JP2003322663A - プローブ及びプローブの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面の金属にできるだけピンホールが形成さ
れないようにして表面が酸化されにくくし、接触抵抗値
を低減して、ハンダ転写発生の抑制の向上を図る。 【解決手段】 棒状の銅合金製の基体１０に下地金属１
１としてのニッケルを無電解メッキして基体表面に１μ
ｍ〜３μｍの厚さのニッケルを形成せしめ、下地金属１
１に表面金属１２としての金を電解メッキして下地金属
１１表面に１μｍ〜３μｍの厚さの金を形成せしめ、こ
の表面金属メッキ工程において、電解メッキを行なうた
めの金メッキ液に平均粒子径ＤをＤ＝０．１μｍ〜０．
３μｍとする酸化チタンの粒子を数ＶＯＬ％懸濁させ、
電解メッキ後の金に酸化チタンを分散せしめ、この表面
金属メッキ工程後に、３００℃〜３５０℃の温度で所定
時間熱処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路デバイス
等のハンダボールに接触させられて電気的検査を行なう
ためのプローブ及びプローブの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、集積回路デバイスにおいては、
半導体の進歩に伴い製造される形状は著しく小型化さ
れ、品質確認の実施に用いられる検査素子も小型化され
ている。パッケージには所謂「ＤＩＰ」といわれるタイ
プから、所謂「ＳＯＰ」，「ＢＧＡ」，「ＣＳＰ」，
「μＢＧＡ」といわれるタイプに変化してきている。特
に、「ＳＯＰ」から「ＢＧＡ，ＣＳＰ，μＢＧＡ」への
変化は、外部接合の形状が「リード端子」から「ハンダ
ボール」へ変化し、この接点に導通端子を接触させて検
査する端子（素子）が大きく変化してきている。

【０００３】そして、チェッカープローブ、コンタクト
プローブ、スプリングプローブ等といわれる装置によ
り、導通検査が行なわれている。例えば、図５に示すよ
うに、スプリングプローブ装置Ｓの例で説明すると、こ
の装置Ｓは、プランジャ型であり、シリンダ２内にスプ
リング３で付勢されたプローブＰ及び検査機器１側のロ
ッド４を設け、集積回路（半導体）デバイスＤのハンダ
ボールＢ上にプローブＰを接触させ、スプリング３の付
勢力により加圧状態で導通状態にし、検査機器１へ信号
を伝達して、目的とされる内容の判定を実施している。

【０００４】このような現在使用されている集積回路デ
バイス用のチェッカープローブ、コンタクトプローブ、
スプリングプローブ等のプローブＰは導電性等において
表面処理仕上げが重要なポイントになり、このため接触
抵抗に優れている種々の金属を例えば銅合金からなる基
体にメッキにより表面処理して製造されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のプローブにあっては、図６に示すように、ハンダ
ボールＢとの接触部分においてハンダがプローブＰに付
着（転写）する現象が生じ、この付着したハンダは、導
通状態を維持することを妨げる要因となり、検査品質の
著しい劣化の状態になる。そのため、使用状況ではプロ
ーブＰは、使用頻度でメッキ金属の接触抵抗が大きくな
り、微調整の修正ができなくなった場合を交換時期と判
断されている。

【０００６】即ち、プローブＰには、接触するデバイス
ＤのハンダボールＢのフラックス、錫、ハンダが転写さ
れ、時には錫金化合物を形成し、機能を果たさなくな
る。接触抵抗が大きくなる原因を追求していくと、表面
処理の段階でピンホールが多数あると表面が酸化されや
すくなり、接触抵抗値が上がると考えられる。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、表面の金属にできるだけピンホールが形成
されないようにして表面が酸化されにくくし、接触抵抗
値を低減して、ハンダ転写発生の抑制の向上を図ったプ
ローブ及びプローブの製造方法を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るための本発明のプローブは、集積回路デバイス等のハ
ンダボールに接触させられて電気的検査を行なうための
プローブにおいて、棒状の金属製の基体と、該基体にメ
ッキされた下地金属と、該下地金属にメッキされた表面
金属とを備え、該表面金属を金で構成した構成としてい
る。これにより、プローブには、ハンダボールのフラッ
クス、錫、ハンダが転写されようとしても、金メッキに
より、ピンホールがほとんど形成されないので、表面が
酸化されにくく、接触抵抗値が略一定に推移することに
起因して、ほとんど転写することが抑止される。

