WO2008090635A1 - プローブおよびそれを用いた電気的接続装置 - Google Patents

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flat surface
arm portion
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PCT/JP2007/059424
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Shinji Kuniyoshi
Yuji Miyagi
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Kabushiki Kaisha Nihon Micronics
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    • G01R31/2886Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks
    • G01R31/2891Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks related to sensing or controlling of force, position, temperature

Definitions

  • the present invention relates to a probe suitable for use in an energization test of a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit, and an electrical connection device incorporating the probe.
  • Probe card an electrical connection device generally called a probe card.
  • the probe card is assembled in a tester for the current test, and a large number of probes (contacts) provided on the probe card are pressed against the corresponding electrodes of the object to be inspected on the stage.
  • the object to be inspected is connected to a tester through this probe force mode, and is subjected to an energization test.
  • the probe includes a base portion protruding from the probe substrate, an arm portion extending laterally from the base portion along the substrate, and a pad portion (needle tip portion) protruding from the arm portion to the opposite side of the substrate. And a needle tip is formed on the pad portion.
  • the pad part prevents the interference between the lower surface of the arm part and the object to be inspected or other electrodes provided on the object when the needle point is pressed against the electrode of the object to be inspected. It is provided to make contact with the electrode.
  • An alignment mark used for alignment between each probe of the probe card and a corresponding electrode of the test object is formed on the pad portion (see, for example, Patent Document 1 or 2). From the captured image of the alignment mark, the relative position information between the support base on which the test object is placed and the probe card is obtained, and the position of the probe card is adjusted based on this position information.
  • Patent Document 1 Special Table 2 0 0 5— 5 3 3 2 6 3
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 4-3 4 0 6 5 4
  • the alignment mark provided on the pad section is the height of the needle tip. It will be provided in the vicinity. If the alignment mark is formed close to the height of the needle tip, electrode scraps attached to the needle tip may adhere to the alignment mark. Scraping the electrodes adhering to the alignment mark can make it difficult to accurately determine the image shape of the alignment mark. For this reason, it is sometimes difficult to accurately adjust the position of the conventional electrical connection device. Disclosure of the invention
  • the purpose of this book is to provide a probe with an alignment mark that is not easily affected by the shaving of the electrode shaved by the probe tip and an electrical connection that incorporates the probe. To provide an apparatus. Means for solving the problem
  • the probe according to the present invention includes a base portion having an attachment end and extending in a direction away from the attachment end, and an arm portion extending in the lateral direction from the base portion with an interval in the extension direction of the base portion. And a needle tip portion that protrudes from the arm portion and has a needle tip formed at the protruding end thereof, and an alignment mark for positioning the needle tip.
  • the arm portion has a flat surface region on a side opposite to a side where the mounting end of the base portion is located when viewed along the extending direction of the arm portion, and the needle tip portion is formed so as to protrude from the flat surface region.
  • the alignment mark is constituted by at least a part of the flat surface region.
  • the distance from the flat surface region where the alignment mark is formed to the needle tip is equal to the height of the needle tip and the needle tip portion (pad portion) where the needle tip is formed. It becomes the sum of the steps. Therefore, since the distance is increased by the level difference of the needle tip portion as compared with the conventional distance, the increase in the level difference makes it difficult for the scraped electrode pad attached to the needle tip to adhere to the alignment mark.
  • the probe according to the present invention is formed by forming a recess having the outer shape of a probe with a mask using, for example, photolithography, and depositing a conductive material for the probe in the recess using, for example, an electric plating. Relatively easy to form it can.
  • this mask by forming a flat surface portion corresponding to the flat surface region at the edge of the recess that forms the planar shape of the probe, the arm portion is formed with the alignment mark.
  • the probe according to the present invention can be easily formed without the need for special marking.
  • the normal line of the flat surface region portion constituting the alignment mark be directed in the same direction as the protruding direction of the needle tip of the needle tip portion.
  • the needle tip portion is formed so that the reflecting surface to the photographing device for photographing the alignment mark is not formed on the needle tip portion.
  • the side surface of the needle tip portion is formed with an angular relationship exceeding 20 degrees with respect to the flat surface of the needle tip.
  • the flat surface region of the arm portion may be formed by a lower surface of the arm portion.
  • the lower surface may be formed in a rectangular planar shape that is located on the opposite side of the arm portion from the side where the mounting end of the base portion is located and extends along the extending direction of the arm portion.
  • the needle tip portion may be formed on the lower surface so as to divide the lower surface in the extending direction of the arm portion.
  • the alignment mark can be constituted by one flat surface region portion divided by the needle tip portion of the lower surface.
  • the alignment mark can be constituted by the surface area portion.
  • the alignment mark can be formed in a substantially square shape.
  • a side wall rising from the flat surface region portion is formed in the needle tip portion adjacent to the flat surface region portion constituting the alignment mark, and a portion of the side wall close to the flat surface region portion is formed as the flat surface region portion. It can be a ⁇ -shaped curve that opens toward the surface area.
  • the arm portion may be composed of a pair of arm portions extending in the lateral direction at intervals in the longitudinal direction of the base portion.
  • the flat surface region can be formed by the lower surface of the lower arm portion located on the side away from the mounting end of the base portion of the pair of arm portions.
  • the probe according to the present invention is a pair of probe boards on which a plurality of wiring paths are formed. By attaching to the probe board so as to be connected to the corresponding wiring path, an electrical connection device can be configured together with the probe board.
  • the shavings of the electrode pad are less likely to adhere to the alignment mark, it is less likely that the sharpening of the clear image of the alignment mark is hindered by this shaving.
  • the probe tip of the probe can be accurately positioned based on the accurate alignment mark image recognition.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of alignment of the electrical connection device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a bottom view of the electrical connection apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged front view showing the probe of the electrical connection device according to the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged side view showing the probe of the electrical connection apparatus according to the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a probe according to the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram EI showing an example of an alignment mark photographed image of the probe according to the present invention. .
