CN101932941A - 探针单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于抑制起因于探针的细径化造成的容许电流的降低的探针单元，其具备：多个大径探针；多个小径探针，其直径比大径探针的直径小；大径探针支架，具有：多个大孔部，分别独立地保持多个大径探针；多个收容孔部，直径比大孔部的直径小，且与多个大孔部的任一个连通，并在与大径探针接触的状态下收容小径探针的端部，并且互相连通的大孔部及收容孔部的组合在厚度方向上穿过该大径探针支架；小径探针支架，其设有多个小孔部，并层叠在大径探针支架上，使得各小孔部分别与多个收容孔部中的任一个连通，多个小孔部在厚度方向上穿过该小径探针支架，并独立地将多个小径探针保持在止脱的状态，其中，互相连通的大孔部与小孔部的长度方向的中心轴不同，在多个小孔部中包含邻接的二个小孔部的中心轴间距离比分别对应该二个小孔部的二个大孔部的中心轴间距离小的小孔部。

Description

探针单元

技术领域

本发明涉及一种用于收容导电性探针的探针单元，该导电性探针在半导体集成电路等的电气特性检查中进行信号的输入输出。

背景技术

以往，在IC芯片等半导体集成电路的电气特性检查中，对应于该半导体集成电路具有的外部电极的设置图案，使用将多个导电性探针收容在预定位置的探针单元。探针单元具备设有多个可供接触探针通过的孔部的探针支架，由该探针支架保持的导电性探针的两端部分别与半导体集成电路及输出检查用信号的电路基板的电极接触，而将半导体集成电路与电路基板之间电连接(参照例如专利文献1)。

专利文献1：日本特开2002-107377号公报

然而，近年来，在检查汽车控制系统用半导体等时，需要一种可供电流值约10～20A左右的大电流流通的探针。为了对应该需求，加大探针直径即可。但是，如半导体电极的最大径或间距在1mm以下时，反而必须缩小探针直径，结果会造成容许电流变小的问题。另外，如4端子测量时的1个端子需要进行2个探针的检查时，也需细径的探针，而不得不降低容许电流。

发明内容

本发明就是鉴于上述问题而研创，其目的在于提供一种探针单元，可抑制起因于探针的细径化所引起的容许电流的降低。

为了要解决上述课题并达成目的，本发明的探针单元的特征在于，具有：多个大径探针，该多个大径探针各自使用导电性材料形成，且沿着长度方向伸缩自如；多个小径探针，该多个小径探针各自使用导电性材料形成，且具有比所述大径探针的直径小的直径；大径探针支架，其具有：多个大孔部，该多个大孔部分别独立地保持所述多个大径探针；多个收容孔部，该多个收容孔部各自的直径比所述大孔部小，且与所述多个大孔部中的任一个连通，并以使所述小径探针的端部与所述大径探针接触的状态收容所述小径探针的端部，并且互相连通的所述大孔部及所述收容孔部的组合在厚度方向上穿过该大径探针支架；小径探针支架，其设有多个小孔部，并层叠在所述大径探针支架上，使得各小孔部分别与所述多个收容孔部中的任一个连通，所述多个小孔部在厚度方向上穿过该小径探针支架，并独立地将所述多个小径探针保持在止脱的状态，其中，互相连通的所述大孔部及所述小孔部的长度方向的中心轴不同，在所述多个小孔部中包含邻接的二个小孔部的中心轴间距离比分别对应该二个小孔部的二个大孔部的中心轴间距离小的小孔部。

另外，本发明的探针单元在上述发明中，其特征在于，所述大径探针具有：第一柱塞，其呈大致针状；第二柱塞，其前端指向与所述第一柱塞的前端相反的方向，并与所述小径探针接触；弹性构件，其长度方向上的一端部安装在所述第一柱塞且另一端部安装在所述第二柱塞，并沿着所述长度方向伸缩自如。

另外，本发明的探针单元在上述发明中，其特征在于，所述第二柱塞的前端形成与所述大径探针的长度方向大致正交的平面。

另外，本发明的探针单元在上述发明中，其特征在于，所述大径探针支架具有：第一基板，其使所述第一柱塞的前端部露出地保持该第一柱塞；第二基板，其层叠于所述第一基板且层叠于所述小径探针支架，并收容所述小径探针支架所保持的所述小径探针的端部。

