(57)【要約】【課題】バンプの形状が平面であってもおおきなな荷重をかけてバンプと導通させることができるプローブカードを提供すること。【解決手段】本発明のプローブカード１は配線基板１１に収容凹部１３Ａを有しており、その収容凹部１３Ａの内側には接触子１０が固着されている。接触子１０はばね部２、突出部３および導電部５からなる。ばね部２は単結晶シリコンを用いて渦巻き状に形成されており、このばね部２のバンプ対向面２ａからバンプとの対向方向ＯＤに突出部３が突出している。また、収容凹部１３Ａは半球状になっており、接触子１０がバンプ１５に押圧されるとばね部２が収容凹部１３Ａの内面１３Ａａに当接し、ばね部２の荷重−たわみ特性が非線形となる。【選択図】図５
2008058237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続端子および収容凹部を表面上に有する配線基板と、
前記接続端子に電気的に接続されているとともに、平面状もしくは球状のバンプに押圧されたときに前記収容凹部の内部に伸張するように前記収容凹部の周縁付近に固着されているばね型の接触子と
を備えているとともに、
前記接触子は、渦巻き状に形成されているばね部と、前記ばね部から前記バンプとの対向方向に突出している突出部と、前記バンプが前記突出部に接触したときに前記バンプを前記接続端子に導通させる導電部とを有しており、
前記収容凹部は、前記収容凹部の中央が最深部となる斜面を内面として有する凹形状に穿設されているとともに、前記突出部が前記バンプに押圧されたときに前記ばね部の渦巻き終端側からその渦巻き始端側に向かって前記ばね部が前記収容凹部の内面に徐々に接触する大きさの凹形状に形成されている
ことを特徴とするプローブカード。
【請求項２】
前記突出部は、前記ばね部の渦巻き始端付近から起立する棒状に形成されており、
前記突出部の突出高さは、前記突出部が形成された前記ばね部の渦巻き始端が前記収容凹部の内面に接触したとき、前記配線基板の表面から前記対向方向に突出する長さとなっている
ことを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項３】
前記収容凹部は、前記ばね部の降伏伸びもしくは弾性限に対応する伸びよりも浅く形成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローブカード。
【請求項４】
前記ばね部は、平板状の単結晶シリコンを異方性エッチングすることにより形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプローブカード。
【請求項５】
前記ばね部および前記突出部は、同一材料を用いて一体形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプローブカード。
【請求項６】
前記配線基板は、ガラスを用いて形成されており、
前記収容凹部は、前記配線基板を等方性エッチングすることにより半球型凹形状に形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプローブカード。
【請求項７】
前記収容凹部は、前記内面の表面上に弾性ゴム膜を有している
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプローブカード。
【請求項８】
前記弾性ゴム膜の厚さは、前記収容凹部の周縁側からその最深部側に向かって厚くなっている
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプローブカード。
【請求項９】
前記収容凹部は、その内面の表面上または前記弾性ゴム膜の表面上に、らせん状の下りスロープを有しており、
前記下りスロープは、前記接触子の突出部が前記バンプに押圧されたとき、前記ばね部がその渦巻き終端側からその渦巻き始端側に向かって徐々に当接するように形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブカードに係り、特に、球状や平面状に形成された半導体デバイスのバンプ（突起電極）に接触するばね型の接触子を有するプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）やＬＳＩ（Large Scale Integration：素子の集積度が1000個〜10000個のＩＣ）などの半導体デバイスの製造工程においては、製造された半導体デバイスをプローブカードと称される検査用配線板に接続させることによってその半導体デバイスに対する電気信号の入出力検査を行ない、半導体デバイスの不良品をパッケージに組み込んでしまうという無駄を低減させている。
【０００３】
ここで、ＢＧＡ（Ball Grid Array：ボール状格子電極）方式の半導体デバイスにおいては、Ａｌを用いて形成された外径数十μｍの球状バンプ（突起電極）が数十μｍの狭ピッチで形成されている。そのため、ＢＧＡ方式の半導体デバイスを検査するプローブカードにおいては、その配線基板に形成された検査用配線の接続端子に外径および高さが数十μｍの接触子が数十μｍの狭ピッチで形成されている。
【０００４】
従来のプローブカード１１０においては、その一例として、図１６に示すように、その配線基板１１１に形成された円柱状の収容孔１１３が複数個形成されており、それら収容孔１１３の周縁に接触子１０１が１個ずつ固着されている。この接触子１０１はＮｉ−Ｐ合金などの金属ばね材をめっきもしくはスパッタすることにより渦巻き状に形成にされており、図１７に示すように、この接触子１０１が球状のバンプ１７に押圧されると、その接触子１０１が収容孔１１３の内部に伸びるようになっている。
