(57)【要約】【課題】プローブの前面と背面にもはんだバンプを形成し、接合面積を増やすことで十分な接合強度を確保することができるプローブおよびこのようなプローブを実装したプローブカードを提供する。【解決手段】底部にはんだバンプが形成される実装部、前記実装部から延在するアーム部、および前記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブであって、前記実装部の底面には中間層を２つの外層よりも突出させた突出部を設け、前記はんだバンプが、前記突出部を取り囲み、前記実装部の側面の一部および前面および背面の一部を覆うように形成されている。【選択図】  図１
2011013163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部にはんだバンプが形成される実装部、前記実装部から延在するアーム部、および前記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブであって、
前記実装部の底面には中間層を２つの外層よりも突出させた突出部を設け、
前記はんだバンプが、前記突出部を取り囲み、前記実装部の側面の一部および前面および背面の一部を覆うように形成されていることを特徴とするプローブ。
【請求項２】
前記実装部の外層の一部に切り欠きを設けて前記中間層を露出させ、前記はんだバンプで前記切り欠きを埋めることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
底面を有する実装部、前記実装部から延在するアーム部、および前記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブを基板上に複数実装したプローブカードあって、
前記実装部の底面には中間層を２つの外層よりも突出させた突出部を設け、前記突出部を取り囲み、前記実装部の側面の一部および前面および背面の一部を覆うように形成されているはんだバンプを用いて、前記突出部が前記基板上に設けられた電極に接触した状態でプローブが前記電極に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４】
前記実装部の外層の一部に切り欠きを設けて前記中間層を露出させ、前記プローブを電極に接合する際に用いられているはんだバンプが、前記切り欠きにも埋め込まれていることを特徴とする請求項３に記載のプローブカード。
【請求項５】
底部にはんだバンプが形成される実装部、前記実装部から延在するアーム部、および前記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、隣接する第１層と第２層が配置された２層構造のプローブであって、
前記実装部の底面には第１層を第２層よりも突出させた突出部を設け、
前記はんだバンプが、前記突出部を取り囲み、前記実装部の側面の一部および前面および背面の一部を覆うように形成されていることを特徴とするプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブ及びプローブが実装されたプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の検査には、基板に複数のプローブが狭ピッチで実装されたプローブカードを用いている。各プローブは基板に設けられた電極にそれぞれ接合されている。
【０００３】
プローブの実装方法には幾つかの方法があり、例えば、特許文献１に記載されているように、基板上の電極パッド上に予めはんだを形成しておき、各電極パッド上のはんだを加熱により溶融させた後、溶融したはんだにプローブを接触させてプローブを電極パッドに接合する方法がある。その他に、特許文献２に記載されているように、プローブ側にはんだバンプを予め形成しておき、はんだを溶融させて電極パッドに接合する方法も用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５８２６４号広報
【特許文献２】特開２００８−３０９５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プローブにはんだバンプを形成する方法では、一般的にプローブの片方の側面の下方を覆うように予めはんだバンプが形成されている。このような場合、プローブの材質として用いられるニッケル合金の露出している表面ははんだが濡れにくいために、プローブを基板上に実装する際に、溶融したはんだははんだバンプが形成されていない場所には付着し難い。
【０００６】
そのために、図１５（ｂ）に示すように、プローブ４１の片方の側面の一部だけを覆うようにフィレット４０が形成され、左右がアンバランスなフィレット４０の形状となり、プローブ４１が、フィレット４０が形成されている方（図１５（ｂ）の右側）に倒れやすいという問題があった。
【０００７】
