JP2004198352A

JP2004198352A - Continuity test method, and probe unit used therefor

Info

Publication number: JP2004198352A
Application number: JP2002369974A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Sawada; 修一澤田; Atsuo Hattori; 敦夫服部; Yoshiki Terada; 佳樹寺田
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a top face of an electrode from being flawed by a probe. <P>SOLUTION: In this test method, three processes are executed as follows: the first process for bringing the probe 20 into contact with, from a side face, a top face corner part 9 of the electrode 7 provided in a specimen 4 at a posture where a base end part 22 is more distant from the top faces 6, 8 of the specimen 4 than a tip part 24, the second process for sliding the probe 20 in an axis-directional tip 24 side with respect to the electrode 7, and the third process for inspecting an electric characteristic of the specimen 4 under the condition where a side face 26 of the probe 20 at the posture where the base end part 22 is more distant from the top faces 6, 8 of the specimen 4 than the tip part 24 is brought into pressure contact with the top face corner part 9 of the electrode 7. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導通試験方法及びそれに用いるプローブユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、集積回路やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）用の液晶パネル等の電子デバイスの電気的特性を検査するためのプローブユニットが知られている。近年、集積回路や液晶パネルの電極アレイのピッチは狭小化している。しかし、一本一本独立した多数のプローブが支持部材に挿設されるカンチレバー型のプローブユニットでは、５０μｍ以下のピッチで配列された電極アレイに位置を合わせてプローブを配列することが困難である。そこで、薄膜製造プロセスにより微小ピッチのプローブアレイを形成する技術が開発されている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
一般に、検体の電極又はプローブの表面が酸化したり、汚れたりすると導通試験時にプローブと電極との電気的な接続が阻害される。そこで、電極やプローブの表面を金めっき膜などの表面保護膜で被覆して電極やプローブの酸化を防止したり、プローブの先端を検体の電極の頂面に着地させた後、さらに検体にプローブユニットを接近させ、プローブの先端で電極をスクラブすることにより、絶縁被膜を機械的に破って電極とプローブの電気的な接続を確保する方法が一般に用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
ところが、検体にプローブユニットを接近させ、検体本体の頂面に対して軸線が傾斜したプローブの先端を検体本体に設けられた電極の頂面に着地させ、プローブの先端で電極をスクラブすると、プローブ自身により電極材料が削られ、プローブの先端にはより多くの酸化膜が堆積してしまう。また、金めっき膜などの表面保護膜で被覆した場合にあっては、プローブの先端の微小面に摩擦力が集中して作用するため、表面保護膜がすぐに摩耗するという問題がある。
【０００５】
一方、特許文献２には、プローブの先端を電極に接触させず、プローブの検体側側面を検体の電極に接触させて検体回路の導通を試験する方法が開示されている。しかし、検体本体の頂面に対して平行なプローブは、接触すべき電極以外の部分がプローブに干渉してしまうため、中央付近に電極が設けられている検体の導通試験に利用できない。
【０００６】
また、特許文献１及び２の微小ピッチのプローブアレイでは、特許文献１に開示されているようにプローブの表面全体を金でめっきすると、めっき膜同士が接触することにより隣接するプローブ間がショートするおそれがある。また、このような表面保護膜が薄い場合、電極との接触によって表面保護膜が摩耗すると、表面保護膜に比べて化学的に不安定な下地層が露出しやすい。一方、表面保護膜を厚く形成する場合、互いに隣接するプローブ同士がショートする可能性が増大する。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−３００７８０号公報
【特許文献２】
特開昭５９−１４１２３９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題を解決する導通試験方法及びプローブユニットを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る導通試験方法は、プローブを、先端より基端が検体の本体の頂面から遠い姿勢で、検体本体に設けられた電極の頂面角部に対し、検体側側面から接触させる第一工程と、プローブを電極に対して軸方向先端側に摺動させる第二工程と、先端より基端が検体の頂面から遠い姿勢のプローブの検体側側面が電極の頂面角部と圧接した状態で検体の電気特性を検査する第三工程とを含むことを特徴とする。先端より基端が検体本体の頂面から遠い姿勢でプローブを電極に接触させることにより、検体の任意の位置にある電極に対してプローブを接触させることができる。プローブを、検体本体に設けられた電極の頂面角部に対し、検体側側面から接触させることにより、電極の頂面がプローブによって傷つくことを防止できる。プローブを電極に対して摺動させることにより、電極表面に形成された絶縁被膜を破ることができる。
【００１０】
さらに本発明に係る導通試験方法では、電極の基端から頂面までの高さをＨとし、本体の頂面に対するプローブの傾斜角をθとするとき、第一工程においてプローブが電極の頂面角部からはみ出す長さはＨ／ｓｉｎθ以下であることを特徴とする。第一工程においてプローブが電極の頂面角部からはみ出す長さをＨ／ｓｉｎθ以下に設定することにより、検体本体にプローブが突き当たることを防止できる。
【００１１】
さらに本発明に係る導通試験方法では、第二工程において、プローブが検体の電極に対して摺動することによりプローブの先端が検体本体の頂面から離間することを特徴とする。プローブが電極に対して摺動することによりプローブの先端が検体本体の頂面から離間するように、例えば検体本体の頂面に対するプローブの傾斜角を設定することで、検体本体にプローブが突き当たることを防止できる。
【００１２】
さらに本発明に係る導通試験方法では、プローブを、先端より基端が検体の本体の頂面から遠い姿勢で、検体本体に設けられた電極の頂面に対し、先端から接触させる第一工程と、電極の頂面角部からプローブの先端がはみ出すようにプローブを電極に対して摺動させる第二工程と、先端より基端が検体本体の頂面から遠い姿勢のプローブの検体側側面が電極の頂面角部と圧接した状態で検体の電気特性を検査する第三工程とを含むことを特徴とする。先端より基端が検体本体の頂面から遠い姿勢でプローブを電極に接触させることにより、検体の任意の位置にある電極に対してプローブを接触させることができる。プローブを電極に対して摺動させることにより、電極表面に形成された絶縁被膜を破ることができる。プローブを電極に対して摺動させることにより電極の頂面角部からプローブの先端をはみ出させる場合、プローブを、検体本体に設けられた電極の頂面角部に対し、先端から接触させることにより、プローブを電極に対して長距離摺動させても検体本体にプローブが突き当たり難くなる。
【００１３】
さらに本発明に係る導通試験方法では、第二工程においてプローブから電極に加わる荷重は一電極あたり５ｇｆ以下であることを特徴とする。プローブから電極に加わる荷重を一電極あたり５ｇｆ以下に設定することにより、プローブの本数が多い場合であっても、全プローブから検体に加わる総荷重を抑制することができる。また電極面の傷つき、プローブ面の摩耗を抑えることができる。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係るプローブユニットは、検体の導通試験方法に用いるプローブユニットであって、軸部、並びに軸部から検体側に突出し軸部の長手方向に延び軸部より狭い幅で電極と摺接する突部を有するプローブと、プローブを支持する支持部とを備えることを特徴とする。プローブの軸部から検体側に突出し軸部より狭い幅で電極と摺接する突部をプローブに形成することにより、プローブから電極に加わる荷重が狭い面積に集中するため、プローブと電極をより確実に電気的に接続することができる。また、軸部の長手方向に延びた突部を電極に対して摺動させることにより、電極表面に形成された絶縁被膜を破ることができる。
【００１５】
さらに本発明に係るプローブユニットでは、突部の電極と摺接する部位はナイフエッジ状であることを特徴とする。電極に対して突部が摺動すると、ナイフエッジ状の突部は電極に溝を形成する。突部において電極と摺接するナイフエッジ状の部位は、その突部により電極に形成された溝に沿って電極に対して摺動する。プローブの進路が電極に形成された溝に案内されることにより、プローブが電極の頂面から脱落することが防止される。
【００１６】
さらに本発明に係るプローブユニットは、検体の導通試験方法に用いるプローブユニットであって、軸部、並びに軸部から検体側に突出し軸部の長手方向に延び電極に摺接する２条の突部を有するプローブと、プローブを支持する支持部とを備え、電極は２条の突部の対向する面に摺接することを特徴とする。プローブの２条の突部が電極を挟み込んで、電極に摺接することにより、プローブの進路が電極によって案内されるので、プローブが電極の頂面から脱落することが防止される。
【００１７】
さらに本発明に係るプローブユニットでは、プローブの全部又は一部がリソグラフィ技術を用いて形成されたニッケル、ニッケル−鉄合金、ニッケル−コバルト合金又はニッケル−マンガン合金からなる薄膜であることを特徴とする。リソグラフィ技術を用いてプローブを形成することにより、微少ピッチのプローブアレイを正確に形成することができる。また、ニッケル、ニッケル−鉄合金、ニッケル−コバルト合金又はニッケル−マンガン合金でプローブを構成することにより、弾性に富んで塑性変形し難いプローブを実現できる。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明に係るプローブユニットは、検体の電極と摺接する面側にのみ金、金合金、白金族金属又は白金族金属合金からなる保護膜を有するプローブと、プローブを支持する支持部とを備えることを特徴とする。プローブの検体の電極と摺接する面側にのみ保護膜を形成することにより、保護膜を厚く形成したとしても、保護膜同士の接触により互いに隣接するプローブがショートすることを防止できる。またプローブの検体側の電極と摺接する面のビッカース硬度を、電極のビッカース硬度より大きくすることで、プローブ側面の損傷を抑えることができる。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明に係る電子デバイスは、電子素子が設けられている本体と、本体から突出し、プローブの両サイドがはまり込んで嵌合し、プローブの検体側側面あるいは角部と摺接する凹部を有する電極とを備えることを特徴とする。電極を本体から突出させ、プローブが嵌合しプローブの検体側側面あるいは角部と摺接する凹部を電極に形成することにより、電極に対してプローブを摺動させるときにプローブの進路が電極によって案内されるので、プローブが電極の頂面から脱落することが防止される。
さらに本発明に係る電子デバイスでは、電極は本体から２μｍ以上突出していることを特徴とする。本体から電極を２μｍ以上突出させることにより、検体頂面の電極以外の部分にプローブが突き当たることを防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
（第一実施例）
図２は、本発明の第一実施例によるプローブユニットを備えたプローブカードを示す模式的な側面図である。
プローブカード１は、プローブ装置に装着されてプローブユニット１０を固定するホルダ２を備えている。ホルダ２には、例えば４つのプローブユニット１０が９０°間隔で放射状に固定される。プローブユニット１０は、基板１２及びプローブ２０を有している。プローブ２０の基端部２２は、プローブ装置のフレキシブルプリント基板３に電気的に接続される。プローブ２０は先端２４の近傍において、プローブ装置に支持される検体４の電極７に接触し電気的に接続される。尚、検体４は、半導体集積回路、液晶パネル等の電子デバイスであって、検体本体５と電極７を備えている。電極７は検体本体５の頂面６上に均一ピッチで複数設けられ、それぞれ検体本体５の頂面６から２μｍ以上突出している。電極７の頂面８は検体本体５の頂面６に平行な平坦面であり、外周縁部に角部９を形成している。電極７の材料には、金、銅、白金合金、錫合金、アルミニウム等が用いられている。
【００２１】
図３は、本発明の第一実施例によるプローブユニットを示す模式図である。
基板１２は平板形状に形成されている基板１２の材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア等のセラミック、又は石英ガラス、パイレックス（登録商標）、結晶化ガラス等のガラス類、又はステンレス、鉄−ニッケル合金、銅等の金属、又はシリコン、シリコンカーバイド等の半導体、又はポリイミド、エポキシ等の合成樹脂が用いられる。
【００２２】
プローブ２０は、例えば直線的に延びるピン形状に形成されている。プローブ２０は基板１２の表面１６上に複数設けられており、それぞれ基端部２２が支持部としての基板１２に片持梁状に支持されて均一ピッチで平行に延伸している。プローブ２０において検体４側の側面２６は、プローブ２０の長手方向軸に平行な平滑面である。プローブ２０は基端部２２側において他のプローブ２０と導通していてもよいし、導通していなくてもよい。プローブ２０の先端２４は、基板１２の縁部１４より外側に突出している。プローブ２０の基板１２から突出する部分は弾性変形可能である。
【００２３】
プローブ２０の基膜２０ａは、リソグラフィ技術を用いて形成された薄膜である。基膜２０ａの材料としては、弾性に富んで塑性変形し難いニッケル、ニッケル−鉄合金、ニッケル−コバルト合金、ニッケル−マンガン合金等の金属が用いられる。さらにプローブ２０は、基膜２０ａの酸化を防止する保護膜２０ｂを、検体４の電極７に接触する側面２６側にのみ有している。プローブ２０の側面２６側にのみ保護膜２０ｂを設けることで、保護膜２０ｂを厚く形成しても、隣接するプローブ２０の保護膜２０ｂ同士が接触してショートすることを防止できる。保護膜２０ｂもリソグラフィ技術を用いて形成される。保護膜２０ｂの材料としては、例えば、金、又は金−コバルト合金等の金合金、又は白金、パラジウム、ロジウム等の白金族金属、又は白金族金属の合金が用いられる。保護膜２０ｂが作る側面２６のビッカース硬度は、側面２６が接触する電極７の頂面８のビッカース硬度より高く設定される。
【００２４】
（導通試験方法）
図１は、本発明の実施例による導通試験方法として、第一実施例のプローブユニット１０を用いた導通試験方法を示す模式的な側面図である。
まず、導通試験の第一工程では図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、プローブ装置に支持させた検体４の各電極７に対し、対応するプローブ２０を接触させる。このとき、先端２４より基端部２２が検体本体５の頂面６から遠くなる姿勢にプローブ２０を保持し、電極７の頂面８の角部９に対しプローブ２０を側面２６から接触させる。電極７において基端から頂面８までの高さすなわち上述の突出高さをＨ、検体本体５の頂面６に対するプローブ２０の傾斜角をθとしたとき、プローブ２０が電極７の頂面角部９からはみ出す長さＬをＨ／ｓｉｎθ以下に設定することで、検体本体５の頂面６にプローブ２０が突き当たることを防止できる。
【００２５】
次に、導通試験の第二工程では図１（Ｃ）に示すように、検体本体５の頂面６に概ね垂直な方向Ｘにプローブユニット１０を移動（オーバードライブ）させ、各プローブ２０を対応する電極７に押し当てる。このときプローブ２０から電極７に加わる荷重が一電極あたり５ｇｆ以下となるように基板１２の移動量を調節することで、全プローブ２０から検体４に加わる総荷重を抑制できると共に、プローブ側面２６の摩耗及び電極頂面８の損傷を防止できる。プローブユニット１０のオーバードライブに伴って、プローブ２０は先端２４より基端部２２が検体本体５の頂面６から遠い姿勢を保ちながら電極７に対して軸方向の先端２４側に摺動し、プローブ２６の側面２６は電極７の頂面角部９に摺接する。この電極７に対する摺動に伴いプローブ２０の基端部２２を除く部分は、電極７からの反力を受けて弾性変形する。ここでプローブ２０が検体本体５の頂面６に突き当たらないようにするには、先端２４が頂面６から離間するようにプローブ２０を弾性変形させることが望ましい。例えば、先の第一工程でプローブ２０の傾斜角θを１°〜３５°に設定しておくことにより、先端２４が頂面６から離間するプローブ２０の弾性変形を実現することができる。
