(57)【要約】【課題】  電極パッドを突き破ることがなく、電極パッドとその直下の素子との間にリークを生じさせたり、電極パッド直下の素子を破壊してしまうおそれもない電気測定のためのコンタクトプローブを提供する。【解決手段】  コンタクトプローブ１は、線材を材料として形作られ、支軸部１ａと湾曲部１ｂと腕部１ｃと接触軸部１ｄとから構成される。支軸部１ａは一端部がプローブアーム２に固定される。湾曲部１ｂは一端部が支軸部１ａの他端部につながって、支軸部１ａの軸心の延長線Ｌ１上にある点Ｒを中心に円弧を描く。腕部１ｃは一端部が湾曲部１ｂの他端部につながって湾曲部１ｂの他端部を通る接線Ｑ方向に延び、他端部が延長線Ｌ１を超える。接触軸部１ｄは一端部が腕部１ｃの他端部につながって、支軸部１ａの軸心方向に平行な方向に沿って支軸部１ａから遠ざかる方向に延在し、他端部が被測定物に接触させられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線材を材料として形作られて構成される電気測定のためのコンタクトプローブにおいて、
前記線材は、一端部がプローブアームまたはプローブカードに固定される支軸部と、一端部が前記支軸部の他端部につながって前記支軸部の軸心の延長線上にある点を中心に弧を描く湾曲部と、一端部が前記湾曲部の他端部につながって前記湾曲部の他端部を通る接線方向に延びて他端部が前記支軸部の軸心の延長線を超える腕部と、一端部が前記腕部の他端部につながって前記支軸部の軸心方向に平行な方向に沿って前記支軸部から遠ざかる方向に延在し他端部が被測定物に接触させられる接触軸部とから構成されることを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項２】
前記支軸部は前記湾曲部の一端部を通る接線と直角に交わり、前記湾曲部の他端部を通る接線は前記支軸部の軸心の延長線に直角に交わり、前記接触軸部は前記腕部に直角に交わることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
【請求項３】
前記湾曲部の他端部と前記腕部の一端部との間に、前記湾曲部の他端部を始点として前記支軸部の軸心の延長線を中心に前記腕部の一端部まで振幅して前記支軸部の軸心の延長線を挟む両側に前記湾曲部に連なる複数の弧を描く延長湾曲部が備えられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンタクトプローブ。
【請求項４】
前記接触軸部は、被測定物に接触させられる他端部が丸みを帯びていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の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、線材を材料として形作られて構成される電気測定のためのコンタクトプローブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気測定のためのコンタクトプローブとしては、例えば特許文献１に開示された垂直型プローブピンがある。このプローブピンは、基部と、同基部と同軸心状に形成されるとともに尖端に針先状接触部を有する先端部と、基部の先端部側の端部と先端部の基部側の端部との間を連結するコ字形状部とで、平面視クランク形状に形成されている。基部と先端部とが同軸心上にあり、かつ、全体形状をクランク型に形成すると共に、各部分の寸法比が所定比に設定されることで、尖端の針先状接触部を被測定面に押し付けた際に発生する変形がピン全体に分散され、ピン各部の変形量が小さくなる。
【０００３】
また、従来、特許文献２に開示されたコンタクトプローブもある。このコンタクトプローブは、被測定面に接触する先端部と、支持および電気的接続を行う支持部と、先端部を支持部に接続するスプリング部とを備える。先端部、支持部およびスプリング部は、支持部を固定して先端部を被測定面に押し当てたときに、スプリング部に生じる弾性変形によって、先端部が被測定面に当接したまま被測定面上を変位するように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７２８６号公報
