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JP4791865B2 - Multilayer probe pins and probe cards - Google Patents

Multilayer probe pins and probe cards Download PDF

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JP4791865B2 JP2006080848A JP2006080848A JP4791865B2 JP 4791865 B2 JP4791865 B2 JP 4791865B2 JP 2006080848 A JP2006080848 A JP 2006080848A JP 2006080848 A JP2006080848 A JP 2006080848A JP 4791865 B2 JP4791865 B2 JP 4791865B2
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Description

本発明は、多層型プローブピンおよびプローブカードに関するものである。より詳細には、本発明は、鉛フリーハンダによっても容易にかつ迅速、確実にハンダつけ処理が可能な多層型プローブピンおよびこれを用いてなるプローブカードに関するものである。   The present invention relates to a multilayer probe pin and a probe card. More specifically, the present invention relates to a multilayer probe pin that can be soldered easily, quickly, and reliably even with lead-free solder, and a probe card using the same.

従来より、基板上に形成された半導体集積回路や液晶表示装置等の電気的特性の検査を行う際には、複数のプローブピンが配列したプローブカード(プローブピンの保持具)が用いられている。この検査は、通常、基板上に形成された検査対象物である半導集積回路素子や液晶表示装置等の複数の端子のそれぞれに、プローブピンを接触させることによって行われている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a probe card (probe pin holder) in which a plurality of probe pins are arranged is used when inspecting electrical characteristics of a semiconductor integrated circuit or a liquid crystal display device formed on a substrate. . This inspection is usually performed by bringing a probe pin into contact with each of a plurality of terminals such as a semiconductor integrated circuit element and a liquid crystal display device which are inspection objects formed on a substrate.

このようなプローブピンには、信頼性の高い検査結果が得られるように、繰り返し検査に使用されても同様の検査結果が長期間安定して得られることが求められている。さらに、近年半導体装置等の高集積化に伴う端子の狭ピッチ化に対応するため、プローブピンの細線化および各プローブピンの設置間隔(ピンピッチ)を狭めることが求められている。   In order to obtain a highly reliable test result, such a probe pin is required to stably obtain a similar test result for a long period of time even when used repeatedly. Furthermore, in order to cope with the narrowing of the pitch of terminals due to high integration of semiconductor devices and the like in recent years, it is required to narrow the probe pins and to narrow the installation interval (pin pitch) of each probe pin.

プローブピンは、検査対象と接触させる端部においては良好な導電性が求められる一方、プローブカードとの間、および隣接した他のプローブピンとの間には電気絶縁性が必要であることから、検査対象物との接触部では金属からなる中心部材が露出し、他の部分には絶縁性被覆が形成された多層型プローブピンが広く用いられている。このような多層型プローブピンでは、プローブピンとプローブカードとの固定をハンダ付けにて行えるようにするために、前記の絶縁層の外周面に導電性金属層を形成することが行われている。例えば、特開2003−80364号公報(特許文献1)など。
特開2003−80364号公報
Probe pins require good electrical conductivity at the end to be in contact with the object to be inspected, while electrical insulation is required between the probe card and other adjacent probe pins. A central member made of metal is exposed at a contact portion with an object, and a multilayer probe pin having an insulating coating formed at other portions is widely used. In such a multilayer probe pin, in order to fix the probe pin and the probe card by soldering, a conductive metal layer is formed on the outer peripheral surface of the insulating layer. For example, JP2003-80364A (Patent Document 1).
JP 2003-80364 A

昨今、環境問題から、プローブピンとプローブカードとの固着を行うハンダについても鉛フリー化に対応したハンダが使用される様になったが、このような鉛フリーハンダは従来の共晶ハンダと比較してハンダの濡れ性がよくないために接合強度が十分でなく、また予備ハンダ処理等が必要になる場合があって、ハンダ付け作業を効率的に行うことができなかった。ハンダ接合強度の更なる向上およびハンダ作業の効率化を図ることは、プローブピンの細線化および狭ピンピッチ化に対応するうえで益々重要になっている。   Recently, due to environmental problems, solder that supports lead-free soldering has been used for the soldering that fixes the probe pin and probe card. Compared to conventional eutectic solder, such lead-free solder is used. Since the solder wettability is not good, the bonding strength is not sufficient, and a preliminary soldering process or the like may be required, so that the soldering operation cannot be performed efficiently. Further improvement of solder joint strength and efficiency of soldering work are becoming more and more important in order to cope with finer probe pins and narrower pin pitches.

本発明は、多層型プローブピンにおいてハンダの濡れ性およびハンダ接合強度を向上させ、予備ハンダ工程、ハンダ付け工程でのリードタイムを短縮できる、鉛フリー化に対応した多層型プローブピンを提供するものである。   The present invention provides a multi-layer type probe pin corresponding to lead-free, which improves solder wettability and solder joint strength in a multi-layer type probe pin, and can shorten the lead time in a preliminary soldering process and a soldering process. It is.