【００２６】
次に、導通試験の第三工程では図１（Ｃ）に示すように、先端２４より基端部２２が検体本体５の頂面６から遠い姿勢に各プローブ２０を保持し、各プローブ２０の側面２６が対応電極７の頂面角部９に圧接するようにプローブユニット１０を定位させる。この圧接状態で、導通試験用の電気信号をプローブ装置からプローブユニット１０に送出することで、検体４の電気特性が検査される。
【００２７】
以上説明した導通試験の各工程では、先端２４より基端部２２が検体本体５の頂面６から遠い姿勢に保持したプローブ２０を電極７に接触、摺接及び圧接させるため、検体４の中央付近にある電極７や頂面面積の小さな電極７に対してもプローブ２０を接続できる。さらに第一及び第二工程では、電極７の頂面角部９に対してプローブ２０の側面２６を接触及び摺接させるため、電極７の頂面８が損傷し難く、またプローブ２０が電極７の頂面角部９の絶縁被膜を破って生じる削り屑が電極７の頂面８に堆積し難い。さらに第二工程では、プローブ２０において電極７の頂面８よりもビッカース硬度の高い側面２６が電極７の頂面角部９に摺接するので、プローブ側面２６の損傷を防止してプローブ２０の有用寿命を延長することができる。さらに第二工程では、プローブ２０の側面２６が電極７の頂面角部９に摺接すると同時にクリーニングされる。そのため、プローブ２０の研磨クリーニングを実施しなくても、各回の試験の第三工程においてプローブ２０と電極７との接触抵抗を図４に示すように小さく安定的に保持することができる。またそのため、プローブ２０の研磨クリーニングを不要にできるので、プローブ装置の稼働率が向上すると共に、プローブ２０の有用寿命を延長できる。
【００２８】
（導通試験方法の変形例）
図５は、上述した図１に示す導通試験方法の変形例を示す模式的な側面図である。
この変形例の第一工程では図５（Ａ）に示すように、先端２４より基端部２２が検体本体５の頂面６から遠い姿勢に保持した各プローブ２０を対応電極７の頂面８に対して先端２４から接触させる。次に、変形例の第二工程では図５（Ｂ）に示すように、上述した導通試験方法の第二工程と同様にプローブユニット１０をオーバードライブさせることで、電極７の頂面角部９からプローブ２０の先端２４がはみ出すように各プローブ２０を対応電極７に摺動させる。尚、変形例の第三工程は、上述した導通試験方法の第三工程と同様に実施する。このような変形例によれば、第二工程においてプローブ２０を電極７に対し長距離摺動させても、検体本体５の頂面６にプローブ２０が突き当たり難くなる。
【００２９】
（第二実施例、第三実施例）
図６及び図７はそれぞれ、本発明の第二実施例及び第三実施例によるプローブユニットを示す模式図である。
図６に示す第二実施例のプローブユニット１０では、軸部としてのプローブ本体３０と１条の突部３２とでプローブ２０を構成している。突部３２はプローブ本体３０の先端部の側面３１から検体４側に突出し、プローブ本体３０より狭い幅でプローブ本体３０の長手方向に延びている。突部３２の突出側の頂面３３は平坦面である。本実施例のプローブ２０では、プローブ本体３０と突部３２の頂面３３を除く部分３２ａとが基膜２０ａを構成し、突部３２の頂面形成部分３２ｂが保護膜２０ｂを構成するように、各部分３０，３２ａ，３２ｂの材料が選定されている。導通試験の第二工程では図６（Ｂ），（Ｃ）に示すように、突部３２の頂面３３を電極７の頂面角部９に摺接させる。このような第二実施例によれば、プローブ２０から電極７に加わる荷重が狭い面積に集中するので、導通試験の第三工程においてプローブ２０と電極７との電気的接続を確実に行うことができる。
【００３０】
図７に示す第三実施例のプローブユニット１０では、第二実施例と同様にプローブ２０をプローブ本体３０と突部３２とで構成している。但し、第三実施例の突部３２は、基端から先端に向かうにつれ先細りとなるナイフエッジ状に形成されている。導通試験の第二工程では図７（Ｂ），（Ｃ）に示すように、突部３２の稜角３４を電極７の頂面角部９に摺接させる。このような第三実施例によれば、導通試験の第二工程において突部３２の稜角３４が電極７に対して食い込むため、電極７に溝３８が形成される。形成された溝３８は突部３２の進路を案内するため、プローブ２０が電極７の頂面８から脱落することを防止できる。さらに第三実施例によれば、プローブ２０から電極７に加わる荷重が狭い面積に集中するので、導通試験の第三工程においてプローブ２０と電極７との電気的接続を確実に行うことができる。
尚、上述した第二実施例及び第三実施例の突部３２については、複数条設けてもよい。
【００３１】
（第四実施例）
図８は、本発明の第四実施例によるプローブユニットを示す模式図である。
第四実施例のプローブユニット１０では、軸部としてのプローブ本体４０と２条の突部４２，４４とでプローブ２０を構成している。突部４２，４４は、プローブ本体４０の先端部の側面４１における幅方向両側縁部から検体４側に突出し、プローブ本体４０の長手方向にプローブ本体４０より狭い幅で延びている。突部４２，４４は、基端から先端に向かうにつれ先細りとなる断面山形状に形成されている。導通試験の第二工程では図８（Ｂ），（Ｃ）に示すように、突部４２，４４の互いに対向する側壁面４３，４５で電極７を挟み込んで、それら側壁面４３，４５を電極７の頂面角部９に摺接させる。このような第四実施例によれば、導通試験の第二工程においてプローブ２０の進路が突部４２，４４に挟まれる電極７により案内されるので、プローブ２０が電極７の頂面８から脱落することを防止できる。
【００３２】
（第五実施例）
図９は、本発明の第五実施例によるプローブユニットを示す模式的な側面図である。
第五実施例のプローブユニット１０では、プローブ２０が屈曲しており、プローブ２０の基端部２２が検体本体５の頂面６と平行に延び、プローブ２０の基板から突出した部位が検体本体５ｂの頂面に対して傾斜している。
【００３３】
（第六実施例、第七実施例）
図１０及び図１１はそれぞれ、本発明の第六実施例及び第七実施例によるプローブユニットを示す模式的な側面図である。
第六及び第七実施例のプローブユニット１０では、プローブの先端２４が検体本体５の頂面６とは反対側に向かって曲線状に湾曲している。このような第六及び第七実施例によれば、図１０及び図１１の各分図（Ｂ）に示す導通試験の第二工程において、検体本体５の頂面６に対するプローブ２０の突き当たりを防止する効果が向上する。
【００３４】
（第八実施例）
図１２は、本発明の第八実施例によるプローブユニットを示す模式的な側面図である。
第八実施例のプローブユニット１０では、プローブ２０が基板１２とは別体に形成され、基板１２に挿設されている。図示はしないが、本実施例のプローブ２０は基膜２０ａ、あるいはその基膜２０ａと保護膜２０ｂとの複合体から構成される。尚、基膜２０ａの材料としては、例えばタングステン、ベリリウム銅が用いられ、保護膜２０ｂの材料としては、例えば金、白金、パラジウム、ロジウム、ニッケルが用いられる。
【００３５】
（第九実施例、第十実施例）
図１３及び図１４はそれぞれ、本発明の第九実施例及び第十実施例による検体の電極を示す模式図である。
図１３に示す第九実施例の検体４において電極７の側面には、その基端から頂面８に延びる凹部５０が設けられている。導通試験の第二工程では図１３（Ｂ），（Ｃ）に示すように、プローブ２０の両サイドを電極７の凹部５０にはめ込んで嵌合させ、電極７の頂面角部９に対しプローブ２０の側面２６の角部を摺接させる。
【００３６】
図１４に示す第十実施例の検体４においては電極７の頂面８には、一方の側面から他方の側面に亘って延びる凹部５４が設けられている。導通試験の第二工程では図１４（Ｂ），（Ｃ）に示すように、プローブ２０の両サイドを凹部５４にはめ込んで嵌合させ、電極７の頂面角部９に対しプローブ２０の側面２６の角部を摺接させる。
【００３７】
以上説明した第九及び第十実施例によれば、導通試験の第二工程においてプローブ２０の進路が電極７の凹部５０又は凹部５４によって案内されるので、プローブ２０が電極７の頂面８から脱落することを防止できる。
【００３８】
（第十一実施例）
図１５は、本発明の第十一実施例による検体の電極を示す模式的な側面図である。
第十一実施例の検体４において電極７の頂面８は、検体本体５の頂面６とは反対側に凸の球面である。導通試験の第二工程においてプローブ２０の側面２６は、湾曲した電極頂面８に摺接する。すなわち、電極頂面８の全体が電極７の頂面角部９を構成する。
尚、電極７の頂面８の形状については、第十一実施例の球面形状、第一実施例の検体本体５の頂面６に平行な平坦面形状以外にも、球面以外の湾曲面形状や検体本体５の頂面６に対して傾斜する斜面形状であってもよい。
【００３９】
（プローブユニットの第一製造方法）
図１６及び図１７は、本発明の実施例によるプローブユニットの第一製造方法として、第一実施例のプローブユニット１０の製造方法を示す模式的な断面図である。
まず、図１６（Ａ）に示すように、基板１２の縁部１４に窪み部７２を形成する。窪み部７２の形成は、ルータや切削刃を用いた機械的加工、サンドブラスト、イオンエッチング、化学的エッチング等によって行う。窪み部７２の深さは、例えば５０〜３００μｍとする。
【００４０】
次に、図１６（Ｂ）に示すように、窪み部７２の内面及び窪み部７２が開口する基板１２の表面１６上に犠牲膜７０を形成する。犠牲膜７０には、銅、錫等の金属を用いてもよいし、ポリエステル樹脂等の有機材料を用いてもよい。犠牲膜７０に銅を用いる場合、１００〜５００Åのクロム層と１０００〜５０００Åの銅層の複合層を下地膜としてスパッタリング、蒸着等により形成した後、銅層を電気めっきにより形成する。犠牲膜７０にポリエステル樹脂を用いる場合、下地膜の形成は不要であり、ポリエステル樹脂を直接に基板１２に塗装する。犠牲膜７０の厚みについては、窪み部７２の深さよりも大きく設定する。
【００４１】
次に、図１６（Ｃ）に示すように、犠牲膜７０の表面を研磨して平坦に仕上げ、窪み部７２内にのみ犠牲膜７０を残存させる。
次に、図１６（Ｄ）に示すように、犠牲膜７０の表面及び基板１２の表面１６上に下地膜７４を形成する。下地膜７４としては、例えば１００〜５００Åのチタン層と５００〜５０００Åのニッケル層の複合層を形成する。下地膜７４の形成は、スパッタリング、蒸着等によって行ってもよい。
【００４２】
次に、図１６（Ｅ）に示すように、下地膜７４の表面上にフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に所定形状のマスクを配置し、露光及び現像処理を行って不要なフォトレジストを除去し、プローブ２０を形成する部位を露出させる開口部７６を有するレジスト膜７８を形成する。
【００４３】
次に、図１７（Ｆ）に示すように、レジスト膜７８の開口部７６から露出する下地膜７４の表面上にプローブ２０の基膜２０ａを形成する。基膜２０ａの形成には、電気めっきの他、無電解めっきによって行ってもよい。基膜２０ａを無電解めっきによって形成する場合、上述した下地膜７４の形成を省略することができる。基膜２０ａの厚さは、導通試験の第二工程において電極７に適切な荷重を加えられるように、例えば１０〜５０μｍに設定する。
【００４４】
次に、図１７（Ｇ）に示すように、レジスト膜７８の開口部７６から露出する基膜２０ａの表面上にプローブ２０の保護膜２０ｂを形成する。保護膜２０ｂの形成は、電気めっきの他、スパッタリングによって行ってもよい。保護膜２０ｂの厚さは、例えば０．３〜５．０μｍに設定する。
【００４５】
次に、図１７（Ｈ）に示すように、レジスト膜７８を除去する。レジスト膜７８は、アルカリ、アセトン等の剥離液を用いて除去してもよいし、気相でアッシャーを用いてプラズマ除去してもよい。続いて、下地膜７４のうち基膜２０ａで被覆されていない部分を除去する。下地膜７４は、ミリングを用いてイオンエッチングで除去してもよいし、硝酸等の液剤を用いて液相でエッチング除去してもよい。
【００４６】
次に、図１７（Ｉ）に示すように、基板１２の裏面１９側を犠牲膜７０に至る厚さまで研削する。
次に、図１７（Ｊ）に示すように、エッチング液を用いて犠牲膜７０を除去する。
【００４７】
（プローブユニットの第二製造方法）
図１８は、本発明の実施例によるプローブユニットの第二製造方法として、第一実施例のプローブユニット１０の製造方法を示す模式的な断面図である。
第二製造方法では、第一製造方法の図１６（Ａ）〜（Ｅ）及び図１７（Ｆ）〜（Ｈ）に示す工程に準ずる工程を実施した後、図１８（Ｉ）に示すように、ダイサー乃至はルータを用いて、基板１２の裏面１９から窪み部７２の底面に至る切れ込み８０を形成する。但し、切れ込み８０が犠牲膜７０を貫通しないようにして、全体がばらばらになるのを防ぐ。その後、図１８（Ｊ）に示すように、エッチング液を用いて犠牲膜７０を除去する。このとき、基板１２のうち窪み部７２の底面を形成していた部分は、切れ込み８０により支えを失って分離される。
【００４８】
（プローブユニットの第三製造方法）
図１９は、本発明の実施例によるプローブユニットの第三製造方法として、第二実施例のプローブユニット１０の製造方法を示す模式的な断面図である。
第二製造方法では、第一製造方法の図１６（Ａ）〜（Ｅ）に示す工程に準ずる工程を実施した後、図１９（Ｆ）に示すように、レジスト膜７８の開口部７６から露出する下地膜７４の表面上にプローブ２０のプローブ本体３０を薄膜状に形成する。プローブ本体３０の形成には、電気めっきの他、無電解めっきによって行ってもよい。プローブ本体３０の厚さは、導通試験の第二工程において電極７に適切な荷重を加えることができるように、例えば１０〜５０μｍに設定する。
【００４９】
次に、図１９（Ｇ）に示すように、レジスト膜７８を除去する。レジスト膜７８は、アルカリ、アセトン等の剥離液を用いて除去してもよいし、気相でアッシャーを用いてプラズマ除去してもよい。
次に、図１９（Ｈ１），（Ｈ２）に示すように、プローブ本体３０の表面及び下地膜７４の表面上にフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に所定形状のマスクを配置し、露光及び現像処理を行って不要なフォトレジストを除去し、プローブ２０の突部３２を形成する部位を露出させる開口部８４を有するレジスト膜８６を形成する。開口部８４の幅は、プローブ本体３０の幅より狭く設定する。
【００５０】
次に、図１９（Ｉ１），（Ｉ２）に示すように、レジスト膜８６の開口部８４から露出するプローブ本体３０の表面上に、突部３２のうち頂面３３を除く部分３２ａを形成する。突部３２の当該部分３２ａの厚さは、例えば１〜４０μｍ、好適には５〜２０μｍに設定する。
次に、図１９（Ｊ１），（Ｊ２）に示すように、レジスト膜８６の開口部８４から露出する部分３２ａの表面上に、突部３２の頂面形成部分３２ｂを形成する。突部３２の当該部分３２ｂの厚さは、例えば０．３〜５．０μｍに設定する。
【００５１】
次に、図１９（Ｋ１），（Ｋ２）に示すように、レジスト膜７８の場合と同様にしてレジスト膜８６を除去する。続いて、下地膜７４のうちプローブ本体３０で被覆されていない部分を除去する。下地膜７４は、ミリングを用いてイオンエッチングで除去してもよいし、硝酸等の液剤を用いて液相でエッチング除去してもよい。
最後に、第一製造方法の図１７（Ｉ），（Ｊ）に示す工程に準ずる工程を実施する。
【００５２】
尚、上述においては、複数の電極を有する検体用のプローブユニット及びその導通試験に本発明を適用した例について説明したが、電極を一つだけ有する検体用のプローブユニット及びその導通試験に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による導通試験方法を示す模式的な側面図である。
【図２】本発明の第一実施例によるプローブユニットを備えたプローブカードを示す模式的な側面図である。
【図３】本発明の第一実施例によるプローブユニットを示す模式図である。
【図４】本発明の第一実施例によるプローブユニットの効果を説明するための特性図である。
【図５】図１に示す導通試験方法の変形例を示す模式的な側面図である。
【図６】本発明の第二実施例によるプローブユニットを示す模式図である。
【図７】本発明の第三実施例によるプローブユニットを示す模式図である。
【図８】本発明の第四実施例によるプローブユニットを示す模式図である。
【図９】本発明の第五実施例によるプローブユニットを示す模式的な側面図である。
【図１０】本発明の第六実施例によるプローブユニットを示す模式的な側面図である。
【図１１】本発明の第七実施例によるプローブユニットを示す模式的な側面図である。
【図１２】本発明の第八実施例によるプローブユニットを示す模式的な側面図である。
【図１３】本発明の第九実施例による検体の電極を示す模式図である。
【図１４】本発明の第十実施例による検体の電極を示す模式図である。
【図１５】本発明の第十一実施例による検体の電極を示す模式的な側面図である。
【図１６】本発明の実施例によるプローブユニットの第一製造方法を示す模式的な断面図である。
【図１７】本発明の実施例によるプローブユニットの第一製造方法を示す模式的な断面図である。
【図１８】本発明の実施例によるプローブユニットの第二製造方法を示す模式的な断面図である。
【図１９】本発明の実施例によるプローブユニットの第三製造方法を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１プローブカード
４検体（電子デバイス）
５検体本体（本体）
６検体本体の頂面
７電極
８電極の頂面
９電極の頂面角部
１０プローブユニット
１２基板（支持部）
２０プローブ
２０ａ基膜（薄膜）
２０ｂ保護膜
２０プローブ
２２プローブの基端部
２４プローブの先端
２６側面（検体側側面）
３０プローブ本体
３２，４２，４４突部
３８溝
４０プローブ本体
