JP3822722B2 - コンタクトプローブおよびその製造方法と前記コンタクトプローブを備えたプローブ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プローブピンやソケットピン等として用いられ、プローブカードやテスト用ソケット等に組み込まれて半導体ＩＣチップや液晶デバイス等の各端子に接触して電気的なテストを行うコンタクトプローブおよびその製造方法と前記コンタクトプローブを備えた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７−８２０２７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部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】
上記のコンタクトプローブでは、テスト時において、所望の接触圧を得るためにコンタクトピンの押し付け量を増減させているが、大きな接触圧を得るためには大きな押し付け量が必要となる。
しかしながら、上記のコンタクトプローブは、パターン配線の先端部、すなわちコンタクトピンがＮｉ（ニッケル）で形成されているため、硬度がＨｖ３００程度しか得られず、硬度が低いために過度の接触圧が加わることによりコンタクトピンが湾曲・変形してしまうため、押し付け量に限界があり大きな接触圧が得られなかった。この結果、電気的測定に十分な接触圧が得られず、接触不良を起こす原因となっていた。
【０００５】
この対策として、Ｎｉをメッキ処理で形成する際に、サッカリン等の添加剤を投入する手段があるが、この場合、常温でＨｖ３５０以上の硬度を維持することが可能であるが、サッカリン等の添加剤にはＳ（硫黄）が含まれているために高温加熱、例えば３００℃で加熱すると、硬度がＨｖ２００以下にまで急激に低下してしまう不都合が生じる。このため、上記のコンタクトプローブを、高温下に置くことがある場合、特に、バーンインテスト用チップキャリア等に用いることができなかった。
【０００６】
そこで、硬度を向上させしかも耐熱性も兼ね備え、高温加熱後でも高硬度を安定して維持することができるニッケル−マンガン（Ｎｉ−Ｍｎ）合金製のコンタクトプローブが提案されている。
【０００７】
ところで、Ａｌ（アルミニウム）合金等で形成されるＩＣチップ等の各端子（パッド）は、その表面が空気中で酸化して、薄いアルミニウムの表面酸化膜で覆われた状態となっている。したがって、パッドの電気的テストを行うには、アルミニウムの表面酸化膜を剥離させ、内部のアルミニウムを露出させて、導電性確保する必要がある。
【０００８】
そこで、上記コンタクトプローブにおいては、コンタクトピンをパッドの表面に接触させつつ、オーバードライブをかける（コンタクトピンがパッドに接触してからさらに下方に向けて引き下げる）ことにより、コンタクトピンの先端でパッド表面のアルミニウムの表面酸化膜を擦り取り、内部のアルミニウムを露出させるようにしている。上述した作業は、スクラブ(scrub)と呼ばれ、電気的テストを確実に行う上で重要とされる。
【０００９】
上記コンタクトピンにおいて、スクラブ時にパッドの下地が傷つくのを防止するためには、コンタクトピンのパッドに対する接触角を十分な大きさまで確保することが必要とされる。その理由は、接触角が小さいと、表面のアルミニウムの排斥量が著しく大きくなり、パッド下地にまで影響を及ぼすという理由からである。
【００１０】
この対策として、図３８に示すように、コンタクトピン６００の途中位置Ｖにて折曲させたコンタクトプローブ６０１が提案されている。
このコンタクトプローブ６０１では、コンタクトピン６００の先端部と基端部とで測定対象物（パッド）に対する角度を変えることができ、コンタクトピン６００の基端部のパッドに対する角度、すなわち、フィルム６０２のパッドに対する角度を大きくすることなく、コンタクトピン６００の先端部とパッドの角度（接触角）を大きくすることが可能となる。すなわち、このコンタクトプローブ６０１では、スクラブ距離が過度に大きくなることがなく、かつ、プローブ装置の高さを大きくすることなく、スクラブ時にパッドの下地が傷つくことを防止することができるという利点がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記折曲されたコンタクトピン６００を有するコンタクトプローブ６０１は、上述したＮｉ−Ｍｎ合金製のコンタクトピンを採用した場合に、図３８に示すように、該コンタクトピン６００をその途中位置Ｖにて折曲して作製すると、屈曲部分の外側に亀裂や破断等が生じる場合があった。また、折曲時に亀裂等が生じていなくても、繰り返しの使用により屈曲部分の外側に亀裂等が発生するおそれがあった。
この原因は、上記Ｎｉ−Ｍｎ合金製のコンタクトプローブにおいて、硬度を向上させるためにＭｎを一定濃度以上含有させなければならないが、この場合にコンタクトピンにおける靱性が低下してしまい、折曲時に屈曲部分の外側が最も伸ばされるために亀裂等が生じてしまうためである。
【００１２】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、高硬度が得られるとともに折曲における靱性に優れ、屈曲部分の亀裂等を抑制するコンタクトプローブおよびその製造方法と前記コンタクトプローブを備えたプローブ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、請求項１記載のコンタクトプローブでは、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るコンタクトプローブであって、少なくとも前記コンタクトピンは、ニッケル−マンガン合金で形成されるとともに、マンガン濃度が０．０５重量％以上に設定された高マンガン合金層と、該高マンガン合金層より低いマンガン濃度に設定された低マンガン合金層とを具備してなり、その途中位置にて前記低マンガン合金層側を外側にして折曲されている技術が採用される。
【００１４】
このコンタクトプローブでは、高マンガン合金層がマンガン濃度０．０５重量％以上のＮｉ−Ｍｎ合金であるので、常温および高温加熱後、すなわち５００℃で加熱した後でもＨｖ３５０以上の高硬度が得られる。
さらに、高マンガン合金層より低いマンガン濃度のＮｉ−Ｍｎ合金で形成されている低マンガン合金層側を外側にして折曲されているので、高マンガン合金層単層で形成された場合に比べて屈曲部分の外側の靱性が高くなり、折曲時および繰り返しの使用においても屈曲部分の外側の亀裂等の発生が抑制される。
【００１５】
請求項２記載のコンタクトプローブでは、請求項１記載のコンタクトプローブにおいて、前記高マンガン合金層は、マンガン濃度が１．５重量％以下に設定されている。
【００１６】
このコンタクトプローブでは、Ｍｎ濃度が１．５重量％を越えると、コンタクトピンの応力が増大してしまい湾曲するおそれがあるとともに、非常に脆く靱性が大幅に低下してしまう。したがって、上記範囲内に高マンガン合金層のＭｎ濃度を設定することにより、屈曲部分の内側に位置する高マンガン合金層自体にもコンタクトプローブとして適度な靱性および硬度が与えられる。
【００１７】
請求項３記載のコンタクトプローブでは、請求項１または２記載のコンタクトプローブにおいて、前記低マンガン合金層は、厚さ方向でマンガン濃度が前記高マンガン合金層に向けて漸次高く設定されている技術が採用される。
【００１８】
このコンタクトプローブでは、低マンガン合金層のＭｎ濃度が漸次高く設定されているので、低マンガン合金層の厚さ方向においてＭｎ濃度が勾配し、高マンガン合金層と低マンガン合金層とのＭｎ濃度の差を徐々に少なくして、両層界面における硬度および靱性の急峻な変化が緩和される。したがって、両層の熱膨張係数の相違により発生するコンタクトピンの反りが大幅に軽減される。
【００１９】
請求項４記載のコンタクトプローブでは、請求項１から３いずれかに記載のコンタクトプローブにおいて、前記低マンガン合金層は、焼鈍されている技術が採用される。
【００２０】
このコンタクトプローブでは、低マンガン合金層が焼鈍されているので、低マンガン合金層が軟化され靱性がさらに向上する。
【００２１】
請求項５記載のコンタクトプローブでは、請求項１から４のいずれかに記載のコンタクトプローブにおいて、前記フィルムには、金属フィルムが直接張り付けられて設けられている技術が採用される。
【００２２】
このコンタクトプローブでは、前記フィルムが、例えば水分を吸収して伸張し易い樹脂フィルム等であっても、該フィルムには、金属フィルムが直接張り付けられて設けられているため、該金属フィルムによって前記フィルムの伸びが抑制される。すなわち、各コンタクトピンの間隔にずれが生じ難くなり、先端部が測定対象物に正確かつ高精度に当接させられる。したがって、測定対象物であるＩＣチップやＬＣＤ等の端子以外の場所に、高硬度のＮｉ−Ｍｎ合金で形成された先端部が当接することによって生じる損傷等を防ぐことができる。
さらに、該金属フィルムは、グラウンドとして用いることができ、それにより、コンタクトプローブ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。すなわち、プローバーと呼ばれるテスターからの伝送線路の途中で基板配線側とコンタクトピンとの間の特性インピーダンスが合わないと反射雑音が生じ、その場合、特性インピーダンスの異なる伝送線路が長ければ長いほど大きな反射雑音が生じるという問題がある。反射雑音は信号歪となり、高周波になると誤動作の原因になり易い。本コンタクトプローブでは、前記金属フィルムをグラウンドとして用いることにより、コンタクトピン先の近くまで基板配線側との特性インピーダンスのずれを最小限に抑えることができ、反射雑音による誤動作を抑えることができる。
【００２３】
請求項６記載のコンタクトプローブでは、請求項５記載のコンタクトプローブにおいて、前記金属フィルムには、第二のフィルムが直接張り付けられて設けられている技術が採用される。
【００２４】
このコンタクトプローブでは、前記金属フィルムに第二のフィルムが直接張り付けられて設けられているため、配線用基板が金属フィルムの上方に配される場合には、配線用基板の基板側パターン配線や他の配線が金属フィルムと直接接触しないのでショートを防ぐことができる。また、樹脂フィルムの上に金属フィルムが張り付けられて設けられているだけでは、金属フィルムが露出しているため、大気中で酸化が進行してしまうが、本発明では、第二のフィルムが金属フィルムを被覆してその酸化を防止する。
【００２５】
請求項７記載のプローブ装置では、請求項１から６のいずれかに記載のコンタクトプローブと、前記フィルム上に配されて該フィルムから前記コンタクトピンよりも短く突出する強弾性フィルムと、該強弾性フィルムと前記コンタクトプローブとを支持する支持部材とを備えている技術が採用される。
【００２６】
このプローブ装置では、前記強弾性フィルムが設けられ、該強弾性フィルムがコンタクトピンの先端側を上方から押さえるため、ピン先端が上方に湾曲したものが存在しても、Ｎｉ−Ｍｎ合金で形成された各ピンに均一な接触圧が得られる。すなわち、測定対象物に先端部を確実に当接させることができるところから、接触不良による測定ミスをさらに低減することができる。
【００２７】
請求項８記載のプローブ装置では、請求項７記載のプローブ装置において、前記フィルムは、前記強弾性フィルムが前記コンタクトピンを押圧するときに緩衝材となるように前記強弾性フィルムよりも先端側に長く形成されている技術が採用される。
【００２８】
このプローブ装置では、前記フィルムが前記強弾性フィルムよりも先端側に長く形成されて該強弾性フィルムがコンタクトピンを押圧するときに緩衝材となるため、繰り返し使用しても、強弾性フィルムとの摩擦によりコンタクトピンが歪んで湾曲すること等がなく、測定対象物に対して安定した接触を保つことができる。したがって、高硬度のＮｉ−Ｍｎ合金で形成された先端部の接触圧が、長期に亙って均一に得られる。
【００２９】
請求項９記載のコンタクトプローブの製造方法では、フィルム上に複数のパターン配線を形成しこれらのパターン配線の各先端を前記フィルムから突出状態に配してコンタクトピンとするコンタクトプローブの製造方法であって、基板層の上に前記コンタクトピンの材質に被着または結合する材質の第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、前記第１の金属層の上にマスクを施してマスクされていない部分に、前記コンタクトピンに供される第２の金属層をメッキ処理によりニッケル−マンガン合金で形成するメッキ処理工程と、前記マスクを取り除いた第２の金属層の上に前記コンタクトピンに供される部分以外をカバーする前記フィルムを被着するフィルム被着工程と、前記フィルムと第２の金属層とからなる部分と、前記基板層と第１の金属層とからなる部分とを分離する分離工程と、前記コンタクトピンを、その途中位置で折曲させるコンタクトピン折曲工程とを備えてなり、前記メッキ処理工程は、マンガン濃度が０．０５重量％以上に設定された高マンガン合金層を形成する高硬度層形成工程と、前記高マンガン合金層より低いマンガン濃度に設定された低マンガン合金層を形成する高靱性層形成工程とを備え、前記コンタクトピン折曲工程は、前記低マンガン合金層側を外側にして折曲させる技術が採用される。
【００３０】
このコンタクトプローブの製造方法では、高硬度層形成工程および高靱性層形成工程によって高マンガン合金層および低マンガン合金層の二層構造が形成され、コンタクトピン折曲工程で高マンガン合金層より靱性が高い低マンガン合金層側を外側にして折曲させるので、折曲時に最も伸ばされる屈曲部分の外側が高靱性層となることから、折曲による応力が緩和されるとともに亀裂等の発生が抑制される。
【００３１】
請求項１０記載のコンタクトプローブの製造方法では、請求項９記載のコンタクトプローブの製造方法において、前記高靱性層形成工程は、前記低マンガン合金層をその厚さ方向でマンガン濃度が前記高マンガン合金層に向けて漸次高くなるように形成する技術が採用される。
【００３２】
このコンタクトプローブの製造方法では、高靱性層形成工程において、低マンガン合金層の厚さ方向でそのマンガン濃度が高マンガン合金層に向けて漸次高く形成されるので、低マンガン合金層の厚さ方向においてＭｎ濃度が勾配し、高マンガン合金層と低マンガン合金層とのＭｎ濃度の差が徐々に小さくされる。
すなわち、両層界面におけるＭｎ濃度の急峻な変化が緩和され、上記界面におけるメッキ時の応力集中が抑制される。したがって、上記界面における応力によって生じるコンタクトピンの湾曲等を抑制することができる。
【００３３】
請求項１１記載のコンタクトプローブの製造方法では、請求項９または１０記載のコンタクトプローブの製造方法において、前記高靱性層形成工程の後に、前記低マンガン合金層を焼鈍する焼鈍工程を備えている技術が採用される。
【００３４】
このコンタクトプローブの製造方法では、焼鈍工程で低マンガン合金層を焼鈍するので、低マンガン合金層が軟化され靱性がさらに向上する。
【００３５】
請求項１２記載のコンタクトプローブの製造方法では、請求項１１記載のコンタクトプローブの製造方法において、前記焼鈍工程は、前記高マンガン合金層が焼鈍される温度および時間より低い加熱温度および短い加熱時間で行う技術が採用される。
【００３６】
このコンタクトプローブの製造方法では、焼鈍工程において高マンガン合金層が焼鈍される温度および時間より低い加熱温度および短い加熱時間で低マンガン合金層が焼鈍されるので、低マンガン合金層のみが焼きなましされ、高マンガン合金層は焼きなましされない。
すなわち、高マンガン合金層の硬度が維持されたまま低マンガン合金層のみが軟化されて靱性がさらに向上する。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコンタクトプローブの第１実施形態を図１から図６を参照しながら説明する。
これらの図にあって、符号１はコンタクトプローブ、２は樹脂フィルム、３はパターン配線を示している。
【００３８】
本実施形態のコンタクトプローブ１は、図１および図２に示すように、ポリイミド樹脂フィルム２の片面に金属で形成されるパターン配線３を有する構造となっており、前記樹脂フィルム２の中央開口部Ｋに、前記樹脂フィルム２の端部（すなわち、中央開口部Ｋの各辺）から前記パターン配線３の先端部が突出してコンタクトピン３ａとされている。また、パターン配線３の後端部には、テスター側のコンタクトピンが接触される接触端子３ｂが形成されている。
【００３９】
前記パターン配線３は、Ｎｉ−Ｍｎ合金（第２の金属層）で形成され、また前記コンタクトピン３ａには、表面にＡｕが皮膜されて構成されている。
前記パターン配線３およびコンタクトピン３ａは、樹脂フィルム２側に配されＭｎ濃度が０．０５重量％から１．５重量％の範囲内に設定された高マンガン合金層ＨＭと、該高マンガン合金層ＨＭより低いＭｎ濃度に設定された低マンガン合金層ＬＭとから構成される２層構造を有する。
また、低マンガン合金層ＬＭは、厚さ方向でＭｎ濃度が高マンガン合金層ＨＭに向けて漸次高く設定されている。
さらに、コンタクトピン３ａは、低マンガン合金層ＬＭのみが焼鈍される加熱温度および加熱時間で焼きなましされている。
【００４０】
前記コンタクトピン３ａは、図２に示すように、その先端から所定長さの途中位置Ｖにて樹脂フィルム２側に向けて、すなわち低マンガン合金層ＬＭ側を外側にして折曲されている。
【００４１】
次に、図３を参照して、前記コンタクトプローブ１の作製工程について工程順に説明する。
【００４２】
〔ベースメタル層形成工程（第１の金属層形成工程）〕
