JP2008281520A - 接触子 - Google Patents

Abstract

【課題】ばね接触部に印加される応力が個々に異なってもそれらのひずみを同程度にすることができる接触子を提供すること。
【解決手段】本発明の接触子１は、立体らせん状のばね接触部３および樹脂弾性部５を備えている。樹脂弾性部５は、ばね接触部３の始点Ｓからばね接触部３の途中Ｘまでに沿って、ばね接触部３から配線板１０までの隙間を充填するように形成されており、ばね接触部３の変形途中から接触子１全体の弾性係数を高めるようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、接触子に係り、特に、プローブカードに用いるばね型プローブ（探針）として好適に利用できる接触子に関する。

一般的に、プローブカードにおいては、ばね弾性を有する接触子が用いられている。従来の接触子１０１は、その一例として、図６に示すように、配線板１１０の配線パターン１１０ａに接続する配線取付部１０２と、この配線取付部１０２から延在するばね接触部１０３とを有して形成されている。また、このばね接触部１０３は、ばね特性およびストローク量を制御しやすくするため、立体らせん状に形成されていた（特許文献１を参照）。

特開２００６−２０８０６２号公報

しかしながら、ばね接触部１０３に係る荷重と圧縮との関係は図７に示すような線形であることから、ばね接触部１０３に応力が加わると、その分だけ比例してひずみが発生していた。そのため、検査対象のウエハ（図示せず）が斜めに当接したりそのウエハの電極の高さが個々に異なったりした場合、それぞれのばね接触部１０３のストローク量を同程度にすることができないという問題があった。

また、図６に示すように、ばね接触部１０３の下方に平板状の配線板１１０が配置されている場合、ばね接触部１０３のストローク量が不足すると、ばね接触部１０３に印加する応力が小さくてもばね接触部１０３が縮みきってしまい、ばね接触部１０３が配線板１１０に衝突してしまう。ばね接触部１０３が配線板１１０に衝突すると、ばね接触部１０３を介して配線板１１０や検査対象のウエハに大きな衝撃力が加わるため、検査対象や配線板１１０が破損するおそれがあった。

さらに、ばね接触部１０３に印加する応力は、図８に示すように、ばね接触部１０３の素線１０４の巻回外側１０４ｂやばね接触部１０３と配線取付部１０２との境界Ｂ付近に集中する。そのため、ばね接触部１０３に印加する応力が大きくなったり、ばね接触部１０３の繰返し変形が多くなると、ばね接触部１０３の素線１０４の巻回外側１０４ｂやばね接触部１０３と配線取付部１０２との境界Ｂ付近からばね接触部１０３が塑性変形を生じるおそれもあった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ばね接触部に印加される応力が個々に異なってもそれらのひずみを同程度にすることができる接触子を提供することを本発明の目的としている。

また、本発明は、ばね接触部に大きな応力が印加されてもばね接触部の底付きを防止することができる接触子を提供することを本発明の目的としている。

さらに、本発明は、ばね接触部の素線やばね接触部と配線取付部との境界付近に生じる応力集中を緩和してばね接触部の塑性変形を防止することができる接触子を提供することを本発明の目的としている。

前述した目的を達成するため、本発明の接触子は、その第１の態様として、配線板の表面に形成された配線パターンに接続している配線取付部と、配線取付部から連続して形成されているとともに配線板から離間しており配線板を基準にして上下方向にストロークするばね接触部と、配線取付部とばね接触部との境界をばね接触部の始点としてばね接触部の始点からばね接触部の途中までの間におけるばね接触部から配線板までの隙間を充填する樹脂弾性部とを備えていることを特徴としている。

本発明の第１の態様の接触子によれば、ばね接触部のストローク初期から途中までにおいてはばね接触部のみ弾性変形し、ばね接触部のストローク途中から後半においてはばね接触部および樹脂弾性部が弾性変形するので、接触子の変位量に応じてその弾性係数を２段階に変化させることができる。

本発明の第２の態様の接触子は、第１の態様の接触子において、ばね接触部は、素線を用いて中央が上方に突出した立体らせん状に形成されていることを特徴としている。

本発明の第２の態様の接触子によれば、素線の幅や巻き数、ばね接触部の高さの変更によってばね接触部のばね特性を容易に変更することができるので、ばね接触部のストローク量の調整を容易に行なうことができる。

本発明の第３の態様の接触子は、第２の態様の接触子において、ばね接触部の素線は、１回よりも多く巻回されており、樹脂弾性部は、最外周に巻回されているばね接触部の素線の下方に形成されているとともに、最外周よりも内側に巻回されているばね接触部の素線の下方に形成されていないことを特徴としている。

