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WO2018216273A1 - Ｍｅｍｓ型プローブ、及び、これを使用した電気検査用装置 - Google Patents

Ｍｅｍｓ型プローブ、及び、これを使用した電気検査用装置 Download PDF

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Publication number
WO2018216273A1
WO2018216273A1 PCT/JP2018/005387 JP2018005387W WO2018216273A1 WO 2018216273 A1 WO2018216273 A1 WO 2018216273A1 JP 2018005387 W JP2018005387 W JP 2018005387W WO 2018216273 A1 WO2018216273 A1 WO 2018216273A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mems
plunger
contact
barrel
probe
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2018/005387
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
朋徳 齋藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaichi Electronics Co Ltd
Original Assignee
Yamaichi Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaichi Electronics Co Ltd filed Critical Yamaichi Electronics Co Ltd
Publication of WO2018216273A1 publication Critical patent/WO2018216273A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes

Definitions

  • the present invention relates to a MEMS probe and an electrical inspection apparatus using the same, and in particular, a part or all of a probe and a MEMS probe in which a barrel is configured with components formed by MEMS element technology, and The present invention relates to an electrical inspection apparatus using the same.
  • FIG. 1A and FIG. 1B show an IC package 110 as an example of an inspection target of a semiconductor inspection apparatus.
  • the IC package 110 is composed of CSP (Chip Size Package), WLCSP (Wafer Level Chip Package), FC (Flip Chip), etc., and solder balls 111 or solder bumps are provided at the contact on the back side. .
  • the interposer 120 (sometimes referred to as a substrate) is a printed circuit board having an Au pad 121 at a contact point on the back side and intended for pitch conversion.
  • FIG. 1E and FIG. 1F show a liquid crystal panel 130 as an example of an inspection target.
  • the liquid crystal panel 130 has indium tin oxide (ITO), which is a transparent electrode, at the contact 131 on the back side.
  • ITO indium tin oxide
  • the inspection target may be an electrical performance check using a flexible printed wiring board or TAB (Tape Automated Automated Bonding) tape as an inspection target.
  • an IC socket 210 in which an IC, an LSI or the like shown in FIG. 2A can be inserted and removed, and a probe card for inspecting a silicon wafer shown in FIG. 220 and the like are known.
  • a probe card for inspecting a silicon wafer shown in FIG. 220 and the like are known.
  • an electrode (or contact) for electrical inspection used in such a semiconductor inspection apparatus a spring probe generally used particularly in a narrow pitch region is also known.
  • a conventional spring probe 300 includes a barrel 301, a first plunger 302 having a first contact 302 a that contacts the inspection object 100, and a second plunger 303 having a second contact 303 a that contacts the inspection substrate 10. And a coil spring 304 (compression coil spring) disposed between the first plunger 302 and the second plunger 303 and accommodated in the barrel 301.
  • a coil spring 304 compression coil spring
  • a contact portion 302b that comes into contact with the first end portion 304a of the coil spring 304 is provided at an end portion on the side facing the first contact member 302a.
  • An annular caulking recess 302c is provided on the first contact 302a side of the contact portion 302b.
  • a contact portion 303b that comes into contact with the second end portion 304b of the coil spring 304 is provided at an end portion on the side facing the second contactor 303a.
  • a step part 303c that engages with an engaging part 301b provided at the end of the barrel 301 on the inspection board 10 side is provided.
  • a first plunger 302 In the barrel 301, a first plunger 302, a coil spring 304, and a second plunger 303 are arranged in this order.
  • the first plunger 302 is held by the barrel 301 by engaging with a locking projection 301 a formed at a position corresponding to the caulking recess 302 c of the first plunger 302 on the outer periphery of the barrel 301.
  • the second plunger 303 is slidably held at the lower end of the barrel 301 by the second contactor 303a.
  • the second plunger 303 is prevented from coming off the barrel 301 by engaging the stepped portion 303 c with the engaging portion 301 b of the barrel 301.
  • the coil spring 304 is in an expanded state (non-contracted state) before the inspection object 100 is installed in the semiconductor inspection apparatus 200 (state before use).
  • the step portion 303 c of the second plunger 303 is engaged with the engagement portion 301 b of the barrel 301.
  • the spring probe 300 can control the required contact pressure by the spring property of the coil spring 304, the inspection of the narrow-pitch inspection object 100 having multiple contacts that are difficult to control the contact pressure is particularly difficult. Often used in.
  • the barrel 301, the first plunger 302, the second plunger 303, and the coil spring 304, which are components of such a conventional spring probe 300, are a so-called automatic lathe, press machine (including mold), coiling. It was produced by a surface treatment such as gold plating.
  • the spring probe 300 corresponding to a narrow pitch requires fine processing, it is difficult to increase the accuracy of the cutting process, and there is a possibility that the manufacturing man-hour may increase. Further, the press working requires a highly accurate mold, and therefore the manufacturing cost may increase. Furthermore, since the spring probe 300 as a whole has a large number of parts, the number of manufacturing steps and the manufacturing cost may increase.
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • the electroforming method uses an electrochemical reaction similar to electroplating, electrodeposits electrolyzed metal ions on the surface of the master model, and peels it off to make the master model the same shape as the original model. Is a method to duplicate.
  • a mold is produced by electroforming based on a master made of a fine plastic structure having a high aspect ratio by X-ray lithography. This is a mass production technique for fine three-dimensional structures in which metal, plastic (polymer), etc. are molded using this mold as a mold.
  • Patent Documents 1 and 2 describe inventions that use MEMS element technology for probes.
  • Patent Document 1 discloses an electrical contact formed by integrally forming a contact portion and a deformation portion using a LIGA process method.
  • a bellows-shaped contact (spring) formed by an electroforming method is formed instead of a plate spring contact (spring) stamped and formed by press processing, which is a conventional technique, and a bellows arc portion is formed.
  • the electroforming method is effective when miniaturizing the component parts in order to cope with a narrow pitch.
  • an elastic body that is a bellows-shaped contactor is also used. Since it becomes fine, it becomes difficult to incorporate without deformation or breakage.
  • the present invention by constituting part or all of the probe with components formed by the MEMS element technology, it is resistant to deformation and breakage, and the resistance value can be lowered and the conductive performance is kept high, while maintaining the manufacturing cost and It is an object of the present invention to provide a MEMS type probe capable of suppressing the number of manufacturing steps at low cost, and an electrical inspection apparatus using the same.
  • the present invention has the following features. That is, a first contact having a first contact portion that contacts an inspection object, a second contact having a second contact portion that contacts an inspection substrate, and the first contact and the second contact
  • a MEMS-type plunger that is disposed between and includes a bellows elastic body that spring-biases the first contact and the second contact in directions away from each other, at least one of which is formed by MEMS element technology;
  • the MEMS plunger is housed in a telescopic manner, and includes a MEMS barrel formed by the MEMS element technology.
  • the MEMS plunger is formed in a flat plate shape
  • the MEMMS barrel has a cylindrical shape including a long axis opening and a short axis opening whose inner diameter is formed with a predetermined aspect ratio,
  • the plate width direction of the MEMS plunger is oriented along the long axis opening.
  • the MEMS type plunger further includes a caulking fixing part for preventing the MEMS type barrel from coming off.
  • the caulking fixing part is formed either between the first contactor and the bellows elastic body or between the second contactor and the bellows elastic body.
  • the bellows elastic body has a first elastic region portion connected to the first contactor side and a second elastic region portion connected to the second contactor side,
  • the caulking fixing portion is integrally formed between the first elastic region portion and the second elastic region portion, and both the first contactor and the second contactor are attached to the MEMS barrel. It becomes slidable.
  • the caulking fixing portion includes a first notch portion formed on a side surface in the plate width direction and / or a second notch portion formed on a side surface in the plate thickness direction, and the first notch of the MEMS barrel.
  • a dent of the first locking convex portion that bulges toward the first notch is formed on the outer periphery facing the portion, and a second dent is formed on the outer periphery facing the second notch of the MEMS barrel.
  • the dent of the 2nd latching convex part which bulges toward a notch part is formed.
  • the plate thickness of the bellows elastic body of the MEMS plunger is Tb
  • the plate width is Wb
  • the long axis opening diameter of the MEMS barrel is Dl
  • the short axis opening diameter is Ds
  • the following formula 1-Equation 3 is all satisfied.
  • Plate thickness Tb ⁇ Short axis opening diameter Ds Formula 1
  • Plate width Wb ⁇ major axis opening diameter Dl
  • either the first contactor or the second contactor is welded to the open end side of the M ⁇ ⁇ EMS type barrel.
  • the MEMS plunger is a laminate in which at least two MEMS plunger members are laminated in the thickness direction.
  • the adjacent MEMS type plunger members are laminated so that the bellows elastic bodies have the same phase or the opposite phase.
  • the present invention also includes an electrical inspection apparatus using the MEMS probe described above. That is, a semiconductor inspection device (for example, an IC socket or burn-in socket in a post-process, a probe card in a pre-process), a liquid crystal inspection device (for example, panel lighting inspection, module electrical inspection, etc.), a printed circuit board inspection device (for example, bare board) Inspection, in-circuit inspection, etc.) and electronic component inspection devices (for example, capacitors and resistors) can be used as electrical inspection devices.
  • a semiconductor inspection device for example, an IC socket or burn-in socket in a post-process, a probe card in a pre-process
  • a liquid crystal inspection device for example, panel lighting inspection, module electrical inspection, etc.
  • a printed circuit board inspection device for example, bare board Inspection, in-circuit inspection, etc.
  • electronic component inspection devices for example, capacitors and resistors
  • the present invention by constituting a part or all of the probe with the components formed by the MEMS element technology, it is resistant to deformation and breakage, the resistance value can be lowered, and the conductive performance can be enhanced. Manufacturing costs and man-hours can be kept low.
  • FIGS. 1C and 1D are a front view and a plan view of an IC package as an example of an inspection object.
  • FIGS. 1C and 1D are a front view and a plan view of an interposer.
  • FIG. (F) is the front view and top view of a liquid crystal panel.
  • FIG. 2A is a front view of an IC socket as an example of a socket for semiconductor inspection
  • FIG. 2B is a plan view of a probe card.
  • 4A is a longitudinal sectional view in the plate width direction before using the MEMS probe according to the first embodiment of the present invention, and FIG.
  • FIG. 4B is a usage state of the MEMS probe shown in FIG. 4A.
