JPH0968546A - テストヘッド構造およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接触対象物に対して常に確実で良好な接触状
態が得られ、信頼性の高い導通検査が行えるテストヘッ
ド構造と、そのテストヘッド構造の好ましい製造方法を
提供すること。 【解決手段】 絶縁性フィルム２の一方の面に設けられ
たバンプ接点３と、該絶縁性フィルムの他方の面に設け
られたリード１とが導通路５によって導通されてなる構
造を有するテストヘッド構造であって、バンプ接点３の
表面には複数の突起３ｂが設けられ、そのバンプ接点の
表面に対する突起の配置パターンは、その面の全てのバ
ンプ接点においても同じである。その突起の形成には、
突起の型が形成された押圧プレートを、もとのバンプ接
点の表面に押し当て、テストヘッド構造の全てのバンプ
接点の表面に、複数の突起を同じ配置パターンで形成す
ることを特徴とすることが好ましい製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路など微小な検
査対象物の導通検査を行うためのテストヘッド構造およ
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【発明の属する技術分野】近年、半導体ウエハの製造技
術の発展がめざましく、それに伴い集積回路（ＩＣ）に
おける回路パターンの微細化が急ピッチに進み、このよ
うな微細な回路パターンのＩＣを搭載する基板も年々増
加している。従来、上記のようなＩＣや基板の微細な回
路パターンの導通検査には、針式プローブなどのメカニ
カルプローブが用いられ、一度に一ヶ所ずつ導通検査が
行われている。

【０００３】一方、回路パターンの微細化に伴い、上記
のようなメカニカルプローブでは検査時の位置合わせが
困難であること、および位置合わせ時にパターンを損傷
する恐れがあることなどから、カード型のプローブが開
発され、これによって導通検査を一度に一括して行える
ようになった（例えば、特開平３−２３７３６９号公報
参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のカード型のプロ
ーブでは、検査対象となる回路パターンと接触する部
分、所謂テストヘッド部には、検査対象に対する接触用
の接点として半球状（ドーム状）のバンプ接点が形成さ
れている。この半球状のバンプ接点を、回路パターンへ
の接触に用いることによって、回路パターンがプローブ
から受ける損傷は減少した。ところが、このようなカー
ド型のプローブであっても、バンプ接点と回路パターン
との個々の接触は点状（一点接触）であるため、接触信
頼性に問題があった。このため、導通検査に際しては、
バンプ接点と回路パターンとを常に確実に接触させるた
めに、テストヘッドを回路パターンへ押圧する際の力の
程度を微調整するなど細心の注意を払う必要があった。
また、ＩＣチップの接触対象となるべき部分の多くは、
Ａｌによって形成された導電部であり、バンプの接触抵
抗を安定させるためには、その部分に形成されたＡｌ酸
化膜を容易に破る必要がある。

【０００５】上記のようなテストヘッドの接触信頼性を
向上させるために、バンプ接点中に各種金属粉を分散さ
せることによって、バンプ接点の表面にさらに微細な凹
凸を設ける技術が提案された（特開平６−２７１４１号
公報参照）。しかし、このような提案では、バンプ接点
の表面に形成される凹凸の数および大きさを、全てのバ
ンプ接点について精度良く制御し一定にすることは困難
である。このため、各バンプ接点ごとに、バンプ接点と
回路パターンとの接触における接触点の数が異なり、接
触抵抗がばらつくという問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上記問
題を解決し、接触対象物に対して常に確実で良好な接触
状態が得られ、信頼性の高い導通検査が行えるテストヘ
ッド構造を提供することである。本発明の他の目的は、
上記本発明のテストヘッド構造の好ましい製造方法を提
供することである。

【０００７】本発明のテストヘッド構造は、次の特徴を
有するものである。 （１）絶縁性フィルムの一方の面に設けられたバンプ接
点と、該絶縁性フィルムのいずれかの面または内部に設
けられたリードとが導通されてなる構造を有し、バンプ
接点の表面には複数の突起が設けられ、バンプ接点の表
面に対する突起の配置パターンが、その面の全てのバン
プ接点においても同じであることを特徴とするテストヘ
ッド構造。

【０００８】（２）バンプ接点の表面に対する突起の配
置パターンが、等間隔にて直線状に配置されたパター
ン、三角形を構成単位とするネットワーク状に配置され
たパターン、または、方形を構成単位とするマトリクス
状に配置されたパターンである上記（１）記載のテスト
ヘッド構造。

