JP2007121223A - 電気的接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検査体の温度変化による所定位置からの各プローブの先端のずれを確実に防止し得る電気的接続装置を提供する。
【解決手段】テスタに接続された複数の電気接続部が一方の面に形成された基板と、基端がそれぞれに対応する電気接続部に接続され、先端が被検査体の電極パッドに当接される複数のプローブと、プローブを基板に保持するための保持板とを含む。保持板は、プローブの基端を対応する電気接続部に位置決めるための貫通孔が形成されたベース板部材と、貫通孔に整合しプローブの先端を対応する被検査体の電極パッドに位置決めるための貫通孔が形成されたガイド板部材とを備える。ガイド板部材は、その中央部でベース板部材に連結され、この中央部を除く部分の熱伸縮に伴うベース板部材に沿った伸縮が自在であり、被検査体の熱伸縮にほぼ等しい熱伸縮を示す。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気回路の電気的検査のために、被検査体である例えば半導体ウエハ上に形成された集積回路のような電気回路とその電気的検査を行うテスタとの電気的接続に用いられるプローブカードのような電気的接続装置に関する。

半導体ウエハ上に形成された集積回路のような電気回路の電気的検査を行うために、プローブカードのような電気的接続装置が用いられている。
このような電気的接続装置は、一般的に、テスタに接続された多数の電気接続部が設けられたプローブ基板と、該基板上に基端を当接させる多数のプローブとを備える。各プローブの先端が被検査体の電気回路の電極パッドに当接されることにより、被検査体とテスタとが接続され、所定の電気的検査が行われる。

ところで、この種の検査に、高温環境を伴うバーンインテストがあり、このような検査では、被検査体が高温下におかれることから、被検査体と、電気的接続装置との熱膨張係数の差によって、プローブの先端が被検査体の電極パッドから外れることがある。

この熱膨張係数の差によるプローブ先端のずれを防止するために、各プローブの先端部を支持する支持機構部を被検査体の熱膨張係数とほぼ同じ材料で構成することが提案された（特許文献１参照）。これによれば、多数のプローブの先端近傍は、基板の一方の面の側で、被検査体の熱膨張係数とほぼ同じ材料から成るリング状部材で支持される。このリング状部材は、前記基板の他方の面で該基板に結合された桟体に、前記リング状部材の周方向に間隔をおいた位置でそれぞれ結合されており、前記桟体を介して前記基板に支持されている。

この桟体は、前記リング状部材と同質の材料で構成されているとはいえ、前記基板のリング状部材が配置された側と反対側あるいは熱源から見てリング状部材の背面側に配置されていることから、該リング状部材とは比較的大きな温度差が生じ、そのために桟体とリング状部材との間には比較的大きな伸縮差が生じる。その結果、この桟体との熱収縮差により、該桟体に周方向へ間隔をおいて結合された前記リング状部材の、被検査体に対応した温度変化に伴う自由な伸縮が妨げられることから、プローブ先端のずれを確実に防止することはできない。
また、前記リング状部材を確実に保持するために、該リング状部材を前記桟体に結合するための多数の締結部品５１０をリング状部材の周方向に配列する必要があることから、構成が複雑化する。

また、被検査体の被接触部の配列ピッチが異なる場合に適用し得るプローブユニットとして、プローブにコイルばねを組み込むことが提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、単に、このようなプローブを用いたのみでは、被検査体の温度変化によるプローブ先端のずれを確実に防止することはできない。

特開平１１−８３９０１号公報 特開平６−２０１７２５号公報

したがって、本発明の目的は、構成が比較的単純であり、被検査体の温度変化による熱膨張および熱収縮によっても各プローブの先端の所定位置からのずれを確実に防止し得る電気的接続装置を提供することにある。

