JP2002286758A - プローブユニットおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】高集積化電子部品の導通特性を効率的に検査で
き、検査時に配線や端子を傷めることなく、プローブの
突起が製作時や検査時に脱落せず、平行な配線の検査に
適し、若干のプローブの位置ずれにも対応可能なプロー
ブおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】基板の表面上に規則的に並列配置された複
数の金属リードを有するプローブユニットにおいて、金
属リード２の一端が前記表面から離されて、または基板
端部から突出して弾性接片３とされ、弾性接片３の厚み
が全体にわたってほぼ均一であり、弾性接片の断面形状
が、円弧形状に湾曲している、及び／または、弾性接片
先端近傍に突起を有していることを特徴とするプローブ
ユニットおよびその製造方法。

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
晶パネル等の電子部品の電極あるいは端子部に接続し
て、電極等の通電試験に用いるプローブユニットに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路や液晶パネル、プリント
基板などは、一般に、被検査体が仕様書通りに動作する
か否かの通電試験が行われる。この通電試験は、プロー
ブユニットの先端あるいは突起をＬＳＩを形成するＳｉ
や、液晶パネルを形成するガラス板あるいはプリント基
板を形成するＦＲＰやポリイミド板上に並列して配置さ
れている電極に押し当てることにより行われる。上記液
晶パネル縁に配置される電極層は益々微小ピッチ化する
傾向にあり、これに対応してプローブユニットのリード
先端の弾性ビームのピッチも電極層に対応する微小ピッ
チにする必要がある。現状では上記電極層のピッチは
０．１ｍｍ以下であり、これに対応するプローブユニッ
トを機械的に打ち抜き加工して形成することは困難とな
っている。このため、エッチング法やメッキ形成法でプ
ローブユニットを形成する方法が採られている。

【０００３】このようなプローブカードとして、例え
ば、特開平１１−１３３０６２号公報には、一部に接触
端子が設けられているリード部が基板の主面に沿って離
反した状態で配置されているプローブカードが開示され
ており、このリードは所定の高さを有した保持部を介し
て基板に接続されている。上記の接触端子は四角錐状の
ものが例示されている。特開平８−２２０１４０号公報
には、先端が尖った錐型の導電性突起を有するプローブ
カードと鋳型を用いて形成された突起を転写あるいは導
電性細線を固着した後、細線を切断する方法で突起を形
成するプローブカードの製造方法が提案されている。特
開平４−３６３６７１号公報には、配線パターンが形成
されたフレキシブル配線基板の、配線パターンの接続端
部に突起状の接点を設け、複数の配線パターンを相互に
分離するスリットを設けたプローブボードと、突起状接
点を基板に溶接乃至接着する製造方法が提案されてお
り、この突起は接触部に向かって尖った突起を持つもの
となっている。特開平１１−２３７４０６号公報には、
集積回路装置上のはんだボール接続と電気的に接触する
ためのメッキしたテストプローブが開示されている。特
開平２−１７６５７０号公報には、先端部を電極に接触
させるプローブカードにおいて、先端部が電極を挿入す
る凹部を有しているプローブカードが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平１１−
１３３０６２号公報に開示されたプローブカードの接触
端子が三角錐や四角錐のような形状であると金メッキさ
れた銅配線の通電検査時に、金あるいは金と銅に傷がつ
き、電子製品の歩留まりを低下させる原因の一つとな
る。また、削られた金がプローブに付着してプローブ間
をショートさせる原因にもなっていた。特開平８−２２
０１４０号公報に記載されたプローブも先の尖った錘や
細線を切断したものも鋭い角があり、上記と同様の問題
を有している。さらに錘を転写する方法では、プローブ
製作工程で錘が脱落してプローブの歩留まりを低下させ
たり、通電検査時に錘が脱落したりする問題があった。
特開平１１−２３７４０６号公報や特開平２−１７６５
７０号公報に記載されたプローブは、はんだボールや突
起電極に対応した凹部を形成しているため、平行な配線
の検査に適さず、また、プローブに位置ずれが生じたと
きにプローブが追従できないという問題があった。本発
明の目的は、上記のような従来技術の欠点を改良し、高
集積化された電子部品の導通特性を効率的に検査できる
と共に、検査時に検査対象物である配線や端子を傷める
ことなく、プローブ製作時や通電検査時に突起が脱落す
ることなく、平行な配線の検査に適し、若干のプローブ
の位置ずれにも対応可能なプローブおよびその製造方法
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明におい
て、第１の発明の要旨は、基板の表面上に規則的に並列
配置された、複数の金属リードを有するプローブユニッ
トにおいて、金属リードの一端が前記表面から離されて
弾性接片とされ、弾性接片の厚みが全体にわたってほぼ
均一であり、金属リードの長手方向の縦断面における弾
性接片の断面形状が、円弧形状に湾曲していることを特
徴とするプローブユニットにある。また、第２の発明の
要旨は、基板の表面上に規則的に並列配置された複数の
金属リードを有するプローブユニットにおいて、金属リ
ードの一端が基板の端部から突出して弾性接片とされ、
弾性接片の厚みが全体にわたってほぼ均一であり、金属
リードの長手方向の縦断面における弾性接片の断面形状
が、円弧形状に湾曲していることを特徴とするプローブ
ユニットにある。

【０００６】第３の発明の要旨は、基板表面上に規則的
に並列配置された複数の金属リードを有するプローブユ
ニットにおいて、金属リードの一端が基板の端部から突
出して弾性接片とされ、弾性接片の先端に、弾性接片の
基板とは反対側の方向に突出した、球の一部を形成する
形状の突起が設けられていることを特徴とするプローブ
ユニットにある。第４の発明の要旨は、基板表面上に規
則的に並列配置された複数の金属リードを有するプロー
ブユニットにおいて、金属リードの一端が基板の端部か
ら突出して弾性接片とされ、弾性接片の先端近傍の基板
とは反対側の面に互いに同一の形状である複数の小突起
を有していることを特徴とするプローブユニットにあ
る。