【０００９】そして、必要に応じ、上記金に酸化チタン
の粒子を分散させた構成としている。これにより、分散
された酸化チタンの存在により、腐食電位が分散化さ
れ、経時的変化が極めて少なく、より一層、確実にハン
ダの転写を抑止することができる。また、必要に応じ、
上記下地金属をニッケルで構成している。ニッケルは表
面金属の金との相が良く、熱処理により、下地金属のニ
ッケルと表面金属の金との境界を熱拡散によって合金化
させ、より確実にピンホールを形成されないにすること
ができ、確実にハンダの転写を抑止することができる。

【００１０】具体的に、最良の構成は、集積回路デバイ
ス等のハンダボールに接触させられて電気的検査を行な
うためのプローブにおいて、棒状の金属製の基体と、該
基体にメッキされた下地金属と、該下地金属にメッキさ
れた表面金属とを備え、上記基体を銅合金で構成し、上
記下地金属を１μｍ〜３μｍの厚さのニッケルで構成
し、上記表面金属を１μｍ〜３μｍの厚さの金で構成す
るとともに、該金にそのメッキ時に平均粒子径ＤをＤ＝
０．１μｍ〜０．３μｍとする酸化チタンの粒子を分散
させた構成としている。

【００１１】そしてまた、このような課題を解決するた
めの本発明のプローブの製造方法は、集積回路デバイス
等のハンダボールに接触させられて電気的検査を行なう
ためのプローブであって、棒状の金属製の基体に表面金
属をメッキして製造されるプローブの製造方法におい
て、棒状の金属製基体に下地金属をメッキする下地金属
メッキ工程と、該下地金属に表面金属としての金を電解
メッキする表面金属メッキ工程とを備えた構成としてい
る。このようにして製造されたプローブには、ハンダボ
ールのフラックス、錫、ハンダが転写されようとして
も、金メッキにより、ピンホールがほとんど形成されな
いので、表面が酸化されにくく、接触抵抗値が略一定に
推移することに起因して、ほとんど転写することが抑止
される。

【００１２】また、必要に応じ、上記表面金属メッキ工
程において、電解メッキを行なうための金メッキ液に酸
化チタンの粒子を懸濁し、電解メッキ後の金に酸化チタ
ンの粒子を分散せしめる構成としている。これにより、
プローブにおいては、分散された酸化チタンの存在によ
り、腐食電位が分散化され、経時的変化が極めて少な
く、より一層、確実にハンダの転写を抑止することがで
きる。また、表面金属メッキ工程においては、酸化チタ
ンを金に共析させ、確実に酸化チタンの粒子を金中に分
散した形で着接させることができる。

【００１３】この場合、上記酸化チタンの粒子の平均粒
子径ＤをＤ＝０．１μｍ〜０．３μｍにし、金メッキ液
に数ＶＯＬ％懸濁させることが有効である。酸化チタン
を金に共析させ、より一層確実に酸化チタンの粒子を金
中に分散した形で着接させることができる。

【００１４】また、必要に応じ、上記下地金属メッキ工
程において、下地金属を無電解メッキする構成としてい
る。更に、必要に応じ、上記下地金属メッキ工程におい
て、下地金属をニッケルで構成している。ニッケルは表
面金属の金との相が良く、熱処理により、下地金属のニ
ッケルと表面金属の金との境界を熱拡散によって合金化
させ、より確実にピンホールを形成されないようにする
ことができ、確実にハンダの転写を抑止することができ
る。

