JP2004138576A

JP2004138576A - 電気的接続装置

Info

Publication number: JP2004138576A
Application number: JP2002305628A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Aso; 麻生　裕之; Atsushi Tanabe; 田辺　敦; Koji Noro; 野呂　浩治; Hiroshi Funamizu; 船水　浩
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】各プローブの一端又は他端に作用する押圧力が他方に影響を及ぼすことを防止すると共に、針先の高さ位置を容易に一定にすることができるようにすることにある。
【解決手段】電気的接続装置は、プローブ支持体と、該プローブ支持体に配置された複数のプローブとを含む。プローブ支持体は、上方に開放する第１の凹所を有する下板と、下方に開放する第２の凹所を有する上板であって下板の上方に間隔をおいて配置された上板と、第１及び第２の凹所を閉鎖するように下板及び上板の間に配置された中板とを含む。各プローブは、中板より上方の部位及び下方の部位のそれぞれにおいて独立して弾性変形可能に、下板、上板及び中板に挿し込まれている。
【選択図】　　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路のような半導体デバイス等、被検査体の通電試験に用いられるプローブカードのような電気的接続装置に関する。
【０００２】
本発明においては、各プローブの伸張方向、すなわちプローブが取り付けられている板部材の厚さ方向を上下方向という。
【０００３】
【従来の技術】
半導体デバイス等の被検査体は、その内部回路が仕様書通りに動作するか否かの通電試験（検査）をされる。そのような通電試験は、針先を被検査体の電極に押圧されるプローブのような複数の接触子を絶縁基板の下面に配置したプローブカードのような電気的接続装置を用いて行われる。
【０００４】
この種の電気的接続装置の１つとして、金属細線から製作された複数のプローブを基板に垂直に組み付け、針先（下端）を被検査体の電極に押圧する縦型の装置がある（例えば、特開平６−３０８１６３号公報）。
【０００５】
縦型の装置は、Ｌ字状の屈曲されたプローブを片持ち梁状に基板に組み付けた従来の一般的な装置に比べ、プローブの組み付け作業が容易であるから、廉価であり、また針先の配置密度を高めることができるから、電極数の多い高密度の被検査体の通電試験に好適である。
【０００６】
しかし、この種の縦型の装置では、針先を被検査体の電極に押圧したとき、各プローブが中央領域において湾曲するが、湾曲する方向が同じ方向にならない。このため、上記従来の電気的接続装置では、隣り合うプローブが接触して電気的に短絡することがある。
【０００７】
そのような問題を解決するために、下板と上板とを上下方向に間隔をおいて配置し、上下の板の間に中板を配置してプローブ支持体とし、上板、中板及び上板を貫通した状態にプローブをプローブ支持体に組み付け、中板を上下の板に対し水平方向に変位させてプローブを予め同じ方向に湾曲させた装置がある（例えば、特開平１１−２４８７４５号公報、特開平２００２−２０２３３７号公報）。
【０００８】
この従来の装置は、プローブが中板を貫通していると共に予め同じ方向に湾曲されているから、針先を被検査体の電極に押圧したとき、プローブが同じ方向に湾曲し、したがって隣り合うプローブの接触が回避される。
【０００９】
【解決しようとする課題】
しかし、上記従来の装置では、各プローブが、下板、中板及び上板をこれらに対し変位可能に貫通しているから、各プローブの一端及び他端のいずれか一方に作用する押圧力が他方に伝達されてしまうし、針先の高さ位置を揃えることが難しい。その結果、従来の装置では、被検査体の電極と針先との間に作用する接触圧が一定にならない。
【００１０】
本発明の目的は、各プローブの一端又は他端に作用する押圧力が他方に影響を及ぼすことを防止すると共に、針先の高さ位置を容易に一定にすることができるようにすることにある。
【００１１】
【解決手段、作用、効果】
