JP2007298476A - デバイス検査および/または実装用のインターポーザ - Google Patents

デバイス検査および/または実装用のインターポーザ Download PDF

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Abstract

【課題】多電極のデバイスを、高精度で効率よく検査でき、さらに、実装ボードへの着脱を容易に繰り返せるデバイス検査および/または実装用のインターポーザを提供する。
【解決手段】デバイスを構成部品とする製品に実装するために用いる検査器および/または実装ボードと、デバイスとの間に介在させて電気接続を媒介するインターポーザであって、インターポーザのデバイス接触面にはデバイスの電極の配置に対応する電極をスパイラル状接触子で構成し、インターポーザの検査器および/または実装ボード接触面には、それらの電極の配置に対応する電極をスパイラル状接触子で構成し、デバイスの種別による電極配置の違いに応じてカスタムメイドで対応し、スパイラル状接触子は、付勢力に抗して押圧力を加えると偏平に押し縮められ、開放状態では中央部が円錐状に立ち上がり元に戻ることを特徴とするデバイス検査および/または実装用インターポーザ。
【選択図】図1

Description

本発明は多電極デバイスの検査器および/または実装ボードに係り、特に液晶パネルやIC、LSI等の半導体デバイスの検査および/または実装用のインターポーザに関する。
液晶パネルやIC、LSI等の半導体デバイスは一般に矩形に形成され、その縁辺に多数の端子電極(以下、単に「電極」と略す)を設けている。このようなデバイスは製造後の検査工程において、単品ごとの動作試験等が行われ、大量生産品から不良品を排除するように品質管理される。
これらのデバイスを単品で動作試験するためには、そのデバイスを動作させる駆動回路と、検査に固有の信号処理回路、測定手段、および合否判定表示手段等を組み合わせた検査器を用意する。検査段階では、その検査器と被検査デバイスとの電気的導通(以下、単に「導通」と略す)を図って検査し、検査後は導通を解除するとともに検査器から被検査デバイスを取り外して検査終了し、出荷等に供する。
この検査器にはデバイスの微細な電極の配置およびピッチ(以下、「電極配置」ともいう)に対応する多数のプローブ針を配置したプローブカードが用いられ、これを検査位置に送られてきたデバイスの各電極に接触させ、プローブカードにより測定手段とデバイスの導通を図って検査するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
この検査器は数十本〜数百本程度のプローブ針を有するプローブカードが、デバイスを挟むように互いに対向して配置され、1枚のデバイスの全電極に相当するプローブ針を並べ、これを一括してデバイス電極に接触させることが提案されている。これはデバイスを囲むプローブステージを昇降可能に設け、ステージに固定した多数のプローブカードの接触針をステージの昇降動作によってデバイス電極と同時に接触する。
一方、多機能化、高機能化、超小型化された携帯電話等の電子機器に対応できる極小のFPC(フレキシブルプリント基板)接続用コネクタとして、プリント基板の接続端子に設けられたマイクロコネクタによって接続されるFPCプリント基板の接続端子が、基端部から中心部に向かって渦巻き部を有する複数のスパイラル状接触子(以下、単に「SC」ともいう)を備えたスパイラルコンタクタが知られている(例えば、特許文献2参照)。
このSCは開放状態では円錐状に立ち上がった形状であるため、フラット状接続端子との圧接状態から解除されると再び円錐状のふくらみを回復する。そして、SCが接触する相手となるフラット状接続端子がSCに圧接すれば再び同様に導通することが可能であるため、フラット状接続端子またはランドを有する電子部品に対しSCが弾性接触の保持された密着状態と開放状態とを、繰り返し着脱自在にした半導体デバイスの検査器等に用いて好適である。また、このSCはコンピュータプログラムICを実装試験しながらデバックする際、ハンダ付けしないので、実装ボードへの着脱を容易に繰り返せるコネクタ部材としても有用である。
特開平7−77560号公報(段落0002〜0006、図1) 特開2005−56606号公報(段落0029、図4)
