JP2011237207A - プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】プローブ接合時のレーザー照射によってはんだが飛散するのを防ぐことが可能なプローブを提供することを目的とする。
【解決手段】基板に実装されるプローブであって、実装部を有するプローブ本体と、前記実装部の底面に設けられたはんだからなり、前記実装部の両側面に、実装部の底面から突出し、前記はんだを挟み込むはんだカバーがそれぞれ設けられ、前記はんだカバーおよび前記プローブ本体は導電性材料からなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プローブカードなどの配線基板に実装されるプローブに関する。

半導体の検査には、基板に複数のプローブが実装されたプローブカードを用いている。基板上には複数のプローブが狭ピッチで配置されているが、プローブは基板に設けられた電極に接合されてプローブカードに実装されている。

プローブの実装方法には幾つかの方法があるが、その1つとして、特許文献１に記載されているように、プローブのベース部に設けられた２つの突出部をはんだによって電極パッドに接合する方法が用いられている。

特開２００８−３０９５３４号公報

上述のように、２つの突出部をはんだを用いて電極パッドに接合する際に、プローブのはんだバンプが形成されているベース部（実装部）にレーザーを照射することではんだバンプに熱を加えて溶融させて電極パッドにプローブを接合する。

レーザー照射によってプローブの実装部に加えられた熱が突出部に伝わりはんだバンプを溶融するが、この時レーザーの一部が直接はんだバンプに照射されると、はんだが飛散することがある。飛散したはんだの粒が電極パッド間をブリッジするとショートするという問題が生じる。

本発明はこのような従来の問題点を解消し、プローブ接合時にはんだが飛散するのを防止することが可能なプローブを提供することを目的とする。

本発明のプローブは、基板に実装されるプローブであって、実装部を有するプローブ本体と、前記実装部の底面に設けられたはんだからなり、前記実装部の両側面に、実装部の底面から突出し、前記はんだを挟み込むはんだカバーがそれぞれ設けられ、前記はんだカバーおよび前記プローブ本体は導電性材料からなることを特徴とする。

本発明のプローブは、基板に実装されるプローブであって、実装部を有するプローブ本体と、前記実装部の底面に設けられたはんだからなり、前記実装部の両側面に、実装部の底面から突出し、前記はんだを挟み込むはんだカバーがそれぞれ設けられ、前記はんだカバーおよび前記プローブ本体は導電性材料からなることにより、実装部にレーザを照射した時に、はんだに直接レーザーが照射されるのを防止することで、はんだが飛散するのを防ぐことが可能となる。

本発明のプローブの側面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 接合時のプローブの断面図である。 接合後のプローブの側面図である。 異なる形態のプローブの断面図である。 プローブを形成する工程を示す図である。 プローブを形成する工程を示す図であり、図６の続きである。 プローブカードの概略断面図である。

図を用いて本発明のプローブ１を以下に詳細に説明する。図１が本発明のプローブ１の側面図であり、図２がプローブ１の断面図である。

本発明のプローブ１は、図１に示すように、プローブカード１３（図８参照）のプローブ基板１４上に設けられた電極１５に接合される底面５を有する実装部２、前記実装部２の後方から前方へと延在しバネ性を有するアーム部３、および、前記アーム部３の先端に設けられ検査対象物の電極に接触する先端部４からなる本体と、前記実装部２の底面５に設けられたはんだ６から構成され、前記実装部２の両側面には、前記底面５から下方へと突出するはんだカバー７がそれぞれ設けられ、前記はんだ６が２つのはんだカバー７に挟まれた状態となっている。

また、前記プローブ１は、図２の断面図に示すように、中間層１１を２つの外層１２，１２’で挟み込んだ３層構造である。前記中間層１１および前記外層１２，１２’は、各々上述の実装部２、アーム部３、および先端部４の形状に形成されており、前記外層１２，１２’の外側に、前記はんだカバー７が形成されている。前記外層１２’に設けられたはんだカバー７は前記外層１２’に埋め込まれて形成されており、前記外層１２に設けられたはんだカバー７は前記外層１２の表面に貼りついた状態で形成されている。この違いは後述するはんだカバー７の形成方法によるものである。

前記はんだカバー７は、前記実装部２の側面から前記底面５の下方に突出する形で形成されており、その長さ（図１の左右方向の長さ）は、前記実装部２の前端から後端に向かって、接合強度が確保されるはんだ６を確保することができる所定の長さで形成されている。また、その厚みはできるだけ薄くすることが好ましく、特に５μｍ以下とすることが好ましい。

