JPH09113539A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 狭ピッチ化され、相手電極を傷つけることの
ないプローブ装置を提供すること。 【解決手段】 プローブ装置は、絶縁フィルム４上に配
置された配線７と、配線７と電気的に接続され、絶縁フ
ィルム４の貫通孔９内に配置されたバンプ５と、バンプ
５の裏面に位置する中間層３と、中間層３の裏面に位置
する弾性樹脂２と、弾性樹脂２が固定される剛性体１と
を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や半導
体パッケージ、半導体を実装する各種回路基板、フレキ
シブルプリント基板など微細な回路を有する回路の検査
に用いるチェッカープローブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板の回路形成後に回路の断線
や、隣接回路間のショート等のエラーがないか確認する
方法として、スプリングバネを内蔵した金属製の検査プ
ローブを基板上の端子電極に押し当て回路チェックをす
る方法が一般的である。またセラミック基板上の厚膜回
路の検査や、印刷と焼成により形成した厚膜抵抗体の抵
抗のレーザートリミングにおいても、鈎状で弾性を有す
る、金属製検査プローブを電極に当て、抵抗体をトリミ
ングする方法が採られている。

【０００３】さらにＴＡＢにより実装された半導体の検
査等においても、微細に加工されたスプリングバネを細
径パイプに挿入し、これに先端電極を取り付けたプロー
ブを多数の穴の開いた絶縁板に固定し同様の検査を行っ
ている、これらの検査プローブは、金属の針状電極を鋭
敏に加工して先端を金メッキしたもので、プローブを測
定したい電極に押し当てたとき、適度のバネ性を保ちこ
れにより各々の電極全てにプローブが接触し、回路チェ
ックを行う方法が一般的であった。

【０００４】しかしこのような金属を加工してプローブ
を作製する方法において、プローブの加工コストが非常
に大きくなる。また電極を機械加工する方法では、形状
に制限があり、最近の微細な回路や半導体の狭ピッチ回
路の電気的検査のための、微細化されたプローブの加工
ができない。

【０００５】さらに検査する電極が小さくなると、プロ
ーブ先端を押し当てるとき、プローブ先端が硬いため回
路側の電極に傷がつき、半田にようる接合や、ワイヤー
ボンディングに欠陥が生じる等の問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】従って、狭ピッチ
回路の電気的検査を可能とし、プローブ電極の接触信頼
性の高いプローブ装置を提供することが望まれていた。

【０００７】加えて、被検査体となる相手基板或いは相
手素子の電極を傷つけることなく、それらと電気的接続
可能なプローブ装置を提供することが望まれていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるプローブ装
置は貫通孔が形成される絶縁フィルムと、該絶縁フィル
ムの少なくとも一側に置かれた配線と、前記貫通孔内に
配置され、前記配線と電気的に接続されるブローブ用の
バンプと、該バンプの裏側に配置され前記バンプよりも
弾性を有する中間層と、該中間層の裏面に配置され、剛
性体に固定される前記中間層よりも弾性を有する弾性樹
脂とを具えるプローブ装置を特徴とする。

【０００９】本発明によるプローブ装置は絶縁フィルム
上に配置され導電性バンプが形成された配線とバンプの
裏側に位置する中間層、中間層に沿って配置された弾性
樹脂とを含む。即ち弾性樹脂は中間層に重ねて配置され
る。またバンプと中間層との間に配線が配置され得る。
弾性樹脂は平滑で剛性のある板（剛性体又は剛性板）に
接着される。導電性バンプは金、銀、白金、ロジウム、
ニッケル、銅等の金属材料よりなり、配線上の所定の位
置即ち絶縁フィルムに形成された貫通孔位置に、めっき
法或いは他の成膜法により形成される。好ましくはバン
プの表面は金めっきされる。中間層には導電性バンプよ
りも弾性を有する材料が使われ、弾性樹脂には中間層よ
りも弾性を有する材料が使われる。

【００１０】上述の導電性バンプは金、銀、白金、パラ
ジウム等の貴金属の超微粉を有機溶媒中に分散した液を
電極位置に塗布した後、加熱硬化して貴金属の焼結膜を
バンプ状に形成し、この上に金めっきして構成されても
良い。加えてあらかじめこの分散液にセラミック等の硬
質材料の微粉を分散することにより導電性バンプを形成
できる。このような貴金属微粒子の焼結により形成され
るバンプは焼結体の結晶粒が比較的小さく、しかもセラ
ミック等の硬質材料が分散しているので比較的硬質とな
り、プローブとして用いる際、繰り返し耐久性に優れた
ものとなる。

【００１１】更に本発明によれば導電性エラストマーで
上述の導電性バンプを形成できる。電極に接触したプロ
ーブはそれ自体反発力があるためエラストマーの弾性力
で測定相手となる素子或いは基板の電極と接触する。バ
ンプの高さ、寸法は電極の配置によって決定される、導
電性エラストマーは付加反応型の液状シリコーン樹脂等
の弾性を有する樹脂中に導電性を付与するため金属等の
導電性フィラーを混合して構成される。導電性フィラー
としてはカーボン、金、銀、銅、ニッケル、パラジウ
ム、白金あるいはこれらの混合物、複合物又は樹脂等の
粒子で導電性の金属でめっきされたものが添加され混練
される。バンプ表面に金や銀の薄い膜を形成し、導電性
を向上させることもできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好適実施形態を図
面を参照して詳細に説明する。

