JP6625847B2 - Probe, probe assembly manufacturing method, and probe assembly - Google Patents
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Description
本発明は、プローブ、プローブ組立体の製造方法およびプローブ組立体に関する。 The present invention relates to a probe, a method for manufacturing a probe assembly, and a probe assembly.
半導体装置の製造工程において、半導体ウェーハ(以下、単に「ウェーハ」ともいう)の各チップ領域上に作り込まれた多数の半導体集積回路は、それぞれが半導体チップに分離されるのに先立って、それぞれ仕様書通りに製造されているか否かの試験を受けるのが通常である。すなわち、多数の半導体集積回路が作り込まれた被検査体としての半導体ウェーハは、その半導体ウェーハ上の個々の半導体集積回路(以下、一つの半導体集積回路を「ウェーハチップ」ともいう)が被測定デバイスとなって、ウェーハテストと呼ばれる電気的試験による検査を受ける。 In a semiconductor device manufacturing process, a large number of semiconductor integrated circuits formed on each chip area of a semiconductor wafer (hereinafter, also simply referred to as “wafer”) are each separated before being separated into semiconductor chips. It is normal to undergo a test to see if it has been manufactured to specifications. That is, a semiconductor wafer as an object to be inspected in which a large number of semiconductor integrated circuits are built is measured by individual semiconductor integrated circuits (hereinafter, one semiconductor integrated circuit is also referred to as a “wafer chip”) on the semiconductor wafer. As a device, it undergoes an electrical test called a wafer test.
ウェーハテストには、例えば、試験に必要な電力や信号を各被測定デバイスに供給するとともにその電気的特性を測定するテスタと、そのテスタのテストヘッドと被測定デバイスとの間に電気的に介在させて必要な信号や電力を伝達する一つまたは複数の電気的接続装置と、ウェーハを保持するとともに、ウェーハ上の被測定デバイスと電気的接続装置上のプローブとの相対的な位置決めや接続を行うプローバと、を備えた検査装置が使用される。この電気的接続装置としては、例えば、プローブカード、インサートリング、パフォーマンスボード等のボード類、それらボード類が機能的に組み合わさって一体となったものなどが含まれ、そのうち、ウェーハ上の半導体集積回路の電極に接続されるプローブが配列された電気的接続装置をプローブ組立体と呼ぶ事とする。このプローブ組立体として、例えばプローブカードは、一方の側の面に多数のプローブが配列され、他方の側の面にテストヘッドまたはテストヘッド側に位置する電気的接続装置へ電気的に接続するための接続部が設けられている(例えば、特許文献1を参照のこと。)。 In a wafer test, for example, a tester that supplies the power and signals required for the test to each device under test and measures its electrical characteristics, and electrically intervenes between the test head of the tester and the device under test Holds the wafer and one or more electrical connection devices that transmit necessary signals and power, and controls the relative positioning and connection between the device under test on the wafer and the probe on the electrical connection device. An inspection apparatus having a prober for performing the inspection is used. The electrical connection device includes, for example, a board such as a probe card, an insert ring, and a performance board, and a device in which the boards are functionally combined and integrated. An electrical connection device in which probes connected to the electrodes of the circuit are arranged will be referred to as a probe assembly. As this probe assembly, for example, a probe card has a large number of probes arranged on one side and electrically connected to a test head or an electrical connection device located on the test head side on the other side. (See, for example, Patent Document 1).
そして、前記電気的試験用のプローブの例としては、全体に板状のプローブが知られている。例えば、プローブ組立体のプローブ基板に取り付けるための取り付け端を有してその取り付け端からプローブ基板と離れる方向の第1の方向に伸びるように設けられた取り付け部と、その取り付け部と第1の方向に連なるように、その取り付け部の第1の方向の端部に連結されたプローブ基部と、そのプローブ基部から第1の方向と交差する第2の方向に伸びるように設けられたアーム部と、そのアーム部に設けられて、取り付け部の取り付け端が位置する側と反対側に伸びる先端に針先が形成される針先部とを有するプローブが知られている(特許文献1、2を参照のこと。)。 As an example of the probe for the electrical test, a plate-shaped probe is known as a whole. For example, a mounting portion provided with a mounting end for mounting the probe assembly to the probe substrate and extending from the mounting end in a first direction away from the probe substrate, and a mounting portion and the first mounting portion. A probe base connected to the end of the mounting portion in the first direction so as to be continuous in the direction, and an arm provided to extend from the probe base in a second direction intersecting the first direction. A probe having a needle tip provided on an arm thereof and having a needle tip formed at a tip extending to a side opposite to a side where an attachment end of the attachment is located is known (see Patent Documents 1 and 2). See.).
上述のようなプローブを用いて構成されるプローブ組立体は、複数の板状のプローブと、それを支持するプローブ基板とを有してなる。プローブ基板のプローブが取り付けられる面(以下、「プローブ取付面」ともいう)には、プローブを固定して支持するための複数の取り付け用のパッド、すなわち、複数の接合パッドが設けられている。プローブ組立体は、複数の板状のプローブを、その取り付け部において、熱溶融性の接合材により、プローブ基板の各接合パッドに直立させて結合させている。これにより、各プローブは、取り付け部がプローブ基板の接合パッドに固定されて、プローブ基板に片持ち梁状に支持される。 A probe assembly configured using the above-described probe includes a plurality of plate-shaped probes and a probe substrate that supports the probes. A plurality of mounting pads for fixing and supporting the probes, that is, a plurality of bonding pads are provided on a surface of the probe substrate on which the probes are mounted (hereinafter, also referred to as a “probe mounting surface”). In the probe assembly, a plurality of plate-shaped probes are joined upright to respective joining pads of a probe board by a heat-meltable joining material at an attachment portion thereof. As a result, the mounting portion of each probe is fixed to the bonding pad of the probe substrate, and is supported by the probe substrate in a cantilever shape.
そして、被検査体である半導体ウェーハのウェーハテストでは、プローブ組立体を、そのプローブが取り付けられている側をウェーハに対向させた状態で、プローブ基板とウェーハとを平行に保ちながら相対的に接近させることにより、半導体ウェーハ上に形成された複数のウェーハチップの電極パッドのそれぞれに、プローブ組立体のプローブの針先部を針先側からコンタクトさせて電気的特性試験を行うことができる。ウェーハチップの電極パッドとプローブの針先とのコンタクトは、一度の接触動作でウェーハ上の全てのウェーハチップと接続させて電気的特性試験を行ってもよいし、複数回の接触動作に分けて接続させてそれぞれの接続毎に電気的特性試験を行ってもよい。 Then, in the wafer test of the semiconductor wafer to be inspected, the probe assembly is relatively approached while keeping the probe substrate and the wafer parallel with the side where the probe is attached facing the wafer. By doing so, the electrical characteristics test can be performed by bringing the probe tips of the probe assembly into contact with the electrode pads of the plurality of wafer chips formed on the semiconductor wafer from the probe tip side. The contact between the electrode pad of the wafer chip and the tip of the probe may be connected to all the wafer chips on the wafer in a single contact operation to conduct an electrical property test, or divided into multiple contact operations The electrical characteristics may be tested for each connection.
上述のように、半導体ウェーハの電気的試験において、プローブ組立体がウェーハ上のウェーハチップとの電気的接続に好適に使用されるように、プローブ組立体においては、半導体ウェーハ上の複数のウェーハチップの電極パッドのそれぞれに、各プローブの針先が均一な条件でコンタクトすることが望ましい。 As described above, in the electrical test of a semiconductor wafer, a plurality of wafer chips on a semiconductor wafer are used in the probe assembly so that the probe assembly is preferably used for electrical connection with a wafer chip on the wafer. It is desirable that the tip of each probe contacts each of the electrode pads under uniform conditions.
通常、被検査体となる半導体ウェーハ上の電極パッドは、その半導体ウェーハ上で均一な高さに設けられている。上述した通り、プローブ組立体上のプローブの針先と、ウェーハ上のウェーハチップの電極パッドとのコンタクトは、ウェーハとプローブ基板とを平行に対向させたまま相対的に接近させることにより行うため、プローブ組立体においては、複数のプローブの針先のプローブ基板上での高さ位置が、複数プローブ間で互いに等しくなることが好ましい。すなわち、プローブ組立体において、プローブ基板上に設けられた複数のプローブの針先の点が含まれる仮想面(以下、「仮想コンタクト面」ともいう)が、平坦な1つの平面を構成することが好ましい。仮想コンタクト面の平坦度を向上させると、プローブの各針先を均一な条件でコンタクトさせることができる。 Usually, the electrode pads on the semiconductor wafer to be inspected are provided at a uniform height on the semiconductor wafer. As described above, the contact between the probe tip of the probe on the probe assembly and the electrode pad of the wafer chip on the wafer is performed by approaching the wafer and the probe substrate relatively in parallel while facing each other. In the probe assembly, it is preferable that the height positions of the tips of the plurality of probes on the probe substrate are equal to each other among the plurality of probes. That is, in the probe assembly, a virtual surface (hereinafter, also referred to as a “virtual contact surface”) including the tip points of the plurality of probes provided on the probe substrate may constitute one flat plane. preferable. When the flatness of the virtual contact surface is improved, the tips of the probe can be contacted under uniform conditions.
そのため、プローブ基板に取り付けられる複数の板状のプローブは、そのプローブがなす平面内における取り付け端の辺の垂直方向での取り付け端から針先までの距離が、それぞれ等しい寸法で製造される。 Therefore, the plurality of plate-like probes attached to the probe substrate are manufactured so that the distance from the attachment end to the needle tip in the vertical direction of the side of the attachment end in the plane formed by the probes is equal.
しかしながら、そのようにそれぞれ等しい寸法で複数のプローブを形成できたとしても、プローブ基板への取り付け状態またはプローブ基板自体の形状の影響を受けて、プローブ基板における針先の高さ位置がばらつくことがあった。 However, even if a plurality of probes having the same dimensions can be formed in such a manner, the height positions of the needle tips on the probe substrate may vary due to the influence of the state of attachment to the probe substrate or the shape of the probe substrate itself. there were.
例えば、プローブを取り付けるためのプローブ基板の接合パッドにおいて、形状のばらつきやプローブ基板上での高さのばらつきがあり、複数のプローブ間で同様の条件でプローブ基板の接合パッドに取り付けたとしても、製造されるプローブ組立体において、プローブの針先の高さ位置がばらつくことがあった。 For example, in a bonding pad of a probe board for mounting a probe, there is a variation in shape and a variation in height on the probe board, and even if a plurality of probes are attached to the bonding pad of the probe board under similar conditions, In the manufactured probe assembly, the height position of the probe tip may vary.
また、接合パッドの形状やプローブ基板上での高さが均一であっても、プローブ基板において、うねりやそり等がある場合、同様に、製造されるプローブ組立体において、プローブの針先の高さ位置がばらつくことがあった。 Even if the shape of the bonding pad and the height on the probe substrate are uniform, if there is undulation or warpage on the probe substrate, similarly, the height of the probe tip in the manufactured probe assembly is similarly determined. Sometimes the position varied.
すなわち、プローブ組立体において、プローブは、プローブ基板や接合パッドの形状に依存し、針先の高さ位置にばらつきが生じることがあった。このばらつきを抑えるためには、プローブ基板のプローブ取付面の平坦度を向上させることが有効であるが、近年、一度に測定できるウェーハチップの数を増加させるために、プローブ基板を大型化させたものも出てきており、大型化するほどプローブ取付面の平坦度を高くすることが困難になるという問題がある。 That is, in the probe assembly, the probe depends on the shape of the probe substrate and the bonding pad, and the height position of the probe tip sometimes varies. In order to suppress this variation, it is effective to improve the flatness of the probe mounting surface of the probe substrate, but in recent years, in order to increase the number of wafer chips that can be measured at one time, the probe substrate has been increased in size. There is also a problem that it becomes difficult to increase the flatness of the probe mounting surface as the size increases.
