JP2010210340A - 接触子およびこの接触子を備える垂直型プローブカード - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストで、熱膨張、熱収縮によるずれを確実に吸収する。
【解決手段】相手部材の端子に電気的に接触される接触子と、一側面に前記接触子の基端部と電気的に接触するランド部を有するメイン基板と、複数の前記接触子の基端部を前記メイン基板のランド部に接触させその先端部を前記相手部材の端子に向けて延出させた状態で支持する支持体とを備えた垂直型プローブカードである。前記メイン基板のランド部が、大きく形成されると共に隣同士で互いにずらして配設されている。前記接触子は、前記メイン基板のランド部に接触する基端ピン部と、前記相手部材の端子に接触される先端ピン部と、これら基端ピン部及び先端ピン部を支持して互いに接合させる接合部とを有する。前記接合部はS字状に形成されて、前記基端ピン部と先端ピン部とを偏芯させて支持する。
【選択図】 図1
【解決手段】相手部材の端子に電気的に接触される接触子と、一側面に前記接触子の基端部と電気的に接触するランド部を有するメイン基板と、複数の前記接触子の基端部を前記メイン基板のランド部に接触させその先端部を前記相手部材の端子に向けて延出させた状態で支持する支持体とを備えた垂直型プローブカードである。前記メイン基板のランド部が、大きく形成されると共に隣同士で互いにずらして配設されている。前記接触子は、前記メイン基板のランド部に接触する基端ピン部と、前記相手部材の端子に接触される先端ピン部と、これら基端ピン部及び先端ピン部を支持して互いに接合させる接合部とを有する。前記接合部はS字状に形成されて、前記基端ピン部と先端ピン部とを偏芯させて支持する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、ICチップ等の端子に電気的に接触して検査等を行う垂直型プローブカードおよび、このプローブカードに用いる接触子に関するものである。
このようなプローブカードとして、いわゆる垂直型プローブカードと呼ばれるものがあり、中でも、相手部材(ICチップ等)の端子に電気的に接触される接触子と、一方の側面に前記接触子の基端と電気的に接触するランド部を有するメイン基板と、複数の前記接触子の基端を前記メイン基板のランド部に接触させ、その先端を前記相手部材の端子に向けて延出させた状態で支持する支持体とを備えているものがある。そして、この支持体は、接触子の基端を支持する基端支持板部と、接触子の先端を支持する先端支持板部とを備えている。接触子は複数並列に配設された状態で支持体に支持されている。また、接触子は直線の棒状に形成され、メイン基板のランド部は、直線状に一列に配設されている。
このような従来の垂直型プローブカードでは、一列に配設されるランド部に対して、複数並列に配設された接触子が、各ランド部に正確に位置決めして配設される。例えば、図2に示すICチップ等のデバイス1のパッド2の直線的な配列に対して、図3に示す基板4のランド部5の配列も一列になっている。パッド2とランド部5とは互いに整合する位置に配設されるため、基端側及び先端側のガイド板6,7に支持される接触子(ポゴピン)8も図4に示すように直線状に形成されている。
しかし、このような従来の垂直型プローブカードの場合、高温、あるいは低温での測定において発生する熱膨張や熱収縮による位置ずれを防止するため、接触子の先端側のガイド板7だけでなく、接触子の基端側のガイド板6も、高い寸法精度のセラミックス等のガイド板を使用していた。このため、大幅なコストアップになっていた。
また、正確な位置決めのための対策を施したものとして次のようなものがある。
例えば特許文献1では、接触子である線状の複数のプローブ針を、基板と、複数のガイドマスクで支持して、各プローブの曲線的な位置決めを行う。
特許文献2では、線状の複数のプローブ針を、2枚のガイド板の貫通孔に挿入し、各ガイド板をずらして各プローブ針の位置決めを行う。
