JP2007086025A - Contact probe, probe unit, and probe card - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ICチップまたは液晶デバイスなどの電子部品の電極に接触させて、電気的な試験を行なうためのコンタクトプローブに関する。また、コンタクトプローブを備えるプローブユニットおよびプローブカードに関する。 The present invention relates to a contact probe for performing an electrical test by contacting an electrode of an electronic component such as a semiconductor IC chip or a liquid crystal device. Moreover, it is related with the probe unit and probe card provided with a contact probe.
ICおよびLSIが高密度で実装された電子部品の電気的な検査をするために、多数のコンタクトプローブを配置したプローブカードが使用される。図6に、従来のカンチレバー型コンタクトプローブの基本構造を示す。図6(a)は、側面図であり、図6(b)は、平面図である。コンタクトプローブは、図6に示すように、先端部61と、バネ部62と、支持部63と、配線部64を有し、支持部63によりプローブカードに保持される。検査に際しては、コンタクトプローブの先端部61を電子部品の電極に押し付けて、電子部品の各種のデータを収集する。コンタクトプローブは、検査対象である電子部品の電極との確実な接触を得、被測定対象である電極に大きな損傷を与えないようにするため、バネ構造を有する。
In order to electrically inspect electronic components on which IC and LSI are mounted at high density, a probe card having a large number of contact probes is used. FIG. 6 shows a basic structure of a conventional cantilever type contact probe. FIG. 6A is a side view, and FIG. 6B is a plan view. As shown in FIG. 6, the contact probe has a
コンタクトプローブを取付けるプローブカードを図7に例示する。図7(a)は、斜視図であり、VIIB−VIIBで切断した断面図が図7(b)である。図7(a)に示すように、プローブカードの上表面には、多数の配線などが半径方向に配列している(図7(a)には、その一部を示す)。また、図7(b)に示すように、プローブカード70は、円板状の基板72と、基板72に組み込まれた針押え部74と、針押え部74に片持ち梁状に支持される複数のコンタクトプローブ76とからなる。コンタクトプローブ76は、基板72の半径の方向に配置する。
A probe card for attaching the contact probe is illustrated in FIG. FIG. 7A is a perspective view, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along VIIB-VIIB. As shown in FIG. 7A, a large number of wirings and the like are arranged in the radial direction on the upper surface of the probe card (FIG. 7A shows a part thereof). Further, as shown in FIG. 7B, the
今日、ICおよびLSIの高集積化が進行し、被検査体である電極の配置密度が高くなるにつれて、コンタクトプローブの集積化が要求されている。このため、カンチレバーを短くし、従来はカンチレバーの延長部材であった配線部を絶縁構造にしたプローブが提案されている(非特許文献1参照)。 Today, with the progress of high integration of ICs and LSIs and the increase in the arrangement density of electrodes as inspection objects, integration of contact probes is required. For this reason, a probe has been proposed in which the cantilever is shortened and the wiring portion, which has conventionally been a cantilever extension member, has an insulating structure (see Non-Patent Document 1).
また、フィルム上に形成したパターン配線の先端を折り曲げて突出させ、コンタクトピンとし、コンタクトピンを、ニッケル−マンガン合金からなる第1の金属層と、靱性および導電性の高い第2の金属層とから構成したコンタクトプローブが開示されている(特許文献1参照)。このコンタクトプローブは、靭性および導電性の高い第2の金属層を外側にして折り曲げているため、繰り返し使用することができ、高周波特性に優れるとある。しかし、形状としては、狭ピッチに対応しているが、実用上は、狭ピッチ化すると、コンタクトピンの幅が狭くなり、十分なバネ力を得るのが困難となる。 Further, the tip of the pattern wiring formed on the film is bent and protruded to form a contact pin. The contact pin is composed of a first metal layer made of a nickel-manganese alloy, and a second metal layer having high toughness and conductivity. The contact probe comprised from this is disclosed (refer patent document 1). Since this contact probe is bent with the second metal layer having high toughness and electrical conductivity on the outside, it can be used repeatedly and is excellent in high frequency characteristics. However, the shape corresponds to a narrow pitch, but in practice, if the pitch is narrowed, the width of the contact pin becomes narrow and it becomes difficult to obtain a sufficient spring force.
一方、コンタクトプローブの配置密度を高くするとともに、隣合うプローブの接触を避けるため、針押え部におけるプローブの取付け高さを隣合うプローブで変更し、多段構造としたプローブユニットが知られている(特許文献2参照)。図8(a)に示すように、コンタクトプローブ86の先端部86aから針押え部84までの長さをL1とし、図8(b)に示すように先端部86aの長さをL2としたとき、針押え部84におけるコンタクトプローブ86の取付け位置が、基板82に近いほど、L1とL2が大きくなるように構成している。このため、先端部を一列に配列し、先端部の配置密度を高めるとともに、隣合うプローブ間で針圧と滑り量の差を小さくすることができるとある。
しかし、従来のカンチレバー型のコンタクトプローブは、多数の微細プローブのアセンブリが困難であるため、さらなる微細化の要請に対応することが困難な状況にある。 However, since the conventional cantilever-type contact probe is difficult to assemble a large number of fine probes, it is difficult to meet the demand for further miniaturization.
