【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は基板などの導通検査を行
なうためのテストヘッドを有するプローブ構造に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a probe structure having a test head for inspecting the continuity of a substrate or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、半導体ウエハの製造技術の発展が
めざましく、それに伴いＩＣ配線の微細パターン化が急
ピッチに進み、このような微細パターンのＩＣを搭載す
る基板も年々増加している。通常、このような基板は銅
張積層板やガラス基板、セラミック基板からなり、微細
パターンを有する基板の導通検査には従来、針式プロー
ブなどのメカニカルプローブを用いて１か所ずつ検査を
行なっていた。2. Description of the Related Art In recent years, the development of semiconductor wafer manufacturing technology has been remarkable, and the fine patterning of IC wiring has been rapidly progressing accordingly, and the number of substrates on which ICs having such a fine pattern are mounted are increasing year by year. Usually, such a substrate is made of a copper clad laminate, a glass substrate, or a ceramic substrate. For the continuity inspection of a substrate having a fine pattern, conventionally, a mechanical probe such as a needle probe is used to perform the inspection one by one. It was
【０００３】一方、パターンの微細化に伴い上記プロー
ブでは検査時の位置合わせが困難であること、および位
置合わせ時にパターンを損傷するおそれがあることか
ら、カード型のプローブが開発され、これによって導通
検査を一括に行なえるようになった（例えば、特開平３
−２３７３６９号公報参照）。On the other hand, as the pattern becomes finer, it becomes difficult for the probe to align the pattern at the time of inspection, and the pattern may be damaged during alignment. Inspections can now be performed collectively (for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 3
-237369 gazette).
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなカ
ード型のプローブでは検査回路のパターンと接触する部
分、所謂ヘッド部には通常、半球状（ドーム状）の金属
バンプが形成されているのでパターン損傷は防げるもの
の、パターンとの接点は依然として１点である。従っ
て、導通検査に際しては確実にパターンと金属バンプと
を接触させなければならず、パターンへの押圧の程度を
調整するなど細心の注意が必要となる。However, in such a card type probe, a hemispherical (dome-shaped) metal bump is usually formed in a portion which contacts the pattern of the inspection circuit, that is, a so-called head portion. Although damage to the pattern can be prevented, there is still only one point of contact with the pattern. Therefore, the pattern and the metal bump must be surely brought into contact with each other during the continuity test, and careful attention is required such as adjusting the degree of pressing on the pattern.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは上
記従来の導通検査用のカード型プローブが有する上記課
題を解決し、導通検査に際してパターンと接触する金属
バンプの接点が複数点とし、確実に導通検査が行なえる
テストヘッドを有するプローブ構造を提供すべく鋭意改
良を重ね、本発明を完成するに至った。Therefore, the inventors of the present invention have solved the above problems of the conventional card-type probe for the continuity inspection, and have a plurality of metal bump contacts that come into contact with the pattern during the continuity inspection. The present invention has been completed through intensive improvements in order to provide a probe structure having a test head capable of surely conducting a continuity test.
【０００６】即ち、本発明はリードを片面に有する絶縁
性フィルムのリード当接領域内、もしくは該領域とその
近傍領域に少なくとも１個の貫通孔がフィルムの厚み方
向に設けられていると共に、リード当接領域内の貫通孔
にはリードと接するように金属物質を充填してなる導通
路が形成されており、導通路端部には絶縁性フィルム表
面から突出するように形成された金属バンプが形成さ
れ、該金属バンプ表面には複数個の微小な金属バンプが
形成されていることを特徴とする導通検査用のテストヘ
ッドを有するプローブ構造に関するものである。That is, according to the present invention, at least one through hole is provided in the thickness direction of the film in the lead contact area of the insulating film having the lead on one surface, or in the area and the vicinity thereof. A through-hole in the contact area is formed with a conductive path filled with a metal substance so as to be in contact with the lead, and a metal bump formed so as to project from the surface of the insulating film is formed at the end of the conductive path. The present invention relates to a probe structure having a test head for a continuity test, characterized in that a plurality of minute metal bumps are formed on the surface of the metal bump.
