電極との接触圧を
ほぼ一定にでき、精確な検査結果が得られやすくなる。
また、弾力性が増すことにより、吸収する応力が大きく
なり、折れや曲がりを生じる可能性が低くなる。そのた
め、本発明のプローブ針は、耐久性がありランニングコ
ストが低くなる。

【００１１】請求項２は、上記請求項１の構成におい
て、第１の曲部の曲率半径は、第２の曲部の曲率半径よ
りも大きくなるように構成する。このように構成するこ
とにより、同じ曲率半径の曲部を持つプローブ針よりも
剛性が高くなる。その結果、針の折れや曲がりの可能性
が低くなり、かつ、第１および第２の曲部が同じ曲率半
径のプローブ針よりも先端部分のずれが小さくなる。

【００１２】請求項３は、請求項１または２の構成にお
いて、少なくとも第１および第２の曲部は、板状体で形
成されている。このように構成することにより、応力を
吸収する部分が板状となり、曲げ応力が生じても、一方
向にしか撓まなくなる。その結果、撓む方向を、隣接す
るプローブ針がない方向にとることによって、撓んだプ
ローブ針が他の隣接するプローブ針に接触することを防
止することができ、それにより、精確な検査を行なうこ
とができる。

【００１３】請求項４は、請求項１から３のいずれかの
構成において、第１および第２の曲部が、ほぼＳ字状お
よびほぼＷ字状のいずれかの曲部形状を有している。こ
のように、Ｓ字形状およびＷ字形状の簡単な形状を有す
る曲部にすることにより、本発明のプローブ針の形状
は、複雑な針形状にする場合に比べて安価になり、か
つ、製作期間が比較的短くなる。

【００１４】請求項５は、請求項１から４のいずれかの
構成において、第１および第２の曲部が、形状記憶特性
を有する金属から形成されている。このように構成する
ことにより、本発明のプローブ針は、残留歪を残すこと
なく、常に一定の形状に復元される。そのため、プロー
ブ針の引抜き時および挿入時に、プローブ針を真っ直ぐ
にしたまま出し入れを行なうことができ、ガイド板に設
置した状態で熱処理すれば曲部形状が元の形状に復元さ
れる。その結果、本発明のプローブ針は、取換え手間お
よび費用を節約でき、ランニングコストの低減を図るこ
とができる。

【００１５】請求項６に記載の垂直針型プローブカード
用のプローブ針の製造方法は、少なくとも２種類の金属
を溶解鋳造する工程と、鋳造された金属を、第１の横方
向に向かって曲がる第１の曲部と、第１の横方向とはほ
ぼ１８０度をなす第１の横方向とは逆の第２の横方向に
向かって曲がる第２の曲部とを含むように焼結成形する
工程と、鋳造された金属を、形状記憶特性を有するよう
に熱処理する工程とを備えている。このような製造方法
によって、プローブ針のばね特性が特に向上し、座屈や
変形のおそれのないプローブ針が製造できることとな
る。また、形状記憶処理されることにより、プローブ針
の引抜き時および挿入時に、プローブ針は、真っ直ぐな
状態のまま出し入れを行なうことができ、ガイド板に設
置した状態で熱処理すれば曲部形状に復元することによ
り元のばね特性を発揮することができる。このように請
求項６に記載の製造方法では、弾力性が増すことにより
プローブ針の耐久性を向上させることができるととも
に、取換え手間および費用を節約できランニングコスト
の低減を図ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１から図７に基づいて説明する。

