| 【発明の名称】 |
フラットケーブル、プローブ組立体及びプローブカード |
| 【発明者】 |
【氏名】近藤 基康
【氏名】浦川 陽一
【氏名】佐久間 フクヨ
【氏名】石渡 達也
|
| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】プローブユニットと配線基板とを接続するフラットケーブルが、導電層と第２のリード部とを電気的に短絡させ、第１及び第２のリード部の少なくとも一端部を露出させたことを特徴とする。これにより、フラットケーブルの端末処理をすることなく及び雄コネクタを用いることなく、フラットケーブルを配線基板に接続することができ、その結果プローブ組立体、ひいてはプローブカードの組立が容易になる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 帯状の電気絶縁層と、該電気絶縁層の一方の面に形成された導電層と、前記電気絶縁層の他方の面に形成されかつ前記電気絶縁層の長手方向へ並列的に伸びる複数の第１のリード部と、前記電気絶縁層の他方の面にあって前記電気絶縁層の少なくとも一端部に形成された１以上の第２のリード部と、該第２のリード部を前記導電層に電気的に接続する１以上の接続部材とを含み、前記第１及び第２のリード部の少なくとも一端部は露出されている、可撓性のフラットケーブル。
【請求項２】 前記電気絶縁層に電気的に接続された複数の前記第２のリード部を含む、請求項１に記載のフラットケーブル。
【請求項３】 前記接続部材は少なくとも前記電気絶縁層をその厚さ方向に貫通している、請求項１又は２に記載のプローブユニット。
【請求項４】 さらに、前記第１のリード部を少なくとも前記電気絶縁層の一端部側の部位を除いて覆う電気絶縁性のカバー層を含む、請求項１，２又は３に記載のプローブ組立体。
【請求項５】 前記第２のリード部は、前記第１のリード部から前記電気絶縁層の幅方向に間隔をおいて前記電気絶縁層の長手方向に伸びる、請求項１，２，３又は４に記載のプローブ組立体。
【請求項６】 請求項１から５のいずれか１項に記載された１以上のフラットケーブルと、該フラットケーブルの一端部に電気的に接続された複数のプローブを支持体に配置したプローブユニットとを含み、前記フラットケーブルの第１のリード部は、前記電気絶縁層の一端部側の部位において前記プローブに電気的に接続されている、プローブ組立体。
【請求項７】 請求項６に記載された１以上のプローブ組立体と、該プローブ組立体のプローブユニットが装着される配線基板と、前記プローブユニットのフラットケーブルの一端部を受け入れべく前記配線基板に配置された１以上の雌コネクタとを含み、前記雌コネクタは、前記フラットケーブルの一端部が当該コネクタに差し込まれた状態において、前記第１のリード部の一端部に接触する複数の第１の接触子と、前記第２のリード部の一端部に接触する１以上の第２の接触子とを備える、プローブカード。
【請求項８】 前記配線基板は前記プローブユニットが貫通する開口を中央に有し、前記プローブユニットは、前記フラットケーブルを前記配線基板の厚さ方向における一方側とし、前記プローブユニットを前記配線基板の厚さ方向における他方側とした状態に前記配線基板に組み付けられている、請求項７に記載のプローブカード。
【請求項９】 前記配線基板は、前記第１の接触子に接続された複数の第１の配線部と、前記第２の接触子に接続された１以上の第２の配線部とを備える、請求項７又は８に記載のプローブカード。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路のような平板状被検査体の通電試験用として好適な、フラットケーブル、これを用いたプローブ組立体、及び、これを用いたプローブカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエーハに形成された未切断のＩＣチップ（集積回路）の通電試験は、一般に、プローブカードを用いて行われる。従来の多くのプローブカードは、複数のプローブを円板状の配線基板に放射状に配置しているにすぎないから、半導体ウエーハ上のいくつかのＩＣチップを同時に検査することができるにすぎず、したがって多数のＩＣチップが形成された１つの半導体ウエーハの検査に多大の時間を要する。
