JP2010217005A - Electrical connecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路のような平板状被検査体の電気的試験に用いるプローブカードのような電気的接続装置に関し、特に被検査体とその電気的試験を行うテスターの電気回路との接続に用いられる電気的接続装置に関する。 The present invention relates to an electrical connection device such as a probe card used for an electrical test of a flat test object such as a semiconductor integrated circuit, and in particular, a connection between the test object and an electrical circuit of a tester performing the electrical test. The present invention relates to an electrical connection device used in the above.
この種の電気的接続装置の1つとして、下面を有する支持体と、該支持体の下面に保持された配線基板と、該配線基板の下側に間隔をおいて配置されかつ前記支持体に支持されたプローブ基板と、前記配線基板と前記プローブ基板との間に配置されて前記配線基板に取り付けられた電気接続器と、前記プローブ基板の下面に取り付けられた複数の接触子とを含むものがある(例えば、特許文献1及び2)。 As one example of this type of electrical connection device, a support body having a lower surface, a wiring board held on the lower surface of the support body, and arranged below the wiring board with a space therebetween, are attached to the support body. Including a supported probe board, an electrical connector disposed between the wiring board and the probe board and attached to the wiring board, and a plurality of contacts attached to the lower surface of the probe board (For example, Patent Documents 1 and 2).
上記のような接続装置において、複数の接触子の針先は、該針先が試験時に被検査体の電極に同じ力(オーバードライブ力)で押圧されるように、被検査体からの高さ位置を共通の仮想面に位置されていると共に、針先が被検査体の電極に確実に接触するように、被検査体と平行な面(X,Y座標)内における座標位置を被検査体の電極の座標位置に合わされている。 In the connection device as described above, the needle points of the plurality of contacts are arranged at a height from the object to be inspected so that the needle points are pressed against the electrode of the object to be inspected with the same force (overdrive force) during the test. The position of the object to be inspected is in a plane (X, Y coordinates) parallel to the object to be inspected so that the position of the needle tip is surely in contact with the electrode of the object to be inspected. It is adjusted to the coordinate position of the electrode.
半導体集積回路の試験においては、被検査体をプラス60度Cのような高度温からマイナス40°Cのような極低温度の範囲内の温度に維持した状態で試験することが行われている。 In a test of a semiconductor integrated circuit, a test is performed in a state where an object to be inspected is maintained at a temperature within a range of an extremely low temperature such as minus 40 ° C. from an elevated temperature such as plus 60 ° C. .
上記のような高温環境下又は極低温環境下における試験の間、被検査体はこれを保持するチャックトップに備えられた発熱体又は吸熱体により所定の温度に維持される。これにより、接続装置は、それ自体が被検査体やチャックトップ等により下方側から加熱又は冷却されて、高温環境下又は極低温環境下で使用される。 During the test in the high temperature environment or the extremely low temperature environment as described above, the object to be inspected is maintained at a predetermined temperature by a heating element or a heat absorption body provided on the chuck top that holds the object. As a result, the connection device itself is heated or cooled from below by the object to be inspected, the chuck top, etc., and used in a high temperature environment or a cryogenic environment.
そのような接続装置において、針先の位置が、常温状態の被検査体の電極の位置に一致するように、調整されていると、接続装置が高温環境下又は極低温環境下で使用される場合に、プローブ基板と被検査体との熱膨張率(特に、熱膨張量又は熱収縮量)の相違から、被検査体の電極に対する針先の位置が大きく異なってしまう。その結果、針先の位置が対応する電極から外れて、針先が電極に接触しない接触子が存在することになり、被検査体の正確な試験結果を得ることができない。 In such a connection device, when the position of the needle tip is adjusted so as to coincide with the position of the electrode of the object under normal temperature, the connection device is used in a high temperature environment or a cryogenic environment. In this case, the position of the tip of the probe with respect to the electrode of the object to be inspected greatly differs due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the probe substrate and the object to be inspected (particularly the amount of thermal expansion or heat shrinkage). As a result, there is a contact where the position of the needle tip deviates from the corresponding electrode and the needle tip does not contact the electrode, and an accurate test result of the device under test cannot be obtained.
上記とは逆に、針先の位置が、被検査体が試験温度に維持されているときの電極の位置に一致するように、調整されていると、被検査体を他の温度で試験する場合に、上記のような熱膨張率の差に起因する、針先位置に関する課題が生じる。 Contrary to the above, when the position of the needle tip is adjusted so as to match the position of the electrode when the object to be inspected is maintained at the test temperature, the object under test is tested at other temperatures. In such a case, there arises a problem related to the needle tip position due to the difference in coefficient of thermal expansion as described above.
