JP3458705B2 - 高周波用プローブ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ＩＣチップ
や液晶デバイス等の各端子にコンタクトピンをそれぞれ
接触させて電気的なテストを行うプローブ装置に関し、
特に、複数のパターン配線がフィルム上に形成されこれ
らのパターン配線の各先端が前記フィルムから突出状態
に配されてコンタクトピンとされたコンタクトプローブ
を備えた高周波用プローブ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＩＣチップやＬＳＩチップ等の
半導体チップ又はＬＣＤ（液晶表示体）の各端子に接触
させて電気的なテストを行うために、コンタクトピンが
用いられている。近年、ＩＣチップ等の高集積化および
微細化に伴って電極であるコンタクトパッドが狭ピッチ
化されるとともに、コンタクトピンの多ピン狭ピッチ化
が要望されている。しかしながら、コンタクトピンとし
て用いられていたタングステン針のコンタクトプローブ
では、タングステン針の径の限界から多ピン狭ピッチへ
の対応が困難になっていた。

【０００３】これに対して、例えば、特公平７−８２０
２７号公報に、複数のパターン配線が樹脂フィルム上に
形成されこれらのパターン配線の各先端が前記樹脂フィ
ルムから突出状態に配されてコンタクトピンとされるコ
ンタクトプローブの技術が提案されている。この技術例
では、複数のパターン配線の先端をコンタクトピンとす
ることによって、多ピン狭ピッチ化を図るとともに、複
雑な多数の部品を不要とするものである。

【０００４】詳細すると、図１０および図１１に示すよ
うに、符号１はコンタクトプローブ、符号２はポリイミ
ド樹脂ＰＩおよび金属フィルム５００からなるフィル
ム、符号３はパターン配線を示している。コンタクトプ
ローブ１は、フィルム２の片面に金属で形成されるパタ
ーン配線３を張り付けた構造となっており、前記フィル
ム２の端部から前記パターン配線３の先端が突出してコ
ンタクトピン３ａとされている。パターン配線３として
は、電源ライン、グランドライン、通常の信号ラインが
ある。なお、符号１０および１１は後述する引き出し用
配線および窓をそれぞれ表示している。

【０００５】次に、図１３を参照して、前記コンタクト
プローブ１をメカニカルパーツに組み込んで高周波用プ
ローブ装置にする構成について説明する。このメカニカ
ルパーツは、マウンティングベース３０と、トップクラ
ンプ４０と、ボトムクランプ５０とからなっている。先
ず、プリント基板２０の上にトップクランプ４０を取付
け、次に、コンタクトプローブ１を取り付けたマウンテ
ィングベース３０をトップクランプ４０にボルト穴４１
にボルト４２を螺合させて取り付ける。そして、ボトム
クランプ５０でコンタクトプローブ１を押さえ込むこと
により、パターン配線３を一定の傾斜状態に保ち、該パ
ターン配線３の先端に位置するコンタクトピン３ａをＩ
ＣチップＩに押し付ける。フィルム２の先端側は、マウ
ンティングベース３０の下面３２に当接して下方に傾斜
した状態で支持され、コンタクトピン３ａはＩＣチップ
Ｉに接触している。

【０００６】コンタクトプローブ１に設けられた窓１１
の部分のパターン配線３に、ボトムクランプ５０の弾性
体５１を押し付けて、前記引き出し用配線１０をプリン
ト基板２０の電極２１に接触させる。ＩＣチップＩに、
電源ライン用のパターン配線３より駆動電流を供給する
とともに、信号ライン用のパターン配線３から得られた
信号を電極２１および配線２４を通して外部に伝えるこ
とができるようになっている。

【０００７】詳述すると、図１３（高周波用プローブ装
置を下方から見た概略図）に示すように、コンタクトプ
ローブ１の通常の低周波信号ライン３Ａから低周波信号
が、電極２１（図１２参照）および配線２４を順次通っ
て、プリント基板２０の所定のポゴパッド２２まで導か
れる。これと同様に、高周波信号用のライン３Ｂから、
高周波信号が、電極２１（図１２参照）および配線２４
を順次通って、プリント基板２０の所定のポゴパッド２
２まで導かれる。なお、プリント基板２０は、各ポゴバ
ッド２２を介して、所定の機器に接続され、ここで、被
測定物（ＩＣチップＩ、図１２参照）の検査がなされ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した高周波用プロ
ーブ装置にあっては、高周波信号用のラインから高周波
信号が、プリント基板上の配線を介してプリント基板の
所定のポゴパッドまで導かれる構成になっているので、
高周波信号が前記プリント基板上の配線の引き回しや基
板との接続部、ポゴピンとの接続部により損失が生じ、
高周波域でのテストの精度が低下するという問題点があ
る。なお、通常の信号は低周波であるために、上記のよ
うな損失は極めて小さく、問題とならない。

