JP2004117215A - プローブユニット及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【目的】本発明の目的は、プローブ本数が増加しても生産性の低下やプローブ位置の精度低下を回避できるプローブユニットを提供することにある。
【構成】プローブユニットＡは、一方の面２１０に導電性を有する突起部２１１が設けられる一方、他方の面２２０に突起部２１１と電気的に接続されたランド部２２１が設けられた配線基板２００と、この配線基板２００の他方の面２２０に対向するように設けられており且つランド部１１０（配線パターン）が形成された基板１００と、この基板１００のランド部１１０と配線基板２００のランド部２２１とを電気的に接続する接続手段３００と、配線基板２００の一方の面２１０に取り付けられる基部４１０とこの基部から延出された針状体であって、基部４１０が配線基板２００に取り付けられると、突起部２１１に当接する針部４２０とを有するプローブ４００とを具備する。
【選択図】 図１
【構成】プローブユニットＡは、一方の面２１０に導電性を有する突起部２１１が設けられる一方、他方の面２２０に突起部２１１と電気的に接続されたランド部２２１が設けられた配線基板２００と、この配線基板２００の他方の面２２０に対向するように設けられており且つランド部１１０（配線パターン）が形成された基板１００と、この基板１００のランド部１１０と配線基板２００のランド部２２１とを電気的に接続する接続手段３００と、配線基板２００の一方の面２１０に取り付けられる基部４１０とこの基部から延出された針状体であって、基部４１０が配線基板２００に取り付けられると、突起部２１１に当接する針部４２０とを有するプローブ４００とを具備する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等の電気的諸特性の測定に使用されるプローブユニット及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプローブカードには、プローブの型式の違いによって、カンチレバー型と呼ばれる横型（ 例えば、特許文献１及び２参照） と、垂直型と呼ばれる縦型（ 例えば、特許文献３） の２タイプがある。何れのプローブカードにおいても、測定対象物における多数の電極パッドに、それらに対応して配置された多数個のプローブを同時に弾性的に接触させて、多数点の同時測定を行う。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−０２２７７１号公報
【特許文献２】
特開２０００−０８８８８４号公報
【特許文献３】
特開平１０−２２１３７４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プローブカードによる測定対象物である半導体集積回路、ＬＣＤデバイスなどでは、高集積化及び微細化が急激に進行しており、これに伴ってプローブカードにおけるプローブ本数が急増している。プローブカードにおけるプローブは従来、手作業によって一本づつ取り付けているので、プローブ本数の急増により生産性の低下やプローブ位置の精度低下が大きな問題になってきた。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みて創案されたものであり、プローブ本数が増加しても生産性の低下やプローブ位置の精度低下を回避できるプローブユニット及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプローブユニットは、一方の面に導電性を有する複数の突起部が設けられる一方、他方の面に前記突起部と電気的に接続された複数のランド部が設けられた配線基板と、この配線基板の一方の面に取り付けられる基部とこの基部から延出された複数の針状体であって、前記基部が前記配線基板に取り付けられると、前記突起部に当接する針部とを有するプローブとを具備している。
【０００７】
また、本発明に係る別のプローブユニットは、一方の面に導電性を有する複数の突起部が設けられる一方、他方の面に前記突起部と電気的に接続された複数のランド部が設けられた配線基板と、この配線基板の他方の面に対向するように設けられており且つ複数の配線パターンが形成された基板と、この基板の配線パターンと前記配線基板のランド部とを電気的に接続する接続手段と、前記配線基板の一方の面に取り付けられる基部とこの基部から延出された複数の針状体であって、前記基部が前記配線基板に取り付けられると、前記突起部に当接する針部とを有するプローブとを具備するプローブとを具備している。
【０００８】
より好ましくは、前記接続手段には、基板間接続装置が用いられていることが望ましい。
【０００９】
より好ましくは、半導体集積回路の電気的諸特性を測定する請求項１、２又は３記載のプローブユニットであって、前記プローブは、前記配線基板の突起部に当接させると、前記針部が半導体集積回路の電極に向けて斜め方向に折れ曲がることが望ましい。
【００１０】
より好ましくは、半導体集積回路の電気的諸特性を測定する上記プローブユニットであって、前記プローブの針部の先端部には、半導体集積回路の電極と接触する接触部が設けられていることが望ましい。
【００１１】
また、本発明に係るプローブユニットの製造方法は、上記プローブを作製する工程と、前記配線基板に導電性を有する突起部を形成する工程と、前記プローブの基部を前記配線基板に取り付け、前記プローブの針部を前記突起部に当接させる工程とを具備している。
【００１２】
より好ましくは、上記プローブを作製する工程は、凹部が形成された基板に金属性の皮膜を作製する工程と、この基板に対して、一端に前記凹部を露出させた開口を有するレジスト層を形成する工程と、この開口に金属を電鋳し、一端部に凸部を有する金属体を作製する工程と、前記レジスト層を除去し、前記金属体を露出させる工程と、前記金属体の他端部に第１の固定部材を接着させる工程と、前記基板を除去し、前記第１の固定部材に第２の固定部材を接着させる工程と具備することが望ましい。
【００１３】
