JP2009058253A - 電気的接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 針圧を同じに又はほぼ同じにすることにある。
【解決手段】
電気的接続装置は、少なくとも下面を有する支持部材と、該支持部材の前記下面の側に位置されたプローブ基板と、前記プローブ基板を前記支持部材に結合させる複数の結合器とを含む。前記プローブ基板と前記支持部材とは、前記結合器による前記プローブ基板と前記支持部材との複数の結合点であってそれぞれが隣り合う３つの結合点を結ぶことにより形成される仮想的な複数の三角形の面積が同じ又はほぼ同じとなるように結合されている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、複数の集積回路を有する半導体ウエーハのような被検査体の電気的性能試験すなわち検査に用いる電気的接続装置に関する。

半導体ウエーハに形成された複数の被検査体の電気的性能試験は、テスターに備えられたプローブカードのような電気的接続装置を用いて、未切断の状態で、一回で又は数回に分けて行われる。

この種の電気的接続装置の１つとして、上面及び下面を有する支持部材と、該支持部材の下面に配置された配線基板と、該配線基板の下側に間隔をおいて配置されたプローブ基板と、配線基板とプローブ基板との間に配置されて配線基板に設けられた電気的接続端子とプローブ基板に設けられた電気的接続端子とを接続する電気接続器とを含むものがある（特許文献１）。

ＷＯ ２００６−１２６２７９Ａ１

この電気的接続装置において、電気接続器は、絶縁基板にこれの厚さ方向に貫通する複数の貫通穴を形成し、各貫通穴にポゴピンを接続ピンとして配置し、配線基板の接続端子とプローブ基板の接続端子とを接続ピンにより一対一の形に接続している。プローブ基板は、接続ピンに一体一の形に対応されかつ被検査体の電極に押圧される複数の接触子（プローブ）を備える。

配線基板、電気接続器及びプローブ基板は、複数のボルト及び複数のスペーサを用いた結合器により支持部材に結合されている。これにより、プローブ基板と支持部材とは、結合器により複数の結合点において結合されている。

従来の上記電気的接続装置を用いる検査は、プローブ基板に設けられた各接触子の先端を被検査体の接続端子に押圧した状態で、接続ピン及び接触子を介して被検査体に電力や信号等を供給し、被検査体からの信号を接触子及び接続ピンを介してテスターに取り込むことにより、行われる。

検査時、各接触子は、プローブ基板に反力を得つつ、先端を被検査体に押圧される。これにより、プローブ基板は、これが上方に湾曲するような大きな押圧力を受けて、撓む。

しかし、従来の上記電気的接続装置では、接触子は単位面積当たりの接触子数が同じ又はほぼ同じとなるように設けられているにもかかわらず、接触子を所定のピッチで配置しているにもかかわらず、プローブ基板と支持部材とをボルト及びスペーサにより適宜な箇所において結合しているにすぎないから、それぞれが隣り合う３つの結合点を結ぶことにより形成される仮想的な複数の三角形の面積が大きく異なり、そのような三角形の領域に配置される接触子の数も前記三角形の大きさに応じて大きく異なる。

上記の結果、従来の電気的接続装置では、上記三角形の領域に作用する押圧力が異なり、プローブ基板のたわみ量は上記三角形の領域毎に異なる。そのような電気的接続装置では、接触子と被検査体の電極との間の接触圧力（いわゆる、針圧）が上記三角形の領域毎に異なるから、正確な検査をすることができない。

本発明の目的は、針圧を同じに又はほぼ同じにすることにある。

本発明に係る電気的接続装置は、少なくとも下面を有する支持部材と、該支持部材の前記下面の側に位置されたプローブ基板と、前記プローブ基板を前記支持部材に結合させる複数の結合器とを含む。前記プローブ基板と前記支持部材とは、前記結合器による前記プローブ基板と前記支持部材との複数の結合点であってそれぞれが隣り合う３つの結合点を結ぶことにより形成される仮想的な複数の三角形の面積が同じ又はほぼ同じとなるように結合されている。

前記複数の結合点は、仮想円上の複数箇所と、該仮想円の中心とに位置されていてもよい。また、前記仮想円上に位置する前記複数の結合点は、前記仮想円の中心の周りに等角度間隔をおいていてもよい。さらに、前記仮想円上に位置する各結合点は仮想正多角形の頂点に位置していてもよい。

前記仮想正多角形は正８角形又は正１６角形とすることができる。また、前記仮想円が外径寸法は、円板状の被検査体の外径寸法と同じ又はほぼ同じとすることができる。

支持部材は、中央領域と、該中央領域の周りを該中央領域と同軸的に伸びる環状部と、前記中央領域から半径方向外方へ等角度間隔をおいて伸びて前記中央領域及び前記環状部を連結する複数の連結部とを有することができ、この場合、前記仮想円は前記複数の連結部を経ることができる。

前記複数の結合点は、さらに、前記仮想円の内側を伸びる第２の仮想円上の複数箇所に位置されていてもよい。

前記複数の三角形は、隣り合う任意な３つの結合点を結ぶことにより形成される仮想的な第１の三角形と、該第１の三角形を形成する結合点の２つと該第１の三角形を形成する結合点に近い他の1つの結合点とを結ぶことにより形成される仮想的な第２の三角形とを含むことができる。

前記支持部材は、さらに、上面を有する板状の正面形状を有していてもよく、また各結合器は、前記支持部材と前記プローブ基板との間に配置された筒状のスペーサと、前記支持部材を上下方向に貫通すると共に前記スペーサに通された雄ねじ部材であって前記プローブ基板に螺合された先端部を有する雄ねじ部材とを備えていてもよい。

