(57)【要約】【課題】  半導体ウエハー上の集積回路の通電検査のためのプローブカードのプローブピンを構成するコンタクトプローブ構造体を、板状で複数の金属材料の積層構造とするコンタクトプローブ構造体の製造において、コスト低減と生産リードタイムの短縮を可能とし、多品種少量生産ヘの適合性を高める。【解決手段】  主にばね性に寄与する特性を持つ金属Ａから成るパイプと、主に導電性に寄与する特性を持つ金属Ｂからなるワイヤを挿入結合させてクラッドワイヤａを形成し、引き抜き伸線加工を繰り返し、所定の線径まで引き抜き伸線加工したクラッドワイヤｃをロール圧延してリボン状のクラッド板材ｅとし、このロール圧延により得られたリボン状のクラッド板材ｅのダブルオーバーレイ形状の層構成となった中央部を所定のプローブ構造体の形状に切り出す。【選択図】        図３
2006284297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハー上の集積回路の通電検査のためのプローブカードのプローブピンを構成するコンタクトプローブ構造体の製造方法であって、主にばね性に寄与する特性を持つ金属材料と主に導電性に寄与する特性を持つ金属材料とを含む物理的特性の異なる複数の金属材料から成るクラッドワイヤを伸線加工した後、ロール圧延してクラッド板材を形成し、このクラッド板材から所定の形状のコンタクトプローブ構造体を切り出すことを特徴とするコンタクトプローブ構造体の製造方法。
【請求項２】
半導体ウエハー上の集積回路の通電検査のためのプローブカードのプローブピンを構成するコンタクトプローブ構造体の製造方法であって、主にばね性に寄与する特性を持つ金属材料と主に導電性に寄与する特性を持つ金属材料とを含む物理的特性の異なる複数の金属材料のワイヤおよびパイプを同心配置で挿入結合させてクラッドワイヤを形成し、該クラッドワイヤを引き抜き伸線加工した後、ロール圧延して、両側部を除く中央部において中央層を中心とした対称構造の層構成を有するクラッド板材を形成し、このクラッド板材の中央部から所定の形状のコンタクトプローブ構造体を切り出すことを特徴とするコンタクトプローブ構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハー上の集積回路の通電検査のためのプローブカードのプローブピンを構成するコンタクトプローブ構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路を構成する半導体ウエハーからカットされる集積回路チップ（半導体チップ）の電気的特性を検査するための通電検査（ウエハーテスト）には、配線基板に数十本から数千本のプローブピンを配設したプローブカードが使用され、プローブピンの先端を半導体チップの回路網端子に接触接続させて通電測定が行われる。そして、近年、半導体ウエハー上の集積回路（半導体集積回路）は、製造技術の発展に伴って回路網がきわめて微細化している。そのため、プローブカードはウエハー上の電極パッドの狭ピッチ化に対応してピン配列の狭ピッチ化が進み、それに伴い、プローブピンの細径化あるいは薄型化が進んでいる。そして、プローブピンの薄型化を可能とする技術として、単一の材料からなる板材あるいは箔から所定の形状に切り出して形成する技術（例えば、特許文献１、２参照。）や、ＬＩＧＡあるいはフォトリソグラフィにより所定の形状の雌型を作製した後、電鋳により形成する技術（例えば、非特許文献３参照。）が従来から知られている。
【特許文献１】特開２００２−１６４１０４号公報
【特許文献２】特開２００１−９１５３７号公報
【非特許文献１】「住友電工テクニカルレビュー」、第１６４号、ｐ．１０−１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のように、半導体検査用プローブカードのプローブピンは、ウエハー上の電極パッドの狭ピッチ化に対応して狭ピッチ化が進むのに伴い、細径化あるいは薄型化を余儀なくされている。しかしながら、プローブピンの細径化あるいは薄型化に伴う断面積減少は、針圧の低下（ばね弾性の減少）と電気抵抗値の増加を招く。プローブピンを構成するコンタクトプローブ構造体は、所要のばね性と導電性を備えることが要求され、且つそれら両特性のバランスポイントの微妙な設計が要求されるが、従来の板材あるいは箔からの切り出しや電鋳により形成している単一あるいは合金材料から成るプローブピン構造体は、その単一あるいは合金材料の物理的特性によってばね性と導電性が決定されるため、両特性のバランスポイントに対する設計の自由度が極端に限定されたものとなり、ばね性と導電性を両立させ、且つそれら両特性のバランスポイントを細かに設定するということができない。
【０００４】
そこで、本発明者は、主にばね性に寄与する特性を持つ金属材料と主に導電性に寄与する特性を持つ金属材料とを含む物理的特性の異なる複数の金属材料を少なくとも２層以上の層構成で積層して成る板材を素材とし、この板材から所定の形状に切り出してコンタクトプローブ構造体を形成することを考えた。
【０００５】
