JP2007113946A - 通電試験用プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】針先領域を座部領域及びアーム領域と異なる材料とすることができるにもかかわらず、同じ長さ寸法を有するプローブを容易に製造可能とすることにある。
【解決手段】プローブは、支持部材に取り付けられる座部領域及び該座部領域の下端部から左右方向へ伸びるアーム領域を備える本体部材と、該アーム領域の先端から下方へ突出する針先を有する針先部材と、座部領域から上方に突出する基準部を有する少なくとも１つの基準部材とを含む。針先部材及び基準部材は、同じ材料であって少なくとも座部領域と異なる材料で製作されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路のような平板状被検査体の通電試験に用いるプローブに関する。

半導体集積回路のような平板状被検査体は、それが仕様書通りに製造されているか否かの通電試験をされる。この種の通電試験は、被検査体の電極に個々に押圧される複数のプローブ（接触子）を備えた、プローブカード、プローブブロック、プローブユニット等の電気的接続装置を用いて行われる。この種の電気的接続装置は、通電試験装置において、被検査体の電極と、テスターとを電気的に接続するために利用される。

この種の電気的接続装置に用いられるプローブとして、ホトレジストの露光及びエッチングを行ういわゆるフォトリソグラフィー技術と、それによりエッチングされた箇所への電気メッキを行う電気鋳造技術（エレクトロフォーミング技術）とを使用して製作されたブレードタイプのものがある（特許文献１）。

特開２００４−３４０６５４号公報

上記ブレードタイプのプローブは、配線基板やセラミック基板のような支持部材に取り付けられる座部領域（取り付け部）と、この座部領域の下端部から左右方向に伸びるアーム領域（アーム部）と、このアーム領域の先端部の下側に一体的に続く針先領域（針先部）と、アーム領域の基端部に一体的に続く座部領域（取り付け部）とを含み、支持部材に片持ち梁状に支持される。

針先領域は、アーム領域の先端部の下側に続く台座部と、この台座部の下面から下方に突出する接触部と、台座部の下面から下方に突出する基準部とを備えている。

プローブが電気的接続装置に組み立てられて、通電試験装置に組み付けられた状態において、接触部の先端（すなわち、針先）は被検査体の電極に押圧される箇所として用いられる。

上記従来のプローブは、電気的接続装置が通電試験装置に組み付けられた状態において、試験時に針先を被検査体の電極に押圧される。これにより、オーバードライブがプローブに作用し、プローブはアーム領域において弾性変形により湾曲されて、針先が被検査体の電極に対して滑る。

上記従来のプローブは、それ全体が同じ金属材料で製作されている。このため、プローブをニッケルやその合金のように高靭性の（しなやかな）金属材料で製作すると、針先の摩耗が激しく、プローブが短命である。

これに対し、プローブをロジウムのような高強度の金属材料で製作すると、オーバードライブがプローブに作用したときにアーム領域が弾性変形しにくく、その結果被検査体の電極に対する針先の滑り量が少なく、しかもアーム領域において折損しやすい。

針先領域を座部領域及びアーム領域と異なる材料で製作すると、針先領域を座部領域及びアーム領域と異なる材料で製作しなければならないから、針先領域を形成する針先部材と、座部領域及びアーム領域を形成する本体部材とを別工程により製作しなければならない。その結果、以下のような問題を生じる。

複数のプローブを備えた電気的接続装置においては、被検査体の電極への針先の押圧力（針圧）を同じにすべく同じ大きさのオーバードライブをプローブに作用させるためには、支持部材からの針先の高さ位置が同じになるように、プローブを支持部材に取り付けなければならない。

しかし、針先領域を座部領域及びアーム領域と異なる材料で製作するためには、針先部材と本体部材との重ね合わせのために、フォトリソグラフィー工程とエレクトロフォーミング工程とを少なくとも２回行わなければならない。

その結果、たとえフォトリソグラフィー工程におけるマスクの位置合わせ精度を高めても、プローブ相互の長さ寸法（すなわち、高さ寸法）に、少なくとも針先部材と本体部材との重ね合わせの誤差（マスクの位置合わせ誤差）に対応する寸法だけ誤差を生じる。そのような寸法誤差を有する複数のプローブを、支持部材からの針先の高さ位置が同じになるように、支持部材に取り付けることはきわめて困難である。

