(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックまたはガラスからなる基板から多数の接触針が片持ち梁形式で突出して設けられた構造のプローブであって、
該接触針の過大なたわみを防止する保護板が、該接触針を支持している基板上に、該接触針から離間して設けられ、
該接触針が、個々に独立した針状のものであって、個々の針全体が金属から構成されていることを特徴とするプローブ。
【請求項２】
保護板が、接触針を支持している基板の一部が延長して形成されてなるものであることを特徴とする請求項１記載のプローブ。
【請求項３】
保護板先端の基板からの距離が、接触針の突出長さより長いことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のプローブ。
【請求項４】
接触針がたわんで保護板に接触した時点での針の変形歪みが針の材料の弾性限界応力時の歪み以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプローブ。
【請求項５】
保護板の先端部位を導電性とし、この先端部位と接触針との接触を電気的に検出する回路を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のプローブ。
【請求項６】
セラミックまたはガラスからなる基板上に凹部を形成し、この凹部に犠牲層を充填し、この基板上に、前記犠牲層上から基板上に延びる多数の金属からなる接触針を形成し、次いで、犠牲層を除去し、不要部分を除去して保護板を形成することを特徴とするプローブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路装置その他の電気部品の導通検査などに用いられる接触針が片持ち梁形式で突出した構造のプローブおよびその製造方法に関し、詳しくは、その接触針の破損、変形を防止可能な上記プローブおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のプローブとしては、特開平８−１５３１８号公報、特開平６−２１３９２９号公報や特開平６−２４９８７９号公報等に開示されたものが知られている。これらはいずれも、接触針が基板の端部から突出しただけの形状のものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種のプローブでは検査作業時の操作ミスや、被検査物の変形、例えばそりなどがあって、接触針を過度に被検査物に押し当てると、図１３、図１４に示すように、接触針が過大度にたわんで、弾性限界応力を越えた力がかかると接触針が塑性変形してしまうし、破断応力以上の力がかかると接触針は折損してしまう。
よって、本発明の課題は、接触針に、万一、過度の変形が加えられるような力がかかっても、接触針が折損したり、塑性変形したりしないような片持ち梁形式のプローブおよびその製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨は、セラミックまたはガラスからなる基板から多数の接触針が片持ち梁形式で突出した構造のプローブであって、接触針の過大なたわみを防止する保護板が、接触針を支持している基板上に、接触針から離間して設けられ、該接触針は、個々に独立した針状のものであって、個々の針全体が金属から構成されているプローブにあり、さらに基板上に凹部を形成し、この凹部に犠牲層を充填し、この基板上に、前記犠牲層上から基板上に延びる多数の接触針を形成し、次いで、犠牲層を除去し、不要部を除去するプローブの製造方法にある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１ないし図３は本発明のプローブの第１の例を示す図である。
図１に示すように、基板１の表面上に多数の接触針２が互いに並列に配設され、接触針２の一端が基板１から片持ち梁形式で突出した構造となっている。接触針２は、個々に独立した針状のものであって、個々の針全体が金属から構成されている。
図２に示すように、基板１の裏面側には保護板３が接触針２と平行に設けられており、保護板３は、接触針２と、Ｄの間隔を保って離間し、保護板３の先端は接触針２の先端より先まで出ている。
保護板３を別途基板１の裏面に張り付けて上記の構造にしてもよいが、図２では基板１の裏面が延長して保護板３を形成している例を示す。
基板１としては、ガラス板またはセラミック板が用いられる。
保護板３を基板１とは別個に設ける場合は保護板としても上記のような板のいずれをも用いることができる。
このようなプローブの接触針２を被検査物４に押し当てた状態を図３に示す。プローブが上記のような構造であれば、接触針２が万一過大な力で被検査物４に押し当てられて、たわんでも、接触針２が保護板３にあたった後は保護板３で支えられ、接触針２はそれ以上曲がることはない。
【０００６】
図４には、本発明の他の例を示す。この例では保護板３の基板１に近い部分の中央部に窓５を開けて、プローブを押し当てたときの状況を観察できるようになっている。
