JP2002277486A - コンタクトプローブ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンタクトプローブ及びその製造方法におい
て、確実なコンタクトが可能で、エリア電極タイプにも
対応すること。 【解決手段】 絶縁層２の一方の面から複数のコンタク
トピン３が突出しているコンタクトプローブ１であっ
て、前記絶縁層は、弾性率の異なる複数の分割層４、５
を前記一方の面側ほど弾性率が低くなるように積層して
構成され、前記コンタクトピンは、その基端部３ａが前
記絶縁層を貫通すると共に絶縁層の他方の面に配された
前記分割層中と前記一方の面側に配された分割層中との
貫通方向が互いにずれていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プローブピンやソ
ケットピン等として用いられ、プローブカードやテスト
用ソケット等に組み込まれて半導体ＩＣチップや液晶デ
バイス等の各端子に接触して電気的なテストを行うコン
タクトプローブ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＩＣチップやＬＳＩチップ等の
半導体チップ又はＬＣＤ（液晶表示体）の各端子に接触
させて電気的なテストを行うために、コンタクトピンを
有するコンタクトプローブ及びこれを備えたプローブカ
ードが用いられている。近年、ＩＣチップ等の高集積化
および微細化に伴って電極であるコンタクトパッドが狭
ピッチ化されるとともに、コンタクトピンの多ピン狭ピ
ッチ化が要望されている。しかしながら、コンタクトピ
ンとして用いられていたタングステン針のコンタクトプ
ローブでは、タングステン針の径の限界から多ピン狭ピ
ッチへの対応が困難になっていた。

【０００３】さらに、チップの周囲に電極パッドが配置
されたペリフェラルタイプ（周辺配置端子）の電極配置
だけでなく、面全体に複数の電極パッドが二次元的に配
置されているエリア電極タイプ（面配置端子）に対応し
たコンタクトプローブが要望されている。エリア電極に
対応したものとして、タングステン針を垂直に並べた垂
直配置型の垂直ニードル型プローブカードや、いわゆる
メンブレンタイプと呼ばれる半田バンプを利用したコン
タクトプローブが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のエリア電極に対
応するコンタクトプローブでは、以下のような課題が残
っている。すなわち、垂直ニードル型プローブカードで
は、タングステン針等を用いた垂直針タイプであるた
め、上述したように、多ピン狭ピッチに対応困難である
と共に、コンタクトピンのそれぞれの全長に多少のズレ
が生じやすく、高さ精度がでないことから全てのピンに
おいて確実なコンタクトを得ることが困難であった。ま
た、メンブレンタイプでは、針先がほとんど横滑りせ
ず、スクラブしないために、アルミニウムの電極パッド
へのコンタクトでは、高針圧が必要であり、コンタクト
不良が発生しやすいという不都合があった。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、確実なコンタクトが可能で、エリア電極タイプに
も対応することができるコンタクトプローブ及びその製
造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明
のコンタクトプローブは、絶縁層の一方の面から複数の
コンタクトピンが突出しているコンタクトプローブであ
って、前記絶縁層は、弾性率の異なる複数の分割層を前
記一方の面側ほど弾性率が低くなるように積層して構成
され、前記コンタクトピンは、その基端部が前記絶縁層
を貫通すると共に絶縁層の他方の面に配された前記分割
層中と前記一方の面側に配された分割層中との貫通方向
が互いにずれていることを特徴とする。また、本発明の
コンタクトプローブの製造方法は、絶縁層の一方の面か
ら複数のコンタクトピンが突出しているコンタクトプロ
ーブの製造方法であって、弾性率が異なる複数の分割層
を前記一方の面側ほど弾性率が低くなるように積層して
前記絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記絶縁層の
前記コンタクトピンが配される位置に、前記他方の面に
配された前記分割層中と前記一方の面側に配された分割
層中との貫通方向が互いにずれている貫通孔を形成する
貫通孔形成工程と、前記貫通孔内に前記コンタクトピン
の基端部を形成する基端部形成工程と、前記コンタクト
ピンの基端部上にコンタクトピンの先端部を形成する先
端部形成工程とを備えることを特徴とする。