【０００９】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、高周波信号用のパターン配
線から高周波信号を、その損失を極力少なくして外部に
導くことができる高周波用プローブ装置を提供すること
を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、複数のパターン配線がフィルム上に形成さ
れこれらのパターン配線の各先端が前記フィルムから突
出状態に配されてコンタクトピンとされたコンタクトプ
ローブを備えた高周波用プローブ装置において、前記複
数のパターン配線が、低周波信号伝送用のラインと該低
周波信号伝送用のラインよりも短い高周波信号伝送用の
ラインとで構成され、前記フィルムに、前記高周波信号
伝送用のラインが露出する貫通孔が複数形成され、該フ
ィルムに形成された貫通孔を介して、前記各高周波信号
伝送用のラインに、該高周波信号伝送用の各ラインから
高周波信号を所定の機器に導く複数の同軸ケーブルの各
一端がそれぞれ接続可能とされることを特徴とするもの
である。

【００１１】この発明は、高周波信号用のパターン配線
から、高周波信号が信号伝送において損失の少ない同軸
ケーブルを介して、所定の機器に導かれるので、従来の
ように高周波信号がプリント基板上の配線を通ってポゴ
パッドに導かれるものと比較して、高周波信号の損失を
大幅に低減できる。

【００１２】また、前記コンタクトプローブがメカニカ
ルパーツに組み込まれ、このメカニカルパーツの前記貫
通孔と対応する位置に、前記複数の同軸ケーブルを前記
高周波信号伝送用の各ラインにそれぞれ接続するための
複数のコネクタが着脱自在に装着されることにより、例
えば本発明の高周波プローブ装置の非使用時に、必要に
応じてメカニカルパーツより同軸ケーブルを容易に取り
外して、同軸ケーブルをパターン配線と非導通とするこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。先ず、本発明の高周波用プ
ローブ装置のコンタクトプローブの一例について、図１
（要部斜視図）、図２（平面図）および図３（図２のＣ
−Ｃ線断面図）を参照して説明する。

【００１４】符号１はコンタクトプローブ、符号２はポ
リイミド樹脂ＰＩおよび金属フィルム５００からなるフ
ィルム、符号３はパターン配線を示している。コンタク
トプローブ１は、フィルム２の片面に金属で形成される
パターン配線３を張り付けた構造となっており、全体が
柔軟で曲げやすくなっている。前記フィルム２の端部か
ら前記パターン配線３の先端が突出してコンタクトピン
３ａとされている。パターン配線３としては、電源ライ
ン、グランドライン、通常の信号ラインおよび高周波信
号ラインがある。なお、符号１０および１１は後述する
引き出し用配線および窓をそれぞれ表示している。

【００１５】パターン配線３は、従来と同様に、電源ラ
イン、グランドラインおよび通常の低周波信号伝送用の
ライン（これらは符号３Ａで示されている）と、高周波
信号伝送用のライン３Ｂとで構成されている。高周波信
号伝送用のライン３Ｂは、電源ライン、グランドライン
および通常の信号伝送用のライン３Ａと比較して、短く
なっており、高周波信号伝送用のライン３Ｂの基端部よ
り図示しない同軸ケーブルを介して、高周波信号を出力
できるようになっている。この点については、後で詳細
に説明する。フィルム２の金属フィルム５００は、グラ
ウンドとして用いることができ、それにより、高周波プ
ローブ装置の先端近くまで、インピーダンスマッチング
をとる設計が可能となり、高周波域でのテストを行う場
合にも反射雑音による悪影響を防ぐことができる。

【００１６】ここで、前記コンタクトプローブ１の作製
工程について、図４を参照して説明する。

【００１７】〔ベースメタル層形成工程〕先ず、図４
（ａ）に示すように、ステンレス製の支持金属板５の上
に、Ｃｕ（銅）メッキにより、例えば厚さ２５μｍのベ
ースメタル層６を形成する。

