JP2000002746A

JP2000002746A - プローブ構造

Info

Publication number: JP2000002746A
Application number: JP10181635A
Authority: JP
Inventors: Kazunori So; 和範宗; Toshikazu Baba; 俊和馬場; Yoshihisa Mori; 佳久森
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【解決手段】フレキシブル基板１の接点部３が設けら
れた面と反対側の面にリジッド基板２を貼り合わせる。
リジッド基板２のフレキシブル基板１側に所定領域の貫
通孔５を設ける。所定領域は、接点部３に接触するＩＣ
などの被検査物が占めるフレキシブル基板１面上の領域
および接点部３のフレキシブル基板１面における中心点
３Ａから１０μｍ〜１０００μｍの範囲内の領域であ
る。【効果】ＩＣなどの被検査物に対して、一つの接点部
３当たりにかかる荷重をすべて均一にすることができ
る。したがって、バーイン試験などの過酷な温度条件下
においても優れた接触信頼性をもって検査ができ、耐久
性にも優れたプローブ構造を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細な被検査物に
対する電気的諸特性の測定や試験、特にバーイン試験な
どの高温下での測定や試験に有用なプローブ構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の小型化、薄型化に伴っ
て、そこに搭載される半導体装置もますますの小型化が
要求され、半導体素子の実装面積も極限にまで小さくす
ることが要求されてきている。こうした要求への回答の
一つとして、パッケージ前の段階の裸の半導体素子（以
下、この段階のものを「ベアチップ」と呼ぶ）を、その
ままで基板に実装するベアチップ実装が行われており、
今後この実装形態への移行が急速に進んでいくと考えら
れている。

【０００３】従って、半導体素子に対する種々の品質測
定・試験、特に半導体素子にとって厳しい高温の条件下
において行われるバーイン試験もまた、ベアチップの状
態で、またはダイシング前のウエハーの状態で行なうこ
とが要求されている。バーイン試験は、通常１２０℃〜
１５０℃程度、場合によっては２００℃程度の高温を作
用させて行うものである。

【０００４】また、パッケージ後のものでも、例えばボ
ールグリッドアレイタイプのパッケージ（ＢＧＡ）など
では、基板へのアセンブル前にバーインテストを行いた
いといった要求も高まってきている。

【０００５】上記ベアチップ、ウエハー、あるいはＢＧ
Ａなどの微細な被検査物上に細密に形成された電極や導
体部分などを接触対象部として、これに電気的な接触を
行うものとしてメンブレン状（面状）のプローブ構造
（以下、単に「プローブ構造」）が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のプロ
ーブ構造を用いてバーイン試験を行なう場合、被検査物
上のすべての接触対象部とプローブ構造上の接点部とを
均一に接触させることができず、結果的にある特定の箇
所で接触不良を起こしてしまい、検査不良を起こすとい
う問題が見られるようになってきた。この種の問題は、
被検査物上の接触対象部間の距離、すなわちピッチに大
きく依存している。

【０００７】この点について、ＩＣベアチップを例に挙
げて説明する。通常、ベアチップは、中央部に集積回路
が形成された正方形などの方形状の外形を有しており、
その周囲を取り巻くように接触対象部である電極パッド
が設けられている。すなわち、接触対象部である電極パ
ッドは方形状を描く線上に配置されたものとなる。一辺
当たりの接触対象部の数は、通常１０個〜６０個であ
り、接触対象部間の距離、いわゆるピッチとしては１５
０μｍ〜５００μｍの範囲のものが一般的である。そし
てプローブ構造の接点部もまた、これらの接触対象部の
位置に対応するように設けられている。このような被検
査物を対象とする限りにおいては、従来のプローブ構造
（例えば、特開平９−２４３６６５号公報に示されるよ
うなプローブ構造）で使用上、差し支えがなかった。

【０００８】しかしながら、近年に見られるような半導
体素子の超小型化によって、接触対象部間の距離は５０
μｍ〜１５０μｍの範囲にまで狭ピッチ化されてきてい
る。このような被検査物を対象に従来のプローブ構造を
用いると、ある特定の箇所において接触対象部とプロー
ブ構造上の接点部とが良好に接触しないという問題が起
こるようになった。接触不良を起こす箇所には共通性が
ある。接触対象部が一様のピッチで連続して配置されて
いる一辺を考えた場合、両末端（コーナー部）からそれ
ぞれ２番目に位置する接触対象部において、接触不良が
生じている〔図９（Ａ）参照〕。

【０００９】被検査物の接触対象部とプローブ構造の接
点部とを接触させるためには、一定の加圧が必要である
が、実際、その加圧力がすべての接触対象部に均等には
分配されていない。この接触対象部がＩＣ上にどのよう
に配置されているかによって、それぞれの接触対象部が
受ける加圧力は変化する。言い換えれば、受ける加圧力
には場所によってムラがある。特にコーナーに位置する
接触対象部では、他の接触対象部よりも大きな加圧力
（もしくは応力）を受ける傾向がある。

