(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパターン配線がフィルム本体の表面上に被着され、これらパターン配線の各先端部が被検査物に接触するコンタクトピンとされるコンタクトプローブにおいて、
前記コンタクトピンは、
上面と、
前記上面に対して略平行であり、先端部から基端部に向かうに従い漸次幅広となり、前記被検査物に接触する下面を有し、
前記コンタクトピンの前記下面の側の幅が、前記コンタクトピンの前記上面の側の幅より狭いことを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項２】
前記コンタクトピンの長手方向に直交する断面は、前記上面を上辺とし前記下面を下辺とする略四角形であり、
前記略四角形の２つの側辺となり対向する側面それぞれと、前記下面との間に、傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項１記載のコンタクトプローブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス等の被検査物の微細な電極にコンタクトピンを接触させて回路試験等の電気的なテストを行うためのコンタクトプローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プローブ装置は、半導体デバイス等のバンプやパッド等の電極にコンタクトプローブのコンタクトピンを押圧接触させ、プリント基板を介してテスター等に接続して行う電気的なテストに用いられる。
【０００３】
例えば図８に示すコンタクトプローブ１は、Ｎｉ基合金等からなる複数本のパターン配線２…の上に接着剤層を介してフィルム本体３が被着されて形成されていて、パターン配線２…の先端部はコンタクトピン２ａ…とされてフィルム本体３から突出している。またフィルム本体３の幅広の基部１ｂには窓部４が形成されており、この窓部４にはパターン配線２…の引き出し配線部５…が設けられている。
なお、フィルム本体３はポリイミド等の樹脂フィルム層からなり、あるいはポリイミド等の樹脂フィルム層に銅箔Ｃｕ等の金属フィルム層がグラウンドとして積層されたもの等でもよい。
【０００４】
このようなコンタクトプローブ１は、図９および図１０に示すように、マウンティングベース１２やトップクランプ１１、ボトムクランプ１４等のメカニカルパーツ７に組み込まれてプローブ装置８とされ、コンタクトピン２ａ…を半導体ＩＣチップやＬＣＤ等のバンプ等の微細な電極端子に接触されることになる。
【０００５】
すなわち、図９および図１０に示すプローブ装置８において、円板形状をなし中央窓部１０ａを有するプリント基板１０の上に、たとえばトップクランプ１１を取り付けられ、このトップクランプ１１にマウンティングベース１２がボルト等で固定される。このマウンティングベース１２の下面には、予め、コンタクトプローブ１の先端部１ａが接着剤等で取り付けられている。そして、ボトムクランプ１４でコンタクトプローブ１の基部１ｂを押さえつける。その際、プリント基板１０とコンタクトプローブ１の基部１ｂは位置決めピンによって相互の位置決めがなされる。
【０００６】
このようにして、マウンティングベース１２の下面で、コンタクトプローブ１の先端部１ａが下方に向く傾斜状態に保持され、コンタクトプローブ１の基部１ｂにおいて、パターン配線２…の引き出し配線部５…が、ボトムクランプ１４の弾性体１５により、窓部４を通してプリント基板１０の下面の電極１６に押しつけられて、接触状態に保持されることになる。
【０００７】
ところで、上述のコンタクトプローブ１の各コンタクトピン２ａ…を含む各パターン配線２…は、マスク露光技術を用いて、フォトリソ・メッキ法によって製作されており、そのためにコンタクトピン２ａの先端部２０は、図１１に示されるように、略半円板状の先端を有する略角柱状に形成され、フィルム本体３に被着される先端半円状の上面２１と、この上面２１に対向して略平行な先端半円状の下面２２と、側面２３とで構成されている。
【０００８】
また、ＩＣチップ１８のパッドやバンプ１８ａは、たとえば図１２に示すように、アルミ合金膜や金メッキ等で一定の厚みに形成されており、特に金バンプの場合には、メッキ成長の関係からコンタクトピン２ａとの接触面１８ｂに略長円状のバンプ溝２５が形成されているバスタブ形状である場合が多い。そして、ＩＣチップ１８のバンプ１８ａにコンタクトピン２ａをコンタクトさせる際、たとえば水平に配置したバンプ１８ａに対して、コンタクトピン２ａの傾斜角θは２０°前後となるように設定されている。