上記のような熱膨張率の差に起因する、針先の位置に関する課題は、半導体ウエーハ上の未切断の多数の被検査体を一回で又は複数回に分けて同時に検査する場合のように、備えるべき接触子の数が多いほど、大きい。 The problem related to the position of the needle tip due to the difference in the coefficient of thermal expansion as described above is as in the case of inspecting a large number of uncut objects on a semiconductor wafer at one time or in multiple times at the same time. The larger the number of contacts to be provided, the larger.
特許文献1,2等に記載された接続装置の上記課題を解決するために、プローブ基板と被検査体とをほぼ同じ熱膨張率を有する材料で製作する等の対策を行うことが考えられる。 In order to solve the above-described problem of the connection device described in Patent Documents 1 and 2, etc., it is conceivable to take measures such as manufacturing the probe substrate and the object to be inspected with materials having substantially the same thermal expansion coefficient.
しかし、そのようにしても、従来の接続装置では、プローブ基板が該プローブ基板と被検査体及び検査ステージとの間の熱の対流又は輻射により加熱又は冷却されるにすぎないから、被検査体がプローブ基板より高温度又は低温度に加熱又は冷却されることを避けることができない。 However, even in such a case, in the conventional connection device, the probe substrate is only heated or cooled by the convection or radiation of heat between the probe substrate, the inspection object and the inspection stage. Cannot be heated or cooled to a temperature higher or lower than that of the probe substrate.
このため、従来の接続装置では、被検査体を、その電極と針先の位置とが一致するときの被検査体の温度以外の温度で試験する場合において、プローブ基板と被検査体との温度差の相違から、被検査体の電極に対する針先の位置が大きく異なることを避けることができない。 For this reason, in the conventional connection device, when the test object is tested at a temperature other than the temperature of the test object when the electrode and the position of the needle tip coincide with each other, the temperature of the probe substrate and the test object is determined. Due to the difference, it is unavoidable that the position of the needle tip with respect to the electrode of the object to be inspected is greatly different.
プローブ基板と被検査体との熱膨張率の差及び温度差に起因する上記課題を解決するために、プローブ基板にヒータを配置し、このヒータによるプローブ基板の温度を被検査体の温度に応じて制御する接続装置が提案されている(特許文献3)。 In order to solve the above-mentioned problems caused by the difference in thermal expansion coefficient and the temperature difference between the probe substrate and the object to be inspected, a heater is arranged on the probe substrate, and the temperature of the probe substrate by this heater depends on the temperature of the object to be inspected. A connection device has been proposed (Patent Document 3).
特許文献3の技術は、被検査体が低温度状態のときに、被検査体の電極と針先とが一致するように、針先の位置を予め調整しておき、試験時にヒータによりプローブ基板を被検査体の温度に応じた任意の温度に加熱し、それにより被検査体の電極に対する針先の位置のずれを小さくしている。 In the technique of Patent Document 3, when the object to be inspected is in a low temperature state, the position of the needle tip is adjusted in advance so that the electrode of the object to be inspected and the needle tip coincide with each other, and the probe substrate is used by the heater during the test Is heated to an arbitrary temperature corresponding to the temperature of the object to be inspected, thereby reducing the deviation of the position of the needle tip from the electrode of the object to be inspected.
しかし、特許文献3の技術では、ヒータによるプローブ基板の温度を被検査体の温度制御範囲と同じ範囲内で制御しなければならない。例えば、被検査体をプラス60°Cからマイナス40°Cの範囲内で制御しなければならない場合、プローブ基板の温度もプラス60°Cからマイナス40°Cの範囲内で制御しなければならない。 However, in the technique of Patent Document 3, the temperature of the probe substrate by the heater must be controlled within the same range as the temperature control range of the object to be inspected. For example, when the object to be inspected must be controlled within a range of plus 60 ° C. to minus 40 ° C., the temperature of the probe substrate must also be controlled within a range of plus 60 ° C. to minus 40 ° C.
このため、特許文献3の技術では、プローブ基板の温度制御範囲が大きくなりすぎるから、すなわちプローブ基板の温度変化に対するプローブ基板の熱的変化(膨張量及び収縮量)の追従性が低いから、プローブ基板の温度制御が難しい。 For this reason, in the technique of Patent Document 3, since the temperature control range of the probe substrate becomes too large, that is, the followability of the thermal change (expansion amount and contraction amount) of the probe substrate with respect to the temperature change of the probe substrate is low. It is difficult to control the temperature of the substrate.
