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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Kontaktsonde zur Verwendung mit einem Prüfgerät, um an einem im Test befindlichen
Schaltkreis, wie ein Halbleitersubstrat und ein Flüssigkristalldisplay,
eine elektrische Prüfung durchzuführen.
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Stand der Technik
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Der
Test eines auf einem Halbleitersubstrat oder einem Flüssigkristalldisplay
gebildeten Schaltkreises wird im Allgemeinen durch ein Prüfgerät mit einem
Elektrodenteil (der zum Beispiel Nadelkarte genannt wird) mit einer
Anzahl von Kontakten (oder Kontaktnadeln), die Kontaktsonden genannt
werden und entsprechend einem zu prüfenden Schaltungsmuster angeordnet
sind, durchgeführt.
Eine Miniaturisierung von Kontaktsonden ist notwendig geworden,
wobei es möglich
ist, wie in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2000-162241
zum Beispiel gezeigt, eine extrem dünne Kontaktsonde mit einer
Dicke von 0,1 mm oder weniger durch ein kombiniertes Verfahren von
Lithografie und Elektroformung herzustellen. Formell wurde in der
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-164407 eine Struktur jeder Kontaktsonde
vorgeschlagen, wie es in 35 gezeigt ist.
In dieser Kontaktsonde wird durch einen Federteil 502 ein
Spitzenendenteil 501 gelagert. Dieser wird durch Lithografie
und Elektroformung unter Verwendung einer Maske mit einem Muster
gebildet wie es in 36 dargestellt ist.
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Entsprechend
wird auch in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 11-337575 und
dergleichen ein Verfahren zur Herstellung einer Sonde unter Verwendung
von Lithografie und Elektroformung offenbart.
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In
vielen Fällen
ist die Oberfläche
eines im Test befindlichen Schaltkreises gewöhnlich mit einer Isolierschicht,
wie zum Beispiel ein Oxidfilm, versehen. Bei einem Test ist es notwendig,
die Isolierschicht wie ein natürlicher
Oxidfilm, der auf der Oberfläche
des im Test befindlichen Schaltkreises gebildet ist, zu brechen,
um elektrischen Kontakt zu ge währleisten.
Der Kontaktdruck wird wie gewünscht
in einem bestimmten Umfang erhöht,
um die Isolierschicht zu brechen. Zu diesem Zweck kann am Spitzenende
der Kontaktsonde, wie in 37 dargestellt,
der Spitzenendenteil 501a zum Beispiel zugeschärft werden.
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Bei
einem Verfahren zur Bildung einer leitfähigen Kontaktsonde durch Lithografie
und Elektroformung wird jedoch, wenn eine dreidimensionale Form basierend
auf einem zweidimensionalen Muster gebildet wird, auch bei Verwendung
des Musters gemäß 37,
der Spitzenendenteil 501a, das heißt ein Vorsprung des Spitzenendes
der sich ergebenden Kontaktsonde tatsächlich wie ein dreieckiges Prisma
gemäß 38 geformt,
womit Linienberührung
bewirkt wird. Es wurde auch vorgeschlagen, eine Kontaktsonde gemäß 40 herzustellen,
indem eine Maske wie in 39 gezeigt,
verwendet wird. In diesem Fall ist ein Spitzenendenteil 501b ebenfalls
wie ein dreieckiges Prisma geformt, womit Linienberührung bewirkt
wird. Mit anderen Worten, es kann keine Punktberührung erreicht und deshalb der
Kontaktdruck nicht über
eine vorgeschriebene Größe erhöht werden.
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Während der
Kontaktdruck bis zu einem bestimmten Umfang erhöht werden muss, um die Isolierschicht
zu durchbrechen, wird außerdem
die Kontaktsonde selbst schwächer
je feiner die Kontaktsonde wird, was es erschwert, eine Belastung
zu erhöhen.
Ferner ist auch die Anwendung von hohem Druck für das im Test befindliche Substrat
ungünstig.
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Als
ein Lösungsweg,
um die Isolierschicht effektiv zu brechen, wird zum Beispiel in
der Japanischen Offenlegungsschrift 2000-292436 eine Vorrichtung
zum selbstständigen
Drehen einer Kontaktsonde vorgeschlagen. Ein solches Verfahren erfordert
jedoch die Kombination von mehreren Komponenten, die den Aufbau
kompliziert machen würden, wodurch
eine Miniaturisierung erschwert wird und außerdem die Kosten zwangsläufig erhöht werden.
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Vorteilhaft
ist, dass das Spitzenende der Kontaktsonde scharf wie eine Nadel
ist. Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Kontaktsonde durch
Lithografie und Elektroformung wird unter Verwendung einer Matrize,
die auf Basis einer zweidimensionalen Maske gefertigt ist, eine
dreidimensionale Form hergestellt. Deshalb wird ein Vorsprungsteil 91 am
Spitzenende wie ein dreieckiges Prisma geformt, wie es in 41B perspektivisch dargestellt ist, auch wenn die
Kontaktsonde unter Verwendung des Musters mit einem offenen Fenster,
das zum Beispiel die Form gemäß 41A aufweist, hergestellt wird. Mit anderen Worten,
auf dem Prüfschaltkreis
wird eine Linienberührung
erzeugt, die die Kontaktfläche
erhöht.
Daher muss die Sonde unter einem sehr hohen Kontaktdruck in Berührung gebracht
werden, um die Isolierschicht zu durchbrechen, wobei ein zusätzlicher Formgebungsprozess
erforderlich ist, um ein nadelähnliches
Spitzenende zu erhalten.
