JPH10288627A - 検査用プローブ - Google Patents

検査用プローブ

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JPH10288627A
JPH10288627A JP9098869A JP9886997A JPH10288627A JP H10288627 A JPH10288627 A JP H10288627A JP 9098869 A JP9098869 A JP 9098869A JP 9886997 A JP9886997 A JP 9886997A JP H10288627 A JPH10288627 A JP H10288627A
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inspection probe
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JP9098869A
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English (en)
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Masanao Sato
佐藤  正直
Hideo Uehara
秀雄 上原
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REITETSUKU KK
Original Assignee
REITETSUKU KK
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 プローブ端子とする平行配線と基板との密着
性および耐久性を高め、吸湿性防止を図るとともに寸法
精度の変化を最小にする。 【解決手段】 被検査体の電極端子と同一ピッチに配列
された平行配線1が、銅、ニッケルやそれらの合金から
選択された金属から成り、平行配線の根底層11が、該
平行配線とは耐エッチング性の異なる銅、ニッケルやそ
れらの合金から選択される金属層、好ましくは使用する
接着層3Aに対して良好な接着性を示す金属層で被覆さ
れ、かつ該根底層が有機材料もしくは金属材料からなる
基板2上に設けられた接着層3Aに接着もしくは埋め込
むことによって、基板2に強固に接着固定され、また、
平行配線1を高硬度皮膜12で被覆することによってそ
の耐久性が高め、検査用プローブ部分を表面、裏面もし
くは両面から絶縁層を介して寸法変化の少ない材料から
なる固定層で固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高寸法精度の検査
を信頼性が高くかつ経済的に行うための半導体もしくは
液晶パネルやプラズマディスプレイの表示等に対する検
査用プローブに関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体もしくは液晶パネルの表示検査用
プローブとして、広く金属製ピンプローブが使用され、
このピンプローブを検査電極もしくは配線に接触させ
て、被検査体の電気的性能検査をおこなっている。最
近、被検査体の検査電極の微細化が進んでいるが、金属
製ピンプローブのプランジャー径を微細化したとき、折
れ曲がりが発生しやすく、その取り扱いにきわめて注意
を要するとともに製造技術的に細線化が困難である。例
えば、プランジャーの径は0.1mm程度が限度である
ため、ピンプローブを千鳥状に配列しても被検査体の検
査電極のピッチが約0.09mm以下を測定することが
困難になっている。このため、特開平3ー180769
号公報においては、線径が120μm以下の鋼線からな
る金属細線を被検査体の電極と同一ピッチで台座上に固
定されている検査用プローブを提案している。また、特
開平4ー297876号公報においては、フィルムの厚
み方向に貫通した複数の孔に90度折り曲げた導電性金
属細線を挿入し、フィルム上に金属細線を並べたプロー
ブガイドフィルムと、配線層が形成された可撓性フィル
ムの先端部とを接合しており、電極とプローブ端子が接
続したとき、プローブ端子の先端にバネ性をもたせるた
め、プローブガイドフィルムを弾性体で押さえる構造の
検査プローブがある。これらの方法では、0.07mm
以下のピッチを測定できる金属細線を取り扱いが難し