  • FIG. 7 is a front view partially showing another example of the probe according to the present invention.
  • the electrical connection device 10 is used for electrical inspection of the semiconductor wafer 12 in the example shown in FIG.
  • the semiconductor wafer 12 is detachably held on the chuck top 16 installed on the XYZ ⁇ stage 14 by, for example, suction negative pressure.
  • the semiconductor wafer 12 has a large number of IC chip areas arranged in a matrix, and an integrated circuit is built in each IC chip area.
  • an electrical connection device 10 is located above the ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ stage 14. It is held by a tester head (not shown).
  • the electrical connection device 10 includes a probe board 20 provided with a plurality of wiring paths 18 (see FIGS. 3 and 4), and a large number of probes 22 attached to the probe board.
  • each probe 22 is arranged on each straight line (L) so that the probe tip 20 corresponds to the electrode of the semiconductor wafer 12 on the lower surface 20 a of the probe substrate 20. Arranged to align.
  • the probe board 20 has the probe tip 2 4 of the probe 2 2 provided on the lower face 20 a directed downward, and the probe board 20 is in the ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ stage 1 4 It is held on the tester head via a circuit board 26 coupled to the upper surface 20 b so as to be parallel to the upper chuck top 16.
  • each probe 22 provided on the probe board 20 has a wiring path 18 corresponding to the probe and a conductive path provided on the circuit board 26 corresponding to the wiring path. (Not shown) and connected to each tester land 28 (see FIG. 2) provided on the upper surface 20b of the wiring board. Each tester land 28 is connected to the tester body via a wiring (not shown) as in the prior art. Therefore, each probe 22 is electrically connected to the tester body via the corresponding tester land 28.
  • the XYZ 0 stage 14 is, for example, the X-axis direction along the horizontal direction as seen in FIG. 1, the Y-axis direction perpendicular to the X-axis and the paper surface, and the X-axis and Y-axis. Displacement along the Z-axis direction perpendicular to is possible, and rotation around the Z-axis is possible.
  • an imaging device 30 such as a CCD camera for photographing the alignment mark provided on the electrical connection device 10 positioned above the stage 14.
  • the semiconductor wafer 12 which is the object to be inspected, is arranged by well-known image processing.
  • Relative position information between the chuck top 16 and the electrical connection device 10 which is a probe card is obtained, and based on this position information, the probe tips 24 of each probe 2 2 correspond to the semiconductor wafer 12 corresponding to the above.
  • the XY 2 0 stage 1 4 is driven around the axis and the Y axis and the Z axis so that it can come into contact with the electrodes, so that the electrical connection device 10 is relative to the semiconductor wafer 1 2. The position is adjusted.
  • the stage 14 is driven in the Z-axis direction so that the electrode of the semiconductor wafer 12 is connected to the needle tip 24 of the corresponding probe 22.
  • the tester body is connected to each integrated circuit on the semiconductor wafer 12 by electrical connection between the needle tips 24 of these probes 22 and the corresponding electrodes, and a predetermined electrical inspection is performed. Is called.
  • FIGS. 3 and 4 show a probe 22 provided with an alignment mark used for adjusting the position of the electrical connecting device 10 described above.
  • the probe 2 2 is entirely composed of a plate-like conductive member.
  • the probe 22 includes a base portion 3 2 whose one end is an attachment end 3 2 a to the wiring path 18, an arm portion 3 4 extending in a lateral direction connected to the other end of the base portion, and the arm portion A needle tip portion 36 formed integrally with the extended end portion of the needle tip portion 24, and a needle tip portion 24 is formed at the tip of the needle tip portion.
  • the portions 3 2, 3 4 and 3 6 except for the needle tip 24 are preferably formed of a metal material having high toughness such as nickel, nickel alloy or phosphor bronze. Needle point
  • the needle tip 24 is formed of a hard metal material such as cobalt, rhodium or an alloy thereof, and the needle tip 24 is embedded in the protruding end of the needle tip portion 36. It is preferable.
  • the arm portion 3 4 has an arm portion in order to facilitate bending deformation.
  • a long hole 3 8 that divides 3 4 into upper and lower arm parts 3 4 a and 3 4 b extends in the longitudinal direction of arm 3 4.
  • the elongated hole 38 is formed through the arm portion 34 in the plate thickness direction.
  • holes 40, 4 2, and 4 4 are formed in the needle tip portion 36 and the base portion 32 so as to penetrate each in the thickness direction.
  • the hole 40 formed in the needle tip portion 36 will be described in detail later, but it is used for deformation of the arm portion 34 when the needle tip 24 of the needle tip portion 36 is pressed against the electrode. Accommodates the elastic deformation of the associated needle tip 3 6. Also, the holes 4 2 and 2 provided in the base 3 2 and
  • the etching liquid is used to peel off the probe 22 from the base after the probe 22 is formed by depositing the metal material on the base (not shown).
  • the etching solution penetrates between the base and the probe 22 to promote the etching action of the etching solution. But Therefore, these holes 40, 42, 44 can be unnecessary.
  • the attachment end 3 2 a of the base 3 2 is formed in a wave shape so as to hold a gap for retaining the solder material 4 6 ′ with the wiring path 18.
  • the mounting end 3 2 a can be a flat surface parallel to the wiring path 18, but for the strong connection between the base 3 2 and the wiring path 18, it should be a wavy end surface as shown. Is desirable.
  • the arm portion 34 extends laterally from one side of the base portion 3 2 with a predetermined interval from the attachment end 3 2 a, that is, with a predetermined interval from the probe substrate 20.
  • the arm portion 3 4 is divided into the upper and lower arm portions 3 4 a and 3 4 b by the elongated holes 3 8, and both arm portions 3 4 a, 3 4 b is integrally connected at both ends.