本発明の課題は、多数の微細プローブのアセンブリが容易であり、電子部品の狭ピッチ化の要請に十分に対応することができるコンタクトプローブを提供することにある。また、かかるコンタクトプローブを備えるプローブユニットおよびプローブカードを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a contact probe that can easily assemble a large number of fine probes and can sufficiently meet the demand for a narrow pitch of electronic components. Moreover, it is providing the probe unit and probe card provided with this contact probe.
本発明のコンタクトプローブは、被測定面に接触する先端部と、先端部に接続するバネ部と、先端部とバネ部を支持する支持部とを備えるカンチレバー型のコンタクトプローブであって、先端部、バネ部および支持部は、支持部を固定して先端部を被測定面に押し当てると、先端部が被測定面に当接したままバネ部により弾性変形するように構成され、先端部は、弾性変形する方向に沿って平面を有する板状構造体であり、先端部の厚さt1とバネ部の厚さt2とは、t1<t2であることを特徴とする。 A contact probe according to the present invention is a cantilever-type contact probe including a tip portion that contacts a surface to be measured, a spring portion connected to the tip portion, and a support portion that supports the tip portion and the spring portion. The spring portion and the support portion are configured such that when the support portion is fixed and the tip portion is pressed against the surface to be measured, the tip portion is elastically deformed by the spring portion while being in contact with the surface to be measured. a plate-like structure having a flat surface along a direction elastically deforms, and the thickness t 2 of the thickness t 1 and the spring portion of the tip portion, characterized in that it is a t 1 <t 2.
コンタクトプローブは、支持部に段差を設ける態様が好ましい。また、コンタクトプローブの材質は、ニッケルまたはニッケル系合金が好適であり、先端部は、少なくとも表層が、ロジウムまたはパラジウム系合金からなる態様が望ましい。また、リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を取りはずす工程とを備える方法により製造するコンタクトプローブが好ましい。 The contact probe preferably has a mode in which a step is provided on the support portion. The contact probe is preferably made of nickel or a nickel-based alloy, and at least the surface of the tip is preferably made of rhodium or a palladium-based alloy. Also, a step of forming a resin mold by lithography or a mold, a step of forming a layer made of a metal material on the conductive mold on the conductive substrate by electroforming, a step of removing the resin mold, and removing the conductive substrate A contact probe manufactured by a method comprising the steps is preferable.
金属材料からなる層を電鋳により形成する工程の後に、機械加工または放電加工により厚さt1の先端部を形成することができる。一方、リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程により先端部を形成した後、リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程によりバネ部と支持部を形成する方法によっても本発明のコンタクトプローブを製造することができる。 After the step of forming a layer made of a metal material by electroforming, a tip portion having a thickness t 1 can be formed by machining or electric discharge machining. On the other hand, after forming the tip portion by a process of forming a resin mold by lithography or a mold and a process of forming a layer made of a metal material on the resin mold by electroforming on a conductive substrate, the resin is formed by lithography or a mold. The contact probe of the present invention can also be manufactured by a method of forming a spring portion and a support portion by a step of forming a mold and a step of forming a layer made of a metal material on a resin mold by electroforming on a conductive substrate. it can.
本発明のプローブユニットは、上述のコンタクトプローブと、モールドにより形成しコンタクトプローブを支持する樹脂製針押え部とを備え、針押え部の空孔部にコンタクトプローブを嵌合したプローブユニット、または、針押え部の溝部にコンタクトプローブを接合したプローブユニットが好ましい。コンタクトプローブにフレキシブルプリント基板からなる配線を取付けたプローブユニットが有用であり、コンタクトプローブを複数個並べて配置し多段構造としたプローブユニットが好適である。 The probe unit of the present invention includes the above-described contact probe and a resin needle press portion that is formed by a mold and supports the contact probe, and a probe unit in which the contact probe is fitted in the hole portion of the needle press portion, or A probe unit in which a contact probe is joined to the groove of the needle presser is preferable. A probe unit in which a wiring made of a flexible printed circuit board is attached to a contact probe is useful, and a probe unit having a multistage structure in which a plurality of contact probes are arranged side by side is preferable.
コンタクトプローブのバネ部と、コンタクトプローブを接続する基板との距離が、隣接するコンタクトプローブ間で異なるプローブユニットが好ましい。また、先端部の厚さt1とバネ部の厚さt2とがt1=t2であるコンタクトプローブを、コンタクトプローブを接続する基板側に有する態様が好ましい。 A probe unit in which the distance between the spring portion of the contact probe and the substrate to which the contact probe is connected is different between adjacent contact probes is preferable. Further, it is preferable that the contact probe having the tip portion thickness t 1 and the spring portion thickness t 2 of t 1 = t 2 is provided on the substrate side to which the contact probe is connected.
本発明のプローブカードは、コンタクトプローブを複数個並べて配置し多段構造とすることができる。このプローブカードにおいて、コンタクトプローブのバネ部と、コンタクトプローブを接続する基板との距離が、隣接するコンタクトプローブ間で異なる態様が好ましく、先端部の厚さt1とバネ部の厚さt2とがt1=t2であるコンタクトプローブを、コンタクトプローブを接続する基板側に有する態様が好ましい。また、前述のプローブユニットを備える態様も有用である。 The probe card of the present invention can have a multi-stage structure by arranging a plurality of contact probes. In this probe card, it is preferable that the distance between the spring portion of the contact probe and the substrate to which the contact probe is connected be different between adjacent contact probes. The tip portion thickness t 1 and the spring portion thickness t 2 It is preferable to have a contact probe with t 1 = t 2 on the substrate side to which the contact probe is connected. Further, an aspect including the above-described probe unit is also useful.