  • FIG. 5A is a longitudinal sectional view in the plate width direction before using the MEMS probe according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 5B is a use state of the MEMS probe shown in FIG.
  • FIG. 6A is a longitudinal sectional view in the plate width direction before using the MEMS probe according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a view before using the MEMS probe shown in FIG.
  • FIG. 6C is an enlarged cross-sectional view of the VIC portion shown in FIG. 6A.
  • FIG. 7A is a longitudinal sectional view in the plate width direction before using the MEMS probe according to the third embodiment (modified example) of the present invention
  • FIG. 7B is a MEMS type shown in FIG. 7A
  • FIG. 7C is an enlarged cross-sectional view of the VIIC portion shown in FIG. 7A
  • FIG. FIG. 8A is a longitudinal sectional view in the plate width direction before using the MEMS probe according to the fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 8B is a usage state of the MEMS probe shown in FIG.
  • 9A is a side view of the cylindrical barrel of the first to fourth embodiments of the present invention
  • FIG. 9B is a front view of the cylindrical barrel shown in FIG. 9A
  • FIG. 9 (d) is a front view of the MEMS barrel shown in FIG. 9 (c), and FIG. 9 (e) is a track-shaped MEMS mold according to the present invention.
  • the side view of a barrel and FIG.9 (f) are front views of the MEMS type
  • FIG. 10A is a side view of a locking projection having a four-point caulking structure as an example of a method for fixing the MEMS plunger to the MEMS barrel.
  • FIG. 10B is a side view of FIG.
  • FIG. 10C is a cross-sectional view along the XC-XC line shown in FIG. 10A
  • FIG. 10D is a two-point caulking structure.
  • FIG. 10A is a side view of a locking projection having a four-point caulking structure as an example of a method for fixing the MEMS plunger to the MEMS barrel.
  • FIG. 10B is a side view of FIG.
  • FIG. 10C is
  • FIG. 10E is a cross-sectional view taken along line XE-XE shown in FIG. 10D
  • FIG. 10F is taken along line XF-XF shown in FIG. 10D.
  • FIG. 11A is a side view of a spot welded structure as an example of a method for fixing the MEMS type plunger to the MEMS type barrel
  • FIG. 11D is a side view of the laser welding structure
  • FIG. 11E is FIG.
  • FIG. 11F is a cross-sectional view taken along line XIE-XIE shown in FIG.
  • FIG. 12A is a perspective view showing a state where the tip shape of the first contactor is a ridge receiving shape
  • FIG. 12B is a perspective view showing a triangular shape
  • FIG.12 (d) is the perspective view which shows the state made into circular arc shape
  • FIG.12 (e) is the perspective view which shows the state made into crown shape.
  • FIG. 13A is a longitudinal sectional view in the plate width direction before using the MEMS probe according to the fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 13B is a view before using the MEMS probe shown in FIG. FIG.
  • FIG. 13 (c) is a plan view of the MEMS probe shown in FIG. 13 (a)
  • FIG. 13 (d) is a usage state of the MEMS probe shown in FIG. 13 (a).
  • FIG. 13E is a partial cross-sectional view in the plate width direction shown in FIG.
  • FIG. 14A is a partial cross-sectional view in the plate width direction before using the MEMS probe according to the sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 14B is a usage state of the MEMS probe shown in FIG. It is a fragmentary sectional view of the board width direction which shows.
  • a MEMS probe 400 is used in a semiconductor inspection apparatus that inspects an inspection object 100 shown in FIGS. 1A to 1B.
  • a plurality of MEMS probes 400 are arranged in a predetermined arrangement pattern in the IC socket 210 shown in FIG. 2A, and electrically connect the inspection object 100 and the inspection substrate 10.
  • the IC socket 210 is provided with a number of probe storage holes equal to the number of contacts of the inspection object 100 on a fixing plate formed of an insulating material such as machinable ceramics or engineering plastic. The same number of MEMS probes 400 as the number of contacts of the inspection object 100 are accommodated.
  • the present invention is not limited to this.
  • the MEMS probe 400 of the present invention is applied to the probe card 220 shown in FIG. 2B, the vertical positions of the inspection object 100 and the inspection substrate 10 are reversed.
  • the MEMS probe 400 according to the first embodiment of the present invention includes a MEMS barrel 401 and a MEMS plunger 402.
  • the MEMS type plunger 402 of the first embodiment of the present invention is formed in a plate shape as a whole, and includes a first contactor 402a that contacts the inspection object 100, a second contactor 402b that contacts the inspection substrate 10, and a first contactor 402b.
  • a bellows elastic body 402c disposed between the first contact 402a and the second contact 402b is provided, which are integrally formed by MEMS element technology.
  • the first contactor 402a is formed of a plate having a uniform width, and a contact portion 402a1 that contacts the inspection object 100 is provided in a V shape in this example at the tip (the upper end in FIG. 4A). ing.
  • the second contactor 402b is composed of a plate-shaped piece having an equal width, and a contact part 402b1 that contacts the inspection substrate 10 is provided in a spire shape in this example at the tip (lower end in FIG. 4A).
  • the second contact 402b is slidably disposed in the MEMS barrel 401 so as to be able to appear and retract.
  • the MEMS barrel 401 and the MEMS plunger 402 which are the constituent elements of the MEMS probe 400 of the present invention, are formed by electroforming.
  • the electroforming method uses an electrochemical reaction similar to electroplating, electrodeposits electrolyzed metal ions on the surface of the master model, and peels it off to make the master model the same shape as the original model. Is a method to duplicate. This is an effective method for fine processing.
  • the MEMS type barrel 401 and the MEMS type plunger 402 by an electroforming method, a high-precision fine MEM S type can be obtained without using cutting and pressing with high manufacturing man-hours and manufacturing costs.
  • the probe 400 can be manufactured. Further, the number of parts is reduced from four parts of the conventional spring probe 300 to two parts, and the number of manufacturing steps and the manufacturing cost can be further reduced.
  • both the MEMS type barrel 401 and the MEMS type plunger 402 are formed by the electroforming method, but only the MEMS type plunger 402 may be formed by the electroforming method. It may be formed by other MEMS element technology. The same effect can be obtained also by these.
  • all of the first contact 402a, the second contact 402b, and the bellows elastic body 402c are integrally formed by electroforming.
  • metal ions are electrodeposited on the surface of a master model as an electrode and are peeled off, so that the bellows shape is easier to manufacture than the coil shape.
  • a caulking fixing portion 402d is formed between the first contactor 402a of the MEMS plunger 402 and the bellows elastic body 402c. As shown in FIGS. 10A to 10C, the caulking fixing portion 402d includes a second notch portion 402d1 penetrating in the plate thickness direction and two second notches provided on the side surface of the second notch portion 402d1. It is formed in a shape having one notch 402d2.
  • the caulking fixing portion 402d is fixed by a locking projection 401a formed by driving a needle or the like from the outer periphery of the ME MS barrel 401.
  • the MEMS plunger 402 is held by the MEMS barrel 401, and electrical continuity between the two is ensured.
  • the caulking fixing portion 402d is formed between the first contactor 402a and the bellows elastic body 402c, but is formed between the second contactor 402b and the bellows elastic body 402c. May be. Such an embodiment is also included in the present invention.
  • the flange 402e is formed on the MEMS plunger 402.
  • the flange 402e is configured to engage with the end 401b of the MEMS barrel 401 on the inspection object 100 side at a position close to the first contactor 402a.
  • the flange 402e By providing the flange 402e, relative alignment between the MEMS plunger 402 and the MEMS barrel 401 is performed. Further, the flange 402e has a function of retaining the MEMS type probe 400 when the MEMS probe 400 is disposed in the probe housing hole of the IC socket 210 and being locked to the housing of the probe housing hole.
  • the MEMS barrel 401 is manufactured using the MEMS element technology and is cylindrical as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b) described later. It is formed into a shape.
  • the case where the MEMS barrel 401 has a cylindrical shape will be described as an example. However, it is only necessary to satisfy all the conditions of Equation 1 to Equation 3 described later.
  • the bellows elastic body 402c In the state before use shown in FIG. 4A, the bellows elastic body 402c is in an expanded state (non-contracted state). On the other hand, in the state of use shown in FIG. 4B, the bellows elastic body 402c is in a compressed (contracted) state.
  • the MEMS-type plunger 402 is held by the MEMS-type barrel 401 in a state where the locking projection 401a of the MEMS-type barrel 401 is engaged with the caulking fixing portion 402d, and the second contactor 402b is in contact with the inner wall of the MEMS-type barrel 401. In this state, it can slide freely.
  • the MEMS plunger 402 By covering the MEMS plunger 402 with the MEMS barrel 401, the MEMS plunger 402 is deformed as compared with the method of holding the contact formed by electroforming described in Patent Document 2 in the housing by light press fitting. It is resistant to breakage and can be easily replaced. Further, as described above, a plurality of conduction paths are ensured for the MEMS barrel 401, the resistance value of the entire probe can be lowered, and the conduction performance can be enhanced.
  • the MEMS type plunger 402 or the MEMS type barrel 401 formed by the MEMS element technology such as electroforming is used, and the MEMS type plunger 402 is surrounded by the MEMS type barrel.
  • the MEMS type plunger 402 is covered by 401, it is resistant to deformation and breakage, and the manufacturing cost and the number of manufacturing steps can be reduced at a low cost while maintaining a low resistance value as a whole and a high conductive performance.
  • the MEMS probe 500 includes a locking projection 501a provided on the MEMS barrel 501 and a MEMS plunger as compared to the MEMS probe 400 shown in FIG.
  • the position of the caulking fixing portion 502d provided in 502 is different, and the other configurations are the same. Similar components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the bellows elastic body 502c includes a first elastic region portion 502c1 connected to the first contact 502a side and a second contact.
  • a second elastic region portion 502c2 connected to the 502b side is provided, and a caulking fixing portion 502d is integrally formed between the first elastic region portion 502c1 and the second elastic region portion 502c2.
  • the caulking fixing portion 502d is provided near the middle stage of the bellows elastic body 502c of the MEMS plunger 502. Similar to the caulking fixing portion 402d shown in FIGS. 4 and 10, the caulking fixing portion 502d includes a second notch portion 502d1 penetrating in the plate thickness direction and two first notches provided on the side surfaces of the second notch portion 502d1. A shape having a portion 502d2 is formed.
  • a locking projection 501a is provided at a position corresponding to the caulking fixing portion 502d.