また、プローブをプローブ基板に接合する際に、プローブ基板に対するプローブの針先の位置が所定の高さになるようにプローブを保持した状態で、上述した熱溶融性の接合材を利用して接合することも考えられるが、その場合にプローブ基板のプローブ取付面の平坦度が低いと、プローブの取り付け部の取り付け端がプローブ基板に対し傾いて接合されたり、取り付け端がプローブ基板から浮いた状態で接合パッドと接合されたりする可能性がある。 Also, when bonding the probe to the probe substrate, the probe is held by using the above-mentioned heat-meltable bonding material while holding the probe so that the position of the probe tip with respect to the probe substrate is at a predetermined height. However, in this case, if the flatness of the probe mounting surface of the probe board is low, the mounting end of the probe mounting section may be inclined and joined to the probe board, or the mounting end may float from the probe board. May be bonded to the bonding pad.
そのような状態でプローブがプローブ基板の接合パッドに取り付けられた場合、複数のプローブ間でプローブの接合状態または接合強度にばらつきが生じ、プローブ組立体の信頼性を低下させる可能性がある。 If the probes are attached to the bonding pads of the probe board in such a state, the bonding state or bonding strength of the probes varies among a plurality of probes, which may reduce the reliability of the probe assembly.
したがって、プローブ組立体において、複数のプローブ間での針先の高さ位置のばらつきを抑える技術が求められている。そして、そのプローブの針先の高さ位置のばらつきを抑える技術は、プローブとプローブ基板の接合パッドとの間の取り付け強度を低下させることなく、各プローブの針先の高さ位置を調整可能とするものであることが好ましい。 Accordingly, there is a need for a technique for suppressing variations in the height position of the needle tip among a plurality of probes in a probe assembly. And the technology that suppresses the variation of the height position of the probe tip of the probe can adjust the needle tip height position of each probe without reducing the mounting strength between the probe and the bonding pad of the probe board. It is preferable that
本発明は、以上のプローブおよびプローブ組立体における問題に鑑みてなされたものである。 The present invention has been made in view of the above problems in the probe and the probe assembly.
すなわち、本発明の目的は、針先の高さ位置を調整する機構を備えたプローブを提供することにある。 That is, an object of the present invention is to provide a probe provided with a mechanism for adjusting a height position of a needle tip.
また、本発明の目的は、プローブの針先の位置ばらつきの低減に有効なプローブ組立体の製造方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a probe assembly that is effective in reducing the variation in the position of the probe tip.
また、本発明の目的は、プローブの針先の位置ばらつきが低減されたプローブ組立体を提供することにある。 It is another object of the present invention to provide a probe assembly in which variation in the position of the probe tip is reduced.
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。 Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.
本発明の第1の態様は、
全体に板状のプローブであって、
取り付け端を有する取り付け部と、
平面視において前記取り付け端と接する線と交差する第1の方向に前記取り付け部と連なるように、該取り付け部の端部に連結されたプローブ基部と、
前記プローブ基部から前記第1の方向と交差する第2の方向に伸びるアーム部と、
前記アーム部に設けられて、前記取り付け部の前記取り付け端が位置する側と反対側に伸びる先端に針先が形成される針先部とを有し、
前記取り付け部は、
前記取り付け端を有する台座部と、
前記台座部と前記プローブ基部の互いに対向する端部を連結する支柱と、
前記プローブ基部の前記台座部と対向する端部から該台座部に向かって伸び、その先端部分と該台座部との間に隙間が形成された柱状部と
を有することを特徴とするプローブに関する。
A first aspect of the present invention provides:
A generally plate-shaped probe,
A mounting portion having a mounting end;
A probe base connected to an end of the mounting portion so as to be continuous with the mounting portion in a first direction intersecting a line tangent to the mounting end in plan view;
An arm portion extending from the probe base in a second direction intersecting the first direction;
A needle tip portion provided at the arm portion and having a needle tip formed at a tip extending to a side opposite to a side where the attachment end of the attachment portion is located,
The mounting portion,
A pedestal portion having the mounting end;
A column connecting the opposite ends of the base and the probe base,
The present invention relates to a probe, which has a columnar portion extending from an end of the probe base facing the pedestal portion toward the pedestal portion and having a gap formed between the tip portion and the pedestal portion.
本発明の第1の態様において、前記取り付け部の前記台座部は、前記支柱と連結される部分が、平面視で、前記取り付け端からそこに接する直線の垂直方向上に位置していることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, the pedestal portion of the mounting portion may be configured such that a portion connected to the support is located on a vertical direction of a straight line in contact with the mounting end from the mounting end in plan view. preferable.
本発明の第1の態様において、前記取り付け部の前記台座部は、前記柱状部の先端部分と対向する部分が、平面視で、前記取り付け端からそこに接する直線の垂直方向上に位置していることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, the pedestal portion of the mounting portion has a portion opposed to a tip portion of the columnar portion, which is located on a vertical direction of a straight line in contact with the mounting end from the mounting end in plan view. Is preferred.
本発明の第1の態様において、前記取り付け部の前記柱状部は、前記支柱を挟んで複数設けられており、
前記取り付け部の台座部は、前記複数の柱状部の先端部分と対向する部分が、前記支柱と連結する部分を挟んで複数設けられていることが好ましい。
In the first aspect of the present invention, a plurality of the columnar portions of the attachment portion are provided with the support column interposed therebetween,
It is preferable that a plurality of pedestal portions of the mounting portion are provided with a plurality of portions facing the tip portions of the plurality of columnar portions with a portion connected to the support pillar interposed therebetween.
本発明の第1の態様において、前記取り付け部の前記台座部は、前記柱状部の先端部分と対向する部分が、平面視で凸状または凹状となるように丸みを備えた形状を有し、
前記取り付け部の前記柱状部は、前記台座部に向かって伸びる前記柱状部の先端部分が、平面視でその対向する台座部の部分の形状に沿うように、凹状または凸状となるように丸みを備えた形状を有していることが好ましい。
In the first aspect of the present invention, the pedestal portion of the attachment portion has a shape with a rounded portion so that a portion facing a tip portion of the columnar portion is convex or concave in plan view,
The columnar portion of the attachment portion is rounded so that a tip portion of the columnar portion extending toward the pedestal portion is concave or convex so as to conform to the shape of the opposing pedestal portion in plan view. It is preferred to have the shape provided with.
本発明の第1の態様において、前記取り付け部の前記台座部は、平面視で、前記取り付け端を一辺とする略四角形状をなし、前記取り付け端と対向する辺である取付端対辺上に前記支柱と連結される部分を有し、
前記取り付け端と前記取付端対辺のそれぞれの端部の間を繋ぐ辺である取付端側辺上に前記柱状部の先端部分と対向する部分を有することが好ましい。
In the first aspect of the present invention, the pedestal portion of the mounting portion has a substantially square shape with the mounting end as one side in a plan view, and the pedestal portion is provided on a mounting end opposite side which is a side facing the mounting end. It has a part connected to the support,
It is preferable that a portion facing the tip end of the columnar portion is provided on a mounting end side, which is a side connecting between the mounting end and each end of the mounting end opposite side.
本発明の第1の態様において、前記取り付け部の前記台座部は、平面視で、前記取り付け端を一辺とする略四角形状をなし、前記取り付け部の前記台座部が平面視でなす略四角形状は、略台形状であることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, the pedestal portion of the mounting portion has a substantially square shape with the mounting end as one side in plan view, and a substantially square shape formed by the pedestal portion of the mounting portion in plan view. Preferably has a substantially trapezoidal shape.
本発明の第1の態様において、前記取り付け部の前記支柱は、最も狭い部分の幅は、該支柱の板厚の1.5倍以上2倍以下であることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, it is preferable that the width of the narrowest part of the support of the mounting portion is not less than 1.5 times and not more than twice the thickness of the support.
本発明の第1の態様において、前記台座部から伸びる前記支柱の、該台座部との結合部分に形成される隅部は、該支柱の内部側に向かって凹むように丸みを帯びて形成されることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, a corner portion of the support extending from the pedestal portion, which is formed at a coupling portion with the pedestal portion, is formed to be rounded so as to be concave toward an inner side of the support. Preferably.
本発明の第1の態様において、前記取り付け部の少なくとも一方の側面に、導電性および熱溶融性を有する接合材からなる接合層を設けることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, it is preferable that a bonding layer made of a conductive and thermally fusible bonding material is provided on at least one side surface of the mounting portion.
本発明の第2の態様は、本発明の第1の態様のプローブを用い、基板上に前記取り付け部の前記取り付け端を当接させて、該基板上に該プローブを配置する配置工程と、
前記プローブの前記取り付け部の支柱を曲げ変形させ、前記基板に対する前記針先の高さ位置を調整する位置調整工程と、
導電性および熱溶融性を有する接合材を加熱溶融させて、前記プローブを前記基板上に取り付けるとともに、該接合材を前記柱状部の先端部分と前記台座部との間の前記隙間に配置し、前記柱状部の先端部分と前記台座部とを接合させて、前記位置調整工程により調整された高さ位置に前記針先を位置決めする取り付け工程と
を有することを特徴とするプローブ組立体の製造方法に関する。
A second aspect of the present invention provides an arrangement step of using the probe of the first aspect of the present invention, contacting the attachment end of the attachment portion on a substrate, and disposing the probe on the substrate,
Bending adjustment of the column of the mounting portion of the probe, a position adjustment step of adjusting the height position of the needle tip with respect to the substrate,
By heating and melting the conductive and heat-fusible bonding material, the probe is mounted on the substrate, and the bonding material is disposed in the gap between the tip portion of the columnar portion and the pedestal portion, A method of manufacturing a probe assembly, comprising: a step of joining a tip portion of the columnar portion and the pedestal portion to position the needle tip at a height position adjusted by the position adjusting step. About.
本発明の第2の態様において、前記配置工程における前記取り付け部の前記取り付け端の前記基板への当接は、前記ブローブをプローブ基部で保持し、該プローブの姿勢を維持しながら基板上へ該取り付け端を押しつけることにより行うことが好ましい。 In the second aspect of the present invention, the abutting of the mounting end of the mounting portion on the substrate in the arranging step includes holding the probe at a probe base and moving the probe onto the substrate while maintaining the posture of the probe. Preferably, this is done by pressing the mounting end.
本発明の第2の態様において、前記位置調整工程における前記支柱の曲げ変形は、前記取り付け端を基板上に当接させた状態で前記台座部に対するプローブ基部の向きを変えることにより行うことが好ましい。 In the second aspect of the present invention, it is preferable that the bending deformation of the column in the position adjusting step is performed by changing a direction of a probe base with respect to the pedestal portion in a state where the mounting end is in contact with a substrate. .
本発明の第2の態様において、前記位置調整工程における前記支柱の曲げ変形は、前記取り付け端を基板上に当接させた状態で高平面性の面を基板に対して平行に向かい合わせながら相対的に接近させて針先を押すことにより行うことが好ましい。 In the second aspect of the present invention, the bending deformation of the column in the position adjusting step is performed while the highly flat surface faces in parallel to the substrate while the mounting end is in contact with the substrate. It is preferable to perform this by pressing the needle tip closely.
本発明の第3の態様は、本発明の第1の態様のプローブが基板上に複数取り付けられていることを特徴とするプローブ組立体に関する。 A third aspect of the present invention relates to a probe assembly, wherein a plurality of probes according to the first aspect of the present invention are mounted on a substrate.
本発明の第1の態様によれば、針先の高さ位置を調整する機構を備えたプローブが提供される。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a probe including a mechanism for adjusting a height position of a needle tip.