５０，５４凹部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a continuity test method and a probe unit used therefor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a probe unit for inspecting electrical characteristics of an electronic device such as an integrated circuit or a liquid crystal panel for an LCD (Liquid Crystal Display) has been known. In recent years, the pitch of an electrode array of an integrated circuit or a liquid crystal panel has been narrowed. However, in a cantilever type probe unit in which a large number of independent probes are inserted into the support member, it is difficult to align the probes with an electrode array arranged at a pitch of 50 μm or less. . Therefore, a technique for forming a probe array having a minute pitch by a thin film manufacturing process has been developed (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0003]
Generally, if the surface of the electrode or the probe of the specimen is oxidized or stained, the electrical connection between the probe and the electrode is impaired during the continuity test. Therefore, the surface of the electrode or probe is coated with a surface protective film such as a gold plating film to prevent oxidation of the electrode or probe, or the tip of the probe is landed on the top surface of the sample electrode, and then the probe is further applied to the sample. A method is generally used in which the unit is approached and the electrode is scrubbed at the tip of the probe to mechanically break the insulating coating to secure electrical connection between the electrode and the probe (for example, see Patent Document 1).
[0004]
However, when the probe unit is approached to the sample, the tip of the probe whose axis is inclined relative to the top surface of the sample body lands on the top surface of the electrode provided on the sample body, and the probe is scrubbed with the tip of the probe. The electrode material is shaved by itself, and more oxide film is deposited on the tip of the probe. Further, in the case where the probe is covered with a surface protective film such as a gold plating film, frictional force is concentrated on the minute surface at the tip of the probe, so that there is a problem that the surface protective film is immediately worn.
[0005]
On the other hand, Patent Literature 2 discloses a method of testing the continuity of a sample circuit by contacting the sample side surface of the probe with the sample electrode without contacting the tip of the probe with the electrode. However, a probe parallel to the top surface of the sample main body cannot be used for a continuity test of a sample having an electrode provided near the center since a portion other than the electrode to be contacted interferes with the probe.
[0006]
Further, in the probe arrays of fine pitches disclosed in Patent Literatures 1 and 2, when the entire surface of the probe is plated with gold as disclosed in Patent Literature 1, short-circuit occurs between adjacent probes due to contact between plating films. There is a risk. Further, when such a surface protective film is thin, if the surface protective film is worn by contact with an electrode, a chemically unstable base layer is more likely to be exposed than the surface protective film. On the other hand, when the surface protective film is formed thick, the possibility that short-circuits occur between probes adjacent to each other increases.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-10-300780
[Patent Document 2]
JP-A-59-141239
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a continuity test method and a probe unit that solve the above-mentioned problems.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the continuity test method according to the present invention provides a probe, in which the proximal end is farther from the top surface of the main body of the specimen than the distal end, with respect to the top surface corner of the electrode provided on the specimen main body. A first step of bringing the probe into contact with the sample side surface, a second step of sliding the probe toward the distal end in the axial direction with respect to the electrode, and a sample side surface of the probe whose base end is farther from the top surface of the sample than the tip. A third step of inspecting the electrical characteristics of the specimen in a state of being pressed against the top corner. By bringing the probe into contact with the electrode in a posture in which the base end is farther from the top surface of the sample main body than the tip end, the probe can be brought into contact with an electrode at an arbitrary position of the sample. By bringing the probe into contact with the corner of the top surface of the electrode provided on the sample body from the side surface on the sample side, the top surface of the electrode can be prevented from being damaged by the probe. By sliding the probe with respect to the electrode, the insulating coating formed on the electrode surface can be broken.
[0010]
Further, in the continuity test method according to the present invention, when the height from the base end to the top surface of the electrode is H and the inclination angle of the probe with respect to the top surface of the main body is θ, in the first step, the probe The length protruding from the corner is not more than H / sin θ. By setting the length of the probe protruding from the corner of the top surface of the electrode in the first step to be equal to or less than H / sinθ, it is possible to prevent the probe from hitting the sample body.
[0011]
Further, in the continuity test method according to the present invention, in the second step, the tip of the probe is separated from the top surface of the sample body by sliding the probe with respect to the electrode of the sample. For example, by setting the inclination angle of the probe with respect to the top surface of the sample main body so that the tip of the probe is separated from the top surface of the sample main body by sliding the probe with respect to the electrode, the probe hits the sample main body. Can be prevented.
[0012]
Further, in the continuity test method according to the present invention, the probe, in a posture in which the base end is farther from the top surface of the sample main body than the front end, the first step of contacting the top surface of the electrode provided on the sample main body from the front end. A second step of sliding the probe with respect to the electrode so that the tip of the probe protrudes from the corner of the top surface of the electrode; and the sample side surface of the probe whose base end is farther from the top surface of the sample body than the tip. A third step of inspecting the electrical characteristics of the specimen in a state of being pressed against the top corner. By bringing the probe into contact with the electrode in a posture in which the base end is farther from the top surface of the sample main body than the tip end, the probe can be brought into contact with an electrode at an arbitrary position of the sample. By sliding the probe with respect to the electrode, the insulating coating formed on the electrode surface can be broken. When the tip of the probe protrudes from the corner of the top surface of the electrode by sliding the probe against the electrode, the probe is brought into contact with the corner of the top surface of the electrode provided on the sample body from the tip. Even when the probe is slid with respect to the electrode for a long distance, the probe hardly hits the sample body.
[0013]
Further, in the continuity test method according to the present invention, the load applied to the electrodes from the probe in the second step is 5 gf or less per electrode. By setting the load applied to the electrodes from the probes to 5 gf or less per electrode, the total load applied to the sample from all the probes can be suppressed even when the number of probes is large. In addition, it is possible to suppress damage to the electrode surface and wear of the probe surface.
[0014]