したがって、本発明による多層型プローブピンは、中心部材と、この中心部材を被覆する絶縁層と、この絶縁層の外周面に形成された導電性金属層とが組み合わされてなるプローブピンであって、前記の導電性金属層の表面粗さがRa30μm以下であり、かつこの導電性金属層の表面の少なくとも一部に導電性薄膜層が形成されていることを特徴とするもの、である。   Therefore, the multilayer probe pin according to the present invention is a probe pin in which a central member, an insulating layer covering the central member, and a conductive metal layer formed on the outer peripheral surface of the insulating layer are combined. The surface roughness of the conductive metal layer is Ra 30 μm or less, and a conductive thin film layer is formed on at least a part of the surface of the conductive metal layer.

このような本発明による多層型プローブピンは、好ましい態様として、前記の導電性薄膜層が、前記の多層型プローブピンをプローブカードに接合する際の接合部分に形成されているもの、を包含する。   Such a multilayer probe pin according to the present invention includes, as a preferred embodiment, one in which the conductive thin film layer is formed at a joint portion when the multilayer probe pin is joined to a probe card. .

このような本発明による多層型プローブピンは、好ましい態様として、前記の中心部材が、W、Mo、Re、Ta、Nb、Au、Ag、Pt、Ni、Co、Cuの少なくとも1種を主成分と金属材料からなるもの、を包含する。   In such a multilayer probe pin according to the present invention, as a preferred embodiment, the central member is mainly composed of at least one of W, Mo, Re, Ta, Nb, Au, Ag, Pt, Ni, Co, and Cu. And those made of metal materials.

このような本発明による多層型プローブピンは、好ましい態様として、前記の導電性薄膜層が、Sn、Au、Ag、Pt、Ni、Cuの少なくとも1種を主成分とする金属材料からなるもの、を包含する。また、導電性薄膜層はメッキ膜であることが好ましい。   In such a multilayer probe pin according to the present invention, as a preferred embodiment, the conductive thin film layer is made of a metal material whose main component is at least one of Sn, Au, Ag, Pt, Ni, and Cu. Is included. The conductive thin film layer is preferably a plating film.

このような本発明による多層型プローブピンは、好ましい態様として、前記の絶縁層と前記の導電性金属層とが、カシメ、エポキシ溶着、ヤキバメ、ろう接のいずれによって接合されているもの、を包含する。   Such a multilayer probe pin according to the present invention includes, as a preferred embodiment, one in which the insulating layer and the conductive metal layer are joined by caulking, epoxy welding, fraying or brazing. To do.

このような本発明による多層型プローブピンは、好ましい態様として、前記の導電性薄膜層の層厚が0.1μm以上50μm以下であるもの、を包含する。   Such a multilayer probe pin according to the present invention includes, as a preferred embodiment, one in which the thickness of the conductive thin film layer is 0.1 μm or more and 50 μm or less.

そして、本発明によるプローブカードは、前記いずれかの多層型プローブピンが鉛フリーハンダによって接合されてなるもの、である。   The probe card according to the present invention is one in which any one of the multilayer probe pins is joined by lead-free solder.

本発明による多層型プローブピンは、中心部材と、この中心部材を被覆する絶縁層と、この絶縁層の外周面に形成された導電性金属層とが組み合わされてなるプローブピンであって、前記の導電性金属層の表面粗さがRa30μm以下であり、かつこの導電性金属層の表面の少なくとも一部に導電性薄膜層が形成されていることから、鉛フリーハンダのぬれ性が向上したものである。   A multilayer probe pin according to the present invention is a probe pin formed by combining a central member, an insulating layer covering the central member, and a conductive metal layer formed on the outer peripheral surface of the insulating layer, Since the surface roughness of the conductive metal layer is Ra 30 μm or less and the conductive thin film layer is formed on at least a part of the surface of the conductive metal layer, the wettability of lead-free solder is improved. It is.

よって、本発明によれば、プローブピンをプローブカードに接合に鉛フリーハンダを用いた場合であっても、十分なハンダ接合強度が得られるとともに、ハンダ付け作業を効率的にかつ確実に行うことができる。   Therefore, according to the present invention, even when lead-free solder is used for joining the probe pin to the probe card, sufficient solder joint strength can be obtained and soldering work can be performed efficiently and reliably. Can do.

<多層型プローブピン>
本発明による多層型プローブピンは、中心部材と、この中心部材を被覆する絶縁層と、この絶縁層の外周面に形成された導電性金属層とが組み合わされてなるプローブピンであって、前記の導電性金属層の表面粗さがRa30μm以下であり、かつこの導電性金属層の表面の少なくとも一部に導電性薄膜層が形成されていることを特徴とするもの、である。
<Multilayer probe pin>
A multilayer probe pin according to the present invention is a probe pin formed by combining a central member, an insulating layer covering the central member, and a conductive metal layer formed on the outer peripheral surface of the insulating layer, The surface roughness of the conductive metal layer is Ra 30 μm or less, and a conductive thin film layer is formed on at least a part of the surface of the conductive metal layer.

