JP3128199B2

JP3128199B2 - 検査用プローブ

Info

Publication number: JP3128199B2
Application number: JP08169338A
Authority: JP
Inventors: 浩一山崎; 博登小松
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 2001-01-29
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: EP0921401B1; JPH1019931A; EP0921401A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チップ状半導体素
子の装着に用いられるＩＣパッケージ基板やウェハーの
電気的試験を行うための検査用プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、開発の最先端を行く半導体の製造
には、最新の技術が駆使されているため、これらの技術
のなかには生産技術として充分完成されていないものも
あり、品質保証上、各種検査を欠かすことができない。
また、半導体の高機能化にともない、半導体とこれを実
装する回路基板とを接続する電極の数は増大し、これに
対応して電極のファインピッチ化が進められている。一
方では、電子機器の小型化の市場ニーズが強く、従来の
半導体パッケージを使用した実装から、半導体チップ状
態で回路基板に実装するフリップチップ実装や複数個の
チップを同時に実装するＭＣＭ（マルチチップモジュー
ル）の開発が進んでいる。これらは単に小型化のみにと
どまらず、高性能化にも欠かせない技術開発となってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】さらに、半導体チップ
を実装する回路基板の配線の細線化、高密度化が進み、
これに対応する検査が必要となってきた。これらの基板
を検査するものとして提案された検査用プローブは、被
検査回路基板の電極に対応させてタングステンピンを配
列したものである。この検査用プローブを製作するに
は、タングステンピンの先端をシャープにエッチング加
工し、顕微鏡を用いて被検査回路基板の電極に対応させ
て手作業で配列していた。これは非常に細かい作業であ
り時間を要し、コスト高となっていた。この検査用プロ
ーブは、タングステンピンの先端から基板の接続部まで
の距離が凡そ50mmと長く、デバイスの高速検査には不向
きであり、かつ順に１ピンづつ検査していくもので、１
回の測定で検査を終えることができず時間を要してい
た。加えて、電極自体が高密度化された回路基板に対し
ては充分に対応することができず、適切な接続技術がな
かった。

【０００４】近年の回路基板の製造技術、半導体の実装
技術の進化に対し、これに対応する検査技術の開発が急
務となっている。フリップチップ実装、ＭＣＭに対応す
る検査は当然のことながら、チップ状態、またはウェハ
ー状態での検査が必要であり、これらの電極に対応した
検査用プローブの開発に多くの努力が払われているが、
現状ではピッチ的にも高速信号特性的にも問題があり、
新たな検査用プローブの出現が望まれている。本発明は
このような問題に鑑みてなされたもので、電極ピッチの
微細な基板を高速で検査することができ、かつ製作の容
易な検査用プローブの提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の検査用プローブは、基板の開口部近傍に位
置する第１の電極部と基板の周辺近傍に位置する第２の
電極部とが設けられ、両電極部間が配線され、第１の電
極部に先端に端子部を有する複数の接続ワイヤが付設さ
れた基板と、接続ワイヤは前記開口部を通って基板の下
方に延出され、これらの接続ワイヤの全体を被覆する可
撓性エラストマ樹脂部と、これを覆うように形成された
補強モールドとからなり、前記複数の接続ワイヤの端子
部の先端は、前記可撓性エラストマ樹脂部から露出しか
つ被検査回路基板の電極と接触可能であることを特徴と
している。

【０００６】前記基板を、複数の層からなり、各層の一
端は前記開口部に向かってステップ状に形成され、この
ステップ部に前記第１の電極部を設けた基板とすること
もできる。前記補強モールドを貫通して位置決め用スコ
ープ穴を設けたり、補強モールド上に放熱フィンを設
け、この放熱フィンの一部が前記開口部に位置する補強
モールドを貫通して延出された構成としてもよい。

【０００７】基板の電極への接続ワイヤの接続は、汎用
技術であるワイヤボンディングによって行うことができ
る。また、基板に、複数の層からなり、各層のステップ
部に第１の電極部を設けた多層基板を用い、この第１の
電極部に接続ワイヤを千鳥状に接続すれば、より狭い間
隔で接続ワイヤを接続することができ、より微細な電極
ピッチを有する被検査回路基板の検査が可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の検査用プローブの基板と
しては、被検査回路基板（以後、単に被検基板という）
の端子と対応する位置に端子を有する公知のものであ
り、基板の開口部近傍に第１の電極部、基板の周辺近傍
に第２の電極部が設けられ、第２の電極部から第１の電
極部に向けて、例えば、求心状に配線され、先端に端子
部を有する複数の接続ワイヤが第１の電極部に付設され
ている。第２の電極部は、第１の電極部と同ピッチでも
よいが、被検基板が微細電極ピッチ（例えば、0.5 mmピ
ッチ以下、実用的には0.2 〜 0.5 mm ピツチ）の場合に
は、ピッチを変換して配線するとよい。基板は、被検基
板がエリアアレイ型であるときは、基板が複数の層から
なる多層基板を用いるのが好ましい。