また、本発明の第2の態様によれば、プローブの針先の位置ばらつきの低減に有効なプローブ組立体の製造方法が提供される。 Further, according to the second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a probe assembly that is effective in reducing the variation in the position of the probe tip.
また、本発明の第3の態様によれば、プローブの針先の位置ばらつきが低減されたプローブ組立体が提供される。 Further, according to the third aspect of the present invention, there is provided a probe assembly in which variation in the position of the probe tip is reduced.
本発明の実施形態であるプローブは、全体に板状のプローブであって、上述したように、プローブ基板に取り付けられて片持ち梁状に支持される。そして、本発明の実施形態のプローブは、本発明の別の実施形態である、プローブカードのようなプローブ組立体の製造方法に用いられ、本発明のさらに別の実施形態であるプローブ組立体を構成する。そして、本発明のさらに別の実施形態であるプローブ組立体は、本発明の実施形態であるプローブを備えた電気的接続装置として、被検査体である半導体ウェーハ等の電気的試験に使用することができる。 The probe according to the embodiment of the present invention is a plate-shaped probe as a whole, and is attached to the probe substrate and supported in a cantilever shape as described above. The probe according to the embodiment of the present invention is used in a method for manufacturing a probe assembly such as a probe card, which is another embodiment of the present invention, and a probe assembly according to still another embodiment of the present invention is used. Constitute. A probe assembly according to still another embodiment of the present invention may be used as an electrical connection device having a probe according to an embodiment of the present invention for an electrical test of a semiconductor wafer or the like to be inspected. Can be.
このとき、従来のプローブ組立体においては、プローブ基板におけるプローブ取付面や接合パッドの形状や高さに依存し、複数のプローブ間で、プローブの針先の高さ位置にばらつきが生じる可能性がある。このような問題に対し、本発明の実施形態であるプローブは、その内部に、針先の高さ位置を調整可能とする機構を含んで構成される。したがって、本発明のさらに別の実施形態であるプローブ組立体においては、本発明の実施形態であるプローブが有する位置調整のための機構の効果により、複数のプローブ間で、針先の高さ位置のばらつきを抑えることができる。そして、本発明の別の実施形態であるプローブ組立体の製造方法は、そのように複数のプローブ間で針先の高さ位置のばらつきが抑えられたプローブ組立体の提供に有効となる。 At this time, in the conventional probe assembly, depending on the shape and height of the probe mounting surface and the bonding pad on the probe board, there is a possibility that the height positions of the probe tips of the probes may vary among a plurality of probes. is there. In order to solve such a problem, the probe according to the embodiment of the present invention is configured to include therein a mechanism capable of adjusting the height position of the needle tip. Therefore, in the probe assembly according to still another embodiment of the present invention, the height position of the needle tip can be adjusted between a plurality of probes due to the effect of the mechanism for adjusting the position of the probe according to the embodiment of the present invention. Can be suppressed. The method of manufacturing a probe assembly according to another embodiment of the present invention is effective in providing a probe assembly in which variations in the height position of the needle tip among a plurality of probes are suppressed.
以下、本発明の実施形態のプローブ、本発明の別の実施形態のプローブ組立体の製造方法、および、本発明のさらに別の実施形態のプローブ組立体について、図面を用いて説明する。尚、各図面の記載において、共通する構成要素は同一の符号を付すようにし、重複する説明は極力省略することにする。 Hereinafter, a probe according to an embodiment of the present invention, a method for manufacturing a probe assembly according to another embodiment of the present invention, and a probe assembly according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, common components will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as much as possible.
実施の形態1.
<プローブ>
図1は、本発明の第1実施形態のプローブを示す図である。
Embodiment 1 FIG.
<Probe>
FIG. 1 is a diagram showing a probe according to a first embodiment of the present invention.
図1に示す本発明の第1実施形態のプローブ1は、全体に板状のプローブである。 The probe 1 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is a plate-shaped probe as a whole.
そして、本発明の第1実施形態のプローブ1は、取り付け端2aを有した取り付け部2と、プローブ1のなす平面内において取り付け端2aと接する直線と交差する第1の方向に取り付け部2と連なるように、取り付け部2の第1の方向の先端側の端部に連結されたプローブ基部3と、プローブ基部3から第1の方向と交差する第2の方向に伸びるように設けられたアーム部4と、アーム部4のプローブ基部3側とは反対の側の先端部分に設けられて、取り付け部2の取り付け端2aが位置する側と反対側に伸びる先端に針先5aが形成される針先部5とを有して構成される。
The probe 1 according to the first embodiment of the present invention includes a mounting
尚、図1に示した本発明の第1実施形態のプローブ1においては、上述した第1の方向は、プローブ1のなす平面内における取り付け端2aに接する直線に対して垂直な方向(以下、このような方向を「取り付け端の垂直方向」ともいう)となっており、第2の方向は、プローブ1のなす平面内における取り付け端2aに接触する直線に対して平行な方向(以下、このような方向を「取り付け端の平行方向」ともいう)となっているので、第1の方向と第2の方向は、概略直交している。また、針先部5がアーム部4から第1の方向に伸びている。そして、図1において、第1の方向は図の上下方向であり、第2の方向は図の左右方向である。
In the probe 1 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the above-described first direction is a direction perpendicular to a straight line that is in contact with the mounting
プローブ1において、取り付け部2とプローブ基部3とアーム部4と針先部5とは、プローブ1の本体を構成する。図1に示すプローブ1において、プローブ1の本体の第2の方向の幅は、例えば2mm以上4mm以下、すなわち、2mm〜4mmとすることができ、第1の方向の幅は、例えば1mm〜3mmとすることができる。そして、プローブ1の本体の板厚、すなわち、取り付け部2、プローブ基部3、アーム部4および針先部5の厚さは、例えば20μm〜100μmとすることができる。
In the probe 1, the mounting
これら取り付け部2、プローブ基部3、アーム部4および針先部5を本体とするプローブ1は、後述する本発明の第3実施形態のプローブ組立体の構成に用いられて、被検査体である半導体ウェーハ等の電気的試験(例えばウェーハテスト)に好適に用いられる。したがって、プローブ1の本体を構成する各部(取り付け部2、プローブ基部3、アーム部4および針先部5)は、プローブ1の構成に好適となるように、バネ性と導電性とを有することが望ましい。また、これら構成各部2、3、4、5は、プローブ組立体の製造工程や、それを用いた検査において、加熱を行う工程があっても変形や劣化等の不具合が生じないように、耐熱性を有することが好ましく、熱処理により疲労強度を向上させるような特性を有する材料から形成されるとより好ましい。
The probe 1 having the
これらプローブ1の本体を構成する各部(取り付け部2、プローブ基部3、アーム部4および針先部5)は、例えば、ニッケル(Ni)およびニッケル合金の少なくとも一方を用いて構成することができる。すなわち、本発明の第1実施形態のプローブ1は、ニッケルおよびニッケル合金の少なくとも一方を用いて構成されることが好ましい。
Each part (the mounting
そして、プローブ1のこれら構成各部2、3、4、5を構成する上述のニッケル合金としては、具体的には、ニッケル・リン合金(Ni−P)、ニッケル・ボロン合金(Ni−B)、ニッケル・コバルト合金(Ni−Co)、ニッケル・チタン(Ni−Ti)、ニッケル・銅(Ni−Cu)、ニッケル・クロム(Ni−Cr)およびニッケル・モリブデン(Ni−Mo)よりなる群から選択された少なくとも1種であることが好ましい。
As the above-mentioned nickel alloy constituting each of the
プローブ1を上述の材料を用いて構成することにより、バネ性と導電性と耐熱性を併せ持つことができ、さらに、熱処理により疲労強度が向上されて、後述する本発明の第3実施形態のプローブ組立体の構成に用いることができ、被検査体である半導体ウェーハ等の電気的試験に好適に使用することができる。 By configuring the probe 1 using the above-described materials, it is possible to have both spring properties, conductivity, and heat resistance, and furthermore, the fatigue strength is improved by heat treatment, and the probe according to the third embodiment of the present invention described below. It can be used for the configuration of an assembly, and can be suitably used for an electrical test of a semiconductor wafer or the like as an inspection object.
以下、本発明の第1実施形態のプローブ1の本体を構成する各部について、より詳しく説明する。 Hereinafter, each part constituting the main body of the probe 1 according to the first embodiment of the present invention will be described in more detail.
プローブ1の取り付け部2は、後述するように、本発明の別の実施形態のプローブ組立体(図1中、図示されない)を構成する際に、プローブ組立体のプローブ基板(図1中、図示されない)に取り付けられる端部となる取り付け端2aを有している。そして、この取り付け部2が、プローブ基板へのプローブ1の取り付けに用いられるとともに、針先部5の針先5aの位置、より具体的には、取り付け部2の取り付け端2aからの高さ位置を調整可能にする機構を構成する。すなわち、プローブ1は、針先5aの高さ位置を調整する機構として、取り付け部2を有する。ここで、プローブ1における取り付け端2aから針先5aの高さ位置とは、プローブ1のなす平面内において取り付け端2aの垂直方向における取り付け端2aからの針先5aまでの高さ位置をいう(以下、「プローブ上針先高さ位置」ともいう)。
As will be described later, the mounting
具体的には、図1に示すように、プローブ1の取り付け部2は、上述の取り付け端2aを有してその取り付け端2aから第1の方向である図の上下方向の上方に伸びるように設けられた台座部11を有する。また、取り付け部2は、プローブ基部3が取り付け部2と第1の方向である上下方向に連なるように、台座部11の上方側端部から第1の方向である上下方向の上方に伸びて、台座部11とプローブ基部3の互いに対向する端部を連結する支柱12を有する。さらに、取り付け部2は、プローブ基部3の台座部11と対向する端部からその台座部11に向かって伸びるように設けられ、プローブ基部3側の一方の先端部分でプローブ基部3と接続されるとともに他方の先端部分14では台座部11と接続せずに、台座部11との間に隙間が形成された柱状部13を有する。
Specifically, as shown in FIG. 1, the mounting
すなわち、プローブ1の取り付け部2は、図1に示すように、取り付け端2aを有する台座部11と、この台座部11にプローブ基部3を連結して台座部11上でプローブ基部3を支持する支柱12と、プローブ基部3から台座部11に向かって伸び、先端部分14に台座部11との隙間が形成された柱状部13とを有して構成される。尚、柱状部13の先端部分と台座部11との隙間を、以下「隙間部」ともいう。
That is, as shown in FIG. 1, the mounting
取り付け部2の支柱12は、板状のプローブ1のなす平面内で曲げ変形が可能であり、この曲げ変形により、プローブ1のなす平面内において台座部11に対するプローブ基部3の向きを傾けることができる。
The
支柱12の平面視における幅は、支柱12の全長にわたって一定にしてもよいし、不定にしてもよい。一定の場合は支柱12の全長にわたって曲げ変形が生じ易くなり、不定の場合は幅が最も狭くなっている部分で曲げ変形が生じ易くなる。この図1に示した第1実施形態においては、支柱12は、台座部11側の端部が最も狭く、プローブ基部3側に向かうにしたがって幅が広くなっており、台座部との連結部分の隅部15はいずれも鋭角に形成されている。このため、支柱12は、台座部11との連結部分で曲げ変形が生じ易くなっている。このように支柱12に最も幅の狭い箇所を1つ設けるとその部分が曲げ変形の支点として働くため動きを制御し易く好ましい。また、最も幅が狭い箇所を支柱12の台座部11側の端部に設けているので、その最も幅が狭い箇所から、柱状部13と台座部11との間の隙間までの距離を短くできる。これによりプローブ上針先高さ位置の可動範囲に対する隙間の間隔の変動幅を小さくできるので、隙間の間隔が変動してもそこに毛細管現象によって接合材が入り込こめるように設定でき好ましい。
The width of the
尚、支柱12の形状はこれに限定されず、例えば、プローブ基部3側の端部の幅を最も狭くして台座部11側に向かうに従って幅が広くなるようにしてもよいし、中間部分で最も狭くして台座部11側およびプローブ基部3側に向かうにしたがって幅が広くなるようにしてもよい。支柱12の幅が最も狭い部分の幅は、取り付け部2とプローブ基部3とアーム部4と針先部5とを含むプローブ1の本体の板厚、すなわち、支柱12の板厚に対する比率に基づいて設定することができ、板厚の1.5倍以上2倍以下、すなわち、1.5倍〜2倍であることが好ましい。支柱12をこのような幅にすることにより、板状のプローブ1のなす平面内で曲げ変形を生じさせることができるとともに、適度な強度を持たせることができる。
Note that the shape of the
また、支柱12は、アーム部4より曲げ変形し易いように形成すると好ましい。すなわち、プローブ1のなす平面内の方向で針先部5に対して力を加えた時に、支柱12の方がアーム部4より曲げ変形し易い構造にすると、後述するように、針先部5やアーム部4に力を加えて支柱12を曲げ変形させて針先5aの高さ位置を調整する場合において、アーム部4の変形を抑えることができ、針先高さの位置決め精度を向上させることができる。
Further, it is preferable that the
また、後述するように、針先5aの位置調整と位置決めのために、取り付け部2の支柱12に対し、板状のプローブ1のなす平面内で曲げ変形が加えられるが、そうした曲げ変形を生じやすくするとともに、曲げ変形による破損を抑制可能な構造を有することが好ましい。
As will be described later, a bending deformation is applied to the
図2は、本発明の第1実施形態の第1の変形例であるプローブを示す図である。 FIG. 2 is a view showing a probe which is a first modification of the first embodiment of the present invention.
