JP4520689B2 - コンタクトプローブ、プローブ装置及びコンタクトプローブの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップやＬＣＤ（液晶表示体）などの電子部品（測定対象物）の微細な電極端子にコンタクトピンを接触させることによって、電子部品の電気的な回路試験を行うために用いられるコンタクトプローブ及びプローブ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このようなプローブ装置としては、プリント配線基板の基板側電極に接続される複数のパターン配線がフィルムの表面に被着され、かつ、フィルム先端部から突出するパターン配線の先端がコンタクトピンとされるコンタクトプローブを備えていて、これらコンタクトピンが斜め下方側に傾斜するように配設されて、測定対象物の各電極端子（パッド）に対して斜めに接触させられるようなものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、測定対象物の各電極端子の配置としては、測定対象物の周辺にのみ電極端子が形成された周辺配置タイプ、測定対象物の周辺に電極端子が千鳥状に形成された千鳥状配置タイプ、測定対象物の全面に電極端子が格子状に形成された面配置タイプなどがあるが、これらのうち、千鳥状配置タイプや面配置タイプの電極端子を有する測定対象物には、上記のような斜め下方側に向けてコンタクトピンを配設するタイプのコンタクトプローブを備えたプローブ装置で対応することが困難であった。
また、測定対象物とされる半導体チップやＬＣＤ等の高集積化及び小型化によって、これらに形成された各電極端子同士の間隔が狭ピッチ化されるのにともない、コンタクトプローブにおけるコンタクトピン同士の間隔も狭ピッチ化されてきているため、このような各電極端子に対して斜めにコンタクトピンを接触させるタイプのコンタクトプローブでは、そのコンタクトピンが各電極端子の周辺に形成された保護膜等に干渉してしまうおそれもあった。
【０００４】
そのため、最近では、コンタクトピンを電極端子に対して斜めに接触させるのではなく、コンタクトピンを電極端子に対して垂直に接触させるように配設したコンタクトプローブを備えたプローブ装置が主流になってきているが、このような垂直タイプのコンタクトプローブを備えたプローブ装置では、パターン配線とプリント配線基板との接続性に関して問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、プリント配線基板へのパターン配線の接続性を損ねることなく、測定対象物の電極端子へのコンタクトピンのコンタクトを確実に行うことができるコンタクトプローブ、プローブ装置及びコンタクトプローブの製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明によ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に被着された配線回路ユニットと、複数のコンタクトピンが絶縁層内に配列されて支持されるとともに、これらコンタクトピンの先端及び基端が前記絶縁層の両面のそれぞれに露出させられたコンタクトピンユニットとから構成され、前記パターン配線の先端と前記コンタクトピンの基端とがそれぞれ互いに接続可能に配されていることを特徴とするものである。
また、本発明によるプローブ装置は、本発明によるコンタクトプローブと、前記パターン配線が接続されたプリント配線基板とを備えていることを特徴とするものであり、とくに、前記コンタクトピンの先端が、測定対象物の電極端子に対して略垂直に配設されていることを特徴とするものである。
このような本発明では、測定対象物の電極端子（パッド）に接触させられるコンタクトピンを有するコンタクトピンユニットと、プリント配線基板へ接続されるパターン配線を有する配線回路ユニットとを別に構成してから互いに接続するようになっている。
そのため、コンタクトピンの先端を電極端子に対して略垂直に接触するように配設することができて、さまざまな電極端子の配置にも対応が可能となり、さらに、これらコンタクトピンに接続されるパターン配線を有する配線回路ユニットを適宜設計することによって、パターン配線のプリント配線基板への接続性も損ねてしまうことがない。
【０００６】
また、前記コンタクトピンが板状とされているとともに、その厚み方向がこれらコンタクトピンの配列方向と一致させられていてもよい。
このような構成とすると、コンタクトピンを狭ピッチに製造する、すなわち、板状をなすコンタクトピンの厚みを薄くしたときであっても、コンタクトピンの幅を大きくすることによってその断面積を大きく確保することが可能となり、コンタクトピンの強度低下を招いたり、回路抵抗値を増加させてしまうことがない。加えて、コンタクトピンを板状に形成することによって、このコンタクトピンを複雑な形状にすることを容易に行うことができ、例えば、コンタクトピンの先端に段差吸収のためのバネ構造を付与することも容易に行える。
【０００７】
また、前記絶縁層の両面のそれぞれに露出する前記コンタクトピンの先端及び基端の位置が、この絶縁層の延在方向で互いに異なっていてもよい。
このような構成とすると、コンタクトピンのレイアウトの自由度を高めて、さまざまな配置の電極端子を有する測定対象物であっても容易に対応することができる。
【０００８】
また、前記絶縁層における前記コンタクトピンの基端が露出する面に、このコンタクトピンの基端の露出部分を除いて支持基材が設けられていてもよい。
このような構成とすると、コンタクトピンの基端とパターン配線の先端との接続性を阻害することなく、コンタクトピンユニットの強度を向上させることができる。
【０００９】