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Rasmussen
et al. beschreiben in „Sitzungsberichte
der Internationalen Konferenz zu Festelektrolytsensoren und Aktoren" der IEEE, Bd. 1,
Seiten 463–466,
16. bis 19. Juni 1997, Chicago, USA, die Herstellung einer Ganzmetallsonde
eines Atomkraftmikroskops.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer
Kontaktsonde mit einem schärferen
Spitzenendenteil, der Punktberührung
ermöglicht,
und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, umfasst
das Verfahren zur Herstellung einer Kontaktsonde nach der vorliegenden
Erfindung: einen Elektroformungsschritt der Verwendung eines Musterrahmens,
der die einer Kontaktsonde entsprechende Form aufweist und auf einem
Substrat angeordnet ist; das Durchführen von Elektroformung, um
einen Spalt des Musterrahmens zum Bilden einer Metallschicht zu
füllen;
einen Spitzenende-Formungsschritt zum schrägen Entfernen und Schärfen des
Teils der Metallschicht, der als ein Spitzenendenteil der Kontaktsonde
dient; und anschließend
einen Entnahmeschritt, um nur die Metallschicht aus dem Musterrahmen
zu entnehmen.
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Durch
Anwendung dieser Ausführung
kann der Spitzenendenteil, der üblicherweise
ein dreieckiges Prisma gebildet hat, eine quadratische Pyramide bilden,
wobei ein Spitzenendenteil gebildet werden kann, der schärfer ist
als der übliche.
Infolgedessen kann mit einem Messobjekt eine Punktberührung anstatt
einer Linienberührung
erreicht werden, wodurch der Berührungsdruck
erhöht
wird.
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In
der oben erwähnten
Erfindung wird der Spitzenenden-Formungsschritt vorzugsweise durch Schneiden
einer Grenzlinie zwischen dem Musterrahmen und der Metallschicht
unter Verwendung einer rotierenden Schneidkante durchgeführt, die
eine äußere Kante mit
V-förmigem
Querschnitt aufweist. Durch Anwendung dieser Ausführung kann
eine Neigung einfach dadurch gebildet werden, dass am Spitzenendenteil
der Kontaktsonde gerade geschnitten wird.
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Bei
der oben erwähnten
Erfindung wird das Spitzenende der Metallschicht vorzugsweise im
Spitzenenden-Formungsschritt durch funkenerosive Bearbeitung geschnitten.
Bei Anwendung dieser Ausführung
kann der als Spitzenendenteil der Kontaktsonde dienende Teil präzise geformt
werden, ohne durch eine Belastung verformt zu werden.
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Bei
der oben erwähnten
Erfindung umfasst der Spitzenenden-Formungsschritt vorzugsweise
einen Schritt zum Erzeugen eines Vorsprungs, indem eine funkenerosive
Bearbeitungsmarkierung auf einer maschinell bearbeiteten Fläche, die
durch die funkenerosive Bearbeitung gebildet wird, genutzt wird.
Durch Verwendung dieser Ausführung
wird an dem Spitzenendenteil der Kontaktsonde ein Vorsprung ausgebildet,
wodurch der Berührungsdruck erhöht wird.
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Bei
der oben erwähnten
Erfindung wird die maschinell bearbeitete Fläche vorzugsweise mit einem
Metall überzogen,
das einen elektrischen Widerstand besitzt, der kleiner ist als der
eines Werkstoffs, das eine Fläche
der maschinell bearbeiteten Fläche bildet
und eine Härte
besitzt, die höher
als die der Oberfläche
der maschinell bearbeiteten Fläche
ist. Durch Verwendung dieser Ausführung kann eine erhöhte mechanische
Festigkeit des sehr kleinen Vorsprungs verhindern, dass der Kontaktteil
des sehr kleinen Vorsprungs durch den Druck zum Zeitpunkt der Berührung zerbrochen
wird, und gleichzeitig kann der elektrische Kontakt verbessert werden.
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In
der oben erwähnten
Erfindung wird der Musterrahmen vorzugsweise dadurch gebildet, dass durch
Lithografie auf einem auf dem Substrat gebildeten Resistfilm ein
Muster geformt wird. Durch Anwendung dieser Ausführung kann der Musterrahmen präzise gebildet
werden.
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In
der oben erwähnten
Erfindung wird der Musterrahmen vorzugsweise aus einem Kunstharz hergestellt,
das unter Verwendung einer Metallmatrize geformt wird. Durch Anwendung
dieser Ausführung
kann eine Anzahl von Musterrahmen leicht gebildet werden, wodurch
die Produktivität
verbessert wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
die Darstellung eines ersten Schrittes bei dem Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in einer auf der Erfindung beruhenden ersten Ausführung;
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2 ist
die Darstellung eines zweiten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden ersten Ausführung;
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3 ist
die Darstellung eines dritten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden ersten Ausführung;
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4 ist
die Darstellung eines vierten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden ersten Ausführung;
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5 ist
die Darstellung eines fünften
Schrittes beim Verfahren zur Herstellung einer Kontaktsonde in der
auf der Erfindung beruhenden ersten Ausführung;
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6 ist
die Darstellung eines sechsten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden ersten Ausführung;
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7 ist
die Darstellung eines siebenten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden ersten Ausführung;
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8 ist
die Darstellung eines achten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden ersten Ausführung;
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9 ist
die Darstellung eines neunten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden ersten Ausführung;
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10A ist die perspektivische Darstellung eines
Spitzenendenteils einer üblichen
Kontaktsonde; und
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10B ist die perspektivische Darstellung eines
Spitzenendenteils einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden
ersten Ausführung;
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11 ist
eine Darstellung der Spur einer rotierenden Schneidkante im Verfahren
zur Herstellung einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden
ersten Ausführung;
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12 ist
eine Darstellung, die eine andere beispielhafte Form zeigt, mit
der Spur der rotierenden Schneidkante im Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden ersten Ausführung;
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13 ist
die Darstellung eines ersten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in einer auf der Erfindung beruhenden zweiten
Ausführung;
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14 ist
die Darstellung eines zweiten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden zweiten Ausführung;
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15 ist