しかし、従来のプローブ針方式によるプローブカードはステージに対する各プローブの寸法位置関係が固定されており、汎用性がなく、専用品となっている。そのため、多品種のデバイス検査を行う場合、プローブステージごと交換する必要があった。すなわち、多品種少量のデバイス製品を検査する場合、交換作業コスト、およびその調整作業が煩雑になって作業効率が低下する時間コスト、多くの品種別に交換するプローブステージを調達する物品コスト、および保管するスペースコスト等の無駄が発生するという問題があった。
また、多電極デバイスの検査器において、プローブ針が接触する面にうねりがあって平坦度が低い場合、各電極別にプローブ針の接触が不均等になり、接触抵抗にバラツキが生ずるので計測データの信頼性が低下する。
これらの原因により、安定かつ高精度の検査を連続的に効率良く行うことは阻害されるという問題があった。
さらに、デバック途中のコンピュータプログラムIC等をハンダ付けせずに実装することにより、実装ボードへの着脱を、無傷で容易に繰り返せるコネクタ部材を含むインターポーザが求められていた。
本発明は、前記問題点を解決し、特に多品種少量生産の多電極のデバイスを、安定かつ高精度の検査を連続的に効率良く行うことができるようにしたデバイスの検査および/または実装用のインターポーザを提供することを課題とする。
前記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、検査対象であるデバイス(31,32)をシミュレータに実装して動作試験をする実装ボード方式の検査器(1)と、前記デバイス(31,32)との間に介在させて電気接続を媒介するインターポーザ(21,22)であって、前記インターポーザ(21,22)のデバイス接触面には前記デバイス(31,32)の電極(31a〜31h,32a〜32h)の配置に対応する電極(21a〜21h,22a〜22h)をスパイラル状接触子(SC)で構成し、前記インターポーザ(21,22)の検査器接触面には前記検査器(1)の電極(1A〜1H)の配置に対応する電極(21A〜21H,22A〜22H)をスパイラル状接触子(SC)で構成し、前記デバイス(31,32)の種別による電極配置の違いに応じてカスタムメイドで対応し、前記スパイラル状接触子(SC)は、付勢力に抗して押圧力を加えると偏平に押し縮められ、開放状態では中央部が円錐状に立ち上がり元に戻ることを特徴とするデバイス実装用のインターポーザ(21,22)である。
請求項1に係る発明によれば、同一機能で電極配置の異なるデバイス(31,32)を実装ボード方式の検査器(1)で検査する場合、機能が共通する検査器(1)ならば1台で足りるはずのところ、電極配置の違いに応じて高価な検査器(1)別種に作り変えるという不経済に対し、異なる電極配置を整合させる機能を備えたインターポーザ(21,22)を提供できる。
このインターポーザ(21,22)は、デバイス(31,32)の種別による電極配置の違いに応じてカスタムメイドで対応したものである。すなわち、インターポーザ(21,22)のデバイス接触面にはデバイス(31,32)の電極(31a〜31h,32a〜32h)の配置に対応して接触可能な位置に、スパイラル状接触子(SC)の電極(21a〜21h,22a〜22h)を配設している。
また、インターポーザ(21,22)の検査器接触面には前記検査器(1)の電極(1A〜1H)の配置に対応する電極(21A〜21H,22A〜22H)をスパイラル状接触子(SC)で構成している。
このスパイラル状接触子(SC)は、付勢力に抗して押圧力を加えると偏平に押し縮められ、開放状態では中央部が円錐状に立ち上がり元に戻る。したがって、デバイス(31,32)面、または実装ボード面の平坦度が低くて、多少のうねりのあったとしても、常に良好な導通接触を維持できる。
そして、インターポーザ(21,22)のデバイス接触面の電極(21a〜21h,22a〜22h)から、検査器接触面の電極(21A〜21H,22A〜22H)にかけて、厚み方向に導電体を貫通させる途中において適切な電気接続される。
詳しくは、デバイス(31)の電極(31a)が、デバイス接触面の電極(21a)に接触し、インターポーザ(21)の厚み方向へと導電体を貫通させて検査器接触面の電極(21A)に導通し、検査器(1)の電極(1A)に導通接触を得る。これらの導通接触は、インターポーザ(21,22)の両面にそれぞれ配設されたスパイラル状接触子(SC)を介して良好に維持できる。