前記支持部材は、さらに、上面を有する板状の正面形状を有していてもよく、また各結合器は、前記支持部材を上下方向に貫通する筒状のスペーサであって前記支持部材に螺合された一端部及び前記プローブ基板に当接された先端を有する筒状のスペーサと、前記スペーサに通された雄ねじ部材であって前記スペーサに係合された一端部及び前記プローブ基板に螺合された他端を有する雄ねじ部材とを備えていてもよい。

前記支持部材は、さらに、上面を有する板状の正面形状を有していてもよく、また各結合器は、前記支持部材を上下方向に貫通する筒状のスペーサであって前記支持部材に係合された一端部及び前記プローブ基板に当接された先端を有する筒状のスペーサと、前記スペーサに通された雄ねじ部材であって前記スペーサの一端部に係合された一端部及び前記プローブ基板に螺合された他端部を有する雄ねじ部材と、上方への前記雄ねじ部材の移動を阻止すべく前記支持部材の上面にねじ止めされた止め金具とを備えていてもよい。

本発明に係る電気的接続装置は、さらに、前記支持部材と前記プローブ基板との間にあって前記プローブ基板から間隔をおいて配置された配線基板と、前記配線基板及び前記プローブ基板の間に配置された電気接続器とを含むことができる。また前記電気接続器は、板状のピンホルダと、該ピンホルダにこれを厚さ方向に貫通する状態に配置された複数の接続ピンであって、それぞれが前記配線基板及び前記プローブ基板を離間させるばね力を有し、かつ前記支持基板の内部配線と前記プローブ基板の内部配線とを電気的に接続する複数の接続ピンとを備えることができる。

本発明によれば、隣り合う３つの結合点を結ぶことにより形成される仮想的な複数の三角形の面積が同じ又はほぼ同じであるから、それらの三角形の領域に配置される接触子の数、三角形の領域に作用する押圧力、及び三角形の領域のたわみ量が同じ又はほぼ同じになる。その結果、接触子と被検査体の電極との間の針圧が同じ又はほぼ同じになり、正確な検査をすることができる。

複数の結合点が仮想円上の複数箇所と該仮想円の中心とに位置されていると、三角形の面積が同じ又はほぼ同じとなる結合点を容易に決定することができる。特に、前記仮想円の外径寸法が円板状の被検査体の外径寸法と同じ又はほぼ同じであると、三角形の面積が同じ又はほぼ同じとなる結合点をより容易に決定することができる。

仮想円上に位置する前記複数の結合点が、仮想円の中心の周りに等角度間隔をおいているか、仮想正多角形の頂点に位置していると、三角形の面積が同じ又はほぼ同じとなる結合点を容易に決定することができる。特に、仮想円上に位置する前記複数の結合点が正八角形又は正１６角形の頂点に位置していると、三角形の面積が同じ又はほぼ同じとなる結合点をより容易に決定することができる。

支持部材が、中央領域と、該中央領域の周りを該中央領域と同軸的に伸びる環状部と、中央領域から半径方向外方へ等角度間隔をおいて伸びて中央領域及び環状部を連結する複数の連結部と、該連結部の先端に続く環状部とを有し、仮想円が複数の連結部を結ぶ円上に位置する場合も、三角形の面積が同じ又はほぼ同じとなる結合点をより容易に決定することができる。

複数の結合点が、さらに、仮想円の内側を伸びる第２の仮想円上の複数箇所に位置されていると、プローブ基板を大きくして、接触子の数を多くすることができるから、直径寸法の大きい半導体ウエーハに形成された多数の被検査体の電気的性能試験に用いることができる。

［用語の説明］

本発明において、上下方向とは、図３において、上下方向のことをいう。しかし、本発明でいう上下方向は、テスターに対する検査時の被検査体の姿勢により異なる。したがって、本発明でいう上下方向は、実際の検査装置に応じて、上下方向、その逆の方向、水平方向、及び水平面に対し傾斜する傾斜方向のいずれかの方向となるように決定してもよい。

［電気的接続装置の実施例］

図１から図４を参照するに、電気的接続装置１０は、複数の集積回路を有する円板状の半導体ウエーハを被検査体１２とするテスター（図示せず）に配置される。テスターは、被検査体（ウエーハ）１２に形成された未切断の複数の集積回路の電気的性能試験を一回で又は数回に分けて検査する。各集積回路は、電極パッドのような複数の接続端子（すなわち、電極）を上面に有する。単位面積当たりの接触子数は同じ又はほぼ同じである。

接続装置１０は、平坦な上下の面を有する支持部材２０と、支持部材２０の下面に保持された円形平板状の配線基板２２と、配線基板２２の下面に配置された平板状の電気接続器２４と、電気接続器２４の下面に配置された円板状のプローブ基板２６と、電気接続器２４を受け入れる円形の中央開口２８ａ（図４参照）が形成されたベースリング２８と、ベースリング２８の中央開口２８ａの縁部と共同してプローブ基板２６の縁部を挟持する固定リング３０とを含む。

上記の部材２０〜３０は、後に説明するように、複数のボルトにより堅固に組み付けられている。

支持部材２０は、ステンレス板のような金属材料で平板状の正面形状に製作されており、その下面を配線基板２２の上面に当接させた状態に配線基板２２の上面に配置されている。

