JP2003194847A - コンタクトプローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボール状電極の表面の絶縁膜を破って確実に
導通を確保することができ、なおかつ、ボール状電極を
もぎ取ったり過剰に傷つけたりすることのないコンタク
トプローブを提供する。 【解決手段】 コンタクトプローブ８０は、ボール状電
極を有する被測定物に接触させるための先端部１を備
え、先端部１は、そのさらに先端において上記ボール状
電極を内部に受け入れながら上記ボール状電極に接触す
るために設けられた凹部１０を有する。凹部１０は、上
記ボール状電極に当接することによって上記ボール状電
極に向かう向きの先端部１の変位を抑止するための底部
１１と、上記ボール状電極にキズをつけて接触するため
に側部に設けられた少なくとも１つの突起としての爪１
２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスな
どの電気検査を行なうためのコンタクトプローブに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスなどの回路やパッケージ
ングの電気的検査は、一般に、多数のコンタクトプロー
ブを備えた検査装置を用いて行われている。このコンタ
クトプローブの１本１本の構造としては、ＬＩＧＡ（Li
thographie Galvanoformung Abformung）法によって形
成可能なものが提案されている。これは、たとえば、特
願２０００−１６４４０７号（整理番号１０００４６
２）に説明されているように一定パターンのマスクを用
いて、リソグラフィとメッキによって形成するものであ
る。

【０００３】検査において、確実に電気的接触を確保す
るためには、被測定物の表面に形成された自然酸化膜や
レジスト残留物などの絶縁膜を破ってその下に隠れた電
極材料と導通を確保する必要がある。絶縁膜を破るため
にはコンタクトプローブの先端部は一般に尖ったものと
される。後述するいわゆるＰＯＧＯ（Ｒ）ピン（ポゴピ
ン）タイプのコンタクトプローブ（図１１参照）は、そ
の代表的なものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】被測定物としての電極
は、平面的なものとは限らず、ボール状の場合がある。
たとえば、図１０に示すＢＧＡ（Ball Grid Array）パ
ッケージ３０においては、ＢＧＡ基板３１の下面に配列
されたはんだボール３２に接触して測定を行なう必要が
ある。従来、このようなはんだボール３２に対する検査
においては、いくつかのコンタクトプローブが提案され
ている。これらのコンタクトプローブとその問題点につ
いて以下述べる。

【０００５】まず第１の従来技術として、図１１に示す
ような、いわゆるＰＯＧＯ（Ｒ）ピン（ポゴピン）タイ
プのコンタクトプローブ１００が用いられていた。コン
タクトプローブ１００においては、被測定物に接触させ
るための先端部１２１は、スプリング部１２２を介して
円柱形の支持部１２３に対して接続されている。コンタ
クトプローブ１００は機械加工によって製作されたもの
であり、先端部１２１および支持部１２３は基本的に円
柱形であり、先端部１２１の上端部は円錐形をしてい
る。スプリング部１２２は、コイルばねからなる。この
ようなコンタクトプローブ１００を用いて、図１１の矢
印に示すようにはんだボール３２に対して真下から先端
部１２１を突き刺す動作を行ない、先端部１２１の円錐
形部分によってはんだボール３２の表面に形成された絶
縁膜を突き破り、はんだボール３２との導通を確保して
いた。

【０００６】しかし、このようなコンタクトプローブ１
００では、測定後のはんだボール３２に、図１２に示す
ような凹み２１が残る。このような凹み２１を有するは
んだボール３２を配線基板３４上のパッド電極３３には
んだ付けしようとした場合、図１３に示すようになる。
すなわち、凹み２１は、はんだボール３２とパッド電極
３３との間に挟まれて密閉空間となる。この状態ではん
だ付けのために加熱されることにより、密閉された凹み
２１内の空気が膨張し、はんだボール３２が破裂すると
いう、いわゆるポップコーン現象が起こりうる。そのた
め、接続不良が生じるという問題点があった。