【０００９】（３）１つのバンプ接点の表面に設けられ
る複数の突起の高さのばらつきのパターンが、その面の
全てのバンプ接点において同じである上記（１）または
（２）記載のテストヘッド構造。

【００１０】（４）バンプ接点の表面に設けられる複数
の突起の高さが、その面の全てのバンプ接点において同
じである上記（１）〜（３）記載のテストヘッド構造。

【００１１】（５）表面に複数の突起が設けられたバン
プ接点が、さらに硬質金属によるメッキを施されたもの
である上記（１）〜（４）記載のテストヘッド構造。

【００１２】また、本発明のテストヘッド構造の製造方
法は、上記（１）〜（４）に記載のテストヘッド構造を
製造する方法であって、絶縁性フィルムの一方の面に設
けられたバンプ接点と、該絶縁性フィルムのいずれかの
面または内部に設けられたリードとが導通されてなる構
造を有するテストヘッド構造に対して、下記（Ａ）の押
圧プレートをバンプ接点の表面に押し当てることによっ
て、そのテストヘッド構造の全てのバンプ接点の表面
に、複数の突起を同じ配置パターンで形成することを特
徴とするものである。 （Ａ）当該押圧プレートの押圧面を押し当てることによ
って新たに形成されるバンプ接点の上面の領域に対応す
る、当該押圧プレートの押圧面の領域内に、複数の突起
の型となる凹部または孔部が設けられた押圧プレート。

【００１３】

【作用】バンプ接点の表面に複数の突起を配置するとき
のパターンには、後述のように特に好ましい配置パター
ンがあるが、どのような配置パターンであっても、全て
のバンプ接点に同じ配置パターンで突起を設けることが
重要である。これによって、バンプ接点における接触対
象物との接触点の数は、各バンプ接点間同士で等しくな
り、接触抵抗のばらつきが抑制される。

【００１４】突起の高さは、後述のように全て等しいこ
とが最も好ましい。しかし仮に、１つのバンプ接点上に
おける複数の突起に高さのばらつきがあったとしても、
最も高いバンプ接点と同じ高さのバンプ接点が複数個存
在することが好ましい。また、そのばらつきのパターン
は、どのバンプ接点においても同じであることが好まし
い。これによって、バンプ接点における接触対象物との
接触状態は、各バンプ接点間同士でより等しくなり、接
触抵抗のばらつきが抑制される。

【００１５】本明細書で用いる「等間隔」、「同じ配置
パターン」、「等しい高さ」などの語の意味は、製造技
術上の公差や、発明の目的を達成し得る範囲内で許容さ
れるの誤差を含むものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明をより詳
細に説明する。図１は、本発明によるテストヘッド構造
の一例を模式的に示す図である。同図に示すテストヘッ
ド構造は、絶縁性フィルム２の一方の面２ａに金属物質
からなるバンプ接点３が設けられ、該絶縁性フィルム２
の他方の面２ｂにリード１が設けられた場合の例であ
る。これらバンプ接点３とリード１とは、絶縁性フィル
ムを挟んで互いに表裏に位置するもの同士が導通路５を
介して導通されている。導通路５は、表裏のバンプ接点
とリードとを連絡するように絶縁性フィルム２に貫通孔
４が形成され、該貫通孔４の内部に金属物質が充填され
ることによって形成されている。バンプ接点３は、土台
部分３ａとその上に形成された複数の突起３ｂとからな
る。この複数の突起のバンプ接点の表面に対する配置パ
ターンは、全てのバンプ接点においても同じものとなっ
ている。

【００１７】絶縁性フィルムは、電気絶縁特性を有する
ものであればその材料に制限はなく、ポリエステル系樹
脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン系
樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイ
ミド系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シ
リコーン系樹脂、フッ素系樹脂などの熱可塑性樹脂や熱
硬化性樹脂を問わず使用することができる。これらのう
ち、耐熱性や機械的強度の点からはポリイミド系樹脂を
用いることが特に好ましい。