本発明に係る電気的接続装置は、テスタに接続される配線路が設けられ、該配線路を経て前記テスタに接続される複数の電気接続部が一方の面に形成された基板と、基端がそれぞれに対応する前記電気接続部に電気的に接続され、先端が前記被検査体の電極パッドに当接される複数のプローブと、前記基板の前記一方の面に配置され、前記プローブを前記基板に保持するための保持板とを含み、該保持板は、一方の面が前記基板の前記一方の面に向き合うように該基板に沿って配置され、前記プローブの前記基端を対応する前記電気接続部に位置決める貫通孔が形成されたベース板部材と、前記貫通孔に整合し前記プローブの前記先端を対応する前記被検査体の前記電極パッドに位置決める貫通孔が形成され、前記ベース部材の他方の面に沿って配置されたガイド板部材とを備え、該ガイド板部材は、その中央部で前記ベース板部材に連結され、前記中央部を除く部分の前記ベース板部材に沿った熱伸縮が自在であり、前記被検査体の熱伸縮に伴いその熱伸縮量にほぼ等しい熱伸縮量を示すことを特徴とする。

本発明に係る前記電気的接続装置では、前記プローブの前記基端は、前記ベース部材の貫通孔により、対応する前記電気接続部に確実に保持され、他方、プローブの先端は、前記ガイド板部材の貫通孔により、対応する前記電極パッドに確実に位置決められる。前記ガイド板部材は、被検査体との温度差に拘わらず該被検査体の熱伸縮量にほぼ等しい熱伸縮量を示し、しかも、このガイド板部材およびベース部材の両者は、それらの中央部でのみ相互に連結されることから、被検査体の熱伸縮量にほぼ等しい熱伸縮量を示す前記ガイド板部材の中央部を除く部分は、前記ベース部材との結合による拘束を受けることはないので、前記被検査体の熱伸縮に伴う熱膨張および熱収縮が自在である。

このガイド板の中央部を除く領域は被検査体の熱伸縮に応じた伸縮が自在であることから、前記中央部を除く領域に前記した各プローブの案内作用をなす貫通孔を形成することにより、前記ガイド板部材と被検査体との温度差の有無に拘わらず、熱の影響による前記電極パッドからの各プローブ先端のずれを確実に防止することができる。また、前記ベース部材およびガイド板部材の結合に多数の締結手段を用いることなく単一の締結手段を用いて両者を中央部で結合することができるので、その結合構造の簡素化が図られることから、比較的単純な構成によって、対応する電極パッドとテスタとの確実な電気的接続を得ることができる。

前記被検査体は半導体ウエハであるとき、前記ガイド板部材は半導体ウエハの熱膨張係数に近似する熱膨張係数を有するセラミック板で構成することができる。

前記保持板には、前記ベース板部材と前記ガイド板部材との間に中間板部材とを備える積層構造を採用することができる。この場合、前記ベース板部材、中間板部材および前記ガイド板部材はセラミック板で構成し、少なくとも前記ガイド板部材を前記半導体ウエハの熱膨張係数に近似する熱膨張係数を有するセラミック板とすることができる。保持板をこのようなセラミック板の多層構造とすることにより、各セラミック板の板厚の低減を図ることにより、それぞれに設けられるプローバのための貫通孔の穴開け加工を容易とすることにより、その加工費の低減が可能となる。また、保持板を多層構造とすることにより、保持板の両面における温度差に起因する保持板自体の全体的な反りを抑制することが可能となる。

前記中間板部材に、複数のプローブを受け入れるべくその板厚方向に貫通しかつ前記中間板部材の面上で前記貫通方向とほぼ直角に伸びる長溝を形成することができる。この長溝は、各プローブを受け入れる貫通孔をプローブ毎に形成することに比較して、中間板部材への加工を容易とすることから、前記したと同様に加工費を低減する上で、有利である。

前記基板の他方の面に、該面に沿って支持板を配置することができ、この場合、前記ガイド板部材は、該ガイド板部材の前記中央部および前記ベース板部材を貫通するねじ部材により、前記ベース板部材と共に前記支持板に保持することができる。この支持板は、前記基板にその取付け基準面を与えることにより、該基板に反りのような変形が生じることを抑制し、この基板の変形による前記プローブの先端のばらつきを防止する。