  • the caulking fixing portion 502 d is formed by driving a needle or the like from the outer periphery of the MEMS barrel 501, and the MEMS plunger 502 is held by the MEMS barrel 501.
  • the first contact 502 a and the second contact 502 b become both movable pins.
  • the formation position and the holding position of the caulking fixing portion 502d may be arbitrarily changed according to the design of the contact pressure (load) for the inspection object 100 and the inspection substrate 10.
  • the same effect as that of the first embodiment of the present invention can be obtained by the MEMS probe 500 of the second embodiment of the present invention.
  • the MEMS probe 600 has the same configuration in plan view as compared with the MEMS probe 400 shown in FIG. 4.
  • the MEMS type plunger 402 is formed by stacking two plunger members 602A and 602B having the same shape in the thickness direction.
  • the two plunger members 602A and 602B are overlapped in the same direction, and are overlapped so that the bellows elastic bodies 602Ac and 602Bc are in phase with each other.
  • symbol is attached
  • the two thin plunger members 602A and 602B having the same shape are arranged inside the MEMS barrel 601 in a state of being stacked in the same direction.
  • MEMS elemental technology such as electroforming
  • fine processing can be performed with high accuracy.
  • even the plunger members 602A and 602B of the MEMS probe 600 corresponding to the narrow pitch can be manufactured with high accuracy.
  • the plate thickness of each plunger member is controlled as shown in FIG. 6 (c).
  • the MEMS probes 600 can be configured by stacking them.
  • the spring load of the bellows elastic bodies 602Ac and 602Bc can be controlled with high accuracy.
  • This method is an effective method for designing a thin plate-shaped bellows elastic body such as the MEMS probe 600.
  • the plunger members 602A and 602B are overlapped so that the bellows elastic bodies 602Ac and 602Bc have the same phase.
  • the bellows elastic bodies 702Ac and 702Bc may be overlapped so as to be in opposite phases.
  • the number of plunger members may be two or more, and when three or more plunger members are laminated, for example, the odd numbered sheets are in the same phase and the even numbered sheets are in reverse phase so that they are alternated. You may laminate.
  • the same effects as those of the first embodiment of the present invention can be obtained by the MEMS probes 600 and 700 of the third embodiment of the present invention.
  • the MEMS type probe 700 has a plurality of conduction paths SL1 and SL2 formed when the plunger members 702A and 702B come into contact with each other, the plunger alone has a low resistance value and high conductivity without using the barrel. Can be obtained.
  • the MEMS probe 800 includes a MEMS plunger 802 and a general plunger 803 that is not a MEMS type, instead of the MEMS plunger 402, as compared with the MEMS probe 400 shown in FIG. 4. However, the rest of the configuration is the same. Similar components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the MEMS plunger 802 includes a second contact 802 b that contacts the inspection substrate 10 and a bellows-shaped bellows elastic body 802 c, and is a MEMS element such as an electroforming method as an integral unit. Formed by technology. That is, the MEMS type plunger 802 has a shape obtained by removing the plunger 803 from the MEMS type plunger 402 of the first embodiment.
  • the plunger 803 is fixed to the MEMS barrel 801 by engaging the caulking concave portion 803b with the engaging convex portion 801a ′.
  • the MEMS plunger 802 is fixed to the MEMS barrel 801 by engaging the caulking fixing portion 802d provided at the upper end of the bellows elastic body 802c with the locking projection 801a.
  • the plunger 803 and the MEMS plunger 802 are in contact with each other here, but a conduction path is formed through the MEMS barrel 801.
  • the plunger 803 is formed by cutting a conductive metal into a shape having the first contact 803a.
  • a palladium alloy is preferably used, but a general SK material or a BeCu alloy is used. It may be a plating specification product.
  • the shape of the part is formed using electrolysis, and therefore an alloy such as a palladium alloy cannot be formed.
  • the MEMS probe 800 of this embodiment is advantageous when inspecting the inspection object 100 that requires high-precision inspection and solder adheres (transfers) and causes contact problems.
  • the MEMS probe 800 according to the fourth embodiment of the present invention can provide the same effects as those of the first embodiment.
  • the palladium alloy can be used suitably as a contact metal because the unused alloy surface is exposed by polishing with a cleaning sheet or the like, in addition to the above advantages.
  • the cylindrical barrels 401, 501, 601, 701 described in the first to fourth embodiments have high slidability in the probe receiving hole of the semiconductor inspection apparatus 200, but are similar to the MEMS plunger 402.
  • a large gap G may be formed between the inner wall of the cylindrical barrel 900 and the left and right side surfaces in the thickness direction (left and right direction in FIG. 9A).
  • the MEMS plunger 402 is easily bent toward the gap G, and is likely to be deformed or cracked. Moreover, since the contact area with each MEMS type
  • a cylindrical MEMS barrel 910, 920 having a non-cylindrical inner diameter that satisfies the formulas 1 to 3 described later, such as a square, a rectangle, or an ellipse. is preferably used.
  • the MEMS barrel 910 shown in FIGS. 9C and 9D has a square shape.
  • the MEMS barrel 920 shown in FIGS. 9E and 9F has a track shape.
  • the MEMS barrel 1301 has a non-cylindrical opening that includes a long axis opening and a short axis opening whose inner diameter is formed with a predetermined aspect ratio.
  • the plate width direction of the MEMS type plunger 1302 is oriented along the opening.
  • the MEMS probe The 1300 is configured to satisfy all of the following formulas 1 to 3.
  • Plate thickness Tb ⁇ Short axis opening diameter Ds Formula 1
  • Plate width Wb ⁇ major axis opening diameter Dl
  • Plate width Wb > Short axis opening diameter Ds Formula 3
  • the side surface (the bellows body) of the MEMS plunger 1302 is oriented in the arc direction of the MEMS barrel 1301, even if the bellows body buckles during use and contacts the inner wall of the barrel, sliding is not hindered.
  • the MEMS plunger 1302 cannot be inserted into the MEMS barrel 1301 due to mutual interference.
  • the plate width Wb the short axis opening diameter Ds
  • the plate width direction of the MEMS plunger 1302 is not oriented along the long axis opening of the MEMS barrel 1301, and the MEMS type is not performed without relative alignment.
  • the plunger 1302 may rotate within the MEMS barrel 1301. Therefore, if any one of them is not satisfied, the assembly itself is impossible.
  • the MEMS barrel 1301 has an example in which the opening has a track shape and is continuous in the same cross-sectional shape from the upper end to the lower end. As shown in FIGS. 9C and 9D, a regular square MEMS barrel 910 may be used.
  • the MEMS-type plunger 1302 has a configuration other than the caulking fixing portion 1302d1 similar to the caulking fixing portion 402Ad shown in FIGS. 10D to 10F described later. Since this is the same as the first embodiment shown in FIGS. 4A and 4B, the description thereof is omitted.
  • the MEMS probe 1400 shown in FIG. 14 includes a second contactor 1402b shown on the lower side of FIGS. 14A and 14B and a caulking fixing part 1402d provided between the bellows elastic bodies 1402c.
  • the other configuration is the same as that of the MEMS probe 400 shown in FIG. Similar components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • a flange 1402e for retaining is provided at an intermediate position of the first contact 1402a shown on the upper side of FIGS. 14 (a) and 14 (b).
  • the relative positioning of the MEMS plunger 1402 with respect to the MEMS barrel 1401 requires adjustment during caulking work. According to this, the flange 1402e is locked to the housing of the probe housing hole, the jumping out of the first contact 1402a can be suppressed, and a preload can be loaded on the MEMS probe 1400.
  • the MEMS probe 1400 according to the sixth embodiment of the present invention can achieve the same effects as those of the first embodiment of the present invention.
  • a needle or the like is provided from the outer periphery of the MEMS barrel 401 to a position facing the second notch 402d1 penetrating in the plate thickness direction of the caulking fixing portion 402d.
  • the locking projection 401a is formed.
  • the vertical caulking process shown in FIG. 10C is performed.
  • a locking projection 401a is formed by driving a needle or the like into a position facing the two first notches 402d2 provided on the side surface of the second notch 402d1.
  • the vertical caulking process shown in FIG. 10B is performed.
  • the MEMS plunger 402 is firmly fixed to the MEMS barrel 401.
  • the position is opposed to the second notch 402Ad1 penetrating in the plate thickness direction of the caulking fixing portion 402Ad of the MEMS plunger 402A.
  • the locking projection 401Aa is formed by driving a needle or the like from the outer periphery of the MEMS barrel 401A.
  • the vertical caulking process shown in FIG. 10 (f) is performed.
  • the caulking fixing portion 402Ad does not need to be provided with the first notch on the side surface of the second notch 402Ad1.
  • Such a two-point caulking structure can reduce the number of steps for caulking adjustment, and is therefore effective when there is no problem in the caulking strength. Furthermore, since the load concerning the MEMS barrel 401 is small, the barrel itself is not easily deformed.
  • the inner wall of the MEMS barrel 401B and the outer surface of the MEMS plunger 402 B are melted / solidified by spot welding and integrated from above and below in two directions. .
  • both the MEMS barrel 401B and the heel MEMS plunger 402B do not need to appear on the surface, and both need only be in contact with each other, so that the fixing position can be changed. Also by such a method, the MEMS barrel 401B and the MEMS plunger 402B can be fixed.
  • the end surface of the MEMS barrel 401C and the outer surface of the MEMS plunger 402C are laser-treated from the upper and lower directions shown in FIG. It is melted / solidified by welding and integrated.
  • the MEMS barrel 401C and the MEMS plunger 402C need to appear on the surface and can be welded only at the end of the MEMS barrel 401C. Since there is a wider range of melting and solidification than spot welding, there is an advantage that it can be joined more firmly. Also by such a method, the MEMS barrel 401B and the MEMS plunger 402B can be fixed.
  • FIG. 12 shows a variation of the first contactor 402a as an example of the tip shape of the MEMS plunger 402 or the like.
  • the tip shape of the plunger 803 may be used.
  • the MEMS plunger 402 and the like are formed by MEMS element technology such as electroforming, they are formed in a flat plate shape instead of a cylindrical shape.
  • the peak receiving shape 402Da shown in FIG. 12A and the crown shape 402Ha shown in FIG. 12E are the solder balls or the IC package having the solder bumps shown in FIG. 1A and FIG. Suitable for contacts such as 110.