【０００５】
また、図１６に示すように、接触子１０１の断面は矩形状に形成されているので、接触子１０１がバンプ１７に接触した際、図１７に示すように、その内側に形成された稜線１０１ａがバンプ１７の表面に形成された不導体酸化膜（Ａｌ２Ｏ３）に当接し、バンプ１７の押圧により生じた接触子１０１の弾性力を利用してその酸化膜を切削する。これにより、バンプ１７の表面に酸化膜が形成されていたとしても、接触子１０１はバンプ１７と導通することができる（特許文献１を参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７５８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１６に示すように、従来のプローブカード１１０においては、接触子１０１が渦巻き状に形成されていたので、球状バンプ１７のようにバンプ１７が接触子１０１に向かって突出していることが条件となり、ＬＧＡ（Land Grid Array：ランド状格子電極）方式の半導体デバイスのバンプのような平面状のバンプと接触させることができないという問題があった。
【０００８】
また、接触子１０１がバンプ１７の酸化膜を切削するためには所定の弾性力をバンプ１７に加える必要があるが、従来の接触子１０１の外径および高さは数十μｍ程度と極めて小さく、その素線が細いため、図１８に示すように、荷重−たわみ特性がなだらかな線形（ばね定数が一定）となってしまう。そのため、接触子１０１は所定の弾性力を発揮する前にすべり変形を起こしてへたってしまうという問題があった。
【０００９】
さらに、従来のプローブカード１１０は複数の接触子１０１を有しているが、個々の接触子１０１に生じる格子欠陥の程度はそれぞれ異なっている。そのため、複数の接触子１０１のうちの１個の接触子１０１だけが早期にへたってしまい、半導体デバイス１６の検査が適切に行なわれないという問題もあった。
【００１０】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、バンプの形状が平面であっても確実に導通させることができる接触子を提供することをその目的としている。
【００１１】
また、本発明は、接触子にすべり変形を生じさせずにバンプに加える接触子の弾性力を大きくすることができる接触子を提供することを他の目的としている。
【００１２】
さらに、本発明は、複数個形成してもそのばね特性を一定にすることができる接触子を提供することを他の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した目的を達成するため、本発明のプローブカードは、その第１の態様として、接続端子および収容凹部を表面上に有する配線基板と、接続端子に電気的に接続されているとともに、平面状もしくは球状のバンプに押圧されたときに収容凹部の内部に伸張するように収容凹部の周縁付近に固着されているばね型の接触子とを備えているとともに、接触子は、渦巻き状に形成されているばね部と、ばね部からバンプとの対向方向に突出している突出部と、バンプが突出部に接触したときにバンプを接続端子に導通させる導電部とを有しており、収容凹部は、収容凹部の中央が最深部となる斜面を内面として有する凹形状に穿設されているとともに、突出部がバンプに押圧されたときにばね部の渦巻き終端側からその渦巻き始端側に向かってばね部が収容凹部の内面に徐々に接触する大きさの凹形状に形成されていることを特徴としている。
【００１４】
第１の態様のプローブカードによれば、ばね部がばね部の渦巻き終端側から徐々に収容凹部の内面に接触していくので、円錐コイルばねのようにばね部がたわむほどばね部のばね定数が大きくなり、ばね部の荷重−たわみ特性が直線の先端に下に凸の放物線を接続して得た形になる。そのため、本発明の接触子は、大きな荷重をかけるほどにたわみの変化量が減少するので、ばね部の伸びを一定の範囲内に収束させつつ、バンプに大きな弾性力を加えることができる。
【００１５】
なお、ばね部の渦巻き始端とはばね部の中心側端部を意味しており、ばね部の渦巻き終端とはばね部の外縁側端部を意味している。
【００１６】
また、本発明の導電部は、突出部から接続端子までの間に別個の部材を形成せずとも、突出部およびばね部を導電部として兼用することも当然にできる。すなわち、突出部およびばね部が導体であれば、突出部およびばね部を導電部として用いる。それに対し、突出部およびばね部が絶縁体もしくは半導体であれば、導電部としての導電性が不十分であるので、突出部から接続端子までの表面上に導電膜を導電部として形成する。
【００１７】
本発明の第２の態様のプローブカードは、第１の態様のプローブカードにおいて、突出部は、ばね部の渦巻き始端付近から起立する棒状に形成されており、突出部の突出高さは、突出部が形成されたばね部の渦巻き始端が収容凹部の内面に接触したとき、配線基板の表面から対向方向に突出する長さとなっていることを特徴としている。
【００１８】
第２の態様のプローブカードによれば、ばね部の渦巻き始端が収容凹部の内面に接触してばね部の伸びが最大になったときにおいても、バンプは配線基板に当接することなく突出部に接触することができるので、突出部が短すぎてバンプに適切な応力が加えられないといったことを防止することができる。
