(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、プローブカードの基板のインピーダンスは、予め定められた値となるように設計されている。例えば、50Ωに設計されている。そして、基板からは、例えば、50Ωにインピーダンスマッチングがなされた同軸ケーブルが引き出され、その先端部分に短い長さのプローブ針が接続されている。このとき、同軸ケーブルの径は、例えば、600μm〜960μmの範囲で比較的大きいため、プローブ針のピッチを狭くすることに限界がある。一方、プローブ針の径は、例えば、70μmであるため、プローブ針を延伸させて、狭ピッチを実現することも考えられる。この場合、プローブ針の長さが長くなる分、インピーダンスのミスマッチが大きくなるため、高周波数特性が悪化する。
【0006】
本発明の目的は、プローブ針の狭ピッチを実現しつつ、優れた高周波数特性を確保するプローブカードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係るプローブカードは、入力側から出力側に向かって延伸する同軸ケーブルと、前記同軸ケーブルと固定接続されて延伸し、前記出力側に近づくと別のプローブ針との間隔が狭くなるプローブ針と、複数の前記プローブ針の前記出力側を互いに固定する固定樹脂部と、前記同軸ケーブルの前記出力側端と前記固定樹脂部の入力側端までの間につい
て前記プローブ
針を被覆し、前記同軸ケーブルよりも径が小さい同軸管と、を備え
、前記同軸ケーブルは、内部導体と、前記内部導体を被覆するケーブル用絶縁体と、前記ケーブル用絶縁体を被覆する外部導体と、前記外部導体を被覆する保護被覆と、を含み、前記同軸管は、前記同軸ケーブルの前記内部導体と前記プローブ針とを接続する接続部を被覆する第1絶縁体と、前記第1絶縁体を被覆する第1銅管とを有し、前記同軸ケーブルよりも径が小さい第1同軸管と、前記第1同軸管と前記出力側との間に設けられ、前記プローブ針を被覆する第2絶縁体と、前記第2絶縁体を被覆する第2銅管とを有し、前記第1同軸管よりも径が小さい第2同軸管と、を含むことを特徴とする。
【0009】
また、本発明に係るプローブカードの製造方法は、入力側から出力側に向かって延伸する同軸ケーブルと、前記同軸ケーブルと接続されて延伸し、前記出力側に近づくと別のプローブ針との間隔が狭くなるプローブ針と、前記プローブ針を被覆し、前記同軸ケーブルよりも径が小さい同軸管と、を備え、前記同軸ケーブルは、内部導体と、前記内部導体を被覆するケーブル用絶縁体と、前記ケーブル用絶縁体を被覆する外部導体と、前記外部導体を被覆する保護被覆と、を含み、前記同軸管は、前記同軸ケーブルの前記内部導体と前記プローブ針とを接続する接続部を被覆する第1絶縁体と、前記第1絶縁体を被覆する第1銅管とを有し、前記同軸ケーブルよりも径が小さい第1同軸管と、前記第1同軸管と前記出力側との間に設けられ、前記プローブ針を被覆する第2絶縁体と、前記第2絶縁体を被覆する第2銅管とを有し、前記第1同軸管よりも径が小さい第2同軸管と、を含むプローブカードの製造方法であって、前記同軸ケーブルの前記内部導体と前記プローブ針とを接続する際に、前記第1同軸管が前記第2同軸管を被覆するようにスライドする工程と、前記同軸ケーブルの前記内部導体と前記プローブ針とを接続して前記接続部を形成する工程と、前記第1同軸管が前記接続部を被覆するようにスライドする工程と、を備えることを特徴とする。
【0010】
また、本発明に係るプローブカード
は、入力側から出力側に向かって延伸する同軸ケーブルと、前記同軸ケーブルと固定接続されて延伸し、前記出力側に近づくと別のプローブ針との間隔が狭くなるプローブ針と、複数の前記プローブ針の前記出力側を互いに固定する固定樹脂部と、前記同軸ケーブルの前記出力側端と前記固定樹脂部の入力側端までの間について前記プローブ針を被覆し、前記同軸ケーブルよりも径が小さい同軸管と、前記同軸ケーブルよりも径が大きい第1同軸管
