JP-2026514958-A - 改良された弾性特性を有するコンタクトプローブを有する、電子デバイスの試験のためのプローブヘッド

JP2026514958AJP 2026514958 AJP2026514958 AJP 2026514958AJP-2026514958-A

Abstract

電子デバイスの試験のためのプローブヘッド（１００）がここに記載され、プローブヘッド（１００）は、第１の端部（１０ａ）と第２の端部（１０ｂ）との間において長手方向軸（Ｈ－Ｈ）に沿って延在する本体（１０’）を備えた少なくとも１つのコンタクトプローブ（１０）であって、これら端部（１０ａ、１０ｂ）は、それぞれのコンタクトパッド（２０ａ、３０ｂ）に接触するように構成され、本体（１０’）は、長手方向軸（Ｈ－Ｈ）に直交する方向に沿って測定される最大厚さ（Ｔｍａｘ）を有する、少なくとも１つのコンタクトプローブ（１０）と、コンタクトプローブ（１０）の少なくとも一部分を収容するように構成された少なくとも１つのガイド穴（４０ｈ）を備える少なくとも１つのガイド（４０）と、を有する。コンタクトプローブ（１０）は、第１の端部（１０ａ）と第２の端部（１０ｂ）との間に配置されるおよび弾性的に柔軟である少なくとも１つの中間セクション（１０ｓ）を備え、弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ）は、コンタクトプローブ（１０）の本体（１０’）の最大厚さ（Ｔｍａｘ）よりも薄い厚さ（Ｔｅｌ）を有する少なくとも１つの低減部分を備える。

Inventors

クリッパ、ジュゼッペ
クリッパ、ロベルト
フェリチ、ステファノ
パデルノ、ナーディア

Assignees

テクノプローべソシエタペルアチオニ

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20240415
Priority Date: 20230426

Claims (20)

