(57)【要約】【目的】  本発明の目的は、隣り合う電極間の微細な高さのバラツキを吸収でき、これにより測定対象の電極と安定した電気的導通を図ることができるプローブユニットを提供することにある。【構成】  このプローブユニットは、基板１００と、この基板１００の面上に設けられた弾性体２００と、基板１００の面上から弾性体１００の頂部にかけて設けられており且つ当該弾性体２００の頂部に設けられた部分に測定対象１０の電極１１に接触可能な接触部３０１が設けられた配線パターン３００とを具備しており、この配線パターン３００は、弾性体２００の長手方向に並べて配設されており、弾性体２００は各配線パターン３００下の弾性部２１０が各々独立して弾性変形可能にするために各配線パターン３００の間に切れ込みが入っている。【選択図】      図１
2006105761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板の面上に設けられた絶縁性を有する長尺状の弾性体と、前記基板の面上から前記弾性体の頂部にかけて設けられており且つ当該弾性体の頂部に設けられた部分が測定対象の電極に接触可能な接触面をなす複数の配線パターンとを具備しており、この配線パターンは前記弾性体の長手方向に並べて配置されており、前記弾性体には各配線パターン下の弾性部が各々独立して弾性変形可能にするために各配線パターンの間に切れ込みが入れられていることを特徴とするプローブユニット。
【請求項２】
請求項１記載のプローブユニットにおいて、前記配線パターンのうち第１の配線パターンが前記基板の一端部の面上から前記弾性体の頂部にかけて設けられており、第２の配線パターンが前記基板の他端部の面上から前記弾性体の頂部にかけて設けられており、第１の配線パターンと第２の配線パターンとは、互いに対向しないように位置ずれした状態で交互に配置されていることを特徴とするプローブユニット。
【請求項３】
請求項１又は２記載のプローブユニットにおいて、前記弾性体は、１又は複数種類の絶縁性の微粒子が添加された高分子樹脂材料で構成されていることを特徴とするプローブユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象の電極に接触し、当該測定対象の電気的諸特性を測定するのに使用されるプローブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のプローブユニットとしては、複数の配線パターンが並べて配設されたシート部材を、断面形状が三角形の弾性体に取り付け、前記配線パターンの当該弾性体の頂部上に位置する部分を測定対象の電極に接触する接触面としたもの( 特許文献１参照) 、複数の配線パターンが配設されたシート部材の一端部を、断面形状が四角形の弾性体の面上に配置し、前記配線パターンの当該シート部材の一端部上に位置する部分を測定対象の電極に接触する接触面となすために当該シート部材の一端部を前記弾性体の面上から離れる方向に湾曲させたもの( 特許文献２参照) がある。
【０００３】
このようなプローブユニットは、前記配線パターンの接触面を測定対象の電極に接触させ、押圧させると、前記弾性体が弾性変形し、これにより前記配線パターンの接触面の前記測定対象の電極に対する高さを略同じとしつつ、前記配線パターンの接触面を前記測定対象の電極との接触に必要な所定の接触圧を得て測定することができるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５３８８８号公報
【特許文献２】特開２００１−１６５９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、近年の測定対象は高集積化が益々進行しており、当該測定対象の電極も微小化されている。このため、従来、問題とならなかった電極間の微細な高さのバラツキが顕在化している。このような測定対象の電気的諸特性を特許文献１のプローブユニットを用いて測定しようとすると、前記弾性体の弾性変形が隣り合う配線パターンに影響し合う構成となっていることから、隣り合う電極間に高さのバラツキがある場合、高さ寸法が高い電極には配線パターンの接触面が所定の接触圧で接触するものの、高さ寸法が低い電極には配線パターンの接触面が接触しなかったり、配線パターンの接触面が高さ寸法が低い電極に接触したとしても所定の接触圧を得ることができなかったりする等の接触不良が生じる場合がある。即ち、配線パターンの接触面と測定対象の電極との間の安定した電気的導通を図ることができないという問題を有している。
【０００６】
