(57)【要約】【課題】マイクロピンを高精度に配置することができ、マイクロピンが摩耗や変形で使用不能になった場合も、容易にリペアする。【解決手段】先端に形成された接触子１６と、前記接触子を支持するプラグ部１７とを有するマイクロピン１５と、前記マイクロピンを着脱可能に保持するマイクロソケット２とを備え、前記マイクロソケットは、上下に貫通する開口部９，１２が形成され、前記開口部の位置において変形可能な基板５と、前記基板上において前記マイクロピンのプラグ部を挟持可能に設けられたリセプタクルコンタクト４とを有し、前記リセプタクルコンタクトは、複数の狭持部材により構成され、前記開口部は、少なくとも前記複数の狭持部材の間に形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に形成された接触子と、前記接触子を支持するプラグ部とを有するマイクロピンと、前記マイクロピンを着脱可能に保持するマイクロソケットとを備え、
前記マイクロソケットは、
上下に貫通する開口部が形成され、前記開口部の位置において変形可能な基板と、前記基板上において前記マイクロピンのプラグ部を挟持可能に設けられたリセプタクルコンタクトとを有し、
前記リセプタクルコンタクトは、複数の狭持部材により構成され、
前記開口部は、少なくとも前記複数の狭持部材の間に形成されていることを特徴とするマイクロピンとマイクロソケット。
【請求項２】
前記マイクロピンのプラグ部の外周面と、前記リセプタクルコンタクトの内周面には、互いに嵌合可能な凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１に記載されたマイクロピンとマイクロソケット。
【請求項３】
前記請求項１または請求項２に記載のマイクロピンとマイクロソケットの製造方法であって、
基板の一面に感度の異なる複数枚のドライフィルムレジストを積層するステップと、
前記複数枚のドライフィルムレジストに対し露光処理と現像処理とを行い、高さ方向に沿って凹凸を有するレジストパターンを形成するステップと、
前記レジストパターンに基づき、エレクトロフォーミング加工により前記リセプタクルコンタクトを形成するステップとを含むことを特徴とするマイクロピンとマイクロソケットの製造方法。
【請求項４】
前記請求項１または請求項２に記載のマイクロピンとマイクロソケットが基板上に複数配置されたことを特徴とするプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハの検査に用いるプローブカードに使用される微細なマイクロピンとマイクロソケット、及びその製造方法に関し、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術により作製するマイクロピンとマイクロソケット、及びその製造方法、並びにマイクロピンとマイクロソケットを用いたプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体シリコンウエハの試験分野にあっては、例えば特許文献１に示すように、ＭＥＭＳ技術により作製した金属の電気的接続端子（マイクロピン）を、セラミック基板などの高密度多層配線した基板の上に半田実装などで固定したプローブカードが一般的に使用されている。
主にこの分野では、半導体のＤＲＡＭやフラッシュメモリなどの半導体ウエハの一括電機検査の領域において使用されるものであり、一枚の基板上に１０００〜１００００ピンの端子を形成したプローブカードが使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−３８９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＭＥＭＳ技術により形成されるマイクロピンは非常に微細であり、プローブカードに固定されたマイクロピンの位置精度は±１０μｍ内の精度を求められつつある。このため、作業者の手作業でマイクロピンに電子部品をアセンブリすることが非常に困難であった。
【０００５】
また、ＭＥＭＳ技術により形成されたマイクロピンを用いたプローブカードでは、先端が鋭角に突起したマイクロピンを半田でセラミック系の多層基板に固定する方法が一般である。
しかしながら、この方法では半田によってマイクロピンが上下に浮いたり、半田固定時に正しく位置合わせできず、使用中にも複数のマイクロピン間の位置ずれが生じやすく、ピン先端の位置精度が十分に出せないことがあった。
特に、マイクロピンは半田付けされると先端の高さばらつきが±２０μｍ程度生じ、プローブカードを試験される半導体ウェハに接触させた場合、マイクロピンの接触力が５±３ｇと大きくばらつくことがあった。結果的に、このばらつきは接触抵抗のばらつきとなり、正しい半導体の機能検査ができなかった。
【０００６】