【０００７】第５の発明の要旨は、基板表面上に規則的
に並列配置された複数の金属リードを有するプローブユ
ニットにおいて、金属リードの一端が基板の端部から突
出して弾性接片とされ、弾性接片先端部近傍の側部に
は、金属リードの長手方向に伸びる中心線に対して線対
称に、２つ突起が設けられ、これらの突起は弾性接片の
側部に進むにつれて高くなり、また、これらの突起は弾
性接片先端から基板側に進むにつれて、少なくとも途中
までは突起が高くなると共に突起裾部が互いに近接する
形状となっていることを特徴とするプローブユニットに
ある。

【０００８】第６の発明の要旨は、基板の一方の表面に
所定のパターンで、所定の形状の突起物を設け、次い
で、突起物を有する基板表面に、リードの先端が前記突
起物の上にあるようにリードを形成し、リード形成後に
突起物を除去することを特徴とするプローブユニットの
製造方法にある。第７の発明の要旨は、基板の表面に形
成した凹部を埋める犠牲層を形成し、次いで、この犠牲
層上に所定のパターンの突起物を設け、次いで、突起物
を有する基板表面に、リードを、その先端が犠牲層上の
突起物に至るように形成し、次いで、基板の裏面から上
記犠牲層に至る切り目を入れた後、犠牲層及び突起物を
エッチングして除去することを特徴とする、リードの先
端が基板の端部から突出してなるプローブユニットの製
造方法にある。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に図を用いて本発明を説明す
る。図１〜４は第１の発明のプローブユニットの断面模
式図である。図１に示すように、基板１の表面に金属リ
ード２が配設され、金属リードの一端が基板１の表面か
ら離れて弾性接片３となっている。基板１としては、ガ
ラス板、セラミック板、合成樹脂板、シリコン板、金属
板など、いずれも用いることができる。金属板など、導
電性の基板を用いる場合は、リードが設けられる面に絶
縁層を設ける。この金属リード２は、基板１の表面上に
多数規則的に配置されている。この配置は各金属リード
が互いに平行に配置されていてもよく、一定の角度をも
って規則的に配列されていてもよい。各金属リード２の
弾性接片３はいずれも金属リード２の長手方向において
同じ位置に、設けられ、同一の形状、同一の大きさとな
っていてもよく、規則的に配置された金属リードの一方
の端から他方の端にかけて、弾性接片の位置、形状、長
さが規則的に変化していてもよい。図１に見られるよう
に、弾性接片３の厚みは全体にわたってほぼ均一になっ
ており、金属リード２が基板１の表面から離れて弾性接
片３になった後は、スムーズな円弧を描いて、弾性接片
３の先端が、基板１から最も離れた断面形状になってい
る。この弾性接片３の先端の基板に平行な面の形状は長
方形の一部をなすような形状でもよいが、先端が例えば
半円状など丸くなっていてもよい。長方形の一部の形状
である場合は、その角が丸くなっていることが好まし
い。この金属リード２は、適当な硬度と弾性を有してい
ることが好ましく、例えば、Ｎｉ、またはＮｉ−Ｆｅ合
金やＮｉ−Ｗ合金、あるいは金属ガラスであることが好
ましい。金属リードの厚みは適度の強度、弾性を有する
ようにするため、１０〜８０μｍ程度であることが好ま
しい。

【００１０】上記のプローブユニットは、その弾性接片
３の先端近傍に突起６を有していてもよい。この突起の
形状は特に限定されるものではない。図２は上記の弾性
接片３の先端近傍の基板１とは反対側に突起６が設けら
れた例を示し、図３はその突起が金属リード２長手方向
での縦断面図において弾性接片３の円弧の曲率よりも小
さい曲率の円弧を有するもの、好ましくは半円状のもの
である例を示す。これらの突起は、金属リード２を構成
する金属と同じであっても異なっていてもよいが、異な
る場合は互いに親和性を示す金属を用いることとする。
この金属は適切な硬度を有するものとすることが好まし
い。あるいは、弾性接片３が基板と反対側に突起６を有
するように湾曲していて、さらにその頂部（最も基板か
ら離れた部分）がさらに小さい曲率半径で同様の方向に
凸部を形成するように湾曲していてもよい。その断面形
状模式図を図４に示す。上記の基板１の金属リード２に
接触している部分の一部に金属４が充填された貫通孔
（導通孔）５を設けて、金属リード２に流れる信号（電
流）を基板の裏面から取り出すようにすることができ
る。

【００１１】上記のような形状であると、弾性接片を検
査対象である電極に押し当てたとき、弾性接片３が基板
１から離れているため、弾性接片３が基板側に適切な弾
力で曲がり、電極に過大な力を掛けることがないため、
電極を傷めることが少ない。また、弾性接片３が円弧状
に湾曲しており、均一な厚みとなっているので、応力の
コントロールがし易い。また、複数並列に設けられた弾
性接片３がいずれも同一形状、同一の大きさであって、
金属リード２の長手方向において同じ位置に設けられて
いるので、例えば集積回路端部に並べられた多数の電極
に一斉にプローブの各弾性接片を押し当てることがで
き、所定の曲げ量で各弾性接片に均一な負荷がかかるの
で、一部の弾性接片のみが強く電極に押し当てられるよ
うなことがない。また、通常、検査時には、弾性接片は
測定対象側に向けられるので、上述のように基板１に金
属４が充填された貫通孔（導通孔５）を設けて、リード
２の信号を基板裏面から取り出せるようにすると、基板
表面側に配線取り出し用の電極や電極間の絶縁膜などを
設ける代わりに、これらを裏面に設けることができる。