特許文献3では、プローブ針を、形状記憶素子を収納した収納管で支持して、この収納管を変形させることでプローブ針の位置決めを行う。
特許文献4では、プローブ針の周囲に絶縁性ゴムを設け、この絶縁性ゴムの周囲に金属製リボンを設けて、この金属製リボンを変形させることでプローブ針の位置決めを行う。
しかしながら、前記特許文献1の装置では、ワイヤ状のプローブを用いており、ポゴピン形の接触子に用いることは難しい。即ち、弾性的に伸縮するポゴピンの基端がランド部に弾性的に接触して確実に電気的接続を保っている。多数のポゴピンをランド部に確実に接続させるためにはこの構造が望ましい。特許文献1の線状のプローブの場合、その全てを端子に確実に接続するのは難しい。また、熱膨張に対する対策としても充分でない。
前記特許文献2の装置の場合も前記特許文献1の装置と同様に、線状のプローブ針の場合、その全てを端子に確実に接続するのは難しい。また、熱膨張に対する対策としても充分でない。
前記特許文献3の装置の場合、形状記憶素子を収納した収納管を多数配設するのは容易でなく、コストが嵩む。また、熱膨張に対する対策としても充分でない。
前記特許文献4の装置の場合、前記特許文献3の装置と同様に、絶縁性ゴムの周囲に設けた金属製リボンを多数配設するのは容易でなく、コストが嵩む。また、熱膨張に対する対策としても充分でない。
本発明は、これら従来技術の問題点を解決するものであり、低コストで、熱膨張、熱収縮によるずれを確実に吸収できる垂直型プローブカードを提供することを目的とする。
本発明は上述した課題に鑑みてなされたもので、本発明に係る垂直型プローブカードは、相手部材の端子に電気的に接触される接触子(ポゴピン)と、一側面に前記接触子の基端部と電気的に接触するランド部を有するメイン基板と、複数の前記接触子の基端部を前記メイン基板のランド部に接触させその先端部を前記相手部材の端子に向けて延出させた状態で支持する支持体とを備え、前記メイン基板のランド部が、大きく形成されると共に隣同士で互いにずらして配設され、前記接触子が、前記メイン基板のランド部に接触する基端ピン部と、前記相手部材の端子に接触される先端ピン部と、これら基端ピン部及び先端ピン部を支持して互いに接合させる接合部とを有し、前記接合部が略S字状に形成されて、前記基端ピン部と先端ピン部とを偏芯させて支持することを特徴とする。
前記構成により、前記メイン基板のランド部を大きく形成されると共に隣同士で互いにずらして配設すると共に、前記接触子をS字状に形成して前記基端ピン部と先端ピン部とを偏芯させて支持するため、熱膨張、熱収縮しても基端ピン部をランド部に接触させることができ、低コストで、熱膨張、熱収縮によるずれを確実に吸収することができる。
以下、図面を参照して本願発明の実施形態について説明する。図1は本発明の第1実施形態に係る垂直型プローブカードの支持体を示す要部拡大断面図、図5は本発明の第1実施形態に係る垂直型プローブカードを示す断面図、図6は本実施形態に係る垂直型プローブカードのランド部を示す要部拡大図、図7は本発明の第2実施形態に係る垂直型プローブカードの支持体を示す要部拡大断面図である。
[第1実施形態]
本実施形態に係る垂直型プローブカード10は、図5に示すように、メイン基板11と、支持体12とを備えて構成されている。
本実施形態に係る垂直型プローブカード10は、図5に示すように、メイン基板11と、支持体12とを備えて構成されている。
メイン基板11は、検査装置本体(図示せず)側に取り付けられて、支持体12を支持するための部材である。メイン基板11の下側面には、図6に示すように、相手部材(ICチップ等)側の端子に電気信号を送信するための端子であるランド部13を備えている。このランド部13に、後述する接合ピン14(ポゴピン形の接触子)の基端部が電気的に接触される。ランド部13は、大きく形成されると共に隣同士で互いにずれて配設されている。具体的には、ランド部13は、千鳥状に配設されて、隣同士の間隔が縮められている。各ランド部13は、相手部材の端子配列のうち余裕のある方向(図2では図中のX方向)にずらされる。
