JP2023098196A - コンタクトプローブ及び検査治具 - Google Patents
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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、第1被覆層120とを備える。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。第1被覆層120は、芯材110を被覆する。芯材110は、銅、銀及びパラジウムを含有する。第1被覆層120は、銅を含有する。コンタクトプローブPrは、第1被覆層120を被覆する第2被覆層125を更に備えることが好ましい。第2被覆層125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。
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、第1被覆層とを備える。前記芯材は、一端部と、前記一端部と所定距離離れた他端部と有する。前記第1被覆層は、前記芯材を被覆する。前記芯材は、銅、銀及びパラジウムを含有する。前記第1被覆層は、銅を含有する。
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。
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、長手方向に対して垂直なバックリングビームプローブPrの断面図である。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、第1被覆層120と、第2被覆層125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。
詳細には、第1方向D1における芯材110の厚さは、第1距離L1である。また、第2方向D2における芯材110の厚さは、第2距離L2である。第1距離L1は、第2距離L2より小さい。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の1.0倍以下であることが好ましく、第2距離L2の0.5倍以下であることが、より好ましい。
芯材110は、銅、銀及びパラジウムを含有する。具体的には、芯材110は、27質量%以上33質量%以下の銅を含有する。また、芯材110は、27質量%以上33質量%以下の銅を含有する。そして、芯材110は、37質量%以上43質量%以下のパラジウムを含有する。更に、芯材110は、Au、B、Fe、Mn、Mo、Pt、Re、Rh又はZnを含有してもよい。その結果、芯材110の弾性復元力が高くなる。
第1被覆層120は、芯材110を被覆する。第1被覆層120の膜厚は、例えば0.5μm以上20μm以下である。
第1被覆層120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、第1被覆層120の電気抵抗率が低くなる。
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、芯材110は、銅、銀及びパラジウムを含有し、第1被覆層120は、銅を含有する。その結果、バックリングビームプローブPrの電気抵抗率を低く、かつ、バックリングビームプローブPrの弾性復元力を高くできる。
第2被覆層125は、第1被覆層120を被覆する。第2被覆層125の膜厚は、例えば0.5μm以上20μm以下である。第2被覆層125の膜厚は、第1被覆層120の膜厚と同じであることが好ましい。
第2被覆層125は、ニッケルタングステンを含有する。その結果、第2被覆層125の弾性復元力が、より高くなる。
詳細には、第2被覆層125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、第2被覆層125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2被覆層125のヤング率は、120GPa以上200GPa以下である。従って、第2被覆層125のニッケルタングステンがアモルファス相を有することにより、力が付与された際のバックリングビームプローブPrの延性を向上できる。
絶縁層130は、第2被覆層125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、芯材110を準備する。
次に、図3(b)に示すように、第1金属でめっきし、第1被覆層120を形成する。例えば、第1被覆層120は、電界析出法によって芯材110の周面に配置される。詳しくは、陰極としての芯材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、電解液中の金属イオンを芯材110の周面に付着させることができる。そして、第1被覆層120が形成された芯材110の形状を変化させてもよい。例えば、第1被覆層120が形成された芯材110の一端部の径を大きくしてもよい。
次に、図3(c)に示すように、第2金属でめっきし、第2被覆層125を形成する。例えば、第2被覆層125は、電界析出法によって第1被覆層120の周面に配置される。詳しくは、陰極としての芯材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、電解液中の金属イオンを第1被覆層120の周面に付着させることができる。
最後に、図3(d)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4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4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4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5から図8を参照して、検査治具4について説明する。図5は、図4に示す検査治具4の一例を示す斜視図である。図6は、図4に示す検査治具4の分解斜視図である。図7は、図6に示す検査治具4のVII-VII線断面図である。図8は、図7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5及び図6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5から図8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、第1被覆層120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8)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。
図1から図3を参照して、バックリングビームプローブPrは、芯材110と、第1被覆層120と、第2被覆層125と、絶縁層130とを備えたが、バックリングビームプローブPrは、複数の被覆層を更に備えてもよい。複数の被覆層は、第1被覆層120と第2被覆層125との間に配置される。複数の被覆層の各々は、例えば、パラジウムを含有してもよい。
110 芯材
120 第1被覆層
125 第2被覆層
Pr バックリングビームプローブ
120 第1被覆層
125 第2被覆層
Pr バックリングビームプローブ
Claims (5)
- 一端部と、前記一端部と所定距離離れた他端部と有する芯材と、
前記芯材を被覆する第1被覆層と
を備える、コンタクトプローブであって、
前記芯材は、銅、銀及びパラジウムを含有し、
前記第1被覆層は、銅を含有する、コンタクトプローブ。 - 前記第1被覆層を被覆する第2被覆層を更に備え、
前記第2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。 - 前記ニッケルタングステンは、アモルファス相を有する、請求項2に記載のコンタクトプローブ。
- 第1方向における前記芯材の厚さは、第1距離であり、
第2方向における前記芯材の厚さは、第2距離であり、
前記第1方向と前記第2方向とは、直交し、
前記第1距離と前記第2距離とは、異なる、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。 - 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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