  • the lower arm portion 4 6 of the lower arm portion 3 4 b located on the side away from the mounting end 3 2 a of the base portion 3 2 of both arm portions 3 4 a and 3 4 b is shown in FIG. 4 and FIG. As shown in the figure, it is formed of a flat surface substantially parallel to the horizontal plane along the probe substrate 20 and has an elongated rectangular planar shape along the extending direction of the arm portion 34.
  • the needle tip portion 36 is formed so as to protrude from the lower surface 46, which is a flat surface region of the arm portion 34b, at a right angle so as to be spaced from the tip of the arm portion 34. ing. Therefore, the lower surface 46 is a lower surface portion 46a that is a first flat surface region portion corresponding to the interval W and a second flat surface region portion constituted by the remaining portion by the needle tip portion 36.
  • the lower surface portion 4 6 b is divided in the extending direction of the arm portion 3 4.
  • the above-described needle tip 24 is formed at the protruding end of the needle tip portion 36 that divides the lower surface 46. Therefore, the protruding direction of the needle tip portion 36 and the protruding direction of the needle tip 24 are the normal line of the lower surface 46 consisting of the first lower surface portion 46a and the second lower surface portion 46b. It matches the direction.
  • FIG. 6 shows a captured image of the probe 22 captured by the imaging device 30.
  • image portions corresponding to the first lower surface portion 46 a, the needle tip 24 and the second lower surface portion 46 b are shown with the same reference numerals for convenience.
  • the image portion corresponding to the lower surface portion 4 6 a is shown as a substantially square image portion adjacent to the image portion of the needle tip 24.
  • the first flat surface region portion the lower surface portion 46a
  • a curved surface portion 48a connected to the lower surface portion 46a is formed on one side wall 48 of the needle tip portion 36 rising from the lower surface portion. Due to this curved surface portion 48 a, an M portion that opens to the side is formed on the side wall 48.
  • both arm portions 3 4 a and 3 4 b of the probe 2 2 Arc-shaped elastic deformation occurs that displaces the tip of the arm part 34 upward.
  • the needle tip 24 slides in the direction indicated by the arrow 50 on the electrode.
  • This slip of the needle tip 24 breaks the oxide film on the electrode, and ensures electrical connection between the needle tip 24 and the electrode.
  • a compressive force acts on the side wall 48 of the needle tip portion 3 6 as the needle tip 24 slides.
  • the curved surface portion 48a formed on the side wall 48 disperses this compressive force and prevents an increase in stress due to the partial concentration, thereby increasing the mechanical strength at the side wall 48 of the needle tip portion 36. It works to increase.
  • the hole 40 of the needle tip portion 36 promotes elastic deformation of the needle tip portion 36 accompanying the sliding of the needle tip 24, thereby electrically connecting the needle tip 24 and the electrode. Make the connection more secure.
  • the first lower surface portion 46 a which is the first flat surface portion formed on the lower surface 46 of the arm portion 3 4 of the probe 22 is used as the alignment mark. Used. Therefore, as shown in FIG. 6, when the image portion corresponding to the lower surface portion 46a provided on the predetermined probe 22 of the probe substrate 20 is captured by the imaging device 30, as in the conventional case, The position information of the lower surface portion 46 a relative to the semiconductor wafer 12 on the XYZ 0 stage 14 is obtained from the previously known position information of the probe 22 on the probe substrate 20. Based on the positional information, the electrical connection device 10 and the semiconductor wafer 1 are connected so that each probe 22 of the electrical connection device 10 is properly connected to the corresponding electrode on the semiconductor wafer 12. The relative position to 2 is adjusted by driving the XYZ 0 stage 1 4.
  • the lower surface portion 46 6 a used as the alignment mark is formed with a level difference from the needle tip 24 to the needle tip portion 36. Therefore, said Even if the electrode of the semiconductor wafer 12 is scraped due to the sliding of the needle tip 2 4 as described above, it is possible to reliably prevent the shavings from adhering to the lower surface portion 4 6 a. The above-mentioned shavings are not reflected.
  • the image of the shavings described above is not mixed with the outline of the alignment mark image (4 6 a) obtained by the imaging device 30, and a clear mark alignment mark image (4 6 a) is obtained. . Therefore, accurate alignment can be performed quickly.
  • the second lower surface portion 46b is used as the alignment mark, and the photographed image portion (46b) can be used as the alignment mark image.
  • the first lower surface portion 4 6a is closer to the needle tip 24 than the second lower surface portion 4 6b. It is desirable to use the lower surface portion 46 as a alignment mark in order to improve the accuracy of the alignment.
  • the crossing angle a between the side surface and the flat surface of the needle tip 24 is, for example, an angle exceeding 20 degrees. It is desirable to form the side shape of the needle tip portion 36. Thereby, it is possible to surely prevent the reflected light from the portion excluding the needle tip 24 of the needle tip portion 36 from being captured by the imaging device 30.
  • the side surface shape of the needle tip portion 36 so that the crossing angle ⁇ between the side surface of the needle tip portion 36 and the flat surface of the needle tip 24 exceeds 20 degrees, for example, Since it is possible to prevent the portion excluding the needle tip 24 of the needle tip portion 36 from acting as a reflecting surface, the discrimination between the image portion of the needle tip portion 36 and the alignment mark image can be improved.
  • the probes 22 having the lower surface portion 46a can be used for all the probes 22 provided on the probe substrate 20. However, it is desirable to dispose at least three probes 22 provided with alignment marks 46 a on the probe substrate 20 so as to be spaced apart from each other.
  • the other probe 22 for example, the above-mentioned alignment mark 4 6 a is provided by the needle tip portion 3 6 rising from the lower surface 4 6 without leaving the interval W from the tip of the arm portion 3 4 b. Probes that are not used can be used. As a result, the target probe 22 with the alignment mark 4 6 a used for alignment can be identified from the other probes 22. Easy to do.