【０００７】これらのコンタクトプローブ及びコンタク
トプローブの製造方法では、絶縁層が、弾性率の異なる
複数の分割層を一方の面側ほど弾性率が低くなるように
積層して構成され、コンタクトピンの基端部が絶縁層を
貫通すると共に絶縁層の他方の面に配された分割層中と
前記一方の面側に配された分割層中との貫通方向が互い
にずれるので、コンタクトピンを電極パッドに接触させ
た際にオーバードライブ（コンタクトピンが端子に接触
してから下方に向けて引き下げること）を加えると、突
出したコンタクトピンを貫通方向のずれた方向に移動さ
せる力が発生し、自発的にコンタクトピンが横滑りして
スクラブを行う。

【０００８】また、本発明のコンタクトプローブは、前
記コンタクトピンの基端部が前記絶縁層に形成された貫
通孔内にメッキ処理により形成されたものである技術が
採用される。また、本発明のコンタクトプローブの製造
方法は、前記絶縁層の他方の面に前記コンタクトピンの
材質に被着又は結合する材質の金属ベース層を形成する
ベース層形成工程を有し、前記基端部形成工程が、前記
貫通孔内に前記コンタクトピンの基端部をメッキ処理に
より形成する技術が採用される。

【０００９】これらのコンタクトプローブ及びコンタク
トプローブの製造方法では、コンタクトピンの基端部が
絶縁層に形成された貫通孔内にメッキ処理により形成さ
れたものであるので、コンタクトピンを絶縁層に差し込
んだり、挟み込むなどの必要が無く、複数のコンタクト
ピンの基端部を同時にかつ高精度に得られる。

【００１０】また、本発明のコンタクトプローブは、前
記コンタクトピンの先端部が前記基端部上にメッキ処理
によりバンプ状に形成されたものである技術が採用され
る。また、本発明のコンタクトプローブの製造方法は、
前記先端部形成工程において、前記基端部形成工程に引
き続き前記基端部上にメッキ処理により前記先端部をバ
ンプ状に形成する技術が採用される。

【００１１】これらのコンタクトプローブ及びコンタク
トプローブの製造方法では、コンタクトピンの先端部が
基端部上にメッキ処理によりバンプ状に形成されたもの
であるので、コンタクトピンの先端部と基端部とが自己
整合的に位置決めされ、複数のコンタクトピンの先端部
を同時にかつ高精度に得ることができる。

【００１２】また、本発明のコンタクトプローブは、前
記コンタクトピンが、予め成形された針状の先端部を前
記基端部に接着したものである技術が採用される。ま
た、本発明のコンタクトプローブの製造方法は、前記先
端部形成工程において、予め成形された針状の前記先端
部を前記基端部に接着する技術が採用される。

【００１３】これらのコンタクトプローブ及びコンタク
トプローブの製造方法では、コンタクトピンが、予め成
形された針状の先端部を基端部に接着したものであるの
で、任意の長さ、形状又は材質の針先を設けることがで
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るコンタクトプ
ローブ及びその製造方法の第１実施形態を、図１から図
４を参照しながら説明する。これらの図にあって、符号
１はコンタクトプローブ、２は絶縁層、３はコンタクト
ピンを示している。

【００１５】本実施形態のコンタクトプローブ１は、図
１及び図２に示すように、絶縁層２の下面（一方の面）
から複数のコンタクトピン３がエリア電極に対応して二
次元的に配置されて突出しているものであって、ＩＣチ
ップ等の電気的テストのためにメカニカルパーツ（図示
略）等によりプローブカード等のプローブ装置に装着さ
れるものである。

