JP3096235B2

JP3096235B2 - プローブ構造およびその製造方法

Info

Publication number: JP3096235B2
Application number: JP07290109A
Authority: JP
Inventors: 和範宗; 俊和馬場; 嘉也高山; 敦司日野
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1995-11-08
Filing date: 1995-11-08
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2015-11-08
Also published as: JPH09133711A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小な被検査物に
対して電気的な接触を行なうためのプローブ構造および
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣや電子部品など微小な被検査物に対
する導通検査には、カード型のプローブ構造（以下、単
に「プローブ構造」という）が用いられている。（例え
ば、特開平３−２３７３６９号公報参照）。従来のプロ
ーブ構造では、被検査物上に形成された接触対象部（例
えば回路パターンや電極パッドなど）への接触用の接点
として半球状（ドーム状）に突起したバンプ接点が形成
されている。

【０００３】従来のプローブ構造におけるバンプ接点に
は、接触対象部に対する接触信頼性を向上させるため、
該バンプ接点の表面にさらに微小な突起を数多く設けた
ものが知られている。このようなバンプ接点の態様によ
って、接触面積は増大し、より確実な接触が得られる。
また、接触対象部の表面に酸化膜が形成されている場合
でも、微小突起によって酸化膜を破ることができ、安定
した接触抵抗が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おける、バンプ接点の表面に微小突起を設ける方法は、
めっき法などによって、金属微粒子をバンプ接点の表面
上に分散させて付着させているだけである（例えば、特
開平６−２７１４１号公報）。従って、金属微粒子のバ
ンプ表面に対する付着力は非常に弱いものであるため、
微小突起は、バンプ接点と接触対象部との開閉の繰り返
しによって、バンプ接点表面から容易に欠落し、接触抵
抗も変化するという問題があった。さらに、微小突起の
大きさ・数・密度などを常に一定させて形成することが
困難であったため、バンプ接点毎に接触抵抗がばらつく
という問題があった。

【０００５】本発明の目的は、上記問題を解決し、強度
的に優れ、各バンプ接点毎にばらつきの少ない微小突起
が表面に形成されたバンプ接点を有するプローブ構造を
提供し、さらにその好適な製造方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の突起付きバンプ
電極は、次の特徴を有するものである。（１）絶縁性基板の一方の面に設けられたバンプ接点
と、該絶縁性基板のいずれかの面または内部に設けられ
た導電性回路とが導通されてなる構造を有し、前記バン
プ接点は、基本形状部分と、この基本形状部分の表面に
１以上形成された微小突起とからなるものであり、少な
くとも基本形状部分の表層と微小突起とは、互いに同じ
接点材料をめっきで析出させることによってのみ形成さ
れ、微小突起は、基本形状部分の表層の表面から局部的
に突起するようにめっき電流密度を制御されて形成され
たものであって、基本形状部分の表層と微小突起とが互
いに境界のない材料組織からなるものであることを特徴
とするプローブ構造。

【０００７】（２）微小突起の表面の硬度が、７００Ｈ
ｋ以上１２００Ｈｋ以下である上記（１）記載のプロー
ブ構造。

【０００８】（３）基本形状部分が、滑らかな半球状に
突起した形状であって、硬度１００Ｈｋ以上７００Ｈｋ
以下である深層と、深層上に設けられ硬度１０Ｈｋ以上
３００Ｈｋ未満である中層と、中層上に設けられ硬度７
００Ｈｋ以上１２００Ｈｋ以下である表層とを有するも
のである上記（１）記載のプローブ構造。

【０００９】（４）基本形状部分と微小突起とからなる
バンプ接点の表面上に、さらに、めっきによって他の接
点材料からなる１以上の層が、微小突起による凹凸が消
滅しないようにバンプ接点の表面形状に沿って形成され
たものである上記（１）記載のプローブ構造。

【００１０】（５）基本形状部分と微小突起とからなる
バンプ接点全体が、硬度１００Ｈｋ以上７００Ｈｋ以下
の接点材料からなるものであり、該バンプ接点の表面上
に、さらに、硬度１０Ｈｋ以上３００Ｈｋ未満の接点材
料からなる層と、硬度７００Ｈｋ以上１２００Ｈｋ以下
の接点材料からなる層とが順に形成されたものである上
記（４）記載のプローブ構造。

