JPH1164381A - コンタクトプローブおよびその製造方法と前記コンタクトプローブを備えたプローブ装置 - Google Patents
コンタクトプローブおよびその製造方法と前記コンタクトプローブを備えたプローブ装置Info
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- JPH1164381A JPH1164381A JP21787497A JP21787497A JPH1164381A JP H1164381 A JPH1164381 A JP H1164381A JP 21787497 A JP21787497 A JP 21787497A JP 21787497 A JP21787497 A JP 21787497A JP H1164381 A JPH1164381 A JP H1164381A
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Abstract
れるとともに折曲における靱性に優れ、屈曲部分の亀裂
等を抑制することを課題とする。 【解決手段】 複数のパターン配線3がフィルム2上に
形成されこれらのパターン配線の各先端が前記フィルム
から突出状態に配されてコンタクトピン3aとされるコ
ンタクトプローブ1であって、少なくとも前記コンタク
トピンは、ニッケル−マンガン合金で形成されるととも
に、マンガン濃度が0.05重量%以上に設定された高
マンガン合金層HMと、該高マンガン合金層より低いマ
ンガン濃度に設定された低マンガン合金層LMとを具備
してなり、その途中位置Vにて前記低マンガン合金層側
を外側にして折曲されている技術が採用される。なお、
低マンガン合金層は、焼鈍されていることが好ましい。
Description
ケットピン等として用いられ、プローブカードやテスト
用ソケット等に組み込まれて半導体ICチップや液晶デ
バイス等の各端子に接触して電気的なテストを行うコン
タクトプローブおよびその製造方法と前記コンタクトプ
ローブを備えたプローブ装置に関する。
半導体チップ又はLCD(液晶表示体)の各端子に接触
させて電気的なテストを行うために、コンタクトピンが
用いられている。近年、ICチップ等の高集積化および
微細化に伴って電極であるコンタクトパッドが狭ピッチ
化されるとともに、コンタクトピンの多ピン狭ピッチ化
が要望されている。しかしながら、コンタクトピンとし
て用いられていたタングステン針のコンタクトプローブ
では、タングステン針の径の限界から多ピン狭ピッチへ
の対応が困難になっていた。
27号公報に、複数のパターン配線が樹脂フィルム上に
形成されこれらのパターン配線の各先端が前記樹脂フィ
ルムから突出状態に配されてコンタクトピンとされるコ
ンタクトプローブの技術が提案されている。この技術例
では、複数のパターン配線の先端部をコンタクトピンと
することによって、多ピン狭ピッチ化を図るとともに、
複雑な多数の部品を不要とするものである。
において、所望の接触圧を得るためにコンタクトピンの
押し付け量を増減させているが、大きな接触圧を得るた
めには大きな押し付け量が必要となる。しかしながら、
上記のコンタクトプローブは、パターン配線の先端部、
すなわちコンタクトピンがNi(ニッケル)で形成され
ているため、硬度がHv300程度しか得られず、硬度
が低いために過度の接触圧が加わることによりコンタク
トピンが湾曲・変形してしまうため、押し付け量に限界
があり大きな接触圧が得られなかった。この結果、電気
的測定に十分な接触圧が得られず、接触不良を起こす原
因となっていた。
する際に、サッカリン等の添加剤を投入する手段がある
が、この場合、常温でHv350以上の硬度を維持する
ことが可能であるが、サッカリン等の添加剤にはS(硫
黄)が含まれているために高温加熱、例えば300℃で
加熱すると、硬度がHv200以下にまで急激に低下し
てしまう不都合が生じる。このため、上記のコンタクト
プローブを、高温下に置くことがある場合、特に、バー
ンインテスト用チップキャリア等に用いることができな
かった。
ね備え、高温加熱後でも高硬度を安定して維持すること
ができるニッケル−マンガン(Ni−Mn)合金製のコ
ンタクトプローブが提案されている。
形成されるICチップ等の各端子(パッド)は、その表
面が空気中で酸化して、薄いアルミニウムの表面酸化膜
で覆われた状態となっている。したがって、パッドの電
気的テストを行うには、アルミニウムの表面酸化膜を剥
離させ、内部のアルミニウムを露出させて、導電性確保
する必要がある。
は、コンタクトピンをパッドの表面に接触させつつ、オ
ーバードライブをかける(コンタクトピンがパッドに接
触してからさらに下方に向けて引き下げる)ことによ
り、コンタクトピンの先端でパッド表面のアルミニウム
の表面酸化膜を擦り取り、内部のアルミニウムを露出さ
せるようにしている。上述した作業は、スクラブ(scru
b)と呼ばれ、電気的テストを確実に行う上で重要とされ
る。
にパッドの下地が傷つくのを防止するためには、コンタ
クトピンのパッドに対する接触角を十分な大きさまで確
保することが必要とされる。その理由は、接触角が小さ
いと、表面のアルミニウムの排斥量が著しく大きくな
り、パッド下地にまで影響を及ぼすという理由からであ
る。
ンタクトピン600の途中位置Vにて折曲させたコンタ
クトプローブ601が提案されている。このコンタクト
プローブ601では、コンタクトピン600の先端部と
基端部とで測定対象物(パッド)に対する角度を変える
ことができ、コンタクトピン600の基端部のパッドに
対する角度、すなわち、フィルム602のパッドに対す
る角度を大きくすることなく、コンタクトピン600の
先端部とパッドの角度(接触角)を大きくすることが可
能となる。すなわち、このコンタクトプローブ601で
は、スクラブ距離が過度に大きくなることがなく、か
つ、プローブ装置の高さを大きくすることなく、スクラ
ブ時にパッドの下地が傷つくことを防止することができ
るという利点がある。
クトピン600を有するコンタクトプローブ601は、
上述したNi−Mn合金製のコンタクトピンを採用した
場合に、図38に示すように、該コンタクトピン600
をその途中位置Vにて折曲して作製すると、屈曲部分の
外側に亀裂や破断等が生じる場合があった。また、折曲
時に亀裂等が生じていなくても、繰り返しの使用により
屈曲部分の外側に亀裂等が発生するおそれがあった。こ
の原因は、上記Ni−Mn合金製のコンタクトプローブ
において、硬度を向上させるためにMnを一定濃度以上
含有させなければならないが、この場合にコンタクトピ
ンにおける靱性が低下してしまい、折曲時に屈曲部分の
外側が最も伸ばされるために亀裂等が生じてしまうため
である。
ので、高硬度が得られるとともに折曲における靱性に優
れ、屈曲部分の亀裂等を抑制するコンタクトプローブお
よびその製造方法と前記コンタクトプローブを備えたプ
ローブ装置を提供することを目的とする。
決するために以下の構成を採用した。すなわち、請求項
1記載のコンタクトプローブでは、複数のパターン配線
がフィルム上に形成されこれらのパターン配線の各先端
が前記フィルムから突出状態に配されてコンタクトピン
とされるコンタクトプローブであって、少なくとも前記
コンタクトピンは、ニッケル−マンガン合金で形成され
るとともに、マンガン濃度が0.05重量%以上に設定
された高マンガン合金層と、該高マンガン合金層より低
いマンガン濃度に設定された低マンガン合金層とを具備
してなり、その途中位置にて前記低マンガン合金層側を
外側にして折曲されている技術が採用される。
合金層がマンガン濃度0.05重量%以上のNi−Mn
合金であるので、常温および高温加熱後、すなわち50
0℃で加熱した後でもHv350以上の高硬度が得られ
る。さらに、高マンガン合金層より低いマンガン濃度の
Ni−Mn合金で形成されている低マンガン合金層側を
外側にして折曲されているので、高マンガン合金層単層
で形成された場合に比べて屈曲部分の外側の靱性が高く
なり、折曲時および繰り返しの使用においても屈曲部分
の外側の亀裂等の発生が抑制される。
請求項1記載のコンタクトプローブにおいて、前記高マ
ンガン合金層は、マンガン濃度が1.5重量%以下に設
定されている。
1.5重量%を越えると、コンタクトピンの応力が増大
してしまい湾曲するおそれがあるとともに、非常に脆く
靱性が大幅に低下してしまう。したがって、上記範囲内
に高マンガン合金層のMn濃度を設定することにより、
屈曲部分の内側に位置する高マンガン合金層自体にもコ