本発明は、プローブ基板の温度制御範囲を小さくして、プローブ基板の温度制御を容易にすることを目的とする。 An object of the present invention is to make the temperature control of the probe substrate easy by reducing the temperature control range of the probe substrate.
本発明に係る電気的接続装置は、下面を有する支持体と、該支持体の下面に組み付けられて、該支持体に支持されたプローブ基板と、該プローブ基板の下面に取り付けられた複数の接触子とを含む。前記プローブ基板は電力を受けて発熱する発熱体を備え、前記プローブ基板は、10ppm/°C以上の熱膨張率を有する。 An electrical connection device according to the present invention includes a support having a lower surface, a probe substrate assembled to the lower surface of the support and supported by the support, and a plurality of contacts attached to the lower surface of the probe substrate. Including children. The probe board includes a heating element that generates heat when receiving electric power, and the probe board has a coefficient of thermal expansion of 10 ppm / ° C. or more.
前記プローブ基板は、10ppm/°C以上の熱膨張率を有するセラミック基板と、該セラミック基板の下面に配置された樹脂基板であって、前記接触子が下面に取り付けられた樹脂基板とを含み、前記樹脂基板は、前記セラミック基板の熱膨張率とほぼ同じ熱膨張率を有することができる。 The probe substrate includes a ceramic substrate having a coefficient of thermal expansion of 10 ppm / ° C or more, and a resin substrate disposed on the lower surface of the ceramic substrate, the contactor being attached to the lower surface, The resin substrate may have a thermal expansion coefficient substantially the same as that of the ceramic substrate.
前記樹脂基板は、10ppm/°Cから20ppm/°C、好ましくは15ppm/°Cから20ppm/°Cの範囲内の熱膨張率を有することができる。また、前記支持体と前記プローブ基板とはほぼ同じ熱膨張率を有することができる。 The resin substrate may have a coefficient of thermal expansion within a range of 10 ppm / ° C. to 20 ppm / ° C., preferably 15 ppm / ° C. to 20 ppm / ° C. Further, the support and the probe substrate can have substantially the same coefficient of thermal expansion.
前記支持体は10.4ppm/°Cの熱膨張率を有し、前記プローブ基板は10.0ppm/°Cの熱膨張率を有することができる。この場合、前記支持体は10.4ppm/°Cの熱膨張率を有するステンレスで製作されており、前記プローブ基板は10.0ppm/°Cの熱膨張率を有するフォルステライトで製作されていてもよい。 The support may have a coefficient of thermal expansion of 10.4 ppm / ° C, and the probe substrate may have a coefficient of thermal expansion of 10.0 ppm / ° C. In this case, the support is made of stainless steel having a coefficient of thermal expansion of 10.4 ppm / ° C, and the probe substrate is made of forsterite having a coefficient of thermal expansion of 10.0 ppm / ° C. Good.
前記プローブ基板は試験されるべき被検査体の熱膨張率より大きい熱膨張率を有する材料で製作されていてもよい。この場合、前記プローブ基板は、前記被検査体の熱膨張率の1.8倍から2.6倍の範囲内の熱膨張率を有することができる。 The probe substrate may be made of a material having a coefficient of thermal expansion greater than that of the object to be inspected. In this case, the probe substrate may have a thermal expansion coefficient within a range of 1.8 times to 2.6 times the thermal expansion coefficient of the inspection object.
プローブ基板の熱膨張率は、被検査体としてのウエーハ(シリコン)の熱膨張率より高い。プローブ基板の熱膨張率が高いと、プローブ基板の温度変化に対するプローブ基板の熱的変化の追従性が高いから、プローブ基板の温度制御が容易になる。 The thermal expansion coefficient of the probe substrate is higher than the thermal expansion coefficient of the wafer (silicon) as the object to be inspected. If the coefficient of thermal expansion of the probe substrate is high, the probe substrate temperature can be easily controlled because the probe substrate has a high followability to the thermal change of the probe substrate.
また、例えば、プローブ基板の熱膨張率が被検査体の熱膨張率の2倍であると、プローブ基板の温度制御範囲は被検査体の温度制御範囲の2分の1でよいことになるから、プローブ基板の温度制御がより容易になる。 For example, if the thermal expansion coefficient of the probe substrate is twice the thermal expansion coefficient of the object to be inspected, the temperature control range of the probe substrate may be half of the temperature control range of the object to be inspected. The temperature control of the probe substrate becomes easier.
