JP2005106482A

JP2005106482A - 接続ピン

Info

Publication number: JP2005106482A
Application number: JP2003336400A
Authority: JP
Inventors: Chikaomi Mori; 親臣森; Masanari Nakajima; 雅成中島
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-04-21
Also published as: KR20050030546A; TW200512462A; CN1601283A; US20050093559A1; DE102004042305A1

Abstract

【課題】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用のコネクトピンを提供することを目的とする。
【解決手段】半導体デバイスを検査するプローブカード用のコネクトピンであって、該コネクトピンは金属のエッチングあるいはプレス加工によって製造された、Ｕ字型あるいはＶ字型形状のバネ部を有することを特徴とするコネクトピン。
【選択図】図１

Description

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おいて、それを構成する複数の基板を電気的に接続する接続ピンに関する。

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。

縦型プローブカードは、測定器の電極と接続する電極を備えたメイン基板と、被検査対象物の電極と接続する電極を備えたスペーストランスフォーマーと、メイン基板とスペーストランスフォーマー間に設けられたサブ基板から構成され、それらの電気的接続のために接続ピンが使用される。

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。

上記基板間の電気的接続用の接続ピンとしては、特許第２７８１８８１号に開示された、図５に示すような、第２基板に半田付け固定され、第１基板のスルーホールに弾性的接触を行うタイプのものが多く用いられてきた。しかし、このタイプの接続ピンは、検査する半導体デバイスの種類に合わせてプローブカードの基板構成を変更しようとしても接続ピンが第２基板から取り外せないため、対応できる構成が限られてしまうという不都合があり、又、接続ピンが曲がる、折れる等の事故が発生した際も該当する接続ピンのみを取り外すことができず、第２基板全体を交換する必要があるといった欠点があった。

更に、複数の接続ピンの第２基板側が完全に固定されることにより、各接続ピンのわずかな位置ズレがあっても挿入困難となってしまうため、製作にあたっては極めて高い位置決め精度を維持しながら接続ピンを１本ずつ半田付けする必要があり、製作時間が長くなるという欠点があった。
特許第２７８１８８１号

従って、本発明の目的は、半導体デバイスを検査するプローブカードにおいて、一本ずつ簡単に着脱可能で、且つ繰り返し使用における安定した電気的接続を可能にする接続ピンを提供することにある。

この課題を解決するため、本発明の接続ピンは、スルーホールを有する第１及び第２の基板を着脱可能に電気的接続を行う接続ピンにおいて、上記接続ピンは、第１の基板に設けられたスルーホール内で接触する第１接触部、上記第１接触部を支える第１支持部、上記第１及び第２の基板の面に当接するストッパー部、上記第２の基板に設けられたスルーホール内で接触する第２接触部、上記第２接触部を支える第２支持部よりなり、上記第１及び第２接触部がバネ性を有して上記第１及び第２の基板に設けられたスルーホールの側壁に弾性的接触を行うことを特徴とする。

又、この課題を解決するため、本発明の接続ピンは、上記第１及び／又は第２接触部が複数個設けられていることを特徴とする。

本発明の接続ピンは、スルーホールを有する第１及び第２の基板を着脱可能に電気的接続を行う接続ピンで、上記接続ピンは、第１の基板に設けられたスルーホール内で接触する第１接触部、上記第１接触部を支える第１支持部、上記第１及び第２の基板の面に当接するストッパー部、上記第２の基板に設けられたスルーホール内で接触する第２接触部、上記第２接触部を支える第２支持部よりなり、上記第１及び第２接触部がバネ性を有して上記第１及び第２の基板に設けられたスルーホールの側壁に弾性的接触を行うよう構成されているため、一本ずつ簡単に着脱可能で、且つ繰り返し使用における安定した電気的接続を可能にする。

又、本発明の接続ピンは、上記第１及び／又は第２接触部を複数個設けることが可能なため、接触面積が増え、より一層安定した電気的接続を可能にする。

プローブカードＡは、図１にその一部を示すように、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、上記第１接続用電極４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、一方の主面２ａと他方の主面２ｂとを電気的に導通する複数のスルーホール１９を有し、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を設けたスペーストランスフォーマー２、サブ基板３のスルーホール９とスペーストランスフォーマー２のスルーホール１９に着脱可能に挿通する接続ピン７、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。