ンタクトプローブとして適度な靱性および硬度が与えら
れる。
請求項1または2記載のコンタクトプローブにおいて、
前記低マンガン合金層は、厚さ方向でマンガン濃度が前
記高マンガン合金層に向けて漸次高く設定されている技
術が採用される。
合金層のMn濃度が漸次高く設定されているので、低マ
ンガン合金層の厚さ方向においてMn濃度が勾配し、高
マンガン合金層と低マンガン合金層とのMn濃度の差を
徐々に少なくして、両層界面における硬度および靱性の
急峻な変化が緩和される。したがって、両層の熱膨張係
数の相違により発生するコンタクトピンの反りが大幅に
軽減される。
請求項1から3いずれかに記載のコンタクトプローブに
おいて、前記低マンガン合金層は、焼鈍されている技術
が採用される。
合金層が焼鈍されているので、低マンガン合金層が軟化
され靱性がさらに向上する。
請求項1から4のいずれかに記載のコンタクトプローブ
において、前記フィルムには、金属フィルムが直接張り
付けられて設けられている技術が採用される。
ムが、例えば水分を吸収して伸張し易い樹脂フィルム等
であっても、該フィルムには、金属フィルムが直接張り
付けられて設けられているため、該金属フィルムによっ
て前記フィルムの伸びが抑制される。すなわち、各コン
タクトピンの間隔にずれが生じ難くなり、先端部が測定
対象物に正確かつ高精度に当接させられる。したがっ
て、測定対象物であるICチップやLCD等の端子以外
の場所に、高硬度のNi−Mn合金で形成された先端部
が当接することによって生じる損傷等を防ぐことができ
る。さらに、該金属フィルムは、グラウンドとして用い
ることができ、それにより、コンタクトプローブの先端
近くまでインピーダンスマッチングをとる設計が可能と
なり、高周波域でのテストを行う場合にも反射雑音によ
る悪影響を防ぐことができる。すなわち、プローバーと
呼ばれるテスターからの伝送線路の途中で基板配線側と
コンタクトピンとの間の特性インピーダンスが合わない
と反射雑音が生じ、その場合、特性インピーダンスの異
なる伝送線路が長ければ長いほど大きな反射雑音が生じ
るという問題がある。反射雑音は信号歪となり、高周波
になると誤動作の原因になり易い。本コンタクトプロー
ブでは、前記金属フィルムをグラウンドとして用いるこ
とにより、コンタクトピン先の近くまで基板配線側との
特性インピーダンスのずれを最小限に抑えることがで
き、反射雑音による誤動作を抑えることができる。
請求項5記載のコンタクトプローブにおいて、前記金属
フィルムには、第二のフィルムが直接張り付けられて設
けられている技術が採用される。
ィルムに第二のフィルムが直接張り付けられて設けられ
ているため、配線用基板が金属フィルムの上方に配され
る場合には、配線用基板の基板側パターン配線や他の配
線が金属フィルムと直接接触しないのでショートを防ぐ
ことができる。また、樹脂フィルムの上に金属フィルム
が張り付けられて設けられているだけでは、金属フィル
ムが露出しているため、大気中で酸化が進行してしまう
が、本発明では、第二のフィルムが金属フィルムを被覆
してその酸化を防止する。
1から6のいずれかに記載のコンタクトプローブと、前
記フィルム上に配されて該フィルムから前記コンタクト
ピンよりも短く突出する強弾性フィルムと、該強弾性フ
ィルムと前記コンタクトプローブとを支持する支持部材
とを備えている技術が採用される。
ムが設けられ、該強弾性フィルムがコンタクトピンの先
端側を上方から押さえるため、ピン先端が上方に湾曲し
たものが存在しても、Ni−Mn合金で形成された各ピ
ンに均一な接触圧が得られる。すなわち、測定対象物に
先端部を確実に当接させることができるところから、接
触不良による測定ミスをさらに低減することができる。
7記載のプローブ装置において、前記フィルムは、前記
強弾性フィルムが前記コンタクトピンを押圧するときに
緩衝材となるように前記強弾性フィルムよりも先端側に
長く形成されている技術が採用される。
記強弾性フィルムよりも先端側に長く形成されて該強弾
性フィルムがコンタクトピンを押圧するときに緩衝材と
なるため、繰り返し使用しても、強弾性フィルムとの摩
擦によりコンタクトピンが歪んで湾曲すること等がな
く、測定対象物に対して安定した接触を保つことができ
る。したがって、高硬度のNi−Mn合金で形成された
先端部の接触圧が、長期に亙って均一に得られる。
方法では、フィルム上に複数のパターン配線を形成しこ
れらのパターン配線の各先端を前記フィルムから突出状
態に配してコンタクトピンとするコンタクトプローブの
製造方法であって、基板層の上に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の金属層を形成す
る第1の金属層形成工程と、前記第1の金属層の上にマ
スクを施してマスクされていない部分に、前記コンタク
トピンに供される第2の金属層をメッキ処理によりニッ
ケル−マンガン合金で形成するメッキ処理工程と、前記
マスクを取り除いた第2の金属層の上に前記コンタクト
ピンに供される部分以外をカバーする前記フィルムを被
着するフィルム被着工程と、前記フィルムと第2の金属
層とからなる部分と、前記基板層と第1の金属層とから
なる部分とを分離する分離工程と、前記コンタクトピン
を、その途中位置で折曲させるコンタクトピン折曲工程
とを備えてなり、前記メッキ処理工程は、マンガン濃度
が0.05重量%以上に設定された高マンガン合金層を
形成する高硬度層形成工程と、前記高マンガン合金層よ
り低いマンガン濃度に設定された低マンガン合金層を形
成する高靱性層形成工程とを備え、前記コンタクトピン
折曲工程は、前記低マンガン合金層側を外側にして折曲
させる技術が採用される。
高硬度層形成工程および高靱性層形成工程によって高マ
ンガン合金層および低マンガン合金層の二層構造が形成
され、コンタクトピン折曲工程で高マンガン合金層より
靱性が高い低マンガン合金層側を外側にして折曲させる
ので、折曲時に最も伸ばされる屈曲部分の外側が高靱性
層となることから、折曲による応力が緩和されるととも
に亀裂等の発生が抑制される。
造方法では、請求項9記載のコンタクトプローブの製造
方法において、前記高靱性層形成工程は、前記低マンガ
ン合金層をその厚さ方向でマンガン濃度が前記高マンガ
ン合金層に向けて漸次高くなるように形成する技術が採
用される。
高靱性層形成工程において、低マンガン合金層の厚さ方
向でそのマンガン濃度が高マンガン合金層に向けて漸次
高く形成されるので、低マンガン合金層の厚さ方向にお
いてMn濃度が勾配し、高マンガン合金層と低マンガン
合金層とのMn濃度の差が徐々に小さくされる。すなわ
ち、両層界面におけるMn濃度の急峻な変化が緩和さ
れ、上記界面におけるメッキ時の応力集中が抑制され
る。したがって、上記界面における応力によって生じる
コンタクトピンの湾曲等を抑制することができる。
造方法では、請求項9または10記載のコンタクトプロ
ーブの製造方法において、前記高靱性層形成工程の後
に、前記低マンガン合金層を焼鈍する焼鈍工程を備えて
いる技術が採用される。
焼鈍工程で低マンガン合金層を焼鈍するので、低マンガ
ン合金層が軟化され靱性がさらに向上する。
造方法では、請求項11記載のコンタクトプローブの製
造方法において、前記焼鈍工程は、前記高マンガン合金
層が焼鈍される温度および時間より低い加熱温度および
短い加熱時間で行う技術が採用される。
焼鈍工程において高マンガン合金層が焼鈍される温度お
よび時間より低い加熱温度および短い加熱時間で低マン
ガン合金層が焼鈍されるので、低マンガン合金層のみが
焼きなましされ、高マンガン合金層は焼きなましされな
い。すなわち、高マンガン合金層の硬度が維持されたま
ま低マンガン合金層のみが軟化されて靱性がさらに向上
する。
ローブの第1実施形態を図1から図6を参照しながら説
明する。これらの図にあって、符号1はコンタクトプロ
ーブ、2は樹脂フィルム、3はパターン配線を示してい
る。
1および図2に示すように、ポリイミド樹脂フィルム2
の片面に金属で形成されるパターン配線3を有する構造
となっており、前記樹脂フィルム2の中央開口部Kに、
前記樹脂フィルム2の端部(すなわち、中央開口部Kの
各辺)から前記パターン配線3の先端部が突出してコン
タクトピン3aとされている。また、パターン配線3の
後端部には、テスター側のコンタクトピンが接触される
接触端子3bが形成されている。
(第2の金属層)で形成され、また前記コンタクトピン
3aには、表面にAuが皮膜されて構成されている。前
記パターン配線3およびコンタクトピン3aは、樹脂フ
ィルム2側に配されMn濃度が0.05重量%から1.