另外，本发明的探针单元在上述发明中，其特征在于，所述大径探针为弹性探针。

另外，本发明的探针单元在上述发明中，其特征在于，与所述小径探针接触的所述弹性探针的前端形成与所述大径探针的长度方向大致正交的平面。

另外，本发明的探针单元在上述发明中，其特征在于，所述大径探针支架具有：第一基板，其使未与所述小径探针接触的所述弹性探针的前端露出地保持该弹性探针；第二基板，其层叠于所述第一基板且层叠于所述小径探针支架，并收容所述小径探针支架所保持的所述小径探针的端部。

另外，本发明的探针单元在上述发明中，其特征在于，所述小径探针支架由分别使所述小径探针中的任一端部露出地保持该小径探针的二片基板层叠而成。

另外，本发明的探针单元在上述发明中，其特征在于，在所述大径探针支架及所述小径探针支架中，至少与所述大径探针及/或所述小径探针接触的部分具有绝缘性。

根据本发明的探针单元，由于以错开彼此的轴线的状态组合大径探针与小径探针而构成1组探针，因此在对应检查对象的间距的狭小化时，也无需使探针双方的端部细径化。因此，能够抑制起因于探针细径化所造成的容许电流的降低。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的探针单元的主要部分的结构的图。

图2是表示大孔部与小孔部的位置的示意图。

图3是表示本发明的一实施方式的探针单元的组装的概要的图。

图4是本发明的一实施方式的探针单元的整体构成的示意立体图。

图5是本发明的一实施方式的探针单元在检查时的状态图。

图6是本发明的另一实施方式的探针单元的结果的图。

附图标号说明

1、7  探针单元

2、8  大径探针

3     小径探针

4     大径探针支架

4a    大孔部

4b    收容孔部

5     小径探针支架

5a    小孔部

6     支架构件

21、81第一柱塞

21a、23a、31  前端部

21b、33       凸缘部

21c、23b      凸台部

21d、23c、32  基端部

22            弹簧构件

22a           疏卷绕部

22b           密卷绕部

23、82        第二柱塞

41            第一基板

41a           第一孔部

42            第二基板

42a           第二孔部

51            第三基板

51a           第三孔部

52            第四基板

52a           第四孔部

83管构件      100半导体集成电路

101、201电极  200电路基板

411a、511a、521a小径孔

412a、512a、522a大径孔

具体实施方式

以下，参照附图说明用于实施本发明的最佳方式(以下称为实施方式)。并且，图仅为示意性示出，要留意各部分的厚度与宽度的关系、各个部分的厚度比例等也有与实际不同的情形，附图彼此之间也有彼此尺寸关系或比例不同的情形。

图1为本发明的一实施方式的探针单元主要部分结构的部分剖面图。图1所示的探针单元1为在进行作为检查对象的半导体集成电路的电气特性检查时使用的装置，且为用于将半导体集成电路与对半导体集成电路输出检查用信号的电路基板之间进行电连接的装置。探针单元1具备：多个大径探针2，各一端分别与设在电路基板的电极接触；多个小径探针3，直径比大径探针2的直径小，且各一端分别与大径探针2接触且另一端与半导体集成电路的电极接触；大径探针支架4，以止脱状态来保持多个大径探针2；小径探针支架5，以拆卸自如的方式层叠在大径探针支架4上，且以止脱状态来保持多个小径探针3。

大径探针2使用导电性材料形成，且具备：大致针状的第一柱塞21；作为弹性构件的弹簧构件22，其一端安装于第一柱塞21且沿着长度方向伸缩自如；第二柱塞23，其安装弹簧构件22的另一端且前端指向与第一柱塞21相反的方向。在图1所示的状态下，第一柱塞21、弹簧构件22及第二柱塞23的长度方向的中心轴一致。

第一柱塞21具备：前端部21a，其具有尖锐端；凸缘部21b，其直径比前端部21a的直径大；凸台部21c，经由凸缘部21b朝前端部21a的相反方向突出，且形成直径比凸缘部21b的直径小但比弹簧构件22的内径稍大的圆柱状，并压入有弹簧构件22的端部；基端部21d，其形成直径比凸台部21c的直径小且比弹簧构件22的内径小的圆柱状。