また、従来、半導体試験用のマイクロピンは永久的な接続方法によりボードに固定されるため、半導体の試験途中で変形や磨耗したマイクロピンが生じた場合、リペア処理が必要である。しかしながら、半田を取り外し再度新しいマイクロピンを位置決めして半田固定する方法は、熟練した技術者でなければ非常に困難であるという課題があった。
【０００７】
本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、マイクロピンを高精度に配置することができ、マイクロピンが摩耗や変形で使用不能になった場合も、容易にリペアすることが可能な着脱可能なソケット固定タイプのマイクロピンとマイクロソケット、及びその製造方法、並びにマイクロピンとマイクロソケットを用い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】
前記した課題を解決するために、本発明に係るマイクロピンとマイクロソケットは、例えばＭＥＭＳ技術により高精度に加工されるものであり、先端に形成された接触子と、前記接触子を支持するプラグ部とを有するマイクロピンと、前記マイクロピンを着脱可能に保持するマイクロソケットとを備え、前記マイクロソケットは、上下に貫通する開口部が形成され、前記開口部の位置において変形可能な基板と、前記基板上において前記マイクロピンのプラグ部を挟持可能に設けられたリセプタクルコンタクトとを有し、前記リセプタクルコンタクトは、複数の狭持部材により構成され、前記開口部は、少なくとも前記複数の狭持部材の間に形成されていることに特徴を有する。
尚、前記マイクロピンのプラグ部の外周面と、前記リセプタクルコンタクトの内周面には、互いに嵌合可能な凹凸が形成されていることが望ましい。
【０００９】
このような構成によれば、複数の前記リセプタクルコンタクトは、リソグラフィ技術により基板上に一括形成することができるため、マイクロピンを嵌合して装着した後の端子間の位置精度を±３μｍ程度に作り込むことができる。
また、基板を上下に貫通する開口部を形成することにより、基板の変形が容易になるため、対配置された狭持部材間の距離を可変とすることができ、マイクロピンの着脱を容易に行うことができる。そのため、例えばマイクロピンの先端が摩擦、或いは変形した場合に、そのマイクロピンをピンセットなどで引き抜き、新しいマイクロピンと容易に交換する（リペアする）ことができる。
【００１０】
また、前記した課題を解決するために、本発明に係るマイクロピンとマイクロソケットの製造方法は、基板の一面に感度の異なる複数枚のドライフィルムレジストを積層するステップと、前記複数枚のドライフィルムレジストに対し露光処理と現像処理を行い、高さ方向に沿って凹凸を有するレジストパターンを形成するステップと、前記レジストパターンに基づき、エレクトロフォーミング加工により前記リセプタクルコンタクトを形成するステップとを含むことに特徴を有する。
このような製造方法によれば、前記リセプタクルコンタクトを有するマイクロピンとマイクロソケットを得ることができる。
また、前記した課題を解決するために、本発明に係るプローブカードは、前記マイクロピンとマイクロソケットが基板上に複数配置されたことに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、着脱可能なマイクロピンをプローブカードに一括形成したマイクロソケットにアセンブリすることにより、簡単にマイクロピンを高精度に配置することができ、マイクロピンが摩耗や変形で使用不能になった場合も、容易にリペアすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明に係るプローブカードの一部であって、複数のマイクロソケットが配列されたプローブカードピン配列部（マイクロピン未装着）の平面図（表側）である。
【図２】図２は、図１のプローブカードピン配列部が有する一マイクロソケットの斜視図である。
【図３】図３は、図２のマイクロソケットにマイクロピンが装着された状態を示す断面図である。
【図４】図４は、図２の一マイクロソケットに装着可能なマイクロピンの斜視図である。
【図５】図５は、図２のＡ−Ａ断面部分の製造過程を示す断面図である。
【図６】図６は、図２のＢ−Ｂ断面部分の製造過程を示す断面図である。
【図７】図７は、図２のＣ−Ｃ断面部分の製造過程を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明のマイクロピンとマイクロソケットの変形例を示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明のマイクロピンとマイクロソケットの変形例を示す平面図である。