die Darstellung eines dritten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden zweiten Ausführung;
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16 ist
die Darstellung eines vierten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden zweiten Ausführung;
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17 ist
die Darstellung eines fünften Schrittes
beim Verfahren zur Herstellung einer Kontaktsonde in der auf der
Erfindung beruhenden zweiten Ausführung;
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18 ist
die Darstellung eines sechsten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden zweiten Ausführung;
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19 ist
die Darstellung eines siebenten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden zweiten Ausführung;
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20 ist
die Darstellung eines achten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden zweiten Ausführung;
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21 ist
die Darstellung eines neunten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden zweiten Ausführung;
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22 ist
die Darstellung eines fünften Schrittes
beim Verfahren zur Herstellung einer Kontaktsonde in einer auf der
Erfindung beruhenden dritten Ausführung;
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23 ist
die Darstellung eines sechsten Schrittes beim Verfahren zur Herstellung
einer Kontaktsonde in der auf der Erfindung beruhenden dritten Ausführung;
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24 ist
eine ebene Darstellung, die das Beispiel einer vierten Ausführung zeigt,
die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht;
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25A und 25B sind
Darstellungen, die die Wirkung der Kontaktsonde in 24,
die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, veranschaulicht;
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26A, 26B und 26C sind Darstellungen, die beispielhafte Ausführungen
eines Teils der Kontaktsonde in 24, die
nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, schematisch zeigen;
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27A und 27B sind
Darstellungen, die ein Beispiel in einer fünften Ausführung zeigen, die nicht der
vorliegenden Erfindung entspricht; wobei 27A eine
Draufsicht und 27B eine Vorderansicht darstellen;
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28 ist
eine Darstellung, die die Wirkung der Kontaktsonde in 27A und 27B veranschaulicht,
die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht;
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29 ist
eine Draufsicht, die ein Beispiel in einer sechsten Ausführung zeigt,
die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht;
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30 ist
eine Darstellung, die ein Beispiel in einer siebenten Ausführung zeigt,
die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht;
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31 ist
eine Querschnittdarstellung, die die Kontaktsonde in 30,
die montiert ist und nicht der vorliegenden Erfindung entspricht,
schematisch zeigt;
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32 ist
eine Querschnittdarstellung, die eine beispielhafte Prüfvorrichtung
zeigt, die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht;
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33 ist
die Draufsicht einer Kontaktsonde für eine Prüfvorrichtung, die nicht der
vorliegenden Erfindung entspricht;
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34 ist
eine Querschnittdarstellung, die eine weitere beispielhafte Prüfvorrichtung
zeigt, die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht;
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35 ist
die perspektivische Darstellung einer ersten beispielhaften Kontaktsonde,
die auf der herkömmlichen
Technik beruht;
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36 ist
die Draufsicht eines Maskenmusters, das der ersten beispielhaften
Kontaktsonde entspricht, die auf der herkömmlichen Technik beruht;
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37 ist
die vergrößerte Draufsicht
des Spitzenendenteils eines Maskenmusters, das einer zweiten beispielhaften
Kontaktsonde entspricht, die auf der herkömmlichen Technik beruht;
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38 ist
die vergrößerte perspektivische Darstellung
eines Spitzenendenteils der zweiten beispielhaften Kontaktsonde,
die auf der herkömmlichen Technik
beruht;
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39 ist
eine Draufsicht des Maskenmusters, das einer dritten beispielhaften
Kontaktsonde entspricht, die auf der herkömmlichen Technik beruht;
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40 ist
eine perspektivische Darstellung der dritten beispielhaften Kontaktsonde,
die auf der herkömmlichen
Technik beruht;
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41A und 41B sind
Darstellungen, die eine beispielhafte Kontaktsonde zeigen, die durch
Lithografie und Elektroformung hergestellt ist, wobei 41A die Draufsicht und 41B die
perspektivische Ansicht eines Spitzenendenteils zeigt.
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Beste Ausführungsarten der Erfindung
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Erste Ausführung
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Mit
Bezug auf 1 bis 9 wird ein
Verfahren zur Herstellung einer Kontaktsonde einer auf der Erfindung
beruhenden ersten Ausführung
beschrieben.
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Zuerst
wird auf einer Oberfläche
des leitfähigen
Substrates 521 ein Resistfilm 522 gebildet. Als das
Substrat 521 kann ein SUS, Cu, Al oder dergleichen enthaltendes
Metallsubstrat, ein Si-Substrat, ein Glassubstrat oder dergleichen
verwendet werden. Es wird angemerkt, dass im Fall eines Si-Substrates,
eines Glassubstrates oder dergleichen vorher durch Zerstäubung eine
Metallschicht von Ti, Al, Cu, Ni, Mo oder eine Kombination davon
auf der Oberfläche
des Substrates 521 gebildet wird, die als darunter liegende,
leitfähige
Schicht 527 dient. Alternativ dazu kann die darunter liegende
Schicht auch im Fall der Verwendung eines Metallsubstrates, wenn
nötig durch
Zerstäubung
oder dergleichen, auf dem Metallsubstrat gebildet werden. Im Folgenden
wird mit Bezug auf die Figuren eine Beschreibung vorgenommen, vorausgesetzt,
dass die darunter liegende Schicht 527 vorhanden ist.
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Wie
in 1 dargestellt ist, wird durch eine Maske 530 die
Oberfläche
des Resistfilms 522 mit Röntgenstrahlen 523 von
einer Synchrotronstrahlungseinrichtung bestrahlt. Hier wird ein
Röntgenlithografie
verwendendes Verfahren eingesetzt, während anstelle von Röntgenstrahlen
UV-Lithografie mit UV-Strahlung (Ultraviolett) verwendet werden
kann. In jedem Fall wird der Resist in einem Belichtungsteil 524 nach
Entwicklung entfernt. Die Folge davon ist, dass ein Musterrahmen
mit einem hohlen Teil 525 gebildet wird, wie es in 2 dargestellt
ist.
