JP3794660B2

JP3794660B2 - プローブ

Info

Publication number: JP3794660B2
Application number: JP20395497A
Authority: JP
Inventors: 紀之中村; 雅彦庄; 昌志長谷川
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: JPH1138040A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平板状の被検査体の通電試験に用いられるプローブに関し、特に、集積回路の電気的特性試験用として好適なプローブに関する。
【０００２】
なお、本発明においては、後に説明するオーバドライブ時において、プローブの針先が被検査体の端子部に対し、滑るときの針先の変位方向（滑り方向）を前方といい、戻るときの針先の変位方向（戻り方向）を後方という。
【０００３】
【従来の技術】
半導体ウエーハ上の集積回路、半導体ウエーハからチップに分離された集積回路（ＩＣチップ）、及び、チップのパッケージングが終了した集積回路に関しては、回路の動作を確認するために通電試験（電気的特性試験）が行われる。
【０００４】
この種の試験すなわち検査は、プローブカード、プローブボード等と称されている検査用ヘッドを用いて行われる（特開平７−２２９９４９号公報、特開昭６０−８０７７２号公報）。検査用ヘッドは、配線基板と、その基板の一方の面に間隔をおいて配置され、かつ、針押えのような適宜な部材により配線基板に片持ち梁状に取り付けられた複数のプローブとを含む。
【０００５】
図７に示すように、この種のプローブ１０は、一般に、細長い主体部１２と、該主体部の一端から基板と反対側（下方）へ曲げられた針先部１４とを備える。検査は、集積回路に形成された電極パッド、パッケージから突出したリード等、細長い平板状の端子部１６を検査用ヘッドに備えられたプローブ１０の先端（すなわち針先）に接触させて、集積回路に通電することにより行われる。
【０００６】
検査時、各プローブ１０は、集積回路が検査用ヘッドに向けて移動（上昇）させることにより端子部１６に僅かに過剰に押圧され、それにより図７に示すように配線基板への片持ち梁状の支持部１８を支点にして僅かに反る。これにより、主体部１２が端子部１６に対し角度を有することに起因して、プローブ１０の針先は端子部１６に対し、主体部１２の長手方向における先端側（支持部１８から離れる矢印２０の側であり、いわゆる滑り方向の側）へ変位するとともに、配線基板の側（図において上側）へ変位する。
【０００７】
上記のような作用は、一般に、オーバドライブと称されている。またオーバドライブに起因する、矢印２０で示す滑り方向への針先の変位量Ｌは滑り量と称されており、端子部１６に対し直角な方向（上下方向）への針先の変位量Ｈはオーバドライブ量と称されている。
【０００８】
オーバドライブ時、プローブ１０の針先は、図８（Ａ）に示すように端子部１６に押し付けられた状態で矢印２０の方向へ滑る。これにより、針先と端子部１６との間に擦り作用が生じ、図８（Ｂ）に示すように端子部１６の表面に存在する膜２２が掻き取られる。
【０００９】
しかし、従来のプローブ１０では、その針先が図８に示すように弧状の断面形状を有するにすぎないから、膜２２の掻き取り屑２６が図８（Ｂ）に示すように針先の後方側の部位に付着することを避けることができないし、針先に付着した掻き取り屑がオーバドライブのたびに成長することを避けることができない。
【００１０】
端子部１６の表面の膜２２がアルミニウムの酸化膜のように電気絶縁性を有する膜である場合、針先が端子部１６に残存する膜２２と掻き取り屑２６とに乗り上げることになるから、針先の後部に付着した掻き取り屑２６、特に大きな塊に成長した屑と、端子部１６に残存する膜２２とにより、針先と端子部１６との間の電気的接続状態が妨げられ、その結果正しい通電試験をすることができないことがある。
【００１１】
また、端子部１６の表面の膜２２が導電性を有する膜であると、隣り合うプローブが針先において大きな塊に成長した掻き取り屑により電気的に短絡されるから、正しい通電試験をすることができなくなる。
【００１２】
【解決しようとする課題】
本発明の目的は、掻き取り屑が針先に残存しにくくすることにある。
【００１３】
【解決手段、作用、効果】
