JP4087378B2 - プローブカード - Google Patents

Description

本発明は、測定対象の電極に接触し、当該測定対象の電気的諸特性を測定するのに使用されるプローブカードに関する。

近年のプローブカードは、測定対象の高集積化に伴ってプローブが微小化している。このようにプローブを微小化すると、プローブ自体の剛性が弱くなり、当該プローブの針圧が低下する。このため、プローブと測定対象の電極との間の電気的導通を図るために必要な所定の接触圧を確保することができないという問題が生じている。

このような問題を解決し得るプローブカードとしては、基板の面上に設けられたく字状のカード針( プローブ) と、前記基板の面上に前記カード針の中間部に当接可能に設けられたトラス針( 補強用の針) とを備え、このトラス針が弾性変形するカード針の中間部に当接し、これにより当該カード針を支えるようになっているものがある( 特許文献１参照) 。

特開２００３−２３２８０８号公報

ところが、前記プローブカードは、カード針とトラス針とが対になっていることから、狭ピッチ間隔で配置することが困難になるという別の問題を有している。

本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、プローブを微細化してもプローブと測定対象の電極との間の電気的導通を図るために必要な所定の接触圧を確保することができ、且つ狭ピッチ間隔で配置することができるプローブカードを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のプローブカードは、基板の面上に設けられた片持ち状の第１のプローブと、この第１のプローブと対向するように前記基板の面上に設けられた片持ち状の第２のプローブとを備えており、前記第１、第２のプローブは、弾性変形に応じて一部が当接するようになっており、この当接面に絶縁処理が施されている。

前記第１、第２のプローブは、基端部から先端部にかけて幅狭となるよう幅方向の一端面が傾斜面となっており、この一端面同士が弾性変形に応じて摺接するようになっている。

若しくは、前記第１、第２のプローブは先端面の少なくとも一部同士が対向するように配置されており、この先端面同士が弾性変形に応じて当接するようになっている。

前記第１、第２のプローブの先端部には、当接時に互いに係合する係合手段を設けることができる。

本発明の請求項１に係るプローブカードによる場合、第１、第２のプローブが測定対象の電極に接触し、その後、押圧されると、第１、第２のプローブが弾性変形し、当該第１、第２のプローブの一部同士が当接する。これにより当該第１、第２のプローブが互いに支え合うようになっている。即ち、第１、第２のプローブが互いに支え合う構成としたことから、微細化により低下した剛性を互いに補うことができるので、測定対象の電極との間の電気的導通を図るために必要な所定の接触圧を確保することができ、その結果、安定した測定を行うことができる。しかも、従来例のような補強用の針が不要になるため、第１、第２のプローブを狭ピッチ間隔で配置することができると共に、低コスト化を図ることができる。

本発明の請求項２に係るプローブカードによる場合、第１、第２のプローブは、幅方向の一端面が基端部から先端部にかけて幅狭となるよう傾斜面となっており、この一端面同士が弾性変形に応じて摺接するようになっている。このため、第１、第２のプローブの一端面同士が摺接した際の摩擦力が向上するので、前記接触圧の向上を図ることができる。しかも、第１、第２のプローブの基端部の幅寸法を先端部の幅寸法に比べて幅広にすることができる。このため、第１、第２のプローブの先端部を測定対象の電極に接触可能にするために当該第１、第２のプローブを微細化したとしても、当該第１、第２のプローブの基端部はその先端部と同様に細くならない。プローブの基端部は当該プローブの弾性変形を支える支持部としての役割を有していることから、先端部から基端部まで同一幅の従来のプローブと比べて第１、第２のプローブ２１０、２２０はその剛性を強くすることができる。更に、第１、第２のプローブの一端面同士を摺接させるようにしたことから、第１、第２のプローブが測定対象の電極に接触した際に当該電極上を横方向に滑らせることができる。即ち、所定量のスクラブを生じさせることが可能になり、測定対象の電極と更に安定した接触が可能になるので、更に安定した測定を行うことができる。