【特許文献２】特開２００６−２０８１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された上記従来のプローブピンは、尖端の針先状接触部を被測定面に押し付けた際に発生する変形がピン全体に分散されるかもしれないが、基部と先端部とが同軸心上にあるため、基部に加わる力は先端部に直接的に伝わると考えられる。このため、被測定面にナノオーダーの極薄い厚さの電極パッドが形成されている場合、尖端の針先状接触部が電極パッドを突き破り、電極パッドの直下に形成される素子が破壊するおそれがある。
【０００６】
また、特許文献２に開示された上記従来のコンタクトプローブは、スプリング部の弾性力で被測定面に押し付けた先端部を押し出し、先端部で被測定面に沿って引っかいて絶縁膜を削り取り、その下の電極材料と電気的に接触する。したがって、スプリング部のバネ定数が経時変化して大きくなると、支持部に加わる力がやはり先端部に直接的に伝わるようになる。このため、特許文献２に開示された上記従来のコンタクトプローブにおいても、被測定面にナノオーダーの極薄い厚さの電極パッドが形成されている場合、先端部が電極パッドを突き破り、電極パッドの直下に形成される素子が破壊するおそれがある。
【０００７】
近年、半導体デバイスをより小型化するため、入出力用ボンディングパッド下に配線や受動素子や能動素子を配置する、ＰＯＥ(Pad On Elment)構造が利用される。このような構造の半導体デバイスの電気測定に、特許文献１や特許文献２に開示された従来のコンタクトプローブを使用すると、プローブ先端が電極パッドを突き破って電極パッド直下の絶縁膜に傷を付け、電極パッドとその直下の受動素子や能動素子との間にリークを生じさせる原因となる。また、さらに、プローブ先端が電極パッドを突き破って電極パッド直下の受動素子や能動素子を直接傷付け、これら素子を破壊してしまうおそれもある。したがって、特許文献１や特許文献２に開示された従来のコンタクトプローブは、近年の微細化された半導体デバイスにおける電気測定の使用にそぐわない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
線材を材料として形作られて構成される電気測定のためのコンタクトプローブにおいて、
線材が、一端部がプローブアームまたはプローブカードに固定される支軸部と、一端部が支軸部の他端部につながって支軸部の軸心の延長線上にある点を中心に弧を描く湾曲部と、一端部が湾曲部の他端部につながって湾曲部の他端部を通る接線方向に延びて他端部が支軸部の軸心の延長線を超える腕部と、一端部が腕部の他端部につながって支軸部の軸心方向に平行な方向に沿って支軸部から遠ざかる方向に延在し他端部が被測定物に接触させられる接触軸部とから構成されることを特徴とする。
【０００９】
本構成によれば、プローブアームまたはプローブカードに固定される支軸部と、被測定物に接触させられる接触軸部とが同軸心上になく、しかも、湾曲部の他端部から支軸部の軸心の延長線に交わる方向に腕部が延びる形状をしている。したがって、支軸部に力が加えられて、接触軸部の他端部が被測定物に接触させられると、湾曲部が湾曲すると共に腕部がしなる。このため、支軸部に加えられる力は、接触軸部に直接的に伝わらなくなって、かつ、湾曲部および腕部によっていなされ、接触軸部の他端部はソフトにかつ確実に被測定物に接触するようになる。よって、被測定面にナノオーダーの極薄い厚さの電極パッドが形成される場合においても、接触軸部の他端部は電極パッドを突き破ることがなく、電極パッド直下の絶縁膜に傷を付けて、電極パッドとその直下の素子との間にリークを生じさせる原因を生じさせたり、電極パッド直下の素子を直接傷付け、素子を破壊してしまうおそれもない。この結果、近年の微細化された半導体デバイスにおける電気測定の使用に好適なコンタクトプローブを提供することができる。このコンタクトプローブによれば、上記のリーク等によって半導体デバイスの特性を低下させたり、被測定面直下の素子を破壊することが無くなるので、半導体デバイス製造の歩留まりは向上する。
【００１０】
また、本発明は、支軸部が湾曲部の一端部を通る接線と直角に交わり、湾曲部の他端部を通る接線が支軸部の軸心の延長線に直角に交わり、接触軸部が腕部に直角に交わることを特徴とする。
【００１１】
