JP4563751B2 - プローブ針の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、半導体装置の製造工程における検査工程で主に使用するプローブカードに関するものであり、特にそのプローブカードに使用されるプローブ針に関するものである。

近年、半導体デバイスの高集積化、微細化にともない、ボンディングパッドあるいは検査用パッドの間隔が狭くなり、かつパッド数も増加している。この結果、プローブカードに搭載されるプローブ針も密集することとなる。また、検査コストを低減するために複数の半導体デバイスを同時に検査することも行われるため、１つのプローブカードに搭載されるプローブ針の本数がさらに増大し、かつ密集度も上がっている。このような状況では、検査時に近接するプローブ針が互いに影響しあい、クロストーク等のノイズが発生する。そこで、密集度を低下させることなく、ノイズの影響を抑制し得るプローブ針が必要となっている。

カンチレバー方式のプローブ針を備えたプローブカードは、基板上に多数本のプローブ針が放射状に配置される。各プローブ針の基端は、基板上に半田付けされ、先端部は先端位置固定部材により基板から持ち上げた状態で保持される。そして、各プローブ針の先端部が、放射状に位置するプローブ針群の中心部で、半導体デバイスのパッドに押し当てられて、当該デバイスの検査が行われる。

このようなプローブカードでは、プローブ針の本数が増大すると、近接するプローブ針が互いに影響しあって、クロストーク等のノイズを拾いやすくなる。また、複数の半導体デバイスを同時に検査するようなプローブカードでは、プローブ針が上下方向に近接して配置される場合もあり、さらにノイズを拾いやすくなっている。

従って、このようなノイズにより、検査精度の低下を来たしたり、あるいは再検査が必要となって検査時間の増大を招いている。
このようなプローブ針によるノイズの影響を低減するために、同軸構造のプローブ針を使用したプローブカードが提案されている。この同軸構造のプローブ針は、中心導体の中間部を絶縁チューブで被覆し、さらにその周囲を導電性の金属チューブにてなる外部導体で被覆したものである。

そして、外部導体の両端部を基板上の接地配線に接続することにより、外部導体がシールド層として作用するため、ノイズの影響を低減することが可能となる。
特許文献１，２には、同軸構造のプローブ針を使用したプローブカードが開示されている。
特開平８−２２４６３号公報 特開平２−５０４５２号公報

上記のような従来の同軸構造のプローブ針は、中心導体の直径が１３０μｍ以上であり、通常は１５０μｍである。そして、絶縁チューブで被覆すると直径が１７０μｍとなり、さらに外部導体で被覆すると、直径が２００μｍ程度増大する。従って、絶縁チューブで被覆した通常のプローブ針に対し、同軸針は２倍若しくはそれ以上の直径となる。

従って、すべてのプローブ針を同軸構造とすることはできず、特にノイズ対策を必要とする一部についてのみ、同軸構造のプローブ針を使用していた。
ところが、このような同軸針は径が大きくなるため、通常の針間隔より大きな間隔を確保する必要があるとともに、径の相違によりパッドを押圧する力が通常のプローブ針と異なるため、その針跡管理が煩雑となる。

また、同軸構造のプローブ針は、通常のプローブ針と直径が大きく異なるため、通常のプローブ針と同一の針立てルールでプローブカードに取着することはできず、別のルールで行う必要がある。従って、プローブカードの組み立て作業が煩雑となるという問題点がある。

この発明の目的は、ノイズの影響を低減し得る同軸構成でありながら、プローブカードの組み立てを容易に行い得るプローブ針を提供することにある。

上記目的は、中心導体を絶縁チューブで被覆し、該絶縁チューブの周囲に導電層を形成して同軸構造とするプローブ針の製造方法であって、前記導電層は、導電物質を混ぜた第一の溶剤に前記中心導体を浸し、次いで該溶剤から引き出して乾燥させて形成し、前記中心導体を前記絶縁チューブの一端部を残して前記第一の溶剤に浸し、乾燥後に前記中心導体の他端部の導電層を第二の溶剤で除去して、前記絶縁チューブの他端部を露出させたプローブ針の製造方法により達成される。

本発明によれば、ノイズの影響を低減し得る同軸構成でありながら、プローブカードの組み立てを容易に行い得るプローブ針を提供することができる。

（第一の実施の形態）
以下、この発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。図１及び図２に示すプローブカードは、円板状の基板１上に多数本のプローブ針２が基板１の中心部から外周に向かって放射状に配置される。

各プローブ針２の基端部は、基板１の針立て部３に半田付けされ、先端部は基板１の中心部で合成樹脂にてなる固定部材４に保持されている。従って、各プローブ針２は先端部が基板１の中央部に密集し、基端から先端に向かって基板から立ち上がるカンチレバー構造となっている。

前記プローブ針２の具体的構成及びその製造方法を図３に従って説明する。図３（ａ）に示すプローブ針２の中心導体５は、タングステンで形成され、その直径は１３０μｍである。また、先端部は先端に向かって先細となるように成形される。