【００１７】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１による垂直針型プローブカードを示した模式図で
ある。図２は、図１に示したプローブカードの使用状態
を示した模式図である。図１および図２を参照して、本
発明のプローブカードは、垂直針型のプローブ針１が上
側ガイド板２に上端を垂直にして取付けられている。プ
ローブ針１は、第１の曲部１ａと第２の曲部１ｂとから
なるＳ字形状を有している。第１の曲部１ａは第１の横
方向に曲がるように形成され、第２の曲部１ｂは第１の
横方向とほぼ１８０度をなす第１の方向とは逆の第２の
方向に向かって曲がるように形成されている。また、プ
ローブ針１が接触する電極９に対するプローブ針１の位
置を決めるための下側ガイド板３が、上側ガイド板２の
下側に取付けられている。さらに、この下側ガイド板３
には、プローブ針１を案内するための貫通孔４が設けら
れている。そして、このプローブ針１は、上側ガイド板
２の周辺部に配列された端子（図示せず）と配線（図示
せず）とを介して接続されている。

【００１８】図２は、このプローブ針を電極に接触させ
るために、外力を加えた状態を示している。図２を参照
して、このプローブカードに対して外力５が加わる方向
は、図２の外力５の矢印の方向である。また、プローブ
針１の先端部分７と電極９との接触が行なわれた状態で
は、上側ガイド板２に固定された部分８と、下側ガイド
板３により案内される部分６と、応力を吸収する第１の
曲部１ａおよび第２の曲部１ｂと、プローブ針１が電極
９に接触する先端部分７とが図２に示されたような状態
となる。本実施の形態では、上記のように、第１の曲部
１ａと第２の曲部１ｂとをＳ形状に形成することによ
り、図８に示した従来のコブラ型プローブ針１０１の場
合と異なり、ほぼ左右均等に撓みが生じる。これによ
り、本実施の形態のプローブ針１では、先端部分７が傾
くのを有効に防止することができ、その結果、先端部分
７の傾きに起因する種々の不都合を解消することができ
る。

【００１９】図３は、本発明のプローブ針にかかる応力
とその撓みとの関係を示したグラフである。本発明のプ
ローブ針１の場合、Ｓ字状に第１および第２の曲部１
ａ，１ｂを２カ所持つので、プローブ針１にかかる応力
を２カ所でほぼ左右均等に吸収することができる。その
ため、図３に示すように、本発明のプローブ針１は、先
端部分７にかかる応力が同じだけ増加した場合、撓み量
は、本発明のプローブ針１の方が従来のコブラ型プロー
ブ針よりも大きくなる。それにより、プローブ針１は、
同一軸内で撓み、ガイド板に対して垂直な状態を保つこ
とが可能となる。その結果、先端部分７の水平方向のず
れが小さくなる。また、撓み量が大きいのでプローブ針
１にかかる１カ所当りの応力も小さくなる。

【００２０】また、プローブ針１は線状体または板状体
から形成されている。これにより、プローブ針１の応力
を吸収する部分を線状または板状にすることができる。
その結果、応力を吸収する部分が線状の場合、曲げ加工
が簡単となり製作期間が短くて済む。また、応力を吸収
する部分が板状の場合、曲げ応力が生じても、一方向に
しか撓まなくなる。その結果、撓む方向を、隣接するプ
ローブ針のない方向にとることによって、撓んだプロー
ブ針１が他の隣接するプローブ針に接触することを防止
することができる。

【００２１】図４は、本発明の実施の形態１によるプロ
ーブ針１の製造工程を表わす工程図である。この工程
は、プローブ針１を形成する少なくとも２種類以上の金
属を配合する工程２００と、配合された金属を溶解鋳造
する工程２０１と、溶解鋳造された金属を熱間加工する
工程２０２と、熱間加工された金属を冷間伸線または冷
間圧延する工程２０３と、冷間伸線または冷間圧延され
た金属をばね成形する工程２０４と、ばね成形された金
属をＳ字形状に焼結成形する工程２０５と、Ｓ字状成形
された金属を形状記憶特性を有するように熱処理する工
程２０６と、形状記憶処理された金属を酸洗する工程２
０７と、酸洗された金属を検査出荷する工程２０８とを
備えている。この工程の特徴は、Ｓ字状を形成する工程
２０５と、形状記憶処理をする工程２０６とである。こ
のような工程にすることにより、プローブ針１を上側ガ
イド板２および下側ガイド板３に挿入するとき、また
は、上側ガイド板２および下側ガイド板３から引抜くと
き、プローブ針１を真っ直ぐな状態にしたまま操作する
ことができる。また、プローブ針１をＳ字形状に復元す
るには、設置した後に熱処理を施すことにより行なうこ
とができる。

