(57)【要約】【課題】プローブ接合時にはんだに十分な熱を伝えることが可能なプローブおよび上記プローブを複数実装したプローブカードを提供することを目的とする。【解決手段】底部を有する実装部、上記実装部の後方から前方へと延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブであって、上記中間層の実装部の前方の底部には上記外層の実装部の底部よりも突出させた突出部を設け、上記中間層の実装部の上記突出部の上方となる部分には高熱伝導層が埋め込まれている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部を有する実装部、上記実装部の後方から前方へと延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブであって、
上記中間層の実装部の前方の底部には上記外層の実装部の底部よりも突出させた突出部を設け、上記中間層の実装部の上記突出部の上方となる部分には高熱伝導層が埋め込まれていることを特徴とするプローブ。
【請求項２】
上記高熱伝導層は、上記突出部に向って広がるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
上記高熱伝導層の厚さを、上記中間層の厚さよりも厚くしたことを特徴とする請求項１または２に記載のプローブ。
【請求項４】
上記実装部の上記高熱伝導層が埋め込まれている部分の後方に縦方向のスリットを設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項５】
上記外層のいずれか一方の外層の表面の、上記中間層に設けた高熱伝導層と重なる位置に、レーザー吸収率の高い層を設けることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項６】
底部を有する実装部、上記実装部の後方から前方へと延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブを複数実装したプローブカードあって、
記中間層の実装部の前方の底部には上記外層の実装部の底部よりも突出させた突出部を設け、上記中間層の実装部の上記突出部の上方となる部分には高熱伝導層が埋め込まれていることを特徴とするプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブカードに実装されるプローブおよびプローブを複数実装したプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の検査には、基板に複数のプローブが実装されたプローブカードを用いている。基板上には複数のプローブが狭ピッチで配置されているが、プローブは基板に設けられた電極に接合されて基板に実装されている。
【０００３】
プローブの実装方法には幾つかの方法があるが、その1つとして、特許文献１に記載されているように、プローブのベース部に設けられた２つの突出部をはんだによって電極パッドに接合する方法が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０９５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、２つの突出部をはんだを用いて電極パッドに接合する際に、プローブのはんだバンプが形成されているベース部（実装部）にレーザーを照射することではんだバンプに熱を加えて溶融させて電極パッドにプローブを接合している。
【０００６】
レーザー照射によってプローブの実装部に加えられた熱が突出部に伝わりはんだバンプを溶融するが、この際、はんだバンプに十分に熱が伝えられないと、接合不良が生じるという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題点を解消し、プローブ接合時にはんだに十分な熱を伝えることが可能なプローブおよび上記プローブを複数実装したプローブカードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプローブは、底部にはんだバンプが形成される実装部、上記実装部から延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブであって上記中間層の実装部の前方の底部には上記外層の実装部の底部よりも突出させた突出部を設け、上記中間層の実装部の上記突出部の上方となる部分には高熱伝導層が埋め込まれていることを特徴とする。
【０００９】
熱伝導性を高めるために、上記高熱伝導層は上記突出部に向って広がるように形成され、さらに、上記高熱伝導層の厚さを、上記中間層の厚さよりも厚くすることが好ましい。
【００１０】
熱を効果的にはんだバンプに伝えるために、上記実装部の上記高熱伝導層が埋め込まれている部分の後方に縦方向のスリットを設けることが好ましい。
【００１１】
さらに、効果的に熱を伝えるために、上記外層のいずれか一方の外層の表面の、上記中間層に設けた高熱伝導層と重なる位置に、レーザー吸収率の高い層を設けることが好ましい。
【００１２】