本発明のプローブは、細長い主体部と、該主体部の一端に続きかつ主体部に対し曲げられた針先部とを含む。針先部は、その先端側から主体部に向けて斜め後方へ伸びて針先部の後側に達する１以上の凹所を有する。
【００１４】
プローブは、検査用ヘッドの配線基板に針先部が配線基板の側と反対の側へ伸びるように主体部において片持ち梁状に支持される。通電試験時、オーバドライブ作用を受けると、プローブは、被検査体の端子部の膜を針先で掻き取り、その端子部の導電性部分を露出させる。掻き取られた屑は、針先部の凹所に受け入れられる。
【００１５】
本発明によれば、針先部の先端側から主体部に向けて斜め後方へ伸びて針先部の後側に達する１以上の凹所を針先部に形成したから、針先部の凹所に受け入れられた掻き取り屑はプローブがオーバドライブ作用を受けるたびに凹所内を針先部の後面側へ移動され、掻き取り屑が針先に残存しにくい。
【００１６】
凹所を針先部の側方に開口する溝とすることができる。これの代わりに、凹所を針先部の先端側と後方側とに開口する貫通穴としてもよい。
【００１７】
前後方向に間隔をおいた複数の突出部を針先に形成し、凹所を隣り合う突出部の間に開口させることができる。このようにすれば、主として最前方の突出部が被検査体の端子部の膜を掻き取り、その端子部の導電性部分を露出させることになるから、少なくとも最後方の突出部が針先の滑りにともって端子部の露出された導電性部分に押圧され、プローブと端子部との電気的接続状態が維持される。
【００１８】
ダイヤモンド及びダイヤモンド状炭素から選択される材料による被膜を針先部の外面の少なくとも先端前側の部分に形成することができる。このようにすれば、掻き取り屑がダイヤモンド及びダイヤモンド状炭素に付着しにくい性質を有するから、掻き取り屑が針先により付着しにくくなる。
【００１９】
さらに、ダイヤモンド及びダイヤモンド状炭素から選択される材料による被膜を凹所の内面の少なくとも先端側の部分に形成することができる。このようにすれば、ダイヤモンド及びダイヤモンド状炭素の被膜が凹所内における掻き取り屑の移動を容易にするから、掻き取り屑が針先により残存しにくくなり、針先における掻き取り屑の成長を抑えることができる。
【００２０】
【実施の形態】
図１及び図２を参照するに、プローブ３０は、タングステン線のような導電性の金属細線から形成されている。プローブ３０は、主体部３２と、該主体部の一端に続く針先部３４とを含む。
【００２１】
プローブ３０の針先部３４は、主体部３２から一方向に曲げられている。プローブ３０の針先部３４は、円柱状の形状を有していてもよいし、先端側（針先側）ほど漸次細くなる円錐形の形状を有していてもよく、さらには方向２０における厚さ寸法が針先側ほど漸次小さいテーパ状の形状を有していてもよい。
【００２２】
針先部３４は、その先端側から主体部３２に向けて斜め後方へ伸びて針先部３４の後側に達する２つの凹所３６を側部に有する。各凹所３６は針先部３４の側方に開口する溝であり、また図示の例では半円形の断面形状を有する。
【００２３】
針先部３４は、被膜３８を外面の先端前側の部分に有するとともに、被膜３８に一体的に続く被膜４０を各凹所３６に有する。被膜３８，４０は、ダイヤモンド及びダイヤモンド状炭素（硬質炭素）から選択される材料により形成されている。被膜３８，４０は、気相エピタキャシャル成長法により形成することができる。
【００２４】
被膜３８は、針先部３４の端面すなわち針先面の前側部分と、外周面の前側部分とに形成されている。被膜４０は、凹所３６の長手方向における全内面に形成されている。しかし、被膜４０を凹所３６を形成する内面の先端側の部分にだけ形成してもよい。
【００２５】
プローブ３０は、従来のプローブと同様に、検査用ヘッドの配線基板の一方の面に針押えにより、主体部３２が端子部１６に対し角度を有し、かつ針先部３４が配線基板の側と反対の側へ伸び、しかも針先部３４の端面（針先面）が端子部１６（実際には、配線基板）とほぼ平行に伸びるように、主体部３２において片持ち梁状に支持される。実際には、複数のプローブ３０が配線基板に間隔をおいて取り付けられる。
【００２６】
通電試験時、プローブ３０は、集積回路が検査用ヘッドの向けて移動されることにより針先を端子部１６に僅かに過剰に押圧されて、僅かに反る。これにより、プローブ３０の針先は、端子部１６に対し前方（矢印２０の方向）へ変位するとともに、配線基板の側（図においては上方）へ変位する。
【００２７】