【００１１】（６）基本形状部分と微小突起とからなる
バンプ接点の表面上に、さらに、該微小突起の接点材料
と同一または異なる接点材料をめっきによって析出さ
せ、微小突起の表面上に該微小突起よりも微小な突起を
形成するものである上記（１）記載のプローブ構造。

【００１２】また、本発明のプローブ構造の製造方法
は、次の特徴を有するものである。（７）絶縁性基板の面上のバンプ接点を形成すべき位置
の内部または裏面を通過するよう導電性回路を設け、絶
縁性基板に対してバンプ接点を形成すべき位置に穴加工
を施し該穴の底部に導電性回路を露出させ、導電性回路
を負極とする電解めっきにて穴内に接点材料を析出させ
て充填し、さらに前記接点材料と同一または異なる接点
材料を析出させて絶縁性基板の表面から滑らかな半球状
に突起させてバンプ接点の基本形状部分を形成し、電解
めっきの電流密度を制御することによって、少なくとも
基本形状部分の表層と同じ接点材料を、該表層との材料
組織上の境界がないように析出させ、該表層の表面から
局部的に突起した微小突起を１以上形成することを特徴
とするプローブ構造の製造方法。

【００１３】（８）微小突起を形成する接点材料がロジ
ウムであって、電解めっきの電流密度が１．０Ａ／ｄｍ
²〜４．０Ａ／ｄｍ²である上記（７）記載のプローブ
構造の製造方法。

【００１４】

【作用】本発明のプローブ構造におけるバンプ接点は、
基本形状部分と微小突起とに分けられる。基本形状部分
は、一般的なバンプ接点と同様、半球状を呈する部分で
あり、その表面に微小突起が１以上、好ましくは複数形
成される。基本形状部分の少なくとも表層は、接点材料
をめっきで析出させることによってのみ形成される。ま
た、微小突起も、基本形状部分の表層と同じ接点材料を
同じめっき工程で析出させることによってのみ形成され
る。このとき、めっき電流密度を制御することによっ
て、基本形状部分の表層の表面から局部的な突起を発生
させることができ、微小突起を得ることができる。

【００１５】基本形状部分の少なくとも表層と微小突起
とをこのように形成することによって、これらは互い
に、同じ接点材料が連続的に析出して一体的に形成され
た境界のない材料組織からなるものとなる。従って、本
発明における微小突起は、従来のような突起用の粒子が
めっきによって付着したものとは異なり、基本形状部分
に対してより高い強度をもって形成されたものとなり、
接触対象部との繰り返しの接触に対しても欠落し難いも
のとなる。

【００１６】また、めっき電流密度を制御し微小突起を
形成することによって、微小突起の大きさ、形状、単位
面積当たりの微小突起の数なども制御することが可能と
なる。従って、基板上に多数のバンプ接点を設ける場合
であっても、各バンプ接点の表面に形成される微小突起
は、いずれも一定した態様に近づけることができ、接触
対象部とバンプ接点との接触状態のばらつきはより少な
くなる。

【００１７】更に、めっき工程における電流密度、光沢
剤の量、めっき材料を変化させることによって、微小突
起の大きさ、形状を制御することができ、電極部分の酸
化膜を突き破るのに適した大きさ、形状の微小突起を形
成することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のプローブ構造をそ
の製造方法と共に詳細に説明する。図１は本発明による
プローブ構造の一例を模式的に示す断面図である。同図
に示すプローブ構造では、絶縁性基板１の一方の面１ａ
にバンプ接点２が設けられ、該絶縁性基板１の他方の面
１ｂに導電性回路３が設けられている。バンプ接点２と
導電性回路３とは、絶縁性基板を挟んで互いに表裏に位
置するもの同士が、これらを互いに連絡するように絶縁
性基板１に形成された貫通孔４を通じて導通されてい
る。貫通孔４の内部には、金属物質が積層されることに
よって導通路５が形成されている。バンプ接点２は、半
球状を呈する基本形状部分２ａと、その表面に多数形成
された微小突起２ｂとからなる。同図の例では、基本形
状部分２ａは、深層２１ａ、中層２２ａ、表層２３ａの
３層構造であり、表層２３ａの表面上に微小突起２ｂが
形成されている。

