(57)【要約】      （修正有）【課題】耐食性、耐摩耗性等の優れた性能を有し、弾力性があり、曲げ加工の容易なプローブカード用プローブピンを実現する。【解決手段】プローブカード用プローブピン１は、イリジウムを主成分とする接触部プローブピン２、曲げ加工性、弾力性および電気伝導性の良好な材料からなる後部プローブピン３、および電気伝導性良好な材料からなり圧延ロール加工を施された薄肉パイプ４で構成される。接触部プローブピン２の先端円錐形状部７と後部プローブピン３の前端円錐形状部８は、０．５ミクロンから５ミクロンの範囲の面粗さが付与され、それぞれ薄肉パイプ４の両端に装着され、圧延ロール加工によって薄肉パイプ４の内面は該面粗さに食い込み外径は接触部プローブ２の外径に等しくなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イリジウムを主成分とするプローブピンの一端に円錐形状部を設け、該円錐形状部の表面に０．５ミクロンから５ミクロンの範囲の平均面粗さを付与し、銅またはベリリウム銅等の電気伝導性と冷間加工性に優れた材料を主成分とする薄肉パイプを該円錐形状部に嵌着し、該薄肉パイプに圧延ロール加工を施し、該薄肉パイプの内面を該表面粗さに食い込ませ、該薄肉パイプの外径を該プローブピンの外径に等しくしたことを特徴とするプローブカード用プローブピン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、半導体の電気導通検査を行うプローブカード用プローブピンに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、プローブカード用プローブピンとして、半導体の検査部位と接触する先端部に耐食性と耐摩耗性に優れたイリジウムを用い、弾力性と強靭性および電気伝導性を必要とする本体部にはベリリウム銅やタングステンを本体部材料として用いたプローブピンが提案されている。【０００３】  実際に、プローブカードではプローブピンに対して、曲げ加工性、電気伝導性、弾力性が要求されるため、耐食性と対摩耗性に優れているが硬くて脆い材料であるイリジウムは、プローブピンの先端接触部にだけ使用したいというニーズはある。【０００４】  イリジウムは、硬くて脆い材料のため、万年筆の先端部に使用されているように、接触部だけイリジウムを用いること自体は容易に考えられる。【０００５】  しかしながら、従来提案されたプローブピンでは、接触部のイリジウムと本体材料とを接合する具体的かつ実現性の高い方法が提案されなく、単なる抽象的なアイデアの域を出ていない。【０００６】  例えば、特開２００５−０９８８９５で提案されたプローブピンを図５に示す。同図に示されるプローブピンでは、本体のプローブ２０１の材質は焼入れ鋼の線状体であり、プローブ２０１の段付部２０２に、パイプ状の金合金の部材２０３が嵌着されている。【０００７】  パイプ状の金合金の部材２０３の内側には、金合金の部材２０５が圧入されており、該金合金の部材２０５の先端には、イリジウムの部材２０６が溶接固定されている。【０００８】  しかしながら、発明者らの経験によれば、白金系の貴金属であるイリジウムは金合金との親和性が乏しく、イリジウムを金合金に溶接固定することは困難である。さらに、プローブピン先端部は微細であり、精度と信頼性の点で、溶接固定することは生産性にも疑問がある。【０００９】  また、特開２００５−０９８８９５の特許請求範囲の請求項でも、イリジウムと金合金との固定方法に具体的な規定がなく、万年筆の先端にイリジウムが使用されている公知情報から容易に想定されるアイデアの域を出ていない。【０００１０】  次に、実用新案登録第３０２５１０８号で提案されたプローブピンを図４に示す。同図では、プローブ１００は、タングステンまたはベリリウム銅からなる本体部１１０と、イリジウムを材料とする接触部１２０とからなる。【０００１１】  本体部１１０は、曲げ加工された部分１１１から先の、真っ直ぐな部分１１２が、接触部１２０とスポット溶接１３０で接合されている。