特開 2024-147205 プローブおよび電気的接続装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024147205

(43)【公開日】2024-10-16

(54)【発明の名称】プローブおよび電気的接続装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 1/067 20060101AFI20241008BHJP

   G01R 31/26 20200101ALI20241008BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

G01R1/067 C

G01R31/26 J

H01L21/66 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060072

(22)【出願日】2023-04-03

(71)【出願人】

【識別番号】000153018

【氏名又は名称】株式会社日本マイクロニクス

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100070024

【弁理士】

【氏名又は名称】松永 宣行

(72)【発明者】

【氏名】竹谷 敏永

(72)【発明者】

【氏名】岸 康貴

【テーマコード（参考）】

2G003

2G011

4M106

【Ｆターム（参考）】

2G003AG03

2G003AG12

2G011AA02

2G011AA15

2G011AB01

2G011AB07

2G011AB08

2G011AC14

4M106AA01

4M106BA01

4M106BA14

4M106DD09

4M106DD13

(57)【要約】

【課題】検査対象物に接触させる接触部の位置を揃えて回路基板に取り付けることができるプローブを提供する。
【解決手段】プローブは、自由端の先端の接触部が第１方向に突出するカンチレバー構造のアーム部と、アーム部と接続する支持部と、支持部と接続する接合部と、テンション発生部を備える。テンション発生部は、支持部に接続する第１端部、および、第１方向について第１端部よりも接触部に近い位置にあって支持部から離隔した第２端部を含む。テンション発生部は、第１方向に沿って第２端部の位置が変化するように弾性的に変形自在である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査対象物の検査に使用するプローブであって、
固定端と自由端を有し、前記自由端の先端の接触部が第１方向に突出するカンチレバー構造のアーム部と、
前記固定端で前記アーム部と接続する支持部と、
前記支持部が前記固定端と接続する領域から離隔した領域で前記支持部と接続する接合部と、
前記支持部に接続する第１端部、および、前記第１方向について前記第１端部よりも前記接触部に近い位置にあって前記支持部から離隔した第２端部を含み、前記第１方向に沿って前記第２端部の位置が変化するように弾性的に変形自在なテンション発生部と
を備えるプローブ。

【請求項2】

前記テンション発生部が、前記第１方向に膨らむ円弧状である、請求項１に記載のプローブ。

【請求項3】

前記テンション発生部の前記第２端部が平面状である、請求項１に記載のプローブ。

【請求項4】

前記テンション発生部の前記第２端部が球形状である、請求項１に記載のプローブ。

【請求項5】

ガイド板を貫通する貫通孔に挿入された状態において前記接合部が前記ガイド板から露出する形状を有し、
前記貫通孔が形成された前記ガイド板の主面に前記第２端部が接触し、前記テンション発生部から前記主面に押圧が加わるように、前記テンション発生部の形状が設定されている、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプローブ。

【請求項6】

検査対象物の検査に使用される電気的接続装置の製造方法であって、
請求項１に記載のプローブを準備し、
第１主面から前記第１主面の反対方向を向く第２主面まで貫通する貫通孔が形成されたガイド板を準備し、
前記ガイド板の前記貫通孔にプローブを挿入し、
前記接合部が前記ガイド板の外側に露出し、且つ、前記ガイド板に前記第２端部が接触した状態で、前記ガイド板によって前記プローブを保持し、
前記ガイド板により保持された前記プローブの前記接合部を回路基板に接合する
を備える、電気的接続装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検査対象物の検査に使用されるプローブおよび電気的接続装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

集積回路などの検査対象物の検査に、検査対象物に接触させるプローブを有する電気的接続装置が用いられている。電気的接続装置を用いた検査では、プローブの一方の端部を接触部として検査対象物の電極端子に接触させる。プローブの他方の端部は、電気的接続装置の回路基板に配置された配線パターンと電気的に接続される。配線パターンは、テスタなどの検査装置と電気的に接続されている。検査対象物の検査では、プローブを介して検査対象物と検査装置との間で電気信号を送受信する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１９７２５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電気的接続装置は、プローブがインターポーザ基板などの回路基板に取り付けられた構成である。検査対象物の検査を正確に行うために、検査対象物とそれぞれ接触する複数のプローブの接触部の位置を高精度に揃えて、プローブが回路基板に接合されている必要がある。しかしながら、回路基板に反り又は歪みが生じていると、プローブ同士の接触部の位置にバラツキが生じる。

