JP2005069712A - プローブカード及びそれに使用する接触子 - Google Patents

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親臣 森
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Abstract

【課題】LSIチップなどの半導体デバイスの電気的諸特性を測定するプローブカードに関し、半導体デバイスに接触する接触子の取付構造を提供することを目的とする。
【解決手段】複数の接触子を装着した接触子装着基板を有するプローブカードであって、該接触子が、該接触子装着基板へ取り付けるための挿入部、挿入部を支持し該接触子装着基板表面と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部、支持部から延在する電極部、同じく支持部から延在するアーム部、及びアーム部の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部からなり、該挿入部が該接触子装着基板の表面に設けられた接触子取付穴に着脱可能に装着され、該電極部が該接触子装着基板上の配線パターンに接触されていることを特徴とするプローブカード。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、LSIチップなどの半導体デバイスの電気的諸特性を測定するプローブカードに関し、半導体デバイスに接触する接触子の取付構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
LSIチップなどの半導体デバイスの電気的諸特性を測定するプローブカードには、カンチレバー型と呼ばれる横型タイプと、垂直型と呼ばれる縦型タイプとがある。このうち横型タイプのプローブカードは、近年のLSIチップの大規模高集積化とテスターの多重化に伴う多チップ同時測定に適していない面があり、使用されることが少なくなっている。一方、縦型タイプのプローブカードは、より多くのプローブを使用でき、プローブの配置の自由度が高く、多チップ同時測定に適しているため、現在主流になっている。
【0003】
縦型のプローブカードAは図14に示すように、テスター等の検査用測定器(図示省略)に接触される第1接続用電極4を有するメイン基板1、該第1接続用電極と電気的に導通する複数のスルーホール9を有するサブ基板3、該スルーホール9に着脱可能に挿通する接続ピン7、一方の主面2aに接続ピン7を装備し、他方の主面2bにICチップ等の測定対象物である半導体デバイス(図示省略)に接触される複数の接触子6を設けたスペーストランスフォーマー2、並びにこのスペーストランスフォーマー2を上記メイン基板1に着脱可能に装着する保持具10とから構成されている。
【0004】
LSIチップなどの半導体デバイスの検査には、複数のチップを同時に測定することが求められており、近年そこで使用するプローブカードの電極数が更に増加しても、より電気的接触の安定性が高く、高性能、高信頼性のプローブカードが要求されている。更に、上記プローブカードにおいては、扱う電流が微小であると共に多数回、接離を繰り返すため、特にその接触子の接触圧の安定性や電気導通特性の安定・維持が望まれ、又、接離に伴う衝撃や振動によって発生する変形や折損に対する対応も求められている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
半導体デバイスの測定は、プローブカードの接触子6をICチップ等の被検査対象物(図示省略)に押圧接触し、テスター等の検査用測定器(図示省略)をメイン接触子装着基板1の第1接続用電極4に接触させて行うが、従来のプローブカードでは、図14に示すように、接触子6は接触子装着基板(スペーストランスフォーマー2)に直に半田付け固定されているため、繰り返しの接離による接触子6の変形や折損が生じた場合には接触子装着基板(スペーストランスフォーマー2)自体を交換する必要があり、時間的にも経済的にも極めて非効率的であった。
【0006】
図15も従来例を示し、接触子装着基板(スペーストランスフォーマー2)を分割型とした構造である。図14の例と比べると改善効果は認められるものの経済的には依然として非効率的であった。
【0007】
そこで、本発明はこのような従来のプローブカードが有していた課題を解決したものであって、本発明の目的は、被検査対象物との接触安定性に優れ、接離の繰り返しで変形や折損した場合にも対象となる接触子のみを簡単に交換することが可能なプローブカードを提供することにある。