特許文献２のプローブユニットについても弾性体の弾性変形が隣り合う配線パターンに影響し合う構成となっている以上、特許文献１と同様の問題が内在している。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、隣り合う電極間の微細な高さのバラツキを吸収でき、これにより測定対象の電極と安定した電気的導通を図ることができるプローブユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のプローブユニットは、基板と、この基板の面上に設けられた絶縁性を有する長尺状の弾性体と、前記基板の面上から前記弾性体の頂部にかけて設けられており且つ当該弾性体の頂部に設けられた部分が測定対象の電極に接触可能な接触面をなす複数の配線パターンとを具備しており、この配線パターンは前記弾性体の長手方向に並べて配置されており、前記弾性体には各配線パターン下の弾性部が各々独立して弾性変形可能にするために各配線パターンの間に切れ込みが入れられていることを特徴としている。
【０００９】
前記配線パターンのうち第１の配線パターンが前記基板の一端部の面上から前記弾性体の頂部にかけて設けられており、第２の配線パターンが前記基板の他端部の面上から前記弾性体の頂部にかけて設けられており、第１の配線パターンと第２の配線パターンとは、互いに対向しないように位置ずれした状態で交互に配置されている。
【００１０】
前記弾性体は、１又は複数種類の絶縁性の微粒子が添加された高分子樹脂材料で構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１に係るプローブユニットによる場合、弾性体の各配線パターンの間に切れ込みが入れられており、各配線パターン下の弾性部が各々独立して弾性変形可能になっている。このため、配線パターンの接触面を測定対象の電極に接触させ、押圧させると、弾性部が測定対象の電極間の高さのバラツキ等に対応して各々弾性変形するので、全ての配線パターンの接触面を測定対象の電極に所定の接触圧で接触させることができる。よって、従来例の如く接触面が測定対象の隣り合う電極のうち高さ寸法の高い電極には接触するものの、高さ寸法の低い電極には接触しなかったり、接触したとしても所定の接触圧を得ることができなかったりすることがなく、配線パターンの接触面と測定対象の電極との間に所定の接触圧を確保することができ、安定した電気的導通を図ることができる。
【００１２】
本発明の請求項２に係るプローブユニットによる場合、配線パターンのうち第１の配線パターンが前記基板の一端部の面上から前記弾性体の頂部にかけて設けられており、第２の配線パターンが前記基板の他端部の面上から前記弾性体の頂部にかけて設けられており、第１の配線パターンと第２の配線パターンとは、互いに対向しないように位置ずれした状態で交互に配置されている。このように配線パターンを配置すると、当該配線パターンの接触面部分を測定対象の電極に応じて狭ピッチ間隔で配置することができる。
【００１３】
本発明の請求項３に係るプローブユニットによる場合、弾性体が１又は複数種類の微粒子が添加された高分子樹脂材料で構成されている。このため、添加する微粒子の量及び／又は種類を調節することにより、弾性体の弾性力を調節することができる。よって、測定対象の電極との間の所望の接触圧を容易に確保することができる。また、弾性体の弾性力の微調節が可能であることから、従来の針状のプローブと比べて使い勝手が良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係るプローブユニットについて図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態に係るプローブユニットを示す図であって、( ａ) が平面図、( ｂ) がＸ部分の拡大図、図２は同ユニットのＡ−Ａ断面図であって、( ａ) は接触部が測定対象の電極に接触していない状態を示す図、( ｂ) は接触部が測定対象の電極に接触した状態を示す図、図３は同ユニットの基板の絶縁層を透過させて記した平面図、図４は同ユニットの製造過程を示した正面図、図５は同ユニットの設計変更例を示す斜視図である。
【００１５】
図１及び図２に示すプローブユニットは、測定対象１０の測定装置( 図示せず) のセンシング部分であって、測定装置のプローバに保持され、測定対象１０と対向配置される基板１００と、この基板１００の面上に設けられた長尺状の弾性体２００と、基板１００の面上から弾性体２００の頂部にかけて各々配設された複数の配線パターン３００とを備えている。以下、各部を詳しく説明する。
【００１６】
基板１００は、プリント基板( ＰＣＢ；印刷回路基板) を用いる。この基板１００の面上には、図３に示すように、複数の配線１１０が形成されて、この配線１１０の両端部以外の部分の上には二酸化シリコン膜又はシリコン窒化膜等の絶縁層１２０が形成されている。配線１１０の一端部には、前記プローバに電気接続される外部電極１３０が設けられている。