  • a triangular shape 402Ea shown in FIG. 12 (b) and an arc shape 402Ga shown in FIG. 12 (d) are suitable for contacts such as the interposer 120 shown in FIGS. 1 (c) and 1 (d).
  • a flat shape 402Fa shown in FIG. 12C is suitable for a contact point such as the liquid crystal panel 130 in FIGS. 1E and 1F.
  • the examples of all the tip shapes are merely examples, and other shapes may be used.
  • the plunger 802 has been described.
  • the present invention is not limited to this, and a MEMS spring that includes only the bellows-shaped bellows elastic body without including any contact portion may be formed by MEMS element technology such as electroforming. Also in this case, the effect of the present invention can be obtained.
  • the MEMS probe of the present invention includes a semiconductor inspection device (for example, an IC socket or burn-in socket in a post-process, a probe card in a pre-process), a liquid crystal inspection device (for example, a panel lighting inspection, a module electrical inspection, etc.), It can be used as an electrical inspection device such as a printed circuit board inspection device (for example, a bare board inspection or in-circuit inspection) or an electronic component inspection device (for example, a capacitor or a resistor).
  • a semiconductor inspection device for example, an IC socket or burn-in socket in a post-process, a probe card in a pre-process
  • a liquid crystal inspection device for example, a panel lighting inspection, a module electrical inspection, etc.
  • an electrical inspection device such as a printed circuit board inspection device (for example, a bare board inspection or in-circuit inspection) or an electronic component inspection device (for example, a capacitor or a resistor).
  • the present invention by constituting a part or all of the probe with the components formed by the MEMS element technology, it is resistant to deformation and breakage, the resistance value can be lowered, and the conductive performance is enhanced. In addition, the manufacturing cost and the number of manufacturing steps can be suppressed at a low cost.

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Abstract

本発明は、ＭＥＭＳ要素技術により形成された構成要素でプローブの一部または全てを構成することにより、変形及び破損に強く、抵抗値を低くでき導電性能を高く維持したまま、製造原価及び製造工数を低廉に抑制できるＭＥＭＳ型プローブ、及び、これを使用した電気検査用装置を提供する。第１接触子４０２ａ、第２接触子４０２ｂ、第１接触子４０２ａと第２接触子４０２ｂとを互いに離反する方向にバネ付勢する蛇腹弾性体４０２ｃの少なくとも１つをＭＥＭＳ要素技術によって形成したＭＥＭＳ型プランジャ４０２と、ＭＥＭＳ要素技術によって形成されるＭＥＭＳ型バレル４０１とを備える。

Description

ＭＥＭＳ型プローブ、及び、これを使用した電気検査用装置
　本発明は、ＭＥＭＳ型プローブ、及び、これを使用した電気検査用装置に関し、特に、 ＭＥＭＳ要素技術により形成された構成要素でプローブの一部または全て、及びバレルを構成したＭＥＭＳ型プローブ、及び、これを使用した電気検査用装置に関する。
　従来から、電気検査用装置（電気テスト用治具ということもある）の１つとして、ＩＣパッケージなど検査を行う半導体検査用装置が知られている。図１（ａ）及び図１（ｂ）には、半導体検査用装置の検査対象の一例としてＩＣパッケージ１１０が示されている。ＩＣパッケージ１１０は、ＣＳＰ（Chip Size Package）、ＷＬＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package）、ＦＣ（Flip  Chip）などからなり、背面側の接点には、はんだボール１１１、又は、はんだバンプが設けられている。
図１（ｃ）及び図１（ｄ）には、検査対象の一例としてのインターポーザ１２０が示されている。インターポーザ１２０（サブストレートということもある）は、背面側の接点にＡｕパッド１２１を有する、ピッチ変換を目的としたプリント基板である。
図１（ｅ）及び図１（ｆ）には、検査対象の一例としての示す液晶パネル１３０が示されている。液晶パネル１３０は、背面側の接点１３１に透明電極である酸化インジウムスズ (ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）などを有する。検査対象は、フレキシブルプリント配線板やＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープなどを検査対象物として電気的な性能確認を行ってもよい。
　また、上述の検査対象物を検査する半導体検査用装置として、図２（ａ）に示すＩＣ、 ＬＳＩなどを抜き差しできるＩＣソケット２１０、及び、図２（ｂ）に示すシリコンウェーハを検査するプローブカード２２０などが知られている。また、このような半導体検査用装置で使用される電気検査用の電極（もしくは接触子）として、特に狭ピッチ領域で一般的に使用されるスプリングプローブも知られている。
　ここで、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して、従来のスプリングプローブについて説明する。従来のスプリングプローブ３００は、バレル３０１と、検査対象物１００と接触する第１接触子３０２ａを有する第１のプランジャ３０２と、検査基板１０と接触する第２接触子３０３ａを有する第２のプランジャ３０３と、第１のプランジャ３０２と第２のプランジャ３０３との間に配置され、バレル３０１に収容されるコイルスプリング３０４（圧縮コイルバネ）とを備える。
　第１のプランジャ３０２は、コイルスプリング３０４の第１の端部３０４ａと接触する接触部３０２ｂが、第１接触子３０２ａに対向する側の端部に設けられている。接触部３０２ｂの第１接触子３０２ａ側には、円環形状のかしめ凹部３０２ｃが設けられる。
　第２のプランジャ３０３は、コイルスプリング３０４の第２の端部３０４ｂに接触する接触部３０３ｂが第２接触子３０３ａに対向する側の端部に設けられている。第２のプランジャ３０３の中段付近には、バレル３０１の検査基板１０側の端部に設けられた係合部３０１ｂに係合する段部３０３ｃが設けられる。
　バレル３０１の内部には、第１のプランジャ３０２、コイルスプリング３０４、第２のプランジャ３０３がこの順序で配置される。第１のプランジャ３０２は、バレル３０１の外周の第１のプランジャ３０２のかしめ凹部３０２ｃに対応する位置に形成される係止凸部３０１ａと係合することにより、バレル３０１に保持される。
第２のプランジャ３０３は、第２接触子３０３ａがバレル３０１の下端に摺動可能に保持されている。第２のプランジャ３０３は、バレル３０１の係合部３０１ｂに段部３０３ｃが係合することにより、バレル３０１からの抜け落ちが防止される。
　図３（ａ）に示すように、検査対象物１００が半導体検査用装置２００に設置される前の状態（使用前の状態）において、コイルスプリング３０４は、伸張した状態（非収縮状態）となっており、第２のプランジャ３０３の段部３０３ｃがバレル３０１の係合部３０１ｂに係合している。
　これに対して、図３（ｂ）に示す検査対象物１００が半導体検査用装置２００に設置され固定された状態（使用状態）では、第２のプランジャ３０３が検査基板１０に接触してバレル３０１内に押し込まれるため、コイルスプリング３０４は圧縮状態となる。
　このように、スプリングプローブ３００は、コイルスプリング３０４のばね性により、要求される接点圧力を制御できるため、特に接点圧力を制御するのが困難な多接点を有する狭ピッチの検査対象物１００の検査で利用されることが多い。
　このような従来のスプリングプローブ３００の構成要素である、バレル３０１、第１のプランジャ３０２、第２のプランジャ３０３、及び、コイルスプリング３０４は、いわゆる自動旋盤、プレス加工機（金型含む）、コイリング用マシンなどにより形成され、さらに金メッキなどの表面処理を行うことにより製造されていた。
　しかしながら、狭ピッチに対応するスプリングプローブ３００は、微細な加工が必要となるため切削加工の精度を上げるのが難しく製造工数が上昇するおそれがある。また、プレス加工では精度の高い金型が必要となるため製造原価が上昇するおそれがある。更にスプリングプローブ３００全体として部品数が多いため、製造工数及び製造原価が上昇するおそれがある。
特許第５１０３５６６号公報 特許第５８７９９０６号公報