【００１８】リードは、各バンプ接点および導通路を介
して、検査対象物上の回路パターンや電極端子と電気的
に導通され、検査対象物が所定の機能を有するか否かの
導通検査ができるように所望の配線パターンにて形成さ
れる導体である。リードは、絶縁性フィルムに対して、
バンプ接点が設けられる面、その反対側の面、内部な
ど、目的に応じて種々の位置に設けられる。図１の例
は、上記のようにリードとバンプ接点とが互いに反対側
の面に設けられた例である。リードの材料は、金、銀、
銅、鉄、ニッケル、コバルトなどの各種金属、またはこ
れらを成分とする各種合金などの導電性材料によって形
成される。リードの形成方法としては、アディティブ
法、サブトラクティブ法などが挙げられ、そのためにス
パッタリング、各種蒸着、各種メッキ、エッチングなど
の方法を採用することができる。

【００１９】貫通孔は、絶縁性フィルムの同じ面上にリ
ードとバンプ接点とが設けられる場合を除いては、これ
らの導通を図るために重要であり、絶縁性フィルムのリ
ード当接領域内、もしくは該領域とその近傍領域にリー
ドの幅よりも小さな孔径にて絶縁性フィルムに形成され
る。貫通孔の形成方法としては、機械加工、レーザー加
工、光加工、化学エッチングなどの方法が挙げられる。
これらの方法のうち、穿孔精度の点からはエキシマレー
ザーの照射による加工が好ましい。貫通孔の孔径は限定
されないが、隣合う貫通孔同士がつながらない程度にま
で大きくすることが好ましく、後述する金属物質の充填
によって形成される導通路の電気抵抗を小さくすること
ができる。貫通孔の実用的な孔径は、２０μｍ〜１００
μｍ、好ましくは、２５μｍ〜６０μｍである。

【００２０】導通路は、上記のようにして設けた貫通孔
のうち、リード当接領域内の貫通孔内への金属物質の充
填、またはスルーホールメッキによって形成される。貫
通孔内に充填される金属物質としては、金、銀、銅、ニ
ッケル、コバルト、ロジウムなどの金属が挙げられる。
さらにはこれらの金属の中から複数の金属物質を用いて
多層構造とすることもできる。貫通孔内に金属物質を充
填する方法としては、確実な導通が得られるという点か
ら、電解メッキによる金属物質の充填方法が好ましい。

【００２１】バンプ接点は、接触対象物上の接触させる
べき箇所の配置に対応し得る配置、または汎用的なマト
リクス状の配置など、絶縁性フィルム上に目的に応じた
配置で設けられる。図１の例のような態様では、突起が
形成される前の原形状のバンプ接点の形成方法としては
次の方法が例示される。即ち、貫通孔内に金属物質を充
填したのち、これをさらに堆積させて、半球状のバンプ
接点に成長させる方法である。より具体的には、先ず、
貫通孔の一方の出口を塞いでいるリードを陰極として電
解メッキを行い、リード側から貫通孔内に金属物質を析
出させて積み上げるように貫通孔の他方の出口まで充填
を行う。次に、その金属物質ままで、またはバンプ接点
用の金属物質に所望の段階で変えて、絶縁性フィルムの
表面から突出するように堆積させ、半球状に成長させ
て、突起が形成される前の原形状のバンプ接点を得る。

【００２２】バンプ接点の材料としては、後述する本発
明の製造方法によってバンプ接点の表面に良好な突起を
形成するためには、金、銀、銅、半田などのような外力
によって容易に変形可能な金属が好ましい。原形状のバ
ンプ接点の高さは特に限定されないが、ＩＣ等の微細な
接触対象物に対応し、また、後述の突起の形成に対応す
るためには、約２５μｍ以上、特に約５０μｍ以上が好
ましく、隣り合うバンプと接続しない程度とすることが
好ましい。

【００２３】突起は、上記作用で述べたように、全ての
バンプ接点の表面に対して同じ配置パターンとすること
が重要である。個々のバンプ接点上の配置パターンの好
ましい態様としては、等間隔にて直線状に配置されたパ
ターン、三角形（特に正三角形）を構成単位とするネッ
トワーク状に配置されたパターン、または、四角形（特
に正方形）を構成単位とするマトリクス状に配置された
パターン等が挙げられる。１つのバンプ接点上に設けら
れる突起の数は、多い程好ましく、９個程度以上とする
ことが好ましい。