【００１７】
弾性体２００は蒲鉾状の部材であり、１又は複数種類の絶縁性の微粒子が添加された高分子樹脂材料で構成されている。高分子樹脂材料としては、シリコン樹脂、天然ゴム、合成ゴム、エラストマ等を用いる。微粒子としては、カーボン、アルミナ、金属の粉等を用いる。添加する微粒子の量及び／又は種類を調節することにより、弾性体２００の弾性力や硬さを調節することができる。
【００１８】
配線パターン３００は、弾性体２００の長手方向に並べて配設された導電性を有するラインであり、例えば、銅等の金属膜、パラジウム等のガラス膜等である。この配線パターン３００のうち第１の配線パターンが基板１００の一端部の面上から弾性体２００の頂部にかけて設けられており、第２の配線パターンが基板１００の他端部の面上から弾性体２００の頂部にかけて設けられており、第１の配線パターンと第２の配線パターンとは、互いに対向しないように位置ずれした状態で交互に配置されている。弾性体２００の頂部に設けられた配線パターン３００の一端部の上には、測定対象１０の電極１１に接触可能な突起状の接触部３０１が各々設けられている。一方、配線パターン３００の他端部は基板１００の面上に設けられた配線１１０の他端部に各々接続される。
【００１９】
弾性体２００は、図１及び図２に示すように、各配線パターン３００の間に切れ込み２０１が入れられ、これによりそれぞれ独立して弾性変形する複数の弾性部２１０が形成される。即ち、切れ込み２０１により弾性部２１０が各々独立して弾性変形可能になり、隣り合う弾性部２１０の弾性変形の影響を受けないようになっている。切れ込み２０１は、接触部３０１の測定対象１０の電極１１に対する接触時の位置精度を確保でき且つ弾性部２１０が各々弾性変形することにより接触部３０１や配線パターン３００同士の接触によるショート等が起こらない幅寸法、深さとする。具体的には、切れ込み２０１は、切れ込み率( 切れ込み２０１の幅寸法／接触子のピッチ間隔) が約２０％であり且つアスペクト比( 切れ込み２０１の深さ／切れ込み２０１の幅寸法) が１〜１０であることが望ましい。例えば、配線パターン３００が幅寸法１５μｍ、３０μｍのピッチ間隔で配設されている場合、切れ込み２０１の幅寸法は約５μｍ、切れ込み２０１の深さは約５〜５０μｍである。なお、切れ込み２０１の切れ込み率及びアスペクト比は、弾性体２００の硬さによって適宜選定可能である。
【００２０】
このような構成のプローブユニットは次のようにして製造される。まず、基板１００の面上に周知の印刷技術等を用いて配線１１０を形成する( 図４( ａ) 参照) 。このとき、配線１１０と外部電極１３０とが接続される。その後、配線１１０の両端部以外の部分にＣＶＤ法、ＰＶＤ法等を用いて絶縁層１２０を形成する( 図４( ｂ) 参照) 。その後、当該基板１００の面上の絶縁層１２０及び配線１１０の両端部以外の部分に対してレジストを塗布し、このレジストに対してマスクを用いて露光、現像を行い、当該レジストにパターンを形成し、このパターンに微粒子が添加された高分子樹脂材料を形成する。この工程を繰り返し、最後に、レジストを除去することによって基板１００の面上に蒲鉾状の弾性体２００が一体的に形成される( 図４( ｃ) 参照) 。
【００２１】
その後、基板１００及び弾性体２００の面上にスパッタリング法等を用いて金属膜やガラス膜等の薄膜を形成する。この薄膜の面上にレジストを形成し、このレジストに対してマスクを用いて露光、現像を行い、当該レジストに前記薄膜の除去する部分のパターン( 即ち、配線パターン３００とならない部分のパターン) を形成する。そして、このパターン下の薄膜をエッチングにより除去する。その後、前記レジストを除去すると、残った薄膜が配線パターン３００となる( 図４( ｄ) 参照) 。この配線パターン３００は薄膜を形成した時点で基板１００上の配線１１０の他端部に電気的に接続される。その後、当該基板１００及び弾性体２００上にレジストを塗布し、このレジストに対して露光、現像を行って配線パターン３００の一端部が露出するパターンを形成し、このパターンにメッキを形成し、そしてレジストを除去する。このメッキが接触部３０１となる( 図４( ｅ) 参照) 。
【００２２】
その後、弾性体２００の各配線パターン３００の間にレーザ、イオンビームやダイアモンドカッター等を用いて前述した切れ込み２０１を入れる。これにより弾性体２００に各々独立して弾性変形可能な弾性部２１０が作成される。
【００２３】