次いで、同図（ｂ）に示すように、前記中心導体５の中間部が絶縁チューブ６で被覆される。絶縁チューブ６で被覆することにより、直径は１５０μｍとなる。
次いで、同図（ｃ）に示すように、先端部側の絶縁チューブ６をわずかに残して、中心導体５を溶剤Ｌに浸す。この溶剤Ｌは、導電物質である微細なフレーク状の銀粉末を、ハイポリマーアクリル樹脂をバインダーにして、酢酸エチルあるいは酢酸ブチル等の溶剤とともに練り分散を行った一液性常温硬化型の銀系導電接着剤である。

この後、同図（ｄ）に示すように、中心導体５を溶剤から取り出して乾燥させることにより、絶縁チューブ６を覆うように１０μｍの膜圧の導電層７が形成される。この膜圧は、溶剤の温度、導電物質と溶剤との組成（割合）に基づく溶剤の粘性、溶剤からの引き上げ速度及び乾燥工程での温度、湿度により調整可能である。

次いで、同図（ｅ）に示すように、中心導体５の基端部を前記導電物質を混ぜていない溶剤Ｍに浸して、導電層７を除去し、同図（ｆ）に示すように、基端側の絶縁チューブ６を露出させる。このような工程により、同軸構成のプローブ針２が形成され、その直径は１７０μｍとなる。

このように構成されたプローブ針２を基板１に搭載するには、図４に示すように、プローブ針２の先端部を固定部材４に取着し、その固定部材４を基板１に取着する。そして、プローブ針２の基端を基板１に半田付けし、導電層７の両端部を基板１上の接地配線８に半田付けあるいは導電性接着剤により接続する。

なお、接地配線８は基板１中心部の透孔９から前記固定部材４の側面にかけて銅箔を貼ることにより、導電層７の先端側近傍まで延設され、その接地配線８と導電層７の先端部とが接続される。

上記のようなプローブ針の製造方法により、次に示す作用効果を得ることができる。
（１）同軸構造のプローブ針２を、絶縁チューブ６で被覆した通常のプローブ針とほぼ同等の径で形成することができる。
（２）同軸構造のプローブ針２を通常のプローブ針とほぼ等しい径で形成することができるので、すべてのプローブ針を同軸針とすることができる。
（３）基板に搭載するプローブ針をすべて同軸針とすることができるので、ノイズの影響を受けにくいプローブカードを形成することができる。
（４）同軸構造のプローブ針２を通常のプローブ針とほぼ等しい径で形成することができるので、通常の針立てルールと同様なルールで、同軸針を基板上に搭載することができる。従って、プローブカードの組み立てを容易に行うことができる。
（第二の実施の形態）
図５は、第二の実施の形態を示す。この実施の形態は、絶縁チューブ６で被覆する部分の中心導体５の直径を小さくすることにより、プローブ針２の直径を小さくしようとするものである。

すなわち、絶縁チューブ６で被覆する部分を縮径部１０とする。この縮径部１０は、導電層７の厚さを前記第一の実施の形態と同様に１０μｍとすれば、中心導体５の他の部分より２０μ小さい直径で形成する。

このような構成とすることにより、絶縁チューブ６及び導電層７で被覆した後の直径は、絶縁チューブ６のみで被覆した従来のプローブ針と同等となる。従って、従来のプローブ針と同様な針立てルールでプローブカードを組み立てることができる。

また、固定部材４で固定する部分及び先端部の径を変更しないので、従来のプローブ針と同等の耐久性、針圧、接触性等を得ることができる。
上記実施の形態は、次に示すように変更してもよい。
・前記導電物質は、銅、銅合金、銀、ニッケル、半田等の低融点合金の微粒子、酸化亜鉛、酸化インビジウム等の金属酸化物微粒子、各種カーボンブラック、ポリピロールやポリアニリン等の導電性ポリマー粒子、金属で被覆したポリマー微粒子、貴金属で被覆した銅や銀の微粒子、金属繊維、炭素繊維等を使用してもよい。その他、すず、鉛、亜鉛、鉄、りん、珪素、クロム、ビスマス、カドミウム、チタン、マグネシウム、アルミニウム、ひ素、アンチモン、モリブデン、コバルト等でもよい。
・前記導電層７は、導電物質を混ぜた溶剤を絶縁チューブ６の周囲に塗布し、次いで乾燥させることにより形成してもよい。
・前記導電層７は、気相蒸着法により導電物質を絶縁チューブ６の周囲に積層させるようにしてもよい。

第一の実施の形態のプローブカードを示す断面図である。 プローブカードを示す平面図である。 （ａ）〜（ｆ）はプローブ針の製造工程を示す説明図である。 プローブカードを示す断面図である。 第二の実施の形態のプローブ針を示す断面図である。

符号の説明

１ 基板
２ プローブ針
５ 中心導体
６ 絶縁チューブ
７ 導電層

Claims (1)

1. 中心導体を絶縁チューブで被覆し、該絶縁チューブの周囲に導電層を形成して同軸構造とするプローブ針の製造方法であって、
   前記導電層は、導電物質を混ぜた第一の溶剤に前記中心導体を浸し、次いで該溶剤から引き出して乾燥させて形成し、
   前記中心導体を前記絶縁チューブの一端部を残して前記第一の溶剤に浸し、乾燥後に前記中心導体の他端部の導電層を第二の溶剤で除去して、前記絶縁チューブの他端部を露出させたことを特徴とするプローブ針の製造方法。

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