接触子ユニットを備えるプローブカード、および、接触子ユニットの交換方法
【課題】接触子ユニットを個別に容易に交換することができるプローブカードを提供する。
【解決手段】接触子ユニット38S,38Lを備えるプローブカード20は、被検査物における入出力信号用端子群に当接または離隔せしめられる複数の接触子と、複数の接触子を所定の個数ごとに一方の表面に支持する基板と、基板における相対向する他方の表面に形成され複数の接触子に電気的に接続される導体層と、をそれぞれ、含んでなる複数の接触子ユニットと、外部接続端子と、複数の接触子ユニットと外部接続端子とを電気的に接続する導体層とを有し、複数の接触子ユニットを支持するマザーボードと、を備え、複数の接触子ユニットが、加熱剥離可能な接着剤またはろう材により、マザーボード34の表面に直接的または間接的に取り外し可能に接合される。
【解決手段】接触子ユニット38S,38Lを備えるプローブカード20は、被検査物における入出力信号用端子群に当接または離隔せしめられる複数の接触子と、複数の接触子を所定の個数ごとに一方の表面に支持する基板と、基板における相対向する他方の表面に形成され複数の接触子に電気的に接続される導体層と、をそれぞれ、含んでなる複数の接触子ユニットと、外部接続端子と、複数の接触子ユニットと外部接続端子とを電気的に接続する導体層とを有し、複数の接触子ユニットを支持するマザーボードと、を備え、複数の接触子ユニットが、加熱剥離可能な接着剤またはろう材により、マザーボード34の表面に直接的または間接的に取り外し可能に接合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接触子ユニットを備えるプローブカード、および、接触子ユニットの交換方法に関する。
【背景技術】
【0002】
シリコンウェハ等の半導体装置に縦横に複数個形成された回路および回路パターンの良否をそれぞれ判定するために電気的特性検査が行なわれている。このような検査においては、例えば、特許文献1にも示されるような、プローブカードを備える検査装置(テストシステム)が用いられている。
【0003】
プローブカードは、例えば、特許文献2にも示されるように、被検査物としてのシリコンウェハの各回路パターンに電気的に接続される複数のスプリングプローブを有するプローブヘッドと、プローブヘッドを挟持する二つの締結部材とを含んで構成されている。
【0004】
二つの締結部材は、スティフナーおよびプローブボードを介して向かい合って配されている。
【0005】
また、そのようなプローブヘッドは、複数のスプリングプローブを協働して保持するように共通の軸線上に貫通穴をそれぞれ、有し、互いに重ねあわされるボトムボード、中間ボード、および、トップボードを含んで構成されている。これにより、不良とされるスプリングプローブが交換される場合、ボトムボードを下側にして、トップボードが取り外されることにより、そのスプリングプローブが貫通穴から引き抜かれ、交換されることとなる。
【0006】
【特許文献1】特開2004−172551号公報
【特許文献2】特開2007−71699号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述のようなプローブカードのプローブヘッドにおいては、試験されるシリコンウェハの直径が大きくなる従い、プローブヘッドの直径も大となる。これにより、プローブヘッドにおいて、不良とされる1本のスプリングプローブの交換の際、上述のような複数のボードからなるプローブヘッドの分解および再組み立て作業が容易ではなく、しかも、他の良品とされる複数本のスプリングプローブが誤って破損する虞もある。即ち、プローブカードの製造工程における歩留や破損接触子の補修等が問題となる。
【0008】
以上の問題点を考慮し、本発明は、接触子ユニットを備えるプローブカード、および、接触子ユニットの交換方法であって、接触子ユニットを個別に容易に交換することができる接触子ユニットを備えるプローブカード、および、接触子ユニットの交換方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述の目的を達成するために、本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードは、被検査物における入出力信号用端子群に当接または離隔せしめられる複数の接触子と、複数の接触子を所定の個数ごとに一方の表面に支持する基板と、基板における相対向する他方の表面に形成され複数の接触子に電気的に接続される導体層と、をそれぞれ、含んでなる複数の接触子ユニットと、外部接続端子と、複数の接触子ユニットと外部接続端子とを電気的に接続する導体層とを有し、複数の接触子ユニットを支持するマザーボードと、を備え、複数の接触子ユニットが、加熱剥離可能な接着剤またはろう材により、マザーボードの表面に直接的または間接的に取り外し可能に接合されることを特徴とする。
【0010】
本発明に係る接触子ユニットの交換方法は、上述のマザーボードの所定位置に取り外し可能に接合された複数の接触子ユニットのうちの1個の接触子ユニットを、赤外線または加熱空気が供給されるリペアノズルの内側に所定時間、配し、所定時間経過後、1個の接触子ユニットをリペアノズルの内側から取り外し、新たな接触子ユニットを接合材により前記マザーボードの所定位置に接合することを含む。
【発明の効果】
【0011】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカード、および、接触子ユニットの交換方法によれば、複数の接触子ユニットが、加熱剥離可能な接着剤またはろう材により、マザーボードの表面に直接的または間接的に取り外し可能に接合されるので接触子ユニットを個別に容易に交換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
図3は、本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの各実施例が用いられるテストヘッドを備えるテストシステムの構成を概略的に示す。
【0013】
図3において、テストシステムは、例えば、被検査物としての液晶ディスプレイの一部を構成する液晶パネルの点灯検査、または、後述するシリコンウェハの回路動作検査を行うために使用される。
【0014】
被検査物としての液晶パネルWOは、図5および図6に示されるように、その中央部に、偏光フィルタおよびカラーフィルター等から構成される表示部DDと、表示部DDに重ねられて形成され、表示部DDへの駆動信号等の授受を行う接続端子板DEとを含んで構成される。表示部DDにおいては、その内側の領域DAに画像等が表示される。接続端子板DEにおける表示部DDの全周縁には、複数のコンタクトパッドからなる端子群TAが所定の間隔で形成されている。
【0015】
テストシステムは、液晶パネルWOが着脱可能に搭載されるステージ16を有するプローバ10と、プローバ10と並設される基台10Bにジョイント14を介して回動可能に支持され、ニ点鎖線で示されるように、ステージ16に対し近接または離隔可能とされるテストヘッド12と、図4に示されるように、試験される複数の液晶パネルWOまたは試験済みの複数の液晶パネルWOが貯蔵される貯蔵室25とを含んで構成されている。
【0016】
プローバ10におけるステージ16は、図示が省略される駆動機構における回転駆動系、および、直交座標系3軸に沿った並進駆動系により、移動可能に支持されている。これにより、ステージ16における回転角および三次元座標位置が、図示が省略される制御部により制御される。
【0017】
また、ステージ16における被検査物搭載面16Sには、図示が省略される吸引手段に連通する複数の細孔が形成されている。これにより、その吸引手段が選択的に作動状態とされる場合、被検査物としての液晶パネルWOは、その端子群TAをテストヘッド12のプローブカード20に向けて被検査物搭載面16Sにおける所定位置に搭載され保持されることとなる。
【0018】
テストヘッド12は、接続ケーブル18を介して電気的にコントローラ22に接続されている。コントローラ22は、テストヘッド12に対する試験信号群DCを形成し供給する。これにより、液晶パネルWOの表示部DDにテストパターンが表示される。その際、液晶パネルWOの目視による検査、または、コントローラ22に制御されるCCDカメラ(不図示)等による画像認識技術に基づく検査、もしくは、双方の検査により、液晶パネルのドット抜け、色むら等について各液晶パネルWOごとに対する点灯検査が行われる。これにより、各液晶パネルWOの良否が判定される。
【0019】
テストヘッド12は、図1および図2に示されるように、テストヘッド12がステージ16に対して近接した位置をとるとき、液晶パネルWOの端子群TAと電気的接続を行う
プローブカード20を最下端部に有している。
【0020】
プローブカード20は、テストヘッド12の端部に対し着脱可能に支持され、後述する接触子ユニット38Lおよび38Sを有するマザーボード34を備えている。
【0021】
マザーボード34は、例えば、熱硬化性樹脂(BTレジン:商標名)、ガラスエポキシ樹脂、ガラス、および、セラミックで薄板状に成形されている。マザーボード34における中央部には、目視検査用の開口部34Aが形成されている。開口部34Aの寸法は、液晶パネルWOの表示部DDの大きさ以上に設定されている。
【0022】
マザーボード34の一方の表面における縁部には、図1に示されるように、長辺および短辺のうちの一方に沿ってそれぞれ、複数の接触子ユニット38Lおよび38Sが接合されている。接触子ユニット38Lおよび38Sの列は、互いに交差するようにL字状に接合されている。接触子ユニット38Lおよび38Sは、それぞれ、所定の間隔で一列に配されている。
【0023】
接触子ユニット38Lおよび38Sは、互いに同一の構造を有するので接触子ユニット38Sについて説明し、接触子ユニット38Lの説明を省略する。
【0024】
接触子ユニット38Sは、図7(A)および(B)に拡大されて示されるように、マザーボード34の一方の表面に接着される基板38Bと、基板38Bの一方の表面上に半田付け固定される接触子38ai(i=1〜n,nは正の整数)とを含んで構成されている。
