WO2009084547A1 - プローブカード - Google Patents

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WO2009084547A1
WO2009084547A1 PCT/JP2008/073473 JP2008073473W WO2009084547A1 WO 2009084547 A1 WO2009084547 A1 WO 2009084547A1 JP 2008073473 W JP2008073473 W JP 2008073473W WO 2009084547 A1 WO2009084547 A1 WO 2009084547A1
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vertical
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probe pin
pin
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Inventor
Shinji Murata
Original Assignee
Alps Electric Co., Ltd.
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/04Housings; Supporting members; Arrangements of terminals
    • G01R1/0408Test fixtures or contact fields; Connectors or connecting adaptors; Test clips; Test sockets
    • G01R1/0433Sockets for IC's or transistors
    • G01R1/0483Sockets for un-leaded IC's having matrix type contact fields, e.g. BGA or PGA devices; Sockets for unpackaged, naked chips
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
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    • G01R1/0441Details
    • G01R1/0466Details concerning contact pieces or mechanical details, e.g. hinges or cams; Shielding

Definitions

  • the present invention relates to a probe card, and more particularly to a probe card that can be suitably used for a continuity test of a BGA type IC (ball grid array type integrated circuit).
  • BGA type IC ball grid array type integrated circuit
  • a plurality of probe pins 103 in which a plurality of vertical cantilevers 104 formed using a high-rigidity metal such as tungsten are arranged in a cylindrical shape are arrayed.
  • a ball electrode 10 of a BGA IC ball grid array integrated circuit
  • the vertical cantilever 104 is curved and deformed outward.
  • the probe pin 103 spreads outward and deforms so as to enclose the ball-type electrode 10, so that an IC continuity test can be performed without damaging the ball-type electrode 10.
  • the present invention has been made in view of these points, and it is an object of the present invention to provide a probe card capable of realizing high-density probe pins even when the vertical cantilever is in a state of being easily bent and deformed. It is an object of the invention.
  • the probe card of the present invention has, as its first aspect, a plurality of vertical cantilevers that are in contact with the ball-type electrode and are arranged at equal intervals on the virtual circumference.
  • a probe pin is provided, and the vertical cantilever is formed so as to be deformed outward from the center of the probe pin upon contact with the ball-shaped electrode, and the probe pin is deformed when the vertical cantilever is contact-deformed. It is characterized in that it is disposed so as to overlap with another adjacent probe pin and so that the contact-deformed vertical cantilever does not contact the contact-deformed vertical cantilever.
  • the distance between adjacent probe pins can be reduced by the amount of overlap of the probe pins.
  • the probe card according to the second aspect of the present invention is the probe card according to the first aspect, wherein the probe pin has n (even number equal to or greater than 2) vertical cantilevers, and the plurality of probe pins are Rotation of a probe pin which is arranged on a lattice point of a square lattice and arranged so that the deformation direction of one of the n vertical cantilevers is adapted to one of two-dimensional directions It is characterized in that the angle of rotation is set to 0 degrees and the rotation angle of the probe pin is set to 0 degrees or 360 / 2n degrees so that the rotation angles are alternately different in both directions of the two-dimensional direction.
  • the probe pin overlap rate can be improved.
  • the rotation angle is arranged to be alternately different only in one direction of the two-dimensional direction.
  • the overlap ratio of probe pins can be improved.
  • the probe pin overlap rate can be improved.
  • a probe card according to a fifth aspect of the present invention is the probe card according to the second aspect, wherein the plurality of vertical cantilevers are formed to have the same width and are spaced apart by a distance equal to or greater than the width of the vertical cantilever. It is characterized by being equally spaced on the circumference.
  • the overlap ratio of probe pins can be improved.
  • the probe pins overlap without causing the vertical cantilever to contact when the ball-type electrode contacts, the height of the probe pin can be increased even in a state where the vertical cantilever tends to bend and deform. There is an effect that densification can be realized.
  • Schematic diagram showing the deformation direction of the vertical cantilever and the movable region of the probe pin based on FIGS. 1 to 5 1 is a longitudinal sectional view showing a first step in a manufacturing process of a vertical cantilever according to a first embodiment;
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a second step in the manufacturing process of the vertical cantilever of the first embodiment.
  • the fragmentary top view which shows the case where the number of the vertical type cantilevers is six in the probe card of 3rd Embodiment Schematic diagram showing the deformation direction of the vertical cantilever and the movable region of the probe pin in the third embodiment based on FIG.
  • the fragmentary top view which shows the probe card of other embodiment Sectional view along arrow 22-22 in FIG.
  • the front view which shows the state before a ball-type electrode contacts a probe pin in an example of the conventional probe card The partial top view which shows the state after a ball-type electrode contacts the probe pin in an example of the conventional probe card
  • probe card of the present invention will be described with reference to its three embodiments.
  • the probe card 1A of the first embodiment will be described.
  • 1 and 2 show a probe pin 3A formed on the probe card 1A of the first embodiment.
  • 3 and 4 show a state in which the ball type electrode 10 of the BGA type IC (not shown) is in contact with the probe pin 3A of the first embodiment.
  • the probe card 1A of the first embodiment has a plurality of probes on the surface 2a of the wiring board 2 facing the ball type electrode 10 of a BGA type IC represented by a solder ball or the like.
  • a pin 3A is provided.
  • the plurality of probe pins 3A are electrically connected to wirings and vias (not shown) formed on the wiring board 2.
  • the probe pin 3A has a plurality of vertical cantilevers 4 as shown in FIGS.
  • the vertical cantilever 4 is a cantilever that stands in a vertical direction from the reference surface 2a, with one end serving as a fixed end 4r fixed to the reference surface (surface 2a of the wiring board 2) and the other end serving as a free end 4f.
  • the plurality of vertical cantilevers 4 are arranged at equal intervals on the circumference of a virtual circle VC having a diameter smaller than the diameter of the ball-type electrode 10.
  • the reason why the diameter of the virtual circle VC is smaller than the diameter of the ball-type electrode 10 is that the ball-type electrode 10 contacts the probe pin 3A in the vicinity of the center 3c of the probe pin 3A.
