JP3936600B2 - コンタクトプローブ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【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液晶デバイスや半導体ICチップ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とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、LCD(液晶表示体)又はICチップやLSIチップ等の半導体チップ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、LCDの画素数増加及び高精細化並びにICチップ等の高集積化及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号公報や特許第3204090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】
このコンタクトプローブ1は、図7に示すように、フィルム2の片面にNi(ニッケル)またはNi合金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、フィルム2の端部からパターン配線3の先端部が突出してコンタクトピン3aとされている。なお、フィルム2は、ポリイミド樹脂フィルム層2a上にCu(銅)、Ni等の金属フィルム層2bがグラウンドとして積層されて構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のコンタクトプローブの技術では、以下のような課題が残っている。すなわち、金属フィルム層とパターン配線とが誘電体層であるポリイミド樹脂フィルム層を挟んだコンデンサー構造であるため、各ピンが一定の容量を有し、この容量が大きいと波形なまりが生じて信号の遅延に影響を及ぼす不都合があった。特に、液晶表示デバイスに適用する場合では、動画表示の制御において応答速度が低下する不都合があった。
【0006】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、コンタクトプローブの持つ容量を低減し、電気的特性の向上を図ることができるコンタクトプローブ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【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、本発明のコンタクトプローブは、グラウンドラインを含む複数のパターン配線がフィルムの表面上に形成されこれらのパターン配線の各先端部がフィルムの先端部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、前記フィルムの裏面側に金属層と、前記グラウンドライン直上の前記フィルムの表裏を貫通すると共に前記金属層と前記グラウンドラインとを電気的に接続するビアホールとを備え、前記金属層は、前記フィルムの前記先端部において前記複数のパターン配線に直交して延在している先端部領域と、前記フィルムの基端部に配される基端部領域と、前記先端部領域から前記基端部領域まで細帯状に延在し、前記ビアホール及び前記グラウンドラインの直上に配され、前記ビアホールを介して前記グラウンドラインと電気的に接続し、前記グラウンドラインの他の前記パターン配線の直上から外れた位置に配置されている接続領域とから構成されていることを特徴とする。
【0008】
このコンタクトプローブでは、金属層の接続領域が、前記グラウンドラインの他の前記パターン配線の直上から外れた位置に配置されているので、パターン配線と重なる面積を極力低減することができ、従来のようにフィルム全体に金属層を設けた場合に比べて大幅に容量を低減することができると共に、全体として金属層領域が少なくなりプローブ全体のフレキシブル性が向上する。
【0009】
また、本発明のコンタクトプローブでは、前記金属層が、前記フィルムの前記先端部において前記複数のパターン配線に直交して延在されている先端部領域と、前記フィルムの基端部に配される基端部領域と、前記先端部領域から前記基端部領域まで細帯状に延在し、前記ビアホール及び前記グラウンドラインの直上に配され、前記ビアホールを介して前記グラウンドラインと電気的に接続し、前記グラウンドラインの他の前記パターン配線の直上から外れた位置に配されている接続領域とから構成される技術が採用される。
このコンタクトプローブでは、金属層が、フィルムの先端部において複数のパターン配線に直交して延在されている先端部領域と、フィルムの基端部に配される基端部領域と、先端部領域から基端部領域まで細帯状に延在し、前記ビアホール及び前記グラウンドラインの直上に配され、前記ビアホールを介して前記グラウンドラインと電気的に接続し、前記グラウンドラインの他の前記パターン配線の直上から外れた位置に配されている接続領域とから構成されているので、細帯状の接続領域によって、従来のようにフィルム全体に金属層を設けた場合に比べて大幅に容量を低減することができると共に、全体として金属層領域が少なくなりプローブ全体のフレキシブル性が向上する。