多数の微細プローブのアセンブリが容易であり、電子部品の狭ピッチ化の要請に十分に対応することができるコンタクトプローブを提供することができる。 It is possible to provide a contact probe that is easy to assemble a large number of fine probes and can sufficiently meet the demand for a narrow pitch of electronic components.
(コンタクトプローブ)
本発明のカンチレバー型のコンタクトプローブを、図1に例示する。図1(a)は、側面図であり、図1(b)は、平面図である。図1(a)に示すように、このコンタクトプローブは、被測定面に接触する先端部1と、先端部1に接続するバネ部2と、先端部1とバネ部2を支持する支持部3とを備え、図1に示す例では、配線部4を有する。先端部1、バネ部2および支持部3は、支持部3を固定して先端部1を被測定面に押し当てると、先端部1が被測定面に当接したままバネ部2により弾性変形する。図1に示すように、先端部1は、弾性変形する方向(図1(a)に示す矢印の方向)に沿って平面を有する板状構造体であり、先端部1の厚さt1とバネ部2の厚さt2とは、t1<t2であることを特徴とする。先端部1の厚さt1を薄くすることにより、測定対象である電極の狭ピッチ化に対応することができるため、狭ピッチのカンチレバー型コンタクトプローブを提供することができる。また、バネ部2の厚さt2を厚くすることにより、十分なバネ力が得られ、アセンブリが容易である。
(Contact probe)
The cantilever type contact probe of the present invention is illustrated in FIG. Fig.1 (a) is a side view, FIG.1 (b) is a top view. As shown in FIG. 1A, this contact probe includes a tip portion 1 that contacts the surface to be measured, a
図2は、図1に示すコンタクトプローブを複数個並べて配置し、板状構造を有する先端部21を、バネ部22により弾性変形する方向(図2(a)に示す矢印の方向)を揃えて配置し、多段構造とした例を示す。図2(a)は、側面図であり、図2(b)は、平面図である。また、図2(c)には、図2(a)と図2(b)に示す3個のコンタクトプローブを1組として多段構成とした後、さらに、もう1組加えて配置した例である。図2(c)は、先端部方向から見た側面図である。本発明の構成によれば、先端部21の厚さt1とバネ部22の厚さt2とが、t1<t2であるため、図2に示すように、先端部を1列に配置することができ、先端部同士を近接して配置することができる。したがって、測定領域AおよびBにおける測定電極の狭ピッチ化に対応することができる。また、そのように配置しても、隣接するプローブ同士が接触することがない。このため、図8(b)に示す従来の多段構成のコンタクトプローブの測定領域Cと比較して、本発明のコンタクトプローブでは、容易に狭ピッチ化を図ることができる。
In FIG. 2, a plurality of contact probes shown in FIG. 1 are arranged side by side, and the direction in which the
図18は、本発明のコンタクトプローブを多段構成とし、先端部方向から見た側面図である。図18に示すように、より正確には、ピッチp、段数n(図18の場合、n=3)、先端部83の厚さt1、先端部のギャップg1、バネ部81の厚さt2、同じ段のバネ部のギャップg2とすると、p=t1+g1であり、t2+g2=p×nを満たすように設計する必要があり、アセンブリの点から、g1は、2μm〜15μmが好ましく、5μm〜10μmがより好ましい。したがって、かかるコンタクトプローブを複数個並べて配置し、多段構造とした本発明のプローブユニットは、測定電極の狭ピッチ化に対応することができる。また、本発明のプローブカードは、かかるコンタクトプローブを備えることを特徴とするため、高密度検査に有用である。なお、多段構成の場合、コンタクトプローブのバネ部および支持部などの表面に、絶縁性コート層などを形成しておく態様が好ましい。
FIG. 18 is a side view of the contact probe of the present invention as viewed from the front end direction with a multi-stage configuration. As shown in FIG. 18, more precisely, the pitch p, the number of steps n (n = 3 in the case of FIG. 18), the thickness t 1 of the
コンタクトプローブの材質は、靭性などのバネ特性に優れ、硬度が高く、さらには、後述するLIGA(Lithographie Galvanoformung Abformung)法による製造に適している点で、ニッケルまたはニッケル系合金が好ましく、ニッケル系合金は、ニッケルを40質量%以上含むものが好ましい。さらに、コンタクトプローブは、ウェハバーンインテストにも使用され、耐熱性が要求されるため、耐熱性に優れるニッケルマンガン合金が、コンタクトプローブ用の材料として好適である。ニッケルマンガン合金はマンガンの含有量が3質量%以下のものが好ましい。また、コンタクトプローブのバネ強度および弾性限界を高める点で、ニッケルなどの結晶粒径は50nm以下が好ましい。 The material of the contact probe is excellent in spring characteristics such as toughness, high hardness, and nickel or a nickel-based alloy is preferable because it is suitable for manufacturing by the LIGA (Lithographie Galvanoformung Abformung) method described later. Preferably contains 40 mass% or more of nickel. Furthermore, since the contact probe is also used for a wafer burn-in test and requires heat resistance, a nickel manganese alloy having excellent heat resistance is suitable as a material for the contact probe. The nickel manganese alloy preferably has a manganese content of 3% by mass or less. Further, the crystal grain size of nickel or the like is preferably 50 nm or less from the viewpoint of increasing the spring strength and elastic limit of the contact probe.
