JP4884821B2 - プローブシートおよび電気的接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、集積回路や表示装置用基板のような平板状の被検査体の通電試験に用いるのに好適なプローブシートおよび該プローブシートを組み込んだ電気的接続装置に関する。

従来のこの種の電気的接続装置は、リジッド配線基板と、該リジッド配線基板にばね部材を介して弾性支持されたブロックと、該ブロックに背面を支持されたプローブシートとを備える（例えば、特許文献１参照）。このプローブシートは、可撓性の絶縁性合成樹脂フィルムおよび該合成樹脂フィルム内に埋設された導電路を有するプローブシート本体と、該プローブシート本体の接触子領域から突出して形成され、前記導電路に接続された複数の接触子とを有する。

これらの接触子はその針先が被検査体の電極に適正に対応するように、プローブシート本体の接触子領域に集約的に形成され、個々の接触子はその針先位置を厳密に設定されている。しかし、このプローブシート本体の合成樹脂フィルムは外力による歪み変形や熱による伸縮を生じ易い。

そのため、プローブシートの製造時に例え各接触子がプローブシート本体の接触子領域上に高精度で適正位置に形成されていても、前記プローブシート本体の接触子領域を支持する前記ブロックの支持面に、プローブシート本体の背面を接着剤で固着するとき、該プローブシート本体の接触子領域の変形によって各接触子の姿勢に乱れが生じ易い。この接触子の姿勢の乱れは、各接触子の針先の水平面上でのｘｙ方向の位置の誤差あるいはｚ方向の高さ位置の誤差を生じる原因となる。そのため、正確な通電試験の妨げとなる。

特開２００２―３１１０４９号公報

そこで、本発明の目的は、プローブシート本体上に正確に位置を決めされた接触子の姿勢が前記プローブシート本体の変形によって乱れることを抑制できるプローブシートおよび該プローブシートを用いた電気的接続装置を提供することにある。

本発明に係るプローブシートは、可撓性の絶縁性合成樹脂フィルムおよび該合成樹脂フィルム内に埋設された導電路を有するプローブシート本体と、該プローブシート本体の一方の面の接触子領域から突出して形成され前記導電路に接続された複数の接触子とを備え、前記プローブシート本体内には、前記合成樹脂フィルムよりも高い剛性を有し、前記接触子領域の変形を抑制する板状部材が埋設されていることを特徴とする。

本発明に係る前記プローブシートによれば、プローブシート内に配置された前記板状部材が前記プローブシート本体に形成された前記接触子領域の外力あるいは熱伸縮による変形を抑制することから、前記接触子領域上に各接触子の位置を決めれば、該接触子領域の変形による前記各接触子の姿勢変化を抑制することができる。したがって、前記プローブシートの取り扱いによる従来のような前記接触子の姿勢変化を抑制することができる。

前記板状部材は、前記接触子領域に対応した平面形状を有し、前記合成樹脂フィルム内で、前記導電路の前記接触子との接続部が設けられた側と反対の側に配置することができる。この配置により、単一の板状部材に各接触子との干渉を避けるための格別な形状加工を施すことなく、接触子領域の全域を覆うように前記板状部材を配置することができる。

前記板状部材として、軽量でありかつ熱変形の小さなセラミック板を用いることが好ましい。

前記セラミック板は前記樹脂フィルム内で該樹脂フィルムに固着することにより、プローブシート本体の接触子領域の変形を効果的に抑制することができる。前記セラミック板の前記プローブシート本体への固着には、作業効率の点で接着シートを用いることが好ましい。

前記接触子領域を矩形の平面形状にすることができる。この場合、前記セラミック板は前記接触子領域のそれにほぼ等しい平面形状を有する。

本発明に係る電気的接続装置は、リジッド配線基板と、該リジッド配線基板にばね部材を介して弾性支持されたブロックと、可撓性の絶縁性合成樹脂フィルム内に埋設され前記リジッド配線基板の複数の配線路に電気的にそれぞれ接続される複数の導電路が設けられるプローブシート本体および対応する前記各導電路に電気的に接続され前記プローブシート本体の一方の面から突出する複数の接触子を有し、前記プローブシート本体の他方の面が前記接触子が設けられた接触子領域で前記ブロックの平坦な支持面に支持されたプローブシートとを備える。前記支持面は段差を以て突出する。前記プローブシート本体内には、前記合成樹脂フィルムよりも高い剛性を有し、前記接触子領域の変形を抑制する板状部材が埋設されている。該板状部材の厚さと前記支持面の段差との和分の前記接触子領域の突出によって段差ΔHが前記プローブシート本体の前記接触子領域とその周辺部との間に形成されている。