請求項2に係る発明は、デバイス(31,32)を構成部品とする製品に実装するために用いる実装ボード(1)と、前記デバイス(31,32)との間に介在させて電気接続を媒介するインターポーザ(21,22)であって、前記インターポーザ(21,22)のデバイス接触面には前記デバイス(31,32)の電極(31a〜31h,32a〜32h)の配置に対応する電極(21a〜21h,22a〜22h)をスパイラル状接触子(SC)で構成し、前記インターポーザ(21,22)の実装ボード接触面には前記実装ボード(1)の電極(1A〜1H)の配置に対応する電極(21A〜21H,22A〜22H)をスパイラル状接触子(SC)で構成し、前記デバイス(31,32)の種別による電極配置の違いに応じてカスタムメイドで対応し、前記スパイラル状接触子(SC)は、付勢力に抗して押圧力を加えると偏平に押し縮められ、開放状態では中央部が円錐状に立ち上がり元に戻ることを特徴とするデバイス実装用のインターポーザ(21,22)である。
請求項2に係る発明によれば、多電極のデバイス(31,32)をハンダ付けせずに実装することにより、実装ボード(1)への着脱を、無傷で容易に繰り返すことが可能である。
請求項1に係る発明によれば、デバイスの種別による電極配置の違い、例えば、電極ピッチの違い、あるいは、並び順番の違いに応じて、インターポーザの厚み方向に変換して適切な電気接続を可能にする。
また、デバイス種別毎の数量だけカスタムメイドで調達した請求項1に係る発明によるインターポーザは、高価で容積の大きな検査器に比べて、低コストであり、小さくできる。すなわち、高価な検査器の汎用性をより高くすることが可能である。
請求項2に係る発明によれば、多電極のデバイスをハンダ付けせずに実装することにより、実装ボードへの着脱を、無傷で容易に繰り返すことが可能であるので、例えば、デバック途中のコンピュータプログラムIC等を実装ボードへ着脱しながら、最終完成品として販売することも可能にする。
以下、本発明に係るデバイスの検査および/または実装用のインターポーザの実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。以下、各図にわたって同一効果の部位には同一符号を付して説明の重複を避ける。
図1は実施形態に係るデバイスの検査および/または実装用のインターポーザを導通接触させる前の断面図である。図1に示すように、箱型平板状の検査器1の上面に、矩形の板状のインターポーザ21を載置し、さらにその上にデバイス31を載置して適切な押圧を加えるようにして検査を開始する。
なお、図1〜図3において、検査器1を大量生産用の実装ボード1と読み替えることにより、実装用のインターポーザに関する説明にも兼用している。つまり、検査用のみならず、最終完成品の組み立て用にも使用可能なインターポーザ21,22(図3)を開示している。なお、検査器1を実装ボード1との読み替えと同様に試作ボード等の呼び方であっても、本発明の技術思想に含まれる。
検査器1は実装ボード方式の動作試験装置であり、リアルサイズのシミュレータである。すなわち、検査対象であるデバイス31を量産品に近似した形状の基板に実装して動作試験を行う。検査器1の上面には、位置を示す符号A〜Hで特定される8個のフラット状接続端子(以後、「電極」と略す)1A〜1Hが配設されている。なお、この電極1A〜1Hは検査器1を構成する図示せぬ電子回路と接続されており、インターポーザ21を介してデバイス31のフラット状接続端子(以後、「電極」と略す)31a〜31hと個別に導通し、量産品に近似した動作試験ができるように構成されている。
なお、検査器1の図示せぬ電子回路とは、デバイス31を動作させる電源を含む駆動回路と、動作試験や合否判定の検査に必要なダミー信号等の処理回路、測定手段、および合否判定表示手段等により構成されている。
インターポーザ21は、樹脂等の絶縁材料で矩形の板状に形成されており、デバイス31の種別による電極配置の違いに応じたカスタムメイドでであり、デバイス31と検査器1の間に介在させて両者の電気接続を媒介する。
インターポーザ21のデバイス接触面には、デバイス31の電極31a〜31hの配置に対応する電極21a〜21hが、スパイラル状接触子SCで配設されている。
また、インターポーザ21の検査器接触面には、検査器1の電極1A〜1Hの配置に対応する電極21A〜21Hが、スパイラル状接触子SCで配設されている。
なお、スパイラル状接触子SCに関しては、電極21aを丸囲みαで拡大した図4に沿って後記説明する。
