JP2012117845A - 接触検査用治具 - Google Patents

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Abstract

【課題】プローブのプランジャを案内するガイド孔は、面倒な孔加工を必要とするため、端子又は電極の狭ピッチ化及び多極化に対応するのが困難となっている。
【解決方法】上ブロック10及び下ブロック11に形成された円筒状の保持孔12,15にプローブ2が装着される。プローブのプランジャ6は、板状のガイド部19aと、その先端の接触部19bとを有している。上ブロック10には下方から有底の保持孔12が形成されると共に、上面sからガイド溝13が形成される。該ガイド溝13に、上記ガイド部19aが回り止めされ、かつ抜止めされて上下移動自在に案内される。
【選択図】図1

Description

本発明は、被検査電子部品の各端子(電極パッド)又は電極に接触して、該被検査電気部品の機能テストに用いられる接触検査用治具に係り、特に電流供給用及び電圧監視用の2本のプローブを上記各端子又は電極に接触するケルビン検査用として好適な接触用検査治具(テストヘッド)に関する。
近時、矩形形状の各辺から4方向に金属製の接続端子(電極パッド)が延びているQFP(Quad Flat Package)では、接続端子間のピッチが0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mmと狭ピッチ化が進んでおり、またペリフェラルと呼ばれる矩形形状のシリコンウェハの外周に電極(端子)を配置した半導体製品では、電極ピッチが100μm、65μm、50μm、40μmと狭ピッチ化が進んでおり、これら狭ピッチ化された各端子に接触するプローブも細径化する必要がある。これにより、該プローブを多数配列したテストヘッド等の接触検査用治具は、製造が面倒になっていると共に、細径化したプローブは、各端子(電極)への接圧力の低下による接触抵抗の増大並びにプローブ自身の電気抵抗の増大等により、測定時の電圧降下を生じ、電気的測定の信頼性を低下する原因となっている。
このような測定環境下に対応する接触検査としてケルビン検査法が知られている。該ケルビン検査は、1個の端子(電極)に対し、電流を供給するためのフォースコンタクトプローブと、電圧を監視するためのセンスコンタクトプローブとを1対として用い、各端子にこれら1対のプローブを接触することにより精度の高い電気的特性の検査が可能となる。
従来、ケルビン検査用治具として、下記特許文献1が提案されている。このものは、1対のプローブが絶縁性のソケットに形成されたプランジャ保持孔に嵌合され、かつこれら1対のプローブのプランジャ先端部は、両側面がチューブ軸方向に平行な2平面からなると共に、その先端稜線が一方向に傾斜してなり、該稜線の頂点からなる突尖側の一側面がチューブ外周面の延長面に合致する曲面から形成されている。そして、上記1対のプローブのプランジャ先端部が、チューブ中心線に対して偏心した位置に形成されると共に、上記ソケット(リテーナ)のガイド孔に摺動自在に、かつ180度の反転挿入ができないように嵌挿される。
特開2010−38837号公報
上記特許文献1記載の1対のコンタクトプローブは、そのプランジャ先端部が反転位置となる誤挿入が阻止されると共に、被検査電子部品の端子に接触する突尖側の一側面が互いに近づくように配置され、上記端子のピッチが小寸法のものに対応可能となっている。
しかし、前記プランジャ先端部が嵌挿する前記ソケット(リテーナ)に形成されるガイド孔は、プランジャ先端部の断面形状に対応して略々矩形状の孔からなり、該矩形状の孔は、エンドミル等の回転切削工具又はレーザにより孔明け加工する必要があり、特に特許文献1のように、上記先端部嵌挿用の矩形状のガイド孔とフランジ部及びチューブ嵌挿用の断面円形状の保持孔からなる場合、回転切削工具による面倒な加工が必要となる。
このため、プランジャ先端部を嵌挿するガイド孔に規定されて、プローブの小型化が制限され、近時の端子の狭ピッチ化及び多極化に十分に対応することが困難であると共に、上記プランジャ先端部を嵌挿するガイド孔を前記ソケットに形成するために面倒な加工を必要として、コストアップの原因となっている。
なお、上記特許文献1のように、ケルビン検査用に限らず、一般に、プローブ先端のプランジャを案内するガイド孔は、プランジャの断面形状に合せた貫通孔により形成されている。
そこで、本発明は、被検査用電子部品に接触するプランジャ先端部を、ソケット(ブロック)に形成したガイド溝により回転不能かつ上下動移動自在に案内し、もって上述した課題を解決した接触検査用治具を提供することを目的とするものである。
本発明は、例えば図1〜図3を参照して、被検査電子部品の端子又は電極に接触するプローブ(2)と、該プローブを保持するソケット(3)と、を備え、前記被検査電子部品の電気的特性を検査するために用いられる接触検査用治具(1)において、
前記プローブ(2)は、前記端子又は電極に弾接するように付勢されているプランジャ(6)を有し、
該プランジャは、その先端部が側面(A,A)を切除された板状のガイド部(19a)と、該ガイド部の先端に突尖状に形成された接触部(19b)と、を有し、
前記ソケット(3)は、少なくとも前記端子又は電極側に位置する第1のブロック(10)を備え、該第1のブロックに、その表面から所定深さのガイド溝(13)を形成して、該ガイド溝に、前記プランジャ(6)のガイド部(19a)を回り止めして、該プランジャの軸方向に移動自在にかつ抜止めして案内してなる、ことを特徴とする。
例えば図1〜図3を参照して、前記プローブ(2)は、前記プランジャ(6)の円筒部(17)を一体に固着したチューブ(5)と、該チューブの他端に軸方向移動自在に嵌挿した当接部材(7)と、前記チューブに収納されて前記プランジャ(6)と前記当接部材(7)との間に縮設されたスプリングと、を有し、
前記ソケット(3)は、複数のブロック(10,11)が接合して構成され、これらブロックに前記プローブ(2)を保持する円筒孔(12,15)が形成され、かつこれらブロックの内の前記第1のブロック(10)には、他のブロック(11)側から有底孔である前記円筒孔(12)が形成され、該有底円筒孔(12)を横切るように前記ガイド溝(13)が形成されてなる。
例えば図9、図10を参照して、前記プローブは、前記第1のブロック(10)と、該第1のブロックと空間(F)を隔てて配置された他のブロック(11)に保持され、前記空間(F)内にて湾曲して軸方向に弾力を付与されたワイヤプローブ(2)であり、
該ワイヤプローブの一端部が、前記ガイド部(19a)及び接触部(19b)を有する前記プランジャ(6)となり、
前記第1のブロック(10)に、前記ワイヤプローブ(2)の円筒部(17)を保持する有底円筒孔(12)と、該有底円筒孔を横切る前記ガイド溝(13)を形成してなる。
例えば図18、図19を参照して、前記プローブ(2)は、エレクトロフォーミングにより成形された断面矩形状からなり、その一端に、前記ガイド部(19a)及び接触部(19b)を有する前記プランジャ(6)が形成され、
前記ソケット(3)は、一面に溝(31)が形成され、他面に前記溝に連通する孔(30)が形成された多数のブロック(10,11,11)を積層して構成され、前記溝(31)及び孔(30)により前記プローブ(2)を保持すると共に、これらブロックの内の前記第1のブロック(10)に形成する溝を、幅狭な前記ガイド溝(13)として、前記プランジャ(6)の前記ガイド部(19a)を軸方向に移動自在にかつ抜止めして案内してなる。
例えば図4〜図6を参照して、前記第1のブロック(10)の表面に、前記ガイド溝(13a,13b)を横方向及び縦方向に形成し、これらガイド溝の交差していない両端部分に前記プローブ(2)を配列し、
前記プローブ(2)を、前記端子又は電極(21)に対して、前記ガイド溝方向に交互にジグザグ状に配置してなる。
例えば図7、図8を参照して、1対の前記プローブ(2,2)を1個の前記電極(21)又は端子に接触するケルビン検査用とし、
前記プランジャの前記接触部(19b)は、板状の前記ガイド部(19a)の先端が幅方向に傾斜(C)してその一端突尖部分により形成され、
前記ケルビン検査用である1対の前記プローブ(2,2)の前記接触部(19b,19b)を互いに近接するように配置してなる。
例えば図7、図8、図14を参照して、前記ケルビン検査用である1対の前記プローブ(2,2)は、その前記プランジャの前記ガイド部(19a)が同じ前記ガイド溝(13,13)に案内されるように配置されてなる。
例えば図3、図10を参照して、前記ガイド部(19a)は、前記プランジャ(6,6)の円筒部(17)の両側を同量切除した左右の平面(A,A)と、前記円筒部から延びる前後の円弧面(B,B)とで形成された、前記円筒部(17)の中央部に配置されてなる。
例えば図13、図17を参照して、前記ガイド部(19a)は、前記プランジャ(6,6)の円筒部(17)の両側を異なる量にて切除した左右の平面(A,A)と、前記円筒部から延びる前後の円弧面(B,B)(B,B)とで形成され、前記円筒部(17)の中央からオフセットして配置されてなる。