【0008】
又、本発明の他の目的は、被測定物との接触安定性に優れ、接離の繰り返しで変形や折損した場合にも対象となる接触子のみを簡単に交換することが可能な接触子を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のプローブカードは、複数の接触子を装着した接触子装着基板を有するプローブカードであって、該接触子が、該接触子装着基板へ取り付けるための挿入部、挿入部を支持し、該接触子装着基板表面と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部、支持部から延在する電極部、同じく支持部をから延在するアーム部、及びアーム部の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部からなり、該挿入部が該接触子装着基板の表面に設けられた接触子取付穴に着脱可能に装着され、該電極部が該接触子装着基板上の配線パターンに接触されている構成としている。
【0010】
又、上記目的を達成するために、本発明のプローブカードは、上記接触子の挿入部がバネ性を有し、接触子取付穴内部で圧力接触する構成としている。
【0011】
又、上記目的を達成するために、本発明のプローブカードは、接触子装着基板の接触子取付穴が1つの接触子に対して複数個配設される構成としている。
【0012】
又、上記目的を達成するために、本発明のプローブカードは、接触子の電極部がバネ性を有し、接触子装着基板上の配線パターンと圧力接触する構成としている。
【0013】
上記目的を達成するために、本発明の接触子は、接触子装着基板に装着するためのプローブカード用接触子であって、該接触子装着基板へ取り付けるためのバネ性を有する挿入部、挿入部を支持し、該接触子装着基板表面と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部、支持部から延在する電極部、同じく支持部から延在するアーム部、及びアーム部の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部から構成されるものとしている。
【0014】
又、上記目的を達成するために、本発明の接触子は、接触子装着基板への挿入部を1つの接触子あたりの接触子取付穴の数と同じかそれより少ない数で複数個有する構成としている。
【0015】
又、上記目的を達成するために、本発明の接触子は、電極部がバネ性を有する構成としている。
【0016】
又、上記目的を達成するために、本発明の接触子は、アーム部がバネ性を有する構成としている。
【0017】
又、上記目的を達成するために、本発明の接触子は、アーム部が湾曲形状をなす構成としている。
【0018】
又、上記目的を達成するために、本発明の接触子は、接触子のアーム部が直線状であり、該直線状アーム部に隣接し、該アーム部と挿入部に挟まれる位置に板状のバネ部を有する構成としている。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【0020】
図中、図1は本発明の着脱式接触子6を装着したプローブカードAの一部断面、図2は本発明の着脱式接触子6の拡大図、図3a乃至図3dは挿入部61,61の形状のバリエーションを示す図、図4a乃至図4dは挿入部61,61の形状の別のバリエーションを示す図、図5は本発明の別の着脱式接触子6の拡大図、図6は本発明の別の着脱式接触子6の拡大図、図7は本発明の別の着脱式接触子6の拡大図、図8は図1の例の電極部66がアーム部64(湾曲部63を含む)とは逆方向から派生する例を示し、図9は図1の例の電極部66が支持部62の両側から派生する例を示す。図10は図6の例の電極部66がアーム部64と同方向から派生する例を示し、図11は図6の例の電極部66が支持部62の両側から派生する例を示す。図12は図7の例の電極部66がアーム部64、バネ部67と同方向から派生する例を示し、図13は図7の例の電極部66が支持部62の両側から派生する例を示す。図14は従来の接触子接続形態を持つプローブカードの断面構造の分解概略図、図15は従来の接触子接続形態を持つプローブカードの別の断面構造の分解概略図を示す。
【0021】