また、上記先端部領域によってフィルムの先端部における伸びが抑制され、各コンタクトピンの間隔にずれが生じ難くなる。さらに、金属層にさらにAu(金)メッキ等を施す場合には、先端部領域と基端部領域とが接続領域で連結されているので、金属層全体を電解メッキすることができる。
【0011】
また、前記接続領域は、前記ビアホール及び前記グラウンドラインの直上に配され、前記ビアホールを介して前記グラウンドラインと電気的に接続し、前記グラウンドラインの他の前記パターン配線の直上から外れた位置に配置されているので、グラウンドラインとの電気的接続をビアホールを介して行うことができ、金属層をグラウンド層とすることができる。また、電気的に接続されたグラウンドラインの直上に接続領域が配されるため、他の配線との間で生じる容量を大幅に低減することができる。
【0012】
本発明のコンタクトプローブの製造方法は、上記本発明の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又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の金属層の上に第1のマスクを施してマスクされていない部分に前記パターン配線及び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形成するメッキ処理工程と、前記フィルムの裏面に金属層を張り付ける金属層形成工程と、前記グラウンドラインの直上に前記ビアホールが配置されるように、前記第1のマスクを取り除いた前記第2の金属層上に表面を被着面として前記フィルムを被着するフィルム被着工程と、前記フィルムと前記第2の金属層とからなる部分及び前記基板層と第1の金属層とからなる部分を分離する分離工程とを備え、前記金属層形成工程は、前記フィルムの裏面全体に張り付けた金属フィルム上に、前記先端部領域に供される部分を覆う先端部マスク部と、前記基端部領域に供される部分を覆う基端部マスク部と、前記接続領域に供される部分を覆う接続マスク部とから構成されている第2のマスクを施し、マスクされていない部分をエッチングして、前記接続領域が前記ビアホールの直上に配置されるように前記金属層を形成することを特徴とする。
【0013】
このコンタクトプローブの製造方法では、金属層形成工程において、グラウンドラインの直上にビアホールが配置されているフィルムの裏面全体に張り付けた金属フィルム上に、先端部領域に供される部分を覆う先端部マスク部と、基端部領域に供される部分を覆う基端部マスク部と、接続領域に供される部分を覆う接続マスク部とから構成されている第2のマスクを施し、マスクされていない部分をエッチングして接続領域がビアホールの直上に配置されるように金属層を形成するので、先端部領域、基端部領域、及び、先端部領域から基端部領域まで細帯状に延在し、ビアホール及びグラウンドラインの直上に配され、ビアホールを介してグラウンドラインと電気的に接続し、グラウンドラインの他のパターン配線の直上から外れた位置に配置されている接続領域からなる金属層を高精度に形成することができる。
【0014】
【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及びその製造方法の第1実施形態を、図1から図4を参照しながら説明する。
これらの図にあって、符号10はコンタクトプローブ、11はフィルム、12はパターン配線を示している。
【0015】
本実施形態のコンタクトプローブ10は、LCD用の出力側プローブとして所定形状に切り出したもので、図1に示すように、フィルム11の表面側にNi合金(第2の金属層)で形成される複数のパターン配線12を有する構造となっており、フィルム11の先端側からはパターン配線12の先端部が突出してコンタクトピン12aとされている。なお、本実施形態では、コンタクトピンがフィルムから突出状態に配されているが、突出しないタイプであっても構わない。すなわち、パターン配線の各先端部がフィルムの先端部に配されてコンタクトピンとされるが、コンタクトピン先端がフィルムから突出していないコンタクトプローブであってもよい。
【0016】
上記フィルム11は、表面側のポリイミド樹脂フィルム層11aと、裏面側のCu(銅)からなる金属層11bとが積層されて構成されている。なお、金属層11bの表面には、Auメッキ(図示略)が施されている。また、Ni等の金属層11bを採用しても構わない。
この金属層11bは、フィルム11の先端部において複数のパターン配線12に直交して延在されている先端部領域11cと、フィルム11の基端部に配される基端部領域11dと、先端部領域11cから基端部領域11dまで細帯状に延在する接続領域11eとから構成されている。