【０００７】第２の従来技術として、図１４に示すよう
なコンタクトプローブ１０１も提案されていた。このコ
ンタクトプローブ１０１は、ピンセットのように開閉可
能なアーム１１４を備え、アーム１１４の先端に互いに
対向する向きに爪１１２を設けたものである。コンタク
トプローブ１０１を用いる場合、まず、図１４の矢印の
向きに上昇させた後に、図１５に示すように、アーム１
１４を閉じる向きに移動させ、はんだボール３２の側方
から爪１１２を食い込ませる。その結果、はんだボール
３２表面の絶縁膜は破られ、コンタクトプローブ１０１
とはんだボール３２との導通は確保される。

【０００８】しかし、このコンタクトプローブ１０１に
おいては、はんだボール３２の直径に対してアーム１１
４の閉じる動きをどの程度行なえばよいかの調整が困難
であった。仮にアーム１１４が閉じる量が小さすぎれ
ば、爪１１２が十分食い込まない。逆に、アーム１１４
が閉じる量が大きすぎれば、爪１１２が深く食い込みす
ぎてはんだボール３２を破損したり抜けなくなったりす
る。爪１１２が深く食い込みすぎて抜けなくなった場
合、コンタクトプローブ１０１がはんだボール３２から
離脱して下降しようとするときに、爪１１２がはんだボ
ール３２に食いついたままの格好であるので、はんだボ
ール３２はコンタクトプローブ１０１によってＢＧＡ基
板３１からもぎ取られてしまうという問題点があった。
また、コンタクトプローブ１０１においては、アーム１
１４を開閉させる必要があるため、機構が複雑になると
いう問題点もあった。

【０００９】第３の従来技術として、図１６に示すよう
なコンタクトプローブ１０２も提案されていた。このコ
ンタクトプローブ１０２は、先端部が円筒形を有してお
り、円筒形の先端は、鋭利な刃部１１５を形成してい
る。コンタクトプローブ１０２の使用時には、図１６の
矢印に示すように、はんだボール３２に向けて円筒形の
部分を上昇させる。その結果、図１７に示すように、刃
部１１５がはんだボール３２表面の絶縁膜を突き破って
刺さり、コンタクトプローブ１０２とはんだボール３２
との導通は確保される。

【００１０】しかし、コンタクトプローブ１０２のよう
な円筒形を有するものは、高精度に製作することが困難
であった。仮に、はんだボール３２の直径に比べて刃部
１１５の直径がある程度以上大きくなっていると、図１
８に示すように、刃部１１５がはんだボール３２に刺さ
らずに、はんだボール３２がコンタクトプローブ１０２
の円筒形の内部に嵌まり込んでしまう場合がある。この
場合、はんだボール３２表面の絶縁膜が破られないので
測定が正確に行なえないという問題点があった。さら
に、このように嵌まり込んでしまった場合、コンタクト
プローブ１０２の離脱時にはんだボール３２はコンタク
トプローブ１０２によってＢＧＡ基板３１からもぎ取ら
れてしまうおそれがあるという問題点があった。

【００１１】そこで、本発明は、はんだボールなどのよ
うなボール状電極が測定対象であっても、ボール状電極
の表面の絶縁膜を破って確実に導通を確保することがで
き、なおかつ、ボール状電極をもぎ取ったり過剰に傷つ
けたりすることのないコンタクトプローブを提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に基づくコンタクトプローブは、ボール状電
極を有する被測定物に接触させるための先端部を備え、
上記先端部は、そのさらに先端において上記ボール状電
極を内部に受け入れながら上記ボール状電極に接触する
ために設けられた凹部を有し、上記凹部は、上記ボール
状電極に当接することによって上記ボール状電極に向か
う向きの上記先端部の変位を抑止するための底部と、上
記ボール状電極にキズをつけて接触するために側部に設
けられた少なくとも１つの突起とを有する。この構成を
採用することにより、このコンタクトプローブをボール
状電極に押しつけた場合、突起がボール状電極の側部を
引っかくようにして表面の絶縁膜を破って食い込むの
で、測定に必要な導通が確保されるが、この際に凹部の
底部がボール状電極の下部に当接するので爪が過剰に食
い込むことは防止される。したがって、過大なバリが形
成されて隣接するボール状電極との間でショートを引き
起こすといったことや、深く刺さりすぎて抜けなくなる
といったことを回避できる。