上記のことから、針先領域を座部領域及びアーム領域と異なる材料で製作下プローブを用いる電気的接続装置においては、プローブを支持部材に装着した後に、支持部材からの針先の高さ位置が同じになるように針先を研削する作業を避けることができない。

本発明の目的は、針先領域を座部領域及びアーム領域と異なる材料とすることができるにもかかわらず、同じ長さ寸法を有するプローブを容易に製造可能とすることにある。

本発明に係るプローブは、支持部材に取り付けられる座部領域及び該座部領域の下端部から左右方向へ伸びるアーム領域を備える本体部材と、該アーム領域の先端から下方へ突出する針先を有する針先部材と、前記座部領域から上方に突出する基準部を有する少なくとも１つの基準部材とを含む。前記針先部材及び前記基準部材は、同じ材料であって少なくとも前記座部領域と異なる材料で製作されている。

前記基準部材の一部は、前記本体部材に埋め込まれていてもよい。

当該プローブは、同じ高さレベルの前記基準部を有する少なくとも２つの前記基準部材を前記左右方向に間隔をおいて備えていてもよい。

前記基準部は同じ高さレベルの平坦な上面を含むことができる。

前記針先部材及び前記基準部材は前記本体部材より硬質の材料で製作されていてもよい。

前記針先部材は、少なくとも一部が前記アーム領域に埋め込まれた基部と、被検査体に押圧される接触部であって前記基部から下方へ突出する接触部と、該接触部から前記左右方向に間隔をおいた箇所に形成された基準部であって前記基部から下方へ突出する基準部とを含むことができる。

針先部材と基準部材とが同じ材料であって本体部材と異なる材料で製作されていると、針先部材と基準部材とを同じフォトリソグラフィー工程及び同じエレクトロフォーミング工程で製作することができる。

そのように針先部材と基準部材とを同じ工程で同時に製作すると、同じマスクを用いて針先部材と基準部材とを製作することができるから、針先部材及び基準部材と本体部材との重ね合わせ精度にかかわらず、針先と基準部との位置関係が一定となる。その結果、針先領域を座部領域及びアーム領域と異なる材料とすることができるにもかかわらず、同じ長さ寸法を有するプローブを容易に製作することができる。

針先部材及び基準部材を本体部材と異なる材料で製作可能であると、針先部材及び基準部材をロジウムのような高硬度の材料で製作し、本体部材をニッケルやその合金のように高靭性の（しなやかな）材料で製作することができる。これにより、針先の摩耗量が少ないにもかかわらず、本体部材がオーバードライブの作用時に弾性変形しやすくなって、被検査体の電極に対する針先の滑り量が大きいプローブを得ることができる。

基準部材の一部が本体部材に埋め込まれていると、基準部材と本体部材との結合力が強固になり、基準部材が本体部材から剥がれることが防止される。

プローブが左右方向に間隔をおきかつ同じ高さレベルを有する少なくとも２つの基準部材を備えていると、それらプローブの基準部を支持部材に当接させた状態でプローブを支持部材に取り付けることができる。これにより、支持部材へのプローブの取り付けが容易になると共に、支持部材からそれらプローブの針先までの高さ寸法を同じにすることができる。

基準部が同じ高さレベルの平坦な上面を含むと、そのような上面を支持部材に当接させることにより、プローブが支持部材に対し安定するから、そのように維持した状態で、プローブを支持部材に半田付け等により容易にかつ正確に取り付けることができる。これにより、プローブを支持部材に容易にかつ正確に取り付けることができる。

針先部材及び基準部材が前記本体部材より硬質の材料で製作されていると、針先の摩耗量が少なくなる。

針先部材は、少なくとも一部がアーム領域に埋め込まれた基部と、被検査体に押圧される接触部であって基部から下方へ突出する接触部と、該接触部から左右方向に間隔をおいた箇所に形成された第２の基準部であって基部から上下方向と交差する前後方向へ突出する第２の基準部とを含むことができる。

針先部材の基部の少なくとも一部がアーム領域に埋め込まれ、接触部が基部から下方へ突出していると、針先部材と本体部材との結合力が強固になり、針先部材が本体部材から剥がれることが防止される。

また、針先部材が接触部と第２の基準部とを有すると、針先部材を単一の材料で製作することにより、位置関係が仕様書通りの位置関係を有する接触部の先端（針先）と第２の基準部の先端（基準点）とを備えた多数のプローブを容易にかつ廉価に製作することができる。