【００１５】更にまた、必要に応じ、上記表面金属メッ
キ工程後に、１５０℃〜５００℃の温度で所定時間熱処
理する熱処理工程を備えた構成としている。より望まし
くは、上記表面金属メッキ工程後に、３００℃〜３５０
℃の温度で所定時間熱処理する熱処理工程を備えた構成
としている。基体と下地金属との境界、及び、下地金属
と表面金属との境界を、熱拡散によって合金化させ、よ
り確実にピンホールを形成されないようにすることがで
き、そのため、プローブの耐久性を大幅に向上させるこ
とができる。

【００１６】具体的に、最良のプローブの製造方法の構
成は、集積回路デバイス等のハンダボールに接触させら
れて電気的検査を行なうためのプローブであって、棒状
の金属製の基体に表面金属をメッキして製造されるプロ
ーブの製造方法において、棒状の銅合金製の基体に下地
金属としてのニッケルを無電解メッキして基体表面に１
μｍ〜３μｍの厚さのニッケルを形成せしめる下地金属
メッキ工程と、該下地金属に表面金属としての金を電解
メッキして下地金属表面に１μｍ〜３μｍの厚さの金を
形成せしめる表面金属メッキ工程とを備え、上記表面金
属メッキ工程において、電解メッキを行なうための金メ
ッキ液に平均粒子径ＤをＤ＝０．１μｍ〜０．３μｍと
する酸化チタンの粒子を数ＶＯＬ％懸濁させ、電解メッ
キ後の金に酸化チタンを分散せしめ、該表面金属メッキ
工程後に、３００℃〜３５０℃の温度で所定時間熱処理
する熱処理工程を備えた構成としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施の形態に係るプローブ及びプローブの製造方法に
ついて説明する。図１に示すように、本発明の実施の形
態に係るプローブは、図５に示すように、例えば、上述
したスプリングプローブ装置Ｓに設けられ、集積回路デ
バイスＤ上のハンダボールＢに接触させられて電気的検
査を行なうためのプローブＰであって、棒状の金属製の
基体１０と、基体１０にメッキされた下地金属１１と、
下地金属１１にメッキされた表面金属１２とを備えて構
成されている。

【００１８】基体１０は、銅合金で構成されている。例
えば、真鍮，ベリリューム銅，洋白，リン青銅等銅を主
体とする銅合金が挙げられる。また、下地金属１１は、
１μｍ〜３μｍの厚さのニッケル（Ｎｉ）で構成されて
いる。更に、表面金属１２は、１μｍ〜３μｍの厚さの
金（Ａｕ）で構成され、この金にそのメッキ時に平均粒
子径ＤをＤ＝０．１μｍ〜０．３μｍとする酸化チタン
（ＴｉＯ₂ ）の粒子が分散させられている。

【００１９】次に、本発明の実施の形態に係るプローブ
の製造方法について説明する。これは、上記のプローブ
Ｐの製造方法であり、棒状の金属製の基体１０に表面金
属１２をメッキして製造される。基体１０としては、銅
合金、例えば、真鍮，ベリリューム銅，洋白，リン青銅
等銅を主体とする銅合金が用いられる。以下、図３に示
す工程図に従って、順に説明する。

【００２０】（１）洗浄工程 棒状の銅合金製の基体１０を脱脂洗浄する。

【００２１】（２）下地金属メッキ工程 棒状の銅合金製の基体１０に下地金属１１としてのニッ
ケルを無電解メッキして基体１０の表面に１μｍ〜３μ
ｍの厚さのニッケルを形成せしめる。無電解メッキは、
例えば、次亜リン酸ナトリウムを還元剤とした液に基体
１０を浸漬する周知の化学メッキによって行なった。

【００２２】（３）表面金属メッキ工程 下地金属１１に表面金属１２としての金を電解メッキし
て下地金属１１の表面に１μｍ〜３μｍの厚さの金を形
成せしめる。この表面金属メッキ工程においては、電解
メッキを行なうための金メッキ液に平均粒子径ＤをＤ＝
０．１μｍ〜０．３μｍとする酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）
の粒子を数ＶＯＬ％（例えば、２〜４ＶＯＬ％）懸濁さ
せ、電解メッキ後の金に酸化チタンを分散せしめる。電
解メッキは、周知の回転バレルを用いた電気メッキによ
り、金メッキ液中で基体１０を収納したバレルを回転さ
せて行なう。酸化チタンは、この金メッキ液中に懸濁さ
せる。そして、バレルの回転中に、金が下地金属１１に
電着していくが、この際、酸化チタンが金に共析され、
金中に分散した形で着接していく。