【００１９】
本発明の第３の態様のプローブカードは、第１または第２の態様のプローブカードにおいて、収容凹部は、ばね部の降伏伸びもしくは弾性限に対応する伸びよりも浅く形成されていることを特徴としている。
【００２０】
第３の態様のプローブカードによれば、収容凹部の深さが所定の深さに調整されているため、ばね部の変形が弾性変形領域内においてのみ生じるので、ばね部がすべり変形することを防止することができる。
【００２１】
本発明の第４の態様のプローブカードは、第１から第３の態様のいずれか１の態様のプローブカードにおいて、ばね部は、平板状の単結晶シリコンを異方性エッチングすることにより形成されていることを特徴としている。
【００２２】
第４の態様のプローブカードによれば、ばね部が単結晶シリコンを用いて形成されているので、ばね部に生じる格子欠陥が少なく、その弾性限を金属製接触子の弾性限よりも高くすることができる。また、ばね部に生じる格子欠陥が少ないことから、ばね部のばね特性に個体差が生じることを防止することができる。さらに、このばね部は異方性エッチングにより形成されているので、ある特定の方向にだけエッチングを進行させることができ、ばね部の形状を精密に形成することができる。
【００２３】
本発明の第５の態様のプローブカードは、第１から第４の態様のいずれか１の態様のプローブカードにおいて、ばね部および突出部は、同一材料を用いて一体形成されていることを特徴としている。
【００２４】
第５の態様のプローブカードによれば、ばね部および突出部を一体形成することにより、ばね部と突出部との間において界面剥離が生じてしまうことを防止することができる。また、ばね部および突出部に単結晶シリコンを用いる場合、異方性エッチングにより突出部を高く形成することができる。
【００２５】
本発明の第６の態様のプローブカードは、第１から第５の態様のいずれか１の態様のプローブカードにおいて、配線基板はガラスを用いて形成されており、収容凹部は配線基板を等方性エッチングすることにより半球型凹形状に形成されていることを特徴としている。
【００２６】
第６の態様のプローブカードによれば、収容凹部が半球型凹形状に形成されていることにより、その深さが深くなるにつれて斜面の傾斜角の変化率を大きくすることができるので、ばね部の伸びが大きくなったときにばね定数を大きくすることができる。
【００２７】
本発明の第７の態様のプローブカードは、第１から第６の態様のいずれか１の態様のプローブカードにおいて、収容凹部は内面の表面上に弾性ゴム膜を有していることを特徴としている。
【００２８】
第７の態様のプローブカードによれば、バンプが接触子を押圧すると、ばね部が弾性ゴム膜に接触し、弾性ゴム膜が弾性力を発揮するので、バンプに対してばね部の弾性力だけでなく、弾性ゴム膜の弾性力をも加えることができる。また、弾性ゴム膜に接触したばね部が弾性ゴム膜に食い込むので、ばね部が収容凹部の内面上を収容凹部の深さ方向に摺動することを防止することができる。
【００２９】
本発明の第８の態様のプローブカードは、第１から第７の態様のいずれか１の態様のプローブカードにおいて、弾性ゴム膜の厚さは、収容凹部の周縁側からその最深部側に向かって厚くなっていることを特徴としている。
【００３０】
第８の態様のプローブカードによれば、ばね部の伸びが大きくなるほど弾性ゴム膜の弾性力を大きくすることができるので、弾性ゴム膜の厚さを調整することにより荷重−たわみ特性を最適な非線形にすることができる。
【００３１】
本発明の第９の態様のプローブカードは、第１から第８の態様のいずれか１の態様のプローブカードにおいて、収容凹部はその内面の表面上または弾性ゴム膜の表面上にらせん状の下りスロープを有しており、下りスロープは、接触子の突出部がバンプに押圧されたとき、ばね部がその渦巻き終端側からその渦巻き始端側に向かって徐々に当接するように形成されていることを特徴としている。
【００３２】
第９の態様のプローブカードによれば、下りスロープがばね部をその渦巻き終端側から徐々に支持し、下りスロープに当接したばね部が収容凹部の深さ方向に摺動することを防止するので、ばね部の荷重−たわみ特性を設計値に近づけることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のプローブカードによれば、突出部が渦巻き状のばね部から突出しているので、球状のバンプだけでなく、平面状のバンプにも接触子を導通させることができるという効果を奏する。
【００３４】
また、本発明のプローブカードによれば、ばね部の荷重−たわみ特性を非線形にすることができるとともに、ばね部の最大伸びを収容凹部の深さに限定することができるので、接触子の伸びを一定の範囲内に収束させつつ、接触子がバンプに大きな弾性力を加えることができるという効果を奏する。
【００３５】
さらに、本発明のプローブカードによれば、ばね部が単結晶シリコンを用いて形成されているので、そのばね特性を向上させることができるとともに、複数個形成してもそのばね特性を一定にすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図１から図１４を用いて、本発明のプローブカードについて、その第１から第３の実施形態を説明する。
【００３７】
はじめに、図１から図３を用いて、第１の実施形態のプローブカード１Ａについて説明する。ここで、図１は、第１の実施形態のプローブカード１Ａを示す部分斜視図である。また、図２および図３は図１の縦断面斜視図である。