【0025】
ガラスエポキシ樹脂、または、上述の熱硬化性樹脂で成形される基板38Bにおけるマザーボード34の一方の表面に接着される表面には、図7(B)に拡大されて示されるように、各接触子38aiに対応して半田ボール38bi(i=1〜n,nは正の整数)が形成されている。半田ボール38biは、例えば、低融点のろう材(Sn−Zn,または、Sn−Zn−Bi)で作られている。半田ボール38biは、3つの縦列となるように形成されている。各列は、所定の間隔をもって互いに略平行に形成されている。
【0026】
各列の半田ボール38biは、マザーボード34の内部に形成される導体層を介して外部接続ピン36ai(i=1〜n,nは正の整数)に電気的に接続されている。外部接続ピン36aiは、図1に示されるように、各接触子ユニット38Lおよび38Sに対応して長辺および短辺に沿って所定の間隔で配置されている。外部接続ピン36aiは、図示が省略されるテストヘッド12の接続用ソケットに接続される。
【0027】
また、各列の半田ボール38biは、導体パターン38wを介して貫通電極38tの一方の開口端に接続されている。貫通電極38tは、半田ボール38biの列に沿って千鳥掛け状に形成されている。
【0028】
さらに、基板の各角には、それぞれ、所定の高さを有する支持体38ST(スタンドオフ)が設けられている。ガラスエポキシ樹脂または熱硬化性樹脂で成形される支持体38STは、例えば、熱圧着シートにより接着されている。
【0029】
支持体38STにより、半田ボール38biの直径がばらついた場合であっても、実装時、接触子ユニット38Sおよび38Lの実装高さ(マザーボード34の表面から基板38Bの表面までの高さ)のばらつきが抑制される。
【0030】
支持体38STに隣接した4箇所には、マーカ28MBが形成されている。なお、マーカ28MBは、画像認識による接触子ユニット38Sおよび38Lのマザーボード34における所定位置に対する位置決めを行うために使用される。
【0031】
貫通電極38tの他方の開口端は、マザーボード34の他方の表面に開口している。各貫通電極38tの他方の開口端は、図7(A)に示されるように、その表面に形成される導体パターン38PPの一端に接続されている。導体パターン38PPは、所定の間隔、例えば、上述の液晶パネルWOの端子群TAを構成する端子相互間隔に対応して形成されている。各導体パターン38PP上の他端側には、接触子38aiがろう付けされている。
【0032】
基板38Bにおける接触子38aiの実装部分には、Au−Sn,Sn,Sn−Ag,Sn−Ag−Cu等の比較的高融点のろう材が、めっき法やスクリーン印刷などにより形成されている。
【0033】
これにより、基板38Bが局所加熱されることにより、例えば、ガラス基材上に複数の接触子38aiが実装された接触子ユニットが製造される。接触子ユニット38Sの状態で、接触子の実装精度や外観検査が行われ、不具合の接触子ユニットは、手直し又は廃棄される。その結果、実装密度が微小になるにつれ、例えば、局所加熱時の隣接する接触子への影響やろう材の不足による倒れなど、歩留低下につながる要因が多くなるので、接触子ユニット38Sでの選別は、歩留まりの向上にとって非常に有効となる。
【0034】
接触子38aiは、図7(C)に拡大されて示されるように、薄板金属材料でプレス加工により成形され、先端部に接点部を有するとともに内部にスリットを有する可動片部38Cと、可動片部38Cの基端部に連なり基板38Bに固定される固定部38Fとから構成される。
【0035】
図7(A)において、両端および略中央に位置する導体パターン38PPの他端近傍には、マーカ28MAが3箇所に形成されている。なお、マーカ28MAは、画像認識による接触子ユニット38Sおよび38Lのマザーボード34における所定位置に対する位置決めおよび実装を行うために使用される。
【0036】
斯かる構成において、液晶パネルWOの点灯検査にあたり、先ず、液晶パネルWOがステージ16の被検査物搭載面16Sにおける所定位置に位置決めされた状態で吸引手段が作動状態とされることにより、図4に示されるように、液晶パネルWOが被検査物搭載面16Sに保持される。
【0037】
次に、テストヘッド12のプローブカード20が、図3に実線で示されるように、液晶パネルWOに対し近接せしめられる。その際、接触子ユニット38Sおよび38Lの可動片部38Cの接点部が、液晶パネルWOにおける一方の長辺および短辺の各端子群TAに当接せしめられる。
【0038】
続いて、コントローラ22が試験信号群DCをテストヘッド12に供給し、点灯検査が行われる。これにより、コントローラ22は、得られたデータ群DQに基づいて各液晶パネルWOごとに対する点灯検査において各液晶パネルWOの良否を判定する。
【0039】
続いて、テストヘッド12のプローブカード20が、図3に一点鎖線で示されるように、液晶パネルWOに対し離隔せしめられた状態で、ステージ16が、制御信号に基づいて設定された所定角度だけ回転せしめられる。所定の回転角度は、例えば、検査されていない液晶パネルWOにおける他方の長辺および短辺の各端子群TAに、接触子ユニット38Lおよび38Sがそれぞれ、向かい合うまでの角度に設定される。
【0040】
そして、テストヘッド12のプローブカード20が、図3に実線で示されるように、液晶パネルWOに対し近接せしめられる。その際、接触子ユニット38Sおよび38Lの可動片部38Cの接点部が、液晶パネルWOにおける他方の長辺および短辺の各端子群TAに当接せしめられる。
【0041】
これ以降、上述と同様に、コントローラ22は、試験信号群DCをテストヘッド12に供給し、点灯検査が行われる。これにより、コントローラ22は、得られたデータ群DQに基づいて各液晶パネルWOごとに対する点灯検査において各液晶パネルWOの良否を判定する。なお、上述の2回目の検査は、省略されてもよい。
【0042】
図8および図9は、本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第2実施例
の外観を概略的に示す。
【0043】
上述の第1実施例におけるプローブカードは、被検査物としての液晶パネルWOに対して使用するものとされるが、図8および図9に示されるプローブカード20は、被検査物としてのシリコンウェハWA(図15参照)に対して使用するものとされる。なお、図8および図9に示される例および後述される他の一例においても、プローブカード20は、図3および図4に示されるような、テストシステムにおいてテストヘッド12に装着された状態で使用される。
【0044】
被検査物としてのシリコンウェハWAは、図15に示されるように、所定の直径を有しており、その表層部に、縦横に回路パターンWAij(i=1〜n,j=1〜n,nは正の整数)を有している。図16は、図15における6個の回路パターンWAijからなるA部を拡大し代表して部分的に示す。
【0045】
図16において、A部における回路パターンA1,A2,A3,A4,A5、および、A6には、それぞれ、同様な試験信号入出力用コンタクトパッド群が、その中央部に互いに略平行に二列形成されている。回路パターンA1,A2,A3,A4,A5、および、A6における各試験信号入出力用コンタクトパッド群には、試験のとき、後述するプローブカード20における1つの接触子ユニットの各接触子が当接される。
【0046】
プローブカード20は、図9に拡大されて示されるように、マザーボード24と、マザーボード24の一方の表面の周縁部に突出する複数の外部接続ピン26aiと、マザーボード24の他方の表面における中央部分に縦横に接着される複数の接触子ユニット28ij(i=1〜n,j=1〜n,nは正の整数)とを含んで構成されている。
【0047】
マザーボード24は、例えば、ガラスエポキシ樹脂、上述の熱硬化性樹脂、または、セラミック、ガラスで円板状に所定の厚さで成形されている。
【0048】
外部接続ピン26aiは、図8に示されるように、円周方向に沿って所定の角度で均等に離隔配置されて、複数の環状列を形成している。外部接続ピン26aiの基端部は、マザーボード24内に形成される導体層30ai(i=1〜n,nは正の整数)を介して後述する接触子ユニット28ijの1個の半田ボール28bi(図13参照)に電気的に接続されている。
【0049】
接触子ユニット28ijは、図11に拡大されて示されるように、マザーボード24の一方の表面に接着される基板28Bと、基板28Bの一方の表面上に固定される一対の接触子28ai(i=1〜n,nは正の整数)とを含んで構成されている。
【0050】
ガラスエポキシ樹脂、または上述の熱硬化性樹脂で成形される基板28Bにおけるマザーボード24の一方の表面に接着される表面には、図12、図13、および、図14に拡大されて示されるように、各接触子28aiに対応して半田ボール28bi(i=1〜n,nは正の整数)が形成されている。半田ボール28biは、6つの縦列となるように形成されている。各列は、所定の間隔をもって互いに略平行に形成されている。なお、半田ボール28biのろう材には、Sn−Zn、Sn−Zn−Biなどの後述の第一のろう材よりも低融点のものとされる。
【0051】
各列の半田ボール28biは、図10に示されるように、マザーボード24の内部に形成される導体層30aiを介して外部接続ピン26ai(i=1〜n,nは正の整数)に電気的に接続されている。外部接続ピン26aiは、図示が省略されるテストヘッド12の接続用ソケットに接続される。
【0052】
また、各接触子28aiに対応した各列の半田ボール28biは、導体パターン28wを介して貫通電極28tの一方の開口端に接続されている。貫通電極28tは、半田ボール28biの列に沿って千鳥掛け状に形成されている。
【0053】
さらに、基板28Bの各角には、それぞれ、所定の高さを有する支持体28STが設けられている。なお、支持体28STの材料は、ろう材の濡れ性の悪い材料が好ましい。例えば、ステンレス材料を基板28Bに挟み込むか、あるいは、貼り合せる方法などもある。
【0054】