【０００９】
金メッキなどで形成されるバンプ１８ａの表面は吸着物等で覆われているために、オーバードライブ時にこのバンプ溝２５に、コンタクトピン２ａの下面２２の半円状の先端が入り込んで押圧しつつ、バンプ溝２５の長円方向にスクラブをかける。つまり、図１２に示すように、バンプ１８ａの表面を押圧して先端部２０の略半円状の下面２２でスクラブし、両者の接触性を高めて、コンタクトピン２ａの下面２２との確実な導通を図る必要がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、円弧状稜線部２２ａが鋭利であるため削り屑量が多く、比較的軟質のバンプ１８ａのスクラブ痕が深く、外観不良となるだけでなく、後工程で接合不良などの原因になる。しかも、先端部２０が円弧状稜線部２２ａと共に半円柱状外面をなすために、削り屑ｋが両サイドに船の航行時の波状に成長して、隣のバンプやその削り屑ｋに接触し、ショートするおそれが生じる。そして、削り屑ｋがＩＣチップ１８のバンプ１８ａ間等に残ると、ショートやリーク等を起こし、安定して電気テストを行うことができなくなるだけでなく、製品不良の原因になるという問題も生じる。
【００１１】
また、削り屑ｋにコンタクトピン２ａの先端部２０が乗り上げることで、バンプ１８ａに点接触することになり、電気テスト時の接触抵抗が大きくなるという問題も生じる。このようなスクラブ痕や削り屑の問題は、金バンプに限らず、アルミ合金からなるパッドやはんだバンプ等各種の電極にも存在する。
【００１２】
また、スクラブをかけた際、コンタクトピン２ａの下面２２は、側面２３と交差する略円弧状稜線部２２ａがバンプの接触面１８ｂのバンプ溝２５に入り込んで擦る。このため、略円弧状稜線部２２ａの周縁部でバンプ溝２５の縁部２５ａを擦りとり、バンプ１８ａの接触面１８ｂのアルミニウム合金や金等までもが削り屑ｋとして削り取られ、図１２に示すように、ひげ状となって円弧状稜線部２２ａの接線方向外側に成長することになる。
【００１３】
さらに、コンタクトピン２ａとバンプ１８ａとの接触面積を大きくして電気テスト時の接触抵抗を小さくするために、バスタブ形状のバンプ１８ａの場合、バンプ溝２５の幅とコンタクトピン２ａの幅はほぼ等しく形成されている。したがって、コンタクトピン２ａの先端部２０がバンプ溝２５に入り込みにくくなってしまい、図１３に示すように、良好なコンタクトがなされないおそれがあった。これに対応して、コンタクトピンの先端を、バンプ溝に入り込みやすい球状に形成するなどの方策が提案されているが、このような形状ではスクラブによる良好な接触性の確保が困難となるため、スクラブ性のよいコンタクトピンが求められている。
【００１４】
本発明は、このような実情に鑑みて、被検査物とコンタクトプローブとの接触を確実かつ良好にして、電気テストの信頼性を向上することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係るコンタクトプローブは、複数のパターン配線がフィルム本体の表面上に被着され、これらパターン配線の各先端部が被検査物に接触するコンタクトピンとされるコンタクトプローブにおいて、前記コンタクトピンは、上面と、前記上面に対して略平行であり、先端部から基端部に向かうに従い漸次幅広となり、前記被検査物に接触する下面を有し、前記コンタクトピンの前記下面の側の幅が、前記コンタクトピンの前記上面の側の幅より狭いことを特徴としている。
この発明によれば、コンタクトピンをバスタブ形状のバンプにコンタクトさせる場合に、コンタクトピン接触面の先端側が幅狭に形成されていることにより、バンプ溝内にコンタクトピンを入り込ませやすい。また、接触面が基端側では幅広になっていることにより、バンプに対する接触面積を大きくとることができ、接触抵抗が小さくなる。したがって、バンプに対してコンタクトピンを確実かつ良好に接触させることができ、電気テストにおける信頼性の高いコンタクトプローブが実現される。これらのことは、前記コンタクトピンの前記下面の側の幅が、前記コンタクトピンの前記上面の側の幅より狭くなることにより実現されているので、コンタクトピン全体としての強度は確保することができる。
【００１６】