電子デバイスを試験するためのプローブヘッド（１００）であって、前記プローブヘッド（１００）は、第１の端部（１０ａ）と第２の端部（１０ｂ）との間において長手方向軸（Ｈ－Ｈ）に沿って延在する本体（１０’）を備える少なくとも１つのコンタクトプローブ（１０）であって、前記端部（１０ａ、１０ｂ）はそれぞれのコンタクトパッド（２０ａ、３０ｂ）に接触するように構成され、前記本体（１０’）は、前記長手方向軸（Ｈ－Ｈ）に直交する方向に沿って測定される最大厚さ（Ｔｍａｘ）を有する、前記少なくとも１つのコンタクトプローブ（１０）と、前記コンタクトプローブ（１０）の少なくとも一部分を収容するように構成された少なくとも１つのガイド穴（４０ｈ）を備える少なくとも１つのガイド（４０）と、を備え、前記コンタクトプローブ（１０）は、前記第１の端部（１０ａ）と前記第２の端部（１０ｂ）との間に配置される少なくとも１つの中間セクション（１０ｓ）を備え、前記中間セクション（１０ｓ）は弾性的に柔軟であり、前記弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ）は、前記コンタクトプローブ（１０）の前記本体（１０’）の前記最大厚さ（Ｔｍａｘ）よりも薄い厚さ（Ｔｅｌ、Ｔｅｌ’）を有する少なくとも１つの低減部分を備える、プローブヘッド（１００）。
前記弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ）全体が、前記コンタクトプローブ（１０）の前記本体（１０’）の前記最大厚さ（Ｔｍａｘ）よりも薄い厚さ（Ｔｅｌ）を有する、請求項１記載のプローブヘッド（１００）。
前記弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ）の前記低減部分の前記厚さ（Ｔｅｌ）は、全体的に５μｍから１９５μｍまでの範囲内にあり、前記コンタクトプローブ（１０）の前記本体（１０’）の前記最大厚さ（Ｔｍａｘ）は１０μｍから２００μｍまでの範囲内にある、請求項１または２記載のプローブヘッド（１００）。
前記弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ）は、前記第１の端部（１０ａ）と前記第２の端部（１０ｂ）との間の単一のセクションであり、前記単一のセクションは、前記コンタクトプローブ（１０）の前記本体（１０’）の少なくとも１つの側から材料を取り除くことによって得られる、請求項１～３のいずれか１項に記載のプローブヘッド（１００）。
前記弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ）は、複数の弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ’）に分割され、前記複数の弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ’）の各々は、前記コンタクトプローブ（１０）の前記本体（１０’）の前記最大厚さ（Ｔｍａｘ）よりも薄い厚さ（Ｔｅｌ’）を有する少なくとも１つの低減部分を有し、前記単一の弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ’）のすべての前記低減部分の厚さ（Ｔｅｌ’）の和は、前記コンタクトプローブ（１０）の前記本体（１０’）の前記最大厚さ（Ｔｍａｘ）よりも薄く、前記複数の弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ’）は、前記コンタクトプローブ（１０）の前記長手方向軸（Ｈ－Ｈ）に沿って延在するそれぞれの開口（１０ｏｐ）によって互いに分離されたアームの形態をとる、請求項１～３のいずれか１項に記載のプローブヘッド（１００）。
前記コンタクトプローブ（１０）は、単一の開口（１０ｏｐ）によって互いから分離された２つの弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ’）を備える、請求項５記載のプローブヘッド（１００）。
前記２つの弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ’）の低減部分の各々の厚さ（Ｔｅｌ’）は５μｍと１００μｍとの間の範囲にある、請求項６記載のプローブヘッド（１００）。
前記コンタクトプローブ（１０）は、第１の弾性的に柔軟な中間セクション、第２の弾性的に柔軟な中間セクション、および第３の弾性的に柔軟な中間セクションを備え、前記第１の弾性的に柔軟な中間セクションは、第１の開口によって前記第２の弾性的に柔軟な中間セクションから分離され、前記第２の弾性的に柔軟な中間セクションは、第２の開口によって前記第３の弾性的に柔軟な中間セクションから分離される、請求項５記載のプローブヘッド（１００）。