と、を備え、前記同軸ケーブルは、内部導体と、前記内部導体を被覆するケーブル用絶縁体と、前記ケーブル用絶縁体を被覆する外部導体と、前記外部導体を被覆する保護被覆と、を含み、前記第1同軸管は、前記同軸ケーブルの前記内部導体と前記プローブ針とを接続する接続部を被覆する第1絶縁体と、前記第1絶縁体を被覆する第1銅管とを含み、前記同軸管は、前記第1同軸管と前記出力側との間に設けられ、前記プローブ針を被覆する第2絶縁体と、前記第2絶縁体を被覆する第2銅管とを有する第2同軸管を含むこと
を特徴とする。
【0011】
また、本発明に係るプローブカードの製造方法は、入力側から出力側に向かって延伸する同軸ケーブルと、前記同軸ケーブルと接続されて延伸し、前記出力側に近づくと別のプローブ針との間隔が狭くなるプローブ針と、前記プローブ針を被覆し、前記同軸ケーブルよりも径が小さい同軸管と、前記同軸ケーブルよりも径が大きい第1同軸管と、を備え、前記同軸ケーブルは、内部導体と、前記内部導体を被覆するケーブル用絶縁体と、前記ケーブル用絶縁体を被覆する外部導体と、前記外部導体を被覆する保護被覆と、を含み、前記第1同軸管は、前記同軸ケーブルの前記内部導体と前記プローブ針とを接続する接続部を被覆する第1絶縁体と、前記第1絶縁体を被覆する第1銅管とを含み、前記同軸管は、前記第1同軸管と前記出力側との間に設けられ、前記プローブ針を被覆する第2絶縁体と、前記第2絶縁体を被覆する第2銅管とを有する第2同軸管を含むプローブカードの製造方法であって、前記同軸ケーブルの前記内部導体と前記プローブ針とを接続する際に、前記第1同軸管が前記第2同軸管を被覆するようにスライドする工程と、前記同軸ケーブルの前記内部導体と前記プローブ針とを接続して前記接続部を形成する工程と、前記第1同軸管が前記接続部を被覆するようにスライドする工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、出力側に近づくとプローブ針のピッチが狭くなるとともに、当該プローブ針が同軸ケーブルよりも径が小さい同軸管によって被覆されているためインピーダンスをマッチングさせることができる。これにより、プローブ針の狭ピッチを実現しつつ、優れた高周波数特性を確保することができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。また、以下では、全ての図面において、同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【0015】
図1は、プローブカード1の概略断面図である。
図2は、プローブカード1の平面図であり、基板2及び台座7を省略した図である。プローブカード1は、基板2と、基板2に接続される複数の同軸ケーブル3と、複数の同軸ケーブル3に接続される複数のプローブ針4と、複数のプローブ針4を被覆する複数の第1同軸管5、複数の第2同軸管6と、基板2上に配置される台座7と、台座7上に配置される固定樹脂部8とを備える。
【0016】
基板2は、テスタ装置からの外部信号が入力される外部端子(不図示)を有する。基板2の裏面側には、同軸ケーブル3を接続するための接続ランド21が設けられている。なお、基板2のインピーダンスは、予め定められた値に設計されており、例えば、50Ωである。
【0017】
図3は、同軸ケーブル3と第1同軸管5と第2同軸管6とプローブ針4との関係を示す図である。
図3の下図左側に示されるのは、第2同軸管6の断面図であり、
図3の下図中央に示されるのは、第1同軸管5の断面図であり、
図3の下図右側に示されるのは、同軸ケーブル3の断面図である。
【0018】
