(57)【要約】【課題】  多数の微細プローブのアセンブリが容易で、電子部品の狭ピッチ化の要請に十分に対応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】  本発明のコンタクトプローブは、被測定面に接触する先端部と、先端部に接続するバネ部と、先端部とバネ部を支持する支持部とを備えるカンチレバー型のコンタクトプローブであって、先端部、バネ部および支持部は、支持部を固定して先端部を被測定面に押し当てると、先端部が被測定面に当接したままバネ部により弾性変形するように構成され、先端部は、弾性変形する方向に沿って平面を有する板状構造体であり、先端部の厚さｔ1とバネ部の厚さｔ2とは、ｔ１＜ｔ2であることを特徴とする。【選択図】        図１
2007086025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定面に接触する先端部と、該先端部に接続するバネ部と、前記先端部とバネ部を支持する支持部とを備えるカンチレバー型のコンタクトプローブであって、前記先端部、バネ部および支持部は、支持部を固定して先端部を被測定面に押し当てると、先端部が被測定面に当接したままバネ部により弾性変形するように構成され、前記先端部は、弾性変形する方向に沿って平面を有する板状構造体であり、前記先端部の厚さｔ1とバネ部の厚さｔ2とは、ｔ１＜ｔ2であることを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項２】
前記支持部は、段差を有する請求項１に記載のコンタクトプローブ。
【請求項３】
ニッケルまたはニッケル系合金からなる請求項１に記載のコンタクトプローブ。
【請求項４】
前記先端部は、少なくとも表層が、ロジウムまたはパラジウム系合金からなる請求項１に記載のコンタクトプローブ。
【請求項５】
リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成する工程と、
導電性基板上で、前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、
樹脂型を除去する工程と、
導電性基板を取りはずす工程と
を備える方法により製造した請求項１に記載のコンタクトプローブ。
【請求項６】
金属材料からなる層を電鋳により形成する前記工程の後に、機械加工または放電加工により厚さｔ1の先端部を形成する工程を備える方法により製造した請求項５に記載のコンタクトプローブ。
【請求項７】
リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成する工程と、
導電性基板上で、前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程により先端部を形成した後、
リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成する工程と、
導電性基板上で、前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程によりバネ部と支持部を形成する方法により製造した請求項５に記載のコンタクトプローブ。
【請求項８】
請求項１に記載のコンタクトプローブと、モールドにより形成し前記コンタクトプローブを支持する樹脂製針押え部とを備えるプローブユニット。
【請求項９】
前記針押え部の空孔部にコンタクトプローブを嵌合した請求項８に記載のプローブユニット。
【請求項１０】
前記針押え部の溝部にコンタクトプローブを接合した請求項８に記載のプローブユニット。
【請求項１１】
前記コンタクトプローブにフレキシブルプリント基板からなる配線を取付けた請求項８に記載のプローブユニット。
【請求項１２】
前記コンタクトプローブを複数個並べて配置し多段構造とした請求項８に記載のプローブユニット。
【請求項１３】
コンタクトプローブのバネ部と、コンタクトプローブを接続する基板との距離が、隣接するコンタクトプローブ間で異なる請求項１２に記載のプローブユニット。
【請求項１４】
先端部の厚さｔ1とバネ部の厚さｔ2とがｔ1＝ｔ2であるコンタクトプローブを、コンタクトプローブを接続する基板側に有する請求項１２に記載のプローブユニット。
【請求項１５】
請求項１に記載のコンタクトプローブを複数個並べて配置し多段構造としたプローブカード。
【請求項１６】
コンタクトプローブのバネ部と、コンタクトプローブを接続する基板との距離が、隣接するコンタクトプローブ間で異なる請求項１５に記載のプローブカード。
【請求項１７】
先端部の厚さｔ1とバネ部の厚さｔ2とがｔ1＝ｔ2であるコンタクトプローブを、コンタクトプローブを接続する基板側に有する請求項１５に記載のプローブカード。
