JP2007017286A - 垂直型プロ−ブピン - Google Patents

Abstract

【課題】極細線でありながらオ−バ−ドライブによって塑性変形することなく一定の針圧を得ることができるようにしたプロ−ブピンを提供する。
【解決手段】タングステンまたはタングステン系合金製の細い線材を素材とした垂直型の
プロ−ブピンであって、同プロ−ブピンを、基部（１）と、尖端に針先状接触部（９）を
有する先端部（５）と、基部と先端部との間を連結するコ字形状部（１０）とで平面視ク
ランク形状に形成し、各部分の寸法比をａ：ｃ：ｄ≒１：１：１に設定することで課題解決の手段とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＳＩなどの半導体集積回路の電気的諸特性を測定する際に用いられるプロ−ブピンに関し、特に半導体集積回路の電極に垂直状に接触する（同軸）垂直型のプロ−ブピンに関する。

ＬＳＩなどの半導体集積回路の電気的諸特性を測定する際に用いられるプロ−ブピンは、カンチレバ−式と称される横向きのもの（横型タイプ）と、プロ−ブカ−ドに垂直に取り付けられて使用される垂直型（縦型）タイプとに大別される。
最近の半導体集積回路の高集積化、微細化、高速化、複数個の半導体集積回路の同時測定の要求などに伴って、プロ−ブ数の増大、プロ−ブの配置密度の増加などの要求が高まっており、このような、要求に対応すべく、特許文献１に記載のような、垂直型タイプのプロ−ブピンが提案されている。

ここで、この垂直型タイプのプロ−ブピンについて、図３により説明する。
このプロ−ブピン１００は、タングステンまたはタングステン系合金製の細い線材を素材とし、針先状接触部１１９を尖端に備えて全体形状を一直線状の針形状に形成されている。そして、このようなプロ−ブピン１００を、測定対象物であるＬＳＩなどの半導体集積回路の電極（図示せず）に垂直に接触するように支持するために、このプロ−ブピン１００が接続される配線パタ−ン（図示せず）が形成された基板（図示せず）と、この基板の下面側に設けられた支持部材１１３とが設けられている。
支持部材１１３は、上側支持基板１１４と下側支持基板１１５とで構成され、各支持基板の各貫通孔１１６、１１７にプロ−ブピン１００は貫通支持されるとともに、弾性を有する接着剤１１８で上側支持基板１１４に固定されるようになっている。図３中の符号１１１は座屈部を、符号１１２はプロ−ブピン１００の接続部を示しており、この接続部１１２はわずかながら上側支持基板１１４の上面から突出するようになっている。

また、特許文献２に記載のようなものも提案されている。
この特許文献２に記載の垂直型プロ−ブカ−ドについて、図４により説明すると、この垂直型プロ−ブ２００は、タングステンまたはタングステン系合金製の細い線材を素材とし、針先状接触部２２２を尖端に備え途中に横向きの略Ｕ字形状の座屈部２２１を有する構成となっている。
特開２０００−２９２４３９号公報 特開２００１−１６５９５５号公報

一般に、プロ−ブピンにより半導体集積回路の電気的諸特性を測定する際には、プロ−ブカ−ド（プロ−ブピン）にオ−バ−ドライブ（プロ−ブカ−ドピンの針先状接触部が電極に接触してからさらにプロ−ブカ−ド（ピン）と半導体集積回路との間隔を狭めること）が加えられる。
通常、プロ−ブピンとしては、１００μｍオ−バ−ドライブ時、４〜８ｇの針圧が得られる特性を有するものが最良とされている。

特許文献１に記載のプロ−ブピンは全体形状が一直線状の針形状であって、ピンのほぼ中央部に形成されている座屈部１１１がオ−バ−ドライブ時の負荷により弾性限度内で座屈してオ−バ−ドライブの過負荷を吸収する構成となっている。しかし、座屈の変形方向が一定でないため、紙面垂直方向に座屈部１１１が変形すると、紙面垂直方向に狭い間隔で隣接配設されている他のプロ−ブピンと接触する恐れが発生するという不具合がある。したがって、このプロ−ブピンは狭ピッチ化に対応できない。

これに対し、特許文献２のプロ−ブピンは、横向きの略Ｕ字形状の座屈部２２１が無負荷の状態で、すでに設けられた構造であるため、この座屈部２２１がピン配列方向に対して直角方向に突出するように配設することで隣接配設されている他のプローブピンとの接触が防止でき、よって狭ピッチ化に対応できる。しかし、この特許文献２に記載されたプロ−ブピンにオ−バ−ドライブを繰り返し負荷するとピン全体が変形することが判明した。ピンの形状が変化してしまうと測定中に針圧が変化してしまい半導体集積回路の電気的特性を正確に測定できなくなる。
本発明は、従来のプロ−ブピンの有する上述のような課題を解決し、極細線でありながらオ−バ−ドライブによって塑性変形することなく一定の針圧を得ることができるようにしたプロ−ブピンを提供しようとするものである。