例えば図16、図17を参照して、前記ガイド部(19a)は、前記プランジャ(6)の円筒部(17)の両側を異なる量にて切除した内側平面(A)及び外側平面(A)と、前記円筒部(17)から延びる前後の円弧面(B,B)とで形成され、前記円筒部(17)の中央からオフセットして配置され、
前記接触部(19b)は、前記外側平面(A)と前記前後の円弧面の一方(B)との交点を頂点(P)として、前記内側平面(A)と前記前後の円弧面の他方(B)の交点(Q)を結ぶ線を稜線(G)として幅方向及び厚さ方向に傾斜する傾斜面(C,S,T)にて形成される前記頂点(P)からなり、
前記ケルビン検査用である前記1対のプローブ(2,2)は、隣接する前記ガイド溝(13,13)に前記ガイド部(19b)が案内するように配置されてなる。
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載の構成に何等影響を及ぼすものではない。
請求項1記載の本発明によると、プランジャに形成した板状のガイド部を、第1のブロックに形成したガイド溝に案内するので、該ガイド溝は、ダイシングソー等により比較的容易にかつ高い精度で加工することができ、プローブの配列間隔の微小化及び多数配列の阻害となっているプランジャガイド孔の加工困難をブレークスルーして、被電子部品の端子又は電極の狭ピッチ化及び多極化に対応した接触検査用治具(テストヘッド)を、コストアップを伴うことなく提供することができる。
また、ソケットを構成するブロックにセラミックを用いても、ダイシングソーにより容易かつ高精度でガイド溝を形成することができ、高精度の接触検査用治具を製造することが可能となる。
請求項2に係る本発明によると、プランジャ、当接部材及びスプリングをチューブに内蔵したコンタクトプローブを用いた接触検査用治具に適用して、狭ピッチ化、多極化及びコストダウンを図ることができる。
請求項3に係る本発明によると、ワイヤプローブを用いる垂直型プローブカード等に適用して、更なる狭ピッチ化、多極化及びコストダウンを図ることができる。
請求項4に係る本発明によると、エレクトロフォーミングによるプローブを用いた接触検査用治具(テストヘッド)に適用して、更なる狭ピッチ化、多極化及びコストダウンを図ることができる。
請求項5に係る本発明によると、QFPを検査する接触検査用治具に適用して、プローブをジグザグ配列することにより、狭ピッチの端子に対応する検査用治具を容易にかつ低コストで製造することができる。
請求項6に係る本発明によると、狭い間隔で1対のプローブを配置し、かつその接触部を近接配置することが可能となり、ケルビン検査用治具として適用して、高い精度での半導体デバイス等の電子部品の機能テストを行うことができる。
請求項7に係る本発明によると、ケルビン測定する1対のプローブを、同じガイド溝に案内するように配置して、各種の電極又は端子へ適用することが可能となる。
請求項8に係る本発明によると、プランジャのガイド部が円筒部の中央に配置されているので、プローブの製造が容易である。
請求項9に係る本発明によると、プランジャのガイド部が円筒部に対してオフセット配置されているので、ケルビン測定用の治具として用いた場合、プランジャの保持孔及びガイド孔への誤挿入を防止することができ、1対のプローブの接触部を、1個の電極等に接するように常に近接して配置することができる。
請求項10に係る本発明によると、接触部が一方の円弧面と外側平面との交点(頂点)に設けることができ、隣接するガイド溝に、ケルビン検査用となる1対のプローブを配置して、これらプローブの上記接触部を近接して配置することができ、狭ピッチ化及び多極化された電極又は端子に対してケルビン測定することが可能となり、かつ複数のDUTに対する同時測定が可能となる。
本発明に係る接触検査用治具を示す図で、(a)は正面断面図、(b)は側面断面図、(c)は平面図。 そのソケットを示す側面断面図。 そのプランジャを示す図で、(a)は正面図、(b)は側面図。 QFP(Quad FlatPackage)に本発明に係る接触検査用治具を適用した平面図。 その接触検査用治具の平面図。 その正面断面図で、(a)と(b)とは異なる位置での断面を示す。 本発明をケルビン検査用とした実施の形態を示し、(a)は正面断面図、(b)は側面断面図。 (a)はその平面図、(b)はその正面断面図。 本発明の接触検査用治具を垂直型プローブカードに適用した実施の形態を示す正面断面図。 そのワイヤプローブ先端部を示す図で、(a)は正面図、(b)は側面図。 プランジャ先端部をオフセット配置した実施の形態を示し、(a)は正面断面図、(b)は側面断面図、(c)は平面図。 そのソケットを示す正面断面図。 そのプランジャ先端部を示し、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は平面図。 上記オフセット配置した接触検査用治具をケルビン検査用とした実施の形態を示し、(a)は平面図、(b)はプランジャ先端部の平面図、(c)はその正面図。 本発明にて測定し得るシリコンウェハのデバイス(DUT)を示す図で、(a)は平面図、(b)はその一部拡大図、(c)はそれに適用した接触検査用治具を示す平面図。 上記デバイスに適用するケルビン検査用とした接触検査用治具を示す平面図。 そのプランジャ先端部を示し、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は平面図。 本発明による他の実施の形態を示し、(a)は積層するソケットの各ブロックを示す図、(b)は接触検査用治具の正面断面図、(c)は平面図。 そのプローブを示し、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は平面図。
以下、図面に沿って本発明の実施の形態について説明する。接触検査用治具1は、図1に示すように、導電性の金属からなるコンタクトプローブ2と、該プローブを装着する絶縁材料からなるソケット3とを備える。プローブ2は、チューブ5と、該チューブ5の一端から突出しかつ該チューブに一体に固着されているプランジャ6と、上記プランジャとの間にスプリングが縮設されて該チューブの他端から進退自在に突出する当接部材7とからなる。
ソケット3は、図2に詳示するように、例えば2個(2個に限らず3個以上又は1個でもよい)に分割されたブロック10,11からなり、これら両ブロックにはプローブ保持用の円筒孔が貫通して形成されている。これらブロック10,11は上下として用いられるものではないが、便宜的に図に従って上ブロック10,下ブロック11と称すると、上(第1の)ブロック10には、チューブ5が上下摺動自在に嵌挿する円筒有底形状の第1の保持孔12が下方から上方に向けて所定量aを残して穿設されており、かつ上面sから上記所定量aの深さのガイド溝13がダイシングブレード(砥石)等により形成される。該ガイド溝13は上記第1の孔12の先端部(底部)の中央部を横切るようにして連通しており、従って上記第1の保持孔12は、その上端部分にて該孔の径cよりも小さい幅bで中央部を横切る上記ガイド溝13を介して上面sに貫通している。下(他の)ブロック11は、上面tから上記第1の円筒孔12と同径の第2の円筒孔15が所定深さで形成されており、該第2の円筒孔15の底面から該孔より小径の第3の円筒孔16が下面に貫通するように形成されている。
上記上ブロック10及び下ブロック11は、上記第1及び第2の孔12,15に亘るように上記プローブ2のチューブ5を嵌挿して、プランジャ6が上記ガイド溝13を貫通すると共に当接部材7が第3の孔16を貫通して一体に固定される。従って、プローブ2は、そのプランジャ6が上方に突出するように、その当接部材7が下方に突出するように付勢されて、上下ブロック10,11からなるソケット3に装着される。
プランジャ6は、図3に示すように、チューブ5に嵌合する円筒部17と、前記ガイド溝13に案内される先端部19とからなる。円筒部17は凹部17aが形成されており、チューブ5を該凹部17aに向けてカシメることにより、チューブ5と一体に固着される。上記先端部19は、上記チューブ5から上方に突出しており、上記円筒部17の両側面が切削されて互いに平行な平面A,Aからなる。更に、該先端部19の先端は、所定角度αで一方向に傾斜する傾斜面Cからなり、該傾斜面C上の厚さ方向中央の稜線に向って上記両平面から面取りD,Dがなされている。従って、上記先端部19は、両平面A,A及び上記円筒部17から延びる円弧面B,Bにより形成される薄板形状のガイド部19aと、上記傾斜面C及び面取りD,Dからなる上記ガイド部先端の突尖状の接触部19bとが形成され、上記ガイド部19aはその平面A,Aが前記ガイド溝13の両壁面A’,A’に接して、該ガイド溝に回転不能にかつ抜止めされて上下方向移動自在に案内され、また上記接触部19bが被検査電子部品の端子又は電極に接触し得る。