本構成によれば、直線部分と孤部分とから成る単純な形状にコンタクトプローブが形成されるので、上記の効果を奏するコンタクトプローブの製造が容易化される。
【００１２】
また、本発明は、湾曲部の他端部と腕部の一端部との間に、湾曲部の他端部を始点として支軸部の軸心の延長線を中心に腕部の一端部まで振幅して支軸部の軸心の延長線を挟む両側に湾曲部に連なる複数の弧を描く延長湾曲部が備えられることを特徴とする。
【００１３】
本構成によれば、支軸部に加えられる力は、湾曲部および腕部に加えて、湾曲部に連なる延長湾曲部によって大きくいなされ、接触軸部の他端部はよりソフトにかつより確実に被測定物に接触するようになる。このため、被測定面に形成される極薄い厚さの電極パッドへの接触により適したコンタクトプローブを提供することができる。
【００１４】
また、本発明は、接触軸部の、被測定物に接触させられる他端部が丸みを帯びていることを特徴とする。
【００１５】
本構成によれば、接触軸部の他端部に尖った部分が無いので、接触軸部の他端部が被測定面に傷を付け難くなる。このため、被測定面に形成される極薄い厚さの電極パッドへの接触により一層適したコンタクトプローブを提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電極パッドを突き破ることがなく、電極パッド直下の絶縁膜に傷を付けて、電極パッドとその直下の素子との間にリークを生じさせる原因を生じさせたり、電極パッド直下の素子を直接傷付け、素子を破壊してしまうおそれもない、近年の微細化された半導体デバイスの電気測定に好適なコンタクトプローブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態によるコンタクトプローブの側面図である。
【図２】第１の実施形態によるコンタクトプローブの使用時の状態を示す側面図である。
【図３】（ａ）は、第１の実施形態によるコンタクトプローブの利点を説明するための平面図、（ｂ）は、従来のコンタクトプローブの欠点を説明するための平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるコンタクトプローブの側面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態によるコンタクトプローブの側面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態によるコンタクトプローブの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明のコンタクトプローブを実施するための形態について、説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態によるコンタクトプローブ１の側面図である。
【００２０】
コンタクトプローブ１は、線材を材料として形作られて構成される。本実施形態では、この線材は、支軸部１ａと湾曲部１ｂと腕部１ｃと接触軸部１ｄとから構成され、これら各部は１平面上に位置する。
【００２１】
支軸部１ａは、同図における線分ＡＢの部分に相当し、一端部がプローブアームまたはプローブカードに固定される。湾曲部１ｂは、同図における円弧部ＢＣの部分に相当し、一端部が支軸部１ａの他端部につながって、支軸部１ａの軸心の延長線Ｌ１上にある点Ｒを中心にθ＝１８０°の円弧を描く。腕部１ｃは、同図における線分ＣＤの部分に相当し、一端部が湾曲部１ｂの他端部につながって、湾曲部１ｂの他端部を通る接線Ｑ方向に延びる。腕部１ｃの他端部は支軸部１ａの軸心の延長線Ｌ１を超える位置に達し、腕部１ｃの長さはｘとなっている。ｘの長さは限定されないが、湾曲部１ｂの円弧長さｙに対し、０＜ｘ≦ｙであることが好ましい。接触軸部１ｄは、同図における線分ＤＥの部分に相当し、一端部が腕部１ｃの他端部につながって、支軸部１ａの軸心方向に平行な平行線Ｌ２の方向に沿って、支軸部１ａから遠ざかる方向に延在する。支軸部１ａの他端部は被測定物に接触させられる。
【００２２】
本実施形態では、支軸部１ａが湾曲部１ｂの一端部を通る接線Ｐと直角に交わり、Ｐ⊥ＡＢである。また、湾曲部１ｂの他端部を通る接線Ｑが支軸部１ａの軸心の延長線Ｌ１に直角に交わり、Ｑ⊥Ｌ１である。また、接触軸部１ｄが腕部１ｃに直角に交わり、角度∠ＣＤＥ＝９０°である。