【００１８】〔パターン形成工程〕このベースメタル層
６の上にフォトレジスト層（マスク）７を形成した後、
図４（ｂ）に示すように、写真製版技術によりフォトレ
ジスト層７に所定のパターンのフォトマスク８を施して
露光し、図４（ｃ）に示すように、フォトレジスト層７
を現像して前記パターン配線３となる部分を除去して残
存するフォトレジスト層７に開口部（マスクされていな
い部分）７ａを形成する。なお、本実施形態において
は、フォトレジスト層７をネガ型フォトレジストによっ
て形成しているが、ポジ型フォトレジストを採用して所
望の開口部７ａを形成しても構わない。また、本実施形
態においては、前記フォトレジスト層７が「マスク」に
相当する。但し、「マスク」とは、本実施形態のフォト
レジスト層７のように、フォトマスク８を用いた露光・
現像工程を経て開口部７ａが形成されるものに限定され
るわけではない。例えば、メッキ処理される箇所に予め
孔が形成された（すなわち、予め、図４（ｃ）の符号７
で示す状態に形成されている）フィルム等でもよい。こ
のようなフィルム等を「マスク」として用いる場合に
は、本実施形態におけるパターン形成工程は不要であ
る。

【００１９】〔電解メッキ工程〕そして、図４（ｄ）に
示すように、前記開口部７ａに前記パターン配線３とな
るＮｉまたはＮｉ合金層Ｎをメッキ処理により形成した
後、図４（ｅ）に示すように、フォトレジスト層７を除
去する。

【００２０】〔フィルム被着工程〕次に、図４（ｆ）に
示すように、前記ＮｉまたはＮｉ合金層Ｎの上であっ
て、図１乃至図３に示した前記パターン配線３（３Ａ，
３Ｂ）の先端、すなわち、コンタクトピン３ａとなる部
分以外に、前記フィルム２を接着剤２ａにより接着す
る。このフィルム２は、ポリイミド樹脂ＰＩに金属フィ
ルム（銅箔）５００が一体に設けられた二層テープであ
る。このフィルム被着工程の前までに、二層テープのう
ちの金属フィルム５００に、写真製版技術を用いて銅エ
ッチングを施して、グラウンド面を形成しておき、この
フィルム被着工程では、二層テープのうちのポリイミド
樹脂ＰＩを接着剤２ａを介して前記ＮｉまたはＮｉ合金
層Ｎに被着させる。なお、金属フィルム５００は、銅箔
に加えて、ＮｉまたはＮｉ合金等でもよい。

【００２１】〔分離工程〕そして、図４（ｇ）に示すよ
うに、フィルム２とパターン配線３とベースメタル層６
とからなる部分を、支持金属板５から分離させた後、Ｃ
ｕエッチングを経て、フィルム２にパターン配線３のみ
を接着させた状態とする。

【００２２】〔金コーティング工程〕次に、露出状態の
パターン配線３に、図４（ｈ）に示すように、Ａｕメッ
キを施し、表面にＡｕメッキ層Ａを形成する。このと
き、フィルム２から突出状態とされた前記コンタクトピ
ン３ａでは、全周に亙る表面全体にＡｕ層Ａが形成され
る。以上の工程により、図１乃至図３に示すような、フ
ィルム２にパターン配線３を接着させたコンタクトプロ
ーブ１が作製される。

【００２３】そして、図１乃至図３に示すように、コン
タクトプローブ１をＩＣプローブとして所定形状に切り
出し、また、コンタクトプローブ１のフィルム２には、
コンタクトプローブ１の取り付け位置を規定するための
孔９が設けられ、また、パターン配線３から得られた信
号を引き出し用配線１０を介してプリント基板２０（後
述する図５乃至図７参照）に伝えるための窓１１が設け
られている。

【００２４】次に、図５乃至図７を参照して、前記コン
タクトプローブ１をメカニカルパーツ６０に組み込んで
高周波用プローブ装置７０にする構成について説明す
る。図５は本発明の高周波用プローブ装置の一実施形態
を示す分解斜視図、図６は本発明の高周波用プローブ装
置の一実施形態を示す組立後の要部斜視図、図７は図６
のＥ−Ｅ線断面図である。

【００２５】メカニカルパーツ６０は、マウンティング
ベース３０と、トップクランプ４０と、ボトムクランプ
５０とからなっている。まず、プリント基板２０の上に
トップクランプ４０を取付け、次に、コンタクトプロー
ブ１を取り付けたマウンティングベース３０をトップク
ランプ４０にボルト穴４１にボルト４２を螺合させて取
り付ける。そして、ボトムクランプ５０でコンタクトプ
ローブ１を押さえ込むことにより、パターン配線３（３
Ａ，３Ｂ）を一定の傾斜状態に保ち、該パターン配線３
（３Ａ，３Ｂ）の先端に位置するコンタクトピン３ａを
ＩＣチップＩに押し付ける。

