(57)【要約】【課題】  低融点金属からなる接合材を用いて配線基板に固着されるコンタクトプローブの高さにバラツキが生じるのを抑制することができるコンタクトプローブを提供する。【解決手段】  第１の導電性金属からなり、プローブ基板１１上に形成された端子電極１２に当接させる当接領域７を有するベース部３と、ベース部３上に形成され、当接領域７を露出させた状態で低融点金属からなる接合材１５を保持する接合材保持領域５と、少なくとも当接領域７及び接合材保持領域５間に形成され、低融点金属に対する濡れ性が第１の導電性金属よりも高い第２の導電性金属からなる金属膜９が形成された接合材引込領域６により構成される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電性金属からなり、配線基板の電極に当接させる当接領域を有するコンタクトプローブにおいて、
上記当接領域を露出させた状態で低融点金属からなる接合材を保持する接合材保持領域と、
少なくとも上記当接領域及び上記接合材保持領域間に形成され、上記低融点金属に対する濡れ性が第１導電性金属よりも高い第２導電性金属からなる金属膜が形成された接合材引込領域とを備えたことを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項２】
上記接合材引込領域は、その一部が上記接合材保持領域と重複してい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンタクトプローブに係り、さらに詳しくは、半田などの低融点金属からなる接合材を用いて配線基板に固着されるコンタクトプローブの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、半導体ウエハなどの検査対象物上に形成された電子回路の電気的特性を検査する検査工程がある。この電気的特性の検査は、検査対象とする電子回路にテスト信号を入力し、その応答を検出するテスター装置を用いて行われる。テスター装置及び電子回路の接続には、電子回路上の微小な端子電極に接触させる多数のコンタクトプローブを備えたプローブカードが用いられる。
【０００３】
一般に、プローブカードは、多数のコンタクトプローブと多数の外部端子とが配線基板上に形成され、配線基板上の配線パターンを介して、対応するコンタクトプローブ及び外部端子を導通させている。コンタクトプローブは、電子回路の端子電極に接触させるための探針であり、外部端子は、テスター装置を接続するための入出力端子である。
【０００４】
各コンタクトプローブは、例えば、検査対象物に当接させるコンタクト部と、コンタクト部を弾性的に支持するビーム部と、配線基板上に形成された電極に固着されるベース部とからなる。ベース部は、配線基板上の電極に半田からなる接合材を用いて固着される。半田は、予め、ベース部或いは配線基板の電極に形成され、加熱されて溶融し、冷却されて固化する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のコンタクトプローブでは、配線基板上の電極とコンタクトプローブのベース部との間に半田が存在するため、半田が溶融し、固化に至るまでの間で、半田の溶融状態によってはコンタクトプローブのコンタクト部の高さが一定にならないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、配線基板からの高さにバラツキが生じるのを抑制させたコンタクトプローブを提供することを目的としている。特に、低融点金属からなる接合材を用いて配線基板に固着されるコンタクトプローブの高さにバラツキが生じるのを抑制することができるコンタクトプローブを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の本発明によるコンタクトプローブは、第１導電性金属からなり、配線基板の電極に当接させる当接領域を有するコンタクトプローブであって、上記当接領域を露出させた状態で低融点金属からなる接合材を保持する接合材保持領域と、少なくとも上記当接領域及び上記接合材保持領域間に形成され、上記低融点金属に対する濡れ性が第１導電性金属よりも高い第２導電性金属からなる金属膜が形成された接合材引込領域とを備えて構成される。