図1は、本発明による多層型プローブピンの好ましい一具体例の概要を示す断面図である。   FIG. 1 is a sectional view showing an outline of a preferred embodiment of a multilayer probe pin according to the present invention.

図1に示される本発明による多層型プローブピン1は、中心部材2と、この中心部材2を被覆する絶縁層3と、この絶縁層3の外周面に形成された導電性金属層4とが組み合わされてなるプローブピンであって、前記の導電性金属層3の表面粗さがRa30μm以下であり、かつこの導電性金属層3の表面の少なくとも一部に導電性薄膜層5が形成されているものである。   A multilayer probe pin 1 according to the present invention shown in FIG. 1 includes a central member 2, an insulating layer 3 covering the central member 2, and a conductive metal layer 4 formed on the outer peripheral surface of the insulating layer 3. A probe pin that is combined, wherein the surface roughness of the conductive metal layer 3 is Ra 30 μm or less, and the conductive thin film layer 5 is formed on at least a part of the surface of the conductive metal layer 3. It is what.

中心部材2の先端部2aは、検査対象を電気的に検査する際に、検査対象と接触する部分であることから、中心部材2の少なくとも検査対象に接触させるその部分については、絶縁層3が被覆されておらず中心部材2が露出している必要がある。   Since the tip 2a of the central member 2 is a part that comes into contact with the inspection object when the inspection object is electrically inspected, the insulating layer 3 is at least part of the central member 2 that comes into contact with the inspection object. The central member 2 needs to be exposed without being covered.

中心部材2としては、例えばW、Mo、Re、Ta、Nb、Au、Ag、Pt、Ni、Co、Cuの少なくとも1種を主成分とする金属材料からなるものが好ましい。特に、高融点金属、例えばW、Mo、Re、Ta、Nbの少なくとも1種を成分として、好ましくは50重量%以上含む金属材料からなるものが好ましい。ここで、「主成分」とは、中心部材2を構成する金属材料の中で最も存在比率(重量比)が高い成分を意味する。中心部材2には、上記以外の成分、例えばSi、C、O等が含有されていてもよい。   The center member 2 is preferably made of a metal material containing at least one of W, Mo, Re, Ta, Nb, Au, Ag, Pt, Ni, Co, and Cu as a main component. In particular, a high melting point metal such as a metal material containing at least one of W, Mo, Re, Ta, and Nb as a component, and preferably 50% by weight or more is preferable. Here, the “main component” means a component having the highest abundance ratio (weight ratio) among the metal materials constituting the central member 2. The central member 2 may contain components other than those described above, for example, Si, C, O, and the like.

中心部材2の太さ、長さ、断面形状、その先端部2aの形状、先端部2aの露出部分の長さ、露出面積等は、例えばプローブピンの形態、大きさ、検査対象、具体的使用条件、製造条件、その他の条件等に応じて適宜定めることができる。本発明による好ましい多層型プローブピンの中心部材2について、その太さ、長さ等を示せば下記の通りになる。   The thickness, length, cross-sectional shape of the central member 2, the shape of the tip 2a, the length of the exposed portion of the tip 2a, the exposed area, etc. are, for example, the form, size, inspection object, and specific use of the probe pin It can be appropriately determined according to conditions, manufacturing conditions, other conditions, and the like. The center member 2 of the preferred multilayer probe pin according to the present invention is as follows if its thickness, length, etc. are shown.

太さ=Φ0.4mm以下、長さ=50mm以下である。また、検出器として使用される中心部2の先端部2aの太さはφ0.2mm以下、長さ20mm以下が目安になる。 Thickness = Φ0.4 mm or less and length = 50 mm or less. In addition, the thickness of the tip 2a of the central portion 2 used as a detector is a guideline of φ0.2 mm or less and a length of 20 mm or less.

中心部材2の、検査の際に電気的接触が必要とされない部分、例えば中心部材2の先端部2a以外の表面、には、絶縁層3が被覆されている。なお、絶縁層3は、絶縁性が必要な部分、例えばプローブカードの基板6との接合部分、のみに形成されていてもよい。本発明の絶縁層3は、エポキシ樹脂、テフロン等のフッ素系樹脂、シリコーン樹脂などの絶縁性の高い樹脂を用いて形成することが好ましい。この中では特にテフロン4弗化樹脂が好ましい。   An insulating layer 3 is coated on a portion of the central member 2 where electrical contact is not required at the time of inspection, for example, the surface of the central member 2 other than the tip 2a. Note that the insulating layer 3 may be formed only in a portion where insulation is required, for example, a joint portion with the probe card substrate 6. The insulating layer 3 of the present invention is preferably formed using a highly insulating resin such as an epoxy resin, a fluorine resin such as Teflon, or a silicone resin. Among these, Teflon tetrafluoride resin is particularly preferable.