より好ましくは、前記配線基板に導電性を有する突起部を形成する工程は、配線基板に形成された凹部に金属を電鋳する工程と、この配線基板に対して、前記配線基板の凹部の上に開口を有するレジスト層を塗布する工程と、前記開口に金属を電鋳する工程と、前記レジスト層を除去する工程と具備することが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るプローブユニットの縦断面図、図２は同プローブユニットに使用されているプローブの平面図、図３は図２中のＡ−Ａ線矢示図、図４は同プローブユニットの使用状態を示す縦断面図、図５は同プローブユニットにおけるプローブの取り付け工程の説明図、図６は同プローブユニットにおけるプローブの製造工程の説明図、図７は同プローブユニットの配線基板の突起部の製造工程の説明図、図８は同プローブユニットにおけるプローブの取り付け工程の説明図、図９は同プローブユニットにおける接続手段の別の例を示す縦断面図、図１０は同接続手段の別の例を示す縦断面図である。
【００１５】
本実施形態に係るプローブユニットＡは、図１に示すように、半導体集積回Ｂの電気的特性を測定するプローブユニットであって、一方の面２１０に導電性を有する突起部２１１が設けられる一方、他方の面２２０に突起部２１１と電気的に接続されたランド部２２１が設けられた配線基板２００と、この配線基板２００の他方の面２２０に対向するように設けられており且つランド部１１０（配線パターン）が形成された基板１００と、この基板１００のランド部１１０と配線基板２００のランド部２２１とを電気的に接続する接続手段３００と、配線基板２００の一方の面２１０に取り付けられる基部４１０とこの基部から延出された針状体であって、基部４１０が配線基板２００に取り付けられると、突起部２１１に当接する針部４２０とを有するプローブ４００とを具備している。以下、各部を詳しく説明する。
【００１６】
基板１００は、プリント基板（ＰＣＢ）からなり、表面側（即ち配線基板２００の対向面）には、複数のランド部１１０が所定間隔毎に各々設けられている。このランド部１１０は、図外のテスタに接続されている。なお、基板１００はプリント基板（ＰＣＢ）からなるとしたが、プリント基板（ＰＷＢ）、間隔変換器板（ＳＴ）等の基板を用いることができる。
【００１７】
配線基板２００は、リソグラフィ及び電鋳技術を用いて作製された金属薄板であって、基板１００の下側に配設されている。この配線基板２００は、一方の面２１０に半導体集積回路Ｂの電極１と同じピッチ間隔で設けられた導電性を有する複数の突起部２１１と、他方の面２２０に基板１００のランド部１１０と同じピッチ間隔で設けられたランド部２２１と、突起部２１１とランド部２２１とを電気的に導通させる導通部２３０とを有している。導通部２３０は、突起部２１１と、ランド部２２１とのピッチ間隔が異なるため、配線基板２００の内部で折れ曲がって形成されている。なお、突起部２１１は、高さ寸法が１０〜５００μｍとなっている。また、突起部２１１の材質は、Ｎｉ，ＮｉＣｏ等のＮｉ系合金、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ等の貴金属及びそれらの合金、Ｃｕ及びＣｕ系合金を用いることが可能である。
【００１８】
この配線基板２００は、基板１００から垂下された支持部材５００によって支持されている。この支持部材５００は、基板１００に取り付けられた一対の垂下部５１０と、この垂下部５１０から互いに向かい合うように延出されており且つ配線基板２００を支持する延出部５２０とを有している。このようにして、配線基板２００は基板１００の下側に支持される。
【００１９】
そして、この配線基板２００と基板１００との間には、接続手段３００が介在している。接続手段３００には、後述する基板間接続装置（いわゆるインターポーザー）が用いられている。
【００２０】
この接続手段３００は、基板１００と配線基板２００との間に介在する中間基板３１０と、この中間期板３１０の表面（基板１００の対向面）に設けられており且つ基板１００のランド部１１０と導通する第１のスプリング３２０と、中間期板３１０の裏面（配線基板２００の対向面）に設けられており且つ配線基板２００のランド部２２１と導通する第２のスプリング３３０とを有している。このようにして、基板１００のランド部１１０と、配線基板２００のランド部２２１とを電気的に接続すると共に、基板１００のランド部１１０と、配線基板２００のランド部２２１との間に一定の接触圧を常時与え、接続状態を安定させることができる。
【００２１】
また、この配線基板２００の一方の面２１０には、プローブ４００が取り付けられる。プローブ４００は、後述するリソグラフィー及び電鋳技術を用いて作製されており、図２及び３に示すように、中央に開口４１１を有する基部４１０と、この基部４１０のから開口４１１に向けて延出された複数の針部４２０と、針部４２０の先端部から延出された下向きの四角錐であって、半導体集積回路Ｂの電極１（図４参照）と接触する接触部４３０とを有している。なお、接触部４３０を設けることは任意である。
【００２２】
針部４２０の長さ寸法は、１００〜３５００μｍであり、接触部４３０は、横寸法が１０〜１５０μｍ、縦寸法が１０〜１５０μｍ、厚みが５〜１００μｍとなっている。そして、針部４２０及び接触部４３０の材質は、Ｎｉ，ＮｉＣｏ等のＮｉ系合金、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ等の貴金属及びそれらの合金、Ｃｕ及びＣｕ系合金、Ｆｅ及びＦｅ系合金、ＳＵＳ等が用いることが可能である。
【００２３】
基部４１０は、第１の固定シート４１２（第１の固定部材）と第２の固定シート４１３（第２の固定部材）とを有しており、この第１、２の固定シート４１２、４１３の間に針部４２０が挟み込まれている。第１、２の固定シート４１２、４１３としては、セラミックス材、カプトン等の樹脂シート、シリコン樹脂等が用いられる。また、開口４１１に延出された針部４２０は、配線基板２００の突起部２１１に当接し得るように、交互に配置されている。
【００２４】
このようなプローブ４００は、基部４１０が、図４又は５に示すように、配線基板２００の一方の面２１０に取り付けられると、針部４２０は配線基板２００の突起部２１１に当接して、斜め下方（半導体集積回路Ｂの電極１の方向）に向けて折れ曲がるようになっている。これにより、プローブ４００の接触部４３０を半導体集積回路Ｂの電極１に適切な針圧で弾性的に押し付けることが可能となる。