その場合、主にばね性に寄与する特性を持つ金属材料と主に導電性に寄与する特性を持つ金属材料とを少なくとも２層以上の層構成で複合化したクラッド板材を素材として使用でき、この板材から、プレス加工、ワイヤ放電加工、あるいはレーザー加工などにより所定のスプリング要素を持つ形状を切り出すことにより、針圧と導電性を所定のバランスで持ち合わせたコンタクトプローブ構造体を形成することができる。
【０００６】
すなわち、このコンタクトプローブ構造体は、主にばね性に寄与する特性を持つ金属材料と主に導電性に寄与する特性を持つ金属材料とが層構成を成すことにより、単一の金属材料では成し得ないばね性と導電性の両立が可能となる。そして、２種以上の金属から成る板材における各金属の厚みの比率を適切に定めることにより、ばね性と導電性のバランスポイントを細かに設定できる。また、金属材料の組み合わせを適切に選定することで、電気接点部分(ピン先)の耐摩耗性を高めることができる。
【０００７】
ところが、このようにクラッド板材からコンタクトプローブ構造体を製造する場合に、市販のオーバーレイ形状の層構成を持つリボン状のクラッド板材を素材とし、この材料から所定の形状に切り出す方法で製造しようとすると、市販のクラッド板材は、コンタクトプローブ構造体のような特殊な用途を想定したものではないため、コンタクトプローブ構造体の素材としての所望の層構成を有する材料を入手しそれを所望の厚み寸法に圧延加工するためのリードタイムが大きくなり、しかも、購入するクラッド板材そのものが高価であって、これらが、多品種少量生産が求められるコンタクトプローブ構造体の製造におけるマイナス要因となる。
【０００８】
本発明は、半導体ウエハー上の集積回路の通電検査のためのプローブカードのプローブピンを構成するコンタクトプローブ構造体を、板状で複数の金属材料の積層構造とするコンタクトプローブ構造体の製造において、コスト低減と生産リードタイムの短縮を可能とし、多品種少量生産ヘの適合性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、半導体ウエハー上の集積回路の通電検査のためのプローブカードのプローブピンを構成するコンタクトプローブ構造体を、板状で複数の金属材料の積層構造とするコンタクトプローブ構造体の製造において、製造しようとするコンタクトプローブ構造体が、好適には層構成が奇数層で、かつ中央層を中心とした対称構造であることから、製造しようとするコンタクトプローブ構造体の層構成を、中央層を中心とした対称構造に限定し、そうした対称構造の層構成を有するコンタクトプローブ構造体の製造におけるコスト低減と生産リードタイムの短縮を、クラッドワイヤを利用することにより実現するものである。
【００１０】
すなわち、本発明のコンタクトプローブ構造体の製造方法は、主にばね性に寄与する特性を持つ金属材料と主に導電性に寄与する特性を持つ金属材料とを含む物理的特性の異なる複数の金属材料を選定し、最終的に所望の層構成のクラッド板材を得るべく、こられの金属材料からなる、径と肉厚を適切に設計したワイヤおよびパイプを同心配置で挿入結合させてクラッドワイヤを形成し、そのクラッドワイヤを引き抜き伸線加工した後、ロール圧延し、その引き抜き伸線加工およびロール圧延加工の工程中に、必要に応じて焼鈍の工程を挟むことにより、例えば両側部を除く中央部において中央層を中心とした対称構造の層構成を有するクラッド板材を形成し、このクラッド板材から、例えば両側部を除く中央部において中央層を中心とした対称構造の層構成を有するクラッド板材の中央部から、精密打ち抜きプレス加工、レーザー切断加工、あるいはワイヤ放電加工などにより、所定の形状のコンタクトプローブ構造体を切り出す。
【００１１】
この方法で製造したコンタクトプローブ構造体は、板状で複数の金属材料の積層構造であり、それら複数の金属材料の層構成が３層以上の奇数層で、中央層を中心とした対称構造のものとなる。
【００１２】
この場合、クラッドワイヤの素材となるワイヤおよびパイプは、一般に流通している規格品をそのまま利用でき、入手容易で、かつ低コストである。また、それらワイヤおよびパイプからクラッドワイヤを形成し、それを引き抜き伸線加工およびロール圧延して所望の層構成を有するクラッド板材を形成するプロセスは比較的簡易であり、生産リードタイムの短縮が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明によれば、半導体ウエハー上の集積回路の通電検査のためのプローブカードのプローブピンを構成するコンタクトプローブ構造体を、板状で複数の金属材料の積層構造とするコンタクトプローブ構造体の製造において、一般に流通している材料を素材とするクラッドワイヤを利用し、このクラッドワイヤから比較的簡易なプロセスでクラッド板材を形成し、該クラッド板材から切り出す方法でコンタクトプローブ構造体を製造することができ、そのため、コンタクトプローブ構造体の製造におけるコスト低減と生産リードタイムの短縮を実現することができ、多品種少量生産ヘの適合性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１〜３は本発明の実施の形態の一例を示している。図１は本発明の実施の形態の一例に係るコンタクトプローブ構造体の正面図（ａ）および側面図（ｂ）、図２は同コンタクトプローブ構造体の製造プロセスのフローを示す説明図、図３は同コンタクトプローブ構造体の製造プロセスにおけるクラッド材の断面形状の変化を示す説明図である。
