特開 2024-162092 プローブおよび電気的接続装置

(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】P2024162092

(43)【公開日】2024-11-21

(54)【発明の名称】プローブおよび電気的接続装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 1/06 20060101AFI20241114BHJP

   G01R 1/073 20060101ALI20241114BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

G01R1/06 D

G01R1/073 D

H01L21/66 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023077287

(22)【出願日】2023-05-09

(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】那須 美佳

(72)【発明者】

【氏名】林▲崎▼ 孝幸

【テーマコード（参考）】

2G011

4M106

【Ｆターム（参考）】

2G011AA10

2G011AA15

2G011AB04

2G011AB07

2G011AB08

2G011AE03

2G011AF04

4M106AA01

4M106DD03

4M106DD10

(57)【要約】

【課題】本体部の端部に埋め込んだ先端部材が本体部から外れることが抑制されたプローブおよび電気的接続装置を提供する。
【解決手段】プローブ１０は、接触部１１１および接触部１１１に連結する基端部１１２を有する先端部材１１と、基端部１１２が端部に埋め込まれた本体部１２と、基端部１１２の少なくとも一部と重なって本体部１２の側面に配置された第１補強材１３１を備える。接触部１１１が露出するように基端部１１２が本体部１２の端部に埋め込まれている。第１補強材１３１は、基端部１１２が埋め込まれた埋込領域から埋込領域の周囲の領域まで連続して本体部１２の側面に配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査対象物の電気的特性の検査に使用されるプローブであって、
接触部および前記接触部に連結する基端部を有する先端部材と、
前記接触部が露出するように前記基端部が端部に埋め込まれた本体部と、
前記基端部の少なくとも一部と重なって前記本体部の側面に配置され、前記基端部が埋め込まれた埋込領域から前記埋込領域の周囲の領域まで連続する補強材と
を備えるプローブ。

【請求項2】

前記補強材が前記側面に埋め込まれている、請求項１に記載のプローブ。

【請求項3】

前記埋込領域の周囲の前記本体部の前記側面と前記補強材の表面が段差なく連続している、請求項２に記載のプローブ。

【請求項4】

前記補強材が前記側面の表面に配置されている、請求項１に記載のプローブ。

【請求項5】

前記補強材が配置された領域の前記本体部の断面が矩形状であり、
前記本体部の第１側面に前記補強材が配置されている、
請求項１に記載のプローブ。

【請求項6】

前記第１側面および前記第１側面に対向する第２側面にそれぞれ前記補強材が配置されている、請求項５に記載のプローブ。

【請求項7】

前記先端部材と前記補強材の材料が同じである、請求項１に記載のプローブ。

【請求項8】

前記先端部材が前記本体部よりも硬度が高い、請求項１に記載のプローブ。

【請求項9】

ガイド穴がそれぞれ形成された複数のガイド板を相互に離隔して配置した構成を有するプローブヘッドと、
前記複数のガイド板のそれぞれの前記ガイド穴に連続的に挿入されて前記プローブヘッドに保持される、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプローブと
を備える電気的接続装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検査対象物の電気的特性の検査に使用するプローブおよび電気的接続装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体集積回路などの検査対象物の電気的特性をウェハ状態で検査するために、プローブを含む電気的接続装置が使用されている。プローブを用いた検査では、プローブの一方の端部を検査対象物の電極に接触させ、プローブの他方の端部をプリント基板などに配置された端子（以下において「ランド」という。）に接触させる。ランドは、テスタなどの検査装置と電気的に接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１１８０６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

検査対象物又はランドとの接触によりプローブの端部が摩耗することを抑制するために、本体部よりも硬度の高い硬質材料の先端部材を本体部の端部に埋め込んだプローブが使用されている。本発明は、本体部の端部に埋め込んだ先端部材が本体部から外れることが抑制されたプローブおよび電気的接続装置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】