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Wein 3 gezeigt
ist, wird Elektroformung durchgeführt, um den hohlen Teil 525 mit
einer Metallschicht 526 zu füllen. Als Werkstoff der Metallschicht 526 kann
Nickel, Kobalt, Kupfer oder eine Legierung wie Ni-Co, Ni-Mn, Ni-Mo,
Ni-W, Co-Mo, Co-W oder dergleichen verwendet werden. Danach wird
die Oberfläche,
wie in 4 gezeigt, geschliffen oder poliert, um eine wie
gewünschte
gleichmäßige Dicke
zu erhalten.
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Wein 5 gezeigt
ist, wird eine rotierende Schneidkante 541 mit einer äußeren Kante,
die einen V-förmigen
Querschnitt besitzt, rotiert, so dass sie durch eine Grenzlinie
zwischen einem Teil, der als ein Spitzenendenteil der Kontaktsonde
dient, und einem Resistfilm 522 läuft, damit der als Spitzenendenteil dienende
Teil von der Metallschicht 526 schräg weg geschnitten wird, derart,
dass eine Aussparung mit einem V-förmigen Querschnitt gebildet
wird. So ergibt sich die in 6 dargestellte
Struktur. Die rotierende Schneidkante 541, wie sie hier
verwendet wird, schließt
zum Beispiel eine Plättchenschneidemaschine
ein.
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Gemäß 7 wird
der auf dem Substrat 521 übrig bleibende Resistfilm 522 durch
Lackentfernung durch Plasmaeinwirkung oder Entwicklung nach erneuter
Bestrahlung entfernt. Gemäß 8 wird
die darunter liegende, leitfähige
Schicht 527 durch Ätzen oder
dergleichen entfernt. Alternativ dazu wird das Substrat 521 durch Ätzen oder
dergleichen entfernt, wenn keine darunter liegende, leitfähige Schicht 527 vorhanden
und das Substrat 521 ein Metallsubstrat ist. Zum Entfernen
von darunter liegender, leitfähiger Schicht 527 oder
Substrat 521 kann entweder Nassätzen oder Trockenätzen verwendet
werden. Wie in 9 gezeigt ist, wird eine Kontaktsonde
erhalten, indem nur die Metallschicht 526 herausgenommen wird.
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Weil
die rotierende Schneidkante 541 mit der im Querschnitt
V-förmigen äußeren Kante
den als Spitzenendenteil dienenden Teil von der Mittelschicht 526 schräg abschneidet,
kann der Spitzenendenteil, der normalerweise wie in 10A dargestellt geformt war, so geformt werden,
wie es in 10B gezeigt ist. Mit anderen
Worten, durch schräges
Abschneiden der Ecke von einer Seite, kann der Teil, der sonst ein
dreieckiges Prisma wäre,
zu einer viereckigen Pyramide gemacht werden. Bei Verwendung als
Kontaktsonde kann eine solche Form, die am Spitzenende scharf ist,
mit einem Messobjekt anstelle von Linienberührung eine Punktberührung erzeugen,
wodurch der Berührungsdruck
erhöht
wird.
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Es
wird angemerkt, dass die Formgebung des Spitzenendenteils in der
vorliegenden Ausführung
durch Abschneiden nach dem Schleifen oder Polieren durchgeführt wird,
obwohl sie vor dem Schleifen oder Polieren durchgeführt werden
kann. Hierbei werden Resist 522 und Metallschicht 526 zusammen
durch die rotierende Schneidkante 541 ge schnitten, obwohl
nur die Metallschicht 526 geschnitten werden kann, nachdem
sie herausgenommen ist.
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Es
wird angemerkt, dass anstelle der rotierenden Schneidkante 541 jede
beliebige Formgebungseinrichtung verwendet werden kann, so lange sie
den Spitzenendenteil schräg
abschneiden kann. Zum Beispiel kann man Drehen, Schleifen oder dergleichen
ins Auge fassen.
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Der
Musterrahmen ist nicht auf den einen beschränkt, der eine Form einschließlich einer
Kontaktsonde aufweist, und kann ein Muster einschließlich den
Formen einer Vielzahl von Kontaktsonden zusammen aufweisen wie es
in 11 dargestellt ist. In einem solchen Fall, wie
in 11 dargestellt, kann eine Anordnung, bei der die
Spitzenendenteile der Kontaktsonden in einer geraden Linie angebracht sind,
dadurch wünschenswert
sein, dass die Formgebung der Spitzenendenteile der Kontaktsonden
jeweils einfach durchgeführt
werden kann, indem die rotierende Schneidkante 541 auf
einer Spur, wie es durch die strichpunktierte Linie angegeben ist,
bewegt wird.
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Die
Erfindung betrifft die Formgebung des Spitzenendenteils und kann
ohne Rücksicht
auf die Federform anwendbar sein. Zum Beispiel ist die Feder in 11 S-förmig, während anstelle
einer Feder eine Vielzahl von S-förmigen Federn aufeinander folgend
angeordnet werden kann, um eine gewellte Form zu bilden. Im Gegensatz
zu dem in 11 gezeigten Beispiel kann die
Kontaktsonde außerdem mit
einer Form gemäß 12 ähnlich einfach
geformt werden, indem die rotierende Schneidkante 541 auf
der Spur bewegt wird, wie es durch die strichpunktierte Linie angegeben
ist.
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Zweite Ausführung
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Mit
Bezug auf die 13 bis 21, 8 und 9 wird
ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktsonde in einer auf der
Erfindung beruhenden zweiten Ausführung beschrieben.