  • the probe 22 described above can be formed, for example, as follows. First, the photolithography technique used in the semiconductor manufacturing process is used to make the planar shape of the probe 22 2 with the photoresist (the planar shape of the other parts 3 2, 3 4, and 3 6 except the needle tip 2 4 may be used). ) Is formed on the base. Next, a metal material for the probe 22 is sequentially deposited in the thickness direction by a deposition method such as electroforming or sputtering on the concave portion formed by the resist pattern. Thereafter, the resist pattern is removed, and the probe 22 is partially peeled off from the base by etching, and then the probe 22 is peeled off from the base.
  • a deposition method such as electroforming or sputtering
  • the etching solution passes through the holes 4 2 and 4 4 provided in the base 3 2 of the probe 22 and passes between the probe 22 and the base.
  • the etching process for peeling the probe 22 from the base can be effectively performed.
  • the long hole 38 and the hole 40 also have the same effect.
  • the concave curved surface portion 48 8 a is formed on the side wall 48 of the needle tip portion 36 is shown.
  • the side wall 48 can be an upright side wall perpendicular to the lower surface portion 46 a.
  • the side wall 48 is a convex curved side wall that bulges outward unless the lower surface portion 46a is substantially hindered by the imaging device 30. be able to.

Abstract

 針先によって削られる電極の削りかすによる影響を受けにくいアライメントマークが設けられたプローブを提供する。本発明に係るプローブは、取付け端を有し該取付け端から遠ざかる方向へ伸びる基部と、前記取付け端から前記基部の伸長方向へ間隔をおいて、前記基部からその横方向へ伸長するアーム部と、該アーム部から突出し、その突出端に針先が形成された針先部と、前記針先の位置決めのためのアライメントマークとを備える。前記アーム部は、該アーム部の伸長方向へ沿って見て前記基部の前記取付け端が位置する側と反対側に平坦面領域を有する。前記針先部は前記平坦面領域から突出して形成され、前記アライメントマークは前記平坦面領域の少なくとも一部で構成されている。

Description

明 細 書 プローブおよびそれを用いた電気的接続装置 技術分野
本発明は、 半導体集積回路のような半導体装置の通電試験に用いるのに好適な プローブおよびこのプロ一ブが組み込まれた電気的接続装置に関する。 背景技術
半導体ウェハの各チップ領域上に形成された多数の半導体集積回路のような半 導体装置は、 それぞれが仕様書通りに製造されているか否かを判定するために、 通電試験を受ける。 この種の通電試験では、 一般的にプローブカードと称される 電気的接続装置が用いられる。 プローブカードは通電試験のためのテスターに組 み付けられ、 プローブカードに設けられた多数のプローブ (接触子) がステージ 上の被検査体の対応する各電極に押し付けられる。 被検査体は、 このプローブ力 ードを経てテスターに接続され、 これにより通電試験を受ける。
前記したプローブは、 プローブ基板から突出する基部と、 該基部から前記基板 に沿って横方向へ伸長するアーム部と、 該アーム部から前記基板と反対側に突出 するパッド部 (針先部) とを備え、 このパッド部に針先が形成されている。 パッ ド部は、 この針先が被検查体の電極に押圧されたとき、 アーム部の下面と被検査 体あるいはこれに設けられた他の電極との干渉を防止し、 針先を確実に電極に接 触させるために設けられている。 プローブカードの各プローブと被検查体の対応 する電極との位置合わせに用いられるァライメントマークが、 このパッド部に形 成されている (例えば、 特許文献 1または 2参照) 。 このァライメントマークの 撮影画像から、 被検查体が配置される支持台とプローブカードとの相対位置情報 が得られ、 この位置情報に基づいてプローブカードの位置調整が行われる。
[特許文献 1 ] 特表 2 0 0 5— 5 3 3 2 6 3号公報
[特許文献 2 ] 特開 2 0 0 4— 3 4 0 6 5 4号公報
し力 しながら、 パッド部に設けられたァライメントマ ^クは針先の高さ位置の 近傍に設けられることとなる。 ァライメントマークが針先の高さ位置に近くに形 成されていると、 針先に付着した電極の削りかすがァライメントマークに付着す ることがある。 ァライメントマークに付着する電極の削りかすは、 ァライメント マークの正確な画像形状の判別を困難にすることがある。 そのため、 従来の電気 的接続装置では、 その正確な位置調整が困難になることがあった。 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