［用語の説明］

本発明においては、図１において、左右方向を左右方向又はＸ方向といい、紙面に垂直の方向を厚さ方向又はＹ方向といい、上下方向を上下方向又はＺ方向という。しかし、それらの方向は、検査すべき表示用基板を検査装置に配置する姿勢、すなわち検査装置に配置された表示用基板の姿勢により異なる。

したがって、上記の方向は、プローブが配置される検査装置に応じて、Ｘ方向及びＹ方向が、水平面、水平面に対し傾斜する傾斜面、及び水平面に垂直の垂直面のいずれかの面内となるように決定してもよいし、それらの面の組み合わせとなるように決定してもよい。

図１から図４を参照するに、プローブ１０は、本体部材１２と針先部材１４と２つの基準部材１６とにより板状に製作されている。

本体部材１２は、座部領域１８と、座部領域１８の下端部から左右方向へ伸びるアーム領域２０とを備える。

座部領域１８は、矩形の取り付け部２２と、取り付け部２２の下端部から下方へ一体的に伸びる延長部２４とを有しており、また延長部２４においてアーム領域２０に一体的に続いている。座部領域１８は、プローブ１０全体が片持ち梁状となるように、取り付け部２２の上端部において配線基板やセラミック基板のような支持部材に取り付けられる。

アーム領域２０は、延長部２４の下端部から下方に突出された一方の連結部２６と、上下方向に間隔をおいた状態に連結部２６から左右方向に突出された上下のアーム部２８，３０と、両アーム部２８，３０の先端部を一体的に連結する他の連結部３２と、下方のアーム３０及び連結部３２から下方へ突出する台座部３４とを有する。

台座部３４は、アーム部３０及び連結部３２の下端部から下方に突出しており、また台座又は座として作用する。台座部３４の下端面は、左右方向における中間を折り曲げ箇所とするＶ字状に折り曲げられている。

針先部材１４は、台座部３４に埋め込まれた基部３６と、基部３６から下方へ突出する接触部３８と、基部３６から下方へ突出する基準部４０とを備える。基部３６は、台座部３４の下端部とほぼ同じ形状を有している。

接触部３８と基準部４０とは、厚さ方向へ伸びており、また逆台形の断面形状とされている。このため、接触部３８及び基準部４０の下端面は、平坦面とされている。接触部３８と基準部４０とは、基準部４０が連結部２６の側となるように、左右方向に間隔をおいている。

接触部３８の下端面は、被検査体に押圧される針先とされている。基準部４０の下端面は、プローブ１０が、特許文献１に記載されているプローブと同様に、電気的接続装置に組み立てられて、通電試験装置に組み付けられた状態において、通電試験装置に対するプローブ特に針先の位置を検出してそのＸＹ座標位置を確定する基準点として用いられる。

基準部４０は、針先が被検査体に押圧されても、接触部４０は被検査体に接触しないように、接触部３８より基部３６の側に後退されている。

基準部材１６は、一部を取り付け部２２から上方へ突出した状態に、残りの箇所を取り付け部２２に埋め込まれている。基準部材１６は、また、針先部材１４とほぼ同じ厚さ寸法を有している。

基準部材１６の上面は、同じ高さレベルの平坦な基準部４２とされている。このため、プローブを大量に製作しても、それらプローブの針先から基準部材１６の基準部４２までの長さ寸法Ｈ０すなわち針先に対する基準部４２の高さ位置は、同じになる。それゆえに、基準部４２は、支持部材へのプローブ１０の取り付けの基準点として用いられる。

座部領域１８からの基準部材１６の突出量Ｈ１は、０．１ｍｍ以下、好ましくは０．０５ｍｍ以下とすることができる。

本体部材１２はニッケル及びその合金並びに燐青銅等、高靱性の金属材料で製作されており、針先部材１４はコバルト及びロジウム並びにそれらの合金等、高硬度の金属材料で製作されている。

プローブ１０は、配線基板やプローブ基板のような板状の支持部材の下面に半田のような導電性接着剤により、プローブ１０が支持部材の下面から下方へ垂直に伸びるように、取り付け部２２の上端部において、取り付けられる。これにより、電気的接続装置に組み立てられる。