プローブ基板を形成しているセラミック基板と樹脂基板との熱膨張率がほぼ同じであると、セラミック基板及び樹脂基板の熱膨張の差に起因する樹脂基板のストレスが緩和される。 When the thermal expansion coefficients of the ceramic substrate and the resin substrate forming the probe substrate are substantially the same, the stress on the resin substrate due to the difference in thermal expansion between the ceramic substrate and the resin substrate is relieved.
[用語について] [Terminology]
本発明においては、図1において、上下方向を上下方向といい、左右方向を左右方向といい、紙背方向を前後方向という。しかし、それらの方向は、多数の接触子が配置されたプローブ基板、及びそれを用いたプローブカード、すなわち電気的接続装置をテスターに取り付けた状態における接続装置、特にプローブ基板の姿勢に応じて異なる。 In the present invention, in FIG. 1, the vertical direction is referred to as the vertical direction, the horizontal direction is referred to as the horizontal direction, and the paper back direction is referred to as the front-rear direction. However, their directions vary depending on the probe board on which a large number of contacts are arranged, and the probe card using the contact board, that is, the connection apparatus in a state where the electrical connection apparatus is attached to the tester, particularly the posture of the probe board. .
それゆえに、本発明に係る電気的接続装置は、これがテスターに取り付けられた状態において、本発明でいう上下方向が、実際に、上下方向となる状態、上下逆となる状態、斜めの方向となる状態等、いずれの方向となる状態で使用してもよい。 Therefore, in the electrical connection device according to the present invention, in the state where it is attached to the tester, the vertical direction in the present invention is actually the vertical direction, the upside down state, and the diagonal direction. It may be used in any state such as a state.
[実施例] [Example]
図1を参照するに、電気的接続装置10は、円板状の半導体ウエーハに形成された複数の集積回路を被検査体12とし、それらの集積回路を一回で又は複数回に分けて同時に検査すなわち試験する。各集積回路12は、パッド電極のような複数の電極14を上面に有する。
Referring to FIG. 1, an
ウエーハは、図示しない検査ステージに解除可能に真空的に吸着され、また試験に先だって、前後、左右及び上下の方向に三次元的に移動されると共に、上下方向へ延びるθ軸線の周りに角度的に回転される。これにより、各電極14が接触子20の針先に接触可能に位置決めされる。
The wafer is vacuum-removably attracted to an inspection stage (not shown), and is moved three-dimensionally in the front-rear, left-right, and up-down directions and angularly around the θ axis extending in the up-down direction prior to the test. To be rotated. Thereby, each
図1及び図2を参照するに、接続装置10は、複数の接触子20の他に、さらに、平坦な下面を有する補強部材22と、補強部材22の下面に保持された円形平板状の配線基板24と、配線基板24の下面に配置された平板状の電気接続器26と、電気接続器26の下面に配置されたプローブ基板28とを含む。各接触子20は、プローブ基板28の下面に片持ち梁状に支持されている。
Referring to FIGS. 1 and 2, the
図示の例では、各接触子20は、クランク状の形状を有する板状のプローブを用いている。そのような接触子20は、例えば、特開2005-201844号公報等に記載されている公知のものである。
In the illustrated example, each
しかし、各接触子20は、タングステン線のような金属細線から製作されたプローブ、フォトリソグラフィー技術と堆積技術とを用いて製作された板状のプローブ、ポリイミドのような電気絶縁シートの一方の面に複数の配線を形成し、それら配線の一部を接触子として用いるプローブ等、従来から知られたものであってもよい。
However, each