通常、コンタクトプローブは、数万回〜百万回程度、被測定面である電極に押し当てて使用するため、スクラブ時に生じる電極表面からの酸化被膜の削り屑がコンタクトプローブの先端部に付着しやすい。しかし、被測定対象である電極と接触する先端部、または、少なくとも先端部の表層が、ロジウムまたはパラジウム−コバルトなどのパラジウム系合金からなると、削り屑の先端部への付着を低減することができ、先端部の形状を維持して、被測定面との接触時における局所的な負荷の集中を防止し、電極の破損を回避することが容易となる。また、電気的な接触性および耐腐食性を高めることができる。かかる観点から、ロジウムまたはパラジウム系合金などからなる表層部の厚さは、0.05μm〜1μmが好ましく、パラジウム系合金は、パラジウムを50質量%以上含むものが好適である。かかる表層部は、バレルメッキなどにより形成することができる。 Normally, a contact probe is used by being pressed against an electrode that is a surface to be measured several tens of millions to a million times, so that oxide film shavings from the electrode surface generated during scrubbing adhere to the tip of the contact probe. Cheap. However, if the tip part in contact with the electrode to be measured, or at least the surface layer of the tip part, is made of a palladium-based alloy such as rhodium or palladium-cobalt, adhesion of shavings to the tip part can be reduced. By maintaining the shape of the tip, it is easy to prevent local load concentration at the time of contact with the surface to be measured and to avoid breakage of the electrode. Moreover, electrical contact and corrosion resistance can be improved. From such a viewpoint, the thickness of the surface layer portion made of rhodium or palladium alloy is preferably 0.05 μm to 1 μm, and the palladium alloy preferably contains 50% by mass or more of palladium. Such a surface layer portion can be formed by barrel plating or the like.
後述する製造方法によれば、コンタクトプローブの先端部と、バネ部および支持部は、別個の電鋳工程を経て形成することから、先端部の材質と、バネ部および支持部の材質とを異なるものとすることができる。したがって、被測定対象である電極から酸化被膜の削り屑が付着しやすい先端部には、ロジウムまたはパラジウム系合金などを使用し、一方、バネ特性および硬度が必要なバネ部などには、ニッケルまたはニッケル系合金などの材質を採用するなどの選択が可能である。 According to the manufacturing method described later, the tip portion of the contact probe, the spring portion, and the support portion are formed through a separate electroforming process, and therefore, the material of the tip portion is different from the material of the spring portion and the support portion. Can be. Therefore, rhodium or palladium alloy is used for the tip portion where oxide film shavings are likely to adhere from the electrode to be measured, while nickel or copper is used for the spring portion that requires spring characteristics and hardness. It is possible to select a material such as a nickel-based alloy.
(コンタクトプローブの製造方法)
本発明のコンタクトプローブは、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を取りはずす工程とを備える方法により製造することができる。かかる方法により製造するコンタクトプローブは、横断面が四角形であるため、横断面が円形のプローブに比べて、樹脂製針押え部への微細なプローブのアセンブリが容易である。また、従来のコンタクトプローブは、タングステンワイヤーを曲げて製造していたため、複雑な形状のプローブを形成することができなかったが、本発明では、リソグラフィを採用することにより、アセンブリが容易な形状のプローブを容易に形成することができる。また、機械加工では、±10μm程度の精度しか得られないが、本発明の方法によれば、±1μmの高精度のコンタクトプローブを再現性よく製造することができ、材料組成も均一であるため、バネ特性を均一に保つことができる。また、全長のバラツキを減らし、被測定面に接触する当接部の形状のバラツキを小さくできるため、脆性電極に対しても、過剰なストレスの発生を抑えることができる。さらに、微細構造体を一体形成することができるため、部品点数を減らし、部品コストおよび組立てコストを低減することができる。
(Contact probe manufacturing method)
The contact probe of the present invention includes a step of forming a resin mold by lithography, a step of forming a layer made of a metal material on the conductive mold on the conductive substrate, a step of removing the resin mold, and a conductive substrate. Can be manufactured by a method including a step of removing. Since the contact probe manufactured by such a method has a quadrangular cross section, it is easier to assemble a fine probe into the resin needle presser than a probe having a circular cross section. In addition, since the conventional contact probe was manufactured by bending a tungsten wire, a probe having a complicated shape could not be formed. However, in the present invention, by adopting lithography, the assembly can be easily assembled. The probe can be easily formed. In machining, only an accuracy of about ± 10 μm can be obtained. However, according to the method of the present invention, a highly accurate contact probe of ± 1 μm can be manufactured with good reproducibility and the material composition is uniform. The spring characteristics can be kept uniform. In addition, since variation in the overall length can be reduced and variation in the shape of the contact portion in contact with the surface to be measured can be reduced, generation of excessive stress can be suppressed even for the brittle electrode. Furthermore, since the fine structure can be integrally formed, the number of parts can be reduced, and the part cost and the assembly cost can be reduced.