  • the diameter of the probe pin 3A of the first embodiment (the diameter of the virtual circle VC described above) is 20 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the vertical cantilever 4 is formed so as to be deformed outward from the center 3c of the probe pin 3A when it comes into contact with the ball electrode 10.
  • the vertical cantilever 4 of the first embodiment has an arc-shaped column shape (see FIG. 1), a quadrangular column shape (see FIG. 5), or other column shape or cone shape, as shown in FIG.
  • the periphery of the free end 4f is formed in a shape that is refracted about 30 to 60 degrees outward from the center 3c of the probe pin 3A.
  • the number of vertical cantilevers 4 included in one probe pin 3A (hereinafter simply referred to as “the number of vertical cantilevers 4”) varies depending on each embodiment.
  • the thickness of the vertical cantilever 4 (the length in the direction from the center 3c of the probe pin 3A to the outside) is determined by how much the drag force to the ball-type electrode 10 is set. Since the vertical cantilever 4 of the first embodiment is formed mainly using a metal such as Ni—P, Cu, W (tungsten), the thickness is set to about 10 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • FIG. 6 shows the deformation direction 4CD of the vertical cantilever 4 and the movable region 3AR of the probe pin 3A based on FIGS.
  • the deformation direction 4CD of the vertical cantilever 4 is indicated by using the arrow shown in FIG. 6, and the movable area 3AR of the probe pin 3A is indicated by using the circle shown in FIG. Moreover, the overlapping part of each movable area
  • region 3AR has shown overlap OL of the probe pin 3A.
  • the movable region 3AR of the probe pin 3A is a circle centered on the center 3c of the probe pin 3A, and the circumference of a circle in which the tip of an arrow indicating the deformation direction 4CD of the vertical cantilever 4 is arranged on the circumference.
  • the upper and inner regions depend on the amount of deformation of the vertical cantilever 4 but do not depend on the number thereof.
  • the plurality of probe pins 3A are on lattice points (array form) of a square lattice similar to the arrangement of the ball-shaped electrodes 10 so as to satisfy a predetermined position and condition.
  • the predetermined position means that when four vertical cantilevers 4 in one arbitrarily selected probe pin 3A are in contact with the ball-shaped electrode 10 and deformed, the probe pin 3A is adjacent to the other probe pin 3A. This is a position overlapping the pin 3A.
  • the predetermined condition is that when the four vertical cantilevers 4 in one arbitrarily selected probe pin 3A are in contact with the ball electrode 10 and deformed, the four vertical cantilevers 4 deformed in contact with each other. Is in such a condition that it does not come into contact with the vertical cantilever 4 that has been deformed in contact with another adjacent probe pin 3A.
  • a plurality of probe pins 3A are arranged so that their rotation angles are alternately varied in both the XY directions (two-dimensional directions) of the probe pins 3A.
  • the deformation direction 4CD of one vertical cantilever 4 out of four vertical cantilevers 4 is changed to the X direction (one of the two) in the XY direction (two-dimensional direction).
  • the rotation angle of the probe pin 3A arranged so as to be adjusted to 0 is 0 degree (see the arrow parallel to the X direction inside the circle in the center 3c in FIG. 6), the rotation angle of the probe pin 3A in the center in FIG.
  • the width w of the vertical cantilever 4 is set to the same length, and those There is a method of setting the length smaller than the distance d between the arrangements.
  • the vertical cantilever 4 has an arc column shape as shown in FIG. 1, the vertical cantilever 4 is set to be smaller than an arc of 1/8 circle, and the distance d between adjacent vertical cantilevers 4 is set. Is preferably set to be larger than an arc of 1/8 circle.
  • the width w of the vertical cantilever 4 is preferably about 10 ⁇ m to 55 ⁇ m (the width w of the vertical cantilever 4 ⁇ the length of one side of the 2n square).
  • the vertical cantilever 4 of the first embodiment is manufactured mainly through four processes.
  • a resist film 10 having a thickness equivalent to the height of the vertical cantilever 4 is formed on the surface 2a of the wiring board 2, and a cup similar to a megaphone is formed on the resist film 10.
  • a first resist pattern 10p having a shape is formed by patterning.
  • the first resist pattern 10 p is a mold that forms the outer peripheral surface of the vertical cantilever 4.
  • a seed film 11 such as a Cu film is formed by sputtering on the surface of the first resist pattern 10p.
  • a resist film is formed on the surface of the seed film 11 and patterned to form a second resist pattern 12 on the surface of the seed film 11.
  • the second resist pattern 12 has the same shape as the space formed between the adjacent vertical cantilevers 4 and forms a side surface of the vertical cantilever 4.
  • the vertical cantilever 4 is formed by metal plating on the seed film 11 exposed after the second step.
  • the material of the vertical cantilever 4 can be selected from materials conventionally used for the probe pin 3A, such as Ni—P and Cu.
  • the second resist pattern 12, the seed film 11, and the resist film 10 are removed.
  • the second resist pattern 12 and the resist film 10 are removed by a resist remover, and the seed film 11 is removed by ion milling.
  • the vertical cantilever 4 of the probe pin 3A is formed.
  • the probe card 1A of the first embodiment is provided with probe pins 3A that satisfy the predetermined positions and conditions described above.
  • the predetermined position is a position where the movable region 3AR of the probe pin 3A overlaps when briefly described
  • the predetermined condition is a condition satisfying the arrangement of the probe pins 3A so that the vertical cantilevers 4 do not contact each other. It is.
  • the probe pins 3A satisfy these predetermined positions and conditions, as shown in FIGS. 3 and 4, the distance between the adjacent probe pins 3A can be reduced by the amount of overlap of the probe pins 3A.
  • the overlap ratio of the probe pin 3A can be improved by employing various methods.
  • Examples of the various methods include the two methods described above.
  • the rotation angle of the probe pin 3A is set to 0 degree or ⁇ degree, and the rotation angle of the probe pin 3A is different from each other in both the XY directions.
