| 【発明の名称】 |
コンタクトプローブ |
| 【発明者】 |
【氏名】加藤 直樹
【氏名】佐々木 勇人
【氏名】吉田 秀昭
【氏名】石井 利昇
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| 【要約】 |
【課題】コンタクトピンの通電用接触部に端子の金属が付着してショートするのを防ぐ。
【解決手段】コンタクトプローブ３０のコンタクトピン１０は、Ｎｉ−Ｍｎ合金からなる内部層１１の先端部１０ａを露出させて、その他の表面をＡｕの第一被覆層１２で被覆する。 |
【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上に形成され、これらのパターン配線の各先端が前記フィルムから突出して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の針先は、Ｎｉ基合金からなる内部層が、通電用接触部を除いて導電性金属で被覆されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項２】 複数のパターン配線がフィルム上に形成され、これらのパターン配線の各先端が前記フィルムから突出して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の針先は、Ｎｉ基合金からなる内部層が白金族の金属で被覆されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項３】 前記白金族の金属の表面は、通電用接触部を除いて導電性金属で被覆されていることを特徴とする請求項２記載のコンタクトプローブ。
【請求項４】 複数のパターン配線がフィルム上に形成され、これらのパターン配線の各先端が前記フィルムから突出して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の針先は、Ｎｉ基合金からなる内部層のうち、通電用接触部が白金族の金属で被覆され、その他の部分は導電性金属で被覆されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プローブカード等に組み込まれて、半導体ＩＣチップや液晶デバイス等の各端子に接触して電気的なテストを行うコンタクトプローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＩＣチップやＬＳＩチップ等の半導体チップ、またはＬＣＤ（液晶表示体）の各端子に接触させて電気的なテストを行うために、コンタクトピンが備えられたコンタクトプローブが用いられる。例えば、図５及び図６に示すコンタクトプローブ３０では、Ｃｕ等の金属層からなるグラウンド３１上にポリイミド樹脂等からなるフィルム層３２が積層され、このフィルム層３２上に接着剤からなる接着剤層３３を介してＮｉ基合金等からなるパターン配線３４が配列固定されている。このパターン配線３４の先端部は狭ピッチで配列されてフィルム層３２の先端部から突出しており、それぞれコンタクトピン３を構成する。このコンタクトピン３の針先に半導体ＩＣチップや液晶デバイス等の端子が接触させられることになる。
【０００３】このようなコンタクトプローブ３０は図７及び図８に示すようにメカニカルピースに組み込まれてプローブカード（プローブ装置）３６とされ、コンタクトピン３に半導体ＩＣチップ等の端子が接触させられることになる。即ち、図７及び図８に示すプローブカード３６において、中央窓部３７ａを有するプリント基板３７の上に、例えばトップクランプ３８を取り付ける。またトップクランプ３８の下部にベースクランプ３９をボルト４０等で固定し、コンタクトプローブ３０の先端側部分を両面テープ等でベースクランプ３９の下面に取り付ける。そして略額縁形状のボトムクランプ４１でコンタクトプローブ３０の基部を押さえつけることにより、コンタクトプローブ３０の先端側部分を傾斜状態に保持し、基部はボトムクランプ４１の押さえゴム４２でプリント基板３７の下面に押しつけられる。これによって、コンタクトプローブ３０のパターン配線３４の後端部が窓部４４を通してプリント基板３７の下面の端子に押しつけられて接触状態に保持されることになる。このような状態で、半導体ＩＣチップ１等の被検査物の端子２がコンタクトピン３に接触させられて電気的なテストが行われることになる。