【００２５】
また、プローブ４００の針部４２０を配線基板２００の一方の面２１０に取り付けると、針部４２０が突起部２１１に当接するので、配線の引回しなしに、両者間の導通を確保することができる。このため、組立作業が容易になると共に、高周波への対応が容易となり、設計の自由度も上がる。
【００２６】
以下、プローブユニットＡの製造方法について説明する。まず、プローブ４００を図６に基づき作製する。プローブ４００を作製するために使用する基板１０としては、ウエハ等のシリコン基板を用いる。
【００２７】
この基板１０には、図６の（ａ）に示すように、一面に異方性エッチング等により複数個の凹部１１が形成されている。この凹部１１は、プローブ４００の接触部４３０が作製される部分であって、下向きの四角錐状に形成されている。また、この凹部１１は、配線基板２００の突出部２１１の配置パターンに対応した位置に形成されており、横寸法が１０〜１５０μｍ、縦寸法が１０〜１５０μｍ、深さが５〜１００μｍとなっている。
【００２８】
そして、この基板１０には、一面に後述する金属体５０を形成する際の電極となるＣｕ等からなるシード層（導電性金属の皮膜）２０がスパッタ、蒸着法等によって作製される。かかる基板１０の一面には、シード層２０の上にフォトレジスト３０をスピンコート等の適切な方法で塗布される。
【００２９】
その後、フォトレジスト３０に対しては、基板１０の凹部１１の配置パターンに対応、即ち一端部に凹部１１が露出する位置に、開口（図示省略）が設けられたマスク（図示省略）を用いて露光が行われる。そして、図６の（ｂ）に示すように、露光後のフォトレジスト３０に対して現像が行われ、一端部に凹部１１が露出するようにフォトレジスト３０が取り除かれた開口４１を有するレジスト層４０が形成される。
【００３０】
この基板１０に対して、図６の（ｃ）に示すように、電気メッキ、無電解メッキ、スパッタ又はＣＶＤ等を行いて、Ｎｉ等を凹部１１と開口４１とにわたって電鋳し、一端部に凸部５１を有する金属体５０を作製する（図６の（ｄ）参照）。この金属体５０及び凸部５１が、プローブ４００の針部４２０及び接触部４３０となる。
【００３１】
その後、図６の（ｄ）に示すように、レジスト層４０を除去し、金属体５０を露出させる。この金属体５０の他端部にアクリル等の樹脂６０を塗布し、第１の固定シート４１２を接着させる。
【００３２】
そして、基板１０を除去する。その後、第１の固定シート４１２に樹脂６０を塗布し、第２の固定シート４１３を接着させ、プローブ４００を作製する（図６の（ｅ）参照）。
【００３３】
次に、配線基板２００に突起部２１１を作製する方法を図７に基づき説明する。配線基板２００には、スペーストランスフォーマーが用いられている。配線基板２００の一方の面２１０には、突起部２１１となるべきランド部１２’が形成されている。
【００３４】
そして、この配線基板２００の一方の面２１０には、フォトレジスト３０’をスピンコート等の適切な方法で塗布される。
【００３５】
その後、フォトレジスト３０’に対しては、配線基板２００のランド部１２’の配置パターンに対応、即ちランド部１２’のみを露出させる位置に、開口（図示省略）が設けられたマスク（図示省略）を用いて露光が行われる。そして、図７の（ｂ）に示すように、露光後のフォトレジスト３０’に対して現像が行われ、一端部にランド１２’が露出するようにフォトレジスト３０’が取り除かれた開口４１’を有するレジスト層４０’が形成される。
【００３６】
この配線基板２００に対して、電気メッキ、無電解メッキ、スパッタ又はＣＶＤ等を行いて、Ｎｉ等を開口４１’に電鋳し、ランド部１２’を成長させる。その後、レジスト層４０’を除去し、ランド部１２’を露出させる。このランド部１２’が突起部２１１となる。
【００３７】
最後に、突起部２１１が作製された配線基板２００にプローブ４００を取り付ける方法を図８に基づき説明する。
【００３８】
配線基板２００に樹脂６０’を塗布し、プローブ４００の基部４１０を接着させると、プローブ４００の針部４２０が配線基板２００の突起部２１１に当接し、折れ曲がる。このようにしてプローブユニットＡが完成する。
【００３９】
このようなプローブユニットＡによる場合、プローブ４００の基部４１０を配線基板２００に取り付けるだけで、プローブ４００の複数の針部４２０が簡単に取り付けることができ、その結果、製造コストを安く抑えることができ、且つ、製造工数を少なくすることができる。しかも、プローブ４００及び配線基板２００の突起部２１１がリソグラフィ及び電鋳技術を利用して作製されているので、針部４２０の位置精度が高く、これまでできなかった狭ピッチのものも製造することができる。なお、プローブユニットＡは、以下のように設計変更可能である。
【００４０】
プローブユニットＡは、ここでは、基板１００及び接続手段３００を備えるとしたが、少なくとも配線基板２００とプローブ４００とを備えていれば良い。また、配線基板２００のランド部２２１と基板１００のランド部１１０とを電気的に接続する接続手段３００は、ここでは、図９に示すように、先端部３４１がく字状に折れ曲がった一本のスプリング３４０を用いた基板間接続装置とすることもできるし、図１０に示すように、スプリングピン３５０を用いた基板間接続装置とすることもできる。なお、接続手段３００は、基板間接続装置だけに限定されるものではなく、単に導線で配線基板２００のランド部２２１と基板１００のランド部１１０と接続するようにしてもよい。
【００４１】
プローブ４００の基部４１０は、ここでは、第１、２の固定シート４１２、４１３の間に針部４２０が挟み込まれているとしたが、複数の針部４２０を１枚の第１の固定用シート４１２又は第２の固定シート４１３に取り付けることも可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明の請求項１に係るプローブユニットは、一方の面に導電性を有する複数の突起部が設けられる一方、他方の面に前記突起部と電気的に接続された複数のランド部が設けられた配線基板と、この配線基板の一方の面に取り付けられる基部とこの基部から延出された複数の針状体であって、前記基部が前記配線基板に取り付けられると、前記突起部に当接する針部とを有するプローブとを具備している。
【００４３】