5重量%の範囲内に設定された高マンガン合金層HM
と、該高マンガン合金層HMより低いMn濃度に設定さ
れた低マンガン合金層LMとから構成される2層構造を
有する。また、低マンガン合金層LMは、厚さ方向でM
n濃度が高マンガン合金層HMに向けて漸次高く設定さ
れている。さらに、コンタクトピン3aは、低マンガン
合金層LMのみが焼鈍される加熱温度および加熱時間で
焼きなましされている。
うに、その先端から所定長さの途中位置Vにて樹脂フィ
ルム2側に向けて、すなわち低マンガン合金層LM側を
外側にして折曲されている。
ローブ1の作製工程について工程順に説明する。
形成工程)〕まず、図3の(a)に示すように、ステン
レス製の支持金属板5の上に、Cu(銅)メッキにより
ベースメタル層(第1の金属層)6を形成する。
6の上にフォトレジスト層7を形成した後、図3の
(b)に示すように、写真製版技術により、フォトレジ
スト層7に所定のパターンのフォトマスク8を施して露
光し、図3の(c)に示すように、フォトレジスト層7
を現像して前記パターン配線3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)7に開口部7aを形
成する。
スト層7をネガ型フォトレジストによって形成している
が、ポジ型フォトレジストを採用して所望の開口部7a
を形成しても構わない。また、本実施形態においては、
前記フォトレジスト層7が、本願請求項にいう「マス
ク」に相当する。但し、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7のように、フォトマス
ク8を用いた露光・現像工程を経て開口部7aが形成さ
れるものに限定されるわけではない。例えば、メッキ処
理される箇所に予め孔が形成された(すなわち、予め、
図3の(c)の符号7で示す状態に形成されている)フ
ィルム等でもよい。本願発明において、このようなフィ
ルム等を「マスク」として用いる場合には、本実施形態
におけるパターン形成工程は不要である。
に示すように、前記開口部7aに前記パターン配線3と
なるNi−Mn合金層(第2の金属層)Nを「高靱性層
形成工程」および「高硬度層形成工程」に分けて電解メ
ッキ処理により形成する。
が低く高靱性層となる低マンガン合金層LMをベースメ
タル層6の上にメッキ形成する。このとき、Mnを含有
させるためにメッキ液の組成の例として、スルファミン
酸Ni浴にスルファミン酸Mnを添加したものを用い、
メッキ液中のMn量およびメッキする際の電流密度を制
御して、次にメッキ形成する高マンガン合金層HMより
低いMn濃度に設定する。本実施形態では、電流密度を
漸次高くして厚さ方向にMn濃度が漸次高く勾配した低
マンガン合金層LMとした。
合金層LM上にMn濃度が0.05重量%から1.5重
量%の範囲内の高硬度層である高マンガン合金層HMを
メッキ形成して積層する。このとき、メッキ液中のMn
量およびメッキする際の電流密度を制御して、低マンガ
ン合金層LMより高いMn濃度に設定する。なお、低マ
ンガン合金層LMおよび高マンガン合金層HMの厚さ
は、それぞれのMn濃度、折曲させる位置および角度等
によって適宜設定されるが、例えば、厚さ数十μmの高
マンガン合金層HMに対して、低マンガン合金層LMの
厚さは数μmから十数μm程度の範囲内に設定される。
ように、フォトレジスト層7を除去する。
上のベースメタル層6に形成された低マンガン合金層L
Mおよび高マンガン合金層HMを加熱炉に入れ、所定の
加熱温度および加熱時間で焼きなましを行う。このと
き、高マンガン合金層HMが焼きなましされる温度およ
び時間より低い加熱温度および短い加熱時間で焼鈍を行
う。
に示すように、前記Ni−Mn合金層Nの上であって、
図に示した前記パターン配線3の先端部、すなわちコン
タクトピン3aとなる部分以外に、前記樹脂フィルム2
を接着剤2aにより接着する。この樹脂フィルム2は、
ポリイミド樹脂PIに金属フィルム(銅箔)500が一
体に設けられた二層テープである。このフィルム被着工
程の前までに、二層テープのうちの金属フィルム500
に、写真製版技術を用いた銅エッチングを施して、グラ
ウンド面を形成しておき、このフィルム被着工程では、
二層テープのうちのポリイミド樹脂PIを接着剤2aを
介して前記Ni−Mn合金層Nに被着させる。なお、金
属フィルム500は、銅箔に加えて、Ni、Ni合金等
でもよい。
ように、樹脂フィルム2とパターン配線3とベースメタ
ル層6とからなる部分を、支持金属板5から分離させた
後、Cuエッチを経て、樹脂フィルム2にパターン配線
3のみを接着させた状態とする。
のパターン配線3に、図3の(h)に示すように、Au
メッキを施し、表面にAu層AUを形成する。このと
き、樹脂フィルム2から突出状態とされた前記コンタク
トピン3aでは、全周に亙る表面全体にAu層AUが形
成される。
精密金型を用いて前記低マンガン合金層LM側が外側に
なるように前記コンタクトピン3aを一括して折り曲
げ、図2に示すように、所定の角度を有するコンタクト
ピン3aを形成する。
ン3aを折曲した結果、コンタクトピン3aの長さ(高
さ)に不揃いが生じる場合には、研磨により均一化を図
る。研磨方法としては、コンタクトピン3aを固定した
状態で、該コンタクトピン3aの折曲された先端部にサ
ンドペーパーを当接させ、その状態でサンドペーパーを
回転させることにより行う。
ような、樹脂フィルム2にパターン配線3を接着させた
コンタクトプローブ1が作製される。
は、高硬度層形成工程および高靱性層形成工程によって
高マンガン合金層HMおよび低マンガン合金層LMの二
層構造が形成され、コンタクトピン折曲工程で高マンガ
ン合金層HMより靱性が高い低マンガン合金層LM側を
外側にして折曲させるので、折曲時に最も伸ばされる屈
曲部分の外側が高靱性層となることから、折曲による応
力が緩和されるとともに亀裂等の発生が抑制される。
1.5重量%を越えると、コンタクトピン3aの応力が
増大してしまい湾曲するおそれがあるとともに、非常に
脆く靱性が低下してしまうため、上記範囲内に高マンガ
ン合金層HMのMn濃度を設定することにより、低マン
ガン合金層LMのみで靱性を維持するだけでなく、高マ
ンガン合金層HM自体にもコンタクトプローブとして適
度な靱性および硬度が与えられる。
ンガン合金層LMの厚さ方向でそのマンガン濃度が高マ
ンガン合金層HMに向けて漸次高く形成されるので、低
マンガン合金層LMの厚さ方向においてMn濃度が勾配
し、高マンガン合金層HMと低マンガン合金層LMとの
Mn濃度の差が徐々に小さくされる。すなわち、両層界
面におけるMn濃度の急峻な変化が緩和され、上記界面
におけるメッキ時の応力集中が抑制される。したがっ
て、上記界面における応力によって生じるコンタクトピ
ン3aの湾曲等を抑制することができる。
金層LMが高マンガン合金層HMに比べてマンガン濃度
が低く応力緩和層となるため、電着初期に発生する応力
が低マンガン合金層LMによって軽減される。したがっ
て、皮膜の成長過程に応力が持ち越されて発生するNi
−Mn合金層N全体の湾曲、ベースメタル層6との剥離
およびベースメタル層6の破れ等が抑制される効果もあ
る。
金層HMが焼鈍される温度および時間より低い加熱温度
および短い加熱時間で低マンガン合金層LMが焼鈍され
るので、低マンガン合金層LMのみが焼きなましされ、
高マンガン合金層HMは焼きなましされない。すなわ
ち、高マンガン合金層HMの硬度が維持されたまま低マ
ンガン合金層LMのみが軟化されて靱性がさらに向上す
る。
ンインテスト等に用いるプローブ装置、いわゆるチップ
キャリアに適用した場合の一例を、図4から図6を参照
して説明する。これらの図において、符号10はプロー
ブ装置、11はフレーム本体、12は位置決め板、13
は上板、14はクランパ、15は下板を示している。な
お、本発明に係るコンタクトプローブは、全体が柔軟で
曲げやすいためプローブ装置に組み込む際にフレキシブ
ル基板として機能する。
すように、フレーム本体11と、フレーム本体の内側に
固定され中央に開口部が形成された位置決め板12と、
コンタクトプローブ1と、該コンタクトプローブ1を上
から押さえて支持する上板(支持部材)13と、該上板
13を上から付勢してフレーム本体11に固定するクラ
ンパ14とを備えている。また、フレーム本体11の下
部には、ICチップIを載置して保持する下板15がボ