図1は、本発明の着脱式接触子6を装着したプローブカードAの一部断面を示す。プローブカードAは、テスター等の検査用測定器(図示省略)に接触される第1接続用電極4を有するメイン基板1、上記第1接続用電極と電気的に導通する複数のスルーホール9(図示は1ヶ所のみ)を有するサブ基板3、上記スルーホール9に着脱可能に挿通する接続ピン7、一方の主面2aに接続ピン7を突出させ、他方の主面2bにICチップ等の被検査対象物である半導体デバイス(図示省略)に接触される複数の接触子6(図示は1ヶ所のみ)を設けたスペーストランスフォーマー2とから構成されている。以下、接触子6の接触子装着基板は、スペーストランスフォーマー2であるとして説明を行うが、勿論スペーストランスフォーマーのみに限定されるものではなく、間隔変換されない装着基板の場合もあり得る。
【0022】
メイン基板1は、検査用測定器に電気的に導通する複数の第1接続用電極4、4(図示は1ヶ所のみ)を第1主面1aに装備し、後述のサブ基板3に対する電気的導通用としての複数の第2接続用電極5,5(図示は1ヶ所のみ)を第2主面1bに装備し、この第2接続用電極5を第1接続用電極4とメイン基板1内の配線にて電気的に導通している。
【0023】
メイン基板1は、第2主面1bの狭い間隔の隣り合う第2接続用電極間隔から第1主面1aの広い間隔の隣り合う第1接続用電極間隔へと変換して、測定器の電極間に相当する広い間隔に第1主面1aの第1接続用電極を配置している。
【0024】
サブ基板3は、メイン基板1の第2主面1bと向かい合う第1主面3aと、後述のスペーストランスフォーマー2の第1主面2aと向かい合う第2主面3bとを設け、この第1主面3aと第2主面3bとの間に複数のスルーホール9,9(図示は1ヶ所のみ)を設けている。
【0025】
このスルーホール9は、第1主面3a、第2主面3b間を導電性メッキ層を有して貫通しており、第1主面3aに装備した複数の第3接続用電極15,15(図示は1ヶ所のみ)と電気的に導通している。
【0026】
サブ基板3は、サブ基板3の第3接続用電極15とメイン基板1の第2接続用電極5との間を半田、導電性樹脂等による導電体13にて固定されており、この導電体部分以外のメイン基板1の第2主面1bと、向かい合うサブ基板3の第1主面3aとの間に基板接着用の樹脂部材14を装填している。これにより、サブ基板3は、メイン基板1と電気的に導通しながら、一体的に結合することとなる。
【0027】
スペーストランスフォーマー2に装備された接続ピン7は、スペーストランスフォーマー2のスルーホール24に挿通され、サブ基板3のスルーホール9内に向けて着脱自在に挿通しており、導電性メッキ層を有するスルーホール9内と弾性的に接触を行い、電気的に導通するようにしている。
【0028】
スペーストランスフォーマー2は、サブ基板3の第2主面3bと向かい合う第1主面2aと、半導体デバイスの高密度に配置された電極パッド(図示省略)に接触するための複数の接触子6,6(図示は1ヶ所のみ)を装備した第2主面2bとを設けている。
【0029】
複数の接触子6,6(図示は1ヶのみ)を挿通する接触子取付穴が上記スペーストランスフォーマー2に止まり穴として配設されており、接触子挿入部61,61をその止まり穴に挿入する構成としている。
【0030】
スペーストランスフォーマー2に止まり穴として配設された接触子取付穴の内面は、メッキされていても、メッキされていなくても良いが、耐久性の面からメッキされているほうが好ましい。但し、小さな穴の内部にメッキ液を浸透させるのは表面張力の影響で容易ではなく、従ってメッキ処理は必須ではない。
【0031】
スペーストランスフォーマー2の接触子取付穴は、1つの接触子6に対して複数個配設され、該接触子6が接触子取付穴の数と同じかそれより少ない数で複数の挿入部61,61を有する構成としている。複数個の挿入部をもつことにより接触子の方向を定めることができる。さらに接触子取付穴内部でバネ性を持って圧力接触することで、確実に位置決め、装着、固定できる。それにより、電極部66のバネ圧による圧力接触も十分なものとすることができ、導通も確実なものとすることができる。又、接触子取付穴とは別に専用の電極を設けたため、接触子取付穴内部のメッキ不良による導通不安定の恐れもない。
【0032】
