JP2011039066A - 多層電気プローブおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】テスト予定の装置をテストするために適した多層電気プローブを提供する。
【解決手段】多層電気プローブ200は、第1ストリップ層202と第2ストリップ層204とを含む。第1ストリップ層202は、第1導電率および第1機械強度を有する。第2ストリップ層204は、第2導電率および第2機械強度を有する。第1ストリップ層202と第2ストリップ層204とは、所望の耐電流能力および機械強度の少なくとも一つを生じさせるべく、強固に接着されて構造本体を形成する。多層電気プローブ200は少なくとも、耐電流能力および所望の機械強度を有する第3ストリップ層をさらに含んでよい。
【選択図】図2A
【解決手段】多層電気プローブ200は、第1ストリップ層202と第2ストリップ層204とを含む。第1ストリップ層202は、第1導電率および第1機械強度を有する。第2ストリップ層204は、第2導電率および第2機械強度を有する。第1ストリップ層202と第2ストリップ層204とは、所望の耐電流能力および機械強度の少なくとも一つを生じさせるべく、強固に接着されて構造本体を形成する。多層電気プローブ200は少なくとも、耐電流能力および所望の機械強度を有する第3ストリップ層をさらに含んでよい。
【選択図】図2A
Description
本発明はテストプローブに関し、より詳しくはテスト装置用電気プローブに関する。
プローブは、集積回路の製造およびテストにおいてかなり以前から広く用いられている。パッケージの歩留まりを上げるため、様々な種類の問題を抱えるむきだしの金型(naked dies)は通常、プローブを用いる機能テストを実施することによって、廃棄されるかまたはその後の修理のために取り除かれる。
一般的に用いられるプローブは、例えば、米国特許第4,027,935号明細書に開示される基本設計に由来する。これによると、コブラプローブが、素材の小さな丸棒を機械的に加工することにより形成される。図1は、従来的なコブラプローブ構造の略図である。図1に示す従来的なコブラプローブは、主に、操作ボード100に回転可能なピボットを介して配置されたテスト端子102を含む。プローブの本体104は、テスト端子102のピボットに接続される。本体104は湾曲形状を有し、テスト操作に必要な柔軟性および変形性を与える。さらに、別の操作ボード106に配置された接触端子108は、テスト予定の装置(図示せず)に接触するように用いることができる。プローブの本体104によって、テスト予定の装置に応力が加わる。さらに、そのテスト予定の装置には、プローブを通じて例えば電流または電圧が加わる。
この種の構造を有するプローブは、プローブの各々を個々に加工しなければならず、その製造にはかなりの時間をかける必要がある。さらに、集積回路加工技術の進歩に伴い、線幅およびギャップも同様に小さくなっている。すなわち、プローブは、プローブ直径の縮小化に起因する制限に直面しなければならない。
プローブを形成するためのその他の従来技術には、化学エッチングが含まれる。この技術の大きな利点の一つは、様々な幾何学的形状を有するプローブを製造することが可能なことである。しかし、材料の制約ゆえに、製造には、例えばBeCu合金のような一つの金属しか使用できない。それでもなおプローブは高電流に耐え得るが、機械強度に劣り、寿命が短い。そして、製造コストが高い。
例えばNi、NiCo合金、NiMn合金のような一つの成分からなるプローブのほとんどは、高電流に耐える能力が不十分である。さらに、熱が容易に蓄積され、結果的にプローブの寿命が短くなる。その上、高周波集積回路(IC)プローブをテストする場合には、いくつかの制約に頻繁に直面する。
したがって、本発明は、耐高電流能力および所望の機械強度を有し、かつ、テスト予定の装置をテストするのに適した多層電気プローブを提供する。
本発明は、多層電気プローブの製造方法を提供する。それによって製造された多層電気プローブは、耐高電流能力および所望の機械強度を有する。