前記プローブについては、スリーブ部材と、該スリーブ部材の一端から突出するように前記スリーブ部材に摺動可能に収容される針部材と、前記スリーブ内に収容され前記針部材に突出方向への偏倚力を与えるばね部材とで各プローブを構成し、前記針部材を前記スリーブ部材に揺動可能に嵌合することができる。このような組立体で各プローブを構成することにより、前記ガイド板部材の温度変化に応じた各プローブの比較的自由なたわみ変形が容易となり、また各プローブの基端を受ける前記電気接続部が形成された前記基板および各プローブ等の各加工公差に拘わらず、各プローブの基端を確実に前記電気接続部に当接させかつ先端を前記被検査体の前記電極パッドに確実に接触させることができる。
プローブとして、たわみ変形可能の単一の針部材を用いることができるが、各プローブと基板の電気接続部とのより確実な電気的接続を可能とする上で、前記したように、ばね部材を組み込んだプローブ組立体とすることが望ましい。

組立体からなる前記プローブは、前記スリーブ部材が前記ベース板部材の前記貫通孔を経て他端を前記基板の前記電気接続部に当接し、また前記針部材が前記ガイド板部材の前記貫通孔を経て先端を前記被検査体の前記電極パッドに当接させるように前記保持板に組み込むことができる。前記針部材には、前記ガイド板部材の前記貫通孔の縁部に係合して前記保持板からの脱落を防止する係止部を形成することができ、これにより、組立体から成るプローブの前記保持板からの脱落を確実に防止することができる。

本発明によれば、前記したように、中央部でベース部材に連結されかつ被検査体の熱伸縮にほぼ等しい熱伸縮を示すガイド板部材の案内作用により、熱の影響による前記電極パッドからの各プローブ先端のずれを確実に防止することができるので、比較的単純な構成により、対応する電極パッドとテスタとの確実な電気的接続を得ることができる。

本発明に係る電気的接続装置１０は、図１示されているように、例えば半導体ウエハ１２に作り込まれた多数のＩＣ回路（図示せず）の電気的検査のために、ウエハ支持台１３上に載せられた半導体ウエハ１２の各ＩＣ回路の接続端子である各電極パッド１４をテスタ１６に接続するのに用いられる。

電気的接続装置１０は、下面１８ａが平坦な取付け基準面となる平板状の支持部材１８と、該支持部材の取付け面１８ａに保持される円形平板状の配線基板２０と、該配線基板に多数のプローブ２２を保持する円形の保持板２４とを備える。
配線基板２０は、テスタ１６に接続される配線路（図示せず）が形成された全体に円形のポリイミド樹脂から成る従来よく知られた回路基板であり、その下面２０ａには、前記配線路に接続される電気接続部２６（図６参照）が半導体ウエハ１２の電極パッド１４に対応してマトリックス状に配列されている。

支持部材１８は、その取付け面１８ａを配線基板２０の上面２０ｂに当接させて配置される例えばステンレス板からなる板状の枠部材からなる。図２に示す例では、この支持部材１８は、中央のボス部２８ａと、該ボス部を同心的に取り巻く円形の環状部２８ｂと、ボス部２８ａおよび環状部２８ｂを連結する多数の放射状部２８ｃとを備え、ボス部２８ａの中央位置には中央雌ねじ穴３０ａが、また該中央雌ねじ穴を取り巻いて配置される多数の雌ねじ穴３０ｂ、３０ｃがそれぞれ支持部材１８を板厚方向に貫通して形成されている。

配線基板２０は、図１に示したように、該配線基板を板厚方向に貫通しかつ支持部材１８の放射状部２８ｃに形成された雌ねじ穴３０ｃに螺合する雄ねじ部材であるボルト３２ｃの締め付けにより、従来よく知られているように、支持部材１８の下面１８ａに、縁部で支持されている。

各プローブ２２を配線基板２０の下面２０ａに形成された電気接続部２６に対応させて保持する保持板２４は、図示の例では、板状の各円形部材２４ａ、２４ｂ、２４ｃから成る積層構造を有する。各円形部材２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、例えば、被検査体である半導体ウエハ１２とほぼ等しい直径を有するセラミック板である。