そこで本発明では、従来のプローブでは図１５（ａ）に示すように、前面と背面にはほとんどフィレットが形成されないことに着目し、プローブの前面と背面にもはんだバンプを形成し、接合面積を増やすことで十分な接合強度を確保することができるプローブおよびこのようなプローブを実装したプローブカードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプローブは、底部にはんだバンプが形成される実装部、前記実装部から延在するアーム部、および前記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブであって、前記実装部の底面には中間層を２つの外層よりも突出させた突出部を設け、前記はんだバンプが、前記突出部を取り囲み、前記実装部の側面の一部および前面および背面の一部を覆うように形成されていることを特徴とする。
【０００９】
さらに、接合強度を高めるために、前記実装部の外層の一部に切り欠きを設けて前記中間層を露出させ、前記はんだバンプで前記切り欠きを埋めるようにすることができる。
【００１０】
本発明のプローブカードは、底面を有する実装部、前記実装部から延在するアーム部、および前記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブを基板上に複数実装したプローブカードあって、前記実装部の底面には中間層を２つの外層よりも突出させた突出部を設け、前記突出部を取り囲み、前記実装部の側面の一部および前面および背面の一部を覆うように形成されているはんだバンプを用いて、前記突出部が前記基板上に設けられた電極に接触した状態でプローブが前記電極に接合されていることを特徴とする。
【００１１】
さらに、プローブの接合強度を高めるために、前記実装部の外層の一部に切り欠きを設けて前記中間層を露出させ、前記プローブを電極に接合する際に用いられているはんだバンプが、前記切り欠きにも埋め込まれているプローブを実装する。
【００１２】
本発明のプローブは、底部にはんだバンプが形成される実装部、前記実装部から延在するアーム部、および前記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、隣接する第１層と第２層が配置された２層構造のプローブであって、前記実装部の底面には第１層を第２層よりも突出させた突出部を設け、前記はんだバンプが、前記突出部を取り囲み、前記実装部の側面の一部および前面および背面の一部を覆うように形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のプローブは、底部にはんだバンプが形成される実装部、前記実装部から延在するアーム部、および前記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブであって、前記実装部の底面には中間層を２つの外層よりも突出させた突出部を設け、前記はんだバンプが、前記突出部を取り囲み、前記実装部の側面の一部および前面および背面の一部を覆うように形成されていることにより、プローブを接合する時に、フィレットをプローブの側面だけでなく前面と背面にも形成することができるので、十分な接合強度を確保することができる。
【００１４】
さらに、前記実装部の外層の一部に切り欠きを設けて前記中間層を露出させ、前記はんだバンプで前記切り欠きを埋めるようにすることで、プローブの側面に生じた凹凸によって接合面積が増えることで、より接合強度を高めることが可能となる。
【００１５】
本発明のプローブカードは、底面を有する実装部、前記実装部から延在するアーム部、および前記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、中間層の両側に外層を配置した３層構造のプローブを基板上に複数実装したプローブカードあって、前記実装部の底面には中間層を２つの外層よりも突出させた突出部を設け、前記突出部を取り囲み、前記実装部の側面の一部および前面および背面の一部を覆うように形成されているはんだバンプを用いて、前記突出部が前記基板上に設けられた電極に接触した状態でプローブが前記電極に接合されていることにより、プローブが強固に接合されたプローブカードが実現する。
【００１６】
また、前記実装部の外層の一部に切り欠きを設けて前記中間層を露出させ、前記プローブを電極に接合する際に用いられているはんだバンプが、前記切り欠きにも埋め込まれているプローブを実装することで、より強固にプローブが実装されたプローブカードが実現できる。
【００１７】
本発明のプローブは、底部にはんだバンプが形成される実装部、前記実装部から延在するアーム部、および前記アーム部の先端に設けられた先端部から構成され、隣接する第１層と第２層が配置された２層構造のプローブであって、前記実装部の底面には第１層を第２層よりも突出させた突出部を設け、前記はんだバンプが、前記突出部を取り囲み、前記実装部の側面の一部および前面および背面の一部を覆うように形成されていることにより、２層構造のプローブでも十分な接合強度を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態のプローブの側面図である。