絶縁層3の厚さや形成位置等は任意であって、例えば、プローブピンの形態、大きさや、プローブピンが接合されるプローブカードの形状、大きさ、組み立て方法ならびに使用目的、使用条件等に応じて適宜定めることができる。特に、絶縁層3の厚さは1μm以上30μm以下が適当である。 1μm未満の場合には、プローブピンの屈曲や他のプローブピンとの接触によって被覆層が損傷して絶縁性が保てなくなる場合があり、一方、30μmを超過する場合は、挟ピッチのプローブピン装置への適用が困難になり、またプローブピンの柔軟性低下や重量増加によって、検査対象物との接触精度が低下する心配がある。   The thickness and formation position of the insulating layer 3 are arbitrary. For example, depending on the form and size of the probe pin, the shape and size of the probe card to which the probe pin is joined, the assembly method, the purpose of use, the use conditions, etc. Can be determined as appropriate. In particular, the thickness of the insulating layer 3 is suitably from 1 μm to 30 μm. If it is less than 1 μm, the coating layer may be damaged due to bending of the probe pin or contact with another probe pin, and insulation may not be maintained. On the other hand, if it exceeds 30 μm, the probe pin device with a narrow pitch There is a concern that the contact accuracy with the object to be inspected may decrease due to a decrease in flexibility and an increase in weight of the probe pin.

通常、プローブピンの先端部2aは、検査に繰り返し使用されることによって次第に摩耗、変質ないし汚染する場合があるが、先端部形状や表面性状等の調整あるいは変質または汚染部位の除去のために研磨処理を行う場合には、それらの処理を考慮したうえで中心部材2および絶縁層3の被覆部分等を定めることができる。   Usually, the tip 2a of the probe pin may be gradually worn, altered, or contaminated by repeated use for inspection. However, the tip 2a is polished to adjust the tip shape and surface properties, or to remove the altered or contaminated part. When processing is performed, the covering portions of the central member 2 and the insulating layer 3 can be determined in consideration of the processing.

本発明による多層型プローブピン1の絶縁層3の外周面には、導電性金属層4が形成されている。この導電性金属層4の形成目的は、主として多層型プローブピン1とプローブカードの基板6との固定をハンダ付けにて行えるようにすることにあるので、この導電性金属層4は少なくともハンダ付け部分には形成されている必要がある。   A conductive metal layer 4 is formed on the outer peripheral surface of the insulating layer 3 of the multilayer probe pin 1 according to the present invention. The purpose of forming the conductive metal layer 4 is mainly to enable the multilayer probe pin 1 and the probe card substrate 6 to be fixed by soldering. Therefore, the conductive metal layer 4 is at least soldered. The part needs to be formed.

導電性金属層4としては、例えばCu、Ni、Cr、Co、Au、Ag、Pt、Pdの少なくとも1種を主成分とする金属材料からなるものが好ましい。特に、Cuの少なくとも1種を主成分とする金属材料からなるものが好ましい。ここで、「主成分」とは、導電性金属層4を構成する金属材料の中で最も存在比率(重量比)が高い成分を意味する。   The conductive metal layer 4 is preferably made of a metal material containing at least one of Cu, Ni, Cr, Co, Au, Ag, Pt, and Pd as a main component. In particular, those made of a metal material mainly containing at least one kind of Cu are preferable. Here, the “main component” means a component having the highest abundance ratio (weight ratio) among the metal materials constituting the conductive metal layer 4.

導電性金属層4の層厚は、好ましくは10μm以上100μm以下である。絶縁層3と導電性金属層4との接合方法は任意であり、従来から多層型プローブピンにおいて用いられてきたものを本発明でも採用することができる。絶縁層3と導電性金属層4とは、好ましくは、カシメ、エポキシ溶着、ヤキバメ、ろう接のいずれによって接合することができる。   The layer thickness of the conductive metal layer 4 is preferably 10 μm or more and 100 μm or less. The joining method of the insulating layer 3 and the conductive metal layer 4 is arbitrary, and those conventionally used in multilayer probe pins can be employed in the present invention. The insulating layer 3 and the conductive metal layer 4 can be preferably joined together by caulking, epoxy welding, fraying, or brazing.

