JP2002286759A - プローブおよびその製造方法 - Google Patents

プローブおよびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接触針に、万一、過度の変形が加えられるよ
うな力がかかっても、接触針が折損したり、塑性変形し
たりしないような片持ち梁形式のプローブおよびその製
造方法を提供する。 【解決手段】基板から多数の接触針が片持ち梁形式で突
出した構造のプローブにおいて、接触針の過大なたわみ
を防止する保護板が、接触針から離間して設けられてい
ることを特徴とするプローブ、及び、基板上に凹部を形
成し、この凹部に犠牲層を充填し、この基板上に、前記
犠牲層上から基板上に延びる多数の接触針を形成し、次
いで、犠牲層を除去することを特徴とするプローブの製
造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路装置その
他の電気部品の導通検査などに用いられる接触針が片持
ち梁形式で突出した構造のプローブおよびその製造方法
に関し、詳しくは、その接触針の破損、変形を防止可能
な上記プローブおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のプローブとしては、特開平8−
15318号公報、特開平6−213929号公報や特
開平6−249879号公報等に開示されたものが知ら
れている。これらはいずれも、接触針が基板の端部から
突出しただけの形状のものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この種のプロ
ーブでは検査作業時の操作ミスや、被検査物の変形、例
えばそりなどがあって、接触針を過度に被検査物に押し
当てると、図13、図14に示すように、接触針が過大
度にたわんで、弾性限界応力を越えた力がかかると接触
針が塑性変形してしまうし、破断応力以上の力がかかる
と接触針は折損してしまう。よって、本発明の課題は、
接触針に、万一、過度の変形が加えられるような力がか
かっても、接触針が折損したり、塑性変形したりしない
ような片持ち梁形式のプローブおよびその製造方法を提
供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、基板から多数の接触針が片持ち梁形式で突出した構
造のプローブにおいて、接触針の過大なたわみを防止す
る保護板が、接触針から離間して設けられていることを
特徴とするプローブにあり、さらに基板上に凹部を形成
し、この凹部に犠牲層を充填し、この基板上に、前記犠
牲層上から基板上に延びる多数の接触針を形成し、次い
で、犠牲層を除去することを特徴とするプローブの製造
方法にある。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図1ないし図3は本発明のプローブの第1の例を示す図
である。図1に示すように、基板1の表面上に多数の接
触針2が互いに並列に配設され、接触針2の一端が基板
1から片持ち梁形式で突出した構造となっている。図2
に示すように、基板1の裏面側には保護板3が接触針2
と平行に設けられており、保護板3は、接触針2と、D
の間隔を保って離間し、保護板3の先端は接触針2の先
端より先まで出ている。保護板3を別途基板1の裏面に
張り付けて上記の構造にしてもよいが、図2では基板1
の裏面が延在して保護板3を形成している例を示す。基
板1としては、ガラス板、セラミック板、合成樹脂板、
シリコン板、金属板など、いずれも用いることができ
る。金属板など、導電性の基板を用いる場合は、接触針
が設けられる面に絶縁層を設ける。保護板3を基板1と
は別個に設ける場合は保護板としても上記のような板の
いずれをも用いることができる。このようなプローブの
接触針2を被検査物4に押し当てた状態を図3に示す。
プローブが上記のような構造であれば、接触針2が万一
過大な力で被検査物4に押し当てられて、たわんでも、
接触針2が保護板3にあたった後は保護板3で支えら
れ、接触針2はそれ以上曲がることはない。
【0006】図4には、本発明の他の例を示す。この例
では保護板3の基板1に近い部分の中央部に窓5を開け
て、プローブを押し当てたときの状況を観察できるよう
になっている。図5には、保護板3の先端に突起を設
け、接触針が被検査物に押し当てられる前、あるいは過
度にたわむ前に保護板先端の突起が被検査物に接触する
ようにした例である。図6には、保護板3の接触針側の
面に接触針2がたわんで保護板3にあたるときに接触針
2が形成する形状に沿った窪み6が形成され、接触針2
が1点ではなく、面で保護板3に接触するようにした例
が示されている。図7には、接触針2の長さが保護板3
の長さよりも長く、接触針の先端が保護板先端より先に
出ている例が示されている。
【0007】上記いずれの例でも、接触針2がたわんで
保護板3に接触した時点での針の変形歪みが針の材料の
破断限界応力時の歪み以下であり、かつ、弾性限界応力
時の歪み以下であるようにすれば、万一、接触針2に過
大な力がかかったときでも従来例のように折損したり塑
性変形したりすることはない。これは、保護板3と接触
針2の離間距離Dを適切に設定することにより達成でき