【請求項１８】
請求項８に記載のプローブユニットを備える請求項１５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、半導体ＩＣチップまたは液晶デバイスなどの電子部品の電極に接触させて、電気的な試験を行なうためのコンタクトプローブに関する。また、コンタクトプローブを備えるプローブユニットおよびプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣおよびＬＳＩが高密度で実装された電子部品の電気的な検査をするために、多数のコンタクトプローブを配置したプローブカードが使用される。図６に、従来のカンチレバー型コンタクトプローブの基本構造を示す。図６（ａ）は、側面図であり、図６（ｂ）は、平面図である。コンタクトプローブは、図６に示すように、先端部６１と、バネ部６２と、支持部６３と、配線部６４を有し、支持部６３によりプローブカードに保持される。検査に際しては、コンタクトプローブの先端部６１を電子部品の電極に押し付けて、電子部品の各種のデータを収集する。コンタクトプローブは、検査対象である電子部品の電極との確実な接触を得、被測定対象である電極に大きな損傷を与えないようにするため、バネ構造を有する。
【０００３】
コンタクトプローブを取付けるプローブカードを図７に例示する。図７（ａ）は、斜視図であり、ＶＩＩＢ−ＶＩＩＢで切断した断面図が図７（ｂ）である。図７（ａ）に示すように、プローブカードの上表面には、多数の配線などが半径方向に配列している（図７（ａ）には、その一部を示す）。また、図７（ｂ）に示すように、プローブカード７０は、円板状の基板７２と、基板７２に組み込まれた針押え部７４と、針押え部７４に片持ち梁状に支持される複数のコンタクトプローブ７６とからなる。コンタクトプローブ７６は、基板７２の半径の方向に配置する。
【０００４】
今日、ＩＣおよびＬＳＩの高集積化が進行し、被検査体である電極の配置密度が高くなるにつれて、コンタクトプローブの集積化が要求されている。このため、カンチレバーを短くし、従来はカンチレバーの延長部材であった配線部を絶縁構造にしたプローブが提案されている（非特許文献１参照）。
【０００５】
また、フィルム上に形成したパターン配線の先端を折り曲げて突出させ、コンタクトピンとし、コンタクトピンを、ニッケル−マンガン合金からなる第１の金属層と、靱性および導電性の高い第２の金属層とから構成したコンタクトプローブが開示されている（特許文献１参照）。このコンタクトプローブは、靭性および導電性の高い第２の金属層を外側にして折り曲げているため、繰り返し使用することができ、高周波特性に優れるとある。しかし、形状としては、狭ピッチに対応しているが、実用上は、狭ピッチ化すると、コンタクトピンの幅が狭くなり、十分なバネ力を得るのが困難となる。
【０００６】
一方、コンタクトプローブの配置密度を高くするとともに、隣合うプローブの接触を避けるため、針押え部におけるプローブの取付け高さを隣合うプローブで変更し、多段構造としたプローブユニットが知られている（特許文献２参照）。図８（ａ）に示すように、コンタクトプローブ８６の先端部８６ａから針押え部８４までの長さをＬ1とし、図８（ｂ）に示すように先端部８６ａの長さをＬ2としたとき、針押え部８４におけるコンタクトプローブ８６の取付け位置が、基板８２に近いほど、Ｌ1とＬ2が大きくなるように構成している。このため、先端部を一列に配列し、先端部の配置密度を高めるとともに、隣合うプローブ間で針圧と滑り量の差を小さくすることができるとある。
【特許文献１】特開平１１−４４７０８号公報
【特許文献２】特開平１０−１２３１７５号公報
【非特許文献１】Dave Oh et al., “Application of Larger Probing area by cantilevered probes” South West Test Workshop 2005, 07/06.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来のカンチレバー型のコンタクトプローブは、多数の微細プローブのアセンブリが困難であるため、さらなる微細化の要請に対応することが困難な状況にある。
【０００８】
本発明の課題は、多数の微細プローブのアセンブリが容易であり、電子部品の狭ピッチ化の要請に十分に対応することができるコンタクトプローブを提供することにある。また、かかるコンタクトプローブを備えるプローブユニットおよびプローブカードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のコンタクトプローブは、被測定面に接触する先端部と、先端部に接続するバネ部と、先端部とバネ部を支持する支持部とを備えるカンチレバー型のコンタクトプローブであって、先端部、バネ部および支持部は、支持部を固定して先端部を被測定面に押し当てると、先端部が被測定面に当接したままバネ部により弾性変形するように構成され、先端部は、弾性変形する方向に沿って平面を有する板状構造体であり、先端部の厚さｔ1とバネ部の厚さｔ2とは、ｔ１＜ｔ2であることを特徴とする。