【００１０】従来のメンブレンプローブ構造は、材質的
にたわむという性質を少なからず持っているので、コー
ナー部などの末端に位置する接触対象部が、他よりも多
くの加圧力を受けた場合、それに隣接する接触対象部で
は、一種のうねりのような影響を通して、逆に他の部位
よりも接触時に受ける加圧力が小さくなるという現象が
起こる。これらの現象は、シリコーンウエハー上に１μ
ｍの厚みでアルミニウムを蒸着させただけのアルミニウ
ムチップをプローブ構造に押し当て、チップ側の接触跡
を見るだけで確認することができる。末端に位置する接
触跡が大きい場合、概してその隣の接触跡は極端に小さ
いか、もしくは接触した形跡が見られないことが多い。
そのような部位において接触抵抗を調べると、接触抵抗
は極端に高くなっているか、あるいは接触せずに断線し
ている結果が得られる。これはプローブ構造が機能して
いないことを意味する。さらにこの現象は、接触対象部
間の距離が短い場合だけでなく、局部的に他の個所より
も極端に接触対象部間が密になっている個所においても
観察される〔図９（Ｂ）参照〕。

【００１１】従来の１５０μｍ〜５００μｍピッチの検
査対象物に関して、このような現象が観察されなかった
ことを考えると、コーナーなどの末端から２番目に位置
する接触対象部において接触不良が起こるという現象
は、狭ピッチ化の見られる近年の検査対象物に特有な現
象であることが分かる。本発明者らは、従来無視するこ
とができていたプローブ構造のうねりやすさ、たわみや
すさが、検査対象物の狭ピッチ化によって、もはや無視
できない領域に入ったものと考察した。

【００１２】本発明が解決すべき課題は、バーイン試験
などの過酷な温度条件下においても、被検査物のすべて
の接点に対して、均一に荷重（加圧力）がかかり、その
結果、良好な接触状態が得られるプローブ構造を提供す
ることである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のプローブ構造
は、次の特徴を有するものである。

【００１４】（１）被検査物と接触する接点部が絶縁性
を有するフレキシブル基板の一方の面に設けられ、接点
部と導通する導電性回路がフレキシブル基板のいずれか
の面または内部に設けられ、フレキシブル基板の他方の
面にはリジッド基板が積層された構造を有するプローブ
構造であって、フレキシブル基板側のリジッド基板面の
所定領域に凹部または貫通孔が設けられており、この所
定領域が、接点部に接触した被検査物が占めるフレキシ
ブル基板面上の領域および接点部のフレキシブル基板面
における中心点から１０μｍ〜１０００μｍの範囲に対
応する領域であることを特徴とするプローブ構造。

【００１５】（２）被検査物と接触する接点部が絶縁性
を有するフレキシブル基板の一方の面に設けられ、接点
部と導通する導電性回路がフレキシブル基板のいずれか
の面または内部に設けられ、フレキシブル基板の他方の
面にはリジッド基板が積層された構造を有するプローブ
構造であって、フレキシブル基板側のリジッド基板面の
所定領域に凹部または貫通孔が設けられ、この所定領域
が、接点部に接触した方形状の被検査物が占めるフレキ
シブル基板面上の方形状領域を囲む各辺の長さを、フレ
キシブル基板面における方形状領域の中心点を保持しつ
つ、２（Ｘ−α）μｍ〔式中、Ｘは１０〜１０００、α
は接点部の中心点から当該中心点に最も近い方形状領域
の一辺までの距離であって、Ｘ≧αの関係を有する。〕
伸ばして形成される方形状の領域であることを特徴とす
るプローブ構造。

【００１６】（３）凹部または貫通孔が設けられた所定
領域以外のリジッド基板面に、プローブ構造の位置を合
わせるために用いられる貫通孔が設けられている上記
（１）または（２）に記載のプローブ構造。

【００１７】（４）フレキシブル基板側と反対側のリジ
ッド基板面に、弾性体が積層されている上記（１）〜
（３）のいずれかに記載のプローブ構造。

【００１８】（５）導電性回路がベリリウム−銅の合金
よりなる上記（１）〜（４）のいずれかに記載のプロー
ブ構造。

【００１９】（６）リジッド基板の線膨張係数が１ｐｐ
ｍ〜８ｐｐｍである上記（１）〜（５）のいずれかに記
載のプローブ構造。

【００２０】

【作用】本発明のプローブ構造は、次の作用を示す。リ
ジッド基板の面（フレキシブル基板側の面）の所定領域
に凹部または貫通孔が設けられている。この所定領域
は、接点部に接触した被検査物が占めるフレキシブル基
板面上の領域を、フレキシブル基板面における接点部の
中心点から１０〜１０００μｍの範囲で相似的に拡大さ
せた領域である。

【００２１】この所定領域は、接点部直下に対応する領
域を含むものであるので、被検査物の接触対象部の高さ
にばらつきがあっても、その高さの方向に対するフレキ
シブル基板の可とう性が局部的に示され、各接点部は各
接触対象部すべてに好ましく追従して接触できる。