本発明の請求項３に係るプローブカードによる場合、第１、第２のプローブは、先端面の一部同士が弾性変形に応じて当接し、これにより当該第１、第２のプローブが互いに支え合うようになっているので、前記接触圧の向上を図ることができる。しかも、先端面同士が当接することから、当接の際の衝撃で第１、第２のプローブがぐらつくようなことがないので、安定した測定を行うことができる。

本発明の請求項４に係るプローブカードによる場合、第１、第２のプローブの先端部に、当接時に互いに係合する係合手段が設けられている。このため、第１、第２のプローブの先端面の一部同士が当接した際に、前記係合手段により互いに係合されるので、第１、第２のプローブの先端部が幅方向に位置ずれすることにより、隣の第２、第１のプローブに接触し、ショートを起こすようなことを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態に係るプローブカードについて説明する。

まず、本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードについて図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードの概略的平面図、図２は同プローブカードを示す図であって、( ａ) が概略的側面図、( ｂ) がプローブの概略的平面図、図３は同プローブカードの使用状態を示す図であって、( ａ) が概略的側面図、( ｂ) がプローブの概略的平面図、図４は同プローブカードの一の基板と他の基板とを対向配置する工程を示す概略的平面図である。

図１及び図２に示すプローブカードは、測定対象１０の図外の測定装置のセンシング部分であって、測定対象１０と対向配置される一の基板１１０と、一の基板１１０と一端部同士が対向配置された他の基板１２０と、一の基板１１０の一端部上に設けられた片持ち円弧状の第１のプローブ２１０と、他の基板１２０の一端部上に設けられた片持ち円弧状の第２のプローブ２２０とを具備する。以下、各部を詳しく説明する。

一の基板１１０については、例えば測定対象１０と線膨張係数が近い絶縁性を有するシリコン基板等を用いる。この一の基板１１０の面上には、図示しない配線パターンが形成されている。また、一の基板１１０の縁部には図示しない外部電極が設けられている。この外部電極は配線パターンを介して第１のプローブ２１０の接続部２１２と電気的に接続されている。

他の基板１２０については、一の基板１１０と同じシリコン基板等を用いる。一の基板１１０の面上にも図示しない配線パターンが形成されており、一の基板１１０の縁部には図示しない外部電極が設けられている。この外部電極は配線パターンを介して第２のプローブ２２０の接続部２２２と電気的に接続されている。

第１のプローブ２１０は、略１／４円弧状のプローブ本体２１１と、このプローブ本体２１１の基端部の一部である接続部２１２と、プローブ本体の２１１の先端部に一体的に設けられた接触部２１３とを有している。プローブ本体２１１の幅方向の一端面には、プローブ本体２１１が基端部から先端部にかけて幅狭になるよう傾斜面２１１ａが設けられている。この傾斜面２１１ａは摺動性を有する絶縁膜( 例えば、ポリパラキシリレン膜等) でコーティングされている。接続部２１２は、一の基板１１０の配線パターンと電気接続されている。接触部２１３は測定対象１０の電極１１に接触可能な突起状の部材である。この接触部２１３は、接触前の状態では第２のプローブ２２０の接触部２２３と千鳥配置されており( 図１及び図２参照) 、接触時には第１、第２のプローブ２１０、２２０の弾性変形により第２のプローブ２２０の接触部２２３と直線状に配置されるようになっている( 図３参照) 。

第２のプローブ２２０は、他の基板１２０に設けられている以外、第１のプローブ２１０と同様の構成である。即ち、略１／４円弧状のプローブ本体２２１と、このプローブ本体２２１の基端部の一部である接続部２２２と、プローブ本体の２２１の先端部に一体的に設けられた接触部２２３とを有している。プローブ本体２２１の幅方向の一端面には、当該プローブ本体２２１が基端部から先端部にかけて幅狭になるよう傾斜面２２１ａが設けられている。この傾斜面２２１ａは摺動性を有する絶縁膜( 例えば、ポリパラキシリレン膜等) でコーティングされている。接続部２２２は、他の基板１２０の配線パターンと電気接続されている。接触部２２３は測定対象１０の電極１１に接触可能な突起状の部材である。この接触部２２３は、接触前の状態では第１のプローブ２１０の接触部２１３と千鳥配置されており( 図１及び図２参照) 、接触時には第１、第２のプローブ２１０、２２０の弾性変形により第１のプローブ２１０の接触部２１３と直線状に配置されるようになっている( 図３参照) 。