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Wein 13 gezeigt
ist, wird unter Verwendung einer Metallmatrize 532 mit
konvexer Form wie die Form der Kontaktsonde durch Spritzgussverfahren
eine Kunstharzmatrize 533 gebildet. Infolgedessen ergibt
sich eine Kunstharzmatrize 533 mit hohler Form wie die
Form der Kontaktsonde. Diese Kunstharzmatrize 533 wird
poliert, so dass der hohle Teil durchgesetzt wird, um einen Kunstharz-Musterrahmen 534 herzustellen,
wie es in 15 gezeigt ist. Wie es in 16 gezeigt
ist, wird ein Substrat 521 mit einer darunter liegenden,
leitfähigen
Schicht 527, die auf der Oberfläche desselben ausgebildet ist,
wie in der ersten Ausführung
hergestellt, und ein Kunstharz-Musterrahmen 534 wird an
der Oberfläche
davon befestigt. Wie in der ersten Ausführung beschrieben, kann die
darunter liegende, leitfähige
Schicht 527 weg gelassen werden, wenn das Substrat 521 ein
Metallsubstrat ist. Der hohle Teil kann durchgesetzt werden, nachdem
die Kunstharzmatrize 533 an dem Substrat 521 (nicht
gezeigt) befestigt ist. Wie in 17 dargestellt
ist, wird Elektroformung durchgeführt, um den hohlen Teil 525 mit
der Metallschicht 526 zu füllen. Die Bedingungen des Werkstoffes
der Metallschicht 526 sind ähnlich wie es in der ersten Ausführung beschrieben
ist. Danach wird die Oberfläche
gemäß 18 geschliffen
oder poliert, um eine gleichmäßige Dicke,
wie gewünscht,
zu erreichen.
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Wie
in 19 gezeigt ist, wird die rotierende Schneidkante 541,
die eine im Querschnitt V-förmige äußere Kante
aufweist, rotiert, so dass sie durch die Grenzlinie zwischen dem
als Spitzenendenteil der Kontaktsonde dienenden Teil und dem Kunstharz-Musterrahmen 534 läuft, so
dass der als Spitzenendenteil der Metallschicht 526 dienende
Teil schräg
weg geschnitten wird, derart, dass eine Ausnehmung mit einem V-förmigen Querschnitt
gebildet wird. Somit ergibt sich die in 20 dargestellte Struktur.
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Gemäß 21 wird
der auf dem Substrat 521 übrig bleibende Kunstharz-Musterrahmen 534 durch
Lackentfernung durch Plasmaeinwirkung oder Entwicklung nach erneuter
Bestrahlung entfernt. Danach wird der gleiche Prozess wie im Herstellungsverfahren
in der ersten Ausführung
folgen. Die darunter liegende leitfähige Schicht 527 wird
nämlich,
wie in 8 dargestellt, durch Ätzen oder dergleichen entfernt.
Wie es in der ersten Ausführung
beschrieben ist, wird das Substrat 521 durch Ätzen oder
dergleichen entfernt, wenn es keine darunter liegende, leitfähige Schicht 527 gibt.
Die darunter liegende, leitfähige
Schicht 527 oder das Substrat 521 können entweder
durch Nassätzen
oder Trockenätzen
entfernt werden. Wie in 9 gezeigt ist, wird eine Kontaktsonde
erhalten, indem nur die Metallschicht 526 herausgenommen
wird.
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Bei
diesem Herstellungsverfahren kann eine Kontaktsonde mit scharfem
Spitzenende auch wie in der ersten Ausführung hergestellt werden. Deshalb kann
die Kontaktsonde, wie sie verwendet wird, mit einem Messobjekt anstelle
von Linienberührung
in Punktberührung
gebracht werden, wodurch der Berührungsdruck
zunimmt.
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Dritte Ausführung
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Mit
Bezug auf die 1 bis 4, 22, 23 und 7 bis 9 wird
ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktsonde in einer auf der
Erfindung basierenden dritten Ausführung beschrieben.
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Die
in 1 bis 4 gezeigten Schritte sind die
gleichen wie die in der ersten Ausführung beschriebenen. Wie in 4 gezeigt
ist, wird in der vorliegenden Ausführung die Oberfläche der
Metallschicht 526 geschliffen oder poliert, um die gewünschte gleichmäßige Dicke
zu erreichen, dem sich eine Lackentfernung durch Plasmaeinwirkung
anschließt,
um den Resistfilm 522, wie in 22 dargestellt,
zu entfernen. Unter Verwendung einer funkenerosiven Bearbeitungselektrode 542 wird
gemäß 23 funkenerosive
Bearbeitung durchgeführt.
Die funkenerosive Bearbeitungselektrode 542 ist eine Elektrode
mit einem Spitzenende, das zu einer konischen Form oder einer V-Form
ausgebildet ist. Bei dieser funkenerosiven Bearbeitung wird eine
maschinell bearbeitete Fläche
in Bezug auf den Teil, der als Spitzenendenteil der Kontaktsonde
dient, schräg ausgebildet.
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In
dem in 23 gezeigten Beispiel wird funkenerosive
Bearbeitung mit einer Metallschicht 526 durchgeführt, die
auf dem Substrat 521 anhaftet, obwohl die Metallschicht 526 vor
einer funkenerosiven Bearbeitung aus dem Substrat 521 heraus
genommen werden kann. Obwohl der Spitzenendenteil derart geformt
ist, dass er von einer Seite, wie in 10 gezeigt,
schräg
weg geschnitten ist, kann er, wie in dem in 23 dargestellten
Beispiel außerdem
als quadratische Pyramide geformt werden, indem entsprechende funkenerosive
Bearbeitungen sowohl auf der vorderen Fläche als auch auf der hinteren Fläche der
als Kontaktsonde dienenden Metallschicht 526 durchgeführt werden.
Obwohl die funkenerosive Bearbeitung hier als funkenerosive Ausfräs-Bearbeitung
dargestellt wurde, bei der eine funkenerosive Bearbeitungselektrode 524 verwendet wird,
kann beispielhaft das Drahterodieren eingesetzt werden, solange
der Spitzenendenteil in ähnlicher Weise
geformt werden kann.