【００２２】また、ＩＣベアチップなどの被検査物が搭
載されるフレキシブル基板の部分に対応する領域、およ
びフレキシブル基板面における接点部の中心点から１０
〜１０００μｍの範囲内の領域に凹部または貫通孔が設
けられているので、接点部を支持している絶縁体（いわ
ゆるリード）のたわみやすさは制限され、高さ方向に対
するフレキシブル基板の可とう性の場所によるばらつき
が抑制される。

【００２３】特に、被検査物が方形状であるとき、接点
部に接触した被検査物が占めるフレキシブル基板面上の
方形状領域を囲む各辺の長さを、フレキシブル基板面に
おける方形状領域の中心点を保持しつつ、２（Ｘ−α）
μｍ〔式中、Ｘは１０〜１０００、αは接点部の中心点
から当該中心点に最も近い方形状領域の一辺までの距離
であって、Ｘ≧αの関係を有する。〕伸ばして形成され
る方形状の領域を所定領域とすることによって、上記と
同様に、絶縁体のたわみやすさが制限され、高さ方向に
対するフレキシブル基板の可とう性の場所によるばらつ
きが抑制される。

【００２４】以上の作用によって、リードは接点部にお
いて一様に“コシ”を持つことになり、優れた接触信頼
性を有するプローブ構造が得られる。特にバーインテス
トにおいてプローブ構造の接点部および被検査物の接触
対象部に与える損傷が少ない接触荷重（１接点部当たり
５０ｇ以下）でも良好な接触状態が得られ、しかも計測
上において電気的に問題とならない接触抵抗（１０Ω以
下、好ましくは５Ω以下）となるような、良好な接触状
態が得られる。

【００２５】また、耐久性の点でも、５００サイクル以
上の繰り返しバーインテストに用いることが可能な優れ
た耐久性を満足することができる。

【００２６】また本発明に関してリジッド基板は、その
線膨張係数を１ｐｐｍ〜８ｐｐｍとすることが好まし
い。ここに線膨張係数は、ＴＭＡ（Thermal Mechanical
Analysis,熱機械分析）により、引っ張りモード、荷重
２ｇ、昇温速度１０℃／分にて、５０℃〜２５０℃間の
平均値を測定したものである。

【００２７】本発明においては、接点部を有するフレキ
シブル基板に対して、さらにリジッド基板を接合してい
るが、該リジッド基板の線膨張係数を１ｐｐｍ〜８ｐｐ
ｍとすることが好ましい。かくして、プローブ構造全体
の線膨張係数はリジッド基板に支配され、被検査物であ
る半導体素子の一般的な線膨張係数と同等となる。これ
によって、プローブ構造を被検査物に接触させたまま
で、室温からバーイン試験などの高温までの大きな温度
変化を与えても、接点部と被検査物の接触対象部とが逸
脱するようなずれは抑制される。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図を用いて詳細に
説明する。図１は、本発明のプローブ構造の一例を模式
的に示した断面図である。同図に示すプローブ構造は、
第一絶縁体１ａおよび第二絶縁体１ｂからなるフレキシ
ブル基板１の一方の面に接点部３が設けられ、フレキシ
ブル基板１の内部には導電性回路４が設けられ、接点部
３と導電性回路４とはフレキシブル基板１に設けられた
貫通孔を通じて導通され、フレキシブル基板１の他方の
面には接着剤層（図示せず）を介してリジッド基板２が
接合された構造となっている。このリジッド基板２は、
線膨張係数が１ｐｐｍ〜８ｐｐｍである。さらに、フレ
キシブル基板１側のリジッド基板２の面の所定領域に貫
通孔５が設けられている。同図における貫通孔５は凹状
（即ち凹部）であってもよく、以下の説明における、貫
通孔というときは、凹部の態様をも含む。

【００２９】リジッド基板２の底面（フレキシブル基板
１側と反対側の面）には、貫通孔５を覆う弾性体８が積
層されている。また、プローブ構造の所定位置には、積
層体を厚さ方向に貫通する位置合わせ用貫通孔９が設け
られている。この位置合わせ用貫通孔９は、プローブ構
造をキャリヤなど他の治具や装置に組み込むときの位置
決めに用いられる。

【００３０】図２は、プローブ構造を接点部３側から見
たときの平面図であり、貫通孔５が設けられる所定領域
６について説明するために、リジッド基板２と導電性回
路４の部分を示したものである。図中の破線で囲まれた
領域７は、被検査物の接触対象部（図示せず）が接点部
３と接触した状態において、被検査物が占めるフレキシ
ブル基板１の面上の領域を示すものである。同図におけ
る被検査物は、方形状の外形を有しているので、被検査
物が占める領域７は方形状をなしている（以下、方形状
領域７ともいう）。被検査物には、その周囲を取り巻く
ように方形状を描く線上に接触対象部が配置されてお
り、方形の一辺当たり２個の接触対象部が配置され、総
計で８個の接触対象部が配置されている。