図3は、図2に示したプローブの取り付け部を拡大して示す図である。 FIG. 3 is an enlarged view showing a mounting portion of the probe shown in FIG.
図2および図3に示す本発明の第1実施形態の第1の変形例であるプローブ40は、取り付け部41の支柱42と台座部43とが接合する部分の構造が、図1に示した本発明の第1実施形態のプローブ1と異なる以外は同様の構造を有する。したがって、図2および図3を用いたプローブ40の説明において、プローブ1と共通する構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
A
図2に示すように、本発明の第1実施形態の第1の変形例であるプローブ40において、取り付け部41は、プローブ基板(図示されない)への取り付け端2aを有してその取り付け端2aから第1の方向である図の上下方向の上方に伸びるように設けられた台座部43と、プローブ基部3が取り付け部41と第1の方向である上下方向に連なるように、台座部43の上方側端部から第1の方向である上下方向の上方に伸びて、台座部43とプローブ基部3の互いに対向する端部を連結する支柱42と、プローブ基部3の台座部43と対向する端部からその台座部43に向かって伸びるように設けられ、プローブ基部3側の一方の先端部分でプローブ基部3と接続されるとともに他方の先端部分14では台座部43と接続せずに、台座部43との間に隙間が形成された柱状部13とを有して構成される。
As shown in FIG. 2, in a
そして、図2および図3に示すように、プローブ40においては、台座部43の上方側端部と支柱42の結合部分に形成される隅部45、すなわち、台座部43の上方側端部から突設された支柱42の付け根部分の隅部45が、鋭く曲がるような形状には形成されておらず、丸みを帯びて曲がった形状に形成されているとともに、台座部43および支柱42の内部側に凹む構造とされている。
Then, as shown in FIGS. 2 and 3, in the
このように台座部43との結合部分に形成される隅部45が丸みを帯びて凹んだ構造に形成されることにより、支柱42に対し、針先5aの位置調整のために、板状のプローブ1のなす平面内で曲げ変形が加えられた場合に、そうした曲げ変形を生じやすくするとともに、曲げ変形による隅部45への応力の集中を低減され、台座部43との結合部分の破損を抑制することができる。
As described above, since the
次に、取り付け部2の台座部11は、平面視での外形状において、取り付け端2aとなる第1の周縁部11aと、その取り付け端2aの一方の側に膨らんでその両端をつなぐ第2の周縁部11bとを備えている。第1の周縁部11a(取り付け端2a)は、プローブ基板の接合パッドに接合する部分であり、第2の周縁部11bは、支柱12と結合する部分2b(以下、「支柱結合部」ともいう)と、柱状部13の先端と隙間をあけて対向する部分2c(以下、「柱状部対向部」ともいう)とを有している。
Next, the
尚、第1の周縁部11a(取り付け端2a)は、図1に示すように、直線状になっているが、凹凸を有していてもよい。その場合は、その凹凸の複数の突端を接合パッドに接触させて接合させる。
The first
支柱結合部2bは、第2の周縁部11b上において第1の周縁部11a(取り付け端2a)からその垂直方向上に位置しているとプローブ基板への接合工程中や接合後の強度の面で好ましく、第1の周縁部11aの中央からその垂直方向上に位置しているとさらに好ましい。
When the
柱状部対向部2cは、第2の周縁部11b上において支柱結合部2bと第1の周縁部11aとの間に設けることができ、支柱結合部2bの左右両側の周縁上に設けてもよいし、片側の周縁上にだけ設けてもよい。この柱状部対向部2cは、第1の周縁部11aの端部に近い位置にあると、接合材が柱状部13の先端部分14との間の隙間に入り込み易いという点で好ましい。
The columnar
また、柱状部対向部2cは、第1の周縁部11aからその垂直方向上に位置していると、プローブ基板への接合後の強度の面で好ましい。
Further, it is preferable that the columnar
台座部11の平面視形状は、例えば、直線部分を第1の周縁部11aとした半円形、半楕円形、弓形などの略孤形状や、三角形、四角形、五角形、台形等の略多角形状にすることができる。
The shape of the
台座部11の平面視形状が略四角形状の場合は、その略四角形状の1つの辺が取り付け端2aとなって第1の周縁部11aをなし、他の3つの辺が第2の周縁部11bをなす。第2の周縁部11bは、第1の周縁部11aと対向する第1の辺11e(以下、「取付端対辺」ともいう)と、第1の周縁部11aおよび第1の辺11eの両端の間をそれぞれ繋ぐ第2の辺11cおよび第3の辺11d(以下、これらを「取付端側辺」ともいう)とを有している。第1の辺11eは支柱結合部2bを有し、第2および第3の辺11c、11dは柱状部対向部2cを有する。
When the
このように、台座部11の平面視形状を略四角形状にした場合は、柱状部対向部2cを取り付け端2aの両端から立ち上がる辺である取付端側辺11c、11d上に設けることができる。これにより、柱状部13と台座部11の隙間の一端が取り付け端2aに近い位置に設けられるので、接合材がその隙間により入り込み易くすることができ好ましい。
As described above, when the
この略四角形状の台座部11としては、図1に示すように、平面視で略台形状にすることができる。この場合、その略台形状の長い方の底辺(下底)が取り付け端2aとなって第1の周縁部11aをなし、その略台形状の短い方の底辺(上底)および2つの脚が第2の周縁部11bをなす。上底は、第2の周縁部11bの第1の辺(取付端対辺)11eをなし、2つの脚は、第2の周縁部の第2および第3の辺(取付端側辺)11c、11dをなす。第1の辺11eは支柱結合部2bを有し、第2および第3の辺11c、11dは柱状部対向部2cを有する。そして、第2の周縁部11b、すなわち第1から第3の辺11e、11c、11dは、第1の周縁部11aからその垂直方向上に位置している。
As shown in FIG. 1, the substantially
台座部11をこのような略台形状にすることにより、取り付け端2aの長さを確保しつつ、取り付け端2aからその垂直方向上に柱状部対向部2cと支柱結合部2bを形成できる。これにより、プローブ1をプローブ基板上に強固に接合できるとともに、その接合工程中や接合後の強度を向上できる。
By forming the
次に、取り付け部2の柱状部13は、平面視で、プローブ基部3の台座部11と対向する端部から台座部11の第2の周縁部11bに向かって伸びて、プローブ基部3側の一方の端部でプローブ基部3と連結されているとともに、他方の先端部分14で第2の周縁部11bとは接触せずに、第2の周縁部11bとの間に隙間が形成された形状をしている。柱状部13は、プローブ基部3の台座部11と対向する端部に1つまたは複数設けることができる。柱状部13は、針先5aの高さ位置を調整する際には、その可動範囲を制限する働きをし、プローブ1をプローブ基板上に取り付ける際には、その先端部分14が台座部11に接合され、針先の高さが調整のために支柱12が平面内で曲げ変形された状態を固定するとともに、プローブ基部と台座部との連結強度を強化する働きをする。このため、柱状部13は、平面視で、支柱12の最も狭い部分の幅より広い幅を有していると強度の面で好ましい。また、支柱12を挟んで両側に柱状部13を設けると、平面内で曲げ変更可能な構造の支柱12に対して、その両側で柱状部13が台座部11に結合されるので、台座部11とプローブ基部3との間の連結強度が増すため好ましい。柱状部13の先端部分14と、台座部11の第2の周縁部11b上の柱状部対向部2cとの間に形成された隙間の幅は、プローブ1をプローブ基板に取り付けるときに、後述する熱溶融性の接合材が溶融されて液状になり毛細管現象によってその隙間内に入り込むことができる幅であることが好ましい。すなわち、その隙間は、熱溶融された液状の接合材を用いて、柱状部13の先端部分14と台座部11との間を効率よく接合して強固に固定できるサイズであることが好ましい。
Next, the
この隙間の幅は、概略均一な幅に形成されることが好ましい。また、支柱12をプローブをなす平面内で変形させたとき、柱状部13の先端部分14と台座部11の柱状部対向部2cとが全域で接触するような形状にすると好ましく、例えば、平面視において、柱状部13の先端部分14の端縁形状と、台座部11の柱状部対向部2cの端縁形状とが、支柱の最も曲がり易い部分(支柱の幅が最も狭い部分の幅方向の中心)を支点として回転操作した時に一致するような形状を有していると好ましい。具体的には、柱状部13の先端部分14の端縁形状と台座部11の柱状部対向部2cの端縁形状は、平面視でいずれも直線に形成してもよい。また、一方を凸曲線で他方を凹曲線に形成してもよく、その場合は、それぞれの曲線の曲率は同じであるとより好ましい。また、台座部11の柱状部対向部2cが凸曲線で、柱状部13の先端部分14が凹曲線であるとより好ましい。そして、前記支点からの距離が遠い位置ほど、それら曲線の接線が取り付け端2aの垂直方向に近づくような形状になっているとさらに好ましい。この場合は、その曲線の長さに対する隙間の幅の変化を小さくできるとともに、支点から遠い側の隙間の幅も狭くできる。
The width of the gap is preferably formed to be substantially uniform. Further, when the
以上の構成のプローブ1の取り付け部2では、図1に示すように、例えば、台座部11を略台形状にし、柱状部13を支柱12を挟んで2つ、つまり、支柱の両側に1つずつ設けることができる。すなわち、台座部11は、上述した通り、略台形状の長い方の底辺である第1の周縁部11aと、略台形状の短い方の底辺である第2の周縁部11bの第1の辺11eと、略台形状の脚である第2の周縁部11bの第2の辺11cおよび第3の辺11dとで構成でき、柱状部13は第1の柱状部13aおよび第2の柱状部13bからなるように構成できる。そして、第1の柱状部13aと支柱12と第2の柱状部13bとは、第2の方向に、すなわち、図の左右方向に、この順で並んで互いに離間するように設けられている。その結果、平面視で、第1の柱状部13aが、台座部11の第2の辺11cに向かって伸びて、その先端部分14が、第2の辺11cに対向し、第2の柱状部13bが、台座部11の第3の辺11dに向かって伸びて、その先端部分14が、第3の辺11dに対向するように構成されている。そして、第1の柱状部13aの先端部分14とそれに対向する台座部11の第2の辺11cとの間、および、第2の柱状部13bの先端部分14とそれに対向する台座部11の第3の辺11dとの間には、それぞれ隙間が形成されるように構成されている。尚、以下、支柱12に対して針先側の隙間部(図においては第1の柱状部13aと第2の辺11cとの間の隙間部)を「内側隙間部」ともいい、支柱12に対して針先と反対側の隙間部(図においては第2の柱状部13bと第3の辺11dとの間の隙間部)を「外側隙間部」ともいう。
In the mounting