　そこで、このような問題を解決する方法の１つとして、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System：微少電気機械システム）要素技術を用いた接触子が知られている。ＭＥＭＳ要素技術の一例としては、電気鋳造法（通称「電鋳」）、または、ＬＩＧＡプロセス
（ドイツ語でリソグラフィ（Lithographie）、電解めっき(Galvanoformung)、形成(Abformung)の頭文字を取った工法）等が知られている。
電気鋳造法は、電気メッキと同様に電気化学反応を利用し、電気分解した金属イオンをマスターモデルの表面に電着させ、これを剥すことによりマスターモデルを原型としてこれと精密に同じ形状のものを複製する方法である。
ＬＩＧＡプロセスは、Ｘ線リソグラフィによる高アスペクト比の微細プラスチック構造体により作成されたマスターを基に電気鋳造法により金型を作製する。この金型を鋳型として金属、プラスチック（ポリマー）などの成型を行うという微細立体構造体の量産技術である。
特許文献１及び２には、プローブにＭＥＭＳ要素技術を利用した発明が記載されている。特許文献１には、ＬＩＧＡプロセス法を用いて、接触部と変形部を一体形成してなる電気接触子が開示されている。
特許文献２には、従来技術であるプレス加工で打ち抜き成形した板ばねの接触子（スプリング）の代わりに、電気鋳造法で成形した蛇腹形状の接触子（スプリング）を形成し、蛇腹円弧部を相互に接触させて短絡することにより、電気的な性能に優れ、金型を必要とせず、安価なプローブが提供できる発明が記載されている。
　昨今の半導体検査用ソケットでは、テストコストの削減を目的として、プローブの１ピン交換が求められ、また、それに伴い顧客における交換作業の容易さも必要とされている。しかしながら、特許文献２では、電気鋳造法により形成された接触子（スプリング）は、係止用爪部によりハウジングに軽圧入されているため、プローブの取り出しが困難である。
　また、狭ピッチに対応するために構成部品を微細化するときに、電気鋳造法は有効であるが、特許文献２のようにハウジングに組み込む場合には、蛇腹形状の接触子である弾性体も微細になるため、変形あるいは破損させず組み込むことが困難となる。
また、特許文献２のようにハウジングに組み込む場合には、蛇腹形状の接触子の隣り合う円弧部が相互に接触して短絡するほどには撓まないため、接触が不安定となり導通経路が長く抵抗値の高いプローブとなるおそれがある。
　従って、本発明は、ＭＥＭＳ要素技術により形成された構成要素でプローブの一部または全てを構成することにより、変形及び破損に強く、抵抗値を低くでき導電性能を高く維持したまま、製造原価及び製造工数を低廉に抑制できるＭＥＭＳ型プローブ、及び、これを使用した電気検査用装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。すなわち、検査対象物に接触する第１接点部を有する第１接触子と、検査基板に接触する第２接点部を有する第２接触子と、前記第１接触子と前記第２接触子との間に配置され、前記第１接触子と前記第２接触子とを互いに離反する方向にバネ付勢する蛇腹弾性体とを含み、それらの少なくとも１つがＭＥＭＳ要素技術によって形成されるＭＥＭＳ型プランジャと、前記ＭＥＭＳ型プランジャが伸縮可能に収納され、同じくＭＥＭＳ要素技術によって形成されるＭＥＭＳ型バレルとを備えることを特徴としている。
　より好ましい態様として、前記ＭＥＭＳ型プランジャは平板状に形成され、前記ＭＥＭ Ｓ型バレルは、その内径が所定のアスペクト比で形成される長軸開口と短軸開口とを含む筒形状であり、前記長軸開口に沿って前記ＭＥＭＳ型プランジャの板幅方向が配向されている。
　さらに好ましい態様として、前記ＭＥＭＳ型プランジャには、前記ＭＥＭＳ型バレルに対する抜け止め用のかしめ固定部がさらに含まれている。
さらには、前記かしめ固定部は、前記第１接触子と前記蛇腹弾性体との相互間、または、前記第２接触子と前記蛇腹弾性体との相互間、のいずれかに形成されている。
　また別の態様として、前記蛇腹弾性体は、前記第１接触子側に連結される第１弾性領域部と、前記第２接触子側に連結される第２弾性領域部とを有し、前記かしめ固定部は、前記第１弾性領域部と前記第２弾性領域部との間に一体形成されており、前記第１接触子および前記第２接触子の両方が、前記ＭＥＭＳ型バレルに対して摺動可能となる。
　また、前記かしめ固定部は、板幅方向の側面に形成された第１切欠部および／または板厚方向の側面に形成された第２切欠部を有し、前記ＭＥＭＳ型バレルの前記第１切欠部に対向する外周には、第１切欠部に向けて膨出する第１係止凸部の打痕が形成され、前記ＭＥＭＳ型バレルの前記第２切欠部に対向する外周には、第２切欠部に向けて膨出する第２係止凸部の打痕が形成されている。
　より好ましい態様として、前記ＭＥＭＳ型プランジャの前記蛇腹弾性体の板厚をＴｂ、板幅をＷｂ、前記ＭＥＭＳ型バレルの長軸開口径をＤｌ、短軸開口径をＤｓとしたとき、以下の式１－式３の全てを満足するようになっている。
板厚Ｔｂ＜短軸開口径Ｄｓ ・・・式１
板幅Ｗｂ＜長軸開口径Ｄｌ ・・・式２
板幅Ｗｂ＞短軸開口径Ｄｓ   ・・・式３
　また別の態様として、前記第１接触子または前記第２接触子のいずれか一方が、前記Ｍ ＥＭＳ型バレルの開口端側に溶接されている。
　さらに別の態様として、前記ＭＥＭＳ型プランジャは、少なくとも２つのＭＥＭＳ型プランジャメンバを板厚方向に積層した積層体からなる。
　また、隣接する前記ＭＥＭＳ型プランジャメンバは、上記蛇腹弾性体が同位相または逆位相となるように積層されている。
　本発明には、上述したＭＥＭＳ型プローブを用いてなる電気検査用装置も含まれる。すなわち、半導体検査用装置（例えば後工程のＩＣソケットやバーンインソケット、前工程のプローブカード）、液晶検査用装置（例えばパネルの点灯検査、モジュールの電気検査など）、プリント基板検査用装置（例えばベアボード検査やインサーキット検査など）、電子部品検査用装置（例えばコンデンサや抵抗器など）などの電気検査用装置として使用可能である。
　本発明によれば、ＭＥＭＳ要素技術により形成された構成要素でプローブの一部または全てを構成することにより、変形及び破損に強く、抵抗値を低くでき導電性能を高くすることができる。製造原価及び製造工数を低廉に抑制できる。
[規則91に基づく訂正 01.03.2018]　
図１（ａ）、（ｂ）は検査対象物の一例としてのＩＣパッケージの正面図および平面図、図１（ｃ）、（ｄ）は、インターポーザの正面図および平面図、図１（ｅ）、（ｆ）は、液晶パネルの正面図および平面図。 図２（ａ）は、半導体検査用ソケットの一例としてＩＣソケットの正面図、図２（ｂ）は、プローブカードの平面図。 従来のコンタクトプローブの一例として、スプリングプローブの使用前の縦断面図および部分断面図。 図４（ａ）は、本発明の第１実施形態のＭＥＭＳ型プローブの使用前の板幅方向の縦断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＭＥＭＳ型プローブの使用状態の板幅方向の部分断面図。 図５（ａ）は、本発明の第２実施形態のＭＥＭＳ型プローブの使用前の板幅方向の縦断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＭＥＭＳ型プローブの使用状態の板幅方向の部分断面図。 図６（ａ）は、本発明の第３実施形態のＭＥＭＳ型プローブの使用前の板幅方向の縦断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＭＥＭＳ型プローブの使用前の板厚方向の縦断面図、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示すＶＩＣ部分の拡大断面図。 図７（ａ）は、本発明の第３実施形態（変形例）のＭＥＭＳ型プローブの使用前の板幅方向の縦断面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すＭＥＭＳ型プローブの使用前の板厚方向の縦断面図、図７（ｃ）は、図７（ａ）に示すＶＩＩＣ部分の拡大断面図。 図８（ａ）は、本発明の第４実施形態のＭＥＭＳ型プローブの使用前の板幅方向の縦断面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すＭＥＭＳ型プローブの使用状態の板幅方向の部分断面図。 図９（ａ）は、本発明の第１乃至第４実施形態の円筒バレルの側面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す円筒バレルの正面図、図９（ｃ）は、本発明の角形状のＭＥＭＳ型バレルの側面図、図９（ｄ）は、図９（ｃ）に示すＭＥＭＳ型バレルの正面図、図９（ｅ）は、本発明のトラック形状のＭＥＭＳ型バレルの側面図、図９（ｆ）は、図９（ｅ）に示すＭＥＭＳ型バレルの正面図。 図１０（ａ）は、ＭＥＭＳ型プランジャのＭＥＭＳ型バレルへの固定方法の一例として４点かしめ構造である係止凸部の側面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すＸＢ－ＸＢ線に沿った断面図、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）に示すＸＣ－ＸＣ線に沿った断面図、図１０（ｄ）は、２点かしめ構造である係止凸部の側面図、図１０（ｅ）は、図１０（ｄ）に示すＸＥ－ＸＥ線に沿った断面図、図１０（ｆ）は、図１０（ｄ）に示すＸＦ－ＸＦ線に沿った断面図。 図１１（ａ）は、ＭＥＭＳ型プランジャのＭＥＭＳ型バレルへの固定方法の一例としてスポット溶接構造の側面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すＸＩＢ－ＸＩＢ線に沿った断面図、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）に示すＸＩＣ－ＸＩＣ線に沿った断面図、図１１（ｄ）は、レーザ溶接構造の側面図、図１１（ｅ）は、図１１（ｄ）に示すＸＩＥ－ＸＩＥ線に沿った断面図、図１１（ｆ）は、図１１（ｄ）に示すＸＩＦ－ＸＩＦ線に沿った断面図。 図１２（ａ）は、第１接触子の先端形状を峰受け形状にした状態を示す斜視図、図１２（ｂ）は、三角形状にした状態を示す斜視図、図１２（ｃ）は、フラット形状にした状態を示す斜視図、図１２（ｄ）は、円弧形状にした状態を示す斜視図、図１２（ｅ）は、クラウン形状にした状態を示す斜視図。 図１３（ａ）は、本発明の第５実施形態のＭＥＭＳ型プローブの使用前の板幅方向の縦断面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示すＭＥＭＳ型プローブの使用前の板厚方向の縦断面図、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）に示すＭＥＭＳ型プローブの平面図、図１３（ｄ）は、図１３（ａ）に示すＭＥＭＳ型プローブの使用状態を示す板幅方向の部分断面図、図１３（ｅ）は、図１３（ａ）に示すＸＩＩＩＥ―ＸＩＩＩ断面図。 図１４（ａ）は、本発明の第６実施形態のＭＥＭＳ型プローブの使用前の板幅方向の部分断面図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示すＭＥＭＳ型プローブの使用状態を示す板幅方向の部分断面図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の説明においては、本発明の ＭＥＭＳ型プローブを電気検査用装置の１つとしての半導体検査装置において使用する場合を例にとって説明する。