  • the two vertical type cantilevers 4 of the other probe pins 3A adjacent to it are arranged so as to avoid contact with each other. To bend and deform. By arranging the probe pins 3A in such a direction, the overlap rate of the probe pins 3A can be improved.
  • the width w of the vertical cantilever 4 is formed to be the same, and the distance d between the vertical cantilevers 4 is set to the vertical type.
  • the vertical cantilevers 4 are equally spaced apart by a distance equal to or greater than the width w of the cantilever 4. If the width w of the vertical cantilever 4 is larger than the distance d between the vertical cantilevers 4, the vertical cantilever 4 may come into contact with the adjacent vertical cantilever 4 before completing the outward bending deformation. (See FIG. 3). However, as shown in FIG.
  • the width w of the vertical cantilever 4 is smaller than the distance d between the vertical cantilevers 4, the adjacent vertical cantilevers 4 come into contact with each other without deformation. There is no. That is, by adopting the second method, the distance D between the adjacent probe pins 3A can be reduced, so that the overlap ratio of the probe pins 3A can be improved.
  • the vertical cantilever 4 since the probe pin 3A overlaps without causing the vertical cantilever 4 to contact when the ball-shaped electrode 10 contacts, the vertical cantilever 4 is curved and deformed. Even in an easy state, there is an effect that the high density of the probe pins 3A can be realized.
  • the width w of the vertical cantilever 4 is preferably set similarly to the above.
  • FIGS. 13 and 14 show a contact state of the probe pin 3B formed on the probe card 1B of the second embodiment.
  • the difference between the first embodiment and the second embodiment is that the number of the vertical cantilevers 4 is set to an odd number instead of an even number.
  • the probe card 1B of the second embodiment has a plurality of probe pins 3B of the second embodiment on the surface 2a of the wiring board 2, as shown in FIGS.
  • the plurality of probe pins 3B satisfy predetermined positions and conditions and are arranged on lattice points of a square lattice.
  • the predetermined position and condition are, in a simplified manner, a position where the probe pin 3B overlaps and a condition where the vertical cantilever 4 does not contact.
  • the condition of not contacting is, for example, the condition of the orientation of the probe pin 3B or the condition of the width w of the vertical cantilever 4.
  • the rotation angle of the probe pin 3B is set to 0 degree or 360/2 m degrees, and the X direction (one direction) in the XY direction (two-dimensional direction). Only in that the rotation angles are alternately different. The rotation angle of the probe pin 3B is not different in the Y direction (other direction). As in the first embodiment, the rotation angle of the probe pin 3B arranged with the deformation direction 4CD of the arbitrary vertical cantilever 4 adapted to the Y direction (one of the two-dimensional directions) is set to 0 degree. .
  • the vertical cantilevers 4 of the second embodiment have the same width w and are spaced apart by a distance d greater than the width w. It is preferable to arrange them at intervals.
  • the probe pins 3B are arranged so that the rotation angles thereof are alternately different only in one direction of the dimension).
  • the probe pins 3B arranged in the Y direction when the vertical cantilever 4 directed in the Y direction is curved and deformed outward, it is opposite to and adjacent to the 2
  • the two vertical cantilevers 4 are curved and deformed so as to avoid contact with the vertical cantilevers 4. That is, for the probe pins 3B arranged in the Y direction, the distance D between the arrangement of the probe pins 3B can be reduced without changing the rotation angle of the probe pins 3B, so that the rotation angle is not changed.
  • the overlap ratio of the probe pin 3B can be increased.
  • the rotation angle of the probe pins 3B arranged in the X direction if the rotation angle of the probe pins 3B arranged in the X direction is not changed, the adjacent vertical cantilevers 4 come into contact with each other.
  • the sandwiching angle of the adjacent vertical cantilever 4 is 120 degrees, so the rotation angle of the probe pins 3B arranged in the X direction is set to 0 degrees or 60 degrees.
  • the overlap rate of the probe pin 3B can be improved in both the XY directions. From this, the distance D between arrangement
  • the probe pin 3B since the probe pin 3B overlaps without causing the vertical cantilever 4 to contact when the ball-type electrode 10 contacts, the vertical cantilever 4 is bent and deformed. Even in an easy state, there is an effect that the high density of the probe pins 3B can be realized.
  • FIGS. 17 and 18 show a contact state of the probe pin 3C formed on the probe card 1C of the third embodiment.
  • the difference between the first embodiment and the third embodiment is that the rotation angle of the probe pin 3C is not changed alternately in both directions in the XY directions, but the rotation angle of the probe pin 3C is in any direction. Is also set to be constant.
  • the probe card 1C of the third embodiment has a plurality of probe pins 3C of the third embodiment on the surface 2a of the wiring board 2, as shown in FIGS.
  • the predetermined position and condition are the position where the probe pin 3C overlaps, the condition of the orientation of the probe pin 3C that increases the overlap ratio, and the condition of the width w of the vertical cantilever 4.
  • the probe pins 3C are arranged with their rotation angles ⁇ set to 360 / 4n degrees.
  • the rotation angle of the probe pin 3C arranged with the deformation direction 4CD of the arbitrary vertical cantilever 4 adapted to the X direction is set to 0 degree. .
  • the vertical cantilevers 4 of the third embodiment have the same width w, and the distance d between them is separated by a distance greater than the width w. It is preferable to arrange them at intervals.
  • the vertical cantilevers 4 adjacent to each other in both the X and Y directions are arranged in parallel, so that the vertical cantilevers 4 can be prevented from coming into contact with each other.
  • the overlap rate of the probe pin 3C can be improved in both the XY directions. From this, the distance D between the arrangement of the probe pins 3C can be reduced.
  • the vertical cantilever 4 since the probe pin 3C overlaps without causing the vertical cantilever 4 to contact when the ball-type electrode 10 contacts, the vertical cantilever 4 is curved and deformed. Even in an easy state, there is an effect that the high density of the probe pins 3C can be realized.
  • the predetermined conditions related to the probe pins 3A, 3B, and 3C are determined by the orientation of the probe pins 3A, 3B, and 3C and the width w of the vertical cantilever 4, but by other methods Conditions may be determined.