請求項２の発明に係るコンタクトプローブは、請求項１のコンタクトプローブにおいて、前記コンタクトピンの長手方向に直交する断面は、前記上面を上辺とし前記下面を下辺とする略四角形であり、前記略四角形の２つの側辺となり対向する側面それぞれと、前記下面との間に、傾斜面が設けられていることを特徴としている。
この発明によれば、傾斜面が形成されることにより、コンタクトピン全体の強度を確保しつつ、コンタクトピンを所定の角度で被検査物にコンタクトさせる場合にスクラブしやすくなり、より良好な接触の実現が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図６により説明するが、上述の従来技術と同一または同様の部分には同一の符号を用いて説明する。
図１は本実施の形態によるコンタクトプローブ３０の先端部３０ａの斜視図、図２は図１に示すコンタクトプローブ３０の全体のＡ−Ａ線に沿う中央縦断面図、図３はコンタクトピン３２ａを示すもので（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図、図４はプローブ装置８に装着されたコンタクトピン３２ａのバンプ１８ａに対する傾斜状態を示す部分側面図、図５は実施の形態によるコンタクトピン３２ａをＩＣチップのバンプ１８ａにコンタクトさせた状態を示す斜視図、図６はコンタクトピン３２ａをバンプ１８ａにコンタクトさせる直前の状態を示す正面図である。
【００１８】
図１から図４に示す実施の形態によるコンタクトプローブ３０は、図８に示すコンタクトプローブ１とほぼ同一構成とされ、図１および図２に示すように、Ｎｉ基合金等からなる複数本のパターン配線３２…の上に、図示しない接着剤層を介してフィルム本体３が被着され、パターン配線３２…の先端部がコンタクトピン３２ａ…とされている。また、図２に示すように、コンタクトプローブ３０の幅広の基部３０ｂには窓部４が形成され、この窓部４にはパターン配線３２…の引き出し配線３４…が設けられている。
【００１９】
そして、フィルム本体３は、パターン配線３２…が被着されたポリイミド等の樹脂フィルム層３６に、Ｃｕ、Ｎｉ等の金属フィルム層３７がたとえばグラウンドとして積層されて構成されているが、樹脂フィルム層３６だけで構成されていてもよい。
【００２０】
ここで、コンタクトピン３２ａの詳細な形状について図３を参照して説明する。
各コンタクトピン３２ａは、マスク露光技術を用いてフォトリソ・メッキ法等によって製作されており、その長手方向に直交する断面が略四角形状とされ、その先端はフィルム本体３が被着される面である上面４０と、上面４０に対して略平行をなすと共にバンプ（被検査物）１８ａに接触される下面（接触面）４１と、上下面４０、４１間に設けられていて上下面４０、４１を接続する側面４２とで構成されている。
【００２１】
このコンタクトピン３２ａはマスク露光技術を用いてフォトリソ・メッキ法によって形成されていて、この形成時において、上下面４０、４１は平坦である。そして、この上下面４０、４１を接続する側面４２のうち、先端面４２ａは略円柱周面形状の凸曲面に形成されている。
【００２２】
コンタクトプローブ３０は、このような形状に形成されたコンタクトピン３２ａを、図８に示すように先端部３０ａに突出させていて、図９に示すようにコンタクトプローブ３０の先端部３０ａを下方に傾斜させた状態となるようにメカニカルパーツ７に装着される。
【００２３】
このようにフィルム本体３から突出したコンタクトピン３２ａの先端下面側に対して、たとえばスポンジ状の研磨シート（図示せず）を押圧させることにより、コンタクトピン３２ａは研磨シートに対して沈み込むと共にスクラブ時と同様に前後に摺動する。これにより、下面４１は先端部４１ａから基端部４１ｂに向かうに従い漸次幅広となるように研磨され、先端面４２ａと下面４１との間に傾斜面４３が形成される。つまりコンタクトピン３２ａは、下面４１が基端側から先端側に向かうに従い漸次幅狭となるように形成され、この下面４１と先端面４２ａとが傾斜面４３を介して接続されている形状となる。このような形状のコンタクトピン３２ａでは、先端部３３の下面側が研磨されて細くなるが、上面４０側は研磨されず幅広であるので、ピン全体の強度が確保されている。
【００２４】
なお、先端面４２ａと傾斜面４３、傾斜面４３と下面４１あるいは側面４２との接続稜線は、図では角部が形成された記載となっているが、滑らかであってもよい。このように形成することにより、バンプ１８ａ（被検査物）を必要以上にかじることがなく、削り屑量が減少し、被検査物の外観悪化防止、切り屑によるショート等の発生防止が実現される。