【００３１】導電性回路４と導通する接点部３は、被検
査物の各接触対象部に接触するようにフレキシブル基板
１の一方の面上に設けられており、接点部３のフレキシ
ブル基板１の面における中心点３Ａは、被検査物の接触
対象部に対応して、方形状を描く線上に配置されてい
る。貫通孔５が設けられる所定領域６は、接点部３の中
心点３Ａが描く方形状の領域を、フレキシブル基板１の
面におけるこの領域の中心点を保持しつつ、接点部３の
中心点３Ａから距離Ｘだけ相似的に拡大させたものであ
る。この距離Ｘはフレキシブル基板１の面上の距離を示
し、１０μｍ〜１０００μｍ、好ましくは３０μｍ〜８
００μｍ、より好ましくは５０μｍ〜４００μｍであ
る。

【００３２】接点部３の中心点３Ａからの距離Ｘは、被
検査物が占める方形状領域７を囲む四辺のうち当該中心
点３Ａに最も近い辺７Ａを直交する直線上の距離であ
る。したがって、貫通孔５が設けられる所定領域６は、
接点部３の中心点３Ａが描く方形状の領域の中心点を保
持しつつ、接点部３の中心点３Ａが描く方形の各辺の長
さを２Ｘだけ伸ばした辺を一辺とする方形状の領域とな
る。

【００３３】各接点部３の中心点３Ａから各中心点３Ａ
に最も近い境界辺７Ａまでの距離αがいずれも等しいと
すると、所定領域６を囲む四辺の境界辺のうちの一辺の
境界辺６Ａの長さは、被検査物の方形状領域７を囲む四
辺のうちの一辺７Ａの長さに２（Ｘ−α）μｍを加えた
長さとなる。したがって、貫通孔５が設けられる所定領
域６は、フレキシブル基板１の面における被検査物の方
形状領域７の中心点を保持しつつ、被検査物の方形状領
域７を囲む各辺の長さを２（Ｘ−α）μｍだけ伸ばした
辺を一辺とする方形状の領域となる。

【００３４】距離Ｘは、当該中心点３Ａから当該境界辺
７Ａまでの距離α以上であることが必要である。Ｘとα
とが等しいとき、貫通孔５が設けられる所定領域６は、
被検査物が占める方形状領域７と等しくなる。すなわ
ち、本発明において貫通孔５が設けられる所定領域６
は、被検査物が占める方形状領域７を拡大させた領域だ
けでなく、被検査物が占める方形状領域７と同じ領域と
なる場合をも含むものである。

【００３５】次に、本発明のプローブ構造の各構成につ
いて説明する。フレキシブル基板１は、電気絶縁性を有
するものであれば、特に限定されないが、電気絶縁性と
伴に可撓性を有するものが好ましく、具体的には、ポリ
エステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポ
リスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系
樹脂、ポリイミド系樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル・
ブタジエン・スチレン）系樹脂、ポリカーボネート系樹
脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂などが挙げられ、硬
化性樹脂や熱可塑性樹脂を問わず目的に応じて選択でき
る。これらの樹脂のうち、優れた耐熱性・耐薬品性・機
械的強度を有する材料としては、ポリイミド系樹脂が好
ましいものとして挙げられる。

【００３６】導電性回路４は、接点部３と導通し得る位
置に設けられる。接点部３が後述のバンプ接点である場
合、バンプ接点と導電性回路４とは互いに貫通孔にて導
通される態様が好ましいので、導電性回路４は接点部３
の直下またはその近傍を通過するように設けられる。図
１の例では、導電性回路４は、フレキシブル基板１の外
周縁において露出し、外部との電気的な接続が可能とな
っている。

【００３７】導電性回路４に用いられる材料は、導電性
を有する金属であれば特に限定されないが、銅、金、ニ
ッケル、鉄、銀、パラジウムあるいはそれらの合金など
が挙げられる。特に、ベリリウム−銅の合金（ベリリウ
ム０．４％）は通常の銅に比べ、耐折性、耐屈曲性、ピ
ール強度などの点で優れており、本発明のように、リー
ド部にコシを持たせるという目的からすると、非常に良
好な材料となり得る。

【００３８】導電性回路４の形成方法としては、公知の
回路パターン形成方法を用いてよく、サブトラクティブ
法やアディティブ法などが挙げられる。サブトラクティ
ブ法は、フレキシブル基板１上に導体層を積層し、エッ
チングなどによって導電性回路４だけを残して他を除去
する形成方法である。またアディティブ法は、フレキシ
ブル基板１上に、蒸着法などによってマスクを介して直
接回路パターンを描画する形成方法である。

【００３９】導電性回路をフレキシブル基板１の内部に
設ける方法としては、図１に示すように、ベースとなる
第一絶縁体１ａ上に導電性回路４を形成し、これをさら
に電気絶縁性と可撓性を有する材料からなる第二絶縁体
１ｂによって被覆して得る方法が挙げられる。この場
合、第一絶縁体１ａに用いられる材料と第二絶縁体１ｂ
に用いられる材料とは同じであっても異なるものであっ
てもよい。

【００４０】接点部３は、被検査物の接触対象部に対し
て電気的な接触を行ない得るものであればよい。接点部
３の形状としては、バンプ接点（または単にバンプ）と
呼ばれる半球状に突起した態様が代表的であるが、必ず
しもフレキシブル基板１の面から突起する必要はなく、
相手の形状に応じてフレキシブル基板１の面と同一面を
形成するもの、あるいはフレキシブル基板１の面に対し
て凹面を形成するものであってもよい。