本発明に係る電気的接続装置は、プローブ支持体と、該プローブ支持体に配置された複数のプローブとを含む。前記プローブ支持体は、上方に開放する第１の凹所を有する下板と、下方に開放する第２の凹所を有する上板であって前記下板の上方に間隔をおいて配置された上板と、前記第１及び第２の凹所を閉鎖するように前記下板及び前記上板の間に配置された中板とを含む。各プローブは、前記中板より上方の部位及び下方の部位のそれぞれにおいて独立して弾性変形可能に、前記下板、前記上板及び前記中板に挿し込まれている。
【００１２】
下板、中板、上板及びプローブは、上記のように構成された状態において、各プローブの下端（針先）が被検査体の電極に押圧されるプローブ組立体として用いることができる。各プローブは、その上端が下方へ押されると、中板より上方の領域において弾性変形し、下端が上方へ押されると、中板より下方の領域において弾性変形する。
【００１３】
このため、各プローブの一端又は他端に作用する押圧力が他方に影響を及ぼさない。また、プローブをプローブ支持体に組み付けた後に、プローブの上端及び下端の高さ位置を揃える加工を行うことができるから、針先の高さ位置を容易に揃えることができる。それらの結果、針先の高さ位置が一定に維持され、被検査体の電極と針先との間の接触圧がとなり合うプローブ同士で同じになる。
【００１４】
各プローブは、これが弾性変形されるとき上下方向へ変位しない状態に前記中板を貫通していると共に、上下方向へ変位可能に前記下板を貫通しており、さらに上下方向へ変位可能に前記上板に挿入されていてもよい。そのようにすれば、各プローブは、中板より上方の領域及び下方の領域のそれぞれにおいて確実に独立して弾性変形する。
【００１５】
前記下板、前記上板及び前記中板は複数のねじ部材により分離可能に結合されていてもよい。そのようにすれば、プローブ支持体へのプローブの組み付け及びプローブ支持体の組み立てが容易になる。
【００１６】
前記下板は、下板部材と、該下板部材の上に配置されて該下板部材と共に前記第１の凹所を形成する枠部材とを備えることができる。
【００１７】
電気的接続装置は、さらに、前記上板の上に配置された接続板と、該接続板を上方から下方に挿入されて前記プローブの上端面に個々に電気的に接続された複数の配線とを含むことができる。そのようにすれば、配線の端部を接続板に組み付けた状態で、接続板及び上板を結合させることにより、配線とプローブとは、配線の端面とプローブの上端面とが相互に押圧されて、電気的に接続される。
【００１８】
電気的接続装置は、さらに、複数のテスターランドを上面に有すると共に開口を中央に有する基板であって前記接続板が下面に組み付けられた基板を含み、各配線は前記開口を通って前記接続ランドに電気的に接続されていてもよい。そのようにすれば、電気的接続装置をプローブカードとして用いることができる。
【００１９】
各配線は、一端部が前記接続板に挿入されて前記プローブに接触されかつ他端部が前記テスターランドに電気的に接続された芯線と、該芯線の周りに配置された電気絶縁層とを含むことができる。
【００２０】
各配線は、さらに、前記電気絶縁層の周りに配置された電気的シールド層を含むことができる。
【００２１】
本発明の電気的接続装置は、例えば、プローブのための貫通穴をそれぞれ有する、下板、中板及び上板を用い、下板、中板及び上板をそれらの貫通穴の軸線が一致する状態に維持し、その状態でプローブを下板、中板及び上板に挿し込み、次いで中板及び上板を下板に対して所定の方向に所定量移動させ、その状態に下板、中板及び上板を堅固に結合させることにより組み立てることにより、プローブ組立体に容易に組み立てることができる。
【００２２】
接続板を用いる場合は、例えば、上記のようにプローブ組立体を組み立てた後、接続板と上板とを堅固に結合させればよい。また、接続板及び基板を用いる場合は、接続板とプローブ組立体とを結合させた後、接続板を基板に組み付けてもよいし、接続板を基板に組み付けた後に、接続板とプローブ組立体とを結合させてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１〜図４を参照するに、電気的接続装置１０は、図４に示すように、半導体ウエーハ１２上の複数（図１に示す例では、８つ）の集積回路を被検査体１４とし、それらの被検査体１４を同時に検査するプローブカードとして用いられる。各被検査体１４は、矩形の形状を有しており、また矩形の辺の方向に間隔をおいた複数の電極１６を各辺に有している。