本発明に係る前記電気的接続装置では、前記プローブシート本体内に埋設された前記板状部材が前記プローブシート本体の接触子領域での変形を抑制する。そのため、プローブシート本体を前記ブロックの前記支持面に支持するとき、前記プローブシート本体の前記接触子領域に従来のような大きな変形が生じることを防止し、前記接触領域での平坦性を維持することができる。これにより、前記接触子の姿勢を変化させないような前記プローブシートの取り扱いが容易になり、そのプローブシート本体を前記ブロックに支持する作業は従来に比較して容易になる。また、前記接触子領域に正確に位置を決められた各接触子に、前記プローブシートの取り扱いで従来のような大きな姿勢の乱れを招くことを防止することができる。これにより、前記プローブシート本体を前記ブロックの支持面に支持するときに生じる各接触子の針先の水平面上でのｘｙ方向の位置の誤差あるいはｚ方向の高さ位置の誤差の発生を抑制することができる。したがって、各接触子の針先位置が正確に設定された電気的接続装置を従来に比較して容易に製造することができる。

前記リジッド配線基板に、その中央部に該リジッド配線基板の板厚方向に貫通し、前記ブロックを部分的に受け入れる開口を形成することができる。この場合、前記ブロックを前記リジッド配線基板に弾性支持する前記ばね部材として、前記開口を横切って配置される板ばね部材を用いることができる。前記ブロックは、その前記支持面が前記リジッド配線基板から該リジッド配線基板の板厚方向へ間隔をおくべく前記板ばね部材によって支持される。また、前記プローブシート本体は、前記他方の面の中央部で前記ブロックの前記支持面に固着することができ、周縁部で前記リジッド配線基板に結合することができる。前記板状部材は前記ブロックの前記支持面に平行に配置され前記接触子領域に対応した平面形状を有するセラミック板で構成することができる。

本発明によれば、前記プローブシート本体内に配置された前記板状部材による変形抑制効果によって、前記プローブシート本体の接触子領域の変形による各接触子の針先位置の乱れを抑制することができ、これにより、高精度での通電試験が可能なプローブシートおよび電気的接続装置が提供される。

本発明に係るプローブ組立体１０は、これを分解して示す図１に示すように、リジッド配線基板１２と、該リジッド配線基板にばね部材１４を介して弾性支持されるブロック１６と、リジッド配線基板１２の図示しない複数の配線路に電気的にそれぞれ接続される複数の導電路１８ａ（図４参照）が設けられたフレキシブル配線基板１８を有するプローブシート２０とを備える。この実施例では、本発明に係るフレキシブル配線基板１８がプローブシート２０のプローブシート本体として用いられている。

リジッド配線基板１２は、従来のリジッドプリント配線基板としてよく知られているように、例えばグラスファイバ入りのエポキシ樹脂からなる板状の電気絶縁母材と、該母材上の配線路とを有する。リジッド配線基板１２の前記配線路は図示しないテスタ本体の電気回路に接続される。図示の例では、リジッド配線基板１２には、中央に円形開口１２ａを有する円形のリジッド配線基板が用いられている。

ばね部材１４は、平板状のばね材料からなり、リジッド配線基板１２の円形開口１２ａの直径よりも小さな外径を有する環状支持部１４ａと、該環状支持部内を横切って配置される十字状の本体部１４ｂとを備える。

リジッド配線基板１２の上面には、図２に示すように、前記配線路の妨げにならない部分でリジッド配線基板１２に螺合するボルト２２を介して、例えばステンレスのような金属からなる円形の支持板２４が固定されている。支持板２４は、リジッド配線基板１２を支持し、該リジッド配線基板の補強作用をなす。

ばね部材１４は、その環状支持部１４ａをその両面から挟持する環状の取付板２６および環状に相互に組み合わされる複数の押さえ板２８を介して、円形開口１２ａ内に保持される。このばね部材１４の保持のために、取付板２６は支持板２４の下面にボルト３０で結合され、また各押さえ板２８は、該押さえ板およびばね部材１４の前記支持部１４ａを貫通し取付板２６に螺合するボルト３２で取付板２６に結合されている。これにより、ばね部材１４は、円形開口１２ａ内で該開口を横切って保持される。

また、図２に示すように、ボルト３０を緩めた状態でばね部材１４の保持姿勢を調整するための平行調整ねじ部材３４が、その先端を取付板２６の頂面に当接可能に、支持板２４に螺合する。

リジッド配線基板１２の円形開口１２ａ内に保持されたばね部材１４の本体部１４ｂに、前記したブロック１６が固定されている。ブロック１６は、図示の例では、矩形横断面を有するステム部１６ａと、該ステム部の下端に連なる正八角形の横断面形状を有する支持部１６ｂとを備える。支持部１６ｂはその軸線に沿って一定の径を有する台座部分３６と、該台座部分に連なりその横断面形状と相似な横断面形状を有する底部３８とを有する。底部３８は、支持部１６ｂの軸線を横切る横方向寸法すなわち径を下端に向けて漸減する。これより、ブロック１６は、その底部３８にテーパ面４０を有し、図示の例では、８つの平坦なテーパ面４０（図３参照）が形成されている。

再び図２を参照するに、ブロック１６は、その台座部分３６の底部３８を下方に向けて、ステム部１６ａの頂面でばね部材１４の本体部１４ｂに結合されている。この結合のために、ステム部１６ａと共同して本体部１４ｂを挟持する固定板４２が、ステム部１６ａに螺合するねじ部材４４により、ステム部１６ａに固定されている。