そして、本発明による多層型プローブピン1では、この導電性金属層4の表面の少なくとも一部に、導電性薄膜層5が形成される。この導電性薄膜層5は、本発明による多層型プローブピン1とプローブカードの基板6とを接合する際に、少なくとも鉛フリーハンダによって接合される部分の一部に形成されていることが必要である。なお、プローブカードの基板6と接合されない部分、あるいは鉛フリーハンダ以外の方法によって接合がなされる部分については、導電性薄膜層5は形成されていても形成されていなくてもよい。ここで、導電性金属層4の表面は、少なくとも導電性薄膜層5が形成される部分については、表面粗さがRa30μm以下であることが重要である。ここでの表面粗さRaは、JIS−B−0601によって規定されたものである。Raは、好ましくは0.1μm以上30μm以下、特に好ましくは0.5μm以上3μm以下、である。   In the multilayer probe pin 1 according to the present invention, the conductive thin film layer 5 is formed on at least a part of the surface of the conductive metal layer 4. The conductive thin film layer 5 needs to be formed at least in a part to be joined by lead-free solder when the multilayer probe pin 1 according to the present invention and the probe card substrate 6 are joined. is there. Note that the conductive thin film layer 5 may or may not be formed in a portion that is not bonded to the probe card substrate 6 or a portion that is bonded by a method other than lead-free soldering. Here, it is important that the surface of the conductive metal layer 4 has a surface roughness Ra of 30 μm or less for at least a portion where the conductive thin film layer 5 is formed. The surface roughness Ra here is defined by JIS-B-0601. Ra is preferably 0.1 μm or more and 30 μm or less, and particularly preferably 0.5 μm or more and 3 μm or less.

導電性金属層4の表面粗さRaを上記範囲内にする方法として、エミリー紙による研磨加工方法が特に好ましいが、例えば、ダイヤモンド刃物やセラミックス刃物による砥石による研磨、化学処理によるエッチング、ペーストによるバフ研磨も採用することもできる。   As a method for bringing the surface roughness Ra of the conductive metal layer 4 within the above range, a polishing method using Emily paper is particularly preferable. Polishing can also be employed.

導電性薄膜層5としては、Sn、Au、Ag、Pt、Ni、Cuの少なくとも1種を主成分とする金属材料からなるものが好ましい。ここで、「主成分」とは、導電性薄膜層5を構成する金属材料の中で最も存在比率が高い成分を意味する。導電性薄膜層5には、上記以外の成分、例えばSi、C、O等が含有されていてもよい。   The conductive thin film layer 5 is preferably made of a metal material containing at least one of Sn, Au, Ag, Pt, Ni, and Cu as a main component. Here, the “main component” means a component having the highest abundance ratio among the metal materials constituting the conductive thin film layer 5. The conductive thin film layer 5 may contain components other than those described above, for example, Si, C, O, and the like.

導電性薄膜層5の層厚は、好ましくは0.1μm以上500μm以下、特に好ましくは1μm以上20μm以下、である。導電性薄膜層の厚さが0.1μm未満である場合には界面での密着力が弱くなり、一方、500μm超過の場合にはアセンブリし難いことから好ましくない。   The layer thickness of the conductive thin film layer 5 is preferably 0.1 μm or more and 500 μm or less, and particularly preferably 1 μm or more and 20 μm or less. When the thickness of the conductive thin film layer is less than 0.1 μm, the adhesion at the interface is weak, whereas when it exceeds 500 μm, it is difficult to assemble, which is not preferable.

導電性薄膜層5の形成方法は、上記の金属からなる層を上記厚さで効率よく形成できるのであれば任意の方法を用いることができる。好ましい方法としては、めっき法、ゾルゲル、機械的なはめあい方式等を挙げることができる。   As a method for forming the conductive thin film layer 5, any method can be used as long as the layer made of the above metal can be efficiently formed with the above thickness. Preferable methods include plating method, sol-gel, mechanical fitting method and the like.

本発明による多層型プローブピン1は直線状のものであっても、プローブピンの一箇所または複数箇所で屈曲ないし湾曲しているものであってもよい。本発明では、特に曲げ加工されて、図1に示されるように屈曲ないし湾曲しているものが好ましい。このような加工によって多層型プローブピンにばね性を持たせることができる。   The multilayer probe pin 1 according to the present invention may be linear or may be bent or curved at one or a plurality of locations of the probe pin. In the present invention, it is particularly preferable to be bent and bent or curved as shown in FIG. By such processing, the multi-layer type probe pin can be made springy.

このようにばね性を持たせることによって、プローブカードに組込んで検査に使用する際に、プローブピン先端部の摩耗が低減しかつプローブピン接触時の衝撃が低減して耐久性が向上すると共に、プローブピンと検査対象物との接触状態を安定させることができる。なお、プローブピンの屈曲角度あるいは湾曲の程度は、例えばプローブピンの長さ、太さ、先端部の形状、検査対象物との接触角、プローブピンの配置位置、ならびに検査対象物の大きさ、形状、その端子位置やピッチ等に応じて決定することができる。このように屈曲ないし湾曲しているプローブピンは、検査対象物との接触の際にたわみが生じて、特に狭ピッチのプローブカードの場合には、そのプローブピンと近傍の他のプローブピンとが干渉することがある。前記の絶縁層が形成された本発明による多層型プローブピンは、プローブピンが干渉し接触した場合にも各プローブピン間の電気的絶縁性が良好に維持されているものである。   By providing springiness in this way, when assembled into a probe card and used for inspection, wear at the tip of the probe pin is reduced and impact at the time of probe pin contact is reduced, and durability is improved. The contact state between the probe pin and the inspection object can be stabilized. The bending angle or degree of bending of the probe pin is, for example, the length and thickness of the probe pin, the shape of the tip, the contact angle with the inspection object, the position of the probe pin, and the size of the inspection object. It can be determined according to the shape, the terminal position, the pitch, and the like. Such a bent or curved probe pin is deflected upon contact with the object to be inspected, and particularly in the case of a narrow pitch probe card, the probe pin and other probe pins in the vicinity interfere with each other. Sometimes. In the multilayer probe pin according to the present invention in which the insulating layer is formed, the electrical insulation between the probe pins is well maintained even when the probe pins interfere and come into contact with each other.