【０００７】さらに、金属バンプ形成面に保護樹脂層を
形成することによって導通検査の際に回路パターンなど
の被検体を損傷させることが著しく減少するものであ
る。Further, by forming the protective resin layer on the metal bump forming surface, it is possible to significantly reduce the damage to the object such as the circuit pattern during the continuity inspection.
【０００８】以下、本発明を図面を用いて説明する。The present invention will be described below with reference to the drawings.
【０００９】図１は本発明の構造を有するテストヘッド
を導通検査すべき基板に接触させて検査を行なっている
状態を示す一実例の断面図である。図１においてテスト
ヘッドの構造は、リード１を片面に有する絶縁性フィル
ム２のリード当接領域内およびその近傍領域に複数の貫
通孔３が設けられており、リード１当接領域内に形成さ
れた貫通孔３にのみ金属物質４が充填されて導通路が形
成され、金属バンプ７が絶縁性フィルム２の表面から突
出して形成されている。検査に際しては、例えば上記テ
ストヘッドのリード側に接着剤８を介して支持体９を固
着し、テストヘッドのバンプ状金属突出物７を被検査基
板５上のランド部のような回路パターン６（または半導
体素子上のアルミニウム電極端子など）に接触させるこ
とで導通検査を行なうことができる。FIG. 1 is a sectional view of an example showing a state in which a test head having the structure of the present invention is brought into contact with a substrate to be inspected for continuity inspection. In FIG. 1, the structure of the test head is such that a plurality of through holes 3 are provided in the lead contact area of the insulating film 2 having the lead 1 on one surface and in the vicinity thereof, and are formed in the lead 1 contact area. The through hole 3 is filled with the metal substance 4 to form a conduction path, and the metal bump 7 is formed so as to project from the surface of the insulating film 2. At the time of inspection, for example, a support 9 is fixed to the lead side of the test head via an adhesive agent 8, and bump-shaped metal protrusions 7 of the test head are attached to a circuit pattern 6 (such as a land portion on the substrate 5 to be inspected). Alternatively, the continuity test can be performed by contacting with an aluminum electrode terminal or the like on the semiconductor element.
【００１０】図１において絶縁性フィルム２は電気絶縁
特性を有するフィルムであればその材質に制限はなく、
ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹
脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリア
ミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂など熱
硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を問わず使用できる。これら
のうち、耐熱性や機械的強度の点からはポリイミド系樹
脂を用いることが好ましい。In FIG. 1, the insulating film 2 is not limited in its material as long as it is a film having electric insulating properties.
Thermosetting resin or thermoplastic resin such as polyester resin, epoxy resin, urethane resin, polystyrene resin, polyethylene resin, polyamide resin, polyimide resin, ABS resin, polycarbonate resin, silicone resin, fluorine resin It can be used regardless of. Of these, a polyimide resin is preferably used from the viewpoint of heat resistance and mechanical strength.
【００１１】上記絶縁性フィルム２の片面に形成される
リード１は、例えば金、銀、銅、鉄、ニッケル、コバル
トなどの各種金属、またはこれらを成分とする各種合金
などの導電性材料によって形成される。形成方法として
は、スパッタリング、各種蒸着、各種メッキなどの各種
方法が採用できる。このようなリード１は後述する導通
路によって被検体の回路パターンや半導体素子上の電極
端子と電気的に接続され、所定の機能を被検体が有する
か否かを導通検査できるように、所望の線状パターンに
て配線されている。The lead 1 formed on one surface of the insulating film 2 is formed of a conductive material such as various metals such as gold, silver, copper, iron, nickel and cobalt, or various alloys containing them. To be done. As a forming method, various methods such as sputtering, various vapor depositions, various platings can be adopted. Such a lead 1 is electrically connected to a circuit pattern of the subject or an electrode terminal on a semiconductor element by a conduction path described later, so that it is possible to conduct a continuity test to determine whether the subject has a predetermined function. Wired in a linear pattern.