【０００９】基板の電極には、複数の接続ワイヤ即ち金
属細線がそれぞれ接続され、接続ワイヤは可撓性エラス
トマ樹脂によって被覆され、接続ワイヤの端子部の先端
のみが可撓性エラストマ樹脂から露出している。接続ワ
イヤは、基板の第１の電極に金属細線をワイヤボンディ
ングして植設されたものであり、金属細線としてはワイ
ヤボンディングが可能な金、金合金、銅、アルミニウ
ム、アルミニウムー珪素合金、ベリリウム銅、真鍮、ニ
ッケル、モリブデン、タングステン、ステンレス等を細
線加工したもの、あるいはこれらの細線に金や金合金を
メッキしたものが用いられる。なかでも金細線が最も好
ましい。接続ワイヤの直径は、被検基板の電極ピッチ等
に応じて選択されるが、通常、18〜50μｍ、特には25〜
30μｍ程度の直径を有する金ワイヤが好ましく選択され
る。また、接続ワイヤの端子部を略半球状に形成し、そ
の先端面を金メッキ接点とすることもできる。

【００１０】可撓性エラストマ樹脂には、シリコーンゴ
ム、エポキシゴム、ウレタンゴム、その他の合成ゴムや
熱可撓性エラストマ等の絶縁性のゴム弾性材料を選択す
るのが好ましく、弾性材料は、接続ワイヤの屈曲にとも
ない一体に弾性変形し、接点での好ましい接触状態を維
持する。さらに、接続ワイヤを被覆した状態にある可撓
性エラストマ樹脂の上面は、補強モールドで覆われる。
この補強モールド材には、剛性を有するものが好まし
く、汎用のエンジニアプラスチック材、セラミック材、
金属材等を使用することができるが、なかでも耐熱性、
寸法安定性、加工性に優れた材料を選択するのが望まし
い。

【００１１】上記構成としたことにより、本発明の検査
用プローブは、従来に比べて接続距離が５mm以下と極め
て短いため高速検査が可能となり、かつ電極ピッチの微
細な被検基板の検査に対応することができ、特に、被検
基板の電極端子数が多い、例えば、マトリクス状の電極
の場合には、基板に多層基板を用いることにより被検基
板の多端子化に対応することができる。また、接続接点
の位置を、検査用プローブ基板の下面レベルより下方と
し、接続ワイヤを可撓性エラストマ樹脂で被覆したこと
により、接続ワイヤの端子は被接続端子と柔軟に接し、
被検基板の反りやうねりに左右されない検査が可能とな
る。以下、本発明の具体的態様を実施例に基づき説明す
る。

【００１２】

【実施例】本発明の検査用プローブの基本的態様を図１
の縦断面図で示す。図２ａ〜ｄは、その製造方法を工程
順に示したものである。本発明の検査用プローブの様々
な態様については図３〜６で示した。

【００１３】（実施例１）本発明の検査用プローブは、
図１に示すように、基板１に、ワイヤボンディングによ
って、接続ワイヤ２が基板１の第１の電極部３に接続さ
れている。接続ワイヤ２は、基板１のほぼ中央に設けら
れた開口部４から下方に延出され、その周辺は可撓性エ
ラストマ樹脂５によって覆われ、可撓性エラストマ樹脂
５はさらに補強モールド６によって覆われている。開口
部４から下方に延出する接続ワイヤ２は、その端子部先
端が可撓性エラストマ樹脂５から露出しており、各端子
は同一高さレベルに設けられている。この端子部７の先
端に突起状の金メッキ接点８を設けて、接続をより確実
にすることもできる。

【００１４】本実施例に示す検査用プローブの１製作例
について、図２にもとづき工程順に詳述する。１）ボンディング工程：固定位置決めベース９上に、銅
製で厚さ0.5mm のスペーサー10を、位置合わせピン11で
位置合わせして載置する。スペーサー10には、被検基板
の端子位置に対応する箇所が検査用プローブの端子部領
域として、0.3mm の深さで彫り込まれ、その表面には金
メッキが施されている。このスペーサー10上に、基板１
を位置合わせして載置し、さらにその上に固定プレート
12を重ね位置決めして全体を固定する。（図２ａ参照）基板１には、予め、その中央よりに第１の電極部３が被
検基板の端子と同配列、同ピッチでパターンニングさ
れ、周辺部には、被検基板の端子と同配列の第２の電極
部３’がパターンニングされている。スペーサー10の金
メッキ部分に、被検基板の端子と同位置に、径25μｍの
金線を接続ワイヤ２として公知のボンディングマシーン
を用いてボンディングし、さらにこの接続ワイヤ２の他
端を基板１の第１の電極部３にボンディングする。この
ボンディング作業を、被検基板の端子の数だけ被検基板
の端子と同配列、同ピッチとなるように繰り返す。ボン
ディング終了後、固定プレート12を取り去る。