支持体12は、図5に示すように、複数の接合ピン14の基端部をメイン基板11のランド部13に接触させ、その先端部を前記相手部材の端子に向けて延出させた状態で支持するための部材である。支持体12は、メイン基板11の下側面に沿って配設されている。また、支持体12は板状に形成されている。さらに、支持体12は、相手部材側の表面に設けられたすべての端子に接合ピン14を接触させることができる大きさ及び形状に形成されている。支持体12は、具体的には、2枚重ね構造になっている。即ち、支持体12は、上側板部16と、下側板部17とから構成されている。
上側板部16には、図1に示すように、複数の上側貫通穴18が設けられている。上側貫通穴18は、メイン基板11の各ランド部13に対応した位置にそれぞれ設けられている。上側貫通穴18は、接合ピン14の基端部(上端部)を支持するための穴である。上側貫通穴18は、接合ピン14の基端部よりも大きく形成されて隙間が設けられ、接合ピン14の基端側を緩く支持している。即ち、上側板部16は、セラミックス板で形成されているが、ランド部13の拡大に伴ってあまり高い精度では形成されず、位置精度規格を緩めて形成されている。各上側貫通穴18は、隣同士で互いにずれて配設されたメイン基板11の各ランド部13に対応して、隣同士で互いにずれて配設されている。これにより、各上側貫通穴18は、各ランド部13との関係で、互いにずれた位置に配設されることになる。これに対応して接合ピン14も、偏芯の程度の異なる複数種類が用いられる。
下側板部17には複数の下側貫通穴19が設けられている。下側貫通穴19は、接合ピン14の先端部(下端部)を支持するための穴である。下側貫通穴19は、相手部材側の各端子に対応した位置にそれぞれ設けられている。相手部材側の各端子は通常一列に配設されているため、下側貫通穴19も一列に配設される。下側貫通穴19は、接合ピン14の先端部とほぼ同じ大きさに形成されて、接合ピン14の先端側ががたつかないように密に支持している。下側貫通穴19の配設位置も正確に位置決めして設けられ、接合ピン14の先端部を相手部材側の各端子に正確に位置決めして支持している。即ち、下側板部17は、位置精度規格に沿って高い精度で形成されたセラミックス板で構成されている。
接合ピン14はポゴピン形の接触子として構成されている。この接合ピン14は、前記各ランド部13に対応して隣同士で互いにずれて配設された各上側貫通穴18と、相手部材の端子に対応して一列に配設された下側貫通穴19とにそれぞれ貫通するため、偏芯させて形成されている。その偏芯の程度は、端子の密度等の諸条件に応じて設定される。その一例を図1に示す。
接合ピン14は、図1に示すように、メイン基板11のランド部13に接触する基端ピン部21と、前記相手部材の端子に電気的に接触される先端ピン部22と、これら基端ピン部21及び先端ピン部22を支持して互いに電気的に接合させる接合部23とから構成されている。
基端ピン部21は、ランド部13に電気的に確実に接触できるように、導電性と強度を兼ね備えた材料で構成されている。具体的には、基端ピン部21は、ベリリウム銅に金めっきを施した銅合金や、リン青銅に金めっきを施した銅合金で構成されている。基端ピン部21は、スライド支持部24と、接触端部25とから構成されている。スライド支持部24は、接合部23の後述する筒部29の内径とほぼ同じ径の円筒状に形成され、接合部23の筒部29内にスライド可能に挿入されている。接合部23の筒部29の端部は僅かに絞られてスライド支持部24が接合部23から抜け落ちないように支持されている。接触端部25は、スライド支持部24よりも小径の棒状に形成されその先端部を尖らせて形成されている。接触端部25は、スライド支持部24に一体的に形成され、接合部23から延出して設けられている。