本発明の第３の態様の接触子によれば、樹脂弾性部の配置を調整することにより、ばね接触部のストローク量をほぼ減少させることなく接触子全体の弾性力を向上させることができる。

本発明の第４の態様の接触子は、第２または第３の態様の接触子において、ばね接触部は、平板長尺状に形成された素線を立体らせん状に巻回するとともに、素線の巻回内側をその巻回外側より高くすることにより、形成されていることを特徴としている。

本発明の第４の態様の接触子によれば、ばね接触部の圧縮変形時に素線の応力集中箇所が素線の巻回外側からその巻回内側に移動するので、素線に加わる応力を緩和することができる。

本発明の第５の態様の接触子は、第２から第４のいずれか１の態様の接触子において、樹脂弾性部は、ばね接触部の素線の下方から素線の側方または上方までばね接触部の素線を包み込む形状に形成されていることを特徴としている。

本発明の第５の態様の接触子によれば、ばね接触部が下方だけでなく、側方や上方に変形した際にも樹脂弾性部から弾性力が生じるので、いずれの方向からばね接触部に応力が印加されても樹脂弾性部が弾性力を発揮することができる。

本発明の第６の態様の接触子は、第２から第５のいずれか１の態様の接触子において、配線取付部は、ばね接触部との境界付近であってばね接触部の素線よりも外側において、ばね接触部の素線の巻回方向と逆方向に半円状に窪んでいるＲ部を有していることを特徴としている。

本発明の第６の態様の接触子によれば、配線取付部とばね接触部との境界付近に印加される応力をＲ部全体に均一に分散することができるので、応力集中を緩和することができる。

本発明の第７の態様の接触子は、第１から第６のいずれか１の態様の接触子において、樹脂弾性部は、ポリイミドを用いて形成されていることを特徴としている。

本発明の第７の態様の接触子によれば、他の一般的な樹脂を樹脂弾性部に用いるよりも樹脂弾性部の弾性係数を大きくすることができる。

本発明の接触子によれば、接触子の変位量に応じてその弾性係数を２段階に変化させているので、ばね接触部に印加される応力が個々に異なってもそれらのひずみを同程度にすることができるという効果を奏する。

また、本発明の接触子によれば、ばね接触部のストローク量をあまり減少させることなく接触子全体の弾性力を向上させているので、ばね接触部に大きな応力が印加されてもばね接触部の底付きを防止することができるという効果を奏する。

さらに、本発明の接触子によれば、素線および配線取付部とばね接触部との境界付近に印加される応力を分散させているので、ばね接触部の素線やばね接触部と配線取付部との境界付近に生じる応力集中を緩和してばね接触部の塑性変形を防止することができるという効果を奏する。

以下、図を用いて、本発明の接触子をその一実施形態により説明する。

図１は本実施形態の接触子１を示す正面図であり、図２は本実施形態の接触子１を示す平面図である。本実施形態の接触子１は、図１および図２に示すように、配線取付部２、ばね接触部３および樹脂弾性部５を備えている。

配線取付部２は、図１および図２に示すように、ＣｕやＮｉ−Ｐなどの金属を用いて略矩形状に形成されており、プローブカードの配線板１０の表面に形成されたビアや導線などの配線パターン１０ａに接続されている。配線取付部２の材質や形状については、配線パターン１０ａに導通することができる材質であり、かつ、ばね接触部３を支えながら配線板１０に取付けることができる形状であれば、金属以外の材質や矩形状以外の形状を採用しても良い。

ばね接触部３は、ＣｕやＮｉ−Ｐなどの金属を用いて配線取付部２から連続して形成されており、配線取付部２を介して配線パターン１０ａに導通している。このばね接触部３は、配線板１０を基準にして上下方向にストロークするばねであり、配線板１０から離間している。本実施形態のばね接触部３の高さｈ１は５０μｍ〜１００μｍ程度である。

ばね接触部３の形状は、ばね片や板ばね、ばね皿形状、らせん形状などの上下にストロークするばね形状であればいずれの形状も採用することができる。本実施形態のばね接触部３においては、素線４を用いて中央が上方に突出した立体らせん状に形成されている。その際、ばね接触部３の素線４は、図１および図２に示すように、１回よりも多く巻回されていることが好ましい。また、ばね接触部３の素線４は、図１に示すように、平板長尺状に形成されており、素線４の巻回内側４ａをその巻回外側４ｂよりも高くして巻回されていることが好ましい。

