(57)【要約】【課題】  狭ピッチでの実装が可能なコンタクトプローブを提供する。また、コンタクトプローブとの接合強度が大きく、耐熱性に優れ、長寿命のプローブカードを提供する。【解決手段】  本発明のプローブカードは、電気回路の電気的特性の測定に使用し、電気回路の電極に接触するコンタクトプローブと、コンタクトプローブを取り付けるための電極パッドとを備え、コンタクトプローブと電極パッドとが直接接合されていることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路の電気的特性の測定に使用するプローブカードであって、電気回路の電極に接触するコンタクトプローブと、コンタクトプローブを取り付けるための電極パッドとを備え、コンタクトプローブと電極パッドとが直接接合されていることを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
コンタクトプローブと電極パッドとが抵抗溶接法により直接接合されたことを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項３】
前記コンタクトプローブは、電気回路の電極と直接接触する接触部と、接触部に接続して電気回路の電極と接触するときに弾性変形するバネ部と、バネ部に接続して接触部およびバネ部を支持する支持部とを備え、支持部が抵抗溶接をするための通電部分を有することを特徴とする請求項２に記載のプローブカード。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のプローブカードの製造方法であって、コンタクトプローブと電極パッドとを直接接合することを特徴とするプローブカードの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のプローブカードに使用するコンタクトプローブであって、電極パッドと直接接合していることを特徴とするコンタクトプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路の電気的な諸特性の測定に使用するプローブカード、その製造方法およびプローブカードに使用するコンタクトプローブに関する。さらに詳細には、コンタクトプローブの接合強度が大きく、耐熱性および耐薬品性にも優れたプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップおよび液晶表示装置などの電気回路の測定には、コンタクトプローブが使用され、半導体チップなどの小型化に伴ない、電気回路上の電極パッドが小型化し、狭ピッチ化しているため、使用するコンタクトプローブも小型化および微細化が求められている。こうした要請に応えるため、リソグラフィおよび電鋳により製造するコンタクトプローブが提案されている。
【０００３】
リソグラフィおよび電鋳により製造するコンタクトプローブは、たとえば、図５に示すように、電気回路の電極などの被測定面５０に直接接触する接触部５１と、接触部５１に接続して、電気回路の被測定面５０に接触するときに弾性変形するバネ部５２と、バネ部５２に接続して、接触部５１とバネ部５２を支持するための支持部５３とを備える。このような構造を有するコンタクトプローブを電気回路の被測定面５０に矢印の方向に押し当てて、電気的な諸特性の測定を行なう。
【０００４】
コンタクトプローブは、図４（ａ）に示すように、プローブカードの配線基板４１上の電極パッド４２に接合され、コンタクトプローブ４３は配線基板４１に電気的に接続される（特許文献１参照）。コンタクトプローブ４３は、測定しようとする電気回路の電極パッド（図示していない。）に合わせて配置しており、電極パッド４２とコンタクトプローブ４３を介して、測定しようとする電気回路から情報を受け取り、諸特性を測定することができる。図４（ｂ）に示すように、コンタクトプローブ４３は、ハンダ４４を介して電極パッド４２に接合するため、確実に接合することができるとある。
【０００５】
コンタクトプローブの配線基板への接合方法には、レーザ加熱を利用する方法がある（特許文献２参照）。この方法は、図４（ｃ）に示すように、レーザ発光部４５からのレーザを熱源として、電極パッド４２上のハンダ４４を熔融し、コンタクトプローブ４３を電極パッド４２に溶着する。また、コンタクトプローブを修復するときは、不良と判断されたコンタクトプローブにのみレーザを照射してハンダを溶融し、取り外して、新しいコンタクトプローブをレーザにより再溶着する。所定の箇所のみを熔融できるため、隣接するコンタクトプローブに影響を与えることなく、所定のコンタクトプローブのみを修復することができるとある。
【０００６】
また、ハンダ付け用台座を形成したコンタクトプローブが知られている（特許文献３参照）。まず、プローブカードにおける配線基板上にある電極パッドに、マスクを介してハンダペーストを塗布する。つぎに、コンタクトプローブのハンダ付け用台座をハンダペースト上に配置し、ハンダを加熱溶融して、コンタクトプローブを接合する。このプローブカードは、検査対象である電気回路の電極の高さのばらつきを吸収し、安定した接触が得られ、信号の高速伝送が可能であるとある。