  • the orientation of the probe pin 3D and the width w of the vertical cantilever 4 arranged in the probe card 1D of the other embodiments are the same as those in the prior art.
  • the height h of the vertical cantilever 4 is alternately provided in both two-dimensional directions for each probe pin 3D, so that the probe pins 3D are overlapped to be arranged at a position where the distance D between them is reduced. Meanwhile, the contact of the vertical cantilever 4 can be prevented.

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Abstract

【課題】垂直型カンチレバーが湾曲変形しやすい状態にあってもプローブピンの高密度化を実現することができるプローブカードを提供する。 【解決手段】本発明のプローブカード1は、複数のプローブピン3Aを備えている。プローブピン3Aはボール型電極10と接触する4個の垂直型カンチレバー4を仮想円VCの周上に等間隔配置して形成されている。ここで、複数のプローブピン3の可動領域3ARは相互にオーバーラップしており、それらの回転角を0度または45度に設定してX-Y方向において交互に回転角が異なるようにプローブピン3Aが配設されている。

Description

プローブカード
 本発明は、プローブカードに係り、特に、BGA型IC(ボール・グリッド・アレイ型集積回路)の導通検査に好適に利用できるプローブカードに関する。
 従来のプローブカード101においては、その一例として、図23に示すように、タングステン等の高剛性金属を用いて形成された複数の垂直型カンチレバー104を筒状に配置した複数のプローブピン103がアレイ状(正方格子の格子点上)に配置されている。図24に示すように、図示しないBGA型IC(ボール・グリッド・アレイ型集積回路)のボール型電極10がプローブピン103の中央付近に押下されると、垂直型カンチレバー104が外側に湾曲変形することによりプローブピン103がボール型電極10を包むように外側に広がって変形するので、ボール型電極10を傷つけることなくICの導通検査を行なうことができる。
特開平8-17500号公報
 しかしながら、ボール型電極10に対する傷の発生を最小限に抑えるために垂直型カンチレバー104の剛性を下げた場合や、導電性に優れているが剛性の劣るような良導電性金属を用いて垂直型カンチレバー104を形成した場合など、垂直型カンチレバー104が湾曲変形しやすい状態にある場合、図25に示すように、隣位するプローブピン103の配置間距離Dが小さすぎるとボール型電極10の接触時に垂直型カンチレバー104が隣位する垂直型カンチレバー104と相互に接触してしまう。これを回避するため、従来のプローブカード101においては、図26および図27に示すように、プローブピン103の配置間距離Dを大きくしなければならなかったので、プローブピン103の高密度化を実現することができないという問題があった。
 そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、垂直型カンチレバーが湾曲変形しやすい状態にあってもプローブピンの高密度化を実現することができるプローブカードを提供することを本発明の目的としている。
 前述した目的を達成するため、本発明のプローブカードは、その第1の態様として、ボール型電極と接触する複数の垂直型カンチレバーを仮想円周上に等間隔配置して形成されている複数のプローブピンを備えており、垂直型カンチレバーは、ボール型電極との接触の際にプローブピンの中央から外側方向に変形するように形成されており、プローブピンは、垂直型カンチレバーが接触変形した際、隣位する他のプローブピンとオーバーラップする位置、および、接触変形した垂直型カンチレバーが他のプローブピンにおいて接触変形した垂直型カンチレバーと接触しないように、配置されていることを特徴としている。
 本発明の第1の態様のプローブカードによれば、プローブピンがオーバーラップした分だけ隣位するプローブピンの配置間距離を狭めることができる。
 本発明の第2の態様のプローブカードは、第1の態様のプローブカードにおいて、プローブピンは、n(n=2以上の偶数)個の垂直型カンチレバーを有しており、複数のプローブピンは、正方格子の格子点上に配置されているとともに、n個の垂直型カンチレバーうちの1個の垂直型カンチレバーの変形方向を2次元方向のどちらか一方向に適合させて配置したプローブピンの回転角を0度としてプローブピンの回転角を0度または360/2n度にすることにより2次元方向の両方向においてその回転角が交互に異なるように配置されていることを特徴としている。
 本発明の第2の態様のプローブカードによれば、プローブピンのオーバーラップ率を向上させることができる。
 本発明の第3の態様のプローブカードは、第1の態様のプローブカードにおいて、プローブピンは、m(m=3以上の奇数)個の垂直型カンチレバーを有しており、複数のプローブピンは、正方格子の格子点上に配置されているとともに、m個の垂直型カンチレバーうちの1個の垂直型カンチレバーの変形方向を2次元方向のどちらか一方向に適合させて配置したプローブピンの回転角を0度としてプローブピンの回転角を0度または360/2m度にすることにより2次元方向の一方向のみにおいてその回転角が交互に異なるように配置されていることを特徴としている。
 本発明の第3の態様のプローブカードによれば、プローブピンのオーバーラップ率を向上させることができる。
 本発明の第4の態様のプローブカードは、第1の態様のプローブカードにおいて、プローブピンは、n(n=2以上の偶数)個の垂直型カンチレバーを有しており、複数のプローブピンは、正方格子の格子点上に配置されているとともに、n個の垂直型カンチレバーうちの1個の垂直型カンチレバーの変形方向を2次元方向のどちらか一方向に適合させて配置したプローブピンの回転角を0度としてすべてのプローブピンの回転角を360/4n度にして配置されていることを特徴としている。
