JP2003322664A

JP2003322664A - プローブユニット及びプローブカード

Info

Publication number: JP2003322664A
Application number: JP2002130519A
Authority: JP
Inventors: 俊▲隆▼ ▲吉▼野; Toshitaka Yoshino; Atsuo Hattori; 敦夫服部; Shuichi Sawada; 修一澤田
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2002-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2003-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】検体の複数部位に設けられた電極群に対する
プローブピンの位置精度を向上させるプローブユニット
及びプローブカードを提供する。【解決手段】個別に反った姿勢で検体２６の電極群近
傍に位置決めされる複数の反り部３８の先端からプロー
ブピンが突出している。基板１６の表面にリソグラフィ
技術により形成されているリードパターン３２の一部と
してプローブピン２４を構成しているため、個々のプロ
ーブピン２４同士の相対的な位置精度が高い。反り部３
８を連接している連接部３０がホルダ１４に平坦な姿勢
で固着され、反り部３８の基端同士の相対的な位置関係
が固定されている構成であるため、反り部３８を反らせ
て検体２６の電極群近傍に反り部の先端を位置決めする
ときに、各反り部３８の先端間の相対的な位置を高い精
度で決めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路や
液晶パネルなどの検体の導通を試験するためのプローブ
ユニット及びプローブカードに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路や液晶パネルに
対しては、それらの検体が仕様書通りに動作するか否か
の導通試験が実施される。この導通試験では検体の各電
極に一本一本のプローブピンが押し当てられるため、プ
ローブピンは検体の電極のピッチに応じて配列され基板
から突出している。半導体集積回路や液晶パネルでは電
極のピッチが狭小化する傾向にあり、これに伴ってプロ
ーブピンのピッチも狭小化している。検体の電極及びプ
ローブピンのピッチの狭小化に伴って検体の電極とプロ
ーブピンの位置合わせは困難になっている。

【０００３】特開平８−１５３１８号公報には、２枚の
基板を突き合わせ、突き合わせた２枚の基板の上にそれ
らに跨る多数のリードを並列状態でリソグラフィ技術を
用いためっき成長によって形成し、次いで、一方の基板
をその上にあったリードから剥離することでリード端部
を基板から突出させ、突出した部分をプローブピンとす
るプローブユニットの製造方法が開示されている。この
製造方法によると、リソグラフィ技術を用いためっき成
長により形成したパターンの先端部をプローブピンにす
るのでプローブピン間の相対的な位置を正確に決めるこ
とができる。

【０００４】また、検体の複数の部位にそれぞれ設けら
れた電極群に同時にプローブピンを押し当てる場合に
は、それぞれ複数のプローブピンが配列された複数の基
板をホルダに固着させ、複数の基板の相対的な位置を検
体の電極群の配置に応じて正確に決める必要がある。

【０００５】図１３及び図１４は特開２０００−１２１
６７０号公報に開示された図面に対応している。特開２
０００−１２１６７０号公報には、検体１３０の複数の
部位に設けられた電極群にプローブピン１２８を同時に
接触させるためのプローブユニット１２４が開示されて
いる。このプローブユニット１２４は、それぞれに複数
のプローブピン１２８が設けられた複数のフィルム片１
２２とそれらのフィルム片１２２を互いに連結している
連結部１２０とを備えている。このプローブユニット１
２４では、プローブピン１２８を中心に向けた状態で周
方向に所定の間隔をおいて３枚以上のフィルム片１２２
を配し、これらのフィルム片１２２を互いに連結してお
くことにより、各フィルム片１２２の相対的な位置を決
めてホルダ１２６にプローブユニット１２４を固定する
ことを容易にしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開２０００
−１２１６７０号公報に開示されたプローブユニット１
２４では、次に述べる理由により複数の基板間の相対的
な位置精度を確保することが困難である。基板に相当す
る４枚のフィルム片１２２は、プローブピン１２８を中
心に向けた状態で周方向に所定の間隔をおいて連結部１
２０で互いに連結されている。プローブユニット１２４
がホルダ１２６に固着されるとき、各接続部１２０が屈
曲することによって各フィルム片１２２は平坦で傾斜し
た姿勢を保ってホルダ１２６に固着される。このよう
に、特開２０００−１２１６７０号公報に開示されたプ
ローブユニット１２４では、ホルダ１２６にプローブユ
ニット１２４を固着するとき、４つのフィルム片１２２
の相対的な位置を決めるための各連結部１２０が屈曲す
る構成である。このため、連結部１２０を屈曲させて１
つのフィルム片１２２を連結部１２０に固着しようとす
ると、その他のフィルム片１２２は固着しようとしてい
るフィルム片１２２に引き寄せられる。したがって、特
開２０００−１２１６７０号公報に開示されたプローブ
ユニット１２４では、各フィルム片１２２の位置精度を
確保することが困難である。