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Bei
der funkenerosiven Bearbeitung wird über die ganze maschinell bearbeitete
Fläche
eine Anzahl von funkenerosiven Bearbeitungsmarkierungen ausgebildet.
Jede der funkenerosiven Bearbeitungsmarkierungen ist eine aus Metall
gebildete, kraterähnliche
Markierung, die in einem äußerst kleinen Bereich
auf der Werkstücksoberfläche geschmolzen wird
und sich anschließend
verbreitet. Der Umfang von jedem Krater besitzt einen sehr kleinen
Vorsprung, der bei Verbreitung erzeugt wird. Daher kann die funkenerosive
Bearbeitungsmarkierung genutzt werden, damit auf der maschinell
bearbeiteten Fläche
ein sehr kleiner Vorsprung übrig
bleibt.
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Nach
Formgebung des Spitzenendenteils durch funkenerosive Bearbeitung
wird annähernd
der gleiche Prozess ausgeführt
wie in der ersten Ausführung
mit Bezug auf 7 bis 9 beschrieben.
Die Folge davon ist, dass sich die Kontaktsonde gemäß 9 ergibt.
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Wie
oben beschrieben, ergibt sich, wenn der Spitzenendenteil der Kontaktsonde
durch funkenerosive Bearbeitung gebildet wird, die wirkung, die
der in der ersten Ausführung ähnlich ist,
mit den folgenden zusätzlichen
Effekten. Der aus der funkenerosiven Bearbeitungsmarkierung auf
der maschinell bearbeiteten Oberfläche erhaltene kleine Vorsprung
kann nämlich
den Berührungsdruck
erhöhen,
wenn er als Kontaktsonde genutzt wird. Das liegt daran, dass zuerst
der sehr kleine Vorsprung anstelle der maschinell bearbeiteten Fläche selbst
mit dem Objekt in Anlage kommt, wenn der sehr kleine Vorsprung als
Kontaktsonde gegen das Objekt gepresst wird, wodurch die Berührungsfläche reduziert
wird.
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Zusätzlich kann
der Spitzenendenteil der Kontaktsonde, der diesen sehr kleinen Vorsprung aufweist,
mit einem Metall überzogen
werden, das eine Härte
aufweist, die härter
ist als die der maschinell bearbeiteten Fläche, und einen elektrischen
Widerstand besitzt, der kleiner ist als der des die maschinell bearbeitete
Fläche
bildenden Werkstoffs. Ein solches Metall enthält zum Beispiel Pd (Palladium) oder
Rh (Rhodium). Dadurch, dass das Spitzenendenteil der Kontaktsonde
mit dem Metall überzogen ist,
wird die mechanische Festigkeit des sehr kleinen Vorsprungs erhöht, um zu
verhindern, dass der Kontaktteil des sehr kleinen Vorsprungs bei
Druck zum Berührungszeitpunkt
zerdrückt
wird. Weil das den kleinen Vorsprung überziehende Metall einen kleinen elektrischen
Widerstand besitzt, kann auch der elektrische Kontakt verbessert
werden. Ein Verfahren zum Überziehen
des Spitzenendenteils mit einem Metall umfasst zum Beispiel Elektroformung,
Zerstäubung,
Bedampfung oder dergleichen.
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Obwohl
hier funkenerosive Bearbeitung beispielhaft auf der Basis der ersten
Ausführung
angewandt wird, kann der Spitzenendenteil durch funkenerosive Bearbeitung
mit den in 22 und 23 dargestellten
Schritten gebildet werden. In diesem Fall ergibt sich auch der ähnliche
Effekt.
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Entsprechend
der oben dargestellten Erfindung wird die Kontaktsonde mit einem
Messobjekt anstelle von Linienberührung in Punktberührung gebracht,
weil sie an dem Spitzenendenteil eine Neigung zum Erreichen einer
Form aufweist, die schärfer
ist als die übliche,
wodurch der Berührungsdruck erhöht wird.
Infolgedessen wird elektrischer Kontakt zuverlässiger gewährleistet.
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Vierte Ausführung
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Mit
Bezug auf 24 wird eine der vorliegenden
Erfindung nicht entsprechende, vierte Ausführung beschrieben. 24 zeigt
die Draufsicht einer Kontaktsonde mit einem Spitzenendenteil 11 und einem
Basisteil 12, die durch ein Verbindungsteil 13 verbunden
und angeformt sind. Der Spitzenendenteil 11 besitzt an
einem Ende ein Kontaktende, das mit einem im Test befindlichen Schaltkreis
in Kontakt gebracht wird. Der Basisteil 12 ist mit einer
Fläche 15 versehen,
die dem anderen Ende 14 des Spitzenendenteils gegenüber liegt
und von diesem im Abstand angeordnet ist. Der Spitzenendeteil 11 besitzt
tatsächlich
eine Form mit einer Dicke, die in den Abbildungen als Draufsicht
gezeigt ist, und einen Querschnitt, der auf einem viereckigen Prisma
basiert. Der Verbindungsteil 13 besitzt eine gewisse Elastizität, damit
der Spitzenendenteil und der Basisteil mit einem gewissen Zwischenraum
festgehalten werden können,
wenn die Kontaktsonde nicht gegen den im Test befindlichen Schaffkreis
gepresst wird.
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Es
wird angemerkt, dass die Kontaktsonde aus einem Metall gebildet
ist, weil sie elektrisch leitfähig
gemacht werden muss. Im Falle einer Herstellung durch Elektroformung
wird insbesondere Nickel, Kobalt, Kupfer oder eine Legierung wie
Ni-Co, Ni-Mn, Ni-Mo, Ni-W, Co-Mo, Co-W oder dergleichen verwendet.
Außerdem
sollte eine Kontaktsonde wie sie durch das Herstellungsverfahren
unter Verwendung von Lithografie und Elektroformung herzustellen
beabsichtigt ist, eine sehr kleine mit einer Dicke von 100 μm oder kleiner
und einer Länge
von 1 mm oder weniger sein. Dies bezieht sich auf die Ausführung von jeder
Einrichtung, es sei denn, dass es im Folgenden anders beschrieben
wird.
