JPH067153B2 - 接触プローブ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 本発明は、接点抵抗を低くするために、接触プローブを
接触パッド上に押しつけ、被験デバイスの表面の凹凸に
よって生じる接触パッドの高低差に適応するように横方
向に曲げるという、被験デバイスの円形接触パッドに試
験システムを電気的に接続するための接触プローブ装置
構成に関する。

Ｂ．従来技術およびその問題点 このような接触プローブ装置は、たとえばセラミック基
板中を数段で延びて集積回路付きの半導体チップを受け
また互いに接続されている導線網を試験して、断線や短
絡の有無を調べるために使用される。ヨーロッパ特許出
願第８４１０７１５４号公開番号第１６５３３１号明細
書は、高導電性の弾性材料からなるワイヤを接触プロー
ブとして用いた、被験デバイスの接触パッドに試験シス
テムを電気的に接続するための接触プローブ装置を記載
している。これらの接触プローブを被験デバイスの接触
パッド上に配置し、接触抵抗が低くなるように軸方向応
力をかける。接触パッドはこの過程で横方向に曲がる。
このように横に曲がると、被験デバイスの表面に凹凸が
あっても、接触プローブを接触パッドの様々な高さに適
応させることができるので、好都合である。接触プロー
ブは、すべて同一方向に曲がるように、間隔を広くとっ
て上下に重ねて配置した３枚の孔のあいたプレートを通
して案内されている。真中のプレートは、精密に整列し
ている上下の２枚に対して少しずれている。このように
して、軸応力による接触プローブ間の相互接触が防止さ
れる。この相互接触が起こると、各プローブのまわりの
絶縁ラッカー層がこすり落されて短絡が生じる恐れがあ
る。

既知の装置の場合に被験デバイスのプローブとパッドの
間の接触点で低い接触抵抗が得られるかどうか、ならび
に被験デバイスの接触パッド相互間の高低差に関してそ
れが適応できるかどうかは、接触パッドの高さと軸方向
プローブ荷重の一定性とによってほぼ決まる。許容軸方
向応力は、硬度、ばね剛性および弾性率ならびに形状因
子と呼ばれる接触プローブの垂直部分の長さとその直径
との比によって特徴づけられる、プローブの材料ごとに
制限がある。

モノリシック集積半導体回路製造の進歩により、単位面
積当りで実現可能な回路素子の密度が増大すれば、半導
体回路を受け入れる基板上の接触パッドの直径も減少す
る。その結果、基板内の導線網を試験するために直径の
小さな接触プローブを用いなければならない。すなわ
ち、接触プローブは同じ軸方向圧力のもとで横方向によ
り強く曲がり、横曲げの増大を犠牲にして圧力負荷が減
少する。しかし、こうした状況では、信頼性のある試験
に必要な圧力に依存する低い接触抵抗は、もはや保証さ
れない。

Ｃ．問題点を解決するための手段 本発明は、これらの欠点を是正するものである。

本発明は、被験デバイスの円形接触パッドに試験システ
ムを電気的に接続するための接触プローブ装置を提供す
るという目的を達成する。この接触プローブ装置は、接
触プローブの直径が減少しているにもかかわらず、信頼
性のある試験結果に不可欠な低い接触抵抗を保証するも
のである。

接触プローブ装置構成は、合成材料中に埋め込まれた接
触プローブ（２）の下方に、穴あきプレート（１、１
ａ）のスタックを含み、このプレートを貫いて接触プロ
ーブが伸びている。この穴あきプレートのスタックは、
２種のプレートからなる。第１種のものは、下側のプレ
ート（１ａ）を形成し、接触プローブを被験デバイス
（５）の接触パッド（４）上に垂直に配置できるように
する円形または正方形の穴を有する。第２種のプレート
（１）は、長円形、長方形、正方形、円形、楕円形、台
形の穴（３）を有する。第２種の積み重ねた３枚のプレ
ートのうち、真中のものは、互いに整列している他の２
枚のプレートに対してずれており、各接触プローブが上
側の穴あきプローブの下縁の一部と真中の穴あきプレー
トの上縁の一部、ならびに真中の穴あきプレートの下縁
の一部と下側の穴あきプレートの上縁の一部によって囲
まれるようになっている。したがって、軸方向応力がか
かったとき、接触プローブがその最大曲げを限定してい
る穴あき壁面の一部分を越えて曲がることはできない。
このため、接触プローブと被験デバイスの接触パッドの
間の接触抵抗が充分低くなる。対応する枚数の第２種の
穴あきプレートを使用すると、接触プローブは、被験デ
バイスの表面の凹凸によって生じる接触パッドの高低差
に適応できるようになる。