本発明によるコンタクトプローブの製造方法は、前記配線回路ユニットの製造工程と前記コンタクトピンユニットの製造工程とを備え、このコンタクトピンユニットの製造工程は、支持板の上に形成された前記コンタクトピンの材質に被着または結合する材質の第１の金属層上にマスクを施して、マスクされていない部分に前記コンタクトピンとなる第２の金属層をメッキ処理により形成してから、前記マスクと前記第１の金属層を除去することによって前記コンタクトピンを形成する工程と、前記コンタクトピンの先端及び基端を互いに対向配置された一対の位置決め部材に形成された溝部内にそれぞれ嵌め込んで前記コンタクトピンを位置決めする工程と、これら一対の位置決め部材同士の間に絶縁材料を流し込んで固化する工程と、前記固化後に、前記一対の位置決め部材を除去することにより、前記複数のコンタクトピンを前記絶縁層内で配列して支持するとともに、これらコンタクトピンの先端及び基端を前記絶縁層の両面のそれぞれに露出させる工程とを有することを特徴とするものであり、このような製造方法を用いることによって、より狭ピッチでしかもパッドレイアウトに対して適応性があり、高周波特性のよいコンタクトピンユニットを備えたコンタクトプローブを製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面により説明する。
図１は本実施形態によるコンタクトプローブを示す概略斜視図、図２乃至図６は図１に示すコンタクトプローブの製造方法を示す概略説明図である。
本実施形態によるコンタクトプローブ１０は、図１に示すように、配線回路ユニット２０とコンタクトピンユニット３０とから構成されている。
【００１１】
配線回路ユニット２０は、例えば、ポリイミド等の樹脂フィルム層とＣｕ等の金属フィルム層との２層テープである略ホームベース形のフィルム２２の上面側（樹脂フィルム層側）に、ＮｉやＮｉ合金等（後述するが、Ｃｕでもよい）からなる複数のパターン配線２３が被着された配線回路ユニット構成部材２１を複数、例えば４つ有している。
これら４つの配線回路ユニット構成部材２１はそれぞれ、フィルム２２における幅狭となる先端部２２ａを内方側に向け、これら４つの先端部２２ａ同士の間に略正方形状の開口部が形づくられるよう平面状に配置されて固定されている。
【００１２】
４つのフィルム２２にそれぞれ被着されているパターン配線２３は、フィルム２２における幅広の基端部では広いピッチで配列されているのに対し、フィルム２２における幅狭の先端部２２ａでは狭ピッチで配列されていて、さらに、各パターン配線２３の先端２３ａが、４つのフィルム２２における幅狭の先端部２２ａから、上記の開口部内に向けて水平に突出させられている。
また、４つのフィルム２２における幅広の基端部には、パターン配線２３を後述するプリント配線基板５５の基板側電極５５ａに接続するための窓部２４が開口して形成されている。
【００１３】
次に、コンタクトピンユニット３０の構成を製造工程に基づいて図２〜図６によって説明する。
まず、図示せぬ支持板の上に、図２に示すような、例えばポリイミド等の樹脂フィルム層４１とＣｕ等の金属フィルム層４２（第１の金属層）とからなる２層テープを、その金属フィルム層４２を上側に向けて載置する。
そして、金属フィルム層４２の上にフォトレジスト層（ネガ型フォトレジストとポジ型フォトレジストとのいずれでもよい）を形成した後、写真製版技術により、フォトレジスト層に所定のパターンのフォトマスクを施して露光し、フォトレジスト層を現像することにより、後述するコンタクトピン３１となる部分を除去して残存するフォトレジスト層（マスク）に開口部を形成する。
【００１４】
なお、本実施形態においては、上記のフォトレジスト層が、本願請求項にいう「マスク」に相当する。ただし、本願請求項の「マスク」とは、本実施形態のフォトレジスト層のように、フォトマスクを用いた露光・現像工程を経て開口部が形成されるものに限定されるわけではなく、例えば、メッキ処理される箇所にあらかじめ孔が形成されたフィルム等でもよい。
【００１５】
次に、フォトレジスト層に形成された開口部に、コンタクトピン３１となるＮｉ層やＮｉ合金層（第２の金属層）を電解メッキ処理により形成した後、フォトレジスト層を除去する。
その後、レーザーによって２層テープにおけるポリイミド等からなる樹脂フィルム層４１を除去するとともに、エッチングによってＣｕ等からなる金属フィルム層４２を除去することにより、図２に示すようなコンタクトピン３１が形成される。
【００１６】
このようにして形成されたコンタクトピン３１は、図２に示すように、先端３１ａと、基端３１ｂと、これら先端３１ａ及び基端３１ｂをつなぐ接続部分３１ｃとから構成された厚み１０〜２０μｍ程度の板状をなしており、接続部分３１ｃの両端からそれぞれ互いに反対方向に向けて先端３１ａと基端３１ｂとが突出するようなＬ字クランク板状となっている。
【００１７】
次に、上記のコンタクトピン３１を組み立てる際に用いられる一対の位置決め部材４３，４４を形成する。
まず、コンタクトピン３１の製造工程と同じく、図示せぬ支持板の上に、例えばポリイミド等の樹脂フィルム層４１とＣｕ等の金属フィルム層４２とからなる２層テープを、その金属フィルム層４２を上側に向けて載置する。
そして、写真製版技術を用いたエッチングによって、図３に示すように、Ｃｕ等からなる金属フィルム層４２を所定の形状に残存させてから、レーザーによって、ポリイミド等からなる樹脂フィルム層４１を除去することにより、一対の位置決め部材４３，４４が形成される。
【００１８】
このようにして形成された一対の位置決め部材４３，４４には、図３に示すように、それぞれの周辺部に、１列に配列された複数の溝部４３ａ，４４ａを複数、例えば４列ずつ有しており、一方の位置決め部材４３に形成された溝部４３ａは、上記のコンタクトピン３１の基端３１ｂを嵌め込み可能な大きさに設定され、かつ、他方の位置決め部材４４に形成された溝部４４ａは、上記のコンタクトピン３１の先端３１ａを嵌め込み可能な大きさに設定されている。
【００１９】
そして、図４の上図に示すように、一対の位置決め部材４３，４４を対向して配置し、これらの間に複数のコンタクトピン３１を挟み込んで、コンタクトピン３１の基端３１ｂを一方の位置決め部材４３の溝部４３ａに嵌め込み、かつ、コンタクトピン３１の先端３１ａを他方の位置決め部材４４の溝部４４ａに嵌め込むことにより、複数のコンタクトピン３１を位置決めして固定する。
その後、対向する位置決め部材４３，４４同士の間の隙間に、例えば接着材からなる絶縁材料を流し込んで固化することによって絶縁層３２を形成した後、Ｃｕ等からなる位置決め部材４３，４４をエッチングによって除去することにより、図４の下図に示すような状態となる。