また、プローブシート２０のフレキシブル配線基板１８すなわちプローブシート本体１８は、図３に示すように、その中央部にブロック１６の底部３８に対応して形成された八角形部分４６を有し、該八角形部分の中央部には、多数のプローブ４８がそれらの針先４８ａを整列させて配置された接触子領域５０が形成されている。この接触子領域５０は、図３に示す例では、矩形に形成されている。

プローブシート２０は、図２に示したように、そのプローブシート本体１８の接触子領域５０から突出する多数のプローブ４８の針先４８ａを下方に向けて、八角形部分４６がその背面でブロック１６の底部３８に支持されるように、後述するように接着剤を介して該底部の下面に固着されている。また、プローブシート２０は、八角形部分４６から外方へ伸長する部分が僅かな弛みをもつように、その外縁部がリジッド配線基板１２に結合されている。プローブシート２０の前記外縁部の結合のために、弾性ゴムリング５２がプローブシート２０の外縁部に沿って配置されており、また、弾性ゴムリング５２を覆うリング金具５４が配置されている。プローブシート２０の外縁部および両部材５２、５４は、位置決めピン５６により、リジッド配線基板１２に対する相対位置が決まる。プローブシート２０および両部材５２、５４を貫通するねじ部材５８のリジッド配線基板１２への締め付けによって、プローブシート２０の外縁部がリジッド配線基板１２に結合される。前記外縁部のリジッド配線基板１２への結合によって、従来におけると同様に、プローブシート２０の前記導電路１８ａがリジッド配線基板１２の対応する前記配線路に電気的に接続される。

図２および図３に示す例では、アライメントピン６０がプローブシート２０に設けられた長穴６０ａ（図３参照）を貫通して配置されている。アライメントピン６０の下端には、テーブル（図示ぜず）に支持されたカメラから撮影可能のアライメントマーク６０ｂが設けられている。

このアライメントマークの撮影画像から、被検査体を支持する前記テーブルに対するプローブ組立体１０の相対的な位置情報が得られるので、この位置情報に基づいて、プローブ組立体１０の各プローブ４８の針先４８ａが前記テーブル上の被検査体の対応する各電極に正確に接触するように、プローブ組立体１０の前記支持テーブルに対する相対位置が調整される。その後、各プローブ４８の針先４８ａと、対応する前記電極との電気的接触がなされることにより、前記テスタ本体での前記被検査体の通電検査が行われる。

前記プローブシート２０の構造を図４に沿って詳細に説明する。プローブシート２０は、例えばポリイミド樹脂のような可撓性を有する一対の電気絶縁性合成樹脂フィルム６２、６４を備え、該両樹脂フィルム間に導電路１８ａが埋設されている。

本発明に係るプローブ組立体１０では、導電路１８ａは、電線として用いるのに好適な高い導電性を有する金属材料、例えば銅で形成された第１の導電材料層６６と、該第１の導電材料層よりも高い靱性を有する金属材料、例えばニッケルまたはニッケルと燐との合金のような金属材料で形成された第２の導電材料層６８とを有する積層構造を備える。図４に示す例では、一対の第１の導電材料層６６間に単一の第２の導電材料層６８が挟み込まれた３層のサンドイッチ構造が採用されている。

２種類の金属についての靭性は、同一形状および同一寸法の両金属を用いて例えば衝撃試験によってそれぞれの応力−歪み線図を求めたとき、それらの金属が破断に至る点までの応力−歪み曲線で囲まれる面積で比較することができる。銅とニッケルとを比較した場合、ニッケルで得られた応力−歪み曲線で囲まれる面積は、銅で得られたそれよりも大きい。したがって、ニッケルは銅に比較して破断が生じ難い、すなわち靭性が高い材料であると言える。

両第１の導電材料層６６は、例えばそれぞれ１０μｍの厚さに堆積され、また第２の導電材料層６８は例えば２μｍの厚さに堆積されることから、導電路１８ａは、例えばほぼ２２μｍの厚さ寸法を有する。これら金属層６６、６８は後述するように、電気メッキ法で堆積することができる。

各導電路１８ａには、それぞれ一方の電気絶縁性合成樹脂フィルム６２から突出するプローブ４８の基部が接続されている。また、各プローブ４８が配置された接触子領域５０（図３参照）に対応して、該プローブ領域にほぼ等しい大きさおよび形状を有する例えばセラミック板からなる平板状の補強板７０が導電路１８ａを部分的に覆うように、両電気絶縁性合成樹脂フィルム６２、６４間に埋設されている。この補強板すなわち板状部材７０は、図示のように、合成樹脂シートのような接着シート７２を介して両電気絶縁性合成樹脂フィルム６２、６４間に固着することができる。補強板７０は、電気絶縁性合成樹脂フィルム６２、６４よりも高い剛性を有することから、プローブシート本体１８の補強板７０に対応する領域での外力による変形を抑制する作用をなす。