配線基板２０の下面２０ａに対向して配置される円形部材であるベース板部材２４ａには、各プローブ２２の基端よりもわずかに大きな口径を有し、プローブ２２の基端を対応する前記電気接続部２６に位置決めるための複数の貫通孔３４が図１に矢印Ａで示された円形領域を拡大して示す図３に示されているように、室温では、各電気接続部２６に一致するようにこれに対応して形成されている。また、ベース板部材２４ａには、中央雌ねじ穴３０ａおよび各雌ねじ穴３０ｂに整合する貫通孔３６ａ、３６ｂが形成されている。

中間の円形板部材である中間板部材２４ｂを介して円形板部材であるガイド板部材２４ｃがベース板部材２４ａに重ね合わされている。ガイド板部材２４ｃには、プローブ２２の挿通を許す貫通孔３８が、室温では、ベース板部材２４ａの各貫通孔３４に軸線を一致させて、すなわち半導体ウエハ１２の電極パッド１４に一致させて形成されている。また、ガイド板部材２４ｃには、中央雌ねじ穴３０ａに整合する貫通孔４０ａおよび各雌ねじ穴３０ｂに軸線を一致させて該雌ねじ穴の口径よりも大きな口径を有する貫通孔４０ｂが形成されている。

両板部材２４ａおよび２４ｃ間に配置された中間板部材２４ｂには、その板厚方向に貫通しかつ図４に示されているように、それぞれに複数のプローブ２２を遊びを以て受け入れるべく、ガイド板部材２４ｃの面上で相互に平行に伸長する複数の長溝４２が形成されている。したがって、各長溝４２の上端には、ベース板部材２４ａに直線状に配列された複数の貫通孔３４が開放し、長溝４２の下端には、各貫通孔３４に対応する複数の貫通孔３８が開放する。この長溝４２に代えて、対応する各貫通孔３４および貫通孔３８に対応した円形断面を有する連結穴を個々に形成することができるが、図示のとおり、長溝４２とすることがセラミック板からなる中間板部材２４ｂへの穴開け加工費の削減の点から、望ましい。

また、中間板部材２４ｂには、図３に示すように、支持部材１８の中央雌ねじ穴３０ａに整合する貫通孔４４ａが形成され、また一端が支持部材１８の雌ねじ穴３０ｂに整合しかつ他端にガイド板部材２４ｃの貫通孔４０ｂに整合する大口径部４６を有する貫通孔４４ｂが形成されている。

図示の例では、ガイド板部材２４ｃの中間板部材２４ｂに対向する面には、長溝４２に対応する浅溝４８が形成されており、該浅溝内に各貫通孔３８が開放するように該貫通孔が配置されている。プローブ２２の径方向外方に突出する係止部２２ａは、前記浅溝４８内における貫通孔３８の開口縁部に形成される。

したがって、保持板２４は、各プローブ２２の係止部２２ａがガイド板部材２４ｃの貫通孔３８の開口縁部に係止され、プローブ２２の基端がベース板部材２４ａの貫通孔３４を貫通しかつプローブ２２の先端がガイド板部材２４ｃの貫通孔３８を貫通するように、各部材２４ａ、２４ｂ、２４ｃが積層状態を保持すべく、支持部材１８の各雌ねじ穴３０ａ、３０ｂに螺合する雄ねじ部材である各ボルト５０ａ、５０ｂにより、支持部材１８に取り付けられる。

すなわち、支持部材１８の中央雌ねじ穴３０ａに螺合する中央ボルト５０ａは、図３に示すとおり、軸部５０ａａの一端に形成された頭部５０ａｂをガイド板部材２４ｃの下面における貫通孔４０ａの開口縁部に当接させた状態で、軸部５０ａａがガイド板部材２４ｃの貫通孔４０ａ、中間板部材２４ｂの貫通孔４４ａ、ベース板部材２４ａの貫通孔３６ａおよび配線基板２０を貫通するように配置され、軸部５０ａａが支持部材１８の中央雌ねじ穴３０ａに螺合される。この中央ボルト５０ａの締め付けにより、ガイド板部材２４ｃは、保持板２４を構成する他の中間板部材２４ｂおよびベース板部材２４ａと一体的に結合されると共に、これらと一体的に支持部材１８に結合される。