【００２４】上記ネットワーク状やマトリクス状の構成
単位となる正三角形や正方形の一辺は、約２０μｍ以
上、特に約３０μｍが好ましい。

【００２５】突起の形状は特に限定されず、半球状など
球の一部を有する形状、円（角）錐状、円（角）錐台
状、円（角）柱状、およびこれらが組み合わされた形状
などが挙げられる。特に、後述する突起の形成方法を用
いる点からは、円（角）錐台状などの抜き勾配を有する
形状が好ましい。また、突起の先端形状を、鋭利、平
坦、任意の曲面などいずれの形状とするかは、目的に応
じて選択すればよい。ＩＣチップの接触対象部の多くに
は、Ａｌが蒸着されており、そのＡｌの酸化膜を破るた
めには、突起の先端が鋭利である方が好ましい。

【００２６】突起の高さは、上記作用で述べたように、
１つのバンプ接点上の突起の高さにばらつきがあって
も、最も高いバンプ接点と同じ高さのバンプ接点が複数
個存在することが好ましく、また、どのバンプ接点にお
いても同じようなばらつきと配置になっていることが好
ましい。そして、最も好ましい態様は、全てのバンプ接
点上の突起の高さが全て等しいことである。突起の高さ
は、絶縁性フィルムの表面、またはバンプ接点上の突起
が形成される面などを基準面として表すことが好まし
い。後者を基準面とした場合、突起の高さは０．５μｍ
から５．０μｍ程度が好ましい。また、最も高いバンプ
接点から、１．０μｍ以内に複数個のバンプ接点がある
ことが、より好ましい。

【００２７】以上のように、突起の配置パターンおよび
高さを、どのバンプ接点についても同様となるように形
成することによって、例えば、テストヘッドを被検査基
板上の回路パターンに接触させる場合、どのバンプ接点
においても接触点数を等しくでき、また接触抵抗を均一
に保つことができる。その結果、精度良く導通検査を行
うことができる。

【００２８】突起が形成されたバンプ接点に対して、さ
らにその上から硬質金属でメッキ被覆することによっ
て、突起に耐変形性や耐磨耗性などの耐久性を付与する
ことができ好ましい。硬質金属は、高い硬度を有すると
共に良導体であることが好ましく、ニッケル、ロジウム
等が挙げられる。

【００２９】次に、本発明によるテストヘッド構造の製
造方法を説明する。ただし、絶縁性フィルムに対してリ
ード、導通路、バンプ接点本体部分等を形成する工程は
上記説明の通りである。ここでは、バンプ接点上に上記
説明の突起を好ましい態様となるよう形成する方法を示
す。図２は、本発明のテストヘッド構造の製造方法の一
工程として、複数の突起をバンプ接点の表面上に形成す
る工程を概略的に示す図である。同図に示すように、加
工前の原形状である半球状のバンプ接点３Ａに、所望の
突起の型となる凹部または孔部（同図では凹部）が設け
られた押圧プレート６を押し当てることによって、原形
状である半球状のバンプ接点３Ａを変形させて、土台と
なる部分３ａおよびその上に突起３ｂを有するバンプ接
点３を形成する。

【００３０】押圧プレートの形状としては、図２に示す
ように、平板の所定の位置に突起の型となる凹部を有す
るものや、凹部の替わりに貫通孔が設けられたものが挙
げられる。押圧プレートに設けられる凹部や貫通孔の形
状、配置等は、上記説明の「突起」の要求に従う。

【００３１】押圧プレートに用いられる材料は、特に限
定されるものではないが、バンプ接点を構成する金属物
質よりも硬いものが好ましい。押圧プレートに孔部や凹
部等を形成する方法としては、機械加工やレーザー加
工、光加工、化学エッチングなど方法が挙げられる。特
に凹部形成にはエキシマレーザー光を利用したハーフエ
ッチング法が好ましい。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を示す。厚さ２５μ
ｍ、ポリイミドからなる絶縁性フィルムの一方の面に、
銅からなる配線パターンを形成した。配線パターンの詳
細な回路パターン形状の説明は省略する。この絶縁性フ
ィルムの他方の面の、配線パターンの裏面に対応する位
置に、孔径φ３０の貫通孔を３５カ所設け、各々の底面
に配線パターンを露出させた。貫通孔は、互いに異なる
系列の配線パターンに対応しており、詳細な位置の説明
は省略する。

【００３３】各配置パターンを負極として、貫通孔内に
銅をめっきによって充填し、さらに、絶縁性フィルム表
面から突起するように成長させ、突起を形成するための
原形状となる、高さ６０μｍの略半球状のバンプ接点を
形成した。

