(57)【要約】【課題】少なくとも先端部にＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜を有するプローブピンにおけるＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜の、密着性、表面状態、柔軟性、耐衝撃性等を向上させて、被膜の剥離やクラックの発生を防止し、衝撃による割れを防止して、プローブピンの導電性の低下を抑制し、製品寿命を高める。【解決手段】タングステンを母材としピン先端部にＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被覆を有するプローブピンのＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜に含有されるＰＴＦＥ粒子径を５μｍ以下とすることで、ＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜の密着性、表面状態、柔軟性および耐衝撃性が良好で、被膜の剥離やクラックの発生が少なく、衝撃による割れも少なくて、安定した導電性が保持されるようにする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも先端部にＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜を有するプローブピンであって、前記ＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜に含有されるＰＴＦＥの粒子径が５μｍ以下であることを特徴とするプローブピン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ上の集積回路チップの通電検査をするためのプローブピンに関し、特に、少なくとも先端部にＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜を有するプローブピンに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハの製造工程において集積回路チップの通電検査（ウエハテスト）をするためのプローブカードに配設するプローブピンには、材質が硬くて弾力性のあるタングステン，レニウムタングステン，ベリリウム銅などが使用されており、特に、タングステンは、耐摩耗性，弾力性，硬度等に優れ、強靭性にも優れた材料であって、直径数十ミクロンという細い線材で構成するプローブピンに好適な材料である。しかしながら、タングステンは、酸化しやすい材料であるため、そのままでは、集積回路の電極とコンタクトされ通電されたときの摩擦熱や接触抵抗による発熱で先端部の温度が上昇することによって酸化が進み、また、集積回路に蒸着されているアルミニウムと反応し、数千回から数万回のコンタクトでピン先端部に酸化アルミニウムが発生付着する。そして、このようにプローブ針の先端部の酸化が進み、酸化アルミニウムが付着すると、針先端部表面の接触抵抗が大きくなり、導電性が低下してウエハテストに支障を来すという問題がある。
【０００３】
こうした問題を解決するため、プローブピンのピン先端部に非酸化性金属を接合したり、ピン先端部に非酸化性金属の被膜を形成し、それをピン母材であるタングステン中に拡散させることが従来から考えられていたが、それらはいずれも、コスト的にも作業的にも実用的でなく、また、耐酸化性を改善できても、酸化アルミニウムの付着を防止することはできない。
【０００４】
そこで、プローブピンの先端部にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を含有するＮｉメッキすなわちＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキの被膜を形成することにより、先端部表面の酸化を防止するとともに、酸化アルミニウムの付着を防止できるようにすることが考えられた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
先端部がＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキによって覆われたプローブピンは、導電性が良好で、かつ、集積回路に接触する端面の酸化が防止され、また、ＰＴＦＥにより滑り性が向上して酸化アルミニウムの付着がほぼ完全に防止され、安定した導電性を保持できる。その結果、数千回から数万回のコンタクトに一度の割合で研磨等のメンテナンスを行う必要があった従来品に対し、メンテナンスの回数及びそれに要する時間を大巾に低減でき、メンテナンス不要とすることも可能となる。また、メンテナンスの回数及びそれに要する時間を低減できることにより、スペアの在庫が少なくてすみ、あるいは不要となって、検査コストひいては製造コストを大巾に低減できる。そして、非酸化性金属を接合したり、非酸化性金属の被膜を母材中に拡散させて改質するのに比べて、安価に生産でき、また、安定した品質を得ることが可能である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−７４７７７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、先端部にＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキの被膜を形成したプローブピンには、しばしば、被膜密着性の不具合、被膜表面状態の劣化、被膜柔軟性の不足等があり、それらに起因して、被膜の剥離やクラックが発生し、また、衝撃による割れが発生するという問題がある。
【０００８】
本発明は、こうした問題を解決するためのもので、少なくとも先端部にＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜を有するプローブピンにおけるＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜の、密着性、表面状態、柔軟性、耐衝撃性等を向上させて、被膜の剥離やクラックの発生を防止し、衝撃による割れを防止して、プローブピンの導電性の低下を抑制し、製品寿命を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、先端部にＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキの被膜を形成したプローブピンの被膜剥離や、クラック、衝撃による割れの主要な原因が、粗大化したＰＴＦＥ粒子の存在にあり、特に、ＰＴＦＥの粒子径が５μｍを超える場合にそれらの悪影響が顕著で、ＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜に含有されるＰＴＦＥの粒子径が５μｍ以下であれば、ＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜の密着性、表面状態、柔軟性および耐衝撃性が向上して、被膜の剥離やクラックの発生が低減するとともに、衝撃による割れが低減し、そのため、プローブピンの導電性の低下が抑制され、製品寿命が高まることを見出したことによるもので、少なくとも先端部にＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜を有するプローブピンであって、ＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜に含有されるＰＴＦＥの粒子径が５μｍ以下であることを特徴とするプローブピンに要旨がある。
【００１０】
ＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜中に粗大化したＰＴＦＥ粒子が存在すると、被膜密着性が低下し、被膜表面状態が劣化し（凹凸が大きくなる）、また、被膜柔軟性が低下して、それらに起因して被膜の剥離やクラックが発生し、また、衝撃を受けた時に粒子を起点とする割れが発生し易くなる。そして、それらの悪影響は、粒子径が５μｍを超えると顕著に増大する。それに対し、本発明のプローブピンは、ＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜に含有されるＰＴＦＥの粒子径が５μｍ以下であることにより、ＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜の密着性、表面状態、柔軟性および耐衝撃性が向上して、被膜の剥離やクラックの発生が低減するとともに、衝撃による割れが低減し、プローブピンの導電性の低下が抑制され、製品寿命が高まる。
【発明の効果】
【００１１】
このように、本発明によれば、少なくとも先端部にＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜を有するプローブピンにおけるＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜の、密着性、表面状態、柔軟性、耐衝撃性等を向上させて、被膜の剥離やクラックの発生を防止し、また、衝撃による割れを防止して、プローブピンの導電性の低下を抑制し、製品寿命を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するプローブピンは、半導体ウエハ上の集積回路チップの通電検査のためのプローブカードのプリント配線基板に数十本から数百本が配設されるものであって、母材が例えばタングステンで、線径が０．１〜０．７ｍｍ、全長が２５〜９０ｍｍで、先端側が所定長さ（例えば０．３〜６ｍｍ）にわたって直線テーパ状に尖頭加工され、端面の径が例えば０．０２ｍｍ以下に加工される（先端を尖頭加工しない場合もある）。そして、このように加工されたプローブピンの母材表面の全面に、例えば電気メッキによってＮｉメッキが施され、そのＮｉメッキ層を下地として、ピン先端部に電気メッキによりＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被覆が形成される。その際、例えばあらかじめふるいわけたＰＴＦＥ粒子をメッキ浴中に投入することにより、ＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜に含有されるＰＴＦＥの粒子径が５μｍ以下となるようメッキ処理が行われる。こうしてＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキが施された後、プローブピンは必要に応じて尖頭加工部分の先端がカギ形に曲げられる。
【００１３】
こうして少なくとも先端部にＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜を有し、そのＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜に含有されるＰＴＦＥの粒子径が５μｍ以下であるプローブピンが形成される。ＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被覆が形成される範囲は、少なくともピン先端部を含み、ピン胴部のプリント配線に半田付けする部分にかからない範囲である。ＮｉメッキはＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキの下地であるとともに、ピン胴部での半田付け性を向上させるために施すものである。プローブピンの母材は、タングステンの他、レニウムタングステン、ベリリウム銅等であってもよい。また、ＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキの下地として施すメッキは、Ｎｉメッキの他、Ｃｕメッキ等であってもよい。また、ＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキは好適には電気メッキであるが、無電解メッキその他の方法であってもよい。
【００１４】
このプローブピンは、先端部にＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被覆を有し、そのＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜に含有されるＰＴＦＥの粒子径が５μｍ以下であることにより、耐摩耗性が損なわれず、導電性も良好で、かつ、集積回路に接触する端面の酸化が防止され、ＰＴＦＥにより滑り性が向上して酸化アルミニウムの付着も防止され、また、ＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被膜の密着性、表面状態、柔軟性および耐衝撃性が良好で、被膜の剥離やクラックの発生が少なく、衝撃による割れも少なくて、安定した導電性が保持される。
【実施例】
【００１５】
表１は、ＰＴＦＥ粒子径の違う複数のプローブピンの、集積回路の電極とコンタクトさせ通電した回数（コンタクト回数）と接触抵抗との関係を求めた試験結果を示す。
【表１】
2007256088.tif 000002
【００１６】
試験したプローブピンは、本実施例（本発明の実施例）１が、タングステンを母材とし、線径が０．１５ｍｍ、テーパ先端面の径が０．２０ｍｍで、先端部のＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被覆のＰＴＦＥ粒子径が最大で１μｍ以下のプローブピン（Ｎｏ.１、Ｎｏ.２、Ｎｏ.３の３本）、本実施例２が、タングステンを母材とし、線径が０．１５ｍｍ、テーパ先端面の径が０．２０ｍｍで、先端部のＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被覆のＰＴＦＥ粒子径が最大で２〜３μｍのプローブピン（Ｎｏ.１、Ｎｏ.２、Ｎｏ.３の３本）、本実施例３が、タングステンを母材とし、線径が０．１５ｍｍ、テーパ先端面の径が０．２０ｍｍで、先端部のＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被覆のＰＴＦＥ粒子径が最大で４〜５μｍのプローブピン（Ｎｏ.１、Ｎｏ.２、Ｎｏ.３の３本）、従来例１が、タングステンを母材とし、線径が０．１５ｍｍ、テーパ先端面の径が０．２０ｍｍで、先端部のＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被覆のＰＴＦＥ粒子径が最大で６〜７μｍのプローブピン（Ｎｏ.１、Ｎｏ.２、Ｎｏ.３の３本）、従来例２が、タングステンを母材とし、線径が０．１５ｍｍ、テーパ先端面の径が０．２０ｍｍで、先端部のＰＴＦＥ含有Ｎｉメッキ被覆のＰＴＦＥ粒子径が最大で８〜９μｍのプローブピン（Ｎｏ.１、Ｎｏ.２、Ｎｏ.３の３本）である。
【００１７】
これらのプローブピンについて、コンタクト回数１００００回で接触抵抗を測定し、次いで５００００回で測定し、その後、５００００回毎に接触抵抗を測定した。そして、各実施例および従来例について、各３本のプローブピンの測定値並びにそれらの平均値（ａｖｅ）を記録した。
【００１８】
その結果は、表１に示すとおりで、ＰＴＦＥ粒子径が５μｍ以下のプローブピン（本実施例１、本実施例２、本実施例３）は、粒子径が５μｍより大きいＰＴＦＥを含むプローブピン（従来例１、従来例２）に対し、コンタクト回数による接触抵抗の増大が格段に緩やかで（被膜剥離の進行が遅い）、メンテナンス不要で使用できる回数が格段に長い。