他方、支持部材１８の雌ねじ穴３０ｂに螺合する周辺ボルト５０ｂは、軸部５０ｂａの一端に形成された頭部５０ｂｂがガイド板部材２４ｃの貫通孔４０ｂを貫通し、該頭部が中間板部材２４ｂの貫通孔４４ｂに形成された大口径部４６の底部４６ａに当接するように、軸部５０ｂａが中間板部材２４ｂの貫通孔４４ｂ、ベース板部材２４ａの貫通孔３６ｂおよび配線基板２０を貫通して配置され、この軸部５０ｂａが支持部材１８の雌ねじ穴３０ｂに螺合する。この周辺ボルト５０ｂの締め付けにより、周辺ボルト５０ｂの頭部５０ｂｂがガイド板部材２４ｃの貫通孔４０ｂを貫通することから、このガイド板部材２４ｃが周辺ボルト５０ｂにより拘束されることはないが、該ガイド板部材を除くベース板部材２４ａおよび中間板部材２４ｂは、配線基板２０と共に支持部材１８に結合される。

また、両ボルトボルト５０ａおよび５０ｂの締め付けにより、室温では、保持板２４に保持された各プローブ２２の基端は、配線基板２０の対応する電気接続部２６に確実に当接され、これにより、各プローブ２２は、配線基板２０の前記配線路を経てテスタ１６に接続される。また、図１に示すように、ガイド板部材２４ｃの貫通孔３８から突出する、すなわち保持板２４から突出する各プローブ２２の先端は、保持板２４のガイド板部材２４ｃの貫通孔３８の案内作用により、室温では、半導体ウエハ１２の対応する各電極パッド１４に確実に接触させることができ、これによりテスタ１６と各電極パッド１４とが検査のために接続される。

なお、支持部材１８の下面１８ａは、プローブ２２の基端を受ける配線基板２０の取付け基準面として作用することから、配線基板２０の熱あるいはその他の原因によるたわみ変形を規制することにより、配線基板２０のたわみ変形によるプローブ２２の先端の高さおよび位置のばらつきを抑制する。

この半導体ウエハ１２の例えばバーンインテストによる熱伸縮によってプローブ２２の先端が対応する電極パッド１４から外れることを防止するために、中央部でベース板部材２４ａおよび支持部材１８に結合されたガイド板部材２４ｃには、半導体ウエハ１２の熱伸縮量にほぼ等しい熱伸縮量を示すセラミック板が選択される。

例えば、半導体ウエハ１２が１２インチの直径を有し（半径約１５０ｍｍ）、熱膨張係数が２．８×１０^―６／℃であり、半導体ウエハ１２の温度が熱源となるウエハ支持台１３の温度上昇により室温（２５℃）から８５℃の温度変化を生じるとき、前記熱源１３から離れあるいは半導体ウエハ１２よりも遠い位置にあるガイド板部材２４ｃは室温から約６０℃の温度変化を生じる場合を考察する。
この半導体ウエハ１２の室温から８５℃の変化を生じたときの該半導体ウエハの周辺部での径方向の最大伸び量をδとすると、このδは、次式で求められる。

この変形量δに等しい変形量δ_１を生じるガイド板部材２４ｃの熱膨張係数αは次式で求められる。

両式（１）および（２）から、ガイド板部材２４ｃの熱膨張係数αが得られる。

したがって、前記した条件では、ガイド板部材２４ｃとして、熱膨張係数αが４．８×１０^―６／℃の値を示す、例えばセラミック板が選択される。このガイド板部材２４ｃの熱膨張係数αは半導体ウエハ１２の熱膨張係数（２．８×１０^―６／℃）と同一桁数を示すことから、これに近似する。