補強板として他の板状部材を用いることができるが、軽量であり、熱変形の小さなセラミック板が好ましい。このセラミック板からなる補強板７０は、プローブシート本体１８の前記した外力による変形に加えて、熱による伸縮変形を生じ難いことから、プローブシート本体１８の熱伸縮による変形をも効果的に抑制する。

前記補強板７０は、合成樹脂フィルム６２、６４間で、導電路１８ａに関して、該導電路と接触子であるプローブ４８との接続部が設けられた側と反対の側に配置されている。この配置により、単一の板状部材７０に各プローブ４８すなわち接触子４８との干渉を避けるための格別な形状加工を施すことなく、接触子領域５０の全域を覆うように補強板７０を配置することができる。

また、補強板７０の埋設により、プローブシート２０のプローブシート本体１８をブロック１６に固着する前では、図４に示すように、プローブシート本体１８の背面を形成する他方の電気絶縁性合成樹脂フィルム６４には、補強板７０に対応した凸部７４が形成される。他方、プローブシート本体１８の表面を形成する電気絶縁性合成樹脂フィルム６２には、補強板７０に対応したそのような凸形状が形成されることはない。

プローブシート本体１８の背面を受けるブロック１６の底部３８の下面には、図４に示すように、ほぼ接触子領域５０に対応した平坦な矩形の支持面７６が形成されている。この支持面７６は、底部３８の中央部分に形成され、該中央部分を取り巻く八角形の平坦な段部７８により、該段部より下方へ突出して形成されている。これにより、テーパ面４０は、該テーパ面と支持面７６との間の段部７８を経て支持面７６に連なる。

平坦な段部７８より下方に突出して形成された支持面７６には、接着剤８０ａを収容するための矩形の中央凹所８０が下方に開放する。中央凹所８０は、接触子領域５０よりも僅かに小さな平面形状を有する。中央凹所８０の形成により、支持面７６には中央凹所８０を取り巻く環状の平坦な支持面部分７６ａが残る。支持面部分７６ａは、補強板７０の縁部を受けるに適正な大きさに形成されており、支持面部分７６ａには、凹所８０を取り巻く環状溝８２が形成されている。

プローブシート２０のブロック１６への取付けでは、中央凹所８０に接着剤８２ａが供給される。また、支持面７６を取り巻く段部７８にも同様な接着剤が供給される。

前記した接着剤８２ａのブロック１６への供給後、図４に示すように、プローブシート本体１８の凸部７４の外縁部が支持面部分７６ａに対向するように、プローブシート２０とブロック１６との相対位置が決められる。この状態で、図５に示すように、プローブシート本体１８がブロック１６の底部３８の下面に向けて押圧される。

この押圧により、プローブシート本体１８の凸部７４が消失し、逆に、プローブシート本体１８は、その背面が段部７８および支持面７６に沿うように、凹状に変形され、プローブシート本体１８が底部３８の下面（テーパ面４０を除く）である支持面７６および段部７８に固着される。

また、プローブシート本体１８の背面が段部７８および支持面７６に沿うように変形するとき、プローブシート本体１８はその厚さ方向へ全体的に変形を生じる。このとき、支持面７６の外縁に対応する領域で、該支持面と段部７８との間の段差のために、導電路１８ａには、強い剪断応力が作用する。

しかしながら、本発明に係るプローブシート２０では、その導電路１８ａが高い靱性を示す第２の導電材料層６８により補強されていることから、このような剪断力によって導電路１８ａが破断を生じることはない。また、第２の導電材料層６８の補強作用によって、後述するようなプローブシート２０の製造工程においても、導電路１８ａの破断が確実に防止できる。

前記したプローブシート本体１８のブロック１６への接着作業で、凹所８０に供給された接着剤８２ａの過剰分は、プローブシート本体１８が前記した押圧力を受けたとき、環状溝８２に収容されることから、この過剰分が支持面部分７６ａを越えて段部７８にはみ出すことはない。

また、前記したプローブシート本体１８のブロック１６への押圧によって、前記した凸部７４の消失と同時に、段部７８と支持面７６との段差分および補強板７０の厚さ分の和が、プローブシート本体１８の表面の段差分ΔHとして表れる。その結果、プローブシート本体１８の接触子領域５０は、その周辺部から段差ΔHで以て下方に突出することになる。

この段差ΔHにより、プローブシート本体１８の接触子領域５０の外方部分と前記被検査体との間隔の増大を図ることができる。この間隔の増大は、プローブシート本体１８の接触子領域５０の外方部分と前記被検査体との干渉をより確実に防止し、両者の干渉による前記被検査体の汚染や損傷をより確実に防止する。

補強板７０を不要とした場合であっても、支持面７６をその周辺部より突出させることにより、支持面７６の突出分に対応した段差ΔHを得ることができる。しかしながら、より大きな段差ΔHを得ること、およびプローブシート２０の取り扱いを容易とし、プローブ４８の針先４８ａのｘｙ平面上の乱れおよび針先の高さ位置であるｚ方向の位置の乱れを防止する上で、補強板７０を用いることが望ましい。