本発明は、タングステンまたはタングステン系合金製の細い線材を素材とした垂直型のプロ−ブピンにおいて、同プロ−ブピンを、基部（１）と、同基部と同軸心状に形成されるとともに尖端に針先状接触部（９）を有する先端部（５）と、上記基部の先端部側の端部と上記先端部（５）の基部（１）側の端部との間を連結するコ字形状部（１０）とで平面視クランク形状に形成し、同コ字形状部を、一端部を上記基部（１）の上記先端部（５）側の端部に直角に接続した上側屈曲部（２）と、同上側屈曲部（２）の他端部に上側端部を直角に接続するとともに、上記の基部（１）および先端部（５）と平行状に形成された中央部（３）と、同中央部（３）の下側端部に一端部を直角に接続し、かつ他端部を上記先端部（５）の上記基部（１）側の端部に直角に接続し、さらに上記上側屈曲部（２）と平行状に形成した下側屈曲部（４）とで構成し、上記基部（１）を上側支持板（６）に固定支持し、上記先端部（５）を下側支持板（７）に形成した貫通孔（８）に貫通支持するとともに、上記先端部（５）の下側支持板（７）に形成された貫通孔（８）に貫通支持された箇所よりも上側部分の長さ（先端部の有効長さ）をａとし、上記中央部（３）の長さを２ｂとし、上記基部（１）の上側支持板（６）に固定支持された箇所よりも下側部分の長さ（基部（１）の有効長さ）をｃとしたとき、
ａ：ｂ：ｃ≒１：１：１
に設定することで課題解決の手段とする。

本発明のプロ−ブピンは、基部と先端部とが同軸心状にあり、かつ全体形状をクランク型に形成するとともに、各部の寸法比率を上記の通りの数値に限定したことにより、オ−バ−ドライブよって発生する変形をピン全体に分散することができる。これによってピン各部の変形量を小さくできるから、プロ−ブピンの塑性変形を抑制できる。

よって本発明のプロ−ブピンを採用すれば、狭ピッチ化への対応が可能となることはもちろんのこと、長期の使用に際してもプロ−ブピンの形状変化を少なくすることができ、その結果プロ−ブピンのコンタクト性の安定を保つことが可能となる。

以下、本発明を図に示す実施形態により具体的に説明する。
図１は本発明の垂直型プロ−ブピンの正面図、図２は同側面図である。

図１、２において、符号２０は垂直型プロ−ブピン（以下「プロ−ブピン」という）を示している。
このプロ−ブピン２０は、タングステンまたはタングステン系合金製の、後に実施例として示すように、０．０３０ｍｍ〜０．１００ｍｍ程度の極細の線材（断面円形）を素材としており、基部１と、基部１と同軸心状に形成されるとともに尖端に針先状接触部９を有する先端部５と、基部１の先端部側の端部と先端部５の基部１側の端部との間を連結するコ字形状部１０とで平面視クランク形状に形成されている。

コ字形状部１０は、一端部を基部１の先端部５側の端部に角部１１において直角に接続された上側屈曲部２と、この上側屈曲部２の他端部に上側端部を角部１２において直角に接続されるとともに、基部１および先端部５と平行状に形成された中央部３と、この中央部３の下側端部に角部１３において一端部を直角に接続されるとともに他端部を先端部５の基部１側の端部に角部１４において直角に接続され、かつ上側屈曲部２と平行状に形成された下側屈曲部４とで構成されている。

角部１１、角部１２、角部１３および角部１４の各角部は、線材をカシメることにより形成されている。
基部１、先端部５およびコ字形状部１０は、同一平面上に位置するように形成されている。したがって、その側面形状は、図２に示す通り、各部分が一直線Ａ−Ａ上に位置する形状となっている。また、基部１、上側屈曲部２および中央部３の上半分（図１において符号Ｂで示す部分）には厚みが５μｍ程度の絶縁コーティング１５（樹脂）が施されている。

図１において、符号６はプロ−ブピン２０の上側支持板を示しており、プロ−ブピン２０はその上端部寄りの箇所をこの上側支持板６に固定支持される。符号７はプロ−ブピン２０の下側支持板を示しており、プロ−ブピン２０はその下端部寄りの箇所をこの下側支持板７に形成された貫通孔８（この貫通孔８はプロ−ブピン２０の径よりも若干大きな径に形成されている）に貫通（案内）支持されるようになっている。