【図１０】図１０は、本発明のマイクロピンとマイクロソケットの変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明にかかるマイクロピンとマイクロソケット、即ちマイクロピンとマイクロソケットとの接続構造、及びその製造方法、並びにマイクロピンとマイクロソケットを用いたプローブカードの実施の形態につき、図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るプローブカードの一部であって、複数のマイクロソケットが配列されたプローブカードピン配列部（マイクロピン未装着）の平面図（表側）である。図２は、図１のプローブカードピン配列部が有する一マイクロソケットの斜視図であり、図３は、そのマイクロソケットにマイクロピンが装着された状態を示す断面図である。また、図４は、図２のマイクロソケットに装着可能なマイクロピンの斜視図である。
【００１４】
図１に示すプローブカードピン配列部１は、多層配線基板であり、表側に複数（図では８つ）のマイクロソケット２が設けられている。各マイクロソケット２は、図示するように表側に銅めっきからなるランド３、１３が形成され、端子台となるランド３上に立体的な対形状のＮｉメッキ素材からなるリセプタクルコンタクト４が形成されている。このリセプタクルコンタクト４は、図２に示すように複数（図では２つ）の狭持部材４ａ、４ｂが対向して配置されてなり、後述のマイクロピン１５を狭持し電気的に接続するために用いられる。
【００１５】
図３に示すように、前記プローブカードピン配列部１の各マイクロソケット２は、例えばポリイミドからなる絶縁性のベース基板５の上下面にランド３、６が形成され、ランド３，６はビア７，８により互いに電気的に接続されている。前記ビア７，８は基板上下方向に形成された孔の内周面に銅めっき処理が施されることにより形成されている。これによりマイクロピン１からの電気信号をリセプタクルコンタクト４とランド３とビア７，８を介してランド６側で検出することができる。
【００１６】
また、少なくとも前記リセプタクルコンタクト４（狭持部材４ａ，４ｂ）の間には、リセプタクルコンタクト４の幅方向長さに略等しい長さを有する細長いスルーホール９（上下に貫通する開口部）が形成されている。さらに、端子部２間には前記スルーホール９と同様の形状のスルーホール１２が形成されている。尚、スルーホール９、１２内面における銅めっきは無くてもよい。
【００１７】
前記スルーホール９、１２が形成されていることにより、上下にランド３，６が形成されたベース基板５は、前記スルーホール９，１２の位置において変形しやすくなる。その結果、図３の矢印に示すように狭持部材４ａ，４ｂ間の距離が可変となり、リセプタクルコンタクト４において後述のマイクロピン１５の着脱が可能となっている。
【００１８】
また、図３、図４に示すマイクロピン１５は、先端部が高弾性金属（例えばロジウムメッキ金属素材）により形成された片持ちバネ状の接触子１６となっており、後部が前記接触子１６を支持するとともに、リセプタクルコンタクト４に嵌合して狭持される例えば円柱状のプラグ部１７とされている。
プラグ部１７の中央部１７ａは、縮径されてくびれ状に形成され、下端側に径方向に凸形状となる凸部１７ｂが形成される。また、図３に示すように前記リセプタクルコンタクト４の狭持部材４ａ，４ｂには、それぞれ凹部４ｃ、４ｄが形成されている。そのため、プラグ部１７の凸部１７ｂと狭持部材４ａ，４ｂの凹部４ｃ，４ｄとが互いに嵌合し、確実に接続されるように構成されている。
【００１９】
続いて、前記マイクロピン１５を装着可能なマイクロソケット２を有するプローブカードピン配列部１の製造方法の一例について、図５乃至図７の断面図に沿って説明する。尚、図５は製造過程における図２のＡ−Ａ断面部分を示し、図６は製造過程における図２のＢ−Ｂ断面部分を示し、図７は製造過程における図２のＣ−Ｃ断面部分を示す断面図である。
【００２０】
先ず、絶縁基板として例えばポリイミドからなるベース基板５の上下面に銅めっき２０、２１を形成する（図５（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ））。
次いで、銅めっき２０，２１上にドライフィルムレジスト２２，２３のパターンをそれぞれ形成し、これに所定の時間、露光及び現像処理を施す（図５（ｂ）、図６（ｂ）、図７（ｂ））。
【００２１】
現像により露出した銅めっき部分に対しエッチング処理を施し（図５（ｃ）、図６（ｃ）、図７（ｃ））、ドライフィルムレジスト２２、２３を除去し、銅めっきパターン３，６を形成する（図６（ｄ）、図７（ｄ））。
次いで、銅めっきパターン３，６によって露出したベース基板５に対するエッチング処理（例えば、ベース基板５がポリイミドで形成されている場合にはポリイミドエッチング処理）を行い、スルーホール９、１２、ビア７，８のための穴を形成する（図５（ｅ）、図６（ｅ）、図７（ｅ））。また、前記穴に銅めっき処理を施し、スルーホール９，１２，ビア７，８を形成する（図５（ｆ）、図６（ｆ）、図７（ｆ））。