かかるコンタクトプローブの製造工程の例を図4に示す。図4(a)に示すように、まず、導電性基板41上にレジスト42を形成する。導電性基板として、たとえば、銅、ニッケル、ステンレス鋼などからなる金属製基板を使用することができる。また、チタン、クロムなどの金属材料をスパッタリングしたシリコン基板などを用いることもできる。レジストには、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)などのポリメタクリル酸エステルを主成分とする樹脂材料、または紫外線(UV)もしくはX線に感受性を有する化学増幅型樹脂材料などを用いる。レジストの厚さは、形成しようとするコンタクトプローブの先端部の厚さに合せて任意に設定することができ、たとえば、10μm〜200μmとすることができる。
An example of the manufacturing process of such a contact probe is shown in FIG. As shown in FIG. 4A, first, a resist 42 is formed on the
つぎに、レジスト42上にマスク43を配置し、マスク43を介してUVまたはX線44などを照射する。厚さが100μmを超え、高いアスペクト比を有する構造体が必要な場合、または±2μm程度の高精度の構造体が必要な場合は、UV(波長200nm)より短波長であるX線(波長0.4nm)を使用するのが好ましい。また、X線の中でも指向性の高いシンクロトロン放射のX線(以下、「SR」という。)を使用する態様がより好ましい。SRを用いるLIGA法は、ディープなリソグラフィが可能であり、厚さ数100μmのコンタクトプローブをミクロンオーダの高精度で大量に製造することができる。一方、UVを用いると、コスト面でメリットを追求することができる。
Next, a
マスク43は、コンタクトプローブのパターンに応じて形成した、UVまたはX線44などの吸収層43aと、透光性基材43bとからなる。透光性基材43bには、X線用マスクでは、窒化シリコン、シリコン、ダイヤモンド、チタンなどを用い、UV用マスクでは、石英ガラスなどを用いる。また、吸収層43aには、X線用マスクの場合は、金、タングステン、タンタルなどの重金属またはその化合物などを用い、UV用マスクの場合は、クロムなどを用いる。X線44またはUVの照射により、レジスト42のうち、レジスト42aは露光され変質するが、レジスト42bは吸収層43aにより露光されない。このため、ポジ型レジストの場合、現像により、変質(分子鎖が切断)した部分のみが除去され、図4(b)に示すような樹脂型42bが得られる。一方、ネガ型レジストを使用した場合は、逆に露光部が残り、非露光部が除去されるので、ポジ型レジストの場合とは逆のマスクパターンが必要となる。また、樹脂型42bは、後述の方法により、金型により形成することができる。
The
つぎに、電鋳を行ない、図4(c)に示すように、樹脂型42bに金属材料層45aを堆積する。電鋳とは、金属イオン溶液を用いて導電性基板上に金属材料からなる層を形成することをいう。導電性基板41をめっき電極として電鋳を行なうことにより、樹脂型42bに金属材料層45aを堆積することができる。金属材料層45aは、本発明のコンタクトプローブにおける先端部となる。先端部の材料には、バネ部と同じくニッケルまたはニッケル合金を用いることができるが、接触抵抗を低減するため、ロジウムまたはパラジウム系合金を選択することもできる。
Next, electroforming is performed, and a
電鋳後、必要に応じて、研磨または研削により所定の厚さに揃え、ウェットエッチングまたはプラズマエッチングにより樹脂型を除去すると、図4(d)に示すような金属材料層45aからなる先端部を導電性基板41上に形成することができる。つぎに、図4(e)に示すように、レジスト47を、たとえば、30μm〜200μm程度形成し、図4(a)と同様に、レジスト47上にマスク46を配置し、X線44などを照射し、現像して、図4(f)に示すような、樹脂型47bを形成する。同様に、金型により樹脂型47bを形成することができる。
After electroforming, if necessary, the tip is made of a
その後、図4(c)と同様に、電鋳により金属材料層45bを形成し、必要に応じて研磨または研削すると、コンタクトプローブにおけるバネ部と支持部になる金属構造体が得られる。つぎに、図4(g)に示すように、ウェットエッチングまたはプラズマエッチングにより樹脂型47bを除去する。最後に、導電性基板41から電鋳部を取りはずすと、図4(h)に示すように、先端部に相当する金属材料層45aと、バネ部と支持部に相当する金属材料層45bとを有する本発明のコンタクトプローブ45を得ることができる。得られたコンタクトプローブには、必要に応じて、厚さ0.05μm〜1μmのロジウムなどからなるコート層を施すことができる。
Thereafter, similarly to FIG. 4C, a
本発明のコンタクトプローブは、他の態様によれば、リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成し、形成した樹脂型に導電性基板上で金属材料層を電鋳により形成し、電鋳後、機械加工または放電加工により厚さt1の先端部を形成する方法により製造することができる。同一の厚さ(t2)の金属材料層を形成した後、先端部に相当する部分だけを薄く加工する方法であり、その工程を図14と図15に例示する。 According to another aspect of the contact probe of the present invention, a resin mold is formed by lithography or a mold, and a metal material layer is formed on the formed resin mold by electroforming on a conductive substrate. It can be manufactured by a method of forming a tip portion having a thickness t 1 by machining or electric discharge machining. This is a method in which after forming a metal material layer having the same thickness (t 2 ), only the portion corresponding to the tip is processed thinly, and the process is illustrated in FIGS.