【００１２】次に、本発明の第２の発明について説明す
る。図５は基板１の表面上に規則的に並列配置された複
数の金属リード２を有するプローブユニットの一例を示
す模式図（ａ）と、そのＡ−Ａ’断面模式図（ｂ）であ
る。図５に示すように、金属リード２の一端が基板１の
端部から突出し、金属リード２の長手方向の縦断面にお
ける金属リード２の突出部分（弾性接片）３の先端部の
断面形状が、円弧形状に湾曲した形状であってもよい。
また、図６（ａ）に示すように基板１の端部から突出し
た金属リード２の一端（弾性接片）３の中央部が、基板
１の延長面と反対側に湾曲した形状であってもよい。上
記のプローブユニットにおいて、弾性接片３とは反対側
のリード２の端部の上に例えば金や、金と白金の積層体
からなるパッドメッキ７を設けてもよい。パッドメッキ
７の厚みは４〜５μｍ程度であることが好ましい。この
パッドメッキ近傍の、リード２が基板１に密着している
部分を保護膜で覆って、リード２の基板１への密着力強
化（リードの剥がれ防止）、リード間の絶縁をはかって
もよい。これらの弾性接片は先に述べた第１の発明のプ
ローブユニットの弾性接片の有する特徴を有しており、
さらに、これらのように、弾性接片が基板の端部から突
出していると、弾性接片を検査対象である集積回路等の
電極に押しつけやすくなる。図６（ｂ）はこのようなプ
ローブユニットの使用状態を示す図であり、プローブユ
ニットの各金属リードにつながるコネクターが取り付け
られ、弾性接片を測定対象に押し付けて測定する。この
発明により得られるプローブユニットを、図６（ｂ）に
示すように、そのプローブの長手方向が測定対象の集積
回路の基板に垂直になるようにして、プローブユニット
を集積回路の電極に押し付ける検査方法に適用した場
合、プローブに弾性を付与することができる。また、上
述のようなパッドメッキを設けると、プローブと外部配
線とを接続するときの、電気抵抗の低減、はんだメッキ
あるいは異方導電性フィルム接着にあたっての信頼性を
向上することができる。

【００１３】次に、本発明の第３の発明につき説明す
る。図７は、本発明の１実施例を示す図（ａ）及び、そ
のＢ−Ｂ’断面図（ｂ）であり、図８は他の実施例を示
す図（ａ）及び、そのＣ−Ｃ’断面図（ｂ）である。こ
のプローブユニットも弾性接片３が基板１の端部から突
出しているが、このプローブでは弾性接片３の先端にド
ーム状突起（球の一部を構成するような突起）６が設け
られている。図７の場合は球の直径がリード２の幅と同
じ場合の例であり、図８の場合は球をリード上面を含む
平面で切ったときにできる円の直径２Ｒがリード２の幅
Ｗより大きい場合の例である。図７で弾性接片３の突起
６の形状は図８において、２ｒは窪みの球がリード２の
下面（基板表面）を含む平面で切ったときにできる円の
直径を示す。すなわち、弾性接片の上面の突起は直径が
２Ｒである円を含む球の表面に沿った形状であり、弾性
接片の下面の窪みは直径が２ｒの円を含む球の表面に沿
った形状となっている。２ＲとＷの関係は２Ｒ＞Ｗであ
ることが好ましく、２ｒとＷの関係も２ｒ＞Ｗであるこ
とが好ましい。Ｗが例えば２５μｍの場合、例えば２Ｒ
として６０μｍ、２ｒとして４０μｍである例を例示で
きる。図７、図８においてはドーム状突起６の裏側は窪
みが設けられ、先端部がドーム上に湾曲した形状になっ
ているが、この窪みはなくてもよい。

【００１４】上記のような形状のプローブユニットは、
ドーム状突起６を検査対象の電極に押し当てることによ
り検査が行われるが、ドーム状となっているので、検査
にあたって、電極を傷つけることがない。すなわち、弾
性接片自体がエッジを有するものであったり、弾性接片
に設けられた突起や湾曲部がエッジを有するものである
場合、検査にあたって、弾性接片を押しつけたとき、弾
性接片がエッジでない平面部や湾曲部で電極に接触すれ
ば、電極に傷がつくことはないが、プローブや電極の若
干の位置ずれによって、エッジ部が電極に押しつけられ
た場合、電極の金メッキ部分や銅配線部分に傷を付けや
すい。これに対し、上記のようにドーム状突起を有する
プローブ先端の場合は、検査対象の集積回路基板に凹凸
があったり、傾いていたり、プローブと電極とがずれた
りして、プローブを電極に押しつけたときに、プローブ
のドーム状突起のどこが電極にあたってもエッジがない
ので、金メッキや、銅配線部分を傷つけることはない。
特に２Ｒ、２ｒ、Ｗの関係が上記のようであると、金メ
ッキされた銅配線に検査で傷を付けることがなく、しか
もコンタクト面積を確保でき、コンタクト抵抗を低減で
きる。

【００１５】次に、本発明の第４の発明につき説明す
る。図９〜図１３は弾性接片３の先端部に、互いに同一
の形状である複数の小突起８が設けられた例である。図
９〜図１１では小突起８が球の一部をなす形状、すなわ
ちドーム状の突起であり、図１２、図１３は小突起８が
円筒を軸に平行に切断したときに得られる切片で、切断
面が弾性ビーム表面に接触している形状、すなわち、蒲
鉾状の突起である例である。これらは、いずれも弾性接
片３の先端の基板１またはその延長に平行な面の形状は
先端が半円形になっている例を示しているが、本発明が
この形状に限定されるものではない。図９ではドーム状
の小突起がリード幅方向の中央部と両端近傍の３列に配
列されている例を示し、図１０は両端近傍の２列に配列
されている例であり、図１１は、ドーム状突起８が弾性
接片３の先端中央と、先端近傍であって両端近傍の計３
ヶ所に配置されている例である。図１２は蒲鉾型の突起
８が弾性接片３の先端部において、リード２の幅方向中
央と両側部近傍に設けられている例であり、図１３
（ａ）は両側部に設けられている例である。図１２及び
図１３（ａ）では、この蒲鉾状突起８はその長手方向が
金属リード２の長手方向に平行に配置されている。図１
３（ｂ）は蒲鉾状突起の長手方向がリードの長手方向に
直交するように複数並べられている例である。