【００１０】
コンタクトプローブは、支持部に段差を設ける態様が好ましい。また、コンタクトプローブの材質は、ニッケルまたはニッケル系合金が好適であり、先端部は、少なくとも表層が、ロジウムまたはパラジウム系合金からなる態様が望ましい。また、リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を取りはずす工程とを備える方法により製造するコンタクトプローブが好ましい。
【００１１】
金属材料からなる層を電鋳により形成する工程の後に、機械加工または放電加工により厚さｔ1の先端部を形成することができる。一方、リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程により先端部を形成した後、リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程によりバネ部と支持部を形成する方法によっても本発明のコンタクトプローブを製造することができる。
【００１２】
本発明のプローブユニットは、上述のコンタクトプローブと、モールドにより形成しコンタクトプローブを支持する樹脂製針押え部とを備え、針押え部の空孔部にコンタクトプローブを嵌合したプローブユニット、または、針押え部の溝部にコンタクトプローブを接合したプローブユニットが好ましい。コンタクトプローブにフレキシブルプリント基板からなる配線を取付けたプローブユニットが有用であり、コンタクトプローブを複数個並べて配置し多段構造としたプローブユニットが好適である。
【００１３】
コンタクトプローブのバネ部と、コンタクトプローブを接続する基板との距離が、隣接するコンタクトプローブ間で異なるプローブユニットが好ましい。また、先端部の厚さｔ1とバネ部の厚さｔ2とがｔ1＝ｔ2であるコンタクトプローブを、コンタクトプローブを接続する基板側に有する態様が好ましい。
【００１４】
本発明のプローブカードは、コンタクトプローブを複数個並べて配置し多段構造とすることができる。このプローブカードにおいて、コンタクトプローブのバネ部と、コンタクトプローブを接続する基板との距離が、隣接するコンタクトプローブ間で異なる態様が好ましく、先端部の厚さｔ1とバネ部の厚さｔ2とがｔ1＝ｔ2であるコンタクトプローブを、コンタクトプローブを接続する基板側に有する態様が好ましい。また、前述のプローブユニットを備える態様も有用である。
【発明の効果】
【００１５】
多数の微細プローブのアセンブリが容易であり、電子部品の狭ピッチ化の要請に十分に対応することができるコンタクトプローブを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（コンタクトプローブ）
本発明のカンチレバー型のコンタクトプローブを、図１に例示する。図１（ａ）は、側面図であり、図１（ｂ）は、平面図である。図１（ａ）に示すように、このコンタクトプローブは、被測定面に接触する先端部１と、先端部１に接続するバネ部２と、先端部１とバネ部２を支持する支持部３とを備え、図１に示す例では、配線部４を有する。先端部１、バネ部２および支持部３は、支持部３を固定して先端部１を被測定面に押し当てると、先端部１が被測定面に当接したままバネ部２により弾性変形する。図１に示すように、先端部１は、弾性変形する方向（図１（ａ）に示す矢印の方向）に沿って平面を有する板状構造体であり、先端部１の厚さｔ1とバネ部２の厚さｔ2とは、ｔ１＜ｔ2であることを特徴とする。先端部１の厚さｔ1を薄くすることにより、測定対象である電極の狭ピッチ化に対応することができるため、狭ピッチのカンチレバー型コンタクトプローブを提供することができる。また、バネ部２の厚さｔ2を厚くすることにより、十分なバネ力が得られ、アセンブリが容易である。
【００１７】
図２は、図１に示すコンタクトプローブを複数個並べて配置し、板状構造を有する先端部２１を、バネ部２２により弾性変形する方向（図２（ａ）に示す矢印の方向）を揃えて配置し、多段構造とした例を示す。図２（ａ）は、側面図であり、図２（ｂ）は、平面図である。また、図２（ｃ）には、図２（ａ）と図２（ｂ）に示す３個のコンタクトプローブを１組として多段構成とした後、さらに、もう１組加えて配置した例である。図２（ｃ）は、先端部方向から見た側面図である。本発明の構成によれば、先端部２１の厚さｔ1とバネ部２２の厚さｔ2とが、ｔ１＜ｔ2であるため、図２に示すように、先端部を１列に配置することができ、先端部同士を近接して配置することができる。したがって、測定領域ＡおよびＢにおける測定電極の狭ピッチ化に対応することができる。また、そのように配置しても、隣接するプローブ同士が接触することがない。このため、図８（ｂ）に示す従来の多段構成のコンタクトプローブの測定領域Ｃと比較して、本発明のコンタクトプローブでは、容易に狭ピッチ化を図ることができる。