そして、取り付け部2の台座部11は、第2の辺11cおよび第3の辺11dがそれぞれ、外部側に向かって凸状となるように丸みを備えた形状を有し、第1および第2の柱状部13a、13bは、それぞれの先端部分14が、台座部11の第2の辺11cまたは第3の辺11dの形状に沿うように、内部側に向かって凹状となるように丸みを備えた部分を有している。この例では、第2の辺11cおよび第3の辺11dの外形線、並びに、第1および第2の柱状部13a、13bの先端部分14の外形線は、それぞれ同一の曲率からなる曲線からなっている。そして、対向する柱状部13a、13bの先端部分14と台座部11の取付端側辺11c、11dとのそれぞれの曲線は、支柱12の幅が最も狭い部分の幅方向の中心を支点として回転操作させた時に重なるような形状になっている。また、第2および第3の辺11c、11dの外形線や、柱状部13の先端部分14の外形線は、取り付け端2aに近い位置ほど、前記支点から遠くなっている。そして、それら外形線の接線は、取り付け端2aに近い位置ほど、取り付け端2aの垂直方向に近づくような形状になっている。尚、この図1に示した実施形態では、柱状部13a、13bと台座部11は、取り付け端2aの中心を通る垂直線に対して対称な形状になっている。
The
このように、支柱12の左右両側に柱状部13a、13bを設けて、それぞれの柱状部13a、13bの先端部分14と第2の周縁部11bとの間に隙間を形成するようにすると、支柱12を平面内で左右に曲げ変形させることができるので、針先5aのプローブ上高さ位置の可動幅に対する前記隙間の最大間隔を狭くすることができるので好ましい。尚、前記隙間の間隔を設定するに当たっては、一方の側の隙間が接触するまで支柱12を曲げ変形させた状態での他方の側の隙間の間隔が、溶融した接合材が毛細管現象により入り込める間隔となるように設定するとより好ましい。
As described above, when the
その結果、接合層7を溶融させ、プローブ1をプローブ基板21上に接合して固定的に取り付けるに際し、位置調整工程によって支柱12をプローブ1のなす平面内で曲げ変形させて位置調整されたプローブ1およびそのような位置調整がなされなかったプローブ1のいずれのプローブ1においても、柱状部13の先端部分14と台座部11との間に形成された隙間には、毛細管現象によって溶融された液状の接合材がその隙間内に入り込むことができる。
As a result, when the
次に、本発明の第1実施形態のプローブ1のプローブ基部3は、図1に示すように、取り付け部2と第1の方向である上下方向に連なるように、取り付け部2の支柱12を介して、取り付け部2の第1の方向の端部に連結される。
Next, as shown in FIG. 1, the
図1等に示すプローブ1において、プローブ基部3は、取り付け部2の支柱12より、上述の第2の方向である左右方向の幅が大きい。したがって、プローブ基部3は、台座部11側の端部に、支柱12と離間するように取り付け部2の柱状部13を配置させることができる。
In the probe 1 shown in FIG. 1 and the like, the width of the
また、プローブ基部3は、厚さ方向に貫通する複数の穴を第1の方向である上下方向に間隔をあけて配置することができる。
In the
本発明の第1実施形態のプローブ1のアーム部4は、図1に示すように、プローブ基部3から第1の方向と交差する第2の方向に伸びるように設けられる。すなわち、取り付け部2と上下方向に連なるように連結されたプローブ基部3から、左右方向に伸びるように設けられる。
The arm 4 of the probe 1 according to the first embodiment of the present invention is provided so as to extend from the
アーム部4は、図1に示すように、第1の方向である上下方向に間隔をあけて設けられた2つのアーム4a、4bにより形成されているが、単一または3つ以上のアームにより形成されていてもよい。
As shown in FIG. 1, the arm portion 4 is formed by two
アーム部4は、針先部5を弾性的に支持するための部分であり、被測定デバイスの電極パッドに針先5aが押しつけられた時に、アーム4a、4bが弾性変形する。
The arm portion 4 is a portion for elastically supporting the needle tip 5, and when the
本発明の第1実施形態のプローブ1の針先部5は、図1に示すように、アーム部4の、プローブ基部3とは反対側の先端部分に設けられる。
As shown in FIG. 1, the needle tip 5 of the probe 1 according to the first embodiment of the present invention is provided at the tip of the arm 4 opposite to the
針先部5は、アーム部4において、取り付け部2の取り付け端2aが位置する側とは反対の側に伸び、図の上方側に突出する先端に針先5aが形成される。針先部5の針先5aは、その横断面積が最も小さい上端が、被検査体である半導体ウェーハ(図示されない)上の電極パッド(図示されない)に押圧されて、半導体ウェーハの各半導体集積回路を、プローブ1を備えたプローブ組立体を介して、検査装置の電気回路に接続させるようにする。
The needle tip 5 extends to the side of the arm 4 opposite to the side where the mounting
針先5aは針先部5やアーム部4等のプローブ1の本体と同一の材料で、そのプローブの本体と一体的に形成することができる。しかしながら、耐久性の向上の点で、角錐状の針先5aをコバルト、ロジウムあるいはそれらの合金のような高硬度金属材料で形成し、この針先5aを針先部5の先端部分に埋め込んで形成することが好ましい。針先5aの横断面積の最も大きい部分の板厚方向の寸法は、例えば、5μm〜20μmとすることができる。
The
そして、本発明の第1実施形態の板状のプローブ1においては、取り付け部2の少なくとも一方の側面に、導電性および熱溶融性を有する接合材からなる接合層7が配置される。
In the plate-like probe 1 according to the first embodiment of the present invention, a
図4は、本発明の第1実施形態のプローブ1における接合層が配置された状態を説明する図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the bonding layer is arranged in the probe 1 according to the first embodiment of the present invention.
図4に示すように、本発明の第1実施形態の板状のプローブ1においては、台座部11、支柱12および柱状部13を含む取り付け部2の一方の側面に、導電性および熱溶融性を有する接合材からなる接合層7を配置して有することができる。
As shown in FIG. 4, in the plate-like probe 1 according to the first embodiment of the present invention, one side of the mounting
接合層7の厚さは、例えば、20μm〜50μmとすることができる。
The thickness of the
尚、接合層7は、図4に示すように、プローブ1の取り付け部2とともに、プローブ基部3の下方側の端部を含む、プローブ基部3の台座部11側の一部領域を含むようにして配置されてもよい。
In addition, as shown in FIG. 4, the
接合層7は、図4に示すように、取り付け部2の各部の形状に対応して同様の形状を有する。すなわち、接合層7は、取り付け部2の台座部11、支柱12および柱状部13のそれぞれに対応する同様の形状の部分を含んで構成される。そして、接合層7における第1の柱状部13aに対応する部分の先端部分と、それに対向する台座部11の第2の辺11cに対応する部分との間、および、第2の柱状部13bに対応する部分の先端部分と、それに対向する台座部11の第3の辺11dに対応する部分との間には、取り付け部2と同様に、それぞれ隙間が形成されるように構成される。
As shown in FIG. 4, the
接合層7を構成する接合材は、はんだ材であることが好ましい。接合材がはんだ材であることにより、接合層7は、熱溶融性を有することができる。そして、接合層7を加熱溶融させることにより、プローブ1は、取り付け部2の取り付け端2aを用いて、プローブ組立体のプローブ基板に接合して電気的に接続されるとともに、強固な固定を実現することができる。
The bonding material forming the
接合層7を構成する接合材は、スズ(Sn)、スズ・ビスマス合金(Sn−Bi)、スズ・アンチモン合金(Sn−Sb)、スズ・銀合金(Sn−Ag)、スズ・銀・銅合金(Sn−Ag−Cu)および金・スズ合金(Au−Sn)よりなる群から選択された少なくとも1種を用い形成されたものであることが好ましい。接合材を上述の材料を用いて形成することにより、プローブ1は、取り付け部2の取り付け端2aを用いて、プローブ組立体のプローブ基板に接合して電気的に接続されるとともに、強固な固定を実現することができる。
The bonding material forming the
このとき、本発明の第1実施形態のプローブ1においては、取り付け部2の接合層7が設けられる領域の表面に、接合層7を構成する接合材の濡れ角を調整する調整材の層(図示されない)を設けることができる。すなわち、取り付け部2と接合層7との間には、調整材の層を配置することができる。
At this time, in the probe 1 according to the first embodiment of the present invention, a layer of the adjusting material (which adjusts the wetting angle of the bonding material forming the bonding layer 7) is provided on the surface of the region of the mounting
このような調整材は、金(Au)、ロジウム(Rh)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)およびコバルト(Co)よりなる群から選択された少なくとも1種を用い形成されたものであることが好ましい。特に、金を用いて形成されることが好ましい。 Such an adjusting material is formed using at least one selected from the group consisting of gold (Au), rhodium (Rh), copper (Cu), nickel (Ni), palladium (Pd), and cobalt (Co). It is preferred that it is. In particular, it is preferably formed using gold.
調整材の層が、例えば、上記の材料を用いて形成される場合、調整材の層の厚さは、例えば、1μm程度とすることができる。 When the adjustment material layer is formed using, for example, the above-described materials, the thickness of the adjustment material layer can be, for example, about 1 μm.