 本発明の第4の態様のプローブカードによれば、プローブピンのオーバーラップ率を向上させることができる。
 本発明の第5の態様のプローブカードは、第2の態様のプローブカードにおいて、複数の垂直型カンチレバーは、同一幅に形成されているとともに、垂直型カンチレバーの幅以上の距離だけ離間させて仮想円周上に等間隔配置されていることを特徴としている。
 本発明の第5の態様のプローブカードによれば、プローブピンのオーバーラップ率を向上させることができる。
 本発明のプローブカードによれば、ボール型電極の接触時に垂直型カンチレバーの接触を生じさせずにプローブピンがオーバーラップするので、垂直型カンチレバーが湾曲変形しやすい状態にあってもプローブピンの高密度化を実現することができるという効果を奏する。
第1の実施形態のプローブカードを示す部分平面図 図1の2-2矢視断面図 第1の実施形態のプローブカードにおいてプローブピンにボール型電極が接触した状態を示す部分平面図 図3の4-4矢視断面図 第1の実施形態のプローブカードにおいて垂直型カンチレバーの幅がそれらの配置間距離よりも狭い状態を示す部分平面図 図1~図5に基づいて垂直型カンチレバーの変形方向およびプローブピンの可動領域を示す模式図 第1の実施形態の垂直型カンチレバーの製造工程における第1工程を示す縦断面図 第1の実施形態の垂直型カンチレバーの製造工程における第2工程を示す縦断面図 第1の実施形態の垂直型カンチレバーの製造工程における第3工程を示す縦断面図 第1の実施形態の垂直型カンチレバーの製造工程における第4工程を示す縦断面図 第1の実施形態のプローブカードにおいて垂直型カンチレバーの個数が2個の場合を示す部分平面図 図11に基づいて第1の実施形態における垂直型カンチレバーの変形方向およびプローブピンの可動領域を示す模式図 第2の実施形態のプローブカードを示す部分平面図 図13に基づいて第2の実施形態における垂直型カンチレバーの変形方向およびプローブピンの可動領域を示す模式図 第2の実施形態のプローブカードにおいて垂直型カンチレバーの個数が5個の場合を示す部分平面図 図15に基づいて第2の実施形態における垂直型カンチレバーの変形方向およびプローブピンの可動領域を示す模式図 第3の実施形態のプローブカードを示す部分平面図 図17に基づいて第3の実施形態における垂直型カンチレバーの変形方向およびプローブピンの可動領域を示す模式図 第3の実施形態のプローブカードにおいて垂直型カンチレバーの個数が6個の場合を示す部分平面図 図19に基づいて第3の実施形態における垂直型カンチレバーの変形方向およびプローブピンの可動領域を示す模式図 他の実施形態のプローブカードを示す部分平面図 図21の22-22矢視断面図 従来のプローブカードの一例においてプローブピンにボール型電極が接触する前の状態を示す正面図 従来のプローブカードの一例においてプローブピンにボール型電極が接触した後の状態を示す部分平面図 従来のプローブカードの一例においてプローブピンが高密度に配設された状態を示す正面図 従来のプローブカードの一例においてプローブピンが相互に接触しないように高密度に配設された状態を示す正面図 図26の27-27矢視断面図
 以下、本発明のプローブカードをその3つの実施形態により説明する。
 はじめに、第1の実施形態のプローブカード1Aを説明する。図1および図2は、第1の実施形態のプローブカード1Aに形成されたプローブピン3Aを示している。また、図3および図4は、第1の実施形態のプローブピン3AにBGA型IC(図示せず)のボール型電極10が接触した状態を示している。
 第1の実施形態のプローブカード1Aは、図1または図3に示すように、はんだボールなどに代表されるBGA型ICのボール型電極10に対向する配線板2の表面2aに、複数のプローブピン3Aを備えている。これら複数のプローブピン3Aは配線板2に形成された図示しない配線やビアに導通している。
 プローブピン3Aは、図1および図2に示すように、複数の垂直型カンチレバー4を有している。垂直型カンチレバー4とは、その一端を基準面(配線板2の表面2a)に固定された固定端4rとし、その他端を自由端4fとして、基準面2aから垂直方向に起立するカンチレバーをいう。
 複数の垂直型カンチレバー4は、ボール型電極10の直径よりも小さな直径の仮想円VCの円周上において等間隔に配置されている。仮想円VCの直径がボール型電極10の直径よりも小さい理由は、ボール型電極10がプローブピン3Aの中央3c付近においてプローブピン3Aと接触するためである。第1の実施形態のプローブピン3Aの直径(前述した仮想円VCの直径)は20μm~100μmである。
 また、垂直型カンチレバー4は、図2~図4に示すように、ボール型電極10と接触した際、プローブピン3Aの中央3cから外側方向に変形するように形成されている。垂直型カンチレバー4の形状については従来技術を参酌すれば種々多数の形状が考えられる。第1の実施形態の垂直型カンチレバー4は、円弧型柱形状(図1参照)、四角柱形状(図5参照)またはその他の柱形状もしくは錐形状であって、図2に示すように、その自由端4fの周辺をプローブピン3Aの中央3cから外側方向に30~60度程度屈折させた形状に形成されている。
 1個のプローブピン3Aが有する垂直型カンチレバー4の個数(以下、単に「垂直型カンチレバー4の個数」という。)は各実施形態によって異なる。第1の実施形態における垂直型カンチレバー4の個数は、n(n=2以上の偶数)個、具体的には、4個である。
 垂直型カンチレバー4の厚み(プローブピン3Aの中央3cから外側への方向の長さ)はボール型電極10への抗力をどれくらいに設定するかによって決定されている。第1の実施形態の垂直型カンチレバー4は、Ni-P、Cu、W(タングステン)などの金属を主として用いて形成されているので、その厚みは10μm~20μm程度に設定されている。
 図6は、垂直型カンチレバー4の変形方向4CDおよびプローブピン3Aの可動領域3ARを図1~図5に基づいて示している。垂直型カンチレバー4の変形方向4CDは図6に示した矢印を用いて示されており、プローブピン3Aの可動領域3ARは同図に示した円を用いて示されている。また、それぞれの可動領域3ARの重複部分はプローブピン3AのオーバーラップOLを示している。なお、プローブピン3Aの可動領域3ARとは、プローブピン3Aの中央3cを中心とする円であって垂直型カンチレバー4の変形方向4CDを示す矢印の先端を円周上に配置した円の円周上およびその内部の領域であり、垂直型カンチレバー4の変形量に依存するがその個数には依存しない領域である。