【００１９】絶縁性樹脂フィルムは、電気絶縁性を有す
るものであれば特に限定されないが、絶縁性とともに可
とう性を有するものが好ましく、具体的にはポリエステ
ル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチ
レン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、
ポリイミド系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、ポリカーボネート系
樹脂、シリコーン系樹脂など、熱硬化性樹脂や熱可塑性
樹脂を問わず目的に応じて選択できる。これらの樹脂の
うち、優れた耐熱性や耐薬品性、さらに機械的強度を発
揮するポリイミド系樹脂を用いることが好ましい。絶縁
性基板の厚さは任意に選択できるが、十分な機械的強度
や可とう性を有するようにするため、通常、２μｍ〜５
００μｍ、好ましくは１０μｍ〜１５０μｍに設定する
のが良い。

【００２０】導電性回路は、絶縁性基板に対してバンプ
接点を形成すべき位置の内部または裏面に相当する位置
に形成されるものであり、導体・半導体によって形成さ
れた回路パターンの他に、接点部、コイル、抵抗体、コ
ンデンサなどの回路を構成する要素を包含する。導電性
回路の材料としては、導体・半導体を問わず導電性を有
するものであれば特に限定されないが、公知の良導体金
属が好ましい。例えば金、銀、銅、白金、鉛、錫、ニッ
ケル、鉄、コバルト、インジウム、ロジウム、クロム、
タングステン、ルテニウムなどの単独金属、またはこれ
らを成分とする各種合金、例えば半田、ニッケル−錫、
金−コバルトなどが挙げられる。また、上記金属、合金
などから複数種類を用いて積層構造としてもよい。

【００２１】導電性回路を回路パターンとして形成する
場合、その厚みは限定されないが、電路としての抵抗値
を小さくする点、および化学エッチングなどの加工性の
点から１μｍ〜２００μｍ、特に５μｍ〜５０μｍに設
定することが好ましい。導電性回路の形成方法として
は、絶縁性基板上へ目的の回路パターンを直接描画・形
成する方法（アディティブ法）と、目的の回路パターン
を残すように他の導体部分を除去して形成する方法（サ
ブトラクティブ法）とが挙げられる。

【００２２】導電性回路とバンプ接点との導通路を形成
するための貫通孔の孔径は限定されないが、隣合った貫
通孔同士がつながらない程度にまで大きくすることによ
って、導通路の電気抵抗を小さくできるので好ましい。
貫通孔の実用的な孔径は、５μｍ〜２００μｍ、特に１
０μｍ〜８０μｍ程度が好ましい。貫通孔の形成方法と
しては、パンチングなどの機械的加工、プラズマ加工、
レーザー加工、フォトリソグラフィー加工、または絶縁
性基板と耐薬品性の異なるレジストなどを用いた化学エ
ッチングなどの方法が挙げられる。これらの方法のなか
でも、エキシマレーザー、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレ
ーザーなどによりレーザー加工は、貫通孔を任意の孔径
や孔間ピッチにて微細加工が可能であり、バンプ接点の
ファインピッチ化に対応でき、好ましい方法である。ま
た、貫通孔は、絶縁性基板面に対して垂直に形成するだ
けでなく、絶縁性基板面に対して所定の角度を成すよう
に形成し、互いに真裏の位置から少しずれた関係にある
導電性回路とバンプ接点とを導通させることもできる。

【００２３】導通路は貫通孔内に形成されて接点部と導
電性回路とを接続しうるものであれば良く、貫通孔内に
導電性物質を充填してなるもの、スルーホールめっきの
ように貫通孔の壁面に導通性物質の層を形成してなるも
のなどが例示される。導通路の形成方法としては、機械
的に導電性物質を貫通孔内にはめ込む方法、ＣＶＤ法な
どの成膜方法、電解めっきや無電解めっきなどが挙げら
れる。これらの方法のなかでも、貫通孔内に導電性回路
を露出させ、該導電性回路を負極として電解めっきによ
って貫通孔内に導電性物質を充填する方法が、確実な導
通が得られ、かつ簡便であるので好ましい。