本発明は、多層電気プローブ構造を提供する。多層電気プローブは、第1ストリップ層と第2ストリップ層とを含む。第1ストリップ層は、第1導電率および第1機械強度を有する。第2ストリップ層は、第2導電率および第2機械強度を有する。第1ストリップ層と第2ストリップ層とは、所望の導電率および所望の機械強度を生じさせるべく、構造本体として一体的に強固に接着される。また、多層電気プローブは、所望の導電率および所望の機械強度を生じさせるべく、少なくとも第3ストリップ層をさらに有する。
本発明はまた、テスト予定の装置をテストするのに適した別の多層電気プローブを提供する。多層電気プローブは、測定部および本体部を含む。本体部と測定部とは機械的に接続され、本体部の一端は、テスト予定の装置に接触して少なくとも一つのテストパラメータを適用するために用いられる。本体部は少なくとも、第1導電率および第1機械強度を有する第1ストリップ層と、第2導電率および第2機械強度を有する第2ストリップ層とを含む。第1ストリップ層と第2ストリップ層とは、所望の耐電流能力および機械強度の少なくとも一つを生じさせるべく、強固に接着されて構造本体を形成する。
本発明はまた、多層電気プローブの製造方法を提供する。本方法は、第1ストリップ層を形成することを含む。第1ストリップ層は、第1導電率および第1機械強度を有する。次に、第2ストリップ層は、第1ストリップ層の表面に強固に接着されて構造本体を形成する。ここで、第2ストリップ層は、第2導電率および第2機械強度を有する。第2導電率および第2機械強度と第1導電率および第2機械強度とが組み合わせられて、所望の耐電流能力および機械強度が生じる。
本発明の電気プローブは多層構造体なので、所望の機械強度および所望の耐高電流能力を備えたプローブが調製できる。
なお、上記一般的な説明および以下の詳細な説明は両方とも例示的であり、請求された通りの本発明のさらなる説明を与えることを意図している。
添付の図面は、本発明のさらなる理解を与えることを意図しており、本明細書に組み入れられて本明細書の一部を構成する。図面は本発明の実施例を示し、明細書とともに本発明の原理を説明する役割を果たす。
添付の図面に例示されている本発明の好ましい実施例を詳しく参照していく。可能な場合には、同一または類似の部材を参照するために、図面および説明において同一の参照番号が使用される。
本発明は、耐高電流能力および所望の機械強度を有する多層電気プローブ設計を提供する。図2Aは、本発明の実施例に係る多層電気プローブの模式的構造断面図である。図2Bは、図2Aの多層電気プローブの模式的断面図である。図2Aおよび2Bに示すように、本実施例の多層電気プローブ200は、テスト予定の装置をテストするのに適している。例えば、多層電気プローブ200は、第1ストリップ層202および第2ストリップ層204を含む。ここで、多層電気プローブ200は、2層構造である。しかし、以下に説明する原理によれば、多層電気プローブ200は、2層よりも多くの層を備える構造を有することができる。一方、上記2層構造に対しては、第1ストリップ層202は、第1導電率および第1機械強度を有し、第2ストリップ層204は、第2導電率および第2機械強度を有する。第1ストリップ層202および第2ストリップ層204は、強固に接着されて構造本体を形成し、耐電流能力および所望の機械強度を生じさせる。
機能的要求に応じて、多層電気プローブ200は、例えば本体部200aと測定部200bとに分かれる。本体部200aは湾曲部を有するように設計され、両端部の一方は、テスト予定の装置に接触するために用いられる。多層電気プローブ200の測定部200bは外部制御ユニットに接続される。また、多層電気プローブ200の測定部200bはテスト信号を適用し、本体によって生じる応力、例えば弾性変形によって生じる応力をテスト予定の装置に与える役割を果たす。すなわち、図2Aに示す多層電気プローブ200は、単一構造体のみである。実際の用途では、複数のプローブが一体的に組み立てられて外部制御ユニットによって制御される。設計上のこの側面は当業者に理解可能なので、詳細な説明は省略する。