【０００７】本発明は、かかる事情に鑑みて創作された
ものであって、検体の複数部位に設けられた電極群に対
するプローブピンの位置精度を向上させるプローブユニ
ット及びプローブカードを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るプローブユニットは、プローブカード
に備わるホルダに固着されるプローブユニットであっ
て、反った姿勢で検体の電極群近傍に先端が位置決めさ
れる複数の反り部と、前記反り部を個別に反らせるため
の複数の切り欠きと、前記反り部の各基端を連接し前記
ホルダに全体が平坦な姿勢で一部又は全部が固着される
連接部とを有する基板と、前記反り部の先端から突出し
検体の電極に接触する複数のプローブピンを有し、前記
基板の表面にリソグラフィ技術を用いて形成されている
リードパターンと、を備えることを特徴とする。尚、
「平坦な姿勢」とは、水平であるか傾斜しているかを問
わず、屈曲せずにまっすぐな姿勢であることを意味する
ものとする。個別に反った姿勢で検体の電極群近傍に位
置決めされる複数の反り部の先端からプローブピンが突
出しているため、検体の複数の部位に設けられた電極に
プローブピンを接触させることができる。基板の表面に
リソグラフィ技術を用いて形成されているリードパター
ンの一部としてプローブピンを構成しているため、個々
のプローブピン同士の相対的な位置精度が高い。尚、リ
ソグラフィは、露光転写に使用する光源や線源を特に限
定するものではなく、例えばフォトリソグラフィ、ＵＶ
リソグラフィ、イオンビームリソグラフィなどを含む。
反り部を連接している連接部の一部又は全部がホルダに
固着されるとき、連接部の全体が平坦な姿勢に維持され
ることで反り部の基端同士の相対的な位置関係が固定さ
れる構成であるため、反り部を反らせて検体の電極群近
傍に反り部の先端を位置決めするときに、各反り部の先
端間の相対的な位置を高い精度で決めることができる。
したがって、本発明に係るプローブユニットによれば、
検体の複数部位に設けられた電極群に対するプローブピ
ンの位置精度を向上させることができる。

【０００９】さらに本発明に係るプローブユニットの前
記切り欠きは、互いに隣り合う前記反り部の間又は前記
反り部と前記連接部との間に形成されていることを特徴
とする。互いに隣り合う反り部の間に切り欠きを形成す
ることで互いに隣り合う反り部を個別に反らせることが
できる。反り部と連接部との間に切り欠きを形成するこ
とで、反り部が２つである場合などには連接部を平坦な
姿勢に維持しつつ反り部だけを反らせることができる。

【００１０】さらに本発明に係るプローブユニットの前
記反り部は、その先端部位がその他の部位より肉厚に形
成されていることを特徴とする。反り部の先端部位を肉
厚に形成することで反り部の柔軟性を確保しつつプロー
ブピンの配列の反りを防止することができる。

【００１１】さらに本発明に係るプローブユニットの前
記連接部は、前記反り部より肉厚に形成されていること
を特徴とする。連接部を肉厚に形成することにより、連
接部の剛性を高めて反り部の基端同士の相対的な位置関
係をさらに高い精度で決めることができる。また、連接
部と反り部の肉厚が変わることで連接部と反り部の境界
が明瞭になるため反り部を設計通りに反らせることが容
易になる。さらに、反り部の柔軟性を確保しつつプロー
ブピンの配列の反りを防止することができる。

【００１２】さらに本発明に係るプローブユニットの前
記基板は、前記反り部から前記リードパターンと反対側
に突出している突出部であって、前記ホルダに当接して
前記反り部を反った姿勢に支えるための突出部を有する
ことを特徴とする。尚、突出部を反り部の先端部位に形
成することで反り部の先端部位を肉厚に形成してもよ
い。

【００１３】さらに本発明に係るプローブユニットの前
記反り部は、反った姿勢を残留応力で自律的に維持して
いることを特徴とする。反り部を反った姿勢に支える部
材を必要としないため、反り部における応力集中を低減
することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を説明する。図１（Ａ）は本発明の実施例によるプ
ローブカードを示す断面図、図１（Ｂ）は本発明の実施
例によるプローブユニットを示す平面図である。プロー
ブカード１０は、ホルダ１４とそれに固定されたプロー
ブユニット２０を備えている。プローブユニット２０は
基板１６の表面上にリソグラフィ技術を用いてリードパ
ターン３２が形成されたウェハである。

【００１５】はじめにプローブユニット２０の構成につ
いて説明する。基板１６の材料としては、ジルコニア、
アルミナ、ガラス、合成樹脂、ガラスセラミックなどの
絶縁材料を用いることができ、鉄−ニッケル合金、シリ
コンカーバイド、ＡｌＴｉＣ、シリコン、ステンレスな
どの導電材料を用いてもよい。基板１６に導電材料を用
いる場合には、リードパターン３２と導電材料との間に
二酸化シリコン、アルミナ、有機絶縁フィルム、樹脂な
どの絶縁膜を形成する。基板１６の材料として特に好ま
しいのはジルコニアである。ジルコニアは、機械的強度
及び破壊靱性が高く、また、熱膨張率が金属に近いため
リードパターン３２との接合に適し、また、リソグラフ
ィ技術を用いてリードパターン３２を形成する工程での
耐薬品性及び耐蝕性に優れ、絶縁材料だからである。次
の表は各種材料の特性を示すものである。

【００１６】

【表１】

【００１７】このようにジルコニアは機械的強度、破壊
靱性、熱膨張係数が高く、また絶縁材料であるため、リ
ードパターン３２が形成された基板１６を撓ませる本実
施例には特に好適である。尚、最大歪δmaxは、長さ
Ｌ、厚さＴ、幅Ｂの板材の両端を支えて懸架した状態に
おいてその板材の中央を力Ｐで押して撓ませたとき、次
の計算式で算出する最大歪みであって、ジルコニアの最
大歪δmaxを１００に換算して示したものである。 δmax＝ＰＬ³／４ＥＢＴ³ σmax＝３ＰＬ／２ＢＴ² よって δmax＝Ｋ×σmax／Ｅ（ただしＫ＝Ｌ²／６Ｔ）