【００２４】
電気的接続装置１０は、円板状の配線基板２０と、配線基板２０の下面に組み付けられた接続板２２と、接続板２２から配線基板２０に伸びる複数の配線２４と、接続板２２の下側に組み付けられたプローブ組立体２６とを含む。
【００２５】
配線基板２０は、ガラス入りエポキシやセラミック等の電気絶縁材料を用いて製作されている。配線基板２０は、これの中央領域を厚さ方向に貫通する開口２８を中央に有しており、テスターに電気的に接続される複数のテスターランド３０を周縁部に多重に有しており、複数の接続ランド３２を開口２８の対向する２つの辺の外側に有している。
【００２６】
開口２８は、同時に検査する集積回路の配置領域よりやや大きい矩形の形状を有している。テスターランド３０と接続ランド３２とは、図示しない接続線により、一対一の関係に電気的に接続されている。そのような接続線は、印刷配線技術のような適宜の手法により、配線基板２０内に形成された配線とすることができる。
【００２７】
接続板２２は、電気絶縁材料により、配線基板２０の開口２８より大きい矩形の形状に製作されている。接続板２２は、開口２８とほぼ同じ大きさを有する矩形の浅い上向きの凹所３４を有しており、また接続板２２を厚さ方向に貫通して凹所３４に達する複数の貫通穴３６を有している。
【００２８】
各配線２４は、図４に示すように、導電性の芯線３８をその周りを覆う電気絶縁層４０により保護している。各配線２４の一端部は、電気絶縁層４０が剥離されて露出された芯線３８が貫通穴３６に挿入されており、また芯線３８の露出した端部において接着剤４２により接続板２２に結合されている。
【００２９】
各芯線３８の一端面は、ほぼ接続板２２の下面の高さ位置に維持されている。各配線２４の他端部は、電気絶縁層４０が剥離されて、芯線３８の露出した端部において半田のような導電性の接着剤により接続ランド３２に結合されている。
【００３０】
プローブ組立体２６は、接続板２２とほぼ同じ大きさの矩形の平面形状を有する直方体に形成されている。プローブ組立体２６は、矩形の下板４４に矩形の中板４６を載置し、中板４６に矩形の上板４８を載置している。
【００３１】
下板４４は、矩形の下板部材５０に矩形の枠部材５２を載置している。中板４６は、枠部材５２に載置されている。上板４８も、上板部材と枠部材とで形成してもよい。
【００３２】
下板部材５０、枠部材５２、中板４６及び上板４８は、上記のように重ねられた状態で、複数のねじ部材５４により相互に結合されて、複数のプローブ５６を支持するプローブ支持体５８を構成している。下板部材５０と枠部材５２とは、下板４４を形成している。ねじ部材５４は、上板４８、中板４６及び枠部材５２を貫通して、下板部材５０に螺合されている。
【００３３】
下板部材５０は上方に開放する凹所６０を枠部材５２と共同して形成しており、上板４８は下方に開放する凹所６２を有している。中板４６は、凹所６０，６２を閉鎖するように、枠部材５２と上板４８との間に配置されている。凹所６０，６２及び枠部材５２の内側空間は、平面的に見て、配線基板２０の開口２８とほぼ同じ大きさと形状とを有している。
【００３４】
図４に示すように、下板部材５０はこれを厚さ方向に貫通して凹所６０に開口する複数の貫通穴６４を有しており、中板４６はこれを厚さ方向に貫通する複数の貫通穴６６を有しており、上板４８はこれを厚さ方向に貫通して凹所６２に開口する複数の貫通穴６８を有している。貫通穴６４，６６，６８は、相互に及び接続板２２の貫通穴３６に対応されている。
【００３５】
各プローブ５６は、タングステンのような導電性の金属細線により弾性変形可能の針の形に形成されており、また貫通穴６８，６６，６４に通されている。各プローブ５６は、直径寸法、特に貫通穴６６の箇所における直径寸法が貫通穴６６のそれとほぼ同じ円形の断面形状を有している。
【００３６】
各プローブ５６の上端面は、プローブ５６の上端部が貫通穴６８に上下方向へ移動可能に差し込まれて、ほぼ上板４８の上面の高さ位置とされている。各プローブ５６の下端部は、貫通穴６４を上下方向へ移動可能に貫通して下板部材５０から下方に突出されている。
【００３７】