先端ピン部22も基端ピン部21と同様に、ランド部13及び相手部材の端子に電気的に確実に接触できるように、導電性と強度を兼ね備えた材料で構成されている。具体的には、基端ピン部21及び先端ピン部22は、ベリリウム銅に金めっきを施した銅合金や、リン青銅に金めっきを施した銅合金で構成されている。先端ピン部22も基端ピン部21と同様に、スライド支持部26と、接触端部27とから構成されている。スライド支持部26は、接合部23の筒部29の内径とほぼ同じ径の円筒状に形成され、接合部23の筒部29内にスライド可能に挿入されている。接合部23の筒部29の端部は僅かに絞られてスライド支持部26が接合部23から抜け落ちないように支持されている。接触端部27は、スライド支持部26よりも小径の棒状に形成されその先端部を尖らせて形成されている。接触端部27は、スライド支持部26に一体的に形成され、接合部23から延出して設けられている。
接合部23は、緩く湾曲した略S字状に形成されている。これにより、接合部23は基端ピン部21と先端ピン部22とを僅かに偏芯させて支持している。この接合ピン14は、少しずらしたランド部13に対応して取り付けられる。接合部23は、筒部29と、スプリング30と、連結棒部31から構成されている。これらは全て導電性を有し、基端ピン部21と先端ピン部22とを電気的に接続している。
筒部29は、接合部23の両端にそれぞれ設けられて、基端ピン部21と先端ピン部22をそれぞれ支持している。スプリング30は、各筒部29にそれぞれ装着されて、基端ピン部21と先端ピン部22をそれぞれ付勢している。これにより、基端ピン部21と先端ピン部22が、各筒部29にそれぞれ出没可能に支持されている。各筒部29は、連結棒部31の両端にそれぞれ取り付けられている。連結棒部31は緩く湾曲した略S字状に形成されている。これにより、基端ピン部21と先端ピン部22を僅かに偏芯させてランド部13と相手部材の端子にそれぞれ整合させている。
以上のように構成された垂直型プローブカード10は、次のようにして使用される。
接合ピン14は、支持体12の上側板部16の上側貫通穴18と下側板部17の下側貫通穴19にそれぞれ通されて装着される。そして、支持体12はメイン基板11の下側面に取り付けられる。
このとき、接合ピン14の基端ピン部21は、上側板部16の上側貫通穴18に緩く支持されて、ランド部13の弾性的に接触して、電気的に接続される。接合ピン14の先端ピン部22は、下側板部17の下側貫通穴19に通されて、正確に位置決め支持されている。
この状態で、先端ピン部22がICチップ等の相手部材の端子に電気的に接触されて検査信号が印加される。このとき、ICチップ等の相手部材が高温に加熱されたり、低温に冷やされたりする。これに伴って、メイン基板11や支持体12も熱膨張、熱収縮して、接合ピン14とランド部13とが互いにずれる。
この場合、基端ピン部21は、上側板部16の上側貫通穴18に緩く支持されているため、熱膨張、熱収縮によって上側貫通穴18がある程度ずれても基端ピン部21はずれずにランド部13に接触した状態を維持でき、ここで熱膨張、熱収縮によるずれをある程度吸収する。
さらに、ランド部13を隣同士で互いにずらして大きく形成しているため、上側貫通穴18が大きくずれて基端ピン部21がずれても、そのずれをランド部13内に納めることができ、ここで熱膨張、熱収縮によるずれを吸収する。
この結果、2段階で熱膨張、熱収縮によるずれを吸収して、接合ピン14とランド部13との電気的接続を確実に維持することができる。
さらに、この熱膨張、熱収縮のための対策として、基端ピン部21が挿入される上側板部16の上側貫通穴18に緩くすると共に、ランド部13を隣同士で互いにずらして大きく形成して、それに対応する接合ピン14を装着しているだけなので、非常に低コストで、熱膨張、熱収縮によるずれを確実に吸収することができる。即ち、上側板部16を高価なセラミックス基板にする必要がなく、大幅なコストダウンを実現することができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る垂直型プローブカードについて説明する。本実施形態の垂直型プローブカードの全体構成は、前記第1実施形態の垂直型プローブカード10とほぼ同様であるため、ここではその説明を省略する。本実施形態の垂直型プローブカードの特徴は、接合ピンにあるため、この接合ピンを中心に説明する。前記第1実施形態では、偏芯の程度が弱い接合ピン14を用いたが、ここでは偏芯の程度が強い接合ピン15を用いる。