【００２４】バンプ接点の基本形状部分は、絶縁性基板
面からの突出の有無を問わず、接触対象部の形状に応じ
て、凸状、凹状、どのような形状であっても良いが、公
知のバンプ接点と同様、滑らかな半球状に突起したもの
が最も有用である。ここでいう半球状とは完全な半球だ
けではなく、滑らかで単調な曲面をもって突起した形状
をも含む。

【００２５】基本形状部分の製造方法は限定されない
が、好ましいものとして次の工程からなる製造方法が挙
げられる。絶縁性基板の面上にバンプ接点を形成すべき位置を決
定し、その位置の基板内部または裏面を通過するよう導
電性回路を形成する。上記バンプ接点を形成すべき位置に穴加工を施し該穴
の底部に導電性回路を露出させる。ここでいう穴は、絶
縁性基板の一方の面から他方の面の導電性回路に到達す
る場合は貫通孔である。電解めっきによって、導電性回路を負極として穴（貫
通孔）内に導電性物質を析出させて充填し、導通路とす
る。上記導電性物質と同一または異なる導電性物質を接点
材料として、さらに析出を継続させて、絶縁性基板の表
面から滑らかな半球状に突起するよう成長させてバンプ
接点の基本形状部分とする。ただし、上記工程におい
て、貫通孔内に導電性物質が充填される前に析出を停止
し、絶縁性基板の表面に対して凹状とした部分を基本形
状部分としてもよい。また、基本形状部分は、同一の材
料だけを析出させ単一構造としてもよく、また、異なる
材料を複数の層状となるように析出させ積層構造として
もよい。

【００２６】次に、図１に示したように、基本形状部分
が３層の構造である態様について説明する。図１におけ
る基本形状部分２ａは、深層２１ａ、中層２２ａ、表層
２３ａの３層構造からなる。

【００２７】深層は、公知のバンプ接点と同様、電気信
号の導通路と接続され、かつ接点部の土台または中心部
のコアとなって接点部の強度を支える。深層の硬度は１
００Ｈｋ以上、７００Ｈｋ以下が良く、好ましくは１２
０Ｈｋ〜６００Ｈｋであり、さらに好ましい範囲は、１
５０Ｈｋ〜６００Ｈｋである。硬度１００Ｈｋ未満では
接点部が接触対象部に当接し圧力がかけられた際に変形
しやすく、また、硬度７００Ｈｋを上回るとクラックが
発生しやすくなる。このような接点材料としては、特に
限定されないが、公知のバンプに用いられる安価な良導
体金属が好ましいものであり、ニッケル、銅、ニッケル
・錫合金、ニッケル・パラジウム合金などが例示され
る。

【００２８】また、深層と導通路とを、同一材料で一体
的に形成してもよい。このような場合、深層を形成する
接点材料は、導電性回路を形成する材料に対して、結晶
学的に整合性を有し、密着が良く、拡散しにくいもので
あることが好ましい。例えば、導電性回路の材料が銅で
ある場合、これに対する深層の材料は、ニッケルやニッ
ケル合金が好ましい組合せとなる。

【００２９】中層は、表層に加えられた接触圧によって
接点部内に生じる応力を吸収し緩和する。また、表層の
下地として、表層と深層とをよく密着させる作用を有す
ることによって、さらに好ましいものとなる。中層の硬
度は１０Ｈｋ以上、３００Ｈｋ未満が良く、好ましくは
５０Ｈｋ〜２００Ｈｋであり、さらに好ましい範囲は、
５０Ｈｋ〜１００Ｈｋである。硬度１０Ｈｋ未満では変
形しやすく、３００Ｈｋ以上ではクッション性に乏し
い。このような接点材料としては、例えば、金、パラジ
ウム、銀、インジウム、白金などが挙げられる。また、
深層、表層との密着性に優れ、表面に露出しても耐食性
を有する金属がより好ましく、特に深層がニッケル、表
層がロジウムである場合には、中層には金が最も好まし
い接点材料となる。中層の厚さは０．１μｍ〜５μｍが
よく、好ましくは０．５μｍ〜３μｍ、特に好ましくは
０．５μｍ〜１μｍが良い。０．１μｍを下回るとクッ
ション効果が弱く、５μｍを上回ると圧力をかけた際の
変形量が大きくなるので、表層の金属が割れやすい。