In order to achieve the above object, a probe unit according to the present invention is a probe unit used for a continuity test method for a specimen, and includes a shaft portion, and a protrusion protruding from the shaft portion toward the specimen and extending in the longitudinal direction of the shaft portion and being narrower than the shaft portion. It is characterized by comprising a probe having a projection which is in sliding contact with the electrode with a width, and a support for supporting the probe. By forming a protruding portion on the probe that protrudes from the probe shaft to the sample side and slides in contact with the electrode with a width smaller than the shaft, the load applied from the probe to the electrode concentrates on a small area, so the probe and the electrode can be more securely connected. Can be electrically connected. In addition, by sliding the protrusion extending in the longitudinal direction of the shaft with respect to the electrode, the insulating coating formed on the electrode surface can be broken.
[0015]
Further, the probe unit according to the present invention is characterized in that the portion of the protrusion that comes into sliding contact with the electrode has a knife-edge shape. When the protrusion slides with respect to the electrode, the knife-edge-shaped protrusion forms a groove in the electrode. The knife-edge-shaped portion that comes into sliding contact with the electrode at the projection slides on the electrode along a groove formed in the electrode by the projection. The probe is prevented from falling off from the top surface of the electrode by guiding the path of the probe to the groove formed in the electrode.
[0016]
Further, the probe unit according to the present invention is a probe unit used for a test method of continuity of a specimen, and includes a shaft, and two protrusions protruding from the shaft to the specimen side and extending in the longitudinal direction of the shaft and sliding on the electrode. And a supporting portion for supporting the probe, wherein the electrode is in sliding contact with the opposing surfaces of the two protrusions. When the two protrusions of the probe sandwich the electrode and slide in contact with the electrode, the path of the probe is guided by the electrode, so that the probe is prevented from falling off from the top surface of the electrode.
[0017]
Further, in the probe unit according to the present invention, all or a part of the probe is a thin film made of nickel, a nickel-iron alloy, a nickel-cobalt alloy, or a nickel-manganese alloy formed using a lithography technique. . By forming a probe using a lithography technique, a probe array with a fine pitch can be accurately formed. In addition, by forming the probe with nickel, a nickel-iron alloy, a nickel-cobalt alloy, or a nickel-manganese alloy, it is possible to realize a probe that is rich in elasticity and is not easily plastically deformed.
[0018]
In order to achieve the above object, the probe unit according to the present invention supports a probe having a protective film made of gold, a gold alloy, a platinum group metal or a platinum group metal alloy only on the surface side that is in sliding contact with the sample electrode, and supports the probe. And a supporting portion to be provided. By forming the protective film only on the side of the probe that is in sliding contact with the electrode of the sample, even if the protective film is formed thick, it is possible to prevent short-circuiting between adjacent probes due to contact between the protective films. Further, by setting the Vickers hardness of the surface of the probe in sliding contact with the electrode on the sample side to be greater than the Vickers hardness of the electrode, damage to the side surface of the probe can be suppressed.
[0019]
In order to achieve the above object, an electronic device according to the present invention includes a main body provided with an electronic element, protruding from the main body, both sides of the probe are fitted and fitted, and a side surface or a corner of the sample side of the probe. And an electrode having a concave portion in sliding contact. By protruding the electrode from the main body and forming a concave part in the electrode that fits the probe and slides on the sample side surface or corner of the probe, the path of the probe is guided by the electrode when sliding the probe against the electrode This prevents the probe from falling off the top surface of the electrode.
Further, in the electronic device according to the present invention, the electrode protrudes from the main body by 2 μm or more. By protruding the electrode from the main body by 2 μm or more, it is possible to prevent the probe from hitting a portion other than the electrode on the top surface of the specimen.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 2 is a schematic side view showing a probe card including a probe unit according to the first embodiment of the present invention.
The probe card 1 has a holder 2 mounted on a probe device and fixing the probe unit 10. For example, four probe units 10 are radially fixed to the holder 2 at 90 ° intervals. The probe unit 10 has a substrate 12 and a probe 20. The base end 22 of the probe 20 is electrically connected to the flexible printed circuit board 3 of the probe device. The probe 20 is in contact with and electrically connected to the electrode 7 of the specimen 4 supported by the probe device in the vicinity of the tip 24. The specimen 4 is an electronic device such as a semiconductor integrated circuit or a liquid crystal panel, and includes a specimen main body 5 and electrodes 7. A plurality of electrodes 7 are provided on the top surface 6 of the sample main body 5 at a uniform pitch, and each protrude from the top surface 6 of the sample main body 5 by 2 μm or more. The top surface 8 of the electrode 7 is a flat surface parallel to the top surface 6 of the sample main body 5, and forms a corner 9 at the outer peripheral edge. As a material of the electrode 7, gold, copper, a platinum alloy, a tin alloy, aluminum, or the like is used.
[0021]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a probe unit according to the first embodiment of the present invention.
As the material of the substrate 12 formed in a flat plate shape, for example, ceramic such as alumina or zirconia, or glass such as quartz glass, Pyrex (registered trademark), crystallized glass, or stainless steel, iron-nickel An alloy, a metal such as copper, a semiconductor such as silicon or silicon carbide, or a synthetic resin such as polyimide or epoxy is used.
[0022]
The probe 20 is formed, for example, in a pin shape extending linearly. A plurality of probes 20 are provided on the surface 16 of the substrate 12, and each base end 22 is supported in a cantilever manner on the substrate 12 as a support and extends in parallel at a uniform pitch. The side surface 26 of the probe 20 on the sample 4 side is a smooth surface parallel to the longitudinal axis of the probe 20. The probe 20 may or may not be conductive with another probe 20 on the base end 22 side. The tip 24 of the probe 20 projects outside the edge 14 of the substrate 12. The portion of the probe 20 protruding from the substrate 12 is elastically deformable.
[0023]
The base film 20a of the probe 20 is a thin film formed using a lithography technique. As a material of the base film 20a, a metal such as nickel, a nickel-iron alloy, a nickel-cobalt alloy, and a nickel-manganese alloy, which is rich in elasticity and hardly deformed plastically, is used. Further, the probe 20 has a protective film 20b for preventing oxidation of the base film 20a only on the side surface 26 side of the specimen 4 that contacts the electrode 7. By providing the protective film 20b only on the side surface 26 side of the probe 20, even if the protective film 20b is formed thick, it is possible to prevent the protective films 20b of the adjacent probes 20 from contacting each other and causing a short circuit. The protection film 20b is also formed using a lithography technique. As a material of the protective film 20b, for example, gold, a gold alloy such as a gold-cobalt alloy, a platinum group metal such as platinum, palladium, and rhodium, or an alloy of a platinum group metal is used. The Vickers hardness of the side surface 26 formed by the protective film 20b is set higher than the Vickers hardness of the top surface 8 of the electrode 7 with which the side surface 26 contacts.