【００１６】上記絶縁層２は、ポリイミド樹脂、シリコ
ンゴムや天然ゴム、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等
の樹脂類等の弾性を有する絶縁性材料で形成されたフィ
ルムであって、弾性率の異なる２つの分割層（第１分割
層４及び第２分割層５）を下面側の弾性率が低くなるよ
うに積層して構成されている。すなわち、下面側の第２
分割層５は、上面（他方の面）側の第１分割層４よりも
弾性率が低い材質を有している。例えば、第１分割層４
は、比較的硬質なポリイミド系樹脂で形成し、比較的軟
質な第２分割層５は、シリコンゴムで形成する。なお、
第１分割層４と第２分割層５とは、図示しない接着剤で
接着されている。

【００１７】また、絶縁層２の上面（他方の面）には、
上記コンタクトピン３に接続するＣｕ（銅）で形成され
たパターン配線６が形成されている。なお、パターン配
線６は、Ｎｉ（ニッケル）等の金属で形成しても構わな
い。上記コンタクトピン３は、Ｎｉ又はＮｉ合金のメッ
キ処理により形成されたもので、その基端部３ａが絶縁
層２を貫通すると共に第１分割層４中と第２分割層５中
との貫通方向が互いにずれて配されている。

【００１８】すなわち、第１分割層４には、上下面に対
して垂直な貫通軸を有する第１貫通孔４ａが形成され、
第２分割層５には、第１貫通孔４ａに連結していると共
に上下面に対して斜めに貫通軸を有する第２貫通孔５ａ
が形成され、これら第１貫通孔４ａ及び第２貫通孔５ａ
内に、コンタクトピン３の基端部３ａが形成されてい
る。さらに、このコンタクトピン３は、上記基端部３ａ
からバンプ状先端部３ｂが下方に突出して形成されてい
る。

【００１９】次に、本実施形態のコンタクトプローブを
用いたＩＣチップ等の測定方法について、図３を参照し
て説明する。

【００２０】上記コンタクトプローブ１をメカニカルパ
ーツを介してプローブカードに取り付けてプローバに挿
着すると共にテスターに電気的に接続し、所定の電気信
号をパターン配線６を介してコンタクトピン３からウェ
ーハ上のＩＣチップＩに送ることによって、該ＩＣチッ
プＩからの出力信号がコンタクトピン３からパターン配
線６を介してテスターに伝送され、ＩＣチップＩの電気
的特性が測定される。

【００２１】上記測定を行う際、コンタクトピン３の先
端をＩＣチップＩの電極パッドに接触させた状態で一定
のオーバードライブを加える。このとき、本実施形態の
コンタクトプローブ１では、絶縁層２において低弾性率
の第２分割層５が下面側に配され、さらにコンタクトピ
ン３の基端部３ａにおける第１分割層４中と第２分割層
５中との貫通方向が互いにずれているので、下方に突出
したコンタクトピン３を貫通方向のずれた方向に移動さ
せる力が発生し、自発的にコンタクトピン３が電極パッ
ド上を横滑りしてスクラブを行う。これによって、確実
なコンタクトを得ることができる。

【００２２】なお、図３は、コンタクトピン３の動きを
分かり易くするためにコンタクトプローブ１側を基準に
して図示したものであり、実際は、コンタクトプローブ
１側を上下させることによりオーバードライブを加え
る。また、第１分割層４及び第２分割層５の弾性率とバ
ンプ状先端部３ｂの突出量とを調整することにより、コ
ンタクトピン３先端の移動量を制御することができる。

【００２３】次に、本実施形態のコンタクトプローブの
製造方法について、工程順に説明する。

【００２４】まず、第１分割層４となる第１樹脂フィル
ム７の上面に、図４の（ａ）に示すように、銅箔で形成
された金属フィルム８を接着し、写真製版技術を用いた
銅エッチングを施して、図４の（ｂ）に示すように、パ
ターン配線（金属ベース層）６を形成する。なお、金属
フィルム８は、銅箔に加えて、Ｎｉ、Ｎｉ合金等でもよ
い。