プローブ１０によれば、両基準部材１６の基準部４２の高さ位置が同じ平坦面であるから、それら基準部４２を支持部材の下面に当接させることにより、プローブ１０が支持部材に対し安定し、プローブ１０をそのように維持した状態で、プローブ１０を支持部材に半田付け等に取り付けることができる。

上記の結果、支持部材へのプローブ１０の取り付けが容易になり、また支持部材からプローブ１０の針先までの高さ寸法Ｈ０が同じになるように、プローブ１０を支持部材に容易にかつ正確に取り付けることができる。結果として得られた電気的接続装置において、針先の高さ位置は同じになる。

プローブ１０を組み付けた電気的接続装置は通電試験装置に組み付けられる。そのような通電試験装置において、プローブ１０の基準部４０は、その下端面をビデオカメラのようなセンサにより検出されて、通電試験装置におけるプローブ１０のＸＹ座標位置を求めることに用いられる。求められたＸＹ座標位置は、通電試験装置に対するプローブ１０特に針先のＸＹ座標位置を検出し確定する処理に用いられる。

プローブ１０のように、針先部材１４が接触部３８と基準部４０とを有すると、針先部材１４を単一の材料で製作することができるから、針先と基準点との位置関係を仕様書通りに製作することができる。

通電試験時、プローブ１０は、接触部３８の下端面（針先）を被検査体の電極に押圧される。これにより、プローブ１０は、これにオーバードライブが作用する。

プローブ１０は、本体部材１２、特にアーム部２８，３０が上記したように高靱性の金属材料で製作されているから、アーム領域２０、特にアーム部２８，３０において大きく弾性変形し、接触部３８の下端面は被検査体の電極に対して滑る。このときの滑り量は大きい。

接触部３８の下端面は、被検査体の電極に対して滑ることにより、その電極に形成されている酸化膜を削り取る。この際、針先部材１４、特に接触部３８が高々度金属材料により製作されているから、接触部３８の下端面の摩耗量が少なく、プローブ１０は長命である。

プローブ１０においては、基準部４０の下端面が接触部３８の下端面より基部３６の側に後退されているから、接触部３８の下端面が被検査体の電極に押圧されても、基準部４０は被検査体及びその電極に接触せず、損傷を防止される。

上記のプローブ１０は、針先部材１４の基部３６及び両基準部材１６が、それぞれ、本体部材１２の台座部３４及び取り付け部２２に埋め込まれているから、本体部材１２と針先部材１４及び基準部材１６との結合力が高い。

プローブ１０は、両基準部４２の高さ位置が同じであるから、取り付け部２２の上端を平坦面とする必要がなく、例えば取り付け部２２の上端を図５に示すように凹凸面４４としてもよい。この場合、基準部４２は凹凸面４４の最も高い箇所より上方へ突出していればよい。

上記のようなプローブ１０は、フォトリソグラフィー技術と電気鋳造技術とを利用して製作することができる。図６を参照して、プローブの製造方法の一例を以下に説明する。

先ず、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ベース板５０が準備され、そのベース板５０の上にホトレジスト５２が塗布され、そのホトレジスト５２のうち、図３における２点鎖線４６より下方の本体部材１２の部分に対応する領域が露光及び現像処理をされて、露光及び現像処理された領域に凹所が形成され、その凹所に導電性金属材料が電鋳法を用いる電気メッキにより充填される。得られた充填物５４は本体部材１２の一部に対応する。

次いで、図６（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、ホトレジスト５２及び充填物５４の上にホトレジスト５６が塗布され、そのホトレジスト５６のうち、針先部材１４及び両基準部材１６に対応する領域が露光及び現像処理をされて、露光及び現像処理された領域に針先部材１４及び両基準部材１６に対応する凹所が形成され、その凹所に導電性金属材料が電鋳法を用いる電気メッキにより充填される。得られた充填物５８は針先部材１４及び両基準部材１６に対応する。

図６（Ｅ）及び（Ｆ）に示すように、ホトレジスト５６及び充填物５８の上にホトレジスト６０が塗布され、そのホトレジスト６０のうち、本体部材１２の残部領域に対応する領域が露光及び現像処理をされて、露光及び現像処理された領域に本体部材１２の残部領域に対応する凹所がホトレジスト６０に形成され、その凹所に導電性金属材料が電鋳法を用いる電気メッキにより充填される。得られた充填物６２は本体部材１２の残部に対応する。