多層電気プローブ200の第1ストリップ層202および第2ストリップ層204は、例えばNiCo合金およびCuを用いて製造され、各層は所定厚さを有する。したがって、多層電気プローブ200の機械強度を調整することができる。また、第1ストリップ層202と第2ストリップ層204との導電率を組み合わせること、および第1ストリップ層202と第2ストリップ層204との厚さを整合させることによって、所望の導電率および耐高電流能力が生じる。多層電気プローブ200はいくつかの層からなるので、その複数の層は所望の機械強度および耐高電流能力が生じるように容易に調節できる。以下、実施例を与えて多層電気プローブ200の製造方法を説明する。明らかなことだが、多層電気プローブ200の製造方法は、図示されるものに限られるわけではない。実際、多層電気プローブ200の多層構造体を作ることができる任意の方法が適用可能である。
図3Aから3Dは、本発明の実施例に係る多層電気プローブを製造するためのステップを示す模式図である。図3Aに示すように、金属層302が基板300上に形成される。半導体プロセスに整合させるべく、例えば、基板300はシリコン基板であり、金属層302は蒸着プロセスで形成されるニッケル層である。次に、図3Bに示すように、フォトレジスト層304が、フォトリソグラフィープロセスで金属層302上に形成される。フォトレジスト層304は、金属層302の一部を露出する開口306を有する。垂直方向における開口306のパターンは、実際の設計に依存する。
図3Cに示すように、第1ストリップ層202が、電鋳プロセスを行うことによって開口306内の金属層302上に形成される。金属層302は主に、電鋳プロセスのための電極として作用する。ここで、その材料は、第1ストリップ層202の材料に対応するように選択して、電鋳プロセス後に第1ストリップ層202から容易に取り外せる材料にする必要がある。第1ストリップ層202は、所定厚さを有する。
図3Dに示すように、電鋳プロセスが適用されて、第1ストリップ層202上に第2ストリップ層204が形成される。第2ストリップ層204は、第1ストリップ層202に強固に接着されて構造本体を形成する。例えば、第2ストリップ層204は、開口306を完全に満たす。上述のように、より多くのストリップ層が望まれる場合は、同一の電鋳プロセスが用いられて所望厚さのストリップ層が形成される。引き続き、多層構造体が取り外されて、多層電気プローブ200の実施例を作ることができる。本体部200aおよび測定部200bは、例えば同時に一体的に製造することができる。第1ストリップ層202および第2ストリップ層204を構成する材料は、例えばNiCo合金、NiMn合金、Cu、Ni、Au、Ag、Co、W、W合金およびNi合金から選択することができる。
図4Aから4Dは、本発明の別の実施例に係る多層電気プローブを製造するためのステップを示す模式図である。図4Aに示すように、フォトリソグラフィーおよびエッチングプロセスが用いられて、例えばシリコン基板のような基板上に所定のパターンを有するトレンチが形成される。トレンチの平面図は図2Aに示されるが、トレンチは、例えば湾曲主要本体部を有する。
図3Aの金属層302に類似する図4Bに示すように、金属層404が、蒸着プロセスで基板400上に形成される。図4Cに示すように、電鋳プロセスまたは蒸着プロセスが行われて、所望のパラメータによって決まる材料を含み厚さを有する第1金属層406が形成される。第1金属層406を構成する材料は、NiCo合金、NiMn合金、Cu、Ni、Au、Ag、Co、W、W合金およびNi合金の成分から選択することができる。さらに、第1金属層406はまた、所望の厚さを有する。次に、図4Dに示すように、第1金属層406とは異なる構成材料ではあるが類似する方法が用いられて第2金属層408が形成されて多層構造体が形成される。明らかなことだが、所望であれば、上部に別の層が形成されてもよい。次に、金属層406および金属層408の所定部分が取り除かれて、トレンチ領域内に残る部分が多層電気プローブを構成する。すなわち、多層電気プローブは、断面中空構造を有する。本実施例の断面構造は図2Bに示す構造とは異なるが、多層の効果が依然生じる。