接触子6は、図2に示されるようにスペーストランスフォーマー2へ取り付けるための複数の挿入部61,61、挿入部61,61を支持し、スペーストランスフォーマー2表面と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部62、支持部62から延在する電極部66、同じく支持部から延在し、湾曲部63を含むアーム部64、及びアーム部64の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部65からなり、該挿入部61,61を、スペーストランスフォーマー2の表面に設けられた接触子取付穴に着脱可能に装着され、上記電極部66を、スペーストランスフォーマー2上の配線パターンに設けられた電極と接触させて導通させる構成としている。
【0033】
接続ピン7と接触子6の挿入部61間は、図1に示されるように、該スペーストランスフォーマー2の表面2bに配した配線パターン(第5接続用電極17)で接続される。それによって、第1接続用電極4から接触子の接続部65は第1間隔および第2間隔に間隔変換されて、導通されることになる。
【0034】
上記スペーストランスフォーマー2の接触子取付穴に挿入される接触子6の挿入部61,61は、図3a乃至図3dに示すように、「く」の字様、及び/又は逆「く」の字様に湾曲した形状、又は図4a乃至図4dに示すように、「C」の字様、及び/又は逆「C」の字様に湾曲した形状でバネ性を有し、接触子取付穴内部と圧力接触される。
【0035】
挿入部61,61の形状は、図2、又は図3a、図3bに示されるように互いに逆向きの「く」の字様、及び逆「く」の字様形状の組み合わせでも良く、また、図3c、図3dに示されるような互いに同方向を向いた「く」の字様、又は逆「く」の字様形状の組み合わせでも良い。
【0036】
又、挿入部61,61の形状は、図4a、図4bに示されるように互いに逆向きの「C」の字様、及び逆「C」の字様形状の組み合わせでも良く、また、図4c、図4dに示されるような互いに同方向を向いた「C」の字様、又は逆「C」の字様形状の組み合わせでも良い
【0037】
又、挿入部61,61の形状は、図示していないが「く」の字様と「C」の字様の組み合わせでも良く、別々の方向の組み合わせも自由である。
【0038】
勿論、挿入部61,61の湾曲部はバネ性を持って接触子取付穴と圧力接触されることが本発明の主旨であり、形状において「く」の字、或いは「C」の字に限定されるものではないことは明らかである。
【0039】
支持部62は、接触子6の他の部分より厚みを持たせ、曲がり難くして挿入部61,61の支持を確実にするのが望ましい。
【0040】
接触子6は、銅(Cu)、ニッケル(Ni)等の良導電性金属材料から、エッチング加工、プレス加工、或いは電鋳加工にて作成し、接触部65、電極部66を成形・研磨した後、金(Au)、又は錫(Sn)にてメッキしたものが好ましい。該加工方法では金属の曲げを伴わないで成形されるため、曲げ加工等によるもののような金属疲労が残留しておらず、繰り返し使用においてもバネ性が劣化せず、耐久性に優れたものを得ることができる。
【0041】
図5は、支持部62をスペーストランスフォーマー2から浮かせ、2つの挿入部61,61の間に配線パターンを通すためにx’の間隔をあける例を示す。挿入部61,61、及び接触子取付穴の間隔を広くとって装着時の安定性を増したい場合などに適用される。
【0042】
図6は、アーム部64が湾曲部を持たず、直線状をなす例を示す。測定する半導体デバイスの形状に応じて使い分けることができる。
【0043】
図7は、直線状のアーム部64に隣接し、該アーム部64と挿入部61に挟まれる位置に板状のバネ部67を設けた例を示す。この構成ではアーム部64の変形量に応じてバネ圧が漸増し、接触部65の被検査対象物の電極への接触をより確実化することができる。図7では2本のバネ部67を装備した例を示しているが、勿論1本でも2本以上でも構わないことは明白である。
【0044】
図8は、図1の例の電極部66がアーム部64(湾曲部63を含む)とは逆方向から派生する例を示す。測定する半導体デバイスの形状に応じて使い分けることができる。
【0045】
図9は、図1の例の電極部66が支持部62の両側から派生する例を示す。この構成の接触子6及びスペーストランスフォーマー2の組み合わせは、例えば電源ライン等、特に導通を強化して接触抵抗を減らしたい箇所に適用される。
【0046】
図10は図6の例の電極部66がアーム部64と同方向から派生する例を示し、図11は図6の例の電極部66が支持部62の両側から派生する例を示す。又、図12は図7の例の電極部66がアーム部64、バネ部67と同方向から派生する例を示し、図13は図7の例の電極部66が支持部62の両側から派生する例を示す。いずれも用途は図8、図9の例と同じで必要に応じて選択使用される。
【0047】