従って、プローブ2のプランジャ6は、そのガイド部19aがガイド溝13に回り止めされて上下方向自在にガイドされ、突尖形状の接触部19bが被検査電子部品の端子又は電極に所定姿勢で弾接する。また、上記プローブ2のプランジャ6は、円筒形状のピンの側面を平面A,Aに切削することにより所定幅のガイド部19a及び傾斜面C及び面取りDにより接触部19bを容易かつ高い精度で形成することができる。一方、ソケット3を構成する上ブロック10には下面から所定径の有底円筒孔12を形成すると共に、表面sからダイシングブレード(砥石)等により所定深さaのガイド溝13を形成し、これによりプローブ2をソケット3に保持する保持孔、特に上記プランジャガイド部19aを回り止めするガイド溝13を高い精度で容易かつ高い生産性で加工することができる。
なお、上記ガイド溝13は、ダイシングソー又はメタルソーにより形成されるので、上ブロック10は、寸法精度を出しやすいセラミックを使用することが可能となり、上記プランジャガイド部19aを研削等により高精度に仕上げることが可能となることが相俟って、プローブ2の位置決め、回り止め案内を高い精度に保持することができる。上記ガイド溝13は、上記ダイシングソー等により機械加工により形成されるのが好ましいが、最上位のブロックを比較的薄いプレート状のリテーナとして、該リテーナに両端部分を残した長孔状の溝をレーザ加工により形成してもよく、この場合は、上記リテーナが貫通した保持孔を有するブロックに高い位置決め精度で固定される。
これにより、テストヘッド等の接触検査用治具1は、プローブ2を保持する保持孔、特に回り止め用のガイド溝13を小さく、かつ小間隔でソケット(ブロック)10に形成することができ、プローブ2の狭ピッチによる配列並びに多数列配置が可能となり、かつ電気的検査の信頼性を向上すると共にコストダウンも可能となる。
前記プローブ2は、前記ソケット3に所定配列により多数装着されている。QFP(Quad Flat Package)20は、図4に示すように、矩形本体から4方向に金属製の接続端子21…が延びており、これら端子に前記接触検査用治具1の各プローブ2がそれぞれ1個毎に接触する。本接触検査用治具(テストヘッド)1は、図5に示すように、第1のブロック10の上面に格子状に多数のガイド溝13が切られている。横溝13aと縦溝13bとが交差するが、該交差しない横溝13a及び縦溝13bの両端部分にそれぞれプローブ2が配置される。各プローブ2は、各ガイド溝13a,13b方向に対して交互にジグザグ状に配列されており、各ガイド溝の両端部分にそれぞれプランジャ先端部19がガイドされて上方に突出しており、従って各ガイド溝の両端部分及び各プローブ2は、それぞれ上記接続端子20に対応している。
各プローブ2は、図6に示すように、隣接するものがそのプランジャ接触部19bの傾斜面Cが逆向きとなるように、交互にソケット3の保持孔12(15)に装着されており、各プローブの接触部19bは、各端子21の長手方向の略々同じ位置にて接触すると共に、各プローブ2の最大径となるチューブ5を嵌挿する孔12(15)は隣接する各端子20に対して前後方向(端子長手方向)にずれて配列されて、狭ピッチ化に対応可能となっている。
図7及び図8は、上記接触検査用治具を、ケルビン検査用とした実施の形態を示す。本接触検査用治具(テストヘッド)1は、上ブロック10に形成されたガイド溝13に沿って、2個1組としてプローブ2が配列される。1対のプローブ2,2は、その接触部19bが対向するように、それぞれ180度反転した状態でソケット3の孔12,15に装着される。各プローブ2,2は、その先端ガイド部19aがガイド溝13(正確には、溝13の壁面A’,A’にガイド部の平面A,Aが摺接して)に回り止めして、かつ接触部19bが電極(又は端子)21に圧接するように付勢されて保持される。1対のプローブ2,2は、その接触部19b,19bが近接して配置され、1個の電極21に接触する。上記1対のプローブ2,2の一方は電流供給用として(フォース接触子)、他方は電圧監視用として(センス接触子)として用いられる。上記1対のプローブ2,2は、平行に並んだ各ガイド溝13の同じ溝に沿って、各電極21に対応して多数組配列される。
これにより、例えばフリップフロップBGA(Ball
Grid Array)の実装基板に実装するICベアチップのように、電極間ピッチが0.2mm以下で数千個等の多数の電極をもつものにあっても、各ハンプに1対のプローブ接触部19b,19bを当てて、ケルビン法による精度の高い検査が可能となる。なお、上記1対のプローブ2,2は同じものを用いているが、電圧監視用プローブを電流供給用プローブに対して小径のものを用いて、1対の各組のプローブ間隔を更に狭くして、多極化に適応してもよい。
図9及び図10は、垂直型プローブカードに適用した実施の形態を示す。本接触検査用治具(テストヘッド)1は、弾力(座屈応力)を有する金属製のワイヤプローブ2と、中間に空間Fを隔てて一体に組立てられている上ブロック10及び下ブロック11を有するソケット3とからなる。ワイヤプローブ2は、上ブロック10と下ブロック11とで弱干オフセットされてあけられた第1及び第2の孔12,15に、湾曲状に弾性変形した状態で嵌挿される。上ブロック10には上記第1の孔12の先端底部に連通してその中央部を横切るようにガイド溝13が上面sから形成されている。また、ワイヤプローブ2の先端部は、先の実施の形態と同様なプランジャ6となっており、該プランジャ6は両側面が平面A,A及び前後面が円筒部17と同径の円弧面B,Bとなる板状のガイド部19aと、傾斜面C及び面取りDからなる接触部19bとからなる。ワイヤプローブ2は、そのプランジャ6の円筒部17が上ブロック10の保持孔12に保持され、かつガイド部19aがガイド溝13に回り止めされて、かつ抜止めされて上下方向移動自在に案内されている。上記ワイヤプローブ2は、2本1組で1個の端子(又は電極)に接するケルビン検査用として配列され、1対の接触部19bは互いに対向するように近接して配置されている。
本接触検査用治具1は、ワイヤプローブ2の接触部19bが被検査用電子部品の端子(又は電極)に接すると、ソケット3の空間Fにおいて、1対のワイヤプローブ6,6が互いに接触することのないように、平行に撓んでその反力により接触部19bを端子に弾接する。なお、ワイヤプローブ2からなる本接触検査用治具1は、上記ケルビン検査用に限らず、1個の端子(又は電極)に対して1個の接触部19bが接触するものにも適用可能であることは勿論である。
図11〜図13は、先端部を円筒部に対してオフセット配置したプランジャを有するプローブを用いた実施の形態を示す。なお、図1〜図3と同じ部分は、同一符号を付して説明を省略する。本接触検査用治具1は、プローブ2とソケット3を備える。プローブ2は、チューブ5の一端部に一体に固定されたプランジャ6を備えており、該プランジャ6は、円筒部17に対してその中心から外れた位置(オフセットされた位置)に先端部19が形成されている。即ち、先端部19は、円筒部材からその左右側面を面取り様に切削又は研削されて形成されるが、その削り量が左右で異なり、一側面は大きな削り量からなる平面Aとなり、他側面は小さな削り量からなる平面Aとなる。該先端部19の前後面は、円筒部17と同じ円弧面B,Bからなり、これら平面A,A及び円弧面B,Bによりオフセット配置された板状のガイド部19aが形成される。
上記ガイド部19aの先端は、所定傾斜角で斜めに面取りされた傾斜面Cからなり、かつ該傾斜面においてその厚さ方向中心が稜線となるように左右の面取りD,Dが形成され、その頂点部が突尖した接触部19bとなっている。
前記ソケット3の上ブロック10は、下ブロック11と接合する下面側から有底円筒状の第1の孔12がドリルにより穿孔され、その有底部分にも連通するように、該ブロック10の上面sからダイシングソー等により所定深さaのガイド溝13が形成される。該ガイド溝13は、上記第1の孔12の中心から所定量オフセットされた位置を横切るように配列される。
プローブ2は、上ブロック10の第1の孔12及びガイド溝13、並びに下ブロック11の第2の孔15及び第3の孔16に嵌挿して、これらブロック10,11を互いに接合することによりソケット3に装着される。円筒部17に対してオフセットされて配置されたプランジャ6のガイド部19aが、第1の孔12に対して同じ量オフセットされたガイド溝13に嵌挿して、プランジャ6は、回り止めされかつ抜止めされて上下方向自在にガイドされる。この際、例えプローブ2を各保持孔12,15に対して180度反転して装着しようとしても、オフセット配置された上記ガイド部19a及びガイド溝13が干渉して嵌挿されることはなく、誤挿入が防止される。前記プランジャ6の接触部19bは、チューブ5の直径cより短かい板状ガイド部19bの幅上の一端部分に配置され、隣接するプローブの接触部19bの間隔を短く設定することが可能となり、狭ピッチ化を図ることができる。なお、上記オフセットの方向は、先端一端部が接触部19bとなる板状のガイド部19bの幅方向に対して直交する方向である。