支持部材２０は、図１に示すように、円板状の中央部２０ａと、中央部２０ａの周りを同軸的に伸びる環状部２０ｂと、中央部２０ａから半径方向外方へ伸びて環状部２０ｂを連結する複数の連結部２０ｃと、環状部２０ｃの外側に一体的に続きかつ環状部２０ｃから半径方向外方へ伸びる放射状部２０ｄとを有している。

支持部材２０の平面形状は船の操舵環のような形状を有するが、支持部材２０の正面から見た正面形状である。

環状部２０ｂは、被検査体１２より大きい直径寸法を有する。図示の例では、８つの連結部２０ｃが等角度間隔に設けられており、また支持部材２０の熱変形を抑制する熱変形抑制部材３２が支持部材２０の上側に配置されている。

熱変形抑制部材３２は、支持部材２０の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する材料により環状に製作されている。熱変形抑制部材３２は、支持部材２０の環状部２０ｂの上面を覆うように還状部２０ｂとほぼ同じ大きさを有しており、また複数の雄ねじ部材３４により環状部２０ｂの上面に組み付けられている。

配線基板２２は、支持部材２０より大きい直径寸法を有しており、またガラス入りエポキシ樹脂やポリイミド樹脂のような電気絶縁性樹脂により製作されている。配線基板２２の上面の環状周縁部には、テスターの電気回路に接続される多数のコネクタ３６が図１に示すように環状に整列して配置されている。各コネクタ３６は、複数の端子（図示せず）を有する。

配線基板２２の下面の中央部には、コネクタ３６のそれぞれの端子に対応された多数の電気的接続端子（図示せず）が配列されており、また、図１に示すように、配線基板２２の上面の中央部には、検査内容に応じてコネクタ３６の端子に接続すべき電気的接続端子を切り換える、又は緊急時に配線基板２２の配線回路（図示せず）を遮断する多数のリレー３８が配列されている。

配線基板２２の配線回路は、配線基板２２内に形成されている。コネクタ３６の端子と配線基板２２の接続端子とは、配線基板２２の前記配線回路とリレー３８とを経て、相互に電気的に接続可能である。図１に示す例では、コネクタ３６は支持部材２０の環状部２０ｂの外側に位置されており、リレー３８は環状部２０ｂの内側に位置されている。

電気接続器２４は、図４に示すように、合成樹脂のような電気絶縁材料によりベースリング２８の中央開口２８ａに受け入れられる大きさを有する円板状に形成されたピンホルダ４０と、ピンホルダ４０にこれの厚さ方向に貫通する状態に形成された多数の貫通穴４２の各々に脱落不能に配置された導電性の接続ピン４４とを備える。

各貫通穴４２は、配線基板２２の接続端子に一対一の形に対応されており、また円形の断面形状を有する。そのような貫通穴４２はピンホルダ４０のほぼ円形の領域に等間隔で形成されている。このため、接続ピン４４もほぼ円形の領域に等間隔に配置されている。

各接続ピン４４は、ポゴピンである。各接続ピン４４は、その一例を図１０に示すように、筒状部材４４ａと、筒状部材４４ａの一端部及び他端部に筒状部材４４ａの長手方向へ移動可能にそれぞれ配置された第１及び第２のピン部材４４ｂ及び４４ｃと、筒状部材４４ａ内にあって第１及び第２のピン部材４４ｂ及び４４ｃの間に配置されて第１及び第２のピン部材４４ｂ及び４４ｃをそれぞれ先端部が筒状部材４４ａの一端部及び他端部から突出する方向（すなわち、第１及び第２のピン部材４４ｂ及び４４ｃが相離れる方向）に付勢する圧縮コイルばね４４ｄとを備える。

各接続ピン４４の筒状部材４４ａ、第１及び第２のピン部材４４ｂ及び４４ｃ、並びにコイルばね４４ｄは、いずれも、導電性材料により製作されている。各接続ピン４４は、その筒状部材４４ａにおいてピンホルダ４０に脱落不能に維持されている。第１及び第２のピン部材４４ｂ及び４４ｃは、筒状部材４４ａに脱落不能に保持されている。

いくつかの接続ピン４４はアース電位に維持されるアース用接続ピンとして用いられ、他のいくつかの接続ピン４４は電源の正又は負の端子に接続される電源用接続ピンとして用いられ、残りの接続ピン４４は被検査体１２に対する信号の授受を行う信号用接続ピンとして用いられる。

各接続ピン４４は、配線基板２２の下面に設けられた電気的接続端子（図示せず）に第１のピン部材４４ｂにおいて接触されており、また配線基板２２のそれぞれの接続端子に対応してプローブ基板２６の上面に形成された電気的接続端子図示せず）に第２のピン部材４４ｃにおいて接触されている。これにより、各接続ピン４４は、配線基板２２の接続端子とプローブ基板２６の接続端子とを一対一の形に電気的に接続している。

ベースリング２８は、支持部材２０の環状部２０ｂの外径寸法とほぼ同じ直径寸法と環状部２０ｂの内径寸法より小さい内径寸法とを有しており、また配線基板２２の下面に取り付けられる。ベースリング２８の中央開口２８ａは、電気接続器２４よりやや大きい。

固定リング３０は、その中央部に、プローブ基板２６の後述する接触子５２の露出を許す中央開口３０ａ（図４参照）を有する。中央開口３０ａの下端部はプローブ基板２６の脱落を防止する内向きのフランジ部３０ｂによりプローブ基板２６より小さくされているが、中央開口３０ａの下端部より上方の残部はプローブ基板２６を受け入れることができる大きさを有している。