ここで、配線取付部２においては、本実施形態のばね接触部３が立体らせん状に形成されていることから、図３に示すように、配線取付部２とばね接触部３との境界Ｂ付近であってばね接触部３の素線４よりも外側にＲ部６が形成されていることが好ましい。このＲ部６は、ばね接触部３の素線４の巻回方向（図３においては時計回り方向）と逆方向（反時計回り方向）に半円状に窪ませるように形成されている。

樹脂弾性部５は、図２に示すように、配線取付部２とばね接触部３との境界Ｂをばね接触部３の始点Ｓとして、ばね接触部３の始点Ｓからばね接触部３の途中Ｘまでの間に素線４に沿って配設されている。また、樹脂弾性部５は、図１に示すように、ばね接触部３から配線板１０までの隙間を充填するように形成されている。本実施形態の樹脂弾性部５の厚さｈ２は５μｍ〜１０μｍ程度である。

また、樹脂弾性部５は、図２に示すように、最外周に巻回されているばね接触部３の素線４の下方にのみ形成されていることが好ましい。つまり、ばね接触部３の始点Ｓから最外周におけるばね接触部３の終点Ｐまでの間にのみ樹脂弾性部５が形成されており、最外周よりも内側に巻回されているばね接触部３の素線４の下方に樹脂弾性部５が形成されていないことが好ましい。さらに、この樹脂弾性部５は、ばね接触部３の素線４の下方にのみ配置されるような形状でなく、図１および図２に示すように、ばね接触部３の素線４の下方から素線４の側方または上方にまで配置されておりばね接触部３の素線４を包み込むような形状に形成されていることが好ましい。

図４Ａ〜Ｈは、本実施形態の接触子１の製造工程を示している。本実施形態の接触子１は、図４Ａ〜Ｈならびに図１および図２に示すように、工程ａから工程ｉの９工程を経て製造される。

工程ａにおいては、図４Ａに示すように、配線板１０の表面に平膜状のレジスト膜１１を形成した後、配線取付部２を形成する位置の近傍に円錐状のレジスト錐１２を形成する。レジスト錐１２は、レジスト材を柱状または平板状に形成した後に多重露光・多重現像を行なうことにより円錐状に形成されている。

工程ｂにおいては、図４Ｂに示すように、配線パターン１０ａの周辺に形成されたレジスト膜１１をレジスト除去剤により除去することにより、配線パターン１０ａの周辺を露出させる。この工程ｂは、工程ａにおいてレジスト膜１１を露光・現像することにより工程ａと同時に工程ｂ（配線パターン１０ａの露出工程）を行なっても良い。

工程ｃにおいては、図４Ｃに示すように、レジスト膜１１から配線パターン１０ａが露出した後にＣｕスパッタを行なうことにより、配線板１０、配線パターン１０ａ、レジスト膜１１およびレジスト錐１２の表面にシード膜１３を形成する。

工程ｄにおいては、図４Ｄに示すように、シード膜１３の表面にレジスト材を膜状に形成した後、配線取付部２の形成位置において膜状に形成されたレジスト材を矩形状にエッチングするとともに、ばね接触部３の形成位置において膜状に形成されたレジスト材を立体らせん状にエッチングする。これにより、シード膜１３の表面にレジスト型１４を形成する。配線取付部２に図３に示すようなＲ部６を形成する場合はＲ部６に対応した形状にエッチングしたレジスト型１４を形成する。

工程ｅにおいては、図４Ｅに示すように、レジスト型１４から露出したシード膜１３にＣｕまたはＮｉ−Ｐなどの導電性または弾性特性に優れた金属をめっきすることにより、配線取付部２およびばね接触部３を連続して形成する。めっき厚さはレジスト型１４の厚さを超えない程度の厚さにして配線取付部２およびばね接触部３の形状を整える。

工程ｆにおいては、図４Ｆに示すように、レジスト型１４をレジスト除去剤により除去する。工程ｇにおいては、図４Ｇに示すように、レジスト型１４の除去後に露出したシード膜１３をイオンミリングにより除去する。そして、工程ｈにおいては、図４Ｈに示すように、シード膜１３の除去後、レジスト膜１１およびレジスト錐１２をレジスト除去剤により除去する。

最後の工程ｉにおいては、図１および図２に示すように、レジスト膜１１およびレジスト錐１２の除去後、樹脂を用いて、ばね接触部３の始点Ｓからばね接触部３の途中Ｘまでの間におけるばね接触部３から配線板１０までの隙間を充填するように、ばね接触部３の素線４に沿って樹脂弾性部５を形成する。具体的には、ポリイミドなどの弾性特性に優れた樹脂をばね接触部３の素線４の少なくとも下方、好ましくはその上方および側方にも下方から連続して塗布し、樹脂弾性部５として不必要な部分を除去剤により化学的に除去することにより、樹脂弾性部５が形成されている。以上の工程ａ〜ｉを経ることにより、本実施形態の接触子１が製造される。