ルト15aによって取り付けられている。
びコンタクトピン3aは、ICチップIの形状およびI
CチップI上のコンタクトパッドの配置に対応して形成
され、中央開口部Kからコンタクトピン3aとICチッ
プIのコンタクトパッドとの接触状態を監視できるよう
になっている。なお、前記中央開口部Kの隅部に切込み
を形成して、組み込み時に容易にコンタクトプローブ1
が変形できるようにしても構わない。
bは、コンタクトピン3aのピッチに比べて広く設定さ
れ、狭ピッチであるICチップIのコンタクトパッドと
該コンタクトパッドに比べて広いピッチのテスター側コ
ンタクトピンとの整合が容易に取れるようになってい
る。
クトパッドが形成されておらず、一部の辺に配されてい
る場合には、少なくとも前記一部の辺に対応する中央開
口部Kの辺にのみコンタクトピン3aを設ければよい
が、ICチップIを安定して保持するためには、対向す
る2辺にコンタクトピン3aを形成してICチップIの
対向する両辺を押さえることが好ましい。
り付ける手順について説明する。 〔仮組立工程〕まず、位置決め板12をフレーム本体1
1の取付部上に載置し、この上にコンタクトプローブ1
を中央開口部Kとフレーム本体11の開口部とを合わせ
て配置する。そして、中央開口部K上に同様に開口部を
合わせて上板13を載置し、その上からフレーム本体1
1にクランパ14を係止させる。該クランパ14は、中
央に屈曲部を有する一種の板バネであるため、上記係止
状態で上板13を押さえて固定する機能を有する。
れ、この部分にICチップIが取り付けられるので、取
り付けられたICチップIが開口上方から観察可能とさ
れている。また、上板13とクランパ14とは平面上略
長方形に形成され、図5に示すように、コンタクトプロ
ーブ1の接触端子3bが、それぞれの長辺側から外側に
出るように組立される。
角で傾斜状態とされ、図6に示すように、コンタクトプ
ローブ1のコンタクトピン3aを所定角度で下向きに傾
斜させる。ICチップIは、配線側を上向きにして下板
15上に載置され、この状態で下板15がフレーム本体
11に下方から仮止め状態とされる。このとき、コンタ
クトプローブ1のコンタクトピン3a先端と下板15上
面との距離がICチップIの厚さより所定量小さく設定
されているので、ICチップIはコンタクトピン3aと
下板15とによって挟持される。
コンタクトピン3aの先端に対するICチップIのコン
タクトパッドの位置を観察しながら、位置決め板12を
動かしたりICチップIを針状治具等で動かすことによ
って調整し、対応するコンタクトピン3a先端とコンタ
クトパッドとが一致し接触するように微調整設定する。
く、その外形とコンタクトパッドの位置が相対的に安定
しているときには、位置決め板12とコンタクトプロー
ブ1との位置関係を予め調整しておいてから固定的に組
み立てておくことにより、上記微調整をせずにコンタク
トピン3aとコンタクトパッドとを一致させることが可
能となる。これによって、ICチップIの位置合わせ工
程が不要となり、ICチップIの取り付け作業が効率的
にかつ容易に行うことができる。
レーム本体11に下板15を本格的に固定する。このと
き、傾斜状態のコンタクトピン3aに、いわゆるオーバ
ードライブがかかり、所定の押圧力でコンタクトピン3
a先端とコンタクトパッドとが接触して確実に電気的に
結合される。この状態は、ICチップIが、いわゆるマ
ルチチップモジュール等に実装された状態に酷似してお
り、ほぼ実装状態とされたICチップIの動作状態を高
信頼性をもってテストすることができる。
(約2.5cm角)の小さなチップキャリアであり、ダ
イナミックバーンインテスト等の高温加熱を伴う信頼性
試験に好適なものである。
ローブ1のコンタクトピン3aが、マンガン濃度0.0
5重量%以上のNi−Mn合金である高マンガン合金層
HMを備えているので、常温および高温加熱後、すなわ
ち500℃で加熱した後でもHv350以上の高硬度が
得られる。また、コンタクトピン3aが、高マンガン合
金層HMより低いマンガン濃度の低マンガン合金層LM
を備え、低マンガン合金層LMを外側にして折曲されて
いるので、高マンガン合金層HM単層で形成された場合
に比べて屈曲部分外側の靱性が高くなり、繰り返しの使
用にも十分な耐久性を備えることができる。
3aは、低マンガン合金層LMのMn濃度が漸次高く設
定されているので、高マンガン合金層HMと低マンガン
合金層LMとのMn濃度の差を徐々に少なくして、両層
界面における硬度および靱性の急峻な変化が緩和され
る。したがって、両層の熱膨張係数の相違により発生す
るコンタクトピン3aの反りが大幅に軽減される。
ンタクトプローブ1をチップキャリアであるプローブ装
置10に適用したが、他の測定用治具等に採用しても構
わない。
コンタクトプローブ16をIC用プローブとして採用
し、メカニカルパーツ60に組み込んでプローブ装置
(プローブカード)70にする構成について、図7から
図9を参照して説明する。
6をIC用プローブとして所定形状に切り出したものを
示す図であり、図9は、図8のC−C線断面図である。
第1実施形態のコンタクトプローブ1では、高マンガン
合金層HMを樹脂フィルム2側に形成したが、第2実施
形態のコンタクトプローブ16では、樹脂フィルム2に
対して反対側に高マンガン合金層HMを形成している。
この場合、第2実施形態のコンタクトピン3aは、低マ
ンガン合金層LMが外側になるように折曲され、第1実
施形態におけるコンタクトプローブ1とは逆に、コンタ
クトピン3aの先端が樹脂フィルム2に対して反対側に
向くように屈曲される。
ーブ16の樹脂フィルム2には、コンタクトプローブ1
6を位置合わせおよび固定するための位置合わせ孔2b
および孔2cが設けられ、また、パターン配線3から得
られた信号を引き出し用配線である接触端子3bを介し
てプリント基板20(図10参照)に伝えるための窓2
dが設けられている。
すように、マウンティングベース30と、トップクラン
プ40と、ボトムクランプ50とからなっている。ま
ず、プリント基板20の上にトップクランプ40を取付
け、次に、コンタクトプローブ16を取り付けたマウン
ティングベース30をトップクランプ40にボルト穴4
1にボルト42を螺合させて取り付ける(図11参
照)。そして、ボトムクランプ50でコンタクトプロー
ブ16を押さえ込むことにより、パターン配線3を一定
の傾斜状態に保つとともに、下方に折曲されたコンタク
トピン3aの先端部を所定角度に設定し、該コンタクト
ピン3aをICチップに押しつける。
を示している。図12は、図11のE−E線断面図であ
る。図12に示すように、パターン配線3の先端、すな
わちコンタクトピン3aは、マウンティングベース30
によりICチップIに接触している。
タクトプローブ16の位置を調整するための位置決めピ
ン31が設けられており、この位置決めピン31をコン
タクトプローブ16の前記位置合わせ穴2bに挿入する
ことにより、パターン配線3とICチップIとを正確に
位置合わせすることができるようになっている。コンタ
クトプローブ16に設けられた窓2dの部分のパターン
配線3に、ボトムクランプ50の弾性体51を押しつけ
て、前記接触端子3bをプリント基板20の電極21に
接触させ、パターン配線3から得られた信号を電極21
を通して外部に伝えることができるようになっている。
を用いて、ICチップIのプローブテスト等を行う場合
は、プローブ装置70をプローバに挿着するとともにテ
スターに電気的に接続し、所定の電気信号をパターン配
線3のコンタクトピン3aからウェーハ上のICチップ
Iに送ることによって、該ICチップIからの出力信号
がコンタクトピン3aからテスターに伝送され、ICチ
ップIの電気的特性が測定される。
組み込んだプローブ装置70では、第1実施形態と同様
に、コンタクトピン3aが、マンガン濃度が0.05〜
1.5重量%の範囲内のNi−Mn合金である高マンガ
ン合金層HMと、高マンガン合金層HMより低くかつ濃
度勾配を有するマンガン濃度の低マンガン合金層LMと
を備え、低マンガン合金層LM側を外側にして折曲され
ているので、屈曲部分の優れた靱性とコンタクトピン3
a全体としての高い硬度(Hv350以上)が得られ
る。
実施形態について説明する。本実施形態は、第2実施形
態においてICプローブ用の所定形状に切り出したコン
タクトプローブ16を、それに代えてLCD用プローブ