【０００３】上記のことから、水平方向へ伸びる平板状の支持体の下端縁部に複数のプローブを配置した複数のプローブユニットを用い、それらのプローブユニットをそれらの支持体が互いに平行となるように配線基板に組み付けたプローブカードが提案されている（特開平７−２０１９３５号公報、特開平９−３２１１００号公報）。このプローブカードは、半導体ウエーハ上の複数のＩＣチップに同時に通電する一括コンタクト用として用いられている。
【０００４】従来のプローブカードにおいて、配線基板とプローブとの間の通電は、アースライン及び複数の信号ラインをそれぞれ有する複数のフラットケーブルにより行われる。各フラットケーブルは、一端部においてプローブユニットに電気的に接続され、他端部において雄コネクタ及び雌コネクタにより配線基板に電気的に接続される。
【０００５】従来のプローブカードにおいて、雄コネクタは、フラットケーブルに組み付けられており、また、ピン状の複数の雄側接触子を電気絶縁材料製の雄側ベースに並列的に配置している。これに対し、雌コネクタは、配線基板に組み付けられており、また、雄側接触子を差し込むための複数の雌側接触子を電気絶縁材料製の雌側ベースに並列的に配置している。
【０００６】フラットケーブルの信号ラインは雄コネクタの雄側接触子に電気的に接触されて、アースラインは導線等により配線基板のアースラインに接続される。雄コネクタ、フラットケーブル及びプローブユニットは、それらが互いに結合又は接続されることにより、配線基板に組み付けられるプローブ組立体として作用する。
【０００７】しかし、従来のプローブカードでは、各フラットケーブルの端末処理を行って、アースライン及び信号ラインを露出させ、露出したアースライン及び信号ラインを雄コネクタの雄側接触子に半田付け等により電気的に接続しなければならないから、フラットケーブル、ひいてはこれを用いるプローブ組立体及びプローブカードの組立作業が非常に面倒であり、高価になる。
【０００８】また、プローブカードにおいては、クロストークの発生を可能な限り小さくすることが望まれている。しかし、プローブカードでは、フラットケーブルと配線基板とのアースラインを導線により接続しているにすぎないから、フラットケーブルと配線基板との間のアースラインの総断面積が小さく、その結果試験用電流がアースラインに流れにくい。すなわち、アースラインのインピーダンスマッチングがフラットケーブルと配線基板との間において所定の値にならない。
【０００９】試験用電流がアースラインに流れにくいプローブカードでは、ノイズが高くなり、良好な周波数特性を得られず、クロストークが発生しやすい。クロストークは、複数の信号ラインが上下又は左右に隣接して伸びる場合に、静電誘導又は電磁誘導に起因して、異なる隣り合う信号ラインの電気信号が干渉しあうことにより生じる障害として知られている。このようなクローストークは、信号の周波数が高いほど、及び、配線パターンが微細化するほど、発生しやすい。
【００１０】
【解決しようとする課題】本発明は、プローブ組立体の組立作業を容易にすることを主たる目的とする。
【００１１】
【解決手段、作用及び効果】本発明のフラットケーブルは、帯状の電気絶縁層と、該電気絶縁層の一方の面に形成された導電層と、電気絶縁層の他方の面に形成されかつ前記電気絶縁層の長手方向へ並列的に伸びる複数の第１のリード部と、電気絶縁層の他方の面にあって電気絶縁層の少なくとも一端部に形成された１以上の第２のリード部と、該第２のリード部を導電層に電気的に接続する１以上の接続部材とを含む。第１及び第２のリード部の少なくとも一端部は露出されている。
【００１２】そのような１以上のフラットケーブルは、複数のプローブを支持体に配置したプローブユニットとともに、プローブ組立体に用いられる。プローブ組立体に組み立てられた状態において、フラットケーブルの各第１のリード部は電気絶縁層の一端部側の部位においてプローブに電気的に接続されている。
【００１３】上記のような１以上のプローブ組立体は、該プローブ組立体のプローブユニットが装着される配線基板と、プローブユニットのフラットケーブルの一端部を受け入れべく配線基板に配置された１以上の雌コネクタとともに、プローブカードに用いられる。雌コネクタは、フラットケーブルの一端部が当該コネクタに差し込まれた状態において、第１のリード部の一端部に接触する複数の第１の接触子と、第２のリード部の一端部に接触する１以上の第２の接触子とを備える。