支持体28STにより、半田ボール38biの直径がばらついた場合であっても、実装時、接触子ユニット28ijの実装高さ(マザーボード24の表面から基板28Bの表面までの高さ)のばらつきが抑制される。
【0055】
支持体28STに隣接した4箇所には、マーカ28MBが形成されている。また、マーカ28MB相互間の中間位置にも、マーカ28MBが形成されている。なお、マーカ28MBは、画像認識による接触子ユニット28ijのマザーボード24における所定位置に対する位置決めを行うために使用される。
【0056】
貫通電極38tの他方の開口端は、図11に示されるように、マザーボード24の他方の表面に開口している。各貫通電極28tの他方の開口端は、その表面に形成される各導体パターン群28B1、28B2、28B3、28B4、28B5、および、28B6を構成する導体パターンの一端に接続されている。各導体パターンは、所定の間隔、例えば、上述のシリコンウェハWAの試験信号入出力用コンタクトパッド群を構成するコンタクトパッド相互間隔に対応して形成されている。各導体パターン上の他端側には、接触子28aiが半田付け固定されている。基板28Bにおける接触子28aiの実装部分には、ろう材が、めっき法やスクリーン印刷などにより形成されている。なお、接触子の実装部分のろう材には、接触子ユニット実装時に熱の影響を極力受けないように、Au−Sn、Sn、Sn−Ag、Sn−Ag−Cuなど比較的高融点のろう材(第1のろう材)が、用いられるのが望ましい。
【0057】
これにより、基板28Bが局所加熱されることにより、例えば、ガラス基材上に複数の接触子28aiが実装された接触子ユニットが製造される。接触子ユニット28ijの状態で、接触子の実装精度や外観検査が行われ、不具合の接触子ユニットは、手直し又は廃棄される。その結果、実装密度が微小になるにつれ、例えば、局所加熱時の隣接する接触子への影響やろう材の不足による倒れなど、歩留低下につながる要因が多くなるので、接触子ユニット28ijでの選別は、歩留まりの向上にとって非常に有効となる。
【0058】
接触子28aiは、図12に拡大されて示されるように、薄板金属材料でプレス加工により成形され、先端部に接点部を有するとともに、内部にスリットを有する可動片部28Cと、可動片部28Cの基端部に連なり基板28Bに固定される固定部28Fとから構成される。
【0059】
図11において、基板28Bにおいて、その両端、導体パターン群28B1、28B2相互間、導体パターン群28B2、28B3相互間、導体パターン群28B4、28B5相互間、および、導体パターン群28B5、28B6相互間に位置する導体パターン近傍には、マーカ24MAが、合計8箇所に形成されている。なお、マーカ24MAは、画像認識による接触子ユニット28ijのマザーボード24における所定位置に対する位置決めを行うために使用される。
【0060】
なお、接触子ユニット28ijにおける接触子は、斯かる例に限られることなく、例えば、図17(A),(B),(C)、(D)、および(E)に示されるように、鋭利な針状の接点部を弾性変位可能に有する接触子48aiが基板48B上に一対支持されるもの、円弧状の接点部を弾性変位可能に有する接触子50aiが基板50B上に一対支持されるもの、釣鐘の輪郭のように曲げられた可動片部の先端に接点部を接触子52aiが基板52B上に一対支持されるもの、弓形の可動片部の一端に接点部を有する接触子54aiが基板54B上に一対支持されるもの、および、図12に示される接触子においてスリットがないものに類似した形状とされる接触子56aiが基板56B上に一対支持されるものであってもよい。
【0061】
なお、接触子は、プレス加工に限られることなく、例えば、エッチング、MEMS、ワイヤーカット等により製造されてもよい。
【0062】
斯かる構成において、シリコンウェハWAの電気的特性検査にあたり、先ず、シリコンウェハWAがステージ16の被検査物搭載面16Sにおける所定位置に位置決めされた状態で吸引手段が作動状態とされることにより、シリコンウェハWAが被検査物搭載面16Sに保持される。
【0063】
次に、テストヘッド12のプローブカード20が、シリコンウェハWAに対し近接せしめられる。その際、接触子ユニット28ijの接触子28aiの接点部が、シリコンウェハWAの回路パターンWAijのコンタクトパッド群に当接される。その際、一枚のシリコンウェハWAに対しての電気的特性検査は、例えば、2回に分けて行われるために所定の間隔をもった列ごとに、即ち、間引いた状態で行われる。
【0064】
続いて、コントローラ22が試験信号群DCをテストヘッド12に供給し、電気的特性検査が行われる。これにより、コントローラ22は、得られたデータ群DQに基づいて電気的特性検査の良否を判定する。
【0065】
図18は、本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第3実施例の要部を概略的に示す。
【0066】
図10に示される例においては、外部接続ピン26aiが導体層30aiを介して直接的に接触子ユニット28ijに接続されている。一方、図18に示される例においては、外部接続ピン26aiが、導体層30aiおよび接続ブロック部材32に内蔵されるプローブピン34ai(i=1〜n,nは正の整数)を介して接触子ユニット58ij(i、j=1〜n,nは正の整数)に接続されるものである。
【0067】
なお、図18乃至図22において、図10に示される例における構成要素と同一の構成要素について同一の符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【0068】
ガラスエポキシ樹脂、セラミック等で成形される接続ブロック部材32は、マザーボート24に対して位置決めされ、ネジ等の所定の締結部材により固定されている。接続ブロック部材32における各接触子ユニット28ijが位置決めされる位置には、複数のスプリングプローブ34ai(i=1〜n,nは正の整数)群が各穴に貫通されて配置されている。なお、斯かる例に限られることなく、例えば、スプリングプローブの代わりに、弓形の板ばねで作られるコンタクトピンであってもよい。
【0069】
接触子ユニット58ijは、図19および図20に拡大されて示されるように、マザーボード24の一方の表面に接着される基板58Bと、基板58Bの一方の表面上に固定される一対の接触子28ai(i=1〜n,nは正の整数)とを含んで構成されている。
【0070】
ガラスエポキシ樹脂で成形される基板58Bにおけるマザーボード24の一方の表面に接着される表面には、図21および図22に拡大されて示されるように、各接触子28aiに対応してコンタクトパッド58cpi(i=1〜n,nは正の整数)が形成されている。接触子28aiの相互間隔よりも大なる相互間隔で配されるコンタクトパッド58cpiは、6つの縦列となるように形成されている。各列は、所定の間隔をもって互いに略平行に形成されている。
【0071】
また、各接触子28aiに対応した各列のコンタクトパッド58cpiは、導体パターン58wを介して貫通電極58tの一方の開口端に接続されている。貫通電極58tは、コンタクトパッド58cpiの列に沿って千鳥掛け状に形成されている。
【0072】
基板58Bは、例えば、所定の紫外線硬化性接着剤により接続ブロック部材32に接着されている。その紫外線硬化性接着剤は、例えば、100℃加熱剥離可能な接着剤(型式A−1582)とされる。この接着剤は、100℃の加熱で樹脂が融解されることにより、剥離可能とされる。剥離後、その付着物は、アルコール系溶剤で溶解される。なお、接着剤は、斯かる例に限られることなく、例えば、80℃加熱剥離可能な接着剤(型式A−1579)、または、160℃加熱剥離可能な接着剤(型式A−1611)であってもよい。
【0073】
また、8個のマーカ58MBが、図21に示されるように、上述の基板28Bと同様な位置に形成されている。貫通電極58tの他方の開口端は、図19に示されるように、接続ブロック部材32の他方の表面に向けて開口している。各貫通電極58tの他方の開口端は、その表面に形成される各導体パターン群58B1、58B2、58B3、58B4、58B5、および、58B6を構成する導体パターンの一端に接続されている。各導体パターンは、所定の間隔、例えば、上述のシリコンウェハWAの試験信号入出力用コンタクトパッド群を構成するコンタクトパッド相互間隔に対応して形成されている。各導体パターン上の他端側には、接触子28aiが半田付け固定されている。
【0074】
図19において、基板58Bにおいて、その両端、導体パターン群58B1、58B2相互間、導体パターン群58B2、58B3相互間、導体パターン群58B4、58B5相互間、および、導体パターン群58B5、58B6相互間に位置する導体パターン近傍には、マーカ58MAが、合計8箇所に形成されている。なお、マーカ58MAは、画像認識による接触子ユニット58ijの接続ブロック部材32における所定位置に対する位置決めを行うために使用される。
【0075】
従って、接触子ユニットを単体で検査し良品のみ使用することで、製造時の歩留向上となる。また、使用時のアクシデントや耐久寿命により破損した箇所をユニット単位で交換修理可能となり運用コストの低減が可能となる。接触子ユニット裏面に外部接続端子を設けることで、接触子ユニットの実装密度が上がり、より効率的なテストが可能となる。
【0076】
接続ブロック部材32のスプリングプローブ34aiにより、例えば、パッド配置の異なるICに対しても接触子ユニットの外部接続端子位置を標準化することにより同一のマザーボードが使用可能となり、大幅なコストダウンが図られる。
【0077】
図23は、本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第4実施例の要部を概略的に示す。
【0078】
図10に示される例においては、外部接続ピン26aiが導体層30aiを介して直接的に接触子ユニット28ijに接続されている。一方、図23に示される例においては、外部接続ピン26aiが、導体層30ai、FPCコネクタ68CN、および、フレキシブル配線基板68FCを介して接触子ユニット68ijに接続されている。
【0079】