上記の本発明による多層型プローブピンは、中心部材と、この中心部材を被覆する絶縁層と、この絶縁層の外周面に形成された導電性金属層とが組み合わされてなるプローブピンであって、前記の導電性金属層の表面粗さがRa30μm以下であり、かつこの導電性金属層の表面の少なくとも一部に導電性薄膜層が形成されているものであることから、鉛フリーハンダに対する濡れ性が良好であるので、多層型プローブピンを鉛フリーハンダを用いて効率的にかつ十分な強度で接合することができるものである。   The multilayer probe pin according to the present invention is a probe pin formed by combining a central member, an insulating layer covering the central member, and a conductive metal layer formed on the outer peripheral surface of the insulating layer. Since the surface roughness of the conductive metal layer is Ra 30 μm or less, and the conductive thin film layer is formed on at least a part of the surface of the conductive metal layer, wetting with respect to lead-free solder Therefore, the multi-layer probe pin can be joined efficiently and with sufficient strength using lead-free solder.

本発明の効果が特に顕著に観察される鉛フリーハンダの具体例としては、例えばSn−Cu系、Sn−Ag等系、およびSn−Ag−Bi等系等の鉛フリーハンダを例示することができる。   Specific examples of the lead-free solder in which the effects of the present invention are particularly noticeable are exemplified by lead-free solders such as Sn-Cu, Sn-Ag, and Sn-Ag-Bi. it can.

<プローブカード>
本発明によるプローブカードは、前記の多層型プローブピンが鉛フリーハンダによって接合されてなるもの、である。
<Probe card>
The probe card according to the present invention is formed by joining the multilayer probe pins with lead-free solder.

図2および図3は、本発明によるプローブカードの好ましい具体例の概要を示すものである。   2 and 3 show an outline of a preferred embodiment of the probe card according to the present invention.

図2には、本発明による多層型プローブピン1を複数具備するプローブカード7が示されている。このプローブカード7において、各多層型プローブピン1は、その先端部が鋭角状に加工されかつその胴体部に絶縁層3を有するものであり、胴体部に曲げ加工による屈曲を有するものであって、それぞれ鉛フリーハンダによってプローブカードの基板6に接合されている。各多層型プローブピンの長さ、屈曲角度(屈曲の大きさ)、屈曲方向(屈曲の方向)は、同一であっても異なっていてもよく、それが接触する検査対象物12の端子13との対応関係(検査対象物8の端子9との対応関係は、図2において矢印で示されている)等に応じて適宜決定することができる。例えば多層型プローブピンが平行に配置され、かつ多層型プローブピンが狭ピッチで(即ち、プローブピン間距離が短く)配置されているプローブカードの場合には、プローブピン同士の干渉(接触)が避けられるように屈曲方向を同一にすることが好ましい。   FIG. 2 shows a probe card 7 having a plurality of multilayer probe pins 1 according to the present invention. In this probe card 7, each multilayer probe pin 1 has a tip portion processed into an acute angle and an insulating layer 3 on its body portion, and the body portion is bent by bending. These are bonded to the substrate 6 of the probe card by lead-free solder. The length, bending angle (bending magnitude), and bending direction (bending direction) of each multilayer probe pin may be the same or different, and the terminal 13 of the inspection object 12 with which it contacts. (Corresponding relationship between the inspection object 8 and the terminal 9 is indicated by an arrow in FIG. 2) or the like. For example, in the case of a probe card in which multilayer probe pins are arranged in parallel and multilayer probe pins are arranged at a narrow pitch (that is, the distance between the probe pins is short), interference (contact) between the probe pins is caused. It is preferable to make the bending direction the same so as to be avoided.

本発明による多層型プローブピン1と端子9との接触は、通常、多層型プローブピン1が設置されたプローブカード7と、端子9を有する検査対象物8とを、両者間の平行状態を維持したまま接近させて行う。これらの各多層型プローブピン1の先端部と各端子9との接触によって、多層型プローブピン1の先端部と端子9とが電気的に接続されると共に多層型プローブピン1はたわみ、プローブピン1のばね特性によってプローブピン1の先端部が端子9に押圧されることになる。   The contact between the multilayer probe pin 1 and the terminal 9 according to the present invention normally maintains the parallel state between the probe card 7 on which the multilayer probe pin 1 is installed and the inspection object 8 having the terminal 9. Keep approaching as you go. By contact between the tip of each multilayer probe pin 1 and each terminal 9, the tip of the multilayer probe pin 1 and the terminal 9 are electrically connected, and the multilayer probe pin 1 bends and probe pin. The tip of the probe pin 1 is pressed against the terminal 9 by the spring characteristic of 1.