さらに、この実施形態のプロ−ブピン２０では、先端部５の下側支持板７に形成された貫通孔８に貫通支持された箇所よりも上側部分の長さ（先端部の有効長さ）をａとし，中央部３の長さを２ｂとし、基部１の上側支持板６に固定支持された箇所よりも下側部分の長さ（基部１の有効長さ）をｃとしたとき、
ａ：ｂ：ｃ≒１：１：１
に設定されている。

なお、許される範囲で線径を変化させたり、材料の強度を変えることで針圧は調整できるが、上側屈曲部２および下側屈曲部４の長さ（クランク長さ）を変えることでも調整できる（長くすれば針圧は低くなり、逆に短くすれば針圧は高くなる）。

本発明の素材であるタングステン系合金としては、レニウムタングステン（Ｒｅ−Ｗ）や銅タングステン（Ｃｕ−Ｗ）などがある。

次に、線径および各部の寸法が表１に示す通りの、上述のクランク形状に形成された実施例１〜４の各プロ−ブピンについて、１００μｍのオーバードライブを１万回繰り返してピンの変形状態を比較した。その結果は表１に示す通りである。変形状態は繰り返しテスト前後の針圧を測定し、テスト前の針圧を１００としたときのテスト後の針圧を指数表示して比較した。変形が大きいものは針圧が低下し、指数は１００より小さい値となる。指数は針圧の低下がない１００が望ましいが、９５までは許容範囲である。
なおこの表１には、比較例１、２についてのデ−タも示してある。

表１に示す実験結果より、上記の実施例１〜４の各プロ−ブピンでは変形が発生しないことが確認できた。
また、表１に示す実施例１〜４および比較例１、２のプロ−ブピンはいずれも素材はタングステンであるが、タングステン系合金であるレニウムタングステン（Ｒｅ−Ｗ）でもタングステンと同様の結果が得られることを確認した。

この実験結果から、プロ−ブピンを、極細線を素材とし、全体形状をクランク型に形成するとともに、各部分の寸法（比）を上述の値、すなわちａ：ｂ：ｃ≒１：１：１に設定することにより繰り返しオ−バ−ドライブでも変形がなく、針圧の低下が発生しないプロ−ブピンが得られることが判明した。

このように、本発明によれば、プロ−ブピンを径が０．０３０ｍｍ〜０．１００ｍｍ程度の極細の線材で形成して、狭ピッチ化への対応を可能にしながら、繰り返しオ−バ−ドライブでピンの変形を抑え、針圧の低下を抑えることができる最良の特性を有するプロ−ブピンを得ることができる。

本発明の垂直型プロ−ブピンの正面図である。 同側面図である。 特許文献１記載のプロ−ブピンの概略的断面図である。 特許文献２記載のプロ−ブピンの概略的正面図である。

符号の説明

１：基部
２：上側屈曲部
３：中央部
４：下側屈曲部
５：先端部
６：上側支持板
７：下側支持板
８：貫通孔
９：針先状接触部
１０：コ字形状部
１５：コ−チング
２０：垂直型プロ−ブピン

Claims (2)

1. タングステンまたはタングステン系合金製の細い線材を素材とした垂直型プロ−ブピンにおいて、
   同プロ−ブピンが、基部（１）と、同基部と同軸心状に形成されるとともに尖端に針先状接触部（９）を有する先端部（５）と、上記基部の先端部側の端部と上記先端部（５）の基部（１）側の端部との間を連結するコ字形状部（１０）とで平面視クランク形状に形成され、
   同コ字形状部が、一端部を上記基部（１）の上記先端部（５）側の端部に直角に接続された上側屈曲部（２）と、同上側屈曲部（２）の他端部に上側端部を直角に接続されるとともに、上記の基部（１）および先端部（５）と平行状に形成された中央部（３）と、同中央部（３）の下側端部に一端部を直角に接続されるとともに他端部を上記先端部（５）の上記基部（１）側の端部に直角に接続され、かつ上記上側屈曲部（２）と平行状に形成された下側屈曲部（４）とで構成され、
   上記基部（１）は上側支持板（６）に固定支持され、上記先端部（５）は下側支持板（７）に形成された貫通孔（８）に貫通支持され、
   上記先端部（５）の下側支持板（７）に形成された貫通孔（８）に貫通支持された箇所よりも上側の長さをａとし，上記中央部（３）の長さを２ｂとし、上記基部（１）の上側支持板（６）に固定支持された箇所よりも下側の部分の長さをｃとしたとき、
   ａ：ｂ：ｃ≒１：１：１
   に設定されていることを特徴とする垂直型プロ−ブピン。
2. 上記線材の直径が、０．０３０〜０．１００ｍｍである請求項１記載の垂直型プロ−ブピン。