【０００４】ところで、例えば、図９に示すように、半導体ＩＣチップ１の端子２として、金ＡｕやハンダＰｂ−Ｓｎ等の金属が用いられているものがある。これに対して、コンタクトプローブ３０のコンタクトピン３は、テスト用通電時の高周波信号の劣化を防ぐ必要があり、導電率の良い材質を採用する必要がある。コンタクトピン３の材質として通常用いられるＮｉ−Ｍｎ合金等は、硬度は高いが電気抵抗が大きいために、通電時に伝送信号が劣化してノイズを生じやすく、好ましくない。そのため、図９に示すように、コンタクトピン３はＮｉ−Ｍｎ合金を用いて内部層４を形成し、その表面をＡｕを用いて被覆して被覆層５が形成されている。そして、テスト時にコンタクトピン３を端子２に接触させると、端子２とコンタクトピン３間では導電率の良い被覆層５を通して、信号の伝送がなされることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このようなコンタクトピン３を用いて、半導体ＩＣチップ１等の電気的テストが繰り返して行われると、コンタクトピン３の先端に端子２のＡｕが付着して（これを付着部６という）徐々に成長するという現象が起こる。そのため、隣接する複数のコンタクトピン３，３で、各コンタクトピン３の先端に付着して成長した付着部６，６が、図１０に示すように、互いに接触してショートするという問題を引き起こす。また、端子２の金属として、金以外にハンダ等の柔らかい金属を用いた場合にも同様な問題を引き起こすことになる。
【０００６】本発明は、このような実情に鑑みて、コンタクトピンの通電用接触部に端子の金属が付着したりせずに、劣化を防いで信号の伝送を行えるようにしたコンタクトプローブを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の課題に鑑みて、本発明者らが鋭意研究した結果、Ａｕ等のように非常に柔らかく、塑性変形しやすく、かつ化学的に非常に安定であるために表面皮膜が形成されにくいという性質を持った金属は、同一の金属間で相互接触すると、低接触力でもＡｕ等の金属の表面に塑性変形によって新しい面が現れ、この新しい面で接触が行われるために粘着現象が発生することを見いだした。そのため、Ａｕ−Ａｕ等、同一の導電性の良い金属同士等の接触面では、通電状態だけでなく、通電しない場合でも一方に他方の金属が付着し易いという現象が見られる。本発明はこのような知見に基づくものである。
【０００８】本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上に形成され、これらのパターン配線の各先端がフィルムから突出してコンタクトピンとされるコンタクトプローブにおいて、コンタクトピンの針先は、Ｎｉ基合金からなる内部層が、通電用接触部を除いて導電性金属で被覆されていることを特徴とするものである。半導体ＩＣチップなどの被検査物の端子にコンタクトピンの通電用接触部を接触させると、通電用接触部はＮｉ基合金が露出しているために異種金属の接触となり、しかもＮｉ基合金は硬度が高いために端子の金属が付着するのを防止できる。しかもコンタクトピンは、通電用接触部以外の部分がＡｕ等の導電性金属で被覆されているから導電性が良く、しかも表皮効果を利用できるために信号が劣化することなく伝送され、高周波対応も可能である。尚、ここで導電性金属とは、導電性の良い、柔らかく、塑性変形しやすい性質を持った金属をいい、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ等が含まれる。
【０００９】また本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上に形成され、これらのパターン配線の各先端がフィルムから突出してコンタクトピンとされるコンタクトプローブにおいて、コンタクトピンの針先は、Ｎｉ基合金からなる内部層が白金族の金属で被覆されていることを特徴とする。通電用接触部でＮｉ基合金が露出しないから、この部分の酸化による接触不良が起こらず、しかも白金族の金属は端子と異種金属で硬度が高いので粘着現象を生じない。また、白金族の金属の表面は、通電用接触部を除いて導電性金属で被覆されていてもよい。硬度の高い白金族の金属からなる通電用接触部で端子と接触することで、通電用接触部に粘着現象が生じず、コンタクトピンの内部では、表皮効果でＡｕ等の導電性金属の被覆層を信号が伝送されることになる。