【０００８】
このコンタクトプローブでは、少なくとも当接領域と接合材保持領域との間に低融点金属からなる接合材の引込領域が形成され、コンタクトプローブを構成する導電性金属よりも低融点金属に対する濡れ性が高い導電性金属からなる金属膜がその接合材引込領域に形成される。この様な構成によれば、接合材保持領域上の接合材を溶融させてコンタクトプローブを配線基板上の電極に固着させる際に、溶融した接合材が濡れ性の良好な金属膜上を移動することにより、当接領域により近い位置に接合材を案内することができ、当接領域と配線基板上の電極との間に接合材を介在させることなくコンタクトプローブを電極に接合させることができる。従って、接合材で当接領域を覆わなくても良いので、接合材の溶融による沈み込みを抑制することができ、コンタクトプローブの配線基板からの高さにバラツキが生じるのを抑制することができる。
【０００９】
第２の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、上記接合材引込領域が、その一部が上記接合材保持領域と重複しているように構成される。この様な構成によれば、濡れ性が良好な金属膜に重複させて接合材が保持されるので、溶融した接合材を当接領域により近い位置に容易に案内することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるコンタクトプローブによれば、溶融した接合材が濡れ性の良好な金属膜上を移動することにより、当接領域により近い位置に接合材を案内することができ、当接領域と配線基板上の電極との間に接合材を介在させることなくコンタクトプローブを電極に接合させることができる。従って、接合材で当接領域を覆わなくても良いので、接合材の溶融による沈み込みを抑制することができ、コンタクトプローブの配線基板からの高さにバラツキが生じるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態によるプローブカード１００の概略構成の一例を示した平面図である。
【図２】図１のプローブカード１００の要部の構成例を示した斜視図であり、プローブ基板１１上の端子電極１２に固着されるコンタクトプローブ１０が示されている。
【図３】図２のコンタクトプローブ１０の構成例を従来のものと比較して示した断面図であり、接合材１５が形成されたコンタクトプローブ１０が示されている。
【図４】図１のプローブカード１００の要部の構成例を示した図であり、接合材１５を溶融させて端子電極１２に固着されたコンタクトプローブ１０が示されている。
【図５】図１のプローブカード１００の製造方法の一例を模式的に示した説明図であり、台座上に第１の金属層５３を形成する工程が示されている。
【図６】図１のプローブカード１００の製造方法の一例を模式的に示した説明図であり、金属層５３及び犠牲層５４上にコンタクト部１を形成する工程が示されている。
【図７】図１のプローブカード１００の製造方法の一例を模式的に示した説明図であり、第２及び第３の金属層５７，５８を形成する工程が示されている。
【図８】図１のプローブカード１００の製造方法の一例を模式的に示した説明図であり、金属膜６０を形成した後、半田のメッキ層６２を形成する工程が示されている。
【図９】図２のコンタクトプローブ１０の他の構成例を示した図であり、接合材保持領域５及び当接領域７間にのみ金属膜９を形成する場合が示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜プローブカード＞
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態によるプローブカード１００の概略構成の一例を示した平面図である。図１（ａ）には、プローブカード１００を下側から見た様子が示され、図１（ｂ）には、水平方向から見た様子が示されている。このプローブカード１００は、複数のコンタクトプローブ１０、プローブ基板１１、ＳＴ基板２０及びメイン基板３０により構成される。
【００１３】
メイン基板３０は、プローブ装置（図示せず）に着脱可能に取り付けられる円形形状のＰＣＢ（プリント回路基板）であり、周縁部に多数の外部端子３１が設けられている。外部端子３１は、テスター装置（図示せず）との間で信号の入出力を行うための端子電極である。