プローブ基板２６は、セラミックやポリイミド樹脂のような電気絶縁材料により矩形の平面形状を有する。前記した接続端子はプローブ基板２６の上面に設けられており、接触子５２が取り付けられた複数のプローブランド２６ａ（図４参照）はプローブ基板２６の下面のほぼ円形の接触子領域２６ｂ（図２参照）に設けられている。プローブ基板２６の接続端子とプローブランド２６ａとは、プローブ基板２６の内部に形成された配線回路により、一対一の形に電気的に接続されている。

各接触子５２は、カンチレバータイプのものである。接触子５２は、単位面積当たりの数が同じ又はほぼ同じとなるように備えられている。

各接触子５２は、その先端（すなわち、針先）を固定リング３０の中央開口３０ａから下方に突出させた状態に、半田のような導電性接着剤による接着、レーザによる溶接等の手法によりプローブランド２６ａに装着されている。これにより、各接触子５２は、プローブ基板２６の配線回路及び電気接続器２４の接続ピン４４を介して配線基板２２の対応する接続端子に一対一の形に電気的に接続される。

上記のようなプローブ基板２６は、セラミック製の基板部材（図示せず）と、該基板部材の下面に形成された多層配線基板とにより、形成することができる。この場合、プローブ基板２６の接続端子は基板部材の上面に設けられ、プローブランド２６ａは多層配線基板の下面に設けられる。

上記多層配線基板は、ポリイミド樹脂のような電気絶縁材料により製作されており、またプローブ基板２６の接続端子及びプローブランド２６ａの組に対応された複数の配線路を有することができる。配線路の一端部はプローブランド２６ａに接続されている。この場合、基板部材は、多層配線基板の配線路の他端部とプローブ基板２６の接続端子とを電気的に接続する接続部材を有する。

電気的接続装置１０は、多数の雄ねじ部材を用いて以下のように組み立てられている。

図４に示すように、熱変形抑制部材３２は、これを上方から下方に貫通して支持部材２０の環状部２０ｂに螺合する既に述べた複数の雄ねじ部材３４により、環状部２０ｂの上面に取り付けられている。

支持部材２０と配線基板２２とは、支持部材２０の放射状部２０ｄを上方から下方に貫通して配線部材２２のねじ穴２２ａに螺合された複数の雄ねじ部材５４により、互いに結合されている。

電気接続器２４は、電気接続器２４のピンホルダ４０と配線基板２２とを下方から上方に貫通して支持部材２０の中央部２０ａ又は連結部２０ｃに螺合された複数の雄ねじ部材５６により、中央部２０ａ及び連結部２０ｃに取り付けられている。

上記雄ねじ部材５６は、その先端が支持部材２０に螺合されているから、電気接続器２４と支持部材２０とに配線基板２２を挟持させる作用を有する。

ベースリング２８と固定リング３０とは、固定リング３０を下方から上方へ貫通してベースリング２８に螺合さられた複数の雄ねじ部材５８により、相互に結合されている。その結果、プローブ基板２６は、その周縁部をベースリング２８と固定リング３０のフランジ部３０ｂとにより挟持される。

プローブ基板２６とピンホルダ４０とは、接触子５２の先端が支持部材２０及び配線基板２２に対して所定の位置関係となるように、適宜な複数の位置決めピン（図示せず）により支持部材２０及び配線基板２２に対して位置決められている。

プローブ基板２６は、これに導電路を形成するとき、又は基板部材に多層配線基板を形成するとき、その製造工程の熱と外力とによってセラミック製の平坦な基板部材に波状の曲がりのような変形を生じることがある。また、導電路及び多層配線基板の形成前に、基板部材自体に曲がり変形が生じていることもある。

そのような基板部材の変形によるプローブ基板２６の曲がり変形は、プローブ基板２６にたとえ外力が作用していない自由状態であっても維持される。

図示の実施例において、プローブ基板２６は、そのような変形を有しているにもかかわらず、その変形を維持した自由状態で、全ての接触子５２の先端が同一平面上に整列するように、予め揃えられている。この平面は、基板部材に変形が生じていない場合に得られる平坦な基板部材の仮想平面に平行とすることが望ましい。

図４に示すように、先端が揃えられた接触子５２を有するプローブ基板２６は、その変形を保持した状態に、複数の結合器６０により支持部材２０に結合されて支持されている。

図４に示す例では、各結合器６０は、各支持部材２０及び配線基板２２を上方から下方に貫通する複数の雄ねじ部材６２と、各雄ねじ部材６２が貫通するスペーサ６４と、各雄ねじ部材６２が螺合されるようにプローブ基板２６の上面に設けられたアンカー６６とを備えている。

各雄ねじ部材６２は、図示の例では頭付きのボルトであり、また先端部が電気接続器２４の内部に達している。各スペーサ６４は、スリーブの形状を有しており、また配線基板２２の下面とアンカー６６の頂面との間に配置されている。

アンカー６６は、雄ねじ部材６２の先端部を受け入れる雌ねじ穴を有しており、また雄ねじ部材６２による支持のために、プローブ基板２６(特に、基板部材)の上面に接着剤により固着されている。各アンカー６６は、電気絶縁材料で製作されており、また電気接続器２４内に下方から突出している。