【００１４】導電層並びに第１及び第２のリード部は、印刷配線技術によりフィルム状の電気絶縁層に形成することができる。これにより、フラットケーブルの製作が容易になり、フラットケーブルが廉価になる。
【００１５】接続部材は、例えば、少なくとも電気絶縁層をその厚さ方向に貫通する穴を形成し、その穴に導電性材料を配置することができる。これにより、導電層及び第２のリード部は電気的に短絡されるにもかかわらず、フラットケーブルの製作が複雑化する恐れがないし、フラットケーブルが高価になるおそれがない。
【００１６】フラットケーブルは、その一端部を配線基板に設けられた雌コネクタに嵌合される。これにより、第１及び第２のリード部は、それぞれ、第１及び第２の接触子に電気的に接続される。
【００１７】本発明によれば、フラットケーブルが、導電層と第２のリード部とを電気的に短絡させ、第１及び第２のリード部の少なくとも一端部を露出させているから、フラットケーブルの端末処理をすることなく及び雄コネクタを用いることなく、フラットケーブルを配線基板に接続することができ、その結果プローブ組立体、ひいてはプローブカードの組立が容易になる。
【００１８】電気絶縁層に電気的に接続された複数の第２のリード部を含むことができる。これにより、アースラインの総断面積が大きくなるから、電流がアースラインに流れやすくなり、その結果ノイズが低くなり、良好な周波数特性を得ることができる。
【００１９】さらに、少なくとも第１のリード部を少なくとも電気絶縁層の両端部側の部位を除いて覆う電気絶縁性のカバー層を含むことができる。これにより、第１のリード部が他の導電性部材又は他のフラットケーブルに接触して短絡することを防止することができる。
【００２０】第２のリード部は、第１のリード部から電気絶縁層の幅方向に間隔をおいて前記電気絶縁層の長手方向に伸びていてもよい。また、接続部は、導電層、電気絶縁層及び第２のリード部をフラットケーブルの厚さ方向に貫通していてもよい。
【００２１】好ましい実施例では、配線基板はプローブユニットが貫通する開口を中央に有し、プローブユニットは、フラットケーブルが配線基板の厚さ方向における一方側となり、プローブが他方側となる状態に配線基板に組み付けられている。また、配線基板は、第１の接触子に接続された複数の第１の配線部と、第２の接触子に接続された１以上の第２の配線部とを備えることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１〜図３を参照するに、プローブカード１０は、複数のＩＣチップ（集積回路チップ）を有する半導体ウエーハのように多数の端子部（電極部）を微小ピッチで配置した平板状の被検査体１２の通電試験に用いられる。被検査体１２は、検査ステージ１４のチャックトップ１６の上に真空吸着により保持される。
【００２３】プローブカード１０は、円板状の配線基板２０と、該配線基板に組み付けられた長方形の取付枠２２と、取付枠２２に並列的に配置された複数のプローブユニット２４と、各プローブユニット２４から伸びる可撓性の複数のフラットケーブル２６と、取付枠２２に並列的に配置された板状部材２８とを含む。プローブカード１０は、配線基板２０の厚さ方向が上下方向となるように、検査装置に取り付けられる。
【００２４】配線基板２０は、左右方向に長い長方形の開口３０を中央部に有し、外部のテスタに電気的に接続される複数のテスターランド３２を外周部に有し、フラットケーブル２６を接続する複数の雌コネクタ３４を前後方向の中間部に配置しており、板状部材２８に電気的に接続される複数の電源ランド３６を開口３０の長手方向両側に備えている。配線基板２０は、印刷配線技術により製作することができる。開口３０は、配線基板２０を厚さ方向に貫通する貫通穴である。
【００２５】取付枠２２は、上部が配線基板２０から上方へ突出した状態に開口３０に嵌合されており、また複数のねじ部材又は接着剤により配線基板２０に変位不能に取り付けられている。取付枠２２は、配線基板２０の一部材として作用する。しかし、取付枠２２を設けなくてもよい。