【0005】

本発明は、検査対象物に接触させる接触部の位置を揃えて回路基板に取り付けることができるプローブを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係るプローブは、自由端の先端の接触部が第１方向に突出するカンチレバー構造のアーム部と、アーム部と接続する支持部と、支持部と接続する接合部と、テンション発生部を備える。テンション発生部は、支持部に接続する第１端部、および、第１方向について第１端部よりも接触部に近い位置にあって支持部から離隔した第２端部を含む。テンション発生部は、第１方向に沿って第２端部の位置が変化するように弾性的に変形自在である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、検査対象物に接触させる接触部の位置を揃えて回路基板に取り付けることができるプローブを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係るプローブの構成を示す模式的な正面図である。

【図2】図２は、実施形態に係るプローブの構成を示す模式的な側面図である。

【図3】図３は、実施形態に係るプローブをガイド板に格納した状態を示す模式図である。

【図4】図４は、ガイド板に保持されたプローブを回路基板に接合する方法を説明するためのフローチャートである。

【図5】図５は、ガイド板に保持されたプローブを回路基板に接合する方法を説明するための模式図である（その１）。

【図6】図６は、ガイド板に保持されたプローブを回路基板に接合する方法を説明するための模式図である（その２）。

【図7】図７は、実施形態に係るプローブのテンション発生部の第２端部の形状の例を示す模式図である。

【図8】図８は、実施形態に係るプローブのテンション発生部の第２端部の形状の他の例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各部の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。

【0010】

図１および図２に示す実施形態に係るプローブ１０は、検査対象物の電気的特性の検査に使用される。プローブ１０は、固定端１０１と自由端１０２を有するカンチレバー構造のアーム部１１と、固定端１０１でアーム部１１と接続する支持部１２と、固定端１０１と接続する領域から離隔した領域で支持部１２と接続する接合部１３を備える。第１方向Ｄ１に沿って、接合部１３、支持部１２、アーム部１１がこの順に接続されている。アーム部１１の自由端１０２の先端の接触部１１３が、第１方向Ｄ１に突出する。接触部１１３は、検査対象物に接触する部分である。

【0011】

上記のように、接合部１３から見て接触部１１３が位置している方向が第１方向Ｄ１である。図１に示すように、アーム部１１の自由端１０２から見て固定端１０１が位置する第１方向Ｄ１に垂直な方向を第２方向Ｄ２とし、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２により定義される平面に垂直な方向を第３方向Ｄ３とする。図１において、第１方向Ｄ１は紙面の上下方向であり、第２方向Ｄ２は紙面の左右方向であり、第３方向Ｄ３は紙面の奥行方向である。第３方向Ｄ３に沿って見た図面を正面図、第２方向Ｄ２に沿って見た図面を側面図とする。

【0012】

プローブ１０は、支持部１２に接続し、支持部１２から第２方向Ｄ２に沿って延伸する第１テンション発生部１４Ａと第２テンション発生部１４Ｂを更に含む。第１テンション発生部１４Ａは、アーム部１１の固定端１０１から自由端１０２に向かう方向に延伸する。第２テンション発生部１４Ｂは、アーム部１１の自由端１０２から固定端１０１に向かう方向に延伸する。以下において、第１テンション発生部１４Ａと第２テンション発生部１４Ｂのそれぞれを限定しない場合は、テンション発生部１４と表記する。

【0013】

テンション発生部１４は、本体部１４０と、本体部１４０の一方の端部である第１端部１４１と、本体部１４０の他方の端部である第２端部１４２を含む。第１端部１４１が支持部１２に接続し、第２端部１４２は支持部１２から離隔した位置にある自由端である。

【0014】

テンション発生部１４の第２端部１４２は、第１方向Ｄ１について第１端部１４１よりも接触部１１３に近い位置にある。すなわち、図１に示すように、第１端部１４１と同一平面レベルであり第１方向Ｄ１に垂直な仮想面３００を仮定したとき、第２端部１４２は、仮想面３００よりも第１方向Ｄ１の側に位置している。例えば、第２端部１４２は、アーム部１１と支持部１２との境界と同一平面レベルに位置してもよいし、アーム部１１と支持部１２との境界よりも接触部１１３に近く位置してもよい。

【0015】

テンション発生部１４の本体部１４０は、第１方向Ｄ１に沿って第２端部１４２の位置が変化するように弾性的に変形自在な柔軟性を有する。例えば、テンション発生部１４は、第１方向Ｄ１に沿った長さ（以下、「厚さ」）よりも第３方向Ｄ３に沿った長さ（以下、「幅」）が長い板形状であってもよい。検査対象物の電気的特性の検査などに使用されるプローブ１０は導電性材料であり、第１方向Ｄ１に沿って変形するようにテンション発生部１４の厚さが設定されている。テンション発生部１４の幅は、支持部１２の幅と同程度であってもよい。