したがって、 本宪明の目的は、 プローブの針先によつて削られた電極の削りか すによる影響を受けにくいァライメントマークが設けられたプロープおよぴ該プ ローブが組み込まれた電気的接続装置を提供することにある。 課題を解決するための手段
本発明に係るプローブは、 取付け端を有し該取付け端から遠ざかる方向へ伸び る基部と、 前記取付け端から前記基部の伸長方向へ間隔をおいて、 前記基部から その横方向へ伸長するアーム部と、 該アーム部から突出し、 その突出端に針先が 形成された針先部と、 前記針先の位置決めのためのァライメントマークとを備え る。 前記アーム部は、 該アーム部の伸長方向へ沿って見て前記基部の前記取付け 端が位置する側と反対側に平坦面領域を有し、 前記針先部は前記平坦面領域から 突出して形成され、 前記ァライメントマークは前記平坦面領域の少なくとも一部 で構成されている。 '
本発明に係るプローブでは、 ァライメントマークが形成される前記平坦面領域 から針先までの距離は、 該針先の高さ分と、 該針先が形成される針先部 (パッド 部) の段差分との和になる。 したがって、 その距離は、 従来に比較して針先部の 段差分が増大するので、 この段差の増大により、 針先に付着した電極パッドの削 りかすがァライメントマークに付着し難くなる。
また、 本発明に係るプローブは、 例えばフォトリソグラフィを利用したマスク でプロープの外形を有する凹所を形成し、 該凹所にプローブのための導電材料を 例えば電気メツキを利用して堆積することにより、 比較的容易に形成することが できる。 このマスクの形成時、 プローブの平面形状を形成する凹所の縁部に、 前 記平坦面領域に対応する平坦面部分を形成することにより、 前記アーム部にァラ ィメントマークの形成のための格別なマーキング加工を施す必要なく、 本発明に 係るプローブを容易に形成することができる。
前記ァライメントマークを構成する平坦面領域部分の法線は、 前記針先部の前 記針先の突出方向と同一方向へ向けることが望ましい。
前記針先部の針先の平坦面を除き、 ァライメントマークを撮影する撮影装置へ の反射面が前記針先部に形成されないように該針先部を形成することが望ましレ、。 この場合、 例えば針先部の側面は針先の平坦面に関して 2 0度を超える角度関係 で形成される。
前記アーム部の前記平坦面領域は前記アーム部の下面で構成することができる。 この下面は、 前記アーム部の前記基部の取付け端が位置する側と反対側に位置し かつ前記アーム部の伸長方向に沿って伸びる矩形平面形状とすることができる。 前記針先部は、 前記下面に該下面を前記アーム部の伸長方向に分断すべく形成 することができる。 この場合、 前記下面のうち前記針先部で分断された一方の平 坦面領域部分で前記ァライメントマークを構成することができる。
また、 前記針先部を前記アーム部の伸長端から間隔をおいて形成することによ り、 前記アーム部の下面のうち、 前記伸長端と前記 ^"先部との間に形成された平 坦面領域部分で前記ァライメントマークを構成することができる。
前記ァライメントマークはほぼ正方形に形成することができる。
前記針先部に、 前記ァライメントマークを構成する前記平坦面領域部分に近接 して該平坦面領域部分から立ち上がる側壁を形成し、 該側壁の前記平坦面領域部 分に近接する部分を前記平坦面領域部分へ向けて開放する ω状の曲線とすること ができる。
前記アーム部を前記基部の縦方向へ相互に間隔をおいて横方向へ伸長する一対 のアーム部分で構成することができる。 この場合、 一対のアーム部分のうちの前 記基部の取付け端から離れた側に位置する下方アーム部分の下面で前記平坦面領 域を形成することができる。
本発明に係るプローブは、 これを複数の配線路が形成されたプロ一ブ基板の対 応する前記配線路に接続されるように、 前記プローブ基板に取り付けることによ り、 該プローブ基板と共に電気的接続装置を構成することができる。 発明の効果 ·
本発明によれば、 ァライメントマークに電極パッドの削りかすが付着し難くな るので、 この削りかすによってァライメントマークの鮮明な画像の撮影が妨げら れることが少なくなる。 その結果、 正確なァライメントマーク画像の認識に基づ いてプロ一ブの針先の正確な位置決め作業が可能となる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る電気的接続装置のァライメント例を示す説明図である。 図 2は、 図 1に示した電気的接続装置の底面図である。
図 3は、 本発明に係る電気的接続装置のプローブを拡大して示す正面図である。 図 4は、 本発明に係る電気的接続装置のプローブを拡大して示す側面図である。 図 5は、 本発明に係るプローブの斜視図である。
図 6は、 本発明に係るプローブのァライメントマーク撮影画像の一例を示す図 EIであ。。
図 7は、 本発明に係るプローブの他の例を部分的に示す正面図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明に係る電気的接続装置 1 0は、 図 1に示す例では、 半導体ウェハ 1 2の 電気的検査のために用いられている。 半導体ウェハ 1 2は、 図示の例では、 X Y Z Θステージ 1 4上に設置されたチャックトップ 1 6に、 例えば吸引負圧により、 取り外し可能に保持されている。 半導体ウェハ 1 2には、 図示しないが、 多数の I Cチップ領域がマトリックス状に配列され、 各 I Cチップ領域のそれぞれに集 積回路が作り込まれている。 この集積回路に形成された多数の電極と、 その電気 的試験のためのテスター本体 (図示せず) とを接続するために、 電気的接続装置 1 0が Χ Υ Ζ Θステージ 1 4の上方で、 図示しないテスタへッドに保持されてい る。 電気的接続装置 1 0は、 複数の配線路 1 8 (図 3および図 4参照) が設けられ たプローブ基板 2 0と、 該プロープ基板に取り付けられた多数のプローブ 2 2と を備える。 各プローブ 2 2は、 図 2に示すように、 プローブ基板 2 0の下面 2 0 aに、 その針先 2 4が半導体ウェハ 1 2の前記電極に対応するように、 各直線 ( L ) 上に整列するように配列されている。 プローブ基板 2 0は、 図 1に示した ように、 その下面 2 0 aに設けられたプローブ 2 2の針先 2 4を下方へ向け、 ま たプローブ基板 2 0が Χ Υ Ζ Θステージ 1 4上のチャックトップ 1 6と平行とな るように、 その上面 2 0 bに結合された回路基板 2 6を介して、 前記テスタへッ ドに保持されている。