【００１８】基板１６は、輪郭がほぼ正方形の板状であ
って、中央にほぼ正方形の開口部２５が形成され、開口
部２５から各角部に向かって４つの切り欠き３６が延び
ている。基板１６の一辺の長さは例えば６５．７ｍｍと
し、開口部２５の一辺の長さは例えば９．５ｍｍとす
る。基板１６は、反り部３８、連接部３０及び切り欠き
３６という機能的に互いに独立した構成要素を備えてい
る。

【００１９】連接部３０は、反り部３８の各基端を連接
している要素であって、ホルダ１４に固着されるとき、
屈曲することなく全体が平坦な姿勢を維持する要素であ
る。連接部３０の姿勢は、平坦であれば、水平であって
も傾斜していてもよい。図１においては、二点鎖線より
外側の枠状の部位が連接部３０に相当する。連接部３０
が屈曲することなく平坦な姿勢を維持していれば、反り
部３８を正確に位置決めしてホルダ１４に連接部３０を
固着することは容易であるため、連接部３０には十分な
剛性を持たせることが重要である。また、反り部３８を
撓ませてもホルダ１４に固着された連接部３０は変形し
ないため、１つの反り部３８を撓ませたとしても他の反
り部３８がその撓みの影響を受けて撓ませた反り部３８
に引き寄せられることはない。したがって、反り部３８
を撓ませた状態においても各反り部３８間の相対的な位
置を正確に決めることができる。

【００２０】反り部３８は、図１に示す二点鎖線より内
側の部位に相当する。反り部３８は周方向に互いに離間
して４つ形成され、それらの基端が連接部３０に連なっ
ているため４つの反り部３８の基端の相対的な位置関係
は固定されている。互いに隣接する反り部３８の間は切
り欠き３６で隔てられている。したがって、反り部３８
の１つが変形したとしても、それに隣接する反り部３８
がそれに伴って変形することはない。すなわち、切り欠
き３６は各反り部３８を個別に反らせる機能を有してい
る。反り部３８の最も連接部３０に近い部分に複数の小
穴３１を形成してもよい。小穴３１を形成することで反
り部３８と連接部３０との境界が設計通りに画定され、
反り部３８の反り方のばらつきをなくすことができる。

【００２１】図２は本発明の実施例によるプローブユニ
ット２０の模式的な部分断面図である。反り部３８の肉
厚は、図２（Ａ）、（Ｇ）及び（Ｈ）に示すように均一
であってもよいし、図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように
先端ほど肉薄になっていてもよいし、図２（Ｂ）、
（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）及び（Ｉ）に示すようにステッ
プ状に変化してもよいし、図２（Ｃ）に示すように連続
的に変化していてもよい。図２（Ａ）に示すように反り
部３８を均一な厚さにする場合、反り部３８の厚さは例
えば０．１ｍｍに設定する。反り部３８は、靱性破壊ま
たは降伏しないようにその一部の肉厚を０．２ｍｍ以下
に設定することが望ましい。また、図２（Ｆ）に示すよ
うに反り部３８の先端部位と連接部３０のみがリードパ
ターン１８に密着し、反り部３８の残部がリードパター
ン１８から離れていてもよい。

【００２２】図２（Ｄ）、（Ｆ）及び（Ｉ）に示すよう
に連接部３０は反り部３８より肉厚にして連接部３０の
剛性が高めるとよい。これにより、反り部３８と連接部
３０との剛性がそれらの境界部分で変化するため、反り
部３８と連接部３０との境界が設計通りに画定され、反
り方のばらつきを防止することができる。また、反り部
３８の幅方向（図２では紙面垂直方向）の反りを防止す
ることもできる。

【００２３】また、図２（Ｅ）、（Ｆ）及び（Ｉ）に示
すようにプローブピン２４の基端を支える反り部３８の
先端部位は他の部位より肉厚にするとよい。反り部３８
全体を肉薄にすると反り部３８を大きく反らせることが
できる一方で、その先端部位が幅方向に反りやすくな
る。反り部３８の先端部位を肉厚にすることで幅方向の
反りが防止されるのでプローブピン２４のピッチ及び先
端の高さ（図２では上下方向）がばらつくことを防止で
きる。

【００２４】尚、反り部３８及び連接部３０を部分的に
肉厚にする場合、図２（Ｉ）に示すように補強部材２
９、１１４を一様な厚さの板に接着してもよい。また、
図２（Ｇ）に示すように反り部３８の最も連接部３０に
近い部分にノッチ３９を入れることにより、反り部３８
と連接部３０との境界が設計通りに画定され、反り部３
８の反り方のばらつきをなくすことができる。また、図
２（Ｈ）に示すように反り部３８に多数のノッチ３９を
入れることにより、幅方向の剛性を保ちつつ反り部３８
を大きく反らせることができる。

【００２５】図１に示す切り欠き３６は、基板１６の中
心から例えば２５．３ｍｍの位置まで開口部２５から角
部方向に延ばし、その幅を例えば１ｍｍとする。切り欠
き３６の先端はＲ形状にするとよい。反り部３８を反ら
せると切り欠き３６の先端近傍に応力が集中しやすいた
め、その応力集中を緩和するためである。また、切り欠
き３６の形状は、図１に示すスリット状に限らず、各反
り部３８を個別に反らせる機能を実現するものであれば
いかなる形状であってもよく、例えば図３（Ａ）及び
（Ｂ）に示すような形状であってもよい。図３（Ａ）に
示すように切り欠き３６の先端側（角部側）をその基端
側（開口部側）に比べて広くすることで基板１６に生ず
る応力集中をさらに緩和することができる。