弹簧构件22具有：疏卷绕部22a，其端部压入于第一柱塞21的凸台部21c；密卷绕部22b，构成弹簧构件22的线材以比疏卷绕部22b更密的状态卷绕，其端部压入于第二柱塞23。疏卷绕部22a与密卷绕部22b相连结，其直径彼此相等。

第二柱塞23具有：圆柱状的前端部23a；凸台部23b，形成其直径比前端部23a的直径小且比弹簧构件22的内径稍大的圆柱状，压入有密卷绕部22b的端部；基端部23c，其直径比凸台部23b的直径小且比弹簧构件22的内径小。前端部23a的外径比弹簧构件22的外径稍大。另外，基端部23c的长度只要大径探针2在最大行程时不与第一柱塞21接触的范围内即可任意设定。例如，也可将基端部23c的长度方向的长度设为比图1所示的长度长。图1中构成第二柱塞23的上表面的前端部23的前端面为与大径探针2的长度方向正交的平面，而小径探针3与该平面接触。

小径探针3具有：分别具有尖锐端的前端部31及基端部32；凸缘部33，其设在前端部31与基端部32之间，且其直径比前端部31或基端部32的直径大。前端部31的直径与基端部32的直径大致相同，两者的直径比大径探针2的外径小。基端部32的前端如上所述与大径探针2的第二柱塞23的前端部23a接触。小径探针3的中心轴与大径探针2的中心轴平行且不同地将小径探针3配置在相对于大径探针2偏移的位置。

大径探针支架4由使用树脂、可机械加工陶瓷，硅等绝缘材料分别形成的第一基板41与第二基板42在厚度方向(图1的上下方向)层叠而成。大径探针支架4具有：多个大孔部4a，独立地保持多个大径探针2；多个收容孔部4b，直径比大孔部4a的直径小而与多个大孔部4a任一个连通，在与大径探针2接触的状态下收容小径探针3的基端部32。互相连通的大孔部4a与收容孔部4b的组合在厚度方向上穿过大径探针支架4。另外，互相连通的大孔部4a与收容孔部4b的长度方向的中心轴为平行且不同。大孔部4a的中心轴与收容孔部4b的中心轴的距离d设定为比前端部23a的构成前端面的圆的半径小。通过以上方式设定距离d，而可使分别插通在互相连通的大孔部4a与收容孔部4b中的大径探针2与小径探针3可靠地接触。

在第一基板41设有多个构成大孔部4a的一部分的第一孔部41a。第一孔部41a具有：圆筒状的小径孔411a，可供第一柱塞21的前端部21a通过；圆筒状的大径孔412a，其直径比小径孔411a的直径大且与小径孔411a形成同轴。小径孔411a的直径比第一柱塞21的凸缘21b的直径小。小径孔411a在使第一柱塞21的前端部21a露出的状态下防止第一柱塞21的脱落。此外，大径孔412a的最大径比大径探针2的最大径大。

在第二基板42设置有：多个收容孔部4b；构成大孔部4a的一部分，且与所对应的收容孔部4b连通而沿厚度方向穿过第二基板42的多个第二孔部42a。第二孔部42a的直径与大径孔412a的直径相等。多个第二孔部42a的各个在与连通于收容孔部4b的端部不同的端部，和多个大径孔412a的任一个同轴连通。

小径探针支架5由使用与大径探针支架4相同的绝缘材料所分别形成的第三基板51与第四基板52在厚度方向(图1的上下方向)层叠而成。在小径探针支架5设有以止脱状态独立地保持多个小径探针3且沿厚度方向穿过该小径探针支架的多个小孔部5a。小径探针支架5层叠于大径探针支架4上，使得多个小孔部5a的各个与多个收容孔部4b的任一个同轴连通。

在第三基板51设有多个构成小孔部5a的一部分的第三孔部51a。第三孔部51a具有：圆筒状的小径孔511a，具有圆形剖面，可供小径探针3的前端部31通过；圆筒状的大径孔512a，其直径比小径孔511a的直径大，且与小径孔511a形成同轴。小径孔511a的直径比小径探针3的凸缘部33的直径小。此外，大径孔512a的直径为可收容小径探针3的凸缘部33的大小且与凸缘部33相同程度的大小。第三基板51在使小径探针3的前端部31露出的状态下防止小径探针3的脱落。