ベース板部材２４ａおよび２４ｂにも、ガイド板部材２４ｃと同一のセラミック材料を選択することができる。この場合、たとえガイド板部材２４ｃが６０℃に達しても、ベース板部材２４ａは、該ベース部材よりも加熱源側に位置する中間板部材２４ｂおよびガイド板部材２４ｃによって温度の上昇が抑制されること、およびセラミック板自体の熱膨張係数が比較的小さいので、前記した設計上の温度範囲にある限り、ベース板部材２４ａには、その貫通孔３４により位置決められる各プローブ２２の前記基端が配線基板２０の電気接続部２６からのずれを生じさせるほどの大きな熱伸縮差が、配線基板２０との間に生じることは無いことから、プローブ２２の前記基端が対応する電気接続部２６から外れることはない。

プローブ２２の前記基端部の対応する電気接続部２６からのずれをより確実に防止するには、ベース板部材２４ａとして、配線基板２０の熱膨張係数に等しい熱膨張係数を示す材料を用いることが望ましい。

このベース板部材２４ａの貫通孔３４により基端が配線基板２０の電気接続部２６に位置決められる各プローブ２２の先端は、ガイド板部材２４ｃの貫通孔３８の案内作用を受ける。このプローブ２２の先端の案内作用をなすガイド板部材２４ｃは、前記したように被検査体である半導体ウエハ１２の熱膨張係数に近似した線膨張係数を有し、しかも半導体ウエハ１２との温度差の有無に拘わらず、半導体ウエハ１２の熱伸縮にほぼ等しい熱伸縮を示す。また、ガイド板部材２４ｃの中央部がベース板部材２４ａおよび支持部材１８に結合されていることから、ガイド板部材２４ｃは、その中央部の伸縮を拘束されるが、中央部を除く貫通孔３８が形成された周辺部は、半導体ウエハ１２の熱伸縮に応じたガイド板部材２４ｃの径方向および周方向への伸縮が自在である。

そのため、半導体ウエハ１２が例えば加熱雰囲気下でのバーンインテストを受けるとき、温度変化に伴って、その電極パッド１４の位置が半導体ウエハ１２の面上でずれを生じても、半導体ウエハ１２に沿って該半導体ウエハの熱伸縮量にほぼ等しい熱伸縮量を示すガイド板部材２４ｃの径方向および周方向への変形を伴う該ガイド板部材のプローブ案内作用により、プローブ２２は、そのたわみ変形を伴って、先端が電極パッド１４の位置のずれに追従する。その結果、プローブ２２の電極パッド１４からのずれが確実に防止される。
また、ベース板部材２４ａおよびガイド板部材２４ｃの結合に多数の締結手段を用いることなく、単一の締結手段を構成する中央ボルト５０ａを用いて両者を中央部で結合することができるので、その結合構造の簡素化が図られることから、比較的単純な構成によって、対応する電極パッド１４とテスタ１６との確実な電気的接続を得ることができる。

前記したプローブ２２として、たわみ変形が可能な、例えばタングステン線のような金属線を用いることができる。また、このような単一の金属線からなるプローブ２２に代えて、図５および図６に示すようなプローブ組立体１２２を用いることができる。

本発明に係るプローブ組立体１２２は、図５に示すように、両端開放の金属筒体からなるスリーブ部材６０と、該スリーブ部材の一端を閉鎖する導電性の頭部材６２と、一端を頭部材６２に当接させてスリーブ部材６０内に収容される金属性の圧縮コイルスプリング６４と、該コイルスプリングのばね力を受けるように該コイルスプリングの他端に一端を当接させ、スリーブ部材６０に摺動可能に収容される導電性の針部材６６とを備える。図示の例では、針部材としてプランジャー部材６６が用いられている。

スリーブ部材６０には、針部材であるプランジャー部材６６の一端に形成された頭部６６ａに係合してスリーブ部材６０からのプランジャー部材６６の脱落を防止する減径部６０ａが形成されている。プランジャー部材６６は、その他端をスリーブ部材６０の他端から突出させて配置されており、この突出領域には、ガイド板部材２４ｃの貫通孔３８の開口縁部に係止可能な前記したと同様な係止部２２ａが形成されている。また、プランジャー部材６６の先端には、圧縮コイルスプリング６４のばね力により前記した電極パッド１４に押し付けられる接触端子６８が設けられている。図示の例では、接触端子６８には、電極パッド１４との確実な電気的接続を得るために、歯６８ａが形成されている。