以上、種々の形状の例を開示したが、本発明の主旨からしてここに挙げた接触子の詳細形状に限定されるものではないことは勿論である。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプローブカードは、複数の接触子を装着した接触子装着基板(スペーストランスフォーマー)を有するプローブカードであって、装着する接触子が、該接触子装着基板へ取り付けるための挿入部、挿入部を支持し該接触子装着基板表面と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部、支持部から延在する電極部、同じく支持部から延在するアーム部、及びアーム部の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部からなり、該挿入部が該接触子装着基板の表面に設けられた接触子取付穴に着脱可能に装着され、該電極部が該接触子装着基板上の配線パターンに設けられた電極と接触させて導通されている構成としている。これにより、該接触子装着基板(スペーストランスフォーマー)を外すことなく接触子のみの単品交換が可能となり、時間的にも経済的にも非常に効率の高いものとすることができた。
【0049】
又、本発明のプローブカードは、接触子装着基板(スペーストランスフォーマー)表面の接触子取付穴が1つの接触子に対して複数個配設され、1つの接触子が、接触子取付穴の数より少ない複数個の挿入部を有する構成としたことにより、接触子を確実に位置決め、装着、固定でき、被測定物との確実な接触性を長期にわたって得ることができるようになった。
【0050】
又、本発明のプローブカードは、接触子の電極部がバネ性を有し、接触子装着基板(スペーストランスフォーマー)の表面に設けられて配線パターンで導通された電極に押圧され、圧力接触される構成としたことにより、接触子装着基板と接触子の導通を確実にでき、接触子交換を繰り返しても確実な接触性を長期にわたって得ることができるようになった。
【0051】
又、本発明のプローブカードは、接触子取付穴内部をメッキして配線パターンで導通して電極穴とする場合に比べ、専用の電極を設けたことにより、穴内部のメッキは必須ではなくなり、穴内部のメッキ不良による導通不安定の恐れも回避できた。
【0052】
又、本発明のプローブカード用接触子は、接触子が、接触子装着基板へ取り付けるためのバネ性を有する挿入部、挿入部を支持し、接触子装着基板表面と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部、支持部から延在する電極部、同じく支持部から延在するアーム部、及びアーム部の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部から構成されることにより、接触子装着基板に取付ける場合に、半田付け作業等を行うことなく容易に装着可能となるとともに、安定接触をも可能となった。
【0053】
又、本発明のプローブカード用接触子は、上記接触子装着基板への挿入部を1接触子あたりの電極穴の数と同じかそれより少ない数で複数個、有している。複数個の挿入部をもつことにより、接触子の方向を定めることができ、より確実な位置決め、装着、固定が可能となった。
【0054】
又、本発明のプローブカード用接触子は、バネ性を有する電極部により圧力接触を十分なものとし、接触子装着基板と接触子の導通の確実性を増すことができるようになった。
【0055】
又、本発明のプローブカード用接触子は、アーム部がバネ性を有することにより被検査対象物の電極への接触圧をコントロールし、接触圧の安定性を得ることができるようになった。
【0056】
又、本発明のプローブカード用接触子は、アーム部が湾曲状を成すことにより、狭ピッチの配置に対応でき、高密度に集積された様々な被検査対象物の測定が可能となった。
【0057】
又、本発明のプローブカード用接触子は、アーム部が直線状であり、直線状アーム部に隣接し、アーム部と挿入部に挟まれる位置に板状のバネ部を設けたことにより、アーム部の変形量に応じてバネ圧が漸増し、被検査対象物の電極への接触を確実化できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の着脱式接触子を装着したプローブカードの断面構造の一部概略図。
【図2】本発明の着脱式接触子の拡大側面図。
【図3】aは本発明の着脱式接触子の実施例の側面図。bは本発明の着脱式接触子の別の実施例の側面図。cは本発明の着脱式接触子の別の実施例の側面図。dは本発明の着脱式接触子の別の実施例の側面図。