【００１４】
各コンタクトプローブ１０は、検査対象物に接触させる探針であり、検査対象とする電子回路の微小な電極の配置に対応付けて整列配置されている。プローブ基板１１は、一方の主面上に各コンタクトプローブ１０が配設された配線基板であり、他方の主面をＳＴ基板２０に対向させて当該ＳＴ基板２０に固定されている。
【００１５】
ＳＴ基板２０は、プローブ基板１１とメイン基板３０との間で配線ピッチを拡大させ、或いは、コンタクトプローブ１０のメイン基板３０からの高さを調整するための配線基板である。このＳＴ基板２０は、プローブ基板１１が固定されている側とは反対側の主面をメイン基板３０に対向させて当該メイン基板３０に固定されている。また、ＳＴ基板２０は、そのサイズがメイン基板３０よりも小さな矩形形状からなり、メイン基板３０の中央部に配置されている。
【００１６】
プローブカード１００は、プローブ装置によって、コンタクトプローブ１０側を下にして水平に保持され、テスター装置が接続される。この状態で検査基板を下方から近づけ、コンタクトプローブ１０を電子回路の端子電極に接触させれば、当該コンタクトプローブ１０を介してテスト信号をテスター装置及び電子回路間で入出力させることができる。
【００１７】
＜コンタクトプローブ＞
図２は、図１のプローブカード１００の要部における構成例を示した斜視図であり、プローブ基板１１上の端子電極１２に固着されるコンタクトプローブ１０が示されている。このコンタクトプローブ１０は、コンタクト部１、ビーム部２及びベース部３からなるカンチレバー（片持ち梁）型のプローブである。
【００１８】
コンタクト部１は、検査対象物に当接させる当接部であり、ビーム部２の一端に形成されている。ビーム部２は、コンタクト部１を弾性的に支持し、コンタクト部１と検査対象物との当接時の応力によって弾性変形可能な弾性変形部である。ベース部３は、半田などの低融点金属からなる接合材を用いてプローブ基板１１上の端子電極１２に固着される固着部であり、ビーム部２に連結されている。
【００１９】
端子電極１２は、プローブ基板１１に沿って延伸する平板状の電極パッドであり、金などの導電性金属からなる。端子電極１２は、コンタクトプローブ１０ごとに形成され、例えば、ＳＴ基板２０上に形成される端子電極とワイヤボンディングされる。
【００２０】
このベース部３は、薄い平板状の接合材保持部３ａと、接合材保持部３ａの端面から突出するように形成され、端子電極１２に当接させる突起部３ｂとからなる。接合材保持部３ａは、加熱により容易に溶融させることができる接合材を保持する。この接合材保持部３ａは、厚さ方向がプローブ基板１１と平行になるように、ビーム部２側とは反対側の端面をプローブ基板１１に対向させて配置される。
【００２１】
接合材保持部３ａには、接合材を収容するための接合材収容孔４が形成されている。この接合材収容孔４は、接合材保持部３ａを厚さ方向に貫通する貫通孔である。この例では、接合材保持部３ａの端面からの高さが同じ４つの突起部３ｂが形成されている。各突起部３ｂは、断面形状が矩形形状の柱状体からなり、接合材保持部３ａの長手方向に配列されている。また、接合材保持部３ａには、２つの接合材収容孔４が形成され、各接合材収容孔４は、接合材保持部３ａの長手方向、すなわち、突起部３ｂの配列方向に長い断面形状からなる。
【００２２】
ビーム部２及びベース部３は、所定の導電性金属、例えば、ニッケル（Ｎｉ）及びコバルト（Ｃｏ）の合金からなる。一方、コンタクト部１は、ビーム部２やベース部３を構成する導電性金属よりも硬い導電性金属、例えば、パラジウム（Ｐｄ）及びコバルトの合金からなる。
【００２３】
ベース部３を端子電極１２に固着させるのに用いられる接合材は、少なくともベース部３や端子電極１２よりも融点が低い導電性金属、例えば、錫（Ｓｎ）と銀（Ａｇ）との合金又は錫と鉛（Ｐｂ）との合金からなる。ベース部３上には、この様な接合材を保持するための接合材保持領域５が形成されている。
【００２４】