各アンカー６６の頂面は、前記した曲がり変形が保持されたプローブ基板２６の自由状態で、前記仮想平面に平行な同一平面に一致するように、揃えられている。したがって、プローブ基板２６からの各アンカー６６の高さ寸法は、曲がりを生じたプローブ基板２６の各アンカー６６が設けられた部分の高さ位置に応じて、異なる。

支持部材２０には、各雄ねじ部材５６が貫通する貫通穴が形成されている。配線基板２２には、スペーサ６４を受け入れる貫通穴が形成されている。電気接続器２４には、スペーサ６４及びアンカー６６を受け入れる貫通穴が形成されている。それら支持部材２０及び電気接続器２４の貫通穴の軸線は、同一とされている。

各雄ねじ部材６２は、その頭部を支持部材２０の側に位置させてスペーサ６４を貫通した状態に配置され、その先端部分において対応するアンカー６６に螺合されている。

各スペーサ６４は、相互に等しい高さ寸法を有する。スペーサ６４の各下端は、対応するアンカー６６の頂面に当接されており、またスペーサ６４の各上端は取り付けの基準面となる支持部材２０の下面に当接されている。

そのため、支持部材２０の上方から雄ねじ部材６２を締め付けることにより、雄ねじ部材６２の先端部が螺合するアンカー６６と、各アンカー６６の上に配置されたスペーサ６４とのスペーサ作用により、接触子５２の先端の前記した仮想平面が支持部材２０の取付け基準面２０ａに平行となるように、プローブ基板２６が前記した曲がり変形を保持した状態に支持部材２０に結合されている。

電気的接続装置１０に組み立てられた状態において、電気接続器２４の接続ピン４４は配線基板２２とプローブ基板２６とに挟持される。これにより、各接続ピン４４の第１及び第２の接続ピン４４ｂ及び４４ｃは、それぞれ、圧縮コイルばね４４ｄのばね力により、対応する配線基板２２の接続端子及びプローブ基板２６の対応する接続端子２６ａに圧接される。

これにより、各接続ピン４４は、その一端及び他端をそれぞれ配線基板２２及びプローブ基板２６の接続端子に押圧されて、それらの接続端子に確実に接触する。その結果、各第１のピン部材４４ｂと配線基板２２の接続端子との電気的接続状態が安定化すると共に、第２のピン部材４４ｃとプローブ基板２６の接続端子２６ａとの電気的接続状態が安定化する。

電気的接続装置１０は、テスターに組み付けられて、被検査体１２の検査に用いられる。被検査体１２の検査は、各接触子５２の先端を被検査体１２の接続端子に押圧された状態で行われる。

検査の間、各接触子５２は、配線基板２２の対応する接続端子（電極）に電気的に接続される。その結果、接触子５２の先端が被検査体１２の接続端子に当接されると、該接続端子は対応するコネクタ３６を経てテスターに接続され、被検査体１２はテスターによる電気回路の検査を受けことができる。

電気的接続装置１０においては、各接触子５２の先端が仮想平面に平行な平面上に揃った状態で電気的接続装置１０に組み付けられるから、それら接触子５２の先端は同一平面に揃えられる。その結果、接触子５２の先端を被検査体１２の対応する接続端子に均等に押し付けることができるから、被検査体１２の電気回路の電気的検査を適正かつ容易に行うことができる。

検査時、各接触子５２が、プローブ基板２６に反力を得つつ、先端を被検査体１２の接続端子に押圧されると、プローブ基板２６は、これが上方に湾曲するような大きな押圧力を受けて撓む。これにより、接触子５２と被検査体１２の電極との間に作用する針圧が異なり、正確な検査をすることができないことがある。

これを防止すべく、電気的接続装置１０においては、プローブ基板２６と支持部材２０とを雄ねじ部材５６により結合する複数の結合点（雄ねじ部材５６の軸線の位置）は、それぞれが隣り合う３つの結合点を結ぶことにより形成される仮想的な複数の三角形の面積が同じ又はほぼ同じとなるような位置に定められている。

図１に示す例では、支持部材２０は８つの連結部２０ｃを等角度間隔に有しており、また結合点は、中央部２０ａの周りを同軸状に伸びる第１の仮想円７０上にあって各連結部２０ｃ上の箇所と、第１の仮想円７０より内側の第２の仮想円７２上にあって１つおきの４つの連結部２０ｃの箇所と、仮想円７０，７２の中心とに位置されている。

仮想円７０，７２の中心から第１の仮想円７０までの距離は、仮想円７０，７２の中心から第２の仮想円７２までの距離の２倍である。第１の仮想円７０上の結合点の位置は仮想円７０，７２の中心の周りに等角度間隔をおいており、第２の仮想円７２上の結合点の位置は仮想円７０，７２の中心の周りに等角度間隔をおいている。

第１の仮想円７０の直径寸法は、円板状の被検査体１２の直径寸法と同じ又はほぼ同じとされている。

上記のような結合点の位置関係を図５に示す。中心に位置する結合点は８０で示され、第１の仮想円７０上の結合点は８２ａ〜８２ｈで示され、第２の仮想円７２上の結合点は８４ａ〜８４ｄで示される。第１の仮想円７０上の全ての結合点を結ぶと正八角形が得られる。

図５に示す例において、中心に位置する結合点８０と、例えば第１の仮想円７０上の１つの結合点８２ｂと、第２の仮想円７２上にあって両結合点８０，８２ｂに近い１つの結合点８４ａとを結ぶことにより形成される三角形（以下、三角形Ａ１という。）の面積は、前記結合点８２ｂ，８４ａと、第１の仮想円７０上にあって両結合点８２ｂ，８４ａに最も近い他の１つの結合点８２ａとを結ぶことにより形成される三角形（以下、三角形Ａ２という。）の面積と同じである。

