JP2006214727A - コンタクトプローブカード - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな状態にて配置された微細な電子回路素子の検査が可能であり、かつ製造工程も簡便であるようなコンタクトプローブカードの構成を提供する。
【解決手段】絶縁シート３の所定の位置に複数個の凹部５を配置し、当該凹部５において、金属板を素材とする筒状構成によって弾性変形を可能とするプローブ１０を嵌合し、かつ固着し、前記プローブ１０が、絶縁シート３の反対側に配置されている測定端子６、又は当該測定端子６に至る配線とそれぞれ導電性部材４を介して接続されていることに基づき、前記課題を達成することを可能とするコンタクトプローブカード。
【選択図】図３

Description

本発明は、シリコンウエハ、ウエハチップ、及び液晶基板などに配置された電子回路素子を構成する各素子に基づく被検査物が所定の性能を有しているかどうかを検査するために用いられるコンタクトプローブカードに関するものである。

半導体素子や液晶デバイスなどに代表される電子回路素子に対しては、その製造途中及び製造後に所定の性能を有しているかどうかを各種の検査機器を用いて検査する必要がある。

検査機器によって、シリコンウエハ、ウエハチップ、及び液晶基板などに配置されている電子回路素子の状況を検査する際、当該素子との接触を担保するために、検査機器において電子回路素子との接触に関与しているプローブについては、所定の弾性を有する状態とするように設計し、各電子回路素子ごとに、多少の位置の偏差（ズレ）が生じたとしても、プローブにおける弾性変形によって、当該偏差を吸収することが一般的手法として採用されている。

特開２００４−２１２２８７号（特許文献１）は、前記電子回路素子とのコンタクトに関与するプローブとして、導電性線材を複数回巻回し、かつ内側に中空部を形成するような螺旋状のコイルスプリングを採用し、かつ前記コイルスプリングとの間に隙間が生じる部分が実質的に形成されないように前記コイルスプリングの前記中空部に嵌挿された弾性材料からなる絶縁性の支持部材とを備えることによる構成が開示されている（特許文献１の図５参照）。

前記構成においては、コイルスプリングがプローブと測定端子を兼用しているが、コイルスプリングを複数回巻回するためには、必然的に所定のスペースを必要としており、プリント絶縁シート上にコンパクトな状態にて配置された微細な電子回路素子の検査には不適切であり、しかも、前記のようなコイルスプリングを絶縁性の支持基板に嵌挿するためには、煩雑な製造工程を必要とする。

特開２００３-２８８９５号（特許文献２）は、絶縁シートの表面に多数のリードが規定のピッチで配列されて一体に結着されており、これらリードの所定位置にバンプが一体に突設されたバンプ付きコンタクトプローブの製造方法に関する構成が開示されている。

前記構成においては、プローブの機能を発揮するバンプの部分と、絶縁シートの端部における測定端子とを前記リードによって接続しているが、各リードには１個毎のバンプが対応しており、１本のリードに対し複数個のバンプを設定することができない。

即ち、１本のリードが設けられている基板上の領域において、複数個のプローブ機能を発揮するバンプによって、それぞれ独立した電子回路素子に当接し、かつ検査を行うことができないため、プリント絶縁シートにおいて、色々な配置状態を形成している電子回路素子に対する測定を行うためには、必然的に限界が生ずることになる。

特開２００４−２１２２８７号公報 特開２００３−２８８９５号公報

本発明は、以下のような従来技術の欠点を克服し、コンパクトな状態にて配置された微細な電子回路素子の検査が可能であるようなコンタクトプローブカードの構成を提供することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明の構成は、絶縁シートの所定の位置に複数個の凹部を配置し、当該凹部において、金属板を素材とする筒状構成によって弾性変形を可能とするプローブを嵌合し、かつ固着し、前記プローブが、絶縁シートの反対側に配置されている測定端子、又は当該測定端子に至る配線とそれぞれ導電性部材を介して接続されていることに基づくコンタクトプローブカードからなる。