本発明の請求項２に係るプローブユニットは、一方の面に導電性を有する複数の突起部が設けられる一方、他方の面に前記突起部と電気的に接続された複数のランド部が設けられた配線基板と、この配線基板の他方の面に対向するように設けられており且つ複数の配線パターンが形成された基板と、この基板の配線パターンと前記配線基板のランド部とを電気的に接続する接続手段と、前記配線基板の一方の面に取り付けられる基部とこの基部から延出された複数の針状体であって、前記基部が前記配線基板に取り付けられると、前記突起部に当接する針部とを有するプローブとを具備している。
【００４４】
本発明の請求項１及び２に係るプローブユニットによる場合、プローブの基部を配線基板に取り付けるだけで、複数のプローブの針部を簡単に取り付けることができる。その結果、製造コストを安く抑えることができ、且つ、製造工数を少なくすることができる。しかも、プローブの針部は、予め位置決めされているので、位置精度が高く、これまでできなかった狭ピッチのものも製造することができる。
【００４５】
本発明の請求項３に係るプローブユニットは、請求項２記載のプローブユニットにおいて、前記接続手段には、基板間接続装置が用いられている。このような構成によると、前記基板のランド部と前記配線基板のランド部との間の接触圧を一定にすることができるので、非常に接続状態が安定する。
【００４６】
本発明の請求項４に係るプローブユニットは、半導体集積回路の電気的諸特性を測定する請求項１、２又は３記載のプローブユニットにおいて、前記プローブは、前記配線基板の突起部に当接させると、前記針部が半導体集積回路の電極に向けて斜め方向に折れ曲がるようになっている。このような構成によると、プローブの針部を半導体集積回路の電極に適切な針圧で弾性的に押し付けることが可能となる。
【００４７】
本発明の請求項５に係るプローブユニットは、半導体集積回路の電気的諸特性を測定する請求項１、２、３又は４記載のプローブユニットにおいて、前記プローブの針部の先端部には、半導体集積回路の電極と接触する接触部が設けられている。このような構成によると、前記接触部が半導体集積回路の電極に接触するので、安定した接触を得ることができる。
【００４８】
本発明の請求項６に係るプローブユニットの製造方法は、請求項１、２、３又は４のプローブを作製する工程と、前記配線基板に導電性を有する突起部を形成する工程と、前記プローブの基部を前記配線基板に取り付け、前記プローブの針部を前記突起部に当接させる工程とを具備している。このような製造方法による場合、プローブの基部を配線基板に取り付けるだけで、複数の針部を簡単に取り付けることができる。その結果、製造コストを安く抑えることができ、且つ、製造工数を少なくすることができる。
【００４９】
本発明の請求項７に係るプローブユニットの製造方法は、請求項６記載のプローブユニットの製造方法において、前記請求項４のプローブを作製する工程は、凹部が形成された基板に金属性の皮膜を作製する工程と、この基板に対して、一端に前記凹部を露出させた開口を有するレジスト層を形成する工程と、この開口に金属を電鋳し、一端部に凸部を有する金属体を作製する工程と、前記レジスト層を除去し、前記金属体を露出させる工程と、前記金属体の他端部に第１の固定部材を接着させる工程と、前記基板を除去し、前記第１の固定部材に第２の固定部材を接着させる工程と具備することを特徴とするプローブユニットの製造方法。このような製造方法による場合、プローブはリソグラフィ及び電鋳技術を用いて作製されるので、簡単且つ高精度のものをえることができ、その結果、針部の位置精度が高く、これまでできなかった狭ピッチのものも製造することができる。
【００５０】
本発明の請求項８に係るプローブユニットの製造方法は、請求項６又は７記載のプローブユニットの製造方法において、前記配線基板に導電性を有する突起部を形成する工程は、配線基板に形成された凹部に金属を電鋳する工程と、この配線基板に対して、前記配線基板の凹部の上に開口を有するレジスト層を塗布する工程と、前記開口に金属を電鋳する工程と、前記レジスト層を除去する工程と具備している。このような製造方法による場合、配線基板の突起部はリソグラフィ及び電鋳技術を用いて作製されるので、簡単且つ高精度のものをえることができ、その結果、突起部の位置精度が高く、これまでできなかった狭ピッチのものも製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るプローブユニットの縦断面図である。同プローブユニットにおける接続手段の別の例を示す縦断面図である。
【図２】同プローブユニットに使用されているプローブの平面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線矢示図である。
【図４】同プローブユニットの使用状態を示す縦断面図である。
【図５】同プローブユニットにおけるプローブの取り付け工程の説明図である。
【図６】同プローブユニットにおけるプローブの製造工程の説明図である。
【図７】同接続構造の別の例を示す縦断面図である。
【図８】同プローブユニットの配線基板の突起部の製造工程の説明図である。
【図９】同プローブユニットにおけるプローブの取り付け工程の説明図である。
【図１０】同接続手段の別の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
Ａ プローブユニット
１００ 基板
１１０ ランド部
２００ 配線基板
２１０ 配線基板の一方の面
２１１ 突起部
２２０ 配線基板の他方の面
２２１ ランド部
３００ 接続手段
４００ プローブ
４１０ 基部
４２０ 針部
Ｂ 半導体集積回路
１ 電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等の電気的諸特性の測定に使用されるプローブユニット及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプローブカードには、プローブの型式の違いによって、カンチレバー型と呼ばれる横型（ 例えば、特許文献１及び２参照） と、垂直型と呼ばれる縦型（ 例えば、特許文献３） の２タイプがある。何れのプローブカードにおいても、測定対象物における多数の電極パッドに、それらに対応して配置された多数個のプローブを同時に弾性的に接触させて、多数点の同時測定を行う。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−０２２７７１号公報