【００３８】
第１の実施形態のプローブカード１Ａは、図１に示すように、平板状に形成された配線基板１１Ａと、ばね部２、突出部３および導電部（図示せず）からなる渦巻き形ばね状の接触子１０とを備えている。配線基板１１Ａの裏面には配線パターン（図示せず）が形成されており、その配線パターンには接続端子（図示せず）が接触子１０の配設個数に対応する個数分だけ形成されている。
【００３９】
ここで、この配線基板１１Ａにおいては、図２または図３に示すように、そのバンプ対向面１１ａに収容凹部１３Ａが穿設されている。この収容凹部１３Ａの外径は接触子１０の外径と同程度になっており、その周縁内側には接触子１０のばね部２の渦巻き終端２ｒが４００℃、４００Ｖ、１時間の陽極接合により固着されている。そのため、平面状もしくは球状のバンプ１５に押圧されたときに接触子１０が伸張し、収容凹部１３Ａの内部に収容されるようになっている。
【００４０】
この収容凹部１３Ａの形状は、収容凹部１３Ａの中央１３Ａｃが最深部となる斜面を内面１３Ａａとして有する凹形状となっている。具体的には、この凹形状は、図２または図３に例示するように、半球形（図２）、半楕円体形、円錐形、四角錐形（図３）などの斜面を有する凹形状を採用することができる。もちろん、この凹形状は、配線基板１１Ａの材質との相性を考慮して決定されてもよい。例えば、図２に示すように、配線基板１１Ａの材質がガラスであれば、フッ酸を用いてウェットエッチングを行なうことにより、配線基板１１Ａに等方性エッチングを行なうことができるので、この凹形状を容易に半球形に形成することができる。また、図３に示すように、配線基板１１Ａの材質が単結晶シリコンであれば、水酸化テトラメチルアンモニウム(ＴＭＡＨ)水溶液を用いてウェットエッチングを行なうことにより、配線基板１１Ａに異方性エッチングを行なうことができるとともに、この凹形状を底角５５°の四角錐形に容易に形成することができる。第１の実施形態の収容凹部１３Ａは、図２に示すような半球状に形成されている。
【００４１】
また、この収容凹部１３Ａの深さは、接触子１０の弾性伸びの最大量、第１の実施形態においては接触子１０のばね部２の降伏伸び（降伏応力に対応する伸び）もしくは弾性限（除荷によりひずみがほぼ完全に回復することができる限界の応力。一般的には０．０３％程度のひずみを生じさせるのに必要な応力。）に対応する伸びよりも浅く形成されている。
【００４２】
接触子１０のばね部２は、図１に示すように、一定幅の素線を渦巻き状に巻いたぜんまいばねのように形成されており、その外径が数十μｍ〜数百μｍ程度となっている。また、このばね部２は、半導体デバイスのバーンイン試験に耐えうることを考慮に入れ、金属やシリコンなどの耐熱性ばね材を用いている。第１の実施形態のばね部２においては、平板状の単結晶シリコンを異方性エッチングすることにより形成されている。
【００４３】
接触子１０の突出部３は、図１に示すように、ばね部２からバンプ１５との対向方向ＯＤに突出している。第１の実施形態の突出部３においては、ばね部２の渦巻き始端２ｔから棒状に起立しており、単結晶シリコンを異方性エッチングすることにより、ばね部２と一体形成されている。この突出部３の突出高さは、図５に示すように、突出部３が形成されたばね部２の渦巻き始端２ｔが収容凹部１３Ａの内面１３Ａａに接触したときに突出部３の上端部が配線基板１１Ａの表面からバンプ１５との対向方向ＯＤに突出する長さとなっている。なお、この突出部３は、バンプ１５と接触する部分に頂角を有するように形成されていることが好ましい。この頂角が小さいほど突出部３がバンプ１５に加える圧力が大きくなる。
【００４４】
接触子１０の導電部は、突出部３に接触したバンプ１５を接続端子に電気的に接続させている。第１の実施形態のばね部２および突出部３は導電性に優れていない。よって、第１の実施形態においては、ばね部２のバンプ対向面２ａおよび突出部３の表面を電気めっきすることにより、膜厚１０μｍ程度のＮｉ−Ｐ合金膜を導電部として用いている。また、この導電部は、図示しないが、ばね部２の渦巻き終端２ｒに形成されたスルーホールを介して、収容凹部１３Ａに隣位して形成された接続端子に電気的に接続されている。
【００４５】
次に、図１から図７を用いて、第１の実施形態のプローブカード１Ａの作用を説明する。ここで、図４は図１の４−４矢視断面図を示しており、図５は図１の４−４矢視方向においてプローブカード１Ａの接触子１０がバンプ１５に押圧された状態を示している。また、図６は円錐コイルばねの動作態様をＡからＢの順に正面から示しており、図７は第１の実施形態の接触子１０の荷重−たわみ線図を示している。
【００４６】
第１の実施形態のプローブカード１Ａにおいては、配線基板１１Ａに穿設された収容凹部１３Ａの周縁に渦巻きばね型の接触子１０が固着されている。ここで、第１の実施形態の接触子１０においては、図１に示すように、渦巻き形のばね部２の渦巻き始端２ｔから棒状の突出部３がバンプ１５との対向方向ＯＤに突出しているので、検査対象の半導体デバイスのバンプ１５が球状（図示せず）だけでなく、平面状に形成されていたとしても、そのバンプ１５と接触子１０とを導通させることができる。
【００４７】