なお、図23乃至図26において、図10に示される例における構成要素と同一の構成要素について同一の符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【0080】
接触子ユニット68ijは、図24,図25、および、図26に拡大されて示されるように、マザーボード24の一方の表面に接着される基板68Bと、基板68Bの一方の表面上に固定される一対の接触子28ai(i=1〜n,nは正の整数)と、一端がFPCコネクタ68CNに接続され、他端が基板68Bに接続されるフレキシブル配線基板68FCとを含んで構成されている。
【0081】
ガラスエポキシ樹脂で成形される基板68Bは、例えば、所定の紫外線硬化性接着剤によりマザーボード24に接着されている。その紫外線硬化性接着剤は、例えば、100℃加熱剥離可能な接着剤(型式A−1582)とされる。この接着剤は、100℃の加熱で樹脂が融解されることにより、剥離可能とされる。剥離後、その付着物は、アルコール系溶剤で溶解される。なお、接着剤は、斯かる例に限られることなく、例えば、80℃加熱剥離可能な接着剤(型式A−1579)、または、160℃加熱剥離可能な接着剤(型式A−1611)であってもよい。
【0082】
また、基板68Bの一方の表面には、導体パターン群68B1、68B2、68B3、68B4、68B5、および、68B6が形成されている。
【0083】
導体パターン群を構成する各導体パターンは、所定の間隔、例えば、上述のシリコンウェハWAの試験信号入出力用コンタクトパッド群を構成するコンタクトパッド相互間隔に対応して形成されている。各導体パターン上の他端側には、接触子28aiがろう付けされている。
【0084】
図19において、基板68Bにおいて、その両端、導体パターン群68B1、68B2相互間、導体パターン群68B2、68B3相互間、導体パターン群68B4、68B5相互間、および、導体パターン群68B5、68B6相互間に位置する導体パターン近傍には、マーカ68Mが、合計8箇所に形成されている。なお、マーカ68Mは、画像認識による接触子ユニット68ijのマザーボード24における所定位置に対する位置決めを行うために使用される。さらに、フレキシブル配線基板68FCの一端には、図27に示されるように、コンタクトパッド群68FCPが形成されている。
【0085】
従って、基板68Bに貫通電極等を形成する必要がないので安価に接触子ユニット68ijの製作が可能となる。
【0086】
上述のプローブカード20における接触子ユニット28ijを個別に交換することができる本発明に係る接触子ユニットの交換方法の一例においては、先ず、図28に示されるように、マザーボード24における所定の位置ARに接合され交換が必要とされる接触子ユニット28ijが取り外される。接触子ユニット28ijを取り外すにあたっては、先ず、図29および図30に示されるように、リペアノズル70が所定の位置ARに配される接触子ユニット28ijに被される。リペアノズル70内には、図示が省略される光源から赤外線または温風が所定時間、照射または送風される。
【0087】
これにより、上述の半田ボールが融解されることとなるので接触子ユニット28ijが容易に取り外される。
【0088】
次に、図28に示されるように、新たな接触子ユニット28ijがマザーボード24における所定の位置ARに半田ボールを介して接合される。その際、マザーボード24におけるマーカ24MA〜24MDと、接触子ユニット28ijのマーカ24MAとが参照され、新たな接触子ユニット28ijが、画像認識技術により所定の位置ARに位置決めされる。
【0089】
これにより、接触子ユニットの交換作業が終了することとなる。
【0090】
従って、低融点バンプを形成することで、従来のBGA型と同様な実装方法、及び装置が利用できる。また、接触子ユニットの交換修理の際にも、一般的なリワーク装置が利用できる。さらに、第二のろう材を低融点とすることで、接触子の実装には影響を与えずに接触子ユニットの交換修理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0091】
【図1】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第1実施例の外観を概略的に示す正面図である。
【図2】図1に示される例における上面図である。
【図3】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの各実施例が用いられるテストヘッドを備えるテストシステムの構成を概略的に示す。
【図4】図3に示される例における平面図である。
【図5】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第1実施例により検査される液晶パネルの平面図である。
【図6】図5に示される液晶パネルの正面図である。
【図7】(A)は、本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第1実施例に用いられる接触子ユニットを示す平面図であり、(B)は、(A)に示される接触子ユニットの裏面図であり、(C)は、図2の一部を部分的に拡大して示す断面図である。
【図8】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第2実施例の外観を概略的に示す正面図である。
【図9】図8に示される例における上面図である。
【図10】図9に示される例における一部を拡大して示す部分断面図である。
【図11】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第2実施例における接触子ユニットを示す平面図である。
【図12】図11に示される例における側面図である。
【図13】図11に示される接触子ユニットの裏面図である。
【図14】図13に示される例の正面図である。
【図15】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第2実施例により検査されるシリコンウェハの外観を示す平面図である。
【図16】図15に示されるシリコンウェハにおける回路パターンの一部を拡大して模式的に示す構成図である。
【図17】(A),(B)、(C)、(D)、および、(E)は、それぞれ、接触子ユニットに用いられる接触子の他の一例を示す部分断面図である。
【図18】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第3実施例の要部を示す部分断面図である。
【図19】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第3実施例に用いられる接触子ユニットの平面図である。
【図20】図19に示される例における側面図である。
【図21】図19に示される例における裏面図である。
【図22】図21に示される例における正面図である。
【図23】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第4実施例の要部を示す部分断面図である。
【図24】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第4実施例に用いられる接触子ユニットの平面図である。
【図25】図24に示される例における正面図である。
【図26】図24に示される例における側面図である。
【図27】図24に示される例における裏面図である。
【図28】本発明に係る接触子ユニットの交換方法の一例の説明に供されるプローブカードの構成図である。
【図29】本発明に係る接触子ユニットの交換方法の一例に用いられるリペアノズルの説明に供される図である。
【図30】図28に示される基板上の接触子ユニットの一部を拡大して示す構成図である。
【符号の説明】
【0092】
12 テストヘッド
20 プローブカード
28ij、38S、38L、58ij、68ij 接触子ユニット
WO 液晶パネル
WA シリコンウェハ
【技術分野】
【0001】
本発明は、接触子ユニットを備えるプローブカード、および、接触子ユニットの交換方法に関する。
【背景技術】
【0002】
シリコンウェハ等の半導体装置に縦横に複数個形成された回路および回路パターンの良否をそれぞれ判定するために電気的特性検査が行なわれている。このような検査においては、例えば、特許文献1にも示されるような、プローブカードを備える検査装置(テストシステム)が用いられている。
【0003】
プローブカードは、例えば、特許文献2にも示されるように、被検査物としてのシリコンウェハの各回路パターンに電気的に接続される複数のスプリングプローブを有するプローブヘッドと、プローブヘッドを挟持する二つの締結部材とを含んで構成されている。
【0004】
二つの締結部材は、スティフナーおよびプローブボードを介して向かい合って配されている。
【0005】
また、そのようなプローブヘッドは、複数のスプリングプローブを協働して保持するように共通の軸線上に貫通穴をそれぞれ、有し、互いに重ねあわされるボトムボード、中間ボード、および、トップボードを含んで構成されている。これにより、不良とされるスプリングプローブが交換される場合、ボトムボードを下側にして、トップボードが取り外されることにより、そのスプリングプローブが貫通穴から引き抜かれ、交換されることとなる。
【0006】
【特許文献1】特開2004−172551号公報
【特許文献2】特開2007−71699号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述のようなプローブカードのプローブヘッドにおいては、試験されるシリコンウェハの直径が大きくなる従い、プローブヘッドの直径も大となる。これにより、プローブヘッドにおいて、不良とされる1本のスプリングプローブの交換の際、上述のような複数のボードからなるプローブヘッドの分解および再組み立て作業が容易ではなく、しかも、他の良品とされる複数本のスプリングプローブが誤って破損する虞もある。即ち、プローブカードの製造工程における歩留や破損接触子の補修等が問題となる。
【0008】
