JP2005338061A - 検査品の電気的検査のための検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、検査品に適用され、接触ピン配列を構成するピン状の接触部材を備えたコンタクトヘッドと、検査品を収容する検査平面の反対側にある接触部材の端部と接触する接触面を有する電気接続装置と、接続装置のコンタクトヘッドと反対の側に配置された支持装置とを有する、検査品の電気的検査、特にウエハの検査のための検査装置において、検査品の確実な接触を常に保証する検査装置を提供することを課題とする。
【解決手段】接触面（１０）の配列の平面性又は平面性からの偏りを調整するための引張手段及び／又は圧縮手段（１４）を支持装置（６）と接続装置（５）の間に配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、検査品に適用され、接触ピン配列を構成するピン状の接触部材を備えたコンタクトヘッドと、検査品を収容する検査平面の反対側にある接触部材の端部と接触する接触面を有する電気接続装置と、接続装置のコンタクトヘッドと反対の側に配置された支持装置とを有する、検査品の電気的検査、特にウエハの検査のための検査装置に関する。

冒頭に挙げた種類の電気的検査装置は、検査品に電気的に接触してその性能をテストするために使用される。電気的検査装置は機能検査として例えば抵抗測定、電流及び電圧測定等を行うために、検査品の電気的接続を行う。即ち一方では検査品の電気接続部に接触し、他方では検査システムに接続する電気接点を設け、検査システムは検査装置を介して検査品に電気信号を送る。電気検査品は多くの場合ごく小さな電子部品、例えば電子部品の製造に使われるウエハの上の電子回路であるから、コンタクトヘッドのピン状接触部材は極めて小さな寸法を有する。そこで上記の検査システムとの接続を可能にするために、検査ヘッドの接触部材は接続装置と接触し、接続装置はより大きな接点間隔への変換を行い、こうして検査システムに通じる電気接続ケーブルの接続を可能にする。検査の際に検査品は検査平面にあり、検査装置は検査品に向かって軸方向、とりわけ垂直方向に降下するから、ピン状接触部材の一方の端部が検査品に接触し、ピン状接触部材の他方の端部は接続装置の接触面に当接する。支持装置は、上記の接触を行うために検査品に働かせる接触圧力を−軸方向に−作用させる。同時に、多くの場合偏平に形成される接続装置を支持装置に支えることによって、検査品の接触の反作用力による接続装置のたわみが防止される。ところが製造公差と外的条件の関係上、接触ピン配列の接触ピンがほぼ等しい接触圧力で検査品に接触することは必ずしも保証されない。部材の平面性の僅かな偏りがあっても、一部の接触ピンが降下の際に検査品に早期に接触し、検査時に他の接触ピンより強い接触圧力で検査品に押し付けられることになる。公知の検査装置で最悪の場合は、他の接触ピンが所望の接触圧力で検査品にすでに接しているのに、ある接触ピンは検査品に接触しないということが起こる。接触ピンはとりわけたわみ線として形成され、接触の際に縦方向に力が掛かり、これによって僅かに弓形に弾性的に撓屈するから、僅かな偏りはひとりでに補償する。ところがこうした補償は必ずしも十分でない。

そこで本発明の根底にあるのは、検査品の確実な接触を常に保証する冒頭に挙げた種類の検査装置を提供するという課題である。

課題を解決するための手段及び発明の効果

この課題は本発明に基づき接触面の配置の平面性又は平面性からの偏りを調整するための引張手段及び／又は圧縮手段を支持装置と接続装置の間に配置することによって解決される。引張手段及び／又は圧縮手段を調整することによって、接続装置がとりわけ弾性変形するように、支持装置が接続装置に作用し、分散して配置された接触面が検査装置の軸方向、とりわけ垂直方向に適当に変位させられ、こうして例えば接触面の配置の平面性を得ることができる。このことが必要なのは、検査品が完全に平面状に形成されており、また検査装置の部材もいずれにせよ製造公差又は外的条件による偏りがなく、接続装置だけが完全な平面性を持たず、本発明に基づき平面性を生じさせるという場合である。ところが別の応用例によれば、例えばウエハとして形成された検査品が完全な平面性を持たず、その結果接触部材の接触圧力に差異が生じ、結局接触不良を招くことになる。適当に調整される引張手段及び／又は圧縮手段により、接続装置の接触面の配置を平坦性又は故意に望む非平坦性に関して、上記の偏りを阻止するように調整することによって、対策が講じられる。また引張手段及び／又は圧縮手段は、それぞれの接触課題に適応することを可能にする。検査装置が様々な大きさの接触圧力で作動しなければならない場合に、このような適応が必要である。例えば少数の検査点しかない検査品が現れた場合は、少数の検査ピンしか必要でなく、従って検査のために僅かな接触圧力を作用させればよい。検査品が極めて多くの検査点を有し、非常に多くの接触ピンが使用される場合は、ピンごとに等しい個別接触力が働くためには、はるかに大きな接触力を作用させねばならない。従って接続装置は強い負荷が掛かかるため、反作用力に基づき早期に変形され、それが一方では当該の接触面の変位をもたらす。上記の引張手段及び／又は圧縮手段によって、特に−前述のように−平坦に形成された、例えばプリント配線板からなる接続装置の平面性又は非平面性のプリセットが行われる。