前記構成による本願発明においては、基板の一方側のスペースにおいて、余裕を以って凹部を配置し得ることから、微細な電子回路素子の様々な状態によるコンパクトな配置状態に対応することが可能であると共に、プローブを各凹部に嵌合し、かつ固着させれば良いことから、製造工程も極めて簡便である。

本発明においては、図３に示すように、絶縁シート３の所定の位置に複数個の凹部５を配置し、当該凹部５に弾性変形を可能とするプローブ１０を嵌合し、かつ固着することを基本的要件としている（尚、図３においては、測定端子６は見えない状態になっている。）。

各凹部５の距離が０．０２ｍｍ以下となるように設計することを必要とする場合が多いが、本発明においては、測定端子６を凹部５及びプローブ１０が設置されている側と反対側に配置しているため、前記凹部５を電子回路素子の位置に対応して所望の位置において自由に配置することが可能であり、これによって、微細な電子回路素子の様々な状態によるコンパクトな配置状態に対応して検査を行うことが可能となる。

凹部５の形状は、特に特定している訳ではないが、絶縁シート３の平面方向において、方向及び大きさを揃えた略矩形状を選択した場合には、フォトレジストなどによる成形に適合できるので、好都合である。

本発明のプローブ１０においても、弾性変形が可能であることを基本的前提としているが、金属板を素材とする筒状構成とすることによって前記弾性変形を実現している。

即ち、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、各電極パッド２を有している電子回路素子を配置した被検査物１を、各プローブ１０に対して当接した場合には、各プローブ１０は、被検査物１が離れた状態（図２（ａ））に比し、絶縁シート３の平面方向に広がった状態を形成しながら弾性変形を生じた状態となり（図２（ｂ））、このような弾性変形によって、各電極パッド２とプローブ１０との当接位置の偏差を吸収するが、前記当接が終了した段階においては、プローブ１０は元の弾性変形していない状態（図２（ａ））に復元することになる（尚、図２（ａ）、（ｂ）は、絶縁シート３に関する実施例２において、改めて説明の対象としている。）。

前記のような弾性変形を可能とする実施形態としては、例えば、同一形状のゴム状物体に対し、金属によってメッキ表面を形成する構成を想定することが可能である。
但し、微細な電子回路素子がコンパクトに配置された状態に適合するためには、プローブ１０の縦幅及び横幅を０．０５ｍｍ以下であることを要求される場合が多く、前記のゴム状物体を使用した場合には、このような要求に適合することができないため、金属板を素材とする筒状構成に基づく弾性変形を採用している。

図３に示すような略矩形状の凹部５を選択した場合には、プローブ１０の方向を揃えるためにも、筒状の側面方向が各矩形の両側の辺と概略並行であることが好ましい。

図４(ａ）、（ｂ）に示すように、筒状の側面と略並行状態を形成する略矩形状の２辺が、筒状の側面と当接し得る程度の幅に設定した場合には、単に筒状のプローブ１０を略矩形状の凹部５に嵌合させることによって、全てのプローブ１０の方向に略矩形の凹部５の各辺と同様に並行状態に揃えることが可能となる。

図４（ａ）は導電性部材４が端子と直接接続している場合を示しており、図４（ｂ）は導電性部材４が端子に至る配線７と接続している場合を示すが、前記配線７が設けられているシートの状況は、例えば図６に示すとおりである。

測定の対象となる絶縁シート３においてコンパクトな状態にて配置された微細な電子回路素子の各位置に対応して凹部５を設け、かつ当該凹部５にプローブ１０を嵌合し、かつ固着させたうえで、当該プローブ１０に対応して絶縁シート３の反対側に測定端子６に至る配線７を設けていることから、電子回路素子の様々な配置状態に適合することが可能であると共に、各凹部５の寸法に合わせたプローブ１０を設定すれば良いことから、微細な電子回路素子の検査にも適用することが可能である。

プローブ１０を形成する筒状部としては、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、それぞれ断面円筒状、断面楕円状、断面多角形状を選択することが可能である。
但し、断面多角形状のプローブ１０のうち、断面三角形状のプローブ１０は、弾性変形の程度が極めて乏しいため避けることが好ましい。