図14に例示する方法は、まず、図14(a)に示すように、導電性基板41上に、前述と同様に厚さ30μm〜200μmのレジスト42を形成した後、マスク43を通してX線44などを照射して、リソグラフィを行ない、現像すると、図14(b)に示すような樹脂型42bが得られる。つぎに、図14(c)に示すように、電鋳を行ない、樹脂型42bに金属材料層45cを形成し、必要に応じて研磨または研削する。つづいて、図14(d)に示すように、ミリングまたはダイシングなどの機械加工を施し、薄板状の先端部を形成する。その後、図14(e)に示すように、樹脂型42bを除去し、導電性基板41を取りはずすと、図14(f)に示すような本発明のコンタクトプローブ45が得られる。先端部の形成を機械加工により行なう場合には、この例のように、樹脂型を残しておく方が、加工圧力を低減できる点で好ましい。このコンタクトプローブ45は、先端部に相当する金属材料層45aの厚さがt1であり、バネ部および支持部に相当する金属材料層45bの厚さがt2であり、t1<t2である。
In the method illustrated in FIG. 14, first, as shown in FIG. 14A, a resist 42 having a thickness of 30 μm to 200 μm is formed on a
図15に例示する方法は、まず、図15(a)に示すように、導電性基板51上に、前述と同様に厚さ30μm〜200μmのレジスト57を形成した後、マスク58を通してX線54などを照射して、リソグラフィを行ない、現像すると、図15(b)に示すような樹脂型57aが得られる。つぎに、図15(c)に示すように、電鋳を行ない、樹脂型57aに金属材料層55cを形成し、必要に応じて研磨または研削する。つづいて、図15(d)に示すように、樹脂型57aを除去した後、放電加工を施し、図15(e)に示すような薄板状の先端部を形成する。
In the method illustrated in FIG. 15, first, as shown in FIG. 15A, a resist 57 having a thickness of 30 μm to 200 μm is formed on the
放電加工は、放電加工油内で、加工対象物と放電加工電極間の放電エネルギーを利用して加工対象物を溶解し、除去する加工方法であり、ミクロンオーダーの加工が可能である。図15に示す例では、樹脂型57aを除去した後、放電加工しているが、樹脂型57aを除去する前に放電加工することもできる。基板上に多数個形成し、一括して加工することもできる。その後、導電性基板51を取りはずすと、図15(f)に示すような本発明のコンタクトプローブ55が得られる。このコンタクトプローブ55は、先端部に相当する金属材料層55aの厚さがt1であり、バネ部および支持部に相当する金属材料層55bの厚さがt2であり、t1<t2である。
Electric discharge machining is a machining method that dissolves and removes an object to be processed using electric discharge energy between the object to be processed and the electric discharge machining electrode in electric discharge machining oil, and can be processed in a micron order. In the example shown in FIG. 15, the electric discharge machining is performed after the
本発明のコンタクトプローブは、金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを備える方法により製造することができる。かかる方法によっても、リソグラフィにより樹脂型を形成する前述の製造方法と同様に、形状のバラツキが小さく、材料組成が均質で、特性が均一なコンタクトプローブを製造することができ、高密度検査に適するコンタクトプローブを提供することができる。また、微細構造体を一体形成できるため、部品点数を減らし、部品コストおよび組立てコストを低減することができる。さらに、同一の金型を用いて、コンタクトプローブの大量生産が可能である。 The contact probe of the present invention includes a step of forming a resin mold with a mold, a step of forming a layer made of a metal material on the conductive mold on the conductive substrate, a step of removing the resin mold, And a step of removing the substrate. Also by this method, a contact probe having a small shape variation, a uniform material composition, and uniform characteristics can be manufactured as in the above-described manufacturing method of forming a resin mold by lithography, which is suitable for high-density inspection. A contact probe can be provided. Further, since the fine structure can be integrally formed, the number of parts can be reduced, and the part cost and the assembly cost can be reduced. Furthermore, mass production of contact probes is possible using the same mold.