補強部材22は、ステンレス板のような金属材料で円形状に製作されている。例えば特開2008−145238号公報に記載されているように、補強部材22は、内方環状部と、外方環状部と、両環状部を連結する複数の連結部と、外方環状部から半径方向外方へ延びる複数の延長部と、内方環状部の内側に一体的に続く中央枠部とを有し、それらの部分の間が上下の両方向に開放する空間として作用する形状とする、平板状の正面形状を有することができる。
The reinforcing
また、例えば、特開2008−145238号公報に記載されているように、補強部材22の上側に補強部材22の熱変形を抑制する環状の熱変形抑制部材を配置し、その熱変形抑制部材の上にカバーを配置してもよい。
Further, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-145238, an annular thermal deformation suppressing member that suppresses thermal deformation of the reinforcing
配線基板24は、図示の例では、ガラス入りエポキシ樹脂のような電気絶縁樹脂により円板状に製作されており、また接触子20に対する試験信号の受け渡しに用いる複数の導電路すなわち内部配線30(図2参照)と、加熱電力(加熱電流)の供給に用いる複数の給電路32(図2参照)とを有している。
In the illustrated example, the
試験信号は、試験のために集積回路に供給する供給信号や、供給信号に対する集積回路からの応答信号等の電気信号である。また、加熱電力は、後に説明する発熱体52に供給する電力である。
The test signal is an electric signal such as a supply signal supplied to the integrated circuit for testing or a response signal from the integrated circuit to the supply signal. The heating power is power supplied to the
配線基板24の内部配線30及び給電路32のそれぞれは、例えば配線基板24の上面の環状周縁部に設けられたコネクタの端子やテスターランド等、接続端子(図示せず)を介して、テスター(図示せず)の電気回路又は電力源に接続される。
Each of the
補強部材22と配線基板24とは、補強部材22の下面と配線基板24の上面とを互いに当接させた状態に、複数のねじ部材(図示せず)により同軸的に結合されている。
The reinforcing
電気接続器26は、例えば特開2008−145238号公報に記載されている公知のものである。そのような電気接続器26は、板状をした電気絶縁性のピンホルダ34と、ピンホルダ34を上下方向に貫通して伸びるポゴピンのような多数の接続ピン36及び複数の接続ピン38とを備える。
The
電気接続器26は、また、配線基板24の内部配線30及び給電路32を、それぞれ、接続ピン36及び38によりプローブ基板28の後に説明する導電路40及び給電路42(いずれも、図2参照)に電気的に接続している。
The
電気接続器26は、ピンホルダ34の上面が配線基板24の下面に当接された状態に、複数のねじ部材及び適宜な部材(いずれも、図示せず)により、ピンホルダ34において配線基板24の下面に結合されている。
The
図2に示す例では、接続ピン36及び38のそれぞれは、その上端及び下端をスプリング44により離間させたポゴピンを用いている。接続ピン36及び38のそれぞれは、また、上端を配線基板24の内部配線30又は給電路32の下端部に続く端子部(図示せず)に押圧されていると共に、下端をプローブ基板28の導電路40又は給電路42の上端部に続く端子部(図示せず)に押圧されている。
In the example shown in FIG. 2, each of the connection pins 36 and 38 uses a pogo pin whose upper end and lower end are separated by a
プローブ基板28は、図示の例では、ポリイミド樹脂のような電気絶縁性樹脂により形成されたシート状の樹脂基板46をセラミック基板48の下面に積層した併用基板であり、また樹脂基板46の下面に接触子20を片持ち状に取り付けている。
In the illustrated example, the
樹脂基板46は、複数の内部配線50(図2参照)を内部に有すると共に、内部配線50に電気的に接続された複数のプローブランド(図示せず)を下面に有する公知の形状及び構造を有しており、またセラミック基板48と一体的に形成されている。
The
各接触子20は、その先端(すなわち、針先)を下方に突出させた状態に、半田のような導電性接合材による接合、レーザによる溶接等の手法により、前記したプローブランドに片持ち梁状に装着されている。
Each
図2に示すように、セラミック基板48は、前記した多数の導電路40と、前記した複数の給電路42とを備えると共に、供給される加熱電力により発熱するヒータのような1以上の発熱体52を内部に備える。発熱体52は、接続装置10においては、セラミック基板48に1以上の層の状態に形成されている。
As shown in FIG. 2, the
セラミック基板48の各導電路40は、樹脂基板46の内部配線50に電気的に接続されていると共に、接続ピン36を介して、配線基板24の内部配線30に電気的に接続されており、またそれら内部配線30及び50と共に、接触子20に対する試験信号の受け渡しに利用される。
Each
これに対し、セラミック基板48の各給電路42は、接続ピン38を介して、配線基板24の内部配線32に電気的に接続されており、またそれら接続ピン38及び内部配線32と共に、発熱体52への加熱電力の供給に用いられる。加熱電力は、図示しない電力源から供給される。
On the other hand, each
上記のようなプローブ基板28は、図2に示すように、セラミック基板48の上面が電気接続器26の下面に向けて押された状態に、複数箇所のそれぞれにおいてスペーサ56及びねじ部材58により、補強部材22に支持されている。このため、図示の例においては、補強部材22はプローブ基板28を支持する支持体として作用する。