【００１２】上記絶縁性フィルム２に設ける貫通孔３
は、リード１と基板５上の回路パターン６との電気的接
続を果たすために重要であり、絶縁性フィルム２のリー
ド１当接領域内もしくは該領域とその近傍領域にリード
１の幅よりも小さな孔間ピッチにて、少なくとも１個の
微細な貫通孔がフィルム２の厚み方向に設けられてい
る。貫通孔３は機械加工やレーザー加工、光加工、化学
エッチングなどの方法を用い、任意の孔径や孔間ピッチ
にて設けることができる。例えば精度よく設けるために
はエキシマレーザーの照射による穿孔加工を行なうこと
が好ましい。また、貫通孔３の孔径は、隣り合う貫通孔
同士が繋がらない程度にまで大きくし、さらに孔間ピッ
チもできるだけ小さくしてリード１に接する貫通孔３の
数を増やすことが、該貫通孔３に形成する金属物質４の
電気抵抗を小さくする上で好ましいものである。Through holes 3 provided in the insulating film 2
Is important for achieving electrical connection between the lead 1 and the circuit pattern 6 on the substrate 5, and is more than the width of the lead 1 in the lead 1 contact region of the insulating film 2 or in the region and its vicinity. At least one fine through hole is provided in the thickness direction of the film 2 with a small hole pitch. The through holes 3 can be provided at any hole diameter and hole pitch by using methods such as mechanical processing, laser processing, optical processing, and chemical etching. For example, in order to provide it with high precision, it is preferable to perform perforation processing by irradiation with an excimer laser. Further, it is possible to increase the number of the through holes 3 in contact with the leads 1 by increasing the diameter of the through holes 3 to the extent that adjacent through holes are not connected to each other and further reducing the pitch between the holes as much as possible. This is preferable for reducing the electric resistance of the metal substance 4 formed in 1.
【００１３】上記のようにして設けた貫通孔３のうち、
リード１当接領域内の貫通孔には、金属物質４によって
導通路が形成される。導通路は金属物質４を電解メッキ
などの手段によって充填したり、孔壁面にチューブ状に
設けたり（所謂、スルーホールメッキ）することによっ
て形成される。これらのうち確実な導通を確保するには
電解メッキによる金属物質の充填が好ましい。さらに、
導通路が形成されている貫通孔３のリード当接面と反対
面の絶縁性フィルム２の開口部には、０．１〜数百μｍ
の高さで金属バンプ７を形成させることで本発明のテス
トヘッドを有するプローブ構造とすることができる。Of the through holes 3 provided as described above,
A conductive path is formed by the metal substance 4 in the through hole in the lead 1 contact area. The conductive path is formed by filling the metal substance 4 by means such as electrolytic plating or providing the wall surface of the hole in a tube shape (so-called through hole plating). Of these, in order to secure reliable conduction, it is preferable to fill the metallic substance by electrolytic plating. further,
The opening of the insulating film 2 on the surface opposite to the lead contact surface of the through hole 3 in which the conduction path is formed has a thickness of 0.1 to several hundred μm.
The probe structure having the test head of the present invention can be obtained by forming the metal bumps 7 at the height of.
【００１４】また、貫通孔３内に設けられ、金属バンプ
を形成する金属物質は、単一の金属物質に限定されず、
複数種の金属物質を用いて多層構造とすることができ
る。例えば、貫通孔のリード側の第１層に銅などの安価
な金属物質を用い、基板と接する第３層には接続信頼性
の高い金などの金属物質を用い、第１層と第３層との間
に位置する第２層として、第１層と第３層を形成する金
属物質の相互反応を防止するためのバリアー性金属物質
としてニッケルなどを用いることもできる。The metal substance provided in the through hole 3 and forming the metal bump is not limited to a single metal substance.