本発明の第1実施形態のプローブ1においては、接合層7を加熱溶融させて、取り付け端2aを用いた、プローブ組立体のプローブ基板への接合を行う。その際に、取り付け部2に上述のような調整材の層を設けることにより、接合層7による接合がより強固となって、より強固な固定および低抵抗な電気的接続を実現することができる。
In the probe 1 according to the first embodiment of the present invention, the
また、プローブ1においては、接合層7を加熱溶融させて、取り付け部2の取り付け端2aを用いた、プローブ組立体のプローブ基板への取り付けを行う際に、取り付け部2に上述のような調整材の層を設けることにより、柱状部13の先端部分14と台座部11との間の隙間に、溶融された液状の接合材が毛細管現象によって入り込むのが容易となる。その結果、溶融された液状の接合材を用い、柱状部13の先端部分14と台座部11との間を効率よく接合して、互いの固定をより強固に行うことができる。
In the probe 1, when the
以上の構成を備えた本発明の第1実施形態のプローブ1は、プローブ基板に取り付けられて、本発明の第3実施形態であるプローブ組立体を構成することができる。そして、複数のプローブ1をプローブ基板に取り付けるに際し、各プローブ1では取り付け部2を利用した、針先部5の針先5aの位置調整を行うことができる。
The probe 1 according to the first embodiment of the present invention having the above configuration can be attached to a probe board to form a probe assembly according to the third embodiment of the present invention. Then, when attaching the plurality of probes 1 to the probe substrate, the position of the
プローブ1の高さ位置の調整可能範囲は、例えば、プローブ基板の平坦度やプローブカードにおける針先の高さ位置の許容範囲等を考慮して決めることができる。ここでプローブ1における高さ位置の調整可能範囲とは、柱状部13を支柱12の両側に形成する場合においては、内側隙間部を形成する柱状部13aの先端部分14と台座部11とが接触するまで支柱12をプローブ1のなす平面内で曲げ変形させた時の針先5aの高さ位置から、外側隙間部を形成する柱状部13bの先端部分14と台座部11とが接触するまで支柱12を曲げ変形させた時の針先5aの高さ位置までの範囲とする。そして、支柱が曲げ変形されない状態の針先の高さ位置を0として、針先5aが押し込まれる方向をマイナス、引き上あげられる方向をプラスとして表すこととする。例えば、本発明の第1実施形態のプローブ基板が、中心の値から±Xμmのうねりを有し、プローブ基板における針先5aの高さ位置の設計値からの許容範囲が±Yμmとする場合(ただし、X>Y)、プローブ1は、取り付け部2を利用した針先部5の針先5aの位置調整により、針先5aの高さ位置の調整範囲を、±(X−Y)μm以上の範囲になるように構成するとよい。例えば、±(X−Y)μm〜±Xμmの範囲内に設定することができる。針先5aの高さ位置調整範囲は、柱状部13の先端部分14と台座部11の第2の周縁部11bとの隙間の間隔や位置、アーム部4の長さ、支柱12の位置等を変更することにより所定の範囲に設定することができる。
The adjustable range of the height position of the probe 1 can be determined in consideration of, for example, the flatness of the probe substrate and the allowable range of the height position of the probe tip in the probe card. Here, the adjustable range of the height position of the probe 1 means that when the
したがって、本発明の別の実施形態のプローブ組立体では、複数のプローブの針先のそれぞれの位置、すなわち、プローブ基板上でのプローブ1の針先5aのそれぞれの高さ位置を調整することができ、複数のプローブ1間での高さ位置の差を許容範囲内にすることができる。
Therefore, in the probe assembly according to another embodiment of the present invention, it is possible to adjust the respective positions of the tips of the plurality of probes, that is, the respective height positions of the
すなわち、本発明の第1実施形態のプローブ1は、針先5aの高さ位置を調整する機構を備えたプローブであり、本発明の第1実施形態のプローブ1を用いることにより、複数のプローブの針先の位置ばらつきが低減された、本発明の別の実施形態であるプローブ組立体を提供することができる。
That is, the probe 1 of the first embodiment of the present invention is a probe provided with a mechanism for adjusting the height position of the
以下で、本発明の第1実施形態のプローブ1を用いて行われる、本発明の第2実施形態のプローブ組立体の製造方法について説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing the probe assembly according to the second embodiment of the present invention, which is performed using the probe 1 according to the first embodiment of the present invention, will be described.
実施の形態2.
<プローブ組立体の製造方法>
図5は、本発明の第2実施形態のプローブ組立体の製造方法を説明する図である。
<Method of manufacturing probe assembly>
FIG. 5 is a diagram illustrating a method for manufacturing a probe assembly according to the second embodiment of the present invention.
図5では、本発明の第2実施形態のプローブ組立体の製造方法を説明するため、プローブ組立体を構成するプローブ基板21の一部と、そこに取り付けられる図4に示した本発明の第1実施形態のプローブ1とを示している。
FIG. 5 illustrates a part of a
本発明の第2実施形態のプローブ組立体の製造方法では、図5に示すように、本発明の第1実施形態のプローブ1を用い、プローブ組立体を製造する。その際、プローブ1が取り付けられるプローブ基板21や、プローブ基板21を下面側に配置して構成される配線基板(図示されない)等の他の構成要素については、公知のものを使用することができる。したがって、本発明の第2実施形態のプローブ組立体の製造方法においては、図5に示し、また、後に詳述するように、プローブ基板21にプローブ1を取り付ける方法以外について、特に、その際にプローブ1の針先部5の針先5aの位置調整を行う方法以外については、公知の方法を利用して、プローブ組立体を製造することができる。
In the method for manufacturing a probe assembly according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, a probe assembly is manufactured using the probe 1 according to the first embodiment of the present invention. At this time, known components such as a
したがって、以下の本発明の第2実施形態のプローブ組立体の製造方法の説明においては、主に、本発明の第1実施形態のプローブ1をプローブ基板21に取り付ける方法、特に、その際にプローブ組立体におけるプローブ1の針先部5の針先5aの位置調整を行う方法について説明する。そして、図5を用いた本発明の第2実施形態のプローブ組立体の製造方法の説明において、プローブ1など、図4を用いて説明したものと共通する構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明は極力省略することにする。
Therefore, in the following description of the method of manufacturing the probe assembly according to the second embodiment of the present invention, mainly the method of attaching the probe 1 of the first embodiment of the present invention to the
本発明の第2実施形態のプローブ組立体の製造方法は、以下の配置工程と、位置調整工程と、取り付け工程とを有する。 The method for manufacturing a probe assembly according to the second embodiment of the present invention includes the following arrangement step, position adjustment step, and attachment step.
配置工程は、プローブ組立体を構成する基板であるプローブ基板21上に、プローブ1の取り付け部2の台座部11にある取り付け端2aを当接させて、プローブ基板21上にプローブ1を配置する工程である。
In the disposing step, the mounting
位置調整工程は、上述の配置工程によりプローブ1をプローブ基板21上で配置した状態で、プローブ1の取り付け部2の支柱12を、板状のプローブ1のなす平面内で曲げ変形させ、プローブ1のアーム部4の先端にある針先部5の針先5aの高さ位置を、取り付け端2aの垂直方向である第1の方向に変動させて、プローブ基板に対する針先5aの高さ位置を調整し、その状態でプローブ1を保持する工程である。ここで、プローブ基板21に対する針先5aの高さ位置とは、プローブ基板の基準面の垂直方向におけるその基準面から針先5aまでの高さ位置をいい、この基準面としては、例えば、プローブ基板21の設計基準面、プローブ取付面の設計面、プローブ基板21のプローブ組立体への取付面など、プローブ基板21の厚さ方向における高さの基準となる面を用いることができる。(以下、このようなプローブ基板に対する針先5aの高さ位置を「プローブ基板上針先高位置」ともいう)
In the position adjusting step, the
取り付け工程は、上述の位置調整工程によりプローブ1のプローブ基板上針先高さ位置が調整された状態で、取り付け部2の柱状部13と台座部11を固定するとともに、プローブ1をプローブ基板21上に取り付ける工程である。
In the mounting step, the
以下で、本発明の第2実施形態のプローブ組立体の製造方法を構成する上述の各工程について、より詳しく説明する。 Hereinafter, each of the above-described steps constituting the method of manufacturing the probe assembly according to the second embodiment of the present invention will be described in more detail.
(配置工程)
上述の配置工程においては、プローブ1の取り付けられる基板としてプローブ基板21を使用する。使用されるプローブ基板21は、例えば、セラミックにより円形平板状に形成されたセラミック基板と、ポリイミド樹脂のような電気絶縁性樹脂により円形平板状に形成されて、セラミック基板の上面に積層されたフレキシブル多層シートとを備える。そして、プローブ基板21は、その下面が配線基板の上面に対向するように、配線基板に固定されて配置されるが、配線基板のテスタランドに電気的に接続される複数の内部配線22を有し、その上面には、それら内部配線22に電気的に接続された複数の接合パッド23を備える。したがって、プローブ基板21の上面(プローブ取付面)には、プローブ1を固定して支持するための複数の取り付け用のパッド、すなわち複数の接合パッド23が設けられている。
(Placement process)
In the above-described arrangement step, the
本発明の第1実施形態のプローブ1をプローブ基板21に取り付けて、プローブ組立体を製造しようとする場合、この配置工程においては、プローブ1を用い、プローブ基板21上に、プローブ1の取り付け部2の台座部11に含まれる取り付け端2aを当接させて、プローブ基板21の上面にプローブ1を載置する。
When the probe 1 according to the first embodiment of the present invention is mounted on the
プローブ基板21の上面には、上述したように、プローブ1を固定して支持するための複数の接合パッド23が設けられている。したがって、プローブ1の1つが、プローブ基板21における、対応する1つの接合パッド23の上に、取り付け部2の取り付け端2aがその全幅にわたって当接されつつ、プローブ基板21に対して垂直に保持される。この保持状態は、次の位置調整工程まで維持される。
As described above, a plurality of
この配置工程は、プローブ1の任意の部分を支持しながら行うことができるが、例えば、台座部11やプローブ基部3を支持して行うと、支柱12のその平面内での曲げ変形を妨げないで支持できるとともに、アーム部4の変形を伴わずに支持できるので好ましい。また、後の取り付け工程における接合材による接合の際にも邪魔にならないため好ましい。
This arrangement step can be performed while supporting an arbitrary portion of the probe 1. For example, if the arrangement step is performed while supporting the
また、取り付け端2aを接合パッド23に当接させるに当たって接合パッドが傾斜している場合は、その傾斜に合わせてプローブ1をそのなす平面内で回転させて接合パッド23に取り付け端2aを沿わせてもよいし、プローブ1を押し付けることによる支柱12の曲げ変形を利用して接合パッド23に取り付け端2aを沿わせてもよい。
If the bonding pad is inclined when the mounting
例えば、台座部11を支持して配置工程を行う場合は、プローブ1を台座部11の部分で支持(例えば挟持)して、プローブ1をプローブ基板21に対して垂直にしつつ、取り付け端2aを接合パッド23に当接させ、その状態を維持する。この時、接合パッド23の上面が傾斜しているような場合は、台座部11をプローブ基板に対して垂直に維持しつつそのなす平面内で回転させて、取り付け端2aをその全幅において接合パッド23の表面に当接させるようにする。
For example, when performing the placement process while supporting the
また、プローブ基部3を支持して配置工程を行う場合は、プローブ1をプローブ基部3の部分で支持(例えば挟持)して、プローブ1のなす平面をプローブ基板21に対して垂直にし、かつ、アーム部4をプローブ基板21に対して所定の向きに維持しつつ、取り付け端2aを接合パッド23に押し当て、その状態を維持する。この時、接合パッド23の上面が傾斜している場合は、それに合わせて支柱12がそのなす平面内で曲げ変形するので、アーム部4を正しい向きに保持しつつ、取り付け端2aをその全幅で接合パッド23に当接させることができる。このようにプローブ基部3を保持する場合は、プローブ1をプローブ基板21に対して正しい姿勢に支持したまま接合パッドに押し当てるだけで、接合パッド23の形状に合わせて取り付け端2aを傾斜させることができるので、配置工程におけるプローブ保持操作が簡単になり好ましい。
When the placement step is performed while supporting the