As shown in FIG. 2, the
上記のようにプローブ基板28を補強部材22に支持させるために、図示の例では、複数の固定部54をプローブ基板28の上面、特にセラミック基板48の上面に形成している。各固定部54は、筒状のスペーサ56の下端が当接する頂面と、ボルト状のねじ部材58の下端部が螺合された、上方に開放する雌ねじ穴54aとを有する。
In order to support the
各スペーサ56は、補強部材22の上面に当接された頭部56aと、補強部材22の雌ねじ穴22aに螺合された雄ねじ部56bとを上部に有しており、また配線基板24及びピンホルダ34を上方から下方に貫通して、下端を固定部54の頂面に当接されている。
Each
各ねじ部材58は、スペーサ56の貫通穴56cに上方から下方に通されて、頭部58aをスペーサ56の頭部56aの頂面に当接させていると共に、雄ねじ部58bの下端部を固定部54の雌ねじ穴54aに螺合されている。
Each
各スペーサ56は、これの頭部56a及び下端がそれぞれ補強部材22の上面及び固定部54の頂面に押圧され状態に、雌ねじ穴22aに螺合される。また、各ねじ部材58は、これの頭部58aがスペーサ56の上面に押圧され状態に、雄ねじ部58bの下端部が雌ねじ穴54aに螺合される。これにより、プローブ基板28は補強部材22に支持される。
Each
セラミック基板48には、1以上の温度センサ64(図1参照)が設けられている。温度センサ64は、セラミック基板48の温度を検出し、検出温度に対応する電気信号を図示しない制御装置に供給する。制御装置は、温度センサ64からの温度信号を基に、セラミック基板48、ひいてはプローブ基板28の温度が被検査体12の試験温度に対応した設定温度となるように、加熱電流を制御する。
The
温度センサ64は、セラミック基板48に備えられた図示しない内部配線、電気接続器26に備えられた図示しない他の接続ピン、配線基板24に備えられた図示しない内部配線等を介して、上記制御装置に接続されている。
The
上記の電気的接続装置10において、プローブ基板28、特にセラミック基板48は、被検査体12の熱膨張率より大きい材料、好ましくはセラミック基板48の熱膨張率が被検査体12のそれのほぼ1.8倍からほぼ2.6倍の範囲内となる材料で製作されている。
In the
また、補強部材22と、プローブ基板28、特にセラミック基板48とは、ほぼ同じ熱膨張率を有する材料、好ましくは補強部材22の熱膨張率がプローブ基板28の熱膨張率に対し、0.9から1.12倍の範囲内となる材料で製作されている。これにより、補強部材22と、プローブ基板28、特にセラミック基板48との間の熱膨張率の差に起因する、被検査体12の電極14に対する接触子20の針先位置の変位が抑制される。
Further, the reinforcing
被検査体12としての半導体ウエーハは、一般に、3.9ppm/°Cから5.5ppm/°Cの熱膨張率を有する。この場合、上記のような材料として最も好ましい例の1つとして、補強部材22は10.4ppm/°Cの熱膨張率を有するステンレス鋼(SUS410又は430)、セラミック基板48は10.0ppm/°Cの熱膨張率を有するフォルステライト(ファインセラミック)又は10.4ppm/°Cの熱膨張率を有するセラミックを挙げることができる。
A semiconductor wafer as the device under
上記の組合せによれば、被検査体12に対するセラミック基板48の熱膨張率の倍率が上記のような範囲となる。また補強部材22及びセラミック基板46の熱膨張率が上記のような値であるならば、補強部材22に対するセラミック基板48の熱膨張率の倍率が上記のような範囲となる。
According to the above combination, the magnification of the coefficient of thermal expansion of the
しかし、補強部材22及びセラミック基板48は、他の熱膨張率を有する材料で製作されていてもよい。他の材料として、補強部材22は5から6ppm/°Cの熱膨張率を有する商品名ニレジスト(タイプ5)のようなオーステナイト材、セラミック基板48は5.5ppm/°Cの熱膨張率を有するガラスアルミナを挙げることができる。
However, the reinforcing
樹脂基板46は、セラミック基板48の熱膨張率とほぼ同じ熱膨張率を有する材料で製作されている。例えば、セラミック基板48が10.0ppm/°Cの熱膨張率を有するフォルステライトであるとき、樹脂基板46は15.0ppm/°Cの熱膨張率を有するポリイミド樹脂基板とすることができる。しかし、樹脂基板46の熱膨張率は、10ppm/°Cから20ppm/°Cの範囲内とすることができる。
The
被検査体12の電気的試験時、被検査体12は、検査ステージにより、プラス数十度Cのような高温に発熱される。この際、発熱体52は、温度センサ64からの温度信号を基に、セラミック基板48、ひいてはプローブ基板28の温度が被検査体12の実際の試験温度に対応した設定温度となるように、制御装置により制御される。
During the electrical test of the
これにより、プローブ基板28は、その下側から被検査体12及び検査ステージにより発熱されると共に、内部の発熱体52により加熱されて、被検査体12の温度に応じた温度に維持される。
As a result, the
被検査体12、補強部材22、樹脂基板46及びセラミック基板48が、それぞれ、3.9ppm/°Cの熱膨張率を有するシリコン基板、10.4ppm/°Cの熱膨張率を有するステンレス鋼(SUS410)、10.0ppm/°Cの熱膨張率を有するフォルステライト及び15ppm/°Cの熱膨張率を有するポリイミド基板である場合の、被検査体12の温度変化特性66に対するプローブ基板28の温度変化特性68の一実施例を図3,4及び5に示す。
The tested