平面的に見て、貫通穴６８は貫通穴３６と一致しているが、貫通穴６４及び６６は、相互に、並びに、貫通穴３６及び６８に対し、水平方向へ変位されている。このため、プローブ５６は、貫通穴６４，６８の間の領域において中板４６により同じ方向に湾曲されている。
【００３８】
貫通穴６４，６６の変位量は、貫通穴６４，６６の配置ピッチとほぼ同じ程度とすることができる。貫通穴６４，６８の変位量は、わずかとすることができる。貫通穴６６，６８の変位量は、貫通穴６４，６６の変位量より大きくすることができる。
【００３９】
各プローブ５６は、貫通穴６４，６８の間の領域において中板４６により同じ方向に湾曲されていることと、直径寸法が貫通穴６６のそれとほぼ同じであることとが相まって、中板４６より上方の部位及び下方の部位のそれぞれにおいて独立して弾性変形可能に中板４６に保持されている。
【００４０】
これにより、各プローブ５６は、下端が上方へ押されると、中板４６より下方の領域において弾性変形し、上端が下方へ押されると、中板４６より上方の領域において弾性変形する。
【００４１】
プローブ組立体２６及び電気的接続装置１０は、例えば、以下のように組み立てることができる。
【００４２】
先ず、図６（Ａ）及び図７（Ａ）に示すように、各プローブ５６のための貫通穴６４，６６，６８が上下方向に整列する状態（貫通穴６４，６６，６８の軸線が一致する状態）に、下板４４、中板４６及び上板４８が維持される。
【００４３】
次いで、その状態で各プローブ５６が、その上端部を上板４８からわずかに突出させた状態に、貫通穴６４，６６，６８に通される。
【００４４】
次いで、図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）に示すように、中板４６及び上板４８が下板４４に対してそれぞれ水平方向に所定量移動され、その状態に下板４４、中板４６及び上板４８がねじ部材５４により堅固に結合される。
【００４５】
上記のように組み立てられたプローブ組立体２６は、上板４８を接続板２２に図示しない複数のねじ部材により堅固に結合される。配線基板２０と接続板２２とは、接続板２２とプローブ組立体２６とを結合させた後に、組み付けてもよいし、接続板２２を配線基板２０に組み付けた後に、接続板２２とプローブ組立体２６とを結合させてもよい。
【００４６】
接続板２２とプローブ組立体２６とを結合されるとき、各プローブ５６は、その上端面を対応する配線２４の芯線３８により下方に押される。これにより、各プローブ５６は、上端を下方に押されて、中板４６より上方のプローブ領域で弾性変形する。このときの弾性変形は、中板４６より下方のプローブ領域に影響を及ぼさない。
【００４７】
下板４４，中板４６及び上板４８の水平面内での位置関係、並びに、プローブ組立体２６、接続板２２及び配線基板２０の水平面内での位置関係は、プローブ組立体２６の下板部材５０、枠部材５２、中板４６、上板４８及び枠部材２２を相互に位置決め多情対で、それらをねじ部材５４により結合することにより、及び、配線基板２０を貫通してプローブ組立体２６に挿入された複数の位置決めピン７０（図１参照）により、一定の関係に維持される。
【００４８】
被検査体１４の通電試験時、電気的接続装置１０は、図５に示すように、各プローブ５６の下端（針先）を被検査体１４の電極１６に押圧される。このとき、各プローブ５６は、中板４６より下方のプローブ領域において弾性変形することにより、下端が電極１６に対しわずかに水平方向へ移動して、電極１６にこすり作用を与える。このときの弾性変形は、中板４６より上方のプローブ領域に影響を及ぼさない。
【００４９】
電気的接続装置１０においては、各プローブ５６の下端及び上端のいずれか一方に作用する押圧力が他方に影響を及ぼさないように、各プローブ５６が中板４６より上方のプローブ領域及び下方のプローブ領域のそれぞれにおいて確実に独立して弾性変形する。
【００５０】
これにより、プローブ５６をプローブ支持体５８に組み付けた後に、プローブ５６の上端及び下端の高さ位置を揃える加工を行うことができ、針先の高さ位置を容易に揃えることができる。その結果、針先の高さ位置が一定に揃えられ、被検査体１４の電極１６と針先との間の接触圧が一定になる。
【００５１】