また引張手段及び／又は圧縮手段が検査平面と平行な平面で接続装置の熱膨張を許すならば、好都合である。検査の際に様々な室温が現れ及び／又はとりわけ検査品の機能を特定の温度範囲内でも検査できるように、様々な検査温度で検査が行われるから、特に検査平面と平行な平面で個々の部材の熱による長さ変化が起こる。この長さ変化は不可避であり、引張手段及び／又は圧縮手段が上記の平面内で長さ変化を許すならば、この変化が引張手段及び／又は圧縮手段によって妨げられることはない。特に引張手段及び／又は圧縮手段が振り子式引張手段及び／又は振り子式圧縮手段として形成されている場合がそうである。所望の引張力及び／又は圧縮力を作用させるために、引張手段及び／又は圧縮手段の縦方向には機械的剛性が存在するが、これを横切る方向では振り子運動により適当な変位が可能であるから、上記の縦膨張は妨げられない。ここで付言すれば、ウエハの検査は例えば−４０℃から＋１５０℃の温度範囲で行われる。

発明の別の実施形態によれば、複数の引張手段及び／又は圧縮手段が分散して、とりわけマトリックス状に分散して検査装置の中央区域、特に接触ピン配列の基準面区域に設けられる。この中央区域は接触ピンを収容するために利用され、従って検査区域をなす。引張手段及び／又は圧縮手段がこの区域にあれば、所望の平面性又は非平面性を生じさせるために、この区域は適当に軸方向に整列され又は変形される。

引張手段及び／又は圧縮手段がねじ付きピンを有するならば好都合である。ねじ付きピンは引張力及び／又は圧縮力を作用させるために、調整ナットと協動する。当該のねじ付きピン上の調整ナットの変位は、調整ナットの一方の回転方向で圧縮力を作用させ、調整ナットの他方の回転方向で引張力を生じる。またこの場合調整ナットを適宜に回転することによって圧縮力の大きさ及び引張力の大きさを変えることができるから、個別の無段階調整が可能である。

またねじ付きピンの一方の端部を接続装置に固定し、調整ナットを支持装置に支えるならば好都合である。その場合調整ナットは外部からアクセス可能であり、検査装置の検定の際に適当に簡単に調整することができる。

接続装置に適用されたねじ付きピンの端部は特に頭部を備えており、この頭部は接続装置に固定されたソケットの中に収容される。温度によって生じる長さ変化が妨げられないように、頭部はソケット内に振り子運動可能に収容されている。

ねじ付きピンはとりわけ支持装置の貫通穴の中に入っており、又はこの貫通穴を貫通する。その場合貫通穴はそれぞれ小さな直径の穴部分と大きな直径の穴部分を有する段付き穴として形成することが好ましい。支持装置の外側にある大きな直径の穴部分に調整ナットが入っており、一方では段付き穴の段部に、他方では大きな直径の穴部分の中の密閉片に支えられる。こうして調整ねじをねじることによって、支持装置から出る圧縮力又は引張力を個々のねじ付きピン構造を介して接続装置に働かせることが可能である。

密閉片は調整ナットのための締付け片として形成することが好ましい。所望の回転位置にセットされた調整ナットは、意図せぬ変位を防止するために、こうして締付けることによりロックされる。

最後に、密閉片が輪ねじであって、その雄ねじが大きな直径の穴部分の雌ねじにねじこまれるならば好都合である。このような輪ねじの回転は軸方向変位をもたらし、その結果当該の調整ナットが締付け力を受け、それによってロックされ、又は解放される。