 複数のプローブピン3Aは、図3および図6に示すように、ボール型電極10の配置と同様の正方格子の格子点上(アレイ状)であって、所定の位置および条件を満たすように、配置されている。所定の位置とは、任意に選択したある1個のプローブピン3Aにおける4個の垂直型カンチレバー4がボール型電極10に接触して変形した際にそのプローブピン3Aがそれに隣位する他のプローブピン3Aとオーバーラップする位置である。また、所定の条件とは、任意に選択したある1個のプローブピン3Aにおける4個の垂直型カンチレバー4がボール型電極10に接触して変形した際、接触変形した4個の垂直型カンチレバー4が隣位する他のプローブピン3Aにおいてそれぞれ接触変形した垂直型カンチレバー4と接触しないような条件である。
 この所定の条件を満たすためには種々の方法が考えられる。第1の実施形態のおいては、その第1の方法として、図6に示すように、プローブピン3Aの回転角を0度またはθ(θ=360/2n)度にすることにより、格子配置されたプローブピン3AのX-Y方向(2次元方向)の両方向において、複数のプローブピン3Aがその回転角を交互に異ならせるように配置されている。例えば、図6に示すように、4個の垂直型カンチレバー4のうちの1個の垂直型カンチレバー4の変形方向4CDをX-Y方向(2次元方向)のうちのX方向(どちらか一方)に適合させて配置したプローブピン3Aの回転角を0度とすると(図6中央3cの円内部にあるX方向と平行の矢印を参照)、図6中央のプローブピン3Aの回転角が0度になっており、X-Y方向においてそれに隣位する他の4個のプローブピン3Aの回転角はθになっている。第1の実施形態の垂直型カンチレバー4の個数nは4個なので、プローブピン3Aの回転角は0度または45(=360/2n)度である。
 また、前述した所定の条件を満たす第2の方法として、図5に示すように、前述した第1の方法に加え、垂直型カンチレバー4の幅wをそれぞれ同一の長さにし、かつ、それらの配置間距離dよりも小さい長さに設定する方法がある。例えば、垂直型カンチレバー4が図1に示すような円弧型柱形状である場合、垂直型カンチレバー4を1/8円の円弧よりも小さく設定し、隣位する垂直型カンチレバー4の配置間距離dを1/8円の円弧よりも大きく設定することが好ましい。
 なお、垂直型カンチレバー4の幅wを小さくし過ぎるとボール型電極10との接触面積が小さくなり、また、垂直型カンチレバー4の変形方向4CDがぶれてしまうことがある。以上を鑑み、垂直型カンチレバー4の幅wは10μm~55μm(垂直型カンチレバー4の幅w<2n角形の一辺の長さ)程度であることが好ましい。
 次に、図7~図10を用いて、第1の実施形態の垂直型カンチレバー4の製造方法を簡単に示す。第1の実施形態の垂直型カンチレバー4は主に4つの工程を経て製造される。
 第1工程においては、図7に示すように、配線板2の表面2aに垂直型カンチレバー4の高さと同等の厚さを有するレジスト膜10を形成し、そのレジスト膜10にメガホンに似たカップ形状の第1のレジストパターン10pをパターンニングにより形成する。この第1のレジストパターン10pは垂直型カンチレバー4の外周面を形成する型となる。そして、この第1のレジストパターン10pの表面にCu膜などのシード膜11をスパッタ形成する。
 第2工程においては、図8に示すように、シード膜11の表面にレジスト膜を形成してパターンニングを施すことにより、シード膜11の表面に第2のレジストパターン12を形成する。第2のレジストパターン12は隣位する垂直型カンチレバー4の間に形成されるスペースと同形状であり、垂直型カンチレバー4の側面を形成する型となる。
 第3工程においては、図9に示すように、第2工程後において露出しているシード膜11に金属めっきを施して垂直型カンチレバー4をめっき形成する。垂直型カンチレバー4の材質は、Ni-P、Cuなどの従来からプローブピン3Aに用いられた材質を選択することができる。
 第4工程においては、図10に示すように、第2のレジストパターン12、シード膜11およびレジスト膜10を除去する。第2のレジストパターン12およびレジスト膜10はレジスト除去剤により、シード膜11はイオンミリングにより、除去作業を行なう。以上の4工程を経て、プローブピン3Aの垂直型カンチレバー4が形成される。
 次に、第1の実施形態のプローブカード1Aの作用を説明する。
 第1の実施形態のプローブカード1Aは、図1または図5に示すように、前述した所定の位置および条件を満たしてプローブピン3Aが配設されている。所定の位置とは簡略説明するとプローブピン3Aの可動領域3ARがオーバーラップする位置であり、所定の条件とは簡略説明すると垂直型カンチレバー4が相互に接触しないようなプローブピン3Aの配置を満たす条件である。プローブピン3Aがこれら所定の位置および条件を満たすと、図3および図4に示すように、プローブピン3Aがオーバーラップした分だけ隣位するプローブピン3Aの配置間距離を狭めることができる。
 前述の所定の条件については、種々の方法を採用することにより、プローブピン3Aのオーバーラップ率を向上させることができる。種々の方法としては、例えば前述した2つの方法がある。
 第1の方法においては、図6に示すように、プローブピン3Aの回転角を0度またはθ度に設定し、プローブピン3Aの回転角をX-Y方向の両方向において相互に異ならせている。回転角θ度は360/2n度であるが、このθの値は隣位する2つの垂直型カンチレバー4の変形方向4CDがなす挟み角360/n度の半分の値である。第1の実施形態においてはn=4なので、その挟み角は90度であり、回転角θは45度になる。つまり、図6に示すように、あるプローブピン3Aにおける隣位する2つの垂直型カンチレバー4のちょうど中間に割って入るようにそのプローブピン3Aに隣位する他のプローブピン3Aの垂直型カンチレバー4が変形する。別の角度から論じると、あるプローブピン3Aにおける1つの垂直型カンチレバー4が外側に湾曲変形すると、それに隣位する他のプローブピン3Aの2個の垂直型カンチレバー4がそれと接触を避けるように外側に湾曲変形する。このような向きにプローブピン3Aを配置することにより、プローブピン3Aのオーバーラップ率を向上させることができる。