【００２３】
図２は、第１の実施形態によるコンタクトプローブ１の使用時の状態を示す側面図である。なお、同図において図１と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００２４】
同図に示すコンタクトプローブ１は、支軸部１ａの一端部が一般的なプローブアーム２に固定されている。また、接触軸部１ｄの他端部は、半導体デバイス３の表面に形成された電極パッド４に接触させられている。
【００２５】
このような本実施形態によるコンタクトプローブ１によれば、プローブアーム２またはプローブカードに固定される支軸部１ａと、被測定物に接触させられる接触軸部１ｄとが同軸心上になく、しかも、湾曲部１ｂの他端部から支軸部１ａの軸心の延長線Ｌ１に交わる方向に腕部１ｃが延びる形状をしている。したがって、プローブアーム２等から支軸部１ａに力が加えられて、接触軸部１ｄの他端部が電極パッド４に接触させられると、湾曲部１ｂが湾曲すると共に腕部１ｃがしなる。
【００２６】
このため、支軸部１ａに加えられる力は、接触軸部１ｄに直接的に伝わらなくなって、かつ、湾曲部１ｂおよび腕部１ｃによっていなされ、緩和制御されて、接触軸部１ｄの他端部はソフトにかつ確実に電極パッド４に接触するようになる。よって、被測定面にナノオーダーの極薄い厚さの電極パッド４が形成される場合においても、接触軸部１ｃの他端部は電極パッド４を突き破ることがなく、電極パッド４直下の絶縁膜に傷を付けて、電極パッド４とその直下の素子との間にリークを生じさせる原因を生じさせたり、電極パッド４直下の素子を直接傷付け、素子を破壊してしまうおそれもない。また、コンタクトプローブ１は１本の線材を曲げ加工するだけで製作できるため、壊れにくい。
【００２７】
この結果、近年の微細化された半導体デバイス３における電気測定の使用に好適なコンタクトプローブ１を提供することができる。このコンタクトプローブ１によれば、上記のリーク等によって半導体デバイス３の特性を低下させたり、被測定面直下の素子を破壊することが無くなるので、半導体デバイス製造の歩留まりは向上する。
【００２８】
また、本実施形態によるコンタクトプローブ１によれば、直線部分の支軸部１ａ，腕部１ｃおよび接触軸部１ｄと、孤部分の湾曲部１ｂとから成る単純な形状にコンタクトプローブ１が形成されるので、上記の効果を奏するコンタクトプローブ１の製造が容易化される。
【００２９】
また、本実施形態によるコンタクトプローブ１によれば、図３（ａ）に示す平面図のように、半導体デバイス３上にボンディングワイヤ５が存在しても、コンタクトプローブ１の湾曲部１ｂによってボンディングワイヤ５との接触を避けることが出来る。このため、半導体デバイス３上にボンディングワイヤ５が存在しても、コンタクトプローブ１の先端にある接触軸部１ｄを電極パッド４に置いて接触させることができる。一方、同図（ｂ）の平面図に示すように、直線状をした従来のコンタクトプローブ６では、ボンディングワイヤ５が邪魔をして、その先端を電極パッド４に置きづらかったり、または置けないことがある。このため、本実施形態によるコンタクトプローブ１は、このような面からも、従来のコンタクトプローブ６に比較して利便性が高い。
【００３０】
なお、コンタクトプローブ１を構成する線材は、従来コンタクトプローブに使用されてきた例えばタングステンやタングステン系合金などの金属に限らず、導電性プラスチックから形成してもよい。また、湾曲部１ｂと腕部１ｃを形成する金属のヤング率が、支軸部１ａと接触軸部１ｄのヤング率より小さい、異種の金属を組み合わせて形成し、湾曲部１ｂと腕部１ｃを支軸部１ａと接触軸部１ｄよりしなり易くしてもよい。
【００３１】
また、本実施形態では、接線Ｐと支軸部１ａが垂直で、接線Ｑと延長線Ｌ１が垂直の場合について説明したが、これらは必ずしも垂直でなくても良い。また、支軸部１ａと湾曲部１ｂの交差するＢ部分や、腕部１ｃと接触軸部１ｄの交差するＤ部分が角になっているが、これら各部分は角でなく弧を描いて曲線になるようにしてもよい。また、接触軸部１ｄは平行線Ｌ２に沿っていればよく、必ずしも平行線Ｌ２に一致する必要はない。
【００３２】