各プローブ１０を各凹部５に固着させる場合には、各測定端子６と接合している導電性接続部の周囲に、接着剤を充満することによって固着するか、又は半田によって固着すると良い。

以下、実施例に即して説明する。

実施例１は、図１（ｅ）に示すように、ニッケル又はニッケルの合金の筒状部の外側表面を金メッキによってカバーしたことを特徴としている。

図１は実施例１によるプローブ１０の製造工程を示すが、各図面にそれぞれ順次示すように、メッキを積層するためのメッキ芯材１１（図１（ａ））に下地銅メッキ層１２ａを施し（図１（ｂ））、その上にプローブ１０の母体となるニッケル合金メッキ層１３で積層メッキしたうえで（図１（ｃ））、外周部に導電性を確保するため電気抵抗の低い金メッキ１４を施し（図１（ｄ））、更には、被検査物１の電極パッド２の細かな凹凸やプローブ１０同士の微妙な高さの違いを吸収するため下地銅メッキ層１２ａをケミカルエッチング法で除去すると共に、メッキ芯材１１をも除去することによって、中空層１２を有する構造によるプローブ１０で最終的な構造としてニッケル合金メッキ層１３と金メッキ層１４によって形成されることになる（図１（ｅ））。

メッキ芯材１１は、絶縁性のある材質で細くて外周径が均一でありメッキ薬液槽内で変質・変形しない材質が必要である。

加えて下地銅メッキ部分を高温・高圧ケミカルエッチングで除去するまで形状が変わらないことが必要なためテトロン樹脂線材外径０．０２ｍｍを使用したが、前記の順序によるメッキ及び下地銅メッキ１２ａの除去によって、メッキ全体の厚みは０．００７〜０．００８ｍｍになっている。

実施例１のプローブ１０において、ニッケル又はニッケル合金によるメッキ層を更に厚い状態とし、バネ特性を一層確保したい場合にはメッキ芯材１１をさらに細い０．０１６ｍｍの径を使用し、かつ銅メッキ厚み１２ａを更に薄く設定することによって、第２層であるニッケル又はニッケル合金メッキ層１３の厚みを０．００８〜０．０１１ｍｍとすることも可能である。

前記のような厚い状態によるニッケル又はニッケル合金は、十分なバネ特性を発揮することもできるが、前記の設計の場合の第３層である金メッキ層１４の厚みは０．０００５〜０．００１ｍｍになっている。

実施例２は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、各凹部５に対応した位置に孔を有しているプローブ装着規制シート２０とプローブ１０と測定端子６とを接続している導電性部材４が貫通する孔を有しているフレキシブル樹脂製電気回路シート３０とを積層したことを特徴としている。

プローブ装着規制シート２０は、各凹部５を成形するために、ポリイミド樹脂シートをフォトリソ法によって高精度穴加工するが、このような高精度穴加工によって、各プローブ１０を決められた凹部５に精度よく位置決めしたうえで嵌合し、かつ固着することができる。

フレキシブル樹脂製電気回路シート３０についても、例えばポリイミド樹脂シートに対しフォトリソ法によって導電性部材４が通貫するために高精度穴下加工を行うことになるが、このような加工に基づいて、導電性部材４は、前記加工された孔を通貫することによって、プローブ１０と測定端子６とを接続することが可能となり、結局電気信号ラインの長さを大幅に短縮させることが可能となる。

前記のような電気信号ラインの短縮化によって、１ＧＨｚ以上の高周波電気信号を扱うメモリー半導体やロジック半導体の検査用コンタクトプローブカードとしても適用可能となる。

実施例２のような積層構成においては、プローブ１０と導電性部材４との接合を実現する電極を形成するために、予めフレキシブル樹脂製電気回路シート３０の一方側に銅箔を接着した状態としたうえで、フォトリソ法によって各凹部５の所定位置において、前記電極を形成する部位のみを残存するように加工するという手法を採用できるため、電極の形成には極めて好都合である。