ベース部３を構成するニッケル及びコバルトの合金は、半田に対する濡れ性が良くないことから、ベース部３を端子電極１２に固着させる際、溶融した半田が玉になってベース部３を這い上がることが考えられる。そこで、ベース部３上には、半田に対する濡れ性が良好な金属膜が形成される。ここで、半田に対する濡れ性とは、溶融した半田の馴染み易さを示す物理量であり、溶融した半田が金属固体と接している場合に、溶融半田（液体）と金属固体の表面との接触角の大きさによって表される。
【００２５】
＜従来例との比較＞
図３（ａ）及び（ｂ）は、図２のコンタクトプローブ１０の構成例を従来のものと比較して示した断面図であり、接合材１５が形成されたコンタクトプローブ１０が示されている。図３（ａ）には、本発明によるコンタクトプローブ１０が示され、図３（ｂ）には、従来のコンタクトプローブが比較例として示されている。
【００２６】
従来のコンタクトプローブの場合、プローブ基板１１上の端子電極１２に突き当てられる突起部３ｂの突き当て面７ａを覆う程度に十分な量の半田からなる接合材１５がベース部３上に形成される。この接合材１５は、ベース部３や端子電極１２を構成する金属よりも融点の低い半田からなり、ベース部３を端子電極１２に固着させる際に溶融させる。
【００２７】
この例では、コンタクトプローブが金属層４１〜４３の積層構造を有し、金属層４２の一部を金属層４１〜４３の切断面８ａから突出させることにより突起部３ｂが形成されている。また、突起部３ｂは、端子電極１２に突き当てられる突き当て面７ａと、突き当て面７ａに隣接する側面７ｂとを有し、ベース部３の固着時には、突き当て面７ａのほぼ全体が端子電極１２に当接する。一方、接合材保持部３ａは、金属層４１〜４３の切断面８ａを端面とし、この端面に隣接する側面８ｂとを有する。接合材１５は、突き当て面７ａ、側面７ｂ及び切断面８ａの全体と、側面８ｂの一部とを覆うように形成されている。
【００２８】
このため、コンタクトプローブのベース部３を端子電極１２に固着させる際に、突起部３ｂの突き当て面７ａと端子電極１２との間に接合材１５が介在したままの状態で接合材１５を溶融させることになり、ベース部３の沈み込みが生じていた。
【００２９】
これに対し、本発明によるコンタクトプローブ１０では、端子電極１２に当接させる当接領域７を露出させた状態で接合材１５を保持する接合材保持領域５と、半田に対する濡れ性の良好な金属膜９が形成された接合材引込領域６とがベース部３上に形成される。この例では、突き当て面７ａが当接領域７である。
【００３０】
接合材保持領域５は、当接領域７を接合材１５から露出させた状態で接合材１５を保持するためのベース部３上の領域である。この例では、接合材保持領域５が、突起部３ｂの側面７ｂの一部と、接合材保持部３ａの切断面８ａの一部と、側面８ｂの一部とに重複させて形成されている。
【００３１】
金属膜９は、半田に対する濡れ性が、ベース部３を構成するニッケル及びコバルトの合金よりも高い導電性金属、例えば、金（Ａｕ）からなる。接合材１５は、ベース部３や金属膜９を構成する金属よりも融点の低い半田からなる。この金属膜９は、突き当て面７ａ上から、側面７ｂ及び切断面８ａを経由して側面８ｂ上にかけて形成されている。具体的には、金属膜９により、突き当て面７ａ、側面７ｂ及び切断面８ａの全体と、側面８ｂの一部とが覆われている。また、金属膜９は、その一部を接合材保持領域５に重複させて形成されている。
【００３２】
接合材引込領域６は、溶融した接合材１５を引き込んで当接領域７により近い位置に案内するために、少なくとも接合材保持領域５と当接領域７との間に形成されるベース部３上の領域であり、金属膜９が形成されている。この接合材引込領域６は、その一部が接合材保持領域５と重複している。
【００３３】
ベース部３を端子電極１２に固着させる際には、まず、突起部３ｂの突き当て面７ａを突き当てることにより、当接領域７を端子電極１２に当接させる。そして、当接領域７と端子電極１２との間に接合材１５が存在しない状態で加熱することにより、接合材１５を溶融させる。このとき、溶融した接合材１５は、濡れ性が良好な金属膜９上を移動することにより、当接領域７により近い位置に案内されるので、接合材１５で当接領域７を覆わなくても這い上がりによる接着不良を防止することができる。このため、当接領域７と端子電極１２との間に接合材１５を介在させることなくベース部３を端子電極１２に接合させることができるので、接合材の溶融によるベース部３の沈み込みは発生しない。