【００２５】次に、第１樹脂フィルム７の下面からレー
ザ光をパターン配線６下の所定位置にスポット状に照射
して樹脂を蒸発させ、図４の（ｃ）に示すように、第１
貫通孔４ａを形成し、第１分割層４を作製する。なお、
第１貫通孔４ａは、フォトマスクを用いた写真製版技術
により、樹脂をエッチングして形成しても構わない。

【００２６】さらに、上記第１分割層４の下面に、図４
の（ｄ）に示すように、予め第２貫通孔５ａを形成した
フィルム状の第２分割層５を接着剤（図示略）を介して
接着する。この際、第２貫通孔５ａの上部位置が第１貫
通孔４ａ上になるようにして互いに接着する。

【００２７】なお、第２分割層５の第２貫通孔５ａは、
レーザ光を第２分割層５の下面に対して斜めに照射し、
斜め方向に樹脂を蒸発させて形成する、又は小径なドリ
ル等により斜め方向に穿孔して形成しても構わない。

【００２８】また、図５に示すように、第２分割層５を
複数の単位層５ｂの積層によって構成するものとし、各
単位層５ｂに上下面に対して垂直な単位貫通孔５ｃをレ
ーザ光照射等により形成しておき、第１分割層４の下面
に一枚ずつ徐々に単位貫通孔５ｃの位置をずらしながら
接着剤を介して積層し、斜め方向に貫通する第２貫通孔
５ａを形成しても構わない。

【００２９】次に、第１貫通孔４ａ内及び第２貫通孔５
ａ内に、図４の（ｅ）に示すように、Ｎｉ合金の電解メ
ッキ処理によりコンタクトピン３の基端部３ａを形成す
る。さらに、基端部３ａをメッキ処理で形成した後、基
端部３ａ上に続けて電解メッキでバンプ状先端部３ｂを
所定突出量だけ形成し、コンタクトピン３を作製する。

【００３０】このように本実施形態では、コンタクトピ
ン３のバンプ状先端部３ｂが基端部３ａ上にメッキ処理
によりバンプ状に形成されたものであるので、コンタク
トピン３のバンプ状先端部３ｂと基端部３ａとが自己整
合的に位置決めされ、複数のコンタクトピン３のバンプ
状先端部３ｂを同時にかつ高精度に得ることができる。

【００３１】以下、本発明に係るコンタクトプローブ及
びその製造方法の第２実施形態を、図６を参照しながら
説明する。

【００３２】第２実施形態と第１実施形態との異なる点
は、第１実施形態のコンタクトプローブ１が第１貫通孔
４ａに対して斜め方向に貫通軸を有する第２貫通孔５ａ
を第２分割層５に形成しているのに対し、第２実施形態
のコンタクトプローブ１１では、図６に示すように、第
１貫通孔４ａに対して貫通軸が平行にかつずれている第
２貫通孔１５ａを第２分割層１５に形成している点であ
る。

【００３３】すなわち、第２実施形態では、第２貫通孔
１５ａと第１貫通孔４ａとの貫通方向が互いにずれてい
るので、コンタクトピン１３の基端部１３ａにおける第
１分割層４と第２分割層１５との貫通方向が互いにず
れ、第１実施形態と同様に、下方に突出したコンタクト
ピン１３を貫通方向のずれた方向に移動させる力が発生
し、自発的にコンタクトピン１３が電極パッド上を横滑
りしてスクラブさせることができる。

【００３４】以下、本発明に係るコンタクトプローブ及
びその製造方法の第３実施形態を、図７を参照しながら
説明する。

【００３５】第３実施形態と第１実施形態との異なる点
は、第１実施形態のコンタクトプローブ１がコンタクト
ピン３のバンプ状先端部３ｂをメッキ処理により形成し
ているのに対し、第３実施形態のコンタクトプローブ２
１では、図７に示すように、予め成形されたコンタクト
ピン２３の針状先端部２３ｂをメッキ処理で形成された
基端部２３ａに接着する点である。