【0017】
また、接続領域11eは、複数のパターン配線12の基端部中央から先端側に向けて左右の斜め方向に2本配されてV字状に形成されている。すなわち、接続領域11eは、各パターン配線12と交差するように配されている。
なお、符号100は、パターン配線12とプリント基板(図示略)の配線との接続を行うためにフィルム11に開けられた接続用窓である。すなわち、コンタクトプローブ10は、測定を行う際に、メカニカルパーツ(図示略)に組み込まれることによりプリント基板に位置決めされ、接続用窓100を介して互いの配線が接続状態に取り付けられてプローブ装置とされる。
【0018】
本実施形態のコンタクトプローブ10では、金属層11bが、先端部領域11cと、基端部領域11dと、細帯状の接続領域11eとから構成されているので、細帯状の接続領域11eにより、従来のようにフィルム全体に金属層を設けた場合に比べて大幅に容量を低減することができる。特に、接続領域11eが各パターン配線12と交差するように配されているので、パターン配線12と重なる面積を極力低減することができ、さらに小容量化させることができる。
【0019】
また、細帯状の接続領域11eにより、全体として金属層領域が少なくなりプローブ全体のフレキシブル性が向上する。さらに、先端部領域11cによってフィルム11の先端部における伸びが抑制され、各コンタクトピン12aの間隔にずれが生じ難くなる。
また、金属層11bにAuメッキ等を施す場合には、先端部領域11cと基端部領域11dとが接続領域11eで連結されているので、金属層11b全体を電解メッキすることができる。
【0020】
次に、本実施形態のコンタクトプローブ10の製造方法について、図2及び図3を参照しながら工程順に説明する。
【0021】
〔ベースメタル層形成工程(第1の金属層形成工程)〕
まず、図2の(a)に示すように、ステンレス製の支持金属板16の上に、Cu(銅)メッキによりベースメタル層(第1の金属層)17を形成する。
【0022】
〔パターン形成工程〕
このベースメタル層17の上に第1のフォトレジスト層18を形成した後、図2の(b)に示すように、写真製版技術により、第1のフォトレジスト層18に所定のパターンのフォトマスクM1を施して露光し、図2の(c)に示すように、第1のフォトレジスト層18を現像してパターン配線12となる部分を除去して残存する第1のフォトレジスト層(第1のマスク)18に開口部18aを形成する。
【0023】
なお、本実施形態においては、第1のフォトレジスト層18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18aを形成しても構わない。
また、本実施形態においては、第1のフォトレジスト層18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、本実施形態の第1のフォトレジスト層18のように、フォトマスクMを用いた露光・現像工程を経て開口部18a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2の(c)の符号18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。
【0024】
〔メッキ処理工程〕
そして、図2の(d)に示すように、開口部18aにパターン配線12となるNi合金層(第2の金属層)Nを電解メッキ処理により形成する。
上記メッキ処理の後、図2の(e)に示すように、第1のフォトレジスト層18を除去する。
【0025】
〔金属層形成工程〕
次に、図3の(a)に示すように、所定の形状とされた誘電体層であるポリイミド樹脂フィルム層11a上に銅箔の金属フィルム層11fを接着剤(図示略)で張り付ける。さらに、この金属フィルム層11f上に、図3の(b)に示すように所定のパターンの第2のフォトレジスト層(第2のマスク)M2を形成する。この第2のフォトレジスト層M2は、図4のハッチング領域に示すように、先端部領域11cに供される部分を覆う先端部マスク部m1と、基端部領域11dに供される部分を覆う基端部マスク部m2と、接続領域11eに供される部分を覆う接続マスク部m3とから構成されている。
【0026】
この第2のフォトレジスト層M2を施した後、図3の(c)に示すように、マスクされていない部分に銅エッチングを施して先端部領域11c、基端部領域11d及び接続領域11eから構成される金属層11bを形成する。そして、金属層11b上にさらにAuメッキ(図示略)を施しておく。
なお、上記金属フィルム層11fは、銅箔に加えて、Ni、Ni合金等でもよい。
【0027】
〔フィルム被着工程〕
次に、図2の(f)に示すように、Ni合金層Nの上であって、図に示したコンタクトピン12a(すなわちパターン配線12の先端部)となる部分以外に、金属層11bを張り付けたフィルム11を接着剤19により接着する。この際、ポリイミド樹脂フィルム層11a側にNi合金層Nを接着する。