【００３０】表層は、微小突起が表面に設けられる層で
あり、繰り返し行われる被検査物との接触に対してもダ
メージを受け難く、該被検査物よりも硬度が高いことが
要求される。また、耐食性を有し、接触対象部からの他
の金属の転写・拡散を制御しうる性質を付与することに
よって、接触抵抗を低い状態に維持できる。表層の硬度
は７００Ｈｋ以上、１２００Ｈｋ以下がよく、好ましい
範囲は８００Ｈｋ〜１１００Ｈｋであり、特に好ましく
は９００Ｈｋ〜１０００Ｈｋである。硬度７００Ｈｋを
下回ると被検査体の導体との接触の際に表層はダメージ
を受けやすく、１２００Ｈｋを上回るとクラックが発生
しやすくなる。このような接点材料としては、耐食性を
有し、接触対象部から転移する金属の拡散を防止するバ
リアとしての性質を有する金属が好ましく、ロジウム、
ルテニウム、コバルト、クロム、タングステンなどの貴
金属が例示される。

【００３１】表層に上記貴金属を用いる場合、該貴金属
は、単一金属、合金のいずれでも良いが、卑金属が表面
に拡散して酸化されることによる接触抵抗の増大や、有
機不純物による内部応力の増大、クラックの発生などを
抑制するためにも、９９％以上が貴金属であることが好
ましい。なお、合金の場合、耐食性を有し拡散しにくい
貴金属の組合せが好ましく、ロジウムとルテニウムなど
の組み合わせが例示される。表層の厚さは、被検査物の
接触対象部に対する耐磨耗性などがあれば特に限定はな
い。

【００３２】これら３層の構造によって、各層の接点材
料の欠点が互いに補われ、繰り返しの接触開閉に対して
劣化の少ないバンプ接点が形成される。

【００３３】微小突起は、基本形状部分が単一構造であ
っても、多層の構造であっても、該基本形状部分の少な
くとも表層と同じ接点材料をめっきで析出させることに
よって表層との結晶相上の境界がなきように一体的に形
成されるものである。微小突起の形成方法は、電解めっ
きによって基本形状部分の表層を形成するに際し、めっ
き電流密度を大きく設定することで、析出する接点材料
の結晶状態を荒くして表層の表面に凹凸を発生させ、突
起とするものである。

【００３４】電解めっきによって金属を析出させる場
合、通常、金属ごとに、また、めっき液の種類ごとに、
めっき厚を均一に析出させるための電流密度が特定の範
囲として存在する。電流密度をその範囲よりも高く設定
することで、金属結晶が急成長し、荒れた表面状態とな
り、微小突起となる。電流密度の設定値としては、例え
ば析出させるべき接点材料をロジウムとしたとき、１．
０Ａ／ｄｍ²〜４．０Ａ／ｄｍ²の範囲が挙げられる。
ロジウムめっきのためのめっき液としては、「ローデッ
クス基本液」（日本エレクトロプレイティングエンジニ
ャース社）が挙げられる。そのロジウムめっき厚を均一
に析出させるための電流密度の特定の範囲は、メーカー
推奨の電流密度として０．８Ａ／ｄｍ²〜２．５Ａ／ｄ
ｍ²である。また、電解めっきの場合、金属表面を平滑
にするために、めっき液に光沢剤と呼ばれるレベリング
剤を混入することが行われるが、このレベリング剤の量
を調節することでも、得られる金属の表面状態が変化す
る。