Ｄ．実施例 基本図面である第１図に示すように、この新規な接触プ
ローブ装置構成は、接触プローブ２がその中を貫通して
延びる積み重ねた一連の穴あきプレート１および１ａか
ら構成される。穴あきプレート１ａは、第１種の穴あき
プレート、穴あきプレート１は第２種の穴あきプレート
と呼ばれる。垂直方向にシフトできるように配列された
穴あきプレート１ａは、接触プローブ装置構成の待機モ
ードのとき、一番上の穴あきプレート１ａと一番下の穴
あきプレート１の間の穴あきプレートの周縁部に配列さ
れた（図示せず）圧縮コイルばねによって押し下げられ
て、接触プローブ２の下端が穴あきプレート１ａによっ
て保護される。穴あきプレート１ａは接触プローブ用の
円形または方形の案内穴をもつが、穴あきプレート１
は、第５図の平面図に示すような長円形の穴３を備えて
いることが好ましい。ただ、穴あきプレートの穴は長方
形、正方形、円形、楕円形、台形だけである。

積み重ねた穴あきプレートは、第１図に示されていない
ねじボルトによってたばねられている。穴あきプレート
１は、積み重ねた３枚の穴あきプレート１のうち真中の
ものが、互いに整列している他の２枚のプレートに対し
てずれるように、プレート・スタック中で配列されてお
り、各接触プローブが一番上の穴あきプレートの下縁の
一部と真中の穴あきプレートの上縁の一部、ならびに真
中の穴あきプレートの下縁の一部と一番下の穴あきプレ
ートの上縁の一部によって囲まれるようになっている。
したがって、軸方向圧力がかかったとき接触プローブ
は、最大曲げを限定する穴あき壁面の一部までしか曲が
れない。

長円形の穴を備えた好ましい穴あきプレートを使用する
場合、長円形の穴つきの積み重ねた２枚のプレート１
は、上側の穴あきプレートの長円形の穴３の右側の半円
と下側の穴あきプレートの長円形の穴３の左側の半円が
重なり合うように互いにずれている。したがって、垂直
方向圧力のもとで、接触プローブ２は、上側の長円形の
穴つきのプレート１の半円の下縁と下側の長円形の穴つ
きのプレート１の半円の上縁によって決まる平面内で横
向きに曲がることができない。また、この接触プローブ
は、同じ下側のプレート１とその下にあって上側の長円
形の穴つきのプレートと整列している長円形の穴つきの
プレート１の間の接触平面内でも、曲がることができな
い。接触プローブ１の横曲げは、長円形の穴３の上縁と
下縁の間のスペース内で行なわれ、それぞれ各長円形の
穴３の２面の半円形の穴つきの壁面のひとつによって限
定される。各長円形の穴の縦軸を接触プローブの直径の
２倍にすることが好ましい。上記の他の穴の形状の場
合、長方形の穴の長辺、正方形の穴の辺、楕円形の穴の
長軸、および台形の穴の台高を、接触プローブの直径の
２倍の寸法とする。

試験の際には、第２図に示すように、被験デバイス５の
接触パッド４上に接触プローブ装置構成を下げる。一番
下の垂直方向にシフト可能な穴あきプレート１は、被験
デバイス５に接触すると直ちに、圧縮コイルばねにあっ
て上方に移動し、接触プローブ２の下端が解放されて接
触パッド４に接触する。接触プローブ装置構成を、動か
ないように配置された被験デバイス５に対して、さらに
下げると、こうして生じた接触プローブ２にかかる圧力
負荷によって、被験接触プローブ２と接触パッド４の間
に必要な低い接触抵抗が生じる。接触プローブ２に垂直
方向圧力負荷がかかると、第２図に示すように、接触プ
ローブは横方向に曲がる。横曲げは、各穴あきプレート
１の高さの中程で最も激しい。長円形の穴のついたプレ
ートを使用する場合、信頼性のある試験結果にとって必
要な、接触プローブ２と被験デバイス５の接触パッドの
間の低い接触抵抗が、依然として保証できるように、曲
げは、長円形の穴３の片方の半円形壁面によって制限さ
れる。

被験デバイス５上の凹凸によって生じる接触パッド４の
高低差にプローブを適応させるために、積み重ねた長円
形の穴つきのプレート１の数は、接触プローブ２が穴３
中で横曲げによってその元の縦軸方向に短縮した量の合
計が、高低差に適応するのに充分な量になるような数に
する。

第３図は、接触プローブ２に作用する力Ｆと、圧力負荷
がかからないとき接触プローブ２の横曲げによって生じ
る短縮Ｓの関係を示す力−間隔図であるが、その中で曲
線の浅い部分が特に重要である。これは、力Ｆがほぼ均
一な場合に、接触プローブ２が、どの程度の接触パッド
４の高低差に適応できるかを示している。試験の結果、
当該曲線の形状にとって穴あきプレート１の厚さが非常
に重要なことが判明した。プレートの厚さが２mmのと
き、最適の曲線が得られた。必要なプレートの厚さを求
めるもう一つの方法は、各穴あきプレートを数個の部分
プレートから組み立てることである。

単位面積当りできるだけ多くの接触プローブを配列でき
るようにするため、長円形の穴３の縦軸、または長方
形、楕円形、台形の穴の縦軸を穴あきプレートのＸ軸に
対してそれぞれ４５°または１３５°の角度にすること
をお勧めする。