【図２】第１の実施形態のプローブの正面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】プローブを形成する工程を示す図である。
【図５】プローブを形成する工程を示す図であり、図４の続きである。
【図６】図５（ｄ）の平面図である。
【図７】本発明のプローブカードの概略断面図である。
【図８】プローブを実装する工程を示す断面図である。
【図９】第１の実施形態のプローブの実装状態を示す図であり、（ａ）が側面図、（ｂ）が正面図である。
【図１０】第２の実施形態のプローブの側面図である。
【図１１】第２の実施形態のプローブの正面図である。
【図１２】図１０のＢ−Ｂ断面図である。
【図１３】第２の実施形態のプローブの実装状態を示す図であり、（ａ）が側面図、（ｂ）が正面図である。
【図１４】切り欠きを片側だけに設けた場合の第２の実施形態のプローブの断面図である。
【図１５】従来のプローブの実装状態を示す図であり、（ａ）が側面図、（ｂ）が正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図を用いて本発明を以下に詳細に説明する。図１が本発明の第１の実施形態のプローブ１の側面図、図２が第１の実施形態のプローブ１の正面、図３が第１の実施形態のプローブの断面図である。
【００２０】
本発明の第１の実施形態のプローブ１は、図１に示すように、プローブカードの基板上に設けられた電極パッドに接合される実装部２、前記実装部２から延在しバネ性を有するアーム部３、および前記アーム部３の先端に設けられ被検査対象物の電極に接触する先端部４から構成され、前記実装部２の底辺にはプローブカードの基板に設けられた電極パッドにプローブ１を実装する際に使用するはんだバンプ９が形成されている。
【００２１】
前記プローブ１は、図３の断面図に示すように、中間層５を２つの外層６、７で挟み込んだ３層構造である。前記中間層５および前記外層６、７は、各々上述の実装部２、アーム部３、および先端部４の形状に形成されているが、前記実装部２の底面には、プローブカードに実装する際に基板上の電極と接するように中間層５を２つの外層６、７よりも突出させた突出部８を設けており、前記プローブ１が接合された時に、図８（ｂ）の断面図に示すように、前記外層６、７の実装部２は電極と接しないで、前記中間層５の突出部８が前記プローブカードの電極パッド１２と接する状態となる。本実施形態では前記突出部８を５個、等間隔に設けているが、特に個数や形状に限定するものではなく、外層６よりも下方に突出しており、プローブ１が水平に実装されるような形状であればよい。
【００２２】
前記はんだバンプ９は、図３に示すように、前記突出部８の両側面および底辺を囲むように形成され、さらに、図１、２に示すように、前記実装部２の外層７側の側面の一部（下方の部分）および前面および背面の一部（下方の部分）を覆うように形成されている。前記はんだバンプ９が形成されることで、前記突出部８は完全にはんだバンプ９で覆われて外には露出していない。このように、本発明ではプローブ１の側面だけでなく前面および背面もはんだバンプ９で覆う構造としている。
【００２３】
前記中間層５および前記外層６、７は、導電材料からなり、全て同じ導電材料で形成されていてもよいし、各々異なる導電材料で形成されていてもよい。本実施形態では、前記中間層５および前記外層６、７は同一の導電材料で形成されている。好適な導電材料としては、ニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）、パラジウムコバルト（Ｐｄ−Ｃｏ）、パラジウムニッケル（Ｐｄ−Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、ニッケルタングステン（Ｎｉ−Ｗ）などがある。そして、前記はんだバンプ９は、前記中間層５および前記外層６、７よりも融点の低い導電材料を用いる。
【００２４】
本発明のプローブ１の形成方法について説明する。まず初めに、図４（ａ）に示すように、プローブ形成用の基板２０上に、銅（Ｃｕ）からなる犠牲層２１を形成し、犠牲層２１の表面にはＡｕ、Ｃｒ、Ｔｉなどでエッチングストッパー層２２を形成する。前記エッチングストッパー層２２ははんだバンプ９を形成する場所に形成すればよいが、全面に形成してもよい。その後、図４（ｂ）に示すように、犠牲層２１上に感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布してレジスト層２３を形成し、プローブ１の外層６の形状に合わせて所定の箇所には開口２４を設けておく。そして、図４（ｃ）に示すように、電気めっきによりニッケル合金を前記開口２４に充填し、１層目となる外層６を形成する。
【００２５】
その後、図４（ｄ）に示すように、前記レジスト層２３を除去し、図４（ｅ）に示すように、前記レジスト層２３を除去して露出した前記犠牲層２１と前記外層６を覆うように銅からなる犠牲層２５を形成し、図４（ｆ）に示すように、前記外層６が露出するまで前記犠牲層２５の表面を研磨する。