これは、２つの三角形Ａ１及びＡ２の底辺の長さ寸法（結合点８０から結合点８４ａまでの距離、及び結合点８４ａから結合点８２ａまでの距離）と、２つの三角形Ａ１及びＡ２の高さ寸法（結合点８２ｂから結合点８０及び８２ａを結ぶ線までの距離）とが同じであることによる。

上記のことは、正八角形内の上記のように形成される他の三角形についても同じである。

図６に示す例では、第２の仮想円７２上に結合点８４ａ〜８４ｄを配置していない点を除いて、図５に示す例と同じである。この例においても、第１の仮想円７０に位置する結合点８２ａ〜８２ｈを結ぶ多角形が正八角形になる。このため、中心に位置する結合点８０と、第１の仮想円７０に位置する２つの結合点８２ａ，８２ｂ，・・・，８２ｇ，８２ｈとを結ぶことにより形成される三角形（以下、三角形Ｂ１〜Ｂ８という。）の面積は互いに同じである。

図７に示す例では、第２の仮想円７２上に８つの結合点８４ａ〜８４ｈを等角度間隔に配置し、第１及び第２の仮想円の間の中間位置を巡る第３の仮想円７４上に４つの結合点８６ａ〜８６ｄを等角度間隔に配置している点を除いて、図５に示す例と同じである。第２の仮想円７２から中心及び第１の仮想円７０までの距離は等しく、また第３の仮想円７２から第１及び第２の仮想円７０及び７２までの距離は等しい。

図７に示す例においても、第１の仮想円７０に位置する結合点８２ａ〜８２ｈを結ぶ多角形は正八角形になる。

図７に示す例において、例えば、隣り合う３つの結合点８０，８４ａ，８４ｂを結ぶことにより形成される三角形（以下、三角形Ｃ１という。）の面積及び結合点８４ａ，８４ｂ，８２ｂを結ぶことにより形成される三角形（以下、三角形Ｃ２という。）の面積は、それらの底辺（結合点８０，８４ｂの間隔及び結合点８４ｂ，８２ｂの間隔）及び高さ（結合点８４ａから結合点８０，８２ｂを結ぶ線におろした垂線の長さ）が同じであるから、同じになる。

また、図７に示す例において、結合点８２ｂ，８４ａ，８６ａを結ぶことにより形成される三角形（以下、三角形Ｃ３という。）の面積及び結合点８２ａ，８２ｂ，８６ａを結ぶことにより形成される三角形（以下、三角形Ｃ４という。）の面積は、それらの底辺（結合点８４ａ，８６ａの間隔及び結合点８６ａ、８２ａの間隔）及び高さ（結合点８２ｂから結合点８４ａ，８２ａを結ぶ線におろした垂線の長さ）が同じであるから、同じになる。

さらに、図７に示す例において、三角形Ｃ１及びＣ２の底辺及び高さは、それぞれ、三角形Ｃ３及びＣ４の底辺及び高さの倍及び２分の１である。このため、三角形Ｃ１及びＣ２の面積は、三角形Ｃ３及びＣ４の面積と同じである。

図８に示す例では、第１及び第２の仮想円７２上に、それぞれ、１６の結合点８２ａ〜８２ｐ及び８４ａ〜８４ｐを等角度間隔に配置し、第３の仮想円７４上に８つの結合点８６ａ〜８６ｈを等角度間隔に配置している点を除いて、図７に示す例と同じである。第２の仮想円７２から中心及び第１の仮想円までの距離は等しく、また第３の仮想円７４から第１及び第２の仮想円７０及び７２までの距離も等しい。

図８に示す例においては、第１の仮想円７０に位置する結合点８２ａ〜８２ｐを結ぶ多角形が正１６角形になる。

図８に示す例において、例えば、隣り合う３つの結合点８０，８４ａ，８４ｂを結ぶことにより形成される三角形（以下、三角形Ｄ１という。）の面積及び結合点８４ａ，８４ｂ，８２ａを結ぶことにより形成される三角形（以下、三角形Ｄ２という。）の面積は、それらの底辺（結合点８０，８４ａの間隔及び結合点８４ａ、８２ａの間隔）及び高さ（結合点８４ｂから結合点８０，８２ａを結ぶ線におろした垂線の長さ）が同じであるから、同じになる。

また、図８に示す例において、結合点８２ａ，８２ｂ，８６ａを結ぶことにより形成される三角形（以下、三角形Ｄ３という。）の面積及び結合点８２ａ，８４ｂ，８６ａを結ぶことにより形成される三角形（以下三角形Ｄ４という。）の面積は、それらの底辺（結合点８２ａ，８６ａの間隔及び結合点８６ａ，８４ｂの間隔）及び高さ（結合点８２ａから結合点８０，８２ｂを結ぶ線におろした垂線の長さ）が同じであるから、同じになる。

さらに、図８に示す例において、三角形Ｄ１及びＤ２の底辺は三角形Ｄ３及びＤ４のそれの倍になり、三角形Ｄ１及びＤ２の高さは三角形Ｄ３及びＤ４のそれの２分の１になる。このため、三角形Ｄ１及びＤ２の面積は、三角形Ｄ３及びＤ４の面積と同じになる。