例えば、プローブシート２０の製造時に、プローブ４８の針先４８ａが如何に整っていても、その取扱中に接触子領域５０に外力による変形や熱による伸縮変形が生じると、各プローブ４８の整列した姿勢に乱れが生じ、その結果、針先４８ａの整列に乱れが生じる。また、ブロック１６への接着時に接触子領域５０に撓みが生じ、この撓みを残した状態でプローブシート本体１８が支持面７６に固着されると、同様に、針先４８ａの整列に乱れが生じる。

しかしながら、プローブシート本体１８の接触子領域５０に対応した補強板７０をプローブシート本体１８内に埋設することにより、該プローブシート本体の接触子領域５０における前記したような変形を確実に防止することができる。これにより、接触子領域５０の変形による各プローブすなわち接触子４８の姿勢の乱れを防止することができ、この接触子４８の針先４８ａの乱れを確実に防止することができる。したがって、プローブシート２０の取り扱いが容易となり、また針先４８ａの位置精度が高いプローブ組立体１０が提供される。

次に、本発明に係るプローブシート２０の製造方法を図６ないし図１３に沿って説明する。説明および図面の簡素化のために、以下の例では、同時に形成される多数の接触子すなわちプローブを代表する単一のプローブに沿って、説明する。

（第１ステップ）
本発明に係るプローブシートの製造方法では、図６（ａ）に示すように、例えばステンレス板のような金属板が基台１００として用いられ、その表面に例えば圧子の打痕によってプローブ４８の針先のための凹所１０２が形成される。なお、図面には単一の凹所１０２が示されているが、直前に述べたところから明らかなように、前記した接触子領域５０内に形成されるプローブ４８の数に応じた複数の凹所１０２が所定の針先間隔をおいて形成される。

凹所１０２の形成後、フォトリソグラフィ技術を用いたフォトレジストの選択露光および現像処理によって、凹所１０２を含む領域に、プローブ４８の針先４８ａを模るパターンマスク１０４が形成される（図６（ｂ））。

このパターンマスク１０４を用いて凹所１０２およびその近傍に針先４８ａのための金属１０６が例えば電気メッキにより堆積される（図６（ｃ））。針先４８ａの金属材料として、例えばロジウムまたはパラジウムコバルト合金のような硬質金属が用いられる。金属１０６の堆積後、パターンマスク１０４が除去される（図６（ｄ））。

パターンマスク１０４の除去後、図６（ｅ）に示すように、基台１００上には、前記したフォトリソグラフィ技術によって、プローブシート２０の完成後に除去される犠牲層のためのパターンマスク１０８がフォトレジストで形成される。

前記した犠牲層のために、先ず、例えばメッキ法によってニッケル層１１０が基台１００上のパターンマスク１０８から露出する領域に堆積される。続いて、ニッケル層１１０上に、同様にメッキ法によって銅層１１２が堆積される。基台１００上には、その後にプローブ４８の本体であるアーム部４８ｂを形成する金属材料が堆積されるが、銅層１１２は、この金属材料の堆積によって形成されるプローブ本体の基台１００からの剥離を容易にする作用をなす。また、基台１００上への銅層１１２の直接的な堆積が困難であることから、ニッケル層１１０を介して銅層１１２が堆積されている。

前記犠牲層１１０、１１２の形成後、パターンマスク１０８が除去される（図６（ｇ））。その後、プローブ４８の針先４８ａに連なるアーム部のためのパターンマスク１１４が前記したと同様なフォトレジストで形成される（図６（ｈ））。このパターンマスク１１４から露出する領域には、例えば電鋳法（エレクトロフォーミング）のようなメッキ法により、プローブ４８のアーム部のための金属材料が針先４８ａのための金属１０６および前記犠牲層１１０、１１２上に堆積される。これにより、金属１０６からなる針先４８ａと一体的にアーム部４８ｂが形成される（図６（ｉ））。アーム部４８ｂの金属材料として、例えばニッケル燐合金が用いられる。

パターンマスク１１４を残した状態で、アーム部４８ｂ上には、後述する工程での保護膜として作用する銅層１１６が例えばメッキ法により、堆積される（図６（ｊ））。この銅層１１６の形成後、パターンマスク１１４が除去される（図６（ｋ））。

アーム部４８ｂの形成後、プローブシート本体１８の基準面となる第２の犠牲層が形成される。この第２の犠牲層の形成に先立って、基台１００上の針先４８ａが一体的に形成されたアーム部４８ｂを選択的に覆うフォトレジストからなるパターンマスク１１８が前記したと同様なフォトレジスト技術により形成される（図７（ａ））。基台１００上のパターンマスク１１８から露出した領域には、第２の犠牲層１２０のための金属材料が堆積される（図７（ｂ））。第２の犠牲層１２０として、ニッケルを用い、これをメッキ法で堆積することができる。

第２の犠牲層１２０の形成後、アーム部４８ｂを覆うパターンマスク１１８が除去される（図７（ｃ））。その後、アーム部４８ｂ上の銅層１１６を部分的に除去するためのフォトレジストからなるレジストマスク１２２が、銅層１１６からなる保護膜の不要部分のみを露出させて基台１００上の全体に形成される（図７（ｄ））。