【００２５】
本実施の形態によるコンタクトプローブ３０は上述のように構成されており、次にその作用を説明する。
実施の形態によるコンタクトプローブ３０を、図９および図１０に示すものと同様にメカニカルパーツに装着し、パターン配線３２…の引き出し配線３４…がボトムクランプ１４によってプリント基板１０の電極１６に押圧されて通電されている。各コンタクトピン３２ａは、図４に示すように、ＩＣチップ１８の各バンプ１８ａ表面である接触面１８ｂに対してθのコンタクト角度をもって傾斜配置される。
【００２６】
ここで傾斜角θは５〜３５°の範囲に設定するものとし、好ましくはθ＝２０°とする。この傾斜角θが５°より小さいと、スクラブをかけてバンプ１８ａの接触面１８ｂを削ることが困難であり、３５°より大きいと傾斜面４３が接触面１８ｂを擦過しやすくなり、スクラブが円滑に行えなくなる。
【００２７】
また、コンタクトピン３２ａの先端面４２ａは、バンプ１８ａの接触面１８ｂに対する傾斜角βを５５〜８５°の範囲に設定することが好ましい。この傾斜角βが５５°より小さいと、傾斜面が接触面を擦過しやすくなるためスクラブが円滑に行えなくなり、８５°より大きいと、スクラブをかけて被検査物の接触面を削ることが困難になる。
【００２８】
各コンタクトピン３２ａは、電気的テスト時には、先端部３３が、被検査物であるＩＣチップ１８の各バンプ１８ａの接触面１８ｂ上に設けられたバンプ溝２５内上の手前側に位置するようにする。
この状態から、オーバードライブをかけてコンタクトピン３２ａに対してバンプ１８ａを相対移動させて、先端部３３の下面４１をバンプ１８ａの接触面１８ｂに押圧させると、幅の狭い下面４１の先端部４１ａが初めにバンプ溝２５内に落ち込んで接触し、傾斜面４３が接触面１８ｂ上を摺動する。そして、さらにバンプ１８ａを相対移動させると、コンタクトピン３２ａは、やや撓みながら矢印Ｓ方向に移動してスクラブをかけることとなり、バンプ１８ａ表面の酸化膜や被着物等を剥離させることができる。
【００２９】
このとき、下面４１の先端部４１ａが基端部４１ｂよりも幅狭に形成されているので、すなわち先端部４１ａがバンプ溝２５よりも幅狭に形成されているので、図５および図６に示すように、コンタクトピン３２ａはバンプ溝２５内に入り込みやすい。したがって、コンタクトピン３２ａとバンプ１８ａとが確実に接触されるので、電気テストの信頼性を向上させることが可能となる。
【００３０】
また、バンプ溝２５内にコンタクトピン３２ａの先端部３３が落ち込み接触した後スクラブを行うので、酸化膜や吸着物等を除去することができるとともに、バンプ１８ａとコンタクトピン３２ａとが、幅広の基端部４１ｂあるいは下面４１全体で接触することとなる。したがって、接触面積が広く、抵抗が小さくなるので、電気テストをより安定して行うことができる。
【００３１】
さらに、傾斜面４３と下面４１とは滑らかに接続するように形成されているので、バンプ１８ａの接触面１８ｂを削りにくく、外観の悪化を避けることができるとともに、削り屑の発生を抑制し、ショート等を防止することができる。
【００３２】
上述のように本実施の形態によれば、バンプ溝２５内にコンタクトピン３２ａの先端部３３が入り込みやすいので、確実にコンタクトさせることが可能になる。また、スクラブ痕が浅く、外観上の見栄えを損なうおそれが小さい。
【００３３】
なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
たとえば、図７に他の実施形態を示す。この実施形態におけるコンタクトプローブは、図８に示すコンタクトプローブ１とほぼ同一構成であり、図７（ａ）は、この実施形態のコンタクトプローブにおけるコンタクトピン５０の側面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は正面図である。
【００３４】
この実施形態のコンタクトピン５０では、半径Ｒの円柱面状の凸曲面である先端面５２ａに対して、傾斜面５３をこの先端面５２ａの円柱面に連続する球面状となるように形成し、さらにこの球面の下側に接する接平面を下面５１として、側面５２と下面５１とを傾斜面５２ｂを介して滑らかに連続させている。
【００３５】