【００１６】検査対象の電極は、通常、上面が平らで、
側面は、基板に近づくにつれて幅が広がった、台形断面
形状をしている。このような形状の電極にプローブの弾
性接片に設けられた突起を押し当てて検査を行う場合、
各弾性接片に大きな突起が１つだけ設けられている場
合、プローブと電極の位置が少々ずれても、突起先端が
電極上部の平らな面にあたっている限りは問題ないが、
平らな面からはずれると、プローブが電極の側面を滑り
落ちる場合がある。これに対し、上述のように、弾性接
片３の先端部に複数の小突起８が複数個設けられている
と、検査にあたって、プローブ先端が、リード長手方向
に直角方向にずれて電極に接触した場合、接触する電極
側に設けられている小突起が電極の上部の平らな部分に
乗って、このため、プローブが滑り落ちるのを防止する
効果がある。小突起８が、蒲鉾状であって、図１２や図
１３（ａ）のようにその長手方向がリードの長手方向に
平行な場合、図１３（ｂ）のように蒲鉾状突起の長手方
向がリードの幅方向に直交するように複数個配置されて
いる場合や、図９、１０のようにドーム状小突起がリー
ド長手方向に複数設けられている場合は、プローブと電
極の接触にあたって、リード長手方向にずれた場合も良
好な接触を行うことができる。

【００１７】次に、本発明の第５の発明につき説明す
る。図１４、図１５は本発明の１実施例を示す平面図
（ａ）及び、側面図（ｂ）である。いずれも、基板１の
端部から突出した弾性接片３の先端近傍両側面に突起６
が設けられている。この突起６は点線で示す仮想の円を
ベースとして盛り上がる球の一部となる形状の突起（ド
ーム状突起）の一部となる形状となっている。従って、
これらの突起６は弾性接片３の側部に進むにつれて高く
なり、弾性接片３の先端中央から弾性接片上を進むにつ
れて、少なくとも途中までは、突起６が徐々に高くなる
と共にこれらの突起裾部が互いに近接する形状となって
いる。図１４（ａ）においては、弾性接片３の先端は円
形形状となっている。図１５（ａ）においては、弾性接
片３の先端は、２つの突起６の裾が最先端となり、突起
６が互いに最も接近する位置までは突起６の裾に沿った
形状で先端が後退し、最も接近した位置からは、さらに
Ｕ字状の窪みを形成するように後退している。 図１５
のような先端形状である場合は、２つの突起間の距離は
比較的狭くなっていることが好ましい。図１４（ｂ）、
図１５（ｂ）では、弾性接片３先端部の突起部の下面に
おいては、突起６に対応した窪みが設けられて例が示さ
れているが、この窪みはなくてもよい。

【００１８】このような形状であると、通常は、台形断
面形状の電極の頂部平坦部の幅が弾性接片先端部の突起
間の距離より小さい場合は、突起間の平坦部（谷部平
面）と電極頂部の平坦部が接触する。ここで、プローブ
先端が横方向にずれたときは、電極頂部の端が突起の壁
にあたる。さらにプローブを電極に押し当てると、プロ
ーブを横に押す力が働き、プローブ先端がずれて、正常
な場合と同様に、電極頂部平坦部と、プローブの谷部平
面が接触する。従って位置ずれを自動的に修正すること
になる。台形断面形状の電極の頂部平坦部の幅が弾性接
片先端部の突起間の距離より大きい場合は、正常な接触
においては、２つの突起の側面が電極頂部の両端にあた
って、安定した状態で接触する。プローブ先端が横方向
にずれたときは、電極頂部の一方の端が一方の突起の壁
にあたる。さらにプローブを電極に押し当てると、プロ
ーブを横に押す力が働き、プローブ先端がずれて、正常
な場合と同様に、両方の突起の側面が電極頂部の両端に
あたって、安定した状態になる。従って、この場合も位
置ずれを自動的に修正することになる。

【００１９】上記に記載したいずれの発明のリードも、
その素材、厚みは第１の発明で説明した素材、厚みとす
ることができる。並列に配置されたリードの幅、間隔、
弾性接片の長さは、検査対象の集積回路等の電極配置に
あわせて適宜選択できる。また、基板等もいずれの基板
も採用することができる。上記いずれのプローブユニッ
トにも、リードの弾性接片と反対側のリード表面、ある
いはそこから基板裏面につながる導通孔に配線接続が行
われるが、この配線接続は通常プローブユニットに用い
られている配線接続を採用すればよい。なお本発明にお
ける各発明とも、第１の発明と共通する構成に起因する
効果を共有していることはいうまでもない。本発明のプ
ローブユニットの１実施例の平面図を図２０に、その使
用状態を示す斜視図を図２１に示す。図２０において、
１８は配線を示し、図２１において、１７は測定対象を
示す。

【００２０】次に、本発明の第６の発明につき説明す
る。この発明は第１の発明のプローブユニットを製造す
る方法に関する。基板の所定の位置にレジストや、ＰＳ
Ｇ、ＢＳＧ、ＢＰＳなどの低融点ガラス、Ｐｂ、Ｓｎ、
Ｉｎ等の低融点金属を用いて突起物９を設ける。ここで
用いる基板としては通常基板として用いられるものはど
のようなものも用いることができ、導電性の基板を用い
る場合は、表面に絶縁層を設けたものを用いる。基板１
の上に設けるリード２の長手方向でのこの突起物９の断
面形状は、上面がなめらかな円弧状の形状とする。ま
た、この突起物９はリードの直角方向においては同一の
形状で延在した、いわば蒲鉾状の突起物とするのが好ま
しい。この形状は、例えばレジストを用いた場合、所定
の厚みにレジストを所定のパターンで塗布し、これを加
熱してレジストを軟化させて角の部分を流動させて上記
のような形状にすることができる。レジストの代わり
に、低融点ガラスや低融点金属を用いた場合も同様に加
熱して軟化させることにより、上記の形状とすることが
できる。レジストを用いた場合は、ベークしてレジスト
を硬化させる。