【００２６】図１に示すように基板１６には、プローブ
ユニット２０をホルダ１４に取り付ける際に位置決めを
するための位置決め穴３４を形成してもよい。位置決め
穴３４を用いればホルダ１４に対して基板１６を高精度
に位置決めして固定することが容易になる。また後述す
るように基板１６自体をフォトリソグラフィなどのリソ
グラフィ技術を用いて成形することにより、位置決め穴
３４の寸法精度及び位置精度を高くすることができる。
位置決め穴３４は、連接部３０に形成することが望まし
く、例えば基板１６の中心から角部方向に３６ｍｍ離れ
た位置にその中心が位置するように形成する。

【００２７】リードパターン３２は、基板１６の表面上
に形成された多数のリード１８で構成される。リードパ
ターン３２のめっき材料としてはプローブピン２４に適
切な硬さと弾性を持たせるため、ニッケル、若しくはニ
ッケル−タングステン、ニッケル鉄等のニッケル合金、
若しくは金属ガラスを用いる。リードパターン３２の厚
さは例えば０．０１ｍｍとする。リード１８は連接部３
０及び反り部３８に跨って形成されている。リード１８
の先端は反り部３８の先端から開口部２５に突出してい
る。反り部３８の先端から突出しているリード１８の先
端部位がプローブピン２４を構成している。プローブピ
ン２４の長さは例えば０．４ｍｍに設定する。各反り部
３８から櫛歯状に突出している多数のプローブピン２４
は高精度に均一のピッチで互いに平行に配列されてい
る。４つの反り部３８から突出するプローブピン２４は
互いに十字に交差する方向に延びている。尚、各反り部
３８に配列されたリード１８は互いに導通していてもよ
いし、互いに導通していなくてもよい。互いに導通して
いるものは、検体が液晶パネルなどの同一部品から派生
する複数の電極の通電試験を一時に行うプランジャタイ
プのプローブユニットに用いる。

【００２８】以上プローブユニット２０の構成を説明し
た。次にプローブユニット２０の製造プロセスについて
説明する。以下、５通りの製造プロセスを開示する。

【００２９】（第一の製造プロセス）図４は、第一の製
造プロセスを示す模式的な断面図である。はじめに基板
１６の一方の面に凹部４２を形成する。凹部４２は後続
工程を経て図１に示す開口部２５及び切り欠き３６にな
るものである。凹部４２は開口部２５を縁取るように環
状に形成してもよいし、はじめから開口部２５及び切り
欠き３６に一致する形状に形成してもよい。図４は凹部
４２を環状に形成する製造プロセスを示している。基板
１６が導電材料からなる場合、凹部４２を形成する前に
基板１６の表面上に絶縁膜を形成しておき、後続工程で
形成されるリードパターン３２と基板１６とを絶縁する
必要がある。

【００３０】次に凹部４２内に犠牲膜４４を形成する。
犠牲膜４４には金属を用いてもよいし、エポキシやウレ
タンなどの樹脂を用いてもよいし、炭酸カルシウムなど
の無機塩類を用いてもよい。犠牲膜４４に金属を用いる
場合、リードパターン３２と異なる種類の金属、例えば
銅を用いる。犠牲膜４４に銅を用いる場合、その下地層
に例えば密着層としてスパッタリングによりクロム膜を
形成し、その上にスパッタリングにより銅膜を形成す
る。また、このような下地層を設けずに直接無電解めっ
きにより金属の犠牲膜４４を形成することもできる。犠
牲膜４４に樹脂を用いる場合、基板１６にはガラス、セ
ラミック、金属などを用い、後続工程で犠牲膜４４を選
択的に除去できるようにする。樹脂を用いて犠牲膜４４
を形成する場合は、めっきで犠牲膜４４を形成する場合
に比べて形成に要する時間を大幅に短縮することができ
る。

【００３１】次に犠牲膜４４及び基板１６の表面を研磨
することにより、図４（Ａ）に示すように犠牲膜４４及
び基板１６の表面を平坦にし、凹部４２にのみ犠牲膜４
４を残存させる。

【００３２】次に研磨面全体にリードパターン３２の図
示しない下地膜を形成する。次に図１に示すリードパタ
ーン３２を形成する部位を露出させる開口部を有するレ
ジスト膜でその下地膜を被覆する。このとき図４（Ｂ）
に示すように、プローブピン２４に相当する部分が犠牲
膜４４の上に形成されるように下地膜を露出させる。レ
ジスト膜の開口部に例えば硫酸をベースとする公知の
鉄、ニッケル用のめっき液を用いて電気めっきをするこ
とによりリードパターン３２を下地膜の上に形成する。
尚、レジストを用いた電気めっきに代えて、基板１６の
全面にめっきにより導電膜を形成し、導電膜をエッチン
グしてリードパターン３２を形成してもよいし、導電性
ペーストを基板１６に印刷してリードパターン３２を形
成してもよい。このようにリソグラフィ技術を用いてリ
ードパターン３２を形成することでリードパターン３２
の高い寸法精度を確保できる。また、基板１６とリード
パターン３２をリードパターン３２の成形時から一体化
させることで、基板１６とリードパターン３２とを相対
的に高い精度で位置決めすることができる。次にリード
パターン３２で被覆されていない部分の下地膜とレジス
トをイオンミリングなどで除去する。

【００３３】次に図４（Ｃ）に示すように基板１６の裏
面を切除して基板１６の裏面から犠牲膜４４を露出させ
る。尚、リードパターン３２が形成された面を基板１６
の表面というものとする。具体的には例えば、次のよう
にして基板１６を切除する。基板１６の表面を伏せた状
態でワックス、粘着テープなどで作業盤上に基板１６を
仮止めする。次に砥石やサンドブラストによる機械研磨
により例えば０．１ｍｍの厚さになるまで基板１６の裏
面を切削する。機械研磨に代えて化学研磨を用いてもよ
い。その後、強度が低下した基板１６の裏面に補強板を
固着させ、基板１６を補強してもよい。次に作業盤から
基板１６を剥離させ、ＮＭＰ、界面活性剤などの洗浄
液、或いは超音波洗浄により基板１６からワックスを除
去する。

