JP2023098195A - コンタクトプローブ及び検査治具 - Google Patents

Abstract

【課題】電気抵抗率が低く、弾性復元力が高いコンタクトプローブ及び検査治具を提供する。【解決手段】コンタクトプローブＰｒは、芯材１１０と、被覆層１２０とを備える。被覆層１２０は、芯材１１０を被覆する。芯材１１０の材料と被覆層１２０の材料とは、異なる金属である。第１方向Ｄ１における被覆層１２０の厚さは、第１距離Ｌ１である。第２方向Ｄ２における被覆層１２０の厚さは、第２距離Ｌ２である。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは、異なる。第１距離Ｌ１は、第２距離Ｌ２より大きい。芯材１１０は、銅を含有し、被覆層１２０は、ニッケルタングステンを含有することが好ましい。【選択図】図２

Description

本発明は、コンタクトプローブ及び検査治具に関する。

基板からなる検査対象の電気的特性を検出し又は動作試験の実施等をするための検査治具が知られている（例えば、特許文献１参照）。検査治具は、二枚のガイド板と、枠体と、プローブ（接触ピン）とを備える。二枚のガイド板は、枠体に固定されて所定間隔あけて対向配置される。プローブは、二枚のガイド板に挿通されることで、二枚のガイド板に保持される。検査治具は、プローブを、検査対象が有する検査対象部（検査点）に押し付け、検査対象部に電力（電気信号等）を供給するか、又は、検査対象からの電気出力信号を検出する。

特開平９－２７４０５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のプローブに用いられた材料では、プローブの電気抵抗率が高いか、プローブの弾性復元力が低くかった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は電気抵抗率が低く、弾性復元力が高いコンタクトプローブ及び検査治具を提供することにある。

本発明の例示的なコンタクトプローブは、芯材と、被覆層とを備える。前記被覆層は、前記芯材を被覆する。前記芯材の材料と前記被覆層の材料とは、異なる金属である。第１方向における前記被覆層の厚さは、第１距離である。第２方向における前記被覆層の厚さは、第２距離である。前記第１方向と前記第２方向とは、異なる。前記第１距離は、前記第２距離より大きい。

本発明の例示的な検査治具は、上記に記載のコンタクトプローブを、被検査対象に設定される検査点に対して接触させるための検査治具である。前記検査治具は、前記被検査対象に対向して配置される検査側支持体と、前記検査側支持体に対向して配置される電極側支持体と、前記検査側支持体と前記電極側支持体とを所定距離、隔てて保持する連結部材とを備える。前記検査側支持体は、前記コンタクトプローブの一端部を挿通するプローブ挿通孔を備える。前記電極側支持体は、前記コンタクトプローブの他端部を挿通するプローブ支持孔を備える。

例示的な本発明によれば、電気抵抗率が低く、弾性復元力が高い。

図１は、本発明の実施形態に係るバックリングビームプローブの断面図である。 図２は、図１に示すバックリングビームプローブのＩＩ－ＩＩ線断面図である。 図３は、バックリングビームプローブの製造方法を示す断面図である。 図４は、バックリングビームプローブの製造方法を示す断面図である。 図５は、本実施形態に係る基板検査装置の構成を概略的に示す正面図である。 図６は、図５に示す検査治具の一例を示す斜視図である。 図７は、図５に示す検査治具の分解斜視図である。 図８は、図６に示す検査治具のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図である。 図９は、図８に示す検査治具における一本のバックリングビームプローブを拡大して示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図面において、互いに直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸とを含む三次元直交座標系を用いて説明する場合がある。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

図１を参照して、本発明の実施形態に係るバックリングビームプローブＰｒについて説明する。図１は、長手方向に平行なバックリングビームプローブＰｒの断面図である。図２は、図１に示すバックリングビームプローブＰｒのＩＩ－ＩＩ線断面図である。図１及び図２に示すように、バックリングビームプローブＰｒは、芯材１１０と、被覆層１２０と、絶縁層１３０とを備える。バックリングビームプローブＰｒは、「コンタクトプローブ」の一例である。

芯材１１０は、一端部と、一端部と所定距離離れた他端部と有する。所定距離は、任意の距離である。所定距離は、例えば２０ｍｍである。具体的には、芯材１１０は、棒形状を有する。

芯材１１０は、銅を含有する。銅の電気抵抗率は約１．７×１０^-8Ωｍであり、銅のヤング率は約１３０ＧＰａである。その結果、芯材１１０の電気抵抗率が低くなる。

被覆層１２０は、芯材１１０を被覆する。第１方向Ｄ１における被覆層１２０の厚さは、第１距離Ｌ１である。第２方向Ｄ２における被覆層１２０の厚さは、第２距離Ｌ２である。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは、異なる。具体的には、第１方向Ｄ１と長手方向とは直交する。また、第２方向Ｄ２と長手方向とは直交する。更に、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは、直交する。第１方向Ｄ１は、Ｚ軸に沿って延びている。第２方向Ｄ２は、Ｘ軸に沿って延びている。第１距離Ｌ１は、第２距離Ｌ２より大きい。第１距離Ｌ１は、第２距離Ｌ２の１．５倍以上であることが好ましい。