すなわち、本発明の多層構造体は、本発明において必要な効果を生じさせることが等しく可能な、異なる変形例を有してよい。図5A、5B、6および7は、本発明の別の実施例に係る多層電気プローブの製造方法およびプローブ構造のいくつかを示す模式図である。これらの実施例は、電気メッキ法を用いて製造される。
図5Aに示すように、第1ストリップ層500が製造される。第1ストリップ層500は、所望の湾曲または長さおよび所定の断面を有する。第1ストリップ層500の断面領域は、例えば円形、三角形または多角形の幾何学的形状を有することができる。次に、第1ストリップ層500を電極として用いて、電気メッキプロセスが行われる。実際の要求に応じて、第1ストリップ層500上にメッキされる第2ストリップ層504は表面全体を必ずしも覆わなくてよい。したがって、絶縁層502が第1ストリップ層500の一部を覆うように形成される結果、表面のその一部は電気メッキプロセスが行われている際、第2ストリップ層504によって覆われない。
図5Bに示すように、絶縁層502が取り除かれる。図の左側において、残りの第2ストリップ層504が、第1ストリップ層500の表面の一部を覆う。図の右側において、断面は丸い幾何学的形状である。他方、図6に示すように、第2ストリップ層506が第1ストリップ層500の表面を実質的に覆い、例えばストリップ層500の側面全体を覆ってもよい。さらに、図7に示すように、第1ストリップ層700および第2ストリップ層702の断面は三角形である。なお、断面は、多角形のような所定の他の幾何学的形状であってもよい。
また、第1ストリップ層は、第2ストリップ層のみを覆うことに限定されるわけではない。実際の要求に応じて、第2ストリップ層および/または第1ストリップ層を覆うべく、少なくとも第3ストリップ層が第1ストリップ層を覆って配置されてもよい。これは、本実施例の可能な変形例の一つである。
一般に、いくつかの実施例が以下のように与えられる。本発明の実施例によれば、多層電気プローブの第1ストリップ層および第2ストリップ層はストリップ形状を有し、表面接触を用いて構造本体を形成する。また、別の実施例によれば、所望の機械強度および耐電流能力を調節するべく、第1ストリップ層は第1厚さを有し、かつ、第2ストリップ層は第2厚さを有する。
本発明の実施例によれば、上記多層電気プローブは少なくとも、第3導電率および第3機械強度を有する第3ストリップ層を含み、第3ストリップ層は第1ストリップ層および第2ストリップ層と一体的になって上記構造本体を形成する。
本発明の実施例によれば、上記多層電気プローブの第1ストリップ層および第2ストリップ層は、中空形状堆積層の断面構造を有する。
本発明の実施例によれば、上記多層電気プローブの第2ストリップ層は、第1ストリップ層の少なくとも一部、または第1ストリップ層の表面の実質的に全体を覆う。
本発明の実施例によれば、上記多層電気プローブの第1ストリップ層は、例えば円形、三角形または多角形の幾何学的形状の断面積を有する。
本発明の実施例によれば、上記多層電気プローブの第1ストリップ層および第2ストリップ層は、少なくとも一つの湾曲部を有する。
本発明の実施例によれば、上記多層電気プローブの第1ストリップ層と第2ストリップ層とは、電鋳プロセスを行うことによって強固に接着される。
本発明の実施例によれば、上記多層電気プローブの第1ストリップ層と第2ストリップ層とは、電気メッキプロセスを行うことによって強固に接着される。
上述したのは、多層電気プローブの構造である。当業者であれば誰でも、多くの多層電気プローブは通常、実際のテスト操作のキャリア表面に配置されることがわかる。外部制御ユニットの制御によって、プローブキャリアが移動され、必要なテスト信号および応力がテスト予定の装置に適用される。ここで、制御の詳細な説明を入念に行うことはしない。
本発明は、多層電気プローブの重要性を特に強調する。というのは、多層構造体を備えるプローブは機械強度および耐電流能力を有効に促進できるからである。また、多層電気プローブは、プローブの断面寸法を縮小化するべく所定の半導体プロセスによって製造することができる。よって、多層電気プローブは、高度に集積された集積回路をテストするために用いることができる。