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Mit
Bezug auf 25A und 25B wird
die Wirkung der Kontaktsonde, die nicht der vorliegenden Erfindung
entspricht, beschrieben. Der im Test befindliche Schaltkreis 20 ist
aus einem auf dem Substrat 21 ausgebildeten Leiterzug 22 und
einer Isolierschicht 23 auf dessen Oberfläche gebildet.
Wenn der Spitzenendenteil 11 durch die Elastizität des Verbindungsteils 13 gegen
die Oberfläche
des im Test befindlichen Schaltkreises 20 gepresst wird,
werden die gegenüber
liegenden Flächen 14 und 15 (siehe 24)
des Spitzenendenteils 11 und des Basisteils 12 jeweils
miteinander in Kontakt gebracht (25A).
Der Spitzenendenteil und der Basisteil liegen auf einer schrägen Fläche einander
gegenüber
wie es gezeigt ist und verschieben sich, wenn sie auf den Berührungsflächen weiter
gedrückt
werden und bewegen sich dann in einer die Achse kreuzenden Richtung.
Die Folge davon ist, dass das Kontaktende des Spitzenendenteils
in Richtung parallel zu der Oberfläche des im Test befindlichen
Schaltkreises bewegt wird, um einen Teil der Isolierschicht 23 dieser
Fläche
abzukratzen.
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Obwohl
in diesem Beispiel die gegenüber
liegenden Flächen
des Spitzenendenteils und des Basisteils parallel zueinander sind,
wird angemerkt, dass sie eine Kombination sein können, die eine Gleitung in
der Richtung senkrecht zu der Achse bewirkt, wenn sie gegeneinander
gedrückt
werden, wie es zum Beispiel in 26A, 26B und 26C schematisch
dargestellt ist, wie beispielsweise eine Kombination davon, dass
eine eine ebene Fläche und
die andere eine hervorspringende Form (26A)
aufweist, die Kombination von gekrümmten Flächen (26B),
die Kombination einer gekrümmten
Fläche
und eines Vorsprungs (26C) oder
dergleichen, was nicht der vorliegenden Erfindung entspricht.
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Fünfte
Ausführung
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In
den 27A und 27B,
die nicht der vorliegenden Erfindung entsprechen, ist eine beispielhafte
Struktur der Kontaktsonde entsprechend einer fünften Ausführung dargestellt.
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27B ist eine Vorderansicht und 27A eine Draufsicht. Ein Spitzenendenteil 31,
das ein Kontaktende in Bezug auf einen im Test befindlichen Schaltkreis
aufweist, ist durch zwei Verbindungsteile 33 mit einem
zylindrischen Basisteil 32, der in Bezug auf die Achse
des Spitzenendenteils konzentrisch angeordnet ist, fest verbunden.
Jedes Verbindungsteil 33 ist gekrümmt und bei Betrachtung aus
der Richtung in 27A etwa wie ein Kreisbogen
geformt, und ist durch Klebstoff mit dem Spitzenendenteil und dem
Basisteil in der gleichen Umfangsrichtung befestigt, um den Spitzenendenteil 31 mit
einer bestimmten Federkraft zu unterstützen.
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28 zeigt
diese gegen einen im Test befindlichen Schaltkreis gepresste Kontaktsonde,
die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht. In 28 stellt
die scheinbare Linie den Zustand vor dem Pressen dar, die durchgezogene
Linie stellt den Zustand des Pressens dar und die unterbrochene
Linie zeigt den Teil, der in dem rohrförmigen Basisteil verborgen
ist. Wenn die Kontaktsonde in Kontakt gepresst wird, wird das Verbindungsteil 33 in
der Pressrichtung verformt. Weil das Verbindungsteil eine bestimmte
Länge aufweist,
verformt es sich hier in die Richtung, in die sich die gekrümmte Form
erstreckt, wodurch sich eine Drehung des Spitzenendenteils 31 ergibt.
Diese Drehung erleichtert den Bruch der Isolierschicht auf der Oberfläche des
im Test befindlichen Schaltkreises, damit ein guter elektrischer
Kontakt erhalten wird.
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Sechste Ausführung
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Mit
Bezug auf 29 wird eine Kontaktsonde in
einer sechsten Ausführung,
die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, beschrieben. 29 zeigt
eine ebene Darstellung der Kontaktsonde. Ein Halteteil ist in einem
Stück aus
dem Spitzenendenteil 41 mit Kontaktende, einem elastischen
Verbindungsteil 43 und einem Basisteil 42, der
mit einem einstückig
gebildeten Halterungsteil 50 geteilt wird, ausgebildet.
Das Halterungsteil 50 ist aus einem Kontaktteil 51,
der mit einem im Test befindlichen Schaltkreis in Kontakt gebracht
wird, und einem Federteil 52, der elastische ist, gebildet.
Optional ist, ob der Spitzenendenteil 41 des Gehäuseteils
oder der Kontaktteil 52 des Halterungsteils 50 zuerst
mit dem im Test befindlichen Schaltkreis in Kontakt kommt, obwohl
in diesem Beispiel zuerst das Halterungsteil 51 in Kontakt
kommt, und die Reibung auf dem Spitzenende des Halterungsteils 51 verhindert,
dass die Kontaktsonde auf dem im Test be findlichen Schaltkreis gleitet,
dem sich ein zuverlässiger
Kontakt des Spitzenendenteils 41 anschließt. Hierbei
ist es notwendig, dass die Elastizität des Federteils 52 des
Halterungsteils schwächer
ist als die Elastizität
des Halteteils. Andererseits würde
die Elastizität
des Halterungsteils verhindern, dass der Berührungsdruck durch das Halteteil
auf den im Test befindlichen Schaltkreis wirksam ausgeübt wird.