次に、本発明の第2実施形態に係る垂直型プローブカードについて説明する。本実施形態の垂直型プローブカードの全体構成は、前記第1実施形態の垂直型プローブカード10とほぼ同様であるため、ここではその説明を省略する。本実施形態の垂直型プローブカードの特徴は、接合ピンにあるため、この接合ピンを中心に説明する。前記第1実施形態では、偏芯の程度が弱い接合ピン14を用いたが、ここでは偏芯の程度が強い接合ピン15を用いる。
接合ピン15は、図7に示すように、メイン基板11のランド部13に接触する基端ピン部21と、前記相手部材の端子に電気的に接触される先端ピン部22と、これら基端ピン部21及び先端ピン部22を支持して互いに電気的に接合させる接合部33とから構成されている。
基端ピン部21及び先端ピン部22は、前記第1実施形態の接合ピン14と同様である。接合部33は、接合ピン14の接合部23と異なり、強く湾曲した略S字状に形成されている。これにより、接合部33は基端ピン部21と先端ピン部22とを大きく偏芯させて支持している。この接合ピン15は、さらなる高密度化、高集積化に応じて大きくずらされたランド部13に対応して取り付けられる。
接合部33は、筒部29と、スプリング30と、連結棒部34から構成されている。これらは全て導電性を有し、基端ピン部21と先端ピン部22とを電気的に接続している。
筒部29とスプリング30は前記接合ピン14と同様である。そして、連結棒部34は強く湾曲した略S字状に形成されている。これにより、基端ピン部21と先端ピン部22を大きく偏芯させてランド部13と相手部材の端子にそれぞれ整合させている。
以上のように構成された垂直型プローブカードは、次のようにして使用される。なお、全体的な動作は前記第1実施形態と同様である。
接合ピン15は、支持体12の上側板部16の上側貫通穴18と下側板部17の下側貫通穴19にそれぞれ通されて装着される。そして、支持体12はメイン基板11の下側面に取り付けられる。
このとき、接合ピン15の基端ピン部21は、上側板部16の上側貫通穴18に緩く支持されて、ランド部13の弾性的に接触して、電気的に接続される。接合ピン15の先端ピン部22は、前記第1実施形態に比べて大きくずれた下側板部17の下側貫通穴19に通されて、正確に位置決め支持されている。
この状態で検査信号が印加され、ICチップ等の相手部材が高温に加熱されたり、低温に冷やされたりする。これに伴って、メイン基板11や支持体12も熱膨張、熱収縮して、接合ピン15とランド部13とが互いにずれる。
この場合、基端ピン部21は、上側板部16の上側貫通穴18に緩く支持されているため、前記第1実施形態と同様に、熱膨張、熱収縮によって上側貫通穴18がある程度ずれても基端ピン部21はずれずにランド部13に接触した状態を維持でき、ここで熱膨張、熱収縮によるずれをある程度吸収する。
さらに、ランド部13を隣同士で互いにずらして大きく形成しているため、上側貫通穴18が大きくずれて基端ピン部21がずれても、そのずれをランド部13内に納めることができ、ここで熱膨張、熱収縮によるずれを吸収する。
この結果、2段階で熱膨張、熱収縮によるずれを吸収して、接合ピン15とランド部13との電気的接続を確実に維持することができる。
さらに、前記第1実施形態と同様に、非常に低コストで、熱膨張、熱収縮によるずれを確実に吸収することができ、大幅なコストダウンを実現することができる。
本発明に係る垂直型プローブカード10は、この垂直型プローブカード10を使用することができる検査装置であって、高密度化、高集積化が進むICデバイス等の検査を行う検査装置全てに用いることができる。