【００２２】（実施の形態２）図５は、本発明の実施の
形態２による垂直針型プローブカード用のプローブ針を
示した模式図である。実施の形態２によるプローブ針２
１の設置の状態および使用の状態は、図１および図２に
示した実施の形態１のプローブ針１の場合と同様であ
る。図５を参照して、この実施の形態２によるプローブ
針２１は、下側の第２の曲部２１ｂの曲率半径が上側の
第１の曲部２１ａの曲率半径よりも小さくなっている。
それにより、このプローブ針２１では、第２の曲部２１
ｂを第１の曲部２１ａと同じ大きさにした場合よりもプ
ローブ針２１の剛性を高くすることができる。その結
果、プローブ針２１が電極９に接触したときに接触圧に
より生ずる先端部分２７のずれが、同一の大きさの第１
および第２の曲部１ａ，１ｂを有する実施の形態１によ
るＳ字形のプローブ針１よりも小さくなる。

【００２３】（実施の形態３）図６は、本発明の実施の
形態３による垂直針型プローブカード用のプローブ針を
示した模式図である。この実施の形態３によるプローブ
針３１の設置の状態および使用時の状態は、図１および
図２に示した実施の形態１のプローブ針１の場合と同様
である。図６を参照して、この実施の形態３によるプロ
ーブ針３１は、上側の第１の曲部３１ａの曲率半径が、
下側の第２の曲部３１ｂの曲率半径よりも小さくなって
いる。それにより、このプローブ針３１では、第１の曲
部３１ａを第２の曲部３１ｂと同じ大きさにした場合よ
りもプローブ針３１の剛性を高くすることができる。ま
た、実施の形態３のプローブ針３１では、実施の形態２
のプローブ針２１の場合と異なり、曲率半径の大きい方
の曲部（第２の曲部３１ｂ）が下側に位置している。こ
のため、曲率半径の大きい方の曲部（第２の曲部３１
ｂ）から先端部分３７までの距離が短くなる。ここで、
通常、曲率半径の大きな曲部の方が曲率半径の小さい曲
部に比べて曲がりやすい。このため曲率半径の大きい曲
部がプローブ針の先端部分３７に近い側にある方が遠い
側にある場合より先端部分３７の傾きは小さくなる。実
施の形態３によるプローブ針３１によるプローブ針３１
では、曲率半径の大きい曲部３１ｂが先端部分３７に近
い側にあるので、プローブ針が電極９に接触したとき
に、接触圧により生じる先端部分３７のずれが実施の形
態２によるプローブ針２１よりもさらに小さくなる。

【００２４】（実施の形態４）図７は、本発明の実施の
形態４による垂直針型プローブカード用のプローブ針４
１の模式図を示している。また、この実施の形態４によ
るプローブ針４１の設置の状態および使用時の状態は、
図１および図２に示した実施の形態１によるプローブ針
１の場合と同様である。図７を参照して、実施の形態４
による垂直針型プローブ針４１は、第１の曲部４１ａ
と、第２の曲部４１ｂと、第３の曲部４１ｃとからなる
Ｗ字形状に形成されている。それにより、このプローブ
針４１は、３カ所の第１の曲部４１ａ、第２の曲部４１
ｂおよび第３の曲部４１ｃで先端部分４７にかかる応力
を吸収することができることとなる。そのため実施の形
態１、２および３によるプローブ針１、２１および３１
よりも針の剛性が高くなる。その結果、プローブ針４１
が電極９に接触したときに、接触圧により生じる先端部
分４７のずれが実施の形態１、２および３によるプロー
ブ針１、２１、および３１よりもさらに小さくなる。