【００３５】微小突起の形状は、析出させる接点材料の
金属結晶の成長の仕方に関わってくる。各種金属によっ
て、析出の基礎となる面に対して金属結晶が高さ方向に
成長し易いもの、水平方向に広がり易いものなどがあ
る。これらは、それぞれレベリング剤の量、電流密度を
変化させることで、図２（ａ）に模式的に示す角錐状・
円錐状、図２（ｂ）に示す半球状、図２（ｃ）に示す円
柱状・角柱状などに成長させることができ、接触対象部
の酸化膜を突き破るのに適した高さや形状の微小突起と
することができる。ＩＣチップなどを被検査物とする場
合、その電極パッドなど、接触対象部の多くにはアルミ
ニウムが蒸着されており、アルミニウムの酸化膜を破る
ためにも、微小突起の形状は先端が鋭利であることが好
ましい。

【００３６】また、無電解めっきは、一般に電解めっき
の下地として、もしくは表面処理用として用いられるこ
とが多く、荒れた表面を形成し、本発明における微小突
起を得るには適した手法である。この場合も、各種金属
の結晶性、つまり表面の成長形状を利用すればよい。具
体的には、荏原ユージライト社製、無電解銅めっき液、
インタープレート液は、結晶が高さ方向に荒れやすく、
浸漬時間を長く設定することで、２ミクロン以上の突起
を形成することも可能である。

【００３７】微小突起の高さは、電極やパッドなど、被
検査物上の接触対象部の厚さや導体表面の酸化膜の厚さ
によって、それぞれ設定すればよい。微小突起の実質的
な高さとしては、例えば接触対象部がアルミニウムから
なる電極である場合、基本形状部分から０．１μｍ〜
０．８μｍ程度が、酸化膜を破り、かつ電極全体にダメ
ージを与えないので好ましい。微小突起の高さが、０．
１μｍ未満の高さでは、突起に鋭利さが十分形成されて
おらず、接触させても、接触対象部である金属に突起が
吸収されるだけで、酸化膜を突き破る効果が少なく、逆
に０．８μｍを越えると、パッドのアルミニウム膜を貫
通させ、電極にダメージを与えてしまう。さらに、微小
突起が高いほど、突起の間に存在する溝も深くなり、バ
ンプ接点を接触対象部に押し当てた際、接触対象部の金
属がその溝に付着し残存するという問題が発生する。

【００３８】微小突起の表面の硬度は、被検査物上の接
触対象部との接触の繰り返しに耐える硬度を持つことが
必要であるため、７００Ｈｋ以上１２００Ｈｋ以下であ
ることが好ましい。

【００３９】微小突起の表面上には、さらに、めっきに
よって他の接点材料を析出させ、１以上の層を形成して
もよい。ただし、もとの微小突起の凹凸が消滅しないよ
うに析出させることが重要である。例えば、図３に示す
例は、導通路５と基本形状部分２ａと最初に発生させた
微小突起２１ｂとを同一材料にて一体的に形成し、その
表面上にさらに２２ｂ、２３ｂの２層を形成した構造例
である。図３のように微小突起を３層として形成する場
合、各層の硬度は、基本形状部分を３層構造とする場合
と同様、最初に発生させた微小突起２１ｂの硬度を１０
０Ｈｋ以上７００Ｈｋ以下とし、順に、次の層２２ｂを
硬度１０Ｈｋ以上３００Ｈｋ未満とし、表層２３ｂを硬
度７００Ｈｋ以上１２００Ｈｋ以下とすることが好まし
い。各層の材料も、基本形状部分を３層構造とする場合
と同様である。

【００４０】図１に示した基本形状部分の内部を多層構
造とする態様と、図３に示した微小突起を多層構造とす
る態様とは、自由に組み合わせてよい。基本形状部分を
何層の構造とし、微小突起の表面にさらに何層を積層す
るかは用途に応じて決定すればよい。

【００４１】またさらに、図４に示すように、微小突起
２ｂの表面に対して、めっき時の電流密度を調整するこ
とによって、さらに微小な突起２４ｂを設けることもで
きる。

【００４２】また、本発明を応用すれば、導電性回路の
表面に微小突起を形成し、導電性回路をバンプ接点とし
て利用することもできる。

【００４３】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に示
す。本実施例では、図１に模式的に示すバンプ接点の構
造、即ち、基本形状部分が３層構造であって、表面に円
錐状の微小突起が形成されたバンプ接点を有するプロー
ブ構造を実際に製造した。