まず、図４を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
　図４（ａ）及び図４（ｂ）において、ＭＥＭＳ型プローブ４００は、図１（ａ）乃至図 １（ｂ）に示す検査対象物１００を検査する半導体検査装置において使用される。ＭＥＭＳ型プローブ４００は、図２（ａ）に示すＩＣソケット２１０内に複数本が所定の配列パターンで配置され、検査対象物１００と検査基板１０とを電気的に接続する。
ＩＣソケット２１０には、マシナブルセラミックスやエンジニアリングプラスチックなどの絶縁材で形成された固定板などに、検査対象物１００の接点の数と同じ数のプローブ収納孔が設けられ、この複数のプローブ収納孔に検査対象物１００の接点の数と同じ数のＭＥＭＳ型プローブ４００が収納される。
なお、ここでは、接点の間隔が狭ピッチの検査対象物１００を検査する場合を例にとり説明するが、これには限定されない。また、図２（ｂ）に示すプローブカード２２０に、本発明のＭＥＭＳ型プローブ４００を適用した場合には、検査対象物１００と検査基板１０の上下の位置は逆になる。
　図４（ａ）及び図４（ｂ）において、本発明の第１実施形態のＭＥＭＳ型プローブ４００は、ＭＥＭＳ型バレル４０１と、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２とを備える。
　本発明の第１実施形態のＭＥＭＳ型プランジャ４０２は、全体が板状に形成され、検査対象物１００と接触する第１接触子４０２ａと、検査基板１０と接触する第２接触子４０２ｂと、第１接触子４０２ａと第２接触子４０２ｂとの間に配置される蛇腹弾性体４０２ｃとを備えており、それらがＭＥＭＳ要素技術により一体形成されている。
第１接触子４０２ａは、等幅の板状片からなり、その先端（図４（ａ）では上端）には検査対象物１００に接触する接点部４０２ａ１が、この例ではＶ字状に設けられている。第２接触子４０２ｂは、等幅な板状片からなり、その先端（図４（ａ）では下端）には検査基板１０に接触する接点部４０２ｂ１がこの例では尖塔状に設けられている。第２接触子４０２ｂは、ＭＥＭＳ型バレル４０１内に摺動可能として出没自在に配置されている。
　本発明のＭＥＭＳ型プローブ４００の構成要素である、ＭＥＭＳ型バレル４０１及びＭＥＭＳ型プランジャ４０２は、ここでは、電気鋳造法により形成される。電気鋳造法は、電気メッキと同様に電気化学反応を利用し、電気分解した金属イオンをマスターモデルの表面に電着させ、これを剥すことによりマスターモデルを原型としてこれと精密に同じ形状のものを複製する方法である。これは微細加工において有効な工法である。
これによれば、ＭＥＭＳ型バレル４０１及びＭＥＭＳ型プランジャ４０２を電気鋳造法で形成することにより、製造工数及び製造原価の高い切削加工及びプレス加工を使用することなく、精度の高い微細なＭＥＭ Ｓ型プローブ４００を製造することができる。また、部品点数も従来のスプリングプローブ３００の４部品から、２部品と少なくなり、製造工数及び製造原価をさらに低減させることができる。
　なお、ここでは、ＭＥＭＳ型バレル４０１及びＭＥＭＳ型プランジャ４０２の双方を電気鋳造法により形成するものとしたが、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２のみ電気鋳造法により形成するものとしても良く、また、ＬＩＧＡプロセス等の他のＭＥＭＳ要素技術で形成するものとしてもよい。これらによっても同様の効果を得ることができる。
ＭＥＭＳ型プランジャ４０２は、電気鋳造法により第１接触子４０２ａ、第２接触子４０２ｂ、及び、蛇腹弾性体４０２ｃの全てが一体形成される。電気鋳造法においては、電極であるマスターモデルの表面に金属イオンを電着させ、これを剥して形成するため、コイル形状より蛇腹形状の方が製造しやすい。
　また、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２の第１接触子４０２ａと蛇腹弾性体４０２ｃとの間には、かしめ固定部４０２ｄが形成されている。図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）に示されるように、かしめ固定部４０２ｄは、板厚方向に貫通する第２切欠部４０２ｄ１と、第２切欠部４０２ｄ１の側面に設けられた２つの第１切欠部４０２ｄ２とを有する形状に形成される。
図１０（ａ）乃至図１０（ｆ）に示されるように、かしめ固定部４０２ｄがＭＥ ＭＳ型バレル４０１の外周からニードルなどを打ち込むことにより形成される係止凸部４０１ａで固定されることにより、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２はＭＥＭＳ型バレル４０１に保持されるとともに、相互間の電気的な導通も確保される。
　この実施形態において、かしめ固定部４０２ｄは、第１接触子４０２ａと蛇腹弾性体４０２ｃとの相互間に形成されているが、第２接触子４０２ｂと蛇腹弾性体４０２ｃとの相互間に形成されていてもよい。このような態様も本発明に含まれる。
　ＭＥＭＳ型プランジャ４０２には、フランジ４０２ｅが形成されている。フランジ４０２ｅは、第１接触子４０２ａに近接した位置に、ＭＥＭＳ型バレル４０１の検査対象物１００側の端部４０１ｂに係合するようになっている。
　フランジ４０２ｅを設けることにより、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２とＭＥＭＳ型バレル４０１との相互間の相対的な位置合わせが行われる。また、フランジ４０２ｅは、ＭＥＭＳ型プローブ４００がＩＣソケット２１０のプローブ収納孔に配置されたときに、プローブ収納孔のハウジングに係止され抜け止めの機能を有する。
これにより、第１接触子４０２ａの飛び出しを抑えて、プリロードを負荷することができる。また、使用時にＭＥＭＳ型バレル４０１とＭＥＭＳ型プランジャ４０２との接触により、ＭＥＭＳ型バレル４０１への導通経路が確保されるため、プローブ全体として抵抗値を低くでき、導電性能を高くすることができる。
　図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、ＭＥＭＳ型バレル４０１は、ＭＥＭＳ要素技術を使用して作製され、後述する図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように円筒形状に形成されている。以下の説明においては、ＭＥＭＳ型バレル４０１が円筒形状である場合を例にとって説明するが、後述する式１－式３の各条件を全て満足していればよい。
図４（ａ）に示す使用前の状態において、蛇腹弾性体４０２ｃは、伸張した状態（非収縮状態）となっている。これに対して、図４（ｂ）に示す使用時の状態では、蛇腹弾性体４０２ｃが圧縮（収縮）した状態となる。
ＭＥＭＳ型プランジャ４０２は、かしめ固定部４０２ｄにＭＥＭＳ型バレル４０１の係止凸部４０１ａが係合した状態で、ＭＥＭＳ型バレル４０１に保持され、第２接触子４０２ｂはＭＥＭＳ型バレル４０１の内壁に接触した状態で自由に摺動できるようになっている。
ＭＥＭＳ型プランジャ４０２がＭＥＭＳ型バレル４０１で覆われることにより、特許文献２に記載された電気鋳造法により形成した接触子をハウジングに軽圧入により保持する方法と比較して、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２が変形及び破損に強くなり、交換が容易となる。また、上述したように、ＭＥＭＳ型バレル４０１に対し複数の導通経路が確保され、プローブ全体として抵抗値を低く、導電性能を高くすることができる。
　以上のように、本発明の第１実施形態によれば、電気鋳造法などのＭＥＭＳ要素技術により形成したＭＥＭＳ型プランジャ４０２またはＭＥＭＳ型バレル４０１を使用し、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２の周囲をＭＥＭＳ型バレル４０１で覆うことにより、変形及び破損に強く、プローブ全体として抵抗値を低く導電性能を高く維持したまま、製造原価及び製造工数を低廉に抑制が可能となる。
次に、本発明の第２実施形態について図５を参照して説明する。
　図５（ａ）及び図５（ｂ）において、ＭＥＭＳ型プローブ５００は、図４に示すＭＥＭＳ型プローブ４００と比較して、ＭＥＭＳ型バレル５０１に設けられた係止凸部５０１ａと、ＭＥＭＳ型プランジャ５０２に設けられたかしめ固定部５０２ｄの位置が異なり、それ以外の構成は同じである。同様の構成には、同様の符号を付し、説明を省略する。
　図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ＭＥＭＳ型プローブ５００において、蛇腹弾性体５０２ｃは、第１接触子５０２ａ側に連結される第１弾性領域部５０２ｃ１と、第２接触子５０２ｂ側に連結される第２弾性領域部５０２ｃ２とを有し、第１弾性領域部５０２ｃ１と第２弾性領域部５０２ｃ２との間にかしめ固定部５０２ｄが一体形成されている。
　この実施形態において、かしめ固定部５０２ｄは、ＭＥＭＳ型プランジャ５０２の蛇腹弾性体５０２ｃの中段付近に設けられる。かしめ固定部５０２ｄは、図４及び図１０に示すかしめ固定部４０２ｄと同様に、板厚方向に貫通する第２切欠部５０２ｄ１と、第２切欠部５０２ｄ１の側面に設けられた２つの第１切欠部５０２ｄ２を有する形状に形成される。
またＭＥＭＳ型バレル５０１にも同様に、係止凸部５０１ａが、かしめ固定部５０２ｄに対応する位置に設けられている。かしめ固定部５０２ｄは、ＭＥＭＳ型バレル５０１の外周からニードルなどを打ち込むことにより形成され、ＭＥＭＳ型プランジャ５０２がＭＥＭＳ型バレル５０１に保持される。
　ＭＥＭＳ型バレル５０１の中段付近に、ＭＥＭＳ型プランジャ５０２のかしめ固定部５０２ｄを保持する係止凸部５０１ａを設けることにより、第１接触子５０２ ａと第２接触子５０２ｂは両可動ピンとなる。なお、かしめ固定部５０２ｄの形成位置及び保持位置は、検査対象物１００と検査基板１０に対する接点圧力（荷重）の設計に合わせて任意に変更されてよい。
　以上のように、本発明の第２実施形態のＭＥＭＳ型プローブ５００によっても、本発明の第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
次に、本発明の第３実施形態について図６を参照して説明する。
　図６において、ＭＥＭＳ型プローブ６００は、図４に示すＭＥＭＳ型プローブ４００と比較して、平面視では全て同じ構成である。この実施形態において、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２は、同一形状の２枚のプランジャメンバ６０２Ａ、６０２Ｂを板厚方向に積層配置したものからなる。