プローブ基板 2 0に設けられた各プローブ 2 2は、 従来よく知られているよう に、 該プロープに対応する配線路 1 8、 該配線路に対応して回路基板 2 6に設け られた導電路 (図示せず) を経て該配線基板の上面 2 0 bに設けられた各テスタ ランド 2 8 (図 2参照) に接続されている。 各テスタランド 2 8は、 従来におけ ると同様に、 図示しない配線を経て前記テスター本体に接続されている。 したが つて、 各プローブ 2 2は、 対応するテスタランド 2 8を経て、 前記テスター本体 に電気的に接続されている。
X Y Z 0ステージ 1 4は、 従来よく知られているように、 例えば図 1で見て横 方向に沿った X軸方向、 X軸と紙面とに直角な Y軸方向、 および X軸と Y軸とに 直角な Z軸方向に沿つた変位が可能であり、 さらに Z軸の周りの回転 Θが可能で ある。 この Χ Υ Ζ Θステージ 1 4上には、 その上方に位置する電気的接続装置 1 0に設けられたァライメントマークを撮影するための例えば C C Dカメラのよう な撮像装置 3 0が設けられている。
撮像装置 3 0によって電気的接続装置 1 0に設けられたァライメントマークの 撮影画像が得られると、 従来よく知られた画像処理により、 被検査体である半導 体ウェハ 1 2が配置されたチャックトップ 1 6とプローブカードである電気的接 続装置 1 0との相対位置情報が得られ、 この位置情報に基づいて、 各プローブ 2 2の針先 2 4が半導体ウェハ 1 2の対応する前記電極に接触可能なように、 X Y 2 0ステージ1 4が 軸、 Y軸の各方向おょぴ Z軸の周りに駆動され、 これによ り電気的接続装置 1 0の半導体ウェハ 1 2に対する相対位置が調整される。 この位置調整の後、 半導体ウェハ 1 2の前記電極が対応するプローブ 2 2の針 先 2 4に接続されるように、 ΧΥ Ζ Θステージ 1 4が Z軸方向に駆動される。 こ れらのプローブ 2 2の針先 2 4と、 対応する前記各電極との電気的接続により、 前記テスター本体が半導体ウェハ 1 2上の各集積回路に接続され、 所定の電気的 検査が行われる。
前記した電気的接続装置 1 0の位置調整のために用いられるァライメントマー クが設けられたプローブ 2 2が、 図 3およぴ図 4に示されている。 プローブ 2 2 は、 全体に板状の導電部材からなる。 プローブ 2 2は、 一端が配線路 1 8への取 付け端 3 2 aとなる基部 3 2と、 該基部の他端に連なって横方向に伸長するァー ム部 3 4と、 該アーム部の伸長端部に一体的に形成された針先部 3 6とを備え、 該針先部の先端に針先 2 4が形成されている。
針先 2 4を除く部分 3 2、 3 4および 3 6を例えばニッケル、 ニッケル合金あ るいは燐青銅のような高靱性を有する金属材料で形成することが望ましい。 針先
2 4を他の部分 3 2、 3 4および 3 6と同一金属材料で形成することができる。 しかしながら、 耐久性を高める上で、 針先 2 4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 2 4を針先部 3 6の突出 端に埋め込むことが好ましい。
また、 図示の例では、 アーム部 3 4の撓み変形を容易とするために、 アーム部
3 4を上下の両アーム部分 3 4 a、 3 4 bに分ける長穴 3 8がアーム部 3 4の長 手方向へ伸びる。 この長穴 3 8は、 アーム部 3 4をその板厚方向へ貫通して形成 されている。 また、 図示の例では、 針先部 3 6および基部 3 2にそれぞれを板厚 方向へ貫通する穴 4 0、 4 2、 4 4が形成されている。
針先部 3 6に形成された穴 4 0は、 後で詳細に説明するが、 針先部 3 6の針先 2 4が前記電極に押圧されたときのアーム部 3 4の橈み変形に伴う針先部 3 6の 弾性的な変形を促進する作用をなす。 また、 基部 3 2に設けられた穴 4 2および
4 4は、 後述するように、 プローブ 2 2を図示しない基台上でその金属材料を堆 積して形成した後、 プローブ 2 2を前記基台上から剥離するためにエッチング液 が用いられるが、 このエッチング液が前記基台とプローブ 2 2との間に侵入する ことによってエッチング液のエツチング作用を促進するための穴である。 したが つて、 これらの穴 4 0、 4 2、 4 4は、 不要とすることができる。
基部 3 2の取付け端 3 2 aは、 図示の例では、 配線路 1 8との間に、 はんだ材 料 4 6 ' を保留するための間隙を保持するために、 波状に形成されている。 取付' け端 3 2 aを配線路 1 8に平行な平坦面とすることができるが、 基部 3 2と配線 路 1 8との強固な結合のために、 図示の通りの波状端面とすることが望ましい。 アーム部 3 4は、 基部 3 2の一側から、 取付け端 3 2 aに所定の間隔をおいて、 すなわちプローブ基板 2 0から所定の間隔をおいて横方向に伸びる。 図示の例で は、 前記したように、 アーム部 3 4は長穴 3 8により上方おょぴ下方のアーム部 分 3 4 a、 3 4 bに分けられており、 両アーム部分 3 4 a、 3 4 bはその両端で 一体に連結されている。
両アーム部分 3 4 a、 3 4 bのうち、 基部 3 2の取付け端 3 2 aから離れた側 に位置する下方アーム部分 3 4 bの下面 4 6は、 図 4および図 5に示されている ように、 プローブ基板 2 0に沿った水平面にほぼ平行な平坦面で形成されており、 アーム部 3 4の伸長方向に沿った細長い矩形の平面形状を呈する。