本発明のプローブカードは、上述の３層構造のプローブを複数実装したプローブカードあって、上記中間層の実装部の前方の底部には上記外層の実装部の底部よりも突出させた突出部を設け、上記中間層の実装部の上記突出部の上方となる部分には高熱伝導層が埋め込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のプローブは、底部にはんだバンプが形成される実装部、上記実装部から延在するアーム部、および上記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブであって、上記中間層の実装部の前方の底部には上記外層の実装部の底部よりも突出させた突出部を設け、上記中間層の実装部の上記突出部の上方となる部分には高熱伝導層が埋め込まれていることにより、実装部に照射されたレーザーによる熱を効果的にはんだバンプへと伝えることが可能となり、プローブの接合力を高めることができる。
【００１４】
さらに、上記高熱伝導層は上記突出部に向って広がるように形成され、さらに、上記高熱伝導層の厚さを、上記中間層の厚さよりも厚くすることによって、実装部に加えられた熱を効率良くはんだバンプに伝えることができ、プローブの接合強度を高めることができる。
【００１５】
また、上記実装部の上記高熱伝導層が埋め込まれている部分の後方に縦方向のスリットを設けることにより、熱の拡散を防いで、より熱伝導性を高めることができる。
【００１６】
上記外層のいずれか一方の外層の表面の、上記中間層に設けた高熱伝導層と重なる位置に、レーザー吸収率の高い層を設けることによって、実装部により高い熱を加えることができるようになる。
【００１７】
本発明のプローブカードは、上述の３層構造のプローブを複数実装したプローブカードあって、上記中間層の実装部の前方の底部には上記外層の実装部の底部よりも突出させた突出部を設け、上記中間層の実装部の上記突出部の上方となる部分には高熱伝導層が埋め込まれていることにより、堅固にプローブが接合されたプローブカードが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のプローブの側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】プローブを接合する手順を示す図である。
【図４】プローブを形成する工程を示す図である。
【図５】プローブを形成する工程を示す図であり、図４の続きである。
【図６】本発明のプローブカードの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図を用いて本発明を以下に詳細に説明する。図１が本発明のプローブ１の側面図であり、図２がプローブ１の断面図である。
【００２０】
本発明のプローブ１は、図１に示すように、プローブカード１４（図６参照）の電極１５に接合される底部１３を有する実装部２、上記実装部２の後方から前方へと延在しバネ性を有するアーム部３、および、上記アーム部３の先端に設けられ被検査対象物の電極に接触する先端部４から構成されている。
【００２１】
また、上記プローブ１は、図２の断面図に示すように、中間層１１を２つの外層１２，１２’で挟み込んだ３層構造である。上記中間層１１および上記外層１２，１２’は、各々上述の実装部２、アーム部３、および先端部４の形状に形成されているが、上記中間層８の実装部２の底部１３の前方（プローブ１がプローブカードに実装される時に電極と接する部分）には、上記外層１２，１２’よりも突出させた突出部５を設けている。
【００２２】
上記プローブ１が接合された時に、上記外層１２，１２’の実装部２は電極１５と接触しないで、上記突出部５が上記プローブカードの電極と接する状態となる。また、上記突出部５を取り囲むように上記実装部２の底部１３にはんだバンプ６が形成されており、プローブ１は上記はんだバンプ６によってプローブカード１４の電極１５に接合される。上記はんだバンプ６を設けないで、接合時にはんだを用いることも可能である。
【００２３】
さらに、上記突出部５だけでは上記プローブ１を実装する際の位置決めが難しいので、上記中間層１１の実装部２の後方の底部１３に、上記外層１２，１２’よりも突出させた支持部１０を設けている。上記支持部１０にははんだバンプを設けていないので、上記支持部１０は単にプローブカード１４の電極１５と接触するだけで接合されることはない。
【００２４】
上記プローブ１をプローブカードに実装する際に、上記はんだバンプ６が設けられている突出部５の上方の上記実装部２の部分にレーザーを照射する。そこで、このレーザーが照射される部分の中間層１１に高熱伝導層７を設ける。上記高熱伝導層７は、図１に点線で示すように、上記突出部５に向って下方が広がるように形成されている。これは、レーザー照射によって上記高熱伝導層７に加えられた熱が下方へと伝達され、上記突出部５に形成されたはんだバンプ６に効率よく熱が伝わるようにしたものである。
【００２５】
熱伝導率を高めるために、上記高熱伝導層７の厚さを上記中間層１１の厚さよりも厚くすることが好ましい。上記高熱伝導層７を厚くすると、上記外層１２，１２’を薄くする必要があるが、両方の外層１２，１２’を薄くするのではなく、レーザーを照射する側の外層１２’を薄くすることで、レーザー照射によって効率よく熱を加えることができる。
【００２６】
