プローブカードとは？仕組み・種類・針寿命を延ばすクリーニング技術まで徹底解説｜半導体検査の精度と歩留まりを支えるメンテナンスの最適解

半導体製造工程ではプローブカードの応用でICチップスの機能テストを行い、不良品を抽出しています。このテスト工程は極めて重要で、ICチップス完成品の歩留まり率を20%以上改善しているとも言われています。
プローブカードは高価なため、プローブ針のクリーニングでプローブカードの寿命を伸ばすことが半導体テスティング業者の課題になっています。

本記事ではプローブカードの基本的な構造や種類のほか、プローブカードの寿命を伸ばす効果があるマイポックス製クリーニングシートをご紹介します。

プローブカードとは

プローブカードの役割

プローブカードは半導体製造工程でウェーハの品質を検査する際に用いられる道具で、配線基板の上に多数の精密プローブ針を装着しています。検査の際はウェーハ検査装置の上にプローブカードを搭載し、上から下方のウェーハに接触させて検査を行います。電気回路がオープンかショットかの判別のほか、電流、抵抗値と周波数も測定できます。このようなテスティングは半導体チップスの品質確保および品質向上につながります。

プローブカードの構造

一般的なプローブカードは、丸い配線板の上に多数の精密プローブ針を装着した構造になっています。針の装着方式の違いによって、垂直型、カンチレバー、MEMSなどの種類があります。

プローブカード製造業者がカードを開発する際は、コスト、針のピッチ、測定される対象物へのダメージなどを考慮して型を決めます。

プローブカードの種類

プローブカードの種類と言えば、主にプローブ針先の形状の種類を指します。プローブ針には色んな種類があり、検査対象物の電極か端子の形状によって最適な針種類が変わります。代表的な針先形状は丸いタイプ（Round）、フラットタイプ（Flat）、クラウンタイプ（Crown、Pogo pin）などです。

プローブカードの寿命を伸ばすには

ICチップスの検査では多数のプローブ針をウェーハチップスの端子に同時に各々接触します。針の寿命はウェーハチップス端子との接触回数によって摩耗さはりをとりますが、大体数十万回～数百万回の接触によって寿命を終えます。

毎日に大量に品質検査を行うため、もし針が大きく摩耗され、または異物付着という異常が発生すれば検査結果が間違ってしまいます。針への付着物を除去すれば針の寿命を延長できるので、定期的なメンテナンス（クリーニング）が非常に重要です。

プローブ針の種類と相応する研磨シートの紹介

検査対象物の電極か端子の形状によって最適な針種類が変わります。Mipoxでも違う針種類に対して、それぞれクリーニング効果の良い研磨シートを取り揃えています。すなわち、針（先端だけか側面も含めるか）に付着する異物の除去効果が良く、そしてクリーニングプロセスにおいて針の摩耗が少ないものが適切と言えます。針の摩耗が大きければ針の寿命が減ることを意味するわけです。

各種研磨シートの特性を以下の表にまとめます。

マイポックスクリーニングシートの構造種類ラインナップ

①PET

説明　 　PET フィルムの上に研磨材を塗布、一般の研磨フィルム構造
特性 　　トップのクリーニング効果が抜群、フラット針に一番ふさわしい

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② PF3

説明 　　平坦クッション層の上に研磨材を塗布
特性 　　針の摩耗が少なく、針側面もクリーニングできる

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③SWE

説明 　　　　　凹凸発泡樹脂の上に研磨材を塗布し、優れる弾力性を持つ
特性 　　　 針の摩耗が少なく、針側面もクリーニングできる

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④BC3

説明 　　　　　 PET製品の背面に厚いノリ層を付ける
特性 　　　　　 針トップのクリーニング効果が良く、摩耗はPET製品より少ない

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• 針クリーニング効果の一例

まとめ

以上のように、マイポックスの研磨シートは多種類のプローブ針のクリーニングに対応できると、顧客からその効果が評判されています。大まかに顧客の使用条件・使用経験をまとめると、針種類におけるクリーニングシートの対応関係は以下の参考表になります。

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  著者TSAI Kevin
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