【００１５】
図１において、１は半導体ウエハー上の集積回路の通電検査のためのプローブカードのプローブピンを構成するコンタクトプローブ構造体（以下、プローブ構造体という。）である。
【００１６】
このプローブ構造体１は、主にばね性に寄与する特性を持つ金属Ａと、主に導電性に寄与する特性を持つ金属Ｂとからなり、主に導電性に寄与する特性を持つ金属Ｂの層(中央層)を挟んで、両側に主にばね性に寄与する特性を持つ金属Ａの層を有する３層で中央層を中心とした対称構造の層構成を成し、一端（先端）に半導体ウエハー上の回路網端子に接触接続させる電極接続部１ａを有し、他端(基端)にプローブカードの配線基板２に接続固定される基端接続部１ｂを有し、中間に弾性変形可能な曲折したばね部１ｃを有する垂直針型のプローブピンを構成する。なお、このプローブ構造体は、垂直針型の他、カンチレバー型その他のプローブピンを構成するものであってよい。
【００１７】
外側の２層を構成する主にばね性に寄与する特性を持つ金属Ａは、例えばステンレス鋼である。また、中間の主に導電性に寄与する特性を持つ金属Ｂは、例えば金合金、ニッケルあるいはニッケル合金等である。
【００１８】
このコンタクトプローブ構造体１の製造プロセスの概略は図２に示すとおりである。
【００１９】
まず、金属Ａから成るパイプと、金属Ｂからなるワイヤの表面を各々洗浄する（ステップＳ１、Ｓ２）。
【００２０】
その後、金属Ａから成るパイプの内側に金属Ｂからなるワイヤを挿入して結合せしめ、図３にａで示すような断面円形で金属Ａと金属Ｂが同心配置で結合されて成るクラッドワイヤを形成する（ステップＳ３）。
【００２１】
そして、そのクラッドワイヤａを引き抜き伸線加工して、図３にｂで示すような線径の小さいクラッドワイヤとし（ステップＳ４）、途中、必要に応じて焼鈍を行い（ステップＳ５）、引き抜き伸線加工を繰り返して、図３にｃで示すような所定の線径のクラッドワイヤとする（ステップＳ６）。この過程で、金属Ａと金属Ｂの境界面では伸線における強変形による転位と焼鈍における加熱によって拡散が促され、強固な結合面が形成される。
【００２２】
そして、この所定の線径まで引き抜き伸線加工したクラッドワイヤｃをロール圧延して、図３にｄで示すような偏平なクラッドワイヤとし（ステップＳ７）、途中、必要に応じて焼鈍を行い（ステップＳ８）、図３にｅで示すような所定の厚さのリボン状のクラッド板材を得る。こうしてロール圧延により得られたリボン状のクラッド板材ｅは、両側部を除いた中央部でダブルオーバーレイ形状の層構成となる。また、このロール圧延および焼鈍によって金属結合面は一層強固なものとなる。
【００２３】
そして、このロール圧延により得られたリボン状のクラッド板材ｅのダブルオーバーレイ形状の層構成となった中央部を、精密打ち抜きプレス加工、レーザー切断加工、あるいはワイヤ放電加工などにより所定のプローブ構造体の形状に切り出す（ステップＳ１０）。
【００２４】
こうして例えば図１に示すような垂直針型のプローブピンを構成するプローブ構造体１が得られる。そして、必要に応じ、プローブ構造体１の表面全体あるいは一部にメッキ(金メッキなど)、絶縁コーティング等が施される。
【００２５】
なお、プローブ構造体は、設計目標値である構造体寸法、針圧および電気抵抗値を総合的に考慮して、使用する金属材料および層構成（層の配列および各層の厚み）が決定される。金属材料の選定に際しては、クラッドが可能な金属の組み合わせであることが不可欠な条件となるが、プローブ構造体が使用される温度において金属の熱膨張係数の違いに起因して構造体に大きな応力あるいは歪みを生じさせないことも考慮する必要がある。
【００２６】
層構成が３層以外の奇数層のプローブ構造体の場合も、同様の方法で製造することができる。そして、それらはいずれも、中央層を中心とした対称構造のものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態の一例に係るコンタクトプローブ構造体の正面図（ａ）および側面図（ｂ）である。
【図２】本発明の実施の形態の一例に係るコンタクトプローブ構造体の製造プロセスのフローを示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例に係るコンタクトプローブ構造体の製造プロセスにおけるクラッド材の断面形状の変化を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  コンタクトプローブ構造体（プローブ構造体）
１ａ  電極接触部
１ｂ  基板接続部
１ｃ  ばね部
２  配線基板
Ａ  主にばね性に寄与する特性を持つ金属
Ｂ  主に導電性に寄与する特性を持つ金属
ａ、ｂ、ｃ、ｄ  クラッドワイヤ
ｅ  クラッド板材
【図１】
2006284297.tif 000003
【図２】
2006284297.tif 000004
【図３】
2006284297.tif 000005