芯材１１０の材料と被覆層１２０の材料とは、異なる金属である。具体的には、被覆層１２０は、ニッケルタングステンを含有する。その結果、被覆層１２０の弾性復元力が高くなる。

以上、図１及び図２を参照して説明したように、本実施形態によれば、第１方向Ｄ１において、被覆層１２０で高い弾性係数と高い引っ張り強度とを得ることができ、弾性性能を効果的に高めることができる。また、芯材１１０が、電気抵抗率が低い銅であっても、第１方向Ｄ１において、被覆層１２０で高い弾性係数と高い引っ張り強度とを得ることができ、弾性性能を効果的に高めることができる。

第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは、直交する。その結果、被覆層１２０がニッケルタングステンであっても、第２方向Ｄ２において、導電性を確保できる。

詳細には、第１方向Ｄ１における芯材１１０の厚さは、第３距離Ｌ３である。また、第２方向Ｄ２における芯材１１０の厚さは、第４距離Ｌ４である。第３距離Ｌ３は、第４距離Ｌ４より小さい。第３距離Ｌ３は、第４距離Ｌ４の１．０倍以下であることが好ましく、第４距離Ｌ４の０．５倍以下であることが、より好ましい。その結果、導電性を確保できる。

また、被覆層１２０において、ニッケルタングステンは、アモルファス相を有する。アモルファス相とは、例えば、結晶構造を持たない物質の状態のことをいい、原子が不規則に配列されている。その結果、被覆層１２０で高い弾性係数と高い引っ張り強度とを得ることができ、弾性性能を効果的に高めることができる。被覆層１２０のヤング率は、１２０ＧＰａ以上２００ＧＰａ以下である。

更に、絶縁層１３０は、被覆層１２０を被覆する。詳しくは、絶縁層１３０は、被覆層１２０の中央部を被覆する。絶縁層１３０の膜厚は、例えば０．５μｍ以上１．５μｍ以下である。例えば、絶縁層１３０は、パリレンを含有する。

ここで、図３及び図４を参照して、複数のバックリングビームプローブＰｒを製造する製造方法の一例について説明する。図３及び図４は、バックリングビームプローブＰｒの製造方法を示す断面図である。

まず、図３（ａ）に示すように、表面処理されたベース基板１１１０を準備する。

次に、図３（ｂ）に示すように、ベース基板１１１０の第１領域上に、所定厚さを有するめっきレジスト１１２０を形成する。

次に、図３（ｃ）に示すように、ベース基板１１１０の第２領域上に第１金属をめっきし、第１めっき層１１３０を形成する。第１金属は、例えば銅である。

次に、図３（ｄ）に示すように、第１めっき層１１３０上に第２金属をめっきし、第２めっき層１１４０を形成する。第２金属は、例えばニッケルタングステンである。

次に、図３（ｅ）に示すように、第２めっき層１１４０上に第１金属をめっきし、第３めっき層１１５０を形成する。

次に、図３（ｆ）に示すように、第３めっき層１１５０上に第２金属をめっきし、第４めっき層１１６０を形成する。

次に、図４（ａ）に示すように、めっきレジスト１１２０上及び第４めっき層１１６０上にエッチングレジスト１１７０を形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、ベース基板１１１０及び第１めっき層１１３０を除去する。

次に、図４（ｃ）に示すように、めっきレジスト１１２０及びエッチングレジスト１１７０を除去する。

次に、図４（ｄ）に示すように、第２金属でめっきし、被覆層１２０を形成する。詳しくは、陰極としての第３めっき層１１５０（芯材１１０）と、陽極としての金属片とを電解液（メッキ浴）中に浸し、両電極間に電圧を印加することにより、電解液中の第２金属イオンを周面に付着させることができる。

最後に、図４（ｅ）に示すように、樹脂をコーティングし、絶縁層１３０を形成する。例えば、絶縁層１３０は、パリレンを含有する。

続けて図５を参照して、本実施形態に係る基板検査装置１について説明する。図５は、本実施形態に係る基板検査装置１の構成を概略的に示す正面図である。図５に示すように、基板検査装置１は、検査対象の基板１００に形成された回路パターンを検査する。なお、本明細書中では基板１００を想定して説明を行うが、電気信号等を利用して検査を行うことのできる半導体を検査するプローブカードにも用いることができる。基板１００は、「被検査対象」の一例である。