【００３４】次に図４（Ｄ）に示すように犠牲膜４４を
除去すると、環状に形成された犠牲膜４４の環内部分に
残された基板１６の中央部がその他の部分から分離され
る。その結果、図１に示す開口部２５及び切り欠き３６
が形成され、基板１６からプローブピン２４が突出した
プローブユニット２０を得る。犠牲膜４４が金属である
場合はエッチングで除去する。犠牲膜４４が樹脂である
場合は加温したＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶媒
による溶解、若しくはアッシング、若しくはドライエッ
チングなどで除去する。犠牲膜４４が炭酸カルシウムな
どの無機物の場合は硝酸などで除去する。

【００３５】（第二の製造プロセス）図５は、第二の製
造プロセスを示す模式的な断面図である。第一の製造プ
ロセスとの違いは、基板１６を切除する代わりに、はじ
めから最終寸法通りの厚さで図１に示す開口部２５及び
切り欠き３６を有する基板１６を成形しておき、その強
度を補うために基礎板５８に貼り付けた基板１６上にリ
ードパターン３２を形成する点である。

【００３６】はじめに図１に示す開口部２５及び切り欠
き３６を有する基板１６を成形する。基板１６の厚さは
例えば０．１ｍｍとする。基板１６は、リソグラフィ技
術を用いた寸法精度の高い加工方法に限らず、例えば切
削などの比較的寸法精度の低い加工方法を用いて成形し
てもよい。次に基板１６を基礎板５８に接着する。基礎
板５８には、例えば銅板や、銅がコーティングされたガ
ラス板などを用いる。

【００３７】次に第一の製造プロセスと同様の方法で図
５（Ａ）に示すように基板１６の開口部に犠牲膜５６を
形成する。次に第一の製造プロセスと同様の方法でリソ
グラフィ技術を用いて図５（Ｂ）に示すようにリードパ
ターン３２を形成する。次に図５（Ｃ）に示すように基
板１６を基礎板５８から剥離させる。基礎板５８に銅板
を用いた場合、エッチングにより基礎板５８を除去して
もよい。次に第一の製造プロセスと同様の方法で図５
（Ｄ）に示すように犠牲膜５６を除去し、プローブユニ
ット２０を得る。

【００３８】（第三の製造プロセス）図６は第三の製造
プロセスを示す模式的な断面図である。第一及び第二の
製造プロセスとの違いは、基板１６の材料をシリコンと
し、犠牲膜を用いずにシリコンの異方性エッチングを用
いて図１に示す開口部２５及び切り欠き３６を形成する
点である。

【００３９】はじめに図６（Ａ）に示すように、基板１
６の表面上に絶縁膜６６を形成する。絶縁膜６６は、た
とえば基板１６の表面を熱酸化させて形成するシリコン
酸化膜で構成してもよいし、スパッタリングにより絶縁
材料を基板表面上に積層して形成してもよい。尚、基板
１６を構成するシリコンが十分大きな抵抗を有するもの
ならば絶縁膜は不要である。

【００４０】次に図６（Ｂ）に示すように、絶縁膜６６
の表面上にリードパターン３２を形成する。リードパタ
ーン３２の形成方法は、第一及び第二の製造プロセスと
同様である。

【００４１】次に図６（Ｃ）に示すように、シリコン除
去のための公知の異方性エッチングを施した後、絶縁膜
除去のためのＲＩＥ（Reactive Ion Etching）或いは等
方性イオンエッチングを施すことにより図１に示す開口
部２５及び切り欠き３６を基板１６に形成し、基板１６
からプローブピン２４を突出させ、プローブユニット２
０を得る。

【００４２】（第四の製造プロセス）図７は、第四の製
造プロセスを示す模式的な断面図である。はじめに、基
礎板８４の表面上にスパッタリング、真空蒸着、イオン
プレーティングなどにより金属薄膜８２を形成する。基
礎板８４の材料としては例えばガラス、合成樹脂、セラ
ミック、シリコン、金属などを用いる。金属薄膜８２の
材料としては、銅、銅／クロムなどを用いる。特に、後
続工程で基板１６の材料に銅／クロムを用いる場合、基
礎板８４の上にスパッタリングによりクロム薄膜を形成
して密着膜とし、その上にスパッタリングにより銅薄膜
を形成する。

【００４３】次に、金属薄膜８２の表面上にフォトレジ
ストを塗布し、このフォトレジストの表面に所定形状の
マスクを配置し、現像処理を行って不要なフォトレジス
トを除去し、図１に示す基板１６の形状に対応する開口
部７６を有する第一レジスト膜８０を金属薄膜８２の表
面上に形成する。第一レジスト膜８０は、後続工程で図
１に示す位置決め穴３４が基板１６に形成される形状と
してもよい。フォトレジストを用いて基板１６を成形す
る場合、高い寸法精度で成形することができるから、ホ
ルダ１４に組みつける際に高精度にプローブユニット２
０を位置決めすることができる。したがって、電極のピ
ッチが狭小な検体であっても、その導通試験を正確に実
施することができる。

【００４４】次に図７（Ａ）に示すように、第一レジス
ト膜８０の開口部から露出した金属薄膜８２の表面上に
電気めっきをすることにより、第一レジスト膜８０の開
口部内に基板１６を形成する。