の所定形状に切り出して使用するものである。LCD用
プローブに切り出されたコンタクトプローブは、図13
乃至図15に符号200で示され、201は樹脂フィル
ムである。
置(プローブ装置)100は、コンタクトプローブ挟持
体(支持部材)110を額縁状フレーム120に固定し
てなる構造を有しており、このコンタクトプローブ挟持
体110から突出したコンタクトピン3aの先端がLC
D(液晶表示体)90の端子(図示せず)に接触するよ
うになっている。
挟持体110は、トップクランプ111とボトムクラン
プ115とを備えている。トップクランプ111は、コ
ンタクトピン3aの先端を押さえる第一突起112、T
ABIC(基板側パターン配線を有する配線用基板)3
00側の端子301を押さえる第二突起113およびリ
ードを押さえる第三突起114を有している。ボトムク
ランプ115は、傾斜板116、取付板117および底
板118から構成されている。
の上に載置し、さらにTABIC300の端子301が
コンタクトプローブ200の樹脂フィルム201,20
1間に位置するように載置する。その後、トップクラン
プ111を第一突起112が樹脂フィルム201の上で
かつ第二突起113が端子301に接触するように乗せ
ボルトにより組み立てる。
200を組み込み、ボルト130によりトップクランプ
111とボトムクランプ115を組み合わせることによ
り、コンタクトプローブ挟持体110が作製される。
図18に示すように、ボルト131により固定されてL
CD用プローブ装置100に組み立てられる。LCD用
プローブ装置100を用いてLCD90の電気的テスト
を行うには、LCD用プローブ装置100のコンタクト
ピン3aの先端をLCD90の端子(図示せず)に接触
させた状態で、コンタクトピン3aから得られた信号を
TABIC300を通して外部に取り出すことにより行
われる。
CD90の端子に当接させるコンタクトピン3aが、第
1実施形態および第2実施形態と同様のマンガン濃度に
設定された高マンガン合金層HMと低マンガン合金層L
Mとを備え、低マンガン合金層LM側を外側にして折曲
されているので、屈曲部分の優れた靱性とコンタクトピ
ン3a全体としての高い硬度(Hv350以上)が得ら
れる。
実施形態について説明する。図19に示すように、上記
第3実施形態において説明したコンタクトプローブ20
0におけるコンタクトピン3aは、その先端が正常な先
端Sの他に、メッキ時の応力が若干残留しているときや
他の要因によって、上方に湾曲した先端S1や下方に湾
曲した先端S2が生じる場合がある。
フィルム201を第一突起112および傾斜板116で
挟持してコンタクトピン3aをLCD90の端子に押し
つけても、正常な先端Sおよび下方に湾曲した先端S2
は、LCD90の端子に接触するが、上方に湾曲した先
端S1は、仮に接触したとしても十分な接触圧が得られ
ないことがあった。このことから、コンタクトピン3a
のLCD90に対する接触不良が発生し、正確な電気テ
ストが行えないという問題があった。
ように、コンタクトピン3aの上方に湾曲した先端S1
と下方に湾曲した先端S2とを正常な先端Sと整列させ
るため、樹脂フィルム201の上部に有機または無機材
料からなる強弾性フィルム400を、コンタクトピン3
aの先端部が樹脂フィルム201から突出する側に、コ
ンタクトピン3aよりも短く突出するように重ね合わ
せ、その状態でコンタクトプローブ200および強弾性
フィルム400を、トップクランプ111の第一突起1
12とボトムクランプ115の傾斜板116とで挟持し
てなるコンタクトプローブ挟持体(支持部材)110を
採用した。強弾性フィルム400は、有機材料であれ
ば、ポリエチレンテレフタレート等からなり、無機材料
であれば、セラミックス、特にアルミナ製フィルムから
なることが好ましい。
10を額縁フレーム120に固定し、コンタクトピン3
aをLCD90の端子に押し当てると、強弾性フィルム
400がコンタクトピン3aを上方から押さえ、前記上
方に湾曲した先端S1であってもLCD90の端子に確
実に接触する。これにより、各コンタクトピン3aの先
端に均一な接触圧が得られる。
ピン3a先端を確実に当接させることができるところか
ら、接触不良による測定ミスをなくすことができる。さ
らに、強弾性フィルム400からのコンタクトピン3a
の突出量を変化させることにより、コンタクトピン3a
を押しつけたときにコンタクトピン3aを上から押さえ
るタイミングを変えることが可能となり、所望の押し付
け量で所望の接触圧を得ることができる。
5実施形態について説明する。図22に示すように、上
記第3実施形態において説明した、コンタクトプローブ
200の樹脂フィルム201は、例えばポリイミド樹脂
からなっているため、水分を吸収して伸びが生じ、コン
タクトピン3a,3a間の間隔tが変化することがあっ
た。そのため、コンタクトピン3aがLCD90の端子
の所定位置に接触することが不可能となり、正確な電気
テストを行うことができないという問題があった。
ように、前記樹脂フィルム201の上に金属フィルム5
00を張り付け、湿度が変化してもコンタクトピン3
a,3a間の間隔tの変化を少なくし、これにより、コ
ンタクトピン3aをLCD90の端子の所定位置に確実
に接触させることとした。
れが生じ難くなり、先端がLCD90の端子に正確かつ
高精度に当接させられる。したがって、LCD90の端
子以外の場所に、高硬度のNi−Mn合金で形成された
コンタクトピン3aが当接することによって生じる損傷
等を防ぐことができる。なお、金属フィルム500は、
Ni、Ni合金、CuまたはCu合金のうちいずれかの
ものが好ましい。
ンドとして用いることができ、それにより、プローブ装
置100の先端近くまでインピーダンスマッチングをと
る設計が可能となり、高周波域でのテストを行う場合に
も反射雑音による悪影響を防ぐことができるという作用
効果を得ることができる。
ついて説明する。すなわち、上記第5実施形態のよう
に、樹脂フィルム201の上に金属フィルム500を張
り付けると共に、上記第3実施形態のように強弾性フィ
ルム400を使用したものであり、これにより、コンタ
クトピン3a先端の湾曲によらず均一な接触圧が得られ
ると共に、コンタクトピン3a,3a間の間隔tの変化
を最小限に抑えて電気テストを正確に行えるものであ
る。
7実施形態について説明する。図25に示すように、樹
脂フィルム201の上に張り付けられた金属フィルム5
00の上にさらに第二の樹脂フィルム202を張り付け
る構成を採用し、図26に示すように、この第二の樹脂
フィルム202の上に強弾性フィルム400を設けたも
のである。
の樹脂フィルム202を設けたのは、後端部の金属フィ
ルム500の上方に配されたTABIC300の端子が
金属フィルム500と直接接触することで生じるショー
トを防ぐという理由によるものである。また、樹脂フィ
ルム201の上に金属フィルム500が張り付けられて
設けられているだけでは、大気中で露出状態の金属フィ
ルム500の酸化が進行してしまうため、第二の樹脂フ
ィルム202で金属フィルム500を被覆することによ
ってその酸化を防止するためでもある。
8実施形態について説明する。上記第4、第6および第
7実施形態では、使用中は、強弾性フィルム400がコ
ンタクトピン3aに押圧接触しており、繰り返しの使用
により強弾性フィルム400とコンタクトピン3aの摩
擦が繰り返され、これによる歪みが蓄積されると、コン
タクトピン3aが左右に曲がり、接触点がずれることが
あった。
ように、前記樹脂フィルム201を従来よりも幅広なフ
ィルム201aとするとともに、コンタクトピン3aの
金属フィルム500からの突出長さをX1、幅広樹脂フ
ィルム201aの金属フィルム500からの突出長さを
X2とすると、X1>X2とする構成を採用した。そし
て、図28に示すように、前記強弾性フィルム400を
幅広樹脂フィルム201aよりも短く突出するように重
ねて使用すると、強弾性フィルム400は、柔らかい幅
広樹脂フィルム201aに接触し、コンタクトピン3a
とは直接接触しないため、コンタクトピン3aが左右に
曲がることが防止できる。
用プローブ装置100では、幅広樹脂フィルム201a
が強弾性フィルム400よりも先端側に長く形成されて
強弾性フィルム400がコンタクトピン3aを押圧する
ときに緩衝材となるため、繰り返し使用しても、強弾性