【0005】

本発明の一態様に係るプローブは、接触部および接触部に連結する基端部を有する先端部材と、基端部が端部に埋め込まれた本体部と、基端部の少なくとも一部と重なって本体部の側面に配置された補強材を備える。接触部が露出するように基端部が本体部の端部に埋め込まれている。補強材は、基端部が埋め込まれた埋込領域から埋込領域の周囲の領域まで連続して本体部の側面に配置されている。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、本体部の端部に埋め込んだ先端部材が本体部から外れることが抑制されたプローブおよび電気的接続装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係るプローブの構成を示す第１側面の模式的な平面図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係るプローブの構成を示す第２側面の模式的な平面図である。

【図3】図３は、図１および図２のＩＩＩ－ＩＩＩ方向に沿った模式的な断面図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態に係るプローブの第１補強材の構成を示す模式的な斜視図である。

【図5】図５は、本発明の実施形態に係るプローブの第２補強材の構成を示す模式的な斜視図である。

【図6】図６は、本発明の実施形態に係るプローブの本体部および第２補強材を透過して埋込領域を示す模式的な斜視図である。

【図7】図７は、本発明の実施形態に係るプローブにおける補強材の配置の例を示す模式的な断面図である。

【図8】図８は、本発明の実施形態に係るプローブにおける補強材の配置の他の例を示す模式的な断面図である。

【図9】図９は、本発明の実施形態に係るプローブにおける補強材の配置の更に他の例を示す模式的な断面図である。

【図10】図１０は、本発明の実施形態に係る電気的接続装置の構成を示す模式図である。

【図11】図１１は、本発明の実施形態に係る電気的接続装置の検査時の状態を示す模式図である。

【図12】図１２は、本発明の実施形態の変形例に係るプローブの構成を示す第１側面の模式的な平面図である。

【図13】図１３は、本発明の実施形態の変形例に係るプローブの構成を示す第２側面の模式的な平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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勿論である。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、配置および製造方法などを下記のものに特定するものでない。

【0009】

図１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、接触部１１１および接触部１１１に連結する基端部１１２を有する先端部材１１と、基端部１１２が埋め込まれた本体部１２と、基端部１１２の少なくとも一部と重なって本体部１２の第１側面１２０１に配置された第１補強材１３１を備える。先端部材１１の基端部１１２は、接触部１１１が露出するように本体部１２の第１端部１２１に埋め込まれている。

【0010】

プローブ１０は、第１端部１２１から第２端部１２２まで第３方向Ｄ３に直線状に延伸する柱形状である。第３方向Ｄ３は、プローブ１０の軸方向に相当する。図１は、本体部１２の第１側面１２０１の面法線方向から見た平面図である。第１側面１２０１の面法線方向と平行な方向を第１方向Ｄ１とする。第１方向Ｄ１と第３方向Ｄ３のそれぞれと垂直な方向を第２方向Ｄ２とする。第２方向Ｄ２は、プローブ１０の幅方向に相当する。

【0011】

例えば、検査対象物の検査において、第１端部１２１に埋め込まれた先端部材１１が検査対象物と接触し、本体部１２の第２端部１２２がランドと接触してもよい。或いは、第１端部１２１に埋め込まれた先端部材１１がランドと接触し、本体部１２の第２端部１２２が検査対象物と接触してもよい。

【0012】

図２に、本体部１２の第２側面１２０２の面法線方向から見た平面図を示す。図２に示すように、プローブ１０は、基端部１１２の少なくとも一部と重なって本体部１２の第２側面１２０２に配置された第２補強材１３２を備える。本体部１２は、図３に示すように軸方向に垂直な断面が矩形状であり、第１側面１２０１と第２側面１２０２は対向する。

【0013】

図１および図３に示すように、第１補強材１３１は、本体部１２の第１側面１２０１に埋め込まれて基端部１１２と重なっている。このため、図３に示すように、本体部１２の基端部１１２が埋め込まれた領域（以下、「埋込領域」とも称する。）の周囲の本体部１２の第１側面１２０１と、第１補強材１３１の表面とは、段差なく連続している。図２および図３に示すように、第２補強材１３２は、本体部１２の第２側面１２０２の表面に配置されて基端部１１２と重なっている。第２側面１２０２では、図３に示すように、埋込領域の周囲の本体部１２の第２側面１２０２と第２補強材１３２の表面との境界に段差が生じている。