る。破断応力と降伏応力(弾性変形限界応力)とを比較
すると、通常、降伏応力≦破断応力なので、接触針が折
損も塑性変形もしないという条件での最大変位は、降伏
応力がかかったときの変位に相当することになる。従っ
て、片持ち梁の最大変位をH、梁の長さをL、梁のヤン
グ率をE、厚みをt、降伏応力をσとしたとき、梁が許
される最大変位(許容最大変位)は H=(2/3)・σ・L2/(Et) で表される。梁のヤング率、降伏応力は素材により異な
るので、接触針を構成する素材、接触針の形状に合わせ
て上記のHを求め、接触針と保護板の離間距離Dをその
H以下になるように設定すればよい。
【0008】ちなみに、いくつかの接触針における上記
Dの許容範囲の例を示す。 接触針材料 ヤング率 長さ 厚み 破断強度 降伏応力 D Pa mm mm Pa Pa mm Fe薄膜 206×109 1.0 0.03 1910×106 1760×106 <0.19 Ni薄膜 199×109 1.0 0.03 1690×106 1470×106 <0.16 Si薄膜 172×109 1.0 0.03 930×106 930×106 <0.12
【0009】また、本発明のプローブとしては、図8、
図9に示すように、少なくとも保護板の接触針側の表面
に電極7を配し、接触針が保護板に接触したときにはこ
の電極に接触して回路が形成され、その回路上に導通検
出装置を設けて接触針2と保護板3の接触を検出可能と
したプローブであってもよい。図8の状態では回路を形
成せず、図9のように、接触針2がたわんで保護板上の
電極7に接触したときに回路が形成される。この導通検
出装置は、接触針2と保護板上の電極7が接触したとき
にのみ回路が形成され、その回路が形成したことを判別
できるものであればどのようなものも用いることがで
き、例えば、電圧計や電流計を用いることができる。保
護板に設けた電極からの信号の取り出しは電極の接触針
側の面からでもよく、側部からであってもよい。また電
極を設けた部分の保護板に貫通孔を設け、その貫通孔に
金属などを充填することにより導通孔とし、その導通孔
を経由して保護板裏面から取り出してもよい。
【0010】電極7は接触針2がたわんで保護板3に接
触する部分にあればよいが、保護板3の接触針側全面に
あってもよい。また、図10(a)に示すように、接触
針側の保護板3および基板1の双方の全面に設けられて
いてもよい。また、保護板3自体が導電性のものであっ
てもよく、保護板3と基板1が一体化されていて、それ
が導電性のものであってもよい。基板まで電極が設けら
れている場合や、基板が導電性のものである場合は、こ
の電極あるいは導電性基板と接触針の間に絶縁層9を設
けて、この部分では導通しないようにする。なお、図1
0(a)の例では、基板と保護板との間が斜面となって
いる例であり、このような形状は、電極を設けた場合の
みに限られず、本発明のいずれのプローブの場合にもこ
の形状を採用することができる。また、図10(b)、
(c)に示すように、保護板が基板側から保護板先端に
向けて厚みが薄くなって斜面を形成して、その分、接触
針から離れる形状になっていてもよい。その斜面のスタ
ートが、(b)のように接触針と接触する位置から始ま
っていてもよく、(c)のように基板厚み方向中間から
始まっていてもよい。
【0011】本発明のプローブは保護板を設けているた
め、接触針が過度にたわむことがなく、従って、折損や
塑性変形する心配もない。とくに、保護板の先端が接触
針の先端より先に出ているものは、接触針を確実に保護
できる硬化もある。接触針の先端が保護板先端より出て
いるものは、接触針の変位を大きくとることが可能とな
る。また、保護板に電極を設けたものは接触針の保護板
への接触を電気的に検知できるので、それ以上強く被検
査物に接触針を抑える必要がないことがわかり、接触針
や被検査物を傷めることが少なくなるという特徴を有す
る。
【0012】次に、本発明のプローブの製造方法につき
説明する。基板1の一方の端を所定の深さ、幅で切り欠
き、凹部10を形成する。この凹部は、基板の途中から
始まり、基板の端まで凹部が続いた状態の形状と四、図
1〜図10に見られるように種々の形状をとりうるもの
である。この凹部10の深さは前記のD、すなわち接触
針として形成される梁の素材及び形状に応じた許容最大
変位Hより小さい値とする。保護板の接触針側の面に電
極を設ける場合は、切り欠き幅から電極の厚さを引いた
値がDであればよい。この切り欠きは、基板の材質に応
じて、レーザー加工、サンドブラスト、切削加工や、エ
ッチング、ミリングなどを適宜採用すればよい。
【0013】次いでこうして設けた凹部10に下記に示
すような材料を充填して犠牲層11を形成する。犠牲層
11に基板表面よりくぼんだ部分が存在しないように犠
牲層11が基板1より盛り上がり気味になるように犠牲
層11を形成する。充填後の状態を図11に示す。犠牲
層11を形成する材料としては銅、クロムなどの金属、
アルミナ、あるいは鉛、錫、インジウム等の低融点金
属、ポリエステル樹脂などの溶剤可溶性あるいは分解性
樹脂などを用いることができる。次いで犠牲層を設けた
表面全体を研磨して、表面全体が平坦になるようにし、
かつ、犠牲層11が凹部10にのみ残り、その他の部分