【００３４】
図４は、図１のプローブカード１００の要部の構成例を示した図であり、接合材１５を溶融させて端子電極１２に固着されたコンタクトプローブ１０が示されている。ベース部３を端子電極１２に固着させる際、各突起部３ｂの当接領域７が端子電極１２に当接している状態で加熱される。
【００３５】
例えば、ベース部３の一部にレーザー光を照射することにより、照射点付近が局所的に加熱され、接合材１５が溶融する。このとき、ベース部３上には、馴染み易い金属膜９が形成されているので、溶融した接合材１５は、金属膜９上を移動して突起部３ｂの当接領域７により近い位置に案内される。従って、溶融した接合材１５がベース部３を玉になって這い上がることはなく、良好な半田フィレットが形成される。
【００３６】
＜製造工程＞
図５〜図８は、図１のプローブカード１００の製造方法の一例を模式的に示した説明図であり、台座上に導電性の金属層を積層してコンタクトプローブ１０を形成する工程が示されている。
【００３７】
図５（ａ）〜（ｃ）には、基板５０上に導電膜５１が予め形成された台座上に第１の金属層５３を形成する工程が示されている。導電膜５１は、導電層５３を電気メッキにより形成するための下地膜であり、例えば、銅（Ｃｕ）からなる。
【００３８】
図５（ａ）には、導電膜５１上にフォトレジストを塗布してレジスト層５２を形成し、ビーム部２やベース部３を構成する金属層５３を形成するために、レジスト層５２をパターニングする工程が示されている。
【００３９】
図５（ｂ）には、レジスト層５２をパターニングした後の基板５０に対し、金属層５３を電気メッキにより形成する工程が示されている。金属層５３は、ニッケル−コバルトのメッキ層として導電膜５１上に形成される。図５（ｃ）には、金属層５３を形成した後の基板５０に対し、レジスト層５２を除去する工程が示されている。
【００４０】
図６（ａ）〜（ｃ）には、金属層５３及び犠牲層５４上にコンタクト部１を構成する金属層５６を形成する工程が示されている。図６（ａ）には、レジスト層５２を除去した後の基板５０に対し、金属層５６や突起部３ｂを形成するための犠牲層５４を形成する工程が示されている。犠牲層５４は、フォトレジストを塗布してパターニングし、銅を電気メッキすることにより、導電膜５１上に形成される。
【００４１】
図６（ｂ）には、犠牲層５４を形成した後の基板５０に対し、フォトレジストを塗布してレジスト層５５を形成し、レジスト層５５をパターニングして金属層５６を電気メッキにより形成する工程が示されている。金属層５６は、パラジウム−コバルトのメッキ層として形成される。図６（ｃ）には、金属層５６を形成した後の基板５０に対し、レジスト層５５を除去する工程が示されている。
【００４２】
図７（ａ）〜（ｃ）には、レジスト層５５を除去した後の基板５０に対し、第２及び第３の金属層５７，５８を形成する工程が示されている。図７（ａ）には、金属層５７を形成する工程が示され、図７（ｂ）には、金属層５８を形成する工程が示されている。
【００４３】
金属層５７は、ニッケル−コバルトのメッキ層として金属層５３及び犠牲層５４上に形成される。金属層５８は、ニッケル−コバルトのメッキ層として金属層５７上に形成される。図７（ｃ）には、金属層５７，５８を形成した後の基板５０から犠牲層５４と、導電膜５１の一部を除去する工程が示されている。
【００４４】
図８（ａ）〜（ｃ）には、金属膜６０を形成した後、半田のメッキ層６２を形成する工程が示されている。図８（ａ）には、犠牲層５４と導電膜５１の一部を除去した後の基板５０に対し、フォトレジストを塗布してレジスト層５９を形成し、レジスト層５９をパターニングして金属膜６０を形成する工程が示されている。
【００４５】
金属膜６０は、金の電気メッキにより、金属層５３，５７，５８の露出している面上に形成される。図８（ｂ）には、金属膜６０を形成した後の基板５０に対し、フォトレジストを塗布してレジスト層６１を形成し、レジスト層６１をパターニングしてメッキ層６２を形成する工程が示されている。
【００４６】
メッキ層６２は、錫と銀との合金又は錫と鉛との合金の電気メッキにより、金属層５３，５７，５８、金属膜６０の露出している面を接合材保持領域５として、この接合材保持領域５上に形成される。図８（ｃ）には、メッキ層６２を形成した後の基板５０からレジスト層６１や導電膜５１を除去する工程が示されている。