【００４４】〔絶縁性基板および回路パターンの作製〕
厚さ１８μｍの銅箔上に、ポリイミド前駆体溶液を塗布
し、乾燥、硬化させて、厚さ２５ミクロンのポリイミド
フィルムからなる絶縁性基板１と銅箔との積層体を作製
した。次にエッチングによって銅箔を回路パターン状に
加工し、導電性回路３とした。導電性回路３は、形成す
べきバンプ接点の裏面に相当する位置を通過するよう設
計されている。

【００４５】〔貫通孔および導通路の作製〕絶縁性基板
１の導電性回路が形成された面とは反対の面側から、バ
ンプ接点を形成すべき位置に対して、発振波長２４８ｎ
ｍのＫｒＦエキシマレーザー光を照射し、内径４０μｍ
の貫通孔４を形成し、該貫通孔内の底面に導電性回路を
露出させた。次いで、導電性回路の表面側にレジストを
施し、化学研磨液中に５０℃２分間浸漬した。これを水
洗いした後、６０℃のワット浴に浸漬し、貫通孔内に露
出した導電性回路の銅箔を負極として、ニッケルを貫通
孔内に析出させて充填し導通路５とした。

【００４６】〔バンプ接点の作製〕ニッケルの析出をさ
らに継続し、絶縁性基板１の表面か半球状に４０μｍ突
出したところまで成長させ、バンプ接点の深層２１ａと
した。さらに、その表面に金を１μｍの厚みになるよう
にめっきし中層とした。さらに、電流密度を下記のよう
に設定することによって、ロジウムを２μｍの厚みにな
るように析出させ表層２３ａを形成するとともに、各電
流密度に応じた高さの微小突起を形成し、本発明のプロ
ーブ構造を得た。

【００４７】〔電流密度と微小突起〕電流密度と得られ
る微小突起の高さとの関係について調べたところ、電流
密度を１．３（Ａ／ｄｍ²）とした場合、微小突起の高
さは０．０５μｍ〜０．０９μｍとなり、同様に、電流
密度１．９（Ａ／ｄｍ²）では微小突起の高さは０．１
０μｍ〜０．１８μｍ、電流密度３．０（Ａ／ｄｍ²）
では微小突起の高さは０．２０μｍ〜０．３５μｍとな
った。

【００４８】〔接触状態の評価〕接触対象部として、シ
リコーンウェハ上に１μｍの厚みでアルミニウムを蒸着
させたアルミニウムチップを用い、上記で得られた微小
突起の高さの異なるプローブ構造の接触状態を評価した
ところ、微小突起の高さが０．１μｍ以上、特に０．２
μｍ以上の場合にアルミニウムの酸化膜が好ましく破ら
れ、接触抵抗の安定化に寄与することが確かめられた。
また、レーザー顕微鏡（１ＬＭレーザーテック）で、
各バンプのバンプ痕深さを測定したところ、１バンプあ
たり２８．６ｇの荷重で、０．６μｍ以下とチップに対
するダメージに関しても問題ないことが分かった。ま
た、微小突起の高さが０．２μｍ〜０．３５μｍの場
合、接触抵抗を１Ωとするのに必要な１バンプあたりの
荷重は５ｇという低い荷重であった。また、このプロー
ブ構造を用いて上記アルミニウムチップに対する接触開
閉試験を行ったところ、突起の磨耗や欠落が従来のもの
に比べて少なく、信頼性の高い接触状態をより長く維持
し得るものであることがわかった。

【００４９】

【発明の効果】本発明によって、強度的に優れ、繰り返
しの開閉に対しても欠落が少なく、また、ばらつきの少
ない微小突起が表面に形成されたバンプ接点を有するプ
ローブ構造と、その好適な製造方法を提供することがで
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプローブ構造の一実施例を模式的に示
す断面図である。