図14は、上記接触検査用治具をケルビン検査用とした実施の形態を示す。本接触検査用治具(テストヘッド)1は、円筒部(チューブ)に対してオフセット配置されてプランジャ6の先端部19が、同じく保持孔12に対してオフセットされた位置を横切るガイド溝13に嵌挿する。従って、ブロック10のプローブ保持孔12は、ガイド溝13に対してその中心位置が反対側に位置するように交互に配置される。1条のガイド溝13に沿って隣接して配置された1対のプローブ2,2は、その一方が電流供給用となり、その他方が電圧監視用となって、ケルビン検査用として用いられ、これら1対のプローブ2,2は、180度反転して各保持孔12に交互に配置される。
該1対のケルビン検査用プローブ2,2は、その接触部19bが互いに近接して配置され、かつ保持孔12の直径より短い位置にて各保持孔12が対向する。従って、本ケルビン検査用治具1は、1対のプローブ2,2の接触部19bの間隔を短くして、狭ピッチ化が可能となり、かつプローブ2…を被検査電子部品の端子又は電極の配列方向に対して傾斜してジグザグ状に配列することにより、多極化が可能となる。
図15(a)は、検査対象(DUT)の回路設計時に作成したテストパターンを基に検査するシリココンウェハ25に形成された半導体デバイス26を示し、上記シリコンウェハ25には、図15(b)に示すように同じパターンの電極が形成されており、検査(ウェハテスト)後ダイシングソーにより個片に切断される。上記半導体デバイス26の電気的特性の測定(DUT)は、丸いシリコンウェハの状態でテストヘッド(接触検査用治具)を有するプローブカードで行われる。この際、測定の効率及びスピードをアップするために、テストヘッドは、複数のDUTを同時測定できる多数のプローブ2…を備える。例えば、それぞれ9個の電極21を有する2個の半導体デバイス(2DUT)26を同時測定するため、18個のプローブを有する。
上記2個のDUT分のデバイス26,26の各電極21に、図7、図8又は図9に示すケルビン測定をするためには、各1個の電極21に対してそれぞれ2個のプローブ2、2を接触する必要があり、各プローブ間隔を保持するには、図15(c)に示すように、前記ガイド溝13を、格子状の電極21に対して45度になるように斜めに形成することが好ましい。これにより、格子状に配置されたDUT用の電極に対応して、狭ピッチでプローブ2…を配列したケルビン検査用治具(テストヘッド)1を得ることができる。
複数のDUTをケルビン測定する場合、隣接のDUTの電極21との間で、等間隔で配列した斜めのガイド溝13が一致しないこともあり、この場合、接触検査用治具は、格子状の電極21の配列方向に合せて、ガイド溝13を、縦又は横方向に配列する必要がある。この場合、1対のケルビン用プローブ間隔、又は隣接する各ケルビン用プローブの間隔が狭くなり、狭ピッチ化したテストヘッドを製造することが困難になる虞れがある。
図16、図17は、上記デバイス2DUTのケルビン測定用のテストヘッドの課題を解決した、プランジャの形状及びその接触部の配列、ガイド溝の方向を示す図である。本接触検査用治具1は、図11〜図14に示すものと同様に、格子状の電極の配列方向に平行に、上ブロックのガイド溝13が横方向(又は縦方向)に配列されており、かつプランジャ6の先端部19が円筒部17に対してオフセット配置されると共に、上ブロックのガイド溝13が第1の孔12に対してオフセット配置されている。上記ガイド溝13は、電極配列と同様に、横方向に平行に配列されるが、2本のガイド溝が1列の電極配列に対応するため、等間隔とはならない。
プランジャ先端部19は、切除量の多い内側平面A、切除量の少ない外側平面A及び前後の円弧面B、Bとで構成される略々矩形状の板状のガイド部19aと、一方の円弧面B1と外側平面A2の交点を頂点Pとして他方の円弧面Bと内側平面Aの交点Qを結ぶ線Gを稜線とする接触部19bとを有する。即ち、プランジャ先端部19は、一方の円弧面Bから他方の円弧面Bに向って下り勾配の幅方向傾斜面Cと、外側平面A側を上記稜線Gに向って面取りした外側厚さ方向傾斜面Sと、内側平面A側を上記稜線Gに向って面取りした内側厚さ方向傾斜面Tと、で形成され、上記稜線Gの頂点Pが接触部19bとなる。
隣接するガイド溝13,13にガイドされ、かつガイド溝方向に隣接する1対のプローブ2,2がケルビン測定用プローブとなり、180度反転した状態で各保持孔12,12に装着される。従って、上記1対のプローブ2,2は、上記交点Pからなる接触部19b,19bが互に近接した位置に配置され、1個の電極に弾接して、一方が電流供給用となり、他方が電圧監視用となって、2DUTにおけるケルビン測定が行われる。
本接触検査用治具(テストヘッド)1は、1対のプローブ2,2の接触部19b,19bが外側平面A側の一方の円弧面Bとの角になって、互いに近接した位置となり、電極が狭ピッチ化した格子配列のDUTに対してケルビン測定が可能となる。また、各プローブ2…は、格子状の電極に対して45度の斜め配置となり、プローブの間隔を充分に広くとれて、本テストヘッド1を精度で製造できると共に、ガイド溝13が格子状の電極の配列と平行となるように横又は縦方向配列され、多数のDUTに対してプローブ位置を整合して製造することができる。
図18、図19は、エレクトロフォーミング(電鋳加工)により製作されたプローブ2を用いる接触検査用治具を示す。本接触検査用治具(テストヘッド)1は、エレクトロフォーミングにより一体成形された断面矩形状のプローブ2と、多数のブロック10,11,11を積層したソケット3を備える。上記プローブ2は、一端にプランジャ6を有し、他端に当接部材7を有し、その間がばね27となっている。プランジャ6は、板状からなり、ガイド溝13に係合するガイド部19aと、その先端を山形に面取りされた接触部19bを有する。
ソケット3を構成する各ブロック10,11…は、最上段のもの(第1のブロック)10を除いて同じ形状からなり、それぞれドリルで形成された円筒孔30と、該円筒孔の所定幅を有する溝31とを有する。上記円筒孔30は、上記矩形状のプローブ2が内接する径からなり、かつ上記溝31は、該矩形状のプローブ2が幅方向で嵌挿する幅からなり、上記多数のブロック11,11を積層することにより、矩形状の保持孔を構成する。
最上段(第1)のブロック10は、同じ径の円筒孔12が下面から所定深さで穿設され、該円筒孔の底を横切るように所定幅のガイド溝13が形成されている。これら各ブロック10,11…は、上記円筒孔30,12が整合するように積層され、かつ上記円筒孔30,32及び溝31に上記各プローブ2が装着される。断面矩形状のプローブ2は、ブロック11…の円筒孔30及び溝31により、回り止めして保持される。該プローブ2のプランジャ6は、最上段のブロック10の円筒孔12及びガイド溝13に板状のガイド部19aが抜止めされて上方向移動自在に案内される。
本発明は、上述した実施の形態に限らず、各実施の形態を組合せたものにも適用可能であり、更に他の異なるプローブを用いた接触検査用治具(テストヘッド)にも適用可能である。
1 接触検査用治具(テストヘッド)
2 プローブ
3 ソケット
5 チューブ
6 プランジャ
7 当接部材
10 (第1の)ブロック
11 (他の)ブロック
12,15 円筒(保持)孔
13,13a,13b ガイド溝
17 円筒部
19 先端部
19a ガイド部
19b 接触部
本発明は、被検査電子部品の各端子(電極パッド)又は電極に接触して、該被検査電部品の機能テストに用いられる接触検査用治具に係り、特に電流供給用及び電圧監視用の2本のプローブを上記各端子又は電極に接触するケルビン検査用として好適な接触用検査治具(テストヘッド)に関する。
近時、矩形形状の各辺から4方向に金属製の接続端子(電極パッド)が延びているQFP(Quad Flat Package)では、接続端子間のピッチが0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mmと狭ピッチ化が進んでおり、またペリフェラルと呼ばれる矩形形状のシリコンウェハの外周に電極(端子)を配置した半導体製品では、電極ピッチが100μm、65μm、50μm、40μmと狭ピッチ化が進んでおり、これら狭ピッチ化された各端子に接触するプローブも細径化する必要がある。これにより、該プローブを多数配列したテストヘッド等の接触検査用治具は、製造が面倒になっていると共に、細径化したプローブは、各端子(電極)への接圧力の低下による接触抵抗の増大並びにプローブ自身の電気抵抗の増大等により、測定時の電圧降下を生じ、電気的測定の信頼性を低下する原因となっている。
このような測定環境下に対応する接触検査としてケルビン検査法が知られている。該ケルビン検査は、1個の端子(電極)に対し、電流を供給するためのフォースコンタクトプローブと、電圧を監視するためのセンスコンタクトプローブとを1対として用い、各端子にこれら1対のプローブを接触することにより精度の高い電気的特性の検査が可能となる。
従来、ケルビン検査用治具として、下記特許文献1が提案されている。このものは、1対のプローブが絶縁性のソケットに形成されたプランジャ保持孔に嵌合され、かつこれら1対のプローブのプランジャ先端部は、両側面がチューブ軸方向に平行な2平面からなると共に、その先端稜線が一方向に傾斜してなり、該稜線の頂点からなる突尖側の一側面がチューブ外周面の延長面に合致する曲面から形成されている。そして、上記1対のプローブのプランジャ先端部が、チューブ中心線に対して偏心した位置に形成されると共に、上記ソケット(リテーナ)のガイド孔に摺動自在に、かつ180度の反転挿入ができないように嵌挿される。