基板１００は、例えば、プリント配線基板、ガラスエポキシ基板、フレキシブル基板、セラミック多層配線基板、液晶ディスプレイ又はＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等のディスプレイ用の電極板、タッチパネル用等の透明導電板、半導体パッケージ用のパッケージ基板又はフィルムキャリア、半導体ウェハや半導体チップやＣＳＰ（Ｃｈｉｐ ｓｉｚｅ ｐａｃｋａｇｅ）等の半導体基板等々種々の基板であってもよい。基板１００には、配線パターン又は半田バンプ等の検査点が形成されている。

基板検査装置１は、筐体１１と、基板固定装置１２と、第一検査部１３と、第二検査部１４と、２つの検査治具４Ｕ、４Ｌと、制御部２とを備える。筐体１１の内部空間には、基板固定装置１２と、第一検査部１３と、第二検査部１４とが設けられている。基板固定装置１２は、基板１００を所定位置に固定する。

第一検査部１３は、基板固定装置１２の上方に位置する。第二検査部１４は、基板固定装置１２の下方に位置する。第一検査部１３及び第二検査部１４の各々は、電極板９と、図略のスキャナ回路と、検査部移動機構１５とを備えている。電極板９は、２つの検査治具４Ｕ、４Ｌに対して電気的に接続される。検査部移動機構１５は、第一検査部１３及び第二検査部１４の各々を筐体１１内で適宜移動させる。

第一検査部１３及び第二検査部１４の各電極板９には、検査治具４Ｕ、４Ｌが取り付けられる。検査治具４Ｕ、４Ｌには、複数のバックリングビームプローブＰｒが取り付けられている。検査治具４Ｕ、４Ｌは、互いに同様に構成されている。以下、検査治具４Ｕ、４Ｌを総称して検査治具４と称する。

制御部２は、基板固定装置１２、第一検査部１３及び第二検査部１４等の動作を制御する。制御部２は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成されている。制御部２は、第一検査部１３及び第二検査部１４を適宜移動させ、基板固定装置１２に固定された基板１００に検査治具４Ｕ、４ＬのバックリングビームプローブＰｒを接触させることにより、基板１００に形成された回路パターンを検査治具４Ｕ、４Ｌを用いて検査する。

続けて図６から図９を参照して、検査治具４について説明する。図６は、図５に示す検査治具４の一例を示す斜視図である。図７は、図５に示す検査治具４の分解斜視図である。図８は、図６に示す検査治具４のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図である。図９は、図８に示す検査治具４における一本のバックリングビームプローブＰｒを拡大して示す断面図である。なお、図６及び図７では、バックリングビームプローブＰｒの記載を省略している。また、検査治具４を示す図については、下側の第二検査部１４に取り付けられる検査治具４Ｌの向きを示しており、上側の検査治具４Ｕは、図示の上下左右とは逆向きに第一検査部１３に取り付けられる。

図６から図９に示すように、検査治具４は、検査側支持体５と、電極側支持体６と、連結部材７とを備えている。

検査側支持体５は、基板１００と対向して配置される。検査側支持体５は、対向プレート５１、案内プレート５２がこの順に、基板１００が配置される上方から積層されることにより構成されている。対向プレート５１は、基板１００と対向して配置される対向面Ｆを有している。対向プレート５１は、案内プレート５２に対して、ボルト等の脱着可能な固定手段によって一体に固定されている。

対向プレート５１には、バックリングビームプローブＰｒの先端部が挿通される複数のプローブ挿通孔１６が形成されている。各プローブ挿通孔１６は、基板１００に設けられた複数の検査点に対してそれぞれバックリングビームプローブＰｒの先端を案内する。

案内プレート５２には、複数のプローブ挿通孔１６と連通する複数のプローブ案内孔２１が形成されている。

電極側支持体６は、検査側支持体５と対向して配置される。電極側支持体６は、支持プレート６１、スペーサフィルム６３及びスペーサプレート６２がこの順に、対向面Ｆとは反対側から積層されて構成されている。支持プレート６１の下面は、電極板９に当接される背面Ｂとされている。支持プレート６１には、複数のプローブ挿通孔１６と対応する複数のプローブ支持孔２３が形成されている。

連結部材７は、検査側支持体５及び電極側支持体６を所定距離、隔てて互いに平行に保持する。連結部材７は、壁部７１と、壁部７２と、壁部７３とを備えている。壁部７１は、前後方向に延び、案内プレート５２に立設される。壁部７２は、壁部７１と略平行に間隔を空けて対向配置される。壁部７３は、壁部７１及び壁部７２の後端部を連結する。壁部７１、７２、７３には、窓状に貫通して開口された開口部７１１、７２１、７３１が形成されている。