【００２３】（４）熱処理工程 表面金属メッキ工程後に、真空炉において、１５０℃〜
５００℃、望ましくは、３００℃〜３５０℃の温度（実
施の形態では３１５℃）で、所定時間（例えば、１．５
時間〜３時間）、熱処理を行なう。これにより、基体１
０の銅合金と下地金属１１のニッケルとの境界、及び、
下地金属１１のニッケルと表面金属１２の金との境界
が、熱拡散によって合金化していき、この際、図２に示
すように、金とニッケルとの相が良いことから、ピンホ
ールが多数あっても、これが塞がるようになり、表面が
均一化されていく。

【００２４】このようにして製造されたプローブＰを用
いて、図５に示すように、集積回路デバイスＤのハンダ
ボールＢに対して電気的検査を行なうと、プローブＰ
は、ハンダボールＢ上に配置されて接触するが、プロー
ブＰには、ハンダボールＢのフラックス、錫、ハンダが
転写されようとしても、ほとんど転写することがなく、
耐久性が向上させられる。これは、上記の製造工程の段
階でピンホールがほとんどなくなっているので、表面が
酸化されにくく、また、分散された酸化チタンの存在に
より、腐食電位が分散化され、経時的変化が極めて少な
く、接触抵抗値が略一定に推移することに起因すると考
えられる。

【００２５】図４には、本発明の別の実施の形態に係る
プローブＰを示している。これは、棒状の金属製の基体
１０と、基体１０にメッキされた下地金属１１と、下地
金属１１にメッキされた表面金属１２とを備えて構成さ
れている。基体１０は、上記と同様の銅合金で構成され
ている。また、下地金属１１は、１μｍ〜３μｍの厚さ
のニッケルで構成されている。更に、表面金属１２は、
１μｍ〜３μｍの厚さの金で構成されている。

【００２６】次に、この別の実施の形態に係るプローブ
Ｐの製造方法について説明する。このプローブＰの製造
方法では、基体１０としては、上記と同様の銅合金が用
いられる。以下、製造工程を順に説明する。工程順は、
上記図３に示す工程と同様である。

【００２７】（１）洗浄工程 棒状の銅合金製の基体１０を脱脂洗浄する。

【００２８】（２）下地金属メッキ工程 棒状の銅合金製の基体１０に下地金属１１としてのニッ
ケルを無電解メッキして基体１０の表面に１μｍ〜３μ
ｍの厚さのニッケルを形成せしめる。無電解メッキは、
例えば、次亜リン酸ナトリウムを還元剤とした液に基体
１０を浸漬する周知の化学メッキによって行なった。

【００２９】（３）表面金属メッキ工程 下地金属１１に表面金属１２としての金を電解メッキし
て下地金属１１の表面に１μｍ〜３μｍの厚さの金を形
成せしめる。電解メッキは、周知の回転バレルを用いた
電気メッキにより、金メッキ液中で基体１０を収納した
バレルを回転させて行なう。

【００３０】（４）熱処理工程 表面金属メッキ工程後に、真空炉において、１５０℃〜
５００℃、望ましくは、３００℃〜３５０℃の温度（実
施の形態では３１５℃）で、所定時間（例えば、１．５
時間〜３時間）、熱処理を行なう。これにより、基体１
０の銅合金と下地金属１１のニッケルとの境界、及び、
下地金属１１のニッケルと表面金属１２の金との境界
が、熱拡散によって合金化していき、この際、金とニッ
ケルとの相が良いことから、ピンホールが多数あって
も、これが塞がるようになり、表面が均一化されてい
く。