【００４７】
メッキ層６２の形成後、レジスト層６１や導電膜５１を除去すれば、コンタクトプローブ１０が完成する。接合材保持部３ａに形成された接合材収容孔４の内壁面のうち、突起部３ｂ側の壁面のみ、金のメッキ層からなる金属膜９で覆われている。また、接合材収容孔４内は、半田のメッキ層６２からなる接合材１５で充填されている。
【００４８】
本実施の形態によれば、半田に対する濡れ性が良好な金属膜９が形成された接合材引込領域６を当接領域７と接合材保持領域５との間に形成することにより、接合材１５を溶融させてベース部３をプローブ基板１１上の端子電極１２に固着させる際に、溶融した接合材１５を当接領域７により近い位置に案内することができる。従って、溶融した接合材１５の這い上がりを防ぐために接合材１５で当接領域７を覆う必要がなく、当接領域７と端子電極１２との間に接合材１５を介在させることなくベース部３を端子電極１２に接合させられるので、接合材１５の溶融によるベース部３の沈み込みを抑制することができ、コンタクトプローブ１０の高さにバラツキが生じるのを抑制することができる。
【００４９】
また、接合材引込領域６の一部が接合材保持領域５と重複し、金属膜９がその様な接合材引込領域６上に形成されるので、接合材保持領域５及び接合材引込領域６が離間している場合に比べ、溶融した接合材１５を当接領域７により近い位置に容易に案内することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態では、接合材引込領域６の一部が接合材保持領域５と重複している場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、接合材保持領域５よりも当接領域７側に形成されていれば、接合材引込領域６が接合材保持領域５と重複しないものも本発明には含まれる。また、金属膜９は、少なくともその様な接合材引込領域６上に形成されていれば良い。特に、金属膜９の厚さのバラツキがコンタクト部１のプローブ基板１１からの高さバラツキに与える影響を小さくするためには、当接領域７上には金属膜９が形成されないことが望ましい。
【００５１】
図９は、図２のコンタクトプローブ１０の他の構成例を示した図であり、ベース部３上の接合材保持領域５と当接領域７との間の露出領域７２内にのみ金属膜９を形成する場合が示されている。このコンタクトプローブ１０では、突き当て面７１を有するベース部３上に、接合材保持領域５、接合材引込領域６及び当接領域７が形成されている。
【００５２】
接合材保持領域５は、ベース部３上の当接領域７から離間した位置に形成されている。この例では、突き当て面７１のほぼ全体が当接領域７である。接合材引込領域６は、接合材保持領域５及び当接領域７間の露出領域７２内に形成されている。金属膜９は、この接合材引込領域６上にのみ形成され、当接領域７上には形成されない。つまり、ベース部３の当接領域７の全体は、接合材１５や金属膜９から露出している。この様に構成すれば、金属膜９の厚さを高精度に制御しなくても、金属膜９の厚さのバラツキや不均一さに起因するコンタクト部１の高さバラツキを防止することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  コンタクト部
２  ビーム部
３  ベース部
３ａ  接合材保持部
３ｂ  突起部
４  接合材収容孔
５  接合材保持領域
６  接合材引込領域
７  当接領域
７ａ  突き当て面
７ｂ  側面
８ａ  切断面
８ｂ  側面
９  金属膜
１０  コンタクトプローブ
１１  プローブ基板
１２  端子電極
１５  接合材
２０  ＳＴ基板
３０  メイン基板
３１  外部端子
４１〜４３  金属層
７１  突き当て面
７２  露出領域
１００  プローブカード
【図１】
2011202990.tif 000003
【図２】
2011202990.tif 000004
【図３】
2011202990.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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