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Obwohl
neben dem Halteteil im vorliegenden Beispiel ein Halterungsteil
vorgesehen ist, können zwei
oder drei Halterungsteile vorgesehen werden, die in das Halteteil
eingelegt werden, so dass eine Verlagerung des Kontaktendes zuverlässiger verhindert
werden kann.
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Die
Form des Spitzenendes des Halterungsteils braucht nicht scharf zu
sein und kann eine ebene Fläche,
eine gekrümmte
Fläche
oder eine konvexe oder konkave Form besitzen, weil es nicht zum
elektrischen Kontakt beabsichtigt ist, sondern eine Verlagerung
verhindern soll. Außerdem
ist das Material des Halterungsteils vorzugsweise ein Nichtleiter,
um elektrischen Kontakt zu vermeiden, kann jedoch ein Metall sein,
das mit dem Halteteil durch Elektroformung einstückig ausgebildet ist. Im Fall
eines Metalls ist das Spitzenende des Halterungsteils vorzugsweise
mit einem isolierenden Überzug
versehen.
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Siebente Ausführung
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Mit
Bezug auf 30 wird die Kontaktsonde in
einer siebenten Ausführung
beschrieben, die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht. 30 stellt eine
beispielhafte Ausführung
der Kontaktsonde dar. Um die Ausführung eines Kanals deutlich
zu zeigen, ist die Vorderansicht als Schnittdarstellung A-A gezeigt,
und es sind Ansichten von oben, unten und von rechts gezeigt. In
der Nähe
des Halteteils 60 der Kontaktsonde ist eine Kanalröhre 70 zur
Verteilung eines Reduktionsgases vorgesehen. Die Kanalröhre 70 ist wie
eine Mikroröhre
geformt und ermöglicht,
dass das Reduktionsgas nur in der Nähe des Kontaktendes des im
Test befindlichen Schaltkreises eingeleitet wird.
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31 zeigt
die Ausführung
einer mit einer solchen Kontaktsonde montierten Nadelkarte im Querschnitt,
wobei jetzt die Zuführung
des Reduktionsgases beschrieben wird, was nicht der vorliegenden
Erfindung entspricht. 31 zeigt den Querschnitt eines
Teils, bei dem drei in 30 dargestellte Kontaktsonden
in einer Reihe angeordnet sind. Die elektrischen Schaltverbindungen
zu den Kontaktsonden sind unabhängig
voneinander innerhalb eines Nadelkarten-Substrates 80 (nicht
gezeigt) vorgesehen. Die Kanalröhren 70,
die jeweils einen Reduktionsgas-Kanal bilden, der für jede Kontaktsonde
vorgesehen ist, führen
durch die Löcher
in dem Nadelkarten-Substrat 80 zu einem gemeinsamen Kanal 81, der
im Nadelkarten-Substrat vorgesehen ist. Der gemeinsame Kanal wird
mit einem Reduktionsgas versorgt, der es ermöglicht, dass Reduktionsgas
in der Nähe
jedes Kontaktteils (wie in der Zeichnung durch Pfeil angegeben)
eingeleitet wird. Hierbei kann der gleiche Effekt durch eine Ausführung erzielt
werden, bei der der gemeinsame Kanal in der Nadelkarte und das Loch
in dem Substrat, ohne röhrenförmiges Gehäuse 70,
das Reduktionsgas in die Nähe
jeder Kontaktsonde fließen
lassen, obwohl es besser ist, das röhrenförmige Gehäuse vorzusehen.
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32 zeigt
eine Prüfvorrichtung
mit den oben erwähnten
Kontaktsonden, die nicht der vorliegenden Erfindung entsprechen.
Die Prüfvorrichtung 100 enthält ein Nadelkarten-Substrat 101,
auf dem eine Anzahl von Kontaktsonden 105 angeordnet ist. Wenn
ein Substrat 104 mit integrierter Schaltung, das einen
im Test befindlichen Schaltkreis 103 auf der Oberfläche desselben
aufweist, in einer Kammer installiert wird, nähert sich die Kontaktsonde 105 im Verhältnis zu
dem im Test befindlichen Schaltkreis 103 und kommt zum
Test mit diesem in Kontakt. Jede der in den 24, 26A–26C, 27A, 28, 29 und 30 dargestellten
Kontaktsonden kann als Kontaktsonde 105 bereitgestellt werden.
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33 zeigt
eine nicht in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung befindliche Kontaktsonde 115.
Die Kontaktsonde 115 weicht von der in 30 dargestellten
Kontaktsonde dadurch ab, dass sie keine Kanalröhre enthält. 34 zeigt
eine Prüfvorrichtung,
die diese, nicht der vorliegenden Erfindung entsprechende, Kontaktsonde 115 enthält. Die Prüfvorrichtung 110 enthält ein Nadelkarten-Substrat 111,
auf dem eine Anzahl von Kontaktproben 115 angeordnet ist.
Wenn das Substrat 104 mit integrierter Schaltung mit einem
im Test befindlichen Schalkreis 103 auf der Oberfläche desselben
in einer Kammer installiert ist, wird die Kammer durch eine Reduktionsgas-Einleitungseinrichtung
(nicht gezeigt) nach dem Stand der Technik mit einem Reduktionsgas
gefüllt.
Infolgedessen wird der im Test befindliche Schaltkreis 103 der
Umgebung des Reduktionsgases 112 ausgesetzt. In diesem
Zustand nähert
sich die Kontaktsonde 115 relativ zu dem im Test befindlichen Schaltkreis 103,
um mit diesem für
einen Test in Kontakt zu kommen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Eine
Kontaktsonde, die auf der vorliegenden Erfindung beruht, kann in
eine Prüfvorrichtung
zur Verwendung bei einem elektrischen Test eines Halbleitersubstrates,
eines Flüssigkristalldisplays
oder dergleichen integriert werden.