オーバドライブ時、プローブ３０の針先部３４がその針先を端子部１６に押し付けられた状態で矢印２０で示す方向へ滑り、針先（特に、被膜３８）と端子部１６との間に擦り作用が生じるから、図１に示すように、端子部１６の表面に存在する膜２２の一部が掻き取られ、端子部１６の導電性部分２４が露出される。
【００２８】
膜２２は主として前方側の針先部分（特に、膜３８の部分）により掻き取られ、掻き取られた屑は針先の滑りにともなって針先の側部を経て針先部３４の後方側へ移動しようとする。しかし、針先部３４がその先端側から主体部３２に向けて斜め後方へ伸びて針先部３４の後側に達する凹所３６を各側部に有するから、掻き取り屑は凹所３６に受け入れられる。
【００２９】
凹所３６に受け入れられた掻き取り屑は、プローブ３０がオーバドライブ作用を受けるたびに凹所３６内を針先部の後側へ移動され、最終的に凹所３６から針先部３４の後方に押し出される。
【００３０】
上記の結果、掻き取り屑が針先に残存しにくい。また、たとえ掻き取り屑が針先部３４に付着していても、針先の後部が針先の滑りにともって端子部１６の露出された導電性部分２４に押圧され、プローブ３０と端子部１６との電気的接続状態が維持される。
【００３１】
また、ダイヤモンド及びダイヤモンド状炭素は掻き取り屑を付着させにくい性質を有するから、被膜３８は、掻き取り屑が針先に付着することを押さえるとともに、凹所３６への掻き取り屑の移動を容易にし、被膜４０は凹所３６内における掻き取り屑の移動を容易にする。このため、プローブ３０によれば、針先部３４の先端の摩耗が少なくなるのみならず、掻き取り屑が針先により残存しにくくなり、針先への掻き取り屑の付着をより確実になり、針先における掻き取りくずの成長が抑止される。
【００３２】
図３及び図４を参照するに、プローブ５０は凹所５２を有する。凹所５２は、針先部３４の先端側から主体部３２に向けて斜め後方へ伸びて針先部３４の後側に達する貫通穴であり、また針先部３４に針先部３４の先端側と後方側とに開口する。
【００３３】
プローブ５０は、また、被膜５４を針先部３４の外面の先端前側の部分に有するとともに、被膜５４に一体的に続く被膜５６を凹所５２に有する。被膜５４，５６は、被膜３８，４０と同様に、ダイヤモンド及びダイヤモンド状炭素から選択される材料を用いた気相エピタキャシャル成長法により形成される。
【００３４】
被膜５４は、針先部３４の端面すなわち針先面の前側部分と、外周面の前側部分とに形成されている。被膜５６は、凹所５２を形成する内面の先端側の部分にだけ形成されている。しかし、被膜５６を凹所５２の長手方向における全内面に形成してもよい。
【００３５】
プローブ５０も、プローブ３０と同様に、配線基板に片持ち梁状に支持され、針先を端子部１６に僅かに過剰に押圧されて、僅かに反る。これにより、プローブ５０の針先は、端子部１６に対し前方（矢印２０の方向）へ変位するとともに、配線基板の側（図においては上方）へ変位する。
【００３６】
プローブ５０の場合、矢印２０方向への針先部３４の滑りにより掻き取られた膜１６の屑は、凹所５２に受け入れられ、プローブ５０がオーバドライブ作用を受けるたびに凹所５２内を針先部の後側へ移動され、最終的に凹所５２から針先部３４の後方に押し出される。
【００３７】
上記の結果、プローブ５０も、プローブ３０と同様に作用し、プローブ３０と同様の効果を生じる。
【００３８】
図５及び図６を参照するに、プローブ６０は、複数の突出部６２，６４を針先部３４の先端すなわち針先に有する。突出部６２，６４は、針先側から針先部３４の軸線方向（長手方向）に見て主体部３２の長手方向（前後方向）に間隔をおいている。端子部１６（ひいては、配線基板）に垂直な方向における突出部６２の最先端の高さ位置は、同方向における突出部６４の最先端のそれより僅かに低い。
【００３９】
図示の例では、突出部６２，６４は半球状の突部であり、また２つの突出部６２，６４が形成されている。しかし、突出部６２，６４は、針先の側から針先部３４の軸線方向に見て滑り方向２０とほぼ直角の方向（図１及び図２において紙面に垂直な方向）へ伸びるかまぼこ状のような他の形状を有していてもよい。また、３以上の突出部を形成してもよい。
【００４０】
プローブ６０は、また、先端側から主体部３２に向けて斜め後方へ伸びて針先部３４の後側に達する凹所６６を針先部３４の各側部に有する。各凹所６６は、針先部３４の側方と隣り合う突出部６２，６４間の凹所６８とに開口する溝であり、また図示の例では半円形の断面形状を有する。しかし、プローブ５０の凹所５２と同様の凹所をプローブ６０に形成してもよい。
【００４１】