図3は、ウエハ上に形成された検査対象物10の検査に適したプローブカード11の一つの具体例の概要を示す斜視図である。この図3の本発明によるプローブカード11では、多層型プローブピン1は貫通孔12の縁に平行に配置されている。   FIG. 3 is a perspective view showing an outline of one specific example of the probe card 11 suitable for the inspection of the inspection object 10 formed on the wafer. In the probe card 11 according to the present invention of FIG. 3, the multilayer probe pin 1 is arranged in parallel to the edge of the through hole 12.

この図3に示されるプローブカード11は、ウエハ上に形成された多数の集積回路のうち、一列の集積回路を同時に検査するものである。具体的には、このプローブカード11を、先ずウエハ上の一列の複数の集積回路のそれぞれの端子にプローブピンを接触させてこれら一列の集積回路の検査を同時に行い、次いでプローブカード11を横にずらして、先に検査を行った隣の一列の集積回路の検査を行うことからなる工程を繰り返すことによって、ウエハ上の全ての集積回路の検査を効率的に行うものである。   The probe card 11 shown in FIG. 3 simultaneously inspects one row of integrated circuits among many integrated circuits formed on a wafer. Specifically, the probe card 11 is first inspected at the same time by contacting probe pins with respective terminals of a plurality of integrated circuits in a row on the wafer, and then placed the probe card 11 sideways. By shifting and repeating the process consisting of inspecting the adjacent row of integrated circuits that have been inspected first, all the integrated circuits on the wafer are inspected efficiently.

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.

<実施例1>
鉛フリー化に対する濡れ性の向上を解決する為の多層型プローブピンを以下のように作製した。
<Example 1>
A multilayer probe pin for solving the improvement in wettability against lead-free was prepared as follows.

まず、高融点金属からなる中心部材に3%Re−Wを用いた。線径は0.15mm、長さは50.8mmである。次に、中心部材に、テフロン4弗化樹脂からなる絶縁性被覆層を、直径0.2mmのテフロンのパイプ形状を中心部材に被せることによって形成した。この絶縁層の厚さは直径方向で0.2mmであった。ここで、絶縁層の絶縁抵抗を測定したところ、1×1012Ωであった。 First, 3% Re-W was used for a central member made of a refractory metal. The wire diameter is 0.15 mm and the length is 50.8 mm. Next, an insulating coating layer made of Teflon tetrafluoride resin was formed on the central member by covering the central member with a Teflon pipe shape having a diameter of 0.2 mm. The thickness of this insulating layer was 0.2 mm in the diameter direction. Here, when the insulation resistance of the insulating layer was measured, it was 1 × 10 12 Ω.

そして、この絶縁層の外周部に、黄銅を用いて厚さ0.4mmの導電性金属層を設け、エポキシ溶着にて、中心部材と絶縁性被覆層と導電性金属層とを接合させた。その後、この黄銅表面をエメリー紙#800で研磨した。導電性金属層の表面粗さはRa=10μmであった。   Then, a conductive metal layer having a thickness of 0.4 mm was provided on the outer periphery of the insulating layer using brass, and the central member, the insulating coating layer, and the conductive metal layer were joined by epoxy welding. Thereafter, the brass surface was polished with emery paper # 800. The surface roughness of the conductive metal layer was Ra = 10 μm.

次に、この表面にSn電解メッキを行なった。膜厚は、直径方向で3μmである。   Next, Sn electrolytic plating was performed on this surface. The film thickness is 3 μm in the diameter direction.

以上のようにして、本発明による多層型プローブピンを作製し、Sn−Cu系の鉛フリーハンダとの濡れ性およびはんだ接合強度を、下記方法によって評価した。   As described above, a multilayer probe pin according to the present invention was prepared, and the wettability with a Sn-Cu-based lead-free solder and the solder joint strength were evaluated by the following methods.

はんだ濡れ性:はんだの濡れ広がる速度が速いものを◎、普通のものを○、遅いものを×とした。はんだの濡れ広がる速度が速いということは均一なはんだ膜を形成し易いので結果として強固な接合を形成できるものである。   Solder wettability: “A” indicates that the solder spreading speed is fast, “A” indicates normal, and “X” indicates slow. A high solder wetting and spreading speed facilitates the formation of a uniform solder film, and as a result, a strong bond can be formed.