く、検査用プローブを効率よく経済的に製造することは
きわめて困難であった。
【0003】液晶パネルの表示検査用プローブとして、
幾つかの可撓性フィルムを利用した検査用プローブが提
案されている。例えば、特開昭59ー155769号公
報において開示されている、可撓性フィルム表面の銅層
をエッチングして導電性平行配線が形成され、検査部の
端部において、可撓性フィルムは除去され、露出した銅
からなる平行配線は凸状の弾性体上に設置され、その凸
部頂点と被検査体の電極端子が接触することになる。或
いは、特開平2ー304369号公報において開示され
ている、平行配線を形成した可撓性フイルムと液晶パネ
ルの駆動用半導体用のTAB(自動ボンディングテープ
から作られた半導体パッケージ)とが接合した構造の検
査用プローブにおいて、被検査体の電極と可撓性フィル
ムの端部の電極とが弾性体等のプローブ押さえによって
接触することになる。さらに、例えば、特開平3ー21
8473号公報において開示されている、TABの駆動
用半導体から延長された銅配線をTABのポリイミドフ
ィルム表面に形成し、配線の端子をプローブ端子に利用
して、裏面のポリイミドフィルム側から弾性体チューブ
で押すことにより、被検査体の電極とプローブ端子を接
触させている。
【0004】これらプローブ端子の材料は銅であり、プ
ローブ端子となる0.06mmピッチの平行配線をフォ
トエッチングもしくはフォトメッキ法により基板である
ポリイミドフィルム上に形成することは可能であるが、
ポリイミドフィルムは吸湿もしくは温度変化により寸法
変化を起こし、容易に0.01乃至0.02mmの位置
ずれを起こすこと、及び吸湿によって線間絶縁抵抗値が
減少して線間絶縁不良を起こし易い等の問題点があるた
め、結局、0.07mmピッチ以下の微細な平行配線は
検査用プローブの用途に展開するには製造工程並びに使
用時も温湿度管理を厳密行う必要があり大変面倒であ
る。
【0005】また、ポリイミドフイルムなどの有機材料
からなる基板の表面に形成する平行配線は、0.100
mmピッチ以下、特に0.075mm以下と平行配線の
寸法が小さくなってくると基板との接着面積が極めて小
さくなるため、通常の接着強度を持つ接着剤を用いた場
合でも、使用時に容易に剥離してしまい、これが微細化
時の大きな問題となっていた。特に、検査用プローブの
場合、平行配線の接続部分を異方性導電フイルム等を用
いて200℃程度の高温で圧着し接続する必要のあるこ
とから、平行配線の基板や、接着剤には、耐熱性のある
ものが用いられている。ところが、これらの材料は、通
常に行われている加熱・加圧条件で接着しにくいものが
多く、このことが、0.075mmピッチ以下の微細な
平行配線を有する検査用プローブを製造する際の大きな
問題点の1つともなっていた。検査用プローブのほかの
大きな問題点は数万回以上の検査を繰り返すことによっ
て生ずるプローブ端子の接触部分の摩耗である。接触部
にビッカース硬度500以下のニッケル等を用いている
と、数千回の検査で接触部分が摩耗して使用不能となる
点にあった。
【0006】またプローブ端子の接触部分に銅やニッケ
ルなどを用いると、弾力性が不足するため、可撓性フィ
ルムからなる検査用プローブは弾性体を利用して、プロ
ーブ端子を被検査電極に押さえて接触させる必要があ
る。さらに、このプローブ端子が液晶パネルの透明電極
をスクラッチするとき発生するゴミ等がプローブ端子間
のポリイミドフィルム上もしくはプローブ端子を押しつ
ける弾性体等の上に溜まりやすいため、分離独立してい
る金属製プローブでは起こりにくい電極とプローブ端子
の接触が得られない箇所が発生しやすい問題点もある。
さらに、プローブ端子の高さや厚みが不揃いのとき、可
撓性フィルムプローブの裏面から弾性体を使用して圧接
しても、電極とプローブ端子が接触しない箇所が発生し
やすい問題点もある。このような理由から、0.075
mmピッチ以下の電極を高い信頼性を持ち経済的に測定
できる検査用プローブの開発が強く望まれていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、プローブ端
子とする平行配線が基板と強固に接着固定されており、
被検査電極と接触するプローブ端子部分の耐久性と接触
を高めることによって、0.075mmピッチ以下の被