【００１５】２）可撓性エラストマ樹脂部成形工程：次
に、基板１上に補強モールド６を位置決めした後、モー
ルド固定プレート13で全体を固定する。補強モールド６
には、可撓性エラストマ樹脂を注入する注入口が設けら
れており、この注入口から、未硬化のウレタン樹脂を注
入し、常温（約25℃）で24時間放置後、60℃で２時間エ
ージングして可撓性エラストマ樹脂部５が形成され、基
板１と補強モールド６は一体に接着される。（図２ｂ参
照）なお、補強モールド６は、エンジニアリングプラスチッ
ク材で耐熱性、耐薬品性、電気的特性に優れた PPS（ポ
リフェニレンサルファィド）樹脂板を加工して作製し
た。

【００１６】３）スペーサーエッチング工程：基板１と
補強モールド６とが接着した後、モールド固定プレート
13と固定位置決めベース９を取りはづし、適宜濃度の塩
化第二鉄水溶液中に浸漬し、銅製のスペーサー10をエッ
チングすることによって、接続ワイヤ２の端子部７は可
撓性エラストマ樹脂５によって固定された状態が得ら
れ、端子部７の先端が可撓性エラストマ樹脂５の下端面
に露出している。（図２ｃ参照）

【００１７】４）端子部電解メッキ工程：図２ｃに認め
られるように、接続ワイヤ２の端子部７の先端は、可撓
性エラストマ樹脂部５の下端面に同一レベルで露出して
いるため、被検基板の端子との接続は不安定となる。こ
のため安定した接続状態が得られるように、端子部７に
電解金メツキ（純金）をして突起状の接点８を設ける。
この接点８は中心高約40μｍの純金メッキとし、さらに
その上に、耐摩耗性を向上させるため、厚さ約３μｍの
硬質金メッキ層を設ける。（図２ｄ参照）このようにして本発明の検査用プローブを製作すること
ができるが、これは単に一態様を示したにすぎず、各部
材の構成、製作手順等には様々な態様が可能である。

【００１８】（実施例２）図３に示す検査用プローブ
は、基板に多層基板14を用いたものであり、開口部４に
向かってステップ状に積層され、ステップ部分に設けら
れた第１の電極部３にワイヤボンディングによって接続
ワイヤ２が接続されている。なお、接続ワイヤ２をステ
ップ部分の第１の電極部３にワイヤボンディングするに
際して、その位置を千鳥状に設定することにより、電極
の幅がワイヤボンディングに必要な値（通常、少なくと
も 100μｍ程度必要）に満たなくともワイヤボンディン
グが可能となり、接続ワイヤをより狭い間隔で接続で
き、電極ピッチがより微細な被検基板の検査が可能とな
る。本実施例に示す検査用プローブの製造方法は、使用
する基板が多層基板であることを除いて、本質的には実
施例１で示した製造方法と同じである。

【００１９】（実施例３）図４は、さらに、検査用プロ
ーブの他の態様を示す縦断面図である。実施例１、２で
示した検査用プローブは各接続ワイヤの端子部が同一レ
ベルにあり、電極部が基板平面上に設けられたタイプの
被検基板の検査に対応するものであったが、図４に示す
検査用プローブは、電極部が凹部に設けられた被検基板
の検査に対応可能なように、接続ワイヤ２の端子部７
が、多層基板14の開口部４からステップ状に下方に延出
する可撓性エラストマ樹脂５のステップ部15に設けられ
ている。

【００２０】（実施例４）図５に示す検査用プローブ
は、開口部４のほぼ中央に位置決め用スコープ穴16を設
けたものであり、他は実施例１と同じである。被検基板
に検査用プローブをセッティングする際、スコープを用
いてスコープ穴16から観察しながらセッティングするこ
とによって、精確に位置決めを行うことができる。この
位置決め用スコープ穴16の位置は、開口部４のほぼ中央
が好ましいが、この位置に限定されるものではなく、基
板の配線、接続に支障のない箇所であればよい。