図５には、保護板３の先端に突起を設け、接触針が被検査物に押し当てられる前、あるいは過度にたわむ前に保護板先端の突起が被検査物に接触するようにした例である。
図６には、保護板３の接触針側の面に接触針２がたわんで保護板３にあたるときに接触針２が形成する形状に沿った窪み６が形成され、接触針２が１点ではなく、面で保護板３に接触するようにした例が示されている。
図７には、接触針２の長さが保護板３の長さよりも長く、接触針の先端が保護板先端より先に出ている例が示されている。
【０００７】
上記いずれの例でも、接触針２がたわんで保護板３に接触した時点での針の変形歪みが針の材料の破断限界応力時の歪み以下であり、かつ、弾性限界応力時の歪み以下であるようにすれば、万一、接触針２に過大な力がかかったときでも従来例のように折損したり塑性変形したりすることはない。これは、保護板３と接触針２の離間距離Ｄを適切に設定することにより達成できる。
破断応力と降伏応力（弾性変形限界応力）とを比較すると、通常、降伏応力≦破断応力なので、接触針が折損も塑性変形もしないという条件での最大変位は、降伏応力がかかったときの変位に相当することになる。
従って、片持ち梁の最大変位をＨ、梁の長さをＬ、梁のヤング率をＥ、厚みをｔ、降伏応力をσとしたとき、梁が許される最大変位（許容最大変位）は
Ｈ＝（２／３）・σ・Ｌ2／（Ｅｔ）
で表される。
梁のヤング率、降伏応力は素材により異なるので、接触針を構成する素材、接触針の形状に合わせて上記のＨを求め、接触針と保護板の離間距離ＤをそのＨ以下になるように設定すればよい。
【０００８】
ちなみに、いくつかの接触針における上記Ｄの許容範囲の例を示す。
0003651405.tif 000002
【０００９】
また、本発明のプローブとしては、図８、図９に示すように、少なくとも保護板の接触針側の表面に電極７を配し、接触針が保護板に接触したときにはこの電極に接触して回路が形成され、その回路上に導通検出装置を設けて接触針２と保護板３の接触を検出可能としたプローブであってもよい。
図８の状態では回路を形成せず、図９のように、接触針２がたわんで保護板上の電極７に接触したときに回路が形成される。
この導通検出装置は、接触針２と保護板上の電極７が接触したときにのみ回路が形成され、その回路が形成したことを判別できるものであればどのようなものも用いることができ、例えば、電圧計や電流計を用いることができる。
保護板に設けた電極からの信号の取り出しは電極の接触針側の面からでもよく、側部からであってもよい。また電極を設けた部分の保護板に貫通孔を設け、その貫通孔に金属などを充填することにより導通孔とし、その導通孔を経由して保護板裏面から取り出してもよい。
【００１０】
電極７は接触針２がたわんで保護板３に接触する部分にあればよいが、保護板３の接触針側全面にあってもよい。また、図１０（ａ）に示すように、接触針側の保護板３および基板１の双方の全面に設けられていてもよい。また、保護板３自体が導電性のものであってもよく、保護板３と基板１が一体化されていて、それが導電性のものであってもよい。基板まで電極が設けられている場合や、基板が導電性のものである場合は、この電極あるいは導電性基板と接触針の間に絶縁層９を設けて、この部分では導通しないようにする。
なお、図１０（ａ）の例では、基板と保護板との間が斜面となっている例であり、このような形状は、電極を設けた場合のみに限られず、本発明のいずれのプローブの場合にもこの形状を採用することができる。
また、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、保護板が基板側から保護板先端に向けて厚みが薄くなって斜面を形成して、その分、接触針から離れる形状になっていてもよい。その斜面のスタートが、（ｂ）のように接触針と接触する位置から始まっていてもよく、（ｃ）のように基板厚み方向中間から始まっていてもよい。
【００１１】
本発明のプローブは保護板を設けているため、接触針が過度にたわむことがなく、従って、折損や塑性変形する心配もない。とくに、保護板の先端が接触針の先端より先に出ているものは、接触針を確実に保護できる効果もある。接触針の先端が保護板先端より出ているものは、接触針の変位を大きくとることが可能となる。また、保護板に電極を設けたものは接触針の保護板への接触を電気的に検知できるので、それ以上強く被検査物に接触針を抑える必要がないことがわかり、接触針や被検査物を傷めることが少なくなるという特徴を有する。
【００１２】
次に、本発明のプローブの製造方法につき説明する。基板１の一方の端を所定の深さ、幅で切り欠き、凹部１０を形成する。この凹部は、基板の途中から始まり、基板の端まで凹部が続いた状態の形状とし、図１〜図１０に見られるように種々の形状をとりうるものである。この凹部１０の深さは前記のＤ、すなわち接触針として形成される梁の素材及び形状に応じた許容最大変位Ｈより小さい値とする。保護板の接触針側の面に電極を設ける場合は、切り欠き幅から電極の厚さを引いた値がＤであればよい。この切り欠きは、基板の材質に応じて、レーザー加工、サンドブラスト、切削加工や、エッチング、ミリングなどを適宜採用すればよい。
【００１３】