針先部 3 6は、 図 5に示すように、 アーム部 3 4の先端から間隔 W をおくよ うに、 アーム部 3 4 bの平坦面領域である下面 4 6から直角方向へ突出して形成 されている。 そのため、 下面 4 6は、 針先部 3 6により、 間隔 W に対応する第 1の平坦面領域部分である下面部分 4 6 aと、 残部で構成される第 2の平坦面領 域部分である下面部分 4 6 bとに、 アーム部 3 4の伸長方向で分断されている。 この下面 4 6を分断する針先部 3 6の突出端に前記した針先 2 4が形成されてい る。 したがって、 針先部 3 6の突出方向およぴ針先 2 4の突出方向は、 第 1の下 面部分 4 6 aおよぴ第 2の下面部分 4 6 bからなる下面 4 6の法線方向と一致し ている。
図 6は、 撮像装置 3 0で捉えたプロープ 2 2の撮影画像を示す。 図 6には、 第 1の下面部分 4 6 a、 針先 2 4および第 2の下面部分 4 6 bに対応する画像部分 力 便宜的にそれぞれ同一の参照符号を付して示されている。 下面部分 4 6 aに 対応する画像部分が、 針先 2 4の画像部分に近接するほぼ正方形の画像部分とし て示されている。
再ぴ図 5を参照するに、 第 1の平坦面領域部分である下面部分 4 6 aに近接し て該下面部分から立ち上がる針先部 3 6の一方の側壁 4 8には、 下面部分 4 6 a に連なる曲面部分 4 8 aが形成されている。 この曲面部分 4 8 aにより、 側壁 4 8には、 側方に開放する M部が形成される。
プローブ 2 2の針先 2 4が半導体ウェハ 1 2の対応する前記電極に接触した後、 さらにプローブ 2 2にオーバドライブ力が作用すると、 プローブ 2 2の両アーム 部分 3 4 a、 3 4 bには、 アーム部 3 4の先端を上方へ向けて変位させるような 弧状の弾性変形が生じる。 オーバドライブ力によりアーム部 3 4に前記した弧状 の弾性変形が生じると、 針先 2 4は前記電極上を符号 5 0で示す矢印方向への滑 りを生じる。
この針先 2 4の滑りは、 前記電極上の酸化膜を破り、 針先 2 4と前記電極との 電気的接続を確実にする。 このとき、 針先 2 4の滑りに伴ない、 針先部 3 6の側 壁 4 8には圧縮力が作用する。 側壁 4 8に形成された曲面部分 4 8 aは、 この圧 縮力を分散し、 その部分的集中による応力の増大を防止することにより、 針先部 3 6の側壁 4 8における機械的強度を高める作用をなす。
また、 前記したように針先部 3 6の穴 4 0は、 針先 2 4の滑りに伴う針先部 3 6の弾性変形を促進することにより、 針先 2 4と前記電極との電気的接続をより 確実にする。
本発明に係る電気的接続装置 1 0では、 そのプローブ 2 2のアーム部 3 4の下 面 4 6に形成された第 1の平坦面部分である第 1の下面部分 4 6 aがァライメン トマークとして用いられる。 したがって、 図 6で示したように、 プローブ基板 2 0の所定のプローブ 2 2に設けられた下面部分 4 6 aに対応する画像部分が撮像 装置 3 0により捉えられると、 従来におけると同様に、 プローブ基板 2 0上での プローブ 2 2の予め知られた位置情報から、 X Y Z 0ステージ 1 4上の半導体ゥ ェハ 1 2に対する下面部分 4 6 aの位置情報が求められる。 その位置情報に基づ いて、 電気的接続装置 1 0の各プローブ 2 2が半導体ウェハ 1 2上の対応する前 記電極と適正に接続されるように、 電気的接続装置 1 0と半導体ウェハ 1 2との 相対位置が X Y Z 0ステージ 1 4の駆動により、 調整される。
このァライメントマークとして使用される下面部分 4 6 aは、 前記したように、 針先 2 4から針先部 3 6の高さ分の段差を以て形成されている。 そのため、 前記 したような針先 2 4の滑りによって半導体ウェハ 1 2の前記電極が削られても、 その削りかすが下面部分 4 6 a上に付着することを確実に防止できるので、 下面 部分 4 6 aの画像に前記した削りかすが写り込むことはない。
そのため、 撮像装置 3 0により得られるァライメントマーク像 (4 6 a ) の輪 郭に前記した削りかすの画像が紛れることはなく、 明確な輪郭のァライメントマ ーク像 (4 6 a ) が得られる。 したがって、 正確なァライメントを迅速に行うこ とが可能となる。
ァライメントマークとして第 2の下面部分 4 6 bを用い、 その撮影画像部分 ( 4 6 b ) をァライメントマーク像として利用することができる。 しかしながら、 図 6に示すように、 第 1の下面部分 4 6 aが第 2の下面部分 4 6 bに比較して針 先 2 4に近接することから、 各プローブ 2 2の針先 2 4位置の精度を高める上で、 下面部分 4 6 aをァライメントマークとして用いることが望ましい。
また、 図 3に示すように、 針先部 3 6の側面のいずれの部分においても、 該側 面と針先 2 4の平坦面との交差角 aが例えば 2 0度を超える角度となるように針 先部 3 6の側面形状を構成することが望ましい。 これにより、 針先部 3 6の針先 2 4を除く部分からの強い反射光が撮像装置 3 0により捉えられることを確実に 防止することができる。 すなわち、 針先部 3 6の側面と針先 2 4の平坦面との交 差角 αが例えば 2 0度を超える角度となるように針先部 3 6の側面形状を構成す ることにより、 針先部 3 6の針先 2 4を除く部分が反射面として作用することを 防止できるので、 針先部 3 6の画像部分と、 ァライメントマーク像との識別性を 高めることができる。
プローブ基板 2 0に設けられるすべてのプローブ 2 2に下面部分 4 6 aを有す るプローブ 2 2を用いることができる。 し力 しながら、 ァライメントマーク 4 6 aが設けられた少なくとも 3本のプローブ 2 2をプローブ基板 2 0上で相互に間 隔をおくように配置することが望ましい。 この場合、 他のプローブ 2 2として、 例えば針先部 3 6がアーム部 3 4 bの先端から間隔 W をおくことなく下面 4 6 から立ち上がることにより、 前記したァライメントマーク 4 6 aが設けられてい ないプローブを用いることができる。 これにより、 ァライメントに用いるァライ メントマーク 4 6 aが付された対象プローブ 2 2と他のプローブ 2 2との識別が 容易に行える。