検査体の電極を検査することを可能とする、経済的で信
頼性の高い検査用プローブを提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、上記目的は、下記の本発明によって工業的に有利
に達成された。すなわち、本発明に係わる検査用プロー
ブの一つは、請求項1記載するように、有機材料からな
る組成物のシートまたはフイルム状の基板もしくは金属
材料の箔またはシート状の基板の上に接着層を介して配
設した平行配線をプローブ端子とする検査用プローブに
おいて、該平行配線は根底部が、該平行配線とは異なる
金属の被覆層を有し、かつ該被覆層が、接着層表面に接
着もしくは接着層中に埋め込まれていることを特徴とす
るものである。さらに、請求項2から3に記載のよう
に、上記検査用プローブにおいて、接着層から露出して
いる該平行配線の少なくとも被検査体に接触する部分
が、該平行配線よりもビッカース硬度の高い1種または
1種以上の高硬度皮膜層で被覆されていることを特徴と
するものであり、さらに該平行配線が、ビッカース硬度
500以上の1種または1種以上の高硬度皮膜層で被覆
されていることを特徴とするものである。
【0009】また、本発明に係わる検査用プローブの他
の一つは、請求項4に記載するように、請求項1から3
の検査用プローブにおいて、その表面、裏面もしくは両
面が絶縁層を介して寸法変化の少ない材料からなる固定
層で固定されていることを特徴とする検査用プローブで
あり、また、本発明に関わる検査用プローブの他の一つ
は、請求項5に記載するように、平行配線のピッチが
0.075mm以下であることを特徴とする請求項1か
ら請求項4に記載の検査用プローブである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明に係わる検査用プローブ
は、被検査体の電極端子と同一ピッチに配列された複数
の平行配線を絶縁性を有する有機材料の基板もしくは金
属材料の箔またはシート状の基板上に形成されている検
査用プローブに関するものである。有機材料からなる組
成物のシートまたはフイルム状の基板のもしくは金属材
料の箔またはシート状の基板上に接着層を介して配設し
た平行配線をプローブ端子とする検査用プローブにおい
て、該平行配線が、銅、ニッケルやそれらの合金から選
択された金属から成り、該平行配線の接着層表面に接着
もしくは埋め込まれている根底部が、該平行配線とは耐
エッチング性の異なる銅、ニッケルやそれらの合金から
選択される金属層、好ましくは使用する接着層に対して
良好な接着性を示す金属層で被覆された被覆層を有する
ものであり、さらに好ましくは該根底部が接着層中に埋
め込まれることによって該基板に固定接着されたもので
ある。接着層から露出している該平行配線の表面は、該
平行配線よりビッカース硬度の高い材料で被覆されてお
り、好ましくは、ビッカース硬度500以上のニッケ
ル、ロジウムやタングステン−ニッケル合金などからな
る金属で被覆され、弾力性および耐摩耗性に優れた高硬
度皮膜層が形成されたものである。この高硬度皮膜は、
平行配線が接着層から露出しているすべての部分が被覆
されたものであっても、また少なくとも被検査体に接触
する部分またはその周辺のみが被覆されたものであって
もよい。このような構成から成り立っている平行配線は
ビッカース硬度250以上の電解ニッケルから成り、通
常厚さは10μm以上、100μm以下、好ましくは2
0μm以上、70μm以下である。平行配線の接着層か
ら露出している部分の全幅または少なくとも被検査体に
接触する部分またはその周辺部が、平行配線の上に順次
硬度の高い金属皮膜で被覆されたものであることが好ま
しく、例えば、通常厚さ5〜20μmのビッカース硬度
500以上の無電解ニッケルの高硬度皮膜中間層、その
上に通常厚さは0.1〜5μmのビッカース硬度100
0程度のロジウムや、または、さらにはビッカース硬度
1350程度のタングステン−ニッケル合金などの高硬
度皮膜最外層で被覆されたものであることがとくに好ま
しい。
【0011】このような構成からなる平行配線の接触端
子部は、被検査体の電極を擦りながら表面酸化膜を破壊
することができるように圧接を行い電気接触させながら
使用されるため、従来の可撓性フィルムを用いた検査用
プローブで使用されている柔軟な銅では不満足であった
弾力性と耐久性とを兼ね備えた性能を発揮することが可