レジストマスク１２２から露出した銅層１１６の不要部分がエッチングにより除去されると（図７（ｅ））、レジストマスク１２２が除去される（図７（ｆ））。この銅層１１６の不要部分の除去により、アーム部４８ｂの撓み変形を伴う弾性が銅層１１６により損なわれることが防止される。これにより、プローブ４８の所定の弾性が維持される。

（第２ステップ）
レジストマスク１２２の除去により、基台１００上に、プローブシート本体１８の基準面となる第２の犠牲層１２０およびアーム部４８ｂを露出させた後、これらの上に、第３の犠牲層であるドライフィルム１２４、プローブシート本体１８の第１の電気絶縁性合成樹脂フィルム６２のための樹脂層１２６およびレジストからなる保護膜１２８が順次形成される（図７（ｇ））。

（第３ステップ）
保護膜１２８により、樹脂層１２６すなわち電気絶縁性合成樹脂フィルム６２の表面を保護した状態で、例えばレーザ光を用いて、アーム部４８ｂ上の銅層１１６に達する開口１３０が形成される（図７（ｈ））。この開口１３０の下端は、アーム部４８ｂの針先４８ａと反対側に位置する端部で、銅層１１６上に開放する。この銅層１１６は、アーム部４８ｂの上面を覆うことにより、該アーム部をレーザ光から保護する。

（第４ステップ）
開口１３０の形成後、エッチングにより、開口１３０内の銅層１１６が除去され、開口１３０内にアーム部４８ｂが露出する（図７（ｉ））。開口１３０内には、プローブ４８の基部４８ｃを形成するための例えばニッケル層１３２がメッキ法により、アーム部４８ｂ上にこれと一体に堆積される。開口１３０内のニッケル層１３２の厚さ寸法は、ドライフィルムすなわち第３の犠牲層１２４の厚さ寸法を超えるが、該犠牲層と樹脂層１２６との厚さ寸法の和を超えることはない。したがって、ニッケル層１３２の上面は、電気絶縁性合成樹脂フィルム６２のための樹脂層１２６の厚さ領域内に位置する。

このニッケル層１３２の上面に、これと一体に銅層１３４がメッキ法により、堆積される。したがって、この両金属１３２、１３４の異種金属接合領域は、樹脂層１２６すなわち電気絶縁性合成樹脂フィルム６２の厚さ範囲内に存在することになる。これにより、前記異種金属接合領域は、電気絶縁性合成樹脂フィルム６２により、保護される。銅層１３４は、その上面が樹脂層１２６の上面にほぼ一致する厚さ寸法を有する。銅層１３４の堆積後、保護膜１２８が除去される（図７（ｋ））。

（第５ステップ）
保護膜１２８の除去によって露出する樹脂層１２６および銅層１３４上には、図８（ａ）に示すように、スパッタリングにより、導電路１８ａを成長させるための例えば０．３μｍの厚さ寸法を有する銅層１３６が形成される。

その後、図８（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ技術により、銅層１３４上を含む配線路領域を模るパターンマスク１３８がフォトレジストで形成される。パターンマスク１３８から露出した領域には、導電路１８ａのための１０μｍの厚さ寸法の銅層６６、２μｍの厚さ寸法のニッケル層６８および１０μｍの厚さ寸法の銅層６６が、順次、例えばメッキ法により堆積される（図８（ｃ））。

銅層６６、ニッケル層６８および銅層６６の堆積により、導電路１８ａが形成されると、パターンマスク１３８が除去され（図８（ｄ））、続いて、銅層１３６の導電路１８ａからはみ出す部分が、エッチングにより、除去される（図８（ｅ））。

これにより、前記したように、破断に対する強度が優れた導電路１８ａを形成することができる。

（第６ステップ）
パターンマスク１３８の除去および銅層１３６の部分的な除去によって露出した樹脂層１２６すなわち電気絶縁性合成樹脂フィルム６２および該フィルム上の導電路１８ａ上には、図８（ｆ）に示すように、合成樹脂材料からなる接着シート７２が接着され、該シート上に接触子領域５０を覆うセラミック板７０が配置される。さらに、セラミック板７０を覆って同様な接着シート７２が配置された後、図８（ｇ）に示すように、これらを覆って、他方の電気絶縁性合成樹脂フィルム６４を形成するポリイミド樹脂層１４０が堆積される。

このポリイミド樹脂層１４０の形成時、該ポリイミド樹脂層に押圧力Fが作用する。この押圧力Ｆの一部は、ニッケル層１３２と銅層１３４との堆積によって形成されたプローブ４８の基部４８ｃの縁部の符号１４２で示す部分で、導電路１８ａの剪断力として作用するが、第２の導電材料層６８により補強された導電路１８ａは、この剪断力によって損傷を受けることはない。

（第７ステップ）
ポリイミド樹脂層１４０の形成後、該ポリイミド樹脂層上に、第４の犠牲層として、ドライフィルム１４４が接着される（図９（ａ））。その後、図９（ｂ）に示すように、第４の犠牲層１４４およびその下層であるポリイミド樹脂層１４０を経て、導電路１８ａ上に開放する開口１４６がレーザ光によって形成される。