プランジャー部材６６は、その軸線がスリーブ部材６０の軸線に関して角度θ内で揺動可能にスリーブ部材６０に嵌合されており、その揺動角度θは例えば０．１度に設定されている。また、スリーブ部材６０とプランジャー部材６６との間には、揺動角θが１度であっても、両者の円滑な摺動が補償される。

前記プローブ組立体１２２は、図６（ａ）に示すように、頭部材６２の先端が配線基板２０の電気接続部２６に当接するように、保持板２４のベース板部材２４ａに形成された貫通孔３４を貫通して保持板２４に組み込まれる。このプローブ組立体１２２の保持板２４への組み込み状態では、プランジャー部材６６の係止部２２ａがガイド板部材２４ｃの浅溝４８における貫通孔３８の開口縁部に当接し、プランジャー部材６６の先端に設けられた前記接触端子６８が半導体ウエハ１２の前記電極パッド１４に押圧可能となるように、プランジャー部材６６が貫通孔３８を貫通する。

図６（ａ）は常温でのプローブ組立体１２２の組み込み状態を示し、この常温での組み込み状態では、スリーブ部材６０とプランジャー部材６６との両軸線が一致するように、前記揺動角θがほぼ零となり、これにより、各プローブ組立体１２２の頭部材６２が当接する電気接続部２６と、接触端子６８が当接する電極パッド１４とが確実に接続される。

バーンインテストのために、図６（ｂ）に示されているように、半導体ウエハ１２が載せられたウエハ支持台１３の温度が室温から例えば８５℃に上昇すると、このウエハ支持台１３上の半導体ウエハ１２が８５℃に上昇する。この半導体ウエハ１２の温度上昇によって、図中矢印Ａで示すように、半導体ウエハ１２の膨張によって半導体ウエハ１２が変形を生じる。このとき、本発明に係る電気的接続装置１０では、プローブ２２を受け入れるガイド板部材２４ｃ、すなわちプローブ組立体１２２のプランジャー部材６６を受け入れるガイド板部材２４ｃが６０℃に昇温することにより、図中矢印Ｂで示すように、半導体ウエハ１２の変形とほぼ同一の変形を生じる。このガイド板部材２４ｃの案内作用により、該ガイド板部材の案内孔すなわち貫通孔３８を通るプローブ組立体１２２は、前記角度θの揺動を伴う変形を生じ、そのプランジャー部材６６の先端に形成された接触端子６８は、これに対応する電極パッド１４とほぼ一体的に変位する。

したがって、本発明に係る電気的接続装置１０によれば、中央部でベース部材２４ａに連結されかつ被検査体１２の熱伸縮にほぼ等しい熱伸縮を示すガイド板部材２４ｃの案内作用により、熱の影響による電極パッド１４からの各プローブ２２および各プローブ組立体１２２の先端のずれを確実に防止することができるので、比較的単純な構成により、対応する電極パッド１４とテスタ１６との確実な電気的接続を得ることができる。

また、プローブ２２としてプローブ組立体１２２を用いることにより、その圧縮コイルスプリング６４のばね力によって、プローブ先端である接触端子６８を確実に電極パッド１４に接続することができる。また、揺動角θの設定により、電極パッド１４の変位に応じた接触端子６８の適切な変位が容易となり、プローブ先端の電極パッド１４の変位への追従性を高めることができる。

前記したところでは、被検査体が室温から８５℃の間で温度変化を生じる場合について説明したが、この温度範囲は、必要に応じて変更することができ、その温度範囲内での温度差を考慮して、ガイド板部材２４ｃを適宜選択することができる。
また、保持板として、３層構造の保持板２４を示したが、必要に応じて、中間板部材２４ｂを不要とすることができ、また、４層以上の多層構造とすることができる。