能になった。さらに、各々の接触端子部を、ケミカルエ
ッチングもしくはエキシマレーザー光やYAGレーザー
光もしくはYAG高次高調波の照射等の手段によって、
フィルムもしくは接着層付きの金属箔から切り離した状
態にすることも可能である。その場合には、電極をスク
ラッチするとき発生するゴミ等が接触端子部間に溜まる
等の問題点も回避することが可能になる。
【0012】平行配線を支持する絶縁性を有するフイル
ムやシート状の有機材料は、基板材料と接着層から構成
されるが、接着層が基板材料を兼ねてもよい。このよう
な基板材料として、ポリイミドフィルム、ポリエステル
フィルム、ポリサルファイドフィルム等の寸法安定性の
よい高分子フィルムやエポキシガラスなどが使用される
が、特に望ましい基板材料は、ポリイミドフィルムおよ
びポリイミド系塗膜である。平行配線を支持する箔やフ
ィルム状の金属材料としては、ニッケル、ニッケル合
金、銅、ベリリウム銅等の銅合金、ステンレスなど屈曲
性や弾性の優れた材料が使用できる。用いられる接着層
用の接着剤として、各種ポリイミド系接着剤、耐熱性を
有するエポキシ樹脂など平行配線と基板を強固に接着で
き、かつ加工時に流動しないものであればよい。平行配
線の根底部は、全体の高さの少なくとも5%以上が、接
着層の中に埋め込まれていることが、使用する平行配線
の剥離を防止する点から特に好ましいが、平行配線が接
着層中に完全に埋め込まれると、平行配線の接続端子部
とFPCもしくはTABの配線とが異方性導電フイルム
で接続することが困難となるので好ましくない。
【0013】このような構成からなる検査用プローブの
基板材料および接着層として用いられるポリイミドフィ
ルムおよびポリイミド系塗膜は、吸湿もしくは温度変化
により、寸法変化を起こし容易に0.01乃至0.02
mmの位置ずれを起こすこと及び吸湿によって線間絶縁
抵抗値が減少して線間絶縁不良を起こすこともあるた
め、0.075mmピッチ以下の微細パターンを検査用
プローブの用途に使用することが困難なこともあった。
このような問題点は、検査用プローブの表面、裏面もし
くは両側から絶縁層を介して寸法変化の少ない固定層で
固定することにより解決され、吸湿防止および温度変化
による有機材料を使用した検査プローブの基板の寸法変
化の抑制することが可能になった。このため、寸法変化
を0.01μm以下に抑えるとともに線間絶縁抵抗値の
変動を1桁以内にすることも可能となり、温湿度管理を
厳密にしなくとも、この検査用プローブを微細電極の検
査に使用することが出来るようになった。このような固
定層に使用する材料としては、厚み3μm以上の、好ま
しくは10μm以上のステンレス、ニッケル、42ニッ
ケル、ニッケルメッキを施した銅、ガラス繊維強化合成
樹脂等が挙げられる。
【0014】本発明の金属固定層を固定するために用い
られる接着剤は、ポリイミド系、エポキシ系、ウレタン
系やアクリル系接着剤が使用することができるが、ポリ
イミド系接着剤単独もしくはポリイミドフィルム等に、
エポキシ系又はポリイミド系接着剤を塗布した接着テー
プを使用することが好ましい。なお、本発明の実施例1
および2において、検査用プローブの台座に固定する際
は、エポキシ系接着剤をポリエステルフィルムや弾性体
テープに塗布した両面接着テープを使用することが好ま
しい。
【0015】
【実施例】以下、本発明をさらに具体的に実施例によっ
て説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。
【0016】図1は検査プローブの要部構成図であり、
図2は実施例1の検査用プローブの平行配線1の接触端
子部10Aの断面図を示す。平行配線1は接着層3Aを
介して基板材料2に接着されている。平行配線1は、ビ
ッカース硬度400の厚さ30μmのニッケルによって
形成されており、厚み3μmの銅を被覆したで平行配線
根底部11を介してポリイミド系接着層表面3Aに接着
している。この平行配線1の露出している表面は12A
の高硬度皮膜中間層である厚さ10μmのビッカース硬
度800のニッケルで、またその表層は12Bの高硬度
皮膜最外層である厚さ0.5μmのビッカース硬度10
00のロジウムで被覆されている。
【0017】平行配線1とポリイミド系接着層3Aとを
直接接触させずに中間に銅を被覆した底平行配線根底部
11設けることによって、接着剤を十分にキュアした後