【００１８】
図１８は、本発明のコンタクトプローブを多段構成とし、先端部方向から見た側面図である。図１８に示すように、より正確には、ピッチｐ、段数ｎ（図１８の場合、ｎ＝３）、先端部８３の厚さｔ１、先端部のギャップｇ1、バネ部８１の厚さｔ2、同じ段のバネ部のギャップｇ2とすると、ｐ＝ｔ1＋ｇ1であり、ｔ2＋ｇ2＝ｐ×ｎを満たすように設計する必要があり、アセンブリの点から、ｇ1は、２μｍ〜１５μｍが好ましく、５μｍ〜１０μｍがより好ましい。したがって、かかるコンタクトプローブを複数個並べて配置し、多段構造とした本発明のプローブユニットは、測定電極の狭ピッチ化に対応することができる。また、本発明のプローブカードは、かかるコンタクトプローブを備えることを特徴とするため、高密度検査に有用である。なお、多段構成の場合、コンタクトプローブのバネ部および支持部などの表面に、絶縁性コート層などを形成しておく態様が好ましい。
【００１９】
コンタクトプローブの材質は、靭性などのバネ特性に優れ、硬度が高く、さらには、後述するＬＩＧＡ（Lithographie Galvanoformung Abformung）法による製造に適している点で、ニッケルまたはニッケル系合金が好ましく、ニッケル系合金は、ニッケルを４０質量％以上含むものが好ましい。さらに、コンタクトプローブは、ウェハバーンインテストにも使用され、耐熱性が要求されるため、耐熱性に優れるニッケルマンガン合金が、コンタクトプローブ用の材料として好適である。ニッケルマンガン合金はマンガンの含有量が３質量％以下のものが好ましい。また、コンタクトプローブのバネ強度および弾性限界を高める点で、ニッケルなどの結晶粒径は５０ｎｍ以下が好ましい。
【００２０】
通常、コンタクトプローブは、数万回〜百万回程度、被測定面である電極に押し当てて使用するため、スクラブ時に生じる電極表面からの酸化被膜の削り屑がコンタクトプローブの先端部に付着しやすい。しかし、被測定対象である電極と接触する先端部、または、少なくとも先端部の表層が、ロジウムまたはパラジウム−コバルトなどのパラジウム系合金からなると、削り屑の先端部への付着を低減することができ、先端部の形状を維持して、被測定面との接触時における局所的な負荷の集中を防止し、電極の破損を回避することが容易となる。また、電気的な接触性および耐腐食性を高めることができる。かかる観点から、ロジウムまたはパラジウム系合金などからなる表層部の厚さは、０．０５μｍ〜１μｍが好ましく、パラジウム系合金は、パラジウムを５０質量％以上含むものが好適である。かかる表層部は、バレルメッキなどにより形成することができる。
【００２１】
後述する製造方法によれば、コンタクトプローブの先端部と、バネ部および支持部は、別個の電鋳工程を経て形成することから、先端部の材質と、バネ部および支持部の材質とを異なるものとすることができる。したがって、被測定対象である電極から酸化被膜の削り屑が付着しやすい先端部には、ロジウムまたはパラジウム系合金などを使用し、一方、バネ特性および硬度が必要なバネ部などには、ニッケルまたはニッケル系合金などの材質を採用するなどの選択が可能である。
【００２２】
（コンタクトプローブの製造方法）
本発明のコンタクトプローブは、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を取りはずす工程とを備える方法により製造することができる。かかる方法により製造するコンタクトプローブは、横断面が四角形であるため、横断面が円形のプローブに比べて、樹脂製針押え部への微細なプローブのアセンブリが容易である。また、従来のコンタクトプローブは、タングステンワイヤーを曲げて製造していたため、複雑な形状のプローブを形成することができなかったが、本発明では、リソグラフィを採用することにより、アセンブリが容易な形状のプローブを容易に形成することができる。また、機械加工では、±１０μｍ程度の精度しか得られないが、本発明の方法によれば、±１μｍの高精度のコンタクトプローブを再現性よく製造することができ、材料組成も均一であるため、バネ特性を均一に保つことができる。また、全長のバラツキを減らし、被測定面に接触する当接部の形状のバラツキを小さくできるため、脆性電極に対しても、過剰なストレスの発生を抑えることができる。さらに、微細構造体を一体形成することができるため、部品点数を減らし、部品コストおよび組立てコストを低減することができる。