前記したプローブ 2 2は、 例えば、 次のようにして形成することができる。 先 ず、 半導体製造工程で用いられるフォトリソグラフィ技術により、 フォトレジス トでプローブ 2 2の平面形状 (針先 2 4を除く他の部分 3 2、 3 4および 3 6の 平面形状であっても良い) を有する凹状パターンを基台上に形成する。 次に、 こ のレジストパターンによって形成された凹状部にエレク トロフォーミングのよう なメツキあるいはスパッタリング等の堆積法でプローブ 2 2のための金属材料を 順次その厚さ方向に堆積する。 その後、 レジストパターンを除去し、 プローブ 2 2をエッチングにより、 前記基台から部分的に剥離させた後、 プローブ 2 2が前 記基台から引き剥がされる。
このエッチング処理では、 エッチング液がプローブ 2 2の基部 3 2に設けられ た穴 4 2、 4 4を経てプローブ 2 2と前記基台との間に回り込むことから、 前記 したように穴 4 2、 4 4を設けることにより、 プローブ 2 2を前記基台から剥離 するためのエッチング処理を効果的に行うことができる。 このエッチング促進効 果については、 長穴 3 8および穴 4 0も同様に作用する。
図 3および 5に示した例では、 針先部 3 6の側壁 4 8に凹状の曲面部分 4 8 a を形成した例を示した。 これに代えて、 図 7に実線で示すとおり、 側壁 4 8を下 面部分 4 6 aに直角な直立側壁とすることができる。 また、 図 7に仮想線で示す とおり、 側壁 4 8が撮像装置 3 0による下面部分 4 6 aの実質的な妨げにならな い限り、 該側壁を外方に膨らむ凸状の曲面側壁とすることができる。 産業上の利用可能性
本発明は、 上記実施例に限定されず、 その趣旨を逸脱しない限り、 種々に変更 することができる。 符号の説明
1 0 電気的接続装置
2 0 プロープ基板
2 2 プローブ プローブの針先
撮像装置
プローブの基部
a 取付け端
アーム部
a、 3 4 アーム部分 針先部
アーム部分の下面 a、 4 6 b 平坦面領域部分 側壁
a 側壁の曲面部分

Claims

請求の範囲
1 . 取付け端を有し該取付け端から遠ざかる方向へ伸びる基部と、 前記取付け 端から前記基部の伸長方向へ間隔をおいて、 前記基部からその横方向へ伸長する アーム部と、 該アーム部から突出し、 その突出端に針先が形成された針先部と、 前記針先の位置決めのためのァライメントマークとを備えるプローブであって、 前記アーム部は、 該アーム部の伸長方向へ沿って見て前記基部の前記取付け端 が位置する側と反対側に平坦面領域を有し、 前記針先部は前記平坦面領域から突 出して形成され、 前記ァライメントマークは前記平坦面領域の少なくとも一部で 構成されていることを特徴とするプローブ。
2 . 前記ァラィメントマークを構成する平坦面領域部分の法線は、 前記針先部 の前記針先の突出方向と同一方向へ向けられている、 請求の範囲 1に記載のプロ ーブ。
3 . 前記ァライメントマークは撮影手段により撮影可能であり、 前記針先部に は前記針先を除いて前記撮影手段への反射面が形成されていない、 請求の範囲 1 に記載のプローブ。
4 . 前記アーム部の前記平坦面領域は前記アーム部の下面であり、 該下面は前 記アーム部の前記基部の取付け端が位置する側と反対側に位置しかつ前記アーム 部の伸長方向に沿って伸びる矩形平面形状を有する、 請求の範囲 1に記載のプロ ーブ。
5 . 前記針先部は前記下面に該下面を前記アーム部の伸長方向に分断すべく形 成され、 前記下面のうち前記針先部で分断された一方の平坦面領域部分で前記ァ ライメントマークが構成されている、 請求の範囲 4に記載のプロ一ブ。
6 . 前記針先部は前記アーム部の伸長端から間隔をおいて形成され、 前記ァー ム部の下面のうち、 前記伸長端と前記針先部との間に形成された平坦面領域部分 で前記ァライメントマークが構成されている、 請求の範囲 5に記載のプローブ。
7 . 前記ァライメントマークはほぼ正方形である、 請求の範囲 6に記載のプロ ーブ。
8 . 前記針先部は前記ァライメントマークを構成する前記平坦面領域部分に近 接して該平坦面領域部分から立ち上がる側壁を備え、 該側壁の前記平坦面領域部 分に近接する部分は、 前記平坦面領域部分へ向けて開放する凹状の曲線に沿って 縦方向へ伸びる、 請求の範囲 6に記載のプローブ。
9 . 前記アーム部は、 前記基部の縦方向へ相互に間隔をおいて横方向へ伸長す る一対のアーム部分を備え、 該一対のアーム部分のうち、 前記基部の取付け端か ら離れた側に位置する下方アーム部分の下面が前記平坦面領域を形成する、 請求 の範囲 1に記載のプローブ。
1 0 . 複数の配線路が形成されたプローブ基板と、 該プロープ基板の対応する 前記配線路に接続されるように前記プローブ基板に取り付けられる多数のプロ一 ブとを備える電気的接続装置であって、 前記各プローブは、 前記プローブ基板へ の取付け端を有する基部と、 該基部から前記プローブ基板と間隔をおいて該プロ ーブ基板に沿って横方向へ伸長するアーム部と、 該アーム部から突出しその突出 端に針先が形成された針先部とを備え、 少なくとも一つの前記プローブは、 さら に前記針先の位置決めのためのァライメントマークを備え、
前記ァライメントマークを備える前記プローブの前記アーム部は、 該アーム部 の前記プローブ基板が位置する側と反対側に平坦面領域を有し、 前記ァライメン トマークを備える前記プローブの前記針先部は、 前記平坦面領域から突出して形 成され、 前記ァライメントマークは前記平坦面領域の少なくとも一部で構成され ていることを特徴とする電気的接続装置。
1 1 . 前記ァライメントマークは撮影手段により撮影可能であり、 前記針先部 には前記針先を除いて前記撮影手段への反射面が形成されていない、 請求の範囲 1 0に記載の電気的接続装置。
1 2 . 前記アーム部の前記平坦面領域は前記アーム部の下面であり、 該下面は 前記アーム部の前記基部の取付け端が位置する側と反対側に位置しかつ前記ァ一 ム部の伸長方向に沿って伸びる矩形平面形状を有する、 請求の範囲 1 0に記載の 電気的接続装置。
1 3 . 前記針先部は前記アーム部の伸長端から間隔をおいて形成され、 前記ァ ーム部の前記下面のうち、 前記伸長端と前記針先部との間に形成された平坦面領 域部分で前記ァライメントマークが構成されている、 請求の範囲 1 2に記載の電 気的接続装置。
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