また、図５および図６に示すように、この突出部３にバンプ１５が接触すると、接触子１０のばね部２が収容凹部１３Ａの内部に伸張する。ここで、収容凹部１３Ａは、収容凹部１３Ａの中央１３Ａｃが最深部となる斜面を内面１３Ａａとして有する凹形状、具体的には、図２または図３に例示するように、半球形（図２）、半楕円形、円錐形、四角錐形（図３）などの斜面を有する形状に穿設されている。そのため、図５に示すように、ばね部２は、渦巻き始端２ｔを基準にして半径の大きい部分が対向方向ＯＤに大きくたわみ、渦巻き終端２ｒが収容凹部１３Ａの内面１３Ａａに接触するまでは渦巻き始端２ｔが対向方向ＯＤへ一定に変位する。つづいて、渦巻き終端２ｒが収容凹部１３Ａの内面１３Ａａに接触すると、その渦巻き終端２ｒ側からその渦巻き始端２ｔ側に向かってばね部２が収容凹部１３Ａの内面１３Ａａに徐々に接触するようにたわんでいく。
【００４８】
ばね部２がその渦巻き終端２ｒからその渦巻き始端２ｔに向かって徐々に収容凹部１３Ａの内面１３Ａａに接触すると、その内面１３Ａａからバンプ１５との対向方向ＯＤに抗力が生じるので、ばね部２における収容凹部１３Ａの内面１３Ａａに接触した部分が収容凹部１３Ａの内面１３Ａａに押えられて固定端となる。そのため、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、円錐コイルばね３０が圧縮され、その素線が支持面に接触し、その荷重−たわみ特性が図７に示すような非線形になるのと同様、収容凹部１３Ａの内面１３Ａａとばね部２との接触点（正確には接触線）がばね部２の渦巻き終端２ｒからその渦巻き始端２ｔに向かって次第に移動することによってばね部２の自由端部の長さも次第に減少し、ばね部２の荷重−たわみ特性が非線形、具体的には図７に示すような直線の先端に下に凸の放物線を接続して得た形になる。つまり、ばね部２が一定量伸びて収容凹部１３Ａの内面１３Ａａへの接触を開始すると、ばね部２の自由端部の長さが次第に短くなり、当該部分のばね定数が徐々に大きくなるので、接触子１０に加える荷重が大きくなるほどばね部２が徐々に伸びにくくなり、たわみの変化量が減少する。そのため、バンプ１５から接触子１０に加えられる荷重が異なったとしても、ばね部２の伸びを一定の範囲内に収束させることができる。
【００４９】
ここで、バンプ１５に接触させる接触子１０においては、その外径および高さが数十μｍ〜数百μｍ程度と極めて小さく、荷重−たわみ特性を非線形にすることが極めて難しい。接触子１０の素線が１μｍ〜２０μｍ程度と細いため、その素線を円錐型に巻き付けることにより接触子１０を円錐コイルばね状に形成することが技術上困難だからである。
【００５０】
つまり、第１の実施形態の接触子１０においては、接触子１０の外径および高さが数十μｍ〜数百μｍ程度と極めて小さくても、ばね部２を伸ばして収容凹部１３Ａの内面１３Ａａに接触させることにより、通常では得られ難い非線形の荷重−たわみ特性を得ることができる。
【００５１】
このばね部２の荷重−たわみ特性は、収容凹部１３Ａの凹形状を変更することによってその線形や曲率を変更することができる。例えば、第１の実施形態のばね部２は平面円形渦巻き状に形成されているため、収容凹部１３Ａが図３に示す四角錐状でなく、図２に示す半球状や図示しない半楕円体形に形成されていれば、ばね部２が収容凹部１３Ａの内面１３Ａａに連続的に接触しやすくなり、荷重−たわみ特性を図７に示すように滑らかな曲線形にすることができる。また、この収容凹部１３Ａが、長軸を半分に切断して得た半楕円体形でなく、図２に示すような半球状に形成されていれば、収容凹部の深い位置ほどその斜面の傾斜角を小さくすることが容易となるので、荷重−たわみ特性の曲率を大きくすることができる。
【００５２】
第１の実施形態の収容凹部１３Ａは、前述した優れた作用を示す半球型凹形状に形成されており、この半球型凹形状がガラス製の配線基板１１Ａを等方性エッチングすることによりに形成されている。等方性エッチングは全方向に対して均一にエッチングするため、収容凹部１３Ａを容易に半球型凹形状にすることができる。
【００５３】
また、この収容凹部１３Ａの深さがあまりにも深くなってしまうと、ばね部２の渦巻き始端２ｔが収容凹部１３Ａの底に当接する前にすべり変形を起こしてしまう。そのため、第１の実施形態の収容凹部１３Ａは、ばね部２の降伏伸びもしくは弾性限に対応する伸びよりも浅く形成されている。つまり、この収容凹部１３Ａの深さを所定の深さに調整することにより、ばね部２の変形を弾性変形領域内においてのみ生じさせることができるので、ばね部２がすべり変形することを防止することができる。
【００５４】
もちろん、ばね部２の渦巻き始端２ｔに形成される突出部３が短すぎれば、ばね部２の渦巻き始端２ｔを収容凹部１３Ａの底に当接させることができず、突出部３がバンプ１５に大きな弾性力を加えることができない。そこで、第１の実施形態の突出部３は、図４に示すように、ばね部２の渦巻き始端２ｔ付近から棒状に起立しており、図５に示すように、ばね部２の渦巻き始端２ｔが収容凹部１３Ａの内面１３Ａａに接触したときにその突出部３が配線基板１１Ａの表面から対向方向ＯＤに突出するようになっている。そのため、ばね部２の渦巻き始端２ｔが収容凹部１３Ａの内面１３Ａａに接触してばね部２の伸びが最大になったときにおいても突出部３がバンプ１５に接触することができるので、突出部３が短すぎてバンプ１５に適切な応力が加えられないといったことを防止することができる。
【００５５】
そして、第１の実施形態のばね部２の荷重−たわみ特性は非線形になっているので、応力集中が生じやすいばね部２と突出部３との境界面から界面剥離が生じやすくなる。そのため、この突出部３およびばね部２を一体形成することにより、ばね部２と突出部３との間において界面剥離が生じてしまうことを防止することができる。