この開口１４６内には、図９（ｃ）に示すように、パッドすなわちバンプ１４８のための金属材料がメッキによって堆積される。バンプ１４８の金属材料として例えばニッケルを堆積することができる。

（第８ステップ）
バンプ１４８の第４の犠牲層１４４の表面から突出する部分が平坦になるように研磨加工を受け（図９（ｄ））、この平坦面には、前記したリジッド配線基板１２の前記配線路との電気的接触を良好になすための金層１５０が例えばメッキ法により形成される。

金層１５０の形成後、図１０（ａ）に示すように、プローブシート本体１８が第２の犠牲層１２０および第４の犠牲層１４４等と共に、基台１００から取り外される。このとき、プローブシート本体１８の接触子領域５０に、プローブ４８を経て、たとえ剥離力の一部が曲げ力として作用しても、接触子領域５０内に埋設された補強板７０により、その変形が抑制される。

したがって、この剥離によって各プローブ４８の姿勢および針先４８ａにずれを生じることが防止される。

プローブ４８の剥離による基台１００の除去後、エッチング処理によってニッケル層１１０および銅層１１２層からなる前記した第１の犠牲層および第２の犠牲層１２０がそれぞれ除去される（図１０（ｂ））。また、第２の犠牲層１２０の除去によって露出するドライフィルム１２４が除去され、また第４の犠牲層１４４が除去される（図１０（ｃ））。

（第９ステップ）
その後、図１１に示すように、レーザ加工あるいはカッターによる切断加工により、プローブシート本体１８の輪郭が整えられ、またプローブシート本体１８の導電路１８ａに干渉しない位置に、位置決めピン５６を受け入れる開口５６ａおよびアライメントピン６０を受け入れる長穴６０ａがそれぞれ形成され、プローブ組立体１０が形成される。

本発明に係るプローブシート２０の前記した製造方法によれば、極めて高い精度を要求されるプローブ４８の針先４８ａから、順次そのアーム部４８ｂおよび基部４８ｃが基台１００上で形成される。また、各プローブ４８が基台１００上に保持された状態で、このプローブ４８と結合されるプローブシート本体１８がプローブ４８と一体的に形成される。

したがって、このプローブすなわち接触子４８を個々にプローブシート本体１８に結合する作業は不要となり、それに伴う接触子４８の針先４８ａ位置の調整作業は不要となるので、各接触子４８の針先４８ａが正確に所定位置に配置されたプローブシート２０を従来に比較して容易に製造することができる。また、針先４８ａの形成からプローブシート本体１８の外形を整えてプローブシート２０を完成するまでの一連の工程を一貫作業で効率的に行うことができる。

また、接触子４８の針先４８ａおよびアーム部４８ｂを形成する第１のステップでは、基台１００上にアーム部４８ｂのための金属材料を堆積するに先立ち、基台１００の凹所１０２にアーム部４８ｂの金属材料よりも硬質の金属材料を堆積することができる。この硬質金属材料の堆積後、該金属材料を覆ってアーム部４８ｂのための金属材料を堆積することにより、該硬質金属材料で各接触子４８の針先４８ａを形成することができるので、各接触子４８の針先４８ａの耐摩耗性を高めて各接触子４８の耐久性の向上を図ることができる。

この第１のステップで、前記したように、針先４８ａのための形成にフォトリソグラフィ技術を用いることができる。このフォトリソグラフィ技術を用いることにより、図１２および図１３に示すように、金属１０６で形成される針先４８ａの両縁部には、パターンマスク１０４の縁部の端面形状に応じて、幅寸法を端面に向けて増大するスカート部４８ｄが形成される。このスカート部４８ｄを覆ってアーム部４８ｂが金属材料の堆積によって形成されることから、針先４８ａとアーム部４８ｂとの結合部に、いわゆる蟻溝結合が構成される。その結果、両者４８ｂ、４８ｄ間に強固な結合を得ることができる。

また、前記した第４のステップでは、ドライフィルム１２４からなる犠牲層の高さ位置を越えかつ第１のフレキシブル合成樹脂層１２６を越えない高さ位置にアーム部４８ｂと同一材料が基部４８ｃのために開口１３０内に堆積される。続いて、基部４８ｂ上に導電路１８ａのための金属材料と同一材料の銅が第１のフレキシブル合成樹脂層１２６の厚さ寸法内で開口１３０内に堆積される。その結果、接触子４８の基部４８ｃと、該基部と異なる金属材料からなる導電路１８ａとの接続境界を実質的に第１のフレキシブル合成樹脂１２６（６２）内に位置させることができるので、両金属の接続境界を第１のフレキシブル樹脂１２６（６２）で保護することができる。

導電路１８ａを形成する第５のステップでは、第１のフレキシブル合成樹脂層１２６（６２）上に導電路１８ａのための第１の導電材料層６６、該第１の導電材料層よりも高い靱性を有する第２の導電材料層６８および前記第１の導電材料層６６を順次積層することができる。これにより、導電路１８ａを３層構造とすることができ、導電路１８ａの破断に対する強度を高めることができる。