【００４１】接点部３の材料としては、例えば金、銀、
銅、鉛、クロム、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、パラジウ
ム、ロジウム、ルテニウムなどの単一の金属、およびこ
れらの合金が例示され、接点部３全体が単一の金属また
は合金からなるものだけでなく、異なる金属を層状に積
層したものでもよい。

【００４２】接点部３の接触面の表面粗さは、被検査物
の接触対象部の金属の種類に応じて好ましい範囲があ
る。例えば、アルミパッドに接するべきバンプ接点の表
面粗さとしては、アルミパッド上の酸化膜を破りかつア
ルミパッドに対するダメージを少なくするという意味あ
いから、０．１μｍ〜１μｍ程度の表面粗さが好まし
い。このときの表面粗さは、山と谷の中心値からの片側
の値ではなく、全幅の値である。Ｃ４チップ、フリップ
チップやＢＧＡパッケージなどに設けられる半田接点に
対しては、１μｍ〜１０μｍ程度の表面粗さが好まし
い。

【００４３】接点部３のピッチ（接点部３の中心点間の
距離）は、従来のプローブ構造が１５０μｍ〜５００μ
ｍであったのに対し、５０μｍ〜１５０μｍ、好ましく
は５０μｍ〜１２０μｍとすることができ、狭ピッチ化
が可能となる。

【００４４】金やパラジウムなどの貴金属の接点を持つ
フリップチップなどに対しては、酸化膜を破る必要がな
いので、フレキシブル基板１側の接点部３の表面粗さ
は、０．１μｍ以下と小さくても接触抵抗は低く良好な
結果が得られる。

【００４５】本発明のプローブ構造の製造方法を、接点
部３をバンプ接点とし、導電性回路４をフレキシブル基
板１の内部に形成する場合を挙げて説明する。

【００４６】まず、上記したように、可撓性を有する第
一絶縁体１ａと第二絶縁体１ｂによって導電性回路４を
挟むことで導電性回路４をフレキシブル基板１の内部に
設ける。フレキシブル基板１の一方の面上において、被
検査物の接触対象部に対応する位置をバンプ接点の形成
位置とし、貫通孔を設け、該孔内の底面に導電性回路４
を露出させる。

【００４７】次に、導電性回路４を負極とする電解めっ
きによって、該孔内に良導体金属を析出させて充填し、
さらに析出を継続して、フレキシブル基板１の表面から
良導体金属を突起させてバンプ接点とし、プローブ構造
を得る。

【００４８】フレキシブル基板１に貫通孔を形成する方
法としては、小径でしかも導電性回路が露出した時点で
加工を停止することが必要である点から、薬品・溶剤な
どを用いて化学的にエッチングを行うウエットエッチン
グや、炭酸ガス、ＹＡＧ、エキシマなどのレーザー、あ
るいはプラズマなどを使ったドライエッチング法が挙げ
られる。これらの加工方法のなかでも、特に微細な穿孔
加工を行う場合にはレーザーを用いた方法を用いること
が好ましい。また、絶縁体がポリイミドの場合は、アル
カリによるウエットプロセスを用いる方法が挙げられ
る。

【００４９】リジッド基板２は、上記作用の説明で述べ
たように、線膨張係数が１ｐｐｍ〜８ｐｐｍのものを用
いる。特に、当該プローブ構造の被検査物をＩＣベアチ
ップなどの半導体素子とする場合、０℃〜２００℃の温
度範囲内におけるシリコン結晶の一般的な線膨張係数が
３．５ｐｐｍ程度であるので、この温度範囲内における
リジッド基板２の線膨張係数を１ｐｐｍ〜８ｐｐｍとす
ることによって、被検査物に対する相対的な位置ずれが
少なく、フレキシブル基板１を保持するための好ましい
補強板となり得る。リジッド基板２に用いられる材料と
しては、アルミナ、窒化珪素といったセラミック類、４
２アロイといった合金類が挙げられる。４２アロイのよ
うな導電体をリジッド基板２として用いた場合は、リジ
ッド基板２と導電性回路４とを電気的に接続すること
で、インピーダンスコントロールを行うことができる。
これによって高速で信号をやりとりできるようになるの
で、高速でのバーインあるいは電気的テストを行うこと
ができる。

【００５０】リジッド基板２のフレキシブル基板１側に
設けられる貫通孔５は、被検査物の接触対象部の高さの
ばらつきに追従し、フレキシブル基板１が良好に沈み込
むことができるような深さとすることが好ましく、目的
に応じて凹部または貫通孔のいずれの態様となっても良
い。

【００５１】リジッド基板２に対する貫通孔５の形成方
法は、フレキシブル基板１との接合工程の前後いずれで
あっても良いが、貫通孔を形成する場合には、接合前の
加工の方が容易である。また、貫通孔を形成する場合に
は、リジッド基板２とフレキシブル基板１との接合後
に、接合面に対して裏面側から加工することもできる。
リジッド基板２に対する貫通孔の形成方法としては、フ
レキシブル基板１に貫通孔を形成する上述した方法と同
様のものが挙げられるが、レジストを用いたエッチング
が好ましい方法として挙げられる。