【００２１】次いで、突起物を設けた基板の全面にメッ
キ下地層（以下、プローブメッキ下地層という）を形成
する。プローブメッキ下地層の基板への密着性を向上さ
せるために、下地層形成前にイオンガンなどで、例えば
１０オングストローム程度基板をエッチングしてもよ
い。次いで、作製しようとするプローブのリードにあた
る部分だけメッキ下地層が露出するようにして、それ以
外の部分をレジストで被覆する。この時プローブのリー
ドにあたる部分の先端が上記突起物９の上にあるように
する。こうすると、得られるプローブのリード２の先端
が湾曲して基板１から離れた形状となる。こうして形成
したプローブメッキ下地層露出部分の表面に、例えば硫
酸をベースとしたメッキ液を用いて電気メッキをするこ
とにより、メッキ成長させて、リードを形成する。リー
ドが形成された部分以外のメッキ下地層と突起物をミリ
ングにより除去して、先端が基板から離れて弾性接片と
なったリードが基板上に並列配置された基板が得られ
る。なお、上記の方法の代わりに、突起物を設けた基板
上へのプローブメッキ下地層形成時にレジスト等を用い
て、作成しようとするプローブの位置のみにプローブメ
ッキ下地層を形成してもよい。この時もプローブの位置
にあたるメッキ下地層の先端が上記突起物９の上にある
ようにする。このプローブメッキ下地層の形成は、基板
全面にプローブの下地層となる金属膜を形成し、レジス
トを用いて、フォトエッチングプロセスでパターニング
を行う方法や、基板上に導電性ペーストを印刷する方法
など、既知のパターン製造法を適用できる。

【００２２】弾性接片３の先端部に突起６を設ける場合
は、リード形成後、露出しているプローブメッキ下地層
をミリングで除去した後、この弾性接片３の突起を設け
たい位置を除いてレジスト１０による遮蔽膜を設け、金
属を電気メッキあるいはスパッタすることにより、突起
６が形成される。スパッタをした場合のその状況を図１
６に示す。金属を例えば５μｍ程度スパッタすると、目
的とする弾性接片３の所定の位置に突起６が形成され、
レジスト１０の上にも金属１１がスパッタされる。この
金属としてはリードを形成する金属と同一でもよく、適
切な硬度を有する異なる金属でもよい。次いで、レジス
トを例えば加温したＮ−メチル−２−ピロリドンなどで
除去する。レジストの除去にあたっては、超音波層を用
いると、より容易に除去できる。レジストは、プラズマ
アッシング装置で除去してもよい。上記の突起物がレジ
ストであればこの処理で突起物も除去でき、突起物が低
融点ガラスや低融点金属の場合は、ミリングで除去する
と、先端が湾曲し、さらに先端近傍に突起を有するリー
ドが得られる。

【００２３】上記の基板の金属リードに接触している部
分の一部に導通孔を設けて、金属リードに流れる信号
（電流）を基板の裏面から取り出すようにする場合は、
突起物を基板表面に形成する前に、所定の位置に複数の
貫通孔を設ける。基板がセラミック板であれば、未焼成
板に穴あけ機で貫通孔を設けてもよく、焼成済みの板に
ＣＯ₂レーザー加工、サンドブラストなどにより貫通孔
を設けてもよい。シリコン基板の場合は反応性イオンエ
ッチングで貫通孔を設けた後基板に酸化被膜を形成して
もよい。基板が金属の場合は、切削加工で穴あけ後、表
面に絶縁皮膜を形成させてもよい。化学切削性感光性ガ
ラス基板の場合は、貫通孔を設ける部分のみに紫外線を
照射して熱処理後、希フッ酸でエッチングすることによ
り貫通孔を形成してもよい。次に、貫通孔内全体に金属
層を形成する。この金属層の形成は、銅ペーストなど、
金属のペーストを貫通孔内に充填する。金属ペーストに
は溶剤が含まれており、貫通孔内に充填した金属ペース
トを加熱すると、この溶剤が揮発して、金属層が形成さ
れる。金属層の形成にあたって収縮が生じるので、これ
を見越して、過剰の金属ペーストを貫通孔から盛り上が
るように充填する。この貫通孔内に金属ペーストが充填
された基板を加熱して、金属ペースト層を金属層とし、
次いで、オーバーフローした金属を研磨により除去し
て、金属層が貫通孔内全体に充填され、貫通孔以外の部
分には存在しないようにする。

【００２４】導通孔を設けた場合、導通孔の裏面側にあ
たる部分に、例えば金や、金と白金の積層体からなるパ
ッドメッキを設けてもよい。この場合、パッドメッキを
設ける部分以外をレジストで覆い、金あるいは金と白金
を電解メッキで４〜５μｍ程度成膜することによりパッ
ドメッキを形成することができる。貫通孔を設けない場
合は、リードの弾性接片とは反対側の端の表面に上記と
同様にしてパッドメッキを設けてもよい。また、リード
の基板との密着性を高めるためにリードが基板に密着し
ている部分を保護膜で覆う場合は、パッドメッキ以外の
このリードの部分に、感光性ポリイミドや紫外線硬化型
接着剤、カルド型絶縁膜、フォトレジストなどを塗布、
硬化すればよい。