使用する金型の製造方法を図16に例示する。この方法は、基本的に図4に示すコンタクトプローブの製造方法と同様であり、まず、図16(a)に示すように、導電性基板68上にレジスト67を形成する。つぎに、マスク66aを配置し、X線などを照射し、現像すると、図16(b)に示すような樹脂型67aを形成することができる。つづいて、図16(c)に示すように、電鋳を行ない、金属材料層65aを堆積する。電鋳後、必要に応じて、研磨または研削により所定の厚さに揃え、図16(d)に示すように、ウェットエッチングまたはプラズマエッチングにより樹脂型67aを除去する。つぎに、図16(e)に示すように、レジスト67bを形成し、マスク66bを配置し、X線などを照射し、現像すると、図16(f)に示すような樹脂型67cが得られる。その後、電鋳により金属材料層65bを形成し、必要に応じて研磨または研削し、樹脂型67cを除去すると、図16(g)に示すような金型60が得られる。図14または図15に示す方法によっても金型を形成することができる。なお、金型を形成するときには、基板と電鋳構造体の密着性を高めておくことが好ましい。
A method of manufacturing a mold to be used is illustrated in FIG. This method is basically the same as the method of manufacturing the contact probe shown in FIG. 4. First, as shown in FIG. 16A, a resist 67 is formed on a
得られた金型を用いてコンタクトプローブを製造する方法を図5に例示する。まず、図5(a)に示すように、凸部を有する金型52aを用いて、エンボス成形、反応性成形または射出成型などのモールドにより、凹状の樹脂型53を形成する。樹脂としては、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオキシメチレンなどのポリアセタール樹脂などの熱可塑性樹脂を用いる。
A method of manufacturing a contact probe using the obtained mold is illustrated in FIG. First, as shown in FIG. 5A, a
つぎに、樹脂型53を研磨し、図5(b)に示すような貫通した樹脂型53aを形成した後、図5(c)に示すように、導電性基板51に貼り付ける。続いて、図5(d)に示すように、電鋳により樹脂型53aに金属材料層55aを堆積する。その後、図5(e)に示すように、研磨または研削してから樹脂型53aを除去し、導電性基板51を除去すると、図5(f)に示すような本発明のコンタクトプローブ55を得ることができる。得られたコンタクトプローブには、必要に応じて、厚さ0.05μm〜1μmのロジウムまたはパラジウム合金などからなるコート層を施すことができる。
Next, the
(プローブユニット)
本発明のコンタクトプローブは、従来のコンタクトプローブと同様に、セラミックスリングなどに接着剤で固定することも可能であるが、より精度よくアセンブリすることができ、実装が容易になる点で、図17に示すように、セラミックスリングなしで直接、基板71に実装する態様が好ましい。図17(a)は、側面図であり、図17(b)は、基板を除いた状態での平面図である。コンタクトプローブの支持部75と基板71とは、ハンダ付け、超音波接合または抵抗溶接により接合することができる。図17(a)に示すように、多段構成のバネ部73同士が接触しないように、バネ部73と、接合する基板71との距離Lが、隣接するコンタクトプローブ間で異なるように調整する態様が好ましい。
(Probe unit)
The contact probe of the present invention can be fixed to a ceramic ring or the like with an adhesive as in the case of the conventional contact probe. However, it can be assembled with higher accuracy and is easy to mount. As shown in FIG. 4, it is preferable to mount directly on the
本発明のプローブユニットは、図3に示すように、コンタクトプローブ36と、樹脂製針押え部34とを備え、プローブカードの基板32に接合する。コンタクトプローブ36は、支持部36aにおいて樹脂製針押え部34により支持されている。樹脂製針押え部を使用することにより、微細なコンタクトプローブのアセンブリが容易となる。また、コンタクトプローブ36は、樹脂製針押え部34にアセンブルする際、図3に示すように、支持部36aに段差36a1を有すると、アセンブルがさらに容易となり、バネ部の長さの調整が容易になるなど、位置精度を高めることができる。
As shown in FIG. 3, the probe unit of the present invention includes a
従来のカンチレバー型コンタクトプローブは直線状である。これに対して、本発明のカンチレバー型コンタクトプローブは、リソグラフィなどにより製造するため、形状を自由に設計することができる。したがって、図3に示すように、支持部36aに段差36a1を容易に形成することができ、従来のカンチレバーのように固定リングなどの針押え部34に固定する場合には、位置決めを行ないやすくなる点で有利である。また、コンタクトプローブを、たとえば、支持部とバネ部とが直角になるように形成し、固定リングなどの針押え部を用いることなく、基板上に直接接続することが可能であり、その場合、バネ部と、コンタクトプローブを接続する基板との距離を、隣接するコンタクトプローブ間で変えることにより、隣接するコンタクトプローブ同士のギャップを高精度に制御することが可能である。
A conventional cantilever type contact probe is linear. On the other hand, since the cantilever type contact probe of the present invention is manufactured by lithography or the like, the shape can be freely designed. Therefore, as shown in FIG. 3, the step 36a1 can be easily formed in the
また、図10に示すように、コンタクトプローブを多段構成とすると、コンタクトプローブを接続する基板側に位置するコンタクトプローブでは、図18に示すように、先端部の長さが長くなり、座屈などが生じやすくなる。したがって、先端部の厚さt1とバネ部の厚さt2とがt1=t2であるコンタクトプローブを、コンタクトプローブを接続する基板側に配置すると、先端部の機械的強度を高めることができる点で好ましい。 As shown in FIG. 10, when the contact probe has a multi-stage configuration, the contact probe located on the substrate side to which the contact probe is connected has a long tip portion as shown in FIG. Is likely to occur. Therefore, the contact probe and the thickness t 2 of the thickness t 1 and the spring portion of the tip portion is t 1 = t 2, when arranged on the substrate side to connect the contact probe, to enhance the mechanical strength of the distal portion It is preferable at the point which can do.
樹脂製針押え部の構造を図9に示す。図9(a)は、アセンブルするコンタクトプローブの先端部の方向から見た正面図であり、その側面図を、図9(b)に示す。図9に示すような樹脂製針押さえ部の角型の溝部90に、コンタクトプローブを接合すると、図3に示すようなプローブユニットが得られる。前述のとおり、リソグラフィまたは金型と、電鋳を組み合わせた方法により得られる本発明のコンタクトプローブは、横断面が四角形であるため、樹脂製針押え部の角型の溝部に接合することにより、従来の断面が円形のプローブに比べて、容易にアセンブルすることができる。 The structure of the resin needle holder is shown in FIG. FIG. 9A is a front view seen from the direction of the tip of the contact probe to be assembled, and a side view thereof is shown in FIG. 9B. When a contact probe is joined to the rectangular groove 90 of the resin needle pressing portion as shown in FIG. 9, a probe unit as shown in FIG. 3 is obtained. As described above, the contact probe of the present invention obtained by a combination of lithography or a mold and electroforming has a quadrangular cross section, so by joining to the square groove of the resin needle holder, Compared to a conventional probe having a circular cross section, it can be assembled easily.