なお前記第2実施形態では、接合ピン15の接合部33を互いに密着した略S字状に形成したが、図8に示すように、接合ピン35の接合部36を広げて隙間を空けた略S字状に形成しても良い。広げる間隔は、基端ピン部21と先端ピン部22の偏芯量の大きさに応じて適宜調整する。これにより、前記実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
前記各実施形態では、ランド部13の配列態様に応じて接合ピン14と接合ピン15の2種類の接合ピンを用いたが、偏芯量の異なる3種類以上の接合ピンを用いても良い。ランド部13と相手部材の端子とが整合している場合は図4に示す直線の接合ピンを用いる。
前記実施形態では、ランド部13を千鳥状に配列したが、これ以外の配列パターンでも良い。隣同士で互いにずらして各ランド部13の間隔を縮めることができる配列全てを用いることができる。
また、図8に示すように、接合ピン35の先端ピン部22側を、上側板部16と下側板部17との間に挟んで支持するようにしても良い。この場合、先端ピン部22側の筒部37に対して接合部36を出没可能にしてスプリング38で弾性的に支持することで、接合ピン35を、上側板部16と下側板部17との間に弾性的に支持させて、上側貫通穴18に緩く挿入された基端ピン部21を支持するようにしても良い。前記実施形態の図7においても同様である。これにより、接合ピン15、35の基端ピン部21側を安定して支持することができ、この基端ピン部21をランド部13に安定して接触させることができる。
10:垂直型プローブカード、11:メイン基板、12:支持体、13:ランド部、14:接合ピン(接触子)、15:接合ピン、16:上側板部、17:下側板部、18:上側貫通穴、19:下側貫通穴、21:基端ピン部、22:先端ピン部、23:接合部、24:スライド支持部、25:接触端部、25:接触端部、26:スライド支持部、27:接触端部、29:筒部、30:スプリング、31:連結棒部、33:接合部、34:連結棒部、35:接合ピン、36:接合部、37:筒部、38:スプリング。
Claims (5)
- 相手部材の端子に電気的に接触される接触子であって、
メイン基板のランド部に接触する基端ピン部と、前記相手部材の端子に接触される先端ピン部と、これら基端ピン部及び先端ピン部を支持して互いに接合させる接合部とを有し、
前記接合部が略S字状に形成されて、前記基端ピン部と先端ピン部とを偏芯させて支持することを特徴とする接触子。 - 請求項1に記載の接触子において、
前記接合部が、前記ランド部のずれ量に応じて、緩く湾曲した略S字状および強く湾曲した略S字状の複数の形状に形成されることを特徴とする接触子。 - 相手部材の端子に電気的に接触される接触子と、
一側面に前記接触子の基端部と電気的に接触するランド部を有するメイン基板と、
複数の前記接触子の基端部を前記メイン基板のランド部に接触させその先端部を前記相手部材の端子に向けて延出させた状態で支持する支持体とを備え、
前記メイン基板のランド部が、大きく形成されると共に隣同士で互いにずらして配設され、
前記接触子が、前記メイン基板のランド部に接触する基端ピン部と、前記相手部材の端子に接触される先端ピン部と、これら基端ピン部及び先端ピン部を支持して互いに接合させる接合部とを有し、
前記接合部が略S字状に形成されて、前記基端ピン部と先端ピン部とを偏芯させて支持することを特徴とする垂直型プローブカード。 - 請求項3に記載の垂直型プローブカードにおいて、
前記接合部が、緩く湾曲した略S字状および強く湾曲した略S字状の複数の形状に形成され、前記ランド部のずれ量に応じた接合部が配設されることを特徴とする垂直型プローブカード。 - 請求項3に記載の垂直型プローブカードにおいて、
前記支持体で支持される前記接触子の先端側ががたつかないように密に支持されると共に、前記接触子の基端側が隙間を設けて緩く支持されたことを特徴とする垂直型プローブカード。
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