【００２３】
かかるコンタクトプローブの製造工程の例を図４に示す。図４（ａ）に示すように、まず、導電性基板４１上にレジスト４２を形成する。導電性基板として、たとえば、銅、ニッケル、ステンレス鋼などからなる金属製基板を使用することができる。また、チタン、クロムなどの金属材料をスパッタリングしたシリコン基板などを用いることもできる。レジストには、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのポリメタクリル酸エステルを主成分とする樹脂材料、または紫外線（ＵＶ）もしくはＸ線に感受性を有する化学増幅型樹脂材料などを用いる。レジストの厚さは、形成しようとするコンタクトプローブの先端部の厚さに合せて任意に設定することができ、たとえば、１０μｍ〜２００μｍとすることができる。
【００２４】
つぎに、レジスト４２上にマスク４３を配置し、マスク４３を介してＵＶまたはＸ線４４などを照射する。厚さが１００μｍを超え、高いアスペクト比を有する構造体が必要な場合、または±２μｍ程度の高精度の構造体が必要な場合は、ＵＶ（波長２００ｎｍ）より短波長であるＸ線（波長０．４ｎｍ）を使用するのが好ましい。また、Ｘ線の中でも指向性の高いシンクロトロン放射のＸ線（以下、「ＳＲ」という。）を使用する態様がより好ましい。ＳＲを用いるＬＩＧＡ法は、ディープなリソグラフィが可能であり、厚さ数１００μｍのコンタクトプローブをミクロンオーダの高精度で大量に製造することができる。一方、ＵＶを用いると、コスト面でメリットを追求することができる。
【００２５】
マスク４３は、コンタクトプローブのパターンに応じて形成した、ＵＶまたはＸ線４４などの吸収層４３ａと、透光性基材４３ｂとからなる。透光性基材４３ｂには、Ｘ線用マスクでは、窒化シリコン、シリコン、ダイヤモンド、チタンなどを用い、ＵＶ用マスクでは、石英ガラスなどを用いる。また、吸収層４３ａには、Ｘ線用マスクの場合は、金、タングステン、タンタルなどの重金属またはその化合物などを用い、ＵＶ用マスクの場合は、クロムなどを用いる。Ｘ線４４またはＵＶの照射により、レジスト４２のうち、レジスト４２ａは露光され変質するが、レジスト４２ｂは吸収層４３ａにより露光されない。このため、ポジ型レジストの場合、現像により、変質（分子鎖が切断）した部分のみが除去され、図４（ｂ）に示すような樹脂型４２ｂが得られる。一方、ネガ型レジストを使用した場合は、逆に露光部が残り、非露光部が除去されるので、ポジ型レジストの場合とは逆のマスクパターンが必要となる。また、樹脂型４２ｂは、後述の方法により、金型により形成することができる。
【００２６】
つぎに、電鋳を行ない、図４（ｃ）に示すように、樹脂型４２ｂに金属材料層４５ａを堆積する。電鋳とは、金属イオン溶液を用いて導電性基板上に金属材料からなる層を形成することをいう。導電性基板４１をめっき電極として電鋳を行なうことにより、樹脂型４２ｂに金属材料層４５ａを堆積することができる。金属材料層４５ａは、本発明のコンタクトプローブにおける先端部となる。先端部の材料には、バネ部と同じくニッケルまたはニッケル合金を用いることができるが、接触抵抗を低減するため、ロジウムまたはパラジウム系合金を選択することもできる。
【００２７】
電鋳後、必要に応じて、研磨または研削により所定の厚さに揃え、ウェットエッチングまたはプラズマエッチングにより樹脂型を除去すると、図４（ｄ）に示すような金属材料層４５ａからなる先端部を導電性基板４１上に形成することができる。つぎに、図４（ｅ）に示すように、レジスト４７を、たとえば、３０μｍ〜２００μｍ程度形成し、図４（ａ）と同様に、レジスト４７上にマスク４６を配置し、Ｘ線４４などを照射し、現像して、図４（ｆ）に示すような、樹脂型４７ｂを形成する。同様に、金型により樹脂型４７ｂを形成することができる。
【００２８】
その後、図４（ｃ）と同様に、電鋳により金属材料層４５ｂを形成し、必要に応じて研磨または研削すると、コンタクトプローブにおけるバネ部と支持部になる金属構造体が得られる。つぎに、図４（ｇ）に示すように、ウェットエッチングまたはプラズマエッチングにより樹脂型４７ｂを除去する。最後に、導電性基板４１から電鋳部を取りはずすと、図４（ｈ）に示すように、先端部に相当する金属材料層４５ａと、バネ部と支持部に相当する金属材料層４５ｂとを有する本発明のコンタクトプローブ４５を得ることができる。得られたコンタクトプローブには、必要に応じて、厚さ０．０５μｍ〜１μｍのロジウムなどからなるコート層を施すことができる。
【００２９】