【0028】
〔分離工程〕
そして、図2の(g)に示すように、フィルム11とパターン配線12とベースメタル層17とからなる部分を、支持金属板16から分離させた後、Cuエッチを経て、図2の(h)に示すように、フィルム11にパターン配線12のみを接着させた状態とする。
【0029】
このように本実施形態では、金属層形成工程において、フィルム11の裏面全体に張り付けた金属フィルム層11f上に、先端部領域11cに供される部分を覆う先端部マスク部m1と、基端部領域11dに供される部分を覆う基端部マスク部m2と、接続領域11eに供される部分を覆う接続マスク部m3とから構成されている第2のフォトレジスト層M2を施し、マスクされていない部分をエッチングして金属層11bを形成するので、先端部領域11c、基端部領域11d及び接続領域11eからなる金属層11bを高精度に形成することができる。
【0030】
次に、本発明に係るコンタクトプローブとその製造方法の第2実施形態を、図5及び図6を参照しながら説明する。
【0031】
第2実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、LCD用の出力側プローブであってグラウンドラインがなく、金属層11bがグラウンド面とされていないのに対し、第2実施形態のコンタクトプローブ20はLCD用の入力側プローブであって、図5及び図6に示すように、パターン配線22にグラウンドライン22Gを有し、金属層21bがビアホールHを介してグラウンドライン22Gと電気的に接続されている点である。
【0032】
なお、本実施形態のフィルム22は、ポリイミド樹脂フィルム層21aと金属層21eとの二層からなり、ビアホールHは、グラウンドライン22G直上のポリイミド樹脂フィルム層21aに形成されている。また、ビアホールHは、例えば導電性ペーストPが埋められてグラウンドライン22Gと接続領域21eとの導通を図っている。
【0033】
また、本実施形態では、金属層21bが、先端部領域21c、基端部領域21d及び接続領域21eから構成されているが、接続領域21eがビアホールH及び該ビアホールHが接続されたグラウンドライン22Gの直上に配されている点で第1実施形態と異なっている。
【0034】
すなわち、本実施形態では、接続領域21eがビアホールH及び該ビアホールHが接続されたグラウンドライン22Gの直上に配されるので、パターン配線22のうちグラウンドライン22Gとの電気的接続をビアホールHを介して行うことができ、金属層21bをグラウンド層とすることができる。また、接続領域21eが電気的に接続されたグラウンドライン22Gの直上に配されるため、他の配線との間で生じる容量を大幅に低減することができる。
【0035】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記第1実施形態では、接続領域がパターン配線と交差するように配されているが、接続領域を配するスペースがあればパターン配線の直上から外れた位置に配しても構わない。
【0036】
また、上記各実施形態では、フィルムの表面側に誘電体層が設けられ、該誘電体層としてポリイミド樹脂フィルム層を採用したが、より低誘電率材料からなるフィルム層を用いればさらに低容量化を図ることができる。例えば、低誘電率のフィルム層として、四フッ化エチレン等を用いてもよい。
また、フィルムの誘電体層の厚みをさらに厚くすることにより、さらに低容量化を図ることができる。
さらに、測定回路の高周波信号(インピーダンス制御)、低周波信号、電源信号のそれぞれに容量がマッチングするように金属層の形状、上記誘電体層材質及び厚さを決定すれば、より信号の遅延を抑制することができる。
【0037】
また、上記各実施形態においては、LCDのテスト用プローブ装置用のコンタクトプローブに適用したが、他のものに採用しても構わない。例えば、ウェーハ上ICのテスト用コンタクトプローブやICチップのバーンインテスト用ソケットに用いるコンタクトプローブ等に適用してもよい。
【0038】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。すなわち、本発明のコンタクトプローブによれば、金属層の接続領域が、前記グラウンドラインの他の前記パターン配線の直上から外れた位置に配置されているので、従来に比べて大幅に容量を低減することができる。また、全体として金属層領域が少なくなりプローブ全体のフレキシブル性が向上し、組立時の作業性が良くなると共に、組立時の歪み力による動きが小さくなるため、位置精度を保つことができる。
また、本発明のコンタクトプローブによれば、金属層が、フィルムの先端部において複数のパターン配線に直交して延在されている先端部領域と、フィルムの基端部に配される基端部領域と、先端部領域から基端部領域まで細帯状に延在し、ビアホール及びグラウンドラインの直上に配され、ビアホールを介してグラウンドラインと電気的に接続し、グラウンドラインの他のパターン配線の直上から外れた位置に配されている接続領域とから構成されているので、細帯状の接続領域によって、従来のようにフィルム全体に金属層を設けた場合に比べて大幅に容量を低減することができると共に、全体として金属層領域が少なくなりプローブ全体のフレキシブル性が向上する。