まず、図３の（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）メッキによりベースメタル層（第１の金属層）６を形成する。
【００４３】
〔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７を形成した後、図３の（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３の（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（マスク）７に開口部７ａを形成する。
【００４４】
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、本願請求項にいう「マスク」に相当する。但し、本願請求項の「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３の（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。本願発明において、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。
【００４５】
〔メッキ処理工程〕
そして、図３の（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−Ｍｎ合金層（第２の金属層）Ｎを「高靱性層形成工程」および「高硬度層形成工程」に分けて電解メッキ処理により形成する。
【００４６】
＜高靱性層形成工程＞
まず、マンガン濃度が低く高靱性層となる低マンガン合金層ＬＭをベースメタル層６の上にメッキ形成する。このとき、Ｍｎを含有させるためにメッキ液の組成の例として、スルファミン酸Ｎｉ浴にスルファミン酸Ｍｎを添加したものを用い、メッキ液中のＭｎ量およびメッキする際の電流密度を制御して、次にメッキ形成する高マンガン合金層ＨＭより低いＭｎ濃度に設定する。
本実施形態では、電流密度を漸次高くして厚さ方向にＭｎ濃度が漸次高く勾配した低マンガン合金層ＬＭとした。
【００４７】
＜高硬度層形成工程＞
さらに、低マンガン合金層ＬＭ上にＭｎ濃度が０．０５重量％から１．５重量％の範囲内の高硬度層である高マンガン合金層ＨＭをメッキ形成して積層する。このとき、メッキ液中のＭｎ量およびメッキする際の電流密度を制御して、低マンガン合金層ＬＭより高いＭｎ濃度に設定する。
なお、低マンガン合金層ＬＭおよび高マンガン合金層ＨＭの厚さは、それぞれのＭｎ濃度、折曲させる位置および角度等によって適宜設定されるが、例えば、厚さ数十μｍの高マンガン合金層ＨＭに対して、低マンガン合金層ＬＭの厚さは数μｍから十数μｍ程度の範囲内に設定される。
【００４８】
上記メッキ処理の後、図３の（ｅ）に示すように、フォトレジスト層７を除去する。
【００４９】
〔焼鈍工程〕
この状態で、支持金属板５の上のベースメタル層６に形成された低マンガン合金層ＬＭおよび高マンガン合金層ＨＭを加熱炉に入れ、所定の加熱温度および加熱時間で焼きなましを行う。
このとき、高マンガン合金層ＨＭが焼きなましされる温度および時間より低い加熱温度および短い加熱時間で焼鈍を行う。
【００５０】
〔フィルム被着工程〕
次に、図３の（ｆ）に示すように、前記Ｎｉ−Ｍｎ合金層Ｎの上であって、図に示した前記パターン配線３の先端部、すなわちコンタクトピン３ａとなる部分以外に、前記樹脂フィルム２を接着剤２ａにより接着する。
この樹脂フィルム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た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−Ｍｎ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、Ｎｉ合金等でもよい。
【００５１】
〔分離工程〕
そして、図３の（ｇ）に示すように、樹脂フィルム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、Ｃｕエッチを経て、樹脂フィルム２にパターン配線３のみを接着させた状態とする。
【００５２】
〔金コーティング工程〕
そして、露出状態のパターン配線３に、図３の（ｈ）に示すように、Ａｕメッキを施し、表面にＡｕ層ＡＵを形成する。このとき、樹脂フィルム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ＡＵが形成される。
【００５３】
〔コンタクトピン折曲工程〕
上記工程後、精密金型を用いて前記低マンガン合金層ＬＭ側が外側になるように前記コンタクトピン３ａを一括して折り曲げ、図２に示すように、所定の角度を有するコンタクトピン３ａを形成する。
【００５４】
〔コンタクトピン研磨工程〕
コンタクトピン３ａを折曲した結果、コンタクトピン３ａの長さ（高さ）に不揃いが生じる場合には、研磨により均一化を図る。研磨方法としては、コンタクトピン３ａを固定した状態で、該コンタクトピン３ａの折曲された先端部にサンドペーパーを当接させ、その状態でサンドペーパーを回転させることにより行う。
【００５５】
以上の工程により、図１および図２に示すような、樹脂フィルム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。
【００５６】
このコンタクトプローブ１の製造方法では、高硬度層形成工程および高靱性層形成工程によって高マンガン合金層ＨＭおよび低マンガン合金層ＬＭの二層構造が形成され、コンタクトピン折曲工程で高マンガン合金層ＨＭより靱性が高い低マンガン合金層ＬＭ側を外側にして折曲させるので、折曲時に最も伸ばされる屈曲部分の外側が高靱性層となることから、折曲による応力が緩和されるとともに亀裂等の発生が抑制される。
【００５７】
また、コンタクトピン３ａは、Ｍｎ濃度が１．５重量％を越えると、コンタクトピン３ａの応力が増大してしまい湾曲するおそれがあるとともに、非常に脆く靱性が低下してしまうため、上記範囲内に高マンガン合金層ＨＭのＭｎ濃度を設定することにより、低マンガン合金層ＬＭのみで靱性を維持するだけでなく、高マンガン合金層ＨＭ自体にもコンタクトプローブとして適度な靱性および硬度が与えられる。
【００５８】
さらに、高靱性層形成工程において、低マンガン合金層ＬＭの厚さ方向でそのマンガン濃度が高マンガン合金層ＨＭに向けて漸次高く形成されるので、低マンガン合金層ＬＭの厚さ方向においてＭｎ濃度が勾配し、高マンガン合金層ＨＭと低マンガン合金層ＬＭとのＭｎ濃度の差が徐々に小さくされる。
すなわち、両層界面におけるＭｎ濃度の急峻な変化が緩和され、上記界面におけるメッキ時の応力集中が抑制される。したがって、上記界面における応力によって生じるコンタクトピン３ａの湾曲等を抑制することができる。
【００５９】
また、先にメッキ形成される低マンガン合金層ＬＭが高マンガン合金層ＨＭに比べてマンガン濃度が低く応力緩和層となるため、電着初期に発生する応力が低マンガン合金層ＬＭによって軽減される。したがって、皮膜の成長過程に応力が持ち越されて発生するＮｉ−Ｍｎ合金層Ｎ全体の湾曲、ベースメタル層６との剥離およびベースメタル層６の破れ等が抑制される効果もある。
【００６０】
さらに、焼鈍工程において、高マンガン合金層ＨＭが焼鈍される温度および時間より低い加熱温度および短い加熱時間で低マンガン合金層ＬＭが焼鈍されるので、低マンガン合金層ＬＭのみが焼きなましされ、高マンガン合金層ＨＭは焼きなましされない。
すなわち、高マンガン合金層ＨＭの硬度が維持されたまま低マンガン合金層ＬＭのみが軟化されて靱性がさらに向上する。
【００６１】
次に、前記コンタクトプローブ１を、バーンインテスト等に用いるプローブ装置、いわゆるチップキャリアに適用した場合の一例を、図４から図６を参照して説明する。
これらの図において、符号１０はプローブ装置、１１はフレーム本体、１２は位置決め板、１３は上板、１４はクランパ、１５は下板を示している。
なお、本発明に係るコンタクトプローブは、全体が柔軟で曲げやすいためプローブ装置に組み込む際にフレキシブル基板として機能する。
【００６２】
プローブ装置１０は、図４および図５に示すように、フレーム本体１１と、フレーム本体の内側に固定され中央に開口部が形成された位置決め板１２と、コンタクトプローブ１と、該コンタクトプローブ１を上から押さえて支持する上板（支持部材）１３と、該上板１３を上から付勢してフレーム本体１１に固定するクランパ１４とを備えている。
また、フレーム本体１１の下部には、ＩＣチップＩを載置して保持する下板１５がボルト１５ａによって取り付けられている。
【００６３】
コンタクトプローブ１の中央開口部Ｋおよびコンタクトピン３ａは、ＩＣチップＩの形状およびＩＣチップＩ上のコンタクトパッドの配置に対応して形成され、中央開口部Ｋからコンタクトピン３ａとＩＣチップＩのコンタクトパッドとの接触状態を監視できるようになっている。
なお、前記中央開口部Ｋの隅部に切込みを形成して、組み込み時に容易にコンタクトプローブ１が変形できるようにしても構わない。
【００６４】
また、コンタクトプローブ１の接触端子３ｂは、コンタクトピン３ａのピッチに比べて広く設定され、狭ピッチであるＩＣチップＩのコンタクトパッドと該コンタクトパッドに比べて広いピッチのテスター側コンタクトピンとの整合が容易に取れるようになっている。
【００６５】
なお、ＩＣチップＩの４辺全てにはコンタクトパッドが形成されておらず、一部の辺に配されている場合には、少なくとも前記一部の辺に対応する中央開口部Ｋの辺にのみコンタクトピン３ａを設ければよいが、ＩＣチップＩを安定して保持するためには、対向する２辺にコンタクトピン３ａを形成してＩＣチップＩの対向する両辺を押さえることが好ましい。
【００６６】
上記プローブ装置１０にＩＣチップＩを取り付ける手順について説明する。
〔仮組立工程〕
まず、位置決め板１２をフレーム本体１１の取付部上に載置し、この上にコンタクトプローブ１を中央開口部Ｋとフレーム本体１１の開口部とを合わせて配置する。
そして、中央開口部Ｋ上に同様に開口部を合わせて上板１３を載置し、その上からフレーム本体１１にクランパ１４を係止させる。該クランパ１４は、中央に屈曲部を有する一種の板バネであるため、上記係止状態で上板１３を押さえて固定する機能を有する。
【００６７】
上記組立状態では、中央に開口が設けられ、この部分にＩＣチップＩが取り付けられるので、取り付けられたＩＣチップＩが開口上方から観察可能とされている。
また、上板１３とクランパ１４とは平面上略長方形に形成され、図５に示すように、コンタクトプローブ１の接触端子３ｂが、それぞれの長辺側から外側に出るように組立される。
【００６８】
上板１３の下面は、開口近傍が所定の傾斜角で傾斜状態とされ、図６に示すように、コンタクトプローブ１のコンタクトピン３ａを所定角度で下向きに傾斜させる。
ＩＣチップＩは、配線側を上向きにして下板１５上に載置され、この状態で下板１５がフレーム本体１１に下方から仮止め状態とされる。
このとき、コンタクトプローブ１のコンタクトピン３ａ先端と下板１５上面との距離がＩＣチップＩの厚さより所定量小さく設定されているので、ＩＣチップＩはコンタクトピン３ａと下板１５とによって挟持される。
【００６９】
〔位置合わせ工程〕
さらに、開口上方からコンタクトピン３ａの先端に対するＩＣチップＩのコンタクトパッドの位置を観察しながら、位置決め板１２を動かしたりＩＣチップＩを針状治具等で動かすことによって調整し、対応するコンタクトピン３ａ先端とコンタクトパッドとが一致し接触するように微調整設定する。
【００７０】
なお、ＩＣチップＩのダイシング精度が高く、その外形とコンタクトパッドの位置が相対的に安定しているときには、位置決め板１２とコンタクトプローブ１との位置関係を予め調整しておいてから固定的に組み立てておくことにより、上記微調整をせずにコンタクトピン３ａとコンタクトパッドとを一致させることが可能となる。これによって、ＩＣチップＩの位置合わせ工程が不要となり、ＩＣチップＩの取り付け作業が効率的にかつ容易に行うことができる。
【００７１】
〔本固定工程〕
前記位置合わせ工程後、フレーム本体１１に下板１５を本格的に固定する。このとき、傾斜状態のコンタクトピン３ａに、いわゆるオーバードライブがかかり、所定の押圧力でコンタクトピン３ａ先端とコンタクトパッドとが接触して確実に電気的に結合される。この状態は、ＩＣチップＩが、いわゆるマルチチップモジュール等に実装された状態に酷似しており、ほぼ実装状態とされたＩＣチップＩの動作状態を高信頼性をもってテストすることができる。
【００７２】
このプローブ装置１０は、約１インチ角（約２．５ｃｍ角）の小さなチップキャリアであり、ダイナミックバーンインテスト等の高温加熱を伴う信頼性試験に好適なものである。
【００７３】
上記プローブ装置１０では、コンタクトプローブ１のコンタクトピン３ａが、マンガン濃度０．０５重量％以上のＮｉ−Ｍｎ合金である高マンガン合金層ＨＭを備えているので、常温および高温加熱後、すなわち５００℃で加熱した後でもＨｖ３５０以上の高硬度が得られる。
また、コンタクトピン３ａが、高マンガン合金層ＨＭより低いマンガン濃度の低マンガン合金層ＬＭを備え、低マンガン合金層ＬＭを外側にして折曲されているので、高マンガン合金層ＨＭ単層で形成された場合に比べて屈曲部分外側の靱性が高くなり、繰り返しの使用にも十分な耐久性を備えることができる。
【００７４】
さらに、上述したように、コンタクトピン３ａは、低マンガン合金層ＬＭのＭｎ濃度が漸次高く設定されているので、高マンガン合金層ＨＭと低マンガン合金層ＬＭとのＭｎ濃度の差を徐々に少なくして、両層界面における硬度および靱性の急峻な変化が緩和される。
したがって、両層の熱膨張係数の相違により発生するコンタクトピン３ａの反りが大幅に軽減される。
【００７５】
なお、上記の第１実施形態においては、コンタクトプローブ１をチップキャリアであるプローブ装置１０に適用したが、他の測定用治具等に採用しても構わない。
【００７６】
次に、第２実施形態として、本発明に係るコンタクトプローブ１６をＩＣ用プローブとして採用し、メカニカルパーツ６０に組み込んでプローブ装置（プローブカード）７０にする構成について、図７から図９を参照して説明する。
【００７７】
図７および図８は、コンタクトプローブ１６をＩＣ用プローブとして所定形状に切り出したものを示す図であり、図９は、図８のＣ−Ｃ線断面図である。
第１実施形態のコンタクトプローブ１では、高マンガン合金層ＨＭを樹脂フィルム２側に形成したが、第２実施形態のコンタクトプローブ１６では、樹脂フィルム２に対して反対側に高マンガン合金層ＨＭを形成している。この場合、第２実施形態のコンタクトピン３ａは、低マンガン合金層ＬＭが外側になるように折曲され、第１実施形態におけるコンタクトプローブ１とは逆に、コンタクトピン３ａの先端が樹脂フィルム２に対して反対側に向くように屈曲される。
【００７８】
また、図８に示すように、コンタクトプローブ１６の樹脂フィルム２には、コンタクトプローブ１６を位置合わせおよび固定するための位置合わせ孔２ｂおよび孔２ｃ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である接触端子３ｂを介してプリント基板２０（図１０参照）に伝えるための窓２ｄが設けられている。
【００７９】
前記メカニカルパーツ６０は、図１０に示すように、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１６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（図１１参照）。
そして、ボトムクランプ５０でコンタクトプローブ１６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つとともに、下方に折曲されたコンタクトピン３ａの先端部を所定角度に設定し、該コンタクトピン３ａをＩＣチップに押しつける。
【００８０】
図１１は、組立終了後のプローブ装置７０を示している。図１２は、図１１のＥ−Ｅ線断面図である。図１２に示すように、パターン配線３の先端、すなわちコンタクトピン３ａは、マウンティングベース３０によりＩＣチップＩに接触している。
【００８１】
前記マウンティングベース３０には、コンタクトプローブ１６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１６の前記位置合わせ穴２ｂ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。
コンタクトプローブ１６に設けられた窓２ｄ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を押しつけて、前記接触端子３ｂをプリント基板２０の電極２１に接触させ、パターン配線３から得られた信号を電極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。
【００８２】
上記のように構成されたプローブ装置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、プローブ装置７０をプローバに挿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からの出力信号がコンタクトピン３ａから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。
【００８３】
このコンタクトプローブ１６およびこれを組み込んだプローブ装置７０では、第１実施形態と同様に、コンタクトピン３ａが、マンガン濃度が０．０５〜１．５重量％の範囲内のＮｉ−Ｍｎ合金である高マンガン合金層ＨＭと、高マンガン合金層ＨＭより低くかつ濃度勾配を有するマンガン濃度の低マンガン合金層ＬＭとを備え、低マンガン合金層ＬＭ側を外側にして折曲されているので、屈曲部分の優れた靱性とコンタクトピン３ａ全体としての高い硬度（Ｈｖ３５０以上）が得られる。