【００２６】各プローブユニット２４は、細長い平板状の形状を有しており、また両端部においてねじ部材により取付枠２２に取り外し可能に取り付けられている。図示の例では、複数のフラットケーブル２６がプローブユニット２４毎に設けられている。
【００２７】図４から図６に示すように、各フラットケーブル２６は、ポリイミドのような樹脂により形成された電気絶縁層３８の一方の面に導電層４０を有し、電気絶縁層３８の他方の面に電気絶縁層３８の幅方向に間隔をおいた複数の第１及び第２のリード部４２及び４４を有する。
【００２８】電気絶縁層３８の一端部は、図４に示すように、中央部に比べて大きい幅寸法を有する。導電層４０は、フラットケーブル２６の長手方向へ伸びている。導電層４０の一端部は、電気絶縁層３８の一端部とほぼ同じ形状を有するが、電気絶縁層３８の一端部よりやや小さい。
【００２９】第１のリード部４２は、電気絶縁層３８の中央部を幅方向に間隔をおいて電気絶縁層３８の長手方向へ伸びており、また、フラットケーブルの一端部及び他端部において間隔を広げられているとともに、幅広の寸法とされている。
【００３０】第２のリード部４４は、電気絶縁層３８の一端部にあって幅方向の両端に２つずつ形成されている。各第２のリード部４２は、電気絶縁層３８を厚さ方向に貫通する導電性の複数の接続部材４６により、導電層４０に電気的に及び共通に接続されている。
【００３１】導電層４０及び第１のリード部４２は、それぞれ、電気絶縁性のカバー層４８及び５０により覆われている。しかし、第１のリード部４２の両端部及び第２のリード部４４の大部分は、カバー層５０に覆われることなく、大気に露出されている。
【００３２】フラットケーブル２６は、例えば、電気絶縁層３８の一端部の幅方向両端部に複数の貫通穴を形成し、次いで各貫通穴に導電性の接続部材４６を配置し、次いで導電層４０及び第２のリード部４４を接続部材４６により電気的に短絡するように、導電層４０並びに第１及び第２のリード部４２，４４を電気絶縁層３８に印刷配線技術により形成し、その後カバー層４８，５０をコーティング技術により形成することにより、製作することができる。
【００３３】しかし、導電層４０並びに第１及び第２のリード部４２，４４を電気絶縁層３８に印刷配線技術により形成し、次いで電気絶縁層３８、導電層４０並びに第１及び第２のリード部を貫通する複数の貫通穴を形成し、次いで各貫通穴に導電性の接続部材４６を形成して導電層４０及び第２のリード部４４を電気的に短絡し、その後カバー層４８，５０をコーティング技術により形成してもよい。
【００３４】上記のいずれの手法を用いても、フラットケーブル２６を容易にかつ廉価に製作することができる。フラットケーブル２６は、その一端部を雌コネクタ３４に差し込まれ、他端部をプローブユニット２４に結合される。
【００３５】各板状部材２８は、印刷配線技術により形成された導電性の複数の配線部を有するＴ字状の印刷配線回路基板であり、また図３に示すように、上部の各端部に複数のランド５２を有する。各板状部材２８の各配線部は、ランド５２に電気的に接続されている。図示の例では、１つのプローブユニット２４に１つの板状部材２８が設けられている。
【００３６】各板状部材２８の各ランド５２は、導線５４により配線基板２０の電源ランド３６に接続されている。配線基板２０の電源ランド３６は、電源の正（又は負）の電位を有する端子に接続される。このため、各板状部材２８の配線部は、電源用ラインすなわち電力供給用ラインの一部として作用する。
【００３７】各プローブユニット２４は、図１から３に示すように、電気絶縁材料製の支持体５６と、支持体５６の下端部にその長手方向へ間隔をおいて配置された複数のプローブ５８と、板状部材２８の下端部両端に長手方向へ間隔をおいて２つずつ配置された複数のプローブ６０とを含む。
【００３８】板状部材２８は、プローブユニット２４の一部材としてプローブユニット２４毎に設けられている。しかし、板状部材２８を設けなくてもよい。各プローブユニット２４は、プローブ５８，６０の最先端の位置が同じ平面上に位置するように、製作されている。
【００３９】支持体５６は、断面形状がほぼ長方形の厚い板の形を有しており、また、各端面の上端部から長手方向へ突出する板状の取付部においてねじ部材により取付枠２２に取り付けられている。板状部材２８は、支持体５６に支持されている。