【００２５】次に、本発明の第７の発明につき説明す
る。この発明は、本発明の第２〜第５の発明のプローブ
ユニットの製造に適している。図１７ないし図２１は、
この製造方法の１実施例を示す模式図である。本発明の
第７の発明においては、基板１の一方の面に凹部１２を
設ける。ここで用いる基板としては第６の発明と同様、
通常、基板として用いられるものはどのようなものも用
いることができ、導電性の基板の場合は、表面に絶縁層
を設けたものを用いる。この凹部１２は、基板の一方の
辺に平行に真っ直ぐに設けることが好ましい。この凹部
１２は、所定の深さと幅を有し、基板の一方の端から他
方の端まで貫通しているようにする。この貫通は、凹部
を彫りこんだときに貫通させてもよく、少なくともプロ
ーブユニットが形成される幅より広い範囲にわたって凹
部を形成し、その後の本発明の製造方法の適当な過程
で、凹部のない部分をプローブユニットのリードあるい
はリードに相当する位置に平行に切り落とすことによっ
て、基板の一方の端から他方の端まで貫通した凹部とし
てもよい。凹部１２の深さは０．０５〜０．３ｍｍ、幅
は０．２〜５ｍｍであることが好ましい。次に、この凹
部を犠牲層で充填する。この犠牲層は金属を用いて形成
してもよく、エポキシやウレタンなどの樹脂、あるいは
例えば無機塩類などのような無機物を用いて形成しても
よい。無機塩類の具体例としては例えば炭酸カルシウム
などを挙げることができる。犠牲層１４の厚みは基板１
に形成した凹部１２の深さより厚くする必要があり、用
いた基板の厚み、形成した凹部の深さにもよるが、０．
０５〜０．４ｍｍ程度であることが好ましい。

【００２６】以下に、犠牲層の形成に金属を用いた場合
を例にとり説明する。次に、図１７に示すように、凹部
１２を設けた側の全面にメッキ下地層（以下、凹部メッ
キ下地層という）１３を例えばスパッタリングなどによ
り形成し、その上に犠牲層１４を形成する。ここでメッ
キする金属は、プローブを形成する金属とは異なった種
類のもの、例えば銅などを用いる。メッキする金属とし
て銅を用いた場合は、例えば、密着層としてクロムをス
パッタし、その上に銅をスパッタしてもよい。本発明に
おいてはこのような場合は密着層とその上のスパッタ層
を併せてメッキ下地層という。また、メッキ下地層を設
けずに、直接無電解メッキにより金属からなる犠牲層層
を設けることもできる。犠牲層を金属で形成する場合
は、凹部１２の端部における断面形状はスムーズな円弧
状となっていることが好ましい。弧の部分のＲは凹部の
深さより大きいものであることが好ましい。凹部が底面
と側面からなる角形状であると、凹部を有する面にメッ
キを行って凹部全体を犠牲層１４で埋めたときに、底面
と側面からのメッキ成長の過程で、犠牲層内に空洞がで
きることがあるが、上記のような形状であれば、凹部１
２の犠牲層１４に空洞ができなくなる。

【００２７】次いで、このメッキした面を研磨して、図
１８（ａ）、（ｂ）に示すように犠牲層１４が先に形成
した凹部１２のみに残り、それ以外の部分は基板１が露
出しているようにする。研磨面は、犠牲層１４の部分を
含めて全面が平坦になっていることが好ましい。基板が
導電性のものからなる場合は、基板の凹部を形成する面
に絶縁層を形成した後、上述のようにして凹部を形成
し、基板全面に凹部メッキ下地層、次いで犠牲層を形成
して、表面を研磨したときに、凹部の部分以外の全面に
絶縁層が露出しており、凹部内にのみ犠牲層が残るよう
にすればよい。

【００２８】犠牲層として、エポキシ樹脂やウレタン樹
脂を用いる場合は、基板としてガラスやセラミック、金
属などからなるものを用い、後の工程で、犠牲層を選択
的に除去できるようにする。この場合は凹部壁の形状に
制限はなく、凹部に底面と側面からなる角形状があって
もよい。この場合も凹部に樹脂を盛り上がるように充填
し、硬化させた後、研磨して、基板表面全体が平坦とな
り、かつ、凹部にのみ樹脂が存在し、それ以外の部分は
基板が露出するようにする。例えばエポキシ樹脂を用い
た場合は、１５０℃の熱処理で硬化させることができ
る。樹脂を用いて犠牲層を形成させる場合は、メッキで
犠牲層を形成させる場合に比べて大幅に時間を短縮でき
る。犠牲層として炭酸カルシウムなどの無機塩類を用い
る場合も粉体を凹部に空洞や窪みができないように充
填、プレスし、表面を研磨することにより、凹部にのみ
無機物からなる犠牲層が存在するようにする。

【００２９】こうして形成した犠牲層１４の上に図１９
に示すように、突起物９を設ける。基板上に設けるリー
ドの長手方向でのこの突起物９の断面形状は、第６の発
明と同様、上面がなめらかな円弧状の形状とする。ま
た、この突起物はリードの直角方向においては同一の形
状で延在した、いわば蒲鉾状の突起物であってもよく、
リードの先端部の位置にあわせて設けた球の一部を形成
する形状、（ドーム状）であってもよい。このドーム状
突起物の中心は各リード先端部の幅方向中央にあっても
よく、この中心がリード部分からはずれて、ここに形成
されるリードの側部が持ち上がるような形状となる位置
に設けてもよい。なお、図１９は後の工程である、基板
１の裏面から犠牲層１４に達する切れ目を入れた状態の
図である。

【００３０】次いで、研磨面に、好ましくは凹部１２に
垂直方向に、作製しようとするプローブのリードと同じ
位置にプローブメッキ下地層を形成する。この時プロー
ブのリードの先端にあたるプローブメッキ下地層の先端
が犠牲層１４上に設けられた突起物９の上、あるいは突
起物９を越えて再び犠牲層１４に達した位置にあるよう
にし、かつ、残りの部分が凹部で分けられた基板の一方
の側にのみ存在するようにプローブメッキ下地層を形成
する。作成しようとするプローブのリードが一定の間隔
（ピッチ）で並列配置されている場合は、そのピッチと
同じピッチでメッキ下地層を互いに並列配置させればよ
い。このプローブメッキ下地層の形成は、基板全面にプ
ローブの下地層となる金属膜を形成し、レジストを用い
て、フォトエッチングプロセスでパターニングを行う方
法や、基板上に導電性ペーストを印刷する方法など、既
知のパターン製造法を適用できる。