次いでこうして設けた凹部１０に下記に示すような材料を充填して犠牲層１１を形成する。犠牲層１１に基板表面よりくぼんだ部分が存在しないように犠牲層１１が基板１より盛り上がり気味になるように犠牲層１１を形成する。充填後の状態を図１１に示す。
犠牲層１１を形成する材料としては銅、クロムなどの金属、アルミナ、あるいは鉛、錫、インジウム等の低融点金属、ポリエステル樹脂などの溶剤可溶性あるいは分解性樹脂などを用いることができる。
次いで犠牲層を設けた表面全体を研磨して、表面全体が平坦になるようにし、かつ、犠牲層１１が凹部１０にのみ残り、その他の部分は基板１が露出しているようにする。
【００１４】
次いで、この犠牲層１１と基板１からなる表面全面に金属をスパッタして、メッキ下地層１２を形成する。メッキ下地層を形成する金属としては、クロム、銅、ニッケル等の金属、これら同士の合金、あるいはこれらとコバルト、鉄、タングステンなどの金属との合金等を例示できる。
このメッキ層の上に、形成される多数の接触針が互いに並列になるように配設され、かつ、それぞれの接触針が基板１と犠牲層にまたがって延在するようなパターンを形成するよう、レジストを用いて不要部分を覆い、接触針を形成する金属を電気メッキする。この金属としてはＮｉ、Ｎｉ−Ｗ、Ｎｉ−Ｆｅ等の金属であり、メッキ下地層に親和性を有し、接触針として適した硬度、剛性、弾性を有するものが用いられる。メッキの厚みとしては１０〜８０μｍ程度とすることが好ましい。
【００１５】
次いでレジストを溶解あるいはアッシングして除去し、露出しているメッキ下地層を例えばミリングにより除去する。こうして基板１と犠牲層１１にまたがって延在している接触針２を有し、裏面側の基板が延長して保護板３を形成している基板が得られる。この状態を図１２に示す。
この不要部分（図１２における破線部分）及び犠牲層１１を除去することにより本発明のプローブを得ることができる。
不要部分の除去は、レーザー加工、切断、研磨、エッチングなどを採用することができる。
犠牲層の除去は、銅やクロムなどの金属の場合はエッチング、低融点金属の場合は溶融除去、有機物の場合は溶解や加水分解、アッシング等で除去することができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明のプローブは保護板を設けているため、接触針が過度にたわむことがなく、従って、接触針が折損や塑性変形する心配もない。また、保護板に電極を設けたものは接触針の保護板への接触を電気的に検知できるので、それ以上強く被検査物に接触針を抑える必要がないことがわかり、接触針や被検査物を傷めることが少なくなるという特徴を有する。
本発明のプローブの製造方法によれば、容易に本発明のプローブを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のプローブの一例を示す斜視図である。
【図２】  本発明のプローブの一例を示す断面図である。
【図３】  プローブを被検査物に押しつけた状態を示す断面図である。
【図４】  本発明のプローブの他の例を示す断面図である。
【図５】  本発明のプローブの他の例を示す断面図である。
【図６】  本発明のプローブの他の例を示す断面図である。
【図７】  本発明のプローブの他の例を示す断面図である。
【図８】  本発明のプローブの他の例を示す断面図である。
【図９】  プローブを被検査物に押しつけた状態を示す断面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれも本発明のプローブの他の例を示す断面図である。
【図１１】  凹部に犠牲層を形成する材料を充填した状態を示す断面図である。
【図１２】  基板上から犠牲層上にかけて接触針を形成した状態を示す図である。
【図１３】  接触針が片持ち梁形式で突出した構造のプローブの従来例を示す断面図である。
【図１４】  接触針が片持ち梁形式で突出した構造のプローブの従来例を示す断面図であり、破断応力以上の力がかかって、接触針が折損した状態を示す。
【符号の説明】
１：基板、  ２：接触針、  ３：保護板、  ４：被検査物、  ５：窓、
６：窪み、  ７：電極、  ９：絶縁層、  １０：凹部、１１：犠牲層、
１２：メッキ下地層、  １３：保護板先端
【図１】
0003651405.tif 000003
【図２】
0003651405.tif 000004
【図３】
0003651405.tif 000005
【図４】
0003651405.tif 000006
【図５】
0003651405.tif 000007
【図６】
0003651405.tif 000008
【図７】
0003651405.tif 000009
【図８】
0003651405.tif 000010
【図９】
0003651405.tif 000011
【図１０】
0003651405.tif 000012
【図１１】
0003651405.tif 000013
【図１２】
0003651405.tif 000014
【図１３】
0003651405.tif 000015
【図１４】
0003651405.tif 000016