在第四基板52设有与所对应的第三孔部51连通而构成小孔部5a的多个第四孔部52a。第四孔部52a具有：圆筒状的小径孔521a，可供小径探针3的基端部32通过；圆筒状的大径孔522a，其直径比小径孔521a的直径大且与小径孔521a形成同轴。小径孔521a与收容孔部4b连通。小径孔521a的直径与收容孔部4b的直径相等。此外，大径孔522a的直径与大径孔512a的直径相等。多个大径孔522a的各个与多个大径孔512a的任一个同轴连通。第四基板52在使小径探针3的基端部32露出的状态下防止小径探针3的脱落。

大孔部4a、收容孔部4b及小孔部5a通过进行钻孔加工、蚀刻、冲切成形或进行利用激光、电子束、离子束、线放电等的加工来形成。

另外，大径探针支架4与小径探针支架5也可为以绝缘性材料覆盖由导电性材料所成的基板表面(也包含对应大孔部4a、收容孔部4b及小孔部5a的侧面的部分)的结构。

图2为大孔部4a与小孔部5a的位置关系的示意图，更具体而言为，大径孔412a与小径孔511a的位置关系的示意图。大径孔412a的中心轴间距离H比小径孔511a的中心轴间距离h大。另外，在连通的大孔部4a与小孔部5a中，大径孔412a的中心轴与小径孔511a的中心轴的距离与大孔部4a的中心轴与收容孔部4b的中心轴的距离d相等。这样以上述方式设定大孔部4a与小孔部5a的位置关系，即可使与检查对象接触的小径探针3侧的间距比大径探针2侧的间距更狭窄化。

图3为探针单元1的组装的概要图。在组装探针单元1时，以使大径探针支架4的第二基板42与小径探针支架5的第四基板52相对向的方式组合2个探针支架后，使用螺栓等予以紧固。另外，预先在大径探针支架4与小径探针支架5分别设置定位用的开口部，在大径探针支架4的开口部及对应于该开口部的小径探针支架5的开口部插入定位销，借此进行两者的定位，即可更容易且迅速地进行探针单元1的组装。

图4为探针单元1的整体构造、及使用探针单元1的半导体集成电路的电气特性检查的概要立体图。在探针单元1设有支架构件6，其用于抑制检查时半导体集成电路100发生位置偏移，且设在大径探针支架4与小径探针支架5的外周。在支架构件6的底面侧安装有电路基板200，其具备用于输出检查用信号的电路。

图5为半导体集成电路100在检查时的探针单元1的主要部分的结构的局部剖面图。在图5所示的状态下，大径探针2因与电路基板200的电极201接触而承受图中向上的作用力。另一方面，小径探针3因与半导体集成电路100的电极101接触而承受图中向下的作用力。因此，大径探针2的弹簧构件22比小径探针3未与半导体集成电路100的电极101接触的状态更沿着长度方向收缩。

半导体集成电路100在检查时所产生的检查用信号经由电路基板200的电极201且经由大径探针2的第一柱塞21、密卷绕部22b、第二柱塞23后，再经由小径探针3而到达半导体集成电路100的电极101。如此，在大径探针2中，因第一柱塞21与第二柱塞23透过密卷绕部22b而导通，因此可使电气信号的导通路径为最小。因此，可在检查时防止信号流向疏卷绕部22a，可降低电感及电阻并谋求稳定化。

探针单元1反复进行检查时，小径探针3在每次检查时反复进行与电极101的接触、离开，以致长期使用会造成前端部31磨损或小径探针3破损。此时，在本实施方式中，可自大径探针支架4拆下小径探针支架5，而可简易地仅更换小径探针3。

根据如上说明的本发明的一实施方式，由于在将彼此的轴线错开的状态下组合大径探针与小径探针而构成一组探针，因此在对应检查对象的间距的狭小化时，也可不必将双方探针的端部细径化。因此可抑制起因于探针的细径化造成的容许电流的降低。

另外，根据本实施方式，因经时性劣化大且接触电阻值增大为最大要因的小径探针，能够独立地与大径探针进行更换，而可简单地进行维修。而且，仅需更换小径探针，因此若大径探针侧无特别的问题即可继续使用。因此，可节省大径探针而颇为经济。