【0014】

図４は、本体部１２の第１側面１２０１に配置された第１補強材１３１の構成を示す斜視図である。第１補強材１３１は、第１側面１２０１に埋め込まれている。図５は、本体部１２の第２側面１２０２に配置された第２補強材１３２の構成を示す斜視図である。第２補強材１３２は、第２側面１２０２の表面に配置されている。図６は、本体部１２および第２補強材１３２を透過して埋込領域を示した、図５に対応する斜視図である。

【0015】

以下において、第１補強材１３１と第２補強材１３２のそれぞれを限定しない場合は、「補強材１３」と表記する。また、第１側面１２０１と第２側面１２０２のそれぞれを限定しない場合は、「側面１２０」と表記する。

【0016】

プローブ１０によれば、先端部材１１の基端部１１２の少なくとも一部と重なって本体部１２の側面１２０に補強材１３が配置されていることにより、本体部１２から先端部材１１が外れることが防止される。例えば、検査を繰り返すことにより検査対象物の電極と接触する先端部材１１と本体部１２との接合強度が低下し、本体部１２から先端部材１１が外れることが、補強材１３を基端部１１２と重ねて本体部１２の側面１２０に配置することにより抑制される。本体部１２から先端部材１１が外れることを防止する効果（以下、「補強効果」とも称する。）を高めるために、補強材１３は、埋込領域から埋込領域の周囲の領域まで連続して本体部１２の側面１２０に配置されている。補強効果を高めるためには、補強材１３が先端部材１１および本体部１２と接触する面積が広いほど好ましい。

【0017】

検査対象物の電極とランドを電気的に接続するために、先端部材１１および本体部１２には、金属材などの導電性材料が使用される。更に、先端部材１１が本体部１２よりも硬度が高いように、先端部材１１と本体部１２の材料を選択してもよい。本体部１２の端部に本体部１２よりも硬度の高い先端部材１１を埋め込むことにより、検査対象物又はランドとの接触によりプローブ１０の端部が摩耗することを抑制することができる。

【0018】

先端部材１１と本体部１２の導電性が同等、若しくは、本体部１２よりも先端部材１１の導電性が高いように、先端部材１１と本体部１２の材料を選択してもよい。このように先端部材１１と本体部１２の材料を選択することにより、プローブ１０の電気抵抗を低減することができる。例えば、先端部材１１の材料がロジウム（Ｒｈ）、白金（Ｐｔ）、その他貴金属類などであってよい。本体部１２が、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム合金、ロジウム（Ｒｈ）、ロジウム合金、その他貴金属類などであってよい。

【0019】

図１に示したプローブ１０は、例えば以下のような工程により製造可能である。まず、第１補強材１３１を形成し、基端部１１２が第１補強材１３１と重なるように先端部材１１を形成する。次いで、基端部１１２が第１端部１２１に埋め込まれるように本体部１２を形成する。その後、基端部１１２と重なるように第２補強材１３２を本体部１２の第２側面１２０２に形成する。

【0020】

補強材１３の材料には、任意の材料を使用可能である。なお、補強効果を高くするためには、補強材１３と先端部材１１および本体部１２の密着性が高いことが好ましい。このため、補強材１３に、先端部材１１又は本体部１２と同じ材料を使用してもよい。補強効果を高くするために、補強材１３の硬度が高い方が好ましい。したがって、補強材１３と先端部材１１が同じ材料であってよい。

【0021】

また、上記のように、プローブ１０は、補強材１３と先端部材１１および本体部１２を積層する工程により製造される。このため、製造工程の途中で補強材１３、先端部材１１或いは本体部１２の表面が酸化することで先端部材１１および本体部１２と補強材１３との接合力が低下しないように、酸化しにくい材料を補強材１３に選択することが好ましい。