はんだ接合強度:スコッチテープ法により測定した。具体的にははんだ面にテープを張り、それを剥がした際に残存するはんだ層の割合(残存したはんだ層の面積/テープを剥がす前のはんだ層の面積)×100(%)で測定し、残存率が90%以上を◎、70%以上90%未満を○、70%未満を×として表示した。
結果は、表1に示される通りである。
Solder joint strength: measured by the Scotch tape method. Specifically, a tape is applied to the solder surface, and the ratio of the solder layer remaining when the tape is peeled off (the area of the remaining solder layer / the area of the solder layer before the tape is peeled) × 100 (%) is measured. The residual ratio was indicated as ◎ for 90% or more, ○ for 70% or more and less than 90%, and × for less than 70%.
The results are as shown in Table 1.

<実施例2〜5および比較例1〜4>
中心部材、絶縁性被覆層、導電性金属層および導電性薄膜層を、それぞれ表1の通りに変更した以外は実施例1と同様にして多層型プローブピンを製造した。
<Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 4>
A multilayer probe pin was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the central member, the insulating coating layer, the conductive metal layer, and the conductive thin film layer were changed as shown in Table 1.

結果は、表1に示される通りである。

Figure 0004791865
The results are as shown in Table 1.
Figure 0004791865

表1に示したようにRa30μm以下の導電性薄膜層(めっき層)を設けたものははんだ濡れ性、接合強度が良いことが分かった。特にRaが3μm以下のものははんだ濡れ性のみならず接合強度も高いことが分かった。   As shown in Table 1, it was found that those provided with a conductive thin film layer (plating layer) of Ra 30 μm or less had good solder wettability and bonding strength. In particular, it was found that when Ra is 3 μm or less, not only solder wettability but also bonding strength is high.

本発明による多層型プローブピンの好ましい一具体例を示す断面図Sectional drawing which shows one preferable specific example of the multilayer type probe pin by this invention 本発明のプローブカードの上面図Top view of the probe card of the present invention 本発明のプローブカードの斜視図The perspective view of the probe card of this invention

符号の説明Explanation of symbols

1 多層型プローブピン
2 中心部材
3 絶縁層
4 導電性金属層
5 導電性薄膜層
6 プローブカードの基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multilayer type probe pin 2 Center member 3 Insulating layer 4 Conductive metal layer 5 Conductive thin film layer 6 Probe card board

Claims (7)

中心部材と、この中心部材を被覆する絶縁層と、この絶縁層の外周面に形成されたCuを主成分とする金属材料からなる導電性金属層とが組み合わされてなるプローブピンであって、
前記の導電性金属層の厚さが0.4mm以上0.8mm以下であり、この導電性金属層の表面粗さがRa30μm以下であり、かつこの導電性金属層の表面の少なくとも一部にSnを主成分とする金属材料からなる導電性薄膜層が形成されていることを特徴とする、多層型プローブピン。
A probe pin in which a central member, an insulating layer covering the central member, and a conductive metal layer made of a metal material mainly composed of Cu formed on the outer peripheral surface of the insulating layer are combined.
The thickness of the conductive metal layer is 0.4 mm or more and 0.8 mm or less, the surface roughness of the conductive metal layer is Ra 30 μm or less, and at least part of the surface of the conductive metal layer is Sn. A multi-layered probe pin, wherein a conductive thin film layer made of a metal material containing as a main component is formed.
前記の導電性薄膜層が、前記の多層型プローブピンをプローブカードに接合する際の接合部分に形成されている、請求項1に記載の多層型プローブピン。   The multilayer probe pin according to claim 1, wherein the conductive thin film layer is formed at a joint portion when the multilayer probe pin is joined to a probe card. 前記の中心部材が、W、Mo、Re、Ta、Nb、Au、Ag、Pt、Ni、Co、Cuの少なくとも1種を主成分とする金属材料からなるものである、請求項1または2に記載の多層型プローブピン。   The center member is made of a metal material containing at least one of W, Mo, Re, Ta, Nb, Au, Ag, Pt, Ni, Co, and Cu as a main component. The multilayer probe pin described. 前記の絶縁層と前記の導電性金属層とが、カシメ、エポキシ溶着、ヤキバメ、ろう接のいずれによって接合されている、請求項1〜のいずれか1項に記載の多層型プローブピン。 Said insulating layer and said conductive metal layer, caulking, epoxy welding, shrink fit, are joined by either brazing, multi probe pin according to any one of claims 1-3. 前記の導電性薄膜層の層厚が0.1μm以上50μm以下である、請求項1〜のいずれれか1項に記載の多層型プローブピン。 The multilayer probe pin according to any one of claims 1 to 4 , wherein a layer thickness of the conductive thin film layer is 0.1 µm or more and 50 µm or less. 前記導電性薄膜層がメッキ膜である、請求項1〜のいずれか1項に記載の多層型プローブピン。 The conductive thin film layer is a plating film, multilayer probe pin according to any one of claims 1-5. 前記の請求項1〜6のいずれかに記載の多層型プローブピンが鉛フリーハンダによって接合されてなる、プローブカード。   A probe card in which the multilayer probe pin according to any one of claims 1 to 6 is joined by lead-free solder.
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