【図4】aは本発明の着脱式接触子の別の実施例の側面図。bは本発明の着脱式接触子の別の実施例の側面図。cは本発明の着脱式接触子の別の実施例の側面図。dは本発明の着脱式接触子の別の実施例の側面図。
【図5】本発明の別の着脱式接触子の拡大側面図。
【図6】本発明の別の着脱式接触子の拡大側面図。
【図7】本発明の別の着脱式接触子の拡大側面図。
【図8】本発明の別の着脱式接触子を装着したプローブカードの断面構造の一部概略図。
【図9】本発明の別の着脱式接触子を装着したプローブカードの断面構造の一部概略図。
【図10】本発明の別の着脱式接触子の拡大側面図。
【図11】本発明の別の着脱式接触子の拡大側面図。
【図12】本発明の別の着脱式接触子の拡大側面図。
【図13】本発明の別の着脱式接触子の拡大側面図。
【図14】従来の接触子接続形態を持つプローブカードの断面構造の分解概略図。
【図15】従来の接触子接続形態を持つプローブカードの別の断面構造の分解概略図。
【符号の説明】
A プローブカード
1 メイン基板
2 スペーストランスフォーマー
3 サブ基板
4 第1接続用電極
5 第2接続用電極
6 接触子
7 接続ピン
8 補強板
9,24 スルーホール
10 保持具
13 導電体
14 樹脂部材
15 第3接続用電極
16 第4接続用電極
17 第5接続用電極
61 挿入部
62 支持部
63 湾曲部
64 アーム部
65 接触部
66 電極部
67 バネ部
1a メイン基板の第1主面
1b メイン基板の第2主面
2a スペーストランスフォーマーの第1主面
2b スペーストランスフォーマーの第2主面
3a サブ基板の第1主面
3b サブ基板の第2主面

Claims (10)

  1. 複数の接触子を装着した接触子装着基板を有するプローブカードであって、該接触子が、該接触子装着基板へ取り付けるための挿入部、挿入部を支持し該接触子装着基板表面と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部、支持部から延在する電極部、同じく支持部から延在するアーム部、及びアーム部の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部からなり、該挿入部が該接触子装着基板の表面に設けられた接触子取付穴に着脱可能に装着され、該電極部が該接触子装着基板上の配線パターンに接触されていることを特徴とするプローブカード。
  2. 上記接触子の挿入部がバネ性を有し、上記接触子取付穴内部で圧力接触することを特徴とする請求項1記載のプローブカード。
  3. 上記接触子装着基板の接触子取付穴が1つの接触子に対して複数個配設されることを特徴とする請求項1乃至請求項2記載のプローブカード。
  4. 上記接触子装着基板に装着される上記接触子の電極部がバネ性を有し、該接触子装着基板上の配線パターンと圧力接触することを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のプローブカード。
  5. 接触子装着基板に装着するためのプローブガード用接触子であって、該接触子が、該接触子装着基板へ取り付けるためのバネ性を有する挿入部、挿入部を支持し、該接触子装着基板表面と接触して高さ方向の位置決めを担う支持部、支持部から延在する電極部、同じく支持部から延在するアーム部、及びアーム部の先端側に配置され被検査対象物の電極に接触する接触部から構成されることを特徴とするプローブカード用接触子。
  6. 上記接触子が上記接触子装着基板への挿入部を1つの接触子あたり、接触子取付穴の数と同じかそれより少ない数で複数個有していることを特徴とする請求項5記載のプローブカード用接触子。
  7. 上記接触子の電極部がバネ性を有することを特徴とする請求項5乃至請求項6記載のプローブカード用接触子。
  8. 上記接触子のアーム部がバネ性を有することを特徴とする請求項5乃至請求項7記載のプローブカード用接触子。
  9. 上記接触子のアーム部が湾曲形状をなすことを特徴とする請求項5乃至請求項8記載のプローブカード用接触子。
  10. 上記接触子のアーム部が直線状であり、該直線状アーム部に隣接し、該アーム部と上記挿入部に挟まれる位置に板状のバネ部を設けたことを特徴とする請求項5乃至請求項8記載のプローブカード用接触子。
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