上記の正多角形は、正八角形や正１６角形である必要はなく、正四角形、正六角形、正12角形等の多角形であってもよい。また、隣り合う３つの結合点を結ぶことにより形成される仮想的な複数の三角形の面積を、同じとする代わりに、三角形の領域に作用する力がほぼ同じとなるように、ほぼ同じとしてもよい。

上記のように、隣り合う３つの結合点を結ぶことにより形成される仮想的な複数の三角形の面積が同じ又はほぼ同じであると、それらの三角形の領域に配置される接触子５２の数、三角形の領域に作用する押圧力、及び三角形の領域のたわみ量がほぼ同じになる。その結果、接触子５２と被検査体１２の電極との間の針圧がほぼ同じになり、正確な検査をすることができる。

また、複数の結合点が仮想円７０上の複数箇所と該仮想円７０の中心とに位置されていると、三角形の面積が同じ又はほぼ同じとなる結合点を容易に決定することができる。

さらに、仮想円７０上に位置する複数の結合点が、仮想円７０の中心の周りに等角度間隔をおいているか、それらの結合点を結んだときに形成される仮想正八角形の頂点に位置していると、三角形の面積が同じ又はほぼ同じとなる結合点をより容易に決定することができる。

特に、前記仮想円の外径寸法が円板状の被検査体の外径寸法と同じ又はほぼ同じであるか、仮想円上に位置する前記複数の結合点が正八角形又は正１６角形の頂点に位置していると、三角形の面積が同じ又はほぼ同じとなる結合点をより容易に決定することができる。

支持部材２０が、中央領域２０ａと、中央領域２０ａの周りを該中央領域と同軸的に伸びる環状部２０ｂと、中央領域２０ａから半径方向外方へ等角度間隔をおいて伸びて中央領域２０ａ及び環状部２０ｂを連結する複数の連結部２０ｃとを有し、仮想円７０が複数の連結部２０ｃ上を経る場合も、三角形の面積が同じ又はほぼ同じとなる結合点をより容易に決定することができる。

複数の結合点が、さらに、仮想円の内側を伸びる第２の仮想円上の複数箇所に位置されていると、プローブ基板を大きくして、接触子の数を多くすることができるから、直径寸法の大きい半導体ウエーハに形成された多数の被検査体の電気的性能試験に用いることができる。

［結合器の他の実施例］

図９を参照するに、結合器９０は、アンカー６６の外に、筒状部９２ａと、筒状部９２ａの上端に一体的に設けられた外向きのフランジ部９２ｂと、筒状部９２ａの上端部外周に形成された雄ねじ部９２ｃとを備えるスペーサ９２を用い、筒状部９２ａが貫通する支持部材２０の貫通穴９４を雌ねじ穴としている。

結合器９０は、以下のようにプローブ基板２６を支持部材２０に結合する。

先ず、スペーサ９２の筒状部９２ａが支持部材の貫通穴９４、配線基板２２の貫通穴９６及びピンホルダ４０の貫通穴９８に差し込まれて、スリーブ９２の頭部９２ｂが支持部材２０に当接するまで、スペーサ９２の雄ねじ部９２ｃが貫通穴９４に螺合される。

次いで、雄ねじ部材６２がスペーサ９２に差し込まれて、その後頭部６２ａがスペーサ９２に係合するまで、先端部の雄ねじ部６２ｂがアンカー６６に螺合される。これにより、スペーサ９２は、その先端をプローブ基板２６のアンカー６６に当接される。

結合器９０によれば、スペーサ９２が支持部材２０に螺合されているから、接触子５２の先端が被検査体１２の電極に押圧されたときに、上方へのスペーサ９２の変位が防止される。

図１０を参照するに、結合器１００は、アンカー６６の外に、筒状部１０２ａ及び筒状部１０２ａの上端部の頭部１０２ｂを有しまた支持部材２０、配線基板２２及びピンホルダ４０に差し通されるスリーブ１０２と、スリーブ１０２に差し通されるボルトのような雄ねじ部材６２と、上方へのスペーサ１０２及び雄ねじ部材６２の変位を防止する短尺の帯状の止め金具１０４と、止め金具１０４を支持部材２０に取り付ける複数の雄ねじ部材１０６とを備える。

結合器１００は、以下のようにプローブ基板２６を支持部材２０に結合する。支持部材２０の貫通穴９４は、雌ねじを有しない単なる穴とされている。

先ず、スリーブ１０２の頭部１０２ｂが支持部材２０に当接するまで、スペーサ１０２の筒状部１０２ａが支持部材２０の貫通穴９４、配線基板２２の貫通穴９６及びピンホルダ４０の貫通穴９８に差し込まれる。

次いで、雄ねじ部材６２がスペーサ１０２に差し込まれて、その後頭部６２ａがスペーサ１０２に当接するまで、先端部の雄ねじ部６２ｂがアンカー６６に螺合される。

止め金具１０４が、スペーサ１０２及び雄ねじ部材６２の上に配置されて、止め金具１０４の通された雄ねじ部材１０６が支持部材２０に設けられたねじ穴１０８に螺合される。

結合器１００によれば、接触子５２の先端が被検査体１２の電極に押圧されたときに、上方へのスペーサ１０２及び雄ねじ部材６２の変位がめ金具１０４及び雄ねじ部材１０６により防止される。

３以上の連結部２０ｃを等角度間隔に設けてもよく、また配線基板２２の上にリレー３８のような部品を配置しない配置しない場合は中央領域２０ａ及び環状部２０ｃと一体の平板状の連結部を用いてもよい。