【００２０】
すなわち、複数のコンタクトピン３１が、絶縁層３２内に４つの列に配列されて支持され（図４では４つの列のうちの１列のみを示している）ていて、コンタクトピン３１における接続部分３１ｃが絶縁層３２内に埋設しているとともに、コンタクトピン３１における基端３１ｂが絶縁層３２の上面から上方に突出して露出し、かつ、コンタクトピン３１における先端３１ａが絶縁層３２の下面から下方に突出して露出した状態となっている。
【００２１】
なお、本実施形態においては、コンタクトピン３１における接続部分３１ｃを絶縁層３２内に完全に埋設させるため、図５に示すように、一対の位置決め部材４３，４４を対向して配置し、これらの間に複数のコンタクトピン３１を挟み込むときに、一対の位置決め部材４３，４４における互いに対向しあう面にシート状の接着材３２ｂ，３２ｂをそれぞれ貼り付け、複数のコンタクトピン３１を位置決めして予備的に固定してから、シート状の接着材３２ｂ，３２ｂ同士の間に形成された隙間に接着材３２ａを流し込んで固化することによって、絶縁層３２を形成するようにしている。
【００２２】
また、複数のコンタクトピン３１が絶縁層３２で支持されている状態では、複数のコンタクトピン３１が配列されて構成された４つの列について、同じ列に配列された複数のコンタクトピン３１の厚み方向がこれらのコンタクトピン３１の配列方向と一致するようになっており、また、同じ列に配列される複数のコンタクトピン３１間のピッチは、３０〜５０μｍに設定されている。
【００２３】
さらに、コンタクトピン３１が、先端３１ａと基端３１ｂとをつなぐ接続部分３１ｃを有するＬ字クランク板状をなしていることから、絶縁層３２の上面に露出するコンタクトピン３１の基端３１ｂの位置と、絶縁層３２の下面に露出するコンタクトピン３１の先端３１ａの位置とが、この接続部分３１ｃの長さの分だけ、絶縁層３２の延在方向でずらされており、具体的には、コンタクトピン３１の先端３１ａの方がコンタクトピン３１の基端３１ｂよりもコンタクトピンユニット３０の内方側（中央部側）にずれている。
【００２４】
最後に、図６に示すように、絶縁層３２におけるコンタクトピン３１の基端３１ｂが突出して露出している上面に対して、これらコンタクトピン３１の基端３１ｂが露出する部分に対応するように開口する窓部３３ａが形成された例えばセラミックスからなる絶縁性の支持基材３３を設けることにより、図１に示すようなコンタクトピンユニット３０が製造される。
【００２５】
このような構成とされた配線回路ユニット２０とコンタクトピンユニット３０とからなるコンタクトプローブ１０は、図７に示すように、上押板５１と下押板５２との間に、電極押しゴム５３、絶縁シート５４及びプリント配線基板５５と一体に、止めねじ５６で組み付けられてプローブ装置とされる。
このとき、配線回路ユニット２０におけるパターン配線２３が、電極押しゴム５３によって押し付けられることにより、フィルム２２に形成された窓部２４を介して、プリント配線基板５５の基板側電極５５ａにそれぞれ接続されている。
【００２６】
そして、配線回路ユニット２０における４つのフィルム２２に被着されたパターン配線２３が、コンタクトピンユニット３０における４列に配列されたコンタクトピン３１とそれぞれ対応するようにして、フィルム２２の先端部２２ａから突出するパターン配線２３の先端２３ａと、コンタクトピンユニット３０における支持基材３３の窓部３３ａに露出しているコンタクトピン３１の基端３１ｂとが互いに接続されている。
【００２７】
ここで、コンタクトピン３１は、先端３１ａと基端３１ｂとをつなぐ接続部分３１ｃを有していることから、コンタクトピン３１の基端３１ｂの位置に対して、コンタクトピン３１の先端３１ａの位置が、コンタクトピンユニット３０の内方側（プローブ装置の内方側）にずれている。
さらに、配線回路ユニット２０の各パターン配線２１は、水平に配置されているのに対して、コンタクトピン３１の先端３１ａは、コンタクトピンユニット３０における絶縁層３２の下面から下方側に突出するように配されており、このコンタクトピン３１の先端３１ａが、測定対象物の各電極端子（パッド）に対して略垂直に接触するように配設されている。
【００２８】
このような構成とされた本実施形態によれば、測定対象物の電極端子に接触させられるコンタクトピン３１を有するコンタクトピンユニット３０と、プリント配線基板５５の基板側電極５５ａへ接続されるパターン配線２３を有する配線回路ユニット２０とを別に構成してから互いに接続するようになっている（本実施形態では、端子間接続しているが、ワイヤボンディング等の接続手段を用いても構わない）。
【００２９】
そのため、コンタクトピン３１の先端３１ａを測定対象物の電極端子に対して略垂直に接触するように配設することが可能となっているのであり、本実施形態で説明したような、例えば周辺配置タイプの電極端子を有する測定対象物に適用されるコンタクトプローブ１０及びプローブ装置だけでなく、コンタクトピンユニット３０を積層構造にするなどの工夫によって、さまざまな電極端子の配置（例えば千鳥状配置タイプや面配置タイプ）にも容易に対応することができる。
しかも、これらコンタクトピン３１に接続されるパターン配線２３を有する配線回路ユニット２０を適宜設計することによって、パターン配線２３のプリント配線基板５５の基板側電極５５ａへの接続性も損ねてしまうことがない。
【００３０】
また、水平に配置された配線回路ユニット２０が、パターン配線２３が被着された面を上方側に向けるように配置されていることによって、コンタクトピン３１の直近に位置するパターン配線２３上に、電子部品を搭載することができる。
このため、コンタクトピン３１の直近に、バイパスコンデンサや整合回路等の電子部品を搭載して、高周波用途デバイス測定に必要な回路構成をとることが可能となり、高周波特性に優れたプローブ装置が得られる。
【００３１】