【００２６】
研磨が終わり前記外層６が露出した状態となったら、図４（ｇ）に示すように、前記外層６及び犠牲層２５の上にフォトレジストを塗布して再びレジスト層２６を形成し、プローブ１の中間層５の形状（突出部８を含めた形状）に合わせて所定の箇所に開口２４を設ける。図４（ｈ）に示すように、電気めっきによりニッケル合金を前記開口２４に充填し、研磨調整が必要であればレジスト層２６と中間層５を研磨して２層目となる中間層５を形成する。
【００２７】
その後、図５（ａ）に示すように、前記レジスト層２６を除去し、中間層５及び犠牲層２５の上に再びフォトレジストを塗布してレジスト層２７を形成し、プローブ１の３層目となる外層７の形状に合わせて所定の箇所に開口２４を設ける。図５（ｂ）に示すように、電気めっきによりニッケル合金を前記開口２４に充填し、研磨調整が必要であればレジスト層２７と外層６を研磨して３層目となる外層７を形成する。
【００２８】
その後、図５（ｃ）に示すように、前記レジスト層２７を除去し、３層目の外層７、２層目の中間層５の一部（突出部８等）及び犠牲層２５の上に再びフォトレジストを塗布してレジスト層２８を形成し、図５（ｄ）に示すように、前記レジスト層２８に、プローブ１に設けるはんだバンプ９の形状に合わせて所定の箇所に開口２９を設ける。この時、図５（ｄ）に示すように、外層７の下部を覆うように、そして、図６の平面図に示すように、前記実装部２の前面および背面の下部も覆うように前記開口２９を形成する。
【００２９】
さらに、犠牲層２５のはんだバンプ９を設ける部分を、エッチングを用いて除去し、図５（ｅ）に示すように、実装部２の底辺周辺にはんだバンプ９を形成するためのスペース３０を設ける。そして、図５（ｆ）に示すように、前記スペース３０に電気めっきを用いてはんだを充填しはんだバンプ９を形成する。これにより、前記突出部８の両側面および底辺を取り囲み、さらに、前記実装部２の外層７の下方および前記実装部２の前面および背面の下方を覆うようにはんだバンプ９が形成される。その後、図５（ｇ）に示すように、レジスト層２８および犠牲層２５，２１を除去するとはんだバンプ９を設けたプローブ１の形成が完了する。
【００３０】
このようにして、前記突出部８の両側面および底辺を取り囲み、さらに、前記実装部２の外層７の下方および前記実装部２の前面および背面の下方を覆うようにはんだバンプ９が形成されたプローブ１が実現できる。これにより、接合強度を高めることが可能となるが、この点については前記プローブ１を複数実装したプローブカード１１を含めてさらに詳しく説明する。
【００３１】
次に、複数のプローブ１を実装したプローブカード１１について説明する。本発明のプローブカード１１は、図７に示すように、テスタのポゴピンと接触して接続される外部端子３４と内部配線３３を有するメイン基板３２と、前記メイン基板３２に固定され、前記プローブ１が実装される電極１２が設けられたプローブ基板３１とを備える。
【００３２】
前記プローブカード１１にプローブ１を実装する方法について説明する。図８（ａ）に示すように、プローブ１をプローブカードのプローブ基板３１の電極パッド１２の表面に、はんだパンプ９を接触させた状態で加熱する。すると、はんだバンプ９は溶融し、図８（ｂ）に示すような突出部８が電極パッド１２上に接触した状態となりプローブの高さが定まる。そして、はんだバンプ９が溶融してフィレット１０が形成され、プローブ１が電極パッド１２に接合される。
【００３３】
前記フィレット１０の断面形状は、図８（ｂ）に示すように従来とあまり変わりがないように見えるが、図９に示すように、前記フィレット１０は実装部２の前面と背面の下方を覆うように形成されており、従来よりも接合面積が増えることで十分な接強度が確保されている。
【００３４】
このように、本発明は、はんだバンプ９をプローブ１の実装部２の前面と背面の下方を覆うようにすることで、プローブカード１１に実装されたプローブ１の接合強度は従来よりも増加し、より信頼度の高いプローブカード１１が実現できる。
【００３５】
次に、第２の実施形態のプローブ１’について説明する。図１０に示すのが第２の実施形態のプローブ１’の側面図、図１１が正面図、図１２が断面図である。
【００３６】
第２の実施形態のプローブ１’は、図１０に示すように、実装部２’、アーム部３、および先端部４から構成され、前記実装部２’の底辺にははんだバンプ９’が形成され、図１２の断面図に示すように、中間層５を２つの外層６、７で挟み込んだ３層構造であり、前記中間層５の実装部２’の底辺には、前記外層６よりも突出した突出部８が形成されている。
【００３７】
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、前記突出部８の両側面および底辺を囲うように形成され、さらに、図１０〜１２に示すように、前記実装部２’の外層７側の側面の一部（下方の部分）および前面および背面の一部（下方の部分）を覆うように形成されており、プローブ１の実装部２’の側面だけでなく前面および背面の下方もはんだバンプ９で覆う構造としている。