その後、全てのホトレジスト５２，５６及び６０が除去され、充填物５４，５８及び６２が一体となったプローブ１０がベース板５０から取り外される。

図７を参照して、プローブの製造方法の他の例を以下に説明する。

先ず、図７（Ａ）に示すように、針先部材１４及び両基準部材１６のための犠牲層７２がフォトリソグラフィー技術とエレクトロフォーミング技術とにより、ベース板７０の上に製作される。

次いで、図７（Ｂ）に示すように、針先部材１４及び両基準部材１６がフォトリソグラフィー技術とエレクトロフォーミング技術とにより、ベース板７０及び犠牲層７２の上に製作される。

次いで、図７（Ｃ）に示すように、本体部材１２がフォトリソグラフィー技術とエレクトロフォーミング技術とにより、針先部材１４及び両基準部材１６並びにベース板７０及び犠牲層７２の上に製作される。

次いで、図７（Ｄ）に示すように、犠牲層７２が除去される。その後、本体部材１２、針先部材１４及び両基準部材１６を備えたプローブ１０がベース板７０から剥がされる。

他の方法により製造されたプローブ１０は、針先部材１４及び両基準部材１６の一部を本体部材１２の正面側（又は裏面側）に露出させている。そのように、プローブは、針先部材１４及び両基準部材１６の一部を本体部材１２の正面側（又は裏面側）に露出させてもよい。

上記いずれの製造方法によっても、本体部材１２、針先部材１４及び両基準部材１６の結合関係の強いプローブを、容易に、大量に及び廉価に製作することができる。

上記いずれの製造方法によっても、針先部材１４と両基準部材１６とを同じ工程で同時に製作すると、同じマスクを用いて針先部材１４と両基準部材とを製作することができるから、針先部材１４及び両基準部材１６と本体部材１２との重ね合わせ精度にかかわらず、針先と基準部４２との位置関係が一定となる。その結果、針先部材１４を本体部材１２と異なる材料とすることができるにもかかわらず、針先部材１４と両基準部材１６との寸法関係が同じ多数のプローブを、容易に、大量に及び廉価に製作することができる。

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、種々変更することができる。

本発明に係るプローブの第１の実施例を示す正面図である。 図１に示すプローブの左側面図である。 図１に示すプローブの平面図である。 図１に示すプローブの底面図である。 本発明に係るプローブの第２の実施例を示す正面図である。 プローブの製造方法の一実施例を説明するための図である。 プローブの製造方法の他の実施例を説明するための図である。

符号の説明

１０ プローブ
１２ 本体部材
１４ 針先部材
１６ 基準部材
１８ 座部領域
２０ アーム領域
２２ 取り付け部
２４ 延長部
２６，３２ 連結部
２８，３０ アーム部
３４ 座部
３６ 基部
３８ 接触部
４０ 基準部
４２ 基準部

Claims (6)

1. 支持部材に取り付けられる座部領域及び該座部領域の下端部から左右方向へ伸びるアーム領域を備える本体部材と、該アーム領域の先端から下方へ突出する針先を有する針先部材と、前記座部領域から上方に突出する基準部を有する少なくとも１つの基準部材とを含み、前記針先部材及び前記基準部材は、同じ材料であって少なくとも前記座部領域と異なる材料で製作されている、通電試験用プローブ。
2. 前記基準部材の一部は、前記本体部材に埋め込まれている、請求項１に記載の通電試験用プローブ。
3. 当該プローブは、同じ高さレベルの前記基準部を有する少なくとも２つの前記基準部材を前記左右方向に間隔をおいて備えている、請求項１に記載の通電試験用プローブ。
4. 前記基準部は同じ高さレベルの平坦な上面を含む、請求項２に記載の通電試験用プローブ。
5. 前記針先部材及び前記基準部材は前記本体部材より硬質の材料で製作されている、請求項１に記載の通電試験用プローブ。
6. 前記針先部材は、少なくとも一部が前記アーム領域に埋め込まれた基部と、被検査体に押圧される接触部であって前記基部から下方へ突出する接触部と、該接触部から左右方向に間隔をおいた箇所に形成された第２の基準部であって前記基部から下方へ突出する第２の基準部とを含む、請求項１に記載の通電試験用プローブ。

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