ここで、測定対象物の各電極端子に接触させられるコンタクトピン３１が、配線回路ユニット２０におけるパターン配線２３と別体になっていることから、パターン配線３１を、ＮｉやＮｉ合金等ではなく、Ｃｕで構成することによって、導電特性を良好にでき、また、回路構成も、配線回路ユニット２０におけるフィルム２２の厚みをコントロールすることによって、従来よりも、インピーダンスマッチングがとりやすくなるので、このような構成を採用したならば、より高周波特性に優れたプローブ装置を得ることが可能である。
【００３２】
また、コンタクトピン３１が板状とされていて、その厚み方向がこれらのコンタクトピン３１の配列方向と一致させられていることから、板状をなすコンタクトピン３１を３０〜５０μｍ間隔の狭ピッチに配列して、その厚みを１０〜２０μｍのように薄くしたときであっても、コンタクトピン３１の幅を大きくすることによって断面積を大きく確保することが可能となり、コンタクトピン３１の強度低下を招いたり、回路抵抗値の増加を招いたりすることがなくなる。
加えて、コンタクトピン３１を板状に形成したことによって、このコンタクトピンを複雑な形状にすることも容易に可能となるのであり、例えば、コンタクトピン３１において電極端子に接触する先端３１ａを、略Ｃ字型の部分を有する板状に形成して、電極端子への接触時における段差を吸収するためのバネ構造をコンタクトピン３１に付与することもできる。
【００３３】
さらに、コンタクトピン３１の先端３１ａ及び基端３１ｂの位置が絶縁層３２の延在方向で互いに異なり、コンタクトピン３１の先端３１ａの位置の方が、コンタクトピン３１の基端３１ｂの位置よりもコンタクトピンユニット３０の内方側（中央部側）に寄せられているため、パターン配線２３の先端２３ａとコンタクトピン３１の基端３１ｂとの接続部分が、測定対象物の電極端子に接触するコンタクトピン３１の先端３１ｂよりもプローブ装置の外方側に寄っていることになる。
これにより、配線回路ユニット２０における各配線回路ユニット構成部材２１のフィルム２２の先端部２２ａ同士が、互いに干渉してしまうようなおそれをなくすことができ、かつ、コンタクトピン３１のレイアウトの自由度を高めて、さまざまな配置の電極端子を有する測定対象物であっても容易に対応することができる。
【００３４】
また、コンタクトピンユニット３０には、絶縁層３２の上面に対し、コンタクトピン３１の基端３１ｂが突出して露出する部分を除くようにして、支持基材３３が設けられていることから、コンタクトピン３１の基端３１ｂとパターン配線２３の先端２３ａとの接続性を阻害することなく、その他の接続に関係のない部分における絶縁性をより高めるとともに、コンタクトピンユニット３０の強度を向上させることができる。
【００３５】
そして、本実施形態では、上述したような製造工程を経て、複数のコンタクトピン３１や一対の位置決め部材４３，４４が形成されて、これら複数のコンタクトピン３１が一対の位置決め部材４３，４４によって精度良く組み立てられることから、上述したように、コンタクトピン３１の厚みが１０〜２０μｍに設定され、かつ、配列されたコンタクトピン３１間のピッチが３０〜５０μｍの狭ピッチに設定されたコンタクトピンユニット３０を容易に製造することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、測定対象物の電極端子に接触させられるコンタクトピンを有するコンタクトピンユニットと、プリント配線基板へ接続されるパターン配線を有する配線回路ユニットとを別に構成してから互いに接続してコンタクトプローブを構成するようになっていることから、コンタクトピンの先端を電極端子に対して略垂直に接触するように配設することができて、さまざまな電極端子の配置にも対応が可能となるのに加えて、これらコンタクトピンに接続されるパターン配線を有する配線回路ユニットを適宜設計することによって、パターン配線のプリント配線基板への接続性も損ねることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態によるコンタクトプローブを示す概略斜視図である。
【図２】 図１に示すコンタクトプローブの製造方法を示す概略説明図である。
【図３】 図１に示すコンタクトプローブの製造方法を示す概略説明図である。
【図４】 図１に示すコンタクトプローブの製造方法を示す概略説明図である。
【図５】 図１に示すコンタクトプローブの製造方法を示す概略説明図である。
【図６】 図１に示すコンタクトプローブの製造方法を示す概略説明図である。
【図７】 本実施形態によるプローブ装置を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１０ コンタクトプローブ
２０ 配線回路ユニット
２２ フィルム
２３ パターン配線
２３ａ パターン配線の先端
３０ コンタクトピンユニット
３１ コンタクトピン
３１ａ コンタクトピンの先端
３１ｂ コンタクトピンの基端
３２ 絶縁層
３３ 支持基材
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップやＬＣＤ（液晶表示体）などの電子部品（測定対象物）の微細な電極端子にコンタクトピンを接触させることによって、電子部品の電気的な回路試験を行うために用いられるコンタクトプローブ及びプローブ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このようなプローブ装置としては、プリント配線基板の基板側電極に接続される複数のパターン配線がフィルムの表面に被着され、かつ、フィルム先端部から突出するパターン配線の先端がコンタクトピンとされるコンタクトプローブを備えていて、これらコンタクトピンが斜め下方側に傾斜するように配設されて、測定対象物の各電極端子（パッド）に対して斜めに接触させられるようなものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、測定対象物の各電極端子の配置としては、測定対象物の周辺にのみ電極端子が形成された周辺配置タイプ、測定対象物の周辺に電極端子が千鳥状に形成された千鳥状配置タイプ、測定対象物の全面に電極端子が格子状に形成された面配置タイプなどがあるが、これらのうち、千鳥状配置タイプや面配置タイプの電極端子を有する測定対象物には、上記のような斜め下方側に向けてコンタクトピンを配設するタイプのコンタクトプローブを備えたプローブ装置で対応することが困難であった。