【００４０】プローブ５８，６０は、導電性の金属細線から形成されている。プローブ５８及び６０は、それぞれ、同じプローブユニット２４のプローブ５８及び６０の針先が同じ側となりかつ互いに平行に伸びるように、合成樹脂、接着剤等の電気的絶縁材料からなる装着手段により支持体５６及び板状部材２８の下面に取り付けられている。
【００４１】プローブ５８のうち、複数のプローブ５８の後端は対応するフラットケーブル２６の第１のリード部４２の他端部に半田付けにより電気的に接続されており、残りの１以上のプローブ５８の後端は対応するフラットケーブル２６の導電層４０の他端部に半田付け等により電気的に接続されている。各プローブ６０の後端は、対応する板状部材２８の配線部に半田付けにより電気的に接続されている。
【００４２】板状部材２８の配線部及び導電層４０に接続されるプローブの数及びその位置は、１つのプローブユニットで一回に試験すべき被検査体の数により異なる。図示の例では、１つのプローブユニット２４により一回に検査する被検査体の数が１つであることから、配列方向両端部に位置する複数のプローブ５８の後端が対応するフラットケーブル２６の導電層４０に接続されているとともに、複数のプローブ６０の後端が対応する板状部材２８の配線部に接続されている。
【００４３】各プローブユニット２４は、上記のようにフラットケーブル２６の導電層４０及び第１のリード部４２を他端部においてプローブ５８の後部に半田等により接続することにより、プローブ組立体に組み立てられる。
【００４４】図４及び５に示すように、各雌コネクタ３４は、細長い雌側ベース６２と、フラットケーブル２６の一端部における第１及び第２のリード部４２及び４４の配置ピッチと同じピッチでベース部材６２に配置された複数の第１の接触子６４と、第１の接触子６４の配置一の両側方にそれぞれ複数ずつ設けられた第２の接触子６６と、Ｌ字状の断面形状を有する長尺の押え部材６８とを備える。ベース部材６２と、押え部材６８とは、樹脂のような電気絶縁材料から製作されている。
【００４５】ベース部材６２は、上方へ開口するとともに長手方向に連続する溝７０を有する。溝７０は、第１及び第２の接触子６４及び６６の配置ピッチと同じピッチで下方に開口しているとともに、溝底において前方に開口している。
【００４６】各第１の接触子６４は、上方に開口するコ字状の凹所７２を有するコ字状部７４と、コ字状部７４の底から前方に伸びる延長部７６とを備えており、また、コ字状部７４が溝７０内となりかつ延長部７６が溝７０から前方に突出する状態にベース部材６２に配置されている。コ字状部７４の前壁部は、凹所７２に突出する先鋭な突起７８を上端に有する。
【００４７】雌コネクタ３４が配線基板２０に配置されて状態において、各第１の接触子６４は、配線基板２０に形成されている配線部８０に接触されているとともに、延長部７６において配線部８０に半田付けされている。
【００４８】各第２の接触子６６も、第１の接触子６４と同様に形成されており、また、配線基板２０に配置されている。
【００４９】このため、各第２の接触子６６も、上方に開口するコ字状の凹所を有するコ字状部と、該コ字状部の底から前方に伸びる延長部とを備えており、コ字状部が溝内となりかつ延長部が溝から前方に突出する状態にベース部材に配置されている。また、各第２の接触子６６のコ字状部も、凹所に突出する先鋭な突起を前壁部の上端に有する。さらに、雌コネクタ３４が配線基板２０に配置されて状態において、第２の接触子６６は、配線基板２０に形成されている配線部８２に接触されているとともに、延長部において配線部８２に半田付けされている。
【００５０】配線基板２０の配線部８０及び８２は、配線パターンの一部であり、配線基板２０のテスターランド３２に接続されている。
【００５１】各フラットケーブル２６は、既に述べたようにプローブユニット２４とともにプローブ組立体に組み立てられた後、第１及び第２のリード部４２及び４４がそれぞれ第１及び第２の接触子６４及び６６に対向された状態に一端部が雌コネクタ３４の溝７０及び凹所７２に差し込まれ、次いで押え部材６８が第１及び第２の接触子６４及び６６のコ字状部の後壁部とフラットケーブル２６の導電層４０との間に差し込まれることにより、雌コネクタ３４に結合される。