【００２５】なお、今回開示された実施の形態はすべて
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特
許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の
意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意
図される。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、請求項１から６に記載の
発明によれば、垂直針型プローブカード用のプローブ針
を、第１の横方向に向かって曲がる第１の曲部と、その
第１の曲部とは逆の第２の横方向に向かって曲がる第２
の曲部とを含むように構成することにより、プローブ針
の先端部分の高さ位置のずれおよびプローブ針の折れや
曲がりを防止することができる。その結果、検査精度が
高く、かつ、耐久性のある垂直針型プローブカード用の
プローブ針を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１による垂直針型プロー
ブカードを示した模式図である。

【図２】 本発明の実施の形態１による垂直針型プロー
ブカードの使用時の状態を示した模式図である。

【図３】 本発明の実施の形態１による垂直針型プロー
ブカード用のプローブ針の使用時にかかる応力と変位の
関係を示したグラフである。

【図４】 本発明の実施の形態１における垂直針型プロ
ーブカード用のプローブ針の製造工程を示した図であ
る。

【図５】 本発明の実施の形態２による垂直針型プロー
ブカード用のプローブ針の形状を示した図である。

【図６】 本発明の実施の形態３による垂直針型プロー
ブカード用のプローブ針の形状を示した図である。

【図７】 本発明の実施の形態４による垂直針型プロー
ブカード用のプローブ針の形状を示した図である。

【図８】 従来のコブラ型のプローブ針を設置したプロ
ーブカードを示した模式図である。

【図９】 従来のコブラ型のプローブ針を設置したプロ
ーブカードの使用時の状態を示した模式図である。

【符号の説明】

１ プローブ針、１ａ，２１ａ，３１ａ 第１の曲部、
１ｂ，２１ｂ，３１ｂ第２の曲部、２ 上側ガイド板、
３ 下側ガイド板、４ 貫通孔、５ 力の方向、６ プ
ローブ針が貫通孔と接触する部分、７ プローブ針の先
端部分、９電極。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 垂直針型プローブカード用のプローブ針
   であって、 前記プローブ針は曲部を備え、 前記曲部は、 第１の横方向に向かって曲がる第１の曲部と、 前記第１の横方向とほぼ１８０度をなす前記第１の横方
   向とは逆の第２の横方向に向かって曲がる第２の曲部と
   を含む、垂直針型プローブカード用のプローブ針。
2. 【請求項２】 前記第１の曲部の曲率半径は、前記第２
   の曲部の曲率半径よりも大きい、請求項１に記載の垂直
   針型プローブカード用のプローブ針。
3. 【請求項３】 少なくとも前記第１および第２の曲部は
   板状体からなる、請求項１または２に記載の垂直針型プ
   ローブカード用のプローブ針。
4. 【請求項４】 前記第１および第２の曲部はほぼＳ字状
   およびほぼＷ字状のいずれかの曲部形状を有する、請求
   項１から３のいずれか１項に記載の垂直針型プローブカ
   ード用のプローブ針。
5. 【請求項５】 少なくとも前記第１および第２の曲部
   は、形状記憶特性を有する金属からなる、請求項１から
   ４のいずれか１項に記載の垂直針型プローブカード用の
   プローブ針。
6. 【請求項６】 垂直針型プローブカード用のプローブ針
   の製造方法であって、 少なくとも２種類の金属を溶解鋳造する工程と、 前記鋳造された金属を、第１の横方向に向かって曲がる
   第１の曲部と、前記第１の横方向とはほぼ１８０度をな
   す前記第１の横方向とは逆の第２の横方向に向かって曲
   がる第２の曲部とを含むように焼結成形する工程と、 前記鋳造された金属を、形状記憶特性を有するように熱
   処理する工程とを備える、垂直針型プローブカード用の
   プローブ針の製造方法。