本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。

本発明に係る電気的接続装置を部分的に示す断面図である。 本発明に係る電気的接続装置の全体を示す上面図である。 図１に波線の円で囲まれた部分を拡大して示す断面図である。 図１に示した電気的接続装置の部分的な底面図である。 本発明に係る電気的接続装置に用いられるプローブ組立体をその一部を破断して示す断面図である。 ６（ａ）および６（ｂ）はそれぞれ室温下および高温下でのプローブ組立体の形状の変化を示す説明図である。

符号の説明

１０ 電気的接続装置
１２ 半導体ウエハ（被検査体）
１４ 電極パッド
１６ テスタ
２０ 配線基板
２２、１２２ プローブ（プローブ組立体）
２４ 保持板
２４ａ ベース板部材
２４ｂ 中間板部材
２４ｃ ガイド板部材
２６ 電気接続部
３４、３８ 貫通孔
４２ 長溝

Claims (7)

1. 被検査体の電気的検査のために前記被検査体に設けられた電極パッドとテスタとを接続する電気的接続装置であって、前記テスタに接続される配線路が設けられ、該配線路を経て前記テスタに接続される複数の電気接続部が一方の面に形成された基板と、基端がそれぞれに対応する前記電気接続部に電気的に接続され、先端が前記被検査体の電極パッドに当接される複数のプローブと、前記基板の前記一方の面に配置され、前記プローブを前記基板に保持するための保持板とを含み、該保持板は、一方の面が前記基板の前記一方の面に向き合うように該基板に沿って配置され、前記プローブの前記基端を対応する前記電気接続部に位置決める貫通孔が形成されたベース板部材と、前記貫通孔に整合し前記プローブの前記先端を対応する前記被検査体の前記電極パッドに位置決める貫通孔が形成され、前記ベース部材の他方の面に沿って配置されたガイド板部材とを備え、該ガイド板部材は、その中央部で前記ベース板部材に連結され、前記中央部を除く部分の前記ベース板部材に沿った熱伸縮が自在であり、前記被検査体の熱伸縮に伴いその熱伸縮量にほぼ等しい熱伸縮量を示すことを特徴とする、電気接続装置。
2. 前記被検査体は半導体ウエハであり、前記ガイド板部材は前記半導体ウエハの熱膨張係数に近似する熱膨張係数を有するセラミック板から成る、請求項１に記載の電気的接続装置。
3. 前記保持板は、前記ベース板部材と前記ガイド板部材との間に中間板部材とを備える積層構造を有し、前記ベース板部材、中間板部材および前記ガイド板部材はセラミック板からなり、前記ガイド板部材は前記半導体ウエハの熱膨張係数に近似する熱膨張係数を有する、請求項１に記載の電気的接続装置。
4. 前記中間板部材には、複数のプローブを受け入れるべくその板厚方向に貫通しかつ前記中間板部材の面上で前記貫通方向とほぼ直角に伸びる長溝が形成されている、請求項２に記載の電気的接続装置。
5. 前記基板の他方の面には、該面に沿って支持板が配置されており、前記ガイド板部材は、該ガイド板部材の前記中央部および前記ベース板部材を貫通するねじ部材により、前記ベース板部材と共に前記支持板に保持されている、請求項１に記載の電気的接続装置。
6. 前記プローブは、スリーブ部材と、該スリーブ部材の一端から突出するように前記スリーブ部材に摺動可能に収容される針部材と、前記スリーブ内に収容され前記針部材に突出方向への偏倚力を与えるばね部材とを備え、前記針部材は前記スリーブ部材に対し揺動可能に嵌合されている、請求項１に記載の電気的接続装置。
7. 前記プローブは、前記スリーブ部材が前記ベース板部材の前記貫通孔を経て他端を前記基板の前記電気接続部に当接し、また前記針部材が前記ガイド板部材の前記貫通孔を経て先端を前記被検査体の前記電極パッドに当接させるように前記保持板に組み込まれ、前記針部材には前記ガイド板部材の前記貫通孔の縁部に係合して前記保持板からの脱落を防止する係止部が形成されている、請求項６に記載の電気的接続装置。

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