また、この第５のステップでは、導電路１８ａの形成後、接触子４８の上方領域を覆う補強板すなわち板状部材７０を接着シート７２を介して第１のフレキシブル合成樹脂層１２６（６２）および導電路１８ａ上に固着することができる。この板状部材７０の配置により、前記したように、プローブシート２０の形成工程で、プローブシート本体１８の接触子４８を基台１００から剥離するとき、あるいはプローブシート２０のブロック１６あるいはリジッド配線基板１２への組み付け等でのプローブシート本体１８の取り扱いにおいて、各接触子４８が設けられる接触子領域５０の外力による変形あるいは熱伸縮による変形を抑制することができ、この変形に伴う接触子の針先位置のずれが抑制される。

この板状部材７０による変形抑制効果によって、プローブシート本体１８の接触子領域５０の変形に伴う各接触子４８の針先４８ａ位置の乱れを抑制することができるので、高精度での通電試験が可能なプローブシート２０および電気的接続装置であるプローブ組立体１０を得ることができる。

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、種々に変更することができる。

本発明に係るフレキシブル配線基板が組み込まれたプローブ組立体を分解して示す斜視図である。 図１に示したプローブ組立体の縦断面図である。 図１に示されたプローブ組立体のプローブシートの一部を拡大して示す底面図である。 図１に示されたプローブシートと支持ブロックとの結合前の状態を示す縦断面図である。 図４に示したプローブシートと支持ブロックとを結合した状態を部分的に拡大して示す縦断面図である。 本発明に係るプローブシートの製造工程を示す工程説明図（その１）である。 本発明に係るプローブシートの製造工程を示す工程説明図（その２）である。 本発明に係るプローブシートの製造工程を示す工程説明図（その３）である。 本発明に係るプローブシートの製造工程を示す工程説明図（その４）である。 本発明に係るプローブシートの製造工程を示す工程説明図（その５）である。 本発明に係るプローブシートの平面図である。 本発明に係るプローブの針先をその先端側から見た斜視図である。 図１２に示したXIII-XIII線に沿って得られた断面図である。

符号の説明

１０ プローブ組立体
１２ リジッド配線基板
１２ａ リジッド配線基板の開口
１４ ばね部材
１６ ブロック
１８ プローブシート本体（フレキシブル配線基板）
１８ａ 導電路
２０ プローブシート
４８ 接触子（プローブ）
５０ 接触子領域
６２、６４ 電気絶縁性合成樹脂フィルム
６６ 第１の導電材料層
６８ 第２の導電材料層
７０ 板状部材（セラミック板）
７６ 支持面

Claims (6)

1. リジッド配線基板と、該リジッド配線基板にばね部材を介して弾性支持されたブロックと、可撓性の絶縁性合成樹脂フィルム内に埋設され前記リジッド配線基板の複数の配線路に電気的にそれぞれ接続される複数の導電路が設けられたプローブシート本体および対応する前記各導電路に電気的に接続され前記プローブシート本体の一方の面の接触子領域から突出する複数の接触子を有し、前記プローブシート本体の他方の面が前記接触子領域に対応する部分で前記ブロックの平坦な支持面であって段差を以て突出する支持面に支持されたプローブシートとを備え、前記プローブシート本体内には、前記合成樹脂フィルムよりも高い剛性を有し、前記接触子領域の変形を抑制する板状部材が埋設されており、該板状部材の厚さと前記支持面の段差との和分の前記接触子領域の突出によって段差ΔHが前記プローブシート本体の前記接触子領域とその周辺部との間に形成されていることを特徴とする、電気的接続装置。
2. 前記リジッド配線基板は、その中央部に該リジッド配線基板の板厚方向に貫通し、前記ブロックを部分的に受け入れる開口を有し、前記ブロックを前記リジッド配線基板に弾性支持する前記ばね部材は前記開口を横切って配置される板ばね部材であり、前記ブロックは、前記支持面が前記リジッド配線基板から該リジッド配線基板の板厚方向へ間隔をおくべく、前記板ばね部材によって支持されており、前記プローブシート本体は、前記他方の面の中央部で前記ブロックの前記支持面に固着され、周縁部で前記リジッド配線基板に結合されており、前記板状部材はブロックの前記支持面に平行に配置され前記接触子領域に対応した平面形状を有するセラミック板である、請求項１に記載の電気的接続装置。
3. 前記ブロックの前記支持面には、前記プローブシート本体の前記接触子領域に対応した領域に前記プローブシート本体を接着する接着剤を収容するための凹所が形成されている、請求項１に記載の電気的接続装置。
4. 前記凹所は矩形の平面形状を有し、該凹所を取り巻くように、前記接着剤の過剰分を収容する環状溝が形成されている、請求項３に記載の電気的接続装置。
5. 前記ブロックの前記支持面は矩形である、請求項１に記載の電気的接続装置。
6. 前記ブロックは前記支持面が設けられる８角形の支持部を有する、請求項５に記載の電気的接続装置。

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