図3の下図右側に示されるように、同軸ケーブル3は、内部導体31と、内部導体31を被覆する誘電体32と、誘電体32を被覆する外部導体33と、外部導体33を被覆する保護被覆34とを備える。内部導体31と、誘電体32と、外部導体33と、保護被覆34は、軸を同じにした入れ子構造である。内部導体31は、例えば、銀めっき軟銅線、銀めっき銅被銅線を用いた単線や撚線で構成される。誘電体32は、例えば、ポリエチレンを用いて構成される。外部導体33は、例えば、銀めっき軟銅線、すずめっき軟銅線を用いた編組線で構成される。保護被覆34は、例えば、ビニルを用いて構成される。なお、外部導体33は、接地されて0V電位(グランドレベル)となっている。
【0019】
同軸ケーブル3は、外部導体33の内径をDAmm、内部導体31の直径をdAmmとし、誘電体32の比誘電率をεAとすると、その特性インピーダンスZAは、138/√εA×log
10(DA/dA)で定まる。ここで、同軸ケーブル3は、基板2のインピーダンスにマッチングさせており、そのインピーダンスは、例えば、50Ωとなるように上記パラメータを設定している。また、同軸ケーブル3の径DA
allは、一例をあげると、620μm〜960μmであり、同軸ケーブル3の長さLA
allは、一例をあげると、50mm〜100mmである。なお、同軸ケーブル3の端部は、基板2の裏面側の接続ランド21において接続されるものとして説明する。また、同軸ケーブル3が基板2を貫通し、当該端部が基板2の表面側に設けられた接続ランド21において接続されるものであってもよい。
【0020】
ここで、
図1及び
図2に示されるように、4本の同軸ケーブル3は、入力側である基板2側から出力側である固定樹脂部8に向かって隣接している。なお、ここでは、同軸ケーブル3は、4本であるものとして説明するが、もちろん、4本以外であってもよい。
【0021】
プローブ針4の基端部4Eは、同軸ケーブル3の内部導体31と接続される。具体的には、半田付けによって接続固定され、接続部9が形成されることとなる。なお、接続部9の径は、接続のために必要な半田の量によって定まる。
【0022】
ここで、
図1及び
図2に示されるように、4本のプローブ針4は、それぞれ対応する同軸ケーブル3の内部導体31と接続され、固定樹脂部8に向かって隣接しながら延伸している。そして、4本のプローブ針4は、出力側である固定樹脂部8に向かってピッチ(間隔)が狭くなるように延びている。なお、
図1及び
図2では、4本のプローブ針4は、同一の高さ方向に隣接しているものとして説明するが、高さを変えて隣接させることもできる。このとき、プローブ針4のピッチは、さらに狭くすることも可能である。プローブ針4の径DPは、一例を挙げると、70μmである。プローブ針4の長さの全体LP
allは、一例を挙げると、17〜33mmであるが、第1同軸管5及び第2同軸管6によって被覆されていない部分の長さLPは、一例をあげると、5mm〜10mmである。
【0023】
図3の下図中央に示されるように、第1同軸管5は、接続部9を被覆する第1絶縁チューブ51と、第1絶縁チューブ51を被覆する第1銅管52とを備える。第1絶縁チューブ51、第1銅管52は、軸を同じにした入れ子構造である。第1絶縁チューブ51は、例えば、ポリイミドを用いて構成される。第1銅管52は、例えば、銅を用いて構成される。なお、第1銅管52は、接地されて0V電位(グランドレベル)となっている。
【0024】
第1同軸管5は、第1銅管52の内径をDBmm、第1絶縁チューブ51の比誘電率をεBとすると、その特性インピーダンスZBは、138/√εB×log
10(DB/DP)で定まる。ここで、第1同軸管5は、基板2のインピーダンスにマッチングさせており、そのインピーダンスは、例えば、50Ωとなるように上記パラメータを設定している。ここで、第1同軸管5の径DB
allは、一例をあげると、例えば、350μmであり、第1同軸管5の長さLB
allは、一例をあげると、2〜3mmである。なお、第1絶縁チューブ51は、柔軟性を有する材料で構成され、接続部9を覆う内径を有しており、さらに第2同軸管6にスライドさせたときに第1絶縁チューブ51が変形して第2同軸管6を被覆することが可能な内径を有することが好適である。