このようなプローブカードは次のように製造される。まず、一の基板１１０の一端部の面上にレジストを塗布し、このレジストに対してマスクを用いて露光、現像を行い、当該レジストの端部( 即ち、一の基板１１０の端部上のレジスト) にパターンを形成し、このパターンにメッキを形成する。この工程を繰り返し、最後に、レジストを除去することによって一の基板１１０の一端部の面上に第１のプローブ２１０が一体的に形成される。そして、第１のプローブ２１０の傾斜面２１１ａに周知の蒸着法を用いて絶縁膜を蒸着させる。

同様に、他の基板１２０の一端部の面上にレジストを塗布し、このレジストに対してマスクを用いて露光、現像を行い、当該レジストの一端部( 即ち、他の基板１２０の一端部上のレジスト) にパターンを形成し、このパターンにメッキを形成する。この工程を繰り返し、最後に、レジストを除去することによって他の基板１２０の一端部の面上に第２のプローブ２２０が一体的に形成される。そして、第２のプローブ２２０の傾斜面２２１ａに周知の蒸着法を用いて絶縁膜を蒸着させる。

その後、図４に示すように、第１、第２のプローブ２１０、２２０が対向配置されるように、他の基板１２０の一端部と一の基板１１０の一端部とを対向配置する。そして、一の基板１１０と他の基板１２０とを導電性接着部材等で固定する。

このように製造されたプローブカードは、図示しない測定装置のプローバに一の基板１１０、他の基板１２０が装着され、測定対象１０の電気的諸特性を測定するのに使用される。以下、その使用方法について詳しく説明する。

プローバの駆動装置を動作させ、一の基板１１０及び他の基板１２０と測定対象１０とを相対的に近接させる。これにより第１、第２のプローブ２１０、２２０の接触部２１３、２２３が測定対象１０の電極１１に接触する。その後、さらに、一の基板１１０及び他の基板１２０と測定対象１０とを相対的に近接させ、接触部２１３、２２３を測定対象１０の電極１１に押圧させる( 即ち、オーバードライブを行う) 。

すると、第１、第２のプローブ２１０、２２０が、図３( ｂ) の矢印方向に弾性変形する。この過程で、第１のプローブ２１０の傾斜面２１１ａと第２のプローブ２２０の傾斜面２２１ａとが摺接し、当該第１のプローブ２１０と当該第２のプローブ２２０とが互いに支え合う一方、第１、第２のプローブ２１０、２２０の接触部２１３、２２３が測定対象１０の電極１１上を横方向に滑り、当該電極１１上の酸化膜等を剥がす。このようにして測定対象１０の電気的諸特性の測定が行われる。