【００２６】図６および図７に示すように、フィルム２
の先端側は、マウンティングベース３０の下面３２に当
接して下方に傾斜した状態で支持され、コンタクトピン
３ａはＩＣチップＩに接触している。

【００２７】前記マウンティングベース３０には、コン
タクトプローブ１の位置を調整するための位置決めピン
３１が設けられており、この位置決めピン３１をコンタ
クトプローブ１の前記位置合わせ穴４に挿入することに
より、パターン配線３とＩＣチップＩとを正確に位置合
わせすることができるようになっている。従来と同様
に、コンタクトプローブ１の窓１１の部分で通常の信号
伝送用のパターン配線３Ａに、ボトムクランプ５０の弾
性体５１を押しつけて、前記引き出し用配線１０をプリ
ント基板２０の電極２１に接触させ、パターン配線３Ａ
から得られた低周波信号を電極２１を通して外部に伝え
ることができるようになっている。

【００２８】上記のように構成された高周波用プローブ
装置７０を用いて、ＩＣチップＩのプローブテスト等を
行う場合は、高周波用プローブ装置７０をプローバーに
装着するとともにテスターに電気的に接続し、所定の電
気信号をパターン配線３のコンタクトピン３ａからウェ
ーハ上のＩＣチップＩに送ることによって、該ＩＣチッ
プＩからの出力信号が各コンタクトピン３ａから各パタ
ーン配線３を通ってテスターに伝送され、ＩＣチップＩ
の電気的特性が測定される。

【００２９】本実施形態の特徴部について説明する。図
８は図７の要部拡大図、図９は図８の平面図である。図
７乃至図９に示すように、高周波信号用のパターン配線
３Ｂから得られた高周波信号は、プリント基板２１を介
さずに、同軸ケーブル２７，３４を通って外部に伝える
構成になっている。詳述すると、コンタクトプローブ１
のフィルム２に、高周波信号用の各パターン配線３Ｂの
後端部（基端部）の上面が露出するような複数の貫通孔
２５（１つのみ図示）を形成し、一方、マウンティング
ベース３０の、各貫通孔２５と対応する位置に、ケーブ
ル貫通孔２６（１つのみ図示）がそれぞれ形成されてい
る。このケーブル貫通孔２６には同軸ケーブル２７が挿
入されて、この同軸ケーブル２７の中心導体２７ａは、
パターン配線３Ｂの前記露出した後端部に接触してい
る。なお、この同軸ケーブル２７は例えば溶接によりマ
ウンティングベース３０に固着されている。

【００３０】一方、マウンティングベース３０の先端部
上面３０ａ（図８参照）には、ケーブル貫通孔２６と同
軸に、円柱状の雄ねじ部材２８が一体的に固着されてい
る。そして、符号３４は、一端にリング状の雌ねじ部材
３３（コネクタ）を有する同軸ケーブルを示し、この同
軸ケーブル３４の他端は、例えば同軸コネクタを介して
所定の機器（例えばネットワークアナライザ）に接続さ
れる。この同軸ケーブル３４の中心導体３４ａは、前記
雌ねじ部材３３が前記雄ねじ部材２８に螺合されると、
ケーブル貫通孔２６内の同軸ケーブル２７の中心導体２
７ａと接触して導通する。なお、マウンティングベース
３０の先端部上面３０ａは、前記下面３２と平行に傾斜
しており、また、トップクランプ４０は、前記雌ねじ部
材３３や同軸ケーブル３４が干渉しないような形状とさ
れている。

【００３１】以上のような構成に基づいて、高周波信号
用のパターン配線３Ｂから、高周波信号を、高周波伝送
に適した同軸ケーブル２７，３４を順次介して前記所定
の機器（例えばネットワークアナライザ）に導くことが
できて、ここで、信号解析が行われるので、従来のよう
な、プリント基板上の配線やポゴパッドを通して所定の
機器に導くものと比較して、高周波信号の損失を大幅に
低減できる。なお、通常の信号ライン（電源ラインも同
様）は、低周波信号伝送のため、従来と同様に、プリン
ト基板の配線を通して外部に導いても、信号損失は殆ど
起こらない。