[0024]
(Continuity test method)
FIG. 1 is a schematic side view showing a continuity test method using the probe unit 10 of the first embodiment as a continuity test method according to an embodiment of the present invention.
First, in the first step of the continuity test, as shown in FIGS. 1A and 1B, the corresponding probe 20 is brought into contact with each electrode 7 of the sample 4 supported by the probe device. At this time, the probe 20 is held such that the proximal end portion 22 is farther from the top surface 6 of the sample main body 5 than the distal end 24, and the probe 20 is brought into contact with the corner 9 of the top surface 8 of the electrode 7 from the side surface 26. When the height from the base end to the top surface 8 of the electrode 7, that is, the above-mentioned protruding height is H, and the inclination angle of the probe 20 with respect to the top surface 6 of the sample main body 5 is θ, the probe 20 By setting the length L protruding from the part 9 to be equal to or less than H / sin θ, it is possible to prevent the probe 20 from hitting the top surface 6 of the sample body 5.
[0025]
Next, in the second step of the continuity test, as shown in FIG. 1C, the probe unit 10 is moved (overdriven) in a direction X substantially perpendicular to the top surface 6 of the sample main body 5, and To the electrode 7. At this time, by adjusting the amount of movement of the substrate 12 so that the load applied to the electrode 7 from the probe 20 is 5 gf or less per electrode, the total load applied to the sample 4 from all the probes 20 can be suppressed and the probe side surface 26 Wear and damage to the electrode top surface 8 can be prevented. With the overdrive of the probe unit 10, the probe 20 slides toward the distal end 24 in the axial direction with respect to the electrode 7 while maintaining the posture in which the base end 22 is farther from the top surface 6 of the sample main body 5 than the distal end 24. The side surface 26 of the probe 26 is in sliding contact with the top corner 9 of the electrode 7. The portion of the probe 20 except for the base end portion 22 undergoes a reaction force from the electrode 7 and elastically deforms as the electrode 7 slides. Here, in order to prevent the probe 20 from abutting on the top surface 6 of the sample main body 5, it is desirable to elastically deform the probe 20 so that the tip 24 is separated from the top surface 6. For example, by setting the inclination angle θ of the probe 20 to 1 ° to 35 ° in the first step, elastic deformation of the probe 20 in which the tip 24 is separated from the top surface 6 can be realized.
[0026]
Next, in the third step of the continuity test, as shown in FIG. 1 (C), each probe 20 is held so that the proximal end 22 is farther from the top surface 6 of the sample body 5 than the distal end 24. The probe unit 10 is positioned so that the side surface 26 is pressed against the top corner 9 of the corresponding electrode 7. In this pressure-contact state, an electrical signal for the continuity test is sent from the probe device to the probe unit 10, whereby the electrical characteristics of the specimen 4 are inspected.
[0027]
In each of the steps of the continuity test described above, the probe 20 whose base end portion 22 is farther from the top surface 6 of the sample main body 5 than the tip end 24 is brought into contact, sliding contact and pressure contact with the electrode 7. The probe 20 can be connected to the nearby electrodes 7 and the electrodes 7 having a small top surface area. Further, in the first and second steps, since the side surface 26 of the probe 20 is brought into contact with and slidably in contact with the corner 9 of the top surface of the electrode 7, the top surface 8 of the electrode 7 is hardly damaged. The shavings generated by breaking the insulating coating at the top corner 9 of the electrode 7 are difficult to deposit on the top 8 of the electrode 7. Further, in the second step, the side surface 26 having a Vickers hardness higher than that of the top surface 8 of the electrode 7 in the probe 20 slidably contacts the top surface corner 9 of the electrode 7, so that the probe side surface 26 is prevented from being damaged and the probe 20 is useful. Life can be extended. Further, in the second step, the side surface 26 of the probe 20 is slidably contacted with the top surface corner 9 of the electrode 7 and is cleaned at the same time. Therefore, the contact resistance between the probe 20 and the electrode 7 in the third step of each test can be stably maintained as shown in FIG. 4 without performing the polishing and cleaning of the probe 20. In addition, since the polishing and cleaning of the probe 20 can be unnecessary, the operation rate of the probe device is improved, and the useful life of the probe 20 can be extended.
[0028]
(Modification of continuity test method)
FIG. 5 is a schematic side view showing a modification of the continuity test method shown in FIG. 1 described above.
In the first step of this modification, as shown in FIG. 5A, each probe 20 whose base end 22 is farther from the top surface 6 of the sample main body 5 than the front end 24 holds the top surface 8 of the corresponding electrode 7. From the tip 24. Next, in the second step of the modified example, as shown in FIG. 5B, the probe unit 10 is overdriven in the same manner as the second step of the above-described continuity test method, so that the top surface corner 9 of the electrode 7 is formed. Each probe 20 is slid to the corresponding electrode 7 so that the tip 24 of the probe 20 protrudes from the corresponding electrode 7. The third step of the modification is performed in the same manner as the third step of the continuity test method described above. According to such a modification, even when the probe 20 is slid with respect to the electrode 7 for a long distance in the second step, the probe 20 hardly hits the top surface 6 of the sample body 5.
[0029]
(Second embodiment, third embodiment)
FIGS. 6 and 7 are schematic views showing a probe unit according to the second and third embodiments of the present invention, respectively.
In the probe unit 10 of the second embodiment shown in FIG. 6, the probe 20 is composed of a probe main body 30 as a shaft and a single projection 32. The protrusion 32 protrudes from the side surface 31 of the distal end portion of the probe main body 30 toward the sample 4 and extends in the longitudinal direction of the probe main body 30 with a width smaller than that of the probe main body 30. The top surface 33 on the protruding side of the protrusion 32 is a flat surface. In the probe 20 of the present embodiment, the probe main body 30 and the portion 32a excluding the top surface 33 of the protrusion 32 form the base film 20a, and the top surface forming portion 32b of the protrusion 32 forms the protective film 20b. The material of each part 30, 32a, 32b is selected. In the second step of the continuity test, as shown in FIGS. 6B and 6C, the top surface 33 of the projection 32 is brought into sliding contact with the top surface corner 9 of the electrode 7. According to the second embodiment, since the load applied from the probe 20 to the electrode 7 is concentrated on a small area, the electrical connection between the probe 20 and the electrode 7 can be reliably performed in the third step of the conduction test. it can.
[0030]