【００４５】次に図７（Ｂ）に示すように、第一レジス
ト膜８０及び基板１６の表面上にスパッタリング、ＣＶ
Ｄなどで絶縁膜８６を形成する。絶縁膜８６は基板１６
と後続工程で形成されるリードパターン３２とを絶縁す
るものである。絶縁膜８６の材料には、二酸化ケイ素、
アルミナなどを用いる。絶縁膜８６の厚さは例えば０．
１〜２０μｍとする。

【００４６】次に図７（Ｃ）に示すように、第一レジス
ト膜８０を除去する。第一レジスト膜８０を除去すると
きには、例えばＮ−メチル−２−ピロリドンに浸漬し、
８５℃で超音波洗浄する。

【００４７】次に図７（Ｄ）に示すように、第一レジス
ト膜８０が除去されて露出した金属薄膜８２の表面上に
電気めっきをすることにより例えば銅の犠牲膜８８を形
成する。このとき犠牲膜８８の厚さを基板１６と絶縁膜
８６を合わせた厚さより大きくなるようにする。次に図
７（Ｅ）に示すように犠牲膜８８を絶縁膜８６とともに
研磨して犠牲膜８８及び絶縁膜８６を平坦にする。

【００４８】次に図７（Ｆ）に示すように、絶縁膜８６
と犠牲膜８８の表面上にスパッタリングによってリード
パターン３２の下地膜９０を形成する。下地膜９０の材
料には例えばチタン／ニッケル−鉄などを用いる。下地
膜９０は次工程で高解像度の第二レジスト膜９２を形成
するためのものである。フォトレジストとの濡れ性が良
好な下地膜９０を形成しておくことにより、高解像度の
第二レジスト膜を形成することができる。この場合、例
えばスパッタリングによりチタンの密着膜を形成し、そ
の上にスパッタリングによりニッケル−鉄膜を形成す
る。

【００４９】次に図７（Ｇ）に示すように、下地膜９０
の表面上にフォトレジストを塗布し、このフォトレジス
トの表面に所定形状のマスクを配置し、現像処理を行っ
て不要なフォトレジストを除去し、図１に示すリードパ
ターン３２の形状に対応する開口部９１を有する第二レ
ジスト膜９２を下地膜９０の表面上に形成する。

【００５０】次に図７（Ｈ）に示すように、第二レジス
ト膜９２の開口部９１から露出した下地膜９０の表面上
に硫酸をベースとした公知の鉄、ニッケル用のめっき液
を用いて電気めっきをすることにより、第二レジスト膜
９２の開口部内にリードパターン３２を形成する。この
ようにフォトレジストを用いてリードパターン３２を形
成することでリードパターン３２の高い寸法精度を確保
でき、基板１６とリードパターン３２を一体化させるこ
とで基板１６とリードパターン３２とを相対的に高い精
度で位置決めすることができる。

【００５１】次に図７（Ｉ）に示すように、第二レジス
ト膜９２を除去する。第二レジスト膜９２を除去すると
きには、例えばＮ−メチル−２−ピロリドンに浸漬し、
８５℃で超音波洗浄する。

【００５２】次に図７（Ｊ）に示すようにリードパター
ン３２で被覆されていない部分の下地膜９０をイオンミ
リングによって除去し、下地膜９０とリードパターン３
２の形状を一致させる。

【００５３】次に図７（Ｋ）に示すように、基板１６上
にあるリードパターン３２、すなわちリードパターン３
２のプローブピン２４でないリード部分を保護膜９６で
被覆する。保護膜９６は、リードパターン３２と基板１
６との密着性を高め、またリードパターン３２を保護す
るものである。保護膜９６は、例えば感光性ポリイミ
ド、紫外線硬化型接着剤、カルド型絶縁膜、フォトレジ
ストなどを該当部分に塗布して硬化させて形成してもよ
いし、ドライフィルムなどを貼付して形成してもよい。

【００５４】次に図７（Ｌ）に示すように、銅を優先的
に溶解するエッチング液で金属薄膜８２と犠牲膜８８を
溶解し、リードパターン３２と一体化した基板１６を基
礎板８４から剥離させ、プローブユニット２０を得る。

【００５５】（第五の製造プロセス）第五の製造プロセ
スは、基板１６とリードパターン３２とをそれぞれ別個
独立のプロセスで形成した後にそれらを互いに接着する
ことにより、基板１６とリードパターン３２が一体化し
たプローブユニット２０を得るものである。図８は第五
の製造プロセスで得たプローブユニット２０が設けられ
たプローブカード１０を示す断面図である。

【００５６】リードパターン３２は例えば次のようにし
て基板１６と別プロセスで形成する。はじめに、ステン
レスなどの基礎板の表面上にめっきにより銅薄膜を形成
する。次に銅薄膜の表面上にレジスト膜を形成し、マス
クを用いてレジスト膜を部分的に露光することによりリ
ードパターン３２に対応する開口部を形成し、銅薄膜を
部分的に露出させる。こうして形成された開口部にニッ
ケル、ニッケル合金、金属ガラスなどをめっき成長させ
た後にレジスト膜を除去してリードパターン３２を形成
する。

【００５７】次に、基板１６と別プロセスで形成された
基板１６をリードパターン３２に接着し、接着剤を硬化
させた樹脂層１７によって基板１６とリードパターン３
２とを一体的に結合させる。基板１６は、図８に示すよ
うにポリイミドなどの樹脂層と銅、ニッケルなどの金属
層とが積層されて一体化した二層構造であってもよい
し、ジルコニア、アルミナ、ガラス、ガラスセラミック
などの無機質絶縁材料からなる単層構造であってもよ
い。二層構造の場合、リードパターン３２には基板１６
の樹脂層を接着する。