【0016】

図１に示すテンション発生部１４は、第３方向Ｄ３から見て湾曲形状である。すなわち、テンション発生部１４は、第１方向Ｄ１に膨らむ円弧状であってもよい。或いは、テンション発生部１４は、第３方向Ｄ３から見て直線状であってもよいし、直線と曲線を組み合わせた形状であってもよい。言い換えると、第１方向Ｄ１に沿って弾性的に変形可能であれば、テンション発生部１４の形状は任意に選択可能である。

【0017】

アーム部１１の構造は、接触部１１３が第１方向Ｄ１に突出していれば、任意に設定可能である。図１に示したプローブ１０のアーム部１１は、固定端１０１と自由端１０２の間で相互に離間して第１方向Ｄ１に沿って並列に配列された第１アーム１１１と第２アーム１１２を含む。第１アーム１１１の端部と第２アーム１１２の端部は、固定端１０１と自由端１０２のそれぞれにおいて連結する。第１アーム１１１は接触部１１３に近い側に位置し、第２アーム１１２は接触部１１３から遠く支持部１２に近い側に位置する。

【0018】

プローブ１０は、インターポーザ基板などの回路基板に取り付けられて電気的接続装置の一部を構成する。電気的接続装置を用いた検査対象物の検査では、プローブ１０の接触部１１３を検査対象物の電極端子に接触させる。電気的接続装置において、プローブ１０の接合部１３は、回路基板に配置された配線パターンと電気的に接続されている。回路基板の配線パターンは、テスタなどの検査装置と電気的に接続されている。このため、電気的接続装置を用いた検査では、プローブ１０および回路基板を介して検査対象物と検査装置との間で電気信号を送受信することができる。電気信号が伝搬するプローブ１０には、金属などの導電性の高い材料が使用される。

【0019】

プローブ１０は、図３に示すようにガイド板２０に保持された状態で、回路基板に接合される。プローブ１０は、第１主面２０１から第１主面２０１の反対方向を向く第２主面２０２までガイド板２０を貫通する貫通孔２００に挿入された状態で、ガイド板２０に保持される。プローブ１０は、ガイド板２０に保持された状態において接合部１３がガイド板２０から露出する形状を有する。すなわち、ガイド板２０を貫通する貫通孔２００の内部にアーム部１１が挿入された状態で、ガイド板２０の外側に接合部１３が露出する。このとき、貫通孔２００が形成されたガイド板２０の第１主面２０１にテンション発生部１４の第２端部１４２が接触する。第２端部１４２が第１主面２０１に接触した状態で、テンション発生部１４から第１主面２０１に押圧が加わるように、テンション発生部１４の形状が設定される。

【0020】

以下に、図４を参照して、プローブ１０を回路基板に取り付けて電気的接続装置を製造する製造方法の例を以下に説明する。

【0021】

まず、例えば図３に示すような、貫通孔２００を有するガイド板２０を準備する。そして、図４のステップＳ１０において、ガイド板２０にプローブ１０を格納する。すなわち、図３に示したようにプローブ１０をガイド板２０の貫通孔２００に挿入する。プローブ１０は、ガイド板２０の外側に接合部１３が露出し、且つガイド板２０にテンション発生部１４の第２端部１４２が接触するように、ガイド板２０に保持される。例えば、ガイド板２０によりプローブ１０が側面から挟持される。プローブ１０がガイド板２０に保持された状態で、テンション発生部１４の第２端部１４２が第１主面２０１に当接する。

【0022】

ガイド板２０に保持されたプローブ１０を回路基板に接合して電気的接続装置を製造する場合には、プローブ１０がガイド板２０に正常に保持されている必要がある。「正常に保持されている」とは、プローブ１０が貫通孔２００に所定の位置までまっすぐに挿入されていることをいう。このため、プローブ１０をガイド板２０に格納した後、図４のステップＳ２０において、ガイド板２０にプローブ１０が正常に保持されているかを検査する。プローブ１０がガイド板２０に正常に保持されている場合は、処理はステップＳ３０に進む。一方、プローブ１０がガイド板２０に正常に保持されていない場合は、処理はステップＳ２５に進み、プローブ１０が貫通孔２００に所定の位置までまっすぐに挿入されているようにプローブ１０の位置および姿勢を修正する。

【0023】

ステップＳ３０において、ガイド板２０に保持されたプローブ１０が、回路基板に接合される。このとき、第１方向Ｄ１に沿ってプローブ１０を回路基板３０に接近させて、プローブ１０の接合部１３を回路基板３０に接触させる。回路基板３０に反り又は歪みが生じている場合は、ガイド板２０に保持されたプローブ１０の接合部１３と回路基板３０との距離が、回路基板３０におけるプローブ１０の位置によって異なる。このため、プローブ１０毎にテンション発生部１４がガイド板２０に加える押力が異なり、例えばテンション発生部１４の変形する大きさがプローブ１０毎に異なる。