次に、図１から図５を用いて、本実施形態の接触子１の作用を説明する。

本実施形態の接触子１は、図１および図２に示すように、プローブカードの配線板１０の表面に形成された配線取付部２、ばね接触部３および樹脂弾性部５を備えている。このばね接触部３は立体らせん状に形成されており、その高さｈ１分だけ上下方向にストロークする。また、樹脂弾性部５は、ばね接触部３の始点Ｓからばね接触部３の途中Ｘまでの間に沿って、ばね接触部３から配線板１０までの隙間に介在している。

そのため、図１に示すような接触子１のばね接触部３が下方に圧縮されると、ばね接触部３のストローク初期から途中まで（０≦ストローク量≦ばね接触部３の高さｈ１−樹脂弾性部５の厚さｈ２）においては、ばね接触部３のみ弾性変形する。また、ばね接触部３のストローク途中から後半まで（ばね接触部３の高さｈ１−樹脂弾性部５の厚さｈ２＜ストローク量≦ばね接触部３の高さｈ１）においては、ばね接触部３とともに樹脂弾性部５も弾性変形する。これにより、図５に示すように、ばね接触部３の変位量に応じて接触子１の弾性係数を２段階に変化させることができるので、ある一定量（ｈ１−ｈ２）以上はより大きな荷重をかけなければストロークしづらくなる。そのため、検査対象のウエハ（図示せず）が斜めに当接したりその電極の高さが個々に異なったりした場合であっても、大きく押し込まれた接触子１はストロークしづらく、少しだけ押し込まれた接触子１はストロークしやすくなるので、それぞれのばね接触部３のストローク量を同程度にすることができる。

また、ばね接触部３は、図１に示すように、素線４を用いて中央が上方に突出した立体らせん状に形成されている。ばね接触部３の形状を立体らせん状にすることにより、素線４の幅や巻数、ばね接触部３の高さｈ１の変更によってばね接触部３のばね特性を容易に変更することができるので、ばね接触部３のストローク量の調整を容易に行なうことができる。また、樹脂弾性部５をポリイミドを用いて形成しているので、他の一般的な樹脂を樹脂弾性部５に用いるよりも樹脂弾性部５の弾性係数を大きくすることができる。ばね接触部３のばね特性および樹脂弾性部５の弾性係数を制御することにより、ばね接触部３のストローク量が不足したり、ばね接触部３に印加する応力が大きかったりしてばね接触部３が縮みきってしまうことを防止することができるので、ばね接触部３が配線板１０に衝突して検査対象や配線板１０が破損することを防止することができる。

ここで、樹脂弾性部５が最外周よりも内側に巻回されているばね接触部３の素線４の下方にも形成されていたとすると、樹脂弾性部５の厚さｈ２が大きくなってその弾性力が大きくなりすぎるため、接触子１全体のストローク量が減少してしまう。接触子１のストローク量が減少すると、検査対象のウエハが斜めに当接したりその電極の高さが個々に異なったりした場合に、複数形成された接触子１の一部がウエハの一部の電極と接触する前に他の接触子１がストロークを終えるため、一部の接触子１が一部の電極と接触することができない。そのため、図２に示すように、最外周に巻回されているばね接触部３の素線４の下方にのみ本実施形態の樹脂弾性部５を形成している。これにより、ばね接触部３のストローク量をほぼ減少させることなく接触子１全体の弾性力を向上させることができる。

また、検査対象のウエハが斜めに当接した場合、ばね接触部３は斜めに押圧されるため、ばね接触部３に対してばね接触部３の下方だけでなく、側方にも応力が印加される。また、誤って接触子１を引張ってしまった場合、ばね接触部３に対して接触子１の上方にも応力が印加される。その際、最も応力が集中する箇所は樹脂弾性部５が形成されるばね接触部３の始点Ｓからばね接触部３の途中Ｘまでの間の素線４である。そのため、本実施形態の樹脂弾性部５は、図１および図２に示すように、ばね接触部３の始点Ｓからばね接触部３の途中Ｘまでの間において、ばね接触部３の素線４を包み込む形状に形成されている。これにより、樹脂弾性部５がばね接触部３の素線４の下方から素線４の側方または上方まで形成されるので、ばね接触部３が下方だけでなく、側方や上方に変形した際にも樹脂弾性部５から弾性力が生じる。したがって、ばね接触部３に対していずれの方向から応力が印加されても樹脂弾性部５が弾性力を発揮することができるので、ばね接触部３が塑性変形や破断により破損してしまうことを防止することができる。