【００５２】リジッド基板２の底面（フレキシブル基板
１側と反対側の面）には、リジッド基板２に設けられる
貫通孔５を覆う弾性体８を積層することが好ましい。こ
れによって、テストサイクルおよび／またはヒートサイ
クルによるフレキシブル基板１の永久変形が抑制され、
耐久性が高められる。上記弾性体８は、柔軟性、耐熱性
を有するものが好ましく、例えば、シリコーンゴムの
他、フッ素ゴム、四フッ化エチレン、ポリイミドなどの
有機高分子材料が挙げられる。弾性体８の弾性率として
は１ＭＰａ〜１００００ＭＰａ、好ましくは５ＭＰａ〜
５０００ＭＰａが良い。

【００５３】さらに、弾性体８はリジッド基板２に設け
られる貫通孔５内に充填させるような構造でも良く、そ
の場合の方法としては、液状の材料を貫通孔５内に流し
込み硬化させる方法、予め貫通孔の形状に成形した弾性
体８をはめ込む方法などが挙げられる。

【００５４】フレキシブル基板１とリジッド基板２とを
接合する方法としては、接着剤を用いる方法や、熱溶着
を利用した方法などが挙げられる。接着剤を用いる接合
法の場合、接着剤は、バーイン時の高温に耐える耐熱性
を有するものが特に好ましく、例えばポリイミド系接着
剤が挙げられる。接着剤の使用方法は、接合の前にフレ
キシブル基板１またはリジッド基板２に液状のものを塗
布、乾燥する方法や、フィルム状の接着剤を貼り付ける
といった一般的な方法を用いることができる。

【００５５】

【実施例】以下、本発明を実施例および比較例によりさ
らに具体的に説明する。なお、もとより本発明はこれら
に何ら限定されるものではない。

【００５６】図３および図４は、それぞれ実施例１およ
び２によるプローブ構造を模式的に示す図であり、図５
および図６は、それぞれ比較例１および２によるプロー
ブ構造を模式的に示す図である。実施例および比較例の
各プローブ構造は、ＩＣベアチップを被検査物とするも
のである。該ＩＣベアチップの一方面には、電極パッド
が接触対象部として方形の外周に沿って配置されてい
る。これに対応して、プローブ構造のフレキシブル基板
１の接点部３も方形状のパターンとして配置されてい
る。比較例２以外のリジッド基板２には、貫通孔５とし
ての貫通孔が形成されている。リジッド基板２の下面に
は弾性体８が積層されている。これらプローブ構造の製
造工程を次に説明する。

【００５７】第一の工程として、導電性回路４を有する
フレキシブル基板１を製作した。厚さ１８μｍの銅箔
と、厚さ２５μｍのポリイミド樹脂層（第一絶縁体１
ａ）との積層体において、銅箔をフォトプロセスにより
エッチングし、接点部３の直下に対応するパターン形状
に加工し、これを被覆するように厚さ１０μｍのポリイ
ミド樹脂層（第二絶縁体１ｂ）を塗布することによっ
て、露出したアウター部分４ａを有する導電性回路４を
作製した。

【００５８】第二の工程として、フレキシブル基板１と
リジッド基板２とを接合した。上記フレキシブル基板１
の接点部３を形成すべき面の裏面に、４２アロイからな
る厚さ５０μｍのリジッド基板２（線膨張係数：４ｐｐ
ｍ）をポリイミド系接着剤を介して熱圧着し貼り合わせ
て、積層体を形成した。

【００５９】第三の工程として、上記積層体に対して、
位置合わせ用貫通孔９およびバンプ接点（接点部３に同
じ）形成用の貫通孔を形成した。位置合わせ用貫通孔９
は、この積層体全体を厚さ方向に貫通する孔であって、
所定の位置に設けられ、当該プローブ構造をキャリアな
ど、他の治具や装置に組み込む時の位置決めに用いる。
本実施例および比較例では、パンチングによって位置合
わせ用貫通孔９を４箇所形成した。

【００６０】バンプ接点形成用の貫通孔は、第一絶縁体
１ａを貫通する孔であって、バンプ接点３を形成すべき
位置に設け、該貫通孔内の底面に導電性回路４を露出さ
せる。本実施例および比較例では、エキシマレーザーの
照射によって内径４０μｍのものを、ＩＣベアチップの
電極パッドの配置に対応するよう５０ｍｍ×６ｍｍの方
形を描く線上に並ぶように形成した。

【００６１】第四の工程として、バンプ接点３を形成し
た。まず、バンプ接点３を形成すべき貫通孔内および該
貫通孔の開口部周囲だけを露出させるために、塩化ビニ
ル系ゴムレジストを第一の工程で作製したアウター部分
４ａ上に塗布した。貫通孔内にニッケルを析出させて充
填し、さらにフレキシブル基板１の表面から３５μｍ突
起するまで成長させた。続いて、この突起物に金１μ
ｍ、ロジウム２μｍを析出させ、バンプ接点３とした。
その後、レジストを除去した。