以上の問題点を考慮し、本発明は、接触子ユニットを備えるプローブカード、および、接触子ユニットの交換方法であって、接触子ユニットを個別に容易に交換することができる接触子ユニットを備えるプローブカード、および、接触子ユニットの交換方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述の目的を達成するために、本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードは、被検査物における入出力信号用端子群に当接または離隔せしめられる複数の接触子と、複数の接触子を所定の個数ごとに一方の表面に支持する基板と、基板における相対向する他方の表面に形成され複数の接触子に電気的に接続される導体層と、をそれぞれ、含んでなる複数の接触子ユニットと、外部接続端子と、複数の接触子ユニットと外部接続端子とを電気的に接続する導体層とを有し、複数の接触子ユニットを支持するマザーボードと、を備え、複数の接触子ユニットが、加熱剥離可能な接着剤またはろう材により、マザーボードの表面に直接的または間接的に取り外し可能に接合されることを特徴とする。
【0010】
本発明に係る接触子ユニットの交換方法は、上述のマザーボードの所定位置に取り外し可能に接合された複数の接触子ユニットのうちの1個の接触子ユニットを、赤外線または加熱空気が供給されるリペアノズルの内側に所定時間、配し、所定時間経過後、1個の接触子ユニットをリペアノズルの内側から取り外し、新たな接触子ユニットを接合材により前記マザーボードの所定位置に接合することを含む。
【発明の効果】
【0011】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカード、および、接触子ユニットの交換方法によれば、複数の接触子ユニットが、加熱剥離可能な接着剤またはろう材により、マザーボードの表面に直接的または間接的に取り外し可能に接合されるので接触子ユニットを個別に容易に交換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
図3は、本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの各実施例が用いられるテストヘッドを備えるテストシステムの構成を概略的に示す。
【0013】
図3において、テストシステムは、例えば、被検査物としての液晶ディスプレイの一部を構成する液晶パネルの点灯検査、または、後述するシリコンウェハの回路動作検査を行うために使用される。
【0014】
被検査物としての液晶パネルWOは、図5および図6に示されるように、その中央部に、偏光フィルタおよびカラーフィルター等から構成される表示部DDと、表示部DDに重ねられて形成され、表示部DDへの駆動信号等の授受を行う接続端子板DEとを含んで構成される。表示部DDにおいては、その内側の領域DAに画像等が表示される。接続端子板DEにおける表示部DDの全周縁には、複数のコンタクトパッドからなる端子群TAが所定の間隔で形成されている。
【0015】
テストシステムは、液晶パネルWOが着脱可能に搭載されるステージ16を有するプローバ10と、プローバ10と並設される基台10Bにジョイント14を介して回動可能に支持され、ニ点鎖線で示されるように、ステージ16に対し近接または離隔可能とされるテストヘッド12と、図4に示されるように、試験される複数の液晶パネルWOまたは試験済みの複数の液晶パネルWOが貯蔵される貯蔵室25とを含んで構成されている。
【0016】
プローバ10におけるステージ16は、図示が省略される駆動機構における回転駆動系、および、直交座標系3軸に沿った並進駆動系により、移動可能に支持されている。これにより、ステージ16における回転角および三次元座標位置が、図示が省略される制御部により制御される。
【0017】
また、ステージ16における被検査物搭載面16Sには、図示が省略される吸引手段に連通する複数の細孔が形成されている。これにより、その吸引手段が選択的に作動状態とされる場合、被検査物としての液晶パネルWOは、その端子群TAをテストヘッド12のプローブカード20に向けて被検査物搭載面16Sにおける所定位置に搭載され保持されることとなる。
【0018】
テストヘッド12は、接続ケーブル18を介して電気的にコントローラ22に接続されている。コントローラ22は、テストヘッド12に対する試験信号群DCを形成し供給する。これにより、液晶パネルWOの表示部DDにテストパターンが表示される。その際、液晶パネルWOの目視による検査、または、コントローラ22に制御されるCCDカメラ(不図示)等による画像認識技術に基づく検査、もしくは、双方の検査により、液晶パネルのドット抜け、色むら等について各液晶パネルWOごとに対する点灯検査が行われる。これにより、各液晶パネルWOの良否が判定される。
【0019】
テストヘッド12は、図1および図2に示されるように、テストヘッド12がステージ16に対して近接した位置をとるとき、液晶パネルWOの端子群TAと電気的接続を行う
プローブカード20を最下端部に有している。
【0020】
プローブカード20は、テストヘッド12の端部に対し着脱可能に支持され、後述する接触子ユニット38Lおよび38Sを有するマザーボード34を備えている。
【0021】
マザーボード34は、例えば、熱硬化性樹脂(BTレジン:商標名)、ガラスエポキシ樹脂、ガラス、および、セラミックで薄板状に成形されている。マザーボード34における中央部には、目視検査用の開口部34Aが形成されている。開口部34Aの寸法は、液晶パネルWOの表示部DDの大きさ以上に設定されている。
【0022】
マザーボード34の一方の表面における縁部には、図1に示されるように、長辺および短辺のうちの一方に沿ってそれぞれ、複数の接触子ユニット38Lおよび38Sが接合されている。接触子ユニット38Lおよび38Sの列は、互いに交差するようにL字状に接合されている。接触子ユニット38Lおよび38Sは、それぞれ、所定の間隔で一列に配されている。
【0023】
接触子ユニット38Lおよび38Sは、互いに同一の構造を有するので接触子ユニット38Sについて説明し、接触子ユニット38Lの説明を省略する。
【0024】
接触子ユニット38Sは、図7(A)および(B)に拡大されて示されるように、マザーボード34の一方の表面に接着される基板38Bと、基板38Bの一方の表面上に半田付け固定される接触子38ai(i=1〜n,nは正の整数)とを含んで構成されている。
【0025】
ガラスエポキシ樹脂、または、上述の熱硬化性樹脂で成形される基板38Bにおけるマザーボード34の一方の表面に接着される表面には、図7(B)に拡大されて示されるように、各接触子38aiに対応して半田ボール38bi(i=1〜n,nは正の整数)が形成されている。半田ボール38biは、例えば、低融点のろう材(Sn−Zn,または、Sn−Zn−Bi)で作られている。半田ボール38biは、3つの縦列となるように形成されている。各列は、所定の間隔をもって互いに略平行に形成されている。
【0026】
各列の半田ボール38biは、マザーボード34の内部に形成される導体層を介して外部接続ピン36ai(i=1〜n,nは正の整数)に電気的に接続されている。外部接続ピン36aiは、図1に示されるように、各接触子ユニット38Lおよび38Sに対応して長辺および短辺に沿って所定の間隔で配置されている。外部接続ピン36aiは、図示が省略されるテストヘッド12の接続用ソケットに接続される。
【0027】
また、各列の半田ボール38biは、導体パターン38wを介して貫通電極38tの一方の開口端に接続されている。貫通電極38tは、半田ボール38biの列に沿って千鳥掛け状に形成されている。
【0028】
さらに、基板の各角には、それぞれ、所定の高さを有する支持体38ST(スタンドオフ)が設けられている。ガラスエポキシ樹脂または熱硬化性樹脂で成形される支持体38STは、例えば、熱圧着シートにより接着されている。
【0029】
支持体38STにより、半田ボール38biの直径がばらついた場合であっても、実装時、接触子ユニット38Sおよび38Lの実装高さ(マザーボード34の表面から基板38Bの表面までの高さ)のばらつきが抑制される。
【0030】
支持体38STに隣接した4箇所には、マーカ28MBが形成されている。なお、マーカ28MBは、画像認識による接触子ユニット38Sおよび38Lのマザーボード34における所定位置に対する位置決めを行うために使用される。
【0031】
貫通電極38tの他方の開口端は、マザーボード34の他方の表面に開口している。各貫通電極38tの他方の開口端は、図7(A)に示されるように、その表面に形成される導体パターン38PPの一端に接続されている。導体パターン38PPは、所定の間隔、例えば、上述の液晶パネルWOの端子群TAを構成する端子相互間隔に対応して形成されている。各導体パターン38PP上の他端側には、接触子38aiがろう付けされている。
【0032】
基板38Bにおける接触子38aiの実装部分には、Au−Sn,Sn,Sn−Ag,Sn−Ag−Cu等の比較的高融点のろう材が、めっき法やスクリーン印刷などにより形成されている。
【0033】
これにより、基板38Bが局所加熱されることにより、例えば、ガラス基材上に複数の接触子38aiが実装された接触子ユニットが製造される。接触子ユニット38Sの状態で、接触子の実装精度や外観検査が行われ、不具合の接触子ユニットは、手直し又は廃棄される。その結果、実装密度が微小になるにつれ、例えば、局所加熱時の隣接する接触子への影響やろう材の不足による倒れなど、歩留低下につながる要因が多くなるので、接触子ユニット38Sでの選別は、歩留まりの向上にとって非常に有効となる。
【0034】
接触子38aiは、図7(C)に拡大されて示されるように、薄板金属材料でプレス加工により成形され、先端部に接点部を有するとともに内部にスリットを有する可動片部38Cと、可動片部38Cの基端部に連なり基板38Bに固定される固定部38Fとから構成される。
【0035】