このようなプローブカードによる場合、弾性変形により第１のプローブ２１０の傾斜面２１１ａと第２のプローブ２２０の傾斜面２２１ａとが摺接し、当該第１のプローブ２１０と当該第２のプローブ２２０とが互いに支え合うようになっている。このため、微細化により低下した第１、第２のプローブ２１０、２２０の剛性を互いに補い、測定対象１０の電極１１との間の電気的導通を図るために必要な所定の接触圧を得ることができる。しかも、従来例のような補強用の針が不要であるため、第１、第２のプローブ２１０、２２０を狭ピッチ間隔で配置することができると共に、低コスト化を図ることができる。また、第１、第２のプローブ２１０、２２０の接触部２１３、２２３を測定対象１０の電極１１上で横方向に滑らせ、スクラブを生じさせることが可能になるので、電極１１上の酸化膜等を剥がし、電極１１との安定した接触を図ることができる。更に、第１、第２のプローブ２１０、２２０は基端部の幅寸法が先端部の幅寸法に比べて幅広になっている。このため、第１、第２のプローブ２１０、２２０の先端部を測定対象１０の電極１１に接触可能にするために当該第１、第２のプローブ２１０、２２０を微細化したとしても、当該第１、第２のプローブ２１０、２２０の基端部は先端部と同様に細くならない。プローブの基端部は当該プローブの弾性変形を支える支持部としての役割を有していることから、先端部から基端部まで同一幅の従来のプローブと比べて第１、第２のプローブ２１０、２２０はその剛性を強くすることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係るプローブカードについて図面を参照しながら説明する。図５は本発明の第２の実施の形態に係るプローブカードの概略的側面図、図６は同プローブカードのプローブを示す図であって、( ａ) が使用前の状態を示す概略的平面図、( ｂ) が使用前の状態を示す概略的側面図、( ｃ) が使用中の状態を示す概略的平面図、( ｄ) が使用中の状態を示す概略的側面図、図７は同プローブカードのプローブの設計変更例を示す概略的平面図であって、( ａ) が第１のプローブの先端面の一端部に切欠き部が設けられた例を示す図、( ｂ) が第１のプローブの先端面の中央部に凹部が設けられた例を示す図である。

図５に示すプローブカードは、実施例１のプローブカードとほぼ同様の構成となっている。異なる点は、第１、第２のプローブの形状及び第１、第２のプローブの配置( 具体的には、先端面同士が対向するように配置されている点) である。よって、重複する部分は説明を省略し、以下、相違する点について説明する。なお、符号については、第１のプローブは３１０を、第２のプローブは３２０を使用し、その他の部材は実施例１と同じものを使用する。

第１のプローブ３１０は、略１／４円弧状のプローブ本体３１１と、このプローブ本体３１１の基端部の一部である接続部３１２と、プローブ本体の３１１の先端部に一体的に設けられた接触部３１３とを有している。プローブ本体３１１の先端面は絶縁膜( 例えば、ポリパラキシリレン膜等) でコーティングされている。基端部３１２は、一の基板１１０の配線パターンと電気接続されている。接触部３１３は測定対象１０の電極１１に接触可能な突起状の部材である。

第２のプローブ３２０は、他の基板１２０に設けられている以外、第１のプローブ３１０と同様の構成である。即ち、略１／４円弧状のプローブ本体３２１と、このプローブ本体３２１の基端部の一部である接続部３２２と、プローブ本体の３２１の先端部に一体的に設けられた接触部３２３とを有している。プローブ本体３２１の先端面は絶縁膜( 例えば、ポリパラキシリレン膜等) でコーティングされている。接続部３２２は、他の基板１２０の配線パターンと電気接続されている。接触部３２３は測定対象１０の電極１１に接触可能な突起状の部材である。

このようなプローブカードは次のように製造される。まず、第１、第２のプローブ３１０、３２０が実施例１と同様の方法で一の基板１１０、１２０に設けられる。そして、第１、第２のプローブ３１０、３２０の先端面に周知の蒸着法を用いて絶縁膜を蒸着させる。その後、図６( ａ) 及び( ｂ) に示すように、第１、第２のプローブ３１０、３２０の先端面同士が対向配置されるように他の基板１２０の一端部と一の基板１１０の一端部とを対向配置( 図４を借りて参照) する。そして、一の基板１１０と他の基板１２０とを導電性接着部材等で固定する。

このように製造されたプローブカードは、図示しない測定装置のプローバに一の基板１１０、他の基板１２０が装着され、測定対象１０の電気的諸特性を測定するのに使用される。以下、その使用方法について詳しく説明する。