【００３６】すなわち、第３実施形態では、コンタクト
ピン２３の基端部２３ａまでは第１実施形態と同様に形
成するが、メッキ処理を基端部２３ａまでとし、また、
予め湾曲した針状先端部２３ｂを別個メッキ処理等によ
りＮｉ又はＮｉ合金等で成形しておき、基端部２３ａに
針状先端部２３ｂを加熱融着又は導電性接着剤で接着さ
せることにより、コンタクトピン２３を形成する。した
がって、本実施形態では、予め成形したコンタクトピン
２３の針状先端部２３ｂを基端部２３ａに取り付けるの
で、任意の長さ、形状又は材質の針先を設けることがで
きる。

【００３７】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【００３８】例えば、上記各実施形態では、エリア電極
タイプに対応したコンタクトプローブとしたが、他の電
極パッドの配置、例えばペリフェラルタイプに対応した
ものに適用しても構わない。また、絶縁層を２つの分割
層で構成したが、３以上の分割層で構成しても構わな
い。この場合、下面側ほどその弾性率が低くなるように
設定する。

【００３９】また、上記各実施形態におけるコンタクト
ピンの基端部及び第１実施形態におけるバンプ状先端部
をメッキ処理により形成したが、他の方法により作製し
ても構わない。例えば、スクリーン印刷の手法等により
作製してもよい。なお、上述したように、メッキ処理に
よれば、特に位置決め処理等を行わずとも貫通孔内に自
己整合的にコンタクトピンの基端部が形成できると共
に、バンプ状先端部も基端部上に正確に形成することが
できる利点がある。また、予め２つの分割層にそれぞれ
貫通孔を形成してから接着を行っているが、接着後にレ
ーザ加工により上記貫通孔を形成するようにしてもよ
い。

【００４０】また、上記各実施形態においては、ＩＣ用
コンタクトプローブの製造技術に適用したが、他のもの
に採用しても構わない。例えば、ＩＣチップを内側に保
持して保護し、ＩＣチップのバーンインテスト用装置等
に搭載されるＩＣチップテスト用ソケットに用いるコン
タクトプローブやＬＣＤのテスト用プローブ装置用のコ
ンタクトプローブに適用してもよい。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明のコンタクトプローブ及びコンタクト
プローブの製造方法によれば、絶縁層が、弾性率の異な
る複数の分割層を一方の面側ほど弾性率が低くなるよう
に積層して構成され、コンタクトピンの基端部が絶縁層
を貫通すると共に絶縁層の他方の面に配された分割層中
と前記一方の面側に配された分割層中との貫通方向が互
いにずれるので、オーバードライブ時に、コンタクトピ
ンが自発的に横滑りしてスクラブを行って、確実なコン
タクトを得ることができると共に、エリア電極タイプに
も対応することができる。

【００４２】また、本発明のコンタクトプローブ及びコ
ンタクトプローブの製造方法によれば、コンタクトピン
の基端部が絶縁層に形成された貫通孔内にメッキ処理に
より形成されたものであるので、複数のコンタクトピン
の基端部を同時にかつ高精度に得られ、狭ピッチの電極
配置にも正確に対応させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るコンタクトプローブ及びその製
造方法の第１実施形態において、コンタクトプローブを
示す要部断面図である。