この実施形態において、２枚のプランジャメンバ６０２Ａ、６０２Ｂは、それぞれが同じ向きに重ねられているとともに、互いの蛇腹弾性体６０２Ａｃ、６０２Ｂｃ同士が同位相となるように重ね合わされている。なお、上述した実施形態と同様の構成には、同様の符号を付し、説明を省略する。
　図６に示すように、ＭＥＭＳ型プローブ６００において、厚さの薄い同じ形状の２枚のプランジャメンバ６０２Ａ、６０２Ｂは、同じ向きに重ねられた状態でＭＥＭＳ型バレル６０１の内部に配置される。
電気鋳造法などのＭＥＭＳ要素技術によれば、高精度に微細な加工を行うことができる。これにより、本実施形態のように、狭ピッチ対応のＭＥＭＳ型プローブ６００のプランジャメンバ６０２Ａ、６０２Ｂであっても高精度に製造することができる。
　これによれば、１枚のＭＥＭＳ型プランジャ４０２の代わりに、２枚のプランジャメンバ ６０２Ａ、６０２Ｂを配置することにより、図６（ｃ）に示すように、各プランジャメンバの板厚を制御して、それらを積層して１つのＭＥＭＳ型プローブ６００を構成することができる。その結果、蛇腹弾性体６０２Ａｃ、６０２Ｂｃのバネ荷重を高精度に制御することができる。この方法は、ＭＥＭＳ型プローブ６００のような薄板形状の蛇腹弾性体の設計には有効な方法である。
　図６に示す実施形態では、プランジャメンバ６０２Ａ、６０２Ｂは、蛇腹弾性体６０２Ａｃ、６０２Ｂｃが同位相となるように重ね合わされているが、図７に示す実施形態のように、プランジャメンバ７０２Ａ、７０２Ｂの蛇腹弾性体７０２Ａｃ、７０２Ｂｃを逆位相となるように重ね合わせてもよい。
また、プランジャメンバは２枚以上であってもよく、３枚以上のプランジャメンバを積層して形成する場合、例えば奇数枚目を同位相、偶数枚目を逆位相としてそれらを交互となるように積層しても良い。
以上のように、本発明の第３実施形態のＭＥＭＳ型プローブ６００、７００によっても、本発明の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。特にＭＥＭＳ型プローブ７００は、プランジャメンバ７０２Ａ、７０２Ｂが相互の接触することにより複数の導通経路ＳＬ１、ＳＬ２が形成されるため、バレルを介さずプランジャ単独においても、抵抗値が低く、高い導電性を得ることが可能となる。
次に、図８を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。
　図８において、ＭＥＭＳ型プローブ８００は、図４に示すＭＥＭＳ型プローブ４００と比較して、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２の代わりに、ＭＥＭＳ型プランジャ８０２と、ＭＥＭＳ型ではない一般的なプランジャ８０３とを備えることが異なり、それ以外の構成は同じである。同様の構成には、同様の符号を付し、説明を省略する。
　図８に示すＭＥＭＳ型プローブ８００において、ＭＥＭＳ型プランジャ８０２は、検査基板１０と接触する第２接触子８０２ｂと、蛇腹形状の蛇腹弾性体８０２ｃとを有し、一体として電気鋳造法などのＭＥＭＳ要素技術により形成される。つまり、ＭＥＭＳ型プランジャ８０２は、第１の実施形態のＭＥＭＳ型プランジャ４０２から、プランジャ８０３を取り除いた形状を有している。
なお、プランジャ８０３のＭＥＭＳ型バレル８０１への固定は、かしめ凹部８０３ｂに係止凸部８０１ａ´にて係合することによりおこなわれる。ＭＥＭＳ型プランジャ８０２のＭＥＭＳ型バレル８０１への固定は、蛇腹弾性体８０２ｃの上端に設けられたかしめ固定部８０２ｄに係止凸部８０１ａで係合することより行われる。
また、プランジャ８０３とＭＥＭＳ型プランジャ８０２は、ここでは、接触した状態となっているが、ＭＥＭＳ型バレル８０１を介して導通経路が形成されるので、非接触でもよい。
　プランジャ８０３は、第１接触子８０３ａを有する形状に導電性金属を切削加工して形成される。この実施形態において、プランジャ８０３は、装置とのアライメント及びコンタクトマークの汎用認識性という利点から表面処理（メッキ）を不要とするのでパラジウム合金が好適に用いられるが、一般的なＳＫ材やＢｅＣｕ合金などのメッキ仕様品であってもよい。
ただし、電気鋳造法では、電気分解を利用して部品の形状を形成するため、パラジウム合金などの合金の形成はできない。そのため、高精度の検査が必要とされ、はんだが付着（転写）し接触性が問題となる検査対象物１００を検査する場合には、本実施形態のＭＥＭＳ型プローブ８００が有利となる。
　以上のように、本発明の第４実施形態のＭＥＭＳ型プローブ８００によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、パラジウム合金は、前記の利点だけではなく、クリーニングシートなどにより研磨することで、未使用の合金面が露出するため、接点用金属として好適に使用することが可能となる。
次に、図９を参照してＭＥＭＳ型バレルの形状の例について説明する。
　前記の第１乃至第４実施形態で説明した円筒形状のバレル４０１、５０１、６０１、７０１は、半導体検査用装置２００のプローブ収容孔内での摺動性は高いが、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２のように断面が長方形のときに、円筒バレル９００の内壁と板厚方向の左右側面（図９（ａ）では左右方向）との間に大きな隙間Ｇが生じることがある。
ＭＥＭＳ型プランジャ４０２は、隙間Ｇ側にたわみやすく、変形や割れが生じやすい。また各ＭＥＭＳ型バレル４ ０１、５０１、６０１、７０１との接触面積が狭いため、バレルを介しての接触が不安定になるおそれがある。
　そこで、より好ましい態様として、本発明のＭＥＭＳ型プローブでは、後述する式１－式３を満たす非円筒形状の内径を備えた、正方形または長方形、楕円形状などの筒形状のＭＥＭＳ型バレル９１０、９２０を使用することが好ましい。図９（ｃ）及び図９（ｄ）に示すＭＥＭＳ型バレル９１０は角形状である。図９（ｅ）及び図９（ｆ）に示すＭＥＭＳ型バレル９２０は、トラック形状である。
　以下に、図１３を参照して本発明の第５実施形態を説明する。
　図１３に示すＭＥＭＳ型プローブ１３００において、ＭＥＭＳ型バレル１３０１は、その内径が、所定のアスペクト比で形成される長軸開口と短軸開口とを含む非円筒形状の開口部を有し、長軸開口に沿って ＭＥＭＳ型プランジャ１３０２の板幅方向が配向されている。
　すなわち、ＭＥＭＳ型プランジャ１３０２の蛇腹弾性体１３０２ｃの板厚をＴｂ、板幅をＷｂ、ＭＥＭＳ型バレル１３０１の開口部の長軸開口径をＤｌ、短軸開口径をＤｓとしたとき、ＭＥＭＳ型プローブ１３００は、以下の式１－式３の全てを満足するように構成されている。
板厚Ｔｂ＜短軸開口径Ｄｓ        ・・・式１
板幅Ｗｂ＜長軸開口径Ｄｌ        ・・・式２
板幅Ｗｂ＞短軸開口径Ｄｓ        ・・・式３
　これによれば、ＭＥＭＳ型プランジャ１３０２が非収縮状態において、ＭＥＭＳ型バレル１３０１の内周面にＭＥＭＳ型プランジャ１３０２の一部が非接触となるため、組立性がよい。
また、ＭＥＭＳ型バレル１３０１の円弧方向にＭＥＭＳ型プランジャ１３０２の側面（蛇腹体）が配向されるため使用中に蛇腹体が座屈しバレル内壁に接触しても摺動を阻害されることがない。
　逆に、板厚Ｔｂ＞短軸開口径Ｄｓ、板幅Ｗｂ＞長軸開口径Ｄｌとした場合、相互間の干渉によりＭＥＭＳ型プランジャ１３０２がＭＥＭＳ型バレル１３０１に挿入できない状態となる。
また、板幅Ｗｂ＜短軸開口径Ｄｓとした場合、ＭＥＭＳ型バレル１３０１の長軸開口に沿ってＭＥＭＳ型プランジャ１３０２の板幅方向が配向されず、相対的な位置合わせが行われずにＭＥＭＳ型プランジャ１３０２がＭＥＭＳ型バレル１３０１内において回転する可能性がある。そのため、いずれか１つでも満足されなければ、組立自体が不可能となる。
　本発明の第５実施形態のＭＥＭＳ型プローブ１３００において、 ＭＥＭＳ型バレル１３０１は、開口部がトラック形状で、上端から下端に至るまで同一の断面形状で連続している例を説明したが、例えば、図９（ｃ）及び図９（ｄ）に示すように、正四角形状のＭＥＭＳ型バレル９１０を使用してもよい。
　なお、第５実施形態において、ＭＥＭＳ型プランジャ１３０２は、後述する図１０（ｄ）乃至図１０（ｆ）に示すかしめ固定部４０２Ａｄと同様のかしめ固定部１３０２ｄ１を備えていること以外の構成は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
次に、図１４を参照して、本発明の第６実施形態について説明する。
図１４に示すＭＥＭＳ型プローブ１４００は、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）の下側に示す第２接触子１４０２ｂと、蛇腹弾性体１４０２ｃの間にかしめ固定部１４０２ｄとが設けられることを特徴とする。それ以外の構成は、図４に示すＭＥＭＳ型プローブ４００の構成と同じである。同様の構成には、同様の符号を付し、説明を省略する。
　第６実施形態におけるＭＥＭＳ型プローブ１４００は、抜け止め用のフランジ１４０２ｅが、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）の上側に示す第１接触子１４０２ａの中間位置に設けられている。
したがって、ＭＥＭＳ型バレル１４０１に対するＭＥＭＳ型プランジャ１４０２の相対的な位置合わせには、カシメ作業時の調整を必要とする。これによれば、フランジ１４０２ｅは、プローブ収納孔のハウジングに係止され、第１接触子１４０２ａの飛び出しを抑えることができ、ＭＥＭＳ型プローブ１４００にプリロードを負荷することができる。
　以上のように、本発明の第６実施形態のＭＥＭＳ型プローブ１４００によっても、本発明の第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
　次に、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２などのＭＥＭＳ型バレル４０１などへの固定方法の例について、図１０および図１１を参照して、説明する。
　図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）に示す４点かしめ構造では、かしめ固定部４０２ｄの板厚方向に貫通する第２切欠部４０２ｄ１に対向する位置に、ＭＥＭＳ型バレル４０１の外周からニードルなどを打ち込むことにより、係止凸部４０１ａが形成される。係止凸部４０１ａの一部が第２切欠部４０２ｄ１内に入り込むことにより、図１０（ｃ）に示す上下方向のかしめ加工が行われる。
次に、第２切欠部４０２ｄ１の側面に設けられた２つの第１切欠部４０２ｄ２に対向する位置に、ニードルなどを打ち込むことにより、係止凸部４０１ａが形成される。この係止凸部４０１ａの一部が第１切欠部４０２ｄ２内に入り込むことにより、図１０（ｂ）に示す上下方向のかしめ加工が行われる。この４点かしめ構造では、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２はＭＥＭＳ型バレル４０１に強固に固定される。