【0025】
図3の下図左側に示されるように、第2同軸管6は、プローブ針4を被覆する第2絶縁チューブ61と、第2絶縁チューブ61を被覆する第2銅管62とを備える。第2絶縁チューブ61は、例えば、ポリイミドを用いて構成される。第2銅管62は、例えば、銅を用いて構成される。なお、第2銅管62は、接地されて0V電位(グランドレベル)となっている。
【0026】
第2同軸管6は、第2銅管62の内径をDCmm、第2絶縁チューブ61の比誘電率をεCとすると、その特性インピーダンスZCは、138/√εC×log
10(DC/DP)で定まる。ここで、第2同軸管6は、基板2のインピーダンスにマッチングさせており、そのインピーダンスは50Ωとなるように上記パラメータを設定している。なお、第1絶縁チューブ51の比誘電率εBと第2絶縁チューブ61の比誘電率をεCは、同じ値であるが、異なる値としてもよい。ここで、第2同軸管6の径DC
allは、一例をあげると、例えば、285μmであり、第2同軸管6の長さLC
allは、一例をあげると、10〜20mmである。
【0027】
台座7は、基板2の上に設けられ、固定樹脂部8を乗せるための部分である。台座7の高さは、例えば、1cmである。
【0028】
固定樹脂部8は、4本のプローブ針4が通過し、プローブ針4が動かないように固定する部分である。そして、固定樹脂部8の出力側からは、半導体デバイスを検査するためのプローブ針4の先端部4Tが突出するように取り付けられる。固定樹脂部8は、例えば、エポキシ樹脂で構成することができる。固定樹脂部8は、プローブ針4が半導体デバイスに当接した際の応力に耐えられるように所定の幅Wを有し、例えば、1cmの幅を有している。
【0029】
続いて、プローブカード1の作用について説明する。
【0030】
図4は、本実施形態のプローブカード1の作用を分かりやすくするために、比較例のプローブカード10を示す図である。比較例であるプローブカード10は、プローブカード1と同様に、基板2から、基板2のインピーダンスにマッチングさせた同軸ケーブル3が出力側に向かって延伸している。そして、プローブカード10では、プローブ針4のピッチを狭くするために、径が小さいプローブ針4の長さを例えば、20〜30mmに伸ばし、狭ピッチを実現している。しかしながら、プローブ針4の長さが伸びる程、インピーダンスが大きくなるため、高周波数特性が悪化する。
【0031】
しかしながら、本実施形態のプローブカード1によれば、同軸ケーブル3と固定樹脂部8との間におけるプローブ針4は、第1同軸管5及び第2同軸管6に被覆されている。すなわち、入力側にある基板2と出力側にある固定樹脂部8との間は、インピーダンスが50Ωとなるようにマッチングされている。このため、基板2と固定樹脂部8との間において、高周波数特性が悪化することはなく、優れた高周波数特性を保つことができるとともにノイズ特性も向上する。また、出力側では、同軸ケーブル3の径DA
allよりも径が小さい第2同軸管6によってインピーダンスがマッチングされている。これにより、4本のプローブ針4のピッチを狭くすることができる。したがって、プローブカード1によれば、プローブ針4のピッチを狭くするとともに、優れた高周波数特性を確保することができるとともにノイズ特性も向上する。
【0032】
次に、プローブカード1の製造方法について説明する。
図5は、プローブカード1の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【0034】
そして、プローブ針4を準備し、プローブ針4が固定樹脂部8に近づくについてピッチが狭くなるように位置させて、固定樹脂部8においてプローブ針4を固定する(S4)。このとき、プローブ針4の先端部4Tは、固定樹脂部8から突出し、半導体デバイスのパッドに当接可能なように位置させる。
【0035】