【００５８】次に、基板１６とリードパターン３２と銅
薄膜とを基礎板から剥離した後に、銅薄膜をエッチング
で除去することによりプローブユニット２０を得る。

【００５９】以上プローブユニット２０の製造プロセス
を説明した。次にホルダ１４にプローブユニット２０を
固着したプローブカード１０の構成について説明する。

【００６０】図１（Ａ）に示すように基板１６の外周部
位に相当する連接部３０はホルダ１４に固着される。連
接部３０をホルダ１４に固着する手段としては、連接部
３０の全体を接着剤でホルダ１４に接着してもよいし、
連接部３０の一部だけをホルダ１４に接着してもよい
し、ホルダ１４にボルトやナットで連接部３０を締め付
けてもよい。各反り部３８を連接している連接部３０を
曲げることなしにホルダ１４にプローブユニット２０を
固着するため、各反り部３８を高い精度で相互に位置決
めしてホルダ１４にプローブユニット２０を固着するこ
とができる。またホルダ１４に固着される連接部３０が
平坦であるため、ホルダ１４にプローブユニット２０を
正確に位置決めすることが容易である。基板１６に位置
決め穴３４を形成し、ホルダ１４に位置決めピン２２を
形成し、位置決め穴３４に位置決めピン２２を挿入する
構成を採用すると、ホルダ１４にプローブユニット２０
を正確に位置決めして固着することがさらに容易にな
る。

【００６１】基板１６が薄く、それ自体の強度が不足し
ている場合、図９に示すようにホルダ１４にプローブユ
ニット２０を固着する前に基板１６の裏面に補強枠１１
４を接着しておき、ホルダ１４に固着する際のプローブ
ユニット２０の撓みを防止するとよい。

【００６２】プローブユニット２０は、各反り部３８を
反らした姿勢でホルダ１４に固着される。ここでホルダ
１４にプローブユニット２０を固着した状態で各反り部
３８を反らした姿勢を維持する４通りの構成について説
明する。

【００６３】（第一の構成）第一の構成は、図１（Ａ）
に示すように、ホルダ１４に突部１２を形成するもので
ある。プローブユニット２０の連接部３０が固着される
平坦面１５から突部１２を突出させ、突部１２の先端で
反り部３８の裏面を支えることで反り部３８の反った姿
勢を維持することができる。連接部３０が固着される平
坦面１５から突部１２の先端までの高さは例えば２．２
ｍｍとする。ホルダ１４の平坦面１５と基板１６の裏面
が離れる位置から突部１２の基端までの距離は例えば１
２．４ｍｍとする。反り部３８の反りは、例えばプロー
ブピン２４がホルダ１４の平坦面１５に対して１４．９
度傾斜した姿勢になるように設定する。

【００６４】（第二の構成）第二の構成は、図１０
（Ａ）に示すように、ホルダ１４を平板状にする代わり
に基板１６に突出部１１６を形成するものである。反り
部３８の裏面から突出部１１６を突出させ、突出部１１
６の先端をホルダ１４に圧接させることで反り部３８の
反った姿勢を反り部自体で支えることができる。また、
反り部３８の先端に突出部１１６を設けることで、反り
部３８の先端部位で基板１６が肉厚になるため、反り部
３８の先端部位の反りが抑制されてプローブピン２４の
配列の反りが防止される。

【００６５】（第三の構成）第三の構成は、図１０
（Ｂ）に示すように、ねじ１１８の回転により反り量を
調整可能にするものである。ねじ１１８の先端をホルダ
１４から突出させ、ねじ１１８を回転させることにより
その突出高さを調整する。ホルダ１４からねじ１１８が
突出していない状態でホルダ１４にプローブユニット２
０を固着することでホルダ１４に対するプローブユニッ
ト２０の正確な位置決めがさらに容易になる。ねじ１１
８に代えてマイクロメータや、１回転につき２つのねじ
のピッチ差分だけ軸方向に移動する差動ねじを用いると
反り量の微調整が容易になる。

【００６６】（第四の構成）第四の構成は、図１０
（Ｃ）に示すように、基板１６の残留応力を利用して反
り部３８を反らせるものである。例えば基板１６の表面
をイオンミリングし、基板１６の裏面をと粒によって研
削すると、イオンミリングを用いた研削による残留応力
がと粒を用いた研削による残留応力より小さいため、基
板１６には表面側に反る応力が研削後に残留する。残留
応力で反り部３８を反らせる場合、反り部３８に応力集
中が生じにくいため、反り部３８の材質、厚さ、形状な
どが同じ場合にはより大きく反らせることができる。

【００６７】以上、プローブカード１０の構成を説明し
た。次にプローブカード１０の使用方法について説明す
る。プローブカード１０のリードパターン３２の電極
は、図示しない異方性導電シートを介して図示しないプ
ローブ装置のフレキシブルプリント基板と電気的に接続
される。検体の導通試験時には、半導体集積回路や液晶
パネル等の検体２６がプローブ装置に保持され、検体２
６の電極２８にプローブピン２４が押し当てられる。プ
ローブ装置が駆動されると、フレキシブルプリント基板
を通じてプローブユニット２０に導通試験用の電気信号
が送出され、検体の導通が試験される。