同様に、フレキシブル樹脂製電気回路シート３０の反対側面において、各測定端子６を成形する場合においても、予め当該シート３０の他方側面の全面に銅箔を接着したうえで、測定端子６部分のみをフォトリソ法によって残存させると良い。
尚、前記各銅箔の厚みは、通常０．００８〜０．０１２ｍｍである。

本発明は、多数のプローブを基板上に容易に配置することができることから、電子回路素子を配列した個別のプリント基板に対応した個別のコンタクトプローブカードを製造したうえで、前記プリント基板の検査を行う点に、利用可能性更には適合可能性を有している。

実施例１の筒状プローブの成形過程を示しており、（ａ）はメッキ芯材を設置した状態を示しており、（ｂ）は当該メッキ芯材に下地銅メッキ層を施した状態を示しており、（ｃ）は当該銅メッキ層の上にニッケル合金メッキ層を積層した状態を示しており、（ｄ）は当該ニッケル合金メッキ層のうえに金メッキを施した状態を示しており、（ｅ）はメッキ芯材及び下地銅メッキ層を除去した状態を示している。 被検査物とコンタクトプローブカードの離脱関係、特にプローブの弾性変形及び復元状態を示すと共に、実施例２のシートの具体的構成を示す断面図であり、（ａ）は被検査物とプローブとが離れた状態を示しており、（ｂ）は双方が当接した状態を示している。 本発明の基本構成を示す見取り図である。 凹部を構成する略矩形の２辺が、筒状の側面と当接し得る程度の幅を形成していることによる実施形態を示す断面図であって、（ａ）は導電性部材が測定端子と接続した場合を示しており、（ｂ）は導電性部材が配線と接続している場合を示す。 シートの凹部が設置された面と反対側の面において、測定端子に至る配線の設置状況を示す平面図を示している。 プローブの形状に関する実施形態を例示する見取り図であって、（ａ）は断面円筒状プローブを示しており、（ｂ）は断面楕円状プローブを示しており、(ｃ)は断面多角形状（矩形状）プローブを示している。

符号の説明

１ 被検査物
２ 電極パッド
１０ プローブ
１１ プローブ製造用のメッキ芯材
１２ａ プローブ製造用下地銅メッキ層（メッキ後除去されて中空部になる）
１２ プローブ中空層
１３ プローブを構成するニッケル合金メッキ層
１４ プローブを構成する金メッキ層
２０ プローブ装着規制シート
３ 絶縁シート
３０ 両面銅箔付フレキシブル樹脂製電気回路シート
４ 導電性部材
５ 凹部
６ 測定端子
７ 配線

Claims (6)

1. 絶縁シートの所定の位置に複数個の凹部を配置し、当該凹部において、金属板を素材とする筒状構成によって弾性変形を可能とするプローブを嵌合し、かつ固着し、前記プローブが、絶縁シートの反対側に配置されている測定端子、又は当該測定端子に至る配線とそれぞれ導電性部材を介して接続されていることに基づくコンタクトプローブカード。
2. 各凹部を、平面方向において各同一の大きさ及び方向を揃えた状態にある略矩形状態とし、金属板によって形成された筒状プローブにおける筒状の側面方向が前記矩形の両側の辺と概略並行であることを特徴とするコンタクトプローブカード。
3. 筒状の側面と略並行状態を形成する略矩形状の２辺が、筒状の側面と当接し得る程度の幅に設定されていることを特徴とする請求項２記載のコンタクトプローブカード。
4. 筒状の形状が円筒状、楕円筒状、多角形筒状の何れかであることを特徴とする請求項３記載のコンタクトプローブカード。
5. ニッケル又はニッケルの合金の筒状部の外側表面を金メッキによってカバーしたことを特徴とする請求項２記載のコンタクトプローブカバー。
6. 各凹部に対応した位置に孔を有しているプローブ装着規制シートとプローブと測定端子とを接続している導電性部材が貫通する孔を有しているフレキシブル樹脂製電気回路シートとを積層したことを特徴とする請求項１記載のコンタクトプローブカード。

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