スパイラル状接触子SCは、付勢力に抗して押圧力を加えると偏平に押し縮められ、開放状態では中央部が円錐状に立ち上がり元に戻る金属メッキにより形成された良導体であるので、金属電極に圧接されて偏平に押し縮められた状態ならば、その金属電極との導電状態を良好に維持することが可能である。
なお、スパイラル状接触子SCは、金属バネ部材であってもよい。
図2は図1のデバイスの検査および/または実装用のインターポーザ21を導通接触させた時の断面図である。図2に示すように、デバイス31がインターポーザ21を介在させて検査器1に導通接触する。この時、スパイラル状接触子SCは付勢力に抗する力で偏平に押し潰される
そして、インターポーザ21のデバイス接触面の電極21a〜21hから、検査器接触面の電極21A〜21Hにかけて、厚み方向に導電体を貫通させる途中において適切な電気接続がなされる。
なお、インターポーザ21の厚み方向の導電体はスルーホールを有するプリント基板を二層に重ねた形態が好適であるが、必ずしもスルーホールでなくても構わない。
詳しくは、デバイス31の電極31aが、デバイス接触面の電極21aに導通接触し、インターポーザ21の厚み方向へと導電体を貫通させて検査器接触面の電極21Aに導通し、電極21Aは検査器1の電極1Aに導通接触を得る。これらの導通接触は、インターポーザ21の両面にそれぞれ配設されたスパイラル状接触子SCを介して良好に維持できる。そうすると、デバイス31側の電極31a〜31hの配置と、検査器1側の電極1A〜1Hの配置は電極ピッチが異なるが、このように異なる電極ピッチであっても、適切な接続が完成するようにインターポーザ21が両者の接続を媒介することが可能となる。
また、検査器1に対してデバイスの検査および/または実装用のインターポーザ21およびデバイス31を取り外せば、再び図1に示す状態に戻る。すなわち、スパイラル状接触子SCは付勢力により、元通りの円錐形に立ち上がる。
図3は他のデバイスの検査および/または実装用のインターポーザを導通接触させる前の断面図である。図3に示すように、検査器1の上面に、インターポーザ22を載置し、さらにその上にデバイス32を載置して適切な押圧力で固定し、検査を開始する。図1に示した形態に比べ、デバイス31とデバイス32では電極配置が異なっており、その異なる電極配置に対応するようにインターポーザ22の両面に電極配置されている。この電極配置を完成させるためにインターポーザ22の内部で、クロス状に配線されている理由を以下に説明する。
インターポーザ22は、インターポーザ21同様に、樹脂等の絶縁材料で矩形の板状に形成され、デバイス32の種別による電極配置の違いに応じたカスタムメイドであり、デバイス32と検査器1の間に介在させて両者の電気接続を媒介する。
このインターポーザ22の表裏両面のうち、一方のデバイス接触面には、デバイス32のフラット状接続端子(以後、「電極」と略す)32a〜32hの配置どおりに電極22a〜22hが配設され、他方の検査器接触面には、検査器1の電極1A〜1Hの配置どおりに電極22A〜22Hが配設されている。これらの電極22a〜22h、および電極22A〜22Hは、それぞれスパイラル状接触子SCにより構成されている。スパイラル状接触子SCが、各電極に押し縮められた状態ならば、それぞれの電極と良好に導電する。
そして、インターポーザ22のデバイス接触面の電極22a〜22hと、検査器接触面の電極22A〜22Hの間で、厚み方向に導電体を貫通させる途中において適切な電気接続がなされる。
詳しくは、デバイス32の電極32aが、デバイス接触面の電極22aに接触し、インターポーザ22の厚み方向へと導電体を貫通させて検査器接触面の電極22Aに導通し、検査器1の電極1Aに導通接触する。
ここで8つある電極の全ての接続を、アルファベット順に確認すると以下のとおりである。
デバイス32→電極32a→SC→電極22a→インターポーザ22の厚み方向配線→電極22A→SC→電極1A→検査器1
デバイス32→電極32b→SC→電極22b→インターポーザ22の厚み方向配線→電極22B→SC→電極1B→検査器1
デバイス32→電極32c→SC→電極22c→インターポーザ22の厚み方向配線→電極22C→SC→電極1C→検査器1
デバイス32→電極32d→SC→電極22d→インターポーザ22の厚み方向配線→電極22D→SC→電極1D→検査器1