図7(A)において、両端および略中央に位置する導体パターン38PPの他端近傍には、マーカ28MAが3箇所に形成されている。なお、マーカ28MAは、画像認識による接触子ユニット38Sおよび38Lのマザーボード34における所定位置に対する位置決めおよび実装を行うために使用される。
【0036】
斯かる構成において、液晶パネルWOの点灯検査にあたり、先ず、液晶パネルWOがステージ16の被検査物搭載面16Sにおける所定位置に位置決めされた状態で吸引手段が作動状態とされることにより、図4に示されるように、液晶パネルWOが被検査物搭載面16Sに保持される。
【0037】
次に、テストヘッド12のプローブカード20が、図3に実線で示されるように、液晶パネルWOに対し近接せしめられる。その際、接触子ユニット38Sおよび38Lの可動片部38Cの接点部が、液晶パネルWOにおける一方の長辺および短辺の各端子群TAに当接せしめられる。
【0038】
続いて、コントローラ22が試験信号群DCをテストヘッド12に供給し、点灯検査が行われる。これにより、コントローラ22は、得られたデータ群DQに基づいて各液晶パネルWOごとに対する点灯検査において各液晶パネルWOの良否を判定する。
【0039】
続いて、テストヘッド12のプローブカード20が、図3に一点鎖線で示されるように、液晶パネルWOに対し離隔せしめられた状態で、ステージ16が、制御信号に基づいて設定された所定角度だけ回転せしめられる。所定の回転角度は、例えば、検査されていない液晶パネルWOにおける他方の長辺および短辺の各端子群TAに、接触子ユニット38Lおよび38Sがそれぞれ、向かい合うまでの角度に設定される。
【0040】
そして、テストヘッド12のプローブカード20が、図3に実線で示されるように、液晶パネルWOに対し近接せしめられる。その際、接触子ユニット38Sおよび38Lの可動片部38Cの接点部が、液晶パネルWOにおける他方の長辺および短辺の各端子群TAに当接せしめられる。
【0041】
これ以降、上述と同様に、コントローラ22は、試験信号群DCをテストヘッド12に供給し、点灯検査が行われる。これにより、コントローラ22は、得られたデータ群DQに基づいて各液晶パネルWOごとに対する点灯検査において各液晶パネルWOの良否を判定する。なお、上述の2回目の検査は、省略されてもよい。
【0042】
図8および図9は、本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第2実施例
の外観を概略的に示す。
【0043】
上述の第1実施例におけるプローブカードは、被検査物としての液晶パネルWOに対して使用するものとされるが、図8および図9に示されるプローブカード20は、被検査物としてのシリコンウェハWA(図15参照)に対して使用するものとされる。なお、図8および図9に示される例および後述される他の一例においても、プローブカード20は、図3および図4に示されるような、テストシステムにおいてテストヘッド12に装着された状態で使用される。
【0044】
被検査物としてのシリコンウェハWAは、図15に示されるように、所定の直径を有しており、その表層部に、縦横に回路パターンWAij(i=1〜n,j=1〜n,nは正の整数)を有している。図16は、図15における6個の回路パターンWAijからなるA部を拡大し代表して部分的に示す。
【0045】
図16において、A部における回路パターンA1,A2,A3,A4,A5、および、A6には、それぞれ、同様な試験信号入出力用コンタクトパッド群が、その中央部に互いに略平行に二列形成されている。回路パターンA1,A2,A3,A4,A5、および、A6における各試験信号入出力用コンタクトパッド群には、試験のとき、後述するプローブカード20における1つの接触子ユニットの各接触子が当接される。
【0046】
プローブカード20は、図9に拡大されて示されるように、マザーボード24と、マザーボード24の一方の表面の周縁部に突出する複数の外部接続ピン26aiと、マザーボード24の他方の表面における中央部分に縦横に接着される複数の接触子ユニット28ij(i=1〜n,j=1〜n,nは正の整数)とを含んで構成されている。
【0047】
マザーボード24は、例えば、ガラスエポキシ樹脂、上述の熱硬化性樹脂、または、セラミック、ガラスで円板状に所定の厚さで成形されている。
【0048】
外部接続ピン26aiは、図8に示されるように、円周方向に沿って所定の角度で均等に離隔配置されて、複数の環状列を形成している。外部接続ピン26aiの基端部は、マザーボード24内に形成される導体層30ai(i=1〜n,nは正の整数)を介して後述する接触子ユニット28ijの1個の半田ボール28bi(図13参照)に電気的に接続されている。
【0049】
接触子ユニット28ijは、図11に拡大されて示されるように、マザーボード24の一方の表面に接着される基板28Bと、基板28Bの一方の表面上に固定される一対の接触子28ai(i=1〜n,nは正の整数)とを含んで構成されている。
【0050】
ガラスエポキシ樹脂、または上述の熱硬化性樹脂で成形される基板28Bにおけるマザーボード24の一方の表面に接着される表面には、図12、図13、および、図14に拡大されて示されるように、各接触子28aiに対応して半田ボール28bi(i=1〜n,nは正の整数)が形成されている。半田ボール28biは、6つの縦列となるように形成されている。各列は、所定の間隔をもって互いに略平行に形成されている。なお、半田ボール28biのろう材には、Sn−Zn、Sn−Zn−Biなどの後述の第一のろう材よりも低融点のものとされる。
【0051】
各列の半田ボール28biは、図10に示されるように、マザーボード24の内部に形成される導体層30aiを介して外部接続ピン26ai(i=1〜n,nは正の整数)に電気的に接続されている。外部接続ピン26aiは、図示が省略されるテストヘッド12の接続用ソケットに接続される。
【0052】
また、各接触子28aiに対応した各列の半田ボール28biは、導体パターン28wを介して貫通電極28tの一方の開口端に接続されている。貫通電極28tは、半田ボール28biの列に沿って千鳥掛け状に形成されている。
【0053】
さらに、基板28Bの各角には、それぞれ、所定の高さを有する支持体28STが設けられている。なお、支持体28STの材料は、ろう材の濡れ性の悪い材料が好ましい。例えば、ステンレス材料を基板28Bに挟み込むか、あるいは、貼り合せる方法などもある。
【0054】
支持体28STにより、半田ボール38biの直径がばらついた場合であっても、実装時、接触子ユニット28ijの実装高さ(マザーボード24の表面から基板28Bの表面までの高さ)のばらつきが抑制される。
【0055】
支持体28STに隣接した4箇所には、マーカ28MBが形成されている。また、マーカ28MB相互間の中間位置にも、マーカ28MBが形成されている。なお、マーカ28MBは、画像認識による接触子ユニット28ijのマザーボード24における所定位置に対する位置決めを行うために使用される。
【0056】
貫通電極38tの他方の開口端は、図11に示されるように、マザーボード24の他方の表面に開口している。各貫通電極28tの他方の開口端は、その表面に形成される各導体パターン群28B1、28B2、28B3、28B4、28B5、および、28B6を構成する導体パターンの一端に接続されている。各導体パターンは、所定の間隔、例えば、上述のシリコンウェハWAの試験信号入出力用コンタクトパッド群を構成するコンタクトパッド相互間隔に対応して形成されている。各導体パターン上の他端側には、接触子28aiが半田付け固定されている。基板28Bにおける接触子28aiの実装部分には、ろう材が、めっき法やスクリーン印刷などにより形成されている。なお、接触子の実装部分のろう材には、接触子ユニット実装時に熱の影響を極力受けないように、Au−Sn、Sn、Sn−Ag、Sn−Ag−Cuなど比較的高融点のろう材(第1のろう材)が、用いられるのが望ましい。
【0057】
これにより、基板28Bが局所加熱されることにより、例えば、ガラス基材上に複数の接触子28aiが実装された接触子ユニットが製造される。接触子ユニット28ijの状態で、接触子の実装精度や外観検査が行われ、不具合の接触子ユニットは、手直し又は廃棄される。その結果、実装密度が微小になるにつれ、例えば、局所加熱時の隣接する接触子への影響やろう材の不足による倒れなど、歩留低下につながる要因が多くなるので、接触子ユニット28ijでの選別は、歩留まりの向上にとって非常に有効となる。
【0058】
接触子28aiは、図12に拡大されて示されるように、薄板金属材料でプレス加工により成形され、先端部に接点部を有するとともに、内部にスリットを有する可動片部28Cと、可動片部28Cの基端部に連なり基板28Bに固定される固定部28Fとから構成される。
【0059】
図11において、基板28Bにおいて、その両端、導体パターン群28B1、28B2相互間、導体パターン群28B2、28B3相互間、導体パターン群28B4、28B5相互間、および、導体パターン群28B5、28B6相互間に位置する導体パターン近傍には、マーカ24MAが、合計8箇所に形成されている。なお、マーカ24MAは、画像認識による接触子ユニット28ijのマザーボード24における所定位置に対する位置決めを行うために使用される。
【0060】
なお、接触子ユニット28ijにおける接触子は、斯かる例に限られることなく、例えば、図17(A),(B),(C)、(D)、および(E)に示されるように、鋭利な針状の接点部を弾性変位可能に有する接触子48aiが基板48B上に一対支持されるもの、円弧状の接点部を弾性変位可能に有する接触子50aiが基板50B上に一対支持されるもの、釣鐘の輪郭のように曲げられた可動片部の先端に接点部を接触子52aiが基板52B上に一対支持されるもの、弓形の可動片部の一端に接点部を有する接触子54aiが基板54B上に一対支持されるもの、および、図12に示される接触子においてスリットがないものに類似した形状とされる接触子56aiが基板56B上に一対支持されるものであってもよい。
【0061】
なお、接触子は、プレス加工に限られることなく、例えば、エッチング、MEMS、ワイヤーカット等により製造されてもよい。
【0062】