図面は実施例に基づき本発明を明らかにしている。

図１Ａは電気的検査装置１の横断面概略図を示す。検査品に電気的検査を行うために、図示しない検査品に接触する検査装置１を、図示しない電気接続ケーブルにより図示しない検査システムに接続することができる。検査品はウエハとして形成することができ、図１Ａに破線で示した検査平面２にある。検査品の当該の接続点への接触のために、垂直テストエッジ３とも呼ばれる上記の検査装置１が使用される。検査装置１はコンタクトヘッド３、接続装置５及び支持装置６を有する。接続装置５は支持装置６に支えられる。コンタクトヘッド４は縦移動可能に支承された多数の接触部材７を備えている。接触部材７の一方の端部区域は図示しない検査品に、他方の端部区域は接続装置５に適用されている。接続装置５は導電路９を備えた多層プリント配線板８として形成され、導電路９はコンタクトヘッド４に対応する端部に接触面１０を、半径方向外側の端部に電気接続面１１を有し、接続面１１は上記の図示しない接続ケーブルを介して検査システムに接続することができる。接続装置５は変換装置をなすように構成されている。即ちごく小さな接触面１０の極めて狭い間隔が、導電路９を介して接続面１１の大きな間隔に変換される。また接続面１１はそれぞれ上記のケーブル接続を行うことができるような大きさを有する。

検査品の検査の際に、支持装置６は検査平面２にある検査品に向かって軸方向（矢印１２）に移動するから、接触部材７の正面端が一方では検査品に、他方では接触面１０に当接する。接触部材７はたわみ線として形成され、即ち軸方向に撓屈により僅かに弾性を有するように形成されているから、検査装置１の個々の部材と検査品がそれぞれ十分な平面性を有するならば、検査品の完全な接触が可能である。接続装置５に適用されたたわみ線１３の正面端がすべて１つの平面にあるが、プリント配線板８が例えば凸曲しているため
接続装置５の当該の接触面１０が平面配列を有しない場合は、問題が起こる。接続装置５の平面性又は故意の非平面性に対して影響を及ぼすことができるように、支持装置６と接続装置５の間に引張及び圧縮手段１４が配置されている。検査装置１の中央区域１５にマトリックス状に配置された多数の引張及び圧縮手段１４が設けられている。この場合は特にコンタクトヘッド４の接触ピン配列１７の基準面区域１６が引張及び圧縮手段１４を備えている。図１Ｂの拡大図が示すように、各引張及び圧縮手段１４は頭部１９を備えたねじ付きピン１８を有し、ねじ付きピン１８の上に調整ナット２０がねじ込まれている。プリント配線板８の上側２１にソケット２２がとりわけ接着して固定されている。ソケット２２は横断面で見てＣ形輪郭２３を有し、引張及び圧縮手段１４の頭部１９を収容する。各頭部１９がＣ形輪郭２３の中に若干の遊びを置いて収容されるならば、引張及び圧縮手段１４は振り子式引張手段又は振り子式圧縮手段２４をなす。しかし代案として頭部をＣ形輪郭の中に接着することも可能である。その場合は引張及び圧縮手段１４の屈曲によって振り子の釣合いが可能である。各ねじ付きピン１８の自由端区域２５は、支持装置６の貫通穴２６の中に突出する。ソケット２２とねじ付きピン１８の一部を収容するために、支持装置６は接続装置５に面した側に空洞部２７（図１Ａ）を備えている。図１Ｂは各貫通穴２６が段付き穴２８として形成されていることを示す。即ち貫通穴２６は接続装置５に適用された小さな直径の穴部分２９と、支持装置６の外側３０に通じる大きな直径の穴部分３１を有する。こうして環状段部３２が形成される。

調整ナット２０はその雌ねじ３３がねじ付きピン１８の端部２５の上にねじ込まれており、小さな直径の中心区域３４及びそれと一体に大きな直径の外側環状フランジ３５を有する。環状フランジ３５の下側は環状段部３２に支えられる。

穴部分３１の中に密閉片３６が配置され、調整ナット２０の環状面３５の上に接して締付けるから、調整ナット２０の回転位置を環状段部３２と密閉片３６の間で固定することができる。密閉片３６はこのように締付け片３７をなし、輪ねじ３８として形成されている。輪ねじ３８は外径に雄ねじ３９を有し、この雄ねじ３９が穴部分３１の雌ねじ４０とかみ合う。また輪ねじ３８の中心穴４１が調整ナット２０の小さな直径の区域３４を受けるように構成されている。

次の機能が生じる。即ち検査装置１の検定の際に検査装置１は検査平面２にある検査品の上に降下され、たわみ線１３が一方では検査品と接触し、他方では接触面１０、導電路９、接続面１１及び図示しない接続ケーブルを介して、図示しない検査システムに電気的に接触する。降下過程の間に、どのような降下状態でどの接触部材７が検査品と接触するか、が検査システムのモニタに示される。例えば図１Ａの右側の接触部材７が左側の接触部材７より早期により大きな接触圧力で検査品の上に接することが分かれば（このことは検査システムのモニタの適当な画像構成で明らかになる）、引張及び圧縮手段１４によって所望の修正が行われる。修正は次の通りである。即ち右側の引張及び圧縮手段１４が強化された引張力を、及び／又は左側の引張及び圧縮手段１４が強化された圧縮力を支持装置６からプリント配線板８に働かせ、プリント配線板８が僅かに弾性変形し、その結果接触面１０に適当な軸方向高さ変位が生じる。