【００１０】また本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上に形成され、これらのパターン配線の各先端がフィルムから突出してコンタクトピンとされるコンタクトプローブにおいて、コンタクトピンの針先は、Ｎｉ基合金からなる内部層のうち、通電用接触部が白金族の金属で被覆され、その他の部分はＡｕ等の導電性金属で被覆されていることを特徴とする。硬度の高い白金族の金属からなる通電用接触部で端子と接触することで、通電用接触部に粘着現象が生じず、コンタクトピンの内部では、表皮効果でＡｕ等の導電性金属の被覆層を信号が伝送されることになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面により説明するが、上述の従来技術と同一の部分には同一の符号を用いてその説明を省略する。図１は第一の実施の形態によるコンタクトピンの針先の縦断面とＩＣチップとを示す概略説明図である。図１において、半導体ＩＣチップ１の端子２は少なくとも表面がＡｕで構成されている。また、図１で端子２は、１つを除いて省略されている。図１に示す実施の形態によるコンタクトピンが装着されるコンタクトプローブはコンタクトピンの部分を除いて上述の従来技術で開示したコンタクトプローブ３０と同一構成である。図１に示すコンタクトピン１０において、内部層１１は、高い硬度と塑性変形しにくい特性を要求されるために、Ｎｉ基合金が用いられる。Ｎｉ基合金として、実施の形態では例えばＭｎを０．０５〜１．５wt％含有したＮｉ−Ｍｎ合金が用いられる。ここで、Ｍｎ量が０．０５wt％未満では、Ｈｖ３５０以上の硬度が得られず高温加熱によって硬度が極端に低下するおそれがある。また、１．５wt％を超えると先端部の応力が増大してしまい湾曲するおそれがあるとともに非常に脆く靱性が低下してしまうことになる。尚、Ｎｉ基合金として、Ｎｉ−Ｃｏ合金などを用いてもよい。
【００１２】そして、コンタクトピン１０の針先において、内部層１１の先端部は外部に露出している（端子２との）通電用接触部であり、これをコンタクトピン１０の先端部１０ａとする。そして、先端部１０ａを除いた内部層１１の表面は、導電性の高いＡｕで被覆されて第一被覆層１２とされる。ここで、内部層１１の先端部１０ａ以外の部分をＡｕで被覆したのは、Ｎｉ−Ｍｎ合金は電気抵抗が大きいために信号の伝送線路としては損失が大きく、信号が劣化してノイズが発生するためである。他方、高周波信号は一般にコンタクトピン１０の表面を流れる特性を有する（表皮効果という）ために、コンタクトピン１０の表面を導電性の良いＡｕで被覆することで、信号の劣化を防止できるためである。
【００１３】次に上述した実施の形態によるコンタクトピン１０の製造方法について説明する。コンタクトピン１０を製造する工程は、例えば特公平７−８２０２７号公報に開示されたものと同様である。即ち、ステンレス製の支持基板の上にＣｕめっきによりベースメタル層を形成する。このベースメタル層の上にフォトレジスト層を形成した後、フォトレジスト層に所定のパターンのマスクを施して露光し、フォトレジスト層を現像してコンタクトピンとなる部分を除去して、残存するフォトレジスト層に開口部を形成する。そして、この開口部にコンタクトピン１０となるＮｉ基合金層として、Ｎｉ−Ｍｎ合金をめっき処理により形成する。ここで、コンタクトピン１０の先端部１０ａのみＮｉ−Ｍｎ合金の内部層１１を露出してＡｕの第一被覆層１２で被覆する方法として、製作されたコンタクトピン１０の内部層１１の先端部１０ａを予めマスキングしてＡｕめっきする手法を用いる。或いは、コンタクトピン１０の内部層１１全体をＡｕめっきで被覆しておいて、先端部１０ａのみＡｕを剥離させる手法を用いてもよく、いずれを用いても良い。
【００１４】上述のように本実施の形態によれば、コンタクトピン１０を備えたコンタクトプローブを上述の図７及び８に示すプローブカード３６等に装着して、コンタクトピン１０の針先を半導体ＩＣチップ１の端子２に接触させた場合、端子２の材質がＡｕであるのに対して、これに押圧されて接触するコンタクトピン１０の先端部１０ａが、硬度の高い異種金属であるＮｉ−Ｍｎ合金からなるために、先端部１０ａに端子２のＡｕが付着することがなく、粘着現象を生じることはない。しかも、端子２から先端部１０ａに伝送された高周波信号は、コンタクトピン１０の表面であるＡｕで構成される第一被覆層１２を流れるために、信号の劣化によるノイズの発生を最小限に抑えることができる。
【００１５】尚、上述の第一の実施の形態によれば上述の作用効果を奏するが、コンタクトピン１０の先端部１０ａにＮｉ−Ｍｎ合金の内部層１１が露出していることで、Ｎｉ−Ｍｎ合金が酸化し、そのために結果的に接触時の電気抵抗が増大し、接触不良が発生することがある。次に説明する本発明の第二の実施は、このような問題を改善したものであり、これを図２により説明する。図２に示すコンタクトピン１４は、Ｎｉ−Ｍｎ合金からなる内部層１１を、先端部１４ａを含めて全体に白金族元素の金属、例えば白金Ｐｔで被覆して第二被覆層１５が形成されている。ここで、白金Ｐｔは、導電性はＡｕより劣るが、硬度が高く酸化しにくいので、端子２のＡｕが付着する粘着現象を確実に防ぐことができる。尚、第二被覆層１５に用いる白金族元素の金属として、白金Ｐｔ以外に、Ｒｕ、Ｐｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ等を採用することができる。