本発明のコンタクトプローブは、他の態様によれば、リソグラフィまたは金型により樹脂型を形成し、形成した樹脂型に導電性基板上で金属材料層を電鋳により形成し、電鋳後、機械加工または放電加工により厚さｔ1の先端部を形成する方法により製造することができる。同一の厚さ（ｔ2）の金属材料層を形成した後、先端部に相当する部分だけを薄く加工する方法であり、その工程を図１４と図１５に例示する。
【００３０】
図１４に例示する方法は、まず、図１４（ａ）に示すように、導電性基板４１上に、前述と同様に厚さ３０μｍ〜２００μｍのレジスト４２を形成した後、マスク４３を通してＸ線４４などを照射して、リソグラフィを行ない、現像すると、図１４（ｂ）に示すような樹脂型４２ｂが得られる。つぎに、図１４（ｃ）に示すように、電鋳を行ない、樹脂型４２ｂに金属材料層４５ｃを形成し、必要に応じて研磨または研削する。つづいて、図１４（ｄ）に示すように、ミリングまたはダイシングなどの機械加工を施し、薄板状の先端部を形成する。その後、図１４（ｅ）に示すように、樹脂型４２ｂを除去し、導電性基板４１を取りはずすと、図１４（ｆ）に示すような本発明のコンタクトプローブ４５が得られる。先端部の形成を機械加工により行なう場合には、この例のように、樹脂型を残しておく方が、加工圧力を低減できる点で好ましい。このコンタクトプローブ４５は、先端部に相当する金属材料層４５ａの厚さがｔ1であり、バネ部および支持部に相当する金属材料層４５ｂの厚さがｔ2であり、ｔ1＜ｔ2である。
【００３１】
図１５に例示する方法は、まず、図１５（ａ）に示すように、導電性基板５１上に、前述と同様に厚さ３０μｍ〜２００μｍのレジスト５７を形成した後、マスク５８を通してＸ線５４などを照射して、リソグラフィを行ない、現像すると、図１５（ｂ）に示すような樹脂型５７ａが得られる。つぎに、図１５（ｃ）に示すように、電鋳を行ない、樹脂型５７ａに金属材料層５５ｃを形成し、必要に応じて研磨または研削する。つづいて、図１５（ｄ）に示すように、樹脂型５７ａを除去した後、放電加工を施し、図１５（ｅ）に示すような薄板状の先端部を形成する。
【００３２】
放電加工は、放電加工油内で、加工対象物と放電加工電極間の放電エネルギーを利用して加工対象物を溶解し、除去する加工方法であり、ミクロンオーダーの加工が可能である。図１５に示す例では、樹脂型５７ａを除去した後、放電加工しているが、樹脂型５７ａを除去する前に放電加工することもできる。基板上に多数個形成し、一括して加工することもできる。その後、導電性基板５１を取りはずすと、図１５（ｆ）に示すような本発明のコンタクトプローブ５５が得られる。このコンタクトプローブ５５は、先端部に相当する金属材料層５５ａの厚さがｔ1であり、バネ部および支持部に相当する金属材料層５５ｂの厚さがｔ2であり、ｔ1＜ｔ2である。
【００３３】
本発明のコンタクトプローブは、金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを備える方法により製造することができる。かかる方法によっても、リソグラフィにより樹脂型を形成する前述の製造方法と同様に、形状のバラツキが小さく、材料組成が均質で、特性が均一なコンタクトプローブを製造することができ、高密度検査に適するコンタクトプローブを提供することができる。また、微細構造体を一体形成できるため、部品点数を減らし、部品コストおよび組立てコストを低減することができる。さらに、同一の金型を用いて、コンタクトプローブの大量生産が可能である。
【００３４】
使用する金型の製造方法を図１６に例示する。この方法は、基本的に図４に示すコンタクトプローブの製造方法と同様であり、まず、図１６（ａ）に示すように、導電性基板６８上にレジスト６７を形成する。つぎに、マスク６６ａを配置し、Ｘ線などを照射し、現像すると、図１６（ｂ）に示すような樹脂型６７ａを形成することができる。つづいて、図１６（ｃ）に示すように、電鋳を行ない、金属材料層６５ａを堆積する。電鋳後、必要に応じて、研磨または研削により所定の厚さに揃え、図１６（ｄ）に示すように、ウェットエッチングまたはプラズマエッチングにより樹脂型６７ａを除去する。つぎに、図１６（ｅ）に示すように、レジスト６７ｂを形成し、マスク６６ｂを配置し、Ｘ線などを照射し、現像すると、図１６（ｆ）に示すような樹脂型６７ｃが得られる。その後、電鋳により金属材料層６５ｂを形成し、必要に応じて研磨または研削し、樹脂型６７ｃを除去すると、図１６（ｇ）に示すような金型６０が得られる。図１４または図１５に示す方法によっても金型を形成することができる。なお、金型を形成するときには、基板と電鋳構造体の密着性を高めておくことが好ましい。
【００３５】