さらに、上記高熱伝導層７に効率よく熱を加えるために、上記外層１２，１２’のうち、レーザーが照射される側の外層１２’（本実施形態では図２の右側からレーザーを照射するものとする）の表面の上記高熱伝導層７と重なる位置に、レーザー吸収率の高い層８を形成する。また、よりレーザー吸収率を高めるために、レーザー吸収率の高い層８の表面を粗く仕上げておく。これにより、レーザー照射の際に、上記外層１２’はレーザーを効率よく吸収し、上記高熱伝導層７を効率よく加熱する事が可能となる。
【００２７】
このように、上記高熱伝導層７および上記レーザー吸収率の高い層８を設けることにより、レーザー照射によって効果的に上記実装部２を加熱する事ができるが、加えられた熱が上記実装部２全体に拡散することを十分に防ぎきれない場合も想定される。これを防止するために、上記実装部２にスリット９を設ける。上記スリット９は上記高熱伝導層７および上記レーザー吸収率の高い層８が設けられた位置よりも後方に縦方向に設けておき、上記高熱伝導層７に加えられた熱が、実装部２の後方へと伝達されるのを防ぎ、加えられた熱は逃げることなく、上記はんだバンプ６へと伝えられる。
【００２８】
上記中間層１１および上記外層１２，１２’は、導電材料からなり、全て同じ導電材料で形成されていてもよいし、各々異なる導電材料で形成されていてもよい。本実施形態では、上記中間層１１および上記外層１２，１２’は、ニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）からなる同一の導電材料で形成されている。導電材料としては、ニッケルコバルトに限らず、パラジウムコバルト（Ｐｄ−Ｃｏ）などのコバルト（Ｃｏ）を含む他の合金でもよく、パラジウムニッケル（Ｐｄ−Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、ニッケルタングステン（Ｎｉ−Ｗ）などの他の導電材料でもよい。そして、上記はんだバンプ６は、上記中間層１１および上記外層１２，１２’よりも融点の低い導電材料を用いる。
【００２９】
そして、上記高熱伝導層７には上記中間層１１および上記外層１２，１２’よりも熱伝導率が高い導電材料を用いる必要がある。本実施形態では、一例として、上記高熱伝導層７に銅（Ｃｕ）を用いるが、特に銅に限定するものではなく、他の熱伝導率が高い導電材料を用いることができる。また、上記レーザー吸収率が高い層８には、上記外層１２’よりもレーザー吸収率が高い材料を用いる。レーザー吸収率が高い材料として、例えば、青紫レーザー吸収率の高い金（Ａｕ）等を用いる。
【００３０】
このように、本発明のプローブ１は、上記高熱伝導層７、上記レーザー吸収率の高い層８およびスリット９を設けることで、プローブ１をプローブカードの電極に接合する際に、上記実装部２にレーザーを照射することで加えられた熱が効率よく上記はんだバンプ６へと伝達され、はんだバンプ６が十分に溶融されてプローブ１を堅固にプローブカード１４へと接合することが可能となる。
【００３１】
本発明のプローブ１の形成方法について説明する。まず初めに、プローブ形成用の基板２２上に、銅（Ｃｕ）からなる犠牲層２３を形成し、犠牲層２３の表面にはＡｕ、Ｃｒ、Ｔｉなどでエッチングストッパー層２４を形成する。上記エッチングストッパー層２４ははんだバンプ６を形成する場所に形成すればよいが、全面に形成してもよい。その後、図４（ａ）に示すように、犠牲層２３上に感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布してレジスト層２５を形成し、プローブ１の外層１２の形状に合わせて所定の箇所に開口２６を設けておく。そして、図４（ｂ）に示すように、電気めっきによりニッケルコバルトを上記開口２６に充填し、１層目となる外層１２を形成する。
【００３２】
その後、図４（ｃ）に示すように、上記レジスト層２５を除去し、上記レジスト層２５を除去して露出した上記犠牲層２３と上記外層１２を覆うように銅からなる犠牲層２７を形成し、図４（ｄ）に示すように、上記外層１２が露出するまで上記犠牲層２７の表面を研磨する。
【００３３】
研磨が終わり上記外層１２が露出した状態となったら、図４（ｅ）に示すように、上記外層１２及び犠牲層２７の上にフォトレジストを塗布してレジスト層２８を形成し、プローブ１の中間層１１の形状に合わせて所定の箇所に開口２６を設ける。この時、高熱伝導層７を形成する場所にはレジスト層２８を残しておき、高熱伝導層７を埋め込むためのスペースが形成されるようにする。図４（ｆ）に示すように、電気めっきによりニッケルコバルトを上記開口２６に充填し、研磨調整が必要であればレジスト層２８と中間層１１を研磨して２層目となる中間層１１を形成する。
【００３４】
中間層を１１形成し終えたら、図４（ｇ）に示すように、上記レジスト層２８を除去し、その後、中間層１１、上記外層１２及び犠牲層２７の上にフォトレジストを塗布してレジスト層２９を形成し、高熱伝導層７を形成するために、上記中間層１１に設けていたスペースに合わせて開口３０を設ける。そして、図４（ｈ）に示すように、電気めっきにより銅（Ｃｕ）を上記開口３０に充填し、上記中間層１１よりも厚くなるように上記高熱伝導層７を形成する
【００３５】