フィルム400との摩擦によりコンタクトピン3aが歪
んで湾曲すること等がなく、LCD90の端子に対して
安定した接触を保つことができる。
9実施形態について説明する。金属フィルム500の上
に第二の樹脂フィルム202を張り付け、コンタクトピ
ン3aの金属フィルム500からの突出長さをX1、幅
広樹脂フィルム201aの金属フィルム500からの突
出長さをX2とすると、X1>X2の関係になるように
構成する。そして、図30に示すように、第二の樹脂フ
ィルム202の上に設ける強弾性フィルム400は、幅
広樹脂フィルム201aよりも短く突出するように重ね
て配されている。
ブ装置100では、第3〜8実施形態におけるそれぞれ
の作用効果、すなわちコンタクトピン3aの高硬度化お
よび屈曲部分の靱性向上、接触圧の均一化、位置ずれの
抑制、接触圧の安定化および金属フィルムによるショー
ト防止等の作用効果が得られる。
クトプローブを、チップキャリアやICプローブ用のプ
ローブ装置に採用しても構わない。この場合、組み込ま
れる各プローブ装置に対応して、コンタクトプローブの
形状、配線、コンタクトピンのピッチや配置、折曲の角
度等が設定される。
0実施形態について説明する。第10実施形態と第1実
施形態との異なる点は、第1実施形態におけるプローブ
装置10ではICチップIがコンタクトプローブ1の下
方に位置されているのに対し、第10実施形態における
プローブ装置700では、ICチップIはコンタクトプ
ローブ701の上方に位置される点である。
から図33に示すように、フレーム本体711と、フレ
ーム本体711の内側に固定され中央に矩形状の開口部
と該開口部周囲に上方に傾斜する傾斜面が形成された位
置決め板712と、該位置決め板712上に配されるコ
ンタクトプローブ701と、該コンタクトプローブ70
1を上から押さえて支持する上板(支持部材)713
と、該上板713を上から付勢してフレーム本体711
に固定するクランパ714とを備えている。上記プロー
ブ装置700では、ICチップIはコンタクトプローブ
701の上方、すなわち上方に折曲されたコンタクトピ
ン3aの先端と上板713との間に挟持状態に配される
こととなる。
ローブ1のパターン配線3およびコンタクトピン3a
は、樹脂フィルム2側に高マンガン合金層HMが配され
て構成されているのに対し、第10実施形態におけるコ
ンタクトプローブ701のパターン配線3およびコンタ
クトピン3aは、樹脂フィルム2側に低マンガン合金層
LMが配されて構成されている点が異なっている。
造工程におけるメッキ処理工程で、まず、マンガン濃度
が高く高硬度層となる高マンガン合金層HMをベースメ
タル層の上にメッキ形成した後、続いて高マンガン合金
層HMより低いMn濃度を有する高靱性層となる低マン
ガン合金層LMを形成している。なお、第1実施形態と
同様に、コンタクトプローブ701における低マンガン
合金層LMは、厚さ方向でMn濃度が高マンガン合金層
HMに向けて漸次高く設定されている。
および図34に示すように、その先端から所定長さの途
中位置Vにて樹脂フィルム2側と反対側(ICチップI
側)に向けて、すなわち低マンガン合金層LM側を外側
にして折曲されている。
ように設定される。 (1)上記各実施形態のコンタクトピン3aの先端部
は、図35に示すように、ICチップIのパッドP(測
定対象物)に接触したときにその接触面Paとの角度α
が60゜以上90゜未満となるように構成され、該コン
タクトピン3aの基端部は、前記接触面Paとの角度β
が0゜以上30゜以下となるように構成されている。
は、マスクに微細なパターンを所望の形状通りに形成す
ることが困難であることから、図7に示すように、該パ
ターンの端部に相当する、コンタクトピン3aの先端部
は、凸曲面となる。そのため、コンタクトピン3aは、
パッドPに対して、前記凸曲面の下側でほぼ点接触し、
よって、接触時の局部的針圧が大となることから、ほぼ
平面でパッドに接触する従来のタングステン針に比べ
て、パッドPの下地まで削り易い傾向にあった。
うに、コンタクトピン3aを、図35に示すように、そ
の途中位置Vにて折曲し、コンタクトピン3aの先端部
と基端部とで接触面Paに対する角度α,βを変えてい
る。これにより、前記角度β、すなわち、樹脂フィルム
2の接触面Paに対する角度を大きくすることなく、前
記角度α(接触角)を大きく設定することが可能とな
り、このことから、スクラブ距離が過度に大きくなるこ
とがなく、かつ、プローブ装置の高さを大きくすること
なく、スクラブ時にパッドPの下地が傷つくのを防止す
ることができる。
いるため、パッドPの下地まで傷つけることがない。一
方、この角度αを90゜未満としたのは、90゜もしく
はそれ以上であると、スクラブ時にパッドPの皮膜が良
好に擦り取れず、十分な導電性が確保されないことか
ら、テスト時に接触不良を起こすからである。
るため、スクラブ距離が過度に長くなることがなく、ス
クラブ時にコンタクトピン3a先端がパッドPからはみ
出ることもない。一方、この角度βを0゜以上としたの
は、それに満たない場合、スクラブ時に十分なオーバー
ドライブ量(図35における矢印Z)がとれないためで
ある。なお、前記スクラブ距離については、オーバード
ライブ時に、コンタクトピン3aが撓んだり、あるい
は、該コンタクトピン3aの先端部が接触面Paとの摩
擦により引っかかったりすることにより、計算値よりも
若干小さくなることが分かっている。
aを図35に示すように折曲することでその先端部に、
折曲されていないコンタクトピンに比べて、接触面Pa
に対する平行度の高い面3cが形成される。従来より、
コンタクトピンとパッドとの位置合わせを行うに際して
は、特に第2実施形態では、コンタクトピンに向けて下
方から光を照射し、コンタクトピンに当たって反射して
くる光を検知することにより、コンタクトピンの位置を
認識する方法が用いられるが、上述したように、光が照
射される方向に対して、より垂直度の高い面3cが形成
されるため、十分な量の光が反射し、位置検出が容易で
ある。
aの途中位置Vから先端部までの長さLが2.0mm以
下とされているため、オーバードライブ時に、その長さ
Lの部分の撓み量を少なく抑えることができ、これによ
り、パッドPに対する接触針圧をほぼ一定とすること
で、良好なスクラブが行われる。さらに、この長さLが
0.1mm以上とされているため、スクラブ時に削り取
られた皮膜やその他ゴミ等が、コンタクトピン3aの途
中位置Vの内面側に付着等することがない。
aの折曲された先端部に研磨が施されるため、折曲によ
り仮にコンタクトピン3aの長さ(高さ)に不揃いが生
じたとしても、研磨により均一化され、コンタクトピン
3aの先端部の平坦度(プラナリティー)が向上すると
共に接触抵抗を少なくすることができる。
脂フィルム2の先端側を支持する当接面(例えば、図1
2におけるマウンティングベース30の下面)の傾斜角
が、前記角度βに等しく設定されているため、樹脂フィ
ルム2の先端から該樹脂フィルム2の面に沿って突出す
るコンタクトピン3aの基端部は、前記接触面Paとの
角度を前記βの値に安定して保つことができる。これに
より、プローブ装置を接触面Paに対して垂直に下降さ
せるだけで、スクラブ時に前記角度αおよびβを前記所
定の値にすることができる。
含むものである。 (1)低マンガン合金層LMのMn濃度を勾配させて形
成したが、高マンガン合金層HMより低いMn濃度であ
れば、勾配濃度に設定しなくても構わない。例えば、低
マンガン合金層LMのMn濃度を一定のものとしてもよ
い。しかしながら、前述したように、低マンガン合金層
LMのMn濃度を勾配させることによって、高マンガン
合金層HMとの界面における応力集中、硬度および靱性
の急峻な変化を緩和できる利点がある。
ム側かその反対側のいずれか一方に形成したが、高マン
ガン合金層を挟んで両側に低マンガン合金層を形成した
3層構造としても構わない。この場合、どちらの低マン
ガン合金層側を外側にして折曲してもよく、プローブ装
置へ組み込む際の自由度が向上する。
のパターン配線およびコンタクトピンを形成する電解メ
ッキ工程において、そのメッキ条件は、以下の試験結果
に基づいて求めた。
は、スルファミン酸Ni浴にスルファミン酸Mnを添加
したものであり、Niメッキ膜中に含有されるMn量
は、メッキ液中のMn量およびメッキする際の電流密度
に左右されるため、高マンガン合金層HMについては以