また、測定対象物とされる半導体チップやＬＣＤ等の高集積化及び小型化によって、これらに形成された各電極端子同士の間隔が狭ピッチ化されるのにともない、コンタクトプローブにおけるコンタクトピン同士の間隔も狭ピッチ化されてきているため、このような各電極端子に対して斜めにコンタクトピンを接触させるタイプのコンタクトプローブでは、そのコンタクトピンが各電極端子の周辺に形成された保護膜等に干渉してしまうおそれもあった。
【０００４】
そのため、最近では、コンタクトピンを電極端子に対して斜めに接触させるのではなく、コンタクトピンを電極端子に対して垂直に接触させるように配設したコンタクトプローブを備えたプローブ装置が主流になってきているが、このような垂直タイプのコンタクトプローブを備えたプローブ装置では、パターン配線とプリント配線基板との接続性に関して問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、プリント配線基板へのパターン配線の接続性を損ねることなく、測定対象物の電極端子へのコンタクトピンのコンタクトを確実に行うことができるコンタクトプローブ、プローブ装置及びコンタクトプローブの製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明によ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に被着された配線回路ユニットと、複数のコンタクトピンが絶縁層内に配列されて支持されるとともに、これらコンタクトピンの先端及び基端が前記絶縁層の両面のそれぞれに露出させられたコンタクトピンユニットとから構成され、前記パターン配線の先端と前記コンタクトピンの基端とがそれぞれ互いに接続可能に配されていることを特徴とするものである。
また、本発明によるプローブ装置は、本発明によるコンタクトプローブと、前記パターン配線が接続されたプリント配線基板とを備えていることを特徴とするものであり、とくに、前記コンタクトピンの先端が、測定対象物の電極端子に対して略垂直に配設されていることを特徴とするものである。
このような本発明では、測定対象物の電極端子（パッド）に接触させられるコンタクトピンを有するコンタクトピンユニットと、プリント配線基板へ接続されるパターン配線を有する配線回路ユニットとを別に構成してから互いに接続するようになっている。
そのため、コンタクトピンの先端を電極端子に対して略垂直に接触するように配設することができて、さまざまな電極端子の配置にも対応が可能となり、さらに、これらコンタクトピンに接続されるパターン配線を有する配線回路ユニットを適宜設計することによって、パターン配線のプリント配線基板への接続性も損ねてしまうことがない。
【０００６】
また、前記コンタクトピンが板状とされているとともに、その厚み方向がこれらコンタクトピンの配列方向と一致させられていてもよい。
このような構成とすると、コンタクトピンを狭ピッチに製造する、すなわち、板状をなすコンタクトピンの厚みを薄くしたときであっても、コンタクトピンの幅を大きくすることによってその断面積を大きく確保することが可能となり、コンタクトピンの強度低下を招いたり、回路抵抗値を増加させてしまうことがない。加えて、コンタクトピンを板状に形成することによって、このコンタクトピンを複雑な形状にすることを容易に行うことができ、例えば、コンタクトピンの先端に段差吸収のためのバネ構造を付与することも容易に行える。
【０００７】
また、前記絶縁層の両面のそれぞれに露出する前記コンタクトピンの先端及び基端の位置が、この絶縁層の延在方向で互いに異なっていてもよい。
このような構成とすると、コンタクトピンのレイアウトの自由度を高めて、さまざまな配置の電極端子を有する測定対象物であっても容易に対応することができる。
【０００８】
また、前記絶縁層における前記コンタクトピンの基端が露出する面に、このコンタクトピンの基端の露出部分を除いて支持基材が設けられていてもよい。
このような構成とすると、コンタクトピンの基端とパターン配線の先端との接続性を阻害することなく、コンタクトピンユニットの強度を向上させることができる。
【０００９】
本発明によるコンタクトプローブの製造方法は、前記配線回路ユニットの製造工程と前記コンタクトピンユニットの製造工程とを備え、このコンタクトピンユニットの製造工程は、支持板の上に形成された前記コンタクトピンの材質に被着または結合する材質の第１の金属層上にマスクを施して、マスクされていない部分に前記コンタクトピンとなる第２の金属層をメッキ処理により形成してから、前記マスクと前記第１の金属層を除去することによって前記コンタクトピンを形成する工程と、前記コンタクトピンの先端及び基端を互いに対向配置された一対の位置決め部材に形成された溝部内にそれぞれ嵌め込んで前記コンタクトピンを位置決めする工程と、これら一対の位置決め部材同士の間に絶縁材料を流し込んで固化する工程と、前記固化後に、前記一対の位置決め部材を除去することにより、前記複数のコンタクトピンを前記絶縁層内で配列して支持するとともに、これらコンタクトピンの先端及び基端を前記絶縁層の両面のそれぞれに露出させる工程とを有することを特徴とするものであり、このような製造方法を用いることによって、より狭ピッチでしかもパッドレイアウトに対して適応性があり、高周波特性のよいコンタクトピンユニットを備えたコンタクトプローブを製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面により説明する。
図１は本実施形態によるコンタクトプローブを示す概略斜視図、図２乃至図６は図１に示すコンタクトプローブの製造方法を示す概略説明図である。
本実施形態によるコンタクトプローブ１０は、図１に示すように、配線回路ユニット２０とコンタクトピンユニット３０とから構成されている。
【００１１】