特開2010−38837号公報
上記特許文献1記載の1対のコンタクトプローブは、そのプランジャ先端部が反転位置となる誤挿入が阻止されると共に、被検査電子部品の端子に接触する突尖側の一側面が互いに近づくように配置され、上記端子のピッチが小寸法のものに対応可能となっている。
しかし、前記プランジャ先端部が嵌挿する前記ソケット(リテーナ)に形成されるガイド孔は、プランジャ先端部の断面形状に対応して略々矩形状の孔からなり、該矩形状の孔は、エンドミル等の回転切削工具又はレーザにより孔明け加工する必要があり、特に特許文献1のように、上記先端部嵌挿用の矩形状のガイド孔とフランジ部及びチューブ嵌挿用の断面円形状の保持孔からなる場合、回転切削工具による面倒な加工が必要となる。
このため、プランジャ先端部を嵌挿するガイド孔に規定されて、プローブの小型化が制限され、近時の端子の狭ピッチ化及び多極化に十分に対応することが困難であると共に、上記プランジャ先端部を嵌挿するガイド孔を前記ソケットに形成するために面倒な加工を必要として、コストアップの原因となっている。
なお、上記特許文献1のように、ケルビン検査用に限らず、一般に、プローブ先端のプランジャを案内するガイド孔は、プランジャの断面形状に合せた貫通孔により形成されている。
そこで、本発明は、被検査用電子部品に接触するプランジャ先端部を、ソケット(ブロック)に形成したガイド溝により回転不能かつ上下動移動自在に案内し、もって上述した課題を解決した接触検査用治具を提供することを目的とするものである。
本発明は、例えば図1〜図3を参照して、被検査電子部品の端子又は電極に接触するプローブ(2)と、該プローブを保持するソケット(3)と、を備え、前記被検査電子部品の電気的特性を検査するために用いられる接触検査用治具(1)において、
前記プローブ(2)は、前記端子又は電極に弾接するように付勢されているプランジャ(6)を有し、
該プランジャは、その先端部が側面(A,A)を切除された板状のガイド部(19a)と、該ガイド部の先端に突尖状に形成された接触部(19b)と、を有し、
前記ソケット(3)は、少なくとも前記端子又は電極側に位置する第1のブロック(10)を備え、該第1のブロックに、その表面から所定深さのガイド溝(13)を形成して、該ガイド溝に、前記プランジャ(6)のガイド部(19a)を回り止めして、該プランジャの軸方向に移動自在にかつ抜止めして案内してなる、
とを特徴とする。
例えば図1〜図3を参照して、前記プローブ(2)は、前記プランジャ(6)の円筒部(17)を一体に固着したチューブ(5)と、該チューブの他端に軸方向移動自在に嵌挿した当接部材(7)と、前記チューブに収納されて前記プランジャ(6)と前記当接部材(7)との間に縮設されたスプリングと、を有し、
前記ソケット()は、複数のブロック(10,11)が接合して構成され、これらブロックに前記プローブ(2)を保持する保持孔(12,15)が形成され、かつこれらブロックの内の前記第1のブロック(10)には、他のブロック(11)側から有底孔である前記保持孔(12)が形成され、該有底孔(12)を横切るように前記ガイド溝(13)が形成されてなる。
例えば図9、図10を参照して、前記プローブは、前記第1のブロック(10)と、該第1のブロックと空間(F)を隔てて配置された他のブロック(11)に保持され、前記空間(F)内にて湾曲して軸方向に弾力を付与されたワイヤプローブ(2)であり、
該ワイヤプローブの一端部が、前記ガイド部(19a)及び接触部(19b)を有する前記プランジャ(6)となり、
前記第1のブロック(10)に、前記ワイヤプローブ(2)の保持部(17)を保持する有底孔(12)と、該有底孔を横切る前記ガイド溝(13)を形成してなる。
例えば図18、図19を参照して、前記プローブ(2)は、エレクトロフォーミングにより成形された断面矩形状からなり、その一端に、前記ガイド部(19a)及び接触部(19b)を有する前記プランジャ(6)が形成され、
前記ソケット(3)は、一面に溝(31)が形成され、他面に前記溝に連通する孔(30)が形成された多数のブロック(10,11,11)を積層して構成され、前記溝(31)及び孔(30)により前記プローブ(2)を保持すると共に、これらブロックの内の前記第1のブロック(10)に形成する溝を、幅狭な前記ガイド溝(13)として、前記プランジャ(6)の前記ガイド部(19a)を軸方向に移動自在にかつ抜止めして案内してなる。
例えば図4〜図6を参照して、前記第1のブロック(10)の表面に、前記ガイド溝(13a,13b)を横方向及び縦方向に形成し、これらガイド溝の交差していない両端部分に前記プローブ(2)を配列し、
前記プローブ(2)を、前記端子又は電極(21)に対して、前記ガイド溝方向に交互にジグザグ状に配置してなる。
例えば図7、図8を参照して、1対の前記プローブ(2,2)を1個の前記電極(21)又は端子に接触するケルビン検査用とし、
前記プランジャの前記接触部(19b)は、板状の前記ガイド部(19a)の先端が幅方向に傾斜(C)してその一端突尖部分により形成され、
前記ケルビン検査用である1対の前記プローブ(2,2)の前記接触部(19b,19b)を互いに近接するように配置してなる。
例えば図7、図8、図14を参照して、前記ケルビン検査用である1対の前記プローブ(2,2)は、その前記プランジャの前記ガイド部(19a)が同じ前記ガイド溝(13,13)に案内されるように配置されてなる。
例えば図3、図10を参照して、前記ガイド部(19a)は、前記プランジャ(6,6)の円筒状の保持部(17)の両側を同量切除した左右の平面(A,A)と、前記保持部から延びる前後の円弧面(B,B)とで形成された、前記保持部(17)の中央部に配置されてなる。
例えば図13、図17を参照して、前記ガイド部(19a)は、前記プランジャ(6,6)の円筒状の保持部(17)の両側を異なる量にて切除した左右の平面(A,A)と、前記保持部から延びる前後の円弧面(B,B)(B,B)とで形成され、前記保持部(17)の中央からオフセットして配置されてなる。
例えば図16、図17を参照して、前記ガイド部(19a)は、前記プランジャ(6)の円筒状の保持部(17)の両側を異なる量にて切除した内側平面(A)及び外側平面(A)と、前記保持部(17)から延びる前後の円弧面(B,B)とで形成され、前記保持部(17)の中央からオフセットして配置され、
前記接触部(19b)は、前記外側平面(A)と前記前後の円弧面の一方(B)との交点を頂点(P)として、前記内側平面(A)と前記前後の円弧面の他方(B)の交点(Q)を結ぶ線を稜線(G)として幅方向及び厚さ方向に傾斜する傾斜面(C,S,T)にて形成される前記頂点(P)からなり、
前記ケルビン検査用である前記1対のプローブ(2,2)は、隣接する前記ガイド溝(13,13)に前記ガイド部(19案内するように配置されてなる。
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載の構成に何等影響を及ぼすものではない。
請求項1記載の本発明によると、プランジャに形成した板状のガイド部を、第1のブロックに形成したガイド溝に案内するので、該ガイド溝は、ダイシングソー等により比較的容易にかつ高い精度で加工することができ、プローブの配列間隔の微小化及び多数配列の阻害となっているプランジャガイド孔の加工困難をブレークスルーして、被電子部品の端子又は電極の狭ピッチ化及び多極化に対応した接触検査用治具(テストヘッド)を、コストアップを伴うことなく提供することができる。
また、ソケットを構成するブロックにセラミックを用いても、ダイシングソーにより容易かつ高精度でガイド溝を形成することができ、高精度の接触検査用治具を製造することが可能となる。
請求項2に係る本発明によると、プランジャ、当接部材及びスプリングをチューブに内蔵したコンタクトプローブを用いた接触検査用治具に適用して、狭ピッチ化、多極化及びコストダウンを図ることができる。
請求項3に係る本発明によると、ワイヤプローブを用いる垂直型プローブカード等に適用して、更なる狭ピッチ化、多極化及びコストダウンを図ることができる。
請求項4に係る本発明によると、エレクトロフォーミングによるプローブを用いた接触検査用治具(テストヘッド)に適用して、更なる狭ピッチ化、多極化及びコストダウンを図ることができる。
請求項5に係る本発明によると、QFPを検査する接触検査用治具に適用して、プローブをジグザグ配列することにより、狭ピッチの端子に対応する検査用治具を容易にかつ低コストで製造することができる。
請求項6に係る本発明によると、狭い間隔で1対のプローブを配置し、かつその接触部を近接配置することが可能となり、ケルビン検査用治具として適用して、高い精度での半導体デバイス等の電子部品の機能テストを行うことができる。
請求項7に係る本発明によると、ケルビン測定する1対のプローブを、同じガイド溝に案内するように配置して、各種の電極又は端子へ適用することが可能となる。