【特許文献２】
特開２０００−０８８８８４号公報
【特許文献３】
特開平１０−２２１３７４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プローブカードによる測定対象物である半導体集積回路、ＬＣＤデバイスなどでは、高集積化及び微細化が急激に進行しており、これに伴ってプローブカードにおけるプローブ本数が急増している。プローブカードにおけるプローブは従来、手作業によって一本づつ取り付けているので、プローブ本数の急増により生産性の低下やプローブ位置の精度低下が大きな問題になってきた。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みて創案されたものであり、プローブ本数が増加しても生産性の低下やプローブ位置の精度低下を回避できるプローブユニット及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプローブユニットは、一方の面に導電性を有する複数の突起部が設けられる一方、他方の面に前記突起部と電気的に接続された複数のランド部が設けられた配線基板と、この配線基板の一方の面に取り付けられる基部とこの基部から延出された複数の針状体であって、前記基部が前記配線基板に取り付けられると、前記突起部に当接する針部とを有するプローブとを具備している。
【０００７】
また、本発明に係る別のプローブユニットは、一方の面に導電性を有する複数の突起部が設けられる一方、他方の面に前記突起部と電気的に接続された複数のランド部が設けられた配線基板と、この配線基板の他方の面に対向するように設けられており且つ複数の配線パターンが形成された基板と、この基板の配線パターンと前記配線基板のランド部とを電気的に接続する接続手段と、前記配線基板の一方の面に取り付けられる基部とこの基部から延出された複数の針状体であって、前記基部が前記配線基板に取り付けられると、前記突起部に当接する針部とを有するプローブとを具備するプローブとを具備している。
【０００８】
より好ましくは、前記接続手段には、基板間接続装置が用いられていることが望ましい。
【０００９】
より好ましくは、半導体集積回路の電気的諸特性を測定する請求項１、２又は３記載のプローブユニットであって、前記プローブは、前記配線基板の突起部に当接させると、前記針部が半導体集積回路の電極に向けて斜め方向に折れ曲がることが望ましい。
【００１０】
より好ましくは、半導体集積回路の電気的諸特性を測定する上記プローブユニットであって、前記プローブの針部の先端部には、半導体集積回路の電極と接触する接触部が設けられていることが望ましい。
【００１１】
また、本発明に係るプローブユニットの製造方法は、上記プローブを作製する工程と、前記配線基板に導電性を有する突起部を形成する工程と、前記プローブの基部を前記配線基板に取り付け、前記プローブの針部を前記突起部に当接させる工程とを具備している。
【００１２】
より好ましくは、上記プローブを作製する工程は、凹部が形成された基板に金属性の皮膜を作製する工程と、この基板に対して、一端に前記凹部を露出させた開口を有するレジスト層を形成する工程と、この開口に金属を電鋳し、一端部に凸部を有する金属体を作製する工程と、前記レジスト層を除去し、前記金属体を露出させる工程と、前記金属体の他端部に第１の固定部材を接着させる工程と、前記基板を除去し、前記第１の固定部材に第２の固定部材を接着させる工程と具備することが望ましい。
【００１３】
より好ましくは、前記配線基板に導電性を有する突起部を形成する工程は、配線基板に形成された凹部に金属を電鋳する工程と、この配線基板に対して、前記配線基板の凹部の上に開口を有するレジスト層を塗布する工程と、前記開口に金属を電鋳する工程と、前記レジスト層を除去する工程と具備することが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るプローブユニットの縦断面図、図２は同プローブユニットに使用されているプローブの平面図、図３は図２中のＡ−Ａ線矢示図、図４は同プローブユニットの使用状態を示す縦断面図、図５は同プローブユニットにおけるプローブの取り付け工程の説明図、図６は同プローブユニットにおけるプローブの製造工程の説明図、図７は同プローブユニットの配線基板の突起部の製造工程の説明図、図８は同プローブユニットにおけるプローブの取り付け工程の説明図、図９は同プローブユニットにおける接続手段の別の例を示す縦断面図、図１０は同接続手段の別の例を示す縦断面図である。
【００１５】
本実施形態に係るプローブユニットＡは、図１に示すように、半導体集積回Ｂの電気的特性を測定するプローブユニットであって、一方の面２１０に導電性を有する突起部２１１が設けられる一方、他方の面２２０に突起部２１１と電気的に接続されたランド部２２１が設けられた配線基板２００と、この配線基板２００の他方の面２２０に対向するように設けられており且つランド部１１０（配線パターン）が形成された基板１００と、この基板１００のランド部１１０と配線基板２００のランド部２２１とを電気的に接続する接続手段３００と、配線基板２００の一方の面２１０に取り付けられる基部４１０とこの基部から延出された針状体であって、基部４１０が配線基板２００に取り付けられると、突起部２１１に当接する針部４２０とを有するプローブ４００とを具備している。以下、各部を詳しく説明する。
【００１６】
基板１００は、プリント基板（ＰＣＢ）からなり、表面側（即ち配線基板２００の対向面）には、複数のランド部１１０が所定間隔毎に各々設けられている。このランド部１１０は、図外のテスタに接続されている。なお、基板１００はプリント基板（ＰＣＢ）からなるとしたが、プリント基板（ＰＷＢ）、間隔変換器板（ＳＴ）等の基板を用いることができる。
【００１７】