プローバの駆動装置を動作させ、一の基板１１０及び他の基板１２０と測定対象１０とを相対的に近接させる。これにより第１、第２のプローブ３１０、３２０の接触部３１３、３２３が測定対象１０の電極１１に接触する。その後、さらに、一の基板１１０及び他の基板１２０と測定対象１０とを相対的に近接させ、接触部３１３、３２３を測定対象１０の電極１１に押圧させる( 即ち、オーバードライブを行う) 。

すると、第１、第２のプローブ３１０、３２０が、図６( ｃ) 及び( ｄ) に示すように、矢印方向に弾性変形し、当該第１のプローブ３１０の先端面と第２のプローブ３２０の先端面とが当接する。これにより第１のプローブ３１０と第２のプローブ３２０とが互いに支え合う。このようにして測定対象１０の電気的諸特性の測定が行われる。

このようなプローブカードによる場合、弾性変形により第１のプローブ３１０の先端面と第２のプローブ３２０の先端面とが当接し、当該第１のプローブ３１０と当該第２のプローブ３２０とが互いに支え合うようになっている。このため、微細化により低下した第１、第２のプローブ３１０、３２０の剛性を互いに補い、測定対象１０の電極１１との間の電気的導通を図るために必要な所定の接触圧を得ることができる。しかも、従来例のような補強用の針が不要であるため、第１、第２のプローブ３１０、３２０を狭ピッチ間隔で配置することができると共に、低コスト化を図ることができる。

なお、このプローブカードについては、基板の面上に設けられた片持ち状の第１のプローブと、この第１のプローブと対向するように前記基板の面上に設けられた片持ち状の第２のプローブとを備えており、前記第１、第２のプローブは、弾性変形に応じて一部が当接するようになっており、この当接面に絶縁処理が施されている限りどのような設計変更を行ってもかまわない。

第１、第２のプローブ２１０、２２０、３１０、３２０については、片持ち円弧状であることが望ましいが、その他の形状のものを用いることができる。例えば、片持ち直線状のプローブが互いに向かい合うように傾斜しているもの等であっても良い。また、傾斜面２１１ａ、傾斜面２２１ａ、接続部２１２、２２２、３１２、３２２、接触部２１３、２２３、３１３、３２３を設けるか否かは任意である。更に、第１、第２のプローブ２１０、２２０、３１０、３２０は同じ形状であるとしたが、これに限定されるものではなく、別々の形状とすることができる。

実施例１の第１、第２のプローブ２１０、２２０は、弾性変形時に第２、第１のプローブ２２０、２１０の先端面が当接する当て止め用の凸部等を設けることができる。このような凸部を設けることにより第１、第２のプローブ２１０、２２０が所定以上弾性変形するのを防止することができる。

実施例２の第１、第２のプローブ３１０、３２０は、先端部に当接時に互いに係合する係合手段３１４、３２４を設けることができる。この係合手段３１４、３２４としては、例えば、図７( ａ) に示すように、第１、第２のプローブ３１０、３２０の先端部の幅方向の一端部に設けられた切欠き部３１４ａ、３２４ａと、この切欠き部３１４ａ、３２４ａに嵌まり込む第２、第１のプローブ３２０、３１０の先端部の幅方向の凸状の他端部３１４ｂ、３２４ｂとを有する構成とすることもできるし、図７( ｂ) に示すように、第１のプローブ３１０の先端部に設けられた凹部３１４ｃと、第２のプローブ３２０の先端部に設けられており且つ凹部３１４ｃに係合される凸部３２４ｄとを有する構成とすることもできる。