【００１６】次に第二の実施の形態の変形例を図３により説明する。図３において、コンタクトピン１６は、Ｎｉ−Ｍｎ合金からなる内部層１１を、先端部１６ａを含めて全体に白金族の金属、例えば白金Ｐｔで被覆して第二被覆層１５が形成されている点で、第二の実施の形態によるコンタクトピン１４と等しい。本変形例では、更に第二被覆層１５の表面に、端子２との通電用接触部である先端部１６ａを除いた部分に導電性金属としてＡｕが被覆されて第三被覆層１８が形成されている。この構成によれば、第二の実施の形態の効果に加えて、第二被覆層１５の導電性がＡｕより劣っていても、端子２から先端部１６ａに伝送された信号は表皮効果によって導電性のよいＡｕからなる第三被覆層１８を伝送されるから、信号の劣化によるノイズの発生を確実に防止できるという作用効果を奏する。
【００１７】次に本発明の第三の実施の形態を図４により説明する。図４において、コンタクトピン２０は、Ｎｉ−Ｍｎ合金からなる内部層１１が、先端部１１ａを除いてＡｕからなる第四被覆層２２で被覆されている。しかもコンタクトピン２０の先端部２０ａでは、内部層１１の先端１１ａが白金族の金属、例えば白金Ｐｔで被覆されて第五被覆層２４が形成されている。本実施の形態によれば、コンタクトピン２０の先端部２０ａが白金Ｐｔの第五被覆層２４で被覆されているから、端子２のＡｕが粘着現象でコンタクトピン２０の先端部２０ａに付着することはなく、しかも先端部２０ａを除いては内部層１１の表面がＡｕの第四被覆層２２で覆われているから、信号の劣化を確実に防止できる。
【００１８】尚、Ｎｉ−Ｍｎ合金からなる内部層１１を被覆する第一被覆層１２，第三被覆層１８，第四被覆層２２を、Ａｕに代えてＡｇ、Ｃｕ等のいずれかの材質で構成しても良い。また、端子２の材質についても、Ａｕに代えてはんだ（Ｐｂ−Ｓｎ）を用いてもよい【００１９】
【発明の効果】上述のように、本発明に係るコンタクトプローブでは、コンタクトピンの針先は、Ｎｉ基合金からなる内部層が通電用接触部を除いて導電性金属で被覆されているから、半導体ＩＣチップなどの被検査物の金やはんだ等の端子にコンタクトピンの通電用接触部を接触させると、通電用接触部では異種金属の接触となり、しかもＮｉ基合金は硬度が高いために端子の金属が付着する粘着現象を防止できる。しかもコンタクトピンは、通電用接触部以外の部分がＡｕ等の導電性金属で被覆されているから導電性が良く、しかも表皮効果を利用できるために信号が劣化することなく伝送され、高周波対応も可能である。
【００２０】また本発明に係るコンタクトプローブでは、コンタクトピンの針先は、Ｎｉ基合金からなる内部層が白金族元素の金属で被覆されているから、通電用接触部の酸化による接触不良が起こらず、しかも白金族の金属は金やはんだ等の端子と異種金属で硬度が高いので粘着現象が生じない。また、白金族の金属の表面は、通電用接触部を除いて導電性金属で被覆されていてもよく、通電用接触部に粘着現象が生じない上に、表皮効果によって信号が劣化することなく伝送されるという効果を奏する。
【００２１】また本発明に係るコンタクトプローブでは、コンタクトピンの針先が、Ｎｉ基合金からなる内部層のうち、通電用接触部が白金族元素の金属で被覆され、その他の部分はＡｕ等の導電性金属で被覆されているから、通電用接触部に粘着現象が生じず、表皮効果によって信号が劣化することなく伝送される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２６４
【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月２８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外１１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１６０３５５ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）６月１８日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３２９２４５ |
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