【００８４】
次に、図１３乃至図１８を参照して、第３実施形態について説明する。
本実施形態は、第２実施形態においてＩＣプローブ用の所定形状に切り出したコンタクトプローブ１６を、それに代えてＬＣＤ用プローブの所定形状に切り出して使用するものである。ＬＣＤ用プローブに切り出されたコンタクトプローブは、図１３乃至図１５に符号２００で示され、２０１は樹脂フィルムである。
【００８５】
図１６に示すように、ＬＣＤ用プローブ装置（プローブ装置）１００は、コンタクトプローブ挟持体（支持部材）１１０を額縁状フレーム１２０に固定してなる構造を有しており、このコンタクトプローブ挟持体１１０から突出したコンタクトピン３ａの先端がＬＣＤ（液晶表示体）９０の端子（図示せず）に接触するようになっている。
【００８６】
図１５に示すように、コンタクトプローブ挟持体１１０は、トップクランプ１１１とボトムクランプ１１５とを備えている。トップクランプ１１１は、コンタクトピン３ａの先端を押さえる第一突起１１２、ＴＡＢＩＣ（基板側パターン配線を有する配線用基板）３００側の端子３０１を押さえる第二突起１１３およびリードを押さえる第三突起１１４を有している。ボトムクランプ１１５は、傾斜板１１６、取付板１１７および底板１１８から構成されている。
【００８７】
コンタクトプローブ２００を傾斜板１１６の上に載置し、さらにＴＡＢＩＣ３００の端子３０１がコンタクトプローブ２００の樹脂フィルム２０１，２０１間に位置するように載置する。その後、トップクランプ１１１を第一突起１１２が樹脂フィルム２０１の上でかつ第二突起１１３が端子３０１に接触するように乗せボルトにより組み立てる。
【００８８】
図１７に示すように、コンタクトプローブ２００を組み込み、ボルト１３０によりトップクランプ１１１とボトムクランプ１１５を組み合わせることにより、コンタクトプローブ挟持体１１０が作製される。
【００８９】
上記コンタクトプローブ挟持体１１０は、図１８に示すように、ボルト１３１により固定されてＬＣＤ用プローブ装置１００に組み立てられる。ＬＣＤ用プローブ装置１００を用いてＬＣＤ９０の電気的テストを行うには、ＬＣＤ用プローブ装置１００のコンタクトピン３ａの先端をＬＣＤ９０の端子（図示せず）に接触させた状態で、コンタクトピン３ａから得られた信号をＴＡＢＩＣ３００を通して外部に取り出すことにより行われる。
【００９０】
上記ＬＣＤ用プローブ装置１００では、ＬＣＤ９０の端子に当接させるコンタクトピン３ａが、第１実施形態および第２実施形態と同様のマンガン濃度に設定された高マンガン合金層ＨＭと低マンガン合金層ＬＭとを備え、低マンガン合金層ＬＭ側を外側にして折曲されているので、屈曲部分の優れた靱性とコンタクトピン３ａ全体としての高い硬度（Ｈｖ３５０以上）が得られる。
【００９１】
次に、図１９乃至図２１を参照して、第４実施形態について説明する。
図１９に示すように、上記第３実施形態において説明したコンタクトプローブ２００におけるコンタクトピン３ａは、その先端が正常な先端Ｓの他に、メッキ時の応力が若干残留しているときや他の要因によって、上方に湾曲した先端Ｓ１や下方に湾曲した先端Ｓ２が生じる場合がある。
【００９２】
この場合、図２０に示すように、上記樹脂フィルム２０１を第一突起１１２および傾斜板１１６で挟持してコンタクトピン３ａをＬＣＤ９０の端子に押しつけても、正常な先端Ｓおよび下方に湾曲した先端Ｓ２は、ＬＣＤ９０の端子に接触するが、上方に湾曲した先端Ｓ１は、仮に接触したとしても十分な接触圧が得られないことがあった。このことから、コンタクトピン３ａのＬＣＤ９０に対する接触不良が発生し、正確な電気テストが行えないという問題があった。
【００９３】
そこで、第４実施形態では、図２１に示すように、コンタクトピン３ａの上方に湾曲した先端Ｓ１と下方に湾曲した先端Ｓ２とを正常な先端Ｓと整列させるため、樹脂フィルム２０１の上部に有機または無機材料からなる強弾性フィルム４００を、コンタクトピン３ａの先端部が樹脂フィルム２０１から突出する側に、コンタクトピン３ａよりも短く突出するように重ね合わせ、その状態でコンタクトプローブ２００および強弾性フィルム４００を、トップクランプ１１１の第一突起１１２とボトムクランプ１１５の傾斜板１１６とで挟持してなるコンタクトプローブ挟持体（支持部材）１１０を採用した。
強弾性フィルム４００は、有機材料であれば、ポリエチレンテレフタレート等からなり、無機材料であれば、セラミックス、特にアルミナ製フィルムからなることが好ましい。
【００９４】
そして、このコンタクトプローブ挟持体１１０を額縁フレーム１２０に固定し、コンタクトピン３ａをＬＣＤ９０の端子に押し当てると、強弾性フィルム４００がコンタクトピン３ａを上方から押さえ、前記上方に湾曲した先端Ｓ１であってもＬＣＤ９０の端子に確実に接触する。これにより、各コンタクトピン３ａの先端に均一な接触圧が得られる。
【００９５】
すなわち、ＬＣＤ９０の端子にコンタクトピン３ａ先端を確実に当接させることができるところから、接触不良による測定ミスをなくすことができる。
さらに、強弾性フィルム４００からのコンタクトピン３ａの突出量を変化させることにより、コンタクトピン３ａを押しつけたときにコンタクトピン３ａを上から押さえるタイミングを変えることが可能となり、所望の押し付け量で所望の接触圧を得ることができる。
【００９６】
次に、図２２および図２３を参照して、第５実施形態について説明する。
図２２に示すように、上記第３実施形態において説明した、コンタクトプローブ２００の樹脂フィルム２０１は、例えばポリイミド樹脂からなっているため、水分を吸収して伸びが生じ、コンタクトピン３ａ，３ａ間の間隔ｔが変化することがあった。そのため、コンタクトピン３ａがＬＣＤ９０の端子の所定位置に接触することが不可能となり、正確な電気テストを行うことができないという問題があった。
【００９７】
そこで、第５実施形態では、図２３に示すように、前記樹脂フィルム２０１の上に金属フィルム５００を張り付け、湿度が変化してもコンタクトピン３ａ，３ａ間の間隔ｔの変化を少なくし、これにより、コンタクトピン３ａをＬＣＤ９０の端子の所定位置に確実に接触させることとした。
【００９８】
すなわち、各コンタクトピン３ａの位置ずれが生じ難くなり、先端がＬＣＤ９０の端子に正確かつ高精度に当接させられる。したがって、ＬＣＤ９０の端子以外の場所に、高硬度のＮｉ−Ｍｎ合金で形成されたコンタクトピン３ａが当接することによって生じる損傷等を防ぐことができる。
なお、金属フィルム５００は、Ｎｉ、Ｎｉ合金、ＣｕまたはＣｕ合金のうちいずれかのものが好ましい。
【００９９】
さらに、該金属フィルム５００は、グラウンドとして用いることができ、それにより、プローブ装置１００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という作用効果を得ることができる。
【０１００】
次に、図２４を参照して、第６実施形態について説明する。
すなわち、上記第５実施形態のように、樹脂フィルム２０１の上に金属フィルム５００を張り付けると共に、上記第３実施形態のように強弾性フィルム４００を使用したものであり、これにより、コンタクトピン３ａ先端の湾曲によらず均一な接触圧が得られると共に、コンタクトピン３ａ，３ａ間の間隔ｔの変化を最小限に抑えて電気テストを正確に行えるものである。
【０１０１】
次に、図２５および図２６を参照して、第７実施形態について説明する。
図２５に示すように、樹脂フィルム２０１の上に張り付けられた金属フィルム５００の上にさらに第二の樹脂フィルム２０２を張り付ける構成を採用し、図２６に示すように、この第二の樹脂フィルム２０２の上に強弾性フィルム４００を設けたものである。
【０１０２】
ここで、上記第６実施形態と異なり、第二の樹脂フィルム２０２を設けたのは、後端部の金属フィルム５００の上方に配されたＴＡＢＩＣ３００の端子が金属フィルム５００と直接接触することで生じるショートを防ぐという理由によるものである。
また、樹脂フィルム２０１の上に金属フィルム５００が張り付けられて設けられているだけでは、大気中で露出状態の金属フィルム５００の酸化が進行してしまうため、第二の樹脂フィルム２０２で金属フィルム５００を被覆することによってその酸化を防止するためでもある。
【０１０３】
次に、図２７および図２８を参照して、第８実施形態について説明する。
上記第４、第６および第７実施形態では、使用中は、強弾性フィルム４００がコンタクトピン３ａに押圧接触しており、繰り返しの使用により強弾性フィルム４００とコンタクトピン３ａの摩擦が繰り返され、これによる歪みが蓄積されると、コンタクトピン３ａが左右に曲がり、接触点がずれることがあった。
【０１０４】
そこで、第８実施形態では、図２７に示すように、前記樹脂フィルム２０１を従来よりも幅広なフィルム２０１ａとするとともに、コンタクトピン３ａの金属フィルム５００からの突出長さをＸ１、幅広樹脂フィルム２０１ａの金属フィルム５００からの突出長さをＸ２とすると、Ｘ１＞Ｘ２とする構成を採用した。
そして、図２８に示すように、前記強弾性フィルム４００を幅広樹脂フィルム２０１ａよりも短く突出するように重ねて使用すると、強弾性フィルム４００は、柔らかい幅広樹脂フィルム２０１ａに接触し、コンタクトピン３ａとは直接接触しないため、コンタクトピン３ａが左右に曲がることが防止できる。
【０１０５】
さらに、上記第８実施形態におけるＬＣＤ用プローブ装置１００では、幅広樹脂フィルム２０１ａが強弾性フィルム４００よりも先端側に長く形成されて強弾性フィルム４００がコンタクトピン３ａを押圧するときに緩衝材となるため、繰り返し使用しても、強弾性フィルム４００との摩擦によりコンタクトピン３ａが歪んで湾曲すること等がなく、ＬＣＤ９０の端子に対して安定した接触を保つことができる。
【０１０６】
次に、図２９および図３０を参照して、第９実施形態について説明する。
金属フィルム５００の上に第二の樹脂フィルム２０２を張り付け、コンタクトピン３ａの金属フィルム５００からの突出長さをＸ１、幅広樹脂フィルム２０１ａの金属フィルム５００からの突出長さをＸ２とすると、Ｘ１＞Ｘ２の関係になるように構成する。
そして、図３０に示すように、第二の樹脂フィルム２０２の上に設ける強弾性フィルム４００は、幅広樹脂フィルム２０１ａよりも短く突出するように重ねて配されている。
【０１０７】
上記第９実施形態におけるＬＣＤ用プローブ装置１００では、第３〜８実施形態におけるそれぞれの作用効果、すなわちコンタクトピン３ａの高硬度化および屈曲部分の靱性向上、接触圧の均一化、位置ずれの抑制、接触圧の安定化および金属フィルムによるショート防止等の作用効果が得られる。
【０１０８】
なお、第３〜第９実施形態におけるコンタクトプローブを、チップキャリアやＩＣプローブ用のプローブ装置に採用しても構わない。この場合、組み込まれる各プローブ装置に対応して、コンタクトプローブの形状、配線、コンタクトピンのピッチや配置、折曲の角度等が設定される。
【０１０９】
次に、図３１から図３４を参照して、第１０実施形態について説明する。
第１０実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態におけるプローブ装置１０ではＩＣチップＩがコンタクトプローブ１の下方に位置されているのに対し、第１０実施形態におけるプローブ装置７００では、ＩＣチップＩはコンタクトプローブ７０１の上方に位置される点である。
【０１１０】
すなわち、プローブ装置７００は、図３１から図３３に示すように、フレーム本体７１１と、フレーム本体７１１の内側に固定され中央に矩形状の開口部と該開口部周囲に上方に傾斜する傾斜面が形成された位置決め板７１２と、該位置決め板７１２上に配されるコンタクトプローブ７０１と、該コンタクトプローブ７０１を上から押さえて支持する上板（支持部材）７１３と、該上板７１３を上から付勢してフレーム本体７１１に固定するクランパ７１４とを備えている。
上記プローブ装置７００では、ＩＣチップＩはコンタクトプローブ７０１の上方、すなわち上方に折曲されたコンタクトピン３ａの先端と上板７１３との間に挟持状態に配されることとなる。
【０１１１】
また、第１実施形態におけるコンタクトプローブ１のパターン配線３およびコンタクトピン３ａは、樹脂フィルム２側に高マンガン合金層ＨＭが配されて構成されているのに対し、第１０実施形態におけるコンタクトプローブ７０１のパターン配線３およびコンタクトピン３ａは、樹脂フィルム２側に低マンガン合金層ＬＭが配されて構成されている点が異なっている。
【０１１２】
すなわち、コンタクトプローブ７０１の製造工程におけるメッキ処理工程で、まず、マンガン濃度が高く高硬度層となる高マンガン合金層ＨＭをベースメタル層の上にメッキ形成した後、続いて高マンガン合金層ＨＭより低いＭｎ濃度を有する高靱性層となる低マンガン合金層ＬＭを形成している。
なお、第１実施形態と同様に、コンタクトプローブ７０１における低マンガン合金層ＬＭは、厚さ方向でＭｎ濃度が高マンガン合金層ＨＭに向けて漸次高く設定されている。
【０１１３】
また、前記コンタクトピン３ａは、図３３および図３４に示すように、その先端から所定長さの途中位置Ｖにて樹脂フィルム２側と反対側（ＩＣチップＩ側）に向けて、すなわち低マンガン合金層ＬＭ側を外側にして折曲されている。
【０１１４】
なお、上記各実施形態では、それぞれ次のように設定される。
（１）上記各実施形態のコンタクトピン３ａの先端部は、図３５に示すように、ＩＣチップＩのパッドＰ（測定対象物）に接触したときにその接触面Ｐａとの角度αが６０゜以上９０゜未満となるように構成され、該コンタクトピン３ａの基端部は、前記接触面Ｐａとの角度βが０゜以上３０゜以下となるように構成されている。
【０１１５】
前記コンタクトピン３ａの作製に際しては、マスクに微細なパターンを所望の形状通りに形成することが困難であることから、図７に示すように、該パターンの端部に相当する、コンタクトピン３ａの先端部は、凸曲面となる。そのため、コンタクトピン３ａは、パッドＰに対して、前記凸曲面の下側でほぼ点接触し、よって、接触時の局部的針圧が大となることから、ほぼ平面でパッドに接触する従来のタングステン針に比べて、パッドＰの下地まで削り易い傾向にあった。
【０１１６】
そこで、上記各実施形態では、前述したように、コンタクトピン３ａを、図３５に示すように、その途中位置Ｖにて折曲し、コンタクトピン３ａの先端部と基端部とで接触面Ｐａに対する角度α，βを変えている。これにより、前記角度β、すなわち、樹脂フィルム２の接触面Ｐａに対する角度を大きくすることなく、前記角度α（接触角）を大きく設定することが可能となり、このことから、スクラブ距離が過度に大きくなることがなく、かつ、プローブ装置の高さを大きくすることなく、スクラブ時にパッドＰの下地が傷つくのを防止することができる。
【０１１７】
特に、前記角度αが６０゜以上確保されているため、パッドＰの下地まで傷つけることがない。一方、この角度αを９０゜未満としたのは、９０゜もしくはそれ以上であると、スクラブ時にパッドＰの皮膜が良好に擦り取れず、十分な導電性が確保されないことから、テスト時に接触不良を起こすからである。
【０１１８】
また、前記角度βが３０゜以下とされているため、スクラブ距離が過度に長くなることがなく、スクラブ時にコンタクトピン３ａ先端がパッドＰからはみ出ることもない。一方、この角度βを０゜以上としたのは、それに満たない場合、スクラブ時に十分なオーバードライブ量（図３５における矢印Ｚ）がとれないためである。
なお、前記スクラブ距離については、オーバードライブ時に、コンタクトピン３ａが撓んだり、あるいは、該コンタクトピン３ａの先端部が接触面Ｐａとの摩擦により引っかかったりすることにより、計算値よりも若干小さくなることが分かっている。
【０１１９】
（２）各実施形態では、コンタクトピン３ａを図３５に示すように折曲することでその先端部に、折曲されていないコンタクトピンに比べて、接触面Ｐａに対する平行度の高い面３ｃが形成される。従来より、コンタクトピンとパッドとの位置合わせを行うに際しては、特に第２実施形態では、コンタクトピンに向けて下方から光を照射し、コンタクトピンに当たって反射してくる光を検知することにより、コンタクトピンの位置を認識する方法が用いられるが、上述したように、光が照射される方向に対して、より垂直度の高い面３ｃが形成されるため、十分な量の光が反射し、位置検出が容易である。
【０１２０】
（３）各実施形態では、コンタクトピン３ａの途中位置Ｖから先端部までの長さＬが２．０ｍｍ以下とされているため、オーバードライブ時に、その長さＬの部分の撓み量を少なく抑えることができ、これにより、パッドＰに対する接触針圧をほぼ一定とすることで、良好なスクラブが行われる。さらに、この長さＬが０．１ｍｍ以上とされているため、スクラブ時に削り取られた皮膜やその他ゴミ等が、コンタクトピン３ａの途中位置Ｖの内面側に付着等することがない。
【０１２１】
（４）各実施形態では、コンタクトピン３ａの折曲された先端部に研磨が施されるため、折曲により仮にコンタクトピン３ａの長さ（高さ）に不揃いが生じたとしても、研磨により均一化され、コンタクトピン３ａの先端部の平坦度（プラナリティー）が向上すると共に接触抵抗を少なくすることができる。
【０１２２】
（５）各実施形態のプローブ装置では、樹脂フィルム２の先端側を支持する当接面（例えば、図１２におけるマウンティングベース３０の下面）の傾斜角が、前記角度βに等しく設定されているため、樹脂フィルム２の先端から該樹脂フィルム２の面に沿って突出するコンタクトピン３ａの基端部は、前記接触面Ｐａとの角度を前記βの値に安定して保つことができる。これにより、プローブ装置を接触面Ｐａに対して垂直に下降させるだけで、スクラブ時に前記角度αおよびβを前記所定の値にすることができる。