上記実施例では、プローブ５６が中板４６を貫通して中央において中板４６により湾曲させることにより、プローブ５６の一方の端部に作用する押圧力が他方に影響しないようにしているが、プローブ５６を電気絶縁性の接着剤のような適宜な接着剤により中板４６に固定することにより、プローブ５６の一方の端部に作用する押圧力が他方に影響しないようにしてもよい。
【００５２】
また、上記の実施例では、プローブ組立体２６に組み立てられた状態において、平面的に見て、貫通穴６４，６８の軸線をわずかに変位させてプローブ５６の上端部と下端部とをわずかにずらせているが、図８に示すように、貫通穴６４と６８とを貫通穴６６に対して反対側に位置させてプローブ５６をステップ状に変形させることにより、プローブ５６の上端部と下端部とをずらせてもよいし、プローブ５６の上端部と下端部とをずらすことなく、一致させてもよい。
【００５３】
本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気的接続装置の一実施例を示す平面図であって、配線の大部分を除去して示す図である。
【図２】図１に示す電気的接続装置の正面図である。
【図３】図１における３−３線に沿って得た断面図である。
【図４】図１に示す電気的接続装置のプローブ組立体の一部の拡大断面図である。
【図５】図１に示す電気的接続装置のプローブを被検査体の電極に押圧した状態を示す断面図である。
【図６】図１に示す電気的接続装置のプローブ組立体の組み立て方法を説明するための断面図である。
【図７】図１に示す電気的接続装置のプローブ組立体の組み立て方法を説明するための断面図である。
【図８】プローブ組立体の他の実施例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１０　電気的接続装置
１２　半導体ウエーハ
１４　被検査体
１６　電極
２０　配線基板
２２　接続板
２４　配線
２６　プローブ組立体
２８　開口
３０　テスターランド
３２　接続ランド
３４，６０，６２　凹所
３６，６４，６６，６８　貫通穴
３８　芯線
４０　電気絶縁層
４２　接着剤
４４　下板、
４６　中板
４８　上板
５０下板部材
５２　枠部材
５６　プローブ
５８　プローブ支持体

Claims

プローブ支持体と、該プローブ支持体に配置された複数のプローブとを含み、
前記プローブ支持体は、上方に開放する第１の凹所を有する下板と、下方に開放する第２の凹所を有する上板であって前記下板の上方に間隔をおいて配置された上板と、前記第１及び第２の凹所を閉鎖するように前記下板及び前記上板の間に配置された中板とを含み、
各プローブは、前記中板より上方の部位及び下方の部位のそれぞれにおいて独立して弾性変形可能に、前記下板、前記上板及び前記中板に挿し込まれている、電気的接続装置。
各プローブは、これが弾性変形されるとき上下方向へ変位しない状態に前記中板を貫通していると共に、上下方向へ変位可能に前記下板を貫通しており、さらに上下方向へ変位可能に前記上板に挿入されている、請求項１に記載の電気的接続装置。
前記下板、前記上板及び前記中板は複数のねじ部材により分離可能に結合されている、請求項１又は２に記載の電気的接続装置。
前記下板は、下板部材と、該下板部材の上に配置されて該下板部材と共に前記第１の凹所を形成する枠部材とを備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の電気的接続装置。
さらに、前記上板の上に配置された接続板と、該接続板を上方から下方に挿入されて前記プローブの上端面に個々に電気的に接続された複数の配線とを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気的接続装置。
さらに、複数のテスターランドを上面に有すると共に開口を中央に有する基板であって前記接続板が下面に組み付けられた基板を含み、各配線は前記開口を通って前記接続ランドに電気的に接続されている、請求項５に記載の電気的接続装置。
各配線は、一端部が前記接続板に挿入されて前記プローブに接触されかつ他端部が前記テスターランドに電気的に接続された芯線と、該芯線の周りに配置された電気絶縁層とを含む、請求項６に記載の電気的接続装置。
各配線は、さらに、前記電気絶縁層の周りに配置された電気的シールド層を含む、請求項７に記載の電気的接続装置。