このように設計変更すれば、第１、２のプローブ３１０、３２０の先端面同士が当接時に係合するようになっているので、第１、第２のプローブ３１０、３２０の先端面の一部同士が当接した際に、第１、第２のプローブ３１０、３２０の先端部が幅方向に位置ずれし、隣の第２、第１のプローブ３２０、３１０に接触し、ショートを起こすようなことを防止することができる。特に、係合手段３１４、３２４を上述した図７( ａ) に示す構成とした場合、第１、第２のプローブ３１０、３２０を先端面同士が対向するように配置し、第１、第２のプローブ３１０、３２０の先端部の他端部３１４ｂ、３２４ｂが第２、第１のプローブ３１０、３２０の先端部の切欠き部３１４ａ、３２４ａに係合される構成となっているので、第１、第２のプローブ３１０、３２０の基端部の幅寸法を先端部の幅寸法に比べて幅広にすることができる。このため、第１、第２のプローブ３１０、３２０を従来例のプローブと同様に微細化したとしても、その基端部の幅寸法を従来例のプローブの幅寸法と比べて幅広にすることが可能になるので、第１、第２のプローブ３１０、３２０の剛性を強くすることが可能になる。なお、実施例１のプローブ２１０、２２０にも同様の係合手段を設けることが一応可能である。

また、実施例１及び２では、一の基板１１０、他の基板１２０は、測定対象１０と線膨張係数が近いシリコン基板シリコン基板等を用いるとしたが、プリント基板等の板体であれば良い。また、一の基板１１０、他の基板１２０を一の基板とすることができる。

更に、実施例１及び２は、一の基板１１０、他の基板１２０がプローバに直接取り付けられるとしたが、一の基板１１０、他の基板１２０の上層に別の基板等を設け、多層にすることも勿論可能である。即ち、一の基板１１０、他の基板１２０の上層の構成については任意に構成することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るプローブカードの概略的平面図である。 同プローブカードを示す図であって、( ａ) が概略的側面図、( ｂ) がプローブの概略的平面図である。 プローブカードの使用状態を示す図であって、( ａ) が概略的側面図、( ｂ) がプローブの概略的平面図である。 同プローブカードの一の基板と他の基板とを対向配置する工程を示す概略的平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るプローブカードの概略的側面図である。 同プローブカードのプローブを示す図であって、( ａ) が使用前の状態を示す概略的平面図、( ｂ) が使用前の状態を示す概略的側面図、( ｃ) が使用中の状態を示す概略的平面図、( ｄ) が使用中の状態を示す概略的側面図である。 同プローブカードのプローブの設計変更例を示す概略的平面図であって、( ａ) が第１のプローブの先端面の一端部に切欠き部が設けられた例を示す図、( ｂ) が第１のプローブの先端面の中央部に凹部が設けられた例を示す図である。

符号の説明

１０ 測定対象
１１ 電極
１１０ 一の基板
１２０ 他の基板
２１０ 第１のプローブ
２１１ａ 傾斜面
２１３ 接触部
２２０ 第２のプローブ
２２１ａ 傾斜面
２２３ 接触部
３１０ 第１のプローブ
３１１ａ 傾斜面
３１３ 接触部
３１４ 係合手段
３１４ａ 切欠き部
３１４ｂ 他端部
３１４ｃ 凹部
３２０ 第２のプローブ
３２１ａ 傾斜面
３２３ 接触部
３２４ 係合手段
３２４ａ 切欠き部
３２４ｂ 他端部
３２４ｄ 凸部

Claims (4)

1. 基板の面上に設けられた片持ち状の第１のプローブと、この第１のプローブと対向するように前記基板の面上に設けられた片持ち状の第２のプローブとを備えており、前記第１、第２のプローブは、弾性変形に応じて一部が当接するようになっており、この当接面に絶縁処理が施されていることを特徴とするプローブカード。
2. 請求項１記載のプローブカードにおいて、前記第１、第２のプローブは、基端部から先端部にかけて幅狭となるよう幅方向の一端面が傾斜面となっており、この一端面同士が弾性変形に応じて摺接するようになっていることを特徴とするプローブカード。
3. 請求項１記載のプローブカードにおいて、前記第１、第２のプローブは先端面の少なくとも一部同士が対向するように配置されており、この先端面同士が弾性変形に応じて当接するようになっていることを特徴とするプローブカード。
4. 請求項１、２又は３記載のプローブカードにおいて、前記第１、第２のプローブの先端部には、当接時に互いに係合する係合手段が設けられていることを特徴とするプローブカード。