【００６２】第五の工程として、リジッド基板２に方形
状の貫通孔５を形成した。まず、フレキシブル基板１側
にバンプ接点３の保護を目的として、保護フィルムを、
リジッド基板２表面側にアルカリ剥離型のネガ型ドライ
フィルムエッチングレジストをそれぞれロールラミネー
ターを用いて付与した。リジッド基板２側には、ＩＣベ
アチップ搭載部分に対応する領域、フレキシブル基板１
のバンプ接点３の中心点からの距離が１００μｍの範囲
に対応する領域、および位置合わせ用貫通孔９の周辺部
に光が照射されないようにマスクを施した後、紫外線照
射を行った。続いて１％炭酸ソーダーの液をレジスト面
に噴きかけ、未露光部分のレジストを洗い流し、その部
分にリジッド基板２を露出させた。この状態から、塩化
第二鉄エッチング液を用いて、リジッド基板２の未露光
部分をエッチングし、その後３％水酸化ナトリウム水溶
液でレジストを剥離除去した。

【００６３】第六の工程として、フレキシブル基板１側
のバンプ接点保護用フィルムを剥離し、最終のプローブ
構造の形状になるよう、外径の切断加工を行った。そし
て、当該プローブ構造をキャリアと呼ばれる治具に装着
した。装着には位置合わせ用貫通孔９を用い、その際、
弾性体８が当該プローブ構造の底面に積層されるよう配
置した。弾性体８は厚さ３００μｍのシリコーンゴムを
用いた。

【００６４】実施例１上記製造工程に基づいて図３に示すプローブ構造を作製
し、本発明のプローブ構造のバンプ接点３に、実際のＬ
ＳＩチップと同じ大きさのバージンのシリコンチップに
アルミニウムを全面に蒸着させたダミーチップを均等に
加圧して押し当てた。ヒートサイクルテストを行い、各
バンプ接点３とダミーチップとの接触状態を観察するこ
とによって、本発明のプローブ構造の接触信頼性の高さ
を確認した。

【００６５】用いたダミーチップのサイズは６．０６ｍ
ｍ×４．７９ｍｍ、厚さは０．３７ｍｍである。一方、
プローブ構造のバンプ接点の表面粗さは０．５μｍであ
り、バンプ接点３の最小ピッチ（中心点間の距離のうち
一番狭いところ）は１２０μｍである。ダミーチップを
接触させるために、２．７５ｋｇｆの荷重を加えた。接
点数は８８個所である。なお、バンプ接点の表面粗さ
は、表面形状測定顕微鏡（キーエンス社製、ＶＦ−７５
００）を用い、レーザー照射により表面の凹凸を測定す
ることにより行なった。

【００６６】各バンプ接点３に導通する導電性回路４を
アウター部分４ａを通して外部計測装置（図示せず）に
接続して、すべてのバンプ接点３のダミーチップ表面と
の接触抵抗値を測定できるものとした。２５℃〜１５０
℃のヒートサイクルを５０回繰り返した後の１接点当た
りの接触抵抗値を求め、その結果を図７にまとめた。

【００６７】その結果、１接点当たりの接触抵抗値をす
べて３Ω以下に抑えることができた〔図７（Ａ）参
照〕。図８（Ａ）は、ヒートサイクル後のダミーチップ
上の接触跡を撮影した写真である。ヒートサイクル後の
ダミーチップ上の接触跡を見ると、末端から２番目に位
置するバンプ接触跡（右側）は他のもの（左側）と同じ
大きさであり、良好な接触が得られていたことが確認で
きた。

【００６８】実施例２フレキシブル回路基板上の接点部３の中心点３Ａからリ
ジッド基板２の端部までの水平距離Ｘを６００μｍとし
て作製し（図４）、実施例１と同様の評価を行った。

【００６９】その結果、ごく少数の個所で接触抵抗が３
Ω以上になるなど、実施例１ほどの良好な結果は得られ
なかったが〔図７（Ｂ）参照〕、後述する比較例の従来
のプローブ構造よりは信頼性の高い結果が得られた。

【００７０】比較例１フレキシブル回路基板上の接点部３の中心点３Ａからリ
ジッド基板２の端部までの水平距離を４０００μｍとし
て作製し（図５）、実施例１と同様の評価を行った。

【００７１】その結果、１割近くの接点において、接触
抵抗が３Ωを越えた〔図７（Ｃ）参照〕。この中には導
通しない接点さえ観察された。

【００７２】また、図８（Ｂ）は、ヒートサイクル後の
ダミーチップ上の接触跡を撮影した写真である。ヒート
サイクル後のダミーチップ上の接触跡を見ると、末端か
ら２番目に位置するバンプ接触跡（右側）はコーナー部
のバンプ接触跡（左側）に比べて極端に小さく、接触の
状態に場所によるばらつきがあることが確認できた。