It is possible to form a multilayer structure by using a plurality of kinds of metal substances. For example, an inexpensive metal substance such as copper is used for the first layer on the lead side of the through hole, and a metal substance such as gold having high connection reliability is used for the third layer in contact with the substrate. Nickel or the like may be used as the barrier metal substance for preventing the mutual reaction of the metal substances forming the first layer and the third layer as the second layer positioned between and.
【００１５】なお、金属バンプの形状は図１のような形
状のほか、マッシュルーム状（傘状）などの形状として
もよく、被検体のレイアウトによって任意に設計するこ
とができる。The shape of the metal bumps may be a mushroom shape (umbrella shape) in addition to the shape shown in FIG. 1, and can be arbitrarily designed according to the layout of the subject.
【００１６】図２は図１に示したテストヘッドの金属バ
ンプ部分の拡大断面図である。絶縁性フィルム２のフィ
ルム表面から突出している金属バンプ７は、図２に示す
ようにその表面に複数個の微小な金属バンプ７’を有し
ている。従って、基板５上の回路パターン６には金属バ
ンプ７および７’が接して複数の接点を有しているので
確実な導通検査を行うことができるものである。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a metal bump portion of the test head shown in FIG. The metal bump 7 protruding from the film surface of the insulating film 2 has a plurality of minute metal bumps 7'on its surface as shown in FIG. Therefore, the circuit pattern 6 on the substrate 5 is in contact with the metal bumps 7 and 7'and has a plurality of contacts, so that a reliable conduction test can be performed.
【００１７】図２に示すような金属バンプ７’を形成す
るには、例えば以下のような方法を採用することができ
る。To form the metal bump 7'as shown in FIG. 2, the following method can be adopted, for example.
【００１８】まず、金属バンプ７を形成したのち、金属
バンプ７’を形成する前にメッキ浴中に金属粉末を分散
させて電解メッキを施す。このようにすることによっ
て、金属バンプ７の表面に金属粉末が付着し、メッキ成
長する際の種（核）となり、金属バンプ７’が形成され
る。分散させる金属粉末は微小な金属バンプ７’を形成
するために、微粉末状であることが好ましく、粒径０．
０１〜２００μｍ、好ましくは０．１〜５０μｍ、さら
には１〜３μｍ程度のものが使用される。First, after forming the metal bumps 7, before forming the metal bumps 7 ', metal powder is dispersed in a plating bath to perform electrolytic plating. By doing so, the metal powder adheres to the surface of the metal bump 7 and serves as a seed (nucleus) for plating growth, and the metal bump 7 ′ is formed. The metal powder to be dispersed is preferably in the form of fine powder in order to form the fine metal bumps 7 ′, and has a particle size of 0.
Those having a size of 01 to 200 μm, preferably 0.1 to 50 μm, and further about 1 to 3 μm are used.
【００１９】また、金属バンプ７’は金属バンプ７の頂
点付近に形成することが、導通検査時の接点を増加させ
るという点から好ましい。このように形成するには金属
バンプ７の頂点方向、つまり貫通孔形成方向に磁場をか
けて上記電解メッキを施すことが好ましい。この時の磁
場の強さは１キロガウス〜１５キロガウス、好ましくは
２キロガウス〜５キロガウス程度である。なお、磁場を
かけて電解メッキを行う場合は、メッキ液中に分散させ
る金属粉末にはニッケルやコバルトなどの磁性を有する
金属を用いる。Further, it is preferable to form the metal bumps 7'in the vicinity of the tops of the metal bumps 7 from the viewpoint of increasing the number of contacts during the continuity test. In order to form in this way, it is preferable to apply a magnetic field in the apex direction of the metal bumps 7, that is, in the through hole forming direction to perform the electrolytic plating. The strength of the magnetic field at this time is about 1 kilogauss to 15 kilogauss, preferably about 2 kilogauss to 5 kilogauss. When electrolytic plating is performed by applying a magnetic field, a magnetic metal such as nickel or cobalt is used as the metal powder dispersed in the plating solution.