In the probe unit 10 of the third embodiment shown in FIG. 7, the probe 20 is composed of a probe main body 30 and a projection 32 as in the second embodiment. However, the projection 32 of the third embodiment is formed in a knife-edge shape that tapers from the base end to the tip. In the second step of the continuity test, as shown in FIGS. 7B and 7C, the ridge angle 34 of the projection 32 is brought into sliding contact with the top surface corner 9 of the electrode 7. According to the third embodiment, the groove 38 is formed in the electrode 7 because the ridge 34 of the projection 32 bites into the electrode 7 in the second step of the conduction test. Since the formed groove 38 guides the path of the projection 32, it is possible to prevent the probe 20 from falling off from the top surface 8 of the electrode 7. Further, according to the third embodiment, since the load applied from the probe 20 to the electrode 7 is concentrated on a small area, the electrical connection between the probe 20 and the electrode 7 can be reliably performed in the third step of the continuity test.
Note that a plurality of protrusions 32 in the above-described second and third embodiments may be provided.
[0031]
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a schematic view illustrating a probe unit according to a fourth embodiment of the present invention.
In the probe unit 10 of the fourth embodiment, the probe 20 is composed of the probe main body 40 as a shaft and the two protrusions 42 and 44. The protruding portions 42 and 44 protrude toward the specimen 4 from both side edges in the width direction of the side surface 41 of the distal end portion of the probe main body 40, and extend in the longitudinal direction of the probe main body 40 with a smaller width than the probe main body 40. The protrusions 42 and 44 are formed in a mountain-shaped cross section that tapers from the base end to the tip. In the second step of the continuity test, as shown in FIGS. 8B and 8C, the electrode 7 is sandwiched between the side walls 43 and 45 of the projections 42 and 44 facing each other, and the side walls 43 and 45 are connected to the electrodes. 7 is brought into sliding contact with the top surface corner 9. According to the fourth embodiment, in the second step of the continuity test, the path of the probe 20 is guided by the electrode 7 sandwiched between the projections 42 and 44, so that the probe 20 falls off the top surface 8 of the electrode 7. Can be prevented.
[0032]
(Fifth embodiment)
FIG. 9 is a schematic side view showing a probe unit according to a fifth embodiment of the present invention.
In the probe unit 10 of the fifth embodiment, the probe 20 is bent, the base end portion 22 of the probe 20 extends parallel to the top surface 6 of the sample body 5, and the portion of the probe 20 protruding from the substrate is the sample body 5b. Sloped with respect to the top surface.
[0033]
(Sixth and seventh embodiments)
10 and 11 are schematic side views showing a probe unit according to a sixth embodiment and a seventh embodiment of the present invention, respectively.
In the probe unit 10 of the sixth and seventh embodiments, the tip 24 of the probe is curved in a curved shape toward the side opposite to the top surface 6 of the sample body 5. According to the sixth and seventh embodiments, in the second step of the continuity test shown in FIGS. 10 and 11 (B), the contact of the probe 20 with the top surface 6 of the sample body 5 is prevented. Effect is improved.
[0034]
(Eighth embodiment)
FIG. 12 is a schematic side view showing a probe unit according to the eighth embodiment of the present invention.
In the probe unit 10 of the eighth embodiment, the probe 20 is formed separately from the substrate 12 and inserted into the substrate 12. Although not shown, the probe 20 of this embodiment is composed of a base film 20a or a composite of the base film 20a and the protective film 20b. In addition, as a material of the base film 20a, for example, tungsten and beryllium copper are used, and as a material of the protective film 20b, for example, gold, platinum, palladium, rhodium, and nickel are used.
[0035]
(Ninth and tenth embodiments)
FIG. 13 and FIG. 14 are schematic views showing sample electrodes according to the ninth and tenth embodiments of the present invention, respectively.
In the specimen 4 of the ninth embodiment shown in FIG. 13, a concave portion 50 extending from the base end to the top surface 8 is provided on the side surface of the electrode 7. In the second step of the continuity test, as shown in FIGS. 13B and 13C, both sides of the probe 20 are fitted into the concave portions 50 of the electrodes 7 and fitted to each other. The corners of the side surfaces 26 of 20 are brought into sliding contact.
[0036]
In the sample 4 of the tenth embodiment shown in FIG. 14, a concave portion 54 extending from one side surface to the other side surface is provided on the top surface 8 of the electrode 7. In the second step of the continuity test, as shown in FIGS. 14B and 14C, both sides of the probe 20 are fitted into the concave portions 54 and fitted, and the side surface of the probe 20 is The 26 corners are brought into sliding contact.
[0037]
According to the ninth and tenth embodiments described above, the path of the probe 20 is guided by the concave portion 50 or the concave portion 54 of the electrode 7 in the second step of the continuity test. Dropping can be prevented.
[0038]
(Eleventh embodiment)
FIG. 15 is a schematic side view showing a sample electrode according to the eleventh embodiment of the present invention.
In the sample 4 of the eleventh embodiment, the top surface 8 of the electrode 7 is a spherical surface that is convex on the opposite side to the top surface 6 of the sample body 5. In the second step of the continuity test, the side surface 26 of the probe 20 slides on the curved electrode top surface 8. That is, the entire top surface 8 of the electrode forms the top surface corner 9 of the electrode 7.
The shape of the top surface 8 of the electrode 7 is not limited to the spherical shape of the eleventh embodiment, the flat surface shape parallel to the top surface 6 of the sample body 5 of the first embodiment, or a curved surface shape other than a spherical surface. Alternatively, the shape may be a slope inclined with respect to the top surface 6 of the sample body 5.
[0039]
(First manufacturing method of probe unit)
FIGS. 16 and 17 are schematic cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the probe unit 10 of the first embodiment as a first method of manufacturing the probe unit according to the embodiment of the present invention.
First, as shown in FIG. 16A, a recess 72 is formed in the edge 14 of the substrate 12. The depression 72 is formed by mechanical processing using a router or a cutting blade, sandblasting, ion etching, chemical etching, or the like. The depth of the recess 72 is, for example, 50 to 300 μm.
[0040]
Next, as shown in FIG. 16B, a sacrificial film 70 is formed on the inner surface of the recess 72 and on the surface 16 of the substrate 12 where the recess 72 opens. For the sacrificial film 70, a metal such as copper or tin may be used, or an organic material such as a polyester resin may be used. In the case of using copper for the sacrificial film 70, a copper layer is formed by electroplating after forming a composite layer of a chromium layer having a thickness of 100 to 500 ° and a copper layer having a thickness of 1000 to 5000 ° as a base film by sputtering or vapor deposition. When a polyester resin is used for the sacrificial film 70, it is not necessary to form a base film, and the polyester resin is directly applied to the substrate 12. The thickness of the sacrificial film 70 is set to be larger than the depth of the recess 72.
[0041]
Next, as shown in FIG. 16C, the surface of the sacrificial film 70 is polished and finished to be flat, and the sacrificial film 70 is left only in the recess 72.
Next, as shown in FIG. 16D, a base film 74 is formed on the surface of the sacrificial film 70 and the surface 16 of the substrate 12. As the base film 74, for example, a composite layer of a titanium layer of 100 to 500 ° and a nickel layer of 500 to 5000 ° is formed. The formation of the base film 74 may be performed by sputtering, vapor deposition, or the like.