【０１２３】
なお、本発明は、次のような実施形態をも含むものである。
（１）低マンガン合金層ＬＭのＭｎ濃度を勾配させて形成したが、高マンガン合金層ＨＭより低いＭｎ濃度であれば、勾配濃度に設定しなくても構わない。例えば、低マンガン合金層ＬＭのＭｎ濃度を一定のものとしてもよい。しかしながら、前述したように、低マンガン合金層ＬＭのＭｎ濃度を勾配させることによって、高マンガン合金層ＨＭとの界面における応力集中、硬度および靱性の急峻な変化を緩和できる利点がある。
【０１２４】
（２）低マンガン合金層ＬＭを樹脂フィルム側かその反対側のいずれか一方に形成したが、高マンガン合金層を挟んで両側に低マンガン合金層を形成した３層構造としても構わない。この場合、どちらの低マンガン合金層側を外側にして折曲してもよく、プローブ装置へ組み込む際の自由度が向上する。
【０１２５】
【実施例】
上記各実施形態におけるコンタクトプローブのパターン配線およびコンタクトピンを形成する電解メッキ工程において、そのメッキ条件は、以下の試験結果に基づいて求めた。
【０１２６】
ＭｎをＮｉに含有させるためのメッキ液は、スルファミン酸Ｎｉ浴にスルファミン酸Ｍｎを添加したものであり、Ｎｉメッキ膜中に含有されるＭｎ量は、メッキ液中のＭｎ量およびメッキする際の電流密度に左右されるため、高マンガン合金層ＨＭについては以下の条件でメッキ処理を施した。
Ｍｎ量：２０〜３５ｇ／ｌ
電流密度：１〜１０Ａ／ｄｍ2
【０１２７】
高マンガン合金層ＨＭのメッキ条件を、上記範囲内に設定した理由は、Ｍｎ量が２０ｇ／ｌ未満および電流密度１Ａ／ｄｍ2未満では、皮膜中のＭｎ濃度が少なく所望の硬度を得ることができず、３５ｇ／ｌおよび１０Ａ／ｄｍ2を越えるとＭｎ濃度が増大し、メッキ皮膜の応力増大および皮膜自身が非常に脆くなるためである。
【０１２８】
なお、スルファミン酸に限らず硫酸Ｎｉ浴をベースにしたものでメッキ処理を施しても構わないが、スルファミン酸Ｎｉ浴によるメッキ処理では、硫酸Ｎｉ浴に比べて応力が低減されるという効果がある。
以下の表１に、Ｍｎ量を一定（３０ｇ／ｌ）とした場合において、電流密度を変えた際のＭｎ濃度および熱処理前後の硬度の実験結果を示す。また、Ｍｎ濃度と硬度との関係を図３６に示す。
【０１２９】
【表１】
【０１３０】
また、第１実施形態におけるコンタクトプローブの高靱性層形成工程では、電着初期から電流密度を漸次上げ、低マンガン合金層ＬＭの電着終期には３Ａ／ｄｍ2となるように設定し、図３７に示すように、Ｍｎの勾配濃度を有する低マンガン合金層ＬＭを形成した。さらに、高硬度層形成工程では、高靱性層形成工程に引き続いて３Ａ／ｄｍ2一定の電流密度により、Ｍｎ濃度が０．４重量％の高マンガン合金層ＨＭを形成した。
【０１３１】
なお、コンタクトピンを高マンガン合金層のみ及び低マンガン合金層のみの単一濃度で構成した場合と、高マンガン合金層（高硬度層）と低マンガン合金層（高靱性層）の二層構造で構成した場合における靱性についての比較データを表２に示す。
なお、表２は、試作されたコンタクトピンの９０度曲げ試験を行ったものであり、コンタクトピンを９０度曲げた後、元に戻す作業を１サイクルとして、ピンが破断するのに要したサイクル数を示したものである。
表２からも分かるように、低マンガン合金層は、高マンガン合金層に比べて優れた靱性を備え、二層構造を採用したものは、低マンガン合金層単層のものと同様の高靱性を有している。
【０１３２】
【表２】
【０１３３】
さらに、焼鈍工程の条件としては、加熱温度が４００〜７００℃、加熱時間が１〜５時間の範囲内とすることにより、焼鈍しない低マンガン合金層ＬＭの伸び率が約２〜３％程度であったのに対し、上記条件で焼鈍した低マンガン合金層ＬＭの伸び率が約５％以上となった。
ここで、加熱温度を４００℃以上にしたのは、４００℃未満では、低マンガン合金層ＬＭを焼鈍できないためであり、また７００℃以下にしたのは、７００℃を越えると高マンガン合金層ＨＭも同時に焼鈍され、硬度が低下してしまうためである。
なお、表３は、加熱時間を２時間に固定して焼鈍の熱処理条件を変えたときの伸び率を測定した試験の結果、すなわち電流密度、Ｍｎ濃度、硬度、伸びおよび加熱温度との関係を示したものである。
【０１３４】
【表３】
【０１３５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
（１）請求項１記載のコンタクトプローブによれば、高マンガン合金層がマンガン濃度０．０５重量％以上のＮｉ−Ｍｎ合金であるので、常温および高温加熱後でもＨｖ３５０以上の高硬度を得ることができるとともに、コンタクトピンが高マンガン合金層より低いマンガン濃度の低マンガン合金層側を外側にして折曲されているので、高マンガン合金層単層で形成された場合に比べて屈曲部分の外側の靱性を高くすることができる。
したがって、コンタクトピン全体として、高耐熱性および高硬度を備えるとともに、屈曲部分外側に亀裂等が生じ難く、長期に亙る繰り返し使用にも十分耐え得る高い信頼性を有することができる。
【０１３６】
（２）請求項２記載のコンタクトプローブによれば、高マンガン合金層のＭｎ濃度を１．５重量％以下に設定することにより、屈曲部分の内側に位置する高マンガン合金層自体にもコンタクトプローブとして適度な靱性および硬度を与えることができる。
【０１３７】
（３）請求項３記載のコンタクトプローブによれば、低マンガン合金層のＭｎ濃度が漸次高く設定されているので、高マンガン合金層との界面における硬度および靱性の急峻な変化を緩和することができる。
したがって、両層の熱膨張係数の相違により発生するコンタクトピンの反りを大幅に軽減することができ、測定時の温度変化による反りを抑制して安定した接触圧等を維持することができる。
【０１３８】
（４）請求項４記載のコンタクトプローブによれば、低マンガン合金層が焼鈍されているので、低マンガン合金層が軟化され靱性がさらに向上されていることにより、屈曲部分外側に亀裂等がより生じ難く、さらに高い信頼性を有することができる。
【０１３９】
（５）請求項５記載のコンタクトプローブによれば、前記フィルムが、例えば水分を吸収して伸張し易い樹脂フィルム等であっても、該フィルムには、金属フィルムが直接張り付けられて設けられているため、該金属フィルムによって前記フィルムの伸びが抑制され、各コンタクトピンの間隔にずれが生じ難くなり、コンタクトピンを測定対象物に正確かつ高精度に当接させることができる。したがって、測定対象物であるＩＣチップやＬＣＤ等の端子以外の場所に、高硬度のＮｉ−Ｍｎ合金で形成されたコンタクトピンが当接することによって生じる損傷等を防ぐことができる。
さらに、本コンタクトプローブでは、前記金属フィルムをグラウンドとして用いることにより、コンタクトピン先の近くまで基板配線側との特性インピーダンスのずれを最小限に抑えることができ、反射雑音による誤動作を抑えることができる。
【０１４０】
（６）請求項６記載のコンタクトプローブによれば、前記金属フィルムに第二のフィルムが直接張り付けられて設けられているため、金属フィルムの上方に配された前記配線用基板の基板側パターン配線や他の配線が金属フィルムと直接接触しないのでショートを防ぐことができる。また、第二のフィルムが金属フィルムを被覆してその酸化を防止することができる。
【０１４１】
（７）請求項７記載のプローブ装置によれば、強弾性フィルムがコンタクトピンの先端側を上方から押さえるため、ピン先端が上方に湾曲したものが存在しても、高硬度のＮｉ−Ｍｎ合金で形成された各ピンに均一な接触圧が得られる。すなわち、測定対象物にコンタクトピンを確実に当接させることができるところから、接触不良による測定ミスをなくすことができる。
【０１４２】
（８）請求項８記載のプローブ装置によれば、前記フィルムが前記強弾性フィルムよりも先端側に長く形成されて該強弾性フィルムがコンタクトピンを押圧するときに緩衝材となるため、強弾性フィルムとの摩擦によりコンタクトピンが歪んで湾曲すること等がなく、測定対象物に対して安定した接触を保つことができる。
したがって、高硬度のＮｉ−Ｍｎ合金で形成された先端部の接触圧が、長期に亙って均一に得られる。
【０１４３】
（９）請求項９記載のコンタクトプローブの製造方法では、高硬度層形成工程および高靱性層形成工程によって高マンガン合金層および低マンガン合金層の二層構造が形成され、コンタクトピン折曲工程で高マンガン合金層より靱性が高い低マンガン合金層側を外側にして折曲させるので、折曲時に最も伸ばされる屈曲部分の外側が高靱性層となることから、折曲による応力を緩和することができるとともに亀裂等の発生を抑制することができる。
したがって、屈曲部分の亀裂や破断等による折曲不良が大幅に減少し、製造歩留まりが向上するとともに、折曲時の応力が緩和されるので、折曲ばらつきが少なくなり、高精度の成形が可能となる。
【０１４４】
（１０）請求項１０記載のコンタクトプローブの製造方法では、高靱性層形成工程において、低マンガン合金層の厚さ方向でそのマンガン濃度が高マンガン合金層に向けて漸次高く形成されるので、高マンガン合金層と低マンガン合金層とのＭｎ濃度の差が徐々に小さくされる。
したがって、両層界面におけるＭｎ濃度の急峻な変化が緩和され、上記界面におけるメッキ時の応力集中を抑制することができ、上記界面における応力によって生じるコンタクトピンの湾曲等を抑制することができる。
【０１４５】
（１１）請求項１１記載のコンタクトプローブの製造方法では、焼鈍工程で低マンガン合金層を焼鈍するので、低マンガン合金層が軟化され靱性をさらに向上させることができる。
【０１４６】
（１２）請求項１２記載のコンタクトプローブの製造方法では、焼鈍工程において、高マンガン合金層が焼鈍される温度および時間より低い加熱温度および短い加熱時間で低マンガン合金層が焼鈍されるので、高マンガン合金層の硬度を維持したまま、低マンガン合金層のみを選択的に軟化させて靱性をさらに向上させることができる。
したがって、コンタクトピン全体としての硬度を維持するとともに、さらに靱性を高めてより信頼性の高いコンタクトプローブを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るコンタクトプローブの第１実施形態を示す拡大模式図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 本発明に係るコンタクトプローブの第１実施形態における製造方法を工程順に示す要部断面図である。
【図４】 本発明に係るコンタクトプローブの第１実施形態におけるプローブ装置（チップキャリア）の分解斜視図である。
【図５】 本発明に係るコンタクトプローブの第１実施形態におけるプローブ装置（チップキャリア）の外観斜視図である。
【図６】 図５の要部が拡大されたＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】 本発明に係るコンタクトプローブの第２実施形態を示す要部斜視図である。
【図８】 本発明に係るコンタクトプローブの第２実施形態を示す平面図である。
【図９】 図８のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１０】 本発明に係るコンタクトプローブの第２実施形態を組み込んだプローブ装置の一例を示す分解斜視図である。
【図１１】 本発明に係るコンタクトプローブの第２実施形態を組み込んだプローブ装置の一例を示す要部斜視図である。
【図１２】 図１１のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１３】 本発明に係るプローブ装置の第３実施形態におけるコンタクトプローブを示す斜視図である。
【図１４】 図１３のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１５】 本発明に係るプローブ装置の第３実施形態におけるコンタクトプローブ挟持体を示す分解斜視図である。
【図１６】 本発明に係るプローブ装置の第３実施形態を示す斜視図である。
【図１７】 本発明に係るプローブ装置の第３実施形態におけるコンタクトプローブ挟持体を示す斜視図である。
【図１８】 図１６のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１９】 本発明に係るプローブ装置の第４実施形態に関してコンタクトプローブの従来の欠点を示す側面図である。
【図２０】 本発明に係るプローブ装置の第４実施形態に関してプローブ装置の従来の欠点を示す側面図である。
【図２１】 本発明に係るプローブ装置の第５実施形態におけるコンタクトプローブ挟持体に組み込まれたコンタクトプローブを示す側面図である。
【図２２】 本発明に係るコンタクトプローブの第５実施形態に関して図１３のＤ方向矢視図である。
【図２３】 本発明に係るコンタクトプローブの第５実施形態を示す側面図である。
【図２４】 本発明に係るプローブ装置の第６実施形態におけるコンタクトプローブ挟持体に組み込まれたコンタクトプローブを示す側面図である。
【図２５】 本発明に係るプローブ装置の第７実施形態におけるコンタクトプローブを示す側面図である。
【図２６】 本発明に係るプローブ装置の第７実施形態におけるコンタクトプローブ挟持体に組み込まれたコンタクトプローブを示す側面図である。
【図２７】 本発明に係るプローブ装置の第８実施形態におけるコンタクトプローブを示す側面図である。
【図２８】 本発明に係るプローブ装置の第８実施形態におけるコンタクトプローブ挟持体に組み込まれたコンタクトプローブを示す側面図である。
【図２９】 本発明に係るプローブ装置の第９実施形態におけるコンタクトプローブを示す側面図である。
【図３０】 本発明に係るプローブ装置の第９実施形態におけるコンタクトプローブ挟持体に組み込まれたコンタクトプローブを示す側面図である。
【図３１】 本発明に係るコンタクトプローブの第１０実施形態におけるプローブ装置（チップキャリア）の分解斜視図である。
【図３２】 本発明に係るコンタクトプローブの第１０実施形態におけるプローブ装置（チップキャリア）の外観斜視図である。
【図３３】 図３２の要部が拡大されたＧ−Ｇ線断面図である。
【図３４】 本発明に係るコンタクトプローブの第１０実施形態におけるコンタクトピンの拡大断面図である。
【図３５】 本発明に係るコンタクトプローブの第１０実施形態におけるコンタクトピンの拡大側面図である。
【図３６】 本発明に係るコンタクトプローブの先端部におけるＭｎ濃度と硬度との関係を示すグラフである。
【図３７】 本発明に係るコンタクトプローブの製造方法におけるＮｉ−Ｍｎ合金層の厚さとＭｎ濃度との関係を概略的に示すグラフである。
【図３８】 本発明に係るコンタクトプローブの従来例を示す要部を拡大した断面図である。
【符号の説明】
１，１６，７０１ コンタクトプローブ
２ 樹脂フィルム
３ パターン配線
３ａ コンタクトピン
１０，７００ プローブ装置
１３，７１３ 上板
９０ ＬＣＤ（測定対象物）
１００ プローブ装置
１１０ コンタクトプローブ挟持体（支持部材）
２００ コンタクトプローブ
２０１ 樹脂フィルム
２０１ａ 樹脂フィルム（幅広樹脂フィルム）
２０２ 第二の樹脂フィルム
３００ ＴＡＢＩＣ（配線用基板）
３０１ 端子
４００ 強弾性フィルム
５００ 金属フィルム
ＡＵ Ａｕ層
Ｉ ＩＣチップ（測定対象物）
Ｎ Ｎｉ−Ｍｎ合金層
ＬＭ 低マンガン合金層
ＨＭ 高マンガン合金層
ＰＩ ポリイミド樹脂
Ｖ 途中位置
【発明の属する技術分野】
本発明は、プローブピンやソケットピン等として用いられ、プローブカードやテスト用ソケット等に組み込まれて半導体ＩＣチップや液晶デバイス等の各端子に接触して電気的なテストを行うコンタクトプローブおよびその製造方法と前記コンタクトプローブを備えた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７−８２０２７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部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】
上記のコンタクトプローブでは、テスト時において、所望の接触圧を得るためにコンタクトピンの押し付け量を増減させているが、大きな接触圧を得るためには大きな押し付け量が必要となる。
しかしながら、上記のコンタクトプローブは、パターン配線の先端部、すなわちコンタクトピンがＮｉ（ニッケル）で形成されているため、硬度がＨｖ３００程度しか得られず、硬度が低いために過度の接触圧が加わることによりコンタクトピンが湾曲・変形してしまうため、押し付け量に限界があり大きな接触圧が得られなかった。この結果、電気的測定に十分な接触圧が得られず、接触不良を起こす原因となっていた。
【０００５】
この対策として、Ｎｉをメッキ処理で形成する際に、サッカリン等の添加剤を投入する手段があるが、この場合、常温でＨｖ３５０以上の硬度を維持することが可能であるが、サッカリン等の添加剤にはＳ（硫黄）が含まれているために高温加熱、例えば３００℃で加熱すると、硬度がＨｖ２００以下にまで急激に低下してしまう不都合が生じる。このため、上記のコンタクトプローブを、高温下に置くことがある場合、特に、バーンインテスト用チップキャリア等に用いることができなかった。
【０００６】
そこで、硬度を向上させしかも耐熱性も兼ね備え、高温加熱後でも高硬度を安定して維持することができるニッケル−マンガン（Ｎｉ−Ｍｎ）合金製のコンタクトプローブが提案されている。
【０００７】