【図２】本発明のプローブ構造におけるバンプ接点の表
面上に形成された微小突起の態様の例を模式的に示す図
である。

【図３】本発明のプローブ構造におけるバンプ接点の他
の構造例を模式的に示す断面図である。

【図４】微小突起の表面上にさらに微小な突起を設けた
作製例を模式的に示す断面図である。

【符号の説明】

１絶縁性基板２バンプ接点２ａ基本形状部分２ｂ微小突起３導電性回路４貫通孔５導通路２３ａ基本形状部分の表層

フロントページの続き (72)発明者日野敦司大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (56)参考文献特開平６−347480（ＪＰ，Ａ) 特開平６−308158（ＪＰ，Ａ) 特開平８−306749（ＪＰ，Ａ) 特開平４−330749（ＪＰ，Ａ) 特開平７−86346（ＪＰ，Ａ) 特開平９−101326（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−93866（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 1/06 - 1/073 H01L 21/66

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板の一方の面に設けられたバン
プ接点と、該絶縁性基板のいずれかの面または内部に設
けられた導電性回路とが導通されてなる構造を有し、前
記バンプ接点は、基本形状部分と、この基本形状部分の
表面に１以上形成された微小突起とからなるものであ
り、少なくとも基本形状部分の表層と微小突起とは、互
いに同じ接点材料をめっきで析出させることによっての
み形成され、微小突起は、基本形状部分の表層の表面か
ら局部的に突起するようにめっき電流密度を制御されて
形成されたものであって、基本形状部分の表層と微小突
起とが互いに境界のない材料組織からなるものであるこ
とを特徴とするプローブ構造。
【請求項２】微小突起の表面の硬度が、７００Ｈｋ以
上１２００Ｈｋ以下である請求項１記載のプローブ構
造。
【請求項３】基本形状部分が、滑らかな半球状に突起
した形状であって、硬度１００Ｈｋ以上７００Ｈｋ以下
である深層と、深層上に設けられ硬度１０Ｈｋ以上３０
０Ｈｋ未満である中層と、中層上に設けられ硬度７００
Ｈｋ以上１２００Ｈｋ以下である表層とを有するもので
ある請求項１記載のプローブ構造。
【請求項４】基本形状部分と微小突起とからなるバン
プ接点の表面上に、さらに、めっきによって他の接点材
料からなる１以上の層が、微小突起による凹凸が消滅し
ないようにバンプ接点の表面形状に沿って形成されたも
のである請求項１記載のプローブ構造。
【請求項５】基本形状部分と微小突起とからなるバン
プ接点全体が、硬度１００Ｈｋ以上７００Ｈｋ以下の接
点材料からなるものであり、該バンプ接点の表面上に、
さらに、硬度１０Ｈｋ以上３００Ｈｋ未満の接点材料か
らなる層と、硬度７００Ｈｋ以上１２００Ｈｋ以下の接
点材料からなる層とが順に形成されたものである請求項
４記載のプローブ構造。
【請求項６】基本形状部分と微小突起とからなるバン
プ接点の表面上に、さらに、該微小突起の接点材料と同
一または異なる接点材料をめっきによって析出させ、微
小突起の表面上に該微小突起よりも微小な突起を形成す
るものである請求項１記載のプローブ構造。
【請求項７】絶縁性基板の面上のバンプ接点を形成す
べき位置の内部または裏面を通過するよう導電性回路を
設け、絶縁性基板に対してバンプ接点を形成すべき位置
に穴加工を施し該穴の底部に導電性回路を露出させ、導
電性回路を負極とする電解めっきにて穴内に接点材料を
析出させて充填し、さらに前記接点材料と同一または異
なる接点材料を析出させて絶縁性基板の表面から滑らか
な半球状に突起させてバンプ接点の基本形状部分を形成
し、電解めっきの電流密度を制御することによって、少
なくとも基本形状部分の表層と同じ接点材料を、該表層
との材料組織上の境界がないように析出させ、該表層の
表面から局部的に突起した微小突起を１以上形成するこ
とを特徴とするプローブ構造の製造方法。
【請求項８】微小突起を形成する接点材料がロジウム
であって、電解めっきの電流密度が１．０Ａ／ｄｍ²〜
４．０Ａ／ｄｍ²である請求項７記載のプローブ構造の
製造方法。