配線基板２００は、リソグラフィ及び電鋳技術を用いて作製された金属薄板であって、基板１００の下側に配設されている。この配線基板２００は、一方の面２１０に半導体集積回路Ｂの電極１と同じピッチ間隔で設けられた導電性を有する複数の突起部２１１と、他方の面２２０に基板１００のランド部１１０と同じピッチ間隔で設けられたランド部２２１と、突起部２１１とランド部２２１とを電気的に導通させる導通部２３０とを有している。導通部２３０は、突起部２１１と、ランド部２２１とのピッチ間隔が異なるため、配線基板２００の内部で折れ曲がって形成されている。なお、突起部２１１は、高さ寸法が１０〜５００μｍとなっている。また、突起部２１１の材質は、Ｎｉ，ＮｉＣｏ等のＮｉ系合金、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ等の貴金属及びそれらの合金、Ｃｕ及びＣｕ系合金を用いることが可能である。
【００１８】
この配線基板２００は、基板１００から垂下された支持部材５００によって支持されている。この支持部材５００は、基板１００に取り付けられた一対の垂下部５１０と、この垂下部５１０から互いに向かい合うように延出されており且つ配線基板２００を支持する延出部５２０とを有している。このようにして、配線基板２００は基板１００の下側に支持される。
【００１９】
そして、この配線基板２００と基板１００との間には、接続手段３００が介在している。接続手段３００には、後述する基板間接続装置（いわゆるインターポーザー）が用いられている。
【００２０】
この接続手段３００は、基板１００と配線基板２００との間に介在する中間基板３１０と、この中間期板３１０の表面（基板１００の対向面）に設けられており且つ基板１００のランド部１１０と導通する第１のスプリング３２０と、中間期板３１０の裏面（配線基板２００の対向面）に設けられており且つ配線基板２００のランド部２２１と導通する第２のスプリング３３０とを有している。このようにして、基板１００のランド部１１０と、配線基板２００のランド部２２１とを電気的に接続すると共に、基板１００のランド部１１０と、配線基板２００のランド部２２１との間に一定の接触圧を常時与え、接続状態を安定させることができる。
【００２１】
また、この配線基板２００の一方の面２１０には、プローブ４００が取り付けられる。プローブ４００は、後述するリソグラフィー及び電鋳技術を用いて作製されており、図２及び３に示すように、中央に開口４１１を有する基部４１０と、この基部４１０のから開口４１１に向けて延出された複数の針部４２０と、針部４２０の先端部から延出された下向きの四角錐であって、半導体集積回路Ｂの電極１（図４参照）と接触する接触部４３０とを有している。なお、接触部４３０を設けることは任意である。
【００２２】
針部４２０の長さ寸法は、１００〜３５００μｍであり、接触部４３０は、横寸法が１０〜１５０μｍ、縦寸法が１０〜１５０μｍ、厚みが５〜１００μｍとなっている。そして、針部４２０及び接触部４３０の材質は、Ｎｉ，ＮｉＣｏ等のＮｉ系合金、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ等の貴金属及びそれらの合金、Ｃｕ及びＣｕ系合金、Ｆｅ及びＦｅ系合金、ＳＵＳ等が用いることが可能である。
【００２３】
基部４１０は、第１の固定シート４１２（第１の固定部材）と第２の固定シート４１３（第２の固定部材）とを有しており、この第１、２の固定シート４１２、４１３の間に針部４２０が挟み込まれている。第１、２の固定シート４１２、４１３としては、セラミックス材、カプトン等の樹脂シート、シリコン樹脂等が用いられる。また、開口４１１に延出された針部４２０は、配線基板２００の突起部２１１に当接し得るように、交互に配置されている。
【００２４】
このようなプローブ４００は、基部４１０が、図４又は５に示すように、配線基板２００の一方の面２１０に取り付けられると、針部４２０は配線基板２００の突起部２１１に当接して、斜め下方（半導体集積回路Ｂの電極１の方向）に向けて折れ曲がるようになっている。これにより、プローブ４００の接触部４３０を半導体集積回路Ｂの電極１に適切な針圧で弾性的に押し付けることが可能となる。
【００２５】
また、プローブ４００の針部４２０を配線基板２００の一方の面２１０に取り付けると、針部４２０が突起部２１１に当接するので、配線の引回しなしに、両者間の導通を確保することができる。このため、組立作業が容易になると共に、高周波への対応が容易となり、設計の自由度も上がる。
【００２６】
以下、プローブユニットＡの製造方法について説明する。まず、プローブ４００を図６に基づき作製する。プローブ４００を作製するために使用する基板１０としては、ウエハ等のシリコン基板を用いる。
【００２７】
この基板１０には、図６の（ａ）に示すように、一面に異方性エッチング等により複数個の凹部１１が形成されている。この凹部１１は、プローブ４００の接触部４３０が作製される部分であって、下向きの四角錐状に形成されている。また、この凹部１１は、配線基板２００の突出部２１１の配置パターンに対応した位置に形成されており、横寸法が１０〜１５０μｍ、縦寸法が１０〜１５０μｍ、深さが５〜１００μｍとなっている。
【００２８】
そして、この基板１０には、一面に後述する金属体５０を形成する際の電極となるＣｕ等からなるシード層（導電性金属の皮膜）２０がスパッタ、蒸着法等によって作製される。かかる基板１０の一面には、シード層２０の上にフォトレジスト３０をスピンコート等の適切な方法で塗布される。
【００２９】
その後、フォトレジスト３０に対しては、基板１０の凹部１１の配置パターンに対応、即ち一端部に凹部１１が露出する位置に、開口（図示省略）が設けられたマスク（図示省略）を用いて露光が行われる。そして、図６の（ｂ）に示すように、露光後のフォトレジスト３０に対して現像が行われ、一端部に凹部１１が露出するようにフォトレジスト３０が取り除かれた開口４１を有するレジスト層４０が形成される。
【００３０】
この基板１０に対して、図６の（ｃ）に示すように、電気メッキ、無電解メッキ、スパッタ又はＣＶＤ等を行いて、Ｎｉ等を凹部１１と開口４１とにわたって電鋳し、一端部に凸部５１を有する金属体５０を作製する（図６の（ｄ）参照）。この金属体５０及び凸部５１が、プローブ４００の針部４２０及び接触部４３０となる。
【００３１】
その後、図６の（ｄ）に示すように、レジスト層４０を除去し、金属体５０を露出させる。この金属体５０の他端部にアクリル等の樹脂６０を塗布し、第１の固定シート４１２を接着させる。
【００３２】