【００１３】

【第１実施形態】図１に示す如くプローブ装置は絶縁フ
ィルム４とその片面に位置する、銅箔等のエッチングに
よりパターン化された配線７を含む。絶縁フィルム４は
ポリイミド系、ポリアミド系、シリコーン系、フッ素
系、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリエステル
系、ウレタン系、エポキシ系、ＡＢＳ，ポリカーボネー
ト等の樹脂からなる。絶縁フィルム４の一部にはアルカ
リエッチング等により貫通孔が形成され、この貫通孔９
の位置に電解めっき又は他の成膜法により金属バンプ５
が形成される。金属バンプ５の表面には好ましくは金め
っき層６が形成される。金属バンプ５は直径、高さとも
約１０乃至２００μｍの寸法を有する。配線７の裏側に
はシリコーン系ゴム等の樹脂で中間層３が形成される。
中間層３については後述する。

【００１４】一方平滑で剛性のある板（剛性体又剛性
板）１に対して厚さ約０．１乃至１ｍｍの弾性を有する
シリコーン系ゴム等の弾性樹脂２が接着され、これが上
述の中間層３に固定される。即ち中間層３の面に沿って
弾性樹脂２が配置される。中間層３は図示の如く金属バ
ンプ５の裏側に位置し、バンプ５が相手パッドと接触す
るときバンプに加わる応力を弾性樹脂２に分散する。中
間層３の材料は弾性樹脂２よりも剛性が高く、金属バン
プ５より弾性の高いものが選択される。即ち弾性樹脂２
は中間層３より弾性が高く、金属バンプ５は中間層３よ
り剛性が高い。また中間層３は配線７の保持の機能も果
たす。

【００１５】剛性板は金属、ガラス、セラミック、樹脂
等からなり所望の剛性を有するものが選択される。図示
しないが剛性板１には位置合わせ用のピンが形成され、
このピンが中間層３及び絶縁フィルム４に形成された位
置合わせ穴と係合して、これらが位置合わせされる。

【００１６】

【実施例１】第１の好適実施形態に基づき、高さ約１０
０μｍのバンプ５がポリイミドフィルムの貫通孔９に沿
って形成されたプローブ装置を作製した。プローブ装置
は厚さ約０．５ｍｍのシリコーンゴム２が接着された金
属板１を含む。

【００１７】このプローブ装置の１対を介してプリント
基板の導通検査を行った。即ち一対のプローブ装置をバ
ンプを内側にして間にプリント基板を挟んで置いた。プ
リント基板には約１００μｍ幅でピッチが約２００μｍ
のパッドが形成され、プローブ装置にはプリント基板の
各面のパッドに対応してバンプが形成される。

【００１８】プリント基板は位置合わせされプローブ装
置に対して０．１ ／ｍ の力で押圧され、これにより
プローブ装置のバンプとプリント基板のパッドとが接触
する。バンプとプローブとの接触抵抗は５０ｍΩと小さ
く、測定したいプリント基板の導通検査と、回路間の抵
抗の測定が可能であった。また、プリント基板のパッド
にほとんど傷つけることがなかった。

【００１９】

【第２実施形態】図２に示す本発明の第２の好適実施形
態によればプローブバンプとして導電性エラストマーに
よるバンプ１５が用いられる。導電性エラストマーは付
加反応の液状シリコーン樹脂に十分不純物を除去した銀
粉末を混練して作製した。バンプ形成はシリンジを用い
ディスペンス法で成形した。

【００２０】水平で剛性のある金属板（剛性板）１にシ
リコーンゴム等による弾性樹脂２を接着し、第１の好適
実施形態と同様に弾性樹脂２の面と中間層３の面がピン
と穴等の手段により正確に位置合わせして重ね配置され
る。好ましくは接着される中間層３の材料は第１の好適
実施形態と同様に、弾性樹脂２よりも剛性が高く、バン
プ１５より弾性が高いものが選択される。

【００２１】

【実施例２】第２の好適実施形態に基づき直径約３００
μｍ高さ２００μｍの導電性エラストマーによるバンプ
１５が形成されたプローブ装置を作製した。プローブ装
置は更に厚さ０．５ｍｍのシリコーンゴム２が接着され
た金属板１を含む。

【００２２】第１の好適実施形態と同様の配置で約２０
０μｍ幅でピッチが約５００μｍのパッドを有する導通
検査を行った。プリント基板はプローブ装置に対して
０．５／ｍ の力で押圧され、これによりプローブ装置
のバンプとプリント基板のパッドとが接触する。バンプ
とプローブとの接触抵抗は約８ｍΩと小さく、測定した
いプリント基板の導通チェックだけでなく回路間の抵抗
も測定が可能であった。またプリント基板のパッドを傷
つけることもなかった。