(位置調整工程)
次に、プローブ1をプローブ基板21に固定的に接合して取り付けを行う取り付け工程の前に、プローブ基板21に対するプローブ1の針先部5の針先5aの高さ位置調整を行う位置調整工程を設けることができる。
(Position adjustment process)
Next, before the mounting step of fixing and attaching the probe 1 to the
上述した配置工程において、プローブ1が、プローブ基板21における、対応する1つの接合パッド23の上に、プローブ基板21基準面に対して垂直に保持されている。このとき、プローブ1では、取り付け部2の取り付け端2aの底部が接合パッド23に当接した状態に維持されている。この状態でプローブ基板21に対する針先5aの高さ位置を検査し、その結果が許容範囲内にある場合は、次の取り付け工程に移る。許容範囲外にある場合は、取り付け部2による針先5aの高さ位置調整のための機構によって、プローブ基板21に対する針先5aの高さ位置が調整され、その調整された状態を維持したまま次の取り付け工程に移る。
In the above-described arrangement step, the probe 1 is held on one corresponding
この針先5aの高さ位置の調整は、支柱12部分をその平面内で曲げ変形させることにより行うが、針先5aの高さ位置が許容範囲より低い(プローブ基板21側に近い)場合は、台座部11の取り付け端2aを接合パッド23に密着させた状態のまま、取り付け部2の支柱12より針先5a側の部分(プローブ基部3、アーム部4、または、針先部5)に力を加えて、支柱12を板状のプローブ1のなす平面内で曲げ変形させ、それによって針先部5の針先5aを上方に引き上げて、針先5aの高さ位置を高くする調整を行うことができる。
The adjustment of the height position of the
また、針先5aの高さ位置が許容範囲より高い(プローブ基板21から遠い)場合は、台座部11の取り付け端2aを接合パッド23に密着させた状態のまま、取り付け部2の支柱12より針先5a側の部分(プローブ基部3、アーム部4、または、針先部5)に力を加えて、支柱12を板状のプローブ1のなす平面内で曲げ変形させ、それによって針先部5の針先5aを下方に押し下げて、針先5aの高さ位置を低くする調整を行うことができる。
When the height position of the
尚、この高さ調整のために力を加える部分は、プローブ基部3であると、アーム部4の変形を伴わずに針先5aの位置を変更できるためより好ましい。その場合、支柱をそのなす平面内で曲げ変形させるようにプローブ基部を支柱の最も曲がり易い部分を支点に回動させるように力を加えると好ましい。例えば、プローブ基部3を支持してプローブ1を保持している場合は、取り付け端2aを接合パッド23に当接させた状態で、支柱12をプローブ1のなす平面内で曲げ変形するように、保持しているプローブ基部3の向きをプローブ1のなす平面内で変えることにより針先5aの高さ位置を許容範囲内にし、その状態を維持するようにプローブ基部3を保持する。
It is more preferable that the portion for applying the force for adjusting the height be the
また、位置調整工程において、複数のプローブ1の針先5aの高さ位置を同時に調整することも可能である。例えば、複数のプローブ1においてプローブ基板に対する針先5aの高さ位置が許容範囲を超えている場合、複数のプローブ1をプローブ基板に垂直に、かつ、台座部11の取り付け端2aをそれぞれ対応する接合パッド23に当接させて保持した状態で、高平面性の面を備えた針高さ調整用の板を、その高平面性面をプローブ基板のプローブ取付面に平行に向かい合わせたまま、所定の間隔になるまで相対的に接近させその状態を維持する。これにより、針先5aの高さ位置が許容範囲を超えている複数のプローブ1は、それぞれの支柱12がそのなす平面内で曲げ変形させられて、針先5aの高さ位置が許容範囲内に収まった状態で維持される。
In the position adjustment step, the height positions of the
尚、位置調整工程における針先5aの高さ位置の検査は、画像処理技術やセンサー技術を用いて行うことができる。
The inspection of the height position of the
(取り付け工程)
次に、取り付け工程では、上述した位置調整工程において、プローブ1が、取り付け端2aを接合パッド23に当接しつつ針先5aがプローブ基板に対して所定の高さ位置になるようにプローブ基板21上に保持された状態において、接合材を加熱溶融させて、プローブ1をプローブ基板21上に固定して取り付けるとともに、柱状部13と台座部11とを接合させて、位置調整工程により調整された位置に針先5aを位置決めする。
(Installation process)
Next, in the mounting step, in the above-described position adjusting step, the probe 1 is moved so that the probe tip 21 a is at a predetermined height position with respect to the probe substrate while the probe 1 is in contact with the mounting
より詳細には、上述の位置調整工程により保持された状態のプローブ1において、加熱によって、取り付け部2の側面に配置された接合層7が溶融される。すなわち、接合層7を取り付け部2上に設けたプローブ1を用い、取り付け部2の取り付け端2aの底部が接合パッド23に当接した状態に維持し、その状態で接合層7の加熱を行って、接合層7を溶融させる。これにより、接合層7を構成する接合材の溶融物が、プローブ基板21の接合パッド23とプローブ1の取り付け部2の取り付け端2aとの間、接合パッド23と台座部11との隅部15、および、柱状部13の先端部分14と台座部11の柱状部対向部2cとの間の隙間に維持される。そして、接合層7への加熱が中止されると、溶融された接合材の温度が低下し固化する。その結果、プローブ1は、接合パッド23と取り付け部2の取り付け端2aとの間、接合パッド23と台座部の隅部15に存在していた接合材の凝固物により、接合パッド23、ひいてはプローブ基板21に強固に固定される。また、柱状部13の先端部分14と台座部11の柱状部対向部2cとの間の隙間に存在していた接合材の凝固物により、柱状部13と台座部11が接合し、プローブ1の針先5aの位置が、位置調整工程により調整された位置に位置決めされた状態で、プローブ基部3が台座部11に強固に固定される。
More specifically, in the probe 1 held in the above-described position adjustment step, the
尚、プローブ1では、それを構成する接合材の融点を取り付け部2の構成材の融点より充分に低く設定しているので、接合層7は溶融するが、取り付け部2は軟化または溶融しない温度で接合層を加熱することができる。
In the probe 1, since the melting point of the joining material constituting the probe 1 is set sufficiently lower than the melting point of the constituent material of the attaching
このとき、接合層7を加熱する方法としては、例えば、レーザ光線を照射する方法を用いることができる。レーザ光線を用いることにより、プローブ1の接合層7を局所的に加熱することができ、プローブ1の他の部分に対し、不要な加熱を避けることができる。また、加熱開始および加熱停止に対応する昇温と冷却の応答を向上させて、効率よい、接合層7の加熱を行うことができる。
At this time, as a method of heating the
すなわち、上述したように、プローブ1の取り付け部2は、取り付け端2aを含む台座部11の他に、支柱12および柱状部13を含んで構成される。そして、取り付け部2の一方の側面に、導電性および熱溶融性を有する接合材からなる接合層7を配置して有する。このような構造の取り付け部2においては、上述したように、柱状部13の先端部分14と台座部11との間に隙間が形成されている。そして、その隙間の幅は、熱溶融性の接合材が熱溶融されて形成される液状の接合材が毛細管現象によってその隙間内に入り込むことができる幅に設定されている。すなわち、その隙間は、熱溶融された液状の接合材を用いて、柱状部13の先端と台座部11との間を効率よく接合して強固に固定できるサイズに設定されている。
That is, as described above, the mounting
そしてさらに、プローブ1においては、上述したように、取り付け部2の支柱12に板状のプローブ1のなす平面内の曲げ変形が加えられて、針先部5の針先5aの位置が上下方向に変動したとしても、柱状部13の先端部分14と台座部11との間の隙間の幅の変動が小さく抑えられるように、柱状部13の先端部分と台座部11の形状が選択されている。例えば、上述したように、台座部11が、平面視で、略台形状を有し、その斜辺のそれぞれが、外部側に向かって凸状となるように丸みを備えた形状を有し、一方で、柱状部13の先端部分14が、台座部11の斜辺の形状に沿うように、内部側に向かって凹状となるように丸みを備えた部分を有するようにされている。
Further, in the probe 1, as described above, the
その結果、接合層7を溶融させ、プローブ1をプローブ基板21上に接合して固定的に取り付けるに際し、位置調整工程によって支柱12をプローブ1のなす平面内で曲げ変形させて位置調整されたプローブ1およびそのような位置調整がなされなかったプローブ1のいずれのプローブ1においても、柱状部13の先端部分14と台座部11との間に形成された隙間には、毛細管現象によって溶融された液状の接合材がその隙間内に入り込むことができる。
As a result, when the
特に、取り付け部2の接合層7が設けられる領域の表面に、上述したように、接合層7を構成する接合材の濡れ角を調整する調整材の層が設けられている場合、溶融された接合材の毛細管現象はより効率的に発生し、接合材が上述の隙間内に入り込みやすくされている。
In particular, as described above, when the layer of the adjusting material for adjusting the wetting angle of the bonding material forming the
上述した配置工程と、位置調整工程と、取り付け工程とは、1つまたは複数のプローブ1毎に順番に実施してそれを繰り返すことにより、全てのプローブ1をプローブ基板21上に取り付けてもよいし、全てのプローブに対してこれら3つの工程を順番に実施してもよい。
The above-described arrangement step, position adjustment step, and mounting step are performed in order for each of one or more probes 1 and are repeated, so that all the probes 1 may be mounted on the
尚、上述した第2実施形態では、接合材はプローブ1の取り付け部2に積層している場合を示したが、例えば、取り付け工程においてプローブ1の取り付け時に別途接合材を供給するようにしてもよい。
In the above-described second embodiment, the case where the bonding material is laminated on the mounting
また、プローブ1の保持動作や接合動作は自動制御された装置によって行う事ができる。 The holding operation and the joining operation of the probe 1 can be performed by an automatically controlled device.
以上の通り、配置工程と、位置調整工程と、取り付け工程とを備えた本発明の第2実施形態のプローブ組立体の製造方法においては、本発明の第1実施形態であるプローブ1の取り付け部2をプローブ基板21への取り付けに用いるとともに、針先5aの高さ位置を調整する機構として用いる。そして、取り付け部2をプローブ基板21の接合パッド23に強固に固定してプローブ1をプローブ基板21上で片持ち梁状に正しい姿勢で支持するとともに、プローブ1の針先5aのプローブ基板上での高さ位置を調整し、プローブ1の針先5aの高さ位置の誤差やばらつきを抑えたプローブ組立体を提供することができる。すなわち、本発明の第2実施形態のプローブ組立体の製造方法は、プローブ1を用い、プローブ1の針先5aの高さ位置の誤差やばらつきの低減に有効なプローブ組立体の製造方法となる。
As described above, in the method of manufacturing the probe assembly according to the second embodiment of the present invention including the arrangement step, the position adjusting step, and the attaching step, the mounting portion of the probe 1 according to the first embodiment of the present invention is used. 2 is used for attachment to the
実施の形態3.
<プローブ組立体>
次に、本発明の第3実施形態のプローブ組立体について説明する。
<Probe assembly>
Next, a probe assembly according to a third embodiment of the present invention will be described.
本発明の第3実施形態のプローブ組立体は、本発明の第2実施形態のプローブ組立体の製造方法によって製造されるものである。 The probe assembly according to the third embodiment of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a probe assembly according to the second embodiment of the present invention.
したがって、本発明の第3実施形態のプローブ組立体は、本発明の第1実施形態のプローブを用い、本発明の第2実施形態のプローブ組立体の製造方法によって製造するものとなる。したがって、その説明については、本発明の第1実施形態のプローブ等を示す図1〜図5等を適宜参照するとともに、共通する構成要素については同じ符号を付し、重複する説明は極力省略することにする。 Therefore, the probe assembly according to the third embodiment of the present invention is manufactured by using the probe according to the first embodiment of the present invention and by the method for manufacturing a probe assembly according to the second embodiment of the present invention. Therefore, the description thereof will be made with reference to FIGS. 1 to 5 and the like showing the probe and the like of the first embodiment of the present invention, and the same reference numerals will be given to the common components, and redundant description will be omitted as much as possible. I will.
図6は、本発明の第3実施形態のプローブ組立体を示す図である。このプローブ組立体は、プローブカードの場合の例である。 FIG. 6 is a view showing a probe assembly according to a third embodiment of the present invention. This probe assembly is an example of a probe card.