【0039】
本発明のコンタクトプローブの製造方法によれば、金属層形成工程において、金属フィルム上に、先端部マスク部と、基端部マスク部と、先端部マスク部から基端部マスク部まで細帯状に延在する接続マスク部とから構成されている第2のマスクを施し、マスクされていない部分をエッチングして金属層を形成するので、先端部領域、基端部領域及び接続領域からなる金属層を高精度に形成することができる。
【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及びその製造方法の第1実施形態を示すコンタクトプローブの平面図である。
【図2】 本発明に係る第1実施形態の製造工程を示すフィルム先端部におけるパターン配線に直交した方向の要部断面図である。
【図3】 本発明に係る第1実施形態の製造工程における金属層形成工程を工程順に示す要部断面図である。
【図4】 本発明に係る第1実施形態の製造工程における金属層形成工程の第2のマスクを示す平面図である。
【図5】 本発明に係るコンタクトプローブ及びその製造方法の第2実施形態を示すコンタクトプローブの平面図である。
【図6】 本発明に係る第2実施形態のビアホール部分の要部断面図である。
【図7】 本発明に係るコンタクトプローブの従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】
10、20 コンタクトプローブ
11 フィルム
11a、21a ポリイミド樹脂フィルム層
11b、21b 金属層
11c、21c 先端部領域
11d、21d 基端部領域
11e、21e 接続領域
11f 金属フィルム層
12、22 パターン配線
12a コンタクトピン
17 ベースメタル層(第1の金属層)
18 第1のフォトレジスト層(第1のマスク)
22G グラウンドライン
H ビアホール
M2 第2のフォトレジスト層(第2のマスク)
m1 先端部マスク部
m2 基端部マスク部
m3 接続マスク部
N Ni合金層(第2の金属層)
P 導電性ペースト
Claims (2)
- グラウンドラインを含む複数のパターン配線がフィルムの表面上に形成されこれらのパターン配線の各先端部がフィルムの先端部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、
前記フィルムの裏面側に金属層と、
前記グラウンドライン直上の前記フィルムの表裏を貫通すると共に前記金属層と前記グラウンドラインとを電気的に接続するビアホールとを備え、
前記金属層は、
前記フィルムの前記先端部において前記複数のパターン配線に直交して延在している先端部領域と、
前記フィルムの基端部に配される基端部領域と、
前記先端部領域から前記基端部領域まで細帯状に延在し、前記ビアホール及び前記グラウンドラインの直上に配され、前記ビアホールを介して前記グラウンドラインと電気的に接続し、前記グラウンドラインの他の前記パターン配線の直上から外れた位置に配置されている接続領域とから構成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に記載のコンタクトプローブを製造する方法であって、
基板層の上に前記コンタクトピンの材質に被着又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の金属層の上に第1のマスクを施してマスクされていない部分に前記パターン配線及び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形成するメッキ処理工程と、
前記フィルムの裏面に請求項1に記載の金属層を張り付ける金属層形成工程と、
前記グラウンドラインの直上に前記ビアホールが配置されるように、前記第1のマスクを取り除いた前記第2の金属層上に表面を被着面として前記フィルムを被着するフィルム被着工程と、
前記フィルムと前記第2の金属層とからなる部分及び前記基板層と前記第1の金属層とからなる部分を分離する分離工程とを備え、
前記金属層形成工程は、前記フィルムの前記裏面に張り付けた前記金属層上に、前記先端部領域に供される部分を覆う先端部マスク部と、前記基端部領域に供される部分を覆う基端部マスク部と、前記接続領域に供される部分を覆う接続マスク部とから構成されている第2のマスクを施し、マスクされていない部分をエッチングして、前記接続領域が前記ビアホールの直上に配置されるように前記金属層を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。
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