JP5702416B2 - 電流印加装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に開示されたプローブは、本体を形成する棒形状の母材と、母材の表面に形成された下地層であるニッケルメッキ層および最表層である金メッキ層と、母材の一端部に格子状に形成された被検査体と接触する複数の四角錘状突起と、を備えている。
また、複数の四角錘状突起が磨耗すると、プローブ全部を交換する必要があった。
また、接触体と押圧体とが別体で構成されるため、寿命の短い接触体のみの交換が可能であり、低コスト化を図ることができる。
また、接触体と複数の導電性弾性体とが別体で構成されるため、寿命の短い接触体のみの交換が可能であり、低コスト化を図ることができる。
(5)の発明によると、微小突起を有する接触体は、表面に微小突起に対応する凹部形状が形成された金型を用い、電鋳によって製造される。これにより、金型に形成された凹部形状を正確に転写した設計通りの微小突起を有する接触体を製造することができる。このため、微小突起が被検査体の表層のみに差し込まれる設定通りの形状になる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電流印加装置としてのプローブ装置1の概略構成を示す斜視図であり、図1(a)が全体図であり、図1(b)が分解図である。
図1に示されたプローブ装置1は、400〜2000Aの大電流のスイッチングに用いられるパワー半導体(IGBT,MOS,ダイオードなど)H(図4参照)を検査するための半導体検査装置に適用され、パワー半導体Hに圧接して大電流を印加する。
図2は、プローブ装置1の概略構成を示す断面図である。接触体2は、パワー半導体Hに接触する表面2fを有するニッケル層21(表層)と、後述する押圧体3と接触する背面2bを有しニッケル層21を支持する銅層22(支持層)とからなる。ここで、銅がニッケルよりも柔らかい金属であるため、銅層22は、ニッケル層21よりも軟性を有する。接触体2のニッケル層21の厚みは、例えば0.3mmである。また、銅層22の厚みは、例えば0.7mmである。
接触体2は、表面2fにパワー半導体Hの表層の表面電極層のみに差し込まれる複数の微小突起23を有する。接触体2は、複数の微小突起23を有しても、表面2fが複数の微小突起23に比して広大な平坦面となっている。
導電性2段バネ31は、先端面31tを有する小径部31aと、小径部31aより径の大きい基端側の大径部31bとを有するバネ部材である。
導電性2段バネ31は、小径部31aと同径の基端部まで延びるバネに大径部31b側と同径のバネを基端部から大径部31bと小径部31aの境界部まで2重に重ねたものであってもよい。また、大径部31bと小径部31aの境界部で、小径部31aおよび大径部31bが接続されたバネであってもよい。
また、押圧体3のバネを導電性にするだけでは接触体2に通電させる電気が不足する場合には、別途柔軟な配線を設け、この配線によって接触体2に直接電気を通電させてもよい。
リリース板4は、導電性2段バネ31の大径部31bが貫通孔41に挿通されずに貫通孔41の周縁部に突き当たり、導電性2段バネ31によって第1係止板5に押圧される。
リリース板4は、貫通孔41の隣に2つのボタン42を有する。
第1係止板5の表面5fの中央は、周辺よりも一段後退し接触体2を側面で係止するスライダ7を有する。
この係止状態の接触体2の表面2fは、第1係止板5よりも突出した状態となり、パワー半導体Hに接触体2が最初に接触可能な状態に設定される。
これにより、接触体2は、複数の導電性2段バネ31と第1係止板5との間に、パワー半導体Hの表面に全面で均一に面接触するように揺動可能に保持される。
この係止状態は、揺動可能な接触体2を固定し、接触体2の不要な揺動を規制するため、接触体2を待機させる上でも好ましい。
第1係止板5は、スライダ7の間であって複数形成された貫通孔52の隣に2つのボタン孔53を有する。
これらの2つのボタン42を押下すると、リリース板4が導電性2段バネ31の大径部31bを押し下げ、導電性2段バネ31の先端面31tが第1係止板5の表面5fの貫通孔52の開口部方向へ移動し、テーパ部7a,2a同士の当接が解除され、接触体2が第1係止板5から離間する。この状態では、接触体2をスライダ7の開放された側から横方向にスライドさせて取り外すことができ、接触体2を他部材と干渉せずに交換可能である。
接触体2は、複数の微小突起23がパワー半導体Hの表層の表面電極層に差し込まれて磨耗し、その寿命が他の部材よりも短い。このため、接触体2のみを他の部材とは別個に交換可能であることは有利である。
基体6は、後方に配置される図示しないシリンダに接続されており、シリンダがプローブ装置1をパワー半導体Hに押し付ける。