デバイス32→電極32e→SC→電極22e→インターポーザ22の厚み方向配線→電極22E→SC→電極1E→検査器1
デバイス32→電極32f→SC→電極22f→インターポーザ22の厚み方向配線→電極22F→SC→電極1F→検査器1
デバイス32→電極32g→SC→電極22g→インターポーザ22の厚み方向配線→電極22G→SC→電極1G→検査器1
デバイス32→電極32h→SC→電極22h→インターポーザ22の厚み方向配線→電極22H→SC→電極1H→検査器1
図3に示すように、インターポーザ22の厚み方向配線は、インターポーザ22内部を交差しながら同一アルファベット符号の電極どうしのみ、それぞれ接続し、異なるアルファベット符号の電極は絶縁を保持している。このような、クロス配線することが個別自由かつ安価にカスタムメイドされる。ただし、クロス配線は、一例に過ぎず、電極配置の順番が同じで、ピッチのみ異なる場合には、図1、図2に示すようにクロスする必要はなく、ピッチ変換するだけで足りる(図1参照)。
このことにより、デバイス32の電極32a〜32hの配置どおりの電極22a〜22hと、検査器1の電極1A〜1Hの配置どおりの電極22A〜22Hを、スパイラル状接触子SCで構成し、表面(図3の上面)から裏面(図3の下面)にわたって厚み方向を適切に配線接続するインターポーザ22を、同一機能のデバイス32が電極配置のみ異なる毎に個別自由かつ安価にカスタムメイドされる。
したがって、同一機能で電極配置の異なるデバイス31,32を実装ボード方式の検査器1で検査する場合、高価な検査器1は、機能が共通する1台で足りるはずのところ、電極配置の違いに応じて別種に作り変えるという不経済に対し、異なる電極配置を整合させる機能を備えたインターポーザ21,22を提供できる。
また、請求項2に記載した発明で示すように、デバイス31,32を構成部品とする製品に実装するために用いる実装ボード1と、デバイス31,32との間に介在させて電気接続を媒介するインターポーザ21,22の用途も有用である。
このインターポーザ21,22のデバイス接触面にはデバイス31,32の電極31a〜31h,32a〜32hの配置に対応する電極21a〜21h,22a〜22hをスパイラル状接触子SCで構成する。
同様に、インターポーザ21,22の実装ボード接触面には実装ボード1の電極1A〜1Hの配置に対応する電極21A〜21H,22A〜22Hをスパイラル状接触子SCで構成する。
前記したように、このインターポーザ21,22は、デバイス31,32の種別による電極配置の違いに応じてカスタムメイドで対応している。
請求項2に記載した発明で示すように、インターポーザ21,22を用いれば、多電極のデバイスをハンダ付けせずに実装できるので、デバイス31,32を実装ボードに、無傷で容易に着脱し、何回でも繰り返すことができる。このため、例えば、デバック途中のコンピュータプログラムIC等を実装ボード1に着脱しながら、最終完成品として販売することも可能である。
しかも、請求項1に記載した発明で示したように、デバイス31,32の種別による電極配置の違いも、カスタムメイドのインターポーザ21,22を適切なものに交換して対応できるので、無駄が生じない。
なお、スパイラル状接触子SCは、付勢力に抗して押圧力を加えると偏平に押し縮められ、開放状態では中央部が円錐状に立ち上がり元に戻ろうとして接触相手の金属面に圧接する。したがって、デバイス31,32の電極配設面、または実装ボード面の平坦度が低くて、多少のうねりがあったとしても、常に良好な導通接触を維持できる。
図4は、凸型のスパイラル状接触子を示し、(a)は平面図、(b)は図1に示すα部を拡大した断面図である。
凸型のスパイラル状接触子SCは、フォトリソグラフィー技術と、金属メッキにより形成されたものであり、平面視してスパイラル形状を有し、側面視して円錐状の凸型を形成している。
また、渦巻き状の接触子を有し、先端をフリーとした1本からなり、先端から根元に近づくにしたがってスパイラル状接触子SCの渦巻き部の幅が広くなるように形成されている。また、スパイラル状接触子SCの根元はプリントパターンが形成するランド等に導電している。
凸型のスパイラル状接触子SCは、インターポーザ21の上面および下面に配置され、電極(フラット状接続端子)31aとの接触の際に、その電極31aの形状に対応して扁平に変形し、半導体デバイス31と検査器1との電気的接続を媒介する。