ところで、Ａｌ（アルミニウム）合金等で形成されるＩＣチップ等の各端子（パッド）は、その表面が空気中で酸化して、薄いアルミニウムの表面酸化膜で覆われた状態となっている。したがって、パッドの電気的テストを行うには、アルミニウムの表面酸化膜を剥離させ、内部のアルミニウムを露出させて、導電性確保する必要がある。
【０００８】
そこで、上記コンタクトプローブにおいては、コンタクトピンをパッドの表面に接触させつつ、オーバードライブをかける（コンタクトピンがパッドに接触してからさらに下方に向けて引き下げる）ことにより、コンタクトピンの先端でパッド表面のアルミニウムの表面酸化膜を擦り取り、内部のアルミニウムを露出させるようにしている。上述した作業は、スクラブ(scrub)と呼ばれ、電気的テストを確実に行う上で重要とされる。
【０００９】
上記コンタクトピンにおいて、スクラブ時にパッドの下地が傷つくのを防止するためには、コンタクトピンのパッドに対する接触角を十分な大きさまで確保することが必要とされる。その理由は、接触角が小さいと、表面のアルミニウムの排斥量が著しく大きくなり、パッド下地にまで影響を及ぼすという理由からである。
【００１０】
この対策として、図３８に示すように、コンタクトピン６００の途中位置Ｖにて折曲させたコンタクトプローブ６０１が提案されている。
このコンタクトプローブ６０１では、コンタクトピン６００の先端部と基端部とで測定対象物（パッド）に対する角度を変えることができ、コンタクトピン６００の基端部のパッドに対する角度、すなわち、フィルム６０２のパッドに対する角度を大きくすることなく、コンタクトピン６００の先端部とパッドの角度（接触角）を大きくすることが可能となる。すなわち、このコンタクトプローブ６０１では、スクラブ距離が過度に大きくなることがなく、かつ、プローブ装置の高さを大きくすることなく、スクラブ時にパッドの下地が傷つくことを防止することができるという利点がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記折曲されたコンタクトピン６００を有するコンタクトプローブ６０１は、上述したＮｉ−Ｍｎ合金製のコンタクトピンを採用した場合に、図３８に示すように、該コンタクトピン６００をその途中位置Ｖにて折曲して作製すると、屈曲部分の外側に亀裂や破断等が生じる場合があった。また、折曲時に亀裂等が生じていなくても、繰り返しの使用により屈曲部分の外側に亀裂等が発生するおそれがあった。
この原因は、上記Ｎｉ−Ｍｎ合金製のコンタクトプローブにおいて、硬度を向上させるためにＭｎを一定濃度以上含有させなければならないが、この場合にコンタクトピンにおける靱性が低下してしまい、折曲時に屈曲部分の外側が最も伸ばされるために亀裂等が生じてしまうためである。
【００１２】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、高硬度が得られるとともに折曲における靱性に優れ、屈曲部分の亀裂等を抑制するコンタクトプローブおよびその製造方法と前記コンタクトプローブを備えたプローブ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、請求項１記載のコンタクトプローブでは、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るコンタクトプローブであって、少なくとも前記コンタクトピンは、ニッケル−マンガン合金で形成されるとともに、マンガン濃度が０．０５重量％以上に設定された高マンガン合金層と、該高マンガン合金層より低いマンガン濃度に設定された低マンガン合金層とを具備してなり、その途中位置にて前記低マンガン合金層側を外側にして折曲されている技術が採用される。
【００１４】
このコンタクトプローブでは、高マンガン合金層がマンガン濃度０．０５重量％以上のＮｉ−Ｍｎ合金であるので、常温および高温加熱後、すなわち５００℃で加熱した後でもＨｖ３５０以上の高硬度が得られる。
さらに、高マンガン合金層より低いマンガン濃度のＮｉ−Ｍｎ合金で形成されている低マンガン合金層側を外側にして折曲されているので、高マンガン合金層単層で形成された場合に比べて屈曲部分の外側の靱性が高くなり、折曲時および繰り返しの使用においても屈曲部分の外側の亀裂等の発生が抑制される。
【００１５】
請求項２記載のコンタクトプローブでは、請求項１記載のコンタクトプローブにおいて、前記高マンガン合金層は、マンガン濃度が１．５重量％以下に設定されている。
【００１６】
このコンタクトプローブでは、Ｍｎ濃度が１．５重量％を越えると、コンタクトピンの応力が増大してしまい湾曲するおそれがあるとともに、非常に脆く靱性が大幅に低下してしまう。したがって、上記範囲内に高マンガン合金層のＭｎ濃度を設定することにより、屈曲部分の内側に位置する高マンガン合金層自体にもコンタクトプローブとして適度な靱性および硬度が与えられる。
【００１７】
請求項３記載のコンタクトプローブでは、請求項１または２記載のコンタクトプローブにおいて、前記低マンガン合金層は、厚さ方向でマンガン濃度が前記高マンガン合金層に向けて漸次高く設定されている技術が採用される。
【００１８】
このコンタクトプローブでは、低マンガン合金層のＭｎ濃度が漸次高く設定されているので、低マンガン合金層の厚さ方向においてＭｎ濃度が勾配し、高マンガン合金層と低マンガン合金層とのＭｎ濃度の差を徐々に少なくして、両層界面における硬度および靱性の急峻な変化が緩和される。したがって、両層の熱膨張係数の相違により発生するコンタクトピンの反りが大幅に軽減される。
【００１９】
請求項４記載のコンタクトプローブでは、請求項１から３いずれかに記載のコンタクトプローブにおいて、前記低マンガン合金層は、焼鈍されている技術が採用される。
【００２０】
このコンタクトプローブでは、低マンガン合金層が焼鈍されているので、低マンガン合金層が軟化され靱性がさらに向上する。
【００２１】
請求項５記載のコンタクトプローブでは、請求項１から４のいずれかに記載のコンタクトプローブにおいて、前記フィルムには、金属フィルムが直接張り付けられて設けられている技術が採用される。
【００２２】
このコンタクトプローブでは、前記フィルムが、例えば水分を吸収して伸張し易い樹脂フィルム等であっても、該フィルムには、金属フィルムが直接張り付けられて設けられているため、該金属フィルムによって前記フィルムの伸びが抑制される。すなわち、各コンタクトピンの間隔にずれが生じ難くなり、先端部が測定対象物に正確かつ高精度に当接させられる。したがって、測定対象物であるＩＣチップやＬＣＤ等の端子以外の場所に、高硬度のＮｉ−Ｍｎ合金で形成された先端部が当接することによって生じる損傷等を防ぐことができる。
さらに、該金属フィルムは、グラウンドとして用いることができ、それにより、コンタクトプローブ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。すなわち、プローバーと呼ばれるテスターからの伝送線路の途中で基板配線側とコンタクトピンとの間の特性インピーダンスが合わないと反射雑音が生じ、その場合、特性インピーダンスの異なる伝送線路が長ければ長いほど大きな反射雑音が生じるという問題がある。反射雑音は信号歪となり、高周波になると誤動作の原因になり易い。本コンタクトプローブでは、前記金属フィルムをグラウンドとして用いることにより、コンタクトピン先の近くまで基板配線側との特性インピーダンスのずれを最小限に抑えることができ、反射雑音による誤動作を抑えることができる。
【００２３】
請求項６記載のコンタクトプローブでは、請求項５記載のコンタクトプローブにおいて、前記金属フィルムには、第二のフィルムが直接張り付けられて設けられている技術が採用される。
【００２４】
このコンタクトプローブでは、前記金属フィルムに第二のフィルムが直接張り付けられて設けられているため、配線用基板が金属フィルムの上方に配される場合には、配線用基板の基板側パターン配線や他の配線が金属フィルムと直接接触しないのでショートを防ぐことができる。また、樹脂フィルムの上に金属フィルムが張り付けられて設けられているだけでは、金属フィルムが露出しているため、大気中で酸化が進行してしまうが、本発明では、第二のフィルムが金属フィルムを被覆してその酸化を防止する。
【００２５】
請求項７記載のプローブ装置では、請求項１から６のいずれかに記載のコンタクトプローブと、前記フィルム上に配されて該フィルムから前記コンタクトピンよりも短く突出する強弾性フィルムと、該強弾性フィルムと前記コンタクトプローブとを支持する支持部材とを備えている技術が採用される。
【００２６】
このプローブ装置では、前記強弾性フィルムが設けられ、該強弾性フィルムがコンタクトピンの先端側を上方から押さえるため、ピン先端が上方に湾曲したものが存在しても、Ｎｉ−Ｍｎ合金で形成された各ピンに均一な接触圧が得られる。すなわち、測定対象物に先端部を確実に当接させることができるところから、接触不良による測定ミスをさらに低減することができる。
【００２７】
請求項８記載のプローブ装置では、請求項７記載のプローブ装置において、前記フィルムは、前記強弾性フィルムが前記コンタクトピンを押圧するときに緩衝材となるように前記強弾性フィルムよりも先端側に長く形成されている技術が採用される。
【００２８】
このプローブ装置では、前記フィルムが前記強弾性フィルムよりも先端側に長く形成されて該強弾性フィルムがコンタクトピンを押圧するときに緩衝材となるため、繰り返し使用しても、強弾性フィルムとの摩擦によりコンタクトピンが歪んで湾曲すること等がなく、測定対象物に対して安定した接触を保つことができる。したがって、高硬度のＮｉ−Ｍｎ合金で形成された先端部の接触圧が、長期に亙って均一に得られる。
【００２９】
請求項９記載のコンタクトプローブの製造方法では、フィルム上に複数のパターン配線を形成しこれらのパターン配線の各先端を前記フィルムから突出状態に配してコンタクトピンとするコンタクトプローブの製造方法であって、基板層の上に前記コンタクトピンの材質に被着または結合する材質の第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、前記第１の金属層の上にマスクを施してマスクされていない部分に、前記コンタクトピンに供される第２の金属層をメッキ処理によりニッケル−マンガン合金で形成するメッキ処理工程と、前記マスクを取り除いた第２の金属層の上に前記コンタクトピンに供される部分以外をカバーする前記フィルムを被着するフィルム被着工程と、前記フィルムと第２の金属層とからなる部分と、前記基板層と第１の金属層とからなる部分とを分離する分離工程と、前記コンタクトピンを、その途中位置で折曲させるコンタクトピン折曲工程とを備えてなり、前記メッキ処理工程は、マンガン濃度が０．０５重量％以上に設定された高マンガン合金層を形成する高硬度層形成工程と、前記高マンガン合金層より低いマンガン濃度に設定された低マンガン合金層を形成する高靱性層形成工程とを備え、前記コンタクトピン折曲工程は、前記低マンガン合金層側を外側にして折曲させる技術が採用される。
【００３０】
このコンタクトプローブの製造方法では、高硬度層形成工程および高靱性層形成工程によって高マンガン合金層および低マンガン合金層の二層構造が形成され、コンタクトピン折曲工程で高マンガン合金層より靱性が高い低マンガン合金層側を外側にして折曲させるので、折曲時に最も伸ばされる屈曲部分の外側が高靱性層となることから、折曲による応力が緩和されるとともに亀裂等の発生が抑制される。
【００３１】
請求項１０記載のコンタクトプローブの製造方法では、請求項９記載のコンタクトプローブの製造方法において、前記高靱性層形成工程は、前記低マンガン合金層をその厚さ方向でマンガン濃度が前記高マンガン合金層に向けて漸次高くなるように形成する技術が採用される。
【００３２】
このコンタクトプローブの製造方法では、高靱性層形成工程において、低マンガン合金層の厚さ方向でそのマンガン濃度が高マンガン合金層に向けて漸次高く形成されるので、低マンガン合金層の厚さ方向においてＭｎ濃度が勾配し、高マンガン合金層と低マンガン合金層とのＭｎ濃度の差が徐々に小さくされる。
すなわち、両層界面におけるＭｎ濃度の急峻な変化が緩和され、上記界面におけるメッキ時の応力集中が抑制される。したがって、上記界面における応力によって生じるコンタクトピンの湾曲等を抑制することができる。
【００３３】
請求項１１記載のコンタクトプローブの製造方法では、請求項９または１０記載のコンタクトプローブの製造方法において、前記高靱性層形成工程の後に、前記低マンガン合金層を焼鈍する焼鈍工程を備えている技術が採用される。
【００３４】
このコンタクトプローブの製造方法では、焼鈍工程で低マンガン合金層を焼鈍するので、低マンガン合金層が軟化され靱性がさらに向上する。
【００３５】
請求項１２記載のコンタクトプローブの製造方法では、請求項１１記載のコンタクトプローブの製造方法において、前記焼鈍工程は、前記高マンガン合金層が焼鈍される温度および時間より低い加熱温度および短い加熱時間で行う技術が採用される。
【００３６】
このコンタクトプローブの製造方法では、焼鈍工程において高マンガン合金層が焼鈍される温度および時間より低い加熱温度および短い加熱時間で低マンガン合金層が焼鈍されるので、低マンガン合金層のみが焼きなましされ、高マンガン合金層は焼きなましされない。
すなわち、高マンガン合金層の硬度が維持されたまま低マンガン合金層のみが軟化されて靱性がさらに向上する。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコンタクトプローブの第１実施形態を図１から図６を参照しながら説明する。
これらの図にあって、符号１はコンタクトプローブ、２は樹脂フィルム、３はパターン配線を示している。
【００３８】
本実施形態のコンタクトプローブ１は、図１および図２に示すように、ポリイミド樹脂フィルム２の片面に金属で形成されるパターン配線３を有する構造となっており、前記樹脂フィルム２の中央開口部Ｋに、前記樹脂フィルム２の端部（すなわち、中央開口部Ｋの各辺）から前記パターン配線３の先端部が突出してコンタクトピン３ａとされている。また、パターン配線３の後端部には、テスター側のコンタクトピンが接触される接触端子３ｂが形成されている。
【００３９】
前記パターン配線３は、Ｎｉ−Ｍｎ合金（第２の金属層）で形成され、また前記コンタクトピン３ａには、表面にＡｕが皮膜されて構成されている。
前記パターン配線３およびコンタクトピン３ａは、樹脂フィルム２側に配されＭｎ濃度が０．０５重量％から１．５重量％の範囲内に設定された高マンガン合金層ＨＭと、該高マンガン合金層ＨＭより低いＭｎ濃度に設定された低マンガン合金層ＬＭとから構成される２層構造を有する。
また、低マンガン合金層ＬＭは、厚さ方向でＭｎ濃度が高マンガン合金層ＨＭに向けて漸次高く設定されている。
さらに、コンタクトピン３ａは、低マンガン合金層ＬＭのみが焼鈍される加熱温度および加熱時間で焼きなましされている。
【００４０】
前記コンタクトピン３ａは、図２に示すように、その先端から所定長さの途中位置Ｖにて樹脂フィルム２側に向けて、すなわち低マンガン合金層ＬＭ側を外側にして折曲されている。
【００４１】
次に、図３を参照して、前記コンタクトプローブ１の作製工程について工程順に説明する。
【００４２】
〔ベースメタル層形成工程（第１の金属層形成工程）〕
まず、図３の（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）メッキによりベースメタル層（第１の金属層）６を形成する。
【００４３】
〔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７を形成した後、図３の（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３の（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（マスク）７に開口部７ａを形成する。
【００４４】
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、本願請求項にいう「マスク」に相当する。但し、本願請求項の「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３の（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。本願発明において、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。
【００４５】
〔メッキ処理工程〕
そして、図３の（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−Ｍｎ合金層（第２の金属層）Ｎを「高靱性層形成工程」および「高硬度層形成工程」に分けて電解メッキ処理により形成する。
【００４６】
＜高靱性層形成工程＞
まず、マンガン濃度が低く高靱性層となる低マンガン合金層ＬＭをベースメタル層６の上にメッキ形成する。このとき、Ｍｎを含有させるためにメッキ液の組成の例として、スルファミン酸Ｎｉ浴にスルファミン酸Ｍｎを添加したものを用い、メッキ液中のＭｎ量およびメッキする際の電流密度を制御して、次にメッキ形成する高マンガン合金層ＨＭより低いＭｎ濃度に設定する。
本実施形態では、電流密度を漸次高くして厚さ方向にＭｎ濃度が漸次高く勾配した低マンガン合金層ＬＭとした。
【００４７】
＜高硬度層形成工程＞
さらに、低マンガン合金層ＬＭ上にＭｎ濃度が０．０５重量％から１．５重量％の範囲内の高硬度層である高マンガン合金層ＨＭをメッキ形成して積層する。このとき、メッキ液中のＭｎ量およびメッキする際の電流密度を制御して、低マンガン合金層ＬＭより高いＭｎ濃度に設定する。