さらに、本実施形態の接触子１においては、ばね接触部３の素線４の巻回外側４ｂからばね接触部３が早期に塑性変形することを防止するため、図１に示すように、ばね接触部３の素線４を立体らせん状に巻回し、かつ、素線４の巻回内側４ａをその巻回外側４ｂよりも高くしている。そのため、ばね接触部３の圧縮変形時において、素線４の巻回内側４ａの高さがその巻回外側４ｂの高さと等しくなるように素線４を内側に回転させているので、素線４の応力集中箇所が素線４の巻回外側４ｂからその巻回内側４ａに移動して素線４に加わる応力が均一に分散され、ばね接触部３が早期に塑性変形することを防止することができる。

また、本実施形態の接触子１においては、配線取付部２とばね接触部３との境界Ｂ付近に応力集中が生じてばね接触部３の根元が塑性変形することを防止するため、図３に示すように、配線取付部２にＲ部６が形成されている。このＲ部６が形成されることにより、配線取付部２とばね接触部３との境界Ｂ付近の外側に印加される応力が所定の一箇所からＲ部６全体に均一に分散されるので、応力集中を緩和することができ、接触子１が早期に塑性変形することを防止することができる。

すなわち、本実施形態の接触子１によれば、樹脂弾性部５を形成することにより、接触子１の変位量に応じてその弾性係数を２段階に変化させているので、ばね接触部３に印加される応力が個々に異なってもそれらのひずみを同程度にすることができるという効果を奏する。

また、本実施形態の接触子１によれば、樹脂弾性部５の配置や形状を考慮することにより、ばね接触部３のストローク量をあまり減少させることなく接触子１全体の弾性力を向上させているので、ばね接触部３に大きな応力が印加されてもばね接触部３の底付きを防止することができるという効果を奏する。

さらに、本実施形態の接触子１によれば、素線４の形状および向きならびに配線取付部２におけるＲ部６の形成により、素線４および配線取付部２とばね接触部３との境界Ｂ付近に印加される応力を分散させているので、ばね接触部３の素線４やばね接触部３と配線取付部２との境界Ｂ付近に生じる応力集中を緩和してばね接触部３の塑性変形を防止することができるという効果を奏する。

なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

本実施形態の接触子を示す正面図 本実施形態の接触子を示す平面図 本実施形態の接触子においてＲ部が形成された場合を示す平面図 本実施形態の接触子の製造工程をＡ〜Ｈの順に示す縦断面図 本実施形態の接触子における荷重−圧縮線図 従来の接触子の一例を示す正面図 従来の接触子における荷重−圧縮線図 従来の接触子を示す平面図

符号の説明

１ 接触子
２ 配線取付部
３ ばね接触部
４ 素線
５ 樹脂弾性部
６ Ｒ部
１０ 配線板
１０ａ 配線パターン

Claims (7)

1. 配線板の表面に形成された配線パターンに接続している配線取付部と、
   前記配線取付部から連続して形成されているとともに前記配線板から離間しており、前記配線板を基準にして上下方向にストロークするばね接触部と、
   前記配線取付部と前記ばね接触部との境界を前記ばね接触部の始点として前記ばね接触部の始点から前記ばね接触部の途中までの間における前記ばね接触部から前記配線板までの隙間を充填する樹脂弾性部と
   を備えていることを特徴とする接触子。
2. 前記ばね接触部は、素線を用いて中央が上方に突出した立体らせん状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の接触子。
3. 前記ばね接触部の素線は、１回よりも多く巻回されており、
   前記樹脂弾性部は、最外周に巻回されている前記ばね接触部の素線の下方に形成されているとともに、最外周よりも内側に巻回されている前記ばね接触部の素線の下方に形成されていない
   ことを特徴とする請求項２に記載の接触子。
4. 前記ばね接触部は、平板長尺状に形成された素線を立体らせん状に巻回するとともに、前記素線の巻回内側をその巻回外側より高くすることにより、形成されている
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の接触子。
5. 前記樹脂弾性部は、前記ばね接触部の素線の下方から前記素線の側方または上方まで前記ばね接触部の素線を包み込む形状に形成されている
   ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の接触子。
6. 前記配線取付部は、前記ばね接触部との境界付近であって前記ばね接触部の素線よりも外側において、前記ばね接触部の素線の巻回方向と逆方向に半円状に窪んでいるＲ部を有している
   ことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の接触子。
7. 前記樹脂弾性部は、ポリイミドを用いて形成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の接触子。

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