ゲート端子8は、導電性2段バネ31と同様に伸縮する機能を有し、接触体2と同様にプローブ装置1の先端側に突出する。ゲート端子8は、図示しない信号回路と接続されており、接触体2がパワー半導体Hを押圧する際に自身も同様にパワー半導体Hに接触し、信号電圧が入力され、パワー半導体Hのオンオフを制御する。
基体6および第1係止板5は、リリース板4よりも外側に設けられた4つの第1ボルト孔62,55および当該第1ボルト孔62,55に挿通された第1ボルト10を有し、これらを用いて第1係止板5の壁部51による間隔を空けて固定され、リリース板4を基体6と第1係止板5との間に保持可能とする。
微小突起23を有する接触体2は、表面11fに微小突起23に対応する凹部形状111が形成された金型11を用い、電鋳によって製造される。
詳しくは、まず、表面11fに複数の微小突起23に対応する複数の凹部形状111が形成された金型11を用意する。
次に、図3に示すように、金型11を容器12内の溶液E中の負電極とし、電源13を介して負電極と陽電極14とを接続し、陽電極14から流した金属イオン15を電着させる。初めは、金型11に形成された複数の凹部形状111に対応する複数の微小突起23を形成する必要があるため、ニッケルイオンを負電極である金型11の表面11fに電着させる。次に、ニッケル層21が電着した金型11に銅層22を形成するため、銅イオンを負電極である金型11に電着させる。
そして、電鋳によって製造された接触体2の銅層22の表面(微小突起23を有する接触体2の背面2b)を複数の導電性2段バネ31による押圧力Fが変化しないよう平坦に表面処理する。また、接触体の側面には、テーパ部2aを形成する。
以上により、接触体2が製造される。
これに対し、電鋳は、0.05〜0.1μm単位の精度で面転写が可能であるため、表面電極層の層厚である約10μmよりも小さく、かつ、酸化膜の膜厚である約0.1μmよりも大きな高さの複数の微小突起23を設計形状に精度良く形成することができる。
そして、接触体2がパワー半導体Hに押圧される。
特に、接触体2は、背面2b全体が複数の導電性2段バネ31に押圧される一部材であり、複数の導電性2段バネ31の挙動が反映されて俊敏に揺動し、パワー半導体Hの表面との平行度が調整される。
このとき、プローブ装置1には、シリンダによってパワー半導体Hに押し付けられる際の横ずれ、捻れおよび振動などが生じる場合がある。これに対し、複数の導電性2段バネ31は、それぞれの曲げ方向に柔軟に動き、プローブ装置1に生じる横ずれ、捻れおよび振動などを、接触体2の背面2bに接触する先端面31tの接触位置のずれや、第1係止板5の貫通孔52から突出した小径部31aの撓みで吸収することができる。これにより、接触体2のパワー半導体Hの表面に対する接触状態は、横ずれ、捻れおよび振動などの影響を受けず、複数の微小突起23が接触体2の位置ずれを要因としてパワー半導体Hの表面を削ることはない。
また、接触体2と複数の導電性2段バネ31とが別体で構成され、寿命の短い接触体2のみの交換が可能であり、低コスト化を図ることができる。
また、柔らかい銅層22による押圧力の分散は、微小突起23がパワー半導体Hの表面電極層に差し込まれる際の磨耗度合いを低減させる。
第2実施形態では、プローブ装置1aの構成が第1実施形態と異なるが他の部分は同様であるため、その特徴部分を説明し、同様の構成については説明を省略する。
図4は、本実施形態に係るプローブ装置1aの概略構成を示す斜視図である。
図5は、本実施形態に係るプローブ装置1aの概略構成を示す断面図である。接触体2は、パワー半導体Hに接触する表面2fを有するニッケル層21(表層)と、押圧体3と接触する背面2bを有しニッケル層21を支持する銅層22(支持層)とからなる。ここで、銅がニッケルよりも柔らかい金属であるため、銅層22は、ニッケル層21よりも軟性を有する。
接触体2は、表面2fにパワー半導体Hの表層の表面電極層のみに差し込まれる複数の微小突起23を有する。接触体2は、複数の微小突起23を有しても、表面2fが複数の微小突起23に比して広大な平坦面となっている。
また、押圧体3のバネを導電性にするだけでは接触体2に通電させる電気が不足する場合には、別途柔軟な配線を設け、この配線によって接触体2に直接電気を通電させてもよい。
第2係止板16の表面の中央は、接触体2を側面で係止する開口161を有する。
この係止状態の接触体2の表面2fは、第2係止板16よりも突出した状態となり、パワー半導体Hに接触体2が最初に接触することができる状態に設定される。
これにより、接触体2は、複数の導電性バネ32と第2係止板16との間に、パワー半導体Hの表面に全面で均一に面接触するように揺動可能に保持される。
基体6は、後方に配置される図示しないシリンダに接続されており、シリンダがプローブ装置1aをパワー半導体Hに押し付ける。
ゲート端子8は、導電性バネ32と同様に伸縮する機能を有し、接触体2と同様にプローブ装置1aの先端側に突出する。ゲート端子8は、図示しない信号回路と接続されており、接触体2がパワー半導体Hを押圧する際に自身も同様にパワー半導体Hに接触し、信号電圧が入力され、パワー半導体Hのオンオフを制御する。