−ねじ付きピン１８が右ねじであり、輪ねじ３８をゆるめて−調整ナット２０を左に回すことによりねじ付きピン１８の頭部１９から遠のき側に幾らかずらせ、次に輪ねじ３８を締め固めて、環状フランジ３５を輪ねじ３８と環状段部３２の間に締付けることによって、圧縮力を作用させることができる。他方では−輪ねじ３８をゆるめた後に−調整ナット２０を時計回り（右回り）に回し、その際調整ナット２０が環状段部２０に支えられ、その結果ソケット２２のＣ形輪郭２３を介してプリント配線板８に引張力を伝達することによって、引張力を作用させることが可能である。続いて調整ナット２０の環状フランジ３５を締付けて固定するために、輪ねじ３８を再び締め固める。このようにして適宜に多数の場所で、即ち引張及び圧縮手段１４ごとに接続装置５、それとともに接触面１０の配列の平面性又は非平面性の調整を行うことができる。

図１Ｂで明らかなように、穴部分２９の直径はねじ付きピン１８の直径より大きく形成されているから、検査平面２と平行な平面にある部材に熱膨張が生じたならば、ここでもねじ付きピン１８に若干の振り子の偏りを生じることが可能である。

調整ナット２０及び／又は輪ねじ３８の上記の回転調整を行うために、これらの２つ部材は上側に工具かみ合い溝を有するから、二又状のねじ回しで調整を問題なく行うことができる。

本発明によれば、検査品の最適な接触が可能になるように、接続装置５、特にプリント配線板８の垂直即ち軸方向位置を種々の点で調整し、固定することが可能である。

図１Ａは検査装置の横断面概略図を示す。図１Ｂは、図１Ａの検査装置の区域の拡大図を示す。

Claims (11)

1. 検査品に適用され、接触ピン配列を構成するピン状の接触部材を備えたコンタクトヘッドと、検査品を収容する検査平面の反対側にある接触部材の端部と接触する接触面を有する電気接続装置と、接続装置のコンタクトヘッドと反対の側に配置された支持装置とを有する、検査品の電気的検査、特にウエハの検査のための検査装置において、接触面（１０）の配列の平面性又は平面性からの偏りを調整するための引張手段及び／又は圧縮手段（１４）が支持装置（６）と接続装置（５）の間に配置されていることを特徴とする検査装置。
2. 引張手段及び／又は圧縮手段（１４）が検査平面（２）と平行な平面での接続装置（５）又は検査装置（１）のその他の部材の熱膨張を許容することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 接続装置（５）又は検査装置（１）のその他の部材の熱膨張を許容するために、引張手段及び／又は圧縮手段（１４）が振り子式引張手段及び／又は振り子式圧縮手段(２４)として形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 引張手段及び／又は圧縮手段（１４）が検査装置（１）の中央区域、特に接触ピン配列（１７）の基準面区域（１６）に分散して、とりわけマトリックス状に分散して設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の検査装置。
5. 引張手段及び／又は圧縮手段（１４）がねじ付きピン（１８）を有し、ねじ付きピン（１８）が引張力及び／又は圧縮力を作用させるために調整ナット（２０）と協動することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の検査装置。
6. ねじ付きピン（１８）の一方の端部が接続装置（５）に固定され、調整ナット（２０）が支持装置（６）に支えられることを特徴とする請求項１から５にいずれか１項に記載の検査装置。
7. 接続装置（５）に適用されたねじ付きピン（１８）の端部が頭部（１９）を備え、この頭部（１９）が接続装置（５）に固定されたソケット（２２）に収容されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の検査装置。
8. ねじ付きピン（１８）が支持装置（６）の貫通穴（２６）に入っており、又はこの貫通穴（２６）を貫通することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の検査装置。
9. 貫通穴（２６）がそれぞれ小さな直径の穴部分（２９）と大きな直径の穴部分（３１）を有する段付き穴（２８）として形成され、支持装置（６）の外側（３０）に接する大きな直径の穴部分（３１）に調整ナット（２０）が入っており、調整ナット（２０）が一方では段付き穴（２８）の段部（３２）に、他方では大きな直径の穴部分（３１）の中の密閉片（３６）に支えられることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の検査装置。
10. 密閉片（３６）が調整ナット（２０）のための締付け片（３７）であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の検査装置。
11. 密閉片（３６）が輪ねじ（３８）であり、その雄ねじ（３９）が大きな直径の穴部分（３１）の雌ねじ（４０）にねじ込まれていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の検査装置。

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