 また、前述の所定の条件を満たす第2の方法においては、図5に示すように、垂直型カンチレバー4の幅wを同一に形成し、かつ、垂直型カンチレバー4の配置間距離dを垂直型カンチレバー4の幅w以上の距離だけ離間させて垂直型カンチレバー4を等間隔配置している。もし、垂直型カンチレバー4の幅wが垂直型カンチレバー4の配置間距離dよりも大きければ、垂直型カンチレバー4が外側に湾曲変形を終える前に隣位する垂直型カンチレバー4に接触してしまうおそれが生じる(図3を参照)。しかし、図5に示すように、垂直型カンチレバー4の幅wが垂直型カンチレバー4の配置間距離dよりも小さければ、隣位する他の垂直型カンチレバー4が変形せずともそれらが接触することはない。つまり、第2の方法を採用することにより、隣位するプローブピン3Aの配設間距離Dを小さくすることができるので、プローブピン3Aのオーバーラップ率を向上させることができる。
 すなわち、第1の実施形態のプローブカード1Aによれば、ボール型電極10の接触時に垂直型カンチレバー4の接触を生じさせずにプローブピン3Aがオーバーラップするので、垂直型カンチレバー4が湾曲変形しやすい状態にあってもプローブピン3Aの高密度化を実現することができるという作用を奏する。
 なお、第1の実施形態の垂直型カンチレバー4は4個、つまりn=4であるが、nは2以上の偶数で成立する。そのため、図11および図12に示すように、垂直型カンチレバー4の個数nを2に設定してもよい。この場合、隣位する垂直型カンチレバー4の挟み角は180度になるため、プローブピン3Aの回転角は0度または90(=360/2n)度に設定することが好ましい。また、垂直型カンチレバー4の幅wについても上記と同様に設定することが好ましい。
 次に、図13および図14を用いて、第2の実施形態のプローブカード1Bについて説明する。図13および図14は、第2の実施形態のプローブカード1Bに形成されたプローブピン3Bの接触状態を示している。第1の実施形態と第2の実施形態との相違点は、垂直型カンチレバー4の個数が偶数でなく、奇数に設定されていることである。
 第2の実施形態のプローブカード1Bは、図13および図14に示すように、配線板2の表面2aに第2の実施形態のプローブピン3Bを複数個有している。第2の実施形態のプローブピン3Bは、m(m=3以上の奇数)個の垂直型カンチレバー4を有しており、具体的には3個に設定されている。また、複数のプローブピン3Bは所定の位置および条件を満たして正方格子の格子点上に配置されている。所定の位置および条件とは、簡略化して説明すると、プローブピン3Bがオーバーラップする位置および垂直型カンチレバー4が接触しない条件である。接触しない条件とは、例えば、プローブピン3Bの向きの条件または垂直型カンチレバー4の幅wの条件である。
 ここで、第1の実施形態と大きく異なる点として、プローブピン3Bの回転角は0度または360/2m度に設定されており、X-Y方向(2次元方向)のX方向(一方向)のみにおいてその回転角が交互に異なるように配置されている点にある。Y方向(他方向)においてはプローブピン3Bの回転角は異ならない。なお、第1の実施形態と同様、任意の垂直型カンチレバー4の変形方向4CDをY方向(2次元方向のどちらか一方向)に適合させて配置したプローブピン3Bの回転角を0度としている。
 第1の実施形態と同様、第2の実施形態の垂直型カンチレバー4については、その幅wを同一に形成し、かつ、それらの配置間距離dをその幅w以上の距離だけ離間させて等間隔配置することが好ましい。
 次に、第2の実施形態のプローブカード1Bの作用について説明する。第1の実施形態との相違点以外については第1の実施形態と同様の作用効果を奏するため、第1の実施形態との相違点に係る作用について重点的に説明する。
 第2の実施形態のプローブカード1Bにおいては、図13および図14に示すように、プローブピン3Bの回転角が0度またはθ(=360/2m)度に設定されており、X方向(2次元方向の一方向)のみにおいてその回転角が交互に異なるように、プローブピン3Bが配置されている。
 Y方向に配列されたプローブピン3Bから明らかなように、Y方向に配列されたプローブピン3Bにおいては、Y方向に向いた垂直型カンチレバー4が外側に湾曲変形すると、それに対向かつ隣位する2つの垂直型カンチレバー4はその垂直型カンチレバー4との接触を回避するように湾曲変形する。つまり、Y方向に配列されたプローブピン3Bについては、プローブピン3Bの回転角を変更することなく、プローブピン3Bの配設間距離Dを近づけることができるので、回転角をあえて変更せずともプローブピン3Bのオーバーラップ率を高めることができる。一方、X方向に配列されたプローブピン3Bについては、それらの回転角を変更しなければ、隣位する垂直型カンチレバー4が相互に接触してしまう。
 そのため、第2の実施形態のようにm=3においては、隣位する垂直型カンチレバー4の挟み角が120度であるため、X方向に配列されたプローブピン3Bの回転角を0度または60(=360/2m)度に設定してその回転角が交互に異なるようにプローブピン3Bを配置している。これにより、X方向において隣位するそれぞれの垂直型カンチレバー4が平行に配設されるので、垂直型カンチレバー4の接触を防止することができる。
 以上のことから、第2の実施形態のプローブカード1Bにおいても、X-Y方向の両方向においてプローブピン3Bのオーバーラップ率を向上させることができる。このことから、プローブピン3Bの配設間距離Dを狭めることができる。
 すなわち、第2の実施形態のプローブカード1Bによれば、ボール型電極10の接触時に垂直型カンチレバー4の接触を生じさせずにプローブピン3Bがオーバーラップするので、垂直型カンチレバー4が湾曲変形しやすい状態にあってもプローブピン3Bの高密度化を実現することができるという作用を奏する。
 なお、第2の実施形態においてはm=3に設定したが、図15および図16に示すように、m=5であってもmが3以上の奇数であるため第2の実施形態と同様の作用効果が成立する。
 次に、図17および図18を用いて、第3の実施形態のプローブカード1Cについて説明する。図17および図18は、第3の実施形態のプローブカード1Cに形成されたプローブピン3Cの接触状態を示している。第1の実施形態と第3の実施形態との相違点は、プローブピン3Cの回転角がX-Y方向の両方向において交互に変更されているのでなく、プローブピン3Cの回転角がいずれの方向においても一定に設定されていることにある。