上記高熱伝導層７を形成し終えたら、図５（ａ）に示すように、上記レジスト層２９を除去し、その後、中間層１１、高熱伝導層７及び犠牲層２７の上にフォトレジストを塗布してレジスト層３１を形成し、プローブ１の３層目となる外層１２’の形状に合わせて所定の箇所に開口３２を設ける。図５（ｂ）に示すように、電気めっきによりニッケルコバルトを上記開口３２に充填し、研磨調整が必要であればレジスト層３１と外層１２’を研磨して３層目となる外層１２’を形成する。
【００３６】
その後、図５（ｃ）に示すように、上記レジスト層３１を除去した後、３層目の外層１２’、２層目の中間層１１の一部（突出部５等）及び犠牲層２７の上にフォトレジストを塗布してレジスト層３３を形成し、図５（ｄ）に示すように、上記レジスト層３３に、プローブ１に設けるはんだバンプ６の形状に合わせて所定の箇所に開口３４を設ける。さらに、図５（ｅ）に示すように、犠牲層２７のはんだバンプ６を設ける部分をエッチングを用いて除去し、実装部２の底部１３周辺にはんだバンプ６を形成するためのスペース３５を設ける。そして、上記スペース３５に電気めっきを用いてはんだを充填しはんだバンプ６を形成する。これにより、上記突出部５の両側面および底部１３を取り囲むようにはんだバンプ６が形成される。
【００３７】
その後、図５（ｆ）に示すように、３層目の外層１２’が露出し、上記外層１２’とはんだバンプ６の表面が面一になるまで、上記レジスト層３３とはんだバンプ６の研磨を行う。研磨の後、図５（ｇ）に示すように、レジスト層３３を除去する。そして、最後に、レーザー吸収率が高い層８を形成するために、上記外層１２’、はんだバンプ６及び犠牲層２７の上にフォトレジストを塗布してレジスト層３６を形成し、上記高熱伝導層７と重なる位置に開口３７を設け、図５（ｈ）に示すように、電気めっきにより青紫レーザー吸収率の高い金（Ａｕ）を上記開口３７に充填し、レーザー吸収率が高い層８を上記外層１２’の表面に形成する。レーザー吸収率が高い層８の形成が終了したら、上記レジスト層３６を除去し、犠牲層２３，２７からプローブ1を剥離するとプローブ１の形成が完了する。
【００３８】
ところで、レジスト層を除去する際にはアルカリ性のレジスト剥離液を使用するので、上記プローブ１の一部に溶解が生じる。例えば、上記はんだバンプ６にＳｎＰｂを用いた場合、ＰｂがＳｎに対して優先的に溶解するために、Ｓｎ：Ｐｂ＝６：４を目標としているのに、Ｐｂの比率が大きく低下する現象が生じる。このことを防止するために、めっき槽中のレジスト剥離液に正極となる貴金属電極を挿入し、負極となるプローブ１側には１〜２Ｖ程度の電位差を与えながら犠牲層を剥離すればよい。このような方法を用いることで、Ｐｂの溶解を防止し、上記プローブ１を実装する際のはんだ強度が低下することを防ぐことができる。
【００３９】
上記プローブ１を複数実装したものが本発明のプローブカード１４である。図６に示すように、テスタのポゴピンと接触して接続される外部端子１８と内部配線１９を有するメイン基板２０と、上記メイン基板２０に固定され、上記プローブ１が接合される電極１５が設けられたプローブ基板２１とを備える。
【００４０】
次に、上記プローブ１を上記プローブカード１４に実装する際の上記プローブ１の接合方法を図を用いて説明する。まず初めに、図３（ａ）に示すように、上記プローブ１をプローブカード１４の電極１５の所定の位置に位置決めを行う。位置決めの後、図３（ｂ）に示すように、レーザー装置１７を用いて、上記プローブ１の右側から実装部２の上記レーザー吸収率の高い層８にレーザーを照射する。
【００４１】
すると、レーザー照射によって上記高熱伝導層７に加えられた熱は下方へと伝達されて上記突出部５が加熱され、その結果、上記はんだバンプ６に熱が加えられて上記はんだバンプ６が溶融される。上記はんだバンプ６に十分に熱が加えられて溶融されたらレーザー照射を終了する。そして、溶融されたはんだバンプ６が固まってフィレット１６を形成すると、図３（ｃ）に示すような状態となり、上記プローブ１はプローブカード１４の電極１５に接合される。
【００４２】
このように、本発明のプローブ１ははんだバンプへと効率良く熱を伝えることで、プローブの接合強度を高め、信頼性の高いプローブカードを実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
１      プローブ
２      実装部
３      アーム部
４      先端部
５      突出部
６      はんだバンプ
７      高熱伝導層
８      レーザー吸収率の高い層
９      スリット
１０    支持部
１１    中間層
１２、１２’外層
１３    底部
１４    プローブカード
１５    電極
１６    フィレット
１７    レーザー装置
１８    外部端子
１９    内部配線
２０    メイン基板
２１    プローブ基板
２２    基板
２３、２７    犠牲層
２４    エッチングストッパー層
２５、２８、２９、３１、３３、３６    レジスト層
２６、３０、３２、３４、３７    開口
３５    スペース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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