【００１３】上記発明において好ましくは、上記突起
は、上記凹部の開口部の中心から上記凹部の底部の中心
を見る向きから４５°以上９０°以下の角度だけ側方に
ずれた位置にある。この構成を採用することにより、ボ
ール状電極に対して適度な距離だけスクラブすることが
でき、なおかつポップコーン現象を防止できる。

【００１４】上記発明において好ましくは、上記突起の
根元から先端までの高さは、上記ボール状電極の半径の
１／４以下である。この構成を採用することにより、突
起がボール状電極内に食い込む量を一定以下に抑えるこ
とができ、バリが過大に形成されてショートなどの問題
を引き起こすことを防止できる。

【００１５】上記発明において好ましくは、支持および
電極取出しのための支持部と、スプリング部とをさらに
備え、上記先端部は上記スプリング部によって上記支持
部に接続されており、上記先端部、上記スプリング部お
よび上記支持部は一体形成されている。この構成を採用
することにより、コンタクトプローブは、ＬＩＧＡ法に
よって容易に高精度に製作可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１） （構成）図１、図２を参照して、本発明に基づく実施の
形態１におけるコンタクトプローブについて説明する。
コンタクトプローブ８０は、図１に示すように、先端部
１、スプリング部２および支持部３を備える。先端部１
は、はんだボールなどのボール状電極を有する被測定物
に接触させるためのものであり、その形状について詳し
くは後述する。先端部１は、スプリング部２を介して支
持部３につながっている。このコンタクトプローブ８０
は、ＬＩＧＡ（Lithographie Galvanoformung Abformun
g）法によって一体的に形成されている。ＬＩＧＡ法に
よるコンタクトプローブの製造方法とは、たとえば、特
願２０００−１６４４０７号に開示されているように、
基材の表面にレジスト膜を形成し、リソグラフィによっ
てレジスト膜を所望のパターンに加工し、めっきを行な
うことでレジスト膜のない部分に金属層を形成し、最終
的にこの金属層の部分だけを取り出してコンタクトプロ
ーブとするものである。このようにして製造した場合、
図１に示したコンタクトプローブ８０のように、一定の
平面的パターンにほぼ均一に厚みを持たせた形状とな
る。したがって、このようにして製造したコンタクトプ
ローブでは、先端部１、根元部３においても、従来の機
械加工で製作したコンタクトプローブのような円柱形で
はなく、基本的に四角柱となる。

【００１７】図１に示したコンタクトプローブ８０の先
端部１の拡大平面図を図２に示す。先端部１は、そのさ
らに先端に凹部１０を有する。凹部１０は台形に凹んだ
形をしているので凹部１０の内面中央には、平坦な底部
１１がある。底部１１は、測定対象であるボール状電極
に当接することによってボール状電極に向かう向きの先
端部１の変位を抑止するためのものである。すなわち、
底部１１はストッパの役割を果たす。凹部１０の側方の
斜面にはいずれも突起である爪１２が突出している。コ
ンタクトプローブ８０は、ＬＩＧＡ法によって一体的に
形成されるものであるので、爪１２も含めて一体形成が
可能である。

【００１８】（作用・効果）このコンタクトプローブを
使用した場合について図３を参照して示す。図３は、Ｂ
ＧＡ基板３１の下面に配置されたボール状電極であるは
んだボール３２を測定対象としたものである。先端部１
を矢印の向きに押し当てることにより、はんだボール３
２は、凹部１０に受け入れられ、爪１２がはんだボール
１２に食い込む。ただし、はんだボール３２は底部１１
に当接して止まるため、爪１２ははんだボール３２に対
して一定以上に深く食い込むことはない。

【００１９】ここで、コンタクトプローブ８０に対する
比較例として、上述の底部１１、すなわち、ストッパと
しての底部１１がない場合を考える。この場合、たとえ
ば、図４に示すコンタクトプローブ１０３のように、開
閉しない固定された棒状または板状の部材の先端に内側
向きに爪１１２が設けられた形が考えられる。このコン
タクトプローブ１０３を図４の矢印に示すようにはんだ
ボール３２に向かって進行させると、やがて爪１１２が
はんだボール３２に食い込む。しかし、ストッパとして
の底部１１がなく、爪１１２の食い込む量はコンタクト
プローブ１０３の進行する距離だけで決まるため、爪１
１２がはんだボール３２に過剰に食い込むといった事態
が起こりやすくなる。しかも、この場合、爪１１２は、
爪１１２の長手方向に刺さるのではなく、爪１１２の側
面をはんだボール３２に押し当ててはんだボール３２の
材料を押しずらすようにして食い込むので、図５に示す
ようにバリ３５が形成されやすくなる。しかも、コンタ
クトプローブ１０３が離脱する際には、バリ３５は引き
戻されずにそのまま放置される。残されたバリ３５があ
る程度以上大きい場合、はんだボール３２は元々狭いピ
ッチで配列されているので、図６に示すように互いに隣
接するはんだボール３２のバリ３５同士が接触してしま
い、ショートを引き起こすという問題点がある。