【００５６】
また、この突出部３およびばね部２に単結晶シリコンを用いることにより、ばね部２に生じる格子欠陥を少なくすることができる。これにより、ばね部２のすべり変形が生じにくくなるので、接触子１０のばね部２の弾性限を金属製接触子１０の弾性限よりも高くすることができる。格子欠陥が少なくなれば、同等のばね特性を有する接触子１０を複数個形成することができるので、同一のプローブカード１Ａにおける複数の接触子１０のばね特性に個体差が生じることを防止することができる。
【００５７】
さらに、このばね部２および突出部３は異方性エッチングにより形成されているので、特定の方向にだけエッチングを進行させることができる。これにより、アンダーカットやサイドエッチなどの所望しないエッチが生じ、仕上がり寸法が所定の寸法よりも小さくなってしまうことを防止することができるので、ばね部２の形状を精密に形成することができる。
【００５８】
そして、平板状の単結晶シリコンを異方性エッチングすることにより突出部３およびばね部２を一体形成すれば、単結晶シリコンの厚さを厚くするほど突出部３の高さを高くすることができる。そのため、突出部３をばね部２の表面上にめっき成長させて形成するよりも突出部３を容易に高く形成することができる。
【００５９】
すなわち、第１の実施形態のプローブカード１Ａによれば、突出部３が渦巻き状のばね部２から突出しているので、球状のバンプ（図示せず）だけでなく、平面状のバンプ１５にも接触子１０を導通させることができる。
【００６０】
また、第１の実施形態のプローブカード１Ａによれば、ばね部２の荷重−たわみ特性を非線形にすることができるとともに、ばね部２の最大伸びを収容凹部１３Ａの深さに限定することができるので、接触子１０の伸びを一定の範囲内に収束させつつ、接触子１０がバンプ１５に大きな弾性力を加えることができるという効果を奏する。
【００６１】
さらに、第１の実施形態のプローブカード１Ａによれば、ばね部２が単結晶シリコンを用いて形成されているので、そのばね特性を向上させることができるとともに、複数個形成してもそのばね特性を一定にすることができるという効果を奏する。
【００６２】
次に、図８を用いて、第２の実施形態のプローブカード１Ｂを説明する。ここで、図８は第２の実施形態のプローブカード１Ｂを部分的に拡大した縦断面斜視図である。
【００６３】
第２の実施形態のプローブカード１Ｂにおいては、配線基板１１Ｂに穿設された収容凹部１３Ｂの周縁に渦巻きばね型の接触子１０が固着されている。ここで、第２の実施形態の接触子１０においては、図８に示すように、第１の実施形態の接触子１０と同様にして形成されている。また、第２の実施形態の配線基板１１Ｂについても、図８に示すその収容凹部１３Ｂの形状を除き、第１の実施形態の配線基板１１Ａと同様にして形成されている。すなわち、第２の実施形態のプローブカード１Ｂについては、収容凹部１３Ｂの形状が第１の実施形態の収容凹部１３Ｂの形状と異なっている。
【００６４】
収容凹部１３Ｂは、収容凹部１３Ｂの中央１３Ｂｃが最深部となる斜面を内面１３Ｂａとして有する凹形状となっているとともに、その内面１３Ｂａの表面上にらせん状の下りスロープ６を有している。具体的には、この凹形状は、半球形、半楕円体形、円錐形、四角錐形などの斜面に錐体型下りスロープ６を有する形状に形成することができる。第２の実施形態においては、図８に示すように、円錐凹形状の表面上に円錐らせん状の下りスロープ６を有する形状に形成されている。
【００６５】
この下りスロープ６は、接触子１０の突出部３がバンプ１５に押圧されたとき、ばね部２がその渦巻き終端２ｒ側からその渦巻き始端２ｔ側に向かって徐々に当接するような大きさに形成されている。すなわち、第２の実施形態の下りスロープ６の巻き数や形状については、ばね部２の渦巻き始端２ｔが収容凹部１３Ｂの最深部中央１３Ｂｃに当接する程度にまで伸張したばね部２の形状と同等の巻き数および形状に形成されている。
【００６６】
次に、図９および図１０を用いて、第２の実施形態のプローブカード１Ｂの作用を説明する。ここで、図９は第２の実施形態の接触子１０がバンプ１５に押圧される直前の状態を示しており、図１０は第２の実施形態の接触子１０がバンプ１５に押圧された状態を示している。
【００６７】
第２の実施形態の接触子１０においては、図９および図１０に示すように、バンプ１５が突出部３を押圧すると、接触子１０のばね部２が収容凹部１３Ｂの内部に伸張するようになっている。ここで、収容凹部１３Ｂは、収容凹部１３Ｂの中央１３Ｂｃが最深部となる斜面を内面１３Ｂａとして有する凹形状となっているとともに、その内面１３Ｂａの表面上にらせん状の下りスロープ６を有している。そのため、図６に示すように、ばね部２は、その渦巻き終端２ｒ側からその渦巻き始端２ｔ側に向かって、下りスロープ６に徐々に接触するようになっている。
【００６８】
下りスロープ６が収容凹部１３Ｂの内面１３Ｂａに形成されていない場合、収容凹部１３Ｂの内面１３Ｂａの傾斜角が大きくなるほど収容凹部１３Ｂの内面１３Ｂａからばね部２に加わるバンプ１５との対向方向ＯＤの抗力が小さくなっていく（図５参照）。このばね部２に加わるバンプ１５との対向方向ＯＤの抗力が小さくなるとばね部２が収容凹部１３Ｂの深さ方向に摺動するおそれがある。もしばね部２が収容凹部１３Ｂの内面１３Ｂａを摺動すると、ばね部２の荷重−たわみ特性の曲率が小さくなり、その荷重−たわみ特性を設計値に近づけることができない。
【００６９】