請求項8に係る本発明によると、プランジャのガイド部が円筒部の中央に配置されているので、プローブの製造が容易である。
請求項9に係る本発明によると、プランジャのガイド部が円筒部に対してオフセット配置されているので、ケルビン測定用の治具として用いた場合、プランジャの保持孔及びガイド孔への誤挿入を防止することができ、1対のプローブの接触部を、1個の電極等に接するように常に近接して配置することができる。
請求項10に係る本発明によると、接触部が一方の円弧面と外側平面との交点(頂点)に設けることができ、隣接するガイド溝に、ケルビン検査用となる1対のプローブを配置して、これらプローブの上記接触部を近接して配置することができ、狭ピッチ化及び多極化された電極又は端子に対してケルビン測定することが可能となり、かつ複数のDUTに対する同時測定が可能となる。
本発明に係る接触検査用治具を示す図で、(a)は正面断面図、(b)は側面断面図、(c)は平面図。 そのソケットを示す側面断面図。 そのプランジャを示す図で、(a)は正面図、(b)は側面図。 QFP(Quad Flat Package)に本発明に係る接触検査用治具を適用した平面図。 その接触検査用治具の平面図。 その正面断面図で、(a)と(b)とは異なる位置での断面を示す。 本発明をケルビン検査用とした実施の形態を示し、(a)は正面断面図、(b)は側面断面図。 (a)はその平面図、(b)はその正面断面図。 本発明の接触検査用治具を垂直型プローブカードに適用した実施の形態を示す正面断面図。 そのワイヤプローブ先端部を示す図で、(a)は正面図、(b)は側面図。 プランジャ先端部をオフセット配置した実施の形態を示し、(a)は正面断面図、(b)は側面断面図、(c)は平面図。 そのソケットを示す正面断面図。 そのプランジャ先端部を示し、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は平面図。 上記オフセット配置した接触検査用治具をケルビン検査用とした実施の形態を示し、(a)は平面図、(b)はプランジャ先端部の平面図、(c)はその正面図。 本発明にて測定し得るシリコンウェハのデバイス(DUT)を示す図で、(a)は平面図、(b)はその一部拡大図、(c)はそれに適用した接触検査用治具を示す平面図。 上記デバイスに適用するケルビン検査用とした接触検査用治具を示す平面図。 そのプランジャ先端部を示し、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は平面図。 本発明による他の実施の形態を示し、(a)は積層するソケットの各ブロックを示す図、(b)は接触検査用治具の正面断面図、(c)は平面図。 そのプローブを示し、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は平面図。
以下、図面に沿って本発明の実施の形態について説明する。接触検査用治具1は、図1に示すように、導電性の金属からなるコンタクトプローブ2と、該プローブを装着する絶縁材料からなるソケット3とを備える。プローブ2は、チューブ5と、該チューブ5の一端から突出しかつ該チューブに一体に固着されているプランジャ6と、上記プランジャとの間にスプリングが縮設されて該チューブの他端から進退自在に突出する当接部材7とからなる。
ソケット3は、図2に詳示するように、例えば2個(2個に限らず3個以上又は1個でもよい)に分割されたブロック10,11からなり、これら両ブロックにはプローブ保持用の円筒状の保持孔が整列するように形成されている。これらブロック10,11は上下として用いられるものに限るものではないが、便宜的に図に従って上ブロック10,下ブロック11と称すると、上(第1の)ブロック10には、チューブ5が上下摺動自在に嵌挿する円筒有底形状の第1の保持孔12が下方から上方に向けて所定量aを残して穿設されており、かつ上面sから上記所定量aの深さのガイド溝13がダイシングブレード(砥石)等により形成される。該ガイド溝13は上記第1の保持孔12の先端部(底部)の中央部を横切るようにして連通しており、従って上記第1の保持孔12は、その上端部分にて該孔の径cよりも小さい幅bで中央部を横切る上記ガイド溝13を介して上面sに貫通している。下(他の)ブロック11は、上面tから上記第1の保持孔12と同径の第2の保持孔15が所定深さで形成されており、該第2の保持孔15の底面から該孔より小径の第3の円筒孔16が下面に貫通するように形成されている。
上記上ブロック10及び下ブロック11は、上記第1及び第2の孔12,15に亘るように上記プローブ2のチューブ5を嵌挿して、プランジャ6が上記ガイド溝13を貫通すると共に当接部材7が第3の孔16を貫通して一体に固定される。従って、プローブ2は、そのプランジャ6が上方に突出するように、その当接部材7が下方に突出するように付勢されて、上下ブロック10,11からなるソケット3に装着される。
プランジャ6は、図3に示すように、チューブ5に嵌合する円筒状の保持部(円筒部17と、前記ガイド溝13に案内される先端部19とからなる。円筒部17は凹部17aが形成されており、チューブ5を該凹部17aに向けてカシメることにより、チューブ5と一体に固着される。上記先端部19は、上記チューブ5から上方に突出しており、上記円筒部17の両側面が切削されて互いに平行な平面A,Aからなる。更に、該先端部19の先端は、所定角度αで一方向に傾斜する傾斜面Cからなり、該傾斜面C上の厚さ方向中央の稜線に向って上記両平面から面取りD,Dがなされている。従って、上記先端部19は、両平面A,A及び上記円筒部17から延びる円弧面B,Bにより形成される薄板形状のガイド部19aと、上記傾斜面C及び面取りD,Dからなる上記ガイド部先端の突尖状の接触部19bとが形成され、上記ガイド部19aはその平面A,Aが前記ガイド溝13の両壁面A’,A’に接して、該ガイド溝に回転不能にかつ抜止めされて上下方向移動自在に案内され、また上記接触部19bが被検査電子部品の端子又は電極に接触し得る。
従って、プローブ2のプランジャ6は、そのガイド部19aがガイド溝13に回り止めされて上下方向自在にガイドされ、突尖形状の接触部19bが被検査電子部品の端子又は電極に所定姿勢で弾接する。また、上記プローブ2のプランジャ6は、円筒形状のピンの側面を平面A,Aに切削することにより所定幅のガイド部19a及び傾斜面C及び面取りDにより接触部19bを容易かつ高い精度で形成することができる。一方、ソケット3を構成する上ブロック10には下面から所定径の有底円筒孔12を形成すると共に、上(面sからダイシングブレード(砥石)等により所定深さaのガイド溝13を形成し、これによりプローブ2をソケット3に保持する保持孔、特に上記プランジャガイド部19aを回り止めするガイド溝13を高い精度で容易かつ高い生産性で加工することができる。
なお、上記ガイド溝13は、ダイシングソー又はメタルソーにより形成されるので、上ブロック10は、寸法精度を出しやすいセラミックを使用することが可能となり、上記プランジャガイド部19aを研削等により高精度に仕上げることが可能となることが相俟って、プローブ2の位置決め、回り止め案内を高い精度に保持することができる。上記ガイド溝13は、上記ダイシングソー等により機械加工により形成されるのが好ましいが、最上位のブロックを比較的薄いプレート状のリテーナとして、該リテーナに両端部分を残した長孔状の溝をレーザ加工により形成してもよく、この場合は、上記リテーナが貫通した保持孔を有するブロックに高い位置決め精度で固定される。
これにより、テストヘッド等の接触検査用治具1は、プローブ2を保持する保持孔、特に回り止め用のガイド溝13を小さく、かつ小間隔でソケット(ブロック)10に形成することができ、プローブ2の狭ピッチによる配列並びに多数列配置が可能となり、かつ電気的検査の信頼性を向上すると共にコストダウンも可能となる。
前記プローブ2は、前記ソケット3に所定配列により多数装着されている。QFP(Quad Flat Package)20は、図4に示すように、矩形本体から4方向に金属製の接続端子21…が延びており、これら端子に前記接触検査用治具1の各プローブ2がそれぞれ1個毎に接触する。本接触検査用治具(テストヘッド)1は、図5に示すように、第1のブロック10の上面に格子状に多数のガイド溝13が切られている。横溝13aと縦溝13bとが交差するが、該交差しない横溝13a及び縦溝13bの両端部分にそれぞれプローブ2が配置される。各プローブ2は、各ガイド溝13a,13b方向に対して交互にジグザグ状に配列されており、各ガイド溝の両端部分にそれぞれプランジャ先端部19がガイドされて上方に突出しており、従って各ガイド溝の両端部分及び各プローブ2は、それぞれ上記接続端子21に対応している。
各プローブ2は、図6に示すように、隣接するものがそのプランジャ接触部19bの傾斜面Cが逆向きとなるように、交互にソケット3の保持孔12(15)に装着されており、各プローブの接触部19bは、各端子21の長手方向の略々同じ位置にて接触すると共に、各プローブ2の最大径となるチューブ5を嵌挿する孔12(15)は隣接する各端子20に対して前後方向(端子長手方向)にずれて配列されて、狭ピッチ化に対応可能となっている。