　これに対して、図１０（ｄ）乃至図１０（ｆ）に示す２点かしめ構造では、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２Ａのかしめ固定部４０２Ａｄの板厚方向に貫通する第２切欠部４０２Ａｄ１に対向する位置に、ＭＥＭＳ型バレル４０１Ａの外周からニードルなどを打ち込むことにより、係止凸部４０１Ａａが形成される。この係止凸部４０１Ａａが第２切欠部４０２Ａｄ１に入り込むことにより、図１０（ｆ）に示す上下方向のかしめ加工が行われる。
なお、２方向からかしめ加工が行われる２点かしめ構造では、かしめ固定部４０２Ａｄには、第２切欠部４０２Ａｄ１の側面に第１切欠部を設ける必要はない。このような２点かしめ構造は、かしめ調整の工数を抑制することができるので、かしめ加工の強度に問題がない場合には有効である。さらには、ＭＥＭＳ型バレル４０１に係る負荷が小さいため、バレル自体が変形しにくくなる。
　図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）に示すスポット溶接構造４０１Ｂａでは、上下２方向からＭＥＭＳ型バレル４０１Ｂの内壁と、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２ Ｂの外面とをスポット溶接により溶融／凝固し一体化する。
スポット溶接では、高い圧力を加えることで小さな一点に大電流を集中し、点状の溶接部を形成するため、溶接速度が速く、動作が単純であるために自動化が容易である。また、ＭＥＭＳ型バレル４０１Ｂと ＭＥＭＳ型プランジャ４０２Ｂの双方が表面に現れている必要はなく、双方が接触していればよいため、固定位置を変更することができる。このような方法によっても、ＭＥＭＳ型バレル４０１Ｂと、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２Ｂとを固定することができる。
　さらには、図１１（ｄ）乃至図１１（ｆ）に示すレーザ溶接構造４０１Ｃａでは、図１１（ｆ）に示す上下２方向からＭＥＭＳ型バレル４０１Ｃの端面と、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２Ｃの外面とをレーザ溶接により溶融／凝固し一体化する。
レーザ溶接では、レーザを照射し溶接部を形成するため、ＭＥＭＳ型バレル４０１ＣとＭＥＭＳ型プランジャ４０２Ｃとが表面に現れている必要があり、ＭＥＭＳ型バレル４０１Ｃの端部でしか溶接できないが、レーザ光は、スポット溶接に比べ溶解及び凝固の範囲が広いため、より強固に接合できるという利点がある。このような方法によっても、ＭＥＭＳ型バレル４０１Ｂと、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２Ｂとを固定することができる。
　次に、図１２を参照して、検査対象物１００に接触する第１接触子４０２ａの先端形状の例について説明する。
　図１２には、ＭＥＭＳ型プランジャ４０２などの先端形状の例として、第１接触子４０２ａのバリエーションが示されている。なお、第４の実施形態のＭＥＭＳ型プローブ８００のように、ＭＥＭＳ型プランジャ８０２と、プランジャ８ ０３とが別の構成要素である場合には、プランジャ８０３の先端形状としてもよい。また、検査基板１０と接触する第２接触子４０２ｂの形状としてもよい。
　ＭＥＭＳ型プランジャ４０２などは、電気鋳造法などのＭＥＭＳ要素技術により形成されるため、円柱形状ではなく平板形状で形成される。図１２（ａ）に示す峰受け形状４０２Ｄａ、及び、図１２（ｅ）に示すクラウン形状４０２Ｈａは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すはんだボール、又は、はんだバンプを有するＩＣパッケージ１１０などの接点に好適である。
図１２（ｂ）に示す三角形状４０２Ｅａ及び図１２（ｄ）に示す円弧形状４０２Ｇａは、図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示すインターポーザ１２０などの接点に好適である。図１２（ｃ）に示すフラット形状４０２Ｆａは、図１（ｅ）及び図１（ｆ）に液晶パネル１３０などの接点に好適である。また、これらの全ての先端形状の例は、あくまで一例であって、他の形状であってもよい。
　なお、以上の説明では、第１接触子４０２ａ、第２接触子４０２ｂ、及び、蛇腹弾性体 ４０２ｃを有するＭＥＭＳ型プランジャ４０２などと、第２接触子８０２ｂ、及び、蛇腹弾性体８０２ｃを有するＭＥＭＳ型プランジャ８０２について説明したが、これには限定されず、いずれの接点部も含まず、蛇腹形状の蛇腹弾性体のみを有するＭＥＭＳ型スプリングを、電気鋳造法などのＭＥＭＳ要素技術により形成してもよく、この場合にも、本発明の効果を得ることができる。
　また、本発明のＭＥＭＳ型プローブは、半導体検査用装置（例えば後工程のＩＣソケットやバーンインソケット、前工程のプローブカード）、液晶検査用装置（例えばパネルの点灯検査、モジュールの電気検査など）、プリント基板検査用装置（例えばベアボード検査やインサーキット検査など）、電子部品検査用装置（例えばコンデンサや抵抗器など）などの電気検査用装置として使用可能である。
　以上説明したように、本発明によれば、ＭＥＭＳ要素技術により形成された構成要素でプローブの一部または全てを構成することにより、変形及び破損に強く、抵抗値を低くでき導電性能を高くすることができるばかりでなく、製造原価及び製造工数を低廉に抑制できる。
１０　検査基板
１００　検査対象物
２００　半導体検査用ソケット
４００、５００、６００、７００、８００、１３００、１４００　ＭＥＭＳ型プローブ
４０１、４０１Ａ、４０１Ｂ、４０１Ｃ、５０１、６０１、７０１、８０１、９００、９１０、９２０、１３０１、１４０１　ＭＥＭＳ型バレル
４０１ａ、４０１Ａａ、５０１ａ、６０１ａ、７０１ａ、８０１ａ、１３０１ａ、１４０１ａ　係止凸部
４０１Ｂａ　スポット溶接構造
４０１Ｃａ　レーザ溶接構造
４０１ｂ、５０１ｂ、６０１ｂ、７０１ｂ、８０１ｂ、１３０１ｂ、１４０１ｂ　端部
４０２、４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、５０２、６０２Ａ、６０２Ｂ、７０２Ａ、７０２Ｂ、８０２、１３０２、１４０２　ＭＥＭＳ型プランジャ
４０２ａ、４０２Ｄａ、４０２Ｅａ、４０２Ｆａ、４０２Ｇａ、４０２Ｈａ、５０２ａ、６０２Ａａ、６０２Ｂａ、７０２Ａａ、７０２Ｂａ、８０３ａ、１３０２ａ、１４０２ａ　第１接触子
４０２ｂ、５０２ｂ、６０２Ａｂ、６０２Ｂｂ、７０２Ａｂ、７０２Ｂｂ、８０２ｂ、１３０２ｂ、１４０２ｂ　第２接触子
４０２ｃ、５０２ｃ、６０２Ａｃ、６０２Ｂｃ、７０２Ａｃ、７０２Ｂｃ、８０２ｃ、１３０２ｃ、１４０２ｃ　蛇腹弾性体
４０２ｄ、４０２Ａｄ、５０２ｄ、６０２Ａｄ、６０２Ｂｄ、７０２Ａｄ、７０２Ｂｄ、８０２ｄ、１３０２ｄ１、１４０２ｄ　かしめ固定部
４０２ｄ１、４０２Ａｄ１、５０２ｄ１　第２切欠部
４０２ｄ２、５０２ｄ２　第１切欠部
４０２ｅ、５０２ｅ、６０２Ａｅ、６０２Ｂｅ、７０２Ａｅ、７０２Ｂｅ、１３０２ｅ、１４０２ｅ　フランジ
８０３  プランジャ
８０３ｂ　かしめ凹部
 

 

Claims (11)

  1. 　検査対象物に接触する第１接点部を有する第１接触子と、
    検査基板に接触する第２接点部を有する第２接触子と、
    前記第１接触子と前記第２接触子との間に配置され、前記第１接触子と前記第２接触子とを互いに離反する方向にバネ付勢する蛇腹弾性体とを含み、
    それらの少なくとも１つがＭＥＭＳ要素技術によって形成されるＭＥＭＳ型プランジャと、
    前記ＭＥＭＳ型プランジャが伸縮可能に収納され、同じくＭＥＭＳ要素技術によって形成されるＭＥＭＳ型バレルと、を備えることを特徴とするＭＥＭＳ型プローブ。
  2. 前記ＭＥＭＳ型プランジャは平板状に形成され、前記ＭＥＭＳ型バレルは、その内径が所定のアスペクト比で形成される長軸開口と短軸開口とを含む筒形状であり、前記長軸開口に沿って前記ＭＥＭＳ型プランジャの板幅方向が配向されていることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳ型プローブ。
  3. 　前記ＭＥＭＳ型プランジャには、前記ＭＥＭＳ型バレルに対する抜け止め用のかしめ固定部がさらに含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載のＭＥＭＳ型プローブ。
  4. 　前記かしめ固定部は、前記第１接触子と前記蛇腹弾性体との相互間、または、前記第２接触子と前記蛇腹弾性体との相互間、のいずれかに形成されていることを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳ型プローブ。
  5. 　前記蛇腹弾性体は、前記第１接触子側に連結される第１弾性領域部と、前記第２接触子側に連結される第２弾性領域部とを有し、前記かしめ固定部は、前記第１弾性領域部と前記第２弾性領域部との間に一体形成されており、前記第１接触子および前記第２接触子の両方が、上記前記ＭＥＭＳ型バレルに対して摺動可動であることを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳ型プローブ。
  6. 　前記かしめ固定部は、板幅方向の側面に形成された第１切欠部および／または板厚方向の側面に形成された第２切欠部を有し、前記ＭＥＭＳ型バレルの前記第１切欠部に対向する外周には、第１切欠部に向けて膨出する第１係止凸部の打痕が形成され、前記ＭＥＭＳ型バレルの前記第２切欠部に対向する外周には、第２切欠部に向けて膨出する第２係止凸部の打痕が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳ型プローブ。
  7. 　前記ＭＥＭＳ型プランジャの前記蛇腹弾性体の板厚をＴｂ、板幅をＷｂ、前記ＭＥＭＳ型バレルの長軸開口径をＤｌ、短軸開口径をＤｓとしたとき、以下の式１－式３の全てを満足することを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳ型プローブ。
    板厚Ｔｂ＜短軸開口径Ｄｓ        ・・・式１
    板幅Ｗｂ＜長軸開口径Ｄｌ        ・・・式２
    板幅Ｗｂ＞短軸開口径Ｄｓ        ・・・式３
  8. 　前記第１接触子または前記第２接触子のいずれか一方が、前記ＭＥＭＳ型バレルの開口端側に溶接されていることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳ型プローブ。
  9. 　前記ＭＥＭＳ型プランジャは、少なくとも２つのＭＥＭＳ型プランジャメンバを板厚方向に積層した積層体からなることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳ型プローブ。
  10. 　隣接する前記ＭＥＭＳ型プランジャメンバは、上記蛇腹弾性体が同位相または逆位相となるように積層されていることを特徴とする請求項９に記載のＭＥＭＳ型プローブ。
  11. 　前記請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載されたＭＥＭＳ型プローブを用いてなる電気検査用装置。

     
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