【００５２】各フラットケーブル２６がその一端部を雌コネクタ３４に結合された状態において、各第１の接触子６４の突起７８は対応する第１のリード部４２の一端部に食い込み、各第２の接触子６６の対応する突起は対応する第２のリード部４４に食い込む。これにより、フラットケーブル２６と雌コネクタ３４とは強固に結合される。フラットケーブル２６と雌コネクタ３４との結合は、押え部材６８を雌コネクタ３４から抜き取ることにより解除することができる。
【００５３】図示の例では、押え部材６８の雌コネクタ３４への挿入部分は、一定の厚さ寸法を有するが、厚さ寸法が先端ほど小さくなるテーパ状の形状を有していてもよい。
【００５４】平板状被検査体の通電試験時、プローブ５８，６０は、被検査体１２がステージ１４によりプローブカード１０に向けて上昇されることにより、針先を被検査体１２の端子部に押圧された状態で、所定の電圧を印加される。このとき、各フラットケーブル２６の導電層４０は、接続部材４６、第２のリード部４４、及び、配線部８２を介してアースに接続される。
【００５５】このため、試験用信号は、配線基板２０の配線部８０、雌コネクタ３４の第１の接触子６４、フラットケーブル２６の第１のリード部４２、プローブ５８、被検査体１２、他のプローブ５８、フラットケーブル２６の第２のリード部４４、雌コネクタ３４の第２の接触子６６、及び、配線基板２０の配線部８２を経る。
【００５６】しかし、プローブカード１０は、フラットケーブル２６の導電層４０が複数の接続部材４６、複数の第２のリード４４、及び、配線部８２を介してアースに接続されるから、総断面積が大きくなり、信号電流がアースラインに流れやすくなり、その結果ノイズが低くなり、良好な周波数特性を得ることができ、クロストークが発生しにくい。
【００５７】上記の実施例では、第２のリード部４４は、フラットケーブルの一端部にだけ形成しているが、フラットケーブル２６の長手方向へ伸びるように形成してもよい。
【００５８】例えば、フラットケーブルの長手方向へ伸びる１以上の第２のリード部を電気絶縁層の幅方向の端部に形成してもよい。これの代わりに、図７に示すように、フラットケーブル８６の長手方向へ伸びる１以上の第１のリード部４２とフラットケーブルの長手方向へ伸びる第２のリード部８８とを電気絶縁層４０の幅方向に交互に形成してもよい。
【００５９】いずれの場合も、第２のリード部は、少なくとも一端部の１以上の箇所において、電気絶縁層の反対側の面に設けられた導電層とを導電性の接続部材４６により短絡される。また、複数の第２のリード部をアースラインとして用いることにより、アースラインの総断面積が大きくなるから、電流がアースラインに流れやすくなり、その結果ノイズが低くなり、良好な周波数特性を得ることができる。
【００６０】なお、第１及び第２のリード部をその両端部を除いて電気絶縁性のカバー層５０で覆うことにより、第１及び第２のリード部が他の導電性部材又は他のフラットケーブルに接触して短絡することを防止することができる。
【００６１】また、第１のリード部４２に接続されたいくつかのプローブ５８を電源用のプローブとして用いてもよい。この場合、配線基板２０に電源ランド３６を設けなくてもよい。
【００６２】本発明は、上記実施例に限定されない。たとえば、本発明は、半導体ウエーハに形成されたＩＣチップのみならず、切断されたＩＣチップ、液晶表示パネル等の他の平板状被検査体の検査に用いるコネクタ及びプローブカードにも適用することができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００１５３０１８
【氏名又は名称】株式会社日本マイクロニクス
|
| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）３月２４日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】松永 宣行
|
| 【公開番号】 |
特開平１１−２７１３５９ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１０月８日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−９３８７９ |
|