配線回路ユニット２０は、例えば、ポリイミド等の樹脂フィルム層とＣｕ等の金属フィルム層との２層テープである略ホームベース形のフィルム２２の上面側（樹脂フィルム層側）に、ＮｉやＮｉ合金等（後述するが、Ｃｕでもよい）からなる複数のパターン配線２３が被着された配線回路ユニット構成部材２１を複数、例えば４つ有している。
これら４つの配線回路ユニット構成部材２１はそれぞれ、フィルム２２における幅狭となる先端部２２ａを内方側に向け、これら４つの先端部２２ａ同士の間に略正方形状の開口部が形づくられるよう平面状に配置されて固定されている。
【００１２】
４つのフィルム２２にそれぞれ被着されているパターン配線２３は、フィルム２２における幅広の基端部では広いピッチで配列されているのに対し、フィルム２２における幅狭の先端部２２ａでは狭ピッチで配列されていて、さらに、各パターン配線２３の先端２３ａが、４つのフィルム２２における幅狭の先端部２２ａから、上記の開口部内に向けて水平に突出させられている。
また、４つのフィルム２２における幅広の基端部には、パターン配線２３を後述するプリント配線基板５５の基板側電極５５ａに接続するための窓部２４が開口して形成されている。
【００１３】
次に、コンタクトピンユニット３０の構成を製造工程に基づいて図２〜図６によって説明する。
まず、図示せぬ支持板の上に、図２に示すような、例えばポリイミド等の樹脂フィルム層４１とＣｕ等の金属フィルム層４２（第１の金属層）とからなる２層テープを、その金属フィルム層４２を上側に向けて載置する。
そして、金属フィルム層４２の上にフォトレジスト層（ネガ型フォトレジストとポジ型フォトレジストとのいずれでもよい）を形成した後、写真製版技術により、フォトレジスト層に所定のパターンのフォトマスクを施して露光し、フォトレジスト層を現像することにより、後述するコンタクトピン３１となる部分を除去して残存するフォトレジスト層（マスク）に開口部を形成する。
【００１４】
なお、本実施形態においては、上記のフォトレジスト層が、本願請求項にいう「マスク」に相当する。ただし、本願請求項の「マスク」とは、本実施形態のフォトレジスト層のように、フォトマスクを用いた露光・現像工程を経て開口部が形成されるものに限定されるわけではなく、例えば、メッキ処理される箇所にあらかじめ孔が形成されたフィルム等でもよい。
【００１５】
次に、フォトレジスト層に形成された開口部に、コンタクトピン３１となるＮｉ層やＮｉ合金層（第２の金属層）を電解メッキ処理により形成した後、フォトレジスト層を除去する。
その後、レーザーによって２層テープにおけるポリイミド等からなる樹脂フィルム層４１を除去するとともに、エッチングによってＣｕ等からなる金属フィルム層４２を除去することにより、図２に示すようなコンタクトピン３１が形成される。
【００１６】
このようにして形成されたコンタクトピン３１は、図２に示すように、先端３１ａと、基端３１ｂと、これら先端３１ａ及び基端３１ｂをつなぐ接続部分３１ｃとから構成された厚み１０〜２０μｍ程度の板状をなしており、接続部分３１ｃの両端からそれぞれ互いに反対方向に向けて先端３１ａと基端３１ｂとが突出するようなＬ字クランク板状となっている。
【００１７】
次に、上記のコンタクトピン３１を組み立てる際に用いられる一対の位置決め部材４３，４４を形成する。
まず、コンタクトピン３１の製造工程と同じく、図示せぬ支持板の上に、例えばポリイミド等の樹脂フィルム層４１とＣｕ等の金属フィルム層４２とからなる２層テープを、その金属フィルム層４２を上側に向けて載置する。
そして、写真製版技術を用いたエッチングによって、図３に示すように、Ｃｕ等からなる金属フィルム層４２を所定の形状に残存させてから、レーザーによって、ポリイミド等からなる樹脂フィルム層４１を除去することにより、一対の位置決め部材４３，４４が形成される。
【００１８】
このようにして形成された一対の位置決め部材４３，４４には、図３に示すように、それぞれの周辺部に、１列に配列された複数の溝部４３ａ，４４ａを複数、例えば４列ずつ有しており、一方の位置決め部材４３に形成された溝部４３ａは、上記のコンタクトピン３１の基端３１ｂを嵌め込み可能な大きさに設定され、かつ、他方の位置決め部材４４に形成された溝部４４ａは、上記のコンタクトピン３１の先端３１ａを嵌め込み可能な大きさに設定されている。
【００１９】
そして、図４の上図に示すように、一対の位置決め部材４３，４４を対向して配置し、これらの間に複数のコンタクトピン３１を挟み込んで、コンタクトピン３１の基端３１ｂを一方の位置決め部材４３の溝部４３ａに嵌め込み、かつ、コンタクトピン３１の先端３１ａを他方の位置決め部材４４の溝部４４ａに嵌め込むことにより、複数のコンタクトピン３１を位置決めして固定する。
その後、対向する位置決め部材４３，４４同士の間の隙間に、例えば接着材からなる絶縁材料を流し込んで固化することによって絶縁層３２を形成した後、Ｃｕ等からなる位置決め部材４３，４４をエッチングによって除去することにより、図４の下図に示すような状態となる。
【００２０】
すなわち、複数のコンタクトピン３１が、絶縁層３２内に４つの列に配列されて支持され（図４では４つの列のうちの１列のみを示している）ていて、コンタクトピン３１における接続部分３１ｃが絶縁層３２内に埋設しているとともに、コンタクトピン３１における基端３１ｂが絶縁層３２の上面から上方に突出して露出し、かつ、コンタクトピン３１における先端３１ａが絶縁層３２の下面から下方に突出して露出した状態となっている。
【００２１】
なお、本実施形態においては、コンタクトピン３１における接続部分３１ｃを絶縁層３２内に完全に埋設させるため、図５に示すように、一対の位置決め部材４３，４４を対向して配置し、これらの間に複数のコンタクトピン３１を挟み込むときに、一対の位置決め部材４３，４４における互いに対向しあう面にシート状の接着材３２ｂ，３２ｂをそれぞれ貼り付け、複数のコンタクトピン３１を位置決めして予備的に固定してから、シート状の接着材３２ｂ，３２ｂ同士の間に形成された隙間に接着材３２ａを流し込んで固化することによって、絶縁層３２を形成するようにしている。
【００２２】