このように製造されたプローブユニットは上述したように測定装置のプローバに装着され、測定対象１０の電気的諸特性を測定するのに使用される。以下、その使用方法について詳しく説明する。
【００２４】
プローバの駆動装置を動作させ、基板１００と測定対象１０とを相対的に近接させる。これにより接触部３０１が測定対象１０の電極１１に接触する。その後、さらに基板１００と測定対象１０とを相対的に近接させ、接触部３０１を測定対象１０の電極１１に押圧させる( 即ち、オーバードライブを行う) 。
【００２５】
この過程で、弾性体２００が、図２( ｂ) に示すように、圧縮される共に、当該弾性体２００の弾性部２１０が各々弾性変形し、測定対象１０の電極１１間の高さのバラツキ等を吸収する。これにより、全ての接触部３０１が測定対象１０の電極１１に所定の接触圧で接触する。この状態で測定対象１０の電気的諸特性の測定が行われる。
【００２６】
このようなプローブユニットによる場合、接触部３０１を測定対象１０の電極１１に接触させると、弾性体２００が弾性変形すると共に、当該弾性体２００の弾性部２１０が各々弾性変形するようになっている。これにより、全ての接触部３０１を測定対象１０の全ての電極１１に所定の接触圧で接触させることができるので、従来例の如く接触部３０１が測定対象１０の隣り合う電極１１のうち高さ寸法の高い電極１１には接触するものの、高さ寸法の低い電極１１には接触しなかったり、接触したとしても所定の接触圧を得ることができなかったりすることがなく、接触部３０１と測定対象１０の電極１１との安定した電気的導通を図ることができる。
【００２７】
このプローブユニットは、基板と、この基板の面上に設けられた長尺状の弾性体と、前記基板の面上から前記弾性体の頂部にかけて設けられており且つ当該弾性体の頂部に設けられた部分が測定対象の電極に接触可能な接触面をなす複数の配線パターンとを具備しており、この配線パターンは前記弾性体の長手方向に並べて配置されており、前記弾性体は各配線パターン下の弾性部が各々独立して弾性変形可能にするために各配線パターンの間に切れ込みが入っている限りどのような設計変更を行ってもかまわない。
【００２８】
基板１００については絶縁性を有する板体であれば良く、多層基板を用いることも当然可能である。
【００２９】
弾性体２００は、絶縁性を有するものである限りどのようなものを用いても良く、その形状についても、上記実施例に限定されず、例えば、図５に示すような台形状のものや、三角形状のものを用いることが可能である。弾性体２００を台形状とした場合、基板１００の面上から当該弾性体２００の頂面( 即ち、頂部) の任意の箇所にまで配線パターン３００を設けるようにする。この場合には、配線パターン３００上に接触部３０１を設けることが望ましい。
【００３０】
弾性体２００の切れ込み２０１については、弾性部２１０が各々独立して弾性変形可能になる程度の幅寸法及び深さを有していれば良い。例えば、基板１００の面上に到達する深さの切れ込み２０１を入れ、弾性体２００を各々が完全に独立した複数部材に分割することもできる。また、切れ込み２０１の深さに違いを設け、各弾性部２１０の弾性変形量を調節することもできる。
【００３１】
配線パターン３００は、リソグラフィ技術を用いて形成するとしたが、金属膜やガラス膜等の薄膜をレーザやイオンビーム等を用いてライン状にカットし、配線パターン３００とすることもできる。
【００３２】
なお、このプローブユニットは、プローバに取り付けられるとしたが、プローブカードの基板などに取り付けたりすることも勿論可能であり、その組み合わせは任意であることは言う迄もない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係るプローブユニットを示す図であって、( ａ) が平面図、( ｂ) がＸ部分の拡大図である。
【図２】同ユニットのＡ−Ａ断面図であって、( ａ) は接触部が測定対象の電極に接触していない状態を示す図、( ｂ) は接触部が測定対象の電極に接触した状態を示す図である。
【図３】同ユニットの基板の絶縁層を透過させて記した平面図である。
【図４】同ユニットの製造過程を示した正面図である。
【図５】同ユニットの設計変更例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１００  基板
２００  弾性体
２０１  切れ込み
２１０  弾性部
３００  配線パターン
３０１  接触部
１０    測定対象
１１    電極
【図１】
2006105761.tif 000003
【図２】
2006105761.tif 000004
【図３】
2006105761.tif 000005
【図４】
2006105761.tif 000006
【図５】
2006105761.tif 000007