図7及び図8は、上記接触検査用治具を、ケルビン検査用とした実施の形態を示す。本接触検査用治具(テストヘッド)1は、上ブロック10に形成されたガイド溝13に沿って、2個1組としてプローブ2が配列される。1対のプローブ2,2は、その接触部19bが対向するように、それぞれ180度反転した状態でソケット3の孔12,15に装着される。各プローブ2,2は、その先端ガイド部19aがガイド溝13(正確には、溝13の壁面A’,A’にガイド部の平面A,Aが摺接して)に回り止めして、かつ接触部19bが電極(又は端子)21に圧接するように付勢されて保持される。1対のプローブ2,2は、その接触部19b,19bが近接して配置され、1個の電極21に接触する。上記1対のプローブ2,2の一方は電流供給用として(フォース接触子)、他方は電圧監視用として(センス接触子)用いられる。上記1対のプローブ2,2は、平行に並んだ各ガイド溝13の同じ溝に沿って、各電極21に対応して多数組配列される。
これにより、例えばフリップフロップBGA(Ball Grid Array)の実装基板に実装するICベアチップのように、電極間ピッチが0.2mm以下で数千個等の多数の電極をもつものにあっても、各ハンプに1対のプローブ接触部19b,19bを当てて、ケルビン法による精度の高い検査が可能となる。なお、上記1対のプローブ2,2は同じものを用いているが、電圧監視用プローブを電流供給用プローブに対して小径のものを用いて、1対の各組のプローブ間隔を更に狭くして、多極化に適応してもよい。
図9及び図10は、垂直型プローブカードに適用した実施の形態を示す。本接触検査用治具(テストヘッド)1は、弾力(座屈応力)を有する金属製のワイヤプローブ2と、中間に空間Fを隔てて一体に組立てられている上ブロック10及び下ブロック11を有するソケット3とからなる。ワイヤプローブ2は、上ブロック10と下ブロック11とで若干オフセットされてあけられた円筒状の第1及び第2の保持孔12,15に、湾曲状に弾性変形した状態で嵌挿される。上ブロック10には上記第1の保持孔12の先端底部に連通してその中央部を横切るようにガイド溝13が上面sから形成されている。また、ワイヤプローブ2の先端部は、先の実施の形態と同様なプランジャ6となっており、該プランジャ6は両側面が平面A,A及び前後面が円筒(保持)部17と同径の円弧面B,Bとなる板状のガイド部19aと、傾斜面C及び面取りDからなる接触部19bとからなる。ワイヤプローブ2は、そのプランジャ6の円筒(保持)部17が上ブロック10の保持孔12に保持され、かつガイド部19aがガイド溝13に回り止めされて、かつ抜止めされて上下方向移動自在に案内されている。上記ワイヤプローブ2は、2本1組で1個の端子(又は電極)に接するケルビン検査用として配列され、1対の接触部19bは互いに対向するように近接して配置されている。
本接触検査用治具1は、ワイヤプローブ2の接触部19bが被検査用電子部品の端子(又は電極)に接すると、ソケット3の空間Fにおいて、1対のワイヤプローブ6,6が互いに接触することのないように、平行に撓んでその反力により接触部19bを端子に弾接する。なお、ワイヤプローブ2からなる本接触検査用治具1は、上記ケルビン検査用に限らず、1個の端子(又は電極)に対して1個の接触部19bが接触するものにも適用可能であることは勿論である。
図11〜図13は、先端部を円筒(保持)部に対してオフセット配置したプランジャを有するプローブを用いた実施の形態を示す。なお、図1〜図3と同じ部分は、同一符号を付して説明を省略する。本接触検査用治具1は、プローブ2とソケット3を備える。プローブ2は、チューブ5の一端部に一体に固定されたプランジャ6を備えており、該プランジャ6は、円筒部17に対してその中心から外れた位置(オフセットされた位置)に先端部19が形成されている。即ち、先端部19は、円筒部材からその左右側面を面取り様に切削又は研削されて形成されるが、その削り量が左右で異なり、一側面は大きな削り量からなる平面Aとなり、他側面は小さな削り量からなる平面Aとなる。該先端部19の前後面は、円筒部17と同じ円弧面B,Bからなり、これら平面A,A及び円弧面B,Bによりオフセット配置された板状のガイド部19aが形成される。
上記ガイド部19aの先端は、所定傾斜角で斜めに面取りされた傾斜面Cからなり、かつ該傾斜面においてその厚さ方向中心が稜線となるように左右の面取りD,Dが形成され、その頂点部が突尖した接触部19bとなっている。
前記ソケット3の上ブロック10は、下ブロック11と接合する下面側から有底円筒状の第1の孔12がドリルにより穿孔され、その有底部分にも連通するように、該ブロック10の上面sからダイシングソー等により所定深さaのガイド溝13が形成される。該ガイド溝13は、上記第1の孔12の中心から所定量オフセットされた位置を横切るように配列される。
プローブ2は、上ブロック10の第1の孔12及びガイド溝13、並びに下ブロック11の第2の孔15及び第3の孔16に嵌挿して、これらブロック10,11を互いに接合することによりソケット3に装着される。円筒部17に対してオフセットされて配置されたプランジャ6のガイド部19aが、第1の孔12に対して同じ量オフセットされたガイド溝13に嵌挿して、プランジャ6は、回り止めされかつ抜止めされて上下方向自在にガイドされる。この際、例えプローブ2を各保持孔12,15に対して180度反転して装着しようとしても、オフセット配置された上記ガイド部19a及びガイド溝13が干渉して嵌挿されることはなく、誤挿入が防止される。前記プランジャ6の接触部19bは、チューブ5の直径cより短かい板状ガイド部19の幅上の一端部分に配置され、隣接するプローブの接触部19bの間隔を短く設定することが可能となり、狭ピッチ化を図ることができる。なお、上記オフセットの方向は、先端一端部が接触部19bとなる板状のガイド部19の幅方向に対して直交する方向である。
図14は、上記接触検査用治具をケルビン検査用とした実施の形態を示す。本接触検査用治具(テストヘッド)1は、円筒部(チューブ)に対してオフセット配置されてプランジャ6の先端部19が、同じく保持孔12に対してオフセットされた位置を横切るガイド溝13に嵌挿する。従って、ブロック10のプローブ保持孔12は、ガイド溝13に対してその中心位置が反対側に位置するように交互に配置される。1条のガイド溝13に沿って隣接して配置された1対のプローブ2,2は、その一方が電流供給用となり、その他方が電圧監視用となって、ケルビン検査用として用いられ、これら1対のプローブ2,2は、180度反転して各保持孔12に交互に配置される。
該1対のケルビン検査用プローブ2,2は、その接触部19bが互いに近接して配置され、かつ保持孔12の直径より短い位置にて各保持孔12が対向する。従って、本ケルビン検査用治具1は、1対のプローブ2,2の接触部19bの間隔を短くして、狭ピッチ化が可能となり、かつプローブ2…を被検査電子部品の端子又は電極の配列方向に対して傾斜してジグザグ状に配列することにより、多極化が可能となる。
図15(a)は、検査対象(DUT)の回路設計時に作成したテストパターンを基に検査するシリコンウェハ25に形成された半導体デバイス26を示し、上記シリコンウェハ25には、図15(b)に示すように同じパターンの電極が形成されており、検査(ウェハテスト)後ダイシングソーにより個片に切断される。上記半導体デバイス26の電気的特性の測定(DUT)は、丸いシリコンウェハの状態でテストヘッド(接触検査用治具)を有するプローブカードで行われる。この際、測定の効率及びスピードをアップするために、テストヘッドは、複数のDUTを同時測定できる多数のプローブ2…を備える。例えば、それぞれ9個の電極21を有する2個の半導体デバイス(2DUT)26を同時測定するため、18個のプローブを有する。
上記2個のDUT分のデバイス26,26の各電極21に、図7、図8又は図9に示すケルビン測定をするためには、各1個の電極21に対してそれぞれ2個のプローブ2、2を接触する必要があり、各プローブ間隔を保持するには、図15(c)に示すように、前記ガイド溝13を、格子状の電極21に対して45度になるように斜めに形成することが好ましい。これにより、格子状に配置されたDUT用の電極に対応して、狭ピッチでプローブ2…を配列したケルビン検査用治具(テストヘッド)1を得ることができる。
複数のDUTをケルビン測定する場合、隣接のDUTの電極21との間で、等間隔で配列した斜めのガイド溝13が一致しないこともあり、この場合、接触検査用治具は、格子状の電極21の配列方向に合せて、ガイド溝13を、縦又は横方向に配列する必要がある。この場合、1対のケルビン用プローブ間隔、又は隣接する各ケルビン用プローブの間隔が狭くなり、狭ピッチ化したテストヘッドを製造することが困難になる虞れがある。