【００３１】このようにして製造されたプローブＰを用
いて、図５に示すように、集積回路デバイスＤのハンダ
ボールＢに対して電気的検査を行なうと、プローブＰ
は、ハンダボールＢ上に配置されて接触するが、プロー
ブＰには、ハンダボールＢのフラックス、錫、ハンダが
転写されようとしても、ほとんど転写することがなく、
耐久性が向上させられる。これは、上記の製造工程の段
階でピンホールがほとんどなくなっているので、表面が
酸化されにくく、接触抵抗値が略一定に推移することに
起因すると考えられる。

【００３２】尚、プローブＰの形状は上述したものに限
定されるものではなく、適宜変更して良い。また、プロ
ーブＰが組み込まれる検査装置も、上述したものに限定
されないことは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明のプローブ及
びプローブの製造方法によれば、プローブには、ハンダ
ボールのフラックス、錫、ハンダが転写されようとして
も、金メッキにより、ピンホールがほとんどなくなって
いるので、表面が酸化されにくく、接触抵抗値が略一定
に推移することに起因して、ほとんど転写することがな
く、そのため、プローブの耐久性を大幅に向上させるこ
とができる。

【００３４】そして、金に酸化チタンの粒子を分散させ
た場合には、分散された酸化チタンの存在により、腐食
電位が分散化され、経時的変化が極めて少なく、より一
層、確実にハンダの転写を抑止することができる。ま
た、下地金属をニッケルで構成した場合には、表面金属
の金との相が良く、熱処理により、下地金属のニッケル
と表面金属の金との境界を熱拡散によって合金化させ、
より確実にピンホールを形成されないようにすることが
できる。

【００３５】更に、本発明のプローブの製造方法におい
て、表面金属メッキ工程において、電解メッキを行なう
ための金メッキ液に酸化チタンの粒子を懸濁し、電解メ
ッキ後の金に酸化チタンの粒子を分散せしめる場合に
は、酸化チタンを金に共析させ、確実に酸化チタンの粒
子を金中に分散した形で着接させることができる。更に
また、酸化チタンの粒子の平均粒子径ＤをＤ＝０．１μ
ｍ〜０．３μｍにし、金メッキ液に数ＶＯＬ％懸濁させ
る場合には、より一層確実に酸化チタンの粒子を金中に
分散した形で着接させることができる。

【００３６】また、表面金属メッキ工程後に、１５０℃
〜５００℃の温度、望ましくは、３００℃〜３５０℃の
温度で所定時間熱処理する熱処理工程を備えた場合に
は、基体と下地金属との境界、及び、下地金属と表面金
属との境界を、熱拡散によって合金化させ、より確実に
ピンホールを形成されないようにすることができ、その
ため、プローブの耐久性を大幅に向上させることができ
る。即ち、この熱処理によりニッケルメッキを中間金属
とし、銅合金とニッケルメッキを接合し、ニッケルメッ
キと金メッキを接合している。このことにより銅合金と
ニッケルメッキ、ニッケルメッキと金メッキ間の密着強
度を向上させハンダ付着を抑制した結果得られる計測状
態の安定を維持することができ、本発明の有効性をさら
に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るプローブを示す断面
図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るプローブの要部を模
式的に示す拡大図である。

【図３】本発明の実施の形態に係るプローブの製造方法
を示す工程図である。

【図４】本発明の別の実施の形態に係るプローブを示す
断面図である。

【図５】本発明のプローブが用いられるスプリングプロ
ーブ装置の例を示す図である。

【図６】従来のプローブの不具合を示す図である。

【符号の説明】

Ｐ プローブ Ｓ スプリングプローブ装置 Ｄ 集積回路デバイス Ｂ ハンダボール １ 検査機器 ２ シリンダ ３ スプリング ４ ロッド １０ 基体 １１ 下地金属 １２ 表面金属 （１）洗浄工程 （２）下地金属メッキ工程 （３）表面金属メッキ工程 （４）熱処理工程

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野田 正弘 静岡県志太郡大井川町藤守304 (72)発明者 宇野 雄二 静岡県小笠郡大東町小貫329−４ Ｆターム(参考） 2G003 AA07 AB01 AG03 AG12 2G011 AA02 AA03 AA04 AA16 AB01 AC14 AE03 AE22 4M106 AA02 AA04 BA01 DD03