前記第１の、第２の、および第３の弾性的に柔軟な中間セクションの低減部分の各々の厚さ（Ｔｅｌ’）は、５μｍと９５μｍとの間の範囲内にある、請求項８記載のプローブヘッド（１００）。
前記複数の弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ’）は、前記コンタクトプローブ（１０）の前記本体（１０’）の前記最大厚さ（Ｔｍａｘ）よりも薄い厚さ（Ｔｅｌ’）を有する、請求項５～９のいずれか１項に記載のプローブヘッド（１００）。
前記コンタクトプローブ（１０）の前記長手方向軸（Ｈ－Ｈ）に沿って測定される長さは、２０００μｍ未満、好ましくは１０００μｍ未満、さらにより好ましくは８００μｍ以下であり、請求項１～１０のいずれか１項に記載のプローブヘッド（１００）。
前記弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ）は、前記長手方向軸（Ｈ－Ｈ）に沿って８０μｍ～１０００μｍの長さでおよび５μｍ～１００μｍのピッチで延在する、請求項１～１１のいずれか１項に記載のプローブヘッド（１００）。
前記弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ）は、前記ガイド穴（４０ｈ）の中に少なくとも部分的に収容されるように前記ガイド（４０）に配置される、請求項１～１２のいずれか１項に記載のプローブヘッド（１００）。
前記プローブヘッド（１００）は、隙間（Ｇ）によって互いに分離された下部ガイド（４５ｌ）および上部ガイド（４５ｕ）を備え、前記下部ガイド（４５ｌ）および前記上部ガイド（４５ｕ）は、前記コンタクトプローブ（１０）を収容するためのそれぞれの下部ガイド穴（４５ｌｈ）および上部ガイド穴（４５ｕｈ）を備える、請求項１～１２のいずれか１項に記載のプローブヘッド（１００）。
前記弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ）は、前記下部ガイド（４５ｌ）と前記上部ガイド（４５ｕ）との間の前記隙間（Ｇ）に配置される、請求項１４記載のプローブヘッド（１００）。
前記コンタクトプローブ（１０）は、その前記本体（１０’）上に形成された停止手段であって、前記測定ヘッド（１００）内における前記コンタクトプローブ（１０）の保持を引き起こすように前記ガイド（４０）の少なくとも一部分と機械的に接触するように構成された停止手段を備える、請求項１～１５のいずれか１項に記載のプローブヘッド（１００）。
前記停止手段は、前記ガイド（４０）の面（ＦＢ）に当接するように構成された少なくとも１つの肩部（Ｓ１、Ｓ２）を画定するように横方向延長部を有するストッパー（５０）を備え、前記面（ＦＢ）は、被試験デバイスに面する前記ガイド（４０）の面（ＦＡ）の反対側にある、および／または、前記停止手段は、前記ガイド穴（４０ｈ）と機械的に干渉するようにおよび前記ガイド穴（４０ｈ）の対応する壁（４０Ｗ）に接触するように構成された少なくとも１つのクリップ（６０）を備え、前記クリップ（６０）は、前記コンタクトプローブ（１０）の本体（１０’）から突出し、前記ガイド穴（４０ｈ）の前記壁（４０Ｗ）と接触している間に弾性変形するように構成され、それによって、前記ガイド穴（４０ｈ）との機械的干渉によって前記コンタクトプローブ（１０）の保持を引き起こす、請求項１６記載のプローブヘッド（１００）。
前記弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ）はポリマー材料（Ｐ）に埋め込まれる、請求項１～１７のいずれか１項に記載のプローブヘッド（１００）。
前記弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ）は、前記コンタクトプローブ（１０）によって前記コンタクトパッド（２０ａ、３０ｂ）に及ぼされる接触力（ＦＣ）の強さおよび／または方向を定めるように構成され、前記コンタクトプローブ（１０）はスプリングとして機能し、前記弾性的に柔軟な中間セクション（１０ｓ）は、前記コンタクトプローブ（１０）によって前記コンタクトパッド（２０ａ、３０ｂ）に及ぼされる前記接触力（ＦＣ）が、横方向成分が実質的にゼロとなって前記長手方向軸（Ｈ－Ｈ）に沿って実質的に向けられるように構成される、または前記接触力（ＦＣ）は、前記長手方向軸（Ｈ－Ｈ）とは異なる軸、たとえば横方向軸に沿った成分も有する、請求項１～１８のいずれか１項に記載のプローブヘッド（１００）。
前記コンタクトプローブ（１０）は長方形断面を有し、前記低減部分の厚さ（Ｔｅｌ、Ｔｅｌ’）は、前記長方形断面の短辺のうちの１つに沿って測定される時、最大厚さ（Ｔｍａｘ）よりも薄い、請求項１～１９のいずれか１項に記載のプローブヘッド（１００）。