【特許文献１】特開２００２−５９６０号公報
【特許文献２】特開２００２−３１６５２号公報
【特許文献３】特開２００２−１６４１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、コンタクトプローブをハンダ付けしたプローブカードでは、ハンダの塗布および熔融の際にハンダが流れるため、コンタクトプローブの狭ピッチ化に限界がある。また、流動するハンダが固着する際の応力制御が難しいために、特に、長いコンタクトプローブにおいては、わずかな傾斜により、先端に大きな位置ズレが生じるため、コンタクトプローブの位置精度が劣るという欠点がある。さらに、コンタクトプローブをハンダ付けした部分は、コンタクトプローブの材料とハンダ材料とが合金化しているため、ハンダ付けした接合部分の強度が小さく、耐熱温度が低い。一方、鉛ハンダは環境負荷が大きく、鉛フリーハンダは接合強度が小さく、耐熱性などの性能が劣る。
【０００８】
本発明の課題は、狭ピッチでの実装が可能なコンタクトプローブを提供することにある。また、コンタクトプローブとの接合強度が大きく、耐熱性に優れ、長寿命のプローブカードおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のプローブカードは、電気回路の電気的特性の測定に使用し、電気回路の電極に接触するコンタクトプローブと、コンタクトプローブを取り付けるための電極パッドとを備え、コンタクトプローブと電極パッドとが直接接合されていることを特徴とする。コンタクトプローブと電極パッドは抵抗溶接法により直接接合することができる。このコンタクトプローブは、電気回路の電極と直接接触する接触部と、接触部に接続して電気回路の電極と接触するときに弾性変形するバネ部と、バネ部に接続して接触部およびバネ部を支持する支持部とを備え、支持部が抵抗溶接をするための通電部分を有する態様が好ましい。
【００１０】
本発明のプローブカードの製造方法は、コンタクトプローブと電極パッドとを直接接合することを特徴とする。また、本発明のコンタクトプローブは、かかる方法により製造されたプローブカードに使用し、電極パッドと直接接合していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、位置精度が良好で、狭ピッチ化が可能なコンタクトプローブを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のプローブカードは、測定対象である電気回路の電極に接触するコンタクトプローブと、コンタクトプローブを取り付けるための電極パッドとを備え、コンタクトプローブと電極パッドとが直接接合されていることを特徴とする。コンタクトプローブを電極パッドに直接接合すると、ハンダを介して間接的に接合する場合に比べて、熔融したハンダの流れを考慮する必要がないため、コンタクトプローブの狭ピッチ化を図ることができる。また、ハンダ付けに比べて、接合部の機械的強度が大きい。さらに、耐熱性および耐薬品性を高くすることができるため、洗浄が容易になり、プローブカードの寿命を延ばすことができる。さらに、ハンダのような中間層を介さないため、中間層の変形および応力による位置ズレがなく、長いコンタクトプローブであっても先端部の位置精度が高くなる。
【００１３】
コンタクトプローブと電極パッドとは、図１に示すように、抵抗溶接法により直接接合してプローブカードを製造することができる。まず、図１（ａ）に示すように、プローブカードの配線基板１に形成した電極パッド２上に、コンタクトプローブ３をセットする。つぎに、コンタクトプローブ３を抵抗溶接ヘッド４で挟み、コンタクトプローブ３を電極パッド２に押し当てながら、抵抗溶接ヘッド４と電極パッド２との間に電圧を印加する。図１（ｂ）は、電圧を印加する状態の側面図であり、図１（ｃ）は、正面図である。コンタクトプローブ３と電極パッド２との間に電圧を印加すると、コンタクトプローブ３と電極パッド２の接触部分の電気抵抗によりジュール熱が発生し、接触部分が融解するので金属同士を溶接することができる。
【００１４】
コンタクトプローブ３は、電気回路の電極（図示していない。）と直接接触する接触部３ａと、接触部３ａに接続して電気回路の電極と接触するときに弾性変形するバネ部３ｂと、バネ部３ｂに接続して接触部３ａおよびバネ部３ｂを支持する支持部３ｃとを備え、支持部３ｃが抵抗溶接をするための通電部分を有する態様が好ましい。通電部分は、抵抗溶接ヘッド４により把持する部分であり、コンタクトプローブ３に、このような掴みしろを形成することにより、抵抗溶接が容易になり、スループットが上がる。また、通電部分をコンタクトプローブ３の支持部３ｃとすることにより、抵抗溶接のエネルギのバネ部３ｂへの伝導を回避することができる。抵抗溶接時には大電流を流すため、バネ部３ｂに電流が流れる態様では、バネ部３ｂの機械特性が劣化する虞がある。
【００１５】