[0042]
Next, as shown in FIG. 16 (E), a photoresist is applied on the surface of the base film 74, a mask having a predetermined shape is arranged on the surface of the photoresist, and exposure and development are performed to remove unnecessary photoresist. The resist is removed, and a resist film 78 having an opening 76 exposing a portion where the probe 20 is to be formed is formed.
[0043]
Next, as shown in FIG. 17F, the base film 20a of the probe 20 is formed on the surface of the base film 74 exposed from the opening 76 of the resist film 78. The formation of the base film 20a may be performed by electroless plating instead of electroplating. When the base film 20a is formed by electroless plating, the formation of the base film 74 described above can be omitted. The thickness of the base film 20a is set to, for example, 10 to 50 μm so that an appropriate load can be applied to the electrode 7 in the second step of the conduction test.
[0044]
Next, as shown in FIG. 17G, a protective film 20b of the probe 20 is formed on the surface of the base film 20a exposed from the opening 76 of the resist film 78. The protection film 20b may be formed by sputtering instead of electroplating. The thickness of the protective film 20b is set to, for example, 0.3 to 5.0 μm.
[0045]
Next, as shown in FIG. 17H, the resist film 78 is removed. The resist film 78 may be removed using a stripping solution such as an alkali or acetone, or may be removed in a gas phase using an asher with plasma. Subsequently, portions of the base film 74 that are not covered with the base film 20a are removed. The base film 74 may be removed by ion etching using milling, or may be removed by etching in a liquid phase using a liquid agent such as nitric acid.
[0046]
Next, as shown in FIG. 17I, the back surface 19 side of the substrate 12 is ground to a thickness that reaches the sacrificial film 70.
Next, as shown in FIG. 17J, the sacrificial film 70 is removed using an etchant.
[0047]
(Second manufacturing method of probe unit)
FIG. 18 is a schematic sectional view showing a method of manufacturing the probe unit 10 of the first embodiment as a second method of manufacturing the probe unit according to the embodiment of the present invention.
In the second manufacturing method, after performing the steps according to the steps shown in FIGS. 16A to 16E and FIGS. 17F to 17H of the first manufacturing method, as shown in FIG. Using a dicer or a router, a notch 80 extending from the back surface 19 of the substrate 12 to the bottom surface of the recess 72 is formed. However, the cut 80 is prevented from penetrating the sacrificial film 70 to prevent the whole from falling apart. After that, as shown in FIG. 18J, the sacrificial film 70 is removed using an etchant. At this time, the portion of the substrate 12 that formed the bottom surface of the recess 72 is separated by the notch 80 losing support.
[0048]
(Third manufacturing method of probe unit)
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the probe unit 10 of the second embodiment as a third method of manufacturing the probe unit according to the embodiment of the present invention.
In the second manufacturing method, after performing the steps according to the steps shown in FIGS. 16A to 16E of the first manufacturing method, as shown in FIG. The probe main body 30 of the probe 20 is formed in a thin film on the surface of the base film 74 to be formed. The probe main body 30 may be formed by electroless plating instead of electroplating. The thickness of the probe body 30 is set to, for example, 10 to 50 μm so that an appropriate load can be applied to the electrode 7 in the second step of the conduction test.
[0049]
Next, as shown in FIG. 19G, the resist film 78 is removed. The resist film 78 may be removed using a stripping solution such as an alkali or acetone, or may be removed in a gas phase using an asher with plasma.
Next, as shown in FIGS. 19 (H1) and (H2), a photoresist is applied on the surface of the probe body 30 and the surface of the base film 74, and a mask having a predetermined shape is arranged on the surface of the photoresist. Exposure and development are performed to remove unnecessary photoresist, and a resist film 86 having an opening 84 exposing a portion of the probe 20 where the projection 32 is to be formed is formed. The width of the opening 84 is set smaller than the width of the probe body 30.
[0050]
Next, as shown in FIGS. 19 (I1) and (I2), a portion 32a of the projection 32 excluding the top surface 33 is formed on the surface of the probe main body 30 exposed from the opening 84 of the resist film 86. . The thickness of the portion 32a of the projection 32 is set to, for example, 1 to 40 μm, preferably 5 to 20 μm.
Next, as shown in FIGS. 19 (J1) and (J2), a top surface forming portion 32b of the protrusion 32 is formed on the surface of the portion 32a exposed from the opening 84 of the resist film 86. The thickness of the portion 32b of the protrusion 32 is set to, for example, 0.3 to 5.0 μm.
[0051]
Next, as shown in FIGS. 19 (K1) and (K2), the resist film 86 is removed as in the case of the resist film 78. Subsequently, portions of the base film 74 that are not covered with the probe body 30 are removed. The base film 74 may be removed by ion etching using milling, or may be removed by etching in a liquid phase using a liquid agent such as nitric acid.
Finally, a step similar to the step shown in FIGS. 17I and 17J of the first manufacturing method is performed.
[0052]
In the above description, an example in which the present invention is applied to a probe unit for a sample having a plurality of electrodes and a continuity test thereof has been described. May be applied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view showing a continuity test method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic side view showing a probe card including a probe unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a probe unit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining an effect of the probe unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic side view showing a modification of the continuity test method shown in FIG.
FIG. 6 is a schematic view showing a probe unit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view showing a probe unit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic view showing a probe unit according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic side view showing a probe unit according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic side view showing a probe unit according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic side view showing a probe unit according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic side view showing a probe unit according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic view showing an electrode of a specimen according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic view showing an electrode of a specimen according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a schematic side view showing a sample electrode according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a first method of manufacturing a probe unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a schematic sectional view showing a first method for manufacturing a probe unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a second method of manufacturing the probe unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a schematic sectional view showing a third method of manufacturing a probe unit according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Probe card
4 samples (electronic devices)
5 Sample body (body)
6 Top surface of sample body
7 electrodes
8 Top of electrode
9 Top surface corner of electrode
10 Probe unit
12 Substrate (support)
20 probes
20a Base film (thin film)
20b protective film
20 probes
22 Base end of probe
24 Tip of the probe
26 side surface (sample side surface)
30 Probe body
32, 42, 44 protrusion
38 grooves
40 probe body
50, 54 recess