【0022】

以上に説明したように、実施形態に係るプローブ１０によれば、基端部１１２の少なくとも一部と重なって本体部１２の側面１２０に補強材１３を配置することにより、本体部１２から先端部材１１が外れることを防止する補強効果が得られる。これにより、例えば検査対象物の検査において本体部１２から先端部材１１が外れる障害を防止することができる。

【0023】

上記では、第１補強材１３１が本体部１２の第１側面１２０１に埋め込まれ、第２補強材１３２が本体部１２の第２側面１２０２の表面に配置されるプローブ１０を示した。しかし、本体部１２の側面１２０に補強材１３を配置する形態は上記に限定されない。

【0024】

例えば、図７に示すように、第１補強材１３１が第１側面１２０１に埋め込まれ、且つ、第２補強材１３２が第２側面１２０２に埋め込まれてもよい。また、図８に示すように、第１補強材１３１が第１側面１２０１の表面に配置され、且つ、第２補強材１３２が第２側面１２０２の表面に配置されてもよい。図７および図８は、図１および図２のＩＩＩ－ＩＩＩ方向に沿った断面図である。

【0025】

上記のように、補強材１３は、側面１２０に埋め込まれてもよいし、側面１２０の表面に配置されてもよい。或いは、補強材１３の一部が側面１２０に埋め込まれてもよい。例えば、補強材１３の下部が側面１２０に埋め込まれ、補強材１３の上部が側面１２０に露出してもよい。或いは、補強材１３の側面１２０に埋め込まれた領域と側面１２０の表面に露出した領域が、側面１２０の面法線方向から見て連続してもよい。

【0026】

また、図９に示すように、第１補強材１３１が本体部１２の１つの側面１２０だけに配置されてもよい。図９は、図１および図２のＩＩＩ－ＩＩＩ方向に沿った断面図である。図９では補強材１３が第１側面１２０１だけに配置される例を示したが、補強材１３が第２側面１２０２だけに配置されてもよいことは勿論である。本体部１２の１つの側面１２０だけに補強材１３を配置した構成を採用することにより、プローブ１０の製造工程を短縮することができる。一方、本体部１２の複数の側面にそれぞれ補強材１３を配置することにより、補強効果をより高めることができる。

【0027】

プローブ１０は、例えば図１０に示す電気的接続装置１００に使用される。電気的接続装置１００では、プローブ１０はプローブヘッド２０によって保持されている。具体的には、プローブヘッド２０に含まれる第１ガイド板２１、第２ガイド板２２および第３ガイド板２３のそれぞれのガイド穴に連続的に挿入されて、複数のプローブ１０がプローブヘッド２０に保持される。以下では、第１ガイド板２１、第２ガイド板２２および第３ガイド板２３のそれぞれを限定しない場合には、ガイド板と表記する。プローブヘッド２０は、複数のガイド板として第１ガイド板２１、第２ガイド板２２、第３ガイド板２３を、ガイド板の主面の面法線方向（Ｚ方向）に相互に離隔して配置した構成を有する。

【0028】

プローブ１０の第１端部１２１に先端部材１１が配置されている。検査対象物４の検査時に、先端部材１１は、例えば図１１に示すように、検査対象物４に配置された電極４０に接触する。本体部１２の第２端部１２２は、基板３０のランド３１に接触する。ランド３１は、図示を省略するＩＣテスタなどの検査装置と電気的に接続されている。

【0029】

図１０に示すように、同一のプローブ１０が貫通するガイド穴について、第２ガイド板２２のガイド穴に対して第１ガイド板２１のガイド穴の位置が、第２ガイド板２２の主面と平行に－Ｘ方向にずらして配置されている。図１０は、Ｘ方向とＺ方向のいずれとも直交するＹ方向から見た側面図である。以下において、ガイド穴の位置をずらした配置を「オフセット配置」と称する。また、ガイド穴の位置をずらした方向を「オフセット方向」とも称する。図１０で、オフセット方向は－Ｘ方向である。オフセット配置により、プローブヘッド２０の内部でプローブ１０の本体部１２が湾曲している。すなわち、第１ガイド板２１と第２ガイド板２２の間の中空領域２００で、本体部１２は弾性変形により湾曲した状態である。第２ガイド板２２のガイド穴の位置と第３ガイド板２３のガイド穴の位置は、Ｚ方向から見て一致している。