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集積回路デバイス等のハンダボールに接
   触させられて電気的検査を行なうためのプローブにおい
   て、 棒状の金属製の基体と、該基体にメッキされた下地金属
   と、該下地金属にメッキされた表面金属とを備え、該表
   面金属を金で構成したことを特徴とするプローブ。
2. 【請求項２】 上記金に酸化チタンの粒子を分散させた
   ことを特徴とする請求項１記載のプローブ。
3. 【請求項３】 上記下地金属をニッケルで構成したこと
   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】 集積回路デバイス等のハンダボールに接
   触させられて電気的検査を行なうためのプローブにおい
   て、 棒状の金属製の基体と、該基体にメッキされた下地金属
   と、該下地金属にメッキされた表面金属とを備え、 上記基体を銅合金で構成し、 上記下地金属を１μｍ〜３μｍの厚さのニッケルで構成
   し、 上記表面金属を１μｍ〜３μｍの厚さの金で構成すると
   ともに、該金にそのメッキ時に平均粒子径ＤをＤ＝０．
   １μｍ〜０．３μｍとする酸化チタンの粒子を分散させ
   たことを特徴とするプローブ。
5. 【請求項５】 集積回路デバイス等のハンダボールに接
   触させられて電気的検査を行なうためのプローブであっ
   て、棒状の金属製の基体に表面金属をメッキして製造さ
   れるプローブの製造方法において、 棒状の金属製基体に下地金属をメッキする下地金属メッ
   キ工程と、該下地金属に表面金属としての金を電解メッ
   キする表面金属メッキ工程とを備えたことを特徴とする
   プローブの製造方法。
6. 【請求項６】 上記表面金属メッキ工程において、電解
   メッキを行なうための金メッキ液に酸化チタンの粒子を
   懸濁し、電解メッキ後の金に酸化チタンの粒子を分散せ
   しめることを特徴とする請求項５記載のプローブの製造
   方法。
7. 【請求項７】 上記酸化チタンの粒子の平均粒子径Ｄを
   Ｄ＝０．１μｍ〜０．３μｍにし、金メッキ液に数ＶＯ
   Ｌ％懸濁させることを特徴とする請求項６記載のプロー
   ブの製造方法。
8. 【請求項８】 上記下地金属メッキ工程において、下地
   金属を無電解メッキすることを特徴とする請求項５，６
   または７記載のプローブの製造方法。
9. 【請求項９】 上記下地金属メッキ工程において、下地
   金属をニッケルで構成したことを特徴とする請求項５，
   ６，７または８記載のプローブの製造方法。
10. 【請求項１０】 上記表面金属メッキ工程後に、１５０
    ℃〜５００℃の温度で所定時間熱処理する熱処理工程を
    備えたことを特徴とする請求項９記載のプローブの製造
    方法。
11. 【請求項１１】 上記表面金属メッキ工程後に、３００
    ℃〜３５０℃の温度で所定時間熱処理する熱処理工程を
    備えたことを特徴とする請求項１０記載のプローブの製
    造方法。
12. 【請求項１２】 集積回路デバイス等のハンダボールに
    接触させられて電気的検査を行なうためのプローブであ
    って、棒状の金属製の基体に表面金属をメッキして製造
    されるプローブの製造方法において、 棒状の銅合金製の基体に下地金属としてのニッケルを無
    電解メッキして基体表面に１μｍ〜３μｍの厚さのニッ
    ケルを形成せしめる下地金属メッキ工程と、 該下地金属に表面金属としての金を電解メッキして下地
    金属表面に１μｍ〜３μｍの厚さの金を形成せしめる表
    面金属メッキ工程とを備え、 上記表面金属メッキ工程において、電解メッキを行なう
    ための金メッキ液に平均粒子径ＤをＤ＝０．１μｍ〜
    ０．３μｍとする酸化チタンの粒子を数ＶＯＬ％懸濁さ
    せ、電解メッキ後の金に酸化チタンを分散せしめ、 該表面金属メッキ工程後に、３００℃〜３５０℃の温度
    で所定時間熱処理する熱処理工程を備えたことを特徴と
    するプローブの製造方法。