【００３１】こうして形成した並列配置したプローブメ
ッキ下地層表面に、例えば硫酸をベースとしたメッキ液
を用いて電気メッキをすることにより、メッキ成長させ
て、リード２を形成する。このメッキ成長させた金属リ
ードの厚みは１０〜８０μｍ程度であることが好まし
い。上記のようなプローブユニットのリードの形状に合
わせたプローブメッキ下地層形成の代わりに、突起物を
有する基板全面にプローブメッキ下地層を形成し、次い
で、作製しようとするプローブのリードにあたる部分だ
けメッキ下地層が露出するようにして、それ以外の部分
をレジストで被覆して、電気メッキによりこの露出部分
にメッキ成長させてリードを形成してもよい。リード２
が形成された部分以外のプローブメッキ下地層とレジス
トをミリングにより除去して凹部１２に金属層１４が充
填された基板１の上に並列配置して形成されたリード２
を有する基板１が得られる。この状態の模式図を図１９
（ａ）に示す。ここで用いるメッキ金属としては例えば
ニッケルやＮｉ−Ｗ、Ｎｉ−Ｆｅ等のニッケル合金、金
属ガラスを用いることで、プローブのリードが適当な硬
さと弾性を有するようにする。

【００３２】次いで、図１９（ｂ）に示すように、リー
ド２が存在する幅全面にわたって、犠牲層１４にあたる
部分でＤ−Ｄ’断面に平行に、研磨面の裏面側から、基
板１を通過して犠牲層１４の一部にまで達するが、凹部
内犠牲層１４全ては切断しない程度で切り目１５を入れ
る。この切り目１５により基板は２つに分かれている
が、凹部内の犠牲層１４、およびリード２が両方の基板
に付いているので互いに切り離せない状態にある。次い
で、凹部内の犠牲層１４と凹部メッキ下地層１３をエッ
チングで除去すると、基板が２つに分かれ、図５
（ａ）、（ｂ）に示すような、リード２の先端が基板か
ら突出して湾曲した弾性接片３となり、その他の部分は
基板に強固に結合した、所定の間隔で並列配置されたリ
ード群からなるプローブユニットが得られる。なお、リ
ードが基板に密着している部分にメッキパッドや保護膜
を設ける場合は、第６の発明で述べたと同様にすればよ
い。

【００３３】また、突起物９として、各リードの先端に
あたる位置にドーム状の突起物９を設けて、上記と同様
に行うと、図７に示すような突起を有するプローブユニ
ットを得ることができる。また、ドーム状の突起物を、
ドームの中心がリード部分からはずれて、ドームの一部
にかかって形成されるリードの側部が持ち上がるような
形状となる位置に設けると、図１４や図１５に示すよう
な形状のプローブユニットが得られる。上述のような製
造方法によれば、切り目がプローブのリード２に達する
ことなく、また、リード２と基板１を引き剥がすなどの
物理的な力をかけていないので、リードを傷めることな
く、隣接するリード間が微小間隔となって配列したプロ
ーブであっても、パターニングとメッキ成長により、き
ちんと配列したプローブが得られる。また、電極をプロ
ーブで押圧する際も湾曲した部分で押圧するのでエッジ
がなく、電極に傷を付けることがない。

【００３４】

【発明の効果】本発明のプローブユニットは、上記のよ
うな形状であるので、弾性接片を検査対象である電極に
押し当てたとき、弾性接片が基板から離れているため、
弾性接片が基板側に適切な弾力で曲がり、電極に過大な
力を掛けることがないため、電極を傷めることが少な
い。また、弾性接片が円弧状に湾曲しており、均一な厚
みとなっているので、弾性接片の応力コントロールがし
易い。また、複数並列に設けられた弾性接片がいずれも
同一形状、同一の大きさであって、金属リードの長手方
向において同じ位置に設けられているので、例えば集積
回路端部に並べられた多数の電極に一斉にプローブの各
弾性接片を押し当てることができ、平行な配線の検査に
適している。所定の曲げ量で格段性接片に均一な負荷が
かかるので、一部の弾性接片のみが強く電極に押し当て
られるようなことがない。

【００３５】また、本発明のプローブユニットが弾性接
片先端近傍に突起が設けられている場合は、突起が弾性
接片と一体化して形成されているので、突起だけが脱落
することがない。さらに、弾性接片先端にドーム状突起
を有する場合は、検査対象の集積回路基板に凹凸があっ
たり、傾いていたり、プローブと電極とがずれたりし
て、プローブを電極に押しつけたときに、プローブのド
ーム状突起のどこが電極にあたっても弾性接片にエッジ
がないので、金メッキや、銅配線部分を傷つけることは
ない。本発明の第５の発明の形状のプローブユニットの
場合及びドーム状や蒲鉾状の小突起が弾性接片の両側部
に設けられている場合は、電極と弾性接片の接触が、横
方向にずれても自動的に正常な位置に位置修正できると
いう特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 基板上に配設されたリードの一端が基板から
離れ湾曲した弾性接片となっている例を示す模式図であ
る。

【図２】 図１の弾性接片の先端近傍に突起が設けられ
た例を示す模式図である。

【図３】 弾性接片の先端近傍に断面が半円状の突起が
設けられた例を示す模式図である。

【図４】 第１の発明の他の実施例を示す図である。

【図５】 （ａ）は基板の端部から突出した弾性接片の
先端部が湾曲した形状である例を示す模式図であり、
（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図である。る。

【図６】 基板の端部から突出した弾性接片の中間部が
湾曲した例を示す模式断面図である。

【図７】 （ａ）は先端にドーム状突起を有する弾性接
片を示す模式図であり、（ｂ）はそのＢ−Ｂ’断面図で
ある。

【図８】 （ａ）は先端にドーム状突起を有する弾性接
片を示す他の実施例の模式図であり、（ｂ）はそのＣ−
Ｃ’断面図である。

【図９】 弾性接片の表面に複数の小突起を有する１実
施例を示す斜視模式図である。

【図１０】 弾性接片の表面に複数の小突起を有する他
の実施例を示す斜視模式図である。

【図１１】 弾性接片の表面に複数の小突起を有する他
の実施例を示す斜視模式図である。

【図１２】 弾性接片の表面に複数の小突起を有する他
の実施例を示す斜視模式図である。

【図１３】 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、弾性接片の
表面に複数の小突起を有する他の実施例を示す斜視模式
図である。