この方法を応用して、図10に示すような多段構造を作るには、従来のカンチレバーで行なわれているように、第1段目のコンタクトプローブの上に、2段目のコンタクトプローブを並べ、アセンブリすることになるが、これでは高精度が得られない。そこで、精度を高めるため、図12に示すように、樹脂製針押え部の上に、溝20の付いたスペーサ24を複数枚積層して、形成された空孔23と溝20にコンタクトプローブを接合して多段構成とする態様が好ましい。かかる態様の樹脂製針押え部を図12に示す。図12(a)は、アセンブルするコンタクトプローブの先端部の方向から見た正面図であり、その側面図を、図12(b)に示す。
Applying this method to create a multi-stage structure as shown in FIG. 10, the second-stage contact probes are arranged on the first-stage contact probes as is done with conventional cantilevers. However, this does not provide high accuracy. Therefore, in order to increase accuracy, as shown in FIG. 12, a plurality of
図3に示す樹脂製針押え部34および図12に示すスペーサ24は、前述したリソグラフィと電鋳による方法、または、ダイシング法により凸状の金型を形成し、形成した金型を用いて、エンボス成形、反応性成形または射出成型などのモールドにより、形成することができる。樹脂としては、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂またはポリアセタール樹脂などの熱可塑性樹脂が好適である。
The
樹脂製針押え部の他の態様を図11に示す。図11(a)は、アセンブルするコンタクトプローブの先端部の方向から見た正面図であり、その側面図を、図11(b)に示す。図11に示すような樹脂製針押さえ部の角型の空孔部13に、コンタクトプローブを嵌合すると、図10に示すようなプローブユニットが得られる。樹脂製針押え部に形成した角型の空孔部に、横断面が四角形のコンタクトプローブを挿入するだけでアセンブルできるため、アセンブリが容易であり、被測定対象である電極の狭ピッチ化に対応することができる。
Another aspect of the resin needle presser is shown in FIG. FIG. 11 (a) is a front view seen from the direction of the tip of the contact probe to be assembled, and a side view thereof is shown in FIG. 11 (b). When a contact probe is fitted into the
図10に示すプローブユニットにおいては、コンタクトプローブ16は配線部16cを有するが、配線部16cを一体形成することなく、コンタクトプローブを形成した後、配線部品として取付けることもできる。配線部品は、絶縁性被覆線とすることができるが、図13に示すように、配線部品をFPC(flexible print circuit)17とすると、狭ピッチ化に対応し易くなり、さらに高周波特性が改良する点で、有利である。
In the probe unit shown in FIG. 10, the
(プローブカード)
本発明のプローブカードは、コンタクトプローブを複数個並べて配置し多段構造とすることができる。このプローブカードにおいて、コンタクトプローブのバネ部と、コンタクトプローブを接続する基板との距離が、隣接するコンタクトプローブ間で異なる態様が好ましく、先端部の厚さt1とバネ部の厚さt2とがt1=t2であるコンタクトプローブを、コンタクトプローブを接続する基板側に有する態様が好ましい。また、前述のプローブユニットを備える態様も有用である。
(Probe card)
The probe card of the present invention can have a multi-stage structure by arranging a plurality of contact probes. In this probe card, it is preferable that the distance between the spring portion of the contact probe and the substrate to which the contact probe is connected be different between adjacent contact probes. The tip portion thickness t 1 and the spring portion thickness t 2 It is preferable to have a contact probe with t 1 = t 2 on the substrate side to which the contact probe is connected. Further, an aspect including the above-described probe unit is also useful.
今回開示された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と考えられるべきである。本発明の範囲は上述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が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
高密度検査に有用なプローブカードを提供することができる。 A probe card useful for high-density inspection can be provided.
1 先端部、2 バネ部、3,36a 支持部、20 溝部、23 空孔部、34 樹脂製針押え部、36a1 段差、41,51 導電性基板、42b,53a 樹脂型、52a,52b 金型。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tip part, 2 Spring part, 3,36a Support part, 20 Groove part, 23 Hole part, 34 Resin needle holder part, 36a1 Step, 41, 51 Conductive substrate, 42b, 53a Resin type, 52a, 52b Mold .
Claims (18)
導電性基板上で、前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、
樹脂型を除去する工程と、
導電性基板を取りはずす工程と
を備える方法により製造した請求項1に記載のコンタクトプローブ。 Forming a resin mold by lithography or metal mold;
Forming a layer made of a metal material on the conductive mold by electroforming on a conductive substrate;
Removing the resin mold;
The contact probe according to claim 1, manufactured by a method comprising a step of removing a conductive substrate.
導電性基板上で、前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程により先端部を形成した後、
リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成する工程と、
導電性基板上で、前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程によりバネ部と支持部を形成する方法により製造した請求項5に記載のコンタクトプローブ。 Forming a resin mold by lithography or metal mold;
On the conductive substrate, after forming the tip portion by the step of forming a layer made of a metal material on the resin mold by electroforming,
Forming a resin mold by lithography or metal mold;
The contact probe according to claim 5, which is manufactured by a method of forming a spring portion and a support portion by a step of forming a layer made of a metal material on the resin mold by electroforming on a conductive substrate.
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