【0030】

第１ガイド板２１のガイド穴と第２ガイド板２２のガイド穴とがオフセット配置されていることにより、プローブ１０が検査対象物４と接触すると、中空領域２００においてプローブ１０が座屈する。即ち、プローブ１０が検査対象物４に接触した接触状態において、プローブ１０が検査対象物４に接触していない非接触状態における湾曲形状からプローブ１０がたわみ変形により更に湾曲する。プローブ１０が更に湾曲することにより、所定の圧力でプローブ１０が検査対象物４に接触する。したがって、オフセット配置により、プローブ１０を用いて検査対象物４の電気的特性を安定して測定することができる。プローブ１０は、非接触状態になると、検査対象物４に接触する前の形状に復帰する弾性を有する。

【0031】

上記ではプローブヘッド２０が３枚のガイド板を含む構成を例示的に示したが、プローブヘッド２０のガイド板の枚数が２枚或いは４枚以上であってもよい。

【0032】

補強材１３と先端部材１１および本体部１２の密着性を高くするためには、補強材１３の面積は広いことが好ましい。例えば、本体部１２の全長に渡って補強材１３を配置してもよい。一方、図１０に示すようにプローブ１０が湾曲した状態でプローブヘッド２０に保持される場合には、補強材１３を本体部１２の湾曲する領域まで延伸させなくてもよい。本体部１２の湾曲する領域に補強材１３が配置されないことにより、本体部１２が湾曲することが妨げられたり、湾曲する領域で補強材１３が剥離したりすることを抑制できる。

【0033】

＜変形例＞
上記では、本体部１２の第１端部１２１に先端部材１１を配置した構成を有するプローブ１０について例示的に説明した。これに対し、図１２および図１３に示すプローブ１０のように、本体部１２の第１端部１２１と第２端部１２２のそれぞれに先端部材１１を配置した構成でもよい。図１２は、本体部１２の第１側面１２０１の面法線方向から見た平面図である。図１３は、本体部１２の第２側面１２０２の面法線方向から見た平面図である。

【0034】

図１２および図１３に示したプローブ１０においても、補強材１３が側面１２０に埋め込まれていてもよいし、補強材１３が側面１２０の表面に配置されていてもよい。言い換えると、第１端部１２１と第２端部１２２のいずれにおいても、補強材１３が側面１２０に埋め込まれてもよいし、側面１２０の表面に配置されてもよい。また、第１側面１２０１と第２側面１２０２のいずれか一方のみに補強材１３を配置してもよい。

【0035】

（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およ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、実施例および運用技術が明らかとなろう。

【0036】

例えば、上記では、プローブ１０の断面の形状が矩形状である場合について説明したが、プローブ１０の断面が他の形状であってもよい。例えば、プローブ１０の断面が矩形以外の多角形状であってもよい。プローブ１０の断面がどのような多角形状であっても、プローブ１０の本体部１２の側面に先端部材１１と重なるように補強材１３を配置することにより、補強効果を得ることができる。

【0037】

更に、上記では柱形状のプローブ１０に補強材１３を配置する場合について説明したが、例えばカンチレバー構造のプローブなどの柱形状以外のプローブについても、検査対象物又はランドと接続する端部に補強材１３を配置してもよい。

【0038】

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勿論である。

【符号の説明】

【0039】

１０…プローブ
１１…先端部材
１２…本体部
１３…補強材
２０…プローブヘッド
２１…第１ガイド板
２２…第２ガイド板
２３…第３ガイド板
３０…基板
３１…ランド
１００…電気的接続装置
１１１…接触部
１１２…基端部
１２１…第１端部
１２２…第２端部
１３１…第１補強材
１３２…第２補強材
１２０１…第１側面
１２０２…第２側面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】