バックリングビームプローブＰｒの先端部は、複数のプローブ挿通孔１６に挿通される。バックリングビームプローブＰｒの先端部は、検査治具４の対向面Ｆが基板１００に当接されていないときには、対向面Ｆから突出している。また、バックリングビームプローブＰｒの後端部は、複数のプローブ支持孔２３に挿通されて、電極板９に接触する。なお、バックリングビームプローブＰｒは、検査側支持体５と電極側支持体６との間で、略Ｓ字状に湾曲している。

続けて基板検査装置１が基板１００に形成された回路パターンを検査する検査方法について説明する。基板１００を検査するべく検査治具４の対向面Ｆが基板１００に当接されると、バックリングビームプローブＰｒの先端部は、検査点に当接して、プローブ挿通孔１６内に押し込まれる。

バックリングビームプローブＰｒの先端部がプローブ挿通孔１６内に押し込まれたとき、バックリングビームプローブＰｒが略Ｓ字状（第１方向Ｄ１）に湾曲していることによって、バックリングビームプローブＰｒの先端部の押し込みに応じてバックリングビームプローブＰｒがスムーズに更に湾曲し、バックリングビームプローブＰｒの先端部の押し込み量を吸収する。更に、略Ｓ字状（第１方向Ｄ１）に湾曲したバックリングビームプローブＰｒは、バックリングビームプローブＰｒの弾性復元力（スプリング力）によってバックリングビームプローブＰｒの先端部を検査点に付勢するので、バックリングビームプローブＰｒの先端部を検査点に弾性的に接触させることができる。その結果、検査点とバックリングビームプローブＰｒとの接触安定性を向上させることができる。

第一検査部１３及び第二検査部１４は、検査箇所に対応した一対のバックリングビームプローブＰｒ間に所定の電流を供給し、検査箇所に対応した一対のバックリングビームプローブＰｒ間の電圧を測定し、測定結果を制御部２へ送信する。

その結果、検査治具４は、芯材１１０は銅を含有するバックリングビームプローブＰｒを備えるため、検査箇所に対応した一対のバックリングビームプローブＰｒ間に小さな電流を供給したときにも、検査箇所に対応した一対のバックリングビームプローブＰｒ間の電圧を、精度よく測定できる。従って、基板１００に形成された回路パターンを精密に検査できる。

以上、図面（図１～図９）を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（１）図３及び図４を参照して、複数のバックリングビームプローブＰｒを製造する製造方法の一例を説明したが、積層する層の種類及び順序を変更してもよい。

（２）図３及び図４を参照して、複数のバックリングビームプローブＰｒを製造する製造方法の一例を説明したが、図４（ｃ）及び図４（ｄ）の工程で、複数のバックリングビームプローブＰｒが分離しないように、平面視において第３めっき層１１５０の一部分が連結されていてもよい。

（３）図３及び図４を参照して、複数のバックリングビームプローブＰｒを製造する製造方法の一例を説明したが、１個のバックリングビームプローブＰｒを製造してもよい。

１１０ 芯材
１２０ 被覆層
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
Ｌ１ 第１距離
Ｌ２ 第２距離
Ｐｒ バックリングビームプローブ

Claims (5)

1. 芯材と、
   前記芯材を被覆する被覆層と
   を備える、コンタクトプローブであって、
   前記芯材の材料と前記被覆層の材料とは、異なる金属であり、
   第１方向における前記被覆層の厚さは、第１距離であり、
   第２方向における前記被覆層の厚さは、第２距離であり、
   前記第１方向と前記第２方向とは、異なり、
   前記第１距離は、前記第２距離より大きい、コンタクトプローブ。
2. 前記芯材は、銅を含有し、
   前記被覆層は、ニッケルタングステンを含有する、請求項１に記載のコンタクトプローブ。
3. 前記第１方向と前記第２方向とは、直交する、請求項１又は請求項２に記載のコンタクトプローブ。
4. 前記第１方向における前記芯材の厚さは、第３距離であり、
   前記第２方向における前記芯材の厚さは、第４距離であり、
   前記第３距離は、前記第４距離より小さい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコンタクトプローブ。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコンタクトプローブを、被検査対象に設定される検査点に対して接触させるための検査治具であって、
   前記被検査対象に対向して配置される検査側支持体と、
   前記検査側支持体に対向して配置される電極側支持体と、
   前記検査側支持体と前記電極側支持体とを所定距離、隔てて保持する連結部材と
   を備え、
   前記検査側支持体は、前記コンタクトプローブの一端部を挿通するプローブ挿通孔を備え、
   前記電極側支持体は、前記コンタクトプローブの他端部を挿通するプローブ支持孔を備える、検査治具。

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