の剥離強度は著しく向上し、6万回以上の検査を行って
も剥離は認められず、また、寸法安定性も十分であっ
た。
【0018】加工しやすい硬度400のニッケルで形成
された平行配線1の接触端子部10Aを高硬度皮膜層で
被覆しなかった場合には2800回の検査で端子部の破
壊が始まり、この中心層の上に直接高硬度皮膜最外層1
2Bとしてビッカース硬度1350の、タングステンを
44%含有するタングステン−ニッケル合金で被覆した
場合は2万回の検査で破壊し始めるのに対し、高硬度皮
膜中間層12Aとして、間にビッカース硬度800のニ
ッケル層を入れた場合、10万回の検査を行っても変化
が認められなかった。この高硬度皮膜は、平行配線の露
出部分のすべてに形成する必要はなく、平行配線が検査
体に接触部分のみをメッキやスパッタリング等の方法で
被覆してもよい。
【0019】図3は実施例2の検査用プローブ接触端子
部10Aのもう一つの断面図を示す。平行配線1は接着
層3Aを介して基板材料2に接着されている。平行配線
1は、ビッカース硬度400のニッケルによって形成さ
れており、ポリイミド系接着層3A中に約20μm埋め
込まれた平行配線根底部11は、厚み5μmの銅で被覆
され、根底部11の上に。この平行配線1がポリイミド
系接着層3Aから露出している表面は、12Aの高硬度
皮膜中間層である厚さ10μmのビッカース硬度800
のニッケルで、またその表層は12Bの高硬度皮膜最外
層である厚さ0.5μmのビッカース硬度1000のロ
ジウムで被覆されている。
【0020】ニッケルから形成されている平行配線1の
下部の銅で被覆されている平行配線根底部11をポリイ
ミド系接着層中に埋め込むことによって、接着剤を十分
にキュアした後の剥離強度は著しく向上し、15万回以
上の検査を行っても剥離は認められず、また、寸法安定
性も十分であった。
【0021】図4は実施例1の検査用プローブの全体断
面図である。図4に示すプローブの構造については、1
は平行配線であり、10Aが接触端子部であり、10B
が接続端子部である。平行配線1の接触端子部10Aの
断面は図3に示す通りであり、平行配線根底部11は基
板材料2として厚み18μmのベリリウム銅(材料ベリ
リウム銅フレキシブル基板−日本ガイシ社製)の表面に
設けたポリイミド系接着層表面に接着されている。ベリ
リウム銅箔2は、5の台座に3Bの接着剤で固定されて
いる。接触端子部10Aに平行配線側から、YAG第二
次高調波を照射することで、接着層およびベリリウム銅
箔を切断し個々の接触端子に切り離すことによって、ベ
リリウム銅の優れた弾性を利用して被試験パネルの歪み
などによる電極の高さ変動を吸収し、電極間に付着した
異物などによる接触不良を避けるなどの点にある。
【0022】図5は実施例2の検査用プローブの全体断
面図である。図5に示す検査用プローブの構造について
は、平行配線1は幅が30μm、厚み30μmの細線よ
り構成されており、10Aが接触端子部であり、10B
が接続端子部である。平行配線1の接触端子部10Aの
断面は図4に示す通りであり、平行配線1は接着層3A
を介して基板材料2の厚み50μmのポリイミドフイル
ム(材料 カプトンV−東レデュポン社製商品名)の表
面に接着されている。2のポリイミドフイルムは、5の
台座に3Bの接着剤で固定されている。10Bの接続端
子部は、9のFPCを介して、6のTABを7の異方性
導電フイルム等によって接続するためのものである。
【0023】4は表面がニッケルメッキされた厚み35
μmの銅箔からなる金属固定層であり、3Bのポリイミ
ド系接着剤を介して、平行配線1と固着されている。金
属固定層4を設けることにより、ポリイミドフィルムを
使用した検査プローブの基板の寸法変化を0.01μm
以下に抑えるとが可能になった。図6は接触端子部10
Aの斜視図であり、接触端子部10Aに平行配線側か
ら、エキシマレーザー光を照射することで、ポリイミド
フィルムを切断し個々の接触端子に切り離すことによっ
て、被試験パネルの歪みなどによる電極の高さ変動を吸
収し、電極間に付着した異物などによる接触不良を避け
るなどの点で著しく改善できた。
【0024】
【発明の効果】本発明は被検査体の電極端子と同一ピッ
チに配列された平行配線の一端をプローブ接触端子部と
する検査用プローブにおいて、平行配線の根底部が有機
材料からなる組成物のシートまたはフイルム状の基板も