Description

本発明は、半導体ウェハー上に集積された電子デバイス、たとえば、高周波デバイスの試験を実施するように構成されたプローブヘッドに関する。以下の説明は、本発明の説明を簡略化することのみを目的として、その応用分野を参照して記載される。周知のように、プローブヘッドは、本質的には、複数のコンタクトパッド、すなわち、微細構造、特に半導体ウェハー上に集積された電子デバイスの複数のパッドが、その機能試験を実施する試験装置の対応するチャネルに電気的に接触するように構成されるデバイスである。集積回路に実施される試験は、製造段階の早い段階で欠陥のある回路を検出し、切り離すのに特に有用である。したがって、通常、プローブヘッドは、ウェハー上に集積された回路を切断してチップ封止パッケージ内に組み立てる前に、これらの回路を試験するために使用される。プローブヘッドは、本質的に、実質的に板状で互いに平行である一対の支持体またはガイド（一般的に、下部ガイドおよび上部ガイドが存在する）の中に収容された、複数のコンタクトプローブを備える。これらの板状の支持体は、適切なガイド穴が設けられ、コンタクトプローブの移動および起こり得る変形のための自由領域または空隙を残しておくように互いに間隔をあけて位置しており、コンタクトプローブは通常、良好な電気的特性および機械的特性を有する特殊合金のワイヤによって形成される。コンタクトプローブは、通常、被試験デバイスのパッドに接触することが意図される第１の端部と、スペーストランスフォーマまたはプリント回路基板（ＰＣＢ）に接触することが意図される第２の端部との間に延在する。プローブヘッドの正しい動作は、基本的には２つのパラメータ、つまりコンタクトプローブの垂直方向の動き（あるいはオーバートラベルまたはオーバードライブ）、および被試験デバイスとの接触中のパッド上でのこれらのプローブの接触先端の水平方向の動き（またはスクラブ）に関連付けられる。これらすべての特徴はプローブヘッドの製造段階において注意深く評価および校正される必要があり、コンタクトプローブと被試験デバイスとの間の良好な電気的な接続が常に保証される必要がある。したがって、試験中においてさまざまなパッドとのコンタクトプローブの適切な接触を保証することが特に重要である。一般に、コンタクトプローブの最大のオーバートラベルは、下部ガイドに対して突出するプローブ部分の寸法に等しく、この突出部分は、プローブ自体の曲げや変形により、被試験デバイスと接触した場合に下部ガイドの中へと戻る。しかし、この突出部分の高さは、プローブの機械的抵抗によって制限され、通常は低くなる。また、はるかに小さいオーバートラベルに対してさえ、プローブのインターロッキングや変形に関連する問題が発生するので、プローブのオーバートラベルの最大値は理論的にのみ到達可能であるということを付け加えておかなければならない。いくつかの既知の解決策によれば、予め変形したコンタクトプローブが製造されるが、これらの解決策には、たとえば、メンテナンスが困難であること、プローブを保持するために特別な手段が必要であること、はもちろん、試験中におけるインターロッキングの問題など、さまざまな欠点がある。これらの既知の解決策の別の問題は、プローブ自体によって引き起こされるコンタクトパッドの摩耗に関連付けられる。さらに、高周波試験に対しても最適なパフォーマンスを保証するために、過去には非常に短いプローブが製造され、この場合に、特に自己インダクタンス現象によりプローブの長さが大きな問題となる。しかし、この場合において、プローブ本体の長さを短くすると、プローブ自体の剛性が大幅に増加し、それぞれのコンタクトチップによってさまざまなパッドに及ぼされる力を増加させ、このことにより、被試験デバイスに修復不可能な損傷を伴うパッドの破損を引き起こし得る。その本体の長さを短くしたことによるコンタクトプローブの剛性の増加が、プローブ自体が破損するリスクも高める。したがって、この場合においても、試験中の改善された接触を確実に行うことができるコンタクトプローブが必要である。本発明の技術的課題は、公知の解決策に依然として影響を及ぼす制限および欠点を克服できるような構造的および機能的特徴を有する、特に、試験中にコンタクトパッドとの最適な接触を確実にするような弾性特性を有するコンタクトプローブを備えるプローブヘッドを考案することである。本発明の根底にある解決策のアイデアは、コンタクトプローブが試験中において（必ずしもそうである必要はないが）好ましくは主に長手方向に発生する弾性変形を受けるプローブヘッドを創作することである。特に、コンタクトプローブは、少なくとも１つの弾性的に柔軟な（しなやかな）中間セクションを有し、その結果、コンタクトプローブは実質的に弾性スプリングとして機能し、上記の弾性的に柔軟な中間セクションは、プローブ本体の残りの部分よりも薄い厚さを有し、したがって、コンタクトプローブの全体的な剛性を低減する。この解決策のアイデアに基づいて、上述の技術的課題は、電子デバイスの試験のための以下のプローブヘッドによって解決され、当該プローブヘッドは、第１の端部と第２の端部との間において長手方向軸に沿って延在する本体を含む少なくとも１つのコンタクトプローブであって、これら端部はそれぞれのコンタクトパッドに接触するように構成され、上記の本体は、上記の長手方向軸に直交する方向に沿って測定される最大厚さを有する、少なくとも１つのコンタクトプローブと、コンタクトプローブの少なくとも一部分を収容するように構成された少なくとも１つのガイド穴を備える少なくとも１つのガイドと、を備え、コンタクトプローブは、第１の端部と第２の端部との間に配置されるおよび弾性的に柔軟である（しなやかである）少なくとも１つの中間セクションを備え、弾性的に柔軟な中間セクションは、コンタクトプローブの本体の最大厚さよりも薄い厚さを有する少なくとも１つの低減部分を備える。