另外，根据本实施方式，因分别加工大径探针的第二柱塞与小径探针，因此，相较于将大径探针与小径探针偏置而一体成形的情形，其加工更为容易。

将大径探针与小径探针偏置而一体成形时，探针不会形成轴对称形状。因此，在将一体成形的探针收容在探针支架时，必须留意供对应于小径探针的部分插通的孔部的位置以进行定位，以致有收容探针费时费工夫的问题。相对于此，在本实施方式中，将大径探针与小径探针分离，使各探针形成为轴对称形状，因此可容易地将各探针收容于探针支架。

以上虽说明实施本发明的的最佳形态，但是本发明并不受限于上述实施方式。图6为本发明的其它实施方式的探针单元的主要构成的局部剖面图。图6所示的探针单元7除了大径探针的构成的外，皆具有与上述探针单元1相同的构造。探针单元7所具有的大径探针8为弹性探针，且具有：第一柱塞81、第二柱塞82、将介置于第一柱塞81与第二柱塞82间的弹簧构件(未图示)的外周加以覆盖的管构件83。第二柱塞82的前端构成与大径探针8的长度方向正交的平面。借助具有如此构成的探针单元7，可获得与上述实施方式相同的效果。

由上述说明可知，本发明可包含未记载于此的各种实施方式等，在不脱离由本申请专利范围所特定的技术思考的范围内，可以进行各种设计变更等。

(工业方面的可利用性)

如上所述，本发明的探针单元有用于IC芯片等半导体集成电路的电气特性检查中。

Claims (9)

1.一种探针单元，其特征在于，具有：

多个大径探针，该多个大径探针各自使用导电性材料形成，且沿着长度方向伸缩自如；

多个小径探针，该多个小径探针各自使用导电性材料形成，且具有比所述大径探针的直径小的直径；

大径探针支架，其具有：多个大孔部，该多个大孔部分别独立地保持所述多个大径探针；多个收容孔部，该多个收容孔部各自的直径比所述大孔部小，且与所述多个大孔部中的任一个连通，并以使所述小径探针的端部与所述大径探针接触的状态收容所述小径探针的端部，并且互相连通的所述大孔部及所述收容孔部的组合在厚度方向上穿过该大径探针支架；

小径探针支架，其设有多个小孔部，并层叠在所述大径探针支架上，使得各小孔部分别与所述多个收容孔部中的任一个连通，所述多个小孔部在厚度方向上穿过该小径探针支架，并独立地将所述多个小径探针保持在止脱的状态，

其中，

互相连通的所述大孔部及所述小孔部的长度方向的中心轴不同，

在所述多个小孔部中包含邻接的二个小孔部的中心轴间距离比分别对应该二个小孔部的二个大孔部的中心轴间距离小的小孔部。

2.如权利要求1所述的探针单元，其中，

所述大径探针具有：

第一柱塞，其呈大致针状；

第二柱塞，其前端指向与所述第一柱塞的前端相反的方向，并与所述小径探针接触；

弹性构件，其长度方向上的一端部安装在所述第一柱塞且另一端部安装在所述第二柱塞，并沿着所述长度方向伸缩自如。

3.如权利要求2所述的探针单元，其中，

所述第二柱塞的前端形成与所述大径探针的长度方向大致正交的平面。

4.如权利要求2或3所述的探针单元，其中，

所述大径探针支架具有：

第一基板，其使所述第一柱塞的前端部露出地保持该第一柱塞；

第二基板，其层叠于所述第一基板且层叠于所述小径探针支架，并收容所述小径探针支架所保持的所述小径探针的端部。

5.如权利要求1所述的探针单元，其中，

所述大径探针为弹性探针。

6.如权利要求5所述的探针单元，其中，

与所述小径探针接触的所述弹性探针的前端形成与所述大径探针的长度方向大致正交的平面。

7.如权利要求5或6所述的探针单元，其中，

所述大径探针支架具有：

第一基板，其使未与所述小径探针接触的所述弹性探针的前端露出地保持该弹性探针；

第二基板，其层叠于所述第一基板且层叠于所述小径探针支架，并收容所述小径探针支架所保持的所述小径探针的端部。

8.如权利要求1～7中任一项所述的探针单元，其中，

所述小径探针支架由分别使所述小径探针中的任一端部露出地保持该小径探针的二片基板层叠而成。

9.如权利要求1～8中任一项所述的探针单元，其中，

在所述大径探针支架及所述小径探针支架中，至少与所述大径探针及/或所述小径探针接触的部分具有绝缘性。

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