抵抗溶接の条件は、コンタクトプローブおよび電極パッドの大きさまたは材質などにより異なるが、一般的に印加する電流は、所望の発熱量を得る点で、１Ａ以上が好ましく、３０Ａ以上がより好ましい。一方、接触部における過熱を避け、抵抗溶接のエネルギがコンタクトプローブのバネ部へ伝導するのを回避する点で１０００Ａ以下が好ましく、５００Ａ以下がより好ましい。また、同様に、所望の発熱量を確保する点から、電流を流す時間は０．０１ｍｓ以上が好ましく、０．５ｍｓ以上がより好ましい。一方、コンタクトプローブのバネ部を過熱から保護するため１００ｍｓ以下が好ましく、１０ｍｓ以下がより好ましい。また、コンタクトプローブの電極パッドへの押し付け圧は、溶接する金属同士を十分に接触させる点で、１ＭＰａ以上が好ましく、５０ＭＰａ以上がより好ましい。一方、電極パッドおよびコンタクトプローブの損傷を防止するため、１ＧＰａ以下が好ましく、３００ＭＰａ以下がより好ましい。
【００１６】
抵抗溶接は種々の態様が可能であり、図１に示す例では、配線基板１上に電極パッド２からの配線５を付してあり、抵抗溶接時には配線５に電圧を印加する。図２（ａ）に示す例では、プローブカードの配線基板２１に貫通電極２５を形成し、貫通電極２５と抵抗溶接ヘッド２４に電圧を印加する。図２（ｂ）に示す例では、電極パッド２２に直接配線し、抵抗溶接ヘッド２４との間で電圧を印加する。
【００１７】
実施例１
まず、図３（ａ）に示すように、導電性基板３１上に樹脂層３２を形成した。導電性基板としては、ステンレス鋼からなる基板を用いた。樹脂層を形成する材料は、アクリル樹脂を用い、樹脂層の厚さは６０μｍとした。
【００１８】
つぎに、樹脂層３２上にマスク３３を配置し、マスク３３を介してＸ線３４を照射した。マスク３３は、複数のコンタクトプローブのパターンに合わせて形成した吸収層３３ａを有するものを使用した。透光性基材３３ｂは窒化シリコンからなり、吸収層３３ａは窒化タングステンからなるものを用いた。
【００１９】
Ｘ線３４の照射後、メチルイソブチルケトンにより現像し、Ｘ線３４により変質した部分３２ａを除去すると、図３（ｂ）に示すような樹脂層３２ｂからなる樹脂型が得られた。つぎに、電鋳を行ない、樹脂型の空孔部に金属材料層３５を堆積した（図３（ｃ））。電鋳とは、スルファミン酸ニッケルなどの金属イオン溶液を用いて、導電性基板上に金属材料からなる層を形成することをいう。導電性基板から給電して電鋳を行なうことにより、樹脂型に金属材料層を堆積することができ、堆積した金属材料層からコンタクトプローブを得ることができる。本実施例では金属材料としてニッケルを用いた。
【００２０】
電鋳後、研磨して表面の凹凸を除去するとともに、コンタクトプローブの厚さを５０μｍに整え（図３（ｄ））、プラズマアッシングにより樹脂型を除去した後（図３（ｅ））、ＫＯＨ水溶液によりウェットエッチングし、導電性基板３１を除去して、図３（ｆ）に示すような、コンタクトプローブを得た。
【００２１】
得られたコンタクトプローブを図１（ａ）に示す。このコンタクトプローブ３は、検査対象である電気回路の電極（図示していない。）と直接接触する接触部３ａと、接触部３ａに接続して電気回路の電極と接触するときに弾性変形するバネ部３ｂと、バネ部３ｂに接続して接触部３ａおよびバネ部３ｂを支持する支持部３ｃとを備え、支持部３ｃが抵抗溶接をするための通電部分を有するものであった。
【００２２】
このコンタクトプローブ３を、図１（ａ）に示すように、プローブカードの配線基板１に形成した電極パッド２上にセットした。つぎに、コンタクトプローブ３の支持部３ｃにある通電部分を抵抗溶接ヘッド４で挟み、コンタクトプローブ３を電極パッド２に押し当てながら、抵抗溶接ヘッド４と電極パッド２との間に電圧を印加した。図１（ｂ）は、電圧を印加したときの側面図であり、図１（ｃ）は、その正面図である。抵抗溶接の条件は、通電量１００Ａ、通電時間１ｍｓとし、コンタクトプローブの電極パッドへの押し付け圧は、１００ＭＰａとした。その結果、コンタクトプローブと電極パッドとが直接接合し、本発明のプローブカードが得られた。
【００２３】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
接合強度、耐熱性および耐薬品性に優れた長寿命のプローブカードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】コンタクトプローブと電極パッドを抵抗溶接法により直接接合する本発明のプローブカードの製造方法を示す工程図である。
【図２】本発明の製造方法における抵抗溶接法の態様を示す概念図である。
【図３】本発明のコンタクトプローブの製造方法を示す工程図である。
【図４】コンタクトプローブと電極パッドを接合する従来のプローブカードの製造方法を示す説明図である。
【図５】従来のコンタクトプローブの構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
１，２１  配線基板、２，２２  電極パッド、３  コンタクトプローブ、３ａ  接触部、３ｂ  バネ部、３ｃ  支持部、４，２４  抵抗溶接ヘッド。
【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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