【００２０】また、他の方法としては、形成した金属バ
ンプ７の表面に金属粉末を分散させたメッキ液を循環ボ
ンプなどを用いて吹きつけることによって、金属バンプ
７の表面に金属バンプ７’形成用の種を形成する方法が
ある。As another method, a metal bump 7'is formed on the surface of the metal bump 7 by spraying a plating solution in which metal powder is dispersed onto the surface of the formed metal bump 7 using a circulating pump or the like. There is a method of forming seeds for use.
【００２１】さらに他の方法としては、メッキ浴に超音
波をかけながら電解メッキを施す方法がある。この場
合、金属バンプ７の表面をエッチング処理などにて活性
化させておくことが金属バンプ７’の形成性の点から好
ましい。Still another method is to perform electrolytic plating while applying ultrasonic waves to the plating bath. In this case, it is preferable to activate the surface of the metal bump 7 by etching or the like from the viewpoint of the formability of the metal bump 7 ′.
【００２２】図３は本発明のプローブ構造における金属
バンプ形成面に保護樹脂層１０を形成した拡大断面図で
ある。このようにすることによって、導通検査をする際
にヘッド部による被検体の損傷を防止し、かつ、金属バ
ンプ７および７’の保護や脱落を防止することができ
る。この際、金属バンプ７および７’は図示するよう
に、保護樹脂層１０から充分に突出していることが必要
である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view in which the protective resin layer 10 is formed on the metal bump forming surface in the probe structure of the present invention. By doing so, it is possible to prevent damage to the subject by the head portion at the time of conducting the continuity test, and to prevent the metal bumps 7 and 7 ′ from being protected or dropped. At this time, the metal bumps 7 and 7'need to be sufficiently projected from the protective resin layer 10 as shown in the figure.
【００２３】このような保護樹脂層１０は通常、５〜５
０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍの厚みで設けられ、
該樹脂としてエポキシ樹脂の如き熱硬化性樹脂や、フッ
素樹脂の如き熱可塑性樹脂を問わず使用できる。なお、
該樹脂層１０は金属バンプ形成の絶縁性フィルム２の表
面に予め設けてもよいし、また、金属バンプ形成後にフ
ィルム状やリボン状にしたものを熱圧着して設けてもよ
い。Such a protective resin layer 10 is usually 5 to 5
Provided with a thickness of 0 μm, preferably 10 to 30 μm,
As the resin, a thermosetting resin such as an epoxy resin or a thermoplastic resin such as a fluororesin can be used. In addition,
The resin layer 10 may be provided in advance on the surface of the insulating film 2 on which the metal bumps are formed, or may be formed by thermocompression bonding a film or ribbon formed after the metal bumps are formed.
【００２４】[0024]
【実施例】以下に本発明を実施例によって、さらに具体
的に説明する。EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples.
【００２５】実施例１ １オンスの銅箔上にポリイミド前駆体溶液を塗布、乾
燥、硬化させて、２５μｍのポリイミドフィルムとの２
層基材を作製したのち、２層基材の銅箔を所定のリード
パターンにエッチングした。Example 1 A polyimide precursor solution was applied onto 1 ounce copper foil, dried and cured to form a 25 μm polyimide film.
After producing the layer base material, the copper foil of the two-layer base material was etched into a predetermined lead pattern.
【００２６】次に、ポリイミドフィルム面に発振波長２
４８ｎｍのフッ化クリプトンエキシマレーザー光を照射
してドライエッチングを施し、ポリイミドフィルムのみ
に８０μｍφの貫通孔を６００μｍピッチにて多数個形
成した。ポリイミドフィルム積層面と反対面に銅箔表面
を耐メッキ性のレジストにて被覆保護して、この基材を
リンス液中に浸漬後、水洗して６５℃のニッケルワット
浴に浸漬した。Next, an oscillation wavelength of 2 is formed on the polyimide film surface.
Dry etching was performed by irradiating a 48 nm krypton fluoride excimer laser beam to form a large number of 80 μmφ through holes at a 600 μm pitch only in the polyimide film. The copper foil surface was covered and protected with a plating resistant resist on the side opposite to the polyimide film laminated surface, and this substrate was immersed in a rinse solution, washed with water, and immersed in a nickel watt bath at 65 ° C.