前記実装部２の前記はんだ６の上方となる部分に、レーザを照射することによってはんだ６を加熱するが、加えられた熱が前記実装部２全体に拡散することを十分に防ぎきれない場合も想定される。これを防止するために、前記実装部２にスリット８を設ける。レーザーを照射する部分よりも後方に縦方向に設けておき、レーザー照射によって加えられた熱が、実装部２の後方へと伝達されるのを防ぎ、加えられた熱は逃げることなく、前記はんだ６へと伝えられる。

さらに、前記はんだカバー７だけでは前記プローブ１を実装する際の位置決めが難しいので、前記実装部２の後方の底面５から下方に突出した支持部９を設けている。前記支持部９にははんだバンプを設けていないので、前記支持部９は単にプローブカード１３の電極１５と接触するだけで接合されることはない。

前記プローブ本体および前記はんだカバー７は導電性材料からなり、前記プローブカード１３（図８参照）のプローブ基板１４上に設けられた電極１５に接合されたプローブ１は、前記はんだカバー７が前記電極１５と接合され、前記プローブカード１３と前記プローブ１との導通は前記はんだカバー７を通じて行われる。

前記中間層１１および前記外層１２，１２’は、全て同じ導電性材料で形成されていてもよいし、各々異なる導電性材料で形成されていてもよい。本実施形態では、前記中間層１１および前記外層１２，１２’は、ニッケル合金からなる同一の導電性材料で形成されている。導電性材料としては、ニッケルに限らず、パラジウムコバルト（Ｐｄ−Ｃｏ）などのコバルト（Ｃｏ）を含む他の合金でもよく、パラジウムニッケル（Ｐｄ−Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、ニッケルタングステン（Ｎｉ−Ｗ）などの他の導電性材料でもよい。

そして、前記はんだカバー７も前記中間層１１あるいは前記外層１２，１２’と同じ、あるいは異なる導電性材料を用いる。さらに、前記はんだ６は、前記中間層１１、前記外層１２，１２’および前記はんだカバー７よりも融点の低い導電性材料を用いることで、図３に示すようにレーザー照射されると加熱されたはんだ６だけが溶融し、前記プローブ１が前記電極１５に接合される。

この時、溶融されたはんだ６の一部は、図４に示すように、前後に流出するが、プローブ１の側面方向への流出は、図３に示すように、前記はんだカバー７によって阻止されている。これにより、前記電極１５上に拡がるはんだの量は従来よりも少なくすることができるので、従来よりも少ないはんだ量で充分な接合強度を確保することが可能となる。また、従来よりも電極１５との接合面積が少なくなるので、プローブ１を電極１５から剥離する際に、電極１５が剥離するのを減らすことができる。

さらに、前記はんだカバー７がはんだ６と接する部分は、プローブ１とはんだ６との接合面積にプラスされることとなるので、プローブ１とはんだ６との接合強度が上がり、より強固にプローブ１は電極１５に接合される。また、従来のようなレーザ照射時のはんだの飛散は前記はんだカバー７によって防止されるので、隣接する電極１５同士が飛散したはんだによってブリッジされてショートする問題が解消される。

はんだカバー７とはんだ６の形状については、図１，２に示すものに限定するのではなく、例えば、図５（ａ）に示すように、はんだ６がはんだカバー７の下方に突出する形状とすることもできる。また、はんだカバー７の１つが外層１２’に埋め込まれた状態（図２参照）ではなく、図５（ｂ）に示すように、両方のはんだカバー７を外層１２，１２’の表面に形成することもできる。

図５（ａ）に示すプローブ１では、図４に示した前後への流出量を十分に確保することが可能となる。また、図５（ｂ）に示すプローブ１では、はんだカバー７が正面から見た時に左右対称に配置され、また、プローブ１の本体も正面から見た時に左右対称の形状となるので、片側のはんだカバー７を埋め込む場合よりもバランスが良くなり、プローブ１を実装する際の作業性がよくなるという効果を奏する。

さらに、図５（ｃ）に示すように、中間層１１の底面５を外層１２，１２’よりも下方へと突出させ、さらにはんだ６よりも下方へと突出させた突出部１０とすることで、前記突出部１０によってプローブ１とプローブカード１３の電極１５とを導通することも可能である。この場合、前記突出部１０を位置合わせに用いることでプローブ１を実装する際の位置決めが容易になると共に、導通が確保されるという効果を奏する。前記突出部１０にはんだの濡れ性のよい材質を用いることで、はんだ６が加熱された際に、はんだ６が溶融されて突出部１０を辿って実装面へと移動するようにすることが好ましい。このように、はんだ６をはんだカバー７で挟み込む構造として様々な形状を用いることで、より優れた効果をもたらすことが可能である。