 第3の実施形態のプローブカード1Cは、図17および図18に示すように、配線板2の表面2aに第3の実施形態のプローブピン3Cを複数個有している。第3の実施形態のプローブピン3Cは、n(n=2以上の偶数)個の垂直型カンチレバー4を有しており、具体的には4個に設定されている。また、複数のプローブピン3Cは所定の位置および条件を満たして正方格子の格子点上に配置されている。所定の位置および条件とは、プローブピン3Cがオーバーラップする位置ならびにそのオーバーラップ率を高めるプローブピン3Cの向きの条件および垂直型カンチレバー4の幅wの条件である。
 ここで、第1の実施形態と大きく異なる点として、プローブピン3Cがその回転角θをすべて360/4n度に設定して配置されている点にある。なお、第1の実施形態と同様、任意の垂直型カンチレバー4の変形方向4CDをX方向(2次元方向のどちらか一方向)に適合させて配置したプローブピン3Cの回転角を0度としている。
 第1の実施形態と同様、第3の実施形態の垂直型カンチレバー4については、その幅wを同一に形成し、かつ、それらの配置間距離dをその幅w以上の距離だけ離間させて等間隔配置することが好ましい。
 次に、第3の実施形態のプローブカード1Cの作用について説明する。第1の実施形態との相違点以外については第1の実施形態と同様の作用効果を奏するため、第1の実施形態との相違点に係る作用について重点的に説明する。
 第2の実施形態のプローブカード1Cにおいては、図17および図18に示すように、プローブピン3Cの回転角がすべてθ(=360/4n)度に設定されてプローブピン3Cが配置されている。
 第3の実施形態のようにn=4においては、隣位する垂直型カンチレバー4の挟み角が90度になるので、プローブピン3Cの回転角を22.5(=360/4n)度に設定されている。そのため、X-Y方向の両方向において隣位するそれぞれの垂直型カンチレバー4が平行に配設されることになるので、垂直型カンチレバー4の接触を防止することができる。
 以上のことから、第3の実施形態のプローブカード1Cにおいても、X-Y方向の両方向においてプローブピン3Cのオーバーラップ率を向上させることができる。このことから、プローブピン3Cの配設間距離Dを狭めることができる。
 すなわち、第3の実施形態のプローブカード1Cによれば、ボール型電極10の接触時に垂直型カンチレバー4の接触を生じさせずにプローブピン3Cがオーバーラップするので、垂直型カンチレバー4が湾曲変形しやすい状態にあってもプローブピン3Cの高密度化を実現することができるという作用を奏する。
 なお、第3の実施形態においてはn=4に設定したが、図19および図20に示すように、n=6であってもnが2以上の偶数であるため、第3の実施形態と同様の作用効果が成立する。
 また、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
 例えば、前述の実施形態においては、プローブピン3A、3B、3Cに関する所定の条件をプローブピン3A、3B、3Cの向きおよび垂直型カンチレバー4の幅wによって決めていたが、それら以外の方法によってその条件を決定しても良い。具体的には、図21および図22に示すように、他の実施形態のプローブカード1Dに配設されたプローブピン3Dの向きおよび垂直型カンチレバー4の幅wは従来技術と同様であるが、垂直型カンチレバー4の高さhについてプローブピン3Dごとに2次元方向の両方向において交互に高低差を設けることにより、プローブピン3Dをオーバーラップさせてそれらの配設間距離Dを近づける位置に配置させつつ、垂直型カンチレバー4の接触を防止することができる。

Claims (5)

  1.  ボール型電極と接触する複数の垂直型カンチレバーを仮想円周上に等間隔配置して形成されている複数のプローブピンを備えており、
     前記垂直型カンチレバーは、前記ボール型電極との接触の際に前記プローブピンの中央から外側方向に変形するように形成されており、
     前記プローブピンは、前記垂直型カンチレバーが接触変形した際、隣位する他のプローブピンとオーバーラップする位置、および、接触変形した垂直型カンチレバーが前記他のプローブピンにおいて接触変形した垂直型カンチレバーと接触しないように、配置されている
    ことを特徴とするプローブカード。
  2.  前記プローブピンは、n(n=2以上の偶数)個の前記垂直型カンチレバーを有しており、
     前記複数のプローブピンは、正方格子の格子点上に配置されているとともに、前記n個の垂直型カンチレバーうちの1個の垂直型カンチレバーの変形方向を2次元方向のどちらか一方向に適合させて配置したプローブピンの回転角を0度として前記プローブピンの回転角を0度または360/2n度にすることにより2次元方向の両方向においてその回転角が交互に異なるように配置されている
    ことを特徴とする請求項1に記載のプローブカード。
  3.  前記プローブピンは、m(m=3以上の奇数)個の前記垂直型カンチレバーを有しており、
     前記複数のプローブピンは、正方格子の格子点上に配置されているとともに、前記m個の垂直型カンチレバーうちの1個の垂直型カンチレバーの変形方向を2次元方向のどちらか一方向に適合させて配置したプローブピンの回転角を0度として前記プローブピンの回転角を0度または360/2m度にすることにより2次元方向の一方向のみにおいてその回転角が交互に異なるように配置されている
    ことを特徴とする請求項1に記載のプローブカード。
  4.  前記プローブピンは、n(n=2以上の偶数)個の前記垂直型カンチレバーを有しており、
     前記複数のプローブピンは、正方格子の格子点上に配置されているとともに、前記n個の垂直型カンチレバーうちの1個の垂直型カンチレバーの変形方向を2次元方向のどちらか一方向に適合させて配置したプローブピンの回転角を0度としてすべての前記プローブピンの回転角を360/4n度にして配置されている
    ことを特徴とする請求項1に記載のプローブカード。
  5.  前記複数の垂直型カンチレバーは、同一幅に形成されているとともに、前記垂直型カンチレバーの幅以上の距離だけ離間させて前記仮想円周上に等間隔配置されている
    ことを特徴とする請求項2に記載のプローブカード。
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