【００２２】
さらに図５（ｇ）に示すように、表面側に残る銅めっき２０に対しエッチング処理を行い、ランド１３を形成する。また、このときスルーホール１２表面の銅めっきは、基板を変形しやすくするために除去する（図６（ｇ）、図７（ｇ））。
次いで、基板表面にそれぞれ感度の異なる複数枚のドライフィルムレジスト２４を積層する（図では複数枚のドライフィルムレジスト２４を一体に示している）。より具体的には、図６（ｈ）に示すようにレジストパターン２４ａにおいて高さ方向に沿って所定の凹凸形状が形成されるように、感度の異なる複数のドライフィルムレジスト２４が積層される。
複数枚のドライフィルムレジスト２４を積層後、所定時間の露光処理及び現像処理を行うことによりレジストパターン２４ａを形成する（図６（ｈ））。図示するように、レジストパターン２４ａの内面は所定の凹凸形状となされる。
【００２３】
また、前記レジストパターン２４ａに対しエレクトロフォーミング加工によりリセプタクルコンタクト４ａ、４ｂを形成する（図６（ｉ））。
また、基板裏面の銅めっき２１をエッチングすることによりランド１４を形成する（図５（ｊ））。
【００２４】
そして、残るドライフィルムレジスト２４を除去することによりプローブカードピン配列部１（マイクロピン１５は未装着）が得られる（図５（ｋ）、図６（ｋ）、図７（ｋ））。
また、プローブカードピン配列部１上に形成されたリセプタクルコンタクト４に対しては、別工程で製造されたマイクロピン１５のプラグ部１７が挿入される。尚、カード上に複数設けられたマイクロソケット２のリセプタクルコンタクト４に対し、マイクロピン１５を一本ずつ挿入してもよいし、或いは複数のマイクロピン１５を、位置決め治具を利用して一括してリセプタクルコンタクト４に挿入するようにしてもよい。これにより接触端子として複数のマイクロピン１５を有するプローブカードピン配列部１が完成する。
【００２５】
このように構成されたプローブカードピン配列部１によれば、複数の前記リセプタクルコンタクト４は、リソグラフィ技術により基板上に一括形成することができるため、マイクロピン１５を嵌合して装着した後の端子間の位置精度を±３μｍ程度に作り込むことができる。
また、ベース基板５を上下に貫通するスルーホール９、１２を形成することにより、基板の変形が容易になるため、対配置されたリセプタクルコンタクト４ａ、４ｂ間の距離を可変とすることができ、マイクロピン１５の着脱を容易に行うことができる。そのため、例えばマイクロピン１５の先端が摩擦、或いは変形した場合に、そのマイクロピン１５をピンセットなどで引き抜き、新しいマイクロピン１５と容易に交換する（リペアする）ことができる。
【００２６】
尚、前記実施の形態において、開口部であるスルーホール９，１２の形状は狭持部材４ａ，４ｂの方向に細長い形状としたが、この形状は限定されるものではない。
例えば、図８のマイクロピンとマイクロソケットの変形例（斜視図）、図９のマイクロソケットの変形例（平面図）に示すようにスルーホール９を全体的に大きく形成し、リセプタブルコンタクト４の狭持部材４ａ，４ｂ間の距離をより容易に可変することもできる。
また、図８、図９に示すように、プラグ部１７は円柱状に限らず矩形柱状の形状であってもよい。
【００２７】
また、前記実施の形態においてリセプタブルコンタクト４は、対向配置された２つの狭持部材４ａ，４ｂにより構成されるものとしたが、狭持部材の数は限定されるものではなく、例えば図１０に示すように３つの狭持部材４ｅ、４ｆ、４ｇによりリセプタクルコンタクト４を構成してもよい。
また、前記リセプタクルコンタクト４を設けるランド３の形状も限定されるものではなく、リセプタクルコンタクト４を設置可能な形状であればよい。例えば、図１０のようにリセプタクルコンタクト４が複数の狭持部材４ｅ、４ｆ、４ｇにより円環状に配置される場合には、円環状の形状のランド３としてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１          プローブカードピン配列部
２          マイクロソケット
３          ランド
４          リセプタクルコンタクト
４ａ        狭持部材
４ｂ        狭持部材
４ｃ        凹部
４ｄ        凹部
５          ベース基板（基板）
６          ランド
７          ビア
８          ビア
９          スルーホール
１２        スルーホール
１５        マイクロピン
１６        接触子
１７        プラグ部
【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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