そして、基板１０を除去する。その後、第１の固定シート４１２に樹脂６０を塗布し、第２の固定シート４１３を接着させ、プローブ４００を作製する（図６の（ｅ）参照）。
【００３３】
次に、配線基板２００に突起部２１１を作製する方法を図７に基づき説明する。配線基板２００には、スペーストランスフォーマーが用いられている。配線基板２００の一方の面２１０には、突起部２１１となるべきランド部１２’が形成されている。
【００３４】
そして、この配線基板２００の一方の面２１０には、フォトレジスト３０’をスピンコート等の適切な方法で塗布される。
【００３５】
その後、フォトレジスト３０’に対しては、配線基板２００のランド部１２’の配置パターンに対応、即ちランド部１２’のみを露出させる位置に、開口（図示省略）が設けられたマスク（図示省略）を用いて露光が行われる。そして、図７の（ｂ）に示すように、露光後のフォトレジスト３０’に対して現像が行われ、一端部にランド１２’が露出するようにフォトレジスト３０’が取り除かれた開口４１’を有するレジスト層４０’が形成される。
【００３６】
この配線基板２００に対して、電気メッキ、無電解メッキ、スパッタ又はＣＶＤ等を行いて、Ｎｉ等を開口４１’に電鋳し、ランド部１２’を成長させる。その後、レジスト層４０’を除去し、ランド部１２’を露出させる。このランド部１２’が突起部２１１となる。
【００３７】
最後に、突起部２１１が作製された配線基板２００にプローブ４００を取り付ける方法を図８に基づき説明する。
【００３８】
配線基板２００に樹脂６０’を塗布し、プローブ４００の基部４１０を接着させると、プローブ４００の針部４２０が配線基板２００の突起部２１１に当接し、折れ曲がる。このようにしてプローブユニットＡが完成する。
【００３９】
このようなプローブユニットＡによる場合、プローブ４００の基部４１０を配線基板２００に取り付けるだけで、プローブ４００の複数の針部４２０が簡単に取り付けることができ、その結果、製造コストを安く抑えることができ、且つ、製造工数を少なくすることができる。しかも、プローブ４００及び配線基板２００の突起部２１１がリソグラフィ及び電鋳技術を利用して作製されているので、針部４２０の位置精度が高く、これまでできなかった狭ピッチのものも製造することができる。なお、プローブユニットＡは、以下のように設計変更可能である。
【００４０】
プローブユニットＡは、ここでは、基板１００及び接続手段３００を備えるとしたが、少なくとも配線基板２００とプローブ４００とを備えていれば良い。また、配線基板２００のランド部２２１と基板１００のランド部１１０とを電気的に接続する接続手段３００は、ここでは、図９に示すように、先端部３４１がく字状に折れ曲がった一本のスプリング３４０を用いた基板間接続装置とすることもできるし、図１０に示すように、スプリングピン３５０を用いた基板間接続装置とすることもできる。なお、接続手段３００は、基板間接続装置だけに限定されるものではなく、単に導線で配線基板２００のランド部２２１と基板１００のランド部１１０と接続するようにしてもよい。
【００４１】
プローブ４００の基部４１０は、ここでは、第１、２の固定シート４１２、４１３の間に針部４２０が挟み込まれているとしたが、複数の針部４２０を１枚の第１の固定用シート４１２又は第２の固定シート４１３に取り付けることも可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明の請求項１に係るプローブユニットは、一方の面に導電性を有する複数の突起部が設けられる一方、他方の面に前記突起部と電気的に接続された複数のランド部が設けられた配線基板と、この配線基板の一方の面に取り付けられる基部とこの基部から延出された複数の針状体であって、前記基部が前記配線基板に取り付けられると、前記突起部に当接する針部とを有するプローブとを具備している。
【００４３】
本発明の請求項２に係るプローブユニットは、一方の面に導電性を有する複数の突起部が設けられる一方、他方の面に前記突起部と電気的に接続された複数のランド部が設けられた配線基板と、この配線基板の他方の面に対向するように設けられており且つ複数の配線パターンが形成された基板と、この基板の配線パターンと前記配線基板のランド部とを電気的に接続する接続手段と、前記配線基板の一方の面に取り付けられる基部とこの基部から延出された複数の針状体であって、前記基部が前記配線基板に取り付けられると、前記突起部に当接する針部とを有するプローブとを具備している。
【００４４】
本発明の請求項１及び２に係るプローブユニットによる場合、プローブの基部を配線基板に取り付けるだけで、複数のプローブの針部を簡単に取り付けることができる。その結果、製造コストを安く抑えることができ、且つ、製造工数を少なくすることができる。しかも、プローブの針部は、予め位置決めされているので、位置精度が高く、これまでできなかった狭ピッチのものも製造することができる。
【００４５】
本発明の請求項３に係るプローブユニットは、請求項２記載のプローブユニットにおいて、前記接続手段には、基板間接続装置が用いられている。このような構成によると、前記基板のランド部と前記配線基板のランド部との間の接触圧を一定にすることができるので、非常に接続状態が安定する。
【００４６】
本発明の請求項４に係るプローブユニットは、半導体集積回路の電気的諸特性を測定する請求項１、２又は３記載のプローブユニットにおいて、前記プローブは、前記配線基板の突起部に当接させると、前記針部が半導体集積回路の電極に向けて斜め方向に折れ曲がるようになっている。このような構成によると、プローブの針部を半導体集積回路の電極に適切な針圧で弾性的に押し付けることが可能となる。
【００４７】
本発明の請求項５に係るプローブユニットは、半導体集積回路の電気的諸特性を測定する請求項１、２、３又は４記載のプローブユニットにおいて、前記プローブの針部の先端部には、半導体集積回路の電極と接触する接触部が設けられている。このような構成によると、前記接触部が半導体集積回路の電極に接触するので、安定した接触を得ることができる。
【００４８】
本発明の請求項６に係るプローブユニットの製造方法は、請求項１、２、３又は４のプローブを作製する工程と、前記配線基板に導電性を有する突起部を形成する工程と、前記プローブの基部を前記配線基板に取り付け、前記プローブの針部を前記突起部に当接させる工程とを具備している。このような製造方法による場合、プローブの基部を配線基板に取り付けるだけで、複数の針部を簡単に取り付けることができる。その結果、製造コストを安く抑えることができ、且つ、製造工数を少なくすることができる。