【００２３】

【第３実施形態】図３には中間層を第１の中間層１３と
第２の中間層３の２層で構成した好適実施形態を示す。
第１及び第２の中間層のいずれも、若干の弾性を有する
が、第１の中間層１３は第２の中間層３よりもやや剛性
の強い材料で構成される。また、第１の中間層１３はバ
ンプ５よりも弾性が高く、第２の中間層３は弾性樹脂２
よりも剛性が高い。第１及び第２の実施形態において中
間層３はバンプ５、１５に加えられる局所的な応力を緩
和する機能を有するが、図３の好適実施形態はそれを更
に顕著ならしめるものである。第３実施形態以下では第
１実施形態に類似する点は説明を略す。

【００２４】

【第４実施形態】図４には剛性板１１及び弾性樹脂１２
を可視光に対して透明な材料で構成した好適実施形態が
示される。これによりバンプ５の位置を剛性板１１側か
ら視覚的に確認することができバンプ５を正確に相手パ
ッド上に配置することができる。また近赤外域又は可視
域の光学センサ等の技術により自動位置合わせさせるこ
ともできる。この場合、剛性板１１の例としてはガラ
ス、アクリル板等の透明な樹脂板等が挙げられ弾性樹脂
１２及び保持層２３の例としてはシリコン系ゴムが挙げ
られる。

【００２５】

【第５実施形態】図５には絶縁フィルム４の表面４ａに
配線１７が配置された好適実施形態が示される。この場
合裏面４ｂには配線は無く、バンプ５と配線７とは貫通
孔９内の導電層２７を介して電気的に接続される。

【００２６】

【第６乃至第８実施形態】図６乃至図８には絶縁フィル
ム４の表裏の面４ａ、４ｂに配線７、１７、３７、４７
が形成された好適実施形態が示される。本発明によれば
図６の如く信号用の配線７、１７が表裏の面４ａ，４ｂ
に自由に配線され得るし、更に図７及び図８の如く表裏
の一側の面の配線３７、４７をパターン化された又はさ
れない接地用配線として使用可能である。

【００２７】

【第９実施形態】更に図９には絶縁フィルム４の表側に
接着剤３３を介して更に他の絶縁フィルム１４が配置さ
れる好適実施形態が示される。配線５７は図示の如く絶
縁フィルム１４により保護される。またバンプ５は絶縁
フィルム４、１４の貫通孔９ａ、９ｂを通り表面１４ａ
より突出する。

【００２８】以上の如く本発明の好適実施形態を示した
が、これらは例示的なものであり、本発明を制限するも
のではなく、当事者により変形、変更可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明のプローブ装置によれば、金属製
のバネを利用した従来のプローブ装置と比べてより微細
で狭ピッチである電極との接触が可能となり、ファイン
ラインに形成した回路や半導体素子、半導体パッケー
ジ、ＴＡＢフィルムのチェッカーとして利用できる。特
に本発明のプローブ装置はバンプの裏側に中間層及び弾
性樹脂が配置されるのでバンプに加わる応力を適度に分
散できバンプに局所的に加わる応力により配線が破壊さ
れる等のプローブ装置の破損が防止されると共に、相手
電極に過度な力が加わることなく相手電極を傷つけるこ
ともない。

【００３０】更に本発明のプローブ装置は絶縁フィルム
のエッチング、バンプ形成により一体的に形成されるの
で、金属製プローブ装置の場合のように一本ずつピンを
立て、半田付け等の作業が不要となり、製造及びそのた
めの作業コストが大幅に縮小される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の好適実施形態となるプローブ
装置を示す断面図。

【図２】 本発明の第２の好適実施形態となるプローブ
装置を示す図１類似の断面図。

【図３】 本発明の第３の好適実施形態となるプローブ
装置を示す図１類似の断面図。

【図４】 本発明の第４の好適実施形態となるプローブ
装置を示す図１類似の断面図。

【図５】 本発明の第５の好適実施形態となるプローブ
装置を示す図１類似の断面図。

【図６】 本発明の第６の好適実施形態となるプローブ
装置を示す図１類似の断面図。

【図７】 本発明の第７の好適実施形態となるプローブ
装置を示す図１類似の断面図。

【図８】 本発明の第８の好適実施形態となるプローブ
装置を示す図１類似の断面図。

【図９】 本発明の第９の好適実施形態となるプローブ
装置を示す図１類似の断面図。

【符号の説明】

１、１１ 剛性体（剛性板） ２、１２ 弾性樹脂 ３、１３ 中間層 ４ 絶縁フィルム ５、１５ バンプ ７、１７、５７ 配線 ９ 貫通孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】貫通孔が形成される絶縁フィルムと、 該絶縁フィルムの少なくとも一側に置かれた配線と、前
   記貫通孔内に配置され、前記配線と電気的に接続される
   ブローブ用のバンプと、 該バンプの裏側に配置され前記バンプよりも弾性を有す
   る中間層と、 該中間層の裏面に配置され、剛性体に固定される前記中
   間層よりも弾性を有する弾性樹脂とを具えるプローブ装
   置。