なお、低マンガン合金層ＬＭおよび高マンガン合金層ＨＭの厚さは、それぞれのＭｎ濃度、折曲させる位置および角度等によって適宜設定されるが、例えば、厚さ数十μｍの高マンガン合金層ＨＭに対して、低マンガン合金層ＬＭの厚さは数μｍから十数μｍ程度の範囲内に設定される。
【００４８】
上記メッキ処理の後、図３の（ｅ）に示すように、フォトレジスト層７を除去する。
【００４９】
〔焼鈍工程〕
この状態で、支持金属板５の上のベースメタル層６に形成された低マンガン合金層ＬＭおよび高マンガン合金層ＨＭを加熱炉に入れ、所定の加熱温度および加熱時間で焼きなましを行う。
このとき、高マンガン合金層ＨＭが焼きなましされる温度および時間より低い加熱温度および短い加熱時間で焼鈍を行う。
【００５０】
〔フィルム被着工程〕
次に、図３の（ｆ）に示すように、前記Ｎｉ−Ｍｎ合金層Ｎの上であって、図に示した前記パターン配線３の先端部、すなわちコンタクトピン３ａとなる部分以外に、前記樹脂フィルム２を接着剤２ａにより接着する。
この樹脂フィルム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た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−Ｍｎ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、Ｎｉ合金等でもよい。
【００５１】
〔分離工程〕
そして、図３の（ｇ）に示すように、樹脂フィルム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、Ｃｕエッチを経て、樹脂フィルム２にパターン配線３のみを接着させた状態とする。
【００５２】
〔金コーティング工程〕
そして、露出状態のパターン配線３に、図３の（ｈ）に示すように、Ａｕメッキを施し、表面にＡｕ層ＡＵを形成する。このとき、樹脂フィルム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ＡＵが形成される。
【００５３】
〔コンタクトピン折曲工程〕
上記工程後、精密金型を用いて前記低マンガン合金層ＬＭ側が外側になるように前記コンタクトピン３ａを一括して折り曲げ、図２に示すように、所定の角度を有するコンタクトピン３ａを形成する。
【００５４】
〔コンタクトピン研磨工程〕
コンタクトピン３ａを折曲した結果、コンタクトピン３ａの長さ（高さ）に不揃いが生じる場合には、研磨により均一化を図る。研磨方法としては、コンタクトピン３ａを固定した状態で、該コンタクトピン３ａの折曲された先端部にサンドペーパーを当接させ、その状態でサンドペーパーを回転させることにより行う。
【００５５】
以上の工程により、図１および図２に示すような、樹脂フィルム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。
【００５６】
このコンタクトプローブ１の製造方法では、高硬度層形成工程および高靱性層形成工程によって高マンガン合金層ＨＭおよび低マンガン合金層ＬＭの二層構造が形成され、コンタクトピン折曲工程で高マンガン合金層ＨＭより靱性が高い低マンガン合金層ＬＭ側を外側にして折曲させるので、折曲時に最も伸ばされる屈曲部分の外側が高靱性層となることから、折曲による応力が緩和されるとともに亀裂等の発生が抑制される。
【００５７】
また、コンタクトピン３ａは、Ｍｎ濃度が１．５重量％を越えると、コンタクトピン３ａの応力が増大してしまい湾曲するおそれがあるとともに、非常に脆く靱性が低下してしまうため、上記範囲内に高マンガン合金層ＨＭのＭｎ濃度を設定することにより、低マンガン合金層ＬＭのみで靱性を維持するだけでなく、高マンガン合金層ＨＭ自体にもコンタクトプローブとして適度な靱性および硬度が与えられる。
【００５８】
さらに、高靱性層形成工程において、低マンガン合金層ＬＭの厚さ方向でそのマンガン濃度が高マンガン合金層ＨＭに向けて漸次高く形成されるので、低マンガン合金層ＬＭの厚さ方向においてＭｎ濃度が勾配し、高マンガン合金層ＨＭと低マンガン合金層ＬＭとのＭｎ濃度の差が徐々に小さくされる。
すなわち、両層界面におけるＭｎ濃度の急峻な変化が緩和され、上記界面におけるメッキ時の応力集中が抑制される。したがって、上記界面における応力によって生じるコンタクトピン３ａの湾曲等を抑制することができる。
【００５９】
また、先にメッキ形成される低マンガン合金層ＬＭが高マンガン合金層ＨＭに比べてマンガン濃度が低く応力緩和層となるため、電着初期に発生する応力が低マンガン合金層ＬＭによって軽減される。したがって、皮膜の成長過程に応力が持ち越されて発生するＮｉ−Ｍｎ合金層Ｎ全体の湾曲、ベースメタル層６との剥離およびベースメタル層６の破れ等が抑制される効果もある。
【００６０】
さらに、焼鈍工程において、高マンガン合金層ＨＭが焼鈍される温度および時間より低い加熱温度および短い加熱時間で低マンガン合金層ＬＭが焼鈍されるので、低マンガン合金層ＬＭのみが焼きなましされ、高マンガン合金層ＨＭは焼きなましされない。
すなわち、高マンガン合金層ＨＭの硬度が維持されたまま低マンガン合金層ＬＭのみが軟化されて靱性がさらに向上する。
【００６１】
次に、前記コンタクトプローブ１を、バーンインテスト等に用いるプローブ装置、いわゆるチップキャリアに適用した場合の一例を、図４から図６を参照して説明する。
これらの図において、符号１０はプローブ装置、１１はフレーム本体、１２は位置決め板、１３は上板、１４はクランパ、１５は下板を示している。
なお、本発明に係るコンタクトプローブは、全体が柔軟で曲げやすいためプローブ装置に組み込む際にフレキシブル基板として機能する。
【００６２】
プローブ装置１０は、図４および図５に示すように、フレーム本体１１と、フレーム本体の内側に固定され中央に開口部が形成された位置決め板１２と、コンタクトプローブ１と、該コンタクトプローブ１を上から押さえて支持する上板（支持部材）１３と、該上板１３を上から付勢してフレーム本体１１に固定するクランパ１４とを備えている。
また、フレーム本体１１の下部には、ＩＣチップＩを載置して保持する下板１５がボルト１５ａによって取り付けられている。
【００６３】
コンタクトプローブ１の中央開口部Ｋおよびコンタクトピン３ａは、ＩＣチップＩの形状およびＩＣチップＩ上のコンタクトパッドの配置に対応して形成され、中央開口部Ｋからコンタクトピン３ａとＩＣチップＩのコンタクトパッドとの接触状態を監視できるようになっている。
なお、前記中央開口部Ｋの隅部に切込みを形成して、組み込み時に容易にコンタクトプローブ１が変形できるようにしても構わない。
【００６４】
また、コンタクトプローブ１の接触端子３ｂは、コンタクトピン３ａのピッチに比べて広く設定され、狭ピッチであるＩＣチップＩのコンタクトパッドと該コンタクトパッドに比べて広いピッチのテスター側コンタクトピンとの整合が容易に取れるようになっている。
【００６５】
なお、ＩＣチップＩの４辺全てにはコンタクトパッドが形成されておらず、一部の辺に配されている場合には、少なくとも前記一部の辺に対応する中央開口部Ｋの辺にのみコンタクトピン３ａを設ければよいが、ＩＣチップＩを安定して保持するためには、対向する２辺にコンタクトピン３ａを形成してＩＣチップＩの対向する両辺を押さえることが好ましい。
【００６６】
上記プローブ装置１０にＩＣチップＩを取り付ける手順について説明する。
〔仮組立工程〕
まず、位置決め板１２をフレーム本体１１の取付部上に載置し、この上にコンタクトプローブ１を中央開口部Ｋとフレーム本体１１の開口部とを合わせて配置する。
そして、中央開口部Ｋ上に同様に開口部を合わせて上板１３を載置し、その上からフレーム本体１１にクランパ１４を係止させる。該クランパ１４は、中央に屈曲部を有する一種の板バネであるため、上記係止状態で上板１３を押さえて固定する機能を有する。
【００６７】
上記組立状態では、中央に開口が設けられ、この部分にＩＣチップＩが取り付けられるので、取り付けられたＩＣチップＩが開口上方から観察可能とされている。
また、上板１３とクランパ１４とは平面上略長方形に形成され、図５に示すように、コンタクトプローブ１の接触端子３ｂが、それぞれの長辺側から外側に出るように組立される。
【００６８】
上板１３の下面は、開口近傍が所定の傾斜角で傾斜状態とされ、図６に示すように、コンタクトプローブ１のコンタクトピン３ａを所定角度で下向きに傾斜させる。
ＩＣチップＩは、配線側を上向きにして下板１５上に載置され、この状態で下板１５がフレーム本体１１に下方から仮止め状態とされる。
このとき、コンタクトプローブ１のコンタクトピン３ａ先端と下板１５上面との距離がＩＣチップＩの厚さより所定量小さく設定されているので、ＩＣチップＩはコンタクトピン３ａと下板１５とによって挟持される。
【００６９】
〔位置合わせ工程〕
さらに、開口上方からコンタクトピン３ａの先端に対するＩＣチップＩのコンタクトパッドの位置を観察しながら、位置決め板１２を動かしたりＩＣチップＩを針状治具等で動かすことによって調整し、対応するコンタクトピン３ａ先端とコンタクトパッドとが一致し接触するように微調整設定する。
【００７０】
なお、ＩＣチップＩのダイシング精度が高く、その外形とコンタクトパッドの位置が相対的に安定しているときには、位置決め板１２とコンタクトプローブ１との位置関係を予め調整しておいてから固定的に組み立てておくことにより、上記微調整をせずにコンタクトピン３ａとコンタクトパッドとを一致させることが可能となる。これによって、ＩＣチップＩの位置合わせ工程が不要となり、ＩＣチップＩの取り付け作業が効率的にかつ容易に行うことができる。
【００７１】
〔本固定工程〕
前記位置合わせ工程後、フレーム本体１１に下板１５を本格的に固定する。このとき、傾斜状態のコンタクトピン３ａに、いわゆるオーバードライブがかかり、所定の押圧力でコンタクトピン３ａ先端とコンタクトパッドとが接触して確実に電気的に結合される。この状態は、ＩＣチップＩが、いわゆるマルチチップモジュール等に実装された状態に酷似しており、ほぼ実装状態とされたＩＣチップＩの動作状態を高信頼性をもってテストすることができる。
【００７２】
このプローブ装置１０は、約１インチ角（約２．５ｃｍ角）の小さなチップキャリアであり、ダイナミックバーンインテスト等の高温加熱を伴う信頼性試験に好適なものである。
【００７３】
上記プローブ装置１０では、コンタクトプローブ１のコンタクトピン３ａが、マンガン濃度０．０５重量％以上のＮｉ−Ｍｎ合金である高マンガン合金層ＨＭを備えているので、常温および高温加熱後、すなわち５００℃で加熱した後でもＨｖ３５０以上の高硬度が得られる。
また、コンタクトピン３ａが、高マンガン合金層ＨＭより低いマンガン濃度の低マンガン合金層ＬＭを備え、低マンガン合金層ＬＭを外側にして折曲されているので、高マンガン合金層ＨＭ単層で形成された場合に比べて屈曲部分外側の靱性が高くなり、繰り返しの使用にも十分な耐久性を備えることができる。
【００７４】
さらに、上述したように、コンタクトピン３ａは、低マンガン合金層ＬＭのＭｎ濃度が漸次高く設定されているので、高マンガン合金層ＨＭと低マンガン合金層ＬＭとのＭｎ濃度の差を徐々に少なくして、両層界面における硬度および靱性の急峻な変化が緩和される。
したがって、両層の熱膨張係数の相違により発生するコンタクトピン３ａの反りが大幅に軽減される。
【００７５】
なお、上記の第１実施形態においては、コンタクトプローブ１をチップキャリアであるプローブ装置１０に適用したが、他の測定用治具等に採用しても構わない。
【００７６】
次に、第２実施形態として、本発明に係るコンタクトプローブ１６をＩＣ用プローブとして採用し、メカニカルパーツ６０に組み込んでプローブ装置（プローブカード）７０にする構成について、図７から図９を参照して説明する。
【００７７】
図７および図８は、コンタクトプローブ１６をＩＣ用プローブとして所定形状に切り出したものを示す図であり、図９は、図８のＣ−Ｃ線断面図である。
第１実施形態のコンタクトプローブ１では、高マンガン合金層ＨＭを樹脂フィルム２側に形成したが、第２実施形態のコンタクトプローブ１６では、樹脂フィルム２に対して反対側に高マンガン合金層ＨＭを形成している。この場合、第２実施形態のコンタクトピン３ａは、低マンガン合金層ＬＭが外側になるように折曲され、第１実施形態におけるコンタクトプローブ１とは逆に、コンタクトピン３ａの先端が樹脂フィルム２に対して反対側に向くように屈曲される。
【００７８】
また、図８に示すように、コンタクトプローブ１６の樹脂フィルム２には、コンタクトプローブ１６を位置合わせおよび固定するための位置合わせ孔２ｂおよび孔２ｃ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である接触端子３ｂを介してプリント基板２０（図１０参照）に伝えるための窓２ｄが設けられている。
【００７９】
前記メカニカルパーツ６０は、図１０に示すように、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１６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（図１１参照）。
そして、ボトムクランプ５０でコンタクトプローブ１６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つとともに、下方に折曲されたコンタクトピン３ａの先端部を所定角度に設定し、該コンタクトピン３ａをＩＣチップに押しつける。
【００８０】
図１１は、組立終了後のプローブ装置７０を示している。図１２は、図１１のＥ−Ｅ線断面図である。図１２に示すように、パターン配線３の先端、すなわちコンタクトピン３ａは、マウンティングベース３０によりＩＣチップＩに接触している。
【００８１】
前記マウンティングベース３０には、コンタクトプローブ１６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１６の前記位置合わせ穴２ｂ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。
コンタクトプローブ１６に設けられた窓２ｄ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を押しつけて、前記接触端子３ｂをプリント基板２０の電極２１に接触させ、パターン配線３から得られた信号を電極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。
【００８２】
上記のように構成されたプローブ装置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、プローブ装置７０をプローバに挿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からの出力信号がコンタクトピン３ａから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。
【００８３】
このコンタクトプローブ１６およびこれを組み込んだプローブ装置７０では、第１実施形態と同様に、コンタクトピン３ａが、マンガン濃度が０．０５〜１．５重量％の範囲内のＮｉ−Ｍｎ合金である高マンガン合金層ＨＭと、高マンガン合金層ＨＭより低くかつ濃度勾配を有するマンガン濃度の低マンガン合金層ＬＭとを備え、低マンガン合金層ＬＭ側を外側にして折曲されているので、屈曲部分の優れた靱性とコンタクトピン３ａ全体としての高い硬度（Ｈｖ３５０以上）が得られる。
【００８４】
次に、図１３乃至図１８を参照して、第３実施形態について説明する。
本実施形態は、第２実施形態においてＩＣプローブ用の所定形状に切り出したコンタクトプローブ１６を、それに代えてＬＣＤ用プローブの所定形状に切り出して使用するものである。ＬＣＤ用プローブに切り出されたコンタクトプローブは、図１３乃至図１５に符号２００で示され、２０１は樹脂フィルムである。
【００８５】
図１６に示すように、ＬＣＤ用プローブ装置（プローブ装置）１００は、コンタクトプローブ挟持体（支持部材）１１０を額縁状フレーム１２０に固定してなる構造を有しており、このコンタクトプローブ挟持体１１０から突出したコンタクトピン３ａの先端がＬＣＤ（液晶表示体）９０の端子（図示せず）に接触するようになっている。
【００８６】
図１５に示すように、コンタクトプローブ挟持体１１０は、トップクランプ１１１とボトムクランプ１１５とを備えている。トップクランプ１１１は、コンタクトピン３ａの先端を押さえる第一突起１１２、ＴＡＢＩＣ（基板側パターン配線を有する配線用基板）３００側の端子３０１を押さえる第二突起１１３およびリードを押さえる第三突起１１４を有している。ボトムクランプ１１５は、傾斜板１１６、取付板１１７および底板１１８から構成されている。
【００８７】
コンタクトプローブ２００を傾斜板１１６の上に載置し、さらにＴＡＢＩＣ３００の端子３０１がコンタクトプローブ２００の樹脂フィルム２０１，２０１間に位置するように載置する。その後、トップクランプ１１１を第一突起１１２が樹脂フィルム２０１の上でかつ第二突起１１３が端子３０１に接触するように乗せボルトにより組み立てる。
【００８８】
図１７に示すように、コンタクトプローブ２００を組み込み、ボルト１３０によりトップクランプ１１１とボトムクランプ１１５を組み合わせることにより、コンタクトプローブ挟持体１１０が作製される。
【００８９】