【００２０】ここで、図１〜図３を参照して説明したよ
うなコンタクトプローブ８０であれば、ストッパの役割
を果たす底部１１があるので、爪１２がはんだボール３
２に過剰に食い込むといった事態を防止できる。したが
って、仮にバリを生じたとしても過大なものにはなら
ず、ショートを防止できる。

【００２１】なお、爪１２は、凹部１０の底部１１では
なく側面に設けられているので、爪１２は先端部１の進
行に伴ってはんだボールに引っかくようにして表面の絶
縁膜を削り取りながら食い込む。したがって、いわゆる
スクラブを行なって導通を確保することができる。その
結果、はんだボール側に凹みができるのは、はんだボー
ルの最下部ではなくやや側方にずれた位置になるので、
凹みがポップコーン現象を引き起こすことは回避でき
る。

【００２２】凹部の形状については、図１〜図３に示し
た例では、平坦な底面と平坦な斜面とに囲まれた略台形
の凹部１０としたが、凹部の形状はこれに限らない。た
とえば、図７に示すように円弧の形状の凹部１０ｈとし
てもよい。この場合、図８に示すように凹部１０ｈの最
奥部が底部１１ｈとしてストッパの役割を果たす。

【００２３】なお、いずれの形状の凹部にしても、爪１
２については、ここでは、左右に対称に１本ずつの合計
２本の例を前提に説明しているが、左右対称に設けるも
のに限らない。また、爪の合計本数は１本以上であれば
他の本数であってもよい。

【００２４】次に、図９を参照して、凹部１０内におけ
る爪１２の位置について説明する。突起としての爪１２
の位置は、凹部１０の開口部の中心Ｏから凹部１０の底
部の中心Ａを見る向きからθだけ側方にずれた位置Ｂと
して表すことができる。ただし、θは常に正の値となる
ように各爪ごとに回転座標の向きをとる。発明者らが検
討したところ、このθが４５°以上９０°以下の角度で
ある場合に良い効果が得られることがわかった。４５°
より小さければ、はんだボール３２に対して爪１２が真
下から刺さる格好に近くなるので、ポップコーン現象を
引き起こすおそれがあり、９０°より大きければ、はん
だボール３２に対して不必要に長い距離をスクラブする
こととなる。θが４５°以上９０°以下であれば、はん
だボール３２に対して適度な距離だけスクラブすること
ができ、なおかつポップコーン現象を防止できる。

【００２５】一方、発明者らの検討によれば、突起とし
ての爪１２の根元から先端までの高さＨは、はんだボー
ル３２の半径の１／４以下であるときに特に効果がある
ことがわかった。高さＨが測定対象物のボール状電極で
あるはんだボール３２の半径の１／４より大きくなる
と、はんだボール内に食い込む量が不必要に増え、バリ
の問題をもたらすが、高さＨがはんだボール３２の半径
の１／４以下であれば、バリの問題を抑制することがで
きる。

【００２６】図９では、台形の凹部１０を例にとって説
明したが、図７に示したような円弧形の凹部１０ｈにお
いても同様である。さらに他の形状の凹部においても同
様である。

【００２７】このコンタクトプローブはＬＩＧＡ法によ
って一体形成するものであるので、従来の機械加工によ
るものとは異なり、このような爪の位置、向き、本数な
どは、容易に高精度に製作することができる。