【図１４】 弾性接片先端の両側部に突起を設けた１実
施例を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。

【図１５】 弾性接片先端の両側部に突起を設けた他の
実施例を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。

【図１６】 弾性接片先端近傍に突起を設ける方法を示
す図である。

【図１７】 凹部を有する側の表面全体に犠牲層を形成
した基板の断面図である。

【図１８】 表面に形成した凹部を埋める犠牲層を形成
した基板を示す図とその断面図である。

【図１９】 凹部内にのみ犠牲層を有する基板の上に所
定のパターンで突起物を設け、その上にプローブを形成
した平面模式図（ａ）、および、その基板の裏面に切り
込みを入れた、上面模式図のＦ−Ｆ’断面図（ｂ）であ
る。

【図２０】 本発明のプローブユニットの１実施例を示
す平面図である。

【図２１】 本発明のプローブユニットの１実施例の使
用状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１：基板、 ２：リード、 ３：弾性接片、 ４：金
属、 ５：導通孔、６：突起、 ７：パッドメッキ、
８：小突起、 ９：突起物、１０：レジスト、 １１：
金属、 １２：凹部、 １３：凹部メッキ下地層、１
４：犠牲層、 １５：切り目 １６：コネクタ、 １７：測定対象、 １８：配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉浦 正浩 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内 (72)発明者 寺田 佳樹 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） 2G011 AA15 AA21 AB06 AB08 AC06 AC14 AE01 AE03 4M106 AA01 AA02 BA01 CA70 DD04 DD06 DD10 DD13

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面上に規則的に並列配置された
   複数の金属リードを有するプローブユニットにおいて、 金属リードの一端が前記表面から離されて弾性接片とさ
   れ、 弾性接片の厚みが全体にわたってほぼ均一であり、 金属リードの長手方向の縦断面における弾性接片の断面
   形状が、円弧形状に湾曲していることを特徴とするプロ
   ーブユニット。
2. 【請求項２】 弾性接片の先端近傍あるいは弾性接片の
   基板から最も離れた位置の、基板とは反対側の面にさら
   に突起が設けら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。
3. 【請求項３】 弾性接片の先端近傍に設けられた突起の
   金属リードの長手方向における縦断面の形状が円弧であ
   ることを特徴とする請求項２記載のプローブユニット。
4. 【請求項４】 基板の、リードに接触した位置に金属層
   で充填された貫通孔が設けられていることを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれかに記載のプローブユニット。
5. 【請求項５】 基板の表面上に規則的に並列配置された
   複数の金属リードを有するプローブユニットにおいて、 金属リードの一端が基板の端部から突出して弾性接片と
   され、 弾性接片の厚みが全体にわたってほぼ均一であり、 金属リードの長手方向の縦断面における弾性接片の断面
   形状が、円弧形状に湾曲していることを特徴とするプロ
   ーブユニット。
6. 【請求項６】 基板の表面上に規則的に並列配置された
   複数の金属リードを有するプローブユニットにおいて、 金属リードの一端が基板の端部から突出して弾性接片と
   され、 弾性接片の先端に、弾性接片の基板とは反対側の方向に
   突出した、球の一部を形成する形状の突起が設けられて
   いることを特徴とするプローブユニット。
7. 【請求項７】 基板の表面上に規則的に並列配置された
   複数の金属リードを有するプローブユニットにおいて、 金属リードの一端が基板の端部から突出して弾性接片と
   され、 弾性接片の先端近傍の基板とは反対側の面に、互いに同
   一の形状である複数の小突起を有していることを特徴と
   するプローブユニット。
8. 【請求項８】 小突起が球の一部を形成する形状の突起
   であることを特徴とする請求項７に記載のプローブユニ
   ット。
9. 【請求項９】 小突起が円筒の一部を形成する形状の突
   起であることを特徴とする請求項７記載のプローブユニ
   ット。
10. 【請求項１０】 基板の表面上に規則的に並列配置され
    た複数の金属リードを有するプローブユニットにおい
    て、 金属リードの一端が基板の端部から突出して弾性接片と
    され、 弾性接片先端部近傍の側部には、金属リードの長手方向
    に伸びる中心線に対して線対称に、２つ突起が設けら
    れ、 これらの突起は弾性接片の側部に進むにつれて高くな
    り、 また、これらの突起は弾性接片先端から基板側に進むに
    つれて、少なくとも途中までは突起が高くなると共に突
    起裾部が互いに近接する形状となっていることを特徴と
    するプローブユニット。
11. 【請求項１１】 弾性接片の先端の基板に平行な面の形
    状が前記２つの突起が最も近接する位置までは前記突起
    の裾に沿った形状であり、前記突起の間の部分はＵ字状
    にくぼんだ先端形状になっていることを特徴とする請求
    項１０記載のプローブユニット。
12. 【請求項１２】 基板の一方の表面に所定のパターン
    で、所定の形状の突起物を設け、次いで、突起物を有す
    る基板表面に、リードの先端が前記突起物の上にあるよ
    うにリードを形成し、リード形成後に突起物を除去する
    ことを特徴とするプローブユニットの製造方法。
13. 【請求項１３】基板の表面に形成した凹部を埋める犠牲
    層を形成し、 次いで、この犠牲層上に所定のパターンの突起物を設
    け、 次いで、突起物を有する基板表面に、リードを、その先
    端が犠牲層上の突起物に至るように形成し、 次いで、基板の裏面から上記犠牲層に至る切り目を入れ
    た後、犠牲層及び突起物をエッチングして除去すること
    を特徴とする、リードの先端が基板の端部から突出して
    なるプローブユニットの製造方法。