上記コンタクトプローブ挟持体１１０は、図１８に示すように、ボルト１３１により固定されてＬＣＤ用プローブ装置１００に組み立てられる。ＬＣＤ用プローブ装置１００を用いてＬＣＤ９０の電気的テストを行うには、ＬＣＤ用プローブ装置１００のコンタクトピン３ａの先端をＬＣＤ９０の端子（図示せず）に接触させた状態で、コンタクトピン３ａから得られた信号をＴＡＢＩＣ３００を通して外部に取り出すことにより行われる。
【００９０】
上記ＬＣＤ用プローブ装置１００では、ＬＣＤ９０の端子に当接させるコンタクトピン３ａが、第１実施形態および第２実施形態と同様のマンガン濃度に設定された高マンガン合金層ＨＭと低マンガン合金層ＬＭとを備え、低マンガン合金層ＬＭ側を外側にして折曲されているので、屈曲部分の優れた靱性とコンタクトピン３ａ全体としての高い硬度（Ｈｖ３５０以上）が得られる。
【００９１】
次に、図１９乃至図２１を参照して、第４実施形態について説明する。
図１９に示すように、上記第３実施形態において説明したコンタクトプローブ２００におけるコンタクトピン３ａは、その先端が正常な先端Ｓの他に、メッキ時の応力が若干残留しているときや他の要因によって、上方に湾曲した先端Ｓ１や下方に湾曲した先端Ｓ２が生じる場合がある。
【００９２】
この場合、図２０に示すように、上記樹脂フィルム２０１を第一突起１１２および傾斜板１１６で挟持してコンタクトピン３ａをＬＣＤ９０の端子に押しつけても、正常な先端Ｓおよび下方に湾曲した先端Ｓ２は、ＬＣＤ９０の端子に接触するが、上方に湾曲した先端Ｓ１は、仮に接触したとしても十分な接触圧が得られないことがあった。このことから、コンタクトピン３ａのＬＣＤ９０に対する接触不良が発生し、正確な電気テストが行えないという問題があった。
【００９３】
そこで、第４実施形態では、図２１に示すように、コンタクトピン３ａの上方に湾曲した先端Ｓ１と下方に湾曲した先端Ｓ２とを正常な先端Ｓと整列させるため、樹脂フィルム２０１の上部に有機または無機材料からなる強弾性フィルム４００を、コンタクトピン３ａの先端部が樹脂フィルム２０１から突出する側に、コンタクトピン３ａよりも短く突出するように重ね合わせ、その状態でコンタクトプローブ２００および強弾性フィルム４００を、トップクランプ１１１の第一突起１１２とボトムクランプ１１５の傾斜板１１６とで挟持してなるコンタクトプローブ挟持体（支持部材）１１０を採用した。
強弾性フィルム４００は、有機材料であれば、ポリエチレンテレフタレート等からなり、無機材料であれば、セラミックス、特にアルミナ製フィルムからなることが好ましい。
【００９４】
そして、このコンタクトプローブ挟持体１１０を額縁フレーム１２０に固定し、コンタクトピン３ａをＬＣＤ９０の端子に押し当てると、強弾性フィルム４００がコンタクトピン３ａを上方から押さえ、前記上方に湾曲した先端Ｓ１であってもＬＣＤ９０の端子に確実に接触する。これにより、各コンタクトピン３ａの先端に均一な接触圧が得られる。
【００９５】
すなわち、ＬＣＤ９０の端子にコンタクトピン３ａ先端を確実に当接させることができるところから、接触不良による測定ミスをなくすことができる。
さらに、強弾性フィルム４００からのコンタクトピン３ａの突出量を変化させることにより、コンタクトピン３ａを押しつけたときにコンタクトピン３ａを上から押さえるタイミングを変えることが可能となり、所望の押し付け量で所望の接触圧を得ることができる。
【００９６】
次に、図２２および図２３を参照して、第５実施形態について説明する。
図２２に示すように、上記第３実施形態において説明した、コンタクトプローブ２００の樹脂フィルム２０１は、例えばポリイミド樹脂からなっているため、水分を吸収して伸びが生じ、コンタクトピン３ａ，３ａ間の間隔ｔが変化することがあった。そのため、コンタクトピン３ａがＬＣＤ９０の端子の所定位置に接触することが不可能となり、正確な電気テストを行うことができないという問題があった。
【００９７】
そこで、第５実施形態では、図２３に示すように、前記樹脂フィルム２０１の上に金属フィルム５００を張り付け、湿度が変化してもコンタクトピン３ａ，３ａ間の間隔ｔの変化を少なくし、これにより、コンタクトピン３ａをＬＣＤ９０の端子の所定位置に確実に接触させることとした。
【００９８】
すなわち、各コンタクトピン３ａの位置ずれが生じ難くなり、先端がＬＣＤ９０の端子に正確かつ高精度に当接させられる。したがって、ＬＣＤ９０の端子以外の場所に、高硬度のＮｉ−Ｍｎ合金で形成されたコンタクトピン３ａが当接することによって生じる損傷等を防ぐことができる。
なお、金属フィルム５００は、Ｎｉ、Ｎｉ合金、ＣｕまたはＣｕ合金のうちいずれかのものが好ましい。
【００９９】
さらに、該金属フィルム５００は、グラウンドとして用いることができ、それにより、プローブ装置１００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という作用効果を得ることができる。
【０１００】
次に、図２４を参照して、第６実施形態について説明する。
すなわち、上記第５実施形態のように、樹脂フィルム２０１の上に金属フィルム５００を張り付けると共に、上記第３実施形態のように強弾性フィルム４００を使用したものであり、これにより、コンタクトピン３ａ先端の湾曲によらず均一な接触圧が得られると共に、コンタクトピン３ａ，３ａ間の間隔ｔの変化を最小限に抑えて電気テストを正確に行えるものである。
【０１０１】
次に、図２５および図２６を参照して、第７実施形態について説明する。
図２５に示すように、樹脂フィルム２０１の上に張り付けられた金属フィルム５００の上にさらに第二の樹脂フィルム２０２を張り付ける構成を採用し、図２６に示すように、この第二の樹脂フィルム２０２の上に強弾性フィルム４００を設けたものである。
【０１０２】
ここで、上記第６実施形態と異なり、第二の樹脂フィルム２０２を設けたのは、後端部の金属フィルム５００の上方に配されたＴＡＢＩＣ３００の端子が金属フィルム５００と直接接触することで生じるショートを防ぐという理由によるものである。
また、樹脂フィルム２０１の上に金属フィルム５００が張り付けられて設けられているだけでは、大気中で露出状態の金属フィルム５００の酸化が進行してしまうため、第二の樹脂フィルム２０２で金属フィルム５００を被覆することによってその酸化を防止するためでもある。
【０１０３】
次に、図２７および図２８を参照して、第８実施形態について説明する。
上記第４、第６および第７実施形態では、使用中は、強弾性フィルム４００がコンタクトピン３ａに押圧接触しており、繰り返しの使用により強弾性フィルム４００とコンタクトピン３ａの摩擦が繰り返され、これによる歪みが蓄積されると、コンタクトピン３ａが左右に曲がり、接触点がずれることがあった。
【０１０４】
そこで、第８実施形態では、図２７に示すように、前記樹脂フィルム２０１を従来よりも幅広なフィルム２０１ａとするとともに、コンタクトピン３ａの金属フィルム５００からの突出長さをＸ１、幅広樹脂フィルム２０１ａの金属フィルム５００からの突出長さをＸ２とすると、Ｘ１＞Ｘ２とする構成を採用した。
そして、図２８に示すように、前記強弾性フィルム４００を幅広樹脂フィルム２０１ａよりも短く突出するように重ねて使用すると、強弾性フィルム４００は、柔らかい幅広樹脂フィルム２０１ａに接触し、コンタクトピン３ａとは直接接触しないため、コンタクトピン３ａが左右に曲がることが防止できる。
【０１０５】
さらに、上記第８実施形態におけるＬＣＤ用プローブ装置１００では、幅広樹脂フィルム２０１ａが強弾性フィルム４００よりも先端側に長く形成されて強弾性フィルム４００がコンタクトピン３ａを押圧するときに緩衝材となるため、繰り返し使用しても、強弾性フィルム４００との摩擦によりコンタクトピン３ａが歪んで湾曲すること等がなく、ＬＣＤ９０の端子に対して安定した接触を保つことができる。
【０１０６】
次に、図２９および図３０を参照して、第９実施形態について説明する。
金属フィルム５００の上に第二の樹脂フィルム２０２を張り付け、コンタクトピン３ａの金属フィルム５００からの突出長さをＸ１、幅広樹脂フィルム２０１ａの金属フィルム５００からの突出長さをＸ２とすると、Ｘ１＞Ｘ２の関係になるように構成する。
そして、図３０に示すように、第二の樹脂フィルム２０２の上に設ける強弾性フィルム４００は、幅広樹脂フィルム２０１ａよりも短く突出するように重ねて配されている。
【０１０７】
上記第９実施形態におけるＬＣＤ用プローブ装置１００では、第３〜８実施形態におけるそれぞれの作用効果、すなわちコンタクトピン３ａの高硬度化および屈曲部分の靱性向上、接触圧の均一化、位置ずれの抑制、接触圧の安定化および金属フィルムによるショート防止等の作用効果が得られる。
【０１０８】
なお、第３〜第９実施形態におけるコンタクトプローブを、チップキャリアやＩＣプローブ用のプローブ装置に採用しても構わない。この場合、組み込まれる各プローブ装置に対応して、コンタクトプローブの形状、配線、コンタクトピンのピッチや配置、折曲の角度等が設定される。
【０１０９】
次に、図３１から図３４を参照して、第１０実施形態について説明する。
第１０実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態におけるプローブ装置１０ではＩＣチップＩがコンタクトプローブ１の下方に位置されているのに対し、第１０実施形態におけるプローブ装置７００では、ＩＣチップＩはコンタクトプローブ７０１の上方に位置される点である。
【０１１０】
すなわち、プローブ装置７００は、図３１から図３３に示すように、フレーム本体７１１と、フレーム本体７１１の内側に固定され中央に矩形状の開口部と該開口部周囲に上方に傾斜する傾斜面が形成された位置決め板７１２と、該位置決め板７１２上に配されるコンタクトプローブ７０１と、該コンタクトプローブ７０１を上から押さえて支持する上板（支持部材）７１３と、該上板７１３を上から付勢してフレーム本体７１１に固定するクランパ７１４とを備えている。
上記プローブ装置７００では、ＩＣチップＩはコンタクトプローブ７０１の上方、すなわち上方に折曲されたコンタクトピン３ａの先端と上板７１３との間に挟持状態に配されることとなる。
【０１１１】
また、第１実施形態におけるコンタクトプローブ１のパターン配線３およびコンタクトピン３ａは、樹脂フィルム２側に高マンガン合金層ＨＭが配されて構成されているのに対し、第１０実施形態におけるコンタクトプローブ７０１のパターン配線３およびコンタクトピン３ａは、樹脂フィルム２側に低マンガン合金層ＬＭが配されて構成されている点が異なっている。
【０１１２】
すなわち、コンタクトプローブ７０１の製造工程におけるメッキ処理工程で、まず、マンガン濃度が高く高硬度層となる高マンガン合金層ＨＭをベースメタル層の上にメッキ形成した後、続いて高マンガン合金層ＨＭより低いＭｎ濃度を有する高靱性層となる低マンガン合金層ＬＭを形成している。
なお、第１実施形態と同様に、コンタクトプローブ７０１における低マンガン合金層ＬＭは、厚さ方向でＭｎ濃度が高マンガン合金層ＨＭに向けて漸次高く設定されている。
【０１１３】
また、前記コンタクトピン３ａは、図３３および図３４に示すように、その先端から所定長さの途中位置Ｖにて樹脂フィルム２側と反対側（ＩＣチップＩ側）に向けて、すなわち低マンガン合金層ＬＭ側を外側にして折曲されている。
【０１１４】
なお、上記各実施形態では、それぞれ次のように設定される。
（１）上記各実施形態のコンタクトピン３ａの先端部は、図３５に示すように、ＩＣチップＩのパッドＰ（測定対象物）に接触したときにその接触面Ｐａとの角度αが６０゜以上９０゜未満となるように構成され、該コンタクトピン３ａの基端部は、前記接触面Ｐａとの角度βが０゜以上３０゜以下となるように構成されている。
【０１１５】
前記コンタクトピン３ａの作製に際しては、マスクに微細なパターンを所望の形状通りに形成することが困難であることから、図７に示すように、該パターンの端部に相当する、コンタクトピン３ａの先端部は、凸曲面となる。そのため、コンタクトピン３ａは、パッドＰに対して、前記凸曲面の下側でほぼ点接触し、よって、接触時の局部的針圧が大となることから、ほぼ平面でパッドに接触する従来のタングステン針に比べて、パッドＰの下地まで削り易い傾向にあった。
【０１１６】
そこで、上記各実施形態では、前述したように、コンタクトピン３ａを、図３５に示すように、その途中位置Ｖにて折曲し、コンタクトピン３ａの先端部と基端部とで接触面Ｐａに対する角度α，βを変えている。これにより、前記角度β、すなわち、樹脂フィルム２の接触面Ｐａに対する角度を大きくすることなく、前記角度α（接触角）を大きく設定することが可能となり、このことから、スクラブ距離が過度に大きくなることがなく、かつ、プローブ装置の高さを大きくすることなく、スクラブ時にパッドＰの下地が傷つくのを防止することができる。
【０１１７】
特に、前記角度αが６０゜以上確保されているため、パッドＰの下地まで傷つけることがない。一方、この角度αを９０゜未満としたのは、９０゜もしくはそれ以上であると、スクラブ時にパッドＰの皮膜が良好に擦り取れず、十分な導電性が確保されないことから、テスト時に接触不良を起こすからである。
【０１１８】
また、前記角度βが３０゜以下とされているため、スクラブ距離が過度に長くなることがなく、スクラブ時にコンタクトピン３ａ先端がパッドＰからはみ出ることもない。一方、この角度βを０゜以上としたのは、それに満たない場合、スクラブ時に十分なオーバードライブ量（図３５における矢印Ｚ）がとれないためである。
なお、前記スクラブ距離については、オーバードライブ時に、コンタクトピン３ａが撓んだり、あるいは、該コンタクトピン３ａの先端部が接触面Ｐａとの摩擦により引っかかったりすることにより、計算値よりも若干小さくなることが分かっている。
【０１１９】
（２）各実施形態では、コンタクトピン３ａを図３５に示すように折曲することでその先端部に、折曲されていないコンタクトピンに比べて、接触面Ｐａに対する平行度の高い面３ｃが形成される。従来より、コンタクトピンとパッドとの位置合わせを行うに際しては、特に第２実施形態では、コンタクトピンに向けて下方から光を照射し、コンタクトピンに当たって反射してくる光を検知することにより、コンタクトピンの位置を認識する方法が用いられるが、上述したように、光が照射される方向に対して、より垂直度の高い面３ｃが形成されるため、十分な量の光が反射し、位置検出が容易である。
【０１２０】
（３）各実施形態では、コンタクトピン３ａの途中位置Ｖから先端部までの長さＬが２．０ｍｍ以下とされているため、オーバードライブ時に、その長さＬの部分の撓み量を少なく抑えることができ、これにより、パッドＰに対する接触針圧をほぼ一定とすることで、良好なスクラブが行われる。さらに、この長さＬが０．１ｍｍ以上とされているため、スクラブ時に削り取られた皮膜やその他ゴミ等が、コンタクトピン３ａの途中位置Ｖの内面側に付着等することがない。
【０１２１】
（４）各実施形態では、コンタクトピン３ａの折曲された先端部に研磨が施されるため、折曲により仮にコンタクトピン３ａの長さ（高さ）に不揃いが生じたとしても、研磨により均一化され、コンタクトピン３ａの先端部の平坦度（プラナリティー）が向上すると共に接触抵抗を少なくすることができる。
【０１２２】
（５）各実施形態のプローブ装置では、樹脂フィルム２の先端側を支持する当接面（例えば、図１２におけるマウンティングベース３０の下面）の傾斜角が、前記角度βに等しく設定されているため、樹脂フィルム２の先端から該樹脂フィルム２の面に沿って突出するコンタクトピン３ａの基端部は、前記接触面Ｐａとの角度を前記βの値に安定して保つことができる。これにより、プローブ装置を接触面Ｐａに対して垂直に下降させるだけで、スクラブ時に前記角度αおよびβを前記所定の値にすることができる。
【０１２３】
なお、本発明は、次のような実施形態をも含むものである。
（１）低マンガン合金層ＬＭのＭｎ濃度を勾配させて形成したが、高マンガン合金層ＨＭより低いＭｎ濃度であれば、勾配濃度に設定しなくても構わない。例えば、低マンガン合金層ＬＭのＭｎ濃度を一定のものとしてもよい。しかしながら、前述したように、低マンガン合金層ＬＭのＭｎ濃度を勾配させることによって、高マンガン合金層ＨＭとの界面における応力集中、硬度および靱性の急峻な変化を緩和できる利点がある。
【０１２４】
（２）低マンガン合金層ＬＭを樹脂フィルム側かその反対側のいずれか一方に形成したが、高マンガン合金層を挟んで両側に低マンガン合金層を形成した３層構造としても構わない。この場合、どちらの低マンガン合金層側を外側にして折曲してもよく、プローブ装置へ組み込む際の自由度が向上する。
【０１２５】
【実施例】
上記各実施形態におけるコンタクトプローブのパターン配線およびコンタクトピンを形成する電解メッキ工程において、そのメッキ条件は、以下の試験結果に基づいて求めた。
【０１２６】
ＭｎをＮｉに含有させるためのメッキ液は、スルファミン酸Ｎｉ浴にスルファミン酸Ｍｎを添加したものであり、Ｎｉメッキ膜中に含有されるＭｎ量は、メッキ液中のＭｎ量およびメッキする際の電流密度に左右されるため、高マンガン合金層ＨＭについては以下の条件でメッキ処理を施した。
Ｍｎ量：２０〜３５ｇ／ｌ
電流密度：１〜１０Ａ／ｄｍ2
【０１２７】
高マンガン合金層ＨＭのメッキ条件を、上記範囲内に設定した理由は、Ｍｎ量が２０ｇ／ｌ未満および電流密度１Ａ／ｄｍ2未満では、皮膜中のＭｎ濃度が少なく所望の硬度を得ることができず、３５ｇ／ｌおよび１０Ａ／ｄｍ2を越えるとＭｎ濃度が増大し、メッキ皮膜の応力増大および皮膜自身が非常に脆くなるためである。
【０１２８】
なお、スルファミン酸に限らず硫酸Ｎｉ浴をベースにしたものでメッキ処理を施しても構わないが、スルファミン酸Ｎｉ浴によるメッキ処理では、硫酸Ｎｉ浴に比べて応力が低減されるという効果がある。
以下の表１に、Ｍｎ量を一定（３０ｇ／ｌ）とした場合において、電流密度を変えた際のＭｎ濃度および熱処理前後の硬度の実験結果を示す。また、Ｍｎ濃度と硬度との関係を図３６に示す。