メイン基板１は、図１に示すように、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とメイン基板内の配線にて電気的に導通している。

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間隔変換して、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。

サブ基板３は、図１に示すように、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を設けている。

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と電気的に導通している。

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との間を半田や導電性樹脂等よりなる導電体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になる。

スペーストランスフォーマー２は、図１に示すように、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（図示省略）に接触するための複数の接触子６を装備した第２主面２ｂとを設けている。

図１に示すように、スペーストランスフォーマー２には第１主面２ａと第２主面２ｂを貫通するスルーホール１９が設けられており、このスルーホール１９に接続ピン７が挿入されている。スペーストランスフォーマー２の第２主面２ｂには複数の第５接続用電極１７を装備しており、この第５接続用電極１７に接触子６が半田付けされている。

スペーストランスフォーマー２の複数の隣り合う接触子６間は半導体デバイスの電極（図示省略）の狭い間隔に対応するようにしている。

スペーストランスフォーマー２のスルーホール１９に着脱自在に装備された接続ピン７は、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、図１に示すように、導電性メッキ層を有するスルーホール９、及びスルーホール１９の内面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。

本発明の接続ピン７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、プレス、或いは電鋳等にて製造され、好ましくは金（Ａｕ）、又は錫（Ｓｎ）にてメッキ処理されたもので、図１、図２に示すように、サブ基板３のスルーホール９内で弾性的接触を行う第１接触部７０、第１接触部を支える第１支持部７１、基板の表面に当接するストッパー部７２、スペーストランスフォーマー２のスルーホール１９内で弾性的接触を行う第２接触部７３、第２接触部を支える第２支持部７４からなっている。又、その先端形状は、スルーホールへの挿通をスムーズにするためＵ字型あるいはＶ字型形状としている。

本発明の接続ピン７は、図１、図２に示したように、サブ基板３のスルーホール９内に向けて第１接触部７０及び第１支持部７１を差し入れると、この第１接触部７０が導電性メッキ層を有するスルーホール内壁と接触してサブ基板３のスルーホール９と接続ピン７が電気的に導通可能状態となる。勿論、スペーストランスフォーマー２を引き下げれば、スルーホール９内より接続ピン７の第１接触部及び第１支持部を引き抜くことができる。

接続ピン７の第１接触部７０及び第１支持部７１をサブ基板３のスルーホール９内に挿通し、スルーホール９内で接触部を弾性的接触させ、更に、第２接触部７３及び第２支持部７４をスペーストランスフォーマー２に設けたスルーホール１９内に挿通し、このスルーホール１９内壁に端子部が弾性的接触するようにしている。これによりスペーストランスフォーマー２のスルーホール１９と接続ピン７が電気的に導通可能状態となり、サブ基板３のスルーホール９とスペーストランスフォーマー２のスルーホール１９が電気的に導通可能状態となる。勿論、簡単にスペーストランスフォーマー２と接続ピン７とを分離することができる。

尚、この場合、サブ基板３側の接続ピン７の第１接触部７０のバネ圧と、スペーストランスフォーマー２に設けられたスルーホール１９と接続ピン７の第２接触部７３のバネ圧に差を設けることによって、サブ基板３からスペーストランスフォーマー２を着脱する場合、接続ピン７を残す部材を選択できる。即ち、サブ基板３側のバネ圧をスペーストランスフォーマー２側のバネ圧より大きくすることでスペーストランスフォーマー２着脱時に接続ピン７は必ずサブ基板３側に残留することになる。（スペーストランスフォーマー２側を強く設定するとスペーストランスフォーマー２側に残留する。）

図２は、図１で説明した本発明の接続ピン７の拡大図を示したもので、サブ基板３のスルーホール９内で弾性的接触を行う第１接触部７０、第１接触部を支える第１支持部７１、基板の表面に当接するストッパー部７２、スペーストランスフォーマー２のスルーホール１９内で弾性的接触を行う第２接触部７３、第２接触部を支える第２支持部７４からなっており、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等の良導電性金属材料からエッチング、プレス、或いは電鋳等にて製造され、好ましくは金（Ａｕ）、又は錫（Ｓｎ）にてメッキ処理される。