また、複数のコンタクトピン３１が絶縁層３２で支持されている状態では、複数のコンタクトピン３１が配列されて構成された４つの列について、同じ列に配列された複数のコンタクトピン３１の厚み方向がこれらのコンタクトピン３１の配列方向と一致するようになっており、また、同じ列に配列される複数のコンタクトピン３１間のピッチは、３０〜５０μｍに設定されている。
【００２３】
さらに、コンタクトピン３１が、先端３１ａと基端３１ｂとをつなぐ接続部分３１ｃを有するＬ字クランク板状をなしていることから、絶縁層３２の上面に露出するコンタクトピン３１の基端３１ｂの位置と、絶縁層３２の下面に露出するコンタクトピン３１の先端３１ａの位置とが、この接続部分３１ｃの長さの分だけ、絶縁層３２の延在方向でずらされており、具体的には、コンタクトピン３１の先端３１ａの方がコンタクトピン３１の基端３１ｂよりもコンタクトピンユニット３０の内方側（中央部側）にずれている。
【００２４】
最後に、図６に示すように、絶縁層３２におけるコンタクトピン３１の基端３１ｂが突出して露出している上面に対して、これらコンタクトピン３１の基端３１ｂが露出する部分に対応するように開口する窓部３３ａが形成された例えばセラミックスからなる絶縁性の支持基材３３を設けることにより、図１に示すようなコンタクトピンユニット３０が製造される。
【００２５】
このような構成とされた配線回路ユニット２０とコンタクトピンユニット３０とからなるコンタクトプローブ１０は、図７に示すように、上押板５１と下押板５２との間に、電極押しゴム５３、絶縁シート５４及びプリント配線基板５５と一体に、止めねじ５６で組み付けられてプローブ装置とされる。
このとき、配線回路ユニット２０におけるパターン配線２３が、電極押しゴム５３によって押し付けられることにより、フィルム２２に形成された窓部２４を介して、プリント配線基板５５の基板側電極５５ａにそれぞれ接続されている。
【００２６】
そして、配線回路ユニット２０における４つのフィルム２２に被着されたパターン配線２３が、コンタクトピンユニット３０における４列に配列されたコンタクトピン３１とそれぞれ対応するようにして、フィルム２２の先端部２２ａから突出するパターン配線２３の先端２３ａと、コンタクトピンユニット３０における支持基材３３の窓部３３ａに露出しているコンタクトピン３１の基端３１ｂとが互いに接続されている。
【００２７】
ここで、コンタクトピン３１は、先端３１ａと基端３１ｂとをつなぐ接続部分３１ｃを有していることから、コンタクトピン３１の基端３１ｂの位置に対して、コンタクトピン３１の先端３１ａの位置が、コンタクトピンユニット３０の内方側（プローブ装置の内方側）にずれている。
さらに、配線回路ユニット２０の各パターン配線２１は、水平に配置されているのに対して、コンタクトピン３１の先端３１ａは、コンタクトピンユニット３０における絶縁層３２の下面から下方側に突出するように配されており、このコンタクトピン３１の先端３１ａが、測定対象物の各電極端子（パッド）に対して略垂直に接触するように配設されている。
【００２８】
このような構成とされた本実施形態によれば、測定対象物の電極端子に接触させられるコンタクトピン３１を有するコンタクトピンユニット３０と、プリント配線基板５５の基板側電極５５ａへ接続されるパターン配線２３を有する配線回路ユニット２０とを別に構成してから互いに接続するようになっている（本実施形態では、端子間接続しているが、ワイヤボンディング等の接続手段を用いても構わない）。
【００２９】
そのため、コンタクトピン３１の先端３１ａを測定対象物の電極端子に対して略垂直に接触するように配設することが可能となっているのであり、本実施形態で説明したような、例えば周辺配置タイプの電極端子を有する測定対象物に適用されるコンタクトプローブ１０及びプローブ装置だけでなく、コンタクトピンユニット３０を積層構造にするなどの工夫によって、さまざまな電極端子の配置（例えば千鳥状配置タイプや面配置タイプ）にも容易に対応することができる。
しかも、これらコンタクトピン３１に接続されるパターン配線２３を有する配線回路ユニット２０を適宜設計することによって、パターン配線２３のプリント配線基板５５の基板側電極５５ａへの接続性も損ねてしまうことがない。
【００３０】
また、水平に配置された配線回路ユニット２０が、パターン配線２３が被着された面を上方側に向けるように配置されていることによって、コンタクトピン３１の直近に位置するパターン配線２３上に、電子部品を搭載することができる。
このため、コンタクトピン３１の直近に、バイパスコンデンサや整合回路等の電子部品を搭載して、高周波用途デバイス測定に必要な回路構成をとることが可能となり、高周波特性に優れたプローブ装置が得られる。
【００３１】
ここで、測定対象物の各電極端子に接触させられるコンタクトピン３１が、配線回路ユニット２０におけるパターン配線２３と別体になっていることから、パターン配線３１を、ＮｉやＮｉ合金等ではなく、Ｃｕで構成することによって、導電特性を良好にでき、また、回路構成も、配線回路ユニット２０におけるフィルム２２の厚みをコントロールすることによって、従来よりも、インピーダンスマッチングがとりやすくなるので、このような構成を採用したならば、より高周波特性に優れたプローブ装置を得ることが可能である。
【００３２】
また、コンタクトピン３１が板状とされていて、その厚み方向がこれらのコンタクトピン３１の配列方向と一致させられていることから、板状をなすコンタクトピン３１を３０〜５０μｍ間隔の狭ピッチに配列して、その厚みを１０〜２０μｍのように薄くしたときであっても、コンタクトピン３１の幅を大きくすることによって断面積を大きく確保することが可能となり、コンタクトピン３１の強度低下を招いたり、回路抵抗値の増加を招いたりすることがなくなる。
加えて、コンタクトピン３１を板状に形成したことによって、このコンタクトピンを複雑な形状にすることも容易に可能となるのであり、例えば、コンタクトピン３１において電極端子に接触する先端３１ａを、略Ｃ字型の部分を有する板状に形成して、電極端子への接触時における段差を吸収するためのバネ構造をコンタクトピン３１に付与することもできる。
【００３３】