斯かる構成において、シリコンウェハWAの電気的特性検査にあたり、先ず、シリコンウェハWAがステージ16の被検査物搭載面16Sにおける所定位置に位置決めされた状態で吸引手段が作動状態とされることにより、シリコンウェハWAが被検査物搭載面16Sに保持される。
【0063】
次に、テストヘッド12のプローブカード20が、シリコンウェハWAに対し近接せしめられる。その際、接触子ユニット28ijの接触子28aiの接点部が、シリコンウェハWAの回路パターンWAijのコンタクトパッド群に当接される。その際、一枚のシリコンウェハWAに対しての電気的特性検査は、例えば、2回に分けて行われるために所定の間隔をもった列ごとに、即ち、間引いた状態で行われる。
【0064】
続いて、コントローラ22が試験信号群DCをテストヘッド12に供給し、電気的特性検査が行われる。これにより、コントローラ22は、得られたデータ群DQに基づいて電気的特性検査の良否を判定する。
【0065】
図18は、本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第3実施例の要部を概略的に示す。
【0066】
図10に示される例においては、外部接続ピン26aiが導体層30aiを介して直接的に接触子ユニット28ijに接続されている。一方、図18に示される例においては、外部接続ピン26aiが、導体層30aiおよび接続ブロック部材32に内蔵されるプローブピン34ai(i=1〜n,nは正の整数)を介して接触子ユニット58ij(i、j=1〜n,nは正の整数)に接続されるものである。
【0067】
なお、図18乃至図22において、図10に示される例における構成要素と同一の構成要素について同一の符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【0068】
ガラスエポキシ樹脂、セラミック等で成形される接続ブロック部材32は、マザーボート24に対して位置決めされ、ネジ等の所定の締結部材により固定されている。接続ブロック部材32における各接触子ユニット28ijが位置決めされる位置には、複数のスプリングプローブ34ai(i=1〜n,nは正の整数)群が各穴に貫通されて配置されている。なお、斯かる例に限られることなく、例えば、スプリングプローブの代わりに、弓形の板ばねで作られるコンタクトピンであってもよい。
【0069】
接触子ユニット58ijは、図19および図20に拡大されて示されるように、マザーボード24の一方の表面に接着される基板58Bと、基板58Bの一方の表面上に固定される一対の接触子28ai(i=1〜n,nは正の整数)とを含んで構成されている。
【0070】
ガラスエポキシ樹脂で成形される基板58Bにおけるマザーボード24の一方の表面に接着される表面には、図21および図22に拡大されて示されるように、各接触子28aiに対応してコンタクトパッド58cpi(i=1〜n,nは正の整数)が形成されている。接触子28aiの相互間隔よりも大なる相互間隔で配されるコンタクトパッド58cpiは、6つの縦列となるように形成されている。各列は、所定の間隔をもって互いに略平行に形成されている。
【0071】
また、各接触子28aiに対応した各列のコンタクトパッド58cpiは、導体パターン58wを介して貫通電極58tの一方の開口端に接続されている。貫通電極58tは、コンタクトパッド58cpiの列に沿って千鳥掛け状に形成されている。
【0072】
基板58Bは、例えば、所定の紫外線硬化性接着剤により接続ブロック部材32に接着されている。その紫外線硬化性接着剤は、例えば、100℃加熱剥離可能な接着剤(型式A−1582)とされる。この接着剤は、100℃の加熱で樹脂が融解されることにより、剥離可能とされる。剥離後、その付着物は、アルコール系溶剤で溶解される。なお、接着剤は、斯かる例に限られることなく、例えば、80℃加熱剥離可能な接着剤(型式A−1579)、または、160℃加熱剥離可能な接着剤(型式A−1611)であってもよい。
【0073】
また、8個のマーカ58MBが、図21に示されるように、上述の基板28Bと同様な位置に形成されている。貫通電極58tの他方の開口端は、図19に示されるように、接続ブロック部材32の他方の表面に向けて開口している。各貫通電極58tの他方の開口端は、その表面に形成される各導体パターン群58B1、58B2、58B3、58B4、58B5、および、58B6を構成する導体パターンの一端に接続されている。各導体パターンは、所定の間隔、例えば、上述のシリコンウェハWAの試験信号入出力用コンタクトパッド群を構成するコンタクトパッド相互間隔に対応して形成されている。各導体パターン上の他端側には、接触子28aiが半田付け固定されている。
【0074】
図19において、基板58Bにおいて、その両端、導体パターン群58B1、58B2相互間、導体パターン群58B2、58B3相互間、導体パターン群58B4、58B5相互間、および、導体パターン群58B5、58B6相互間に位置する導体パターン近傍には、マーカ58MAが、合計8箇所に形成されている。なお、マーカ58MAは、画像認識による接触子ユニット58ijの接続ブロック部材32における所定位置に対する位置決めを行うために使用される。
【0075】
従って、接触子ユニットを単体で検査し良品のみ使用することで、製造時の歩留向上となる。また、使用時のアクシデントや耐久寿命により破損した箇所をユニット単位で交換修理可能となり運用コストの低減が可能となる。接触子ユニット裏面に外部接続端子を設けることで、接触子ユニットの実装密度が上がり、より効率的なテストが可能となる。
【0076】
接続ブロック部材32のスプリングプローブ34aiにより、例えば、パッド配置の異なるICに対しても接触子ユニットの外部接続端子位置を標準化することにより同一のマザーボードが使用可能となり、大幅なコストダウンが図られる。
【0077】
図23は、本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第4実施例の要部を概略的に示す。
【0078】
図10に示される例においては、外部接続ピン26aiが導体層30aiを介して直接的に接触子ユニット28ijに接続されている。一方、図23に示される例においては、外部接続ピン26aiが、導体層30ai、FPCコネクタ68CN、および、フレキシブル配線基板68FCを介して接触子ユニット68ijに接続されている。
【0079】
なお、図23乃至図26において、図10に示される例における構成要素と同一の構成要素について同一の符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【0080】
接触子ユニット68ijは、図24,図25、および、図26に拡大されて示されるように、マザーボード24の一方の表面に接着される基板68Bと、基板68Bの一方の表面上に固定される一対の接触子28ai(i=1〜n,nは正の整数)と、一端がFPCコネクタ68CNに接続され、他端が基板68Bに接続されるフレキシブル配線基板68FCとを含んで構成されている。
【0081】
ガラスエポキシ樹脂で成形される基板68Bは、例えば、所定の紫外線硬化性接着剤によりマザーボード24に接着されている。その紫外線硬化性接着剤は、例えば、100℃加熱剥離可能な接着剤(型式A−1582)とされる。この接着剤は、100℃の加熱で樹脂が融解されることにより、剥離可能とされる。剥離後、その付着物は、アルコール系溶剤で溶解される。なお、接着剤は、斯かる例に限られることなく、例えば、80℃加熱剥離可能な接着剤(型式A−1579)、または、160℃加熱剥離可能な接着剤(型式A−1611)であってもよい。
【0082】
また、基板68Bの一方の表面には、導体パターン群68B1、68B2、68B3、68B4、68B5、および、68B6が形成されている。
【0083】
導体パターン群を構成する各導体パターンは、所定の間隔、例えば、上述のシリコンウェハWAの試験信号入出力用コンタクトパッド群を構成するコンタクトパッド相互間隔に対応して形成されている。各導体パターン上の他端側には、接触子28aiがろう付けされている。
【0084】
図19において、基板68Bにおいて、その両端、導体パターン群68B1、68B2相互間、導体パターン群68B2、68B3相互間、導体パターン群68B4、68B5相互間、および、導体パターン群68B5、68B6相互間に位置する導体パターン近傍には、マーカ68Mが、合計8箇所に形成されている。なお、マーカ68Mは、画像認識による接触子ユニット68ijのマザーボード24における所定位置に対する位置決めを行うために使用される。さらに、フレキシブル配線基板68FCの一端には、図27に示されるように、コンタクトパッド群68FCPが形成されている。
【0085】
従って、基板68Bに貫通電極等を形成する必要がないので安価に接触子ユニット68ijの製作が可能となる。
【0086】
上述のプローブカード20における接触子ユニット28ijを個別に交換することができる本発明に係る接触子ユニットの交換方法の一例においては、先ず、図28に示されるように、マザーボード24における所定の位置ARに接合され交換が必要とされる接触子ユニット28ijが取り外される。接触子ユニット28ijを取り外すにあたっては、先ず、図29および図30に示されるように、リペアノズル70が所定の位置ARに配される接触子ユニット28ijに被される。リペアノズル70内には、図示が省略される光源から赤外線または温風が所定時間、照射または送風される。
【0087】
これにより、上述の半田ボールが融解されることとなるので接触子ユニット28ijが容易に取り外される。
【0088】
次に、図28に示されるように、新たな接触子ユニット28ijがマザーボード24における所定の位置ARに半田ボールを介して接合される。その際、マザーボード24におけるマーカ24MA〜24MDと、接触子ユニット28ijのマーカ24MAとが参照され、新たな接触子ユニット28ijが、画像認識技術により所定の位置ARに位置決めされる。
【0089】
これにより、接触子ユニットの交換作業が終了することとなる。
【0090】