図２に示した本発明の接続ピン７は、１つの接触部７０において２ヶ所の接触ポイントを持ち、従来品と比較して接触面積を倍加すると共に、第１支持部７１、第２支持部７４を閉じた形状とすることで引き抜き時の破損を極めて効果的に防ぐ形状としたものである。又、スルーホールの中心線に対して左右対称形であることから、挿入するだけで自動的にスルーホールの中心に立てることができ、接続ピンの間隔を詰めて配置するいわゆるファインピッチに対応可能である。

図２に示した形状は、エッチング、プレス、あるいは電鋳等の加工方法でしか製造できないが、これらの加工方法は金属の曲げを伴わない加工方法であるため、加工による金属疲労が残留せず、繰り返し使用においてもバネ性が劣化しない、耐久性に優れたものである。

図２に示した接続ピン７は、それぞれ挿通する基板の厚みやスルーホールの大きさに応じて接触部、支持部の長さや幅を変更することができ、また形状も図示したものに限定されるものではない。基板の厚みやスルーホールの大きさが同じであればストッパー部７２を中心とした対称形とすることも可能である。

図３に示したように片側の接触部をフック形状とすることで引き抜き方向に引っ掛かりが生じ、接続ピン７の残留する基板を確定することができる。

本発明の接続ピン７は、図４に示されるように第１接触部７０を複数個設けた構成としても良い。即ち、第１接触部７０を複数個設けることで接触面積を倍加でき、電気導通特性を更に向上させることができる。又、第２接触部７３を複数個設けても良く、更に第１、第２接触部両方で複数個設けても良い。第１又は第２接触部を複数個設けた場合、それぞれの接触部の接触圧は同じでも挿抜力が倍加するため、基板着脱の際の、接続ピンの残留する基板が確定される。

以上の説明から明らかなように、本発明の接続ピンは、スルーホールを有する第１及び第２の基板を着脱可能に電気的接続を行う接続ピンで、上記接続ピンは、第１の基板に設けられたスルーホール内で接触する第１接触部、上記第１接触部を支える第１支持部、上記第１及び第２の基板の面に当接するストッパー部、上記第２の基板に設けられたスルーホール内で接触する第２接触部、上記第２接触部を支える第２支持部よりなり、上記第１及び第２接触部がバネ性を有して上記第１及び第２の基板に設けられたスルーホールの側壁に弾性的接触を行うよう構成されているため、一本ずつ簡単に着脱可能で、且つ繰り返し使用における安定した電気的接続を可能にする。

又、本発明の接続ピンは、上記第１及び／又は第２接触部を複数個設けることが可能なため、接触面積が複数倍となり、より一層安定した電気的接続を可能にする。

本発明実施例の接続ピンの結合状態を示す一部概略図。本発明実施例の接続ピン形状を示す拡大図。本発明実施例の他の接続ピン形状を示す拡大図。本発明実施例の他の接続ピン形状を示す拡大図。従来の接続ピンの結合状態を示す概略図。

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サブ基板のスルーホール
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
１９スペーストランスフォーマーのスルーホール
７０第１接触部
７１第１支持部
７２ストッパー部
７３第２接触部
７４第２支持部

Claims

スルーホールを有する第１及び第２の基板を着脱可能に電気的接続を行う接続ピンにおいて、上記接続ピンは、第１の基板に設けられたスルーホール内で接触する第１接触部、上記第１接触部を支える第１支持部、上記第１及び第２の基板の面に当接するストッパー部、上記第２の基板に設けられたスルーホール内で接触する第２接触部、上記第２接触部を支える第２支持部よりなり、上記第１及び第２接触部がバネ性を有して上記第１及び第２の基板に設けられたスルーホールの側壁に弾性的接触を行うことを特徴とする接続ピン。
上記第１及び／又は第２接触部が複数個設けられていることを特徴とする請求項１項記載の接続ピン。