【００６８】以上、本発明の実施例を説明した。上記実
施例によれば、個別に反った姿勢で検体２６の電極群近
傍に位置決めされる複数の反り部３８の先端からプロー
ブピン２４が突出しているため、検体２６の複数の部位
に設けられた電極群にプローブピン２４を接触させるこ
とができる。基板１６の表面上にリソグラフィ技術を用
いて形成されているリードパターン３２の一部としてプ
ローブピン２４を構成しているため、個々のプローブピ
ン２４同士の相対的な位置精度が高い。反り部３８を連
接している連接部３０がホルダ１４に平坦な姿勢で固着
され、反り部３８の基端同士の相対的な位置関係が固定
されている構成であるため、反り部３８を反らせて検体
２６の電極群近傍に反り部３８の先端を位置決めすると
きに、各反り部３８の先端間の相対的な位置を高い精度
で決めることができる。したがって、本発明に係るプロ
ーブユニット２０によれば、検体２６の複数部位に設け
られた電極群を構成する各電極２８に対する１つ１つの
プローブピン２４の位置精度を向上させることができ
る。

【００６９】尚、上述の実施例では、プローブユニット
は４つの反り部を有するが、反り部の数は検体の電極の
配置に応じて決まるものであって４つに限定されるもの
ではない。例えば図１１に示すように、プローブユニッ
ト２０に反り部３８を２つ設け、２つの反り部３８を連
接する連接部３０と各反り部３８との間を切り欠き３６
で隔てるようにしてもよい。

【００７０】また、上述の実施例では、連接部３０は基
板１６の最外周部に枠状に形成されているが、例えば図
１２に示すように基板１６の最外周部より内側に枠状の
連接部３０を形成してもよい。図１２では二点鎖線で囲
む部分が連接部３０に相当し、連接部３０より内側の部
分が反り部３８に相当する。また上述の実施例では、環
状に閉じた連接部３０を例示しているが、連接部３０は
必ずしも環状に閉じている必要はない。例えば図１に示
す４つの反り部３８を３箇所で接続し、残りの１箇所を
接続していなくてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の実施例によるプローブカード
を示す断面図、（Ｂ）は本発明の実施例によるプローブ
ユニットを示す平面図である。

【図２】本発明の実施例によるプローブユニットの模式
的な部分断面図である。

【図３】本発明の実施例によるプローブユニットを示す
平面図である。

【図４】本発明の実施例によるプローブユニットの第一
の製造プロセスを示す模式的な断面図である。

【図５】本発明の実施例によるプローブユニットの第二
の製造プロセスを示す模式的な断面図である。

【図６】本発明の実施例によるプローブユニットの第三
の製造プロセスを示す模式的な断面図である。

【図７】本発明の実施例によるプローブユニットの第四
の製造プロセスを示す模式的な断面図である。

【図８】本発明の実施例によるプローブユニットを示す
平面図である。

【図９】本発明の実施例によるプローブカードを示す断
面図である。

【図１０】本発明の実施例によるプローブカードを示す
断面図である。

【図１１】本発明の実施例によるプローブユニットを示
す平面図である。

【図１３】公知のプローブユニットを示す平面図であ
る。

【図１４】公知のプローブカードを示す平面図である。

【符号の説明】

１０プローブカード１４ホルダ１６基板１８リード２０プローブユニット２４プローブピン２５開口部２６検体２８電極３０連接部３２リードパターン３６切り欠き３８反り部１１６突出部

【手続補正書】

【提出日】平成１４年５月１５日（２００２．５．１
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１２】本発明の実施例によるプローブユニットを示
す平面図である。

【図１３】公知のプローブユニットを示す平面図であ
る。

【図１４】公知のプローブカードを示す平面図である。

【符号の説明】１０プローブカード１４ホルダ１６基板１８リード２０プローブユニット２４プローブピン２５開口部２６検体２８電極３０連接部３２リードパターン３６切り欠き３８反り部１１６突出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者澤田修一静岡県浜松市中沢町10番１号ヤマハ株式会社内Ｆターム(参考） 2G003 AG04 AG20 2G011 AA15 AB04 AB08 AC06 AC14 AF07 4M106 BA01 DD05 DD10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プローブカードに備わるホルダに固着さ
れるプローブユニットであって、反った姿勢で検体の電極群近傍に先端が位置決めされる
複数の反り部と、前記反り部を個別に反らせるための複
数の切り欠きと、前記反り部の各基端を連接し前記ホル
ダに全体が平坦な姿勢で一部又は全部が固着される連接
部とを有する基板と、前記反り部の先端から突出し検体の電極に接触する複数
のプローブピンを有し、前記基板の表面にリソグラフィ
技術を用いて形成されているリードパターンと、を備え
ることを特徴とするプローブユニット。
【請求項２】前記切り欠きは、互いに隣り合う前記反
り部の間又は前記反り部と前記連接部との間に形成され
ていることを特徴とする請求項１に記載のプローブユニ
ット。
【請求項３】前記反り部は、その先端部位がその他の
部位より肉厚に形成されていることを特徴とする請求項
１又は２に記載のプローブユニット。
【請求項４】前記連接部は、前記反り部より肉厚に形
成されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記
載のプローブユニット。
【請求項５】前記基板は、前記反り部から前記リード
パターンと反対側に突出している突出部であって、前記
ホルダに当接して前記反り部を反った姿勢に支えるため
の突出部を有することを特徴とする請求項１〜４のいず
れか一項に記載のプローブユニット。
【請求項６】前記反り部は、反った姿勢を残留応力で
自律的に維持していることを特徴とする請求項１〜４の
いずれか一項に記載のプローブユニット。
【請求項７】請求項１〜５のいずれか一項に記載のプ
ローブユニットと、前記連接部が固着されるホルダと、を備えることを特徴
とするプローブカード。