当業者であれば、本発明の構造に対して、本発明の範囲または要旨から逸脱せずに様々な修正例および変形例を行うことができる。上記に鑑みて、本発明の修正例および変形例は、以下の請求項およびその均等物の範囲内に収まれば、本発明によってカバーされることになる。
Claims (19)
- 第1導電率および第1機械強度を有する第1ストリップ層と、
第2導電率および第2機械強度を有する第2ストリップ層と
を含む多層電気プローブであって、
前記第1ストリップ層と前記第2ストリップ層とが強固に接着されて前記多層電気プローブの一部として作用する構造本体を形成する、多層電気プローブ。 - 前記第1ストリップ層および第2ストリップ層はストリップ形状を有し、表面接触によって前記構造本体を形成する、請求項1に記載の多層電気プローブ。
- 前記第1ストリップ層は第1厚さを有し、前記第2ストリップ層は第2厚さを有する、請求項1に記載の多層電気プローブ。
- 少なくとも、第3導電率および第3機械強度を有する第3ストリップ層をさらに含み、第3ストリップ層は第1ストリップ層および第2ストリップ層と一体的になって上記構造本体を形成する、請求項1に記載の多層電気プローブ。
- 前記第1ストリップ層および前記第2ストリップ層は、中空形状堆積層の断面構造を有する、請求項1に記載の多層電気プローブ。
- 前記第2ストリップ層は、前記第1ストリップ層の表面の少なくとも一部を覆う、請求項1に記載の多層電気プローブ。
- 前記第2ストリップ層は、前記第1ストリップ層の表面の実質的に全体を覆う、請求項6に記載の多層電気プローブ。
- 前記第1ストリップ層は、丸形、三角形または多角形の断面を有する、請求項1に記載の多層電気プローブ。
- 前記第1ストリップ層は、幾何学的形状の断面を有する、請求項1に記載の多層電気プローブ。
- 前記第1ストリップ層および前記第2ストリップ層の材料は、NiCo合金、NiMn合金、Cu、Ni、Au、Ag、Co、W、W合金およびNi合金からなるグループから選択される、請求項1に記載の多層電気プローブ。
- テストに必要な弾性および変形を生じさせるべく所望の機械強度が用いられる、請求項1に記載の多層電気プローブ。
- 必要な電流を生じさせるべく所望の導電率が用いられる、請求項1に記載の多層電気プローブ。
- 前記第1ストリップ層および前記第2ストリップ層は少なくとも一つの湾曲部を有する、請求項1に記載の多層電気プローブ。
- 前記第1ストリップ層と前記第2ストリップ層とは電鋳プロセスによって強固に接着される、請求項1に記載の多層電気プローブ。
- 前記第1ストリップ層と前記第2ストリップ層とは電気メッキプロセスによって強固に接着される、請求項1に記載の多層電気プローブ。
- テスト予定の装置をテストするのに適した多層電気プローブであって、
測定部と、
前記測定部に機械的に接続された本体部と
を含み、
前記本体部の一端は、前記テスト予定の装置に接触して少なくとも一つのテストパラメータを適用するために用いられ、
前記本体部は少なくとも、第1導電率および第1機械強度を有する第1ストリップ層と、第2導電率および第2機械強度を有する第2ストリップ層と、を含み、前記第1ストリップ層と前記第2ストリップ層とは、所望の耐電流能力および機械強度の少なくとも一つを生じさせるべく、強固に接着されて構造本体を形成する、多層電気プローブ。 - テスト予定の装置をテストするのに適した多層電気プローブを製造する方法であって、
第1ストリップ層を形成することと、
強固に接着した構造本体を作るべく前記第1ストリップ層の表面上に第2ストリップ層を形成することと
を含み、
前記第1ストリップ層は第1導電率および第1機械強度を有し、第2導電率および第2機械強度を有する前記第2ストリップ層が、所望の耐電流能力および機械強度の少なくとも一つを生じさせるべく、前記第1ストリップ層の第1導電率および第1機械強度と組み合わせられる方法。 - 前記第2ストリップ層は、電鋳プロセスで形成される、請求項17に記載の方法。
- 前記第2ストリップ層は、電気メッキプロセスで形成される、請求項17に記載の方法。
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