しくは金属材料の箔またはシート状基板の上に設けられ
た接着層表面に接着もしくは接着層中に埋め込まれるこ
とによって基板に強固に固定接着されるため、0.07
5mm以下のピッチで配列されたプローブ端子であって
も、10万回以上の検査を行っても剥離したり配線がず
れるなどの変化も無くなった。
【0025】また接着層から露出している平行配線の接
触端子部を、1種または1種以上のビッカース硬度50
0以上の高硬度皮膜層を用い、順次硬度の高い皮膜層で
被覆する構造を採ることによって、この平行配線の接触
端子部が、被検査体の電極を擦りながら表面酸化膜を破
壊することができるように圧接を行いながら、電気接触
させながら2万回以上使用しても摩耗すること無く、ま
た、有機材料の基板の上に配設した平行配線に硬度の異
なる金属層を積層することや金属材料の箔を基板として
使用することにより、十分な弾力性も発現するため、従
来の可撓性フイルムプローブで使用されている柔軟な銅
では不満足であった、弾力性と耐久性を兼ね備えた性能
を発揮することが可能になった。これらの発明によっ
て、0.075mmピッチ以下の被検査体の電極を検査
するための経済的で信頼性の高い検査用プローブおよび
検査用プローブユニットを提供することが可能になっ
た。
【0026】同時に、接着剤等でその表面、裏面もしく
は両面から寸法変化の少ない固定層で固定されることに
より、吸湿防止および温度変化による有機材料からなる
基板材料の寸法変化の抑制することが可能になった。こ
のため、寸法変化を0.01μm以下に抑えるとともに
線間絶縁抵抗値の変動を1桁以内にすることが可能とな
り、温湿度管理を厳密にしなくとも、検査用プローブを
微細電極の検査に使用することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】検査用プローブの要部構成図である。
【図2】実施例1の検査用プローブの接触端子部10A
の断面図である。
【図3】実施例2の検査用プローブの接触端子部10A
の断面図である。
【図4】実施例1の検査用プローブの全体断面図であ
る。
【図5】実施例2の検査用プローブの全体断面図であ
る。
【図6】実施例2の検査用プローブの接触端子部10A
の斜視図である。
【符号の説明】
1 平行配線 2 基板材料 3A 接着層 3B 接着剤 4 固定層 5 台座 6 TAB 7 異方性導電フイルム 8 液晶パネル駆動用半導体 9 FPC 10A 平行配線の接触端子部 10B 平行配線の接続端子部 11 平行配線の根底部 12 高硬度皮膜層 12A 高硬度皮膜中間層 12B 高硬度皮膜最外層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機材料からなる組成物のシートまたはフ
    イルム状の基板もしくは金属材料の箔またはシート状の
    基板の上に接着層を介して配設した平行配線をプローブ
    端子とする検査用プローブにおいて、該平行配線は根底
    部に該平行配線とは異なる金属の被覆層を有し、かつ該
    被覆層が、接着層表面に接着もしくは接着層中に埋め込
    まれていることを特徴とする検査用プローブ。
  2. 【請求項2】請求項1の検査用プローブにおいて、接着
    層から露出している該平行配線の少なくとも被検査体に
    接触する部分が、該平行配線よりもビッカース硬度の高
    い1種または1種以上の高硬度皮膜層で被覆されている
    ことを特徴とする検査用プローブ。
  3. 【請求項3】請求項2の検査用プローブにおいて、接着
    層から露出している該平行配線の少なくとも被検査体に
    接触する部分がビッカース硬度500以上の1種または
    1種以上の高硬度皮膜層で被覆されていることを特徴と
    する検査用プローブ。
  4. 【請求項4】請求項1から3の検査用プローブにおい
    て、その表面、裏面もしくは両面が絶縁層を介して寸法
    変化の少ない材料からなる固定層で固定されていること
    を特徴とする検査用プローブ。
  5. 【請求項5】平行配線のピッチが0.075mm以下で
    あることを特徴とする請求項1から4に記載の検査用プ
    ローブ。
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