【００７３】比較例２リジッド基板２に貫通孔を形成せずにプローブ構造を作
成し（図６）、実施例１と同様の評価を行った。

【００７４】その結果、２割近くのバンプ接点３おいて
接触抵抗が３Ωを越え、多くの個所で導通が取れていな
かった〔図７（Ｄ）参照〕。その場所は末端から２番目
に位置するバンプに対応しており、バンプ接触跡は観察
されなかった。

【００７５】

【発明の効果】本発明のプローブ構造によって、ＩＣな
どの被検査物に対して、一つの接点部当たりにかかる荷
重をすべて均一にすることができる。したがって、バー
イン試験などの過酷な温度条件下においても優れた接触
信頼性をもって検査ができ、耐久性にも優れたプローブ
構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプローブ構造を模式的に示す図で
ある。

【図２】プローブ構造を接点部３側から見たときの平面
図である。

【図３】実施例１によるプローブ構造を模式的に示す図
である。

【図４】実施例２によるプローブ構造を模式的に示す図
である。

【図５】比較例１によるプローブ構造を模式的に示す図
である。

【図６】比較例２によるプローブ構造を模式的に示す図
である。

【図７】ヒートサイクル後の１接点当たりの接触抵抗値
を示すグラフであり、（Ａ）は実施例１、（Ｂ）は実施
例２、（Ｃ）は比較例１、（Ｄ）は比較例２の結果をそ
れぞれ示す。

【図８】ヒートサイクル後のダミーチップ上の接触跡を
撮影した写真であり、（Ａ）は実施例１、（Ｂ）は比較
例１の結果をそれぞれ示す。

【図９】接触不良が生じやすい接触対象部を示す図であ
り、（Ａ）は両末端からそれぞれ２番目に位置する接触
対象部が接触不良が生じやすいことを示し、（Ｂ）は局
部的に他の個所よりも極端に接触対象部間が密になって
いる個所において接触不良が生じやすいことを示し、図
中の「○」で囲んだ箇所は接触不良を起こしやすい位置
を示す。

【符号の説明】

１フレキシブル基板１ａ第一絶縁体１ｂ第二絶縁体２リジッド基板３接点部３Ａ接点部３の中心点４導電性回路５貫通孔６所定領域６Ａ所定領域６を囲む一の境界辺７被検査物が占める領域（方形状領域）７Ａ方形状領域７を囲む一辺８弾性体９位置合わせ用貫通孔Ｘ接点部３の中心点３Ａからの距離 α 接点部３の中心点３Ａから方形状領域７の一辺ま
での距離

フロントページの続き (72)発明者森佳久大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内Ｆターム(参考） 2G003 AA00 AC01 AG03 AG12 2G011 AA16 AB06 AB08 AC14 AE11 4M106 AD01 AD03 AD04 AD06 AD08 AD09 AD23 CA27 DD01 5E077 BB12 BB32 HH09 JJ13 JJ24 JJ27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査物と接触する接点部が絶縁性を有
するフレキシブル基板の一方の面に設けられ、接点部と
導通する導電性回路がフレキシブル基板のいずれかの面
または内部に設けられ、フレキシブル基板の他方の面に
はリジッド基板が積層された構造を有するプローブ構造
であって、フレキシブル基板側のリジッド基板面の所定領域に凹部
または貫通孔が設けられており、この所定領域が、接点
部に接触した被検査物が占めるフレキシブル基板面上の
領域および接点部のフレキシブル基板面における中心点
から１０μｍ〜１０００μｍの範囲に対応する領域であ
ることを特徴とするプローブ構造。
【請求項２】被検査物と接触する接点部が絶縁性を有
するフレキシブル基板の一方の面に設けられ、接点部と
導通する導電性回路がフレキシブル基板のいずれかの面
または内部に設けられ、フレキシブル基板の他方の面に
はリジッド基板が積層された構造を有するプローブ構造
であって、フレキシブル基板側のリジッド基板面の所定領域に凹部
または貫通孔が設けられ、この所定領域が、接点部に接
触した方形状の被検査物が占めるフレキシブル基板面上
の方形状領域を囲む各辺の長さを、フレキシブル基板面
における方形状領域の中心点を保持しつつ、２（Ｘ−
α）μｍ〔式中、Ｘは１０〜１０００、αは接点部の中
心点から当該中心点に最も近い方形状領域の一辺までの
距離であって、Ｘ≧αの関係を有する。〕伸ばして形成
される方形状の領域であることを特徴とするプローブ構
造。
【請求項３】凹部または貫通孔が設けられた所定領域
以外のリジッド基板面に、プローブ構造の位置を合わせ
るために用いられる貫通孔が設けられている請求項１ま
たは２に記載のプローブ構造。
【請求項４】フレキシブル基板側と反対側のリジッド
基板面に、弾性体が積層されている請求項１〜３のいず
れかに記載のプローブ構造。
【請求項５】導電性回路がベリリウム−銅の合金より
なる請求項１〜４のいずれかに記載のプローブ構造。
【請求項６】リジッド基板の線膨張係数が１ｐｐｍ〜
８ｐｐｍである請求項１〜５のいずれかに記載のプロー
ブ構造。