本発明のプローブ１の形成方法について説明する。まず初めに、プローブ形成用の基板２１上に銅（Ｃｕ）からなる犠牲層２２を形成し、図６（ａ）に示すように、犠牲層２２上に導電性材料であるニッケル合金によってはんだカバー７を所定の位置に形成する。その後、図６（ｂ）に示すように、犠牲層２２上に感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布してレジスト層２３を形成し、プローブ１の外層１２’の形状に合わせて所定の箇所に開口２４を設けておく。そして、図６（ｃ）に示すように、電気めっきによりニッケル合金を前記開口２４に充填し、１層目となる外層１２’を形成する。

その後、図６（ｄ）に示すように、前記レジスト層２３を除去する。前記レジスト層２３を除去して露出した前記犠牲層２２と前記外層１２’を覆うように銅からなる犠牲層２５を形成し、図６（ｅ）に示すように、前記外層１２’が露出するまで前記犠牲層２５の表面を研磨する。

研磨が終わり前記外層１２’が露出した状態となったら前記外層１２’及び犠牲層２５の上にフォトレジストを塗布してレジスト層２６を形成し、図６（ｆ）に示すように、プローブ１の中間層１１の形状に合わせて所定の箇所に開口２７を設ける。そして、図６（ｇ）に示すように、電気めっきによりニッケル合金を前記開口２７に充填し、研磨調整が必要であればレジスト層２６と中間層１１を研磨して２層目となる中間層１１を形成する。

中間層１１を形成し終えたら、前記レジスト層２６を除去し、その後、中間層１１及び犠牲層２５の上にフォトレジストを塗布してレジスト層２８を形成し、図６（ｈ）に示すように、プローブ１の３層目となる外層１２の形状に合わせて所定の箇所に開口２９を設ける。そして、図７（ａ）に示すように、電気めっきによりニッケル合金を前記開口２９に充填し、研磨調整が必要であればレジスト層２８と外層１２を研磨して３層目となる外層１２を形成する。

その後、図７（ｂ）に示すように、前記レジスト層２８を除去した後、３層目の外層１２及び犠牲層２５の上にフォトレジストを塗布してレジスト層３０を形成し、図７（ｃ）に示すように、前記レジスト層３０に、プローブ１に設けるはんだ６の形状に合わせて所定の箇所に開口３１を設ける。さらに、図７（ｄ）に示すように、犠牲層２５のはんだ６を設ける部分をエッチングを用いて除去し、実装部２の底面５から突出しているはんだカバー７の上にはんだ６を形成するためのスペース３２を設ける。そして、前記スペース３２に電気めっきを用いてはんだ６を形成する。

その後、図７（ｅ）に示すように、３層目の外層１２が露出し、前記外層１２とはんだ６の表面が面一になるまで、前記レジスト層３０とはんだ６の研磨を行う。そして、最後に、図７（ｆ）に示すように、前記外層１２および前記はんだ６の表面にニッケル合金によってはんだカバー７を形成する。この時、前記はんだ６の全てを覆うようにはんだカバー７を形成する。これにより、前記はんだ６は２つのはんだカバー７に挟まれた状態となる。はんだカバー７の形成が終了したら、前記レジスト層３０を除去し、犠牲層２２，２５からプローブ１を剥離すると、図７（ｇ）に示すように、プローブ１の形成が完了する。

前記プローブ１を複数実装したものがプローブカード１３である。図８に示すように、テスタのポゴピンと接触して接続される外部端子１８と内部配線１９を有するメイン基板２０と、前記メイン基板２０に固定され、前記プローブ１が接合される電極１５が設けられたプローブ基板１４とを備える。

このように本発明のプローブでは、はんだが飛散することを防止することが可能となっている。なお、以上の説明ではプローブカードに実装されるプローブを例示して説明したが、ソケット用として基板に実装されるプローブについても本願発明を適用すれば同様の効果を得ることができる。

１ プローブ
２ 実装部
３ アーム部
４ 先端部
５ 底面
６ はんだ
７ はんだカバー
８ スリット
９ 支持部
１０ 突出部
１１ 中間層
１２、１２’外層
１３ プローブカード
１４ プローブ基板
１５ 電極
１８ 外部端子
１９ 内部配線
２０ メイン基板
２１ 基板
２２、２５ 犠牲層
２３、２６、２８、３０、３３ レジスト層
２４、２７、２９、３１、３４ 開口
３２ スペース

Claims (1)

1. 基板に実装されるプローブであって、実装部を有するプローブ本体と、前記実装部の底面に設けられたはんだからなり、
   前記実装部の両側面に、実装部の底面から突出し、前記はんだを挟み込むはんだカバーがそれぞれ設けられ、前記はんだカバーおよび前記プローブ本体は導電性材料からなることを特徴とするプローブ。