得られた金型を用いてコンタクトプローブを製造する方法を図５に例示する。まず、図５（ａ）に示すように、凸部を有する金型５２ａを用いて、エンボス成形、反応性成形または射出成型などのモールドにより、凹状の樹脂型５３を形成する。樹脂としては、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオキシメチレンなどのポリアセタール樹脂などの熱可塑性樹脂を用いる。
【００３６】
つぎに、樹脂型５３を研磨し、図５（ｂ）に示すような貫通した樹脂型５３ａを形成した後、図５（ｃ）に示すように、導電性基板５１に貼り付ける。続いて、図５（ｄ）に示すように、電鋳により樹脂型５３ａに金属材料層５５ａを堆積する。その後、図５（ｅ）に示すように、研磨または研削してから樹脂型５３ａを除去し、導電性基板５１を除去すると、図５（ｆ）に示すような本発明のコンタクトプローブ５５を得ることができる。得られたコンタクトプローブには、必要に応じて、厚さ０．０５μｍ〜１μｍのロジウムまたはパラジウム合金などからなるコート層を施すことができる。
【００３７】
（プローブユニット）
本発明のコンタクトプローブは、従来のコンタクトプローブと同様に、セラミックスリングなどに接着剤で固定することも可能であるが、より精度よくアセンブリすることができ、実装が容易になる点で、図１７に示すように、セラミックスリングなしで直接、基板７１に実装する態様が好ましい。図１７（ａ）は、側面図であり、図１７（ｂ）は、基板を除いた状態での平面図である。コンタクトプローブの支持部７５と基板７１とは、ハンダ付け、超音波接合または抵抗溶接により接合することができる。図１７（ａ）に示すように、多段構成のバネ部７３同士が接触しないように、バネ部７３と、接合する基板７１との距離Ｌが、隣接するコンタクトプローブ間で異なるように調整する態様が好ましい。
【００３８】
本発明のプローブユニットは、図３に示すように、コンタクトプローブ３６と、樹脂製針押え部３４とを備え、プローブカードの基板３２に接合する。コンタクトプローブ３６は、支持部３６ａにおいて樹脂製針押え部３４により支持されている。樹脂製針押え部を使用することにより、微細なコンタクトプローブのアセンブリが容易となる。また、コンタクトプローブ３６は、樹脂製針押え部３４にアセンブルする際、図３に示すように、支持部３６ａに段差３６ａ１を有すると、アセンブルがさらに容易となり、バネ部の長さの調整が容易になるなど、位置精度を高めることができる。
【００３９】
従来のカンチレバー型コンタクトプローブは直線状である。これに対して、本発明のカンチレバー型コンタクトプローブは、リソグラフィなどにより製造するため、形状を自由に設計することができる。したがって、図３に示すように、支持部３６ａに段差３６ａ１を容易に形成することができ、従来のカンチレバーのように固定リングなどの針押え部３４に固定する場合には、位置決めを行ないやすくなる点で有利である。また、コンタクトプローブを、たとえば、支持部とバネ部とが直角になるように形成し、固定リングなどの針押え部を用いることなく、基板上に直接接続することが可能であり、その場合、バネ部と、コンタクトプローブを接続する基板との距離を、隣接するコンタクトプローブ間で変えることにより、隣接するコンタクトプローブ同士のギャップを高精度に制御することが可能である。
【００４０】
また、図１０に示すように、コンタクトプローブを多段構成とすると、コンタクトプローブを接続する基板側に位置するコンタクトプローブでは、図１８に示すように、先端部の長さが長くなり、座屈などが生じやすくなる。したがって、先端部の厚さｔ1とバネ部の厚さｔ2とがｔ1＝ｔ2であるコンタクトプローブを、コンタクトプローブを接続する基板側に配置すると、先端部の機械的強度を高めることができる点で好ましい。
【００４１】
樹脂製針押え部の構造を図９に示す。図９（ａ）は、アセンブルするコンタクトプローブの先端部の方向から見た正面図であり、その側面図を、図９（ｂ）に示す。図９に示すような樹脂製針押さえ部の角型の溝部９０に、コンタクトプローブを接合すると、図３に示すようなプローブユニットが得られる。前述のとおり、リソグラフィまたは金型と、電鋳を組み合わせた方法により得られる本発明のコンタクトプローブは、横断面が四角形であるため、樹脂製針押え部の角型の溝部に接合することにより、従来の断面が円形のプローブに比べて、容易にアセンブルすることができる。
【００４２】
この方法を応用して、図１０に示すような多段構造を作るには、従来のカンチレバーで行なわれているように、第１段目のコンタクトプローブの上に、２段目のコンタクトプローブを並べ、アセンブリすることになるが、これでは高精度が得られない。そこで、精度を高めるため、図１２に示すように、樹脂製針押え部の上に、溝２０の付いたスペーサ２４を複数枚積層して、形成された空孔２３と溝２０にコンタクトプローブを接合して多段構成とする態様が好ましい。かかる態様の樹脂製針押え部を図１２に示す。図１２（ａ）は、アセンブルするコンタクトプローブの先端部の方向から見た正面図であり、その側面図を、図１２（ｂ）に示す。