Claims

A first step of bringing the probe into contact with the top surface corner of the electrode provided on the main body, from the side surface of the sample, in a posture in which the base end is farther from the top surface of the main body of the sample than the distal end;
A second step of sliding the probe in the axial direction with respect to the electrode,
A third step of testing the electrical characteristics of the sample in a state in which the sample side surface of the probe in a posture in which the base end is farther from the top surface of the main body than the top end is pressed against the top surface corner of the electrode. Characterized continuity test method.

When the height from the base end to the top surface of the electrode is H, and the inclination angle of the probe with respect to the top surface of the main body is θ,
The continuity test method according to claim 1, wherein a length of the probe protruding from a corner of a top surface of the electrode in the first step is equal to or less than H / sinθ.

The continuity test method according to claim 1, wherein in the second step, the tip of the probe is separated from the top surface of the main body by sliding the probe with respect to the electrode.

A first step of bringing the probe into contact with the top surface of the electrode provided on the main body from the front end in a posture in which the base end is farther from the top surface of the main body of the specimen than the front end,
A second step of sliding the probe with respect to the electrode so that the tip of the probe protrudes from the corner of the top surface of the electrode,
A third step of testing the electrical characteristics of the sample in a state in which the sample side surface of the probe in a posture in which the base end is farther from the top surface of the main body than the top end is pressed against the top surface corner of the electrode. Characterized continuity test method.

The continuity test method according to any one of claims 1 to 4, wherein a load applied to the electrode from the probe in the second step is 5 gf or less per electrode.

A probe unit used for a continuity test method for a specimen,
A probe having a shaft portion, and a protrusion protruding toward the specimen from the shaft portion and extending in the longitudinal direction of the shaft portion and slidingly in contact with an electrode with a smaller width than the shaft portion;
A support for supporting the probe,
A probe unit comprising:

7. The probe unit according to claim 6, wherein a portion of the protrusion that comes into sliding contact with the electrode has a knife-edge shape.

A probe unit used for a continuity test method for a specimen,
A probe having a shaft portion, and two protrusions protruding from the shaft portion toward the specimen and extending in the longitudinal direction of the shaft portion and slidably contacting the electrode;
And a support for supporting the probe,
The probe unit is characterized in that the electrode is in sliding contact with a surface of the two protrusions facing each other.

9. The method according to claim 6, wherein all or a part of the probe is a thin film made of nickel, a nickel-iron alloy, a nickel-cobalt alloy, or a nickel-manganese alloy formed using a lithography technique. The described probe unit.

A probe unit used in the continuity test method according to claim 1, wherein:
A probe having a protective film made of gold, a gold alloy, a platinum group metal or a platinum group metal alloy only on the surface side that comes into sliding contact with the electrode of the specimen,
A support for supporting the probe,
A probe unit comprising:

A main body provided with an electronic element,
An electrode having a concave portion that protrudes from the main body, fits by fitting both sides of the probe, and slides in contact with the sample side surface or the corner of the probe,
An electronic device comprising:

The electronic device according to claim 11, wherein the electrode protrudes from the main body by 2 μm or more.