図3は、針先が被検査体12の対応する電極に接触するときの被検査体12及びプローブ基板28の温度を共にプラス100°Cに設定したときの被検査体12の温度に対するプローブ基板28の調整温度の一例を示す。
FIG. 3 shows the probe substrate relative to the temperature of the device under
図3において、セラミック基板48、ひいてはプローブ基板28の温度は、被検査体12の試験温度(試験するときに維持すべき被検査体12の温度)に応じて、以下のように調整される。
In FIG. 3, the temperature of the
被検査体12の試験温度がプラス100°Cに設定された場合は、プラス100°Cに調整される。また、被検査体12の試験温度がマイナス40°Cに設定された場合は、ほぼプラス40°Cに調整される。
When the test temperature of the device under
被検査体12の試験温度がプラス100°Cからマイナス40°Cの間のいずれかの温度に設定された場合は、例えば、被検査体12の試験温度がプラス50°C、プラス20°C(常温)及び0°Cに設定された場合は、それぞれ、ほぼプラス80°C、ほぼプラス68°C及びほぼ59°Cのように、プラス100°Cからほぼプラス40°Cの間の、被検査体12の試験温度に対応したいずれかの温度に調整される。
When the test temperature of the device under
図4は、針先が被検査体12の対応する電極に接触するときの被検査体12及びプローブ基板28の温度をそれぞれマイナス40°C及びプラス25°Cに設定したときの被検査体12の温度に対するプローブ基板28の調整温度の一例を示す。
FIG. 4 shows the inspected
図4において、セラミック基板48の温度は、被検査体12の試験温度に応じて、以下のように調整される。
In FIG. 4, the temperature of the
被検査体12の試験温度がプラス100°Cに設定された場合は、ほぼプラス79°Cに調整される。また、被検査体12の試験温度がマイナス40°Cに設定された場合は、プラス25°Cに調整される。
When the test temperature of the device under
被検査体12の試験温度がプラス100°Cからマイナス40°Cの間のいずれかの温度に設定された場合、例えば、被検査体12の試験温度がプラス50°C、プラス20°C(常温)及び0°Cに設定された場合は、それぞれ、ほぼプラス60°C、ほぼプラス46°C及びほぼ40°Cのように、ほぼプラス79°Cからほぼプラス25°Cの間の、被検査体12の試験温度に対応したいずれかの温度に調整される。
When the test temperature of the device under
図5は、針先が被検査体12の対応する電極に接触するときの被検査体12及びプローブ基板28の温度をそれぞれプラス100°C及びプラス110°Cに設定したときの被検査体12の温度に対するプローブ基板28の調整温度の一例を示す。
FIG. 5 shows the inspected
図5において、セラミック基板48の温度は、被検査体12の試験温度に応じて、以下のように調整される。
In FIG. 5, the temperature of the
被検査体12の試験温度がプラス100°Cに設定された場合は、プラス110°Cに調整される。また、被検査体12の試験温度がマイナス40°Cに設定された場合は、プラスほぼ53°Cに調整される。
When the test temperature of the device under
被検査体12の試験温度がプラス100°Cからマイナス40°Cの間のいずれかの温度に設定された場合は、例えば、被検査体12の試験温度がプラス50°C、プラス20°C(常温)及び0°Cの場合は、それぞれ、ほぼプラス90°C、ほぼプラス86°C及びほぼ70°Cのように、プラス110°Cから ほぼプラス53°Cの間の、被検査体12の試験温度に対応したいずれの温度に調整される。
When the test temperature of the device under
図3,4及び5から明らかなように、セラミック基板48ひいてはプローブ基板28の熱膨張率(10.0ppm/°C)が被検査体12の熱膨張率(3.9ppm/°C)の2.5倍以上に大きい接続装置によれば、プローブ基板28の温度変化に対するプローブ基板28の熱的変化の追従性が高いから、プローブ基板28の温度制御が容易になる。
As apparent from FIGS. 3, 4, and 5, the thermal expansion coefficient (10.0 ppm / ° C.) of the
また被検査体12がマイナス40から60°C程度の温度に設定された場合においても、上記接続装置によれば、プローブ基板28を発熱体52によりプラス側の温度範囲内で調整すればよいから、プローブ基板28の温度制御がより容易になる。
Even when the device under
しかし、高温から低温へのプローブ基板28の温度変化を急速に変化させるため及びプローブ基板28をマイナス側の温度に変化させるために、発熱体52に加えて、冷却電力により冷却されるサーモモジュール(商品名)のような吸熱体(冷却体)をプローブ基板28、特にセラミック基板48内に設けてもよい。
However, in order to rapidly change the temperature change of the