これによりコンタクトピン５０は、球面との接点となるため極めて幅狭となる先端部５１ａから基端部５１ｂに向かい漸次幅広となり、またバンプに対して最初に接触するのが球面であるため、必要以上にバンプをかじって削り屑を多量に生成することがなく、バンプ溝に極めて入りやすい形状となっている。一方、基端部５１ｂは幅広となっているので、接触面積を大きくとることができる。したがって接触抵抗を増大させずに確実に被検査物に接触することができ、安定した電気テストが可能なコンタクトプローブを実現することができる。
【００３６】
【発明の効果】
上述のように、本発明の請求項１の発明に係るコンタクトプローブによれば、コンタクトピンをバスタブ形状のバンプにコンタクトさせる場合に、コンタクトピン接触面の先端側が幅狭に形成されていることにより、バンプ溝内にコンタクトピンを入り込ませやすい。また、接触面が基端側では幅広になっていることにより、バンプに対する接触面積を大きくとることができ、接触抵抗が小さくなる。したがって、バンプに対してコンタクトピンを確実かつ良好に接触させることができ、電気テストにおける信頼性の高いコンタクトプローブが実現される。これらのことは、前記コンタクトピンの前記下面の側の幅が、前記コンタクトピンの前記上面の側の幅より狭くなることにより実現されているので、コンタクトピン全体としての強度は確保することができる。
【００３７】
請求項２の発明に係るコンタクトプローブによれば、傾斜面が形成されることにより、コンタクトピン全体の強度を確保しつつ、コンタクトピンを所定の角度で被検査物にコンタクトさせる場合にスクラブが容易となり、より良好な接触がなされる。したがって、被検査物表面の酸化膜や吸着物等を効果的に除去することができ、コンタクトピンと被検査物との接触抵抗を小さくすることができるので、信頼性の高い電気テストが可能なコンタクトプローブが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態によるコンタクトプローブの先端部分の斜視図である。
【図２】  図１に示すコンタクトプローブ全体のＡ−Ａ線に沿う中央縦断面図である。
【図３】  実施の形態によるコンタクトプローブのコンタクトピンを示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面方向から見た図である。
【図４】  図３に示すコンタクトピンをＩＣチップのバンプにコンタクトさせた状態の側面図である。
【図５】  実施の形態によるコンタクトピンをＩＣチップのバンプにコンタクトさせてスクラブをかけた状態の斜視図である。
【図６】  バンプ溝とコンタクトピンとの関係を示す側面図である。
【図７】  本発明の他の実施形態によるコンタクトプローブのコンタクトピンを示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は正面図である。
【図８】  従来のコンタクトプローブの平面図である。
【図９】  プローブ装置の分解斜視図である。
【図１０】  図７に示すプローブ装置の要部縦断面図である。
【図１１】  図６に示すコンタクトプローブのコンタクトピンを下面から見た斜視図である。
【図１２】  従来のコンタクトピンをＩＣチップのバンプにコンタクトさせてスクラブをかけた状態の斜視図である。
【図１３】  図１０に示すコンタクトピンによるバンプのスクラブ状態を示す平面図である。
【符号の説明】
３  フィルム本体
１８ａ  バンプ（被検査物）
３０  コンタクトプローブ
３２  パターン配線
３２ａ、５０  コンタクトピン
４１、５１  下面（接触面）
４１ａ、５１ａ  先端部
４１ｂ、５１ｂ  基端部
４２ａ、５２  先端面
４３、５３  傾斜面
【図１】
0003902443.tif 000002
【図２】
0003902443.tif 000003
【図３】
0003902443.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003902443.tif 000008
【図８】
0003902443.tif 000009
【図９】
0003902443.tif 000010
【図１０】
0003902443.tif 000011
【図１１】
0003902443.tif 000012
【図１２】
0003902443.tif 000013
【図１３】
0003902443.tif 000014