下の条件でメッキ処理を施した。 Mn量:20〜35g/l 電流密度:1〜10A/dm2
記範囲内に設定した理由は、Mn量が20g/l未満お
よび電流密度1A/dm2未満では、皮膜中のMn濃度
が少なく所望の硬度を得ることができず、35g/lお
よび10A/dm2を越えるとMn濃度が増大し、メッ
キ皮膜の応力増大および皮膜自身が非常に脆くなるため
である。
をベースにしたものでメッキ処理を施しても構わない
が、スルファミン酸Ni浴によるメッキ処理では、硫酸
Ni浴に比べて応力が低減されるという効果がある。以
下の表1に、Mn量を一定(30g/l)とした場合に
おいて、電流密度を変えた際のMn濃度および熱処理前
後の硬度の実験結果を示す。また、Mn濃度と硬度との
関係を図36に示す。
ローブの高靱性層形成工程では、電着初期から電流密度
を漸次上げ、低マンガン合金層LMの電着終期には3A
/dm2となるように設定し、図37に示すように、M
nの勾配濃度を有する低マンガン合金層LMを形成し
た。さらに、高硬度層形成工程では、高靱性層形成工程
に引き続いて3A/dm2一定の電流密度により、Mn
濃度が0.4重量%の高マンガン合金層HMを形成し
た。
のみ及び低マンガン合金層のみの単一濃度で構成した場
合と、高マンガン合金層(高硬度層)と低マンガン合金
層(高靱性層)の二層構造で構成した場合における靱性
についての比較データを表2に示す。なお、表2は、試
作されたコンタクトピンの90度曲げ試験を行ったもの
であり、コンタクトピンを90度曲げた後、元に戻す作
業を1サイクルとして、ピンが破断するのに要したサイ
クル数を示したものである。表2からも分かるように、
低マンガン合金層は、高マンガン合金層に比べて優れた
靱性を備え、二層構造を採用したものは、低マンガン合
金層単層のものと同様の高靱性を有している。
度が400〜700℃、加熱時間が1〜5時間の範囲内
とすることにより、焼鈍しない低マンガン合金層LMの
伸び率が約2〜3%程度であったのに対し、上記条件で
焼鈍した低マンガン合金層LMの伸び率が約5%以上と
なった。ここで、加熱温度を400℃以上にしたのは、
400℃未満では、低マンガン合金層LMを焼鈍できな
いためであり、また700℃以下にしたのは、700℃
を越えると高マンガン合金層HMも同時に焼鈍され、硬
度が低下してしまうためである。なお、表3は、加熱時
間を2時間に固定して焼鈍の熱処理条件を変えたときの
伸び率を測定した試験の結果、すなわち電流密度、Mn
濃度、硬度、伸びおよび加熱温度との関係を示したもの
である。
マンガン合金層がマンガン濃度0.05重量%以上のN
i−Mn合金であるので、常温および高温加熱後でもH
v350以上の高硬度を得ることができるとともに、コ
ンタクトピンが高マンガン合金層より低いマンガン濃度
の低マンガン合金層側を外側にして折曲されているの
で、高マンガン合金層単層で形成された場合に比べて屈
曲部分の外側の靱性を高くすることができる。したがっ
て、コンタクトピン全体として、高耐熱性および高硬度
を備えるとともに、屈曲部分外側に亀裂等が生じ難く、
長期に亙る繰り返し使用にも十分耐え得る高い信頼性を
有することができる。
によれば、高マンガン合金層のMn濃度を1.5重量%
以下に設定することにより、屈曲部分の内側に位置する
高マンガン合金層自体にもコンタクトプローブとして適
度な靱性および硬度を与えることができる。
によれば、低マンガン合金層のMn濃度が漸次高く設定
されているので、高マンガン合金層との界面における硬
度および靱性の急峻な変化を緩和することができる。し
たがって、両層の熱膨張係数の相違により発生するコン
タクトピンの反りを大幅に軽減することができ、測定時
の温度変化による反りを抑制して安定した接触圧等を維
持することができる。
によれば、低マンガン合金層が焼鈍されているので、低
マンガン合金層が軟化され靱性がさらに向上されている
ことにより、屈曲部分外側に亀裂等がより生じ難く、さ
らに高い信頼性を有することができる。
によれば、前記フィルムが、例えば水分を吸収して伸張
し易い樹脂フィルム等であっても、該フィルムには、金
属フィルムが直接張り付けられて設けられているため、
該金属フィルムによって前記フィルムの伸びが抑制さ
れ、各コンタクトピンの間隔にずれが生じ難くなり、コ
ンタクトピンを測定対象物に正確かつ高精度に当接させ
ることができる。したがって、測定対象物であるICチ
ップやLCD等の端子以外の場所に、高硬度のNi−M
n合金で形成されたコンタクトピンが当接することによ
って生じる損傷等を防ぐことができる。さらに、本コン
タクトプローブでは、前記金属フィルムをグラウンドと
して用いることにより、コンタクトピン先の近くまで基
板配線側との特性インピーダンスのずれを最小限に抑え
ることができ、反射雑音による誤動作を抑えることがで
きる。
によれば、前記金属フィルムに第二のフィルムが直接張
り付けられて設けられているため、金属フィルムの上方
に配された前記配線用基板の基板側パターン配線や他の
配線が金属フィルムと直接接触しないのでショートを防
ぐことができる。また、第二のフィルムが金属フィルム
を被覆してその酸化を防止することができる。
ば、強弾性フィルムがコンタクトピンの先端側を上方か
ら押さえるため、ピン先端が上方に湾曲したものが存在
しても、高硬度のNi−Mn合金で形成された各ピンに
均一な接触圧が得られる。すなわち、測定対象物にコン
タクトピンを確実に当接させることができるところか
ら、接触不良による測定ミスをなくすことができる。
ば、前記フィルムが前記強弾性フィルムよりも先端側に
長く形成されて該強弾性フィルムがコンタクトピンを押
圧するときに緩衝材となるため、強弾性フィルムとの摩
擦によりコンタクトピンが歪んで湾曲すること等がな
く、測定対象物に対して安定した接触を保つことができ
る。したがって、高硬度のNi−Mn合金で形成された
先端部の接触圧が、長期に亙って均一に得られる。
の製造方法では、高硬度層形成工程および高靱性層形成
工程によって高マンガン合金層および低マンガン合金層
の二層構造が形成され、コンタクトピン折曲工程で高マ
ンガン合金層より靱性が高い低マンガン合金層側を外側
にして折曲させるので、折曲時に最も伸ばされる屈曲部
分の外側が高靱性層となることから、折曲による応力を
緩和することができるとともに亀裂等の発生を抑制する
ことができる。したがって、屈曲部分の亀裂や破断等に
よる折曲不良が大幅に減少し、製造歩留まりが向上する
とともに、折曲時の応力が緩和されるので、折曲ばらつ
きが少なくなり、高精度の成形が可能となる。
ーブの製造方法では、高靱性層形成工程において、低マ
ンガン合金層の厚さ方向でそのマンガン濃度が高マンガ
ン合金層に向けて漸次高く形成されるので、高マンガン
合金層と低マンガン合金層とのMn濃度の差が徐々に小
さくされる。したがって、両層界面におけるMn濃度の
急峻な変化が緩和され、上記界面におけるメッキ時の応
力集中を抑制することができ、上記界面における応力に
よって生じるコンタクトピンの湾曲等を抑制することが
できる。
ーブの製造方法では、焼鈍工程で低マンガン合金層を焼
鈍するので、低マンガン合金層が軟化され靱性をさらに
向上させることができる。
ーブの製造方法では、焼鈍工程において、高マンガン合
金層が焼鈍される温度および時間より低い加熱温度およ
び短い加熱時間で低マンガン合金層が焼鈍されるので、
高マンガン合金層の硬度を維持したまま、低マンガン合
金層のみを選択的に軟化させて靱性をさらに向上させる
ことができる。したがって、コンタクトピン全体として
の硬度を維持するとともに、さらに靱性を高めてより信
頼性の高いコンタクトプローブを得ることができる。
形態を示す拡大模式図である。
形態における製造方法を工程順に示す要部断面図であ
る。
形態におけるプローブ装置(チップキャリア)の分解斜
視図である。
形態におけるプローブ装置(チップキャリア)の外観斜
視図である。
る。
形態を示す要部斜視図である。
形態を示す平面図である。
施形態を組み込んだプローブ装置の一例を示す分解斜視
図である。
施形態を組み込んだプローブ装置の一例を示す要部斜視
図である。
におけるコンタクトプローブを示す斜視図である。
におけるコンタクトプローブ挟持体を示す分解斜視図で
ある。
を示す斜視図である。
におけるコンタクトプローブ挟持体を示す斜視図であ
る。