従来の一般的な接続装置のように、樹脂基板がセラミック基板の熱膨張率(10.0ppm/°C)より大きい熱膨張率(例えば、50ppm/°C)を有する樹脂材料で製作されていると、セラミック基板及び樹脂基板の熱膨張の差に起因して、両者の膨張量又は伸縮量に大きな差を生じるから、樹脂基板に大きなストレスが生じる。 The resin substrate is made of a resin material having a thermal expansion coefficient (for example, 50 ppm / ° C) larger than the thermal expansion coefficient (10.0 ppm / ° C) of the ceramic substrate as in a conventional general connection device. Due to the difference in thermal expansion between the ceramic substrate and the resin substrate, a large difference occurs in the expansion amount or expansion / contraction amount between the two, which causes a large stress on the resin substrate.
しかし、上記のような接続装置によれば、プローブ基板28を形成しているセラミック基板48及び樹脂基板46の熱膨張率が、それぞれ、10.0ppm/°C及び15ppm/°Cと、ほぼ同じであるから、セラミック基板48及び樹脂基板46の熱膨張の差に起因する樹脂基板のストレスが緩和される。
However, according to the connection device as described above, the thermal expansion coefficients of the
電気的接続装置10において、電力を受けて発熱する発熱体60(図1参照)を補強部材22に設けてもよい。そのようにすれば、補強部材22もが他の発熱体60により加熱されて、補強部材22が被検査体12及びプローブ基板28の温度に応じた温度に維持される。この場合も、冷却電力により冷却される他の吸熱体(冷却体)を補強部材22に設けてもよい。
In the
プローブ基板28を、補強部材22に支持させる代わりに、配線基板24に支持させてもよい。この場合、補強部材22を省略することができ、また配線基板24が支持体として作用する。これとは逆に、配線基板24又は電気接続器26を省略してもよい。また、温度センサ64を省略してもよい。
The
本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit described in the claims.
10 電気的接続装置
12 被検査体
14 電極
20 接触子
22 補強部材
24 配線基板
26 電気接続器
28 プローブ基板
52,60 発熱体
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記プローブ基板は電力を受けて発熱する発熱体を備え、前記プローブ基板は、10ppm/°C以上の熱膨張率を有する、電気的接続装置。 A support body having a lower surface, a probe board assembled to the lower surface of the support body and supported by the support body, and a plurality of contacts attached to the lower surface of the probe board;
The electrical connection device, wherein the probe board includes a heating element that generates heat when receiving electric power, and the probe board has a coefficient of thermal expansion of 10 ppm / ° C or more.
前記樹脂基板は、前記セラミック基板の熱膨張率とほぼ同じ熱膨張率を有する、請求項1に記載の電気的接続装置。 The probe substrate includes a ceramic substrate having a coefficient of thermal expansion of 10 ppm / ° C or higher, and a resin substrate disposed on the lower surface of the ceramic substrate, the contactor being attached to the lower surface,
The electrical connection device according to claim 1, wherein the resin substrate has a thermal expansion coefficient substantially equal to a thermal expansion coefficient of the ceramic substrate.
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JP2009064416A JP2010217005A (en) | 2009-03-17 | 2009-03-17 | Electrical connecting device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110584706A (en) * | 2019-10-11 | 2019-12-20 | 飞依诺科技(苏州)有限公司 | Ultrasound system and ultrasound apparatus |
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2009
- 2009-03-17 JP JP2009064416A patent/JP2010217005A/en active Pending
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