【0024】

プローブ１０と回路基板３０の接合方法には、任意の方法を選択可能である。例えば、図５に示すように、回路基板３０の所定の接合領域に半田などの導電性の接合材３１を塗布して、プローブ１０の接合部１３を回路基板３０と接合材３１により接合する。プローブ１０は、回路基板３０の図示を省略する配線パターンと電気的に接続される。接合材３１に半田を用いる場合、プローブ１０と回路基板３０を接合するリフロー半田付けの後、ゆっくりと冷却するエージングにより半田内部の残留応力を解消してもよい。

【0025】

プローブ１０を回路基板３０に接合した後、図４のステップＳ４０において、図６に示すようにガイド板２０をプローブ１０から取り外す。

【0026】

その後、ステップＳ５０において、回路基板３０にプローブ１０が正常に接合されていることを検査する。例えば、カメラ撮影などにより回路基板３０の所定の接合領域にプローブ１０がまっすぐに接合されているかなどを検査する。回路基板３０に接合されたプローブ１０に不具合がある場合には、処理はステップＳ５５に進み、プローブ１０の接合状態を修正する。その後、処理はステップＳ５０に戻る。

【0027】

ステップＳ５０においてプローブ１０と回路基板３０の接合に問題がない場合には、処理を終了する。以上により、プローブ１０を回路基板３０に接合する工程が完了する。

【0028】

複数のプローブ１０を回路基板３０に接合した電気的接続装置を用いて検査対象物の検査を正確に行うために、プローブ１０同士の接触部１１３の位置が高精度に揃っている必要がある。しかしながら、回路基板３０に反りや歪みが生じていると、プローブの接触部１１３の位置にバラツキが生じるおそれがある。

【0029】

これに対し、プローブ１０を回路基板３０に接合する場合には、接合部１３が回路基板３０に接触した状態において、第１方向Ｄ１に沿って弾性的に変形自在なテンション発生部１４が、ガイド板２０の第１主面２０１に押圧が加わるように接触する。このため、ガイド板２０に保持されたプローブ１０を第１方向Ｄ１に沿って回路基板３０に近づけて接合部１３を回路基板３０に接触させた際に、回路基板３０に生じている反り及び歪みはテンション発生部１４の変形によって吸収される。その結果、それぞれの接触部１１３の位置を高精度に揃えて、複数のプローブ１０を回路基板３０に接合することができる。

【0030】

テンション発生部１４の第２端部１４２の形状は任意に設定可能であるが、例えば第１主面２０１の表面を滑らかに移動できるように第２端部１４２の形状を設定してもよい。例えば、図７に示すように、第２端部１４２が平面状であってもよい。或いは、図８に示すように、第２端部１４２が球形状であってもよい。

【0031】

以上に説明したように、実施形態に係るプローブ１０では、弾性的に変形自在なテンション発生部１４がガイド板２０に接触する。このため、実施形態に係るプローブ１０によれば、回路基板３０に反りや歪みが生じている場合にも、接触部１１３の位置を揃えて複数のプローブ１０を回路基板３０に取り付けることができる。テンション発生部１４の柔軟性は、回路基板３０の反りおよび歪みの大きさを吸収できる範囲に設定される。

【0032】

（その他の実施形態）
上記のように本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

【0033】

例えば、上記では支持部１２からテンション発生部１４が第２方向Ｄ２に延伸する場合を例示的に説明した。しかし、テンション発生部１４が第２方向Ｄ２と交差する方向に延伸してもよい。隣接する他のプローブ１０の位置などに応じて、テンション発生部１４の延伸する方向を設定することができる。

【0034】

また、上記ではテンション発生部１４が板形状である場合を例示的に説明したが、第１方向Ｄ１に沿って弾性的に変形自在な形状であれば、テンション発生部１４の形状を任意に選択することができる。例えば、本体部１４０の延伸方向に沿った断面が円形状であってもよいし、矩形状などの多角形状であってもよい。

【0035】

このように、本発明は上記では記載していない様々な実施形態などを含むことはもちろんである。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

【符号の説明】

【0036】

１０…プローブ
１１…アーム部
１２…支持部
１３…接合部
１４Ａ…第１テンション発生部
１４Ｂ…第２テンション発生部
２０…ガイド板
３０…回路基板
３１…接合材
１０１…固定端
１０２…自由端
１１３…接触部
２００…貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】