次に、プローブ針4の中心部4Mを第2同軸管6で被覆する(S6)。これにより、第2同軸部6が用いられている部分においても基板2のインピーダンスにマッチングさせているため、優れた高周波数特性を確保することができる。また、第2同軸管6は、同軸ケーブル3に比べて径が小さいため、第2同軸管6のピッチ、すなわち、プローブ針4のピッチを狭くすることができる。
【0036】
次いで、接続部9を被覆するための第1同軸管5が一旦第2同軸管6を被覆するように、第1同軸管5を第2同軸管6側にスライドさせる(S8)。これにより、プローブ針4の基端部4Eが露出した状態となるため、同軸ケーブル3の内部導体31と接続することが可能となる。
【0037】
そして、プローブ針4の基端部4Eと同軸ケーブル3の内部導体31とを半田付けにより接続し接続部9を形成する(S10)。その後、第1同軸管5が接続部9を被覆するように第1同軸管5を接続部9側にスライドさせる(S12)。これにより、第1同軸部5が用いられている部分においても基板2のインピーダンスにマッチングさせているため、優れた高周波数特性を確保することができる。
【0038】
次に、基板2の接続ランド21に同軸ケーブル3を接続する(S14)。これにより、同軸ケーブル3が用いられている部分は、基板2のインピーダンスにマッチングさせているため、優れた高周波数特性を確保することができる。
【0039】
続いて、上記プローブカード1の製造方法の作用について説明する。上述したように、最終的には、接続部9は、第1同軸管5により被覆されるため、第1同軸管5の部分においても基板2のインピーダンスにマッチングさせることで優れた高周波数特性を確保することができる。しかし、接続部9は、プローブ針4の基端部4Eと同軸ケーブル3の内部導体31とが半田付けにより形成される部分であるため、半田付けを行う必要がある。ここで、上記プローブカード1の製造方法によれば、半田付けを行う前に、第1同軸管5は第2同軸管6側に一旦スライドさせて、プローブ針4の基端部4Eを露出させた状態としている。これにより、プローブ針4の基端部4Eと同軸ケーブル3の内部導体31との半田付けを容易に行うことができるとともに、半田付けを終えて接続部9を形成した後は、第1同軸管5が接続部9を覆うようにスライドさせて、接続部9の部分においてもインピーダンスをマッチングさせているため、優れた高周波数特性を確保することができる。
【0040】
なお、上記プローブカード1の製造方法の手順は、一例であって、各工程は、適宜入れ替えることができる。例えば、
図5に例示される製造方法のうちS14の工程とS4の工程を入れ替えて、
図6に例示される製造方法とすることも可能である。
【0041】
また、上記プローブカード1の変形例であるプローブカード1aについて説明する。プローブカード1aとプローブカード1の相違点は、第1同軸管5の径の大きさであるため、その相違点について説明する。
図7は、プローブカード1aにおいて、同軸ケーブル3と第1同軸管5と第2同軸管6とプローブ針4との関係を示す図である。
【0042】
ここで、第1同軸管5の径DB
allは、一例をあげると、例えば、650μm〜1000μmであり、第1同軸管5の長さLB
allは、一例をあげると、2〜3mmである。このように、第1同軸管5の径DB
allは、同軸ケーブル3の径DA
allよりも大きい。本実施形態のプローブカード1aにおいても、同軸ケーブル3と固定樹脂部8との間におけるプローブ針4は、第1同軸管5及び第2同軸管6に被覆されているため、基板2と固定樹脂部8との間において、高周波数特性が悪化することはなく、優れた高周波数特性を保つことができるとともにノイズ特性も向上する。また、出力側では、同軸ケーブル3の径DA
allよりも径が小さい第2同軸管6によってインピーダンスがマッチングされている。これにより、4本のプローブ針4のピッチを狭くすることができる。したがって、プローブカード1aにおいても、プローブ針4のピッチを狭くするとともに、優れた高周波数特性を確保することができるとともにノイズ特性も向上する。