【００４３】
図３に示す樹脂製針押え部３４および図１２に示すスペーサ２４は、前述したリソグラフィと電鋳による方法、または、ダイシング法により凸状の金型を形成し、形成した金型を用いて、エンボス成形、反応性成形または射出成型などのモールドにより、形成することができる。樹脂としては、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂またはポリアセタール樹脂などの熱可塑性樹脂が好適である。
【００４４】
樹脂製針押え部の他の態様を図１１に示す。図１１（ａ）は、アセンブルするコンタクトプローブの先端部の方向から見た正面図であり、その側面図を、図１１（ｂ）に示す。図１１に示すような樹脂製針押さえ部の角型の空孔部１３に、コンタクトプローブを嵌合すると、図１０に示すようなプローブユニットが得られる。樹脂製針押え部に形成した角型の空孔部に、横断面が四角形のコンタクトプローブを挿入するだけでアセンブルできるため、アセンブリが容易であり、被測定対象である電極の狭ピッチ化に対応することができる。
【００４５】
図１０に示すプローブユニットにおいては、コンタクトプローブ１６は配線部１６ｃを有するが、配線部１６ｃを一体形成することなく、コンタクトプローブを形成した後、配線部品として取付けることもできる。配線部品は、絶縁性被覆線とすることができるが、図１３に示すように、配線部品をＦＰＣ（flexible print circuit）１７とすると、狭ピッチ化に対応し易くなり、さらに高周波特性が改良する点で、有利である。
【００４６】
（プローブカード）
本発明のプローブカードは、コンタクトプローブを複数個並べて配置し多段構造とすることができる。このプローブカードにおいて、コンタクトプローブのバネ部と、コンタクトプローブを接続する基板との距離が、隣接するコンタクトプローブ間で異なる態様が好ましく、先端部の厚さｔ1とバネ部の厚さｔ2とがｔ1＝ｔ2であるコンタクトプローブを、コンタクトプローブを接続する基板側に有する態様が好ましい。また、前述のプローブユニットを備える態様も有用である。
【００４７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
高密度検査に有用なプローブカードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のカンチレバー型のコンタクトプローブの構造を示す図である。
【図２】本発明のコンタクトプローブを複数個並べて配置し、多段構成とした例を示す図である。
【図３】本発明のプローブユニットの構造を示す図である。
【図４】本発明のコンタクトプローブの製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明のコンタクトプローブの製造方法を示す工程図である。
【図６】従来のカンチレバー型コンタクトプローブの構造を示す図である。
【図７】従来のプローブカードの基本構造を示す図である。
【図８】コンタクトプローブを多段構造とした従来のプローブユニットの構造を示す図である。
【図９】本発明のプローブユニットに使用する樹脂製針押え部の構造を示す図である。
【図１０】本発明のプローブユニットの構造を示す図である。
【図１１】本発明のプローブユニットに使用する樹脂製針押え部の構造を示す図である。
【図１２】本発明のプローブユニットに使用する樹脂製針押え部の構造を示す図である。
【図１３】本発明のプローブユニットの構造を示す図である。
【図１４】本発明のコンタクトプローブの製造方法を示す工程図である。
【図１５】本発明のコンタクトプローブの製造方法を示す工程図である。
【図１６】本発明のコンタクトプローブの製造に使用する金型の製造方法を示す工程図である。
【図１７】本発明のコンタクトプローブの接合態様を示す構成図である。
【図１８】本発明のコンタクトプローブを多段構成とし、先端部方向から見た側面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  先端部、２  バネ部、３，３６ａ  支持部、２０  溝部、２３  空孔部、３４  樹脂製針押え部、３６ａ１  段差、４１，５１  導電性基板、４２ｂ，５３ａ  樹脂型、５２ａ，５２ｂ  金型。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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