本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。

本発明に係る電気的接続装置の一実施例を示す平面図である。 図１に示す電気的接続装置の底面図である。 図１に示す電気的接続装置の正面図である。 図１における４−４線に沿って得た拡大断面図である。 結合器による支持部材とプローブ基板との結合点の第１の関係を説明するための図である。 結合器による支持部材とプローブ基板との結合点の配置関係の第１の実施例を示す図である。 結合器による支持部材とプローブ基板との結合点の配置関係の第２の実施例を示す図である。 結合器による支持部材とプローブ基板との結合点の配置関係の第３の実施例を示す図である。 本発明で用いる結合器の第２の実施例を示す分解断面図である。 本発明で用いる結合器の第３の実施例を示す分解断面図である。

符号の説明

１０ 電気的接続装置
１２ 被検査体
２０ 支持部材
２２ 配線基板
２４ 電気接続器
２６ プローブ基板
２８ ベースリング
３０ 固定リング
３２ 熱変形抑制部材
３４，５６，５８，６０，６２，１０６ 雄ねじ部材
４０ ピンホルダ
４２，９４，９６，９８ 貫通穴
４４ 接続ピン
５２ 接触子
６０，９０，１００ 結合器
６４，９２，１０２ スペーサ
６６ アンカー部材
７０，７２，７４ 仮想円
８０，８２，８４，８６ 結合点
１０４ 止め金具

Claims (13)

1. 少なくとも下面を有する支持部材と、該支持部材の前記下面の側に位置されたプローブ基板と、前記プローブ基板を前記支持部材に結合させる複数の結合器とを含み、
   前記プローブ基板と前記支持部材とは、前記結合器による前記プローブ基板と前記支持部材との複数の結合点であってそれぞれが隣り合う３つの結合点を結ぶことにより形成される仮想的な複数の三角形の面積が同じ又はほぼ同じとなるように結合されている、電気的接続装置。
2. 前記複数の結合点は、仮想円上の複数箇所と、該仮想円の中心とに位置されている、請求項１に記載の電気的接続装置。
3. 前記仮想円上に位置する前記複数の結合点は、前記仮想円の中心の周りに等角度間隔をおいている、請求項２に記載の電気的接続装置。
4. 前記仮想円上に位置する各結合点は仮想正多角形の頂点に位置する、請求項２に記載の電気的接続装置。
5. 前記仮想正多角形は正８角形又は正１６角形である、請求項２に記載の電気的接続装置。
6. 前記仮想円が外径寸法は、円板状の被検査体の外径寸法と同じ又はほぼ同じである、請求項２に記載の電気的接続装置。
7. 前記支持部材は、中央領域と、該中央領域の周りを該中央領域と同軸的に伸びる環状部と、前記中央領域から等角度間隔をおいて半径方向外方へ伸びて前記中央領域及び前記環状部を連結する複数の連結部とを有し、前記仮想円は前記複数の連結部上を経る、請求項２に記載の電気的接続装置。
8. 前記複数の結合点は、さらに、前記仮想円の内側を伸びる第２の仮想円上の複数箇所に位置されている、請求項２に記載の電気的接続装置。
9. 前記複数の三角形は、隣り合う任意な３つの結合点を結ぶことにより形成される仮想的な第１の三角形と、該第１の三角形を形成する結合点の２つと該第１の三角形を形成する結合点に近い他の1つの結合点とを結ぶことにより形成される仮想的な第２の三角形とを含む、請求項１に記載の電気的接続装置。
10. 前記支持部材は、さらに、上面を有する板状の正面形状を有しており、
    各結合器は、前記支持部材と前記プローブ基板との間に配置された筒状のスペーサと、前記支持部材を上下方向に貫通すると共に前記スペーサに通された雄ねじ部材であって前記プローブ基板に螺合された先端部を有する雄ねじ部材とを備える、請求項１に記載の電気的接続装置。
11. 前記支持部材は、さらに、上面を有する板状の正面形状を有しており、
    各結合器は、前記支持部材を上下方向に貫通する筒状のスペーサであって前記支持部材に螺合された一端部及び前記プローブ基板に当接された先端を有する筒状のスペーサと、前記スペーサに通された雄ねじ部材であって前記スペーサに係合された一端部及び前記プローブ基板に螺合された他端を有する雄ねじ部材とを備える、請求項１に記載の電気的接続装置。
12. 前記支持部材は、さらに、上面を有する板状の正面形状を有しており、
    各結合器は、前記支持部材を上下方向に貫通する筒状のスペーサであって前記支持部材に係合された一端部及び前記プローブ基板に当接された先端を有する筒状のスペーサと、前記スペーサに通された雄ねじ部材であって前記スペーサの一端部に係合された一端部及び前記プローブ基板に螺合された他端部を有する雄ねじ部材と、上方への前記雄ねじ部材の移動を阻止すべく前記支持部材の上面にねじ止めされた止め金具とを備える、請求項１に記載の電気的接続装置。
13. さらに、前記支持部材と前記プローブ基板との間にあって前記プローブ基板から間隔をおいて配置された配線基板と、前記配線基板及び前記プローブ基板の間に配置された電気接続器とを含み、
    前記電気接続器は、板状のピンホルダと、該ピンホルダにこれを厚さ方向に貫通する状態に配置された複数の接続ピンであって、それぞれが前記配線基板及び前記プローブ基板を離間させるばね力を有し、かつ前記支持基板の内部配線と前記プローブ基板の内部配線とを電気的に接続する複数の接続ピンとを備える、請求項１に記載の電気的接続装置。

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