そこで、第２の実施形態においては、図１０に示すように、ばね部２が収容凹部１３Ｂの内部に伸張したとき、下りスロープ６がばね部２をその渦巻き終端２ｒ側から徐々に支持するので、下りスロープ６に当接したばね部２が収容凹部１３Ｂの深さ方向に摺動することを防止することができる。これにより、収容凹部１３Ｂの内面１３Ｂａの傾斜角が大きくなったとしても、ばね部２に加わるバンプ１５との対向方向ＯＤの抗力が小さくなってしまうことを防止することができる。
【００７０】
すなわち、第２の実施形態のプローブカード１Ｂによれば、第１の実施形態のプローブカード１Ａにより得られる作用のほか、下りスロープ６によりばね部２が収容凹部１３Ｂの内面１３Ｂａを摺動することを防止することができるので、ばね部２の荷重−たわみ特性を設計値に近づけることができる。
【００７１】
次に、図１１および図１２を用いて、第３の実施形態のプローブカード１Ｃを説明する。ここで、図１１および図１２は、第３の実施形態のプローブカード１Ｃを部分的に拡大した縦断面斜視図である。
【００７２】
第３の実施形態のプローブカード１Ｃにおいては、配線基板１１Ｃに穿設された収容凹部１３Ｃの周縁に渦巻きばね型の接触子１０が固着されている。ここで、第３の実施形態の接触子１０においては、図１１および図１２に示すように、第１および第２の実施形態の接触子１０と同様にして形成されている。また、第３の実施形態の配線基板１１Ｃについても、図１１および図１２に示すような収容凹部１３Ｃの内部にある弾性ゴム膜７を除き、第１および第２の実施形態の配線基板１１Ａ、１１Ｂと同様にして形成されている。すなわち、第３の実施形態のプローブカード１Ｃについては、弾性ゴム膜７の有無が第１および第２の実施形態のプローブカード１Ａ、１Ｂと異なっている。
【００７３】
この弾性ゴム膜７は、図１１に示すように、収容凹部１３Ｃの内面１３Ｃａの表面上を覆うように形成されている。この弾性ゴム膜７は１５０℃程度の耐熱性を有する弾性ゴム、例えばシリコーンゴムを用いて形成されている。また、この弾性ゴム膜７の厚さは、収容凹部１３Ｃの周縁側からその最深部側に向かって徐々に厚くなっている。
【００７４】
なお、図１２に示すように、この弾性ゴム膜７の表面上には第２の実施形態のような下りスロープ６が形成されていてもよい。
【００７５】
次に、図１３および図１４を用いて、第３の実施形態のプローブカード１Ｃの作用を説明する。ここで、図１３は第３の実施形態の接触子１０がバンプ１５に押圧される直前の状態を示しており、図１４は第３の実施形態の接触子１０がバンプ１５に押圧された状態を示している。
【００７６】
第３の実施形態の接触子１０においては、図１３および図１４に示すように、バンプ１５が突出部３を押圧すると、接触子１０のばね部２が収容凹部１３Ｃの内部に伸張するようになっている。ここで、収容凹部１３Ｃは、収容凹部１３Ｃの中央１３Ｃｃが最深部となる斜面を内面１３Ｃａとして有する凹形状となっているとともに、その内面１３Ｃａの表面上に弾性ゴム膜７を有している。そのため、図１４に示すように、ばね部２は、その渦巻き終端２ｒ側からその渦巻き始端２ｔ側に向かって、弾性ゴム膜７に徐々に接触するようになっている。
【００７７】
弾性ゴム膜７が収容凹部１３Ｃの内面１３Ｃａに形成されていない場合、収容凹部１３Ｃの内面１３Ｃａの傾斜角が大きくなるほど収容凹部１３Ｃの内面１３Ｃａからばね部２に加わるバンプ１５との対向方向ＯＤの抗力が小さくなり、ばね部２が収容凹部１３Ｃの内面１３Ｃａを収容凹部１３Ｃの深さ方向に摺動するおそれがある（図５参照）。
【００７８】
そこで、第３の実施形態においては、図１４に示すように、ばね部２が収容凹部１３Ｃの内部に伸張したとき、弾性ゴム膜７がばね部２をその渦巻き終端２ｒ側から徐々に接触するようになっている。ばね部２が弾性ゴム膜７に当接すると、そのばね部２が弾性ゴム膜７を押圧して弾性ゴム膜７に食い込むので、弾性ゴム膜７からばね部２に対してバンプ１５との対向方向ＯＤに弾性力が生じる。これによって、弾性ゴム膜７がばね部２を支持することができるとともに、弾性ゴム膜７に当接したばね部２が収容凹部１３Ｃの深さ方向に摺動することを防止することができる。
【００７９】
また、この弾性ゴム膜７の厚さは、収容凹部１３Ｃの周縁側からその最深部側に向かって厚くなっている。弾性ゴム膜７の厚さが厚くなるほど、ばね部２が弾性ゴムに当接したときにその弾性ゴム膜７から得られる弾性力が大きくなる。そして、収容凹部１３Ｃの最深部が最も厚くなっているため、ばね部２の伸びが大きくなるほど弾性ゴム膜７の弾性力を大きくすることができる。つまり、弾性ゴム膜７の厚さを調整することにより、ばね部２に荷重をかけるほど伸びにくくなるという最適な非線形の荷重−たわみ特性を得ることができる。
【００８０】
すなわち、第３の実施形態のプローブカード１Ｃによれば、第１の実施形態のプローブカード１Ａにより得られる作用のほか、弾性ゴム膜７によりばね部２が収容凹部１３Ｃの内面１３Ｃａを摺動することを防止することができるので、ばね部２の荷重−たわみ特性を設計値に近づけることができる。
【００８１】
もちろん、図１２に示すように、この弾性ゴム膜７の表面上に第２の実施形態のプローブカード１Ｂのような下りスロープ６が形成されていれば、第３の実施形態の弾性ゴム膜７の作用のほか、第２の実施形態の下りスロープ６により得られる作用も得られる。そのため、ばね部２が収容凹部１３Ｃの内面１３Ｃａを摺動することを最も効果的に防止することができるので、ばね部２の荷重−たわみ特性を設計値に近づけることが容易となる。