従って、低融点バンプを形成することで、従来のBGA型と同様な実装方法、及び装置が利用できる。また、接触子ユニットの交換修理の際にも、一般的なリワーク装置が利用できる。さらに、第二のろう材を低融点とすることで、接触子の実装には影響を与えずに接触子ユニットの交換修理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0091】
【図1】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第1実施例の外観を概略的に示す正面図である。
【図2】図1に示される例における上面図である。
【図3】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの各実施例が用いられるテストヘッドを備えるテストシステムの構成を概略的に示す。
【図4】図3に示される例における平面図である。
【図5】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第1実施例により検査される液晶パネルの平面図である。
【図6】図5に示される液晶パネルの正面図である。
【図7】(A)は、本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第1実施例に用いられる接触子ユニットを示す平面図であり、(B)は、(A)に示される接触子ユニットの裏面図であり、(C)は、図2の一部を部分的に拡大して示す断面図である。
【図8】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第2実施例の外観を概略的に示す正面図である。
【図9】図8に示される例における上面図である。
【図10】図9に示される例における一部を拡大して示す部分断面図である。
【図11】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第2実施例における接触子ユニットを示す平面図である。
【図12】図11に示される例における側面図である。
【図13】図11に示される接触子ユニットの裏面図である。
【図14】図13に示される例の正面図である。
【図15】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第2実施例により検査されるシリコンウェハの外観を示す平面図である。
【図16】図15に示されるシリコンウェハにおける回路パターンの一部を拡大して模式的に示す構成図である。
【図17】(A),(B)、(C)、(D)、および、(E)は、それぞれ、接触子ユニットに用いられる接触子の他の一例を示す部分断面図である。
【図18】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第3実施例の要部を示す部分断面図である。
【図19】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第3実施例に用いられる接触子ユニットの平面図である。
【図20】図19に示される例における側面図である。
【図21】図19に示される例における裏面図である。
【図22】図21に示される例における正面図である。
【図23】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第4実施例の要部を示す部分断面図である。
【図24】本発明に係る接触子ユニットを備えるプローブカードの第4実施例に用いられる接触子ユニットの平面図である。
【図25】図24に示される例における正面図である。
【図26】図24に示される例における側面図である。
【図27】図24に示される例における裏面図である。
【図28】本発明に係る接触子ユニットの交換方法の一例の説明に供されるプローブカードの構成図である。
【図29】本発明に係る接触子ユニットの交換方法の一例に用いられるリペアノズルの説明に供される図である。
【図30】図28に示される基板上の接触子ユニットの一部を拡大して示す構成図である。
【符号の説明】
【0092】
12 テストヘッド
20 プローブカード
28ij、38S、38L、58ij、68ij 接触子ユニット
WO 液晶パネル
WA シリコンウェハ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検査物における入出力信号用端子群に当接または離隔せしめられる複数の接触子と、該複数の接触子を所定の個数ごとに一方の表面に支持する基板と、該基板における相対向する他方の表面に形成され該複数の接触子に電気的に接続される導体層と、をそれぞれ、含んでなる複数の接触子ユニットと、
外部接続端子と、前記複数の接触子ユニットと該外部接続端子とを電気的に接続する導体層とを有し、前記複数の接触子ユニットを支持するマザーボードと、を備え、
前記複数の接触子ユニットが、加熱剥離可能な接着剤またはろう材により、前記マザーボードの表面に直接的または間接的に取り外し可能に接合されることを特徴とする接触子ユニットを備えるプローブカード。
【請求項2】
前記複数の接触子が、第1のろう材により前記基板に固定され、前記接触子ユニットの導体層が、該第1のろう材の融点よりも低い融点を有する第2のろう材で作られた半田ボールであることを特徴とする請求項1記載の接触子ユニットを備えるプローブカード。
【請求項3】
前記マザーボードの導体層に電気的に接続されるコンタクト端子を内蔵する接続ブロック部材をさらに備え、前記複数の接触子ユニットが、該コンタクト端子を介して前記マザーボードの導体層に電気的に接続されることを特徴とする請求項1記載の接触子ユニットを備えるプローブカード。
【請求項4】
前記接触子ユニットの基板は、前記マザーボードに当接される支持体を有することを特徴とする請求項2記載の接触子ユニットを備えるプローブカード。
【請求項5】
前記接触子ユニットが、該接触子ユニットの基板の導体層に接続されるフレキシブル配線基板、および、前記マザーボードに設けられ該フレキシブル配線基板に接続されるコネクタを介して該マザーボードの導体層に電気的に接続されることを特徴とする請求項1記載の接触子ユニットを備えるプローブカード。
【請求項6】
請求項1記載の前記マザーボードの所定位置に取り外し可能に接合された前記複数の接触子ユニットのうちの1個の接触子ユニットを、赤外線または加熱空気が供給されるリペアノズルの内側に所定時間、配し、
前記所定時間経過後、前記1個の接触子ユニットをリペアノズルの内側から取り外し、
新たな接触子ユニットを接合材により前記マザーボードの所定位置に接合することを含む接触子ユニットの交換方法。
【請求項1】
被検査物における入出力信号用端子群に当接または離隔せしめられる複数の接触子と、該複数の接触子を所定の個数ごとに一方の表面に支持する基板と、該基板における相対向する他方の表面に形成され該複数の接触子に電気的に接続される導体層と、をそれぞれ、含んでなる複数の接触子ユニットと、
外部接続端子と、前記複数の接触子ユニットと該外部接続端子とを電気的に接続する導体層とを有し、前記複数の接触子ユニットを支持するマザーボードと、を備え、
前記複数の接触子ユニットが、加熱剥離可能な接着剤またはろう材により、前記マザーボードの表面に直接的または間接的に取り外し可能に接合されることを特徴とする接触子ユニットを備えるプローブカード。
【請求項2】
前記複数の接触子が、第1のろう材により前記基板に固定され、前記接触子ユニットの導体層が、該第1のろう材の融点よりも低い融点を有する第2のろう材で作られた半田ボールであることを特徴とする請求項1記載の接触子ユニットを備えるプローブカード。
【請求項3】
前記マザーボードの導体層に電気的に接続されるコンタクト端子を内蔵する接続ブロック部材をさらに備え、前記複数の接触子ユニットが、該コンタクト端子を介して前記マザーボードの導体層に電気的に接続されることを特徴とする請求項1記載の接触子ユニットを備えるプローブカード。
【請求項4】
前記接触子ユニットの基板は、前記マザーボードに当接される支持体を有することを特徴とする請求項2記載の接触子ユニットを備えるプローブカード。
【請求項5】
前記接触子ユニットが、該接触子ユニットの基板の導体層に接続されるフレキシブル配線基板、および、前記マザーボードに設けられ該フレキシブル配線基板に接続されるコネクタを介して該マザーボードの導体層に電気的に接続されることを特徴とする請求項1記載の接触子ユニットを備えるプローブカード。
【請求項6】
請求項1記載の前記マザーボードの所定位置に取り外し可能に接合された前記複数の接触子ユニットのうちの1個の接触子ユニットを、赤外線または加熱空気が供給されるリペアノズルの内側に所定時間、配し、
前記所定時間経過後、前記1個の接触子ユニットをリペアノズルの内側から取り外し、
新たな接触子ユニットを接合材により前記マザーボードの所定位置に接合することを含む接触子ユニットの交換方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図2】
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【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【公開番号】特開2009−216466(P2009−216466A)
【公開日】平成21年9月24日(2009.9.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−58502(P2008−58502)
【出願日】平成20年3月7日(2008.3.7)
【出願人】(000177690)山一電機株式会社 (233)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年9月24日(2009.9.24)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年3月7日(2008.3.7)
【出願人】(000177690)山一電機株式会社 (233)
【Fターム(参考)】
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