【００３２】また、本実施形態は、同軸ケーブル３４の
雌ねじ部材３３を、メカニカルパーツ３０の雄ねじ部材
２８に着脱自在に装着される構成とすることにより、例
えば本発明の高周波用プローブ装置の非使用時に、必要
に応じて雌ねじ部材３３と雄ねじ部材２８との螺合を解
き、メカニカルパーツ３０より同軸ケーブル３４を容易
に取り外して、同軸ケーブル３４をパターン配線３Ｂと
非導通にすることができる。

【００３３】上記実施形態においては、同軸ケーブル３
４をコネクタ３３を介して、パターン配線３Ｂと導通し
た同軸ケーブル２８に接続するようにしたが、これに限
らず、コネクタ３３および同軸ケーブル２８を使用せず
に、同軸ケーブル３４を直接パターン配線３Ｂに接続し
てもよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおりに構成さ
れているので、高周波信号用のパターン配線から、高周
波信号が信号伝送における損失の少ない同軸ケーブルを
介して、所定の機器に導かれるので、従来のように高周
波信号がプリント基板上の配線を通ってポゴパッドに導
かれるものと比較して、高周波信号の損失を大幅に低減
できる。結果的に、高周波域でのテストを高精度に行う
ことができるという効果を奏する。

【００３５】また、上記効果の他、同軸ケーブルをパタ
ーン配線に接続するためのコネクタを、メカニカルパー
ツに着脱自在に装着される構成とすることにより、例え
ば本発明の高周波用プローブ装置の非動作時に、必要に
応じてメカニカルパーツより同軸ケーブルを容易に取り
外して、同軸ケーブルをパターン配線と非導通とするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の高周波用プローブ装置の一実施形態
におけるコンタクトプローブを示す要部斜視図である。

【図２】 本発明の高周波用プローブ装置の一実施形態
におけるコンタクトプローブを示す平面図である。

【図３】 図２のＣ−Ｃ線断面図である。

【図４】 本発明の高周波用プローブ装置の一実施形態
におけるコンタクトプローブの製造方法を工程順に示す
要部断面図である。

【図５】 本発明の高周波用プローブ装置の一実施形態
を示す分解斜視図である。

【図６】 本発明の高周波用プローブ装置の一実施形態
を示す要部斜視図である。

【図７】 図６のＥ−Ｅ線断面図である。

【図８】 図７の要部拡大図である。

【図９】 図８の平面図である。

【図１０】 従来の高周波用プローブ装置におけるコン
タクトプローブを示す平面図である。

【図１１】 図１０のＧ−Ｇ線断面図である。

【図１２】 従来の高周波用プローブ装置の要部断面図
である。

【図１３】 従来の高周波用プローブ装置の概略底面図
である。

【符号の説明】

１ コンタクトプローブ ２ フィルム ３（３Ａ，３Ｂ） パターン配線 ３ａ コンタクトピン ５ 基板層（支持金属板） ６ ベースメタル層 ７ マスク（フォトレジスト層） ７ａ マスクされていない部分（開口部） ２０ プリント基板 ２１ 端子（電極） ２５ 貫通孔 ２６ ケーブル挿入孔 ２７，３４ 同軸ケーブル ２７ａ，３４ａ 中心導体 ２８ 雄ねじ部材 ３０ 傾斜保持部材（マウンティングベース） ３３ 雌ねじ部材 ７０ 高周波用プローブ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−84470（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−321170（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−288772（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−283280（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−236241（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−90861（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 1/06 - 1/073 G01R 31/26 H01L 21/66

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のパターン配線がフィルム上に形成
   されこれらのパターン配線の各先端が前記フィルムから
   突出状態に配されてコンタクトピンとされたコンタクト
   プローブを備えた高周波用プローブ装置において、前記複数のパターン配線が、低周波信号伝送用のライン
   と該低周波信号伝送用のラインよりも短い高周波信号伝
   送用のラインとで構成され、 前記フィルムに、前記高周波信号伝送用のラインが露出
   する貫通孔が複数形成され、 該フィルムに形成された貫通孔を介して、前記各高周波
   信号伝送用のラインに、該高周波信号伝送用の各ライン
   から高周波信号を所定の機器に導く複数の同軸ケーブル
   の各一端がそれぞれ接続可能とされる ことを特徴とする
   高周波用プローブ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の高周波用プローブ装置
   において、前記コンタクトプローブがメカニカルパーツに組み込ま
   れ、このメカニカルパーツの前記貫通孔と対応する位置
   に、前記複数の同軸ケーブルを前記高周波信号伝送用の
   各ラインにそれぞれ接続するための複数のコネクタが着
   脱自在に装着される ことを特徴とする高周波用プローブ
   装置。