【０００１２】  しかしながら、発明者らの経験によれば、イリジウムは異種金属との親和性に乏しく、スポット溶接で接合することは困難である。【０００１３】  また、曲げ加工する前のプローブピンには、先端部のテーパ加工やプローブカードへの組み込みなど、生産の都合上、厳しい真直度精度が要求されるので、図４で示されるような添え木状の構造のプローブピンは全く実用に供せられるものではない。【０００１４】  さらに、近年の半導体検査用のプローブカードでは、隣接するプローブピンの間隔も狭く、図４で示すようなスペースを大きく占有する構造のプローブピンは論外である。【０００１５】  上記の実用上の問題点にも拘わらず、実用新案登録第３０２５１０８号の請求項では、本体と接触部を電気的およ��機械的に接続するという具体性のない抽象的な接合法を記述しており、実現性のないアイデアの域を出ていない。【０００１６】  発明者は上述した従来提案されたプローブピンの不具合に鑑みて、特願２００９−２３６６５０において、図６に示すようなプローブピンを提案した。【０００１７】  同図では、プローブカード用プローブピン３０１は、円錐部３０５、円筒部３０６、および段付軸部３０７からなるイリジウムを主成分とするプローブピン３０２と、段付軸部３０７に嵌着された銅、ベリリウム銅等電気伝導性と冷間加工性に優れた材料の薄肉パイプ３０３とで構成されている。【０００１８】  段付軸部３０７には、０．５ミクロンから５ミクロンの範囲の平均表面粗さ、または銅、ニッケル等電気伝導性良好な金属メッキが付与され、該薄肉パイプ３０３は加熱軟化され、内面は該段付軸部３０７の表面粗さに食い込むか、または該金属メッキと融着し、プローブピン３０２と薄肉パイプ３０３を接合している。【０００１９】  しかしながら、特願２００９−２３６６５０で提案した図６に示すプローブピンは、薄肉パイプの肉厚下限界値があるため、直径の小さいプローブカード用プローブピンに適用する場合、製造困難となる不具合があった。【０００２０】  例えば、製造可能な薄肉パイプの最小肉厚は１０ミクロン〜１５ミクロンであるが、近年の半導体検査に供せられる垂直式プローブカードでは、直径３５ミクロン〜５０ミクロンのプローブピンが使用される。【０００２１】  最終的には薄肉パイプの外径はイリジウムを主成分とするプローブピンの外径に等しくする必要があるため、薄肉パイプの最小肉厚１５ミクロンの場合、直径３５ミクロンのプローブピンに設けるべき段付軸部の直径は５ミクロンとなってしまい、製造困難となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２２】  本発明は、上述したような従来提案されたプローブピンの問題点に鑑みてなされたもので、プローブピンの先端接触部を、イリジウムを主成分とする材料とし、本体部を曲げ加工性、弾力性および電気伝導性の良好な材料とする際の、先端接触部と本体部を接合する実用性の高い方法を提供して、耐食性、耐摩耗性等に優れた接触部の性能を有し、弾力性があり、曲げ加工の容易なプローブカード用プローブピンを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００２３】  本発明は、イリジウムを主成分とするプローブピンの一端に円錐形状部を設け、該円錐形状部の表面に０．５ミクロンから５ミクロンの範囲の平均面粗さを付与し、銅またはベリリウム銅等の電気伝導性と冷間加工性に優れた材料を主成分とする薄肉パイプを該円錐形状部に嵌着し、該薄肉パイプに圧延ロール加工を施し、該薄肉パイプの内面を該表面粗さに食い込ませ、該薄肉パイプの外径を該プローブピンの外径に等しくしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００２４】  本発明によると、イリジウムを主成分とするプローブピンの一端に円錐形状部を設け、薄肉パイプを該円錐形状部に嵌着した後、該薄肉パイプを加熱軟化させ圧延ロール加工を施すので、薄肉パイプの肉厚を不必要に小さくすることなく、直径の小さいイリジウムを主成分とするプローブピンを薄肉パイプと接合できる。【０００２５】  また、該円錐形状部の表面に０．