【００２７】次いで、銅箔を陰極として電解メッキを施
して形成した貫通孔にニッケルを充填し、さらに電解メ
ッキ処理を続けることによって半球状の金属バンプを形
成した。金属バンプの突出高さは８０μｍ、バンプ底面
の最大直径は２６０μｍであった。メッキ浴内に２５ｍ
ｇ／リットルのコバルト粉末（平均粒径２μｍ）を 添
加し空気攪拌によって均一に分散させた。そして、メッ
キ浴（耐熱塩化ビニル製）外から永久磁石（４キロガウ
ス）によって貫通孔方向に磁場をかけながら電解メッキ
を続けることによって、先に形成した金属バンプの表面
頂上付近に直径約１５μｍ、高さ約２０μｍの針状の金
属バンプ２個が形成された。Next, nickel was filled in the through holes formed by electrolytic plating using the copper foil as a cathode, and the electrolytic plating treatment was continued to form hemispherical metal bumps. The protrusion height of the metal bump was 80 μm, and the maximum diameter of the bottom surface of the bump was 260 μm. 25m in the plating bath
g / L of cobalt powder (average particle size 2 μm) was added and uniformly dispersed by stirring with air. Then, by continuing the electrolytic plating from the outside of the plating bath (made of heat-resistant vinyl chloride) by applying a magnetic field in the direction of the through-hole with a permanent magnet (4 kilogauss), a diameter of about 15 μm and a height of about 15 μm near the top of the surface of the metal bump previously formed. Two needle-shaped metal bumps having a size of about 20 μm were formed.
【００２８】そののちストライク白金メッキを施して形
成した金属バンプ表面をメッキ被覆した。After that, the surface of the metal bump formed by performing strike platinum plating was coated with plating.
【００２９】最後に銅箔上に形成した耐メッキレジスト
を剥離して本発明に用いるテストヘッドを得た。Finally, the anti-plating resist formed on the copper foil was peeled off to obtain a test head used in the present invention.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明のプローブ構造におけるテストヘ
ッドは上記のように金属バンプ表面にさらに微小な金属
バンプを有する複合バンプ形状を有するので、導通検査
において基板上の回路パターンとテストヘッドの金属バ
ンプとの接触が確実なものとなり、導通検査時の接触不
良を生じにくくなる。As described above, the test head in the probe structure of the present invention has a composite bump shape having fine metal bumps on the surface of the metal bumps. Therefore, in the continuity test, the circuit pattern on the substrate and the metal bumps of the test head are tested. The contact with the contact becomes reliable, and the contact failure during the continuity test is less likely to occur.
【図１】 本発明の構造を有するテストヘッドを導通検
査すべき基板に接触させて検査を行なっている状態を示
す一実例の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of an example showing a state in which a test head having the structure of the present invention is brought into contact with a substrate to be subjected to a continuity test to perform the test.
【図２】 図１に示したテストヘッドの金属バンプ部分
の拡大断面図である。2 is an enlarged cross-sectional view of a metal bump portion of the test head shown in FIG.
【図３】 本発明のプローブ構造を有する他のテストヘ
ッドの金属バンプ部分の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a metal bump portion of another test head having the probe structure of the present invention.
１ リード ２ 絶縁性フィルム ３ 貫通孔 ４ 金属物質 ７，７’ 金属バンプ １０ 保護樹脂層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lead 2 Insulating film 3 Through hole 4 Metal substance 7,7 'Metal bump 10 Protective resin layer
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4179683AJPH0627141A (en) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | Probe structure having test head with composite bump |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4179683AJPH0627141A (en) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | Probe structure having test head with composite bump |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0627141Atrue JPH0627141A (en) | 1994-02-04 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP4179683APendingJPH0627141A (en) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | Probe structure having test head with composite bump |
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| JP (1) | JPH0627141A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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