基体6とガイド体17とは、接触体2が配置される中央部の周りに設けられた3つの第3ボルト孔64,173および当該第3ボルト孔64,173に挿通された第3ボルト10bを有し、これらを用いて固定される。
ここに示す例では、プローブ装置1bの構成が第1実施形態と異なるが他の部分は同様であるため、その特徴部分を説明し、同様の構成については説明を省略する。
図6は、本実施形態に関連するプローブ装置1bの概略構成を示す斜視図であり、図6(a)が全体図であり、図6(b)が分解図である。
接触体2は、パワー半導体Hに接触する表面2fを有するニッケル層21(表層)と、押圧体3と接触する背面2bを有しニッケル層21を支持する銅層22(支持層)とからなる。ここで、銅がニッケルよりも柔らかい金属であるため、銅層22は、ニッケル層21よりも軟性を有する。
接触体2は、パワー半導体Hに接触する表面2fに、パワー半導体Hの表層の表面電極層のみに差し込まれる複数の微小突起23を有する。接触体2は、複数の微小突起23を有しても、表面2fが複数の微小突起23に比して広大な平坦面となっている。
また、押圧体3のバネを導電性にするだけでは接触体2に通電させる電気が不足する場合には、別途柔軟な配線を設け、この配線によって接触体2に直接電気を通電させてもよい。
絶縁プレート18の表面18fの中央は、開口181を有する。絶縁プレート18は、接触体2が取り付けられた下板24の表面露出部分24fを覆う一方、開口181によって接触体2をパワー半導体H側に突出させる。
これにより、接触体2は、下板24および絶縁プレート18とともに導電性バネ32によって取付ボルト19のヘッド部19Hまで押圧されて揺動可能に保持される。
取付ボルト19のヘッド部19Hの厚みが薄いため、取付ボルト19のヘッド部19Hまで押圧された接触体2は、ヘッド部19Hよりも突出する。
ガイド体17と下板24と絶縁プレート18とが取付ボルト19で固定されるため、接触体2は、この取付ボルト19を取り外すことで交換可能である。
基体6は、後方に配置される図示しないシリンダに接続されており、シリンダがプローブ装置1bをパワー半導体Hに押し付ける。
ゲート端子8は、導電性バネ32と同様に伸縮する機能を有し、接触体2と同様にプローブ装置1bの先端側に突出する。ゲート端子8は、図示しない信号回路と接続されており、接触体2がパワー半導体Hを押圧する際に自身も同様にパワー半導体Hに接触し、信号電圧が入力され、パワー半導体Hのオンオフを制御する。
基体6とガイド体17とは、接触体2が配置される中央部の周りに設けられた4つの第4ボルト孔65,176および当該第4ボルト孔65,176に挿通された第4ボルト10cを有し、これらを用いて基体6とガイド体17とが間隔を空けて固定される。
2…接触体
2f…表面
21…ニッケル層(表面層)
22…銅層(支持層)
23…微小突起
3…押圧体
31…導電性2段バネ(導電性弾性体)
32…導電性バネ(導電性弾性体)
11…金型
11f…表面
111…凹部形状
H…パワー半導体(被検査体)
F…押圧力
Claims (7)
- 被検査体に圧接して電流を印加する電流印加装置であって、
被検査体と面接触する平坦面を有する板状の接触体と、
前記接触体を被検査体に押圧する押圧体と、
前記接触体を側面から係止する部位を持つ係止板と、を備え、
前記接触体と前記押圧体とは、別体で構成され、
前記接触体は、前記押圧体と前記係止板との間に被検査体の表面に全面で均一に面接触するように搖動可能に保持され、
前記押圧体は、前記接触体の複数の区分にそれぞれ押圧力を付与するとともに、前記接触体に通電することを特徴とする電流印加装置。 - 前記押圧体は、複数の導電性弾性体を備えることを特徴とする請求項1記載の電流印加装置。
- 前記接触体は、被検査体に接触する表面層と、前記表面層を支持する支持層と、からなり、
前記支持層は、前記表面層よりも軟性を有することを特徴とする請求項1または2記載の電流印加装置。 - 前記接触体は、被検査体に接触する表面に、被検査体の表層のみに差し込まれる微小突起を有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電流印加装置。
- 前記微小突起を有する接触体は、表面に前記微小突起に対応する凹部形状が形成された金型を用い、電鋳によって製造されることを特徴とする請求項4に記載の電流印加装置。
- 前記微小突起の前記表面からの高さは、被検査体であるパワー半導体の表面に形成された表面電極層の膜厚よりも小さいことを特徴とする請求項4または5記載の電流印加装置。
- 前記接触体の前記表面は、前記微小突起による前記表面電極層への差し込みを規制する規制面を有することを特徴とする請求項6記載の電流印加装置。
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