本明細書で記載した接触プローブ装置構成は、上述のよ
うにより小さな直径の接触プローブが使用できる他に、
さらにいくつかの利点がある。穴あきプレート１の枚数
を増やすことにより、この接触プローブ装置構成の、被
験デバイス５の接触パッド４相互間の高低差に適応でき
る能力を随意に増大させることができる。穴あきプレー
トのスタックにより、さらに、より大きな圧力を接触プ
ローブにかけることが可能である。最後に、ワイヤ状の
接触プローブ２を穴あきプレートのスタックに通す間
に、穴あきプレート１が互いにずれないため、穴の大き
さ全体が接触プローブ２を通すのに利用できるので、接
触プローブを穴あきプレートのスタックに通すのがかな
り容易になる。通してしまった後で、穴あきプレート１
を互いにずらせて、ねじボルトでその位置に固定する。

本明細書の序論で述べた従来技術の試験装置とは対照的
に、本発明の接触プローブ装置構成は、その設計構造に
よって、接触プローブ２の軸に横向きに延びる力をあま
り受けず、この力を複雑な機械的装着システムによって
補償する必要がない。本発明に基づく接触プローブ装置
構成では、たとえば、上側の穴あきプレート１の長円形
の穴３に挿入された接触プローブ２が、その下にある穴
あきプレートの穴中で右側にそして左側に曲がるので、
存在する横方向の力がそれぞれ２枚の穴あきプレート１
の内部で補償される。

Ｅ．発明の効果 本発明によれば、接触プローブの直径が小さくても、低
い接触抵抗を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、待機モードのときの本発明に基づく接触プロ
ーブ装置構成の下部の一部分の縦断面図である。 第２図は、動作モードのときの本発明に基づく接触プロ
ーブ装置構成の下部の一部分の縦断面図である。 第３図は、接触プローブに作用する圧力と、負荷圧力が
かかっていないときの接触プローブの縦軸方向への横方
向曲げによって生じる短縮の関係を示す力−間隔の関係
図である。 第４図は、２枚の穴あきプレートの２個の長円形の穴の
半円形の縁部同士が組み合わされて接触プローブを囲む
円を形成するという、互いにずれた２枚の穴あきプレー
トの２個の長円形の穴の平面図である。 第５図は、接触プローブの案内穴として好ましい長円形
の穴を備えたプレートの一部分の拡大平面図である。 １、１ａ……穴あきプレート、２……接触プローブ、３
……長円形の穴、４……接触パッド、５……被験デバイ
ス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハン・グレシエナー ドイツ連邦共和国7401プリツツハーセン- １、テイガーテンビーグ14番地 (72)発明者 ハインリツク・シエミツド ドイツ連邦共和国7533テイフエンブロー ン‐１ ブルウメンシユトラーセン29番地 (72)発明者 ローランド・アール・ストアー ドイツ連邦共和国7031ヌフリンゲン、ニー ビスビーグ２番地 (72)発明者 オラーフ・ワルター ドイツ連邦共和国7036シヨナイチ、ハード ラツチリング43番地 (72)発明者 ジユーゲン・ウイテリンガー ドイツ連邦共和国7030ブービリンゲン、ゲ ンカーシユトラーセン６番地

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試験システムと被験デバイスの接触パッド
   とを電気的に接続するための接触プローブ装置であっ
   て、 試験システム側から延びる接触プローブを案内する手段
   が、 (a)(a1)被験デバイス側に配置され、 (a2)板状であり、 (a3)上記接触プローブを収容する貫通孔が設けられ、 (a4)かつ該貫通孔の形状および寸法は、収容された接触
   プローブが実質的に座屈することのないように設定され
   ている 第１の案内手段と、 (b)(b1)試験システム側に配置され、 (b2)ｎ（ｎは３以上の自然数）板の積層された板からな
   り、 (b3)該ｎ枚の板のそれぞれには接触プローブを収容する
   貫通孔が設けられ、 (b4)該貫通孔のそれぞれの形状および寸法は、収容され
   た接触プローブが座屈し得るように設定されており、か
   つ (b5)ｍ（ｍは（ｎ−２）以下の任意の自然数）枚目と
   （ｍ＋２）枚目の各板の貫通孔においては、収容された
   接触プローブの一方の側部が各貫通孔の側壁に沿い、
   （ｍ＋１）枚目の板の貫通孔においては、該接触プロー
   ブの他方の側部が該貫通孔の側壁に沿うように、 そして、ｍ枚目と（ｍ＋１）枚目の板の境界および（ｍ
   ＋１）枚目と（ｍ＋２）枚目の板の境界において隣り合
   う貫通孔同士が連続する部分では、該接触プローブが上
   記ｍ枚目または（ｍ＋２）枚目の板の貫通孔の側壁と上
   記（ｍ＋１）枚目の板の貫通孔の側壁とに挟まれるよう
   に、 上記ｎ枚の板の位置関係を設定し、かつ固定可能である 第２の案内手段 とからなることを特徴とする、接触プローブ装置。