【０１２９】
【表１】
また、第１実施形態におけるコンタクトプローブの高靱性層形成工程では、電着初期から電流密度を漸次上げ、低マンガン合金層ＬＭの電着終期には３Ａ／ｄｍ2となるように設定し、図３７に示すように、Ｍｎの勾配濃度を有する低マンガン合金層ＬＭを形成した。さらに、高硬度層形成工程では、高靱性層形成工程に引き続いて３Ａ／ｄｍ2一定の電流密度により、Ｍｎ濃度が０．４重量％の高マンガン合金層ＨＭを形成した。
【０１３１】
なお、コンタクトピンを高マンガン合金層のみ及び低マンガン合金層のみの単一濃度で構成した場合と、高マンガン合金層（高硬度層）と低マンガン合金層（高靱性層）の二層構造で構成した場合における靱性についての比較データを表２に示す。
なお、表２は、試作されたコンタクトピンの９０度曲げ試験を行ったものであり、コンタクトピンを９０度曲げた後、元に戻す作業を１サイクルとして、ピンが破断するのに要したサイクル数を示したものである。
表２からも分かるように、低マンガン合金層は、高マンガン合金層に比べて優れた靱性を備え、二層構造を採用したものは、低マンガン合金層単層のものと同様の高靱性を有している。
【０１３２】
【表２】
さらに、焼鈍工程の条件としては、加熱温度が４００〜７００℃、加熱時間が１〜５時間の範囲内とすることにより、焼鈍しない低マンガン合金層ＬＭの伸び率が約２〜３％程度であったのに対し、上記条件で焼鈍した低マンガン合金層ＬＭの伸び率が約５％以上となった。
ここで、加熱温度を４００℃以上にしたのは、４００℃未満では、低マンガン合金層ＬＭを焼鈍できないためであり、また７００℃以下にしたのは、７００℃を越えると高マンガン合金層ＨＭも同時に焼鈍され、硬度が低下してしまうためである。
なお、表３は、加熱時間を２時間に固定して焼鈍の熱処理条件を変えたときの伸び率を測定した試験の結果、すなわち電流密度、Ｍｎ濃度、硬度、伸びおよび加熱温度との関係を示したものである。
【０１３４】
【表３】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
（１）請求項１記載のコンタクトプローブによれば、高マンガン合金層がマンガン濃度０．０５重量％以上のＮｉ−Ｍｎ合金であるので、常温および高温加熱後でもＨｖ３５０以上の高硬度を得ることができるとともに、コンタクトピンが高マンガン合金層より低いマンガン濃度の低マンガン合金層側を外側にして折曲されているので、高マンガン合金層単層で形成された場合に比べて屈曲部分の外側の靱性を高くすることができる。
したがって、コンタクトピン全体として、高耐熱性および高硬度を備えるとともに、屈曲部分外側に亀裂等が生じ難く、長期に亙る繰り返し使用にも十分耐え得る高い信頼性を有することができる。
【０１３６】
（２）請求項２記載のコンタクトプローブによれば、高マンガン合金層のＭｎ濃度を１．５重量％以下に設定することにより、屈曲部分の内側に位置する高マンガン合金層自体にもコンタクトプローブとして適度な靱性および硬度を与えることができる。
【０１３７】
（３）請求項３記載のコンタクトプローブによれば、低マンガン合金層のＭｎ濃度が漸次高く設定されているので、高マンガン合金層との界面における硬度および靱性の急峻な変化を緩和することができる。
したがって、両層の熱膨張係数の相違により発生するコンタクトピンの反りを大幅に軽減することができ、測定時の温度変化による反りを抑制して安定した接触圧等を維持することができる。
【０１３８】
（４）請求項４記載のコンタクトプローブによれば、低マンガン合金層が焼鈍されているので、低マンガン合金層が軟化され靱性がさらに向上されていることにより、屈曲部分外側に亀裂等がより生じ難く、さらに高い信頼性を有することができる。
【０１３９】
（５）請求項５記載のコンタクトプローブによれば、前記フィルムが、例えば水分を吸収して伸張し易い樹脂フィルム等であっても、該フィルムには、金属フィルムが直接張り付けられて設けられているため、該金属フィルムによって前記フィルムの伸びが抑制され、各コンタクトピンの間隔にずれが生じ難くなり、コンタクトピンを測定対象物に正確かつ高精度に当接させることができる。したがって、測定対象物であるＩＣチップやＬＣＤ等の端子以外の場所に、高硬度のＮｉ−Ｍｎ合金で形成されたコンタクトピンが当接することによって生じる損傷等を防ぐことができる。
さらに、本コンタクトプローブでは、前記金属フィルムをグラウンドとして用いることにより、コンタクトピン先の近くまで基板配線側との特性インピーダンスのずれを最小限に抑えることができ、反射雑音による誤動作を抑えることができる。
【０１４０】
（６）請求項６記載のコンタクトプローブによれば、前記金属フィルムに第二のフィルムが直接張り付けられて設けられているため、金属フィルムの上方に配された前記配線用基板の基板側パターン配線や他の配線が金属フィルムと直接接触しないのでショートを防ぐことができる。また、第二のフィルムが金属フィルムを被覆してその酸化を防止することができる。
【０１４１】
（７）請求項７記載のプローブ装置によれば、強弾性フィルムがコンタクトピンの先端側を上方から押さえるため、ピン先端が上方に湾曲したものが存在しても、高硬度のＮｉ−Ｍｎ合金で形成された各ピンに均一な接触圧が得られる。すなわち、測定対象物にコンタクトピンを確実に当接させることができるところから、接触不良による測定ミスをなくすことができる。
【０１４２】
（８）請求項８記載のプローブ装置によれば、前記フィルムが前記強弾性フィルムよりも先端側に長く形成されて該強弾性フィルムがコンタクトピンを押圧するときに緩衝材となるため、強弾性フィルムとの摩擦によりコンタクトピンが歪んで湾曲すること等がなく、測定対象物に対して安定した接触を保つことができる。
したがって、高硬度のＮｉ−Ｍｎ合金で形成された先端部の接触圧が、長期に亙って均一に得られる。
【０１４３】
（９）請求項９記載のコンタクトプローブの製造方法では、高硬度層形成工程および高靱性層形成工程によって高マンガン合金層および低マンガン合金層の二層構造が形成され、コンタクトピン折曲工程で高マンガン合金層より靱性が高い低マンガン合金層側を外側にして折曲させるので、折曲時に最も伸ばされる屈曲部分の外側が高靱性層となることから、折曲による応力を緩和することができるとともに亀裂等の発生を抑制することができる。
したがって、屈曲部分の亀裂や破断等による折曲不良が大幅に減少し、製造歩留まりが向上するとともに、折曲時の応力が緩和されるので、折曲ばらつきが少なくなり、高精度の成形が可能となる。
【０１４４】
（１０）請求項１０記載のコンタクトプローブの製造方法では、高靱性層形成工程において、低マンガン合金層の厚さ方向でそのマンガン濃度が高マンガン合金層に向けて漸次高く形成されるので、高マンガン合金層と低マンガン合金層とのＭｎ濃度の差が徐々に小さくされる。
したがって、両層界面におけるＭｎ濃度の急峻な変化が緩和され、上記界面におけるメッキ時の応力集中を抑制することができ、上記界面における応力によって生じるコンタクトピンの湾曲等を抑制することができる。
【０１４５】
（１１）請求項１１記載のコンタクトプローブの製造方法では、焼鈍工程で低マンガン合金層を焼鈍するので、低マンガン合金層が軟化され靱性をさらに向上させることができる。
【０１４６】
（１２）請求項１２記載のコンタクトプローブの製造方法では、焼鈍工程において、高マンガン合金層が焼鈍される温度および時間より低い加熱温度および短い加熱時間で低マンガン合金層が焼鈍されるので、高マンガン合金層の硬度を維持したまま、低マンガン合金層のみを選択的に軟化させて靱性をさらに向上させることができる。
したがって、コンタクトピン全体としての硬度を維持するとともに、さらに靱性を高めてより信頼性の高いコンタクトプローブを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るコンタクトプローブの第１実施形態を示す拡大模式図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 本発明に係るコンタクトプローブの第１実施形態における製造方法を工程順に示す要部断面図である。
【図４】 本発明に係るコンタクトプローブの第１実施形態におけるプローブ装置（チップキャリア）の分解斜視図である。
【図５】 本発明に係るコンタクトプローブの第１実施形態におけるプローブ装置（チップキャリア）の外観斜視図である。
【図６】 図５の要部が拡大されたＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】 本発明に係るコンタクトプローブの第２実施形態を示す要部斜視図である。
【図８】 本発明に係るコンタクトプローブの第２実施形態を示す平面図である。
【図９】 図８のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１０】 本発明に係るコンタクトプローブの第２実施形態を組み込んだプローブ装置の一例を示す分解斜視図である。
【図１１】 本発明に係るコンタクトプローブの第２実施形態を組み込んだプローブ装置の一例を示す要部斜視図である。
【図１２】 図１１のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１３】 本発明に係るプローブ装置の第３実施形態におけるコンタクトプローブを示す斜視図である。
【図１４】 図１３のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１５】 本発明に係るプローブ装置の第３実施形態におけるコンタクトプローブ挟持体を示す分解斜視図である。
【図１６】 本発明に係るプローブ装置の第３実施形態を示す斜視図である。
【図１７】 本発明に係るプローブ装置の第３実施形態におけるコンタクトプローブ挟持体を示す斜視図である。
【図１８】 図１６のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１９】 本発明に係るプローブ装置の第４実施形態に関してコンタクトプローブの従来の欠点を示す側面図である。
【図２０】 本発明に係るプローブ装置の第４実施形態に関してプローブ装置の従来の欠点を示す側面図である。
【図２１】 本発明に係るプローブ装置の第５実施形態におけるコンタクトプローブ挟持体に組み込まれたコンタクトプローブを示す側面図である。
【図２２】 本発明に係るコンタクトプローブの第５実施形態に関して図１３のＤ方向矢視図である。
【図２３】 本発明に係るコンタクトプローブの第５実施形態を示す側面図である。
【図２４】 本発明に係るプローブ装置の第６実施形態におけるコンタクトプローブ挟持体に組み込まれたコンタクトプローブを示す側面図である。
【図２５】 本発明に係るプローブ装置の第７実施形態におけるコンタクトプローブを示す側面図である。
【図２６】 本発明に係るプローブ装置の第７実施形態におけるコンタクトプローブ挟持体に組み込まれたコンタクトプローブを示す側面図である。
【図２７】 本発明に係るプローブ装置の第８実施形態におけるコンタクトプローブを示す側面図である。
【図２８】 本発明に係るプローブ装置の第８実施形態におけるコンタクトプローブ挟持体に組み込まれたコンタクトプローブを示す側面図である。
【図２９】 本発明に係るプローブ装置の第９実施形態におけるコンタクトプローブを示す側面図である。
【図３０】 本発明に係るプローブ装置の第９実施形態におけるコンタクトプローブ挟持体に組み込まれたコンタクトプローブを示す側面図である。
【図３１】 本発明に係るコンタクトプローブの第１０実施形態におけるプローブ装置（チップキャリア）の分解斜視図である。
【図３２】 本発明に係るコンタクトプローブの第１０実施形態におけるプローブ装置（チップキャリア）の外観斜視図である。
【図３３】 図３２の要部が拡大されたＧ−Ｇ線断面図である。
【図３４】 本発明に係るコンタクトプローブの第１０実施形態におけるコンタクトピンの拡大断面図である。
【図３５】 本発明に係るコンタクトプローブの第１０実施形態におけるコンタクトピンの拡大側面図である。
【図３６】 本発明に係るコンタクトプローブの先端部におけるＭｎ濃度と硬度との関係を示すグラフである。
【図３７】 本発明に係るコンタクトプローブの製造方法におけるＮｉ−Ｍｎ合金層の厚さとＭｎ濃度との関係を概略的に示すグラフである。
【図３８】 本発明に係るコンタクトプローブの従来例を示す要部を拡大した断面図である。
【符号の説明】
１，１６，７０１ コンタクトプローブ
２ 樹脂フィルム
３ パターン配線
３ａ コンタクトピン
１０，７００ プローブ装置
１３，７１３ 上板
９０ ＬＣＤ（測定対象物）
１００ プローブ装置
１１０ コンタクトプローブ挟持体（支持部材）
２００ コンタクトプローブ
２０１ 樹脂フィルム
２０１ａ 樹脂フィルム（幅広樹脂フィルム）
２０２ 第二の樹脂フィルム
３００ ＴＡＢＩＣ（配線用基板）
３０１ 端子
４００ 強弾性フィルム
５００ 金属フィルム
ＡＵ Ａｕ層
Ｉ ＩＣチップ（測定対象物）
Ｎ Ｎｉ−Ｍｎ合金層
ＬＭ 低マンガン合金層
ＨＭ 高マンガン合金層
ＰＩ ポリイミド樹脂
Ｖ 途中位置
Claims (12)
- 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るコンタクトプローブであって、
少なくとも前記コンタクトピンは、ニッケル−マンガン合金で形成されるとともに、マンガン濃度が０．０５重量％以上に設定された高マンガン合金層と、該高マンガン合金層より低いマンガン濃度に設定された低マンガン合金層とを具備してなり、その途中位置にて前記低マンガン合金層側を外側にして折曲されていることを特徴とするコンタクトプローブ。 - 請求項１記載のコンタクトプローブにおいて、
前記高マンガン合金層は、マンガン濃度が１．５重量％以下に設定されていることを特徴とするコンタクトプローブ。 - 請求項１または２記載のコンタクトプローブにおいて、
前記低マンガン合金層は、厚さ方向でマンガン濃度が前記高マンガン合金層に向けて漸次高く設定されていることを特徴とするコンタクトプローブ。 - 請求項１から３いずれかに記載のコンタクトプローブにおいて、
前記低マンガン合金層は、焼鈍されていることを特徴とするコンタクトプローブ。 - 請求項１から４いずれかに記載のコンタクトプローブにおいて、
前記フィルムには、金属フィルムが直接張り付けられて設けられていることを特徴とするコンタクトプローブ。 - 請求項５記載のコンタクトプローブにおいて、
前記金属フィルムには、第二のフィルムが直接張り付けられて設けられていることを特徴とするコンタクトプローブ。 - 請求項１から６のいずれかに記載のコンタクトプローブと、前記フィルム上に配されて該フィルムから前記コンタクトピンよりも短く突出する強弾性フィルムと、
該強弾性フィルムと前記コンタクトプローブとを支持する支持部材とを備えていることを特徴とするプローブ装置。 - 請求項７記載のプローブ装置において、
前記フィルムは、前記強弾性フィルムが前記コンタクトピンを押圧するときに緩衝材となるように前記強弾性フィルムよりも先端側に長く形成されていることを特徴とするプローブ装置。 - フィルム上に複数のパターン配線を形成しこれらのパターン配線の各先端を前記フィルムから突出状態に配してコンタクトピンとするコンタクトプローブの製造方法であって、
基板層の上に前記コンタクトピンの材質に被着または結合する材質の第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、
前記第１の金属層の上にマスクを施してマスクされていない部分に、前記コンタクトピンに供される第２の金属層をメッキ処理によりニッケル−マンガン合金で形成するメッキ処理工程と、
前記マスクを取り除いた第２の金属層の上に前記コンタクトピンに供される部分以外をカバーする前記フィルムを被着するフィルム被着工程と、
前記フィルムと第２の金属層とからなる部分と、前記基板層と第１の金属層とからなる部分とを分離する分離工程と、
前記コンタクトピンを、その途中位置で折曲させるコンタクトピン折曲工程とを備えてなり、
前記メッキ処理工程は、マンガン濃度が０．０５重量％以上に設定された高マンガン合金層を形成する高硬度層形成工程と、前記高マンガン合金層より低いマンガン濃度に設定された低マンガン合金層を形成する高靱性層形成工程とを備え、
前記コンタクトピン折曲工程は、前記低マンガン合金層側を外側にして折曲させることを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。 - 請求項９記載のコンタクトプローブの製造方法において、前記高靱性層形成工程は、前記低マンガン合金層をその厚さ方向でマンガン濃度が前記高マンガン合金層に向けて漸次高くなるように形成することを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。
- 請求項９または１０記載のコンタクトプローブの製造方法において、
前記高靱性層形成工程の後に、前記低マンガン合金層を焼鈍する焼鈍工程を備えていることを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。 - 請求項１１記載のコンタクトプローブの製造方法において、
前記焼鈍工程は、前記高マンガン合金層が焼鈍される温度および時間より低い加熱温度および短い加熱時間で行うことを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。
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