さらに、コンタクトピン３１の先端３１ａ及び基端３１ｂの位置が絶縁層３２の延在方向で互いに異なり、コンタクトピン３１の先端３１ａの位置の方が、コンタクトピン３１の基端３１ｂの位置よりもコンタクトピンユニット３０の内方側（中央部側）に寄せられているため、パターン配線２３の先端２３ａとコンタクトピン３１の基端３１ｂとの接続部分が、測定対象物の電極端子に接触するコンタクトピン３１の先端３１ｂよりもプローブ装置の外方側に寄っていることになる。
これにより、配線回路ユニット２０における各配線回路ユニット構成部材２１のフィルム２２の先端部２２ａ同士が、互いに干渉してしまうようなおそれをなくすことができ、かつ、コンタクトピン３１のレイアウトの自由度を高めて、さまざまな配置の電極端子を有する測定対象物であっても容易に対応することができる。
【００３４】
また、コンタクトピンユニット３０には、絶縁層３２の上面に対し、コンタクトピン３１の基端３１ｂが突出して露出する部分を除くようにして、支持基材３３が設けられていることから、コンタクトピン３１の基端３１ｂとパターン配線２３の先端２３ａとの接続性を阻害することなく、その他の接続に関係のない部分における絶縁性をより高めるとともに、コンタクトピンユニット３０の強度を向上させることができる。
【００３５】
そして、本実施形態では、上述したような製造工程を経て、複数のコンタクトピン３１や一対の位置決め部材４３，４４が形成されて、これら複数のコンタクトピン３１が一対の位置決め部材４３，４４によって精度良く組み立てられることから、上述したように、コンタクトピン３１の厚みが１０〜２０μｍに設定され、かつ、配列されたコンタクトピン３１間のピッチが３０〜５０μｍの狭ピッチに設定されたコンタクトピンユニット３０を容易に製造することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、測定対象物の電極端子に接触させられるコンタクトピンを有するコンタクトピンユニットと、プリント配線基板へ接続されるパターン配線を有する配線回路ユニットとを別に構成してから互いに接続してコンタクトプローブを構成するようになっていることから、コンタクトピンの先端を電極端子に対して略垂直に接触するように配設することができて、さまざまな電極端子の配置にも対応が可能となるのに加えて、これらコンタクトピンに接続されるパターン配線を有する配線回路ユニットを適宜設計することによって、パターン配線のプリント配線基板への接続性も損ねることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態によるコンタクトプローブを示す概略斜視図である。
【図２】 図１に示すコンタクトプローブの製造方法を示す概略説明図である。
【図３】 図１に示すコンタクトプローブの製造方法を示す概略説明図である。
【図４】 図１に示すコンタクトプローブの製造方法を示す概略説明図である。
【図５】 図１に示すコンタクトプローブの製造方法を示す概略説明図である。
【図６】 図１に示すコンタクトプローブの製造方法を示す概略説明図である。
【図７】 本実施形態によるプローブ装置を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１０ コンタクトプローブ
２０ 配線回路ユニット
２２ フィルム
２３ パターン配線
２３ａ パターン配線の先端
３０ コンタクトピンユニット
３１ コンタクトピン
３１ａ コンタクトピンの先端
３１ｂ コンタクトピンの基端
３２ 絶縁層
３３ 支持基材
Claims (5)
- 複数のパターン配線がフィルムに被着された配線回路ユニットと、
クランク板状の形状で配列方向の厚みが１０〜２０μｍの複数のコンタクトピンが３０〜５０μｍのピッチで絶縁層内に固定して配列されて支持されるとともに、前記複数のコンタクトピンの先端及び基端が測定対象物の電極端子に対して略垂直の向きで前記絶縁層の両面のそれぞれに露出させられ、当該先端及び基端の位置が前記絶縁層の前記配列方向と直交する延在方向で互いに異なっているコンタクトピンユニットと、から構成され、
前記パターン配線の先端と前記コンタクトピンの基端とがそれぞれ互いに接続していることを特徴とするコンタクトプローブ。 - 請求項１に記載のコンタクトプローブにおいて、
前記コンタクトピンの厚み方向がこれらコンタクトピンの配列方向と一致させられていることを特徴とするコンタクトプローブ。 - 請求項１または請求項２に記載のコンタクトプローブにおいて、
前記絶縁層における前記コンタクトピンの基端が露出する面に、このコンタクトピンの基端の露出部分を除いて支持基材が設けられていることを特徴とするコンタクトプローブ。 - 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコンタクトプローブと、前記パターン配線が接続されたプリント配線基板とを備えていることを特徴とするプローブ装置。
- 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコンタクトプローブの製造方法であって、
前記配線回路ユニットの製造工程と前記コンタクトピンユニットの製造工程とを備え、このコンタクトピンユニットの製造工程は、
支持板の上に形成された前記コンタクトピンの材質に被着または結合する材質の第１の金属層上にマスクを施して、マスクされていない部分に前記コンタクトピンとなる第２の金属層をメッキ処理により形成してから、前記マスクと前記第１の金属層を除去することによって前記コンタクトピンを形成する工程と、
前記コンタクトピンの先端及び基端を互いに対向配置された一対の位置決め部材に形成された溝部内にそれぞれ嵌め込んで前記コンタクトピンを位置決めする工程と、
これら一対の位置決め部材同士の間に絶縁材料を流し込んで固化する工程と、前記固化後に、前記一対の位置決め部材を除去することにより、前記複数のコンタクトピンを前記絶縁層内で固定して配列して支持するとともに、これらコンタクトピンの先端及び基端を前記絶縁層の両面のそれぞれに露出させる工程とを有することを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。
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