【００８２】
なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００８３】
例えば、第１から第３の実施形態のばね部２は平面円形渦巻き状に形成されているが、他の実施形態においては、このばね部２が平面角形渦巻き状に形成されていてもよい。収容凹部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃが四角錐形であれば、平面角形渦巻き状のばね部２が収容凹部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの内面１３Ａａ、１３Ｂａ、１３Ｃａに連続して接触することができる。
【００８４】
また、第１から第３の実施形態の突出部３は、図１に示すようにばね部２の渦巻き始端２ｔから棒状に形成されているが、他の実施形態においては、図１５に示すように、ばね部２の渦巻き始端２ｔからその渦巻き終端２ｒに向かってその渦巻き途中２ｈまてばね部２の表面上に沿って渦巻き状に湾曲して連続的に形成されていてもよい。その際、図１５に示すように、この突出部３の突出高さがその渦巻き始端２ｔ付近からその渦巻き終端２ｒに向かって低くなっていれば、その突出部３の稜線３ａがバンプ１５に押圧された際にバンプ１５の表面に形成された酸化膜をナイフのように切断し、そのバンプ１５と接触子１０が確実に導通することができる。
【００８５】
さらに、この突出部３は、ばね部２と別体に形成されていてもよい。その際には、ポリイミドなどの熱硬化性樹脂や、めっき成長させたＮｉ−Ｐ合金などの耐熱製材料を用いることが好ましい。
【００８６】
そして、他の実施形態の導電部においては、突出部３から接続端子までの間に別個の部材を膜状に形成しないで、突出部３およびばね部２自体を導電部として兼用することも当然にできる。すなわち、他の実施形態において突出部３およびばね部２が金属などの導体を用いて形成されていれば、突出部３およびばね部２を導電部として用いることができる。それに対し、第１から第３の実施形態のプローブカード１Ａ、１Ｂ、１Ｃのように、突出部３およびばね部２が単結晶シリコンなどの半導体または樹脂などの絶縁体を用いて形成されていれば、導電部としての導電性が不十分であるので、突出部３から接続端子までの表面上に導電膜を導電部として形成することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１の実施形態のプローブカードを示す部分斜視図
【図２】第１の実施形態の収容凹部が半球型凹形状に形成された場合の図１の縦断面斜視図
【図３】第１の実施形態の収容凹部が四角錐凹形状に形成された場合の図１の縦断面斜視図
【図４】図１の４−４矢視断面図
【図５】図１の４−４矢視方向において接触子がバンプに押圧された状態を示す縦断面図
【図６】円錐コイルばねの動作態様をＡからＢの順に示す正面図
【図７】第１の実施形態の接触子の荷重−たわみ線図
【図８】第２の実施形態のプローブカードを部分拡大して示す縦断面斜視図
【図９】第２の実施形態の接触子がバンプに押圧される直前の状態を示す縦断面図
【図１０】第２の実施形態の接触子がバンプに押圧された状態を示す縦断面図
【図１１】第３の実施形態のプローブカードを部分拡大して示す縦断面斜視図
【図１２】第３の実施形態の弾性ゴム膜の表面上に下りスロープが形成された状態を示す縦断面斜視図
【図１３】第３の実施形態の接触子がバンプに押圧される直前の状態を示す縦断面図
【図１４】第３の実施形態の接触子がバンプに押圧された状態を示す縦断面図
【図１５】他の実施形態の接触子を示す斜視図
【図１６】従来のプローブカードを示す部分斜視図
【図１７】従来のプローブカードを示す部分縦断面図
【図１８】従来の接触子の荷重−たわみ線図
【符号の説明】
【００８８】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  プローブカード
２  ばね部
２ａ  バンプ対向面
２ｒ  渦巻き終端
２ｔ  渦巻き始端  
３  突出部
６  下りスロープ
７  弾性ゴム膜
１０  接触子
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ  収容凹部
ＯＤ  バンプとの対向方向
【図１】
2008058237.tif 000003
【図２】
2008058237.tif 000004
【図３】
2008058237.tif 000005
【図４】
2008058237.tif 000006
【図５】
2008058237.tif 000007
【図６】
2008058237.tif 000008
【図７】
2008058237.tif 000009
【図８】
2008058237.tif 000010
【図９】
2008058237.tif 000011
【図１０】
2008058237.tif 000012
【図１１】
2008058237.tif 000013
【図１２】
2008058237.tif 000014
【図１３】
2008058237.tif 000015
【図１４】
2008058237.tif 000016
【図１５】
2008058237.tif 000017
【図１６】
2008058237.tif 000018
【図１７】
2008058237.tif 000019
【図１８】
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