尚、図6は、本発明の第3実施形態のプローブ組立体31を示し、それを構成する本発明の第1実施形態のプローブ1およびプローブ基板21も示しているが、プローブ1およびプローブ基板21の説明に使用した図1〜図5とは、プローブ1およびプローブ基板21の配置が、便宜上、上下が逆になって示されている。
FIG. 6 shows a
図6に示すように、本発明の第3実施形態のプローブ組立体31は、平坦な下面を有する補強部材32と、補強部材32の下面に保持された円形平板状の配線基板33と、配線基板33の下面に配置された円形平板状のプローブ基板21と、プローブ基板21の下面に配置された複数の、本発明の第1実施形態のプローブ1と、プローブ基板21を配線基板33に取り付ける取り付けリング34とを含む。
As shown in FIG. 6, a
補強部材32は、ステンレス板のような金属材料で製作された公知のものである(例えば、特開2008−145238号公報参照)。そのような補強部材32は、外側の環状部と、その環状部の内側を周方向に伸びる内側の取り付け部、環状部および取り付け部を一体的に連結する複数の連結部と、環状部から半径方向外方へ延びる複数の延長部とを有する。図6に示す例では、補強部材32は、プローブ基板21とほぼ同じ直径寸法を有する環状部から内側の箇所が上方に突出した状態に示されている。
The reinforcing
例えば、上述した特開2008−145238号公報に記載されているように、補強部材32の上側に補強部材32の熱変形を抑制する環状の熱変形抑制部材、または配線基板の上方の空間を覆うカバーを配置してもよいし、その熱変形抑制部材の上に前記したカバーを配置してもよい。
For example, as described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-145238, an annular thermal deformation suppressing member for suppressing thermal deformation of the reinforcing
配線基板33は、図6に示した例では、ガラス入りエポキシ樹脂のような電気絶縁樹脂により円板状に製作された公知の印刷配線基板である。そのような配線基板33は、半導体ウェーハ等の被検査体を検査するため検査装置の電気回路、すなわち、試験用電気回路に対する試験信号の受け渡しをするように、試験用電気回路に電気的に接続される複数のテスタランド(図示せず)を上面外周縁部に有し、それらテスタランドに接続された複数の導電路(図示せず)を内部に有する。 In the example shown in FIG. 6, the wiring board 33 is a known printed wiring board manufactured in a disk shape by using an electrically insulating resin such as an epoxy resin containing glass. Such a wiring board 33 is electrically connected to an electric circuit of a test apparatus for inspecting an object to be inspected such as a semiconductor wafer, that is, an electric circuit for test so as to transfer a test signal to the electric circuit for test. A plurality of tester lands (not shown) are provided on the outer peripheral edge of the upper surface, and a plurality of conductive paths (not shown) connected to the tester lands are provided inside.
配線基板33は、さらに、プローブ基板21に電気的に接続される複数の端子(図示せず)を下面に有する。各端子は、上述した導電路に電気的に接続されている。
The wiring board 33 further has a plurality of terminals (not shown) electrically connected to the
プローブ基板21は、図6に示す例では、上述したように、セラミックにより円形平板状に形成されたセラミック基板35と、ポリイミド樹脂のような電気絶縁性樹脂により円形平板状に形成されて、セラミック基板35の下面に積層されたフレキシブル多層シート36とを備える。
In the example shown in FIG. 6, the
このようなプローブ基板21は、配線基板33の下面の端子に電気的に接続された複数の内部配線(図6中、図示されない)を、例えば、図5に示したように有している。そして、プローブ基板21は、その下面に、上述の内部配線22に電気的に接続された複数の接合パッド23を備える。したがって、プローブ基板21の下面には、プローブ1を固定して支持するための複数の取り付け用のパッド、すなわち複数の接合パッド23が設けられている。
Such a
本発明の第3実施形態のプローブ組立体31は、上述した本発明の第2実施形態のプローブ組立体の製造方法によって製造され、各プローブ1が、少なくとも下方へ延びる状態に、接合パッド23に取り付けられている。
The
補強部材32と配線基板33とは、補強部材32の下面と配線基板33の上面とを互いに当接させた状態に、複数のねじ部材(図示せず)により同軸的に結合されている。これに対し、プローブ基板21は、プローブ1が下方となるように、取り付けリング34と複数のねじ部材(図示せず)とを用いて配線基板33の下面に取り付けられている。
The reinforcing
プローブ組立体31では、配線基板33とプローブ基板21との間に電気接続器を配置し、配線基板33の導電路とプローブ基板21の内部配線22とをその電気接続器により電気的に接続してもよい。
In the
プローブ組立体31において、プローブ1は、上述したように、図1および図4を用いて説明した本発明の第1実施形態のプローブ1である。そして、本発明の第3実施形態のプローブ組立体31は、そのプローブ1を用いて、図5等を用いて説明した本発明の第2実施形態のプローブ組立体の製造方法により、プローブ基板21にプローブ1を取り付けて、製造されたものである。
In the
したがって、プローブ組立体31では、プローブ1が、上述したように、その取り付け部2の台座部11および接合層7により、プローブ基板21の接合パッド23に強固に固定され、プローブ基板21上で片持ち梁状に支持されるとともに、プローブ1の取り付け部2の支柱12と接合層7等を用いた、針先5aのプローブ基板21上での位置調整と位置決めがなされている。
Therefore, in the
以上により、本発明の第3実施形態のプローブ組立体31は、プローブの針先の高さ位置の誤差やばらつきが低減されたプローブ組立体となる。
As described above, the
尚、本発明は上記各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内において、種々変形して実施することができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.
本発明のプローブおよびプローブ組立体によれば、最適な条件での被検査体の検査が可能であり、被検査体に対して正確な検査を行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the probe and probe assembly of this invention, a test object can be inspected on optimal conditions, and an accurate test with respect to a test object can be performed.
また、本発明のプローブおよびプローブ組立体は、検査工程の効率向上、ひいては生産性の向上、並びに検査精度の向上が強く求められる、液晶TVや携帯電子機器の液晶表示装置等の民生用の電子機器に用いるための半導体ウェーハの検査に特に有効である。 In addition, the probe and probe assembly of the present invention can be used for consumer electronic devices such as liquid crystal TVs and liquid crystal display devices of portable electronic devices, for which it is strongly required to improve the efficiency of the inspection process, and hence the productivity and the inspection accuracy. It is particularly effective for inspecting semiconductor wafers for use in equipment.
1,40 プローブ
2,41 取り付け部
2a 取り付け端
3 プローブ基部
4 アーム部
4a,4b アーム
5 針先部
5a 針先
7 接合層
11,43 台座部
11a 第1の周縁部
11b 第2の周縁部
11c 第2の辺
11d 第3の辺
11e 第1の辺
12,42 支柱
13 柱状部
13a 第1の柱状部
13b 第2の柱状部
14 先端部分
21 プローブ基板
22 内部配線
23 接合パッド
31 プローブ組立体
32 補強部材
33 配線基板
34 取り付けリング
35 セラミック基板
36 フレキシブル多層シート
1, 40
Claims (15)
前記接合の際に前記基板上に当接される周縁部になる取り付け端を有して該取り付け端から前記基板と離れる方向に伸びるように設けられた取り付け部と、
前記板状による平面視において前記取り付け端と前記基板とが接する直線と交差する第1の方向に前記取り付け部と連なるように連結されたプローブ基部と、
前記板状による平面視において前記プローブ基部から前記第1の方向と交差する第2の方向に伸びるアーム部と、
前記アーム部において、前記基板から離れる方向に伸びる、先端に針先が形成される針先部とを有し、
前記取り付け部は、
前記取り付け端となる第1の周縁部と、該第1周縁部につながり前記プローブ基部に対向する第2の周縁部とを有する台座部と、
前記台座部の前記第2の周縁部と前記プローブ基部とを連結する支柱と、
前記支柱から離隔して前記プローブ基部から前記台座部に向かって伸び、その先端部分と該台座部の前記第2の周縁部との間に隙間が形成された柱状部と
を有することを特徴とするプローブ。 An upright plate-shaped probe which is joined upright on a substrate by a joining material having conductivity and heat melting property,
And a mounting portion provided to extend in a direction away from the front Kimoto plate from the mounting end having a mounting end comprising a peripheral portion which is brought into contact with the substrate during the bonding,
A probe base connected in a first direction intersecting a straight line where the mounting end and the substrate are in contact with each other in a plan view by the plate shape and connected to the mounting portion;
An arm portion extending in a second direction intersecting with the first direction from the probe base in plan view by the plate shape;
In the arm portion, extending in a direction away from the substrate, having a needle tip portion formed with a needle tip at the tip,
The mounting portion,
A pedestal portion having a first peripheral portion serving as the mounting end, and a second peripheral portion connected to the first peripheral portion and facing the probe base;
A column connecting the second peripheral portion of the pedestal portion and the probe base;
It has a columnar portion extending from the probe base toward the pedestal portion at a distance from the support, and having a gap formed between the tip portion and the second peripheral portion of the pedestal portion. Probe to do.
前記柱状部の先端部分は、前記平面視でその対向する台座部の前記第2の周縁部の形状に沿うように、凹状または凸状となるように丸みを備えた形状を有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のプローブ。 A portion of the pedestal portion facing the tip portion of the columnar portion in the second peripheral portion has a shape with a roundness so as to be convex or concave in plan view by the plate shape,
The tip portion of the columnar portion has a rounded shape so as to be concave or convex so as to conform to the shape of the second peripheral portion of the opposing pedestal portion in plan view. The probe according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
前記取り付け端と前記取付端対辺のそれぞれの端部の間を繋ぐ辺である取付端側辺上に前記柱状部の先端部分と対向する部分を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のプローブ。 The pedestal portion has a substantially square shape having the mounting edge of the first peripheral portion as one side and another three sides at the second peripheral portion in plan view of the plate shape. Having a portion connected to the support on the opposite side of the mounting end,
6. A portion facing a tip portion of the columnar portion on a side of the mounting end, which is a side connecting between the mounting end and each end of the opposite side of the mounting end. Or the probe according to claim 1.
前記プローブの前記取り付け部の支柱を曲げ変形させ、前記基板に対する前記針先の高さ位置を調整する位置調整工程と、
導電性および熱溶融性を有する接合材を加熱溶融させて、前記プローブを前記基板上に取り付けるとともに、該接合材を前記柱状部の先端部分と前記台座部との間の前記隙間に配置し、前記柱状部の先端部分と前記台座部とを接合させて、前記位置調整工程により調整された高さ位置に前記針先を位置決めする取り付け工程と
を有することを特徴とするプローブ組立体の製造方法。 An arrangement step of using the probe according to any one of claims 1 to 10, abutting the attachment end of the attachment portion on a substrate, and disposing the probe on the substrate,
Bending adjustment of the column of the mounting portion of the probe, a position adjustment step of adjusting the height position of the needle tip with respect to the substrate,
By heating and melting the conductive and heat-fusible bonding material, the probe is mounted on the substrate, and the bonding material is disposed in the gap between the tip portion of the columnar portion and the pedestal portion, A method of manufacturing a probe assembly, comprising: a step of joining a tip portion of the columnar portion and the pedestal portion to position the needle tip at a height position adjusted by the position adjusting step. .
前記取り付け端を前記基板上に当接させた状態で前記台座部に対するプローブ基部の向きを変えることにより行うことを特徴とする請求項11に記載のプローブ組立体の製造方法。 The bending deformation of the column in the position adjustment step,
Method for manufacturing a probe assembly according to claim 11, characterized in that by changing the orientation of the probe base relative to said base portion of said mounting end being in contact on the substrate.
前記取り付け端を前記基板上に当接させた状態で高平面性の面を前記基板に対して平行に向かい合わせながら相対的に接近させて針先を押すことにより行うことを特徴とする請求項11に記載のプローブ組立体の製造方法。 The bending deformation of the column in the position adjustment step,
Claims, characterized in that to perform by pressing said mounting end being in contact on the substrate by a high flatness of the surface relatively close the allowed while facing each other parallel to the substrate needlepoint 12. The method for manufacturing a probe assembly according to item 11.
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