プローブ６０は、さらに、被膜７０を針先部３４の先端前側の部分に有するとともに、被膜７０に一体的に続く被膜７２を各凹所６６に有する。被膜７０，７２は、ダイヤモンド及びダイヤモンド状炭素から選択される材料を用いた気相エピタキャシャル成長法により形成されている。
【００４２】
被膜７０は、突出部６２のほぼ全表面範囲にわたって形成されている。被膜７２は、凹所６６の長手方向における全内面に形成されている。しかし、被膜７０を凹所６６を形成する内面の先端側の部分にだけ形成してもよい。
【００４３】
プローブ６０は、配線基板に対する突出部６２の高さ位置が配線基板に対する突出部６４のそれより僅かに低い状態に配線基板に取り付けられることを除いて、プローブ３０と同様に、配線基板に片持ち梁状に支持され、針先を端子部１６に僅かに過剰に押圧されて、僅かに反る。これにより、プローブ６０の針先は、端子部１６に対し前方（矢印２０の方向）へ変位するとともに、配線基板の側（図においては上方）へ変位する。
【００４４】
プローブ６０の場合、膜２２は、主として滑り方向２０前方側の突出部６２により掻き取られ、針先の滑りにともなってその一部が突出部６２の後方側へ移動する。しかし、滑り方向２０とほぼ直角の方向へ連続する凹所６８が突出部６２，６４間に存在するから、掻き取り屑は、凹所６８に移動し、突出部６４の後方側へ移動することを突出部６４により防止されて、凹所６６に入り込み、最終的に凹所６６の後端から針先部３４の方向へ押し出される。
【００４５】
プローブ６０の場合、また、少なくとも最後部の突出部６４が針先の滑りにともって端子部１６の露出された導電性部分２４に押圧され、プローブ６０と端子部１６との電気的接続状態が維持される。
【００４６】
上記の結果、プローブ６０も、プローブ３０と同様に作用し、プローブ６０と同様の効果を生じる。
【００４７】
本発明は、上記実施例に限定されない。たとえば、ダイヤモンドまたはダイヤモンド状炭素の被膜を針先部の前端部分の一部の形成する代わりに全体に形成してもよいし、そのような被膜を針先部に形成しなくてもよい。本発明は、また、集積回路の通電試験用のプローブのみならず、液晶表示パネルのような他の平板状被検査体の通電試験用のプローブにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプローブの第１の実施例を示す図であって、針先部の側の部分を示す図である。
【図２】図１に示すプローブの針先の端面図である。
【図３】本発明に係るプローブの第２の実施例を示す図であって、針先部の側の部分を示す図である。
【図４】図３に示すプローブの針先の端面図である。
【図５】本発明に係るプローブの第３の実施例を示す図であって、針先部の側の部分を示す図である。
【図６】図５に示すプローブの針先部の側の部分を拡大して示す図である。
【図７】オーバドライブ時におけるプローブの反りを説明するための図である。
【図８】従来のプローブの針先部を示す図であって、（Ａ）は針先が端子部１６に僅かに過剰に押圧された後端子部に対し滑る前の状態を示す図であり、（Ｂ）は針先が端子部に対す滑った状態を示す図である。
【符号の説明】
１６集積回路の端子部
２０滑り方向を示す矢印
２２端子部に形成された膜
２４露出された導電性部分
２６掻き取り屑
３０，５０，６０プローブ
３２主体部
３４針先部
３６，５２，６６凹所
３８，４０，５４，５６，７０，７２被膜
６２，６４突出部

Claims

平板状の被検査体の通電試験に用いるプローブにおいて、細長い主体部と、該主体部の一端に続きかつ前記主体部に対し曲げられた針先部とを含み、前記針先部は、その先端側から前記主体部に向けて斜め後方へ伸びて前記針先部の後側に達する１以上の凹所を有する、プローブ。
前記凹所は前記針先部の側方に開口する溝である、請求項１に記載のプローブ。
前記凹所は前記針先部の先端側と後方側とに開口する貫通穴である、請求項１に記載のプローブ。
前記針先部はさらに前後方向に間隔をおいた複数の突出部を針先に有し、前記凹所は隣り合う突出部の間に開口する、請求項１，２または３に記載のプローブ。
前記針先部は、その外面の少なくとも先端前側の部分をダイヤモンド及びダイヤモンド状炭素から選択される材料により被覆されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプローブ。
前記針先部は、さらに、前記凹所の内面の少なくとも先端側の部分をダイヤモンド及びダイヤモンド状炭素から選択される材料により被覆されている、請求項５に記載のプローブ。