【００４９】
本発明の請求項７に係るプローブユニットの製造方法は、請求項６記載のプローブユニットの製造方法において、前記請求項４のプローブを作製する工程は、凹部が形成された基板に金属性の皮膜を作製する工程と、この基板に対して、一端に前記凹部を露出させた開口を有するレジスト層を形成する工程と、この開口に金属を電鋳し、一端部に凸部を有する金属体を作製する工程と、前記レジスト層を除去し、前記金属体を露出させる工程と、前記金属体の他端部に第１の固定部材を接着させる工程と、前記基板を除去し、前記第１の固定部材に第２の固定部材を接着させる工程と具備することを特徴とするプローブユニットの製造方法。このような製造方法による場合、プローブはリソグラフィ及び電鋳技術を用いて作製されるので、簡単且つ高精度のものをえることができ、その結果、針部の位置精度が高く、これまでできなかった狭ピッチのものも製造することができる。
【００５０】
本発明の請求項８に係るプローブユニットの製造方法は、請求項６又は７記載のプローブユニットの製造方法において、前記配線基板に導電性を有する突起部を形成する工程は、配線基板に形成された凹部に金属を電鋳する工程と、この配線基板に対して、前記配線基板の凹部の上に開口を有するレジスト層を塗布する工程と、前記開口に金属を電鋳する工程と、前記レジスト層を除去する工程と具備している。このような製造方法による場合、配線基板の突起部はリソグラフィ及び電鋳技術を用いて作製されるので、簡単且つ高精度のものをえることができ、その結果、突起部の位置精度が高く、これまでできなかった狭ピッチのものも製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るプローブユニットの縦断面図である。同プローブユニットにおける接続手段の別の例を示す縦断面図である。
【図２】同プローブユニットに使用されているプローブの平面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線矢示図である。
【図４】同プローブユニットの使用状態を示す縦断面図である。
【図５】同プローブユニットにおけるプローブの取り付け工程の説明図である。
【図６】同プローブユニットにおけるプローブの製造工程の説明図である。
【図７】同接続構造の別の例を示す縦断面図である。
【図８】同プローブユニットの配線基板の突起部の製造工程の説明図である。
【図９】同プローブユニットにおけるプローブの取り付け工程の説明図である。
【図１０】同接続手段の別の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
Ａ プローブユニット
１００ 基板
１１０ ランド部
２００ 配線基板
２１０ 配線基板の一方の面
２１１ 突起部
２２０ 配線基板の他方の面
２２１ ランド部
３００ 接続手段
４００ プローブ
４１０ 基部
４２０ 針部
Ｂ 半導体集積回路
１ 電極
Claims (8)
- 一方の面に導電性を有する複数の突起部が設けられる一方、他方の面に前記突起部と電気的に接続された複数のランド部が設けられた配線基板と、この配線基板の一方の面に取り付けられる基部とこの基部から延出された複数の針状体であって、前記基部が前記配線基板に取り付けられると、前記突起部に当接する針部とを有するプローブとを具備することを特徴とするプローブユニット。
- 一方の面に導電性を有する複数の突起部が設けられる一方、他方の面に前記突起部と電気的に接続された複数のランド部が設けられた配線基板と、この配線基板の他方の面に対向するように設けられており且つ複数の配線パターンが形成された基板と、この基板の配線パターンと前記配線基板のランド部とを電気的に接続する接続手段と、前記配線基板の一方の面に取り付けられる基部とこの基部から延出された複数の針状体であって、前記基部が前記配線基板に取り付けられると、前記突起部に当接する針部とを有するプローブとを具備することを特徴とするプローブユニット。
- 請求項２記載のプローブユニットにおいて、前記接続手段には、基板間接続装置が用いられていることを特徴とするプローブユニット。
- 半導体集積回路の電気的諸特性を測定する請求項１、２又は３記載のプローブユニットにおいて、前記プローブは、前記配線基板の突起部に当接させると、前記針部が半導体集積回路の電極に向けて斜め方向に折れ曲がることを特徴とするプローブユニット。
- 半導体集積回路の電気的諸特性を測定する請求項１、２、３又は４記載のプローブユニットにおいて、前記プローブの針部の先端部には、半導体集積回路の電極と接触する接触部が設けられていることを特徴とするプローブユニット。
- 請求項１、２、３又は４のプローブを作製する工程と、前記配線基板に導電性を有する突起部を形成する工程と、前記プローブの基部を前記配線基板に取り付け、前記プローブの針部を前記突起部に当接させる工程とを具備することを特徴とするプローブユニットの製造方法。
- 請求項６記載のプローブユニットの製造方法において、前記請求項４のプローブを作製する工程は、凹部が形成された基板に金属性の皮膜を作製する工程と、この基板に対して、一端に前記凹部を露出させた開口を有するレジスト層を形成する工程と、この開口に金属を電鋳し、一端部に凸部を有する金属体を作製する工程と、前記レジスト層を除去し、前記金属体を露出させる工程と、前記金属体の他端部に第１の固定部材を接着させる工程と、前記基板を除去し、前記第１の固定部材に第２の固定部材を接着させる工程と具備することを特徴とするプローブユニットの製造方法。
- 請求項６又は７記載のプローブユニットの製造方法において、前記配線基板に導電性を有する突起部を形成する工程は、配線基板に形成された凹部に金属を電鋳する工程と、この配線基板に対して、前記配線基板の凹部の上に開口を有するレジスト層を塗布する工程と、前記開口に金属を電鋳する工程と、前記レジスト層を除去する工程と具備することを特徴とするプローブユニットの製造方法。
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