【００３８】
さらに、本実施形態では、前記実装部２’の外層６，７の実装部２’の前面および背面側に切り欠き１３を設けて前記中間層５を露出させ、前記はんだバンプ９’で前記切り欠き１３を埋める構造を用いている。上述のように外層６，７に切り欠き１３を設けると前記実装部２’の側面に凹凸ができることとなり、前記はんだバンプ９’が切り欠き１３に埋められると接合面積が増加する。これにより、さらに接合強度を高めることが可能となる。
【００３９】
材質は第１の実施形態と同じであり、前記中間層５および前記外層６、７は、導電材料からなり、例えばニッケル合金からなる同一の導電材料で形成されている。そして、前記はんだバンプ９は、前記中間層５および前記外層６、７よりも融点の低い導電材料を用いる。
【００４０】
プローブ１’の形成方法についても、図４，５に示す手順とほぼ同じであるが、外層６，７を形成する際に、切り欠き１３の形状に合わせた開口をレジスト層に設ける必要がある。
【００４１】
また、第２の実施形態のプローブ１’についても、第１の実施形態と同様の方法でプローブカード１１に実装され、従来よりも強固にプローブ１’が実装されたプローブカード１１が実現される。
【００４２】
プローブカード１１にプローブ１’を実装する方法は同じであるが、プローブ１’を電極パッド１２に接合した状態は、図１３に示すような状態となる。プローブ１’を接合する際に形成されるフィレット１０は切り欠き１３に埋め込まれた状態で形成され、接合面積が増加していることがよくわかる。このようにして、プローブ１’の接合時に形成されるフィレット１０は実装部２’の前面と背面の下方を覆うだけでなく、前記実装部２’に設けられた切り欠き１３を覆うように形成されるので、十分な接強度が確保されることとなる。
【００４３】
本実施形態では実装部２’の両側面に切り欠き１３を設けたが、図１４に示すように、実装部２’の片側だけに切り欠き１３を設けることも可能である。さらに、中間層を実装部の前面および背面から突出させてもよく、これにより切り欠きを設けたものと同じ効果を得ることも可能である。
【００４４】
さらに別のプローブの形態として、３層構造のプローブ１，１’から２つの外層のいずれか１層を省略して２層構造のプローブとすることも可能である。この場合、第１層の上に第２層を積層し、実装部の底面には第１層を第２層よりも突出させた突出部を設け、はんだバンプが、前記突出部を取り囲み、前記実装部の側面の一部および前面および背面の一部を覆うように形成する。つまり、第１、第２の実施形態のプローブ１，１’から外層７を省略して２層構造としたものと同じ構造であり、これによって２層構造のプローブでも接合強度を高めることが可能となる。
【００４５】
このように、本発明は、実装部の前面と背面の下方を覆うことで、従来の接合不足を解消し、より信頼性の高いプローブカードを実現することができ、さらに、切り欠き等を設けることで接合面積を増加させ、さらに接合強度を高めることも可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１、１’  プローブ
２、２’  実装部
３        アーム部
４        先端部
５        中間層
６、７    外層
８        突出部
９        はんだバンプ
１０      フィレット
１１      プローブカード
１２      電極パッド
１３      切り欠き
２０      基板
２１      犠牲層
２２      エッチングストッパー層
２３      レジスト層
２４      開口
２５      犠牲層
２６      レジスト層
２７      レジスト層
２８      レジスト層
２９      開口
３０      スペース
３１      プローブ基板
３２      メイン基板
３３      内部配線
３４      外部端子
４０      フィレット
４１      プローブ
【図１】
2011013163.tif 000003
【図２】
2011013163.tif 000004
【図３】
2011013163.tif 000005
【図４】
2011013163.tif 000006
【図５】
2011013163.tif 000007
【図６】
2011013163.tif 000008
【図７】
2011013163.tif 000009
【図８】
2011013163.tif 000010
【図９】
2011013163.tif 000011
【図１０】
2011013163.tif 000012
【図１１】
2011013163.tif 000013
【図１２】
2011013163.tif 000014
【図１３】
2011013163.tif 000015
【図１４】
2011013163.tif 000016
【図１５】
2011013163.tif 000017