【００２１】（実施例５）図６に示す検査用プローブ
は、補強モールド６上に、開口部４を貫通するように放
熱フィン17を設けたものであり、放熱効率を増すため、
上面に櫛状の歯を多数設けて表面積の多い形状とされて
いる。このタイプの検査用プローブは、発生する熱を効
率よく発散するため、発熱タイプの被検基板を検査する
場合に好適に用いられる。この放熱フィン17の材質とし
ては、熱伝導率が高く、かつ成形が容易なアルミニウム
が一般に用いられる。なお、本発明においては、基板に
第２の電極部をピッチ変換したピッチ変換基板を用いる
こともでき、特に、被検基板の電極ピッチが微細な場合
に好適である。

【００２２】

【発明の効果】本発明の検査用プローブは、基板を検査
用プローブの基板として用い、一体化した構成としたこ
とにより、すべて汎用のワイヤボンディングやエッチン
グ技術等の実装技術を使用して製作することができ、短
時間かつ安価に供給することができる。本発明の検査用
プローブは、高速検査を可能とし、電極ピッチの微細な
被検基板の検査に対応することができ、特に、被検基板
の電極端子数が多い場合には、多層基板を検査用プロー
ブの基板として用いることにより被検基板の多端子化に
対応することができる。さらに、接続接点を、検査用プ
ローブ基板の開口部から下方に延出し、接続ワイヤを可
撓性エラストマ樹脂で被覆された構成とすることによ
り、接続ワイヤの端子部は被検基板の接続端子部と柔軟
に接し、被検基板の反りやうねりに左右されずに接続さ
れ、支障なく検査を行うことができる。また、従来不可
能であった１回の検査で１チップの検査を行うことも可
能となつた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の検査用プローブの基本的態様を示す縦
断面図である。

【図２】本発明の検査用プローブの製造方法を示し、
（ａ）〜（ｄ）は順にその工程を示す縦断面図である。

【図３】本発明の一例としての態様を示し、基板が多層
からなり、電極部がステップ状の箇所に設けられた検査
用プローブの縦断面図である。

【図４】本発明の他の態様を示し、電極部が凹部のステ
ップ状の箇所に設けられた被検基板に対応可能な検査用
プローブの縦断面図である。

【図５】本発明の他の態様を示す、位置決め用スコープ
穴を有する検査用プローブの縦断面図である。

【図６】本発明の他の態様の放熱フィンを有する検査用
プローブを示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ ……… 基板、２ ……… 接続ワイヤ、３ ……… 第１の電極部、３’……… 第２の電極部、４ ……… 開口部、５ ……… 可撓性エラストマ樹脂、６ ……… 補強モールド、７ ……… 端子部、８ ……… 金メッキ接点、９ ……… 固定位置決めベース、 10 ……… スペーサー、 11 ……… 位置合わせピン、 12 ……… 固定プレート、 13 ……… モールド固定プレート、 14 ……… 多層基板、 15 ……… ステップ部、 16 ……… 位置決め用スコープ穴、 17 ……… 放熱フィン、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−9935（ＪＰ，Ａ) 特開平１−140072（ＪＰ，Ａ) 特開平９−229963（ＪＰ，Ａ) 特開平９−61461（ＪＰ，Ａ) 実開平３−90081（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−118275（ＪＰ，Ｕ) 実開平６−118100（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 1/06 - 1/073 G01R 31/26 G01R 31/02 H01L 21/64 - 21/66

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の開口部近傍に位置する第１の電極
部と基板の周辺近傍に位置する第２の電極部とが設けら
れ、両電極部間が配線され、第１の電極部に先端に端子
部を有する複数の接続ワイヤが付設された基板と、接続
ワイヤは前記開口部を通って基板の下方に延出され、こ
れらの接続ワイヤの全体を被覆する可撓性エラストマ樹
脂部と、これを覆うように形成された補強モールドとか
らなり、前記複数の接続ワイヤの端子部の先端は、前記
可撓性エラストマ樹脂部から露出しかつ被検査回路基板
の電極と接触可能であることを特徴とする検査用プロー
ブ。
【請求項２】前記基板は、複数の層からなり、各層の
一端は前記開口部に向かってステップ状に形成され、こ
のステップ部に前記第１の電極部が設けられてなること
を特徴とする請求項１に記載の検査用プローブ。
【請求項３】前記補強モールドを貫通して位置決め用
スコープ穴が設けられてなることを特徴とする請求項１
又は２に記載の検査用プローブ。
【請求項４】前記補強モールド上に放熱フィンが設け
られ、この放熱フィンの一部が前記開口部に位置する補
強モールドを貫通して延出されていることを特徴とする
請求項１乃至３に記載の検査用プローブ。