図16、図17は、上記デバイス2DUTのケルビン測定用のテストヘッドの課題を解決した、プランジャの形状及びその接触部の配列、ガイド溝の方向を示す図である。本接触検査用治具1は、図11〜図14に示すものと同様に、格子状の電極の配列方向に平行に、上ブロックのガイド溝13が横方向(又は縦方向)に配列されており、かつプランジャ6の先端部19が円筒部17に対してオフセット配置されると共に、上ブロックのガイド溝13が第1の孔12に対してオフセット配置されている。上記ガイド溝13は、電極配列と同様に、横方向に平行に配列されるが、2本のガイド溝が1列の電極配列に対応するため、等間隔とはならない。
プランジャ先端部19は、切除量の多い内側平面A、切除量の少ない外側平面A及び前後の円弧面B、Bとで構成される略々矩形状の板状のガイド部19aと、一方の円弧面B1と外側平面A2の交点を頂点Pとして他方の円弧面Bと内側平面Aの交点Qを結ぶ線Gを稜線とする接触部19bとを有する。即ち、プランジャ先端部19は、一方の円弧面Bから他方の円弧面Bに向って下り勾配の幅方向傾斜面Cと、外側平面A側を上記稜線Gに向って面取りした外側厚さ方向傾斜面Sと、内側平面A側を上記稜線Gに向って面取りした内側厚さ方向傾斜面Tと、で形成され、上記稜線Gの頂点Pが接触部19bとなる。
隣接するガイド溝13,13にガイドされ、かつガイド溝方向に隣接する1対のプローブ2,2がケルビン測定用プローブとなり、180度反転した状態で各保持孔12,12に装着される。従って、上記1対のプローブ2,2は、上記点Pからなる接触部19b,19bが互に近接した位置に配置され、1個の電極に弾接して、一方が電流供給用となり、他方が電圧監視用となって、2DUTにおけるケルビン測定が行われる。
本接触検査用治具(テストヘッド)1は、1対のプローブ2,2の接触部19b,19bが外側平面A側の一方の円弧面Bとの角になって、互いに近接した位置となり、電極が狭ピッチ化した格子配列のDUTに対してケルビン測定が可能となる。また、各プローブ2…は、格子状の電極に対して45度の斜め配置となり、プローブの間隔を充分に広くとれて、本テストヘッド1精度で製造できると共に、ガイド溝13が格子状の電極の配列と平行となるように横又は縦方向配列され、多数のDUTに対してプローブ位置を整合して製造することができる。
図18、図19は、エレクトロフォーミング(電鋳加工)により製作されたプローブ2を用いる接触検査用治具を示す。本接触検査用治具(テストヘッド)1は、エレクトロフォーミングにより一体成形された断面矩形状のプローブ2と、多数のブロック10,11,11を積層したソケット3を備える。上記プローブ2は、一端にプランジャ6を有し、他端に当接部材7を有し、その間がばね27となっている。プランジャ6は、板状からなり、ガイド溝13に係合するガイド部19aと、その先端を山形に面取りされた接触部19bを有する。
ソケット3を構成する各ブロック10,11…は、最上段のもの(第1のブロック)10を除いて同じ形状からなり、それぞれドリルで形成された円筒孔30と、該円筒孔の所定幅を有する溝31とを有する。上記円筒孔30は、上記矩形状のプローブ2が内接する径からなり、かつ上記溝31は、該矩形状のプローブ2が幅方向で嵌挿する幅からなり、上記多数のブロック11,11を積層することにより、矩形状の保持孔を構成する。
最上段(第1)のブロック10は、同じ径の円筒孔12が下面から所定深さで穿設され、該円筒孔の底を横切るように所定幅のガイド溝13が形成されている。これら各ブロック10,11…は、上記円筒孔30,12が整合するように積層され、かつ上記円筒孔30,12及び溝31に上記各プローブ2が装着される。断面矩形状のプローブ2は、ブロック11…の円筒孔30及び溝31により、回り止めして保持される。該プローブ2のプランジャ6は、最上段のブロック10の円筒孔12及びガイド溝13に板状のガイド部19aが抜止めされて上方向移動自在に案内される。
本発明は、上述した実施の形態に限らず、各実施の形態を組合せたものにも適用可能であり、更に他の異なるプローブを用いた接触検査用治具(テストヘッド)にも適用可能である。
1 接触検査用治具(テストヘッド)
2 プローブ
3 ソケット
5 チューブ
6 プランジャ
7 当接部材
10 (第1の)ブロック
11 (他の)ブロック
12,15 保持(円筒)
13,13a,13b ガイド溝
17 保持(円筒
19 先端部
19a ガイド部
19b 接触部

Claims (10)

  1. 被検査電子部品の端子又は電極に接触するプローブと、該プローブを保持するソケットと、を備え、前記被検査電子部品の電気的特性を検査するために用いられる接触検査用治具において、
    前記プローブは、前記端子又は電極に弾接するように付勢されているプランジャを有し、
    該プランジャは、その先端部が側面を切除された板状のガイド部と、該ガイド部の先端に突尖状に形成された接触部と、を有し、
    前記ソケットは、少なくとも前記端子又は電極側に位置する第1のブロックを備え、該第1のブロックに、その表面から所定深さのガイド溝を形成して、該ガイド溝に、前記プランジャのガイド部を回り止めして、該プランジャの軸方向に移動自在にかつ抜止めして案内してなる、
    ことを特徴とする接触検査用治具。
  2. 前記プローブは、前記プランジャの円筒部を一体に固着したチューブと、該チューブの他端に軸方向移動自在に嵌挿した当接部材と、前記チューブに収納されて前記プランジャと前記当接部材との間に縮設されたスプリングと、を有し、
    前記ソケットは、複数のブロックが接合して構成され、これらブロックに前記プローブを保持する円筒孔が形成され、かつこれらブロックの内の前記第1のブロックには、他のブロック側から有底孔としての前記円筒孔が形成され、該有底円筒孔を横切るように前記ガイド溝が形成されてなる、
    請求項1記載の接触検査用治具。
  3. 前記プローブは、前記第1のブロックと、該第1のブロックと空間を隔てて配置された他のブロックに保持され、前記空間内にて湾曲して軸方向に弾力を付与されたワイヤプローブであり、
    該ワイヤプローブの一端部が、前記ガイド部及び接触部を有する前記プランジャとなり、
    前記第1のブロックに、前記ワイヤブロックの円筒部を保持する有底円筒孔と、該有底円筒孔を横切る前記ガイド溝を形成してなる、
    請求項1記載の接触検査用治具。
  4. 前記プローブは、エレクトロフォーミングにより成形された断面矩形状からなり、その一端に、前記ガイド部及び接触部を有する前記プランジャが形成され、
    前記ソケットは、一面に溝が形成され、他面に前記溝に連通する孔が形成された多数のブロックを積層して構成され、前記溝及び孔により前記プローブを保持すると共に、これらブロックの内の前記第1のブロックに形成する溝を、幅狭な前記ガイド溝として、前記プランジャの前記ガイド部を軸方向に移動自在にかつ抜止めして案内してなる、
    請求項1記載の接触検査用治具。
  5. 前記第1のブロックの表面に、前記ガイド溝を横方向及び縦方向に形成し、これらガイド溝の交差していない両端部分に前記プローブを配列し、
    前記プローブを、前記端子又は電極に対して、前記ガイド溝方向に交互にジグザグ状に配置してなる、
    請求項1ないし4のいずれか記載の接触検査用治具。
  6. 1対の前記プローブを1個の前記電極又は端子に接触するケルビン検査用とし、
    前記プランジャの前記接触部は、板状の前記ガイド部の先端が幅方向に傾斜してその一端突尖部分により形成され、
    前記ケルビン検査用である1対の前記プローブの前記接触部を互いに近接するように配置してなる、
    請求項1ないし4のいずれか記載の接触検査用治具。
  7. 前記ケルビン検査用である1対の前記プローブは、その前記プランジャの前記ガイド部が同じ前記ガイド溝に案内されるように配置されてなる、
    請求項6記載の接触検査用治具。
  8. 前記ガイド部は、前記プランジャの円筒部の両側を同量切除した左右の平面と、前記円筒部から延びる前後の円弧面とで形成された、前記円筒部の中央部に配置されてなる、
    請求項1ないし7のいずれか記載の接触検査用治具。
  9. 前記ガイド部は、前記プランジャの円筒部の両側を異なる量にて切除した左右の平面と、前記円筒部から延びる前後の円弧面とで形成され、前記円筒部の中央からオフセットして配置されてなる、
    請求項1ないし7のいずれか記載の接触検査用治具。
  10. 前記ガイド部は、前記プランジャの円筒部の両側を異なる量にて切除した内側平面及び外側平面と、前記円筒部から延びる前後の円弧面とで形成され、前記円筒部の中央からオフセットして配置され、
    前記接触部は、前記外側平面と前記前後の円弧面の一方との交点を頂点として、前記内側平面と前記前後の円弧面の他方の交点を結ぶ線を稜線として幅方向及び厚さ方向に傾斜する傾斜面にて形成される前記頂点からなり、
    前記ケルビン検査用である前記1対のプローブは、隣接する前記ガイド溝に前記ガイド部が案内するように配置されてなる、
    請求項6記載の接触検査用治具。
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