【００２８】なお、今回開示した上記実施の形態はすべ
ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の
範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって
示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での
すべての変更を含むものである。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、先端部の凹部内に所定
の突起および底部を有するため、突起がボール状電極の
側部を引っかくようにして表面の絶縁膜を破って食い込
むことができ、測定に必要な導通が確保される一方、凹
部の底部がボール状電極の下部に当接するので、爪が過
剰に食い込むことは防止される。したがって、過大なバ
リが形成されて隣接するボール状電極との間でショート
を引き起こすといったことや、深く刺さりすぎて抜けな
くなるといったことを回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に基づく実施の形態１における第１の
コンタクトプローブの斜視図である。

【図２】 本発明に基づく実施の形態１における第１の
コンタクトプローブの先端部の拡大平面図である。

【図３】 本発明に基づく実施の形態１における第１の
コンタクトプローブを用いてはんだボールに対して測定
を行なう様子の断面図である。

【図４】 実施の形態１において、比較例としたコンタ
クトプローブの使用状況の第１の説明図である。

【図５】 実施の形態１において、比較例としたコンタ
クトプローブの使用状況の第２の説明図である。

【図６】 実施の形態１において示したバリ同士が接触
した状態の正面図である。

【図７】 本発明に基づく実施の形態１における第２の
コンタクトプローブの先端部の拡大平面図である。

【図８】 本発明に基づく実施の形態１における第２の
コンタクトプローブを用いてはんだボールに対して測定
を行なう様子の断面図である。

【図９】 本発明に基づく実施の形態１における第１の
コンタクトプローブの爪の位置についての説明図であ
る。

【図１０】 一般的なＢＧＡパッケージの正面図であ
る。

【図１１】 従来技術に基づく第１のコンタクトプロー
ブの使用例の説明図である。

【図１２】 従来技術に基づく第１のコンタクトプロー
ブの使用した後のはんだボールの断面図である。

【図１３】 従来技術に基づく第１のコンタクトプロー
ブの使用した後のはんだボールをはんだ付けしようとす
る状態の断面図である。

【図１４】 従来技術に基づく第２のコンタクトプロー
ブの使用例の第１の説明図である。

【図１５】 従来技術に基づく第２のコンタクトプロー
ブの使用例の第２の説明図である。

【図１６】 従来技術に基づく第３のコンタクトプロー
ブの使用例の第１の説明図である。

【図１７】 従来技術に基づく第３のコンタクトプロー
ブの使用例の第２の説明図である。

【図１８】 従来技術に基づく第３のコンタクトプロー
ブを使用してはんだボールが円筒形部分の内部に嵌まり
こんだ状態の断面図である。

【符号の説明】

１，１２１ 先端部、２，１２２ スプリング部、３，
１２３ 支持部、１０，１０ｈ 凹部、１１，１１ｈ
底部、１２，１１２ 爪、２１ 凹み、３０ＢＧＡパッ
ケージ、３１ ＢＧＡ基板、３２，３２ｎ はんだボー
ル、３３ パッド電極、３４ 配線基板、３５ バリ、
８０，１００，１０１，１０２，１０３ コンタクトプ
ローブ、１１４ アーム、１１５ 刃部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボール状電極を有する被測定物に接触さ
   せるための先端部を備え、 前記先端部は、そのさらに先端において前記ボール状電
   極を内部に受け入れながら前記ボール状電極に接触する
   ために設けられた凹部を有し、 前記凹部は、前記ボール状電極に当接することによって
   前記ボール状電極に向かう向きの前記先端部の変位を抑
   止するための底部と、前記ボール状電極にキズをつけて
   接触するために側部に設けられた少なくとも１つの突起
   とを有する、コンタクトプローブ。
2. 【請求項２】 前記突起は、前記凹部の開口部の中心か
   ら前記凹部の底部の中心を見る向きから４５°以上９０
   °以下の角度だけ側方にずれた位置にある、請求項１に
   記載のコンタクトプローブ。
3. 【請求項３】 前記突起の根元から先端までの高さは、
   前記ボール状電極の半径の１／４以下である、請求項１
   または２に記載のコンタクトプローブ。
4. 【請求項４】 支持および電極取出しのための支持部
   と、スプリング部とをさらに備え、前記先端部は前記ス
   プリング部によって前記支持部に接続されており、前記
   先端部、前記スプリング部および前記支持部は一体形成
   されている、請求項１から３のいずれかに記載のコンタ
   クトプローブ。