５ミクロンから５ミクロンの範囲の平均面粗さを付与するので、該薄肉パイプを加熱軟化させ圧延ロール加工を施すことによって、薄肉パイプの内面が該表面粗さに食い込むので強固な接合が実現される。【０００２６】  さらに、半導体検査部位と接触するイリジウムを主成分とするプローブピンと、銅、ベリリウム銅などの曲げ加工容易性と弾性力を必要とするプローブピンとを本発明に示した構成で接合することができる。【０００２７】  本発明による先端部のイリジウムとベリリウム銅や銅などの本体部との結合法では、プローブピンとしての真直度精度が確保しやすく、プローブピンの占有体積を増加させることがないので、プローブピンの先端テーパ加工やプローブカードへのプローブピンの組み込みにも支障が無く、生産性と信頼性が高く、実現性の高い結合法を提供する。【０００２８】  さらに、本発明による先端部のイリジウムとベリリウム銅や銅などの本体部との結合法では、直径の小さいプローブピンへも適用可能となり、耐摩耗性と耐食性に優れたイリジウムの性質を幅広いプローブカード用プローブピンに適用可能とする。【０００２９】  また、本発明によるプローブカード用プローブピンが実現されると、以下のような産業上の有益な効果をもたらす。【０００３０】  イリジウムは耐食性、耐摩耗性、および電気伝導性に優れ、高温比抵抗が小さいという特性をもつため、先端接触部にイリジウムを適用したプローブピンは、半導体の電気検査においては、信頼性の高い検査を実現するとともに、寿命の長いプローブカードを実現するという経済的効果もある。【０００３１】  さらに、プローブカードの生産においては、高価なイリジウム材料の使用量を抑制してコストダウンを実現すると共に、本体部の曲げ加工性が良いため、半田付け作業の作業性が向上し、生産性を高める。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００３２】  以下に図面を参照して本発明に係わる一実施例の形態を詳細に説明する。
以下、本発明の実施例を図１、図２、および図３に従って説明する。図１は本発明に基づくプローブカード用プローブピンの構成を示し、図２および図３は、本発明に基づくプローブカード用プローブピンの製造過程を説明する図である。【０００３３】  図１において、プローブカード用プローブピン１は、イリジウムを主成分とする接触部プローブピン２、銅、ベリリウム銅等の電気伝導性と冷間加工性および弾性に優れた材質からなる後部プローブピン３、および銅、ベリリウム等の電気伝導性がよく加工性に優れた材質からなり、加熱軟化した上で圧延ロール加工を施された薄肉パイプ４とで構成されている。【０００３４】  該接触部プローブピン２は、先端円錐形状部５、円筒部６、および後部円錐形状部７とで構成され、該後部円錐形状部７は表面に０．５ミクロンから５ミクロンの範囲の平均面粗さが付与されており、該薄肉パイプ４に挿入されている。【０００３５】  該後部プローブピン３は、前端円錐形状部８と後部円筒部９とで構成され、該前端円錐部８は表面に０．５ミクロンから５ミクロンの範囲の平均面粗さが付与されており、該薄肉パイプ４に挿入されている。【０００３６】  次に、図２に従って、該プローブカード用プローブピン１の製造プロセスを説明する。【０００３７】  図２（ａ）において、２ａは先端円錐部加工を施す前のイリジウムを主成分とするプローブピンであり、円筒部６ａと後部円錐形状部７とで構成される。該後部円錐形状部７は、圧延加工前の薄肉パイプ４ａの一端に楔を打ち込むように強く挿入されている。【０００３８】  また、後部プローブピン３の前端円錐形状部８は圧延加工前の薄肉パイプ４ａの他端に楔を打ち込むように強く挿入されている。その結果、該薄肉パイプ４ａの両端口元は広がった状態となっている。【０００３９】  図２（ｂ）は、該薄肉パイプに圧延ロール加工を施す状態を示すもので、圧延ロール加工中の薄肉パイプ４ｂは矢印１８に示す方向の揺動運動を与えられながら、矢印１０方向の外圧を受け、その外径が縮小されると共に、矢印１１、１２に示すように軸方向に延びる。同時に、該プローブピン２ａと該後部プローブピン３との距離も遠ざかる。