【図２】 本発明に係るコンタクトプローブ及びその製
造方法の第１実施形態において、コンタクトプローブを
示す平面図である。

【図３】 本発明に係るコンタクトプローブ及びその製
造方法の第１実施形態において、オーバードライブ時の
コンタクトピンの動きを示すための要部断面図である。

【図４】 本発明に係るコンタクトプローブ及びその製
造方法の第１実施形態において、製造方法を工程順に示
す要部断面図である。

【図５】 本発明に係るコンタクトプローブ及びその製
造方法の第１実施形態において、他の製造方法によるコ
ンタクトプローブを示す要部断面図である。

【図６】 本発明に係るコンタクトプローブ及びその製
造方法の第２実施形態において、コンタクトプローブを
示す要部断面図である。

【図７】 本発明に係るコンタクトプローブ及びその製
造方法の第３実施形態において、コンタクトプローブを
示す要部断面図である。

【符号の説明】

１、１１、２１ コンタクトプローブ ２ 絶縁層 ３、２３ コンタクトピン ３ａ、２３ａ 基端部 ３ｂ バンプ状先端部 ４ 第１分割層 ４ａ 第１貫通孔 ５ 第２分割層 ５ａ 第２貫通孔 ２３ｂ 針状先端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三島 昭史 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 2G003 AA10 AG04 AG12 AH07 2G011 AA16 AA17 AA21 AB06 AB08 AC02 AC14 AE03 4M106 AA02 BA01 DD01 DD03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁層の一方の面から複数のコンタクト
   ピンが突出しているコンタクトプローブであって、 前記絶縁層は、弾性率の異なる複数の分割層を前記一方
   の面側ほど弾性率が低くなるように積層して構成され、 前記コンタクトピンは、その基端部が前記絶縁層を貫通
   すると共に絶縁層の他方の面に配された前記分割層中と
   前記一方の面側に配された分割層中との貫通方向が互い
   にずれていることを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のコンタクトプローブに
   おいて、 前記コンタクトピンは、その基端部が前記絶縁層に形成
   された貫通孔内にメッキ処理により形成されたものであ
   ることを特徴とするコンタクトプローブ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のコンタクトプローブに
   おいて、 前記コンタクトピンは、その先端部が前記基端部上にメ
   ッキ処理によりバンプ状に形成されたものであることを
   特徴とするコンタクトプローブ。
4. 【請求項４】 請求項２に記載のコンタクトプローブに
   おいて、 前記コンタクトピンは、予め成形された針状の先端部を
   前記基端部に接着したものであることを特徴とするコン
   タクトプローブ。
5. 【請求項５】 絶縁層の一方の面から複数のコンタクト
   ピンが突出しているコンタクトプローブの製造方法であ
   って、 弾性率が異なる複数の分割層を前記一方の面側ほど弾性
   率が低くなるように積層して前記絶縁層を形成する絶縁
   層形成工程と、 前記絶縁層の前記コンタクトピンが配される位置に、前
   記他方の面に配された前記分割層中と前記一方の面側に
   配された分割層中との貫通方向が互いにずれている貫通
   孔を形成する貫通孔形成工程と、 前記貫通孔内に前記コンタクトピンの基端部を形成する
   基端部形成工程と、 前記コンタクトピンの基端部上にコンタクトピンの先端
   部を形成する先端部形成工程とを備えることを特徴とす
   るコンタクトプローブの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のコンタクトプローブの
   製造方法において、 前記絶縁層の他方の面に前記コンタクトピンの材質に被
   着又は結合する材質の金属ベース層を形成するベース層
   形成工程を有し、 前記基端部形成工程は、前記貫通孔内に前記コンタクト
   ピンの基端部をメッキ処理により形成することを特徴と
   するコンタクトプローブの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項５又は６に記載のコンタクトプロ
   ーブの製造方法において、 前記先端部形成工程は、前記基端部形成工程に引き続き
   前記基端部上にメッキ処理により前記先端部をバンプ状
   に形成することを特徴とするコンタクトプローブの製造
   方法。
8. 【請求項８】 請求項５又は６に記載のコンタクトプロ
   ーブの製造方法において、 前記先端部形成工程は、予め成形された針状の前記先端
   部を前記基端部に接着することを特徴とするコンタクト
   プローブの製造方法。