【００３４】上記３５個のバンプ接点に対して、鋭利な
形状の突起を設けるために、その型となる凹部をバンプ
接点の位置に対応するように押圧プレートに形成した。
押圧プレートの、個々のバンプ接点に対して形成すべき
突起の配置パターンは、図３に示すように、正方形を構
成単位する５×５のマトリクスから４箇所の頂点部分を
除いた配置とした。この押圧プレートを、上記絶縁性フ
ィルム上のバンプ接点に押圧し、全バンプ接点同時に突
起を形成し、本発明のテストヘッド構造の一例を得た。

【００３５】突起の平均高さは、土台のバンプ接点の上
面から約５．０μｍであった。各突起の高さには製造誤
差によるばらつきが生じたが、どのバンプ接点上におい
ても、同様の位置には同様の誤差の高さを有する突起が
形成されていた。

【００３６】銅からなる平板を共通の負極とし、これに
本実施例のテストヘッド構造を密着させてバンプ接点を
全て平板面に接触させ、個々のバンプ接点の接触抵抗を
測定したところ、接触抵抗にバラツキが少なく、小さい
荷重で、低い接触抵抗が得られることが確認できた。

【００３７】

【発明の効果】本発明のテストヘッド構造におけるバン
プ接点は、従来の単調な凸状のバンプ接点による一点接
触とは異なり、複数の突起によって多点の接触が得られ
るので、接触抵抗が低下すると共に、常に安定した接触
状態が得られ、接触信頼性が向上する。また、各バンプ
接点上の突起の配置パターンを全て同様とすることによ
って、各バンプ接点の接触状態が互いに近似し、接触抵
抗のばらつきが小さくなる。従って、１つのテストヘッ
ド構造として、信頼性の高い導通検査を行なうことが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるテストヘッド構造の一例を模式的
に示す図である。

【図２】本発明のテストヘッド構造の製造方法の一工程
として、複数の突起をバンプ接点の表面上に形成する工
程を概略的に示す図である。

【図３】実施例におけるバンプ接点上の突起の配置を模
式的に示す図である。

【符号の説明】

１ リード ２ 絶縁性フィルム ３ バンプ接点 ３ａ バンプ接点の土台部分 ３ｂ 突起 ４ 貫通孔 ５ 導通路 ６ 押圧プレート

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性フィルムの一方の面に設けられた
   バンプ接点と、該絶縁性フィルムのいずれかの面または
   内部に設けられたリードとが導通されてなる構造を有
   し、バンプ接点の表面には複数の突起が設けられ、バン
   プ接点の表面に対する突起の配置パターンが、その面の
   全てのバンプ接点においても同じであることを特徴とす
   るテストヘッド構造。
2. 【請求項２】 バンプ接点の表面に対する突起の配置パ
   ターンが、等間隔にて直線状に配置されたパターン、三
   角形を構成単位とするネットワーク状に配置されたパタ
   ーン、または、四角形を構成単位とするマトリクス状に
   配置されたパターンである請求項１記載のテストヘッド
   構造。
3. 【請求項３】 １つのバンプ接点の表面に設けられる複
   数の突起の高さのばらつきのパターンが、その面の全て
   のバンプ接点において同じである請求項１または２記載
   のテストヘッド構造。
4. 【請求項４】 バンプ接点の表面に設けられる複数の突
   起の高さが、その面の全てのバンプ接点において同じで
   ある請求項１〜３記載のテストヘッド構造。
5. 【請求項５】 表面に複数の突起が設けられたバンプ接
   点が、さらに硬質金属によるメッキを施されたものであ
   る請求項１〜４記載のテストヘッド構造。
6. 【請求項６】 請求項１〜４に記載のテストヘッド構造
   の製造方法であって、絶縁性フィルムの一方の面に設け
   られたバンプ接点と、該絶縁性フィルムのいずれかの面
   または内部に設けられたリードとが導通されてなる構造
   を有するテストヘッド構造に対して、下記（Ａ）の押圧
   プレートをバンプ接点の表面に押し当てることによっ
   て、そのテストヘッド構造の全てのバンプ接点の表面
   に、複数の突起を同じ配置パターンで形成することを特
   徴とするテストヘッド構造の製造方法。 （Ａ）当該押圧プレートの押圧面を押し当てることによ
   って新たに形成されるバンプ接点の上面の領域に対応す
   る、当該押圧プレートの押圧面の領域内に、複数の突起
   の型となる凹部または孔部が設けられた押圧プレート。