つまり、デバイス31の電極31aが凸型のスパイラル状接触子SCを押圧すると、その凸型のスパイラル状接触子SCは、中央部から外側に接触を広げ、スパイラル(渦巻き)は扁平にたわみ、変形する。そして、凸型のスパイラル状接触子SCは螺旋状に接触することから、接触する長さが長くなり、確実に接触すると共に、異物付着があってもフラット面に沿った摺動作用により異物を除去し、フラット面の表面の酸化膜を切り込んで、安定した信頼性の高い通電接触ができる。
以上、説明したように、多品種少量生産の多電極のデバイスを、高精度で効率よく検査することができる。そして、高価な検査器の汎用性をより高くすることが可能である。
さらに、多電極のデバイスをハンダ付けせずに確実な実装および取り外しができるので、実装ボードへの着脱を容易に繰り返すことが可能となる。
このように、デバイスの検査および/または実装用に好適なインターポーザを提供することができる。
実施形態に係るデバイスの検査および/または実装用のインターポーザを導通接触させる前の断面図である。 図1のデバイスの検査および/または実装用のインターポーザを導通接触させた時の断面図である。 他のデバイスの検査および/または実装用のインターポーザを導通接触させる前の断面図である。 凸型のスパイラル状接触子を示し、(a)は平面図、(b)は図1に示すα部を拡大した断面図である。
符号の説明
1 検査器(実装ボード)
21,22 インターポーザ
31,32 デバイス
21a〜21h,21A〜21H,22a〜22h,22A〜22H (スパイラル状接触子により構成された)電極
31a〜31h,32a〜32h 電極(フラット状接続端子)
SC スパイラル状接触子

Claims (2)

  1. 検査対象であるデバイス(31,32)をシミュレータに実装して動作試験をする実装ボード方式の検査器(1)と、前記デバイス(31,32)との間に介在させて電気接続を媒介するインターポーザ(21,22)であって、
    前記インターポーザ(21,22)のデバイス接触面には前記デバイス(31,32)の電極(31a〜31h,32a〜32h)の配置に対応する電極(21a〜21h,22a〜22h)をスパイラル状接触子(SC)で構成し、
    前記インターポーザ(21,22)の検査器接触面には前記検査器(1)の電極(1A〜1H)の配置に対応する電極(21A〜21H,22A〜22H)をスパイラル状接触子(SC)で構成し、
    前記デバイス(31,32)の種別による電極配置の違いに応じてカスタムメイドで対応し、
    前記スパイラル状接触子(SC)は、付勢力に抗して押圧力を加えると偏平に押し縮められ、開放状態では中央部が円錐状に立ち上がり元に戻ることを特徴とするデバイス検査用のインターポーザ(21,22)。
  2. デバイス(31,32)を構成部品とする製品に実装するために用いる実装ボード(1)と、前記デバイス(31,32)との間に介在させて電気接続を媒介するインターポーザ(21,22)であって、
    前記インターポーザ(21,22)のデバイス接触面には前記デバイス(31,32)の電極(31a〜31h,32a〜32h)の配置に対応する電極(21a〜21h,22a〜22h)をスパイラル状接触子(SC)で構成し、
    前記インターポーザ(21,22)の実装ボード接触面には前記実装ボード(1)の電極(1A〜1H)の配置に対応する電極(21A〜21H,22A〜22H)をスパイラル状接触子(SC)で構成し、
    前記デバイス(31,32)の種別による電極配置の違いに応じてカスタムメイドで対応し、
    前記スパイラル状接触子(SC)は、付勢力に抗して押圧力を加えると偏平に押し縮められ、開放状態では中央部が円錐状に立ち上がり元に戻ることを特徴とするデバイス実装用のインターポーザ(21,22)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010243177A (ja) * 2009-04-01 2010-10-28 Advanced Systems Japan Inc フローティングプローブヘッド構造のプローブカード
JP2013080888A (ja) * 2011-09-30 2013-05-02 Hermes Testing Solutions Inc 回路試験の探針カードと探針基板構造

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