に関してコンタクトプローブの従来の欠点を示す側面図
である。
に関してプローブ装置の従来の欠点を示す側面図であ
る。
におけるコンタクトプローブ挟持体に組み込まれたコン
タクトプローブを示す側面図である。
施形態に関して図13のD方向矢視図である。
施形態を示す側面図である。
におけるコンタクトプローブ挟持体に組み込まれたコン
タクトプローブを示す側面図である。
におけるコンタクトプローブを示す側面図である。
におけるコンタクトプローブ挟持体に組み込まれたコン
タクトプローブを示す側面図である。
におけるコンタクトプローブを示す側面図である。
におけるコンタクトプローブ挟持体に組み込まれたコン
タクトプローブを示す側面図である。
におけるコンタクトプローブを示す側面図である。
におけるコンタクトプローブ挟持体に組み込まれたコン
タクトプローブを示す側面図である。
実施形態におけるプローブ装置(チップキャリア)の分
解斜視図である。
実施形態におけるプローブ装置(チップキャリア)の外
観斜視図である。
である。
実施形態におけるコンタクトピンの拡大断面図である。
実施形態におけるコンタクトピンの拡大側面図である。
におけるMn濃度と硬度との関係を示すグラフである。
法におけるNi−Mn合金層の厚さとMn濃度との関係
を概略的に示すグラフである。
を示す要部を拡大した断面図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 複数のパターン配線がフィルム上に形成
されこれらのパターン配線の各先端が前記フィルムから
突出状態に配されてコンタクトピンとされるコンタクト
プローブであって、 少なくとも前記コンタクトピンは、ニッケル−マンガン
合金で形成されるとともに、マンガン濃度が0.05重
量%以上に設定された高マンガン合金層と、該高マンガ
ン合金層より低いマンガン濃度に設定された低マンガン
合金層とを具備してなり、その途中位置にて前記低マン
ガン合金層側を外側にして折曲されていることを特徴と
するコンタクトプローブ。 - 【請求項2】 請求項1記載のコンタクトプローブにお
いて、 前記高マンガン合金層は、マンガン濃度が1.5重量%
以下に設定されていることを特徴とするコンタクトプロ
ーブ。 - 【請求項3】 請求項1または2記載のコンタクトプロ
ーブにおいて、 前記低マンガン合金層は、厚さ方向でマンガン濃度が前
記高マンガン合金層に向けて漸次高く設定されているこ
とを特徴とするコンタクトプローブ。 - 【請求項4】 請求項1から3いずれかに記載のコンタ
クトプローブにおいて、 前記低マンガン合金層は、焼鈍されていることを特徴と
するコンタクトプローブ。 - 【請求項5】 請求項1から4いずれかに記載のコンタ
クトプローブにおいて、 前記フィルムには、金属フィルムが直接張り付けられて
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6】 請求項5記載のコンタクトプローブにお
いて、 前記金属フィルムには、第二のフィルムが直接張り付け
られて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7】 請求項1から6のいずれかに記載のコン
タクトプローブと、 前記フィルム上に配されて該フィルムから前記コンタク
トピンよりも短く突出する強弾性フィルムと、 該強弾性フィルムと前記コンタクトプローブとを支持す
る支持部材とを備えていることを特徴とするプローブ装
置。 - 【請求項8】 請求項7記載のプローブ装置において、 前記フィルムは、前記強弾性フィルムが前記コンタクト
ピンを押圧するときに緩衝材となるように前記強弾性フ
ィルムよりも先端側に長く形成されていることを特徴と
するプローブ装置。 - 【請求項9】 フィルム上に複数のパターン配線を形成
しこれらのパターン配線の各先端を前記フィルムから突
出状態に配してコンタクトピンとするコンタクトプロー
ブの製造方法であって、 基板層の上に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の金属層を形成する第1の金属層形成
工程と、 前記第1の金属層の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に供される第2の金属
層をメッキ処理によりニッケル−マンガン合金で形成す
るメッキ処理工程と、 前記マスクを取り除いた第2の金属層の上に前記コンタ
クトピンに供される部分以外をカバーする前記フィルム
を被着するフィルム被着工程と、 前記フィルムと第2の金属層とからなる部分と、前記基
板層と第1の金属層とからなる部分とを分離する分離工
程と、 前記コンタクトピンを、その途中位置で折曲させるコン
タクトピン折曲工程とを備えてなり、 前記メッキ処理工程は、マンガン濃度が0.05重量%
以上に設定された高マンガン合金層を形成する高硬度層
形成工程と、前記高マンガン合金層より低いマンガン濃
度に設定された低マンガン合金層を形成する高靱性層形
成工程とを備え、 前記コンタクトピン折曲工程は、前記低マンガン合金層
側を外側にして折曲させることを特徴とするコンタクト
プローブの製造方法。 - 【請求項10】 請求項9記載のコンタクトプローブの
製造方法において、 前記高靱性層形成工程は、前記低マンガン合金層をその
厚さ方向でマンガン濃度が前記高マンガン合金層に向け
て漸次高くなるように形成することを特徴とするコンタ
クトプローブの製造方法。 - 【請求項11】 請求項9または10記載のコンタクト
プローブの製造方法において、 前記高靱性層形成工程の後に、前記低マンガン合金層を
焼鈍する焼鈍工程を備えていることを特徴とするコンタ
クトプローブの製造方法。 - 【請求項12】 請求項11記載のコンタクトプローブ
の製造方法において、 前記焼鈍工程は、前記高マンガン合金層が焼鈍される温
度および時間より低い加熱温度および短い加熱時間で行
うことを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。
Priority Applications (1)
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| JP21787497A JP3822722B2 (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | コンタクトプローブおよびその製造方法と前記コンタクトプローブを備えたプローブ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21787497A JP3822722B2 (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | コンタクトプローブおよびその製造方法と前記コンタクトプローブを備えたプローブ装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH1164381A true JPH1164381A (ja) | 1999-03-05 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004092435A1 (ja) * | 2003-04-16 | 2004-10-28 | Sumitomo Electric Industries Ltd. | 金属構造体およびその製造方法 |
| US7190179B2 (en) | 2001-04-13 | 2007-03-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Contact probe |
| WO2023248595A1 (ja) * | 2022-06-22 | 2023-12-28 | ヤマハファインテック株式会社 | プローブユニットの製造方法、プローブユニット、プローブ実装体及び電気検査装置 |
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-
1997
- 1997-08-12 JP JP21787497A patent/JP3822722B2/ja not_active Expired - Fee Related
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