図４は本発明の第２の実施形態によるコンタクトプローブ１１の側面図である。なお、同図において図２と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００３３】
この第２の実施形態によるコンタクトプローブ１１は、接触軸部１ｄの、被測定物に接触させられる他端部に球１ｅが形成されており、丸みを帯びている点だけが、第１の実施形態によるコンタクトプローブ１と相違する。その他の構成は第１の実施形態によるコンタクトプローブ１と同様である。
【００３４】
第２の実施形態によるコンタクトプローブ１１によれば、第１の実施形態によるコンタクトプローブ１と同様な作用効果が奏されるのに加え、接触軸部１ｄの他端部に尖った部分が無いので、接触軸部１ｄの他端部が被測定面に傷を付け難くなる。このため、被測定面に形成される極薄い厚さの電極パッド４への接触により一層適したコンタクトプローブ１１を提供することができる。
【００３５】
図５は本発明の第３の実施形態によるコンタクトプローブ２１の側面図である。なお、同図において図２と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００３６】
この第３の実施形態によるコンタクトプローブ２１は、湾曲部１ｂの他端部と腕部１ｃの一端部との間に延長湾曲部１ｆが備えられる点だけが、第１の実施形態によるコンタクトプローブ１と相違する。その他の構成は第１の実施形態によるコンタクトプローブ１と同様である。延長湾曲部１ｆは、湾曲部１ｂの他端部を始点として支軸部１ａの軸心の延長線Ｌ１を中心に腕部１ｃの一端部まで振幅して、支軸部１ａの軸心の延長線Ｌ１を挟む両側に湾曲部１ｂに連なる複数の弧１f1，１f2を描く。
【００３７】
第３の実施形態によるコンタクトプローブ２１によれば、第１の実施形態によるコンタクトプローブ１と同様な作用効果が奏されるのに加え、プローブアーム２等から支軸部１ａに加えられる力は、湾曲部１ｂおよび腕部１ｃに加えて、湾曲部１ｂに連なる延長湾曲部１ｆによって大きくいなされ、接触軸部１ｄの他端部はよりソフトにかつより確実に被測定物に接触するようになる。このため、被測定面に形成される極薄い厚さの電極パッド４への接触により適したコンタクトプローブ２１を提供することができる。
【００３８】
図６は本発明の第４の実施形態によるコンタクトプローブ３１の側面図である。なお、同図において図５と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００３９】
この第４の実施形態によるコンタクトプローブ３１は、接触軸部１ｄの、被測定物に接触させられる他端部に球１ｅが形成されており、丸みを帯びている点だけが、第３の実施形態によるコンタクトプローブ２１と相違する。その他の構成は第３の実施形態によるコンタクトプローブ２１と同様である。
【００４０】
第４の実施形態によるコンタクトプローブ３１によれば、第３の実施形態によるコンタクトプローブ２１と同様な作用効果が奏されるのに加え、接触軸部１ｄの他端部に尖った部分が無いので、接触軸部１ｄの他端部が被測定面に傷を付け難くなる。このため、被測定面に形成される極薄い厚さの電極パッド４への接触により一層適したコンタクトプローブ３１を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
上記の各実施形態によるコンタクトプローブ１，１１，２１および３１は、あらゆる素子の電気特性評価に使用可能であるが、交流（ＡＣ）高周波電圧ではなく、直流（ＤＣ）電圧の電気測定用に特に適している。交流電圧測定では、湾曲部１ｂおよび腕部１ｃが撓むため、測定電圧にノイズが乗りやすくなる。
【符号の説明】
【００４２】
１，２１，３１，４１，５１…コンタクトプローブ
１ａ…支軸部
１ｂ…湾曲部
１ｃ…腕部
１ｄ…接触軸部
１ｅ…球
１ｆ…延長湾曲部
１f1、１f2…弧
２…プローブアーム
３…半導体デバイス
４…電極パッド
５…ボンディングワイヤ
６…従来のコンタクトプローブ
【図１】
2018151360.tif 000003
【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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