は基板1が露出しているようにする。
【0014】次いで、この犠牲層11と基板1からなる
表面全面に金属をスパッタして、メッキ下地層12を形
成する。メッキ下地層を形成する金属としては、クロ
ム、銅、ニッケル等の金属、これら同士の合金、あるい
はこれらとコバルト、鉄、タングステンなどの金属との
合金等を例示できる。このメッキ層の上に、形成される
多数の接触針が互いに並列になるように配設され、か
つ、それぞれの接触針が基板1と犠牲層にまたがって延
在するようなパターンを形成するよう、レジストを用い
て不要部分を覆い、接触針を形成する金属を電気メッキ
する。この金属としてはNi、Ni−W、Ni−Fe等
の金属であり、メッキ下地層に親和性を有し、接触針と
して適した硬度、剛性、弾性を有するものが用いられ
る。メッキの厚みとしては10〜80μm程度とするこ
とが好ましい。
【0015】次いでレジストを溶解あるいはアッシング
して除去し、露出しているメッキ下地層を例えばミリン
グにより除去する。こうして基板1と犠牲層11にまた
がって延在している接触針2を有し、裏面側の基板が延
長して保護板3を形成している基板が得られる。この状
態を図12に示す。この不要部分(図12における破線
部分)及び犠牲層11を除去することにより本発明のプ
ローブを得ることができる。不要部分の除去は、レーザ
ー加工、切断、研磨、エッチングなどを採用することが
できる。犠牲層の除去は、銅やクロムなどの金属の場合
はエッチング、低融点金属の場合は溶融除去、有機物の
場合は溶解や加水分解、アッシング等で除去することが
できる。
【0016】
【発明の効果】本発明のプローブは保護板を設けている
ため、接触針が過度にたわむことがなく、従って、接触
針が折損や塑性変形する心配もない。また、保護板に電
極を設けたものは接触針の保護板への接触を電気的に検
知できるので、それ以上強く被検査物に接触針を抑える
必要がないことがわかり、接触針や被検査物を傷めるこ
とが少なくなるという特徴を有する。本発明のプローブ
の製造方法によれば、容易に本発明のプローブを得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のプローブの一例を示す斜視図であ
る。
【図2】 本発明のプローブの一例を示す断面図であ
る。
【図3】 プローブを被検査物に押しつけた状態を示す
断面図である。
【図4】 本発明のプローブの他の例を示す断面図であ
る。
【図5】 本発明のプローブの他の例を示す断面図であ
る。
【図6】 本発明のプローブの他の例を示す断面図であ
る。
【図7】 本発明のプローブの他の例を示す断面図であ
る。
【図8】 本発明のプローブの他の例を示す断面図であ
る。
【図9】 プローブを被検査物に押しつけた状態を示す
断面図である。
【図10】(a)、(b)、(c)のいずれも本発明の
プローブの他の例を示す断面図である。
【図11】 凹部に犠牲層を形成する材料を充填した状
態を示す断面図である。
【図12】 基板上から犠牲層上にかけて接触針を形成
した状態を示す図である。
【図13】 接触針が片持ち梁形式で突出した構造のプ
ローブの従来例を示す断面図である。
【図14】 接触針が片持ち梁形式で突出した構造のプ
ローブの従来例を示す断面図であり、破断応力以上の力
がかかって、接触針が折損した状態を示す。
【符号の説明】
1:基板、 2:接触針、 3:保護板、 4:被検査
物、 5:窓、6:窪み、 7:電極、 9:絶縁層、
10:凹部、11:犠牲層、12:メッキ下地層、
13:保護板先端

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板から多数の接触針が片持ち梁形式で
    突出した構造のプローブにおいて、接触針の過大なたわ
    みを防止する保護板が、接触針から離間して設けられて
    いることを特徴とするプローブ。
  2. 【請求項2】 保護板が、接触針を支持している基板の
    一部が延長して形成されてなるものであることを特徴と
    する請求項1記載のプローブ。
  3. 【請求項3】 保護板先端の基板からの距離が、接触針
    の突出長さより長いことを特徴とする請求項1または2
    記載のプローブ。
  4. 【請求項4】 接触針がたわんで保護板に接触した時点
    での針の変形歪みが針の材料の弾性限界応力時の歪み以
    下であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか
    に記載のプローブ。
  5. 【請求項5】 保護板の先端部位を導電性とし、この先
    端部位と接触針との接触を電気的に検出する回路を設け
    たことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載
    のプローブ。
  6. 【請求項6】 基板上に凹部を形成し、この凹部に犠牲
    層を充填し、この基板上に、前記犠牲層上から基板上に
    延びる多数の接触針を形成し、次いで、犠牲層を除去す
    ることを特徴とするプローブの製造方法。
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