より詳細には、本発明は、下記の追加的および任意の特徴を個別に、または場合に応じて組み合わせて備える。本発明の一態様によると、弾性的に柔軟な中間セクション全体が、コンタクトプローブの本体の最大厚さよりも薄い厚さを有することが可能である。本発明の一態様によると、弾性的に柔軟な中間セクションの低減部分の厚さは、全体的に５μｍから１９５μｍまでの範囲内にあることが可能であるのに対して、コンタクトプローブの本体の最大厚さは１０μｍから２００μｍまでの範囲内にあることが可能である。本発明の一態様によると、弾性的に柔軟な中間セクションは、第１の端部と第２の端部との間の単一のセクションであることが可能であり、当該単一のセクションは、コンタクトプローブの本体の少なくとも１つの側から材料を取り除くことによって得られる。本発明の一態様によると、弾性的に柔軟な中間セクションは、複数の弾性的に柔軟な中間セクションに分割されることが可能であり、当該複数の弾性的に柔軟な中間セクションの各々は、コンタクトプローブの本体の最大厚さよりも薄い厚さを有する少なくとも１つの低減部分を有する。いずれにせよ、この実施形態において、単一の弾性的に柔軟な中間セクションの低減部分の厚さの和は、コンタクトプローブの本体の最大厚さよりも薄く、上記の複数の弾性的に柔軟な中間セクションは、コンタクトプローブの長手方向軸に沿って延在するそれぞれの開口によって互いに分離されたアームの形態をとる。本発明の一態様によると、コンタクトプローブは、単一の開口によって互いから分離された２つの弾性的に柔軟な中間セクションを備えることが可能である。本発明の一態様によると、上記の２つの弾性的に柔軟な中間セクションの低減部分の各々の厚さは、５μｍと１００μｍとの間の範囲にあることが可能である。本発明の一態様によると、コンタクトプローブは、第１の弾性的に柔軟な中間セクション、第２の弾性的に柔軟な中間セクション、および第３の弾性的に柔軟な中間セクションを備えることが可能である。本発明の一態様によると、第１の弾性的に柔軟な中間セクションは、第１の開口によって第２の弾性的に柔軟な中間セクションから分離されることが可能であり、第２の弾性的に柔軟な中間セクションは、第２の開口によって第３の弾性的に柔軟な中間セクションから分離されることが可能である。本発明の一態様によると、上記の第１の、第２の、および第３の弾性的に柔軟な中間セクションの低減部分の各々の厚さは、５μｍと９５μｍとの間の範囲内にあることが可能である。本発明の一態様によると、弾性的に柔軟な中間セクションは、コンタクトプローブの本体の最大厚さよりも薄い厚さを有することが可能である。本発明の一態様によると、コンタクトプローブの、コンタクトプローブの長手方向軸に沿って測定される長さは、２０００μｍ未満、好ましくは１０００μｍ未満、さらにより好ましくは８００μｍ以下であることが可能である。本発明の一態様によると、弾性的に柔軟な中間セクションは、長手方向軸に沿って８０μｍ～１０００μｍの長さでおよび１００μｍ～５μｍのピッチで延在することが可能である。本発明の一態様によると、弾性的に柔軟な中間セクションは、ガイド穴の中に少なくとも部分的に収容されるようにガイドに配置されることが可能である。本発明の一態様によると、プローブヘッドは、隙間によって互いに分離された下部ガイドおよび上部ガイドを備えることが可能であり、下部ガイドおよび上部ガイドは、コンタクトプローブを収容するためのそれぞれの下部ガイド穴および上部ガイド穴を備える。本発明の一態様によると、弾性的に柔軟な中間セクションは、下部ガイドと上部ガイドとの間の隙間に配置されることが可能である。本発明の一態様によると、コンタクトプローブは、その本体上に形成された停止手段であって、プローブヘッド内における当該コンタクトプローブの保持を保証するようにガイドの少なくとも一部分と機械的に接触するように構成された停止手段を備えることが可能である。本発明の一態様によると、停止手段は、ガイドの面に当接するように構成された少なくとも１つの肩部を画定するように横方向延長部を有するストッパーを備えることが可能であり、上記の面は、被試験デバイスに面するガイドの面の反対側にある、および／または、停止手段は、ガイド穴と機械的に干渉するようにおよび当該ガイド穴の対応する壁に接触するように構成された少なくとも１つのクリップを備え、当該クリップは、コンタクトプローブの本体から突出し、ガイド穴の壁と接触している間に弾性変形するように構成され、それによって、当該ガイド穴との機械的干渉によってコンタクトプローブの保持を保証する。本発明の一態様によると、弾性的に柔軟な中間セクションはポリマー材料に埋め込まれることが可能である。本発明の一態様によると、弾性的に柔軟な中間セクションは、コンタクトプローブによってコンタクトパッドに及ぼされる接触力の強さおよび／または方向を定めるように構成されることが可能であり、上記のコンタクトプローブはスプリングとして機能する。本発明の一態様によると、弾性的に柔軟な中間セクションは、コンタクトプローブによってコンタクトパッドに及ぼされる接触力が、横方向成分が実質的にゼロとなって長手方向軸に沿って実質的に向けられるように構成されることが可能である。本発明の一態様によると、上述の接触力は、上記の長手方向軸とは異なる軸、たとえば横方向軸に沿った成分を有することも可能である。本発明の一態様によると、コンタクトプローブは長方形断面を有することが可能である。本発明の一態様によると、上記の低減部分の厚さは、上記の長方形断面の短辺（minor side）のうちの１つに沿って測定される時、最大厚さよりも