【０００４０】  図２（ｃ）は、該薄肉パイプの圧延ロール加工を終えた後に、先端円錐部加工を施す前のイリジウムを主成分とするプローブピン２ａに先端部円錐部５を加工して接触部プローブピン２としたものである。圧延ロール加工を施された薄肉パイプ４の外径は接触部プローブピン２の外径と等しくされている。【０００４１】  次に、図３に従って、該薄肉パイプに圧延ロール加工を施す様子を説明する。【０００４２】  図３において、スライダー１３は図示しない案内部材によって、鉛直方向に摺動自在に案内されており、テーブル１４は図示しない案内部材によって、水平方向に摺動自在に案内されている。【０００４３】  複数本のプローブカード用プローブピン１は、一定間隔にテーブル１４上に積載され、スライダー１３から矢印１６で示す鉛直方向の加圧力を受ける。【０００４４】  また、テーブル１４が矢印で示す方向に往復運動をすると、スライダー１３とテーブル１４で挟まれたプローブカード用プローブピン１は、矢印１７で示すような往復回転運動をする。その結果、該薄肉パイプは圧延ロール加工を施される。【０００４５】  このような状態で加熱軟化させたプローブカード用プローブピン１に圧延ロール加工を施すと、プローブカード用プローブピン１の真直度精度が確保され、また直径の均一性も確保される。【０００４６】  イリジウムの融点は２４００℃以上であり、一方、銅の融点は約２００℃であることから、該薄肉パイプ２６だけを軟化させて上記の圧延ロール加工をすることができる。【０００４７】  本発明による接触部プローブピンと後部プローブピンの接合方式では、薄肉パイプに対して円錐形状部を接合した後、薄肉パイプを圧延ロール加工するので、接触部プローブピンの外径が小さくなっても、該円錐形状部の先端部を薄肉パイプに挿入して接合することができる。【０００４８】  実施例の説明では、該薄肉パイプ４を加熱軟化させた上で圧延ロール加工を施すとして説明したが、冷間加工性のよい材料を用いれば加熱軟化は不要である。
【図面の簡単な説明】
【０００４９】
【図１】は、本発明の実施例を示すプローブカード用プローブピンの構成図。
【図２】は、本発明に基づくプローブカード用プローブピンの製造過程の説明図。
【図３】は、本発明に基づくプローブカード用プローブピンの製造過程の説明図。
【図４】は、従来技術を説明するためのプローブピンの構成図。
【図５】は、従来技術を説明するためのプローブピンの構成図。
【図６】は、従来技術を説明するためのプローブピンの構成図。
【符号の説明】１            プローブカード用プローブピン
２            イリジウムを主成分とする接触部プローブピン
２ａ          先端円錐部加工を施す前の接触部プローブピン
３            後部プローブピン
４            圧延ロール加工を施された薄肉パイプ
４ａ          圧延ロール加工を施こす前の薄肉パイプ
４ｂ          圧延ロール加工中の薄肉パイプ
５            接触部プローブピンの先端円錐形状部
６            接触部プローブピンの円筒部
７            接触部プローブピンの後部円錐形状部
８            後部プローブピンの前端円錐形状部
９            後部プローブピンの後部円筒部
１０          外圧を示す矢印
１１、１２    圧延による伸びを示す矢印
１３          スライダー
１４          テーブル
１５          テーブルの往復運動を示す矢